一种多辊旋转轧机装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种多辊旋转轧机装置，包括：主机座；至少四个轧辊，至少四个轧辊沿圆周方向均匀分布于主机座上以在管坯四周形成孔型；至少四个支撑辊；太阳轮，太阳轮设置于主机座上；至少四台轧辊驱动电机；太阳轮驱动电机；主机座旋转电机，主机座旋转电机通过同步皮带与主机座相连；驱动装置，驱动装置与每台轧辊驱动电机和太阳轮驱动电机相连；控制器，控制器与驱动装置相连；人机接口，人机接口与控制器相连。本实用新型能轧难变形金属以及能轧薄壁管，并且可以通过调整轧机辅助电机的转速，使得轧机出口管子不转动，减小了轧机在轧制过程中对轧件的扭转变形。
【专利说明】一种多辊旋转轧机装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无缝管生产【技术领域】，特别涉及一种多辊旋转轧机装置。
【背景技术】
[0002]80年代提出的行星阿塞尔轧管机的设想，被业界广泛认可为可以真正实现“连续轧管”的轧机。这种轧机“首先要改变三辊轧管的运动方式，即采用轧辊张角布置，使轧辊围绕穿孔坯旋转以取代管坯在轧管时的旋转运动。轧出的荒管可以直接进入张力减径机，而不需要输出导卫装置，由张力减径机来施加向前拉曳力。”从而可以使三辊轧管机超越现有的工艺极限。
[0003]但是在目前技术能力下，这种行星阿塞尔轧管机至今停留在概念阶段，尚未有相应实际实施方案。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0005]为此，本实用新型的目的在于提出一种多辊旋转轧机装置，该装置能轧难变形金属以及能轧薄壁管，并且可以通过调整轧机辅助电机的转速，使轧机出口管子不转动，减小了轧机在轧制过程中对轧件的扭转变形。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提出一种多辊旋转轧机装置，包括:主机座；至少四个轧辊，所述至少四个轧辊沿圆周方向均匀分布于所述主机座上以在管坯四周形成孔型；至少四个支撑辊，每个所述支撑辊与每个所述轧辊一一对应相连以支撑对应的轧辊；太阳轮，所述太阳轮设置于所述主机座上；至少四台轧辊驱动电机，每台所述轧辊驱动电机对应安装于轧辊轴上，所述轧辊轴与所述每个所述轧辊相连；太阳轮驱动电机，所述太阳轮驱动电机安装于所述太阳轮上；主机座旋转电机，所述主机座旋转电机通过同步皮带与所述主机座相连；驱动装置，所述驱动装置与每台所述轧辊驱动电机和所述太阳轮驱动电机相连；控制器，所述控制器与所述驱动装置相连；人机接口，所述人机接口与所述控制器相连。
[0007]在本实用新型的一个实施例中，每台轧辊驱动电机为空心直驱高极性永磁同步电机。
[0008]在本实用新型的又一个实施例中，所述太阳轮驱动电机为交流变频电机。
[0009]在本实用新型的再一个实施例中，所述驱动装置包括:至少四个轧辊电机驱动单元，每个所述轧辊电机驱动单元与所述每台轧辊驱动电机相连；太阳轮电机驱动单元，所述太阳轮电机驱动单元与所述太阳轮驱动电机相连。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，每个所述轧辊电机驱动单元和所述太阳轮电机驱动单元为变频器。
[0011]在本实用新型的又一个实施例中，每个所述轧辊电机驱动单元和所述太阳轮电机驱动单元为逆变器。
[0012]在本实用新型的再一个实施例中，所述驱动装置还包括:整流器，所述整流器与每个所述逆变器和所述控制器相连。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。
[0014]在本实用新型的又一个实施例中，所述人机接口为触摸屏或工控机。
[0015]根据本实用新型实施例的多辊旋转轧机装置，具有以下有益效果:
[0016](I)能轧难变形金属。在轧件变形区内，轧件处于多向压缩的应力状态，这种应力状态对轧件的变形十分有利。特别是对于难变形的金属材料，这点尤为重要。在多向压缩应力状态下可以使难变形材料易于变形并能承受较大程度的变形，而且在这种变形条件下，不会产生内部缺陷。
[0017](2)能轧薄壁管。这种轧机的特点是采用至少四个工作辊的聚合布置形式，在管坯周围形成了一个与阿塞尔轧管机相比更为紧密的孔型。
[0018](3)运行平稳，可自动咬入，不需要导向装置。送进机构一旦使轧件接触轧辊，轧件即可自动进入变形区，实现自动轧制。
[0019](4)由于大的压缩变形相对在较小的区域内进行，坯料会产生热量。因此，轧件在轧制前后温度几乎不变，有时还略有升高。这对轧制加热温度区间较窄的不锈钢将十分有利。
[0020](5)可以通过调整轧机辅助电机的转速，使轧机出口管子不转动减小了轧机在轧制过程中对轧件的扭转变形。
[0021](6)由于轧机出口管子不转动，这就可以使设置在其后的张力减径机与多辊旋转轧机形成连轧关系，可以轧出更长的管子，这一点对无缝管的连续生产具有重要意义。
[0022]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1为根据本实用新型的第一实施方式的多辊旋转轧机装置的示意图；
[0025]图2为根据本实用新型实施例的多辊旋转轧机的主视图；
[0026]图3为根据本实用新型实施例的多辊旋转轧机的侧视图；
[0027]图4为根据本实用新型实施例的多辊旋转轧机的剖视图；
[0028]图5为根据本实用新型实施例的多辊旋转轧机的立体图；
[0029]图6为根据本实用新型实施例的驱动电机的转矩-转速特性曲线示意图；
[0030]图7 (a)和图7 (b)为根据本实用新型实施例的三辊孔型和四辊孔型的比较示意图；
[0031]图8为根据本实用新型的第二实施方式的多辊旋转轧机装置的示意图；
[0032]图9为根据本实用新型的第三实施方式的多辊旋转轧机装置的示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0034]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]本实用新型的多辊旋转轧机装置包括:主机座、至少四个轧辊、至少四个支撑辊、太阳轮、至少四台轧辊驱动电机、太阳轮驱动电机、主机座旋转电机、驱动装置、控制器和人机接口。
[0037]具体地，至少四个轧辊沿圆周方向均匀分布于主机座上以在管坯四周形成一个封闭的轧制孔型。并且，至少用四个自由的支撑辊支撑轧辊，每个支撑辊与每个轧辊一一对应相连以支撑对应的轧辊，从而增加轧辊的刚度。轧辊的数量因轧机规格而不同，将这种至少四个工作轧辊的轧机可以命名为多辊轧机。此外，太阳轮设置于主机座上。太阳轮驱动电机安装于太阳轮上。
[0038]其中，轧辊的线速度可以按照工艺的要求针对不同规格的轧件设定不同的速度，并且轧辊之间要做到轧件表面线速度同步。
[0039]需要说明的是，每个轧辊在自转过程中，为保证轧件横向没有位移，应该与太阳轮速度匹配，以保证在任何情况下，轧件横向位移接近零。
[0040]在本实用新型的一个实施例中，太阳轮驱动电机可以为交流变频电机。每个轧辊驱动电机对应安装于轧辊轴上，并且轧辊轴与每个轧辊相连。
[0041]在本实用新型的一个实施例中，每台轧辊驱动电机为空心直驱高极性永磁同步电机。四台或多台工作辊驱动电机通过连接轴直接驱动四个工作轧辊自转。因为是空心电机，所以安装方式灵活简单，有效地降低了机械复杂性及加工精度，从而大幅降低产品成本。
[0042]并且，由于轧辊驱动电机是直接安装于轧辊轴轴上的，所以可以有效地消减驱动轴上的弹性及扭转间隙。不仅提高了机械输出效率，又为提高工作面的同步做好物理基础。另外，每台轧辊驱动电机采用永磁同步机，该系列电机具有过载能力强，启动转矩大的优点，非常适合作为旋转轧机的驱动电机。
[0043]主机座旋转电机通过同步皮带与主机座相连。主机座旋转电机通过同步皮带带动主机座围绕轧件公转。通过调整主机座旋转电机的转速，可以改变主机座围绕轧件公转的转速，以使轧件由转动转为不再转动。轧辊既围绕自身轴线自转，又围绕轧件公转的轧机，即称之为旋转轧机。
[0044]驱动装置与每台轧辊驱动电机和太阳轮驱动电机相连。具体地，驱动装置包括至少四个轧辊电机驱动单元和太阳轮驱动单元，其中，每个轧辊电机驱动单元与每台轧辊驱动电机相连，太阳轮电机驱动单元与太阳轮驱动电机相连。[0045]为保证在任何情况下，轧件横向位移接近零，并为减少机械结构的复杂程度，采用多台空心直驱力矩电机直接安装在驱动轧辊轴上，并用变频器或逆变器作为驱动电机的驱动单元，以实现多轴同步、轧辊之间的速度及位置同步。
[0046]在本实用新型的一个实施例中，每个轧辊电机驱动单元和太阳轮驱动单元均可以为变频器。通过采用变频器作为驱动电机的驱动单元，可以保证驱动电机速度可调。变频器具有失量控制或伺服控制或直接转矩控制功能。
[0047]在本实用新型的另一个实施例中，每个轧辊电机驱动单元和太阳轮驱动单元均可以为逆变器。并且，驱动装置还包括整流器，整流器可以与每个逆变器和控制器相连。
[0048]控制器与驱动装置相连。在本实用新型的一个实施例中，控制器可以为PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)。由PLC完成逻辑控制,并可根据变频器的控制方式选择自己的控制思想。并在速度给定时，保证以下:
[0049]na = (I — ZeXDf/Za/Zd/Db) XnH
[0050]其中:na:辅电机的转速(不考虑辅电机与中心轴之间减速比的情况下)；nH:旋转大盘的转速；Ze:伞形齿轮输出侧的齿数；Za:太阳轮的齿数；Zd:伞形齿轮输入侧的齿数；Df:轧辊直径；Db:轧件出口直径。
[0051]人机接口与控制器相连。在本实用新型的一个实施例中，人机接口可以为触摸屏或工控机。选用触摸屏或工控机作为人机接口，并编制友好的操作界面。操作人员可以通过该人机接口进行工艺参数的设定，并可以观察分析设备及工艺状况。
[0052]需要说明的是，本实用新型提供的多辊旋转轧机装置可以应用于超纯合金无缝管生产线，并且也可以应用于普通无缝管生产线。
[0053]下面参考图1至图9，以四个轧辊为例对本实用新型的多辊旋转轧机装置进行描述。
[0054]如图1所示，多辊旋转轧机装置包括主机座、第一轧辊1、第二轧辊2、第三轧辊3、第四轧辊4、第一支撑辊25、第二支撑辊26、第三支撑辊27、第四支撑辊28、太阳轮5、第一轧辊驱动电机6、第二轧辊驱动电机7、第三轧辊驱动电机8、第四轧辊驱动电机9、太阳轮驱动电机10、主机座旋转电机、驱动装置、控制器16和人机接口 17。
[0055]结合图2至图5所示，第一至第四轧辊沿圆周方向均匀分布于主机座上，从而在管坯的四周形成一个封闭的轧制孔型。并且，在每个轧辊的外围设置一个支撑辊，对轧辊进行支撑以增加轧辊的刚度。其中，第一支撑辊25用以支撑第一轧辊1、第二支撑辊26用以支撑第二轧辊2、第三支撑辊27用以支撑第三轧辊3、第四支撑辊用以支撑。
[0056]结合图1所示，太阳轮5设置在主机座上，并且太阳轮驱动电机10安装在太阳轮5上。在本实用新型的一个实施例中，太阳轮驱动电机10可以选用普通交流变频电机，其功率为55KW，转速为1500RPM。
[0057]第一轧辊驱动电机6、第二轧辊驱动电机7、第三轧辊驱动电机8和第四轧辊驱动电机9与轧辊轴相连，并且轧辊轴与第一轧辊1、第二轧辊2、第三轧辊3和第四轧辊4相连。第一轧辊驱动电机6、第二轧辊驱动电机7、第三轧辊驱动电机8和第四轧辊驱动电机9可以通过轧辊轴驱动每个轧辊自转。
[0058]举例说明，旋转穿孔机对驱动电机的要求如下:转速范围:0_150RPM ;所需最大矩扭:6000匪；数量:四台。[0059]根据以上参数，本实用新型的驱动电机可以采用型号为1FW3385-2SG73-7AA0型
液冷直驱力矩电机。该电机的基本参数如表1所示:
[0060]
【权利要求】
1.一种多辊旋转轧机装置，其特征在于，包括: 主机座； 至少四个轧辊，所述至少四个轧辊沿圆周方向均匀分布于所述主机座上以在管坯四周形成孔型； 至少四个支撑辊，每个所述支撑辊与每个所述轧辊一一对应相连以支撑对应的轧辊； 太阳轮，所述太阳轮设置于所述主机座上； 至少四台轧辊驱动电机，每台所述轧辊驱动电机对应安装于轧辊轴上，所述轧辊轴与所述每个所述轧辊相连； 太阳轮驱动电机，所述太阳轮驱动电机安装于所述太阳轮上； 主机座旋转电机，所述主机座旋转电机通过同步皮带与所述主机座相连； 驱动装置，所述驱动装置与每台所述轧辊驱动电机和所述太阳轮驱动电机相连； 控制器，所述控制器与所述驱动装置相连； 人机接口，所述人机接口与所述控制器相连。
2.如权利要求1所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，每台所述轧辊驱动电机为空心直驱高极性永磁同步电机。
3.如权利要求1所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，所述太阳轮驱动电机为交流变频电机。
4.如权利要求1所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，所述驱动装置包括: 至少四个轧辊电机驱动单元，每个所述轧辊电机驱动单元与所述每台轧辊驱动电机相连； 太阳轮电机驱动单元，所述太阳轮电机驱动单元与所述太阳轮驱动电机相连。
5.如权利要求4所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，每个所述轧辊电机驱动单元和所述太阳轮电机驱动单元为变频器。
6.如权利要求4所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，每个所述轧辊电机驱动单元和所述太阳轮电机驱动单元为逆变器。
7.如权利要求6所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，所述驱动装置还包括:整流器，所述整流器与每个所述逆变器和所述控制器相连。
8.如权利要求1所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。
9.如权利要求1所述的多辊旋转轧机装置，其特征在于，所述人机接口为触摸屏或工控机。
【文档编号】B21B13/20GK203678843SQ201320891943
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】郎兵 申请人:天津市丰信泰和科技有限公司