CN219188122U - 可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，解决了以热轧无缝钢管为坯料进行热轧成型方形管或矩形管时，如何提升其角部成型质量的问题；将热轧无缝钢管作为热轧方形管或矩形管的坯料，将热轧无缝钢管坯料，预热到800℃‑1000℃后，在辊弯成型装置的外轧辊组和内轧辊组的共同轧制下，进行连续的渐变的辊弯成型；其中的辊弯成型装置包括坯料送进装置、辊弯机架、芯棒装置、芯棒支撑装置和抱辊装置；各个装置协同配合，将热轧无缝钢管坯料轧制成方形钢管或矩形钢管；实现了无缝圆管在外轧辊组和内轧辊组的共同作用下进行连续渐变辊弯成型，提高了方形或矩形钢管角部的成型精度。

Description

可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装

技术领域

本实用新型涉及热轧无缝钢管技术领域，特别涉及一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装。

背景技术

方形钢管或矩形钢管被广泛应用于钢结构、机械制造、建筑框架构造等建筑领域；目前，方形钢管的成型工艺，包括热轧成型工艺、冷拔成型工艺、焊接方管工艺；其中的冷拔成型工艺，存在工序多、道次变形量小、生产周期长和成型效率低的缺陷；焊接方管，是以热轧带钢为原料，通过多道次挤压，焊接成型的，整个过程没有进行热处理，无法清除挤压成型过程中产生的应力，对于焊接方管工艺来说，这种成型方式生产的冷弯方形管，除了弯曲角的有限区域外，其余管体部位的材料特性与母体基本相近，特别是焊缝的闭合情况不理想，成型过程不稳定，很难获得高质量的产品。

热轧无缝方管适用于大批量的生产，生产效率也较高，热轧方形钢管可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织更密实，力学性能得到了很大的改善；但在热轧过程中，容易出现方形钢管成型精度低，特别是角部成型缺陷多的难题，缺陷包括：角部成型的非对称性和充满度的问题，成型极限和内角开裂的问题；若以热轧无缝钢管为坯料，进行热轧无缝方形钢管或矩形钢管的成型，可大幅度提高方形钢管和矩形钢管的成型效率，但如何提高热轧成型时方形的整体成型精度，特别是提升其角部成型质量，已成为现场需要解决的一个难题。

发明内容

本实用新型提供了一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，解决了以热轧无缝钢管为坯料进行热轧成型方形钢管时，如何提升其角部成型质量的技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本实用新型的总体构思是：将热轧无缝圆管作为热轧方形钢管的坯料，将热轧无缝钢管坯料，预热到800℃-1000℃后，在辊弯成型装置的外轧辊组和内轧辊组的共同轧制下，进行连续的渐变的辊弯成型；其中的辊弯成型装置包括坯料送进装置、辊弯机架、芯棒装置、芯棒支撑装置和抱辊装置；各个装置协同配合，将热轧无缝钢管坯料轧制成方形钢管或矩形钢管。

一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，包括无缝圆管坯料送进机构、坯料输送辊道、无缝圆管坯料、辊弯机架、芯棒支撑装置、芯棒抱辊装置和芯棒；在坯料输送辊道的左端，设置有无缝圆管坯料送进机构，在坯料输送辊道的右端，设置有芯棒抱辊装置，在无缝圆管坯料送进机构和芯棒抱辊装置之间，从左向右，间隔地设置有第一辊弯机架、第二辊弯机架、第三辊弯机架和第四辊弯机架，在第一辊弯机架内设置有咬入外轧辊组，在第二辊弯机架内设置有第一组外轧辊组，在第三辊弯机架内设置有第二组外轧辊组，在第四辊弯机架内设置有第三组外轧辊组，咬入外轧辊组、第一组外轧辊组、第二组外轧辊组和第三组外轧辊组，均是呈“口”字形布置的，并且从左向右的外轧辊组的轧辊辊面，是由圆弧形辊面逐渐过渡到平面形辊面的；芯棒的左端，从右向左，依次穿过第三组外轧辊组、第二组外轧辊组、第一组外轧辊组和咬入外轧辊组后，设置在第一辊弯机架的左侧，芯棒的右端设置在芯棒抱辊装置中；在坯料输送辊道上，活动设置有无缝圆管坯料，无缝圆管坯料的右端，被送进并套接在芯棒的左端，无缝圆管坯料是被无缝圆管坯料送进机构向右送进的；在芯棒上，从左向右间隔地设置有第一组内角成型轧辊组、第二组内角成型轧辊组和第三组内角成型轧辊组，在各内角成型轧辊组中，在与芯棒的中心轴线垂直的断面上，均等间隔弧度地设置有四个内角成型轧辊；第一组内角成型轧辊组与第一组外轧辊组是对应设置的，并且，第一组内角成型轧辊组中的每个内角成型轧辊，均是设置在与其相邻的第一组外轧辊组中的两个外轧辊所组成的直角的角平分线上；在第一组内角成型轧辊组与第一组外轧辊组之间轧制有无缝圆管坯料。

在芯棒的左端设置有第一组导向辊组，第一组导向辊组是由四个导向辊组成的，这四个导向辊，在与芯棒的中心轴线垂直的断面上，是等间隔弧度地设置的，无缝圆管坯料的左端是通过第一组导向辊组导向后，进入到第一辊弯机架上的咬入外轧辊组中的；在芯棒的中部，设置有第二组导向辊组，在芯棒的右端设置有第三组导向辊组；在第一辊弯机架与第二辊弯机架之间，设置有第一芯棒支撑装置，在第三辊弯机架与第四辊弯机架之间，设置有第二芯棒支撑装置。

所述的各组外轧辊组中的四个外轧辊围成的“口”字形的轧制口的中心轴线，是与芯棒的中心轴线重合在一起的；所述的各组导向辊组中的四个导向辊所组成的菱形的中心轴线，是与芯棒的中心轴线重合在一起的，并且，在导向辊与芯棒之间设置有弹簧，使导向辊与无缝圆管坯料的管内侧面活动顶接在一起。

芯棒为正八棱柱形，在正八棱柱形的芯棒的水平顶端面上、水平底端面上、竖直左立面上和竖直右立面上，均分别设置有一个导向辊，这四个导向辊组成第一组导向辊组；在正八棱柱形的芯棒的四个倾斜面上，均分别设置有一个内角成型轧辊，这四个内角成型轧辊组成第一组内角成型轧辊组。

在第四辊弯机架的右侧的坯料输送辊道上，分别间隔地设置有第五辊弯机架、第六辊弯机架和第七辊弯机架，在第五辊弯机架中，设置有第四组外轧辊组，在第六辊弯机架中，设置有第五组外轧辊组，在第七辊弯机架中，设置有第六组外轧辊组；在第四组外轧辊组中穿接的芯棒上，设置有第四组内角成型轧辊组，在第五组外轧辊组中穿接的芯棒上，设置有第五组内角成型轧辊组，在第六组外轧辊组中穿接的芯棒上，设置有第六组内角成型轧辊组。

本实用新型以热轧无缝圆钢管为坯料，进行热轧无缝方形钢管或矩形钢管的轧制成型，可大幅度提高方矩管的成型效率；坯料保持较高温度，可进行少量补热，即可达到轧制时需要的温度，降低了坯料加热所需的能耗；本实用新型的芯棒装置，实现了无缝圆管在外轧辊组和内轧辊组的共同作用下进行连续渐变辊弯成型，提高了方形或矩形钢管角部的成型精度；本实用新型的芯棒装置上布置的内轧辊可通过垫块对其径向高度进行调节，实现了一芯多用，可实现对不同尺寸方形管或炬形管的成型。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的芯棒4的结构示意图；

图3是本实用新型的芯棒4与外轧辊组的配合关系图；

图4是本实用新型的内角成型轧辊组与外轧辊组的配合关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，包括无缝圆管坯料送进机构1、坯料输送辊道2、无缝圆管坯料3、辊弯机架、芯棒支撑装置、芯棒抱辊装置5和芯棒4；在坯料输送辊道2的左端，设置有无缝圆管坯料送进机构1，在坯料输送辊道2的右端，设置有芯棒抱辊装置5，在无缝圆管坯料送进机构1和芯棒抱辊装置5之间，从左向右，间隔地设置有第一辊弯机架6、第二辊弯机架7、第三辊弯机架8和第四辊弯机架9，在第一辊弯机架6内设置有咬入外轧辊组21，在第二辊弯机架7内设置有第一组外轧辊组22，在第三辊弯机架8内设置有第二组外轧辊组23，在第四辊弯机架9内设置有第三组外轧辊组24，咬入外轧辊组21、第一组外轧辊组22、第二组外轧辊组23和第三组外轧辊组24，均是呈“口”字形布置的，并且从左向右的外轧辊组的轧辊辊面，是由圆弧形辊面逐渐过渡到平面形辊面的；芯棒4的左端，从右向左，依次穿过第三组外轧辊组24、第二组外轧辊组23、第一组外轧辊组22和咬入外轧辊组21后，设置在第一辊弯机架6的左侧，芯棒4的右端设置在芯棒抱辊装置5中；在坯料输送辊道2上，活动设置有无缝圆管坯料3，无缝圆管坯料3的右端，被送进并套接在芯棒4的左端，无缝圆管坯料3是被无缝圆管坯料送进机构1向右送进的；在芯棒4上，从左向右间隔地设置有第一组内角成型轧辊组15、第二组内角成型轧辊组16和第三组内角成型轧辊组17，在各内角成型轧辊组中，在与芯棒4的中心轴线垂直的断面上，均等间隔弧度地设置有四个内角成型轧辊；第一组内角成型轧辊组15与第一组外轧辊组22是对应设置的，并且，第一组内角成型轧辊组15中的每个内角成型轧辊，均是设置在与其相邻的第一组外轧辊组22中的两个外轧辊所组成的直角的角平分线上；在第一组内角成型轧辊组15与第一组外轧辊组22之间轧制有无缝圆管坯料3。

在芯棒4的左端设置有第一组导向辊组12，第一组导向辊组12是由四个导向辊组成的，这四个导向辊，在与芯棒4的中心轴线垂直的断面上，是等间隔弧度地设置的，无缝圆管坯料3的左端是通过第一组导向辊组12导向后，进入到第一辊弯机架6上的咬入外轧辊组21中的；在芯棒4的中部，设置有第二组导向辊组13，在芯棒4的右端设置有第三组导向辊组14；在第一辊弯机架6与第二辊弯机架7之间，设置有第一芯棒支撑装置10，在第三辊弯机架8与第四辊弯机架9之间，设置有第二芯棒支撑装置11。

所述的各组外轧辊组中的四个外轧辊围成的“口”字形的轧制口的中心轴线，是与芯棒4的中心轴线重合在一起的；所述的各组导向辊组中的四个导向辊所组成的菱形的中心轴线，是与芯棒4的中心轴线重合在一起的，并且，在导向辊与芯棒4之间设置有弹簧，使导向辊与无缝圆管坯料3的管内侧面活动顶接在一起。

芯棒4为正八棱柱形，在正八棱柱形的芯棒4的水平顶端面上、水平底端面上、竖直左立面上和竖直右立面上，均分别设置有一个导向辊，这四个导向辊组成第一组导向辊组12；在正八棱柱形的芯棒4的四个倾斜面上，均分别设置有一个内角成型轧辊，这四个内角成型轧辊组成第一组内角成型轧辊组15。

在第四辊弯机架9的右侧的坯料输送辊道2上，分别间隔地设置有第五辊弯机架、第六辊弯机架和第七辊弯机架，在第五辊弯机架中，设置有第四组外轧辊组25，在第六辊弯机架中，设置有第五组外轧辊组26，在第七辊弯机架中，设置有第六组外轧辊组27；在第四组外轧辊组25中穿接的芯棒4上，设置有第四组内角成型轧辊组18，在第五组外轧辊组26中穿接的芯棒4上，设置有第五组内角成型轧辊组19，在第六组外轧辊组27中穿接的芯棒4上，设置有第六组内角成型轧辊组20；设置六组或更多组轧辊组，可进一步提高轧制成型的质量。

一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型方法，包括无缝圆管坯料送进机构1、坯料输送辊道2、无缝圆管坯料3、辊弯机架、芯棒支撑装置、芯棒抱辊装置5和芯棒4；在坯料输送辊道2的左端，设置有无缝圆管坯料送进机构1，在坯料输送辊道2的右端，设置有芯棒抱辊装置5；在坯料输送辊道2上，从左向右，间隔地设置有第一辊弯机架6、第二辊弯机架7、第三辊弯机架8和第四辊弯机架9，在第一辊弯机架6内设置有咬入外轧辊组21，在第二辊弯机架7内设置有第一组外轧辊组22，在第三辊弯机架8内设置有第二组外轧辊组23，在第四辊弯机架9内设置有第三组外轧辊组24，咬入外轧辊组21、第一组外轧辊组22、第二组外轧辊组23和第三组外轧辊组24，均是呈“口”字形布置的，并且从左向右的外轧辊组的轧辊辊面，是由圆弧形辊面逐渐过渡到平面形辊面的；其特征在于以下步骤：

第一步、根据预轧制的厚壁方形钢管的周长，确定出无缝圆管坯料3的口径；根据无缝圆管坯料3的口径，选择芯棒4；

第二步、根据预轧制的厚壁方形钢管的外辊花设计图，分别确定出第一组外轧辊组22的四个外轧辊的安装位置、第二组外轧辊组23的四个外轧辊的安装位置和第三组外轧辊组24的四个外轧辊的安装位置，并且使第一组外轧辊组22的四个外轧辊的辊面弧度大于第二组外轧辊组23的四个外轧辊的辊面弧度，第二组外轧辊组23的四个外轧辊的辊面弧度大于第三组外轧辊组24的四个外轧辊的辊面弧度；

第三步、在芯棒4上，分别设置第一组导向辊组12、第一组内角成型轧辊组15、第二组内角成型轧辊组16和第三组内角成型轧辊组17；并且根据预轧制的厚壁方形钢管的内辊花设计图，分别确定出各组内角成型轧辊的安装位置；

第四步、将芯棒4的左端，从右向左，依次穿过第三组外轧辊组24、第二组外轧辊组23、第一组外轧辊组22和咬入外轧辊组21后，设置在第一辊弯机架6的左侧，使第一组内角成型轧辊组15与第一组外轧辊组22对应设置，并且使第一组内角成型轧辊组15中的每个内角成型轧辊，均设置在与其相邻的两个外轧辊所组成的直角的角平分线上；使第二组内角成型轧辊组16与第二组外轧辊组23对应设置，使第三组内角成型轧辊组17与第三组外轧辊组24对应设置；

第五步、将无缝圆管坯料3预热到800℃-1000℃，然后，通过无缝圆管坯料送进机构1和坯料输送辊道2，将预热后的无缝圆管坯料3的右端，先通过第一组导向辊组12的导向后，被第一辊弯机架6内的咬入外轧辊组21咬入；

第六步、被咬入外轧辊组21咬入的无缝圆管坯料3，沿坯料输送辊道2被送入到第二辊弯机架7内，在第一组外轧辊组22和第一组内角成型轧辊组15的共同轧制作用下，无缝圆管坯料3被第一道次轧制成型；

第七步、被第一道次轧制成型后的无缝圆管坯料3，继续被向右输送进入到第三辊弯机架8中，在第二组外轧辊组23与第二组内角成型轧辊组16的共同作用下，被第二道次轧制成型；

第八步、被第二道次轧制成型后的无缝圆管坯料3，继续被向右输送进入到第四辊弯机架9中，在第三组外轧辊组24与第三组内角成型轧辊组17的共同作用下，被第三道次轧制成型。

在第一辊弯机架6与第二辊弯机架7之间，设置有第一芯棒支撑装置10，在第三辊弯机架8与第四辊弯机架9之间，设置有第二芯棒支撑装置11；在无缝圆管坯料3被从左向右输送过程中，第一芯棒支撑装置10或第二芯棒支撑装置11或芯棒抱辊装置5是处于对芯棒4抱紧工作状态。

Claims (5)

1.一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，包括无缝圆管坯料送进机构（1）、坯料输送辊道（2）、无缝圆管坯料（3）、辊弯机架、芯棒支撑装置、芯棒抱辊装置（5）和芯棒（4）；在坯料输送辊道（2）的左端，设置有无缝圆管坯料送进机构（1），在坯料输送辊道（2）的右端，设置有芯棒抱辊装置（5），其特征在于，在无缝圆管坯料送进机构（1）和芯棒抱辊装置（5）之间，从左向右，间隔地设置有第一辊弯机架（6）、第二辊弯机架（7）、第三辊弯机架（8）和第四辊弯机架（9），在第一辊弯机架（6）内设置有咬入外轧辊组（21），在第二辊弯机架（7）内设置有第一组外轧辊组（22），在第三辊弯机架（8）内设置有第二组外轧辊组（23），在第四辊弯机架（9）内设置有第三组外轧辊组（24），咬入外轧辊组（21）、第一组外轧辊组（22）、第二组外轧辊组（23）和第三组外轧辊组（24），均是呈“口”字形布置的，并且从左向右的外轧辊组的轧辊辊面，是由圆弧形辊面逐渐过渡到平面形辊面的；芯棒（4）的左端，从右向左，依次穿过第三组外轧辊组（24）、第二组外轧辊组（23）、第一组外轧辊组（22）和咬入外轧辊组（21）后，设置在第一辊弯机架（6）的左侧，芯棒（4）的右端设置在芯棒抱辊装置（5）中；在坯料输送辊道（2）上，活动设置有无缝圆管坯料（3），无缝圆管坯料（3）的右端，被送进并套接在芯棒（4）的左端，无缝圆管坯料（3）是被无缝圆管坯料送进机构（1）向右送进的；在芯棒（4）上，从左向右间隔地设置有第一组内角成型轧辊组（15）、第二组内角成型轧辊组（16）和第三组内角成型轧辊组（17），在各内角成型轧辊组中，在与芯棒（4）的中心轴线垂直的断面上，均等间隔弧度地设置有四个内角成型轧辊；第一组内角成型轧辊组（15）与第一组外轧辊组（22）是对应设置的，并且，第一组内角成型轧辊组（15）中的每个内角成型轧辊，均是设置在与其相邻的第一组外轧辊组（22）中的两个外轧辊所组成的直角的角平分线上；在第一组内角成型轧辊组（15）与第一组外轧辊组（22）之间轧制有无缝圆管坯料（3）。

2.根据权利要求1所述的一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，其特征在于，在芯棒（4）的左端设置有第一组导向辊组（12），第一组导向辊组（12）是由四个导向辊组成的，这四个导向辊，在与芯棒（4）的中心轴线垂直的断面上，是等间隔弧度地设置的，无缝圆管坯料（3）的左端是通过第一组导向辊组（12）导向后，进入到第一辊弯机架（6）上的咬入外轧辊组（21）中的；在芯棒（4）的中部，设置有第二组导向辊组（13），在芯棒（4）的右端设置有第三组导向辊组（14）；在第一辊弯机架（6）与第二辊弯机架（7）之间，设置有第一芯棒支撑装置（10），在第三辊弯机架（8）与第四辊弯机架（9）之间，设置有第二芯棒支撑装置（11）。

3.根据权利要求1所述的一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，其特征在于，各组外轧辊组中的四个外轧辊围成的“口”字形的轧制口的中心轴线，是与芯棒（4）的中心轴线重合在一起的；各组导向辊组中的四个导向辊所组成的菱形的中心轴线，是与芯棒（4）的中心轴线重合在一起的，并且，在导向辊与芯棒（4）之间设置有弹簧，使导向辊与无缝圆管坯料（3）的管内侧面活动顶接在一起。

4.根据权利要求2或3所述的一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，其特征在于，芯棒（4）为正八棱柱形，在正八棱柱形的芯棒（4）的水平顶端面上、水平底端面上、竖直左立面上和竖直右立面上，均分别设置有一个导向辊，这四个导向辊组成第一组导向辊组（12）；在正八棱柱形的芯棒（4）的四个倾斜面上，均分别设置有一个内角成型轧辊，这四个内角成型轧辊组成第一组内角成型轧辊组（15）。

5.根据权利要求2或3所述的一种可提升角部成型质量的厚壁方形钢管的热轧成型工装，其特征在于，在第四辊弯机架（9）的右侧的坯料输送辊道（2）上，分别间隔地设置有第五辊弯机架、第六辊弯机架和第七辊弯机架，在第五辊弯机架中，设置有第四组外轧辊组（25），在第六辊弯机架中，设置有第五组外轧辊组（26），在第七辊弯机架中，设置有第六组外轧辊组（27）；在第四组外轧辊组（25）中穿接的芯棒（4）上，设置有第四组内角成型轧辊组（18），在第五组外轧辊组（26）中穿接的芯棒（4）上，设置有第五组内角成型轧辊组（19），在第六组外轧辊组（27）中穿接的芯棒（4）上，设置有第六组内角成型轧辊组（20）。

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