一种多功能无缝穿孔机的制作方法

发明涉及无缝钢管制造领域，具体涉及一种多功能无缝穿孔机。

背景技术：

热轧穿孔是无缝钢管生产中最重要的工序，是金属变形的第一道工序。热轧穿孔机在无缝钢管生产机组中的作用是将实心坯料穿轧成空心毛管。穿孔过程是由穿孔机轧辊旋转，出口台二段的顶杆止推小车带动顶头、顶杆运行至工作位，并在该位置将顶杆止推小车锁定，加热好的管坯由进口台推坯液压缸将管坯推入穿孔机主机座，管坯咬入、穿孔，轧制完毕后，出口台二段的闭锁装置打开，顶杆止推小车运行到后位，由脱管装置将毛管与顶头分离。由于穿孔过程中，顶头温度升高，所以在脱管装置后通常安装有一个顶头冷却水箱，每穿一根钢管，利用间歇时间对顶头进行冷却。

另外，无缝钢管在生产过程中，坯料加热之后，通过顶杆进行穿孔。由于顶杆端部的顶头长时间与高温的坯料接触，持续生产会导致顶头变形，降低了顶头的使用寿命，同时也影响了无缝钢管内壁的表面质量，严重的时候甚至会导致穿孔失败，致使坯料报废。一般情况，在顶杆退回之后，会有喷淋装置对顶头进行喷淋冷却，但如果所生产的无缝钢管直径很大，生产所使用的顶头直径也相对较大，导致从外部喷淋的冷却效果不佳。为此，市面上有了类似专利名称为《无缝钢管穿孔机顶头冷却装置》，专利号为201310029626.0的顶头冷却装置，将冷却水通入顶头内部，这样可以有效冷却顶头，但是这分专利的技术方案中，其回水装置位于顶杆侧壁，导致回流的冷却水无法有效收集后再次利用；而且，这种冷却结构如果应用到具有预旋转功能的顶杆上，回流的冷却水则会在使用的时候，由于离心离的作用甩向周围，影响周围的生产。

随着穿孔技术的进步，穿孔后毛管长度已达10米以上，此时就需要有足够长的顶杆及出口台一段、二段与之相配。若采用现有技术的装置(如附图1)，即：冷却水箱ii和脱管装置i分别占有两个工位。顶杆变长后，不仅其刚性会变差，穿孔时顶头易偏离轧制中心线，造成毛管壁厚不均，而且会使出口台一段、二段加长，占地面积大。

除此之外，在生产无缝钢管的过程中，加热好的钢坯被推坯机送入到穿孔机孔型中，管坯在轧辊作用下，顺轧制线方向边旋转边前进，实现了一次咬入，当管坯与顶头相接触后，管坯仍要带动顶头及顶杆一起继续旋转和前进，实现二次咬入，在此情况下，对于较小的顶头和顶杆来说，尚能够实现上述动作，但对于较大的顶头和顶杆而言，由于重量加大了，实现上述动作比较困难，往往会发生轧卡事故，影响轧钢生产。针对这一问题，目前，在轧管生产中，也采取了一些措施，如有用摩擦轮带动顶杆旋转的，其缺点是往往会因摩擦力不足，而不能带动顶杆旋转；也有采用在顶杆小车上安装一套可带动顶杆旋转的装置，但这样又会使顶杆小车的重量加重；还有一些是采用摆动齿轮机构，其缺点是往往为了使齿轮啮合比较好，需要加大齿轮宽度。

综上所述，针对现有技术中存在的不足之处，有必要提供一种多功能的具有新颖性、实用性和创造性的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多功能无缝穿孔机，从而能解决现有技术中提到的问题通过设置的顶头冷却结构，将用于顶头冷却的回流冷却水通过法兰盘所设的出水孔与顶杆小车内的回水管连通，便于会流水的收集和再利用，而且不会造成回流冷却水甩出，保证场地的生产环境。

通过设置的顶头脱管装置，可缩短顶杆长度，提高顶杆刚度，改善毛管的壁厚不均；缩短穿孔机出口台一段、二段长度，使设备更加紧凑。

本发明通过以下的技术方案来实现的：一种多功能无缝穿孔机，包括顶杆装置、脱管装置和顶头冷却装置，

所述顶杆装置，包括顶杆小车、旋转机构和闭锁装置，与顶杆连接在一起的空心轴通过轴承安装在可在轨道行走的顶杆小车的车架上，空心轴前端与顶杆相连接，后端安装有被动齿轮，旋转机构包括滑动座和安装在其上的主动齿轮和可带动主动齿轮旋转的马达，滑动座由液压缸控制可在固定滑道上作上下移动，使顶杆小车闭锁的闭锁装置安装在固定底座上；

顶杆小车的顶杆，还包括固定于顶杆头端的顶头，所述顶杆设有冷却腔，顶头与顶杆接触端设有与冷却腔相连通的冷却槽，所述冷却腔内设有冷却水管，所述冷却水管的一端伸入冷却槽内，另一端通过法兰盘与顶杆尾端固定，所述法兰盘的侧壁密封固定于冷却腔的开口处，冷却水管的端部与法兰盘的端部密封连接，并通过法兰盘的中心通孔与顶杆小车的进水管连通，所述中心通孔周围分布有多个出水孔，所述出水孔将冷却腔与顶杆小车内的回水管连通；

所述脱管装置，包括冷却水箱，所述的冷却水箱的前面板设计为脱管模的支架，脱管模安装在水箱前面板上，由压块固定，冷却水箱内装有喷水管，喷水管通过法兰与供水管相连，冷却水箱底部安装放水管。

作为一种优选的技术方案，所述冷却水管通过冷却腔内所设的支架a和冷却槽内的支架b，同轴心固定与冷却腔内。

作为一种优选的技术方案，所述顶头依次通过连接件a和连接件b与顶杆固定，所述顶杆、连接件a、连接件b与顶头之间均为密封固定。

作为一种优选的技术方案，所述连接件a和连接件b分别贯穿设有通孔a和通孔b，所述冷却水管的外径分别小于通孔a和通孔b的直径。

作为一种优选的技术方案，所述冷却水管位于冷却槽的端部处连通设有喷嘴。

作为一种优选的技术方案，所述的喷水管由两根带有喷嘴的半圆形水管组成。

作为一种优选的技术方案，所述的冷却水箱上盖有盖板。

作为一种优选的技术方案，所述的冷却水箱采用组合式不锈钢肋板水箱。

作为一种优选的技术方案，所述支架a和冷却槽内的支架b的直径设置为相同。

作为一种优选的技术方案，所述法兰盘的厚度设置在0.5-1.2cm之间。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

（1）本发明与现有技术相比较，设置在顶杆小车上附加旋转机构，不增加顶杆小车的负荷；没有采用摆动式的齿轮啮合，不必增加齿轮宽度；没有采用摩擦轮传动，不会产生打滑现象。总之，本发明机构较简单，传动可靠，事故率降低，可提高生产效率。

(2)本发明与现有技术相比，由于将冷却水箱与脱管模设计为一体，当脱管模将毛管头部挡住定位，顶头从模口抽出后就进入水箱，水箱内喷水管从四周向顶头喷水，实现顶头冷却。因此，本发明可由一个工位实现脱管、冷却顶头两项功能，不仅可缩短顶杆长度，提高顶杆刚度，避免穿孔时顶头偏离轧制中心线，改善毛管的壁厚均匀性；而且缩短了穿孔机出口台一段、二段长度，使设备更加紧凑。以某厂φ177穿孔机组为例：

若采用现有技术的装置(如附图1)，穿孔后毛管长10米，顶杆长度为16.42米，一段走钢线后长度为1.52米，二段长度30米。

使用本发明的装置(如附图2.3.4)，穿孔后毛管长10米，顶杆长度变为15.9米，缩短了0.52米，出口台一段、二段缩短1.3米。

(3)本发明设置有顶头冷却结构，将用于顶头冷却的回流冷却水通过法兰盘所设的出水孔与顶杆小车内的回水管连通，便于回流水的收集和再利用；而且不会造成回流冷却水甩出，保证场地的生产环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的顶杆装置的结构放大图；

图3为本发明的顶头冷却装置结构放大图；

图4为本发明顶头冷却装置的左视图；

图5为现有技术中冷却箱、脱管装置的结构示意图；

图6为本发明的顶头脱管装置的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图6的侧视图。

图中序号说明：顶杆1、顶头2、冷却腔3、冷却水管4、喷嘴5、法兰盘6、连接件a7、支架a9、连接件b8、通孔a14、通孔b15、冷却槽10、出水孔13、冷却水箱31、脱管模35、压块33、毛管310、喷水管32、法兰38、放水管36、盖板37、顶杆21、车架22、车轮23、轨道24、空心轴25、被动齿轮26、滑道27、滑动座28、马达29、液压缸210、主动齿轮211、闭锁装置212、固定底座213、轴承214。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1、图2、图3和图4所示，前端与顶杆1连接在一起的空心轴25通过轴承安装在通过车轮23可在轨道24上行走的小车的车架22上，空心轴25的后端安装有被动齿轮26。所述旋转机构是指安装在滑动座28上的液压马达29和其上安装有超越离合器的主动齿轮211，滑动座28由液压缸210控制可在固定滑道27上作上下移动，在液压缸210的活塞杆推动下，主动齿轮11和被动齿轮26相啮合，可使顶杆小车闭锁的闭锁装置212安装在固定底座213上。当顶杆小车带上空心轴25和顶杆1行走到前工作位置时，闭锁装置212将顶杆小车锁紧，此时，液压缸210自动推动滑动座28在固定滑道27上向下移动，使主动齿轮211和被动齿轮26相啮合。液压马达29启动，带动主动齿轮211和被动齿轮26转动，再带动空心轴25和顶杆1及顶头转动，实现生产中管坯二次咬入。二次咬入后，顶头在管坯的作用下转动起来，此时，装在主动齿轮211中的超越离合器自动切断旋转机构的动力源，液压马达29停止工作。待扎制结束后，液压缸210向上运动，主动齿轮211与被动齿轮26脱开，顶杆小车返回到后工作位置，完成一个工作循环。

本发明通过设置在顶杆小车上附加旋转机构，不增加顶杆小车的负荷；没有采用摆动式的齿轮啮合，不必增加齿轮宽度；没有采用摩擦轮传动，不会产生打滑现象。总之，本发明机构较简单，传动可靠，事故率降低，可提高生产效率。

结合图1、图2、图3和图4所示，本发明还包括固定于顶杆1头端的顶头2，所述顶杆1设有冷却腔3，顶头2与顶杆1接触端设有与冷却腔3相连通的冷却槽10，所述冷却腔3内设有冷却水管4，所述冷却水管4的一端伸入冷却槽10内，另一端通过法兰盘6与顶杆1尾端固定，所述法兰盘6的侧壁密封固定于冷却腔3的开口处，冷却水管4的端部与法兰盘6的端部密封连接，并通过法兰盘6的中心通孔12与顶杆小车的进水管连通，所述中心通孔周围分布有多个出水孔13，所述出水孔13将冷却腔3与顶杆小车内的回水管连通；所述冷却水管4通过冷却腔3内所设的支架a9和冷却槽10内的支架b11，同轴心固定与冷却腔3内；所述顶头2依次通过连接件a7和连接件b8与顶杆1固定，所述顶杆1、连接件a7、连接件b8与顶头2之间均为密封固定；所述连接件a7和连接件b8分别贯穿设有通孔a14和通孔b15，所述冷却水管4的外径分别小于通孔a14和通孔b15的直径；所述冷却水管4位于冷却槽10的端部处连通设有喷嘴5。

本发明通过设置有顶头冷却结构，将用于顶头冷却的回流冷却水通过法兰盘所设的出水孔与顶杆小车内的回水管连通，便于回流水的收集和再利用；而且不会造成回流冷却水甩出，保证场地的生产环境。

结合图5、图6、图7和图8所示，本发明的另一个实施例设置有脱管装置，是将冷却水箱31的前面板设计为脱管模支架，脱管模35安装在水箱前面板上，由压块33固定。脱管模是在穿孔完毕后将毛管与顶头2、顶杆分离的设备，其主要作用是将毛管310头部挡住使毛管定位，允许顶头、顶杆通过模口抽出。顶头从模口抽出后就进入水箱，水箱内装有喷水管32，喷水管通过法兰38与车间供水管相连，喷水管由两根带有喷嘴35的半圆形水管组成，在穿孔的间歇时间里，从四周向顶头喷水，实现顶头的冷却。顶头冷却后的废水由安装在水箱底部的放水管36排入冲渣沟，水箱上盖有盖板37。

本装置的工作过程是：穿孔完毕后，顶杆止推小车带着顶杆、顶头2从毛管310中拔出，运行至脱管装置前，脱管模35将毛管头部挡住使毛管定位，允许顶头、顶杆通过模口抽出。顶头从模口抽出后就进入冷却水箱31，水箱内喷水管32从四周向顶头喷水，实现顶头冷却。

本发明与现有技术相比，由于将冷却水箱与脱管模设计为一体，当脱管模将毛管头部挡住定位，顶头从模口抽出后就进入水箱，水箱内喷水管从四周向顶头喷水，实现顶头冷却。因此，本发明可由一个工位实现脱管、冷却顶头两项功能，不仅可缩短顶杆长度，提高顶杆刚度，避免穿孔时顶头偏离轧制中心线，改善毛管的壁厚均匀性；而且缩短了穿孔机出口台一段、二段长度，使设备更加紧凑。以某厂φ177穿孔机组为例：

若采用现有技术的装置(如附图1)，穿孔后毛管长10米，顶杆长度为16.42米，一段走钢线后长度为1.52米，二段长度30米。

使用本发明的装置(如附图2.3.4)，穿孔后毛管长10米，顶杆长度变为15.9米，缩短了0.52米，出口台一段、二段缩短1.3米。

本发明的另一个实施例为：所述的冷却水箱采用组合式不锈钢肋板水箱，采用组合式不锈钢肋板水箱的原因为，价格低廉，是未来的发展方向，除此之外，耐腐蚀性能强，使用寿命强。

本发明的另一个实施例为：所述支架a和冷却槽内的支架b的直径设置为相同。

本发明的另一个实施例为：所述法兰盘的厚度设置在0.5-1.2cm之间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“前上方”、“端部”、“长度”、“宽度”、“内”、“上”、“另一端”、“两端”、“水平”、“同轴”、“底部”、“下方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“啮合”、“连接”、“嵌装”、“罩盖”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。