CN202263770U - 无缝钢管热轧装置 - Google Patents

Abstract

一种无缝钢管热轧装置。主要解决了现有的热轧管机在轧制无缝钢管时工艺复杂、能耗高及加工效率低，不适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管的问题。其特征在于：主机座(1)上依次按轧孔逐渐缩小的次序安装有多个轧辊装置(6)，芯棒(83)的中心及多个轧辊装置(6)的轧孔中心位于同一中心线上；所述的轧辊装置(6)分为两组，一组位于主机座(1)前端用于连轧毛管(9)的内外径轧辊装置，另一组位于主机座(1)后端用于使毛管(9)减径的减径轧辊装置。本实用新型能够实现轧管、减径连续作业，一次轧制出成品管，适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管，具有工艺简单、能耗低及加工效率高的特点。

Description

无缝钢管热轧装置

技术领域

本实用新型涉及一种无缝钢管的加工装置，具体涉及一种无缝钢管热轧装置。

背景技术

无缝钢管是一种中空且侧壁没有焊缝的管件，被广泛用于输送介质，如输送石油、天然气、煤气、水及固体物料等的管道。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，用于制造结构件和机械零件时是一种经济型材，如制造石油钻杆、汽车传动轴及自行车架等。目前，热轧管机是轧制无缝钢管的主要设备，主要包括轧辊装置、电机、减速装置及万向轴，这种设备主要是针对大口径的无缝钢管(如采油管、输油管等)批量轧制，由于工件的口径较大（公称直很100mm以上），而且长度也很长（10m以上），轧制力也很大，减速装置一般采用集中动力源多输出轴的方式，即利用一个电动机带动减速装置，在减速装置中有多个输出轴，这样，减速装置就很庞大，而且电动机启动后多个输出轴同时旋转，输出的力矩很大，需要电动机的功率也很大，不利于节能控制。在加工时，主要工艺如下：①管坯及其轧前准备，管坯→切断→定心→加热；②毛管生产，加热→穿孔→轧管→定、减径；③荒管生产，加热→穿孔→轧管→定、减径；④成品管生产，加热→穿孔→轧管→定、减径。由于工件较长，工件在轧制过程中热量损失较多，不进行二次加热实现不了连轧，因此，在加工时需要进行抽出芯棒和二次加热工艺，工艺复杂，能耗高，加工效率低。对于小口径用于机械结构件的无缝钢管（如汽车传动轴）来说，精度要求较高，如采用上述的热轧管机和工艺步骤进行加工难以达到设计要求，因此，现有的热轧管机不适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管。

实用新型内容

为了克服现有的热轧管机在轧制无缝钢管时工艺复杂、能耗高及加工效率低，不适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管的不足，本实用新型提供一种无缝钢管热轧装置，本实用新型在背景技术的基础上进行了改进，能够实现轧管、减径连续作业，一次轧制出成品管，适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管，具有工艺简单、能耗低及加工效率高的特点。

本实用新型的技术方案是：一种无缝钢管热轧装置，包括主机座、底座、电机、减速装置、万向轴及穿孔装置，电机和减速装置安装在底座上，穿孔装置中设有芯棒，芯棒能够直线往复运动，主机座上依次按轧孔逐渐缩小的次序安装有多个轧辊装置，轧辊装置内设有能够咬合、挤压和牵拉毛管的轧辊，芯棒的中心及多个轧辊装置的轧孔中心位于同一中心线上，轧辊装置通过万向轴与减速装置相连；所述的轧辊装置分为两组，一组位于主机座前端用于连轧毛管的内外径轧辊装置，另一组位于主机座后端用于使毛管减径的减径轧辊装置。

进一步，所述的轧辊装置由机架、驱动轴、两个从动轴及轧辊组成，驱动轴和两个从动轴呈三角形分布，驱动轴与机架之间以及两个从动轴与机架之间均安装有轴承，驱动轴和两个从动轴上均固定轧辊，轧辊的外壁上设有弧形凹槽，三个轧辊上的凹槽对应后形成轧孔，驱动轴的两端分别通过两对相同的锥齿轮与两个从动轴之间1:1传递扭矩，驱动轴转动带动两个从动轴同步转动，使三个轧辊同时向轧孔内旋转。

进一步，各个轧辊装置单独驱动，即一个轧辊装置依次连接一个减速装置、一个电机，各个轧辊装置的驱动轴均位于主机座同侧且间隔上、下交错分布为两行；底座为两个前后分开为两排，前排底座上的减速装置所连接的万向轴较短且向下倾斜，后排底座上的减速装置所连接的万向轴较长且向上倾斜。

进一步，所述的轧辊装置为12个，前5个轧辊装置为内外径轧辊装置对毛管内外径连轧，后7个轧辊装置为减径轧辊装置对毛管减径轧制。

进一步，所述的减速装置包括壳体、第一太阳齿轮轴、第一行星齿轮架、第一行星齿轮、第一内齿圈、第二太阳齿轮轴、第二行星齿轮架、第二行星齿轮及第二内齿圈，第一行星齿轮和第二行星齿轮均为4个且分别均匀分布在第一行星齿轮架和第二行星齿轮架上，第二行星齿轮架的两端通过双列向心轴承安装在壳体内，第二行星齿轮架的一端设有中心孔，第一行星齿轮架和第二太阳齿轮轴均伸入到第二行星齿轮架的中心孔内并通过花键相连，第二行星齿轮架的另一端设有输出轴。

进一步，壳体为分体结构，第一内齿圈及第二内齿圈固定在壳体的分体之间。

进一步，所述主机座的侧壁上安装有扭矩传递装置，减速装置与轧辊装置分别连接在扭矩传递装置的两端；扭矩传递装置包括外套，外套与主机座相固定，外套内设有轴承、传动轴及浮动套，传动轴的一端连接有与万向轴相连接的联轴器，传动轴的另一端连接有花键套，所述的花键套的外花键沿长度方向呈圆弧状，浮动套的两端均设有内花键槽，花键套插入浮动套的一端，浮动套的另一端通过联接套连接轧辊装置的驱动轴，所述的联接套的外壁设有与浮动套内花键槽相匹配且沿长度方向呈圆弧状的外花键；外套与浮动套之间设有随传动轴一起转动的中间套，中间套外设有橡胶圈，浮动套与传动轴的端面之间设有弹簧。

进一步，所述的穿孔装置包括支架、穿孔小车、芯棒及动力装置，穿孔小车与芯棒相连，支架上方设有穿孔小车行走的轨道及限位装置，支架上安装有链轮轴及中间轴，链轮轴及中间轴上分别固定有从动链轮及中间链轮，穿孔小车固定在链条中，链条挂在从动链轮与中间链轮上；所述的芯棒内部设有能够循环的冷却通道。

进一步，每个轧辊装置的入口处都设有喇叭管。

本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，在加工无缝钢管时，先将毛管加热，然后利用穿孔装置将芯棒穿入，送入轧辊装置，芯棒定位不动，主机座前端的轧辊装置实现对毛管内外径的同时轧制，内外径轧制结束后毛管进入主机座后端的轧辊装置，减径轧辊装置一边减径轧制一边使毛管脱离芯棒，最后形成成品管。上述过程利用PLC控制使电机顺序工作，毛管尾端进入下一个轧辊装置后，前一个轧辊装置的电机即停止工作，有效节省了能源。本实用新型能够实现轧管、减径连续作业，一次轧制出成品管，适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管，简化了工艺，取消了二次加热，抽出芯棒工序与减径工序合二为一，能耗低，加工效率高。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是图1的俯视图。

附图3是图1中轧辊装置6的结构剖视图。

附图4是图1中减速装置4的结构剖视图。

附图5是图1中扭矩传递装置7的结构剖视图。

附图6是本实用新型中的穿孔装置8的结构示意图。

附图7是本实用新型中的无缝钢管加工流程图。

图中1-主机座，2-底座，3-电机，4-减速装置，401-壳体，402-第一太阳齿轮轴，403-第一行星齿轮架，404-第一行星齿轮，405-第一内齿圈，406-第二太阳齿轮轴，407-第二行星齿轮架，408-第二行星齿轮，409-第二内齿圈，410-双列向心轴承，411-输出轴，5-万向轴，6-轧辊装置，61-机架，62-驱动轴，63-从动轴，64-轧辊，65-轴承，66-锥齿轮，67-凹槽，7-扭矩传递装置，71-外套，72-轴承，73-传动轴，74-浮动套，75-联轴器，76-花键套，77-联接套， 78-中间套，79-弹簧，710-橡胶圈，8-穿孔装置，81-支架，82-穿孔小车，83-芯棒，84-动力装置，85-链轮轴，851-从动链轮，86-限位装置，87-链条，88-中间轴，881-中间链轮，9-毛管，10-喇叭管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图1结合图2、图7所示，一种无缝钢管热轧装置包括主机座1、底座2、电机3、减速装置4、万向轴5及穿孔装置8，电机3和减速装置4安装在底座2上，穿孔装置8中设有芯棒83，芯棒83能够直线往复运动，主机座1上依次按轧孔逐渐缩小的次序安装有多个轧辊装置6，轧辊装置6内设有能够咬合、挤压和牵拉毛管9的轧辊64，芯棒83的中心及多个轧辊装置6的轧孔中心位于同一中心线上，轧辊装置6通过万向轴5与减速装置4相连；所述的轧辊装置6分为两组，一组位于主机座1前端用于连轧毛管9的内外径轧辊装置，另一组位于主机座1后端用于使毛管9减径的减径轧辊装置。该装置采用的轧辊装置6结构相同，紧密排列，将内外径轧制和减径用的轧辊装置6统一安装在同一主机座1上，结构紧凑，能够实现毛管9精密轧制的连续化，利用PLC控制使电机3顺序工作，毛管9尾端进入下一个轧辊装置6后，前一个轧辊装置6的电机3即停止工作，有效节省了能源。在加工无缝钢管时，先将毛管9加热，毛管9运送至穿孔装置8的机架81上夹紧定位，然后穿孔小车82水平运动将芯棒83穿入毛管9，松开毛管9，穿孔小车82继续前行至限位装置86，毛管9被送入轧辊装置6中，芯棒83不动，芯棒83的端头位于内外径轧辊装置与减径轧辊装置之间，主机座1前端的轧辊装置6为内外径轧辊装置，实现对毛管9内外径的同时轧制，毛管9内外径轧制结束后进入主机座1后端的减径轧辊装置，此时，减径轧辊装置一边减径轧制一边使毛管9脱离芯棒83，最后形成成品管。本实用新型能够实现轧管、减径连续作业，一次轧制出成品管，适合轧制小口径用于机械结构件的无缝钢管，简化了工艺，取消了二次加热，抽出芯棒83工序与减径工序合二为一，能耗低，加工效率高。

由图3所示，所述的轧辊装置6由机架61、驱动轴62、两个从动轴63及轧辊64组成，驱动轴62和两个从动轴63呈三角形分布，驱动轴63与机架61之间以及两个从动轴63与机架61之间均安装有轴承65，驱动轴62和两个从动轴63上均固定轧辊64，轧辊64的外壁上设有弧形凹槽67，三个轧辊64上的凹槽67对应后形成轧孔，驱动轴62的两端分别通过两对相同的锥齿轮66与两个从动轴63之间1:1传递扭矩，驱动轴62转动带动两个从动轴63同步转动，使三个轧辊64同时向轧孔内旋转。传统的定径轧辊装置是将轴固定在机架61上，在轴外通过轴承安装回转套，回转套上固定锥齿轮66，由于轧制力较大，为了使回转套能够承载轧制无缝钢管所需的扭矩，就必须增加回转套的直径，这样就使定径轧辊装置的结构变得庞大，占用空间大，不利于无缝钢管的精密轧制。该轧辊装置6与传统的定径轧辊装置相比较，去掉了回转套，将轴承65安装在机架61上，直接在驱动轴62和两个从动轴63上固定锥齿轮65，锥齿轮65采用大螺旋角的非标螺旋锥齿轮，增加了齿面的接触长度，在不减小扭矩传递的基础上，减小了锥齿轮65的外形尺寸，整体装配后结构紧凑，占用空间小，有利于无缝钢管的精密轧制。

由图1结合图2、图3所示，各个轧辊装置6单独驱动，即一个轧辊装置6依次连接一个减速装置4、一个电机3，各个轧辊装置6的驱动轴62均位于主机座1同侧且间隔上、下交错分布为两行；底座2为两个且前后分开为两排，前排底座2上的减速装置4所连接的万向轴5较短且向下倾斜，后排底座2上的减速装置4所连接的万向轴5较长且向上倾斜。万向轴5的倾斜布置避免了与相邻的电机3和减速装置4的干涉，减小了占用空间，使轧辊装置6排列更加紧密，缩短了连轧时间，使毛管9的温度散失少，在不进行毛管9二次加热的情况下，不影响下一步的减径轧制操作。

由图1结合图2、图3所示，所述的轧辊装置6为12个，前5个轧辊装置6为内外径轧辊装置对毛管9内外径连轧，后7个轧辊装置6为减径轧辊装置对毛管9减径轧制。本实施例为优选，当然根据轧制的无缝钢管外径和表面质量的要求不同，可以自行设计轧辊装置6的数量。

由图4所示，所述的减速装置4包括壳体401、第一太阳齿轮轴402、第一行星齿轮架403、第一行星齿轮404、第一内齿圈405、第二太阳齿轮轴406、第二行星齿轮架407、第二行星齿轮408及第二内齿圈409，第一行星齿轮404和第二行星齿轮408均为4个且分别均匀分布在第一行星齿轮架403和第二行星齿轮架407上，第二行星齿轮架407的两端通过双列向心轴承410安装在壳体401内，第二行星齿轮架407的一端设有中心孔，第一行星齿轮架403和第二太阳齿轮轴406均伸入到第二行星齿轮架407的中心孔内并通过花键相连，第二行星齿轮架407的另一端设有输出轴411。传统的二级行星齿轮减速器一般是采用三个行星轮，由于本实用新型要求的输出扭矩较大，传动比也较大，如采用传统的二级行星齿轮减速器，为了同时满足行星轮的承载能力和传动比的要求，使减速器的外形尺寸较大，不能满足本实用新型空间限制的需求。因此，本实用新型中所述的减速装置4采用4个行星轮的二级行星齿轮减速，外形尺寸较小，具有较大的传动比和承载扭矩能力，满足了本实用新型的空间要求。

由图4所示，壳体401为分体结构，第一内齿圈405及第二内齿圈409固定在壳体401的分体之间。结构紧凑，便于加工。

由图5所示，所述主机座1的侧壁上安装有扭矩传递装置7，减速装置4与轧辊装置6分别连接在扭矩传递装置7的两端；扭矩传递装置7包括外套71，外套71与主机座1相固定，外套71内设有轴承72、传动轴73及浮动套74，传动轴73的一端连接有与万向轴5相连接的联轴器75，传动轴73的另一端连接有花键套76，所述的花键套76的外花键沿长度方向呈圆弧状，浮动套74的两端均设有内花键槽，花键套76插入浮动套74的一端，浮动套74的另一端通过联接套77连接轧辊装置6的驱动轴62，所述的联接套77的外壁设有与浮动套74内花键槽相匹配且沿长度方向呈圆弧状的外花键。外套71与浮动套74之间设有随传动轴73一起转动的中间套78，中间套78外设有橡胶圈710，浮动套74与传动轴73的端面之间设有弹簧79。橡胶圈710和弹簧79分别吸收了中间套78和浮动套74的振动能量，避免了振动波传递到主机座1和驱动轴62，运行平稳。当电机3和减速装置4产生的振动沿万向轴5传递到传动轴73时，浮动套74能够相对花键套76和联接套77浮动，不会使轧辊装置6的驱动轴62产生振动，因而消除了电机3和减速装置4的振动对无缝钢管的轧制精度的影响。

由图6所示，所述的穿孔装置包括支架81、穿孔小车82、芯棒83及动力装置84，穿孔小车82与芯棒83相连，支架81上方设有穿孔小车82行走的轨道及限位装置86，支架81上安装有链轮轴85及中间轴88，链轮轴85及中间轴88上分别固定有从动链轮851及中间链轮881，穿孔小车82固定在链条87中，链条87挂在从动链轮851与中间链轮881上；所述的芯棒83内部设有能够循环的冷却通道。在轧制无缝钢管时，先固定好加热的毛管9，芯棒83穿过毛管9后松开毛管9，穿孔小车82向前移动到限位装置86停止，此时，芯棒83前端位于内外径轧辊装置与减径轧辊装置之间，毛管9的前端刚好位于内外径轧辊装置的入口处，启动内外径轧辊装置，毛管9的内外壁同时轧制，当毛管9进入减径阶段时，毛管9渐渐脱离芯棒83，直至毛管9完全脱离芯棒83从减径轧辊装置输出，形成成品管。在穿下根毛管9前，所述的芯棒83内部的冷却通道中通入循环水冷却，保证了芯棒83的刚度和硬度，穿孔小车82牵动芯棒83往复直线运动，重复穿孔→轧管→抽出芯棒→冷却的过程。

进一步，每个轧辊装置6的入口处都设有喇叭管10。毛管9进入喇叭管10后自动对中进入轧辊装置6的轧孔。

Claims (9)

1.一种无缝钢管热轧装置，包括主机座(1)、底座(2)、电机(3)、减速装置(4)、万向轴(5)及穿孔装置(8)，电机(3)和减速装置(4)安装在底座(2)上，穿孔装置(8)中设有芯棒(83)，芯棒(83)能够直线往复运动，其特征在于：主机座(1)上依次按轧孔逐渐缩小的次序安装有多个轧辊装置(6)，轧辊装置(6)内设有能够咬合、挤压和牵拉毛管(9)的轧辊(64)，芯棒(83)的中心及多个轧辊装置(6)的轧孔中心位于同一中心线上，轧辊装置(6)通过万向轴(5)与减速装置(4)相连；所述的轧辊装置(6)分为两组，一组位于主机座(1)前端用于连轧毛管(9)的内外径轧辊装置，另一组位于主机座(1)后端用于使毛管(9)减径的减径轧辊装置。

2.根据权利要求1所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：所述的轧辊装置(6)由机架(61)、驱动轴(62)、两个从动轴(63)及轧辊(64)组成，驱动轴(62)和两个从动轴(63)呈三角形分布，驱动轴(63)与机架(61)之间以及两个从动轴(63)与机架(61)之间均安装有轴承(65)，驱动轴(62)和两个从动轴(63)上均固定轧辊(64)，轧辊(64)的外壁上设有弧形凹槽(67)，三个轧辊(64)上的凹槽(67)对应后形成轧孔，驱动轴(62)的两端分别通过两对相同的锥齿轮(66)与两个从动轴(63)之间1:1传递扭矩，驱动轴(62)转动带动两个从动轴(63)同步转动，使三个轧辊(64)同时向轧孔内旋转。

3.根据权利要求2所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：各个轧辊装置(6)单独驱动，即一个轧辊装置(6)依次连接一个减速装置(4)、一个电机(3)，各个轧辊装置(6)的驱动轴(62)均位于主机座(1)同侧且间隔上、下交错分布为两行；底座(2)为两个且前后分开为两排，前排底座(2)上的减速装置(4)所连接的万向轴(5)较短且向下倾斜，后排底座(2)上的减速装置(4)所连接的万向轴(5)较长且向上倾斜。

4.根据权利要求3所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：所述的轧辊装置(6)为12个，前5个轧辊装置(6)为内外径轧辊装置对毛管(9)内外径连轧，后7个轧辊装置(6)为减径轧辊装置对毛管(9)减径轧制。

5.根据权利要求1、2、3或4 所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：所述的减速装置(4)包括壳体(401)、第一太阳齿轮轴(402)、第一行星齿轮架(403)、第一行星齿轮(404)、第一内齿圈(405)、第二太阳齿轮轴(406)、第二行星齿轮架(407)、第二行星齿轮(408)及第二内齿圈(409)，第一行星齿轮(404)和第二行星齿轮(408)均为4个且分别均匀分布在第一行星齿轮架(403)和第二行星齿轮架(407)上，第二行星齿轮架(407)的两端通过双列向心轴承(410)安装在壳体(401)内，第二行星齿轮架(407)的一端设有中心孔，第一行星齿轮架(403)和第二太阳齿轮轴(406)均伸入到第二行星齿轮架(407)的中心孔内并通过花键相连，第二行星齿轮架(407)的另一端设有输出轴(411)。

6.根据权利要求5所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：壳体(401)为分体结构，第一内齿圈(405)及第二内齿圈(409)固定在壳体(401)的分体之间。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：所述主机座(1)的侧壁上安装有扭矩传递装置(7)，减速装置(4)与轧辊装置(6)分别连接在扭矩传递装置(7)的两端；扭矩传递装置(7)包括外套(71)，外套(71)与主机座(1)相固定，外套(71)内设有轴承(72)、传动轴(73)及浮动套(74)，传动轴(73)的一端连接有与万向轴(5)相连接的联轴器(75)，传动轴(73)的另一端连接有花键套(76)，所述的花键套(76)的外花键沿长度方向呈圆弧状，浮动套(74)的两端均设有内花键槽，花键套(76)插入浮动套(74)的一端，浮动套(74)的另一端通过联接套(77)连接轧辊装置(6)的驱动轴(62)，所述的联接套(77)的外壁设有与浮动套(74)内花键槽相匹配且沿长度方向呈圆弧状的外花键；外套(71)与浮动套(74)之间设有随传动轴(73)一起转动的中间套(78)，中间套(78)外设有橡胶圈(710)，浮动套(74)与传动轴(73)的端面之间设有弹簧(79)。

8.根据权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：所述的穿孔装置(8)包括支架(81)、穿孔小车(82)、芯棒(83)及动力装置(84)，穿孔小车(82)与芯棒(83)相连，支架(81)上方设有穿孔小车(82)行走的轨道及限位装置(86)，支架(81)上安装有链轮轴(85)及中间轴(88)，链轮轴(85)及中间轴(88)上分别固定有从动链轮(851)及中间链轮(881)，穿孔小车(82)固定在链条(87)中，链条(87)挂在从动链轮(851)与中间链轮(881)上；所述的芯棒(83)内部设有能够循环的冷却通道。

9.根据权利要求8所述的无缝钢管热轧装置，其特征在于：每个轧辊装置(6)的入口处都设有喇叭管(10)。

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