生产变厚度钢管的扩管机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大口径无缝钢管生产技术领域，具体涉及一种生产变厚度钢管的扩管机。
【背景技术】
[0002]无缝钢管，是常用的流体输送管道。与实心圆钢相比，在抗弯抗扭强度相同时，其制造材料较少、重量较轻、便于加工成型，被广泛用于制造结构件和机械零件。无缝钢管的生产主要包括在穿孔机上管坯在轧辊和顶头的作用下管坯内部逐渐形成空腔制成空心厚壁毛管的穿孔工序，在自动轧制机上将毛管轧制成接近成品壁厚的荒管的轧制工序，经定径机定径制成所要求的成品管的定减径工序；由于直径大于400mm大口径无缝钢管相对于普通无缝钢管直径规格过大，受限于现有常用的普通无缝钢管生产设备的制造能力，大口径无缝钢管无法采用常用自动轧管机组或者连续轧管机组进行生产，只能采用扩径生产方法进彳丁生广。
[0003]常用的扩径生产方法有斜轧扩径生产方法、拉拔扩径生产方法、推顶扩径生产方法。
[0004]其中，斜轧扩径生产方法，也称作旋转扩径工艺，是采用具有交叉倾斜设置的两个大口径类盘形轧辊的斜轧扩径机组进行一次性扩径生产。斜轧机组是在辊式斜轧机的基础上研制改进而成，其具有变形速度快、一次扩径量大、生产效率高等优点，但由于其结构复杂、设备投资大、斜轧扩径生产方法复杂，仅适用于大批量大口径无缝钢管生产，且由于旋转扩径的工艺特性，制成产品内部具有螺旋纹，表面质量较差。
[0005]拉拔扩径生产方法，是用拉拨式扩管机先将加热后的原料管端部热扩为外翻锥，用以固定管体，再将管体整体加热，用链条拉动己套入原料管并装有内模的芯棒，钢管在变形区周向为拉应力、轴向为拉应力、径向为压应力，在扩径的同时可以达到减小壁厚的目的。拉拨式扩管机具有生产效率高、可加工较长成品、设备可扩径缩径减壁多用等优点，但用拉拨式扩管机拉拔扩径生产大口径无缝钢管，需要专门设备预制喇叭口，而且在拉拔方式变形过程中，因变形区受较大的拉应力作用，扩径变形后钢管继续处于受拉状态，可能会将钢管的原始缺陷扩大，如控制不当可能造成钢管拉断。虽然其能减小壁厚但壁厚不可控，外径精度低，钢管表面不光滑。由于拉拨式扩管机生产效率低、金属消耗大、产品质量不佳，在技术上没有得到进一步发展。
[0006]推顶扩径生产方法，是用液压推进式扩管机，用液压推板将套在固定的带扩径锥芯棒外的热原料管推过扩径锥便完成了扩径加工。扩径过程只发生于芯棒，原料管和相关固定连接件之间，钢管在变形区周向为拉应力、轴向为压应力、径向为压应力，为此扩管机刚度结构大为简化。推进式扩管机以中频加热设备，快速均匀可控地对原料管加热，匀速的推进变形，能细化管材微观结构，提高材料机械性能，保证管体性能均匀性。液压推进式扩管机具有投资少、设备简单、建设周期短、产品质量好、几何精度高、成材率高等优点。但在扩径的同时很难通过工艺优化大幅度改变壁厚，其主要用于生产壁厚变化不大的大口径无缝钢管。由于采用液压推进式扩管机进行大口径无缝钢管生产是二次性扩径生产方法，因此生产的大口径无缝钢管的长度较短，单机生产速度慢。
[0007]如公开号为CN101468364的中国专利文献，针对因不锈钢具有加热难以控制、散热较快、热胀冷缩变形大、临界点温度时特别脆弱等特点，现有的推进制管设备的加热装置、模具材料等不能用于生产不锈钢大口径无缝钢管的技术问题，公开一种不锈钢管热扩径制管机，包括自后向前依次在机座上排列的支架、支板、后拉板、前拉板、前支板，液压油缸固定在支架和支板上，后推板固定在液压油缸上的柱塞杆的前端上，推杆一端固定在后推板上、另一端固定在前推板上，前支板与芯头模具支架之间有中频感应加热线圈装置，中频感应加热线圈装置的中频加热线圈由感应加热线圈段和保温线圈段组成，芯头模具自后向前由导向段、变径段、定径段、锥形段及校直段构成，保温线圈段位于芯头模具的定径段和锥形段的外面。该不锈钢管热扩径制管机适应了不锈钢管的热扩管要求，能使不锈钢管的主径随意地，得到扩大并被整形，且使扩径后的不锈钢管材质不扁、壁厚不变。也即该不锈钢管热扩径制管机只能用于生产壁厚变化不大的大口径无缝不锈钢管钢管。
[0008]公开号为CN2677049的中国专利文献，针对改变成品钢管的壁厚或直径至今仍是轧制领域的一大难题，特别是小直径特厚壁钢管一次性成型的技术难题，公开一种钢管变径变壁轧制机包括底座，推动钢管原料向前运动的进给装置，对钢管原料进行加热的加热装置，将如热后的钢管原料进行轧制的轧制装置，对钢管原料进行加热的加热装置，将轧制后的钢管校直的校直装置，为进给装置、乳制装置、校直装置提供动力的动力装置，所述将加热后的钢管原料进行轧制的轧制装置包括至少三今均匀分布的轧辊，乳辊呈一定具有前进角的斜度安装；所述的将加热后的钢管原料进行轧制的轧制装置上还设有用于控制轧制钢管直径大小的轧辊调节装置；所述的钢管变径变璧轧制机上还安装有深入至轧制装置的轧制区的可拆卸的芯轴。该钢管变径变壁轧制机通过加热和轧辊斜切式热轧，可以将有缝钢管、废旧钢管或成品钢管加工成符合使用规格的无缝钢管。但是该钢管变径变壁轧制机仅适用于直径小于40厘米的钢管，不适用于直径大于400mm大口径无缝钢管。
[0009]综上所述，直径大于400mm大口径无缝钢管的扩径生产方法，采用斜轧机组扩径生产大口径无缝钢管存在扩径生产方法复杂、设备投资大、仅适用于大批量大口径无缝钢管生产，制成产品内部具有螺旋纹，表面质量较差的技术问题；采用拉拨式扩管机扩径生产大口径无缝钢管存在扩径变形后钢管继续处于受拉状态，可能会将钢管的原始缺陷扩大，如控制不当可能造成钢管拉断，而且虽然能减小壁厚但壁厚不可控，外径精度低，钢管表面不光滑的技术问题；采用液压推进式扩管机扩径生产大口径无缝钢管存在扩径的同时很难通过工艺优化大幅度改变壁厚，生产的大口径无缝钢管的长度较短，单机生产速度慢的技术问题；因此需要一种既能扩径又能改变管壁厚度，管壁厚度可控，生产成本低的大口径无缝钢管扩径生产机组。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种既能扩径又能改变管壁厚度的生产变厚度钢管的扩管机，从而进一步提高大口径无缝钢管的生产质量，提高生产效率，降低生产成本。
[0011]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0012]生产变厚度钢管的扩管机，包括固定在基座上的机架，具有导向段、变径段、定径段的扩径顶头，用于加热钢管的加热装置，还包括设置在机架推顶端的推顶装置，设置在机架拉拔端的拉拔装置；机架包括设置在基座上的推顶端支板、拉拔端支板，两端分别固定连接在推顶端支板和拉拔端支板上的导向杆组，沿着推顶端支板到拉拔端支板方向顺次套设在导向杆组上的钢管送进端固定板和钢管输出端固定板，钢管送进端固定板和钢管输出端固定板均滑动配合在导向杆组上，钢管送进端固定板上开设有与扩径顶头相适配的扩径顶头通孔；钢管送进端固定板和钢管输出端固定板相对的两个侧面上均设置有钢管固定结构，钢管送进端固定板的钢管固定结构设置在钢管送进端固定板的扩径顶头通孔的外周，钢管送进端固定板上的钢管固定结构与钢管输出端固定板上的钢管固定结构相对应；推顶装置的工作端固定连接钢管送进端固定板，拉拔装置的工作端固定连接钢管输出端固定板；扩径顶头的导向段穿过钢管输出端固定板，固定在推顶端支板上，加热装置设置在扩径顶头导向段与变径段连接处两侧的扩径顶头外周。
[0013]进一步，生产变厚度钢管的扩管机，还包括进给力控制系统，进给力控制系统的控制信号输出端分别电连接推顶装置和拉拔装置的控制信号输入端。
[0014]进一步，生产变厚度钢管的扩管机，还包括钢管壁厚检测装置，钢管壁厚检测装置设置在扩径顶头定径段外周。
[0015]进一步，所述钢管壁厚检测装置设置在扩径顶头定径段外周，且靠近变径段。
[0016]进一步，钢管壁厚检测装置为激光钢管壁厚检测装置。
[0017]进一步，拉拔装置为具有拉拔活塞杆的拉拔活塞缸，拉拔活塞缸固定连接基座或者拉拔端支板，拉拔活塞杆穿过拉拔端支板，其工作端固定连接钢管输出端固定板。
[0018]进一步，拉拔活塞缸为液压缸。
[0019]进一步，推顶装置为具有推顶活塞杆的推顶活塞缸，推顶活塞缸固定连接基座或者推顶端支板，推顶活塞杆穿过推顶端支板，其工作端固定连接钢管送进端固定板。
[0020]进一步，推顶活塞缸为液压缸。
[0021]进一步，加热装置为中频电磁加热装置。
[0022]本发明的生产变厚度钢管的扩管机适用于大口径无缝钢管的生产，同样也适用于大口径金属管的生产，当然也适用于普通口径无缝钢管的扩径生产。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]1、本发明的生产变厚度钢管的扩管机，固定连接在推顶端支板上的扩径顶头、固定连接钢管送进端固定板的推顶装置、设置在扩径顶头导向段与变径段连接处两侧的扩径顶头外周的加热装置共同配合使用，具有对整体套设在扩径顶头上、送进端固定连接在钢管送进端固定板上的待扩径钢管的输出端进行预扩径的技术作用，预扩径后的钢管，其输出端可以直接固定连接钢管输出端固定板，以便于进行后续的钢管整体扩径处理。相较于现有的拉拨式扩管机，本发明的生产变厚度钢管的扩管机不需要采用专门设备在待扩径钢管上预制喇叭口，就能对钢管进行整体扩径，工艺涉及设备较少，工艺流程大为优化，既提高工艺生产效率，降低工艺损耗，从而大幅降低钢管扩径成本。
[0025]固定连接在推顶端支板上的扩径顶头、固定连接钢管送进端固定板的推顶装置、固定连接钢管输送端固定板的拉拔装置、设置在扩径顶头导向段与变径段连接处两侧的扩径顶头外周的加热装置共同配合使用，具有通过调整拉拔装置的拉拔力和推顶装置的推顶力之和得到钢管扩径所需的周向拉应力、径向压应力，通过调整拉拔装置的拉拔力和推顶装置的推顶力