專利名稱：用于芯棒軋管機(jī)的頂頭更換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于芯棒軋管機(jī)頂頭的頂頭更換裝置。
當(dāng)在斜輥軋管裝置和縱輥軋管裝置中軋制無縫鋼管時使用不同類型的內(nèi)工具，例如在斜輥軋管穿孔裝置(LochschragWalzanlagen)中的穿孔芯棒，在斜輥軋管精整裝置中的均整芯棒和在芯棒軋管裝置或施蒂弗爾軋管裝置(Stiefelwalzanlagen)中的芯棒。對所有裝置都共同的是，當(dāng)較大的管直徑時工具是重的，并且當(dāng)芯棒軋管法時，例如在每一道次之后，用手工進(jìn)行更換意味著繁重的體力勞動，這就是為什么要采用機(jī)械操作的更換裝置的原因。一種這樣的用于芯棒軋管機(jī)座的裝置在例如在DE-PS2759919中有說明。這里，以兩個或更多的芯棒為一組輸入到一交換齒輪中，該交換齒輪具有一系列套筒。對于每一個新的道次，該齒輪再轉(zhuǎn)動一套筒間距，并且由此一個新的芯棒安置在操作位置中。用舊的芯棒經(jīng)過一溝槽向下滑到交換齒輪的位于水下的部分。
但是這種更換方式對于現(xiàn)代的要求而言不再夠用了，這種要求是有關(guān)管子的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性而對軋制方法提出的，這是因為，所說明的實施例的交換齒輪不允許在芯棒上有附加的處理步驟。這樣，例如在DE-OS 2701824中介紹了帶有圓柱形的、軋制時可以移動的頂頭的一種芯棒軋管方法。此處，采用一種較長長度的頂頭，以代替一般的短芯棒并且頂頭長度由工藝方法予先規(guī)定。這種相當(dāng)廣泛公知的工藝在實踐中沒有采用。
DE-OS 4213276介紹了一種芯棒軋管方法用于軋制等壁厚的子，在該方法應(yīng)用時可以不用其它需要的精整軋管機(jī)。這里在連續(xù)的道次中，通過軋制的有針對性的一些不同的調(diào)節(jié)，達(dá)到特別均勻的壁厚。局部測量熱管壁厚的現(xiàn)代的方法直接設(shè)置在軋機(jī)機(jī)座之后，這就允許立刻得出這種剛剛軋出的管子的圓周方向的壁厚分布的結(jié)論。為了利用這種優(yōu)點(diǎn)，一種柔性的軋制調(diào)節(jié)是很有益的。
對此，還使用了一種新發(fā)展的潤滑劑，這樣，DE-OS 2701824的方法再次具有現(xiàn)實意義。一種圓柱形的、軋制時可移動的頂頭，只有當(dāng)它本身有良好的潤滑和管坯本身(如EP 0335079說明的)內(nèi)部有潤滑和脫氧時，才能發(fā)揮其全部作用。有利的還有，在第一個芯棒道次之前，對空心管坯內(nèi)部潤滑和脫氧。以這種方式可以阻止氧化皮的有害作用，該氧化皮在芯棒或頂頭上積累并且能夠在管子上產(chǎn)生縱向紋路。
此外，根據(jù)現(xiàn)代的觀點(diǎn)，當(dāng)芯棒和頂頭在軋制后直接落入水中時，即不對傳統(tǒng)的芯棒有利，也不是對頂頭有利。因為表面與芯部材料不同，它受熱較強(qiáng)烈，在材料中形成了強(qiáng)應(yīng)力，這種強(qiáng)應(yīng)力在突然冷卻時在表面上產(chǎn)生熱沖擊裂紋。但是另一方面，為了爆去可能粘著的氧化皮，也需要利用水。
此外，考慮到這樣的事實，即當(dāng)芯棒軋管時通常僅用一組芯棒工作，這就是在兩道次運(yùn)行中要用兩組芯棒。由此，當(dāng)利用多于一組的芯棒時，就可以保證管壁厚不受不同的芯棒直徑的影響，如同由于不同磨損時所產(chǎn)生的那樣。當(dāng)在芯棒軋管機(jī)座后有著用于測量熱的局部壁厚的裝置時和在每一個道次之后存在單個調(diào)節(jié)軋制的可能性時，可以不同于這一規(guī)律。
當(dāng)利用可移動的頂頭和僅有一組頂頭軋制時就產(chǎn)生相當(dāng)短的用于頂頭的一個循環(huán)的循環(huán)時間的問題。芯棒軋管裝置在中間的管直徑范圍，當(dāng)循環(huán)時間為30秒時，每小時完全能軋制120根管子。在該時間內(nèi)，頂頭必須通過從拋出到再裝入的整個操縱鏈。這就實際上排除了僅用一組頂頭的循環(huán)。僅僅由于這個原因，當(dāng)邊界條件，也就是在芯棒軋管機(jī)座之后局部測量壁厚和按直徑篩分頂頭得以遵守時，利用多于僅僅一組頂頭，例如兩組或更多組的頂頭加工是有意義的。然而當(dāng)較大量的頂頭依次通過該更換裝置運(yùn)行時，這種操作時間(例如冷卻)照樣很短，因為，在芯棒軋管裝置的循環(huán)中每一個頂頭必須按某個間隔傳遞。所以有利的是，不是讓全部的頂頭組都連續(xù)地運(yùn)行通過同樣的工位，而是當(dāng)例如由該軋制機(jī)座拋出兩組或更多組之后，在第二個平行循環(huán)中發(fā)送頂頭的一部分。由此按單個加工工位各自的數(shù)量的因素延長了循環(huán)時間。當(dāng)情況要求時能夠有選擇地用一個或兩個頂頭系列加工，這是附加的優(yōu)點(diǎn)。這時，一個頂頭系列是如此數(shù)量的頂頭，它們正在循環(huán)，并占據(jù)所有的加工工位。一個系列由較多的頂頭組，至少兩個頂頭組構(gòu)成。
所以就現(xiàn)代的芯棒軋管裝置而言，存在如下的要求—必須能利用可移動的芯棒，又能利用可移動的頂頭；—應(yīng)當(dāng)排除頂頭的人工更換；—在每一道次之前頂頭用粘稠的潤滑劑覆蓋；—頂頭的溫度必須處于一范圍內(nèi)，該范圍保證潤滑劑迅速干燥而不會形成蒸汽蒸餾；—軋制后頂頭的冷卻必須如此和緩的進(jìn)行，以避免熱沖擊裂紋；—水的氧化皮爆去作用必須保留；—必須能夠利用單個的頂頭系列加工，而當(dāng)循環(huán)時間有要求時，用兩個或更多的頂頭系列加工。
本發(fā)明根據(jù)主權(quán)利要求提出一種頂頭更換裝置，該頂頭更換裝置可以實現(xiàn)全部的這些功能。這些功能根據(jù)

圖1由如下的工作組成，此時，圖1是為具有一個頂頭系列的流程設(shè)計的1.在芯棒軋管機(jī)座的導(dǎo)入槽之前的頂頭等待位置；2.在芯棒軋管機(jī)座的導(dǎo)入槽中的頂頭輸入工作；3.軋制后用舊的頂頭的接受工作，和向冷卻裝置傳送的裝置；4.用于有控制的冷卻頂頭的冷卻工作，最好利用水—空氣混合物冷卻，并且在同一位置有一通過水和機(jī)械的輔助方法的共同應(yīng)用而去除氧化皮的裝置；5.用于干燥帶冷卻水的頂頭表面的工位；6.用于檢驗尺寸和表面質(zhì)量的中間工位；7.利用一種液態(tài)的潤滑劑濕潤頂頭表面，該潤滑劑通過頂頭的自身熱或者通過附加的介質(zhì)如熱空氣或者紅外線幅射而干燥；8.磨損的頂頭的貯存可能性；9.具有預(yù)熱可能性的新頂頭的備件堆棧。
該裝置可以是為僅僅由兩個或更多的頂頭組組成的一個系列或者采用兩個頂頭系列設(shè)計的，然而也用一個系列操作。
本頂頭更換裝置可以串聯(lián)上一加熱裝置，在該加熱裝置中，頂頭在第一次使用時要加熱到所要求的潤滑溫度。
本發(fā)明的其余布置在從屬權(quán)利要求中說明。
本發(fā)明的頂頭更換裝置的工作流程用兩個流程圖表示，并且各自分別按具有一個頂頭系列(圖1)和兩個頂頭系列(圖2)的表示。本發(fā)明的裝置的流程和工作方式將在下面說明。其功能通過圖3至圖5補(bǔ)充說明。
以下的說明涉及到根據(jù)圖1僅利用一個頂頭系列工作時的功能流程。此時，構(gòu)成一個系列的頂頭數(shù)與所表示的主工位數(shù)相適應(yīng)，即六個。由此，當(dāng)利用兩個不同的頂頭直徑加工時，有三個粗頂頭和三個精頂頭。這些頂頭連續(xù)地通過下面的工位，也就是，一個粗頂頭后面總是跟隨著一個精頂頭。在每一個單個工位的加工時間此時與芯棒軋管機(jī)的循環(huán)時間的一半相當(dāng)，這是因為每一根管子要用兩個頂頭軋制。與之相比，在利用三個頂頭加工，也就是兩個粗頂頭和一個精頂頭加工時，對每個頂頭，循環(huán)時間要分成三份。在兩種情況下，流程如下根據(jù)圖3，磨損的頂頭10在軋制之后以技術(shù)人員公知的方式從輥隙中滑出來經(jīng)過一個向下傾斜后又水平的可擺動的軌道11進(jìn)入一個接受工位12。
將在其縱向方向可移動的支承棒標(biāo)以13，當(dāng)軋制時在該支承棒13上支承著頂頭10。該支承棒13在其端部位置，在軋制過程結(jié)束時，支承棒立刻占據(jù)了該端部位置。沒有標(biāo)出的芯棒軋管機(jī)座的兩個軋輥14還在打開著，以便相對于軋制方向排出的并且也沒有示出的軋制好的管子能通過。在輸入工位2的接受槽30中已經(jīng)有一個新的頂頭10n處于一等待新軋制過程的位置上。
由根據(jù)圖4的接受工位12，頂頭10利用一個運(yùn)輸件15放入冷卻和氧化皮去除工位4。該運(yùn)輸件15在圖4中做為所謂的步進(jìn)運(yùn)輸而表示，這種步進(jìn)運(yùn)輸通過它的垂直圓形運(yùn)動將頂頭由一個工位提升到另一個工位。冷卻和氧化皮去除站4由一空間構(gòu)成，在該空間放入頂頭10n后，將例如一種由空氣和水組成的混合物通過噴嘴16長久的噴射，直到頂頭10n達(dá)到了要求的低溫為止。當(dāng)例如利用過量的空氣處理，開始冷卻時，這種過量的空氣逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫^量的水，通過這種水—空氣混合物，在頂頭表面上產(chǎn)生一種小的淬火作用。在該工位中，氧化皮的一部分由于水作用而爆去。較大的氧化皮粘著應(yīng)當(dāng)機(jī)械的去除。當(dāng)頂頭10n借助轉(zhuǎn)動裝置18轉(zhuǎn)動時，頂頭的表面可以，例如通過一轉(zhuǎn)動的刷子17，通過刮削、研磨或刮平而得到清潔。
通過該運(yùn)輸件15，頂頭10n現(xiàn)在傳遞到一個干燥工位5上，在這里頂頭10n通過其自身的熱量或者緊急情況下通過附加的作為例示的熱空氣噴嘴19、紅外線輻射器等來干燥。接著，該頂頭10n通過運(yùn)輸件15放到一出口斜面20上，并且滾進(jìn)一個接受槽21。該接受槽21通過一升高裝置22升高到一上平面，傾翻該頂頭10n經(jīng)過一個第二出口斜面23倒入中間工位6的接受槽33中。
在這個位置，頂頭10n對其是否繼續(xù)應(yīng)用進(jìn)行檢查，或是保留在循環(huán)中，或者利用一個另外的運(yùn)輸裝置24夾緊并且運(yùn)送到堆棧8中。接著必須通過運(yùn)輸裝置24由備件堆棧9中取出一個新的頂頭10n，并且放入所形成的間隙中。在備件堆棧9中，該頂頭10n通過加熱裝置25加熱到某一溫度，該溫度允許在頂頭10n上所涂的含水潤滑劑得到干燥。潤滑和可能附加的干燥在潤滑工位7上進(jìn)行。對此，該頂頭10n利用一種同類型的運(yùn)輸件，如在位置15所表示的運(yùn)輸件運(yùn)輸?shù)綕櫥の?。在這里26表示為用于涂抹潤滑劑懸浮液的噴嘴。在一個短的等待時間之后，該潤滑劑懸浮液干燥并且做為薄膜附著在頂頭表面上。這種干燥能夠附加的通過一定量的熱空氣噴嘴19n協(xié)助完成。
這種經(jīng)過潤滑的和干燥的頂頭10n現(xiàn)在輸送到等待位置1的接受槽27中。由這里出發(fā)，該頂頭通過推料器28經(jīng)過排出斜面29而輸送到儲存槽30中，在圖3中該儲存槽30還以側(cè)視圖示出。
為了能延長單個頂頭的加工時間，根據(jù)圖2的一種工藝方法是可能的。這里有兩個系列的頂頭在循環(huán)具有這種優(yōu)點(diǎn)，也就是，在每個工位中，芯棒軋管機(jī)的整個循環(huán)時間現(xiàn)在都用于單個頂頭的加工。這將由此達(dá)到，即加工工位的數(shù)量加倍。因此，工位1、4、5、6和7有兩倍。圖5表示了圖4的俯視圖。圖5表示了單個工位的大致的布置。由僅僅只有一個的具有接受槽12的接受工位3出發(fā)，將該頂頭10n導(dǎo)入冷卻和氧化皮去除工位4或與之平行的在同一水平上配置的第二個冷卻和氧化皮去除工位4a。
在該兩個工位之間示出箭頭，即頂頭10n可由下面的分配槽31出來，或者向右或者向左輸送到工位4或工位4a。虛線箭頭指出了下平面的輸送方向，實線箭頭指出了貫穿上平面的輸送方向。在這里輸送類型是不確定的。它涉及的例如可以是頂桿，該頂桿由下面的分配槽31出來將頂頭10n向左或向右移動。由這里出發(fā)，頂頭10n以已經(jīng)說明的方式經(jīng)過一些單個的工位。由于該堆棧8和備件堆棧9僅有一個，輸送裝置24在這里有這樣一個任務(wù)，就是將頂頭在單個工位6、6a、8和9之間適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分配，也就是，或者由6和6a向8分配或者由9向6或6a分配。
由該兩個等待位置1和1a出發(fā)，頂頭再收集到上面的分配槽32中(該分配槽32位于下分配槽31的上方的平面內(nèi))，并且由這里出來放入輸入工位2的儲存槽中。
當(dāng)利用兩個頂頭組時可以選擇為，或者是僅在一個循環(huán)中發(fā)送粗頂頭，而在另一個循環(huán)中發(fā)送精頂頭，或者是一個接著一個地保持著粗頂頭和精頂頭，如同它們從軋機(jī)中出來的那樣。
圖5示出了多個原理性布置中的一種，其中，可以配置這些單個的加工工位。在另一個未表示的變型中，可能例如將兩個循環(huán)配置在該芯棒軋管機(jī)入口的右邊和左邊。在這種情況下，工位8和9也按兩倍設(shè)計。在另一種變型中，一些單個的工位可以不上下重疊地設(shè)置，而是在一個公有的平面內(nèi)并列地設(shè)置。按這種方式，以前在下面的工位就可較容易的接近，然而需要一種較大的面積擴(kuò)大。
這種至今為止說明的用于頂頭加工的路線從方法流程和時間流程方面看與芯棒軋管機(jī)緊密結(jié)合。由此，在這些單個的加工工位中處理時間必須遵循該芯棒軋管機(jī)的時間流程。在這些單個工位中的加工時間其最大值可以僅僅是芯棒軋管機(jī)循環(huán)時間的大小。這是當(dāng)每個相對短的時間單位軋制成的管子數(shù)大的情況，并且在一些情況下不會導(dǎo)致最佳的結(jié)果。
所以合乎人們愿望的是，芯棒軋管和頂頭處理在時間上和地點(diǎn)上彼此都是分開的。這就有可能出現(xiàn)磨損的頂桿在好—壞檢驗之后聚集到一個容器中的情況。此容器將送往一頂頭處理裝置，該處理裝置在地點(diǎn)上安排得與芯棒軋管機(jī)的位置無關(guān)。
經(jīng)過重新處理和潤滑的頂頭將在另一個容器中聚集，返回運(yùn)輸?shù)杰垯C(jī)和在那里再利用。這種運(yùn)輸可以通過頂頭在容器中的精確確定的定位而由此系統(tǒng)化，這樣，該容器可以例如做為一倉庫而構(gòu)成。然后，該頂頭可以通過一瞄準(zhǔn)該倉庫的機(jī)械手而取出，并且輸送到軋機(jī)。該倉庫在軋機(jī)與頂頭的處理裝置之間構(gòu)成了一個循環(huán)。
在這種變型中有利的是，該頂頭的處理的實現(xiàn)可以與芯棒軋管機(jī)的循環(huán)時間無關(guān)。處理時間由此可以延長和優(yōu)化。當(dāng)例如該處理裝置按三層操作而該芯棒軋管機(jī)僅按兩層操作時，那么第三層作為附加的處理時間來使用。也可能使處理裝置如此的優(yōu)化，即多個頂頭同時在一個工位上冷卻，去除氧化皮和潤滑。處理裝置的生產(chǎn)能力由此可以顯著的提高和單個頂頭的處理時間可以再延長。
權(quán)利要求
1.芯棒軋管機(jī)的頂頭的一種頂頭更換裝置，其特征在于，下列工位連續(xù)布置用于在芯棒軋管機(jī)的入口槽的頂頭的輸入工位；用于將軋制后用過的頂頭的排出工位及通往冷卻裝置的傳遞裝置；控制頂頭冷卻的冷卻工位，最好用一種水—空氣混合物冷卻，以及在同一位置有通過水和機(jī)械的輔助方法一起使用，以去除氧化皮的裝置；用于干燥帶冷卻水的頂頭表面的干燥工位；利用液體的潤滑劑濕潤頂頭表面的潤滑工位，該潤滑劑由頂頭的自身熱量和由可選擇的附加外部熱作用而干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的頂頭更換裝置，其特征在于，該裝置是為一個系列的頂頭制造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的頂頭更換裝置，其特征在于，該裝置最好是為兩個或更多的頂頭系列制造的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的頂頭更換裝置，其特征在于，在冷卻工位一種水—空氣混合物可控的向一個冷卻空間噴射，此時，在開始時調(diào)節(jié)好的過量空氣在冷卻過程中逐步地轉(zhuǎn)為過量水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的頂頭更換裝置，其特征在于，在冷卻水中可添加可溶解的或者細(xì)小分布的潤滑劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項的頂頭更換裝置，其特征在于，頂頭在冷卻工位冷卻和在干燥工位干燥之后，在潤滑工位上可在頂頭表面上涂敷一種潤滑劑懸浮液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的頂頭更換裝置，其特征在于，這種涂敷上去的潤滑劑在頂頭重新使用以前要干燥。
8.根據(jù)權(quán)要求1-7中的任一項的頂頭更換裝置，其特征在于，要串連一種用于頂頭的第一次使用的加熱裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項的頂頭更換裝置，其特征在于，有著磨損的頂頭的堆放可能性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的頂頭變換裝置，其特征在于，頂頭的兩個循環(huán)從軋輥中部向左邊和右邊配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的頂頭更換裝置，其特征在于，頂頭的兩個循環(huán)從軋輥中部向一側(cè)配置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于芯棒軋管機(jī)的頂頭的頂頭更換裝置，其中下列工位連續(xù)布置用于在芯棒軋管機(jī)的入口槽的頂頭的輸入工位；用于將使用過的頂頭的排出工位和通往冷卻裝置的傳遞裝置；用于控制頂頭冷卻的冷卻工位，以及在同一位置有一起使用以去除氧化皮的裝置；用于干燥帶冷卻水的頂頭表面的干燥工位；利用液體的潤滑劑濕潤頂頭表面的潤滑工位，該潤滑劑由頂頭的自身熱量和可選擇的附加的外部熱而干燥。
文檔編號B21B17/08GK1137426SQ9511580
公開日1996年12月11日 申請日期1995年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月18日
發(fā)明者漢斯·埃維斯伯格, 布爾克哈德·席費(fèi)爾林斯, 卡爾-海茵茨·休斯勒 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司