CN208162319U - 一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，包括：内冷水管，还包括：均设于内冷水管上，并依次相连的法兰盘、连接套管、旋转接头壳体和弯头；法兰盘设置呈三台阶的同心异径圆盘结构，法兰盘圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，内侧圆盘与连接套管一端螺纹相连，中间圆盘上等分开设有沉孔，外侧圆盘上等分开设有圆孔；连接套管的圆心位置上开设有轴向通孔，连接套管另一端设置圆锥体，插设于旋转接头壳体的一端内；旋转接头壳体设置呈三段同心异径的圆柱体，旋转接头壳体圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，通孔内设有弹簧。本实用新型从源头上消除泄漏的故障隐患，确保芯棒内部冷却作用有效实现，满足无缝钢管热挤压制管生产需求。

Description

一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置

技术领域

本实用新型涉及无缝钢管生产加工设备，更具体地说，涉及一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置。

背景技术

无缝钢管是常见的冶金制品，无缝钢管在生产加工过程中，需要经过多个工序才能完成。近年来无缝钢管热挤压技术日趋成熟，因变形量大、易于一次成型、生产精度高、易于组织连续生产、产能高，适合高合金元素加工等特点，目前已成为国内外高端无缝钢管生产的主流，尤其适用于高合金元素成分的圆钢制管生产，已逐步取代热穿孔技术，成为高端无缝钢管热轧制管的主要方式，无缝钢管热挤压生产主要涉及圆钢制备、加热、穿孔(扩孔)、除磷、挤压、锯切、检验等工序，其中挤压工序是无缝钢管热挤压制管生产中的关键工序，直接决定了挤压制管的质量与效率。

65MN挤压机是从德国引进的具有当代国际先进水平的无缝钢管热挤压生产设备，主要用于对经过穿/扩孔加工后的热态钢坯进行挤压制管生产，国内规模位列第一，于2008年投入生产运行，是无缝钢管热挤压主产线的关键工序设备之一。无缝钢管的热挤压制管工序就是将加热后的圆钢钢坯(事先经过扩孔加工)，通过机械手横向水平放置在挤压机组圆柱形挤压筒的挤压模内，有液压驱动顶杆(芯棒)从水平方向匀速挤压圆钢钢坯的后侧端面，促使圆钢钢坯被动的通过挤压筒做水平方向位移运动，从而在挤压模的作用下实现中缩径变形的功能。无缝钢管挤压制管的规格(外径、壁厚)可通过更换挤压筒、挤压模与顶杆(芯棒)等元件实现。

由于挤压机的坯料都是经过高温加热，温度一般都在1200℃以上，与挤压过程中因金属变形产生的高温相互叠加作用，因此用于控制挤压制管时内径的顶杆(芯棒)必须承受高温负荷，既要能驱动挤压制管，又要及时回退撤离(更换钢坯加工下一支管)，且顶杆(芯棒)价值较高，是热挤压生产的主要生产成本之一。因此，为延长顶杆(芯棒)的使用寿命，保障热挤压制管的有序进行，故设置了顶杆(芯棒)的内部在线冷却装置，用于及时给与顶杆(芯棒)冷却与降温，在满足无缝钢管热挤压制管生产的基础上，降低顶杆(芯棒)因高温负荷导致的消耗。

顶杆(芯棒)为长条状的圆柱形结构，通过芯部圆形通孔实现内部冷却降温的功能。如图1所示，目前的芯棒内冷装置由法兰盘1、压板、密封件、铜环、金属管路等元件组成，法兰盘80连接供水管路90，冷却水通过供水管路2注入芯棒内孔实现在线冷却作用。生产实践中，芯棒内冷装置最大的问题点就是泄漏，由于水的渗透性，只要内冷装置任何部位出现磨损漏点，冷却水就会由此处流失，既影响到芯棒冷却的效果，又导致周边环境的漫溢。而造成芯棒内冷装置泄漏频繁的主要原因是：

1)旋转磨损：由于挤压制管时驱动力巨大，因此顶杆(芯棒)在挤压圆钢坯料时承受相当的反作用力，由此增加了顶杆(芯棒)机构在运行中的振动，对内冷装置的密封接触面带来一定的影响。

2)密封结构磨损块：由于顶杆(芯棒)在挤压制管时会随着管坯运动发生同步旋转，自身旋转导致的接触面相对摩擦，以及主轴的旋转磨损、高温和水的腐蚀作用等因素的叠加，导致密封件磨损速度快、消耗量大，不及时更换就会造成冷却水的常态化泄漏。

3)硬管连接易受外力破坏：现有冷却管路采用金属硬管螺纹连接，结构相对牢固但是不能承受外力作用，尤其是外力横向或转向的作用，会造成管路变形、螺纹连接点拉脱等，直接造成冷却水的泄漏。

综上所述，目前在无缝钢管热挤压制管生产工序中顶杆(芯棒)内部在线冷却装置的故障点就是泄漏，既造成水资源的消耗，又影响设备周边的环境，并直接影响到顶杆(芯棒)的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，能从源头上消除泄漏的故障隐患，确保芯棒内部冷却作用的有效实现，满足无缝钢管热挤压制管生产的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，包括：内冷水管，还包括：均设于内冷水管上，并依次相连的法兰盘、连接套管、旋转接头壳体和弯头；

所述法兰盘设置呈三台阶的同心异径圆盘结构，法兰盘圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，且设于内侧的圆盘与连接套管的一端螺纹相连，设于中间的圆盘上等分开设有沉孔，设于外侧的圆盘上等分开设有圆孔，每个圆孔中心线与法兰盘中心线呈45°夹角设置；

所述连接套管的圆心位置上开设有轴向通孔，连接套管一端上设有螺纹，与法兰盘内侧的圆盘螺纹相连，连接套管另一端设置圆锥体，插设于旋转接头壳体的一端内，圆锥体上等距开设有数道环形槽；

所述旋转接头壳体设置呈三段同心异径的圆柱体，旋转接头壳体圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，通孔内设有弹簧，弹簧与连接套管另一端端面相抵，旋转接头壳体的另一端与弯头相连。

所述的连接套管另一端与旋转接头壳体一端之间还设有滚动轴承。

所述的滚动轴承通过轴承挡圈固定于连接套管另一端的圆锥体上，轴承挡圈设于环形槽内。

所述的连接套管另一端端面与弹簧相抵，并通过C型挡圈定位。

所述的连接套管另一端端面与弹簧之间设有弹簧端面垫圈。

所述的旋转接头壳体的另一端与弯头之间设有密封圈。

所述的沉孔设有8个。

所述的圆孔设有8个。

在上述的技术方案中，本实用新型所提供的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，还包括以下几点有益效果：

1.本实用新型设计合理，定位准确，结构紧凑，使用维护便捷，安全可靠，持续稳定；

2.本实用新型通过轴承挡圈与C型挡圈的结构组合，实现滚动轴承与连接套管、旋转接头壳体的轴向定位，易于现场拆装；

3.本实用新型通过旋转接头的旋转功能，实现了内冷装置随同挤压制管时顶杆(芯棒)旋转而同步旋转，减少了因相对摩擦、振动等因素对接触面密封件的破坏影响，延长了密封件的使用寿命，提升了密封结构的防泄漏功能，实用高效；

4.本实用新型的弹簧与端面垫圈组合结构，有效的补偿了轴向间隙窜动导致的旋转元件的轴向力，减少了轴向力对滚动轴承的伤害；

5.本实用新型改进费用低、易于现场实施，安全可靠，在满足无缝钢管热挤压制管生产的基础上，降低了冷却水的消耗，延长了顶杆(芯棒)的使用寿命，降低了生产成本；

6.本实用新型通用性强，对其他类似设备的的在线可同步旋转的内部冷却装置的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

图1是现有芯棒内冷装置的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型法兰盘的结构示意图；

图4是本实用新型连接套管的结构示意图；

图5是本实用新型旋转接头壳体的结构示意图；

图6是本实用新型的工作状态示意图；

图7是图6中A位置的放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请结合图2至图7所示，本实用新型所提供的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，包括：内冷水管1，还包括：均设于内冷水管1上，并依次相连的法兰盘2、连接套管11、旋转接头壳体3和弯头8。采用分体式结构，成套使用并通过法兰盘2与旋转主轴相连。

较佳的，所述法兰盘2有1件，材质是Q-235A，设置呈三台阶的同心异径圆盘结构，法兰盘2圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔201，通孔201大径孔端向于内侧圆盘202一侧，通孔201大径孔端端部加工45°倒角，通孔201内圆周上加工三角螺纹，通孔201内用于内冷水管1穿过，且设于内侧圆盘202的直径最小，用于与连接套管11的一端螺纹相连，设于中间圆盘203的直径最大，其上等分开设有8个沉孔204，沉孔204大径孔端向于内侧圆盘202一侧，设于外侧圆盘205上等分开设有8个圆孔206，每个圆孔206中心线与法兰盘中心线呈45°夹角设置，并均与通孔201连通。

较佳的，所述连接套管11有1件，材质是Q-235A，热处理，在其圆心位置上开设有轴向通孔1101，连接套管11的一端上设有螺纹1102，用以与法兰盘2内侧的圆盘202螺纹相连，连接套管11另一端设置为圆锥体，用以插设入旋转接头壳体3的一端内，在圆锥体上等距开设有2道环形槽1103。

较佳的，所述旋转接头壳体3有1件，材质是Q-235A，热处理，将其设置呈三段同心异径的圆柱体，旋转接头壳体5圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔301，大径段302与小径段303之间上半部为圆锥体连接，下半部为圆柱体连接；小径段302外圆周表面等距加工一处平面304，该平面304宽度大于小径段303宽度，深入中间圆柱体一侧，在中间圆柱体外圆周表面上加工一处螺纹孔305，螺纹孔305出口与旋转接头壳体5内的通孔301相连；通孔301的直径从旋转接头壳体5大径段302依次向小径段303减小，其中在通孔301最大径与最小径处分别加工3处环形槽，其中小径处2处环形槽等宽，在中径处前后两处圆孔之间是圆锥孔过渡连接。通孔301内的台阶位置上设有弹簧6，弹簧6与连接套管11另一端的端面相抵，弹簧6为6匝弹簧，旋转接头壳体3的另一端与弯头8相连。

较佳的，内冷水管1有1件，材质是优质模具钢，锻造轧制成型，有直管和异型管两部分机械加工后焊接成型；直管有1件，是一无缝钢管(同心异径)，异型管有2件，均为无缝钢管(同心异径)，壁厚大于直管；其中一件在无缝钢管外圆周表面依次加工三处同心异径的台阶状圆柱体，并在最大直径圆柱体外圆周表面按照三等分加工截面呈三角形结构，三角形三条边有圆弧过渡连接，在三角形界面一侧无缝钢管内圆孔处加工同心异径圆孔(内径与直管外径相同，用于连接直管并焊接)；另一件无缝钢管外圆周表面依次加工两处同心异径的台阶状圆柱体，并在最大直径圆柱体外圆周表面按照三等分加工截面呈三角形结构，三角形三条边有圆弧过渡连接，在三角形内侧(两条边交汇部位)加工一凹槽，凹槽底部呈半圆形结构，在三角形界面一侧无缝钢管内圆孔处加工同心异径圆孔(内径与直管外径相同，用于连接直管并焊接)。

较佳的，所述的连接套管11另一端与旋转接头壳体3一端之间还设有滚动轴承10，滚动轴承10采用双列滚子轴承。

较佳的，所述的滚动轴承10通过轴承挡圈4固定于连接套管11另一端的圆锥体上，轴承挡圈4具有2个，分别设于相应的环形槽1103内。

较佳的，所述的连接套管11另一端端面与弹簧6相抵，并通过C型挡圈3定位，C型挡圈3材质是弹簧钢，热处理，为标准件。

较佳的，所述的连接套管11另一端端面与弹簧6之间设有弹簧端面垫圈9，材质是是Q-235A，，是一同心圆环。

较佳的，所述的旋转接头壳体3的另一端与弯头8之间设有2件密封圈12，材质是耐油耐高温复合材料，为标准件O型圈。

本实用新型在使用前，需要先进行装配，装配过程如下：

1.连接套管11装配：将1件轴承挡圈4定向装配在连接套管11内侧的环形槽1103内，将滚动轴承10采用温差法定向装配在连接套管11的最大直径外圆周上，随后将另一件轴承挡圈4装配在滚动轴承10外侧的连接套管的环形槽1103内即可。

2.旋转接头壳体3装配：将2件密封圈12定向装配在旋转接头壳体3的环形槽内，将弹簧6定向装配在旋转接头壳体3的台阶状通孔301内，在弹簧6端面装配弹簧端面垫圈9；将装配有滚动轴承10的连接套管11圆锥体一侧为先，定向装配在旋转接头壳体3的台阶状通孔301内，预紧调整，保障连接套管11圆锥体端面压紧弹簧端面垫圈9后，将C型弹簧3定向装配在旋转接头壳体3的台阶状通孔301近外侧的环形槽内即可。

3.法兰盘2装配：将法兰盘2的内侧圆盘202与连接套管11的外螺纹段对齐，旋拧即可。

这样就完成了本实用新型的部件拼装，可以上机组装使用。

如图6、图7所示，现场使用时，将内冷水管1插入芯棒顶杆的内孔中，随后将连接有法兰盘2的旋转接头11部件定向套装在内冷水管1的外圆周上，确保2件密封圈12的完好，此时将弯头8内螺纹与内冷水管1端部外螺纹旋拧连接并固定；采用8每高强度内六角螺栓将法兰盘2与旋转主轴螺纹孔连接并固定到位；此时分别采用金属丝网软管连接旋转接头的进口与出口端，这样就完成了本实用新型芯棒内冷装置100的上机组装，可以投入无缝钢管热挤压制管生产。

综上所述，本实用新型设计合理、结构紧凑、定位准确、使用便捷，通过旋转接头的旋转功能，实现了内冷装置随同挤压制管时顶杆(芯棒)旋转而同步旋转，减少了因相对摩擦、振动等因素对接触面密封件的破坏影响，延长了密封件的使用寿命，提升了密封结构的防泄漏功能，实用高效。通过两件轴承挡圈与1件C型弹簧的结构组合，实现滚动轴承与连接套管、旋转接头壳体的轴向定位，易于现场拆装。弹簧与端面垫圈组合结构，有效的补偿了轴向间隙窜动导致的旋转元件的轴向力，减少了轴向力对滚动轴承的伤害。改进费用低、易于现场实施，安全可靠，在满足无缝钢管热挤压制管生产的基础上，降低了冷却水的消耗，延长了顶杆(芯棒)的使用寿命，降低了生产成本，每年可创造经济效益80万元以上，对其他类似设备的的在线可同步旋转的内部冷却装置的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，包括：内冷水管，其特征在于，还包括：均设于内冷水管上，并依次相连的法兰盘、连接套管、旋转接头壳体和弯头；

所述法兰盘设置呈三台阶的同心异径圆盘结构，法兰盘圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，且设于内侧的圆盘与连接套管的一端螺纹相连，设于中间的圆盘上等分开设有沉孔，设于外侧的圆盘上等分开设有圆孔，每个圆孔中心线与法兰盘中心线呈45°夹角设置；

所述连接套管的圆心位置上开设有轴向通孔，连接套管一端上设有螺纹，与法兰盘内侧的圆盘螺纹相连，连接套管另一端设置圆锥体，插设于旋转接头壳体的一端内，圆锥体上等距开设有数道环形槽；

所述旋转接头壳体设置呈三段同心异径的圆柱体，旋转接头壳体圆心位置上开设有台阶状的轴向通孔，通孔内设有弹簧，弹簧与连接套管另一端端面相抵，旋转接头壳体的另一端与弯头相连。

2.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的连接套管另一端与旋转接头壳体一端之间还设有滚动轴承。

3.如权利要求2所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的滚动轴承通过轴承挡圈固定于连接套管另一端的圆锥体上，轴承挡圈设于环形槽内。

4.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的连接套管另一端端面与弹簧相抵，并通过C型挡圈定位。

5.如权利要求4所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的连接套管另一端端面与弹簧之间设有弹簧端面垫圈。

6.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的旋转接头壳体的另一端与弯头之间设有密封圈。

7.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的沉孔设有8个。

8.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管挤压机的芯棒内冷装置，其特征在于，所述的圆孔设有8个。