可变交错角的热轧钢管旋扩机的制作方法

本实用新型涉及一种钢管扩径装备，尤其是指一种可变交错角的热轧钢管旋扩机。

背景技术：

目前国际上生产大口径中薄壁无缝钢管的主要方式是热扩法，该方法包括旋转扩径、拉拔扩径和顶推扩径三种生产方式。由于拉拔扩径法和顶推扩径法生产效率低、需要二次加热能耗大、金属成材率低、产品质量不佳且有将原管体缺陷扩大的趋势，没有得到进一步发展。而旋转扩径法，由于这种工艺具有生产线设备连续布置，技术配置水平、生产效率、成材率、产品质量等均相对较高，故得到广泛应用。

但在生产工艺方面，目前采用方法是，一种原料外径对应一种轧辊辊形配置来生产旋扩管，如此，原料管外径尺寸规格越多，配备的轧辊数量越多，存在着生产工具准备费用大、生产成本高的问题；同时，更换轧辊所需时间很长，严重影响了生产效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可变交错角的热轧钢管旋扩机，通过对轧辊进行调整的方式代替对轧辊进行更换的方式，来应对具有不同尺寸的原料管，无需针对不同尺寸的原料管而制作多种轧辊，有效降低生产工具准备费用，降低生产成本，减少轧辊更换次数，提高生产效率。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述可变交错角的热轧钢管旋扩机包括两轧辊装置、导向装置及顶头；所述轧辊装置包括驱动机构和轧辊，所述轧辊与所述驱动机构连接，所述驱动机构能驱动所述轧辊进行轴向往复运动、周向转动并以一竖直中心线为中心进行摆动；所述轧辊包括呈锥形的轧辊头；所述导向装置包括上导板及下导板；所述上导板、所述下导板及两所述轧辊的所述轧辊头围合形成能供钢管穿过的扩径通道，所述顶头同轴地设于所述扩径通道的内部。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述扩径通道的轴线为轧制中心线，所述轧制中心线为由水平中心面与竖直中心面相交形成的水平线，两所述轧辊装置的两所述轧辊分别设于所述竖直中心面的两侧；所述轧辊还包括轧辊轴，所述轧辊头的直径较大的一端连接于所述轧辊轴的一端，所述轧辊头与对应的所述轧辊轴同轴设置，两所述轧辊的所述轧辊轴均水平设置，且两所述轧辊的轴线在水平中心面上的投影相交形成轧辊交错角。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，其中一个所述轧辊装置的所述轧辊的轴线位于所述水平中心面的上方，其中另一个所述轧辊装置的所述轧辊的轴线位于所述水平中心面的下方。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述可变交错角的热轧钢管旋扩机还包括底座及横梁，两所述轧辊装置均安装于所述底座上，所述横梁的两端分别与两所述轧辊装置的顶部连接，所述上导板安装于所述横梁的下表面上，所述下导板安装于所述底座的上表面上，所述上导板与所述下导板均能沿所述扩径通道的轴向进行往复运动。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述上导板通过上驱动器安装于所述横梁的下表面上，所述下导板通过下驱动器安装于所述底座的上表面上。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述驱动机构包括伸缩驱动组件、转动驱动组件及摆动驱动组件，所述伸缩驱动组件能驱动所述轧辊沿其轴向往复运动，所述转动驱动组件能驱动所述轧辊以其轴线为转轴进行转动，所述摆动驱动组件能驱动所述轧辊以对应的所述竖直中心线为中心进行摆动。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述摆动驱动组件包括摆动座、轧辊箱及驱动缸，所述摆动座通过底部立柱能转动地安装于所述底座上，所述轧辊箱能拆装地安装于所述摆动座上，所述轧辊箱的顶部通过顶部立柱与所述横梁能转动地连接，所述轧辊的所述轧辊轴贯穿安装于所述轧辊箱的内部，所述驱动缸的缸杆与所述摆动座连接，所述驱动缸能驱动所述摆动座以所述底部立柱为转轴进行摆动，两所述摆动驱动组件的两所述底部立柱的轴线分别与两所述竖直中心线重合。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述摆动驱动组件包括机架、转鼓、给进机及平衡缸，所述机架能拆装地安装于所述底座上，所述机架的顶部与所述横梁能拆装地连接，所述转鼓能以其纵向轴线为中心进行摆动地安装于所述机架的内部，且所述转鼓的一侧外壁上形成有转动臂，所述给进机与所述平衡缸均安装于所述机架上，所述给进机的给进端沿水平方向与所述转动臂的一侧抵靠接触，所述平衡缸的平衡缸杆沿水平方向与所述转动臂的另一侧抵靠接触；所述机架均能拆装地安装于所述底座上，两所述摆动驱动组件的两所述转鼓的纵向轴线分别与两所述竖直中心线重合。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，所述转动驱动组件包括顺次连接的接轴、减速机、联轴器及电机，所述接轴与所述轧辊轴的远离所述轧辊头的一端连接。

如上所述的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，沿着由所述轧辊头的直径较大的一端至所述轧辊头的直径较小的一端，所述轧辊头的外周面由顺次连接的第一环锥面与第二环锥面组成，所述第一环锥面的锥角小于所述第二环锥面的锥角。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，通过驱动机构对轧辊进行驱动，使得轧辊能进行沿其轴向的往复运动、以其轴线为中心轴的周向转动以及以一竖直中心线为中心的摆动，从而对轧辊进行调整，能有效与具有多种不同尺寸的原料管相匹配，将现有的更换不同规格轧辊的方式更换为调整轧辊的方式，如此能有效降低生产工具准备费用，降低生产成本，同时在对不同尺寸的原料管进行扩径的过程中能有效减少轧辊的更换次数，提高生产效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的主视图；

图2是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的侧视图；

图3是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊、上导板及下导板的组合结构主视图；

图4是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊、上导板及下导板的组合结构俯视图；

图5是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊、上导板及下导板的组合结构立体示意图；

图6是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊、上导板及下导板的组合结构的另一立体示意图；

图7是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的俯视结构示意图；

图8是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊装置的驱动机构的摆动驱动组件的驱动器的俯视结构示意图；

图9是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的轧辊装置的驱动机构的摆动驱动组件的驱动器的侧视结构示意图；

图10是本实用新型的可变交错角的热轧钢管旋扩机的另一实施例的俯视结构示意图。

附图标号说明：

1、轧辊装置；

11、驱动机构；

111、转动驱动组件；

1111、接轴；

1112、减速机；

1113、联轴器；

1114、电机；

112、摆动驱动组件；

1121、摆动座；

1122、轧辊箱；

1123、驱动缸；

11231、缸座；

11232、缸体；

11233、缸杆；

1124、底部立柱；

1125、顶部立柱；

1126、机架；

1127、转鼓；

11271、转动臂；

1128、给进机；

1129、平衡缸；

12、轧辊；

121、轧辊头；

1211、第一环锥面；

1212、第二环锥面；

122、轧辊轴；

21、上导板；

22、下导板；

23、上驱动器；

24、下驱动器；

3、顶头；

31、顶杆；

4、底座；

5、横梁；

6、原料管；

O、轧制中心线；

P、竖直中心线；

M、水平中心面；

N、竖直中心面；

K、轧辊交错角；

K1、轧辊入口锥角；

K2、轧辊出口锥角；

L、孔喉平面

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图7所示，本实用新型提供了一种可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，可变交错角的热轧钢管旋扩机包括两轧辊装置1、导向装置及顶头3；轧辊装置1包括驱动机构11和轧辊12，轧辊12与驱动机构11连接，在对原料管6进行旋转扩径作业的过程中，轧辊12(的轴线)保持水平状态，驱动机构11能驱动轧辊12进行轴向往复运动、周向转动并以一竖直中心线P为中心进行摆动(即在一水平面内摆动)；轧辊12包括呈锥形的轧辊头121；轧辊12能产生周向转动从而能使原料管6进行旋转扩径作业，轧辊12能产生轴向往复运动以及以一竖直中心线P为中心进行摆动能对两轧辊头121之间的距离、两轧辊头121的外周面之间形成的夹角进行调整，从而适应具有不同尺寸外径的原料管6，导向装置包括上导板21及下导板22；上导板21、下导板22及两轧辊12的轧辊头121围合形成能供钢管穿过的扩径通道，顶头3同轴地设于扩径通道的内部，且顶头3通过顶杆31保持于扩径通道的内部，顶头3为沿着原料管6的给进方向呈直径逐渐增大的圆锥状结构，顶头3与上导板21、下导板22以及两轧辊头121配合共同完成旋转扩径作业，扩径后的钢管套在顶杆31上并沿远离顶头3的方向移动。

进一步地，如图3及图4所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，扩径通道的轴线为轧制中心线O，轧制中心线O为由水平中心面M与竖直中心面N相交形成的水平线，两轧辊装置1的两轧辊12分别设于竖直中心面N的两侧；在旋转扩径作业过程中，两轧辊12、上导板21及下导板22始终对原料管6的位置进行保持，使原料管6的轴线与轧制中心线O重合，以保证扩径后的钢管管壁厚度均匀，提高原料管6旋转扩径的合格率；轧辊12还包括轧辊轴122，轧辊头121的直径较大的一端连接于轧辊轴122的一端，轧辊头121与对应的轧辊轴122同轴设置，轧辊轴122用于动力传递；两轧辊12的轧辊轴122均水平设置，且两轧辊12的轴线在水平中心面M上的投影相交形成轧辊交错角K，在两轧辊12分别以一竖直中心线P为中心进行摆动时，两轧辊12的轴线进行摆动，且两轧辊12的轴线在水平中心面M上的投影相交形成的轧辊交错角K的角度产生变化；其中，本领域技术人员可以理解的是，竖直中心线P对于轧辊12来说并不是一条相对位置固定的竖直线，竖直中心线P与轧辊12的相对位置随着轧辊轴122向往复运动而改变。

作为优选，在旋转扩径作业过程中，轧辊交错角K为90°，当轧辊交错角K为90°时，原料管6的扩径速度最大。但需要说明的是，轧辊交错角K也可以设置为其他角度，本实用新型并不以此为限。

作为优选，如图3所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，其中一个轧辊装置1的轧辊12的轴线位于水平中心面M的上方，其中另一个轧辊装置1的轧辊12的轴线位于水平中心面M的下方，如此从上下两个方向对原料管6进行保持，能使原料管6受力更加均匀，有利于保持原料管6的轴线与轧制中心线O重合。

进一步地，如图1、图2、图7及图8所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，可变交错角的热轧钢管旋扩机还包括底座4及横梁5，两轧辊装置1均安装于底座4上，横梁5的两端分别与两轧辊装置1的顶部连接，两轧辊装置1通过底座4与横梁5能拆装地连接在一起；两轧辊装置1之间形成一定距离，上导板21安装于横梁5的下表面上，下导板22安装于底座4的上表面上，上导板21与下导板22均位于两轧辊装置1之间，上导板21与下导板22均能沿扩径通道的轴向进行往复运动，且上导板21与下导板22均能沿竖直方向进行升降往复运动，上导板21通过沿竖直方向上进行运动并沿扩径通道的轴向进行运动，能与两轧辊12的运动相配合，从而形成与原料管6的外部尺寸相配合的扩径通道；

作为优选，如图5及图6所示，上导板21的下表面为向上凹的弧形面，而下导板22的上表面为向下凹的弧形面，以更好的配合圆管状的原料管6。

更进一步地，如图1所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，上导板21通过上驱动器23安装于横梁5的下表面上，下导板22通过下驱动器24安装于底座4的上表面上。上导板21能拆装地安装于上驱动器23上，上导板21通过上驱动器23的驱动进行升降运动并沿扩径通道的轴向进行往复运动，下导板22能拆装地安装于下驱动器24上，下导板22通过下驱动器24的驱动进行升降运动并沿扩径通道的轴向进行往复运动。

进一步地，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，驱动机构11包括伸缩驱动组件、转动驱动组件111及摆动驱动组件112，伸缩驱动组件能驱动轧辊12沿其轴向往复运动，转动驱动组件111能驱动轧辊12以其轴线为转轴进行转动，摆动驱动组件112能驱动轧辊12以对应的竖直中心线P为中心进行摆动。

更进一步地，如图7～图9所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，摆动驱动组件112包括摆动座1121、轧辊箱1122及驱动缸1123，摆动座1121通过底部立柱1124能转动地安装于底座4上，轧辊箱1122能拆装地安装于摆动座1121上，轧辊箱1122的顶部通过顶部立柱1125与横梁5能转动地连接，如此通过横梁5及底座4将两摆动座1121与两轧辊箱1122能拆装地连接在一起，轧辊12的轧辊轴122贯穿安装于轧辊箱1122的内部，轧辊12、轧辊箱1122与摆动座1121始终保持相对静止，在摆动座1121摆动的过程中带动，能带动轧辊12与轧辊箱1122进行同步地摆动，驱动缸1123的缸杆与摆动座1121的边缘处连接，驱动缸1123的缸杆与摆动座1121保持平行，驱动缸1123能驱动摆动座1121以底部立柱1124为转轴进行摆动，驱动缸1123的缸杆在伸缩的过程中能对摆动作进行推动及拉动，从而使摆动座1121进行往复摆动，两摆动驱动组件112的两底部立柱1124的轴线分别与两竖直中心线P重合，以保证两轧辊装置1分别以两竖直中心线P为中心进行摆动。

其中，如图8及图9所示，驱动缸1123包括缸座11231、缸体11232及缸杆11233，缸体11232的中部能转动地安装于缸座11231上，缸体11232能带动缸杆11233进行摆动，缸杆11233置于缸体11232的内部，缸体11232能驱动该缸杆11233沿其轴向进行伸缩运动，如此实现驱动缸1123对摆动座1121的驱动。

或者，如图10所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，摆动驱动组件112包括机架1126、转鼓1127、给进机1128及平衡缸1129，机架1126能拆装地安装于底座4上，机架1126的顶部与横梁5能拆装地连接，两机架1126、底座4及横梁5能拆装地连接成为一个整体，在工作过程中，两机架1126始终与底座4、横梁5保持相对静止，转鼓1127能以其纵向轴线为中心进行摆动地安装于机架1126的内部，故转鼓1127能相对机架1126产生相对摆动；且转鼓1127的一侧外壁上形成有转动臂11271，转动臂11271仍然位于机架1126的内部，给进机1128与平衡缸1129均安装于机架1126上，给进机1128的给进端伸至机架1126的内部并沿水平方向与转动臂11271的一侧抵靠接触，平衡缸1129的平衡缸杆伸至机架1126的内部并沿水平方向与转动臂11271的另一侧抵靠接触，给进机1128能推动转动臂11271朝向靠近平衡缸1129的方向运动，此时平衡缸1129的平衡缸杆受到压缩，当给进机1128停止向转动臂11271施力后，平衡缸1129的平衡缸杆的回复力推动转动臂11271朝向远离平衡缸1129的方向运动，如此实现转鼓1127的摆动；机架1126均能拆装地安装于底座4上，两驱动组件的两转鼓1127的纵向轴线分别与两竖直中心线P重合，从而保证两转鼓1127分别带动两轧辊12以竖直中心线P为中心进行摆动。

进一步地，如图7及图10所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，转动驱动组件111包括顺次连接的接轴1111、减速机1112、联轴器1113及电机1114，电机1114通过联轴器1113与减速机1112的输入轴连接，减速机1112的输出轴与接轴1111的一端连接，接轴1111的另一端与轧辊轴122的远离轧辊头121的一端连接。

进一步地，如图1～图7及图10所示，本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，其中，沿着由轧辊头121的直径较大的一端至轧辊头121的直径较小的一端，轧辊头121的外周面由顺次连接的第一环锥面1211与第二环锥面1212组成，第一环锥面1211的锥角小于第二环锥面1212的锥角。沿着轧辊12的轴线作剖面线，第一环锥面1211的靠近轧制中心线O的边缘与轧制中心线O之间形成轧辊出口锥角K2，第二环锥面1212的靠近轧制中心线O的边缘与轧制中心线O之间形成轧辊入口锥角K1，随着轧辊12的摆动，轧辊入口锥角K1和轧辊出口锥角K2也相应调整，达到不用更换轧辊12而能满足不同来料规格的扩径生产的目的；并且，沿着轧辊12的轴线作剖面线时，第一环锥面1211的靠近轧制中心线O的边缘与第二环锥面1212的靠近轧制中心线O的边缘的连接处形成尖点，同时垂直水平中心面M和竖直中心面N，且穿过两尖点的平面为孔喉平面L。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的可变交错角的热轧钢管旋扩机，通过驱动机构对轧辊进行驱动，使得轧辊能进行沿其轴向的往复运动、以其轴线为中心轴的周向转动以及以一竖直中心线为中心的摆动，从而对轧辊进行调整，能有效与具有多种不同尺寸的原料管相匹配，将现有的更换不同规格轧辊的方式更换为调整轧辊的方式，如此能有效降低生产工具准备费用，降低生产成本，同时在对不同尺寸的原料管进行扩径的过程中能有效减少轧辊的更换次数，提高生产效率。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。