專利名稱:制管機(jī)中的成型輥、成型方法及其設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種新穎的帶材成型輥、成型方法，它利用所述成型輥及其成型設(shè)備經(jīng)各成型區(qū)即各成型階段-如帶材的邊緣成型區(qū)或者大致要成型為圓形的帶材中心部成型區(qū)-生產(chǎn)包括各種材料的鋼管，如縫焊接鋼管即由連續(xù)式輥成型的鋼管。特別地，本發(fā)明涉及制管機(jī)中的成型輥、成型方法及其設(shè)備，它有較寬的通用范圍，并適用于各成型區(qū)，在各成型區(qū)，用于生產(chǎn)從小直徑到大直徑的較大范圍的各種直徑和厚度的帶材可由一套輥成型，盡管輥的使用范圍相當(dāng)大，但不需換輥。例如，當(dāng)用作帶材的邊緣彎曲輥時(shí)，可充分而精確地彎曲邊緣，此外，當(dāng)用作帶材中心部的成型輥時(shí)，輥與彎曲邊緣部可為線接觸，對(duì)減小輥面壓力，形成所要求的圓度、補(bǔ)償前序彎曲段的彎曲不足和彎曲不良以及避免成型材受軋都是有利的。
直縫焊接鋼管的生產(chǎn)大抵如同通常所說(shuō)的縫焊鋼管，鋼管的成型是利用適用于所要求成型的直徑和厚度的成型輥連續(xù)成型帶材，成型輥根據(jù)鋼管直徑的需要布置，這非常適于成批生產(chǎn)規(guī)格較少的產(chǎn)品。
如圖15所示，在用連續(xù)式輥成型生產(chǎn)鋼管時(shí)，全部過(guò)程大致分為帶鋼邊緣成型段Ⅰ、中心成型段Ⅱ和減徑段Ⅲ，其中從邊緣彎曲到成為半圓形的初成型由水平輥組(圖15-b)完成，然后由非傳動(dòng)的側(cè)輥組(圖15c)大致成型為圓形，邊緣的角度調(diào)整、減徑、精加工和定中心由所謂的翅片孔型輥(圖15-d)完成，然后由擠壓輥送至焊接工序Ⅳ。
在上述過(guò)程中，水平輥和側(cè)輥通常以多種組合方式布置，此外，為了防止在成型相當(dāng)薄的管時(shí)出現(xiàn)邊緣伸長(zhǎng)，同時(shí)采用一種籠式成型方法，這種方法使用布置在一個(gè)平面上的稱作籠式輥的若干只小輥。
在這種傳統(tǒng)的連續(xù)式輥成型方法中，盡管帶鋼的邊緣彎曲最難，一般影響到管的正確的圓度，使焊接的質(zhì)量不夠好，在許多情況下，由于成型不良，在成型之后產(chǎn)生回彈，但是為在初始階段大致成型為半圓形的初成型階段是很重要的，這主要是由于生產(chǎn)成本的要求。在隨后的成型區(qū)內(nèi)的中心部成型方法是通過(guò)增加成型級(jí)但不徹底精加工邊緣彎曲而實(shí)現(xiàn)的，因而這樣選擇全部過(guò)程在減徑區(qū)一并補(bǔ)償初始和中間階段的上述不足成型。
當(dāng)考慮產(chǎn)品的精度和生產(chǎn)率以及成型設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，從合理分配全部變形過(guò)程的觀點(diǎn)來(lái)看，不希望有因初始和中間階段的不足成型而在減徑區(qū)附加成型，此外在中間成型階段的不足的邊緣彎曲和所謂的角扭轉(zhuǎn)會(huì)影響管的正確圓度和焊接質(zhì)量，顯然，需要能在邊緣彎曲階段充分進(jìn)行邊緣彎曲，或者在隨后的階段補(bǔ)償不足彎曲，以防止角扭轉(zhuǎn)的成型方法或成型設(shè)備。
此外，如前所述，用連續(xù)式輥成型方法生產(chǎn)焊接鋼管需要適用于成型所要求直徑和厚度的成型輥，這些成型輥根據(jù)成型所要求的材料寬度適當(dāng)?shù)夭贾?，這樣就要為全部所要求的直徑準(zhǔn)備相當(dāng)多的成型輥。從生產(chǎn)效率講，這是不希望的，因此這種方法一直用于大批生產(chǎn)規(guī)格較少的產(chǎn)品。所以，目前需要用單一的機(jī)器高效率地生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品，即，需要適用于少量生產(chǎn)多種規(guī)格產(chǎn)品-當(dāng)然也適于大量生產(chǎn)少數(shù)規(guī)格的產(chǎn)品-的連續(xù)式輥成型方法或成型設(shè)備。
此外，在雙半徑成型中，因?yàn)檫吘墢澢蕦㈦S直徑的變化而改變，當(dāng)使用通用輥時(shí)，因成型材與直輥即在該處的曲率半徑相當(dāng)大的輥接觸，成型材的彎曲部分不受壓，而圓形部分受壓，從而使圓成型能力降低，而且往往出現(xiàn)角扭曲。
當(dāng)把數(shù)只前述籠式輥用作通用輥時(shí)，同樣地總是使用平輥，因而使成型材受軋。
第46926/82號(hào)日本專利推薦了一種帶有三種曲面的成型輥，用作幾種不同直徑管的粗成型輥。
上述粗成型輥的輥面包括中心角為15-45°的曲面，具有為成型予定的最大直徑管而彎曲帶鋼邊緣所需的彎曲半徑;中心角為40～55°的曲面，具有為成型最小直徑的管而彎曲帶鋼邊緣所需的彎曲半徑;中心角為5～45°的曲面，具有隨著成型所述最小直徑管的帶鋼邊緣部分后粗成型內(nèi)側(cè)曲面所需的彎曲半徑，這些曲面從輥面的外側(cè)到內(nèi)側(cè)順序布置，這些粗成型輥分別布置在多級(jí)機(jī)架中，以完成上述的帶鋼邊緣部成型段Ⅰ的粗成型。
在粗成型輥中，因?yàn)檐堓佉话阋糜趲追N直徑范圍的管，要根據(jù)通用范圍內(nèi)的最大和最小管徑?jīng)Q定軋輥的三種曲面，所以在傳統(tǒng)使用的需要多級(jí)完成帶鋼的邊緣彎曲的方法中，與過(guò)去相同，多級(jí)成型是必需的，成型機(jī)架的數(shù)量是不能減少的，而且變形的分配與前述的傳統(tǒng)方法完全相同，因此初始和中間階段產(chǎn)生的成型不足也要在減徑區(qū)一并補(bǔ)償。
鑒于上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在通用范圍和在制管機(jī)的各成型區(qū)具有比較大的應(yīng)用范圍的成型輥、成型方法及其設(shè)備，其中在用連續(xù)式輥成型生產(chǎn)各種材料的鋼管-例如成型縫焊接鋼管-時(shí)，可用一套輥，在不換輥的情況下，把帶鋼邊緣和中心部彎曲并成型為圓形，制成從小直徑到大直徑的較大范圍內(nèi)的各種直徑和厚度的管，此外，可使邊緣的彎曲精確而充分，可減少各成型區(qū)的成型工序，在成型帶材中心部時(shí)，可補(bǔ)償彎曲不足，并可防止角扭曲，以生產(chǎn)出正確形狀的管。
如上所述，作為以改進(jìn)帶鋼的可成型性以及減少成型工序和/或減少成型輥的更換為目的進(jìn)行的許多研究的結(jié)果，認(rèn)為在把帶材成型為有所需的直徑時(shí)，當(dāng)然需要提供能獲得高的可成型性的曲面，這種曲面的曲率可隨著把帶材成型為有所需的外徑而連續(xù)改變帶材的截面形狀。本發(fā)明已經(jīng)這樣完成用帶有上述曲面的輥成型帶材，該曲面包括若干或許多組連續(xù)改變以及成一定關(guān)系的彎曲部分;和/或沿帶材橫向轉(zhuǎn)動(dòng)帶有所述輥面的一個(gè)或一對(duì)成型輥的端部，以使所需要的帶材部位只接觸所要求的直徑和成型級(jí)以及連續(xù)改變所必需的幾組彎曲部分。
就是說(shuō)，本發(fā)明包括用于制管機(jī)的成型輥，使用這種成型輥的連續(xù)成型方法及其設(shè)備，其特征在于在連續(xù)式輥成型方法生產(chǎn)管的成型區(qū)成型帶材的各部分時(shí)，為了在隨著成型帶鋼的寬度和所需要的成型級(jí)改變成型輥的接觸方向時(shí)用部分或全部輥面成形，輥面的部分或全部截面曲線包括漸伸線截面形狀，該漸伸線是從具有多條予定邊的多邊形的邊而得的，以使輥面曲線與所述成型區(qū)內(nèi)的不同直徑鋼管的各輥軌跡中的帶鋼的所需要部位的曲線相符。
以下詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的成型輥一般說(shuō)來(lái)，在連續(xù)成型時(shí)，考慮數(shù)座機(jī)架可承受的變形量，使帶鋼的邊緣移動(dòng)在各成型機(jī)架保持大致相等的距離，除去通常的中心部曲率分配之外，考慮邊緣彎曲和/或圓形彎曲的輥軌跡圖，這些都是重要的。
例如，在前述的粗軋(帶材邊緣部成型區(qū))中，因?yàn)樵O(shè)定了成型級(jí)數(shù)(n)，以隨著減小彎曲半徑由n級(jí)成型輥?lái)樞虺尚?，各?jí)的彎曲輥的輥面分別由一條或幾條所需半徑(R)的弧組成。
因此，在彎曲邊緣部附近時(shí)，使用截面形狀的曲率適于管徑的成型輥是重要的，所述輥一般不能用于成型不同直徑的管。
換句話說(shuō)，在傳統(tǒng)的成型方法中，是用前述的帶有一條或幾條圓弧的輥面多級(jí)成型，但實(shí)際上，因?yàn)閹Р牡慕孛嫘螤畈皇沁@種單一的圓弧，而其曲率被認(rèn)為是連續(xù)改變的，帶材僅靠只有一種或幾種類似曲率的曲面成型，這樣，如前所述，對(duì)所需形狀的可成型性很低，而在后部工序中需要很大的校正。
為了改進(jìn)可成型性，可考慮增加成型級(jí)，但是這樣就完全違背了在成型效率，經(jīng)濟(jì)性和成型輥的通用性方面的目的。
因此，為了接近前述的實(shí)際的或理想的成型，我們研究了用帶有數(shù)種曲率的曲面形成成型輥的輥面。但是，僅靠任意組合若干曲率不能提高可成型性和成型輥的通用性。經(jīng)過(guò)各種研究，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了最合適的輥面，這種輥面包括由多組或許多組曲率組成的曲面，這些曲率以恒定的關(guān)系連續(xù)改變。
就是說(shuō)，輥面包括由多組或許多組曲率組成的曲面，這些曲率隨輥面連續(xù)改變，輥面具有基于多邊形的漸伸線形截面，多邊形包括根據(jù)本發(fā)明的予定的多條邊。
以這個(gè)多邊形為基準(zhǔn)的漸伸線(下文稱做近似漸伸線)由多條予定的邊組成，它包括基于多邊形的漸伸線，其中假設(shè)各曲面的曲率連續(xù)改變，以使輥面的部分或全部截面曲線與鋼管的各輥軌跡的帶鋼所需部分的曲線相等，例如，它可以是基于一定的基圓的正規(guī)漸伸線，而且實(shí)際上是以所述圓或橢圓為基準(zhǔn)得到的。
如前所述，這是因?yàn)?，如果認(rèn)為帶材的截面形狀的曲率在成型中連續(xù)改變，當(dāng)假設(shè)輥的曲面與所述曲率完全相符時(shí)，基于多邊形的本發(fā)明的近似漸伸線由相當(dāng)數(shù)量的邊組成，并可收斂在一個(gè)不變的圓上，也就是基于圓的漸伸線。
例如，在根據(jù)本發(fā)明的成型輥中，因?yàn)榘饲蔬B續(xù)改變的曲面，這些曲面是邊緣彎曲所必需的。邊緣彎曲可在第一成型級(jí)以高的可成型性完成，如果需要，可增加成型級(jí)，或者可以在連接近似漸伸線的各成型輥的輥面上形成從成型效率或輥的生產(chǎn)能力方面考慮而假設(shè)的曲面。
同時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的成型輥中，作為曲率連續(xù)改變并且是成型所必需的曲面，可以通過(guò)假設(shè)多個(gè)不同直徑來(lái)設(shè)定一種輥面，成型輥可以通用，并且只會(huì)用到成型所要求直徑所必需的曲面。
利用本發(fā)明的成型輥，在制管機(jī)中成型帶材邊緣部的過(guò)程如下例如，在成型區(qū)成型帶材邊緣部時(shí)，分別由具有所述漸伸線形截面的一對(duì)上下成型輥成型帶材的相對(duì)端，當(dāng)以一級(jí)或多級(jí)成型時(shí)，帶材相對(duì)端的成型輥對(duì)之間的距離隨帶材寬度變化，需要時(shí)，采用向上擠壓帶材中心部的輥，至少各對(duì)成型輥的上成型輥的加壓方向是變化的，并根據(jù)成型帶材的寬度和所需的彎曲級(jí)使用予定的截面為近似漸伸線形狀的成型輥的部分或全部表面。
就是說(shuō)，利用本發(fā)明的帶材邊緣部成型方法，能夠只用一套成型輥，在不換輥的情況下，在生產(chǎn)從小直徑到大直徑的較大范圍內(nèi)的各種直徑和厚度的鋼管中適當(dāng)?shù)爻尚瓦吘壊糠?，并能減小回彈的影響，從而顯著地改進(jìn)初成型階段的可成型性，并減少制管機(jī)中不正確的邊緣彎曲。
此外，在所述邊緣彎曲之后的成型區(qū)成型帶材的中心部時(shí)，利用本發(fā)明的成型輥，通過(guò)用具有所述漸伸線形截面的側(cè)成型輥壓帶材的邊緣彎曲部分，通過(guò)根據(jù)帶寬改變側(cè)輥對(duì)之間的距離，并根據(jù)成型帶材寬度和所需要的成型級(jí)改變側(cè)輥的接觸方向，在成型為圓形時(shí)，通過(guò)在一級(jí)或多級(jí)布置側(cè)輥，并用予定的截面為近似漸伸線形狀的側(cè)輥的部分或全部表面成型，可以在制管機(jī)中實(shí)現(xiàn)這種成型方法，這種成型方法一般可使用中間輥從上面接觸帶材的中心部，和/或可根據(jù)成型級(jí)用水平輥從下面接觸。
就是說(shuō)，利用本發(fā)明的成型輥成型帶材中心部的方法能夠用一套成形輥，在不換輥的情況下，只用具有所述形狀的側(cè)輥，或通用能與帶材中心部接觸的上中間輥和/或下水平輥，在鋼管生產(chǎn)中適當(dāng)?shù)爻尚蛶Р牡闹行牟糠?，此外，可以補(bǔ)償前級(jí)中的邊緣彎曲不足和減少回彈的影響，從而可以減少隨后的減徑區(qū)中的不正確邊緣和成型量，提供具有合理的變形分配和高的可成型性的連續(xù)式輥成型。
此外，在制管機(jī)的所有成型區(qū)利用本發(fā)明的成型輥，可顯著減少成形級(jí)數(shù)和/或成形輥數(shù)，而且不必?fù)Q輥，另外，在前述的邊緣成型和/或中心部的成型區(qū)的各級(jí)中，不論是傳動(dòng)的還是非傳動(dòng)的，輥可用作人們熟知的水平輥、側(cè)輥、上、下中間輥或籠式輥，也可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇輥相對(duì)于帶材是移動(dòng)或是滾動(dòng)，或在同一成型級(jí)中與各種傳統(tǒng)的成型輥或傳動(dòng)系統(tǒng)組合，在各成型級(jí)與人們熟知的傳統(tǒng)的成型輥交替使用。
圖1、2和3表示用于本發(fā)明的成型方法中的成型輥，其中分別表示了下輥、側(cè)輥和上輥。
圖4、5和6表示本發(fā)明的側(cè)輥和中間輥。
圖7是使用本發(fā)明的成型輥的帶鋼邊緣成型設(shè)備的前視圖。
圖8是帶鋼邊緣成型設(shè)備的側(cè)視圖。
圖9和10是詳細(xì)表示帶鋼邊緣成型設(shè)備的上輥的前視圖和側(cè)視圖。
圖11表示帶鋼成型設(shè)備中的成型輥，其中上輥在帶鋼的橫向上處于最接近的情況。
圖12是使用根據(jù)本發(fā)明的成型輥的帶鋼中心部成型設(shè)備的前視圖。
圖13和14是詳細(xì)表示帶鋼中心部成型設(shè)備的側(cè)輥的正面和水平剖視圖。
圖15是表示傳統(tǒng)的連續(xù)式輥成型方法的制管機(jī)和成型輥。
例如，如圖7或圖11所示，在本發(fā)明中，為了用一套成型輥彎曲大直徑或小直徑管，使彎曲帶鋼邊緣用的成型輥的上、下成型輥(18)、(5)的輥面的部分或全部截面曲線在彎曲較寬帶材(10)的邊緣時(shí)，與下成型輥(5)的較低曲面相符，在彎曲較窄帶材(10)的邊緣時(shí)與下成型輥(5)的較高曲面相符，以便與具有不同的予定外徑的管的各輥軌跡圖中的帶材(10)邊緣部的曲線相符。所述成型輥根據(jù)要求的直徑或帶材寬度移動(dòng)到一定位置的所需曲面，因此，不僅要沿帶材橫向移動(dòng)彎曲邊緣部的上下輥對(duì)，至少還要轉(zhuǎn)動(dòng)上輥的輥面。
如圖4至圖6所示，在用于帶材中心部的成型輥中，為了用一套成型輥彎曲帶材邊緣部，以制作不同直徑的管，使布置在側(cè)面的成型輥(38)的輥面的部分或全部截面在成型較寬帶材(10)的中心部時(shí)與成型輥(38)的較低曲面相符(圖4)，在成型較窄帶材(10)的中心部時(shí)與成型輥(38)的較高曲面相符(圖5)，以便與具有不同的予定外徑的鋼管的各輥軌跡圖中的帶材(10)邊緣的曲線相符。所述成型輥根據(jù)要求的直徑或帶材寬度移動(dòng)到一定位置的所需曲面。
也可用上中間輥從上面接觸帶材的中心部，基于同樣的原理，最最好將上中間輥分成兩段，以便沿帶材橫向彼此相向和相反移動(dòng)，這樣，中間輥(39)的輥面的部分或全部截面曲線將與具有不同的予定外徑的鋼管的各輥軌跡圖中的帶材(10)的中心部曲線相符，并根據(jù)所要求的直徑或帶寬將輥橫向和垂直移動(dòng)到一定位置的曲面。
如上所述，為了增大通用范圍，本發(fā)明的成型輥包括帶有近似漸伸線形截面的輥面，所需輥的曲面根據(jù)直徑適當(dāng)選擇，即，可利用移動(dòng)成型輥本身以與帶材邊緣部相符的辦法。
特別地，在生產(chǎn)不同直徑的鋼管時(shí)，在一定的成型級(jí)，前述的近似漸伸線用于在輥面上形成-例如-連續(xù)光滑的曲面，該曲面包括成型帶材所有邊緣部所必需的所有不同的圓弧。
就是說(shuō)，帶有如兩種半徑這樣的曲面的傳統(tǒng)的成型輥難以用作通用輥，但是如果使輥面具有基于一定半徑的漸伸線，就可使成型輥?zhàn)優(yōu)榫哂休^大通用范圍的成型輥，此外，如實(shí)施例所示，為了獲得能用一套輥成型幾十種直徑的具有相當(dāng)大的通用范圍的成型輥，必需有包括各種圓弧的連續(xù)圓弧面，這些圓弧具有上述必需的半徑和各不相同的長(zhǎng)度，因此可使用基于多邊形的漸伸線，該多邊形帶有如圖1至圖3中的圓弧所定的若干條邊。
以下參照?qǐng)D1、2和3中的上輥和下輥更詳細(xì)地說(shuō)明成型輥的輥面。這種成型輥的輥面包括由多邊形的邊(圖中a1、a2、a3部分)而得到的漸伸線形截面，多邊形帶有根據(jù)所要求的直徑、厚度和邊緣彎曲級(jí)予定的多條邊，通過(guò)漸伸線形截面，使輥面在成型從小直徑到大直徑的鋼管時(shí)與具有不同直徑和厚度的鋼管的輥軌跡的帶材邊緣部或中心部的曲線相符，并使輥面接觸并壓制帶材的邊緣或中心部。
同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，用本發(fā)明的成型輥，使輥面截面呈近似漸伸線形狀，可防止帶材邊緣部的回彈。至于其詳細(xì)的作用原理，一般地說(shuō)，即使用曲面曲率不變的輥成型，雖然成型取決于材料的特性、厚度和曲率，但是由于通過(guò)成型輥后的回彈，板在壓力下沿輥面形成的彎曲曲率是連續(xù)變化的。
就是說(shuō)，用曲面曲率不變的成型輥時(shí)，由于彎矩在帶材邊緣部附近變化并接近零，加在材料上的應(yīng)力取決于帶鋼的橫向部位，實(shí)際上不可能形成不變的曲率。
不過(guò)，如果在接近帶材邊緣部時(shí)減小曲面的半徑，可形成所要求的不變的彎曲半徑，與回彈無(wú)關(guān)。在本發(fā)明的成型輥的輥面中，如圖1、2和3所示，因?yàn)檩伱娼孛娴那蔬B續(xù)變化，好象收斂到某一假定的曲率，可在接近帶材邊緣部時(shí)減小曲面的半徑，這可有效地把帶材成型為半徑不變的曲面。
因此，用這種帶材邊緣彎曲方法，可充分彎曲邊緣，即使在前部工序中邊緣部彎曲不足的情況下接著進(jìn)行中心部成型，本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)的側(cè)輥也能夠在成型中心部的同時(shí)補(bǔ)償這種邊緣彎曲不足。
如圖1、2和3所示，因?yàn)檩伱娴慕孛嫘螤钍墙茲u伸線，而且曲面半徑可在接近帶材邊緣部時(shí)減小，側(cè)輥在支承邊緣部時(shí)能與邊緣部為線接觸，這樣防止了成型材料受軋。當(dāng)使用籠式輥時(shí)，輥數(shù)可顯著減少。
就是說(shuō)，在采用本發(fā)明的成型輥的連續(xù)式輥成型方法中，僅使用具有上述形狀的成型輥，或以各種方式與傳統(tǒng)輥組合使用，以減少成型級(jí)和/或成型輥數(shù)，而且可用一套輥成型和生產(chǎn)從小直徑到大直徑的較大范圍內(nèi)的各種直徑和厚度的管，而不需要換輥，此外，可補(bǔ)償邊緣彎曲不足和減小回彈的影響，這樣可顯著提高制管機(jī)中初成型和中間成型階段的可成型性，因?yàn)闇p小了邊緣彎曲不足，從而減小了隨后的減徑區(qū)的變形量，可進(jìn)行具有合理的變形分配和高的可成型性的連續(xù)式輥成型。
本發(fā)明的成型輥，最好能根據(jù)帶寬改變接觸帶材相對(duì)端的上輥、下輥和側(cè)輥之間的距離，對(duì)應(yīng)成型的帶材寬度和要求的成型級(jí)，這種成型輥結(jié)構(gòu)可使帶材邊緣部能接觸予定輥的所述漸伸線截面形的部分或全部表面，輥面可沿帶材橫向成一圓弧擺動(dòng)。
雖然以上描述了帶材的邊緣彎曲及側(cè)輥的一般模型，但本發(fā)明的成型輥可用于制管機(jī)中的任何成型輥，不論是傳動(dòng)的還是非傳動(dòng)的，或者用于包括上述帶材的各種金屬與合金管的成型輥。
此外，可根據(jù)輥的種類和級(jí)數(shù)-例如用于各種成型方法的上輥、下輥、側(cè)輥、下水平輥、上中間輥和下中間輥-以及其它條件-例如要求直徑、厚度和成型線上的變形分配-適當(dāng)選擇專用于本發(fā)明的成型輥的特殊的漸伸線輥面。
實(shí)施例1帶材邊緣部成型設(shè)備包括一普通輥架，在兩個(gè)U型的輥架(2)、(2)之間裝有一根下輥軸(3)和一根上輥軸(4)，U型輥架在底座(1)上相隔一定距離。
下輥軸(3)上用不同寬度的分隔器(7)以一定的軸向距離固定著分為兩部分并彼此相隔的一對(duì)下輥(5)、(5)和中間輥(6)、(6)。下軸(3)用作傳動(dòng)軸，由一臺(tái)馬達(dá)(未示出)傳動(dòng)。
一對(duì)非傳動(dòng)上輥(18)、(18)懸掛安裝于上輥軸(4)，上輥軸(4)與螺紋軸(11)聯(lián)接，螺紋軸(11)擰在軸支承件(12)處的輥架上端。上輥軸(4)裝在輥架(2)、(2)之間，可垂直移動(dòng)，因此可以調(diào)節(jié)其與下輥軸(3)的距離，以適合帶鋼(10)的厚度，以及增大或減小壓下量。
在軸支承件(12)之間設(shè)置一對(duì)梁(13)，以安裝上輥軸(4)，軸支承件(12)設(shè)在輥架(2)之間，導(dǎo)軌(14)敷設(shè)在各梁(13)的下表面。
鞍背形上輥?zhàn)?16)懸掛安裝在滑架(15)上，滑架可滑動(dòng)，并與導(dǎo)軌(14)配合，上輥?zhàn)?16)的上端伸入一對(duì)梁(13)之間。
上輥?zhàn)?16)的內(nèi)表面加工成沿所述導(dǎo)軌(14)的方向的朝下的圓筒形支承面(17)。支承上輥(18)的U形支承架(19)上設(shè)有接觸所述圓筒形支承面(17)的扇形接觸件(20)，它由固定到上輥?zhàn)?16)的扇形安裝件(21)可滑動(dòng)地安裝在圓筒形支承面(17)之間。
在上述支承架(19)的上表面，有與齒輪(24)嚙合的扇形齒面(22)，齒輪(24)裝在小軸(23)上，小軸(23)設(shè)在鞍背形上輥?zhàn)?16)的上端部，小軸(23)的方向與帶鋼(10)的輸送方向一致，裝在小軸(23)上的蝸輪(25)與裝在軸支承件(12)之間的蝸桿(26)嚙合，上輥(18)的支承件(19)靠蝸輪的旋轉(zhuǎn)沿一圓弧移動(dòng)，上輥(18)的輥面的接觸方向可沿帶鋼(10)的橫向改變。
附圖中，各蝸輪(25)的齒面加工成逆向的，以便使一對(duì)左、右上輥(18)沿弧形彼此反向成圓形擺動(dòng)。
螺母(27)固定在鞍背形上輥?zhàn)?16)上端，與裝設(shè)在軸支承件(12)之間的螺紋軸(28)嚙合，上輥?zhàn)?16)隨著螺紋軸(28)的旋轉(zhuǎn)沿帶鋼(10)的橫向移動(dòng)，這樣上輥(18)沿與上輥?zhàn)?16)同樣的方向移動(dòng)。附圖中，為了沿彼此相對(duì)和相反方向移動(dòng)一對(duì)左、右上輥(18)，把固定在各鞍背形上輥?zhàn)?16)上的螺母(27)的螺紋加工成逆向的。
如前所述，下輥(5)、(5)和中間輥(6)、(6)由分隔器(7)定位在下輥軸(3)上，以調(diào)節(jié)其相對(duì)于帶鋼(10)的位置，上輥(18)、(18)也能相對(duì)于帶鋼(10)橫向改變方向和改變輥面與帶鋼(10)的接觸方向。
此外，上輥(18)、(18)、下輥(5)、(5)和中間輥(6)、(6)由具有近似漸伸線形狀截面的成型輥組成，因此各輥面在具有不同直徑管的各輥軌跡中都將與帶材邊緣部的曲線相符，此處假設(shè)需要成型的各種鋼管的外徑-例如-為φ89.1mm至φ193mm。
用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的成型設(shè)備，例如，當(dāng)在成型直徑相當(dāng)大的鋼管時(shí)彎曲帶鋼邊緣部時(shí)，如圖7中所示，可根據(jù)帶寬改變輥的間距，以便把一對(duì)成型輥或一對(duì)上、下輥組(18)、(5)定位在所需寬度的帶鋼(10)的相對(duì)端，并根據(jù)成型的帶材(10)的寬度和需要的成型級(jí)，即完成彎曲所需的成型級(jí)數(shù)，改變上輥(18)的加壓方向和與帶鋼(10)的接觸方向，帶材(10)的邊緣部被予定的成型輥的截面為近似漸伸線形狀的所需曲面部分-此處是被中心曲面部分-成型為所要求的形狀。
在這種情況下，為了通過(guò)擠壓帶鋼的中心部改進(jìn)兩邊部的成型性，使用中間輥(6)，但是一對(duì)中間輥(6)、(6)之間的距離也應(yīng)根據(jù)帶寬和所需級(jí)數(shù)適當(dāng)選擇。
在假設(shè)最小直徑的情況下，如圖11中所示，下輥(5)、(5)和中間輥(6)、(6)成整體布置，其間沒(méi)有設(shè)置分隔器，上輥(18)、(18)的接觸方向也改變?yōu)榕c前述情況相反，以用予定的成型輥的截面為近似漸伸線形狀的所需曲面部分-此處是用最外部曲面-把帶鋼(10)的邊緣部成型為所要求的形狀。
如上文所詳述，本發(fā)明的成型設(shè)備能夠適用于在生產(chǎn)從小直徑到大直徑的較大范圍內(nèi)的各種直徑的鋼管中彎曲帶鋼邊緣。
同時(shí)，使下輥的輥面具有近似漸伸線截面形狀，能夠在各種直徑的管的各輥軌跡中與帶材邊緣部相符，而且可把最外邊部設(shè)定為可能稍微彎過(guò)的形狀，并反向擠壓帶鋼的中心部，以便于邊緣部成型，從而減小了邊緣部回彈的影響，顯著提高了制管機(jī)中初成型的可成型性，減小了邊緣部的不合格，這樣減小了隨后的中心部成型區(qū)和減徑區(qū)的變形量，使連續(xù)式輥成型具有高的可成型性與合理的變形分配。
實(shí)施例2下文詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的帶鋼中心部成型設(shè)備。
該成型設(shè)備包括底座(30)，底座(30)上裝有門式機(jī)架(31)，支架(32)設(shè)在兩個(gè)機(jī)架的中部，作為滑動(dòng)支承架，裝有一對(duì)側(cè)輥?zhàn)?34)的滑架(33)的兩端在所述支架(32)、(32)之間與支架配合，一對(duì)液壓缸(35)固定在底座上，推動(dòng)滑架垂直移動(dòng)。
非傳動(dòng)側(cè)輥(38)可沿需要的圓弧繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，盒形的側(cè)輥?zhàn)?34)可滑動(dòng)地裝設(shè)在上述滑架(33)上，螺母(37)固定在側(cè)輥?zhàn)?34)下面，并與設(shè)在滑架(33)內(nèi)的螺紋軸(36)嚙合。當(dāng)裝在與支架(32)配合的滑架(33)兩側(cè)的馬達(dá)(未示出)旋轉(zhuǎn)螺紋軸(36)時(shí)，使側(cè)輥?zhàn)?34)沿軸向即帶鋼的橫向移動(dòng)，以沿同一方向移動(dòng)側(cè)輥(38)。在附圖中，為了彼此相對(duì)和相反移動(dòng)一對(duì)左、右輥?zhàn)?34)，固定在各輥?zhàn)?34)下面與螺母(37)配合的螺紋軸(36)的螺紋加工成逆向的。
上中間輥(39)由分成兩段的非傳動(dòng)輥組成，這一對(duì)輥之間的距離可通過(guò)一個(gè)分隔器(未示出)調(diào)節(jié)，上中間輥(39)與螺紋軸(40)聯(lián)接，螺紋軸(40)擰在軸支承件(41)處的門式機(jī)架(31)上端，使上中間輥(39)可在輥機(jī)架(31)之間垂直移動(dòng)，以便能調(diào)節(jié)輥(39)相對(duì)于可垂直移動(dòng)的滑架(33)的距離，以適合于帶鋼的厚度，并增大和減小接觸量。
輥支承座(42)的內(nèi)表面加工成垂直的圓筒形支承面(43)，輥支承座(42)橫向?qū)虿⒐潭ㄔ趥?cè)輥?zhàn)?34)內(nèi)，在支承側(cè)輥(38)的U形支承架(44)的上部，裝有接觸上述圓筒形支承面(43)的扇形接觸件(45)，該接觸件(45)被夾在固定于輥支承座(42)上的扇形安裝件(46)之間。
在上述支承架(44)的上表面，有扇形齒面(47)，它與裝在小軸(48)上的齒輪(49)嚙合，小軸(48)裝在輥支承座(42)上，與帶材移動(dòng)方向一致。小軸(48)上從側(cè)輥?zhàn)?34)朝外伸出部位還裝有與蝸桿(51)嚙合的蝸輪(50)，蝸桿(51)的旋轉(zhuǎn)使側(cè)輥(38)的支承架(44)成圓形移動(dòng)，側(cè)輥(38)的輥面接觸方向可相對(duì)于邊緣彎曲的帶鋼橫向改變。
此外，假設(shè)所需成型的各種鋼管的直徑-例如-為φ89.1mm至φ193mm，為了使相應(yīng)輥面在不同直徑管的背部輥軌跡中與帶鋼邊緣彎曲部或中心部的曲線相符，一對(duì)側(cè)輥(38)、上中間輥(39)包括截面為漸伸線形狀的成型輥。
用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的成型設(shè)備，例如，當(dāng)在成型直徑相當(dāng)大的鋼管中彎曲帶鋼邊緣時(shí)，如圖4中所示，可根據(jù)帶寬改變輥的間距，以便把一對(duì)側(cè)輥(38)定位在所需寬度的帶鋼的相對(duì)端，把一套上中間輥定位在中心部，并根據(jù)成型帶鋼的寬度和要求的彎曲級(jí)，即完成彎曲所需的級(jí)數(shù)，改變側(cè)輥(38)的加壓方向和其與帶鋼的接觸方向，隨著接觸和推動(dòng)帶鋼邊緣彎曲部，帶鋼被予定的截面為近似漸伸線形狀的輥面的所需曲面部分成型為所要求的圓形。
在這種情況下，可根據(jù)帶寬和成型級(jí)適當(dāng)選擇接觸帶鋼中心部的一對(duì)上中間輥(39)的間距和垂直位置。
在假設(shè)最小直徑的情況下，如圖5所示，上中間輥(39)成整體布置，其間沒(méi)有設(shè)置分離器，側(cè)輥(38)的接觸方向也改變?yōu)榕c前述情況相反，以用予定的截面為近似漸伸線形狀的成型輥的所需曲面部分-此處是用最外部曲線-把帶鋼的邊緣部成型為所要求的形狀。
如圖4和5中所示，至此所述的情況是在帶鋼中心部成型過(guò)程中的初成型和中間成型階段，側(cè)輥(38)的輥面從朝上變化到橫向，即從與邊緣彎曲相同的階段變化到形成半圓或三分之二圓。
當(dāng)從此階段成型到大致圓形時(shí)，如圖6中所示，設(shè)置一只可垂直移動(dòng)的下水平輥(52)，代替上述的中間輥(39)，下水平輥(52)從下面接觸帶鋼中心部，側(cè)輥(38)的加壓方向從前述的橫向即從成型帶材的直立位置變化到朝下方向，以進(jìn)行多級(jí)成型，因?yàn)槌尚筒牡倪吘壊侩S著與彎曲形狀相符的側(cè)輥(38)的連續(xù)移送而被成型為所要求的圓形，將使具有高的可成型性的側(cè)輥(38)有較大的通用范圍。
如上所述，在本發(fā)明的成型設(shè)備中，可進(jìn)行適用于生產(chǎn)從小直徑到大直徑的較大范圍的各種直徑鋼管的帶材成型。
如圖2中所示，因?yàn)閭?cè)輥面截面為近似漸伸線形狀，可把這種側(cè)輥在接近帶材邊緣部的曲面半徑做得較小，帶材在被側(cè)輥移送時(shí)可保持線接觸，以防止受軋，此外，還可校正邊緣彎曲，以減小回彈的影響，這樣，提高了初成型和中間成型階段的可成型性，并能減少不正確的邊部，因此減小了隨后的減徑區(qū)的變形量，可進(jìn)行具有高的可成型性和合理的變形分配的連續(xù)式輥成型。
權(quán)利要求
1.一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于在生產(chǎn)管的成型區(qū)內(nèi)用連續(xù)式輥成型帶材的各部分時(shí)，輥面的部分或全部截面曲線包括基于多邊形的漸伸線，多邊型有多條予定的邊，以使輥面曲線在所述成型區(qū)與不同直徑鋼管的各輥軌跡的帶材的所需要部分的曲線相符。
2.一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于在生產(chǎn)管的成型區(qū)內(nèi)用連續(xù)式輥成型帶材的各部分時(shí)，為了在隨著成型材寬度和所需要的成型級(jí)改變成型輥接觸方向時(shí)用部分或全部輥面成型，輥面的部分或全部截面曲線包括基于多邊形的漸伸線，多邊形有多條予定的邊，以使輥面曲線在所述成型區(qū)與不同直徑鋼管的各輥軌跡的帶材的所需要部分的曲線相符。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于所述輥是用于彎曲帶材邊緣部的一對(duì)上成型輥和一對(duì)下成型輥，所述輥的至少一個(gè)接觸方向是可改變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于所述輥是沿帶材橫向分開的彎曲帶材邊緣部的上或下成型輥。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于所述輥是側(cè)輥。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于所述輥是沿帶材橫向分開的上或下中間輥。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種制管機(jī)用成型輥，其特征在于所述輥是籠式輥。
8.一種制管機(jī)中的帶材成型方法，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)管的任何或全部成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的漸伸線形狀截面的成型輥，多邊形包括多條予定的邊，以使成型輥的輥面的部分或全部截面曲線與所述成型區(qū)內(nèi)的有不同外徑的管的各輥軌跡的帶材的所需要部分的曲線相符，并在隨成型帶材寬度和所需要的成型級(jí)改變所述成型輥的接觸方向時(shí)由部分或全部輥面成型。
9.一種制管機(jī)中的帶材邊緣部成型方法，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)鋼管的帶材邊緣部成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的漸伸線形狀截面的成型輥，多邊形包括多條予定的邊，以使成型輥的輥面的部分或全部截面曲線與不同直徑管的各輥軌跡的帶材的邊緣部的曲線相符，帶材的兩個(gè)邊緣部分別由具有所述漸伸線形狀截面的一套上、下成型輥成型;當(dāng)在一級(jí)或多級(jí)進(jìn)行這種成型時(shí)，隨帶寬改變帶材兩個(gè)邊緣部的成型輥對(duì)的距離，并隨成型帶材的寬度和所需要的邊緣彎曲級(jí)至少改變各套成型輥的上輥的加壓方向，使用予定的所述漸伸線形狀截面的成型輥的部分或全部輥面。
10.一種制管機(jī)中的帶材邊緣部成型方法，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)鋼管的帶材邊緣部成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的漸伸線形狀截面的成型輥，多邊形包括予定的多條邊，以使成型輥的部分或全部輥面的截面形狀與不同直徑的管的各輥軌跡的帶材的邊緣部的曲線相符，帶材的兩個(gè)邊緣部分別由具有所述漸伸線形狀截面的一套上、下成形輥成型，當(dāng)在一級(jí)或多級(jí)進(jìn)行這種成型時(shí)，隨帶寬改變帶材的兩個(gè)邊緣部的成型輥對(duì)的距離，而且采用向上凸出帶材中心部的輥，隨成型材的寬度和所需要的成型級(jí)至少改變各套成型輥的上輥的加壓方向，使用予定的所述漸伸線形狀截面的成型輥的部分或全部輥面，在隨后的成型階段把帶材的中心部成型為圓形。
11.一種制管機(jī)中的帶材邊緣部成型設(shè)備，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)管的帶材邊緣部成型區(qū)的成型中，成型帶材兩個(gè)邊緣部的成型輥包括一套上、下輥，上、下輥由可移動(dòng)地垂直間隔設(shè)置的上凸形輥和下凹形輥組成，漸伸線形狀截面基于包括數(shù)條予定漸伸線的多邊形，使輥面的部分或全部截面曲線與不同直徑管的各輥軌跡的帶材的邊緣部的曲線相符，所述上成型輥和下成型輥在帶材的橫向分隔布置，而且兩個(gè)邊緣部的成型輥對(duì)的距離隨帶寬而改變，上輥這樣支承，即其輥面可沿帶材橫向成圓形擺動(dòng)，使所述予定的截面為漸伸線形狀的成型輥的部分或全部輥面能夠隨帶寬和所需要的彎曲級(jí)與帶材邊緣部接觸，中間輥分為兩段，以便能沿帶材橫向彼此相對(duì)和相反移動(dòng)，中間輥設(shè)置在一對(duì)下輥之間，以便為帶材中心部提供一個(gè)凸出部分、平面或凹口。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的一種制管機(jī)中的帶材邊緣部成型設(shè)備，其特征在于上輥由支承架支承，支承架的扇形上部中心帶有扇形齒面，所述支承架由支承件的圓筒形內(nèi)支承面支承，所述支承件可滑動(dòng)地與布置在沿帶材橫向的成型機(jī)架上的滑動(dòng)導(dǎo)軌聯(lián)接，上輥的輥面的圓形擺動(dòng)由與所述扇形齒面嚙合的齒輪的旋轉(zhuǎn)控制，一對(duì)上輥的距離由支承件傳送的滑動(dòng)控制。
13.一種制管機(jī)中的帶材中心部成型方法，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)管的成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的截面為漸伸線形狀的成型輥，多邊形包括多條予定的邊，以使部分或全部輥面的截面形狀與不同外徑管的各輥軌跡的帶材的邊緣部的曲線相符，帶材的邊緣彎曲部受具有所述漸伸線形狀截面的成型輥的壓制，當(dāng)把成型輥布置成一級(jí)或多級(jí)，以把帶材大致成型為圓形時(shí)，隨帶寬改變一對(duì)成型輥的距離，并隨成型材的寬度和所需要的成型級(jí)改變各成型輥的接觸方向，以利用予定的所述漸伸線形狀截面的成型輥的部分或全部輥面。
14.一種制管機(jī)中的帶材中心部成型方法，其特征在于在用連續(xù)式輥成型的生產(chǎn)管的成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的漸伸線形狀截面的成型輥，多邊形包括多條予定的邊，以使部分或全部輥面截面形狀與不同直徑管的各輥軌跡的邊緣或中心部的曲線相符，帶材的中心部與一對(duì)上中間輥和/或能在所述漸伸線形狀截面內(nèi)沿帶材的橫向接觸和分離的水平輥接觸，邊緣彎曲部分受具有所述漸伸線形狀截面的成型輥壓制，當(dāng)把所述上中間輥和成型輥布置成一級(jí)或多級(jí)，以把帶材大致成型為圓形時(shí)，隨帶寬改變一對(duì)成型輥的距離，并隨成型材的寬度和所需要的成型級(jí)改變各成型輥的接觸方向，以利用予定的所述漸伸線形狀截面的成型輥的部分或全部輥面。
15.一種制管機(jī)中的帶材中心部成型設(shè)備，其特征在于在用連續(xù)式輥成型生產(chǎn)管時(shí)，在邊緣彎曲以后，帶材的中心部的成型區(qū)的成型中，采用具有基于多邊形的漸伸線形狀截面的成型輥，多邊形包括多條予定的邊，以使接觸和壓制邊緣彎曲部的一對(duì)側(cè)輥的部分或全部輥面與不同直徑管的各輥軌跡的帶材的邊緣部的曲線相符，側(cè)輥的固定部分支承其輥面，可沿帶材的橫向成圓形擺動(dòng)，以使輥的上述予定的部分或全部漸伸線隨帶寬和所需要的成型級(jí)與帶材邊緣部接觸，輥的固定部分安裝在一滑座上，滑座是獨(dú)立的并可沿帶材橫向移動(dòng)，所述滑座可垂直移動(dòng)。可垂直移動(dòng)地安裝一對(duì)上中間輥，該上中間輥可沿帶材橫向接觸和分離，并沿基于多邊形的漸伸線形狀截面接觸帶材的上中心部，多邊形包括多條予定的邊，以使部分或全部輥面與不同直徑管的各輥軌跡的帶材中心部的曲線相符?？纱怪币苿?dòng)地布置水平輥，水平輥從下面接觸帶材的中心部。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的一種制管機(jī)中的帶材邊緣部成型設(shè)備，其特征在于側(cè)輥由支承架支承，支承架的扇形上部中心帶有扇形齒面，所述支承架由支承件的圓筒形內(nèi)支承面支承，側(cè)輥面的圓形擺動(dòng)由與所述扇形齒面嚙合的齒輪的旋轉(zhuǎn)控制。
專利摘要
連續(xù)式輥成型，僅成型輥具有基于多邊形的漸伸線，即在各成型階段的各種組合中把連續(xù)式輥通用作水平輥、側(cè)輥和上中間輥或籠式輥，可減少成型輥數(shù)和/或級(jí)數(shù)。一套成型輥即可適用于各種直徑鋼管生產(chǎn)的管成型，不需換輥，并且可正確地彎曲帶材邊緣，減小回彈的影響，從而可顯著提高制管機(jī)的初成型和中間成型階段的可成型性。因?yàn)闇p少了不正確的邊緣，所以可減少隨后的減徑區(qū)的成型量，使連續(xù)式輥成型具有合理的變形分配和高的可成型性。
文檔編號(hào)B21D5/06GK86107514SQ86107514
公開日1987年7月8日 申請(qǐng)日期1986年11月1日
發(fā)明者藏本良助, 岡本, 富野孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社中田制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan