CN112620369A - 一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，包括钢管冷拔加工装置本体，所述钢管冷拔加工装置本体包括从左至右依次布设的动力装置、拉动装置、模具装置以及备料架，所述拉动装置包括链条和轨道，链条上设有小车，所述小车包括车体，所述车体上设有拉钩，所述车体上还设有内管拉动组件。该加工装置通过设计了内管拉动组件以替代夹钳对无缝钢管的端头进行装夹，内管拉动组件可以通过模具装置，因此内管拉动组件在拉动无缝钢管时不需要预先对无缝钢管的端头进行缩小加工，可以维持无缝钢管原有的形状，并保持了无缝钢管整体形状的完整性，不会产生废料，对于生产来讲是非常有利的。

Description

一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置
技术领域
本发明属于钢材加工设备技术领域，具体涉及一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置。
背景技术
不锈钢无缝钢管分热轧管和冷轧管两类。无缝钢管的热轧和冷轧工艺不同，所生产出来的钢管的性能也是不同的。在一些精度要求较高的地方，如核电站常用的锅炉管、或者飞机油管等，多采用冷轧管。冷轧管细分又可以区分为冷轧和冷拔工艺。具体为：冷轧是通过在冷轧机上将大管径的厚壁管冷轧成为小管径的薄壁管，也即冷轧后钢管长度延长、厚度降低，在加工时主要是依靠轧辊对钢管进行挤压；而冷拔工艺，则是通过将钢管牵引通过一个缩径的磨具(当然在冷拔之前需要将钢管经过热处理达到合适的加工状态)，通过冷拉挤压的方式将钢管直径缩小以达到加工需求。
目前常用的钢管冷拔加工装置，在加工拉拔无缝钢管时，冷拔小车需要对无缝钢管的端头部分用夹钳对无缝钢管的外壁进行固定，然后利用链条来进行驱动。这种固定方式一是很容易导致钢管被夹持的端头部因为变形过大而脱离夹钳，更重要的一点是：夹持无缝钢管的外壁，那么夹钳就无法通过模具的缩口。因此在加工无缝钢管时，无缝钢管被夹持的端头部肯定会成为废料，具体如图1所示。对于大批量生产来讲，废料的数量会随着生产规模的不断扩大而增长，这对于成本控制来说是非常不利的。因此，我们有必要针对这一情况作出改进。
发明内容
本发明提供一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，以解决背景技术中的问题。
本发明的技术方案如下：一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，包括钢管冷拔加工装置本体，所述钢管冷拔加工装置本体包括从左至右依次布设的动力装置、拉动装置、模具装置以及备料架，所述拉动装置包括水平的底座，底座上沿长方向设有链条和轨道，所述链条通过动力装置进行驱动；所述链条上设有小车，利用小车拉动无缝钢管通过模具装置以对无缝钢管进行缩径加工，利用轨道以对小车的行进进行导向；所述备料架用以存放待加工的无缝钢管；其特征在于：所述小车包括车体，所述车体上设有拉钩，车体通过拉钩可与链条连接并通过所述链条驱动车体沿轨道滑动；所述车体上还设有内管拉动组件，所述内管拉动组件包括设置于车体上的连接座，所述连接座上固定设置有一根水平的螺纹杆，螺纹杆的轴向与无缝钢管的拉拔方向一致；所述螺纹杆上从左至右依次同轴设置有调节螺母、套筒、左小右大的圆锥头，所述调节螺母与螺纹杆螺纹连接、所述套筒与螺纹杆滑动配合，所述圆锥头与螺纹杆固定连接；所述圆锥头上套设有压簧和开设有缺口的金属受压涨紧套，所述金属受压涨紧套设有若干个，所述压簧的一端与金属受压涨紧套连接、压簧的另一端与圆锥头的右端连接。
进一步：所述车体上还设有外管拉动组件，所述外管拉动组件包括从左至右依次布设的压盘、拉杆、空心压紧套以及金属涨紧套，所述压盘同轴螺纹连接在螺杆上，所述金属涨紧套同轴滑动配合于空心压紧套的内腔中，且空心压紧套的内壁与所述金属涨紧套的外壁同轴楔形配合；所述拉杆水平贯穿所述空心压紧套和压盘，且拉杆与所述压盘和空心压紧套滑动配合，拉杆靠近压盘的端头上螺纹连接有压紧螺母，拉杆远离压盘的端头形成有防脱部；所述压盘上设有水平的限位柱，当旋拧压紧螺母时，拉杆通过防脱部向压盘的方向拉动空心压紧套，至限位柱抵紧到金属涨紧套上以后，被拉杆继续拉动的空心压紧套沿径向向金属涨紧套施加压力，促使金属涨紧套死死抱紧无缝钢管。
进一步：所述螺纹杆与所述圆锥头螺纹连接。
进一步：所述套筒上套设有定位环，所述定位环与所述套筒螺纹连接，所述定位环上安装有红外线位移传感器，利用红外线位移传感器测定定位环与无缝钢管靠近定位环的端面之间的距离。
进一步：所述车体上沿无缝钢管的拉拔方向设有滑轨，所述连接座与该滑轨滑动连接。
有益效果：本方案提供了一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，该加工装置是既有现有无缝钢管拉拔加工装置的改进，主要是针对拉拔无缝钢管用的小车进行改进。
首先是通过设计了内管拉动组件以替代夹钳对无缝钢管的端头进行装夹，内管拉动组件可以通过模具装置，因此内管拉动组件在拉动无缝钢管时不需要预先对无缝钢管的端头进行缩小加工；再次是利用内管拉动组件拉动无缝钢管，可以维持无缝钢管原有的形状，尤其是由于内管拉动组件针对模具装置没有干涉，因此通过内管拉动组件拉动无缝钢管通过模具组件时，无缝钢管整体均能得到缩径加工并保持了无缝钢管整体形状的完整性，无缝管钢管在加工完以后整体均能够达到工艺要求，不会产生废料，对于生产来讲是非常有利的。
本方案还公开了外管拉动组件，外管拉动组件一是能够单独在无缝钢管的端头通过模具装置以后，对无缝钢管进行拉拔；同时，外管拉动组件与内管拉动组件共同配合，可以促使无缝钢管被装夹的端头部位受力均衡、管壁内外所受压力适中，避免无缝钢管被装夹的部位损坏或者无缝钢管因为拉拔过渡而变形。因此外管拉动组件与内管拉动组件的配合使用时非常有利于维持无缝钢管在加工以后维持整体完整性的。
附图说明
图1为本发明中钢管冷拔加工装置本体的整体结构示意图；
图2为发明中内管拉动组件的安装结构示意图；
图3为本发明中外管拉动组件的安装结构示意图；
图4为本发明中内、外管拉动组件的结构示意放大图；
图5为本发明中金属受压涨紧套的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明公开了一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，包括钢管冷拔加工装置本体。如图1所示：所述钢管冷拔加工装置本体包括从左至右依次布设的动力装置1、拉动装置2、模具装置5以及备料架7，所述拉动装置2包括水平的底座，底座上沿长方向设有链条4和轨道，所述链条4通过动力装置1进行驱动；所述链条4上设有小车3，利用小车3拉动无缝钢管6通过模具装置5以对无缝钢管6进行缩径加工，利用轨道以对小车3的行进进行导向；所述备料架7用以存放待加工的无缝钢管6。
需要说明的是：动力装置1、拉动装置2、模具装置5以及备料架7等均属于现有技术，本方案针对的改进点是小车3，具体是小车3上用以装夹无缝钢管6的夹钳。现有技术中夹钳在对无缝钢管6进行固定时，采取的是直接装夹无缝钢管6的外壁，为了能够促使夹钳能够稳定地夹取无缝钢管6，就需要对无缝钢管6的端头进行墩粗、夹扁等，使得无缝钢管6的端头被夹取的地方无法再使用成为废料。这对于精密钢管来讲成本是巨大的。
如图1和图2所示，本方案的改进点在于：小车3包括车体32，车体32与轨道滑动配合，利用轨道限制车体32的移动方向，保证车体32在拉动无缝钢管6的过程中移动方向不便，如图1所示车体32的移动方向为左右水平。车体32上设有拉钩31，车体32通过拉钩31可与链条4连接并通过所述链条4驱动车体32沿轨道滑动。
如图2和图4所示：所述车体32上还设有内管拉动组件8，所述内管拉动组件8包括设置于车体32上的连接座34，所述连接座34上固定设有一根水平的螺纹杆81，螺纹杆81的轴向与无缝钢管6的拉拔方向一致；所述螺纹杆81上从左至右依次同轴设置有调节螺母82、压簧83、套筒84以及左小右大的圆锥头85，所述调节螺母82与螺纹杆81螺纹连接，所述套筒84与螺纹杆81左右滑动配合，所述压簧83套装在螺纹杆81上，压簧83的两端分别与所述调节螺母82和套筒84抵接；所述圆锥头85与螺纹杆81固定连接，所述圆锥头85上套设有压簧83和开设有缺口的金属受压涨紧套86，所述缺口沿金属受压涨紧套86的轴向贯穿所述金属受压涨紧套86的侧壁，以促使该金属受压涨紧套86在外力作用下能够沿径向发生形变；所述金属受压变形套的外壁沿轴向开设有若干个环形槽，利用环形槽以降低金属受压变形套沿径向变形所需的作用力。
如图5所示，关于金属受压涨紧套86，该金属受压涨紧套86采用变形金属如弹簧钢制成，在受到外力作用下金属受压变形套将沿其径向发生形变，如呈圆形的横截面编程椭圆形的横截面。金属受压变形套在变形时，如果不开设环形槽，那么其需要非常大的外力才可以发生形变。同时，形变的时候，金属受压变形套的外壁是整体发生形变的，因此理论上金属受压变形套在发生形变以后其外壁应当是整体性与无缝钢管6的内壁接触。可是实际上，由于目前机械加工精度以及无缝钢管6的内壁在经过拉拔工序时还没有被打磨，因此金属受压变形套在于无缝钢管6的接触实际上是处于点接触的状态而非理论上的线接触，这就导致金属受压变形套在张进以后不能很好滴固定无缝钢管6。
而通过在金属受压变形套上开设环形槽，我们人为地预先将金属受压变形套的外壁利用环形槽分隔成为多个接触区域，而每一个接触区域均单独与无缝钢管6的内壁进行接触，就实现了将点接触又重新变成了线接触，虽然此时的线接触不连续，但是起到了稳定的作用。理论上金属受压变形套上开设的环形槽越多越好，但是实际上也得考虑其整体受力结构，因此也不宜过多。
为了进一步保证车体32能够更好地装夹无缝钢管6，尤其是薄壁管，防止薄壁管在拉拔的过程中滑脱或者端头变形，本方案中，还增加设置了外管拉动组件9。如图3和图4所示：所述外管拉动组件9包括压盘91、拉杆93、空心压紧套96以及金属涨紧套95，压盘91、空心压紧套96以及金属涨紧套95是同轴设置的。所述压盘91同轴螺纹连接在螺杆上，所述金属涨紧套95同轴滑动配合于空心压紧套96的内腔中，且空心压紧套96的内壁与所述金属涨紧套95的外壁同轴楔形配合；所述拉杆93水平贯穿所述空心压紧套96和压盘91，且拉杆93与所述压盘91和空心压紧套96滑动配合，拉杆93靠近压盘91的端头上螺纹连接有压紧螺母92，拉杆93远离压盘91的端头形成有防脱部；所述压盘91上设有水平的限位柱94，当旋拧压紧螺母92时，拉杆93通过防脱部向压盘91的方向拉动空心压紧套96，至限位柱94抵紧到金属涨紧套95上以后，被拉杆93继续拉动的空心压紧套96沿径向向金属涨紧套95施加压力，促使金属涨紧套95死死抱紧无缝钢管6。
当然，为了便于后期维修，螺纹杆81与圆锥头85采用了可拆卸的螺纹连接方式。并且为了方便工人在装夹无缝钢管6时操作：车体32上沿无缝钢管6的拉拔方向设有滑轨33，所述连接座34与该滑轨33滑动连接。下面以具体的实施方式以对本案中的加工装置的工作原理加以说明：
如图2所示，首先是将小车3的车体32移动到靠近模具装置5处，然后内管拉动组件8在螺纹杆81的驱动下整体贯穿模具装置5，并且内管拉动组件8伸入到待拉拔的无缝钢管6的管内部。通过旋转调节螺母82，促使调节螺母82向右移动并组件将套筒84抵紧到金属受压涨紧套86上。金属受压涨紧套86如图4所示具有一个缺口。当套筒84逐渐抵紧金属受压涨紧套86时，金属受压涨紧套86沿着圆锥头85向右滑动，由于圆锥头85的直径向右不断变大，金属受压涨紧套86在向右滑动的过程中不断的被撑开，直至金属受压涨紧套86的外壁抵紧到无缝钢管6的内壁，由此完成内管拉动组件8与无缝钢管6的连接。
需要说明的是：在调节螺母82向右推动套筒84时，是需要通过压簧83来进行的。因此压簧83在金属受压涨紧套86抵紧无缝钢管6后，是一直处于压缩状态。因此，压簧83一直为套筒84施加向金属受压涨紧套86的径向压力做着补偿。利用压簧83可以防止套筒84与金属受压涨紧套86之间松动，也即有利的保证金属受压涨紧套86受到的径向压力不受外部干扰，进而保证金属受压涨紧套86能够牢固地与无缝钢管6进行接触式固定。
如图2和图3所示，整个内管拉动组件8对于无缝钢管6的外壁是没有干涉的，因此无缝钢管6可以整体通过模具装置5，也即无缝钢管6包括其端头均能够得到模具装置5的缩径挤压作用。
上述无缝钢管6在拉拔的整个过程中，无缝钢管6与内管拉动组件8均是整体通过模具组件的，因此无缝钢管6在拉拔加工完成以后，不存在端头成为废料的问题，整根无缝钢管6的外径均符合加工要求。需要说明的是：内管拉动组件8在生产中应当按照一个规格定制一套进行使用，而非一套内管拉动组件8可以适应多个规格的无缝钢管6的加工。对然增加了内管拉动组件8的备用套数，但是无缝钢管6在拉拔过程中不会再产生废料。
针对外管拉动组件9，本方案中外管拉动组件9是配合内管拉动组件8使用的。具体如图3所示，只有当无缝钢管6在内管拉动组件8拉拔通过模具装置5以后，才能使用外管拉动组件9。将外管拉动组件9按照图3所示装夹到无缝钢管6上，外管拉动组件9主要是用于装夹无缝钢管6的外壁。外管拉动组件9在使用时，首先是能够沿轴向拉动无缝钢管6，第二是外管拉动组件9的空心压紧套96由外向内向无缝昂管施加压力，而金属受压涨紧套86是由内向外向无缝钢管6施加压力。这样对称的向无缝钢管6施加压力，可以使得无缝钢管6被夹紧的端头受力均衡，进而防止变形。当然，现有的无缝钢管6的管壁受压系数是很高的，因此不用担心无缝钢管6的管壁被压扁。如果在无缝钢管6被装夹的端头处管壁局部出现压痕，这属于正常范围，可通过后期打磨进行处理。
还需要说明的是：本方案采用的是空心压紧套96和金属受压涨紧套86对无缝钢管6施加径向压力，由于空心压紧套96的内壁是接近整体地与无缝钢管6的周向外壁接触，金属受压涨紧套86的外壁是接近整体地与无缝钢管6的周向内壁接触，因此空心压紧套96和金属受压涨紧套86针对无缝钢管6的压力作用面也是较为均衡的，以防止无缝钢管6的管壁局部因为受压过大而损坏。还有一点，实质上空心压紧套96与金属受压涨紧套86针对无缝钢管6的接触状况是一致的，因此如果想要达到更好的效果，空心压紧套96的内壁上最好也开设环形槽。至于作用本处就不再赘述。但是由于外管拉动组件9在本案中起到的是辅助拉动无缝钢管6的作用，因此这归于使用者自行根据生产需要进行选择。
在本方案中，内管拉动组件8与无缝钢管6连接的稳定性非常重要。因此，需要实施针对金属受压涨紧套86与无缝钢管6的连接处进行监测。如图4所示：所述套筒84上套设有定位环10，所述定位环10与所述套筒84螺纹连接，所述定位环10上安装有红外线位移传感器11，利用红外线位移传感器11测定定位环10与无缝钢管6的端面之间的距离。
具体实施时，首先确定内管拉动组件8能够拉动无缝钢管6并通过模具装置5完成拉拔。然后再旋拧定位环10，促使红外线位移传感器11感应到无缝钢管6的管壁端面。此时红外线位移传感器11的数值归零(或者为一个确定的初始数值)。如果出现金属受压涨紧套86与无缝钢管6之间的连接松动，那么定位环10与无缝钢管6的管壁端面支架内的距离就会增大，此时就表述需要在通过调节螺母82再次调节金属受压涨紧套86与无缝钢管6的内壁支架内的摩擦力。当然，也可以通过设定一个红外线位移传感器11检测的一个变化范围，如在1mm-3mm以内的变化可不用报警。也即在本案中，通过增设红外线位移传感器11进而起到报警的作用，方便操作工人进行生产情况判断和确认，及时解决问题，提高产品合格率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，包括钢管冷拔加工装置本体，所述钢管冷拔加工装置本体包括从左至右依次布设的动力装置(1)、拉动装置(2)、模具装置(5)以及备料架(7)，所述拉动装置(2)包括水平的底座，底座上沿长方向设有链条(4)和轨道，所述链条(4)通过动力装置(1)进行驱动；所述链条(4)上设有小车(3)，利用小车(3)拉动无缝钢管(6)通过模具装置(5)以对无缝钢管(6)进行缩径加工，利用轨道以对小车(3)的行进进行导向；所述备料架(7)用以存放待加工的无缝钢管(6)；其特征在于：所述小车(3)包括车体(32)，所述车体(32)上设有拉钩(31)，车体(32)通过拉钩(31)可与链条(4)连接并通过所述链条(4)驱动车体(32)沿轨道滑动；所述车体(32)上还设有内管拉动组件(8)，所述内管拉动组件(8)包括设置于车体(32)上的连接座(34)，所述连接座(34)上固定设有一根水平的螺纹杆(81)，螺纹杆(81)的轴向与无缝钢管(6)的拉拔方向一致；所述螺纹杆(81)上从左至右依次同轴设置有调节螺母(82)、压簧(83)、套筒(84)以及左小右大的圆锥头(85)，所述调节螺母(82)与螺纹杆(81)螺纹连接，所述套筒(84)与螺纹杆(81)左右滑动配合，所述压簧(83)套装在螺纹杆(81)上，压簧(83)的两端分别与所述调节螺母(82)和套筒(84)抵接；所述圆锥头(85)与螺纹杆(81)固定连接，所述圆锥头(85)上套设有压簧(83)和开设有缺口的金属受压涨紧套(86)，所述缺口沿金属受压涨紧套(86)的轴向贯穿所述金属受压涨紧套(86)的侧壁，以促使该金属受压涨紧套(86)在外力作用下能够沿径向发生形变；所述金属受压变形套的外壁沿轴向开设有若干个环形槽，利用环形槽以降低金属受压变形套沿径向变形所需的作用力。
2.根据权利要求1所述的一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，其特征在于：所述车体(32)上还设有外管拉动组件(9)，所述外管拉动组件(9)包括从左至右依次布设的压盘(91)、拉杆(93)、空心压紧套(96)以及金属涨紧套(95)，所述压盘(91)同轴螺纹连接在螺杆上，所述金属涨紧套(95)同轴滑动配合于空心压紧套(96)的内腔中，且空心压紧套(96)的内壁与所述金属涨紧套(95)的外壁同轴楔形配合；所述拉杆(93)水平贯穿所述空心压紧套(96)和压盘(91)，且拉杆(93)与所述压盘(91)和空心压紧套(96)滑动配合，拉杆(93)靠近压盘(91)的端头上螺纹连接有压紧螺母(92)，拉杆(93)远离压盘(91)的端头形成有防脱部；所述压盘(91)上设有水平的限位柱(94)，当旋拧压紧螺母(92)时，拉杆(93)通过防脱部向压盘(91)的方向拉动空心压紧套(96)，至限位柱(94)抵紧到金属涨紧套(95)上以后，被拉杆(93)继续拉动的空心压紧套(96)沿径向向金属涨紧套(95)施加压力，促使金属涨紧套(95)死死抱紧无缝钢管(6)。
3.根据权利要求1所述的一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，其特征在于：所述螺纹杆(81)与所述圆锥头(85)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，其特征在于：所述套筒(84)上套设有定位环(10)，所述定位环(10)与所述套筒(84)螺纹连接，所述定位环(10)上安装有红外线位移传感器(11)，利用红外线位移传感器(11)测定定位环(10)与无缝钢管(6)靠近定位环(10)的端面之间的距离。
5.根据权利要求1所述的一种高性能不锈钢无缝钢管的加工装置，其特征在于：所述车体(32)上沿无缝钢管(6)的拉拔方向设有滑轨(33)，所述连接座(34)与该滑轨(33)滑动连接。
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