一种用于大口径无缝钢管端部定径装置及方法与流程

本发明属于无缝钢管精整技术领域，特别针对大口径无缝钢管端部精整定径装置及方法。

背景技术：

目前我国大口径无缝钢管，主要生产工艺为热轧大口径无缝钢管和热扩大口径无缝钢管，热扩无缝钢管最大规格为325mm-1220mm最厚为200mm。大口径无缝钢管被广泛用于恶劣地质和气象条件下油气、热力、粉体、负压空气以及排水介质的输送，其三通管件也被广泛应用于核电生产行业，引起发达国家的普遍重视。铺设该类管线时钢管、三通管件都要对接焊牢，所以对端部对焊处的椭圆度和直径公差有严格要求，目前国际范畴内该类管材的生产工艺不能实现端部高精度的椭圆度以及直径尺寸公差要求。

传统的辊式定径方法对于如此大的钢管直径，因钢端效应的明显加剧，无法达到管材端部内、外径定径以及椭圆精度提高的目的。当前为了完成管线对接，普遍采用切头尾和椭对椭的缓解对接方法，在增加切损浪费的同时，也存在对焊人工调节难度过大的缺陷。因此研发一种能够对大口径无缝钢管的端部椭圆度和直径公差精确加工的定径设备已经成为迫切。

技术实现要素：

为了解决国内外在生产和使用大口径无缝钢管所存在的端部内径、外径尺寸精度低下的问题，本发明的目的在于提出一种用于大口径无缝钢管端部定径装置。本发明的另一目的，提供一种用于大口径无缝钢管端部定径方法,通过内外径模具同时收缩或者扩张达到管材端部内径、外径以及椭圆精度的精确控制的目的。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种用于大口径无缝钢管端部定径装置，包括与地基连接的中间箱体，所述中间箱体的四周分别活动穿设有一滑动拉杆，所述滑动拉杆的一端固定在一后座上,所述滑动拉杆另一端固定在一外径模具箱体上；所述外径模具箱体的内部在径向上锥面配合一端部外径模具；所述端部外径模具内部套设有一端部内径模具；所述端部内径模具与所述端部外径模具之间形成一定径腔；所述端部内径模具内部连接一斜楔，所述斜楔连接一内径驱动机构的一端，所述内径驱动机构的另一端固定在所述中间箱体上，所述中间箱体上还固定一外径驱动机构的一端，所述外径驱动机构的另一端固定所述后座。

优选的，所述外径模具箱体具有一锥形孔，所述锥形孔具有内锥面，所述端部外径模具设有外锥面，所述外锥面与所述内锥面接触。

优选的，所述内径驱动机构和所述外径驱动机构均为液压式驱动机构。

优选的，所述外径模具箱体为焊接式或者铸造式。

优选的，所述后座为焊接式或者铸造式。

本发明的另一目的，提供一种用于大口径无缝钢管端部定径方法，包括以下步骤：

步骤100：初始状态下，调整端部内径模具外圆的尺寸和端部外径模具内圆的尺寸，使得端部外径模具内圆的尺寸大于被定径无缝钢管的外径尺寸，调整端部内径模具外圆的尺寸小于被定径无缝钢管的内径尺寸；

步骤200：将被定径无缝钢管的端部伸入定径腔内；

步骤300：根据定径工艺需要，端部外径模具在外径驱动机构的作用下收缩或者扩张，端部内径模具在内径驱动机构的作用下收缩或者扩张，达到钢管端部塑性变形的目的，进而对其尺寸进行精确定径。

优选的,所述定径工艺需要共有三种情况，第一种是，被定径的钢管的内径需要扩大和外径需要缩小；第二种是，将所述被定径的钢管的内径和外径均缩小或者仅是外径缩小；第三种是，所述被定径的钢管的内径和外径均扩大或者仅是内径扩大。

优选的,当所述定径工艺需要是第一种时，此时，所述外径驱动机构驱动所述端部外径模具收缩，且所述内径驱动机构驱动所述端部内径模具扩张；当所述定径工艺需要是第二种时，此时，所述外径驱动机构先驱动所述端部外径模具收缩，之后所述内径驱动机构驱动所述端部内径模具扩大当所述定径工艺需要是第三种时，此时，所述外径驱动机构先驱动所述端部外径模具扩长，且所述内径驱动机构驱动所述端部内径模具扩大。

本发明的有益效果：本装置及方法采用了所述端部外径模具和所述端部内径模具迫使无缝钢管端部内径和外径产生塑性变形，以达到对无缝钢管端部内径和外径尺寸精确定径的目的，同时显著的提高了定径后管材端部的椭圆精度。克服了传统辊式定径无法对管材端部内外径同时定径的目的，避免传统方法只能将尺寸超差的端部切掉，造成极大的浪费的问题发生。

附图说明

图1本发明装置的主视图；

图2本发明外径模具箱体的侧视图；

图3本发明外径模具箱体的剖视图；

图4本发明端部外径模具的侧视图；

图5本发明端部外径模具的剖视图；

图6为本发明方法的流程图。

图中：1、外径模具箱体；2、端部外径模具；3、端部内径模具；4、滑动拉杆；5、内驱动机构；6、中间箱体；7、外驱动机构；8、后座；9、被定径无缝钢管；10、斜楔；11、锥形孔；12、内锥形面；13、外锥面；14、端部内径模具外圆；15、端部内径模具外圆；16、端部外径模具内圆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

为了解决国内外在生产和使用大口径(指外径Ф508mm以上的钢管)无缝钢管所存在的端部内、外径尺寸精度低下的问题，本发明的目的在于提出了如图1所述一种用于大口径无缝钢管端部定径装置，该装置包括与地基连接的中间箱体6，所述中间箱体6的四周分别活动穿设有一滑动拉杆4，所述滑动拉杆4的一端固定在一后座8上,所述滑动拉杆4另一端固定在一外径模具箱体1上；所述外径模具箱体1的内部在径向上锥面配合一端部外径模具2；所述端部外径模具2内部套设有一端部内径模具3；所述端部内径模具3与所述端部外径模具2之间形成一定径腔17；所述端部内径模具3内部连接一斜楔10，所述斜楔10连接一内径驱动机构5的一端，所述内径驱动机构5的另一端固定在所述中间箱体6上，所述中间箱体6上还固定一外径驱动机构7的一端，所述外径驱动机构7的另一端固定所述后座8。

工作原理：由于中间箱体6与地基固定，外径模具箱体1和后座8通过滑动拉杆连接形成框架式结构，一旦外径驱动机构7运动时会带动后座8运动，进而又在滑动拉杆4的作用下带动外径模具箱体1运动，所述端部外径模具2与外径模具的外圆呈锥面配合，在锥面的作用下，所述端部外径模具2的外锥面13会产生收缩作用，被定径无缝钢管9的外径受到端部外径模具内圆16的扩张作用而产生一定的塑性变形，从而使得外径尺寸得以调整，达到被定径无缝钢管9的内径精确定径的目的。当内径驱动机构5运动时，端部内径模具3在斜楔10的作用下端部内径模具外圆15会发生增大，被定径钢管的端部外径受到端部外径模具2内径收缩作用，被定径无缝钢管9的内径受到端部内径模具3外径的扩张作用而产生一定的塑性变形，从而达到被定径无缝钢管9的内径精确定径的目的。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1、2、3、4、5所示，所述外径模具箱体1具有一锥形孔11，所述锥形孔11具有内锥面12，所述端部外径模具2设有外锥面13，所述外锥面13与所述内锥面12接触。之所以涉及成锥面而不是斜面，主要是原因是锥面相互接触的面积大，更有利于所述外径模具箱体1与所述端部外径模具2的运动配合。

本发明通过所述外径模具箱体1与所述端部外径模具2锥面配合，并在将所述外驱动机构7和锥面的配合下可以实现径向尺寸变化。

实施例3

在实施例1的基础上，如图1所示，所述内径驱动机构5和所述外径驱动机构7均为液压式驱动机构。之所以选用液压式驱动机构是因为液压式驱动结构可以对驱动过程中的微小位移进行控制，电机驱动机构在此无法实现。

所述液压式驱动机构为市场上常见的液压式驱动机构，在此不再赘述。

实施例4

在实施例1的基础上，所述外径模具箱体1为焊接式或者铸造式，具体指，所述外径模具箱体1可以用焊接而成，也可以铸造而成，这样使得外径模具箱体1的加工更有选择性，也更方便，节约成本。

所述后座8为焊接式或者铸造式，具体指，所述后座8可以用焊接而成，也可以铸造而成，这样使得后座8的加工更有选择性，也更方便，节约成本。

实施例5

为了解决国内外在生产和使用大口径无缝钢管所存在的端部内、外径尺寸精度低下的问题，本发明的目的在于提出了如图6所述一种用于大口径无缝钢管端部定径方法，

具体步骤是：

步骤100：初始状态下，调整端部内径模具外圆15的尺寸和端部外径模具内圆16的尺寸，使得端部外径模具内圆16的尺寸大于被定径无缝钢管9的外径尺寸，调整端部内径模具外圆15的尺寸小于被定径无缝钢管9的内径尺寸；

步骤200：将被定径无缝钢管9的端部伸入定径腔17内；

步骤300：根据定径工艺需要，端部外径模具2在外径驱动机构7的作用下收缩或者扩张，端部内径模具3在内径驱动机构5的作用下收缩或者扩张，达到钢管端部塑性变形的目的，进而对其尺寸进行精确定径。

本方法采用了所述端部外径模具2和所述端部内径模具3迫使无缝钢管端部内径和外径产生塑性变形，以达到对无缝钢管9端部内径和外径尺寸精确定径的目的，同时显著的提高了定径后管材端部的椭圆精度。克服了传统辊式定径无法对管材端部内外径同时定径的目的，避免传统方法只能将尺寸超差的端部切掉，造成极大的浪费的问题发生。

实施例6

在实施例5的基础上，所述定径工艺需要共有三种，第一种是，被定径的钢管的内径需要扩大和外径需要缩小；第二种是，将所述被定径的钢管9的内径和外径均缩小或者仅是外径缩小；第三种是，所述被定径的钢管9的内径和外径均扩大或者仅是内径扩大。

当所述定径工艺需要是第一种时，此时，所述外径驱动机构7驱动所述端部外径模具2收缩，且所述内径驱动机构5驱动所述端部内径模具3扩张；当所述定径工艺需要是第二种时，此时，所述外径驱动机7先驱动所述端部外径模具2收缩，之后所述内径驱动机构5驱动所述端部内径模具3扩大当所述定径工艺需要是第三种时，此时，所述外径驱动机构7先驱动所述端部外径模具2扩长，且所述内径驱动机构5驱动所述端部内径模具3扩大。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。