一种用于生产大管径无缝钢管的500mn挤压设备的制作方法
【专利摘要】一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，它包括基座、机体框架、挤压执行机构、液压动力系统和PLC系统；所述基座固定在设备安装基础设施的地下部分；所述机体框架固定在基座上，它包括前后两组龙门框板，其中每一组龙门框板均由上下均匀排布的小拉杆固定在一起，前后两组龙门框板通过上下两组大拉杆固定装配，所述挤压执行机构安装在机体框架的龙门腔中，所述液压动力系统布置在设备安装基础设施的地下部分，液压动力系统及挤压执行机构均由PLC系统控制。本发明具有工作压力大，结构简单、操作方便，实用性强，造价低等特点，满足了大管径无缝钢管挤压生产的要求，显著提高了无缝钢管的生产效率和产品质量。
【专利说明】一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无缝钢管生产设备，尤其是一种适用于生产大管径无缝钢管的挤压设备，属金属无切削加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，无缝钢管的生产方法大致分为斜轧法和挤压法。其中斜轧法是先用斜轧辊对管坯穿孔，然后用轧机将其延伸，这种方法生产速度快，但对管坯的可加工性要求较高，主要适用于生产碳素钢和低合金钢管；挤压法则是用穿孔机将管坯或钢锭穿孔，再由挤压机挤压成钢管，采用热挤压工艺生产的无缝钢管具有尺寸精度高、金相组织致密、力学性能好等优点，被广泛应用于军工、核电、火电、航空、采掘、油井和石化等国民经济高端和关键领域，具有不可替代的应用前景。
[0003]由于现有的热挤压设备吨位小，只适于中小管径无缝钢管的生产，而Φ 355mm以上大管径管材通常采用卷板焊接方法制造，不仅工艺流程复杂，焊缝及其热影响区组织和性能与母体不可能完全一致，给管材的抗疲劳强度及使用寿命带来不利影响；另外，传统的热挤压设备大多采用卧式结构，其机架结构强度制约了最大工作压力的提高。为解决这一问题，四立柱框架结构的立式钢管挤压机问世，其工作压力可达250MN，但仍然难以满足外径Φ=406ι?πι?1320、壁厚δ =20?240mm、长度L=4000?12000mm的大管径合金钢管的生产要求，同时，由于其机架结构复杂，操作步骤繁琐，提高了设备维护及钢管产品的生产成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单，操作方便，既可满足大管径无缝钢管挤压生产要求，又能降低生产成本的用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备。
[0005]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，它包括基座、机体框架、挤压执行机构、液压动力系统和PLC系统，所述基座固定在设备安装基础设施的地下部分，所述机体框架固定在基座上，它包括前后两组龙门框板，其中每一组龙门框板均由上下均匀排布的小拉杆固定在一起，前后两组龙门框板通过上下两组大拉杆固定装配，所述挤压执行机构安装在机体框架的龙门腔中，所述液压动力系统布置在设备安装基础设施的地下部分，液压动力系统及挤压执行机构均由PLC系统控制。
[0006]上述用于生产大管径无缝钢管的500丽挤压设备，所述挤压执行机构包括固定梁、上模固定座、上模、挤压筒、下模、下模固定座和移动梁，所述固定梁安装在机体框架龙门腔的上部，所述上模固定座安装在固定梁的底面，所述上模安装在上模固定座上，上模与挤压筒及下模位于同一中心轴线上，所述挤压筒与液压驱动配装，所述下模安装在下模固定座上，所述下模固定座安装在移动梁上，所述移动梁与液压动力系统配装。[0007]上述用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，所述上模固定座为阶梯台面结构，其上端大面积台面与固定梁装配，下端小面积台面与上模装配。
[0008]上述用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，所述下模固定座为阶梯台面结构，其上端小面积台面与挤压筒装配，下端大面积台面与移动梁装配。
[0009]上述用于生产大管径无缝钢管的500丽挤压设备，所述液压动力系统包括油箱、油泵电机组、蓄能器组、增压器组、移动梁驱动油缸和挤压筒驱动油缸，所述油泵电机组油路进口与油箱连通，其油路出口与蓄能器组连通，所述蓄能器组后面连接增压器组和挤压筒驱动油缸，所述增压器组与移动梁驱动油缸连接，所述移动梁驱动油缸均布在执行机构的下面，其伸缩臂与移动梁底面固定装配，所述挤压筒驱动油缸左右对称布置，它们安装在机体框架的前后两组龙门框板之间，其伸缩臂与挤压筒固定装配。
[0010]上述用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，所述机体框架的侧壁上设有挤压垫搬运机械手，所述挤压垫搬运机械手包括手臂旋转驱动单元、手臂升降驱动单元、手臂组件、夹持单元、平衡块和固定座，所述固定座安装在钢管热挤压设备侧壁板上，所述手臂旋转驱动单元安装在固定座上，所述手臂升降驱动单元与手臂旋转驱动单元配装，所述手臂组件前端与手臂旋转驱动单元及手臂升降驱动单元配装，在手臂组件的末端装配夹持单元，所述夹持单元与钢管热挤压玻璃垫匹配，所述平衡块通过拉索与手臂组件连接。
[0011]本发明采用组合式机体框架结构，通过大拉杆和小拉杆的配合将龙门框板装配在一起，形成了闭合的高强度立体框架，它不仅能承受钢管挤压过程中巨大的冲击载荷，而且降低了设备的制造成本；本发明的上模固定座和下模固定座均采用阶梯台面结构，使动力集中传递至上模和下模的受力部位，保证了挤压过程的稳定性；本发明将基座及液压动力系统布置在设备安装基础的地下部分，既减少了地上部分空间的占用，又降低了设备整体安装高度，为钢管产品的吊运提供了方便；本发明通过安装在机体框架的侧壁上的挤压垫搬运机械手，实现了挤压垫搬运的自动操作，解决了操作者劳动强度大、作业条件恶劣的问题，提高了工作效率；本发明的液压动力系统采用蓄能器组和增压器组配合的工作模式，满足了大吨位钢管挤压生产设备的动力需求，提高了能源利用率，降低钢管产品成本。总之，本发明与现有技术相比，具有工作压力大，结构简单、操作方便，实用性强，造价低等特点，满足了大管径无缝钢管挤压生产的要求，显著提高了无缝钢管的生产效率和产品质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0013]图1是本发明的主视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明的主剖视图；
图4是本发明的侧剖视图；
图5是液压动力系统及PLC系统连接关系图；
图6是挤压垫搬运机械手装配位置示意图；
图7是挤压垫搬运机械手结构示意图；
图8是图7的俯视图。
[0014]图中各标号清单为:1、龙门框板，2、大拉杆，3、固定梁,4、上模固定座,5、上模,6、挤压筒，7、下模固定座，8、移动梁，9、小拉杆，10、移动梁驱动油缸，11、基座，12、挤压筒驱动油缸，13、下模，14、挤压垫搬运机械手，14-1、手臂旋转驱动单元，14-2、手臂升降驱动单元，14-3、手臂组件，14-4、夹持单元，14-5、固定座，14_6、平衡块。
【具体实施方式】
[0015]参看图1、图2,本发明包括基座11、机体框架、挤压执行机构、液压动力系统和PLC系统，与之配套的设备安装基础设施包括地下和地上两部分；所述基座11固定在设备安装基础设施的地下部分；所述机体框架固定在基座11上，它包括前后两组龙门框板1，其中每一组龙门框板I均由上下均匀排布的小拉杆9固定在一起，前后两组龙门框板通过上下两组大拉杆2固定装配，所述挤压执行机构安装在机体框架的龙门腔中，所述液压动力系统布置在设备安装基础设施的地下部分，液压动力系统及挤压执行机构均由PLC系统控制。
[0016]参看图3，本发明的挤压执行机构包括固定梁3、上模固定座4、上模5、挤压筒6、下模13、下模固定座7和移动梁8，所述固定梁3安装在机体框架龙门腔的上部，所述上模固定座4安装在固定梁3的底面，所述上模5安装在上模固定座4上，上模5与下模13及挤压筒6位于同一中心轴线上，所述挤压筒6与液压驱动系统配装，所述下模13安装在下模固定座7上，所述下模固定座7安装在移动梁8上，所述移动梁8与液压动力系统配装。
[0017]参看图4，本发明的上模固定座4为阶梯台面结构，其上端大面积台面与固定梁3装配，下端小面积台面与上模5装配；本发明的下模固定座7为阶梯台面结构，其上端小面积台面与下模13装配，下端大面积台面与移动梁8装配。
[0018]参看图3、图5，本发明的液压动力系统包括油箱、油泵电机组、蓄能器组、增压器组、移动梁驱动油缸和挤压筒驱动油缸，所述油泵电机组油路进口与油箱连通，其油路出口与蓄能器组连通，所述蓄能器组后面连接增压器组和挤压筒驱动油缸，所述增压器组与移动梁驱动油缸连接，所述移动梁驱动油缸10均布在执行机构的下面，其伸缩臂与移动梁8底面固定装配，所述挤压筒驱动油缸12左右对称布置，它们安装在机体框架的前后两组龙门框板之间，其伸缩臂与挤压筒6固定装配。
[0019]参看图6、图7、图8，本发明的机体框架的侧壁上设有挤压垫搬运机械手14，所述挤压垫搬运机械手包括手臂旋转驱动单元14-1、手臂升降驱动单元14-2、手臂组件14-3、夹持单元14-4、平衡块14-6和固定座14-5，所述固定座14_5安装在机体框架的侧壁板上，所述手臂旋转驱动单元14-1安装在固定座14-5上，所述手臂升降驱动单元14-2与手臂旋转驱动单元14-1配装，所述手臂组件14-3前端与手臂旋转驱动单元14-1及手臂升降驱动单元14-2配装，在手臂组件14-3的末端装配夹持单元14-4，所述夹持单元14_4与钢管热挤压玻璃垫匹配，所述平衡块14-6通过拉索与手臂组件14-3连接。
[0020]参看图1、图2、图3、图4，本发明采用组合式机体框架结构，通过大拉杆2和小拉杆9的配合将龙门框板I装配在一起，形成了闭合的高强度立体框架，它不仅能承受钢管挤压过程中巨大的冲击载荷，而且降低了设备的制造成本；本发明的上模固定座4和下模固定座7均采用阶梯台面结构，使动力集中传递至上模5和下模13的受力部位，保证了挤压过程的稳定性；本发明将基座11及液压动力系统布置在设备安装基础的地下部分，既减少了地上部分空间的占用，又降低了设备整体安装高度，为钢管产品的吊运提供了方便。[0021]参看图5，本发明的液压动力系统将蓄能器组和增压器组联合使用，它通过蓄能器组减小液压冲击或压力脉动，保证系统压力的稳定性，同时利用增压器组作为辅助动力源，既可满足本发明的动力需求，同时减小了装机容量。
[0022]本发明的工作过程为:挤压筒驱动油缸12的伸缩臂伸出，挤压筒6套装在下模13外面，将挤压毛坯被放置到挤压筒6上面，再由挤压垫搬运机械手13将挤压垫放置在挤压毛坯上面；然后PLC系统控制液压动力系统动作，移动梁驱动油缸10伸缩臂伸出，挤压筒驱动油缸12的伸缩臂缩回，移动梁8、下模固定座7、下模13、挤压筒6及挤压毛坯向上运动，挤压毛坯与上模5接触后，在下模13强大的推动力作用下，挤压毛坯从上模5的环状凹槽中挤出，成型为钢管产品；然后再由配套的吊运设备运送至指定位置，挤压筒驱动油缸12的伸缩臂伸出、移动梁驱动油缸10的伸缩臂缩回，移动梁8、下模固定座7及挤压筒6回到初始位置。
[0023]参看图6、图7、图8，本发明的挤压垫搬运机械手13的工作过程为:由手臂旋转驱动单元14-1带动手臂组件14-3旋转一定角度，同时手臂组件14-3带动夹持单元14_4到达热挤压钢管预热坯料的位置，再由夹持单元14-4将热挤压钢管预热坯料夹紧；然后由手臂旋转驱动单元14-1带动手臂组件14-3旋转一定角度，同时手臂组件14-3带动夹持单元14-4将热挤压钢管预热坯料9放置到指定位置；最后，按照与上述步骤相反的操作顺序使热挤压钢管预热坯料运送机械手回位，恢复至初始工作状态。
【权利要求】
1.一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，其特征是，它包括基座(11)、机体框架、挤压执行机构、液压动力系统和PLC系统，与之配套的设备安装基础设施包括地下和地上两部分；所述基座(11)固定在设备安装基础设施的地下部分；所述机体框架固定在基座(11)上，它包括前后两组龙门框板(1)，其中每一组龙门框板(I)均由上下均匀排布的小拉杆(9)固定在一起，前后两组龙门框板通过上下两组大拉杆(2)固定装配，所述挤压执行机构安装机体框架的龙门腔中，所述液压动力系统布置在设备安装基础设施的地下部分，液压动力系统及挤压执行机构均由PLC系统控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，其特征是，所述挤压执行机构包括固定梁(3)、上模固定座(4)、上模(5)、挤压筒(6)、下模(13)、下模固定座(7)和移动梁(8)，所述固定梁(3)安装在机体框架龙门腔的上部，所述上模固定座(4)安装在固定梁(3)的底面，所述上模(5)安装在上模固定座(4)上，上模(5)与下模(13)及挤压筒(6)位于同一中心轴线上，所述挤压筒(6)与液压驱动系统配装，所述下模(13)安装在下模固定座(7)上，所述下模固定座(7)安装在移动梁(8)上，所述移动梁(8)与液压动力系统配装。
3.根据权利要求2所述的一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，其特征是，所述上模固定座(4)为阶梯台面结构，其上端大面积台面与固定梁(3)装配，下端小面积台面与上模(5)装配。
4.根据权利要求3所述的一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，其特征是，所述下模固定座(7)为阶梯台面结构，其上端小面积台面与下模(13)装配，下端大面积台面与移动梁(8)装配。
5.根据权利要求4或5所述的一种用于生产大管径无缝钢管的500MN挤压设备，其特征是，所述液压动力系统包括油箱、油泵电机组、蓄能器组、增压器组、移动梁驱动油缸和挤压筒驱动油缸，所述油泵电机组油路进口与油箱连通，其油路出口与蓄能器组连通，所述蓄能器组后面连接增压器组和挤压筒驱动油缸，所述增压器组与移动梁驱动油缸连接，所述移动梁驱动油缸(10)均布在执行机构的下面，其伸缩臂与移动梁(8)底面固定装配，所述挤压筒驱动油缸(12)左右对称布置，它们安装在机体框架的前后两组龙门框板(I)之间，其伸缩臂与挤压筒(6)固定装配。
6.根据权利要求5所述的一种用于生产大管径无缝钢管的500丽挤压设备，其特征是，所述机体框架的侧壁上设有挤压垫搬运机械手(14)，所述挤压垫搬运机械手包括手臂旋转驱动单元(14-1)、手臂升降驱动单元(14-2)、手臂组件(14-3)、夹持单元(14-4)、平衡块(14-6 )和固定座(14-5 )，所述固定座(14-5 )安装在机体框架的侧壁板上，所述手臂旋转驱动单元(14-1)安装在固定座(14-5)上，所述手臂升降驱动单元(14-2)与手臂旋转驱动单元(14-1)配装，所述手臂组件(14-3)前端与手臂旋转驱动单元(14-1)及手臂升降驱动单元(14-2)配装，在手臂组件(14-3)的末端装配夹持单元(14-4)，所述夹持单元(14_4)与钢管热挤压玻璃垫匹配，所述平衡块(14-6)通过拉索与手臂组件(14-3)连接。
【文档编号】B21C23/21GK103736769SQ201310708940
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】刘春海, 刘强, 杨杰, 丁彦茹, 李福海, 李文亮, 袁学飞, 丁国强, 杨国立, 许洪忠, 赖文彪, 刘新刚, 马乐 申请人:河北宏润重工股份有限公司