专利名称：小直径焊管的连续生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于小直径焊管的连续生产的装置，用于制冷循环、机动车等。
为了用匀速方法连续生产焊管，必须解决几个技术问题，即涉及构成生产装置的许多复杂的设备的不间断和同步的操作，在装置的一些部位中提供形成管子的有效和快速的加热和冷却，拉拔所述管子且给它涂上一层均匀的、连续的熔融金属层及类似物。而且，管子的涂层要求克服一系列困难，例如有关需要消除“点滴效应”的影响，即当管子从熔融金属浴水平引出时，由于重力沿管子的下部形成一覆盖金属的熔珠。
为了获得有效的和有竞争性的装置，还必须避免使用实现起来太复杂和太困难的设备和机械，因为它们太麻烦了。
本发明的目标是提供一种用于连续生产较小直径的管子的装置，即管径小于12毫米，该装置是从低碳钢、铜、铝和它们的合金的带卷开始获得具有高的小时生产率成品管。
在上述目标中，本发明的一个目的是提供一种以完全自动方式和连续法操作的装置，以便使此装置从带卷开始获得也绕成卷筒的、退火的且处于其固有状态(非镀锌管)或热镀锌或热镀铝的成品管。
根据本发明，由用于小直径焊管的连续生产的装置来达到该目标、该目的和以后将是明显的其他目的。该装置具有顺序排列的许多设备，包括一用于从带卷上展开带材的设备，一用于将两连接的带材端部连接起来的拼接焊机，一用于在两带材拼接过程中送入该装置的带材累积器，一带材除油部件，一赋于所述带材具有相对且毗邻的边缘的管状轮廓的带材成形机，一用于焊接管状的相互边缘以获得具有一外焊珠的连续管的焊接机，一适于连续进行外焊珠热去除的焊珠清除部件，一用于将无焊缝管校正为一较细直径的部件，一用于冷却无焊缝管的部件，一用于将管子冷拉缩小管径约2.5倍的拉拔机，一用于去除拉伸管上的去油部件，一用于预加热管子的加热炉和一用于使预加热管退火且在还原气氛中进行均热的部件，一用于在还原气氛中冷却管子的部件，一镀锌部件，一水冷部件，一用于将管子卷绕成卷的设备，和一用于检验和盘绕检验过的卷筒的部件。
从下面最佳的但不是唯一的实施例的详细说明中大致可以看出本发明的另一些特征和优点，实施例结合附图仅用没有限制性的例子来说明，其中
图1A、1B、1C、1D和1E是根据本发明的用于连续生产焊管的装置的正视和平面示意图;
图2是镀锌槽或熔炉的带有局部剖面的正视图;
图3是图1中的槽或熔炉的俯视图;
图4是图5中所示的模具的侧视图;
图5是图4中模具的局部剖视图;
如上所述的图所示，本发明的装置由适宜于展开带13的卷筒12的带材拆卷轴10所构成(图1A)的。移动所述带13，以便将从卷轴展开的带材送到布置在焊接机15后的带材累积器14，且通过此带材累积器而展开。例如，卷轴10可以包括具有带垂直轴的枢座或转动座的固定基座11，而支承两个空转卷筒托架卷轴的结构可以绕固定基座11转动(双卷轴)。每个旋转卷轴具有例如可以由压缩空气操纵的且适于确保带材的不变和少量张力的离合装置(未图示)，和各个卷筒12被卸空时允许每个卷轴快速制动的刹车装置(也未图示且也可以靠压缩空气操作)。卷刹车装置由设置在带材累积器14上的合适的控制装置(图中没有显示)控制。双卷轴的构造是这样的，即一旦卷轴卸空其一个卷筒，通过展开另一卷筒(新带材)可允许快速恢复带材的进给。新带材的起始端被引入焊机或拼焊机15，在焊机上，由剪切机(未画出)把表面弄平的新带材端部被移动到与毗连的前一卷筒的带材末端且成直线的对准，然后自动地焊接在一起。为了消除由焊接可能引起的平面不均匀度，用磨床(未图示)沿焊缝从带13的两侧除去焊瘤。
卷筒12的更换和两接连带的末端焊接需要一定的工作时间，以致如果装置保持连续操作而无间断，必须配备带材累积器14。因此累积器14具有形成送入该装置的带13贮存的用途，从而在焊机15中进行拼接。累积器14通常包括用于将带13引入其中的一组自动卷绕机，二个同轴的，可变直径的辊子箱和用于带的中心输出带轮16。
从累积器14引出的带13进入去油部件17(图1B)，去油部件17可以由包含合适的溶剂清洗液、许多空转的传送辊18、和除油填料(未图示)组成。当带通过去油部件17时，首先刮去带13上的、由带制造厂涂上的保护油或油脂，然后将带13浸在溶剂清洗液中。在去油部件17的输出端，带13是清洁到足够满足加工要求，即从平面形状转变成三维管子形状。为了达到这个目的，将带13送入成形机19，成形机包含许多成形辊，更精确地说是一组输入导带辊。一定数量带有机动辊的垂直头，例如六个头，和许多独立的水平输出辊。成形机19以决定整个装置的基本或初级速度的恒定速度运行。
成形机的工作温度和压力对于装置的良好运行是重要的参数，这些参数的选择必须考虑到带13的品种和特性，以及按带材前进方向的线成形机的各个部件是正确地对准的。
在成形机10的输出端，带13已呈管子20的形状，例如管20具有平均直径约为11毫米，其边缘是彼此毗连布置的，此后，立刻被送入焊接区，在焊接区，加压辊将管子20的一边缘压向另一边缘，且用任何当的方法将所述边缘相互焊接在一起。例如，配置一高频发生器23(例如频率约400千赫兹)可以使被焊接的管子边缘的温度上升至1200-1300℃，如果管子由低碳钢制成，当需要锻焊时会形成外表焊珠。
焊珠通常收集诸如焊接时产生的氧化物等多种杂质。焊珠还会在管子20的表面上形成不匀度，导致管子在装置中的后续加工和处理部件中更加复杂化，故必须将其加以清除，为此目的，在焊区的输出端设有一焊珠清除部件24，连续地清除焊珠，所述该部件的构成至少包括一硬金属或陶瓷制成的刀具以及若干个在清除焊珠过程时保持管子20稳定的导辊，已清除的焊珠25自动地堆集在管子20的上方。现在所述管子已具有均匀的外表面，从而可顺利地通过装置的后续加工部件。
焊珠清除部件24之后设有若干个与成型机19同步形成的自动校准辊，所述辊可减少无焊珠管的直径，如从11mm减至约10.6mm。
为避免在焊接的无焊珠的、经过校准但尚有余热的热结合处形成凝块，导致焊珠清除部件24之后的拉拔机27中的缩经模被咬住，设置了一排或多排冷却箱26，借助一泵吸、过滤部件28将冷却剂、如油基乳化液喷洒在所述一排或多排冷却箱上，另外更有利的还可设置一热交换器、一排泄冷却剂用沉清槽、一收集铁磁性颗粒的磁过滤器及一鼓风机;所述鼓风机设在出口处以便在管子离开最后的冷却管26进入拉拔机27之前风干冷却的管子。
所述拉拔机用于冷拔焊管20，将其直径从约10.6mm拔减至4.5mm，该机可包括强制管子20通过四个自动而独立的步骤。每一步骤有一旋转润滑模29和一带有一环圈和一可动臂的装置(压绞辊)30。拉拔机27后端有一矫直部件31抑制经拉拔机四个步骤引出的硬化硬管子20的弯曲倾向，该部件一般可由两组合适的对齐的水平和垂直辊组成。
矫直后的管子20(如图1C)在经过缩径拉拔机27的通道时被涂以一润滑油薄层或薄膜，所述油层在管子进入预热炉32和退火炉34前必须除去，以避免形成表面氧化物，这一步骤通过一去油部件35来完成，该部件可由一含有合适溶剂如煤油等液态烃的贮箱、一溶剂循环泵36、一溶剂清洗过滤器及一用以干燥输出管子的鼓风机构成。而管子按溶剂逆流方向浸渍在去油部件中。
用于预热已脱油的管子20的炉子32可以是一中频感应电炉或是煤气炉(如甲烷气供能的)，其具有若干稍有氧化焰的可调燃烧器，且具有多个相互热独立的区段，所述区段数量取决管子20的直径及其进给速率。预热炉32将管子20的加热至约200℃以燃烧除油处理后尚可能留在管子20上的油/溶剂残渣，并使管子稍微氧化以保证其表面的充分洁净，这是保证管子最终涂镀锌或铝具有足够附着力所必不可少的先决条件，一高温计(未绘出)用于测量温度并推动一自动仪以控制燃烧器火焰。预热炉32的预热作用进一步减少了后面退火炉34负荷。
在退火炉34中，从预热炉32到达的预热管20借助高频发生器37升温至800℃，于一由诸如约12%H2和约88%N2组成的还原气氛中经受退火(重结晶)处理。一高温计(未示出)用于测量温度并使一控制几个参数的自动仪动作，参数包括诸如管子经过的感应线圈电流供给、管子的进给速率也作为所述管径的参数。
为降低管子20材料硬度，所述管子的退火温度须保持一足够的预定时间以使温度在整个管子厚度上均匀分布。为此目的，管子20要经过一恒温或均热区段38，该区段可由一长的、直径较大的内设还原气氛的绝缘管道构成。均热区段38之后是一冷却区段39，二者用一热联接器33相隔。管子20在冷却区段中被冷却，即从退火温度降至一较低温度如460℃(若管子要镀锌的话)，降温过程可借助诸如一氢气、氮气混合物形成的还原气氛的强制环流而进行。
为这一目的，冷却区段39由一与均热区段管道对直的大直径管道40构成，管道40由一冷却液(如水)套筒所包围。还原气氛由多级离心鼓风机41沿管道40高速吹进的管道40两端与另一与之平行的管道43的伸长部相连，此管道43充当多级离心鼓风机41泵送的还原气之回送管道，以保证所述还原气的闭路环流。
管道43含有一带散热片的交换器，或冷却水在管道周围环流以冷却来自管道40的热还原气。还原气体的混合器45保证混合气体的均匀成分，如若还原气中氧气百分比超过一预置阀值，则一氧气分析仪(未绘出)自动停机。
在冷却区段出口处，管子可送往一盘管器(如生产所谓“非镀锌管”)，详见后述，或进入镀锌或镀铝部件45以获得一保护层。
镀锌部件45包括一或两个电解槽或熔炉46，每个电解槽内含有保持在熔点温度、如锌为460℃左右(即与进给管20之温度相同)的熔融态锌或铝。第二个电槽或坩埚若设置的话留作备用。
从图3、4、5中可看得更为清楚，每一电解槽46有一管20的进管口48和一出管口49，所述二开口48、49的结构是相同的，各包括一对应的锥形衬套或夹模50，衬套/夹模具有一锥台状外廓和一圆锥状内腔51，纵向凹口52设于夹模/衬套50外表面并借助一较大或端部的环状模槽53和一较小模槽54与另一衬套或夹模相连，夹模50安装在一具有锥台状专用内腔的套管56中，套管56的相当部分长度则被拧入一凸出固定(如焊固)在电解槽46壁体上的衬套57中。套管56在其从套管57凸起的位置有一径向开孔58，且在夹模50的模槽53处向内引入并可与外部的压缩气(如N)源(未示出)相连，在衬套57内，套管56紧靠住所述衬套的联结基底并在凹座59内容纳一校准瓷衬套60。校准衬套60穿过衬套57联接基座及电解槽壁直至与熔融金属浴槽47相接触。校准衬套60的一端(接纳套管56的一端)最好是凸缘的并靠住支撑衬套57的联结基座上，另一端(与电解液47相触一端)有喇叭形和圆形的入孔61。校准衬套60内有一锥形孔62，它从入孔61开始稍微朝向凸缘头扩大，也即朝衬套56处逐渐扩大并与套管末端连接。所述校准衬套还与夹模50的内腔51轴向对齐。
如图2、5所示，夹模50的内腔51不完全呈锥台形，但其具有一轻微的内径扩展63，此扩展约从外部环形模槽54的水平面延伸直至在夹模50稍前也即在校准衬套60前消失。
夹模50的后端通过衬套或拧紧在套管56的自由端上的凸缘盖而夹持在套管56中，所述凸缘盖64的内孔65是与夹模50、校准衬套60轴向对齐的。
来自冷却区段40的管子20水平穿过液面保持在稍高于校准衬套60的熔融金属47之浴槽内并由熔融锌、铝所浸没。当管20穿经入口48时，在校准管60的锥形孔62处进给的压缩氧气的锥形衬流、穿经开孔58、凹口53、52、54及夹模50或衬套与套管56之间的空间，对管子20起作用。除了防止熔融金属逸出校准衬套60之外，压缩还原气的特殊功能是防止管子20发生所不希望的氧化现象，否则将会降低管子和金属镀层之间的良好粘着力。
在出口49处，校准衬套60内生成的锥形氮气射流有一很重要的功能，就是最后完善校准衬套60对涂敷在管周围的金属镀层厚度和分布的标准和分层作用，从而获得一连续均匀、对称的涂层。因氮气是由管子20吸入一呈射流对来自浴槽47处的管子20发生作用后，氮气就被排泄，且氮气通过夹模50的内孔51、继而通过衬套或凸缘盖64并在扩大处63中首先稍微膨胀而在夹模50的夹持部分中承受较大的膨胀。
此外，对锥形射流的校准分层或定量作用而言，氮气射流还在出口49处起一初始冷却效果;所述镀层在后续的冷却管67中完全固化。
如图所示，入孔48或出口49的结构使元件50、56、57、60、64可以方便迅速地加以组装或拆卸以便安装，维修和/或更换。例如，为更换校准衬套60，先使电解槽46中的电浴槽47液面降低，然后可拧下衬套64(为此目的设有一供板手拧动之外表面)、将套管56(它也有一供板手拧的之外表面)从支撑衬套57上拧下，用一新校准衬套60，替换旧的，最后将已拆元件重新安装原位。
若电解槽或熔炉44有一贮备功能，则熔融金属可从该处用人工或泵送至电镀槽46。
如上所述，电镀部件45可加分路以生产所谓的“无镀层管”。
任何情况下，管子20须穿入一充水冷却箱67直接经一传送器68(图1E)送至一卷绕器69，所述卷绕器69具有生产线上的管子施加一足够牵力并将成品管绕在一卷筒上，所述卷绕器还可包括一与夹模同步的机动鼓70以及将几圈管子绕在卷绕机上，从而保证必需的握固力，然后管子以松动的圈数落下并绕在布置在旋转台72上的范围71上，旋转台随鼓70作同步旋转。一自动切割装置(未示出)等卷筒73达所需尺寸后即将管子切断。
将管子卷筒73依次送到的一检测仪74以检查其焊接或拼接缺陷，该检测仪包括一盛有足够防锈剂的水溶液容器中，将待检卷筒73放入其中。一旦各个卷筒73被浸没时，即用于空气加压，压力可为50kg/sgcm。在此压力下，任何泄漏，即使小泄漏，可立即借助上升在液面上的气泡检测出。
采用将已检测管子卷筒送到卷绕器的(未示出)合适的升/降移动装置可按预定的管子的紧密圈数绕在卷筒上，卷匝器可包括的一展开卷筒盘、一带有与后面的卷绕筒同步的机动辊之矫直器、装备有一紧密圈数对齐和成形装置的自动卷绕筒以及一用以卸下已卷匝好的卷筒和可能是用带子捆扎的卷筒之倾斜托架。
管子经过全部装置的成型速度可随管径而定，管径为4.5mm时约需250m/min，管径为10-12mm约为130m/min总平均小时生产率可近似为1000kg/h。
上述装置当然地可用于生产软金属、铜、铝及合金管，此外如前所述还可在增加熔炉46工作温度(至少为630℃)的条件下给管子、线、棒等镀铝而不是镀锌。
本发明装置的各种元件的用材及尺寸均可视需要而定，并可在后附的权利要求保护范围内作各种改进和变化。
权利要求
1.用于小直径焊管的连续生产的装置，它具有许多按顺序排列的工作单元，包括一用于从带卷展开带材的设备，一用于将两接连的带材端部连接起来的拼接焊机，一用于在拼接两条带材过程中送入装置的带材累积器，一带材除油部件，一赋与相对且邻近的带材边缘的管状轮廓的带材成形机，一用于将管状的边缘互相焊接起来以获得带有外表焊珠的连续管子的焊接机，一适于连续地进行热去除外表焊珠的焊珠清除部件，一用于冷却无焊珠管子的部件，一冷拉缩小管径约2.5倍的拉拔机，一用于拉拔管的除油部件，一用于预加热管子的加热炉，一用于使预加热管退火且在还原气氛中使其均热的部件，一管冷却部件，一用于将管子卷绕成卷筒的设备，和一用于检验和盘绕所检验的卷筒的部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括一设置在夹模和管子除油部件之间的、适于通过拉拔机后消除淬硬管子的弯曲倾向的矫直部件。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，它包括由一在退火部件和用于在水中冷却管子的部件之间的水平镀锌或镀铝部件跟随的气体冷却段。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气体冷却段包括一用于管子通道的内部导管，一环绕内导管以便在用于冷却水通道的所述两导管之间确定空间的外部导管，一与内部导管连接的热交换器，和一用于通过内部导管和热交换器的还原气氛的闭路环流的多级离心鼓风机。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，镀锌或镀铝部件包括至少一个熔融金属槽或熔炉;每个槽或熔炉具有一熔炉中金属浴的自由表面下在一水平线上成直线且相对布置的入口和出口;每个包括一设置在与金属浴相接触的熔炉壁的校正衬套，一和校正衬套成一直线设置的锥形衬套，一用于支承和容纳所述锥形衬套的带一锥形开口的套管，一在所述套管和所述衬套之间的锥形空间;和用于将加压流体送入所述锥形空间的装置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述锥形衬套具有许多外部纵向凹槽和至少一条用于将纵向凹槽互相连接起来的环形凹槽，所述环形凹槽与用于传送加压流体的所述装置相连。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述套管有一用于调节校正衬套的一端的末端凹槽，在其中还包括一用于支承和部分地容纳所述套管的环，所述环围绕所述校准衬套而固定到熔炉壁上或与熔炉壁作刚性连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，它包括一与所述套管和所述校正衬套同轴的且可以拧在套管上以将锥形衬套锁紧在套管内定位的衬套或凸缘盖。
全文摘要
在焊管连续生产的发明技术领域，提高生产率的技术问题由一装置解决，其中金属带13的展开且通过除油部件17前进，并通过成型机19以便呈管形轮廓，毗邻布置的纵向边缘20然后通过焊接机23加以连接且在焊珠清除器24上完成，然后管子在送入用于减少其直径的冷拉部件27、29、30之前冷却，拉拔管在还原气氛中加以校直、除油、退火且在通过涂层浴前基本上冷却，然后管子被卷在卷轴上，检验其气密性，然后成紧密圈数的卷筒。
文档编号B21C37/08GK1045541SQ8910151
公开日1990年9月26日 申请日期1989年3月15日 优先权日1989年3月15日
发明者斯泰诺·马塞加利亚 申请人:马塞加利亚股份公司