CN101386040A - 钢管成型用内撑边辊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管成型用内撑边辊装置，包括安装在轧辊位置处的内撑辊支撑架，所述内撑辊支撑架包括支撑架，所述支撑架上安装有三个支撑轮总成。本发明在原来的三架和第四架轧辊位置处增加了内撑辊支撑架，实现了粗成形轧辊的完全兼用化，合理分配了粗成形的成形量，使钢带变形量达到设计要求，不仅有效地利用了水平辊成形和立辊成形各自的特长，使钢带断面无成形盲区，更为主要的是可以有效地克服弹性回复对成形的不利影响，提高了成形的确凿性。在精成形部不易产生强挤强压，抑制了大幅度的加工硬化以及不均匀的应力分布，从而获得完美的成型效果。

Description

钢管成型用内撑边辊装置

【技术领域】

本发明涉及高频直缝焊管生产工艺中TBS成型段钢带在成型过程充分变形的内侧成型装置。

【技术背景】

ERW高频直缝焊管是输送石油和天然气管道中一种常用的高品质中小规格钢管，因其钢管强度高、输送压力高、管径精度高、生产效率高、成本低等众多优点在输油输气和钢结构使用领域得到广泛应用。高品质的ERW高频直缝焊管由于焊缝质量稳定且达到母材化的效果，可以与无缝管毗美，ERW高频直缝焊管在生产中成型方式种类较多，就目前的市场，既要求能够适应小批量、多品种的时代潮流，又在产品用途、高质量方面不断提出新的产品标准。因此大量的轧辊工装必须随产品规格的变化而进行更换，日益凸显出传统轧机在生产效率和生产成本上的不足。为此，在上世纪40年代中期首先由Torrance公司推出了可以兼用部分轧辊的排辊成型技术。在60年代末期，Yoder公司对其进行了改良，成为现在的Linear-forming(DMS公司)，straight-edge-forming(Meer公司)，Transition beam system(ABBEY公司)等技术的雏形。在80年代中期，随着计算机技术和工业自动化技术的发展，排辊马形技术中必不可少的辊位控制***得到了很大的改进，以其换辊作业少、容易适应小批量多品种生产以及轧辊制造和管理成本低的特点，以大型轧机为中心，得到了很大的推广。追溯80年代开发排辊技术的特殊意义，可以清楚地了解开发该技术的源动力关键在于应用兼备轧辊，从而减少轧辊的费用和换辊作业量。排辊的使用可以减低粗成型后部的钢带边缘的拉伸，对于薄壁管焊接前的边部失稳有一定的抑制作用。同时也可以减少传统轧机中轧辊表面线速度差过大的问题。

由此ERW高频直缝焊管TBS成型中追求不换辊达到生产不同规格钢管的目的，但是在实际运行过程TBS排辊成形技术中共生了一些缺陷：首先TBS成型中牵强地达到不换辊的目的而形成不合理的成形分配量；使得粗成型段成型量不充分，同时增加了精成型的难度；第二精成型修正量比一般的要大，精成型的成形力主要通过钢带的边部端面来传递，强挤强压容易引起钢带边部的异常变形；再次钢带端面的内角最先与导向片接触，在强力挤压作用下发生局部塑性流动，使边缘增厚导致焊接时形成很大的内毛刺难以清除干净。上述问题已成为ERW高频直缝焊管行业致力于解决的关键工艺技术瓶颈。具体分析如下：

1.不合理的成形量分配，为了达到尽可能兼用轧辊的目的，但对于水平辊机架(Breakdown Stand)的轧辊又缺乏有效的兼用手段，因此大幅度地克服和减少了传统轧机中水平辊机架的段数，将大部分的成形量都设计在容易兼用的排辊段，由于对钢带内表面缺少有效的约束，这种弯矩的分布经精确测算是不均匀的，而且其大小受钢带厚度和自身材质的左右，使钢带的变形难以控制。而且对于钢带边部成型区的很大一部分范围，这种弯曲方式都无法形成弯矩，使之成为成形的盲区。

2.粗成形功能的衰弱，排辊本身不具有对钢带的变形产生有效约束作用的辊型，与传统轧机的立辊相比，对于钢带变形形状的控制能力更加薄弱。但由于上述成形量分配方式上的问题，粗成形的主要工作量都必须由排辊段来完成。粗成形本来的主要作用在于将钢带断面变形成粗略的圆筒状，使其可以顺利地进入精成形(Fin pass)的轧辊孔型。但是在排辊成形中，粗成形在很大程度上失去了原有的功能，增加了精成形的难度。

3.精成形的目的之一是将粗成形后的钢带断面修正成与精成形孔型相同的形状。精成形部的成形量，也即是对钢带断面形状的修正量的大小，主要取决于粗成形后的钢带断面形状与精成形孔型的差。粗成形功能的减退，使其后的精成形的修正量一般比传统轧机要大。精成形的一个特点是，所采用的封闭孔型对钢带有很强的拘束力。而当所需施加的修正量过大时，钢带在封闭孔型中容易受到强挤强压。在排辊成形中，这种现象随钢带强度上升而趋明显。这是因为钢带强度越大，排辊部对钢带变形形状的控制越发困难，精成形部所需施加的修正量也就越大。而且，由于精成形中的成形力主要通过钢带的边部的端面来传递，强挤强压容易引起钢带边部的异常变形。

4.钢带扭动(twist/rolling)现象的增多，由于排辊段的小型轧辊对钢带断面的拘束能力较弱，缺乏抑制扭动发生的能力。再加上立辊或排辊成形本身是以钢带断面形状的对称性为前提的，因而对于不对称因素的存在较为敏感，一旦出现扭动后，容易使扭动现象逐渐加剧，直至无法进行正常的成形和焊接。由于上述原因，冗长的排辊部一直是扭动现象多发的地带。

5.产品内在质量的下降，如上所述，在排辊成形中，对于难成形的材质和尺寸，往往是靠在精成形部的强挤压来得到所需的钢带端面形状。这不仅会在钢带边部产生上述一系列的缺陷，直接影响到焊接质量，也会由于所需的形状修正量过大而使得钢带整体的加工硬化度高，而且残余应力大，分布不均匀。因此，即使在外形尺寸上得到了满足规格的产品，但其材质已经与钢带原先的材质发生了大的变化，钢管内部的韧性·延性·耐应力腐蚀性能等都可能会受到损害或达不到规格要求。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种钢管成型用内撑边辊装置，能够合理分配成型量，提成精成型的成型度，使钢管在精成型时不易产生强挤强压，从而提高产品质量。

为实现上述目的，本发明专利提出了一种钢管成型用内撑边辊装置，包括安装在轧辊位置处的内撑辊支撑架，所述内撑辊支撑架包括支撑架，所述支撑架上安装有三个支撑轮总成。

作为优选，所述支撑轮总成包括销轴和安装在销轴上的支撑轮，所述销轴固定在支撑架上。

作为优选，所述销轴与支撑轮之间设置有轴承。

作为优选，所述支撑轮采用螺母固定在销轴上。

作为优选，所述内撑辊支撑架安装在钢管成型生产线的第三架轧辊位置处，三个支撑轮之间的夹角为46°。

作为优选，所述内撑辊支撑架安装在钢管成型生产线的第四架轧辊位置处，三个支撑轮之间的夹角为57°。

本发明专利的有益效果：本发明在原来的三架和第四架轧辊位置处增加了内撑辊支撑架，实现了粗成形轧辊的完全兼用化，合理分配了粗成形的成形量，使钢带变形量达到设计要求，不仅有效地利用了水平辊成形和立辊成形各自的特长，使钢带断面无成形盲区，更为主要的是可以有效地克服弹性回复对成形的不利影响，提高了成形的确凿性。确保了粗成形后的钢带断面形状不易随钢带本身的强度和厚度等因素而变化，并始终能得到与精成形的封闭孔型很相近的粗成形断面形状。提高了粗成形的成形度，使精成形的成形负担大为减少。采用直接围绕产品曲率的连续弯边法，使每段成形中所包含的塑性变形的比例远大于弹性变形，容易达到钢带内表面和外表面受力均匀，减少和消除残余应力的目的。在精成形部不易产生强挤强压，抑制了大幅度的加工硬化以及不均匀的应力分布，从而获得完美的成型效果。

【附图说明】

图1是本发明钢管成型用内撑边辊装置的结构示意图；

图2是本发明钢管成型用内撑边辊装置中支撑架的结构示意图；

图3是本发明钢管成型用内撑边辊装置中支撑轮总成的结构示意图；

图4是本发明在钢管成型生产线上的安装结构示意图。

【具体实施方式】

参阅图1、2、3、4，钢管成型用内撑边辊装置，包括安装在轧辊位置处的内撑辊支撑架1，所述内撑辊支撑架1包括支撑架2，所述支撑架2上安装有三个支撑轮总成3。所述支撑轮总成3包括销轴4和安装在销轴4上的支撑轮5，所述销轴4固定在支撑架2上。所述销轴4与支撑轮5之间设置有轴承6。所述支撑轮5采用螺母7固定在销轴4上。内撑辊支撑架1可方便的拆装和更换，上下的调整仍利用原来的调整机构可以方便的调节。

所述内撑辊支撑架1安装在钢管成型生产线的第三架轧辊位置处，三个支撑轮5之间的夹角为46°。所述内撑辊支撑架1安装在钢管成型生产线的第四架轧辊位置处，三个支撑轮5之间的夹角为57°。上述角度是按轧花图的设计来确定的。本发明利用第三架和第四架轧辊位置处和现有设备结构的传动轴，将新设计的内撑辊支撑架1安装在原轧辊安装处，充分利用原来的结构。轧辊的尺寸按辊花图设计的半径和变形区域来确定，因此保障了轧辊孔形符合钢管成型过程的钢板曲率变化规律的要求。钢带在行进过程中随着曲率半径的逐渐变小，钢带的塑性变形通过支撑轮5的外力作用，使得钢带的塑性变形的均匀性得以较好的控制，随着钢带的不断前移对于钢带因为内部组织及轧制应力而引起的由于塑性变形的提前或滞后的产生造成的钢带的鼓包现象可以被完全有效的控制住，从而避免因鼓包问题造成的焊缝质量不合格，同时极大提高了钢管的成材率和合格率。此装置在控制塑性变形的均匀性的同时，由于塑性变形比较均匀同时有效控制了钢带成型过程中的钢带偏转扭动现象，减少了因为钢带塑性变形不均匀引起的钢带偏动而导致的焊缝对接处的扭转现象，从而更好的提高了焊缝的焊接质量。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：包括安装在轧辊位置处的内撑辊支撑架，所述内撑辊支撑架包括支撑架，所述支撑架上安装有三个支撑轮总成。

2.如权利要求1所述的钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：所述支撑轮总成包括销轴和安装在销轴上的支撑轮，所述销轴固定在支撑架上。

3.如权利要求2所述的钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：所述销轴与支撑轮之间设置有轴承。

4.如权利要求3所述的钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：所述支撑轮采用螺母固定在销轴上。

5.如权利要求2或3或4所述的钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：所述内撑辊支撑架安装在钢管成型生产线的第三架轧辊位置处，三个支撑轮之间的夹角为46°。

6.如权利要求2或3或4所述的钢管成型用内撑边辊装置，其特征在于：所述内撑辊支撑架安装在钢管成型生产线的第四架轧辊位置处，三个支撑轮之间的夹角为57°。

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