CN202683600U - 一种高效能的穿孔机后台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效能的穿孔机后台，包括有：三辊定心装置；输送辊装置，安装在所述三辊定心装置之间；用于夹紧、输送顶杆的顶杆止推装置，连接在所述输送辊装置的一侧；同步移送装置，设置在所述输送辊的上方；顶杆脱出系统设备；以及顶杆冷却及返回系统设备。根据本实用新型的穿孔机后台，能够满足高节奏、高产能的轧制要求，且设备布置及组成新颖独特、控制精度高、易于检修维护。

Description

一种高效能的穿孔机后台

技术领域

本实用新型涉及一种热连轧无缝钢管的生产技术领域，具体涉及一种高效能穿孔机后台。

背景技术

穿孔机后台按顶头顶杆更换方式上分有在线更换与离线循环更换二种。

在线更换方式是顶杆固定在顶杆止推装置上，在穿孔时，顶杆由顶杆小车支持，使顶头处于穿孔工作位置。一根毛管轧完之后，顶杆小车将顶杆自毛管中抽出，毛管被拔出轧制线后，顶杆小车再将顶杆送至工作位置，进行下一根毛管的穿孔。顶杆和顶头的结合方式有两种。一种是顶头用螺纹拧接在顶杆前端，顶头因磨损或更换产品规格时，连同顶杆一起更换。另一种方式是仅更换顶头，包括人工更换和自动更换；手工更换是顶头由人工置于穿孔机孔喉处的下导板上，顶杆由止推装置送到工作位置，当管坯被轧辊咬入时，顶头落在顶杆前端的顶尖上，一根毛管完成穿孔后，顶头落在下导板上，由人工更换顶头；自动更换是设置顶杆更换箱等设备，实现一根毛管完成穿孔后自动更换一次顶头。在线更换方式投资低、设备简单，目前在轧制节奏150支/小时以下的穿孔机组得到广泛应用并且使用效果较好，但是该方式更换时间长，生产效率较低，严重限制了无缝钢管生产线轧制节奏的提高，根本无法满足轧制节奏在150支/小时及以上的穿孔机组的需要。

离线循环方式即顶头顶杆大循环更换方式。穿孔机组为提高生产效率，顶杆在完成一根毛管的穿孔之后，与毛管一起被拔出轧制线，顶杆从毛管中抽出后，进入循环运送系统经冷却后从轧制线另一侧送入轧制线，开始进行下一个工作循环。该方式下穿孔机后台既要满足支持顶杆、完成管坯穿孔的操作要求，又要实现顶头顶杆大循环操作要求。离线循环更换方式可以满足轧制节奏在120支/小时及以上的穿孔机组，但现有的离线循环更换方式的不足之处主要体现在：（1）各设备动作原理比较繁琐、机构相对复杂、运行响应速度低，如传统的三辊定心装置的打开控制方式、顶杆止推装置的驱动和锁紧方式、同步移送装置的运动轨迹的精确性、顶杆脱出系统及返回系统设备布置方式等均有待进一步改进；（2）传统的顶杆脱出方式采用夹紧顶杆、输送毛管方式，设备机构种类多，控制较复杂，机械效率低，并且容易出现打滑现象；（3）传统的顶杆循环系统在轧制节奏120-150支/小时的穿孔机组已成功应用，在轧制节奏150支/小时及以上的高节奏、高产能穿孔机组尚无成功应用的实例。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能够满足高节奏、高产能的轧制要求，且设备布置及组成新颖独特、控制精度高、易于检修维护的穿孔机后台。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高效能的穿孔机后台，主要设备组成有：三辊定心装置；输送辊装置，安装在所述三辊定心装置之间；用于夹紧、输送顶杆的顶杆止推装置，连接在所述输送辊装置的一侧；同步移送装置，设置在所述输送辊的上方；顶杆脱出系统设备；以及顶杆冷却及返回系统设备。

进一步地，所述三辊定心装置包括定心辊、导辊、杠杆系统、分配器、液压缸、楔形夹紧装置、底座，其中楔形夹紧装置连接到底座之上，分配器通过带内置传感器的液压缸进行操作，所述定心辊通过分配器来进行同步调整，并通过杠杆系统被调节到顶杆直径位置和毛管直径位置。

进一步地，所述输送辊装置包括：用来支承和输送穿孔机的毛管及顶杆的输送辊、楔形夹紧装置、支座、升降辊、液压缸、夹送辊，其中夹送辊辅助输送辊运输毛管和顶杆离开轧机，每个所述输送辊通过液压马达传动，并通过液压缸驱动连杆进行升降，所述夹送辊安装在穿孔机后的输送辊的上方，通过液压缸实现摆动。

进一步地，所述顶杆止推装置包括底座、导道、调整装置和锁紧装置、止推装置、传动系统，其中所述底座安装在基础上并进行锚固；所述导道通过液压缸夹紧到所述底座上；调整装置安装在导道上，止推装置采用导道内侧导向，通过齿轮齿条传动机构实现移动；锁紧装置也安装在导道上，通过一个液压缸实现驱动；导道、止推装置和锁紧装置布置在底座上的一个可调整机构中。

进一步地，所述同步移送装置包括高扭矩液压马达、齿形连轴器、曲轴、底部拨杆、顶部拨杆、导杆，其中所述底部拨杆和顶部拨杆分别通过曲轴实现支撑，在导杆的作用下，所述底部和顶部拨杆随曲轴旋转进行曲线运动。

进一步地，所述顶杆脱出系统设备包括脱出前斜台架、脱出前侧挡板、毛管脱出挡板、脱出前辊道、脱出夹送链设备、顶杆脱出后输送辊道。

进一步地，所述脱出夹送链设备包括传动装置、夹送链、升降装置、底座；其中传动装置包括变频电机、减速机、万向接轴、联轴器，所述变频电机的尾部设置有测速编码器，所述减速机一端的输出轴设置有测位置用编码器；夹送链包括上夹送辊、下夹送辊、链条及张紧装置、夹送驱动液压缸。

进一步地，所述顶杆冷却及返回系统设备包括：冷却盘上料拨料器、冷却轮盘、废顶杆剔除及新顶杆存放台架、废顶杆剔除拨料器、新顶杆上料拨料器、顶杆冷却后返回辊道、顶杆返回拨料器、顶杆返回存放台架、顶杆返回拨料盘及液压定位装置。

进一步地，所述冷却轮盘包括：冷却箱、冷却转鼓、传动装置；其中所述冷却箱安装在基础上并进行锚固，冷却箱的箱体上设置有用于保证冷却水循环的排水口和溢流口；所述冷却转鼓的一侧与所述传动装置相连；所述传动装置包括变频电动机、行星减速机、制动器、联轴器，冷却转鼓的输出轴端设置有测位置用编码器及零位接近开关。

根据本实用新型的穿孔机后台，具有如下技术效果：既可以满足支持顶杆、完成管坯穿孔的操作要求，又可以实现顶头顶杆大循环操作要求，可以满足轧制节奏在150支/小时以上（最高可达240支母管/小时）的高节奏、高产能的穿孔机组；加快了穿孔机后台各设备运行和响应速度，大幅缩短了穿孔机组的辅助作业时间（可实现5秒以内）；保证穿孔机后台各设备运动机构安全可靠，检测元件灵敏度高，整个机组稳定性好，且易于检修维护。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。其中：

图1为根据本实用新型的穿孔机的后台平面布置图；以及

图2为根据本实用新型的顶杆脱出夹送链设备的机构示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其它实施方式中。

参阅图1，示出了根据本实用新型的一种高效能的穿孔机后台，包括有：三辊定心装置1；输送辊装置2，安装在所述三辊定心装置之间；用于夹紧、输送顶杆的顶杆止推装置3，连接在所述输送辊装置的一侧；同步移送装置4，设置在所述输送辊的上方；顶杆脱出系统设备；以及顶杆冷却及返回系统设备。其中，A为顶杆循环下层辊道，B为顶杆循环上层辊道。

具体来说，所述三辊定心装置包括定心辊、导辊、杠杆系统、分配器、液压缸、楔形夹紧装置、底座，其中楔形夹紧装置连接到底座之上。机架内定心辊保证轧制开始时顶头和顶杆的最大刚性；机架外定心辊用于顶杆支撑和轧制时的毛管导向。在轧制开始前定心辊调到抱顶杆位置，轧制过程中当毛管到达时，定心辊依次打开。通过带内置传感器的液压缸操作分配器，定心辊通过分配器来进行同步调整，并通过杠杆系统被调节到“顶杆直径”和“毛管直径”的位置。定心机上辊通过一个液压缸代替杠杆连接到分配器，通过这个液压缸的动作，定心辊上辊从“顶部位置”摆动到“剔出位置”。

通常定心辊打开位置是依靠电机驱动螺旋升降机，通过绝对值编码器实现控制的；而采用液压缸带内置传感器进行定心辊打开位置控制具有结构简单、易于检修维护、控制精度高等特点。

所述输送辊装置包括：用来支承和输送穿孔机的毛管及顶杆的输送辊、楔形夹紧装置、支座、升降辊、液压缸、夹送辊，输送辊用来支持和输送毛管及顶杆；夹送辊辅助输送辊运输毛管和顶杆离开轧机。每个输送辊通过液压马达传动，并通过液压缸驱动连杆进行升降，可实现支撑“顶杆”和支撑“毛管”两个位置。夹送辊安装在穿孔机后的第一个输送辊上方，通过液压缸实现摆动。

所述顶杆止推装置包括底座、导道、调整装置和锁紧装置、止推装置、传动系统（电动机驱动）等组成。用于夹紧、输送顶杆，保证穿孔的顺利进行。

底座安装在基础上并且锚固；导道通过液压缸夹紧到底座上；调整装置和预定位装置都安装在导道上。止推装置采用导道内侧导向，通过一个杠杆被锁紧到轧制位置；锁紧装置也安装在导道上，通过一个液压缸驱动；导道以及止推装置和锁紧装置被布置在底座上的一个可调整机构中。调整丝杠用的电机安装在导道后面；根据顶杆直径，调整装置能够使导道沿轧制方向进行正反双向调整；两个用于保持丝杠消除间隙的液压缸总是保持伸出状态。导道在每次顶杆更换后都要进行调整，因为需要确保当提供的顶杆长度不同时，顶杆调整量是恒定的。

止推装置的机座设计为焊接结构，为双轴承支撑结构。顶杆止推装置前端（对着穿孔机），一个顶杆夹爪用来保持顶杆，止推装置采用齿轮齿条传动机构实现移动。轧制结束后，止推机构通过电动机驱动实现返回。为实现顶杆的返回，顶杆通过顶杆夹爪与止推机构相连。

同步移送系统由高扭矩液压马达、齿形连轴器、曲轴、底部拨杆、顶部拨杆、导杆等组成。底部拨杆和顶部拨杆分别被双曲轴支撑；通过导杆，拨杆随曲轴旋转进行曲线运动。底部拨杆把毛管及顶杆从轧制线拨到顶杆脱出前斜台架；顶部拨杆将冷却后的顶杆移送到轧制线，进入三辊定心机，三辊定心机处于“抱顶杆位置”；操作结束后同步移送系统返回初始位置。

所述顶杆脱出系统设备包括脱出前斜台架5、脱出前侧挡板7、毛管脱出挡板9、脱出前辊道6、脱出夹送链设备10、顶杆脱出后输送辊道11。

其中脱出夹送链设备10由传动装置21、夹送链31、底座41、升降装置51等组成。传动装置由变频电机、减速机、万向接轴、联轴器等组成，电机尾部带测速编码器、减速机一端输出轴带测位置用编码器；夹送链由上夹送辊、下夹送辊、链条及张紧装置、夹送驱动液压缸等组成；升降装置通过电机带动螺旋升降机实现夹送装置升降，电机尾部带测速用编码器，低速轴带测位置用编码器。脱出夹送链设备的结构如图2所示。

顶杆冷却及返回系统设备主要包括冷却盘上料拨料器12、冷却轮盘13、废顶杆剔除及新顶杆存放台架14、废顶杆剔除拨料器15、新顶杆上料拨料器16、顶杆冷却后返回辊道17、顶杆返回拨料器18、顶杆返回存放台架19、顶杆返回拨料盘及液压定位装置20等。

其中冷却轮盘由冷却箱、冷却转鼓、传动装置等组成。冷却箱安装在基础上并锚固，箱体上带排水口和溢流口，保证冷却水的循环；冷却转鼓一侧与传动装置相连，两端采用剖分式圆柱滚子轴承固定在轴承座上，转鼓上安装6片冷却轮盘；传动装置由变频电动机、行星减速机、制动器、联轴器等组成。电动机尾部设置有测速用编码器，冷却转鼓输出轴端设置有测位置用编码器及零位接近开关。

为了更好地理解本申请，下面将具体介绍本申请穿孔机后台的工艺流程：从穿孔机出来的毛管在到达三辊定心装置1前，定心辊打开，且在定心辊之间的毛管输送辊道2升起。穿孔结束后，止推装置3退后，毛管与顶杆从止推座脱出，然后同步移送装置4的底部拨杆将毛管连同顶杆一起拨出轧制线，经顶杆脱出前斜台架5滚入顶杆脱出前辊道6，并依靠顶杆脱出前侧挡板7止动，同时开始进行下一根毛管的轧制。顶杆及毛管在辊道上输送至毛管脱出挡板9前定位，在这个位置毛管止动，顶杆尾端被顶杆脱出夹送链10擒住，从毛管中抽出。

毛管与顶杆分离后，毛管输送拨料器8将毛管拨出，通过横移装置进入连轧管区轧制。顶杆通过脱出后输送辊道11运送到冷却轮盘13的拨入位置，然后液压操纵的上料拨料钩12将顶杆从辊道上移送至冷却轮盘的凹槽中。冷却轮盘位于一个大水槽中，顶杆被冷却轮盘带动通过水槽冷却，冷却轮盘最多可容纳10根顶杆通过交流电机传动间断性运转，每次转动1/10圈并完成送料一次。顶杆通过水槽冷却后，移送至顶杆冷却后返回辊道17，然后经顶杆返回拨料器18送到返回存放台架19的剔除位置，在此位置上，顶杆通过液压缸调整，实现对顶杆纵向定位，当同步移送系统的顶部拨料杆做好受料准备，再经返回拨料盘20，将顶杆移送同步移送装置，其顶部拨料杆将顶杆送入轧制线，顶杆放入后止推座向前夹紧顶杆，经调整后止推座被锁紧。同时三辊定心装置调到顶杆位置，输送辊下降即向前台发出轧制开始的指令，开始轧制。

根据本申请的穿孔机后台，可以满足轧制节奏在150支母管/小时（最高可达240支母管/小时）以上的连轧无缝管机组的高产能要求。本专利穿孔机后台采用的新型顶杆循环系统，大大缩短了辅助作业时间，以满足高节奏、高产能的轧制需要。

本专利适于生产的管坯和产品规格为：来料管坯外径范围为Φ130mm~Φ210mm，长度为1.5~4.5m；轧后毛管外径范围为Φ140mm~Φ220mm，穿孔后毛管最大长度不大于11m，延伸系数达到4.8，扩径率在4.77~16.7%之间；成品钢管外径为钢管外径为Φ25～168.3mm，钢管壁厚为2.5～12mm，钢管长度为6～12m。

本申请可应用的小规格锥形辊穿孔机的主要设备性能：

(1)轧辊数量：2根

(2)轧辊直径：max.1150mm

(3)轧辊转速：约为130rpm（碳钢/低合金钢）

约为90rpm（高合金钢）

(4)送进角：8-15°，可调

(5)辗轧角：15°，固定值

(6)导向系统：导板或导盘

(7)出口速度：最高1.2m/s（碳钢/低合金钢）

最高0.78m/s（高合金钢）

(8)轧制力：最大450吨

(9)轧制扭矩：最大60吨米(每个辊)

(10)主电机功率：约为3800kW，数量：2台

本申请的穿孔机后台的主要设备性能：

（1）止推座速度：max.2m/s；

（2）止推力：max.200t；

（3）顶杆脱出前、后辊道速度、脱出夹送链速度：3m/s；

（4）冷却盘转速：4.5rpm；

（5）冷却后返回辊道速度：2m/s。

综上所述，本申请的穿孔机后台工艺布置紧凑，设备选型新颖独特，技术特征主要体现在：三辊定心装置导向、定心条件好，控制精度高；输送辊带升降功能、液压马达驱动，夹送辊通过液压缸实现摆动；顶杆止推装置取代传统的顶杆小车，止推机构行走采用电机驱动，锁紧方式采用液压驱动；同步移送系统中底部拨杆和顶部拨杆分别完成毛管连同顶杆的拨出和拨入轧制线动作；顶杆脱出系统中首次将夹送链机构应用于穿孔机后台，既能实现顶杆夹持，又能实现顶杆输送；顶杆冷却及返回系统设置顶杆尾对齐机构，保证顶杆拨入轧制线前快速准确定位。

与传统的穿孔机后台相比，本申请的穿孔机后台具有如下技术效果：既可以满足支持顶杆、完成管坯穿孔的操作要求，又可以实现顶头顶杆大循环操作要求，可以满足轧制节奏在150支/小时以上（最高可达240支母管/小时）的高节奏、高产能的穿孔机组；加快了穿孔机后台各设备运行和响应速度，大幅缩短了穿孔机组的辅助作业时间（可实现5秒以内）；保证穿孔机后台各设备运动机构安全可靠，检测元件灵敏度高，整个机组稳定性好，且易于检修维护。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种高效能的穿孔机后台，其特征在于，包括有：三辊定心装置（1）；输送辊装置（2），安装在所述三辊定心装置之间；用于夹紧、输送顶杆的顶杆止推装置（3），连接在所述输送辊装置的一侧；同步移送装置（4），设置在所述输送辊的上方；顶杆脱出系统设备；以及顶杆冷却及返回系统设备。

2.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述三辊定心装置包括定心辊、导辊、杠杆系统、分配器、液压缸、楔形夹紧装置、底座，其中楔形夹紧装置连接到底座之上，分配器通过带内置传感器的液压缸进行操作，所述定心辊通过分配器来进行同步调整，并通过杠杆系统被调节到顶杆直径位置和毛管直径位置。

3.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述输送辊装置包括：用来支承和输送穿孔机的毛管及顶杆的输送辊、楔形夹紧装置、支座、升降辊、液压缸、夹送辊，其中夹送辊辅助输送辊运输毛管和顶杆离开轧机，每个所述输送辊通过液压马达传动，并通过液压缸驱动连杆进行升降，所述夹送辊安装在穿孔机后的输送辊的上方，通过液压缸实现摆动。

4.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述顶杆止推装置包括底座、导道、调整装置和锁紧装置、止推装置、传动系统，其中所述底座安装在基础上并进行锚固；所述导道通过液压缸夹紧到所述底座上；调整装置安装在导道上，止推装置采用导道内侧导向，通过齿轮齿条传动机构实现移动；锁紧装置也安装在导道上，通过一个液压缸实现驱动；导道、止推装置和锁紧装置布置在底座上的一个可调整机构中。

5.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述同步移送装置包括高扭矩液压马达、齿形连轴器、曲轴、底部拨杆、顶部拨杆、导杆，其中所述底部拨杆和顶部拨杆分别通过曲轴实现支撑，在导杆的作用下，所述底部和顶部拨杆随曲轴旋转进行曲线运动。

6.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述顶杆脱出系统设备包括脱出前斜台架（5）、脱出前侧挡板（7）、毛管脱出挡板（9）、脱出前辊道（6）、脱出夹送链设备（10）、顶杆脱出后输送辊道（11）。

7.如权利要求6所述的穿孔机后台，其特征在于，所述脱出夹送链设备（10）包括传动装置（21）、夹送链（31）、底座（41）、升降装置（51）；其中传动装置包括变频电机、减速机、万向接轴、联轴器，所述变频电机的尾部设置有测速编码器，所述减速机一端的输出轴设置有测位置用编码器；夹送链包括上夹送辊、下夹送辊、链条及张紧装置、夹送驱动液压缸。

8.如权利要求1所述的穿孔机后台，其特征在于，所述顶杆冷却及返回系统设备包括：冷却盘上料拨料器（12）、冷却轮盘（13）、废顶杆剔除及新顶杆存放台架（14）、废顶杆剔除拨料器（15）、新顶杆上料拨料器（16）、顶杆冷却后返回辊道（17）、顶杆返回拨料器（18）、顶杆返回存放台架（19）、顶杆返回拨料盘及液压定位装置（20）。

9.如权利要求8所述的穿孔机后台，其特征在于，所述冷却轮盘包括：冷却箱、冷却转鼓、传动装置；其中所述冷却箱安装在基础上并进行锚固，冷却箱的箱体上设置有用于保证冷却水循环的排水口和溢流口；所述冷却转鼓的一侧与所述传动装置相连；所述传动装置包括变频电动机、行星减速机、制动器、联轴器，冷却转鼓的输出轴端设置有测位置用编码器及零位接近开关。

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