一种无缝钢管穿孔机顶杆的制作方法

本发明涉及无缝钢管穿孔技术领域，具体是一种无缝钢管穿孔机顶杆。

背景技术：

现在无缝钢管生产应用的传统顶杆，由顶头、连接杆、连接段和冷却水管组成。内部通水冷却（图1）；连接段在管坯轧制过程中随管坯快速旋转，并由数套可开合的三辊导向装置的导向辊限制顶杆在承受大推力时不弯曲。这样的顶杆由于穿孔轧制过程中由于快速旋转和导向辊的开合性，使得顶杆不断跳动，造成顶头中心定位不稳，从而影响1、产品壁厚精度；2、三辊导向装置零部件寿命降低。

在解决这些问题时，一般都在改进单套三辊导向装置的中心定位精度和增加顶杆刚度。

如：“穿孔机三辊定心位置控制方法的应用”冶金动力——李恩学

“三辊定心装置的定位调整及控制”轧钢——侯帅，等

但是三辊导向装置三个导向辊形成的孔型中心不好测定，并且存在传统顶杆与三辊导向装置的导向辊的动态不稳定接触问题，由于顶杆太长，即使增加刚度也不能有效加强顶杆稳定性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：如何解决顶杆在穿孔过程中顶杆不断跳动，造成顶头中心定位不稳的问题。

本发明所采用的技术方案是：包括内部中空的锥形的顶头、与顶头通过螺栓连接的内部有圆柱状中空的圆柱状的连接杆、与连接杆通过螺栓连接的连接段、安装在连接段外侧的三辊导向装置、冷却水管，连接段由顺序连接的第一连接段、第二连接段、N个第三连接段和第二连接段的组合、尾杆段组成；第一连接段一端与连接杆通过螺纹连接另一端与第二连接段通过螺纹连接，第一连接段成圆柱状其内部有容纳冷却水管的中空；第二连接段一端与第一连接段或者第三连接段通过螺纹连接另一端与第三连接段或者尾杆段通过螺纹连接，第二连接段内部有容纳冷却水管的中空，第三连接段内部有容纳冷却水管的中空，第二连接段的侧壁上有一个环形槽，环形槽中安装有轴承，轴承外侧有套筒，三辊导向装置安装在套筒外侧，N为非负整数。

作为一种优选方式：所述环形槽中有两个轴承分别安装在环形槽的两侧，套筒与环形槽边缘连接处通过橡胶垫密封，两个轴承与套筒通过过盈配合连接。

本发明的有益效果是：本发明把传统的顶杆的连接段分为多段，在第二连接段上装上轴承，这样可以根据钻孔的长度增加第二连接段和第三连接段，有效解决顶杆轧制时与导向辊之间的动态不稳定接触，而使相对转动发生在轴承内部，轧制时不存在振动开合状态，这样使得顶杆始终保证顶头对准轧制中心，进一步提高产品壁厚精度。并且有效延长导向装置的零部件寿命。

附图说明

图1是现有的传统顶杆的结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是第一连接段结构示意图；

图4是第二连接段结构示意图；

图5是第三连接段结构示意图；

图6是尾杆段结构示意图；

其中，1、顶头，2、连接杆，3、三辊导向装置中的导向辊，4、连接段，5、冷却水管，6、第一连接段，7、第二连接段，8、第三连接段，9、尾杆段，10、橡胶垫密封，11、轴承，12、定位套，13、联动内杆，14、套筒。

具体实施方式

如图1所示，现在无缝钢管生产应用的传统顶杆，由顶头、连接杆、连接段和冷却水管组成。内部通水冷却；连接段在管坯轧制过程中随管坯快速旋转，并由数套可开合的三辊导向装置的导向辊限制顶杆在承受大推力时不弯曲。这样的顶杆由于穿孔轧制过程中由于快速旋转和导向辊的开合性，使得顶杆不断跳动，造成顶头中心定位不稳，从而影响1、产品壁厚精度；2、三辊导向装置零部件寿命降低。

如图2所示，为了解决现有技术中存在的问题，发明对传统的顶杆进行了改进，把传统顶杆的连接段顺序分割为：第一连接段、第二连接段、N个第三连接段和第二连接段的组合、尾杆段，前后之间通过螺纹连接，其中，第二连接段的侧壁上有一个环形槽，环形槽中有两个轴承分别安装在环形槽的两侧，轴承外侧安装套筒，使得在联动内杆转动过程，套筒不转动，从而三辊导向装置中的导向辊压紧套筒，使得顶杆不跳动。

如图3所示，第一连接段的左端通过螺纹连接在连接杆上，第一连接段的左端是内螺纹，连接杆上开成一个阶梯后，再在小直径的端上开上与第一连接段的左端配合的外螺纹，使得第一连接段在转动过程中能够顶紧连接杆，连接杆产生很大的压紧力。第一连接段的右端内部开一个圆台状的中空后再开一个圆柱中空，在圆柱中空里开有内螺纹，第二连接段的左端开有圆环形槽，圆环形槽上开有外螺纹，使得第一连接段与第二连接的连接稳定可靠，并且第二连接段能够顶紧第一连接段给第一连接段提供压紧力。

如图4所示，第二连接段是本发明的重点，在第二连接段的中央的侧壁上开一个圆环形凹槽，在凹槽的两端各安装一个轴承，使用一个中间向内部中空凸起，两端凹陷的定位套卡紧；两个轴承，放置轴承向中央滑动，轴承外侧安装一个套筒，联动内杆与外套通过轴承支撑，使得联动内杆和套筒构成转动连接，为了防止杂物掉进轴承里，在套筒与环形槽边缘连接处安装橡胶垫密封。第二连接段的右端开有一个与连接杆右端类似的阶梯并同样开有外螺纹，以完成和第三连接段或者尾杆段的左端配合的连接。

如图5所示，第三连接段的左右两端都与第一连接段的右端结构类似，目的是能够形成N个第三连接段和第二连接段的组合，以使本发明达到需要的长度，通过缩小或者扩大第三连接段和第二连接段的组合，即调整N的大小，可以达到任意长度，N为0 或者自然数。

如图6所示，尾杆段为动力输出端，尾杆段的左端螺纹连接第二连接段右端，尾杆段的右端连接动力输出装置。

工作过程如下：

根据需要钻孔的深度选择N的大小（即选择第三连接段和第二连接段的组合的多少，可以是0个或者任意自然数个），把三辊导向装置压紧第二连接段的套筒，开始钻孔前，三辊导向装置于套筒的数量相同，随着顶头钻入钢管，根据裸露在钢管外的套筒数量配合同样数量的三辊导向装置，动力输出端带动尾杆段转动，再通过第二连接段、第三连接段、第一连接段等带动顶头转动给钢管钻孔，套筒在钻孔过程不转动，仅仅套筒内部的联动内杆转动。工作轧制时三辊导向装置抱紧静止外套，外套与三辊导向装置无相对转动，联动内杆受管坯传递的顶头推力并与管坯同步转动，便于穿轧，同时具备定位和导向的功能，密封件防止灰尘和冷却水进入内部。顶杆段2根据顶杆长度一般布置2-5套。

有效解决了顶杆轧制时与导向辊之间的动态不稳定接触问题，而使相对转动发生在轴承内部，轧制时不存在振动开合状态，这样使得顶杆始终保证顶头对准轧制中心，进一步提高产品壁厚精度。并且有效延长导向装置的零部件寿命。