专利名称：三辊轧管机的制作方法
技术领域：
本发明属于无缝钢管生产设备，具体涉及生产无缝钢管的三辊轧管机。
背景技术：
目前，三辊轧管机组是无缝钢管生产设备中主导设备之一。三辊轧管机的传统结构为轧辊安装于转鼓内，可实现不同的辗轧角及送进角的无级调整，机架的上盖旋转打开后换辊，传动方式为单台主电机集中传动。如国内某厂引进的全套设备，而后期国内新建了几套三辊轧管机组，除部分轧机的传动方式由一台电机集中驱动改为3台电机单独驱动外，其它结构均没有进行大的变更。
新型三辊轧管技术是上个世纪九十年代成熟起来的新型轧制工艺技术，与其它类型设备比较，其优点主要有(1)生产出的钢管在外径和壁厚方面尺寸精度高，特别是与其他各种钢管生产工艺相比，壁厚精度非常高。
(2)厚壁、中厚壁和薄壁钢管时变形条件比较有利。
(3)质量好，对一些具有临界热变形性能钢种来说，变形条件较有利，具有较高的效率和经济性。
(4)投资低廉，三辊轧管机组的投资仅为同等规格连轧管机组投资的五分之一至六分之一。
但是，三辊轧管机在运用过程中也暴露了一些缺陷，主要有(1)设备的调整环节较多，易于产生一些设备故障或缺陷。并且在线调整影响生产时间，提高设备的有效作业率较低；(2)开式机架的设备刚性偏低，影响荒管的尺寸精度和表面质量利于轧制薄壁管；(3)由于三辊轧制变形区金属受力状态的特征，决定了在轧制薄壁管时容易出现尾三角等缺陷，轻者影响产品质量，重者，容易造成轧卡等工艺事故。
(4)轧制荒管的质量很大程度上取决于设备调整的质量。而设备现场调整质量和工人的素质、控制水平及设备精度的关系很大，是个不确定因素。
发明内容
本发明的目的就上述现有三辊轧管机技术存在着的不足进行研究，设计了机架刚性好，液压锁紧，具有轧辊快开及机架快换功能，改传统的孔型在线调整为线外装配调整，使孔型尺寸由调整保证改为机械装配保证，可大大缩短辅助时间，提高设备的有效作业率，提高了调整精度和轧出荒管的尺寸精度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为三辊轧管机，包括主电机、传动装置、闭式机架、机架内的三套轧辊装置、及三套调整轧辊压下的传动及平衡装置；其特征是机架与底座可分离，机架的下面设有机架底座与推拉及锁紧装置，机架由推拉及锁紧装置实现快速拆装并可靠地固定在底座上；传动装置中的传动轴与轧辊设有快速拆装装置，机架上液压、润滑配管与外围润滑设备配有快速接头，而电气设备与外围供电及控制设备的接口也配有快速插座连接。
机架底座及推拉及锁紧装置为机架的支撑及锁紧装置，为快速更换机架，顺序打开或连接快速联轴器、快速接头及快速连接装置，并操作打开或关闭液压推拉及锁紧装置；当机架的与底座松开后，轧辊装置与万向接轴、液压润滑配管与外围润滑设备及电气设备与外围供电及控制设备断开后，这样便可满足机架快速更换的要求。
以上所述的三辊轧管机的压下传动及平衡装置安装在机架之上，每套压下传动及平衡装置包括减速电机、联轴器、蜗轮减速器、压下丝杆、螺母与定位法兰、快开油缸、球形压垫、及平衡油缸；减速电机通过联轴器驱动双蜗轮减速器并带动两根压下丝杆升降，法兰将螺母固定在机架孔中，压下丝杆的下端是球形压垫，并通过法兰与快开油缸相连，快开油缸的柱塞作用在轧辊箱上面的压盖与垫片组之上，平衡油缸一端固定在机架上，另一端的活塞与轧辊箱上的耳座铰接。
以上所述的机架内设有轧辊箱装置升降及定位的滑板，在机架上定位的滑板处装有轧辊箱装置锁紧缸；所述的轧辊箱装置包括轧辊、轧辊箱、用于锁紧轧辊箱的锁紧油缸；轧辊箱为开式结构，轧辊与轴承座由螺钉与压块固定在箱体内；轧辊箱的上面有两个与压下螺丝接触的压盖与调整垫片组，及与平衡油缸铰接的吊耳，其压盖与垫片组由螺钉固定在箱体上；轧辊箱两侧固定有四个调整轧辊送进角的垫块。
轧辊的辗轧角是预先优化确定的固定角度，在轧辊箱轴承座及轧辊箱加工时形成并通过加工及装配精度予以保证；而轧辊的送进角也是根据生产实际经验预先优化确定并分级调整的，在轧辊箱两侧的固定垫块加工时形成并通过加工及装配精度予以保证。
传动装置与轧辊的快速联轴装置包括万向接轴、固定装在万向接轴上的两个支撑环、使万向接轴伸缩的驱动油缸、连接万向接轴与轧辊的法兰套、以及在法兰套上设置的万向接轴定位机构；在万向接轴及法兰套与轧辊需要连接或断开时，伸缩油缸装于万向接轴上的两个支撑环之间；传动装置与轧辊工作时，伸缩油缸从万向接轴上的两个支撑环之间卸下。
本发明设计的三辊轧管机与现有的三辊轧管机技术相比较，它充分保留了现有三辊轧管机轧制技术的固有优点，并克服了存在的缺点。所具有突出的实质性特点和显著的技术进步，主要体现在如下方面(1)轧辊快开功能，当管尾通过孔型时，轧辊快速打开，能有效克服三辊轧管机轧管时易于产生的尾三角缺陷。
(2)固定闭式机架，液压锁紧，设备刚性好。采用专用的机架翻转装转置，可保证换辊的便捷性。
(3)机架快换功能，包括机架快换、主传动万向接轴快速拆装和液压、润滑管路的快速联结三方面内容，由于实现了机架的快速更换，使得孔型调整等一系列繁杂的工作能够在线外进行，可大大缩短辅助时间，提高设备的有效作业率。
(4)取消了老式轧机的回转机架以及后来的转鼓结构，取消了送进角的在线调整，取消了辗轧角的调整，减少了引起轧制故障的设备因素。
(5)高精度轧制，由于改传统的孔型在线调整为线外装配调整，使孔型尺寸由调整保证改为机械装配保证，提高了调整精度，利于轧出高尺寸精度的优质荒管。
图1是三辊轧管机主视图；图2是三辊轧管机侧视图；图3是三辊轧管机俯视图；图4是机架底座与机架锁紧装置的主视图；图5是机架底座与机架锁紧装置侧视图；图6是机架底座与机架锁紧装置俯视图；图7是压下传动及平衡装置的主视图；图8是压下传动及平衡装置俯视图；图9是轧辊箱装置的主视图；图10是轧辊箱装置的侧视图；图11是轧辊箱装置的俯视图；图12是轧辊箱装置在机架中的安装结构示意图；图13是传动轴与轧辊的快速联轴装置结构示意图；图14是快速联轴装置中万向接轴油缸定位机构结构示意图；图15是万向接轴定位机构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图详细说明本发明具体实施方式
。
图1、图2和图3所示，本发明的三辊轧管机。它包括电动机1、传动装置2、焊接闭式机架3、机架内的三套轧辊箱装置4、及三套调整轧辊压下的传动及平衡装置5；机架与底座可分离，机架的下面设有机架底座与推拉及锁紧装置6，机架由推拉锁紧装置固定在底座上；传动装置2的万向接轴与轧辊有快速拆装置7，机架上液压、润滑配管与外围润滑设备配有快速接头，而电气设备与外围供电及控制设备的接口也配有快速插座。传动装置2是常见的由联轴器、主减速器、万向接轴等组成。所述的底座平面两个相互垂直的方向都装有机架推拉及锁紧装置。
机架底座及推拉及锁紧装置为机架的支撑及锁紧装置，为快速更换机架，顺序打开或连接快速拆装置、快速接头及快速插座，并操作打开或关闭液压锁紧装置；当机架与底座松开后，轧辊装置与万向接轴，液压、润滑配管与外围润滑设备，及电气设备与外围供电及控制设备断开后，这样便可满足机架快速更换的要求。
图4、图5和图6所示，机架底座600与推拉及锁紧装置6。它包括在底座上的导轨601、锁紧支座602、锁紧楔块603、接头604、锁紧缸605、推拉锁紧杠杆606、支座607、耳环608、缸座609、推拉缸610、燕尾形挡板611；在底座上与轧制线平行的两侧有两套推拉锁紧装置，推拉锁紧装置的锁紧缸605固定在底座上；锁紧缸的活塞端头由接头连接锁紧楔块，锁紧支座也固定在底座上，而锁紧楔块安装于锁紧支座内并配合导向；在底座上轧制出口方向与轧制线垂直的一侧边缘固定有燕尾形挡板，轧制入口方向有两套推拉锁紧装置，推拉锁紧装置的缸座与支座固定在底座前面，推拉缸610铰接于缸座上，推拉锁紧杠杆铰接于支座上，推拉缸的活塞杆由耳环连接推拉锁紧杠杆，推拉缸伸出时，推拉锁紧杠杆压紧机架的底部斜面。
所述的底座6与轧制线平行固定着倒“V”字形导轨601；两侧边缘固定有垫板612；对应于导轨在机架底部有“V”字形导槽，其导槽内固定有滑板301。
所述的燕尾形挡板上设有固定的夹角，对应的机架的底部边缘也设有相同的夹角。
图7和图8所示，压下传动及平衡装置5。它安装在机架3之上，每套压下传动及平衡装置包括减速电机501、联轴器502、蜗轮减速器503、压下丝杆504、螺母505与定位法兰506、快开油缸507、球形压垫508、及平衡油缸509；减速电机通过联轴器驱动双蜗轮减速器并带动的两根压下丝杆，定位法兰将螺母固定在机架孔中，压下丝杆的下端是球形压垫并通过法兰与快开油缸相连，快开油缸的柱塞作用在轧辊箱上面的压盖与调整垫片组之上，平衡油缸一端固定在机架上，另一端的活塞与轧辊箱上的钓耳座连接。
图12所示，机架3内设有轧辊装置4升降及定位的滑板302，机架上定位的滑板处装有用于锁紧轧辊箱的锁紧油缸303；图9、图10和图11所示，是轧辊箱装置；轧辊箱装置有轧辊401与轴承座402、开式的轧辊箱403，轧辊与轴承由螺钉与压块404固定在轧辊箱内；轧辊箱的上面有两个与压下螺丝接触的压盖与调整垫片组405，及与平衡油缸铰接的耳座406，其压盖与垫片组由螺钉固定在箱体上；轧辊箱两侧固定有四个调整轧辊送进角的垫块407。其垫块与机架内的滑板302接触及配合。
图2和图13所示，传动装置2的万向接轴与轧辊的快速拆装装置7。它包括万向接轴701、固定装在万向接轴上的两个支撑环702、使万向接轴伸缩油缸703、连接万向接轴与轧辊401的法兰套704、及在法兰套上设置的万向接轴定位机构705；在万向接轴及法兰套与轧辊连接或断开时，伸缩油缸装于万向接轴上的两个支撑环之间；传动装置及轧辊工作时，伸缩油缸从万向接轴上的两个支撑环之间卸下。
图14所示，支撑环的外圆设有若干带圆弧的“U”形开口槽7021，伸缩油缸的两头卡在开口槽中，或从开口槽中卸下。
图15所示，万向接轴定位机构；包括装在法兰套704上的外圆带螺纹的定位套7041，套内装着一个带斜楔面7042的销轴7043，在销轴与定位套之间的弹簧7044，以及在销轴头部的转位杆7045；定位套端头开有凹槽7046，转位杆在销轴定位时落在凹槽内。
轧辊辊颈部设有定位销轴的配合槽或孔；万向接轴与轧辊连接工作时，定位销轴在弹簧力的作用下落入轧辊的辊颈部的定位销轴的配合槽或孔内，销轴斜楔面用转位杆调整，朝着拆卸方向，使万向接轴与轧辊定位；需要拆卸万向接轴时，人工操作转位杆，用手将定位销轴拉起并转动180°，使销轴斜楔面背离拆卸方向，油缸缩回，使连接法兰套与轧辊分离，需要安装万向接轴时，按相反的顺序动作，使转位杆及销轴定位并落在法兰套定位槽内。
本发明的三辊轧管机压下传动及平衡装置可实现轧辊压下量的调整及轧辊的快速打开，调整状态下，轧辊箱的锁紧油缸和轧辊平衡缸松开，由电机通过蜗轮减速机构驱动实现轧辊的压下，三个轧辊(共6个压下螺丝)的压下调整可集中进行，也可单独进行，调整完成后及工作状态下，轧辊平衡缸处于平衡状态，根据工艺要求，当所轧制的荒管尾端通过辊缝时，轧辊可实现快速打开(快开时间为0.1秒左右)，根据实际情况，可以实现上辊的单独快开，也可实现三个轧辊的集中快开。轧辊快开过程中，轧辊平衡缸能实现对应于快开缸的动态平衡状态。
本发明的三辊轧管机的机架和机架内的三套轧辊装置在轧线外预装并调整到工艺要求的孔型后备用。轧辊装配后轧辊箱在机架内沿滑板滑动升降，从而带动轧辊升降调整辊距，满足开口度调整的要求。
本发明的三辊轧管机轧辊的辗轧角是预先优化确定的固定角度，在轧辊箱轴承座及轧辊箱加工时形成并通过加工及装配精度予以保证；而轧辊的送进角也是根据生产实际经验预先优化确定并分级调整的，在轧辊箱两侧的固定垫块加工时形成并通过加工及装配精度予以保证。
轧辊的辗轧角固定，可优化2～3种送进角，通过垫块实现送进角的分级调整，送进角的调整在线外单独进行，可以保证其较高的精确度。轧辊为由毛管到荒管轧制过程的主变形工具，通过轧辊辊型实现毛管变形所需的孔型。通过主传动设备驱动轧辊旋转，将毛管咬入轧制，完成变形过程。
总之，本发明设计的三辊轧管机的结构更加合理，有利于轧制高精度的荒管。快开缸大流量快开结构，能使轧辊快开时间降低在0.1秒以内，减少了切尾损失，每年可节约钢材1000吨以上。设备结构先进、调整方便、投资合理，对于中等投资水平的新建或改造项目，具有非常重要的现实意义。
权利要求
1.一种三辊轧管机，包括电动机(1)、主传动装置(2)、闭式机架(3)、机架内的三套轧辊装置(4)、及三套调整轧辊压下的传动及平衡装置(5)；其特征是机架与底座可快速分离，机架的下面设有底座与推拉及锁紧装置(6)，机架由锁紧装置固定在底座上；主传动装置的万向接轴与轧辊设有快速拆装置(7)，机架上液压、润滑配管与外围润滑设备配有快速接头，而电气设备与外围供电及控制设备的接口也配有快速插座。
2.根据权利要求1所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的底座平面的两个相互垂直的方向都装有机架推拉及锁紧装置(6)。
3.根据权利要求2所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的机架底座(600)与推拉及锁紧装置(6)，包括在底座上的导轨(601)、锁紧支座(602)、锁紧楔块(603)、接头(604)、锁紧缸(605)、推拉锁紧杠杆(606)、支座(607)、耳环(608)、缸座(609)、推拉缸(610)、燕尾形挡板(611)；在底座上与轧制线平行的两侧有两套推拉锁紧装置，推拉锁紧装置的锁紧缸(605)固定在底座上；锁紧缸的活塞端头由接头连接锁紧楔块，锁紧支座也固定在底座上，而锁紧楔块安装于锁紧支座内并配合导向；在底座上轧制出口方向与轧制线垂直的一侧边缘固定有燕尾形挡板，轧制入口方向有两套推拉锁紧装置，推拉锁紧装置的缸座与支座固定在底座前面，推拉缸(610)铰接于缸座上，推拉锁紧杠杆铰接于支座上，推拉缸的活塞杆由耳环连接推拉锁紧杠杆，推拉缸伸出时，推拉锁紧杠杆压紧机架的底部斜面。
4.根据权利要求3所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的底座与轧制线平行固定着倒“V”字形导轨(601)；两侧边缘固定有垫板(612)；对应于导轨在机架底部有“V”字形导槽，其导槽内固定有滑板(301)。
5.根据权利要求3所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的燕尾形挡板上设有固定的夹角，对应的机架的底部边缘也设有相同的夹角。
6.根据权利要求1所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的压下传动及平衡装置安装在机架(3)之上，每套压下传动及平衡装置包括减速电机(501)、联轴器(502)、蜗轮减速器(503)、压下螺丝(504)、螺母(505)与定位法兰(506)、快开油缸(507)、球形压垫(508)、平衡油缸(509)；减速电机通过联轴器连接的双蜗轮减速器并带动两个压下丝杆，定位法兰将螺母固定在机架孔中，压下丝杆的下端是球形压垫并通过法兰与快开油缸相连，快开油缸的柱塞作用在轧辊箱上面的压盖与垫片组之上，平衡油缸一端固定在机架上，另一端的活塞杆与轧辊箱上的耳座铰接。
7.根据权利要求1所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的机架(3)内设有轧辊装置(4)、升降及定位的滑板(302)，机架上定位的滑板处装有用于锁紧轧辊箱的锁紧油缸(303)；轧辊装置有轧辊(401)与轴承座(402)、开式的轧辊箱(403)，轧辊与轴承座由螺钉与压块(404)固定在轧辊箱内；轧辊箱的上面有两个与压下螺丝接触的压盖与调整垫片组(405)，及与平衡油缸铰接的耳座(406)，其压盖与调整垫片组由螺钉固定在箱体上；轧辊箱两侧固定有四个调整轧辊送进角的垫块(407)；其垫块与机架内的滑板302接触及配合。
8.根据权利要求1所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的传动装置2的万向接轴与轧辊的快速拆装装置(7)，包括万向接轴(701)、固定装在万向接轴上的两个支撑环(702)、使万向接轴伸缩的油缸(703)、连接万向接轴与轧辊(401)的法兰套(704)、及在法兰套上设置的万向接轴定位机构(705)；在万向接轴及法兰套与轧辊需要连接或断开时，伸缩油缸装于万向接轴上的两个支撑环之间；传动装置及轧辊正常工作时，伸缩油缸从万向接轴上的两个支撑环之间卸下。
9.根据权利要求8所述的一种三辊轧管机，其特征是万向接轴定位机构；包括装在法兰套(704)上的定位套(7041)，套内装着一个带斜楔面(7042)的销轴(7043)，在销轴与定位套之间的弹簧(7044)，以及在销轴头部的转位杆(7045)；定位套端头开有凹槽(7046)，转位杆在销轴定位时落在凹槽内。
10.根据权利要求7所述的一种三辊轧管机，其特征是所述的轧辊的辗轧角是固定角度，在轧辊箱轴承座及轧辊箱加工时形成并通过加工及装配精度予以保证；而轧辊的送进角也是在轧辊箱两侧的固定垫块加工时形成并通过加工及装配精度予以保证。
全文摘要
本发明涉及一种三辊轧管机，包括电动机、传动装置、闭式机架、机架内的三套轧辊装置、及三套调整轧辊压下的传动及平衡装置；其特征是机架与底座可快速拆装，机架的下面设有机架底座、机架推拉与锁紧装置，机架由锁紧装置固定在底座上；传动装置中的万向接轴与轧辊设有快速拆装结构，机架上设有液压、润滑配管，与外围润滑设备通过快速接头连接，而电气设备与外围供电及控制设备的接口也配有快速插座连接。整个设备具有机架刚性好，液压锁紧，具有快换功能，改传统的孔型在线调整为线外装配调整，使孔型尺寸由调整保证改为机械装配保证。可大大缩短辅助时间，提高设备的有效作业率，提高了调整精度和轧出荒管的尺寸精度。
文档编号B21B31/16GK1981948SQ20061001254
公开日2007年6月20日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者杨泽 申请人:太原市通泽成套设备有限公司