专利名称：一种多辊大口径薄壁无缝管轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及无缝钢管轧机，尤其是冷轧大口径薄壁无缝钢管轧机。
背景技术：
无缝钢管的加工可以通过热轧、冷轧工艺中完成。热轧加工耗能 高，成品管表面质量不能符合直接利用的要求。 一些用户希望得到的 大口径薄壁无缝管具有一定的精度，以减少后道金加工，降低用户的 生产成本。因此，冷轧加工逐步形成，如多机架斜轧机形式布置的、 用于薄壁荒管延伸的阿塞尔轧管法，但是该设备的机型大，投资成本 很高，成品管表面质量不能完全满足用户的需求。
现阶段，我国中小口径的无缝钢管国内采用周期式往复冷轧设 备，主要是两辊、三辊周期式往复冷轧机，成品管的外表光洁、尺寸 精度高，加工效率高，产量大，已经达到国际水平可代替进口产品， 并有大量产品出口 。但大口径特别是特大口径的无缝钢管目前基本上 是热轧钢管，产品表面粗糙、壁厚不均匀、尺寸散差大，属于粗管其
应用领域并不广；现代工业技术的快速发展，对产品的质量、寿命要 求越来越高，大口径特别是特大口径高品质的无缝钢管需求量越来越 大，其广泛应用于诸如石油、田燃气的运输管道，高压锅炉管，石油 化工用管，核能用管。目前我国的高档大口径无缝钢管大部分俨然依赖进口 ，特别是核
能用管99%都是进口的。我国目前生产的高档的无缝钢管工艺是热轧 钢管经过精加工和时效处理去应力的。材料利用率低仅仅为40 50%; 而且加工设备巨大昂贵、加工困难、生产效率低下，性价比低；品质
较差、产量很小，远不能满足日益扩大的市场需求(高品质、高精度 的大口径冷轧无缝钢管)。根本原因是没有大口径(含特大口径)的 冷轧管机设备，无法高效率地组织生产高精度、高品质的大口径冷轧 无缝钢管。
大口径冷轧钢管设备无法简单地从小型号的设备扩大仿制而来， 一方面是因为相对应的机械配件行业的发展并没有紧跟上无缝钢管 行业的发展。另一方面，大口径管由于直径大，如果仍按现有技术的 加工模式，轧辊凹弧形滚道中部和两端的线速度会有很大差值，如图
5、6所示，图中所示为两辊式，由于1/2辊子中间与两端的半径差值 较大，其中间点84的线速度V5和端点83处的线速度V6在1/2辊 子转速为定值的情况下，会有较大的差值。这一差值会造成与l/2辊 子接触处的管子塑性变形量不均匀，出现管子破裂、壁厚不一或管子 各部分致密度不均等问题。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种在轧制大口径管时，轧辊运行 平稳，轧辊凹弧形滚道中部和两端的线速度差值小，从而避免管子在 轴向上产生过大的塑性变形量的多辊大口径薄壁无缝管轧机。
本发明的技术方案是包括主机头、无缝管夹持送进装置、芯棒送进回复装置；主机头包括机架、机座，机架内设有轧头，机座上设 有轧头驱动机构，机架内的轧头可相对于机座往复运动，轧头与无缝 管、芯棒同心设置，所述的轧头驱动机构设有同步运动的两级速度不 同的驱动杆，驱动杆沿轧头轴线方向往复运动；所述的轧头由同心设 置且可沿轴线相对运动的本体、轧辊组构成，本体包括套筒、扇形块、 滑道、调整斜楔，轧辊组由导架和至少四个轧辊组成；导架将至少四 个轧辊排列在一个圆周线上，至少四个轧辊的轴线与所述的一个圆周 线处于同一平面且相切，导架还设有架脚；滑道、调整斜楔固定连接 在套筒内，滑道顶面为弧形或折线形凸面，底面与调整斜楔适配，滑 道横截面呈U形；轧辊的两轴头与滑道顶面滚动接触，轧辊设置在 滑道的U形形腔内；扇形块两侧面分别与相邻的滑道、调整斜楔的 侧面相连，扇形块底面与套筒内表面适配相连，扇形块顶面与导架的 架脚滑动圆定心连接；所述的两级速度不同的驱动杆，其中的高速驱 动杆与本体相连，低速驱动杆与轧辊组相连。
所述滑道顶面的弧形或折线形凸面，按照朝向进给方向包括逐步 上升的回转送进段、减直径段、减壁厚段、均整段和逐步下降的倒锥 段。
所述的轧辊组中设72°均布的五只轧辊，五只轧辊的外轮廓在 轧辊组的轴向截面上呈环孔形。
本发明设置了至少四只轧辊，与现有技术的两辊、三辊相比，辊 子中间处与辊子两端的半径差值小，在辊子转速一定的情况下，中点 处线速度与端点处线速度接近，在压延加工中，"推动"塑性区金属材料流动的推动力一致，使得管子微观组织的均匀度高。此外，根据 轧制工艺所提出的正、反行程加工，设计了与正、反行程加工适配的 滑道，在滑道的顶面设置了具有与压延加工适应的逐步上升的回转送 进段、减直径段、减壁厚段、均整段和逐步下降的倒锥段，使得辊子 按照上述曲线在轴向往返运动的同时，加载径向运动，实现正行程、 返行程的压延加工。为了保证辊子与滑道间的相对运动，本发明的轧 头由本体、轧辊组构成，两者由同步运动的两级速度不同的驱动杆分 别驱动，设在本体内的滑道与轧辊组内的辊子在轴向上运动速度不 同，保证了辊子与滑道间的相对运动，进而保证了辊子与被加工管子 表面相对滚动，因为只有在辊子与钢管表面相对滚动地压延，才能确 保钢管表面的质量。本发明轧制过程平稳，成品管的精度高、质量好。
图1是本发明中轧头横向截面的结构示意图
图中1是套筒，2是扇形块，3是滑道，4是调整斜楔，5是导架， 6是辊子；
图2是本发明中轧头纵向截面的结构示意图
图中7是荒管，8是变形区，9是成品管，IO是芯棒，ll是驱动 杆一，12是驱动杆二， a是回转送进段，b是减直径段，c是减壁厚 段，d是均整段，e是倒锥段，VI是辊子的轴向移动速度，V2滑道 的轴向移动速度；
图3是本发明辊子工作时的原理图
图中81是辊子端点，82是辊子中点；图4是图3的右视图
图中V3是辊子中点线速度，V4是辊子端点线速度； 图5是现有技术中1/2辊子的工作原理图 图中83是l/2辊子端点，84是1/2辊子中点； 图6是图5的右视图
图中V5是1/2辊子中点线速度，V6是1/2辊子端点线速度。
具体实施例方式
如图1、 2所示，本发明包括主机头、无缝管夹持送进装置、芯 棒送进回复装置；主机头包括机架、机座，机架内设有轧头，机座上 设有轧头驱动机构，机架内的轧头可相对于机座往复运动，轧头与无 缝管、芯棒10同心设置，轧头驱动机构设有同步运动的两级速度不 同的驱动杆，驱动杆沿轧头轴线方向往复运动；轧头由同心设置且可 沿轴线相对运动的本体、轧辊组构成，本体包括套筒l、扇形块2、 滑道3、调整斜楔4，轧辊组由导架5和至少四个轧辊6组成；导架 5将至少四个轧辊6排列在一个圆周线上，至少四个轧辊6的轴线与 所述的一个圆周线处于同一平面且相切，导架5还设有架脚；滑道3、 调整斜楔4固定连接在套筒1内，滑道3顶面为弧形或折线形凸面， 底面与调整斜楔4适配，滑道3横截面呈U形；轧辊6的两轴头与 滑道3顶面滚动接触，轧辊6设置在滑道3的U形形腔内；扇形块2 两侧面分别与相邻的滑道3、调整斜楔4的侧面相连，扇形块2底面 与套筒1内表面适配相连，扇形块2顶面与导架5的架脚滑动圆定心 连接；所述的两级速度不同的驱动杆，包括驱动杆一 11、驱动杆二12，其中的高速驱动杆，即驱动杆二 12与本体相连，低速驱动杆即 驱动杆一ll与轧辊组相连。
滑道3顶面的弧形或折线形凸面，按照朝向进给方向包括逐步上 升的回转送进段a、减直径段b、减壁厚段c、均整段d和逐步下降的 倒锥段e。
轧辊组中设72°均布的五只轧辊6，五只轧辊6的外轮廓在轧辊 组的轴向截面上呈环孔形。
本发明的工作原理如图2、 3、 4所示，驱动杆一 11、驱动杆二 12分别驱动轧辊6、滑道3以不同的速度向荒管7的方向运动，由于 VI、 V2速度差的存在，轧辊6相对于滑道做轴向运动的同时，也在 做径向运动。荒管7中插设芯棒10，轧辊6的上缘接触荒管7表面， 首先接触部位形成塑性变形区8，当运动超过均整段d后，继续运动， 到达倒锥段e后，荒管7转动一定角度，返程，直至回转送进段a， 成品管9成型。本发明最大的优势在于，增加辊子6数量的同时，减 小了辊子6的弧度，使得辊子6的辊子端点81、辊子中点82的线速 度V4、 V3接近。这样，在荒管7塑性变形时加载在其变形区8轴向 的"推动力"也接近，塑性变形后的成品管9的致密度、纤维方向比 较均匀、 一致。
权利要求
1、一种多辊大口径薄壁无缝管轧机，包括主机头、无缝管夹持送进装置、芯棒送进回复装置；主机头包括机架、机座，机架内设有轧头，机座上设有轧头驱动机构，机架内的轧头可相对于机座往复运动，轧头与无缝管、芯棒同心设置，其特征在于，所述的轧头驱动机构设有同步运动的两级速度不同的驱动杆，驱动杆沿轧头轴线方向往复运动；所述的轧头由同心设置且可沿轴线相对运动的本体、轧辊组构成，本体包括套筒、扇形块、滑道、调整斜楔，轧辊组由导架和至少四个轧辊组成；导架将至少四个轧辊排列在一个圆周线上，至少四个轧辊的轴线与所述的一个圆周线处于同一平面且相切，导架还设有架脚；滑道、调整斜楔固定连接在套筒内，滑道顶面为弧形或折线形凸面，底面与调整斜楔适配，滑道横截面呈U形；轧辊的两轴头与滑道顶面滚动接触，轧辊设置在滑道的U形形腔内；扇形块两侧面分别与相邻的滑道、调整斜楔的侧面相连，扇形块底面与套筒内表面适配相连，扇形块顶面与导架的架脚滑动圆定心连接；所述的两级速度不同的驱动杆，其中的高速驱动杆与本体相连，低速驱动杆与轧辊组相连。
2、 根据权利要求1所述的一种多辊大口径薄壁无缝管轧机，其特征在于，所述滑道顶面的弧形或折线形凸面，按照朝向进给方向包括逐步上升的回转送进段、减直径段、减壁厚段、均整段和逐步下降的倒锥段。
3、根据权利要求1所述的一种多辊大口径薄壁无缝管轧机，其特征在于，所述的轧辊组中设72°均布的五只轧辊，五只轧辊的外轮廓在轧辊组的轴向截面上呈环孔形。
全文摘要
一种多辊大口径薄壁无缝管轧机。涉及冷轧大口径薄壁无缝钢管轧机。轧辊运行平稳，轧辊凹弧形滚道中部和两端的线速度差值小，从而避免管子在轴向上产生过大的塑性变形量。包括主机头、无缝管夹持送进装置、芯棒送进回复装置；主机头包括机架、机座，机架内设有轧头，机座上设有轧头驱动机构，机架内的轧头可相对于机座往复运动，轧头与无缝管、芯棒同心设置，所述的轧头驱动机构设有同步运动的两级速度不同的驱动杆，驱动杆沿轧头轴线方向往复运动；所述的轧头由同心设置且可沿轴线相对运动的本体、轧辊组构成，所述的两级速度不同的驱动杆，其中的高速驱动杆与本体相连，低速驱动杆与轧辊组相连。轧制过程平稳，成品管的精度高、质量好。
文档编号B21B19/00GK101623704SQ20081012426
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月7日 优先权日2008年7月7日
发明者刘海春, 张怀德, 徐国荣, 王如军, 俊 苏 申请人:扬州诚德钢管有限公司