專利名稱：鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置的制作方法
鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻直縫焊管生產(chǎn)工藝中TBS成型段鋼帶在成型過程充分變形 的內(nèi)側(cè)成型裝置。技術(shù)背景
E鼎高頻直縫焊管是輸送石油和天然氣管道中一種常用的高品質(zhì)中小規(guī)格 鋼管，芮其鋼管強(qiáng)度高、輸送壓力高、管徑精度高、生產(chǎn)效率高、成本低等眾 多優(yōu)點(diǎn)在輸油輸氣和鋼結(jié)構(gòu)使用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。高品質(zhì)的ERW高頻直縫焊 管由于焊縫質(zhì)量穩(wěn)定且達(dá)到母材化的效果，可以與無縫管毗美，ERW高頻直縫焊 管在生產(chǎn)中成型方式種類較多，就目前的市場，既要求能夠適應(yīng)小批量、多品 種的時(shí)代潮流，又在產(chǎn)品用途、高質(zhì)量方面不斷提出新的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。因此大量 的軋輥工裝必須隨產(chǎn)品規(guī)格的變化而進(jìn)行更換，日益凸顯出傳統(tǒng)軋機(jī)在生產(chǎn)效 率和生產(chǎn)成本上的不足。為此，在上世紀(jì)40年代中期首先由Torrance公司推 出了可以兼用部分軋輥的排輥成型技術(shù)。在60年代末期，Yoder公司對其進(jìn)行 了改良，成為現(xiàn)在的Li眼r-forming(DMS公司)，straight-edge-forming (Meer公司)，Transition beam system (ABBEY公司)等技術(shù)的雛形。在80 年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，排輥馬形技術(shù)中必不可 少的輥位控制系統(tǒng)得到了很大的改進(jìn)，以其換輥?zhàn)鳂I(yè)少、容易適應(yīng)小批量多品 種生產(chǎn)以及軋輥制造和管理成本低的特點(diǎn)，以大型軋機(jī)為中心，得到了很大的 推廣。追溯80年代開發(fā)排輥技術(shù)的特殊意義，可以清楚地了解開發(fā)該技術(shù)的 源動(dòng)力關(guān)鍵在于應(yīng)用兼?zhèn)滠堓仯瑥亩鴾p少軋輥的費(fèi)用和換輥?zhàn)鳂I(yè)量。排輥的使 用可以減低粗成型后部的鋼帶邊緣的拉伸，對于薄壁管焊接前的邊部失穩(wěn)有一 定的抑制作用。同時(shí)也可以減少傳統(tǒng)軋機(jī)中軋輥表面線速度差過大的問題。
由此ERW高頻直縫焊管TBS成型中追求不換輥達(dá)到生產(chǎn)不同規(guī)格鋼管的冃 的，但是在實(shí)際運(yùn)行過程TBS排輥成形技術(shù)中共生了一些缺陷首先TBS成型 中牽強(qiáng)地達(dá)到不換輥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，同時(shí)增加了精成型的難度；第二精成型修正量比一般的要大，精成型 的成形力主要通過鋼帶的邊部端面來傳遞，強(qiáng)擠強(qiáng)壓容易引起鋼帶邊部的異常 變形；再次鋼帶端面的內(nèi)角最先與導(dǎo)向片接觸，在強(qiáng)力擠壓作用下發(fā)生局部塑 性流動(dòng)，使邊緣增厚導(dǎo)致焊接時(shí)形成很大的內(nèi)毛刺難以清除干凈。上述問題已 成為ERW高頻直縫焊管行業(yè)致力于解決的關(guān)鍵工藝技術(shù)瓶頸。具體分析如下
1. 不合理的成形量分配，為了達(dá)到盡可能兼用軋輥的目的，但對于水平輥 機(jī)架(Breakdown Stand)的軋輥又缺乏有效的兼用手段，因此大幅度地克服 和減少/傳統(tǒng)軋機(jī)中水平輥機(jī)架的段數(shù)，將大部分的成形量都設(shè)計(jì)在容易兼用 的排輥段，由丁-對鋼帶內(nèi)表面缺少有效的約束，這種彎矩的分布經(jīng)精確測算是 不均勻的，而且其大小受鋼帶厚度和自身材質(zhì)的左右，使鋼帶的變形難以控制。 而且對于鋼帶邊部成型區(qū)的很大一部分范圍，這種彎曲方式都無法形成彎矩， 使之成為成形的盲區(qū)。
2. 粗成形功能的衰弱，排輥本身不具有對鋼帶的變形產(chǎn)生有效約束作用的 輥型，與傳統(tǒng)軋機(jī)的立輥相比，對于鋼帶變形形狀的控制能力更加薄弱。但由 于上述成形量分配方式上的問題，粗成形的主要工作量都必須由排輥段來完 成。粗成形本來的主要作用在于將鋼帶斷面變形成粗略的圓筒狀，使其可以順 利地進(jìn)入精成形(Fin pass)的軋輥孔型。但是在排輥成形中，粗成形在很大 程度上失去了原有的功能，增加了精成形的難度。
3. 精成形的目的之一是將粗成形后的鋼帶斷面修正成與精成形孔型相同 的形狀。精成形部的成形量，也即是對鋼帶斷面形狀的修正量的大小，主要取 決于粗成形后的鋼帶斷面形狀與精成形孔型的差。粗成形功能的減退，使其后 的精成形的修正量一般比傳統(tǒng)軋機(jī)要大。精成形的一個(gè)特點(diǎn)是，所采用的封閉
孔型對鋼帶有很強(qiáng)的拘束力。而當(dāng)所需施加的修正量過大時(shí)，鋼帶在封閉孔型 中容易受到強(qiáng)擠強(qiáng)壓。在排輥成形中，這種現(xiàn)象隨鋼帶強(qiáng)度上升而趨明顯。這 是因?yàn)殇搸?qiáng)度越大，排輥部對鋼帶變形形狀的控制越發(fā)困難，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過鋼帶的邊部的 端面來傳遞，強(qiáng)擠強(qiáng)壓容易引起鋼帶邊部的異常變形。
4. 鋼帶扭動(dòng)(twist/rolling)現(xiàn)象的增多，由于排輥段的小型軋輥對鋼 帶斷面的拘束能力較弱，缺乏抑制扭動(dòng)發(fā)生的能力。再加上立輥或排輥成形本 身是以鋼帶斷面形狀的對稱性為前提的，因而對于不對稱因素的存在較為敏 感， 一旦出現(xiàn)扭動(dòng)后，容易使扭動(dòng)現(xiàn)象逐漸加劇，直至無法進(jìn)行正常的成形和 焊接。由于上述原因，冗長的排輥部一直是扭動(dòng)現(xiàn)象多發(fā)的地帶。
5. 產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的下降，如上所述，在排輥成形中，對于難成形的材質(zhì)和 尺寸，往往是靠在精成形部的強(qiáng)擠壓來得到所需的鋼帶端面形狀。這不僅會在 鋼帶邊部產(chǎn)生上述一系列的缺陷，直接影響到焊接質(zhì)量，也會由于所需的形狀 修正量過大而使得鋼帶整體的加工硬化度高，而且殘余應(yīng)力大，分布不均勻。 因此，即使在外形尺寸上得到了滿足規(guī)格的產(chǎn)品，但其材質(zhì)己經(jīng)與鋼帶原先的 材質(zhì)發(fā)生了大的變化，鋼管內(nèi)部的韌性 延性 耐應(yīng)力腐蝕性能等都可能會受 到損害或達(dá)不到規(guī)格要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種鋼管成型用 內(nèi)撐邊輥裝置，能夠合理分配成型量，提成精成型的成型度，使鋼管在精成型 時(shí)不易產(chǎn)生強(qiáng)擠強(qiáng)壓，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利提出了一種鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，包括 安裝在軋輥位置處的內(nèi)撐輥支撐架，所述內(nèi)撐輥支撐架包括支撐架，所述支撐 架上安裝有三個(gè)支撐輪總成。
作為優(yōu)選，所述支撐輪總成包括銷軸和安裝在銷軸上的支撐輪，所述銷軸
固定在支撐架上。
作為優(yōu)選，所述銷軸與支撐輪之間設(shè)置有軸承。 作為優(yōu)選，所述支撐輪采用螺母固定在銷軸上。
作為優(yōu)選，所述內(nèi)撐輥支撐架安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第三架軋輥位置處， 三個(gè)支撐輪之間的夾角為46。。
作為優(yōu)選，所述內(nèi)撐輥支撐架安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第四架軋輥位置處， 三個(gè)支撐輪之間的夾角為57。。
本發(fā)明專利的有益效果本發(fā)明在原來的三架和第四架軋輥位置處增加了 內(nèi)撐輥支撐架，實(shí)現(xiàn)了粗成形軋輥的完全兼用化，合理分配了粗成形的成形量， 使鋼帶變形量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不僅有效地利用了水平輥成形和立輥成形各自的 特長，使鋼帶斷面無成形盲區(qū)，更為主要的是可以有效地克服彈性回復(fù)對成形 的不利影響，提高了成形的確鑿性。確保了粗成形后的鋼帶斷面形狀不易隨鋼 帶本身的強(qiáng)度和厚度等因素而變化，并始終能得到與精成形的封閉孔型很相近 的粗成形斷面形狀。提高了粗成形的成形度，使精成形的成形負(fù)擔(dān)大為減少。 釆用直接圍繞產(chǎn)品曲率的連續(xù)彎邊法，使每段成形中所包含的塑性變形的比例 遠(yuǎn)大于彈性變形，容易達(dá)到鋼帶內(nèi)表面和外表面受力均勻，減少和消除殘余應(yīng)力 的目的。在精成形部不易產(chǎn)生強(qiáng)擠強(qiáng)壓，抑制了大幅度的加工硬化以及不均勻 的應(yīng)力分布，從而獲得完美的成型效果。

圖1是本發(fā)明鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置中支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置中支撐輪總成的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明在鋼管成型生產(chǎn)線上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式

參閱圖1、 2、 3、 4，鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，包括安裝在軋輥位置處的內(nèi)撐輥支撐架l，所述內(nèi)撐輥支撐架1包括支撐架2，所述支撐架2上安裝有三
個(gè)支撐輪總成3。所述支撐輪總成3包括銷軸4和安裝在銷軸4上的支撐輪5， 所述銷軸4固定在支撐架2上。所述銷軸4與支撐輪5之間設(shè)置有軸承6。所述 支撐輪5采用螺母7固定在銷軸4上。內(nèi)撐輥支撐架1可方便的拆裝和更換， 上下的調(diào)整仍利用原來的調(diào)整機(jī)構(gòu)可以方便的調(diào)節(jié)。
所述內(nèi)撐輥支撐架1安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第三架軋輥位置處，三個(gè)支 撐輪5之間的夾角為46° 。所述內(nèi)撐輥支撐架1安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第四 架軋輥位置處，三個(gè)支撐輪5之間的夾角為57° 。上述角度是按軋花圖的設(shè)計(jì) 來確定的。本發(fā)明利用第三架和第四架軋輥位置處和現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)軸， 將新設(shè)計(jì)的內(nèi)撐輥支撐架1安裝在原軋輥安裝處，充分利用原來的結(jié)構(gòu)。軋輥 的尺寸按輥花圖設(shè)計(jì)的半徑和變形區(qū)域來確定，因此保障了軋輥孔形符合鋼管 成型過程的鋼板曲率變化規(guī)律的要求。鋼帶在行進(jìn)過程中隨著曲率半徑的逐漸 變小，鋼帶的塑性變形通過支撐輪5的外力作用，使得鋼帶的塑性變形的均勻 性得以較好的控制，隨著鋼帶的不斷前移對于鋼帶因?yàn)閮?nèi)部組織及軋制應(yīng)力而 引起的由于塑性變形的提前或滯后的產(chǎn)生造成的鋼帶的鼓包現(xiàn)象可以被完全有 效的控制住，從而避免因鼓包問題造成的焊縫質(zhì)量不合格，同時(shí)極大提高了鋼 管的成材率和合格率。此裝置在控制塑性變形的均勻性的同時(shí)，由于塑性變形 比較均勻同時(shí)有效控制了鋼帶成型過程中的鋼帶偏轉(zhuǎn)扭動(dòng)現(xiàn)象，減少了因?yàn)殇?帶塑性變形不均勻引起的鋼帶偏動(dòng)而導(dǎo)致的焊縫對接處的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而更好 的提高了焊縫的焊接質(zhì)量。
上述實(shí)施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單 變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特征在于包括安裝在軋輥位置處的內(nèi)撐輥支撐架，所述內(nèi)撐輥支撐架包括支撐架，所述支撐架上安裝有三個(gè)支撐輪總成。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特征在于所述支撐輪總 成包括銷軸和安裝在銷軸上的支撐輪，所述銷軸固定在支撐架上。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特祉在于所述銷軸與支 撐輪之間設(shè)置有軸承。
4. 如權(quán)利要求3所述的鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特征在于所述支撐輪采 用螺母固定在銷軸上。
5. 如權(quán)利要求2或3或4所述的鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特征在于所述 內(nèi)撐輥支撐架安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第三架軋輥位置處，三個(gè)支撐輪之間的夾角為46。。
6. 如權(quán)利要求2或3或4所述的鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，其特征在于所述內(nèi)撐輥支撐架安裝在鋼管成型生產(chǎn)線的第四架軋輥位置處，三個(gè)支撐輪之間的夾角為57。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管成型用內(nèi)撐邊輥裝置，包括安裝在軋輥位置處的內(nèi)撐輥支撐架，所述內(nèi)撐輥支撐架包括支撐架，所述支撐架上安裝有三個(gè)支撐輪總成。本發(fā)明在原來的三架和第四架軋輥位置處增加了內(nèi)撐輥支撐架，實(shí)現(xiàn)了粗成形軋輥的完全兼用化，合理分配了粗成形的成形量，使鋼帶變形量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不僅有效地利用了水平輥成形和立輥成形各自的特長，使鋼帶斷面無成形盲區(qū)，更為主要的是可以有效地克服彈性回復(fù)對成形的不利影響，提高了成形的確鑿性。在精成形部不易產(chǎn)生強(qiáng)擠強(qiáng)壓，抑制了大幅度的加工硬化以及不均勻的應(yīng)力分布，從而獲得完美的成型效果。
文檔編號B21C37/08GK101386040SQ20081012144
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者倪明津, 葉培榮, 楊連河 申請人:中海石油金洲管道有限公司