无缝钢管生产的基本工艺及设备全套docx

  钢管生产流程：首先圆柱形长坯料经过管坯锯锯切成定尺长度，其一端在冷定心机上打好孔后，坯料被运至环形炉中加热至一定温度。加热好的管坯经过穿孔机后形成毛坯管，此时已经有大致轮廓。接着就被送至轧机中轧制，轧制后要进行脱管操作，主要是将芯棒与钢管分离。分离后的钢管进入定径机定径，以精确控制其管径和壁厚。至此，钢管基本定型。接下来就是将钢管切成定尺长度，包装好即是成品。期间要经过所谓的冷床冷却，检测质量。

  管坯锯用来将长坯料锯成定尺长度，该长度取决于所轧钢管的规格，根据轧制前后体积相等的原理计算而来。

  轧管厂4管坯锯是2001年从奥地利引进的产品。它的控制管理系统采用了西门子公司较先进的SIN840D数控系统，自投入生产以来，设备运行稳定、工作效率高。在生产中发挥了重要的作用。通过几年的实践应用，他们对SIN840D系统的性能、特点及各种故障的分析判断、处理有了较深入的研究。管坯锯类似于一个简单的SIN840D数字控制机床，SIN840D系统的稳定性、先进性、效率高决定了它的普及、推广。它在集团公司应用较多，如轧管厂的4管排锯、新型168钢管厂的管坯管排锯、设备制造中心的数控机床等。

  2、设置有进给装置（伺服电机、减速机、滚珠丝杠），出现故障时可自动制动，丝杠螺母上设有润滑点，由中心润滑单元提供润滑油脂。

  3、锯齿轮箱（消隙机构）：油池飞溅润滑，齿轮箱输出轴上装有液压缸（分离锯片）。

  5、在锯的入口和出口各一套（水平、垂直、与水平成20度角）夹紧装置，由液压缸驱动。

  6、定尺挡料器（齿轮齿条机构）：止动定位：摆动液压缸带动一个小齿条进行锁定和打开，挡板的升降采取了液压缸驱动，缓冲复位通过两个缓冲器和一个复位缸实现。

  冷定心设备主要用来将管坯的头尾中心钻孔，使得轧制时顶杆小车顶杆的顶头和坯子咬入时能够对准坯料的中心孔，从而使轧制出来的钢管壁厚均匀，提升产品的质量。

  1、链式运输机：由电机带动，减速机输出轴上安装有链齿轮，与链条啮合移动。

  2、拨料机构：由液压缸驱动的机构中有一扇型段拨叉，在拨料的过程中，扇形段可以有效的预防坯料向前滚动，拨叉能够正常回到原位。

  4、步进梁机构：减速机输出轴（主轴）上安装有齿轮，步进梁上有三个坯料位置。步进梁向前移动一次，三个坯料各向前运动一个步距900mm。

  由于管坯规格不同，会使管坯中心不能正好对准钻头，因此，在每个管坯支撑架之间有个螺旋千斤顶（电机带动其升降及其同步运动），由传感器控制。由液压缸带动虎钳将管坯夹住，冷定心机整体前移钻孔，同时，冷却液喷出进行钻头冷却。压缩空气吹切屑。

  7、拨料机构：一端钻好孔的坯料通过步进梁被送到拨料机构的斜台架上，坯料的定位方向是没有打孔的那一面。

  2、定尺锯切后的管坯由辊道输送至环形加热炉的入口，由装料机将其装入炉内，并间隔排布，环形炉每转一个角度装入一根坯料。装料的同时，另一侧的出料机也夹出一根加热好的坯料，垂直下落到出炉台架上，通过运输辊道和链式移钢机输送到穿孔前台，准备穿孔轧制。

  1、装出料机：最大坯重4932Kg，v〉1m/s,行程约8800mm,最快35s/件。坯料在其中间隔排布，每转一个角度装入一根，同时出一根。

  对称布置的4台液压马达由液压缸与之平衡，还可用于事故状态下液压马达与炉底的脱离。马达为立式布置，安装在马达上的齿轮与炉底柱型齿相啮合，驱动炉底的转动。

  小车行走驱动由变频电机减速机带动齿轮齿条来完成。钳臂的升降驱动由液压缸带动。为了调整坯料定位的偏差，设置了具有侧摆功能的小摆动缸。如出现钳臂下降不到位现象注意检查液压缸缸头是否退扣。干油润滑站每天手动打循环一次，如果压力打不到50bar,说明主管漏油且离站较近。

  加热好的管坯通过出炉台架、运输辊道、链式移钢机送入穿孔机前台导槽内，由j链式移钢机将其推入锥形孔轧辊并由入口导管为其导向，用斜轧工艺经过穿孔机顶杆将圆管坯轧制成空心毛管。在穿孔机出口用三棍定心为其导向。第一架三棍定心深入到穿孔机机架内提高了毛管的同心度，对提高毛管的壁厚质量有很大好处。

  穿孔操作完成以后，由往复移动的止推小车将穿孔顶杆和毛管抽回，当止推小车返回初始位置时，穿孔顶头正好处在顶头更换箱内，通过顶头循环更换喷洒冷却水冷却，来保证顶头的冷却效果；另外，在整个工作循环中，顶杆内部不间断地进行内部水冷。穿孔辊压下和导板对中调整完成后有液压缸平衡装置消除间隙以保证获得稳定的热轧状态。上下穿孔辊垂直方向与中心线度，水平方向与中心线度可调。在孔喉处工作辊直径为1500~1350mm，最大的毛管长度11000mm，最短坯料1150mm。

  穿孔机的工作前台是多功能的，它备有可随时更换的适用于不同生产规格要求的各种规格的料槽，并对更换上去的料槽可通过锁紧机构予以锁紧，在工作前台下面安装有辊道升降的机构，在工作前台台面上安装有可拆去的推坯机构。穿孔机前台由前台拨入机、导槽、剔除台架、推钢机等组成。坯料通过辊道和链式移钢机被送入前台过渡台架，前台拨入机构拨料臂由液压缸驱动，将坯料拨入穿孔导槽。活动导槽由双液压缸驱动。回缩位支撑在可调整的支座上，用垫片调整活动导槽高度，来满足轧制不同孔型的需要。活动导槽液压缸伸出还具有事故剔料功能。推钢机由电机减速机带动链条，推座，推杆（设计长度为10070mm）在从动轮导向装置到乡下把坯料顶入主机入口导管内，轧辊咬入进行轧制。

  调整装置分别安装在穿孔机的同侧，角度调整采用电机驱动千斤顶带动导杆完成，平衡机构则由带位置传感器的液压缸伸出带动导杆平衡消除调整间隙。导杆与顶块采用球面接触增大了受力面积，并采用了伸缩套对导杆进行防尘防水的保护，下转鼓的调整平衡原理与上同。

  轧辊压下调整分别采取了了同步压下，也就是用一台电机减速机驱动由连接轴连接的两个蜗轮蜗杆机构的丝杠同步压下调整，压块使用连接板连接，丝杠外露部分采用伸缩防护套保护。压下千斤顶的输入轴上安装有链条传动的电气位置检测装置。上压下电机减速机安装在机盖上，下压下电机安装在主机外侧。

  上辊平衡由安装在穿孔机盖中间的液压缸回缩提起上轧辊锁定平衡，下辊平衡靠轧辊的自重锁定平衡。

  上转鼓使用安装在机盖上的平衡缸锁定，下转鼓平衡采用安装在牌坊入口侧底座上的一个液压缸锁定，用以消除压下调整产生的间隙，确保轧辊下量的准确稳定。

  穿孔机机盖为横向侧移开闭式，机盖的四角有四个锁紧缸。当机盖需要打开时，四个锁紧缸首先打开，机盖上升，打开缸可以推动机盖上的四个轮子，沿辊道转动机盖移出工作位置，能够直接进行轧辊的更换及检修。当检修或换辊完成后，机盖横向移回工作位，四个锁紧缸伸出消除锁紧工作面间隙，机盖被锁紧在牌坊上。

  穿孔导板底座为横向侧移式，单缸驱动。导板底座有两个锁紧缸，导板旋转座上有一个用于消除间隙的油缸。当需要在线更换导板时，首先打开那个用于消除间隙的油缸和两个锁紧缸，从而将底座打开，由离合缸驱动导板底座横向移出穿孔机。

  穿孔机后台升降辊道共有六组，由液压马达单独驱动。升降的三个位置（顶杆位、毛管位、最低位）由带位置传感器的液压缸来完成。为避免顶头对升降辊道的冲击，每个辊道还设计单独升降的液压缸。毛管位和最低位时单独升降的液压缸缸杆在伸出位，顶杆位时液压缸杆在回缩位。当小车进车时，顶头每过一个升降辊道后单独液压缸依次升起达到顶杆位。

  顶杆三辊夹紧机构安装在顶头水冷更换箱的两侧，用下辊的升降满足多种规格的顶杆，两个下辊的升降行程靠手摇，由同步轴连接的两个千斤顶，带动连杆升降确定，连杆上升行程max280mm,下辊的升降由下辊底座下的液压缸伸缩完成。上升和下降由两个导向杆导向使其上下平稳。毛管挡叉后的三辊夹紧机构当顶头通过时下辊底座下液压缸回缩，下辊下降，顶头通过后液压缸升起。对下辊具有保护作用。顶干校车前的三辊夹紧机构调整后由底座下液压缸锁紧保持下辊的稳定性。顶杆到达工作位后，上辊由液压缸驱动夹紧顶杆，保护顶杆的对中，减小轧制后期顶杆的抖动。

  顶杆小车由小车车体，托顶杆小车,小车锁紧座，钢丝绳及传动机构，顶杆预旋转离合机构和小车前伸量调整机构组成。

  四角装有四个行走车轮，车体两侧设计了四个导向轮为其导向。小车的旋转机构由顶杆支撑座止推轴承、向心推力轴承和旋转轴等组成。小车后部装有一个A+B两个行程的换顶头缸。（A行程=325mm，B行程=60mm)顶头内部冷却水从液压缸的活塞杆内部通过，经过一个特殊的旋转接头连接到与顶杆随动的小车内部旋转机构上，通过一个特殊的导管与顶杆内部导管相连接。导管内部的冷却水从顶杆前部流入顶杆内腔，沿顶杆内腔流回到顶杆小车旋转机构后部经排放管排放到小车床身下专用的收集水槽排放。

  左右两个锁紧缸，两组滑道，点击驱动的位置调整千斤顶和两个间隙消除平衡缸组成。小车前伸量调整实际是靠调整小车壳体前后位置来完成，调整机构安装在小车的后面，电机减速机通过连接轴带动两套千斤顶的丝杠同时伸缩，丝杠与壳体连接壳体移动定位。位置调整后由丝杠两侧与壳体连接的两个液压缸锁定平衡。小车进入壳体内部工作位，壳体上部的两个液压缸先后锁紧，车体前端的两个消隙缸锁定消隙。

  小车的预旋转传动没有安装在小车上，只是减速机安装在壳体上，电机靠万向轴与减速机相连，万向轴前后摆动距离与小车前伸量范围相同为550mm。小车到达工作位锁定机构锁定后，预旋转离合缸伸出，推动花键轴向前移110mm，花键轴前端特殊连接的带弹簧的内齿涛与小车旋转体上方伸出的外齿轮啮合，电机转动，减速机转动，花键轴转动，旋转体上方的小齿轮转动带动旋转体内的大齿轮转动，齿轮轴与顶杆尾部连接，顶杆转动找中心达到预旋转目的。当轧制转速超过电机转速，超越离合器断开，预旋转随动，轧制结束后离合缸杆回缩。

  顶头更换机构安装在顶杆三棍夹紧机构和毛管挡叉之间，由一个顶头更换箱包括顶头导向、托平、挡料及顶头箱移动传动机构，两个顶头筐、水冷却系统组成。

  每个顶头筐有三个V形顶头存放位，顶头筐可在顶头箱内由电机传动机构驱动，可使顶头筐内不同的顶头位处于轧线上。生产中可以随时更换损坏的顶头，为了增加冷却效果，也可以采用每轧制一根毛管更换一次顶头的方式，更换顺序为1-2-3-1-2-3的方式。两个顶头筐一个处在工作位，另一个移到轧制线的两侧，顶杆规格变化时，可以调整顶头筐整体高度适应顶杆，顶头中心线的变化与轧制线一致，调整方式为手动调整有刻度的丝杆相应刻度与顶杆直径变化。

  更换顶头时，首先是顶杆返回到初始位，此时顶头处于顶头箱内冷却位。顶杆小车前的三辊夹紧机构抱紧顶杆，顶杆小车上的顶头更换缸伸出，此时小缸（行程60）在伸出状态推动顶杆内连接杆，连杆内的柱销可以回到顶杆内，此时更换顶头缸缸杆继续伸出，将顶头从顶杆上卸下。为防止顶头落到顶头筐外，生起的挡料装置会将顶头挡在筐内。

  顶头安装时，首先将顶头更换缸缩回，顶头箱传动机构将顶头箱移位，在线顶头更换。顶头箱内有托平装置将顶头托平，顶头防掉装置，导向装置关闭两个导向门为顶头导向，这是顶杆小车驱动机构驱动小车前伸，顶头被安装在顶杆上。顶头更换和小缸缩回，顶杆上的柱销被连杆上的凸起部位压下至顶头柱销槽内。

  坯料被穿孔机穿成毛管后，顶杆小车将顶杆脱出，由后台的拨出机构翻出穿孔后台，由接料臂将毛管移送至吹硼砂站。吹硼砂站由电机单独驱动的五组回转盘和六组由液压缸驱动的接料臂组成。

  通过回转盘的旋转，使毛管在吹硼砂站上获得一个稳定的旋转速度，此时硼砂喷嘴毛管端部接近，由吹硼砂系统（除氧化系统）向毛管内吹扫定量的硼砂，由于毛管的自旋转使其在内表面喷涂更加均匀。同时有吸收装置将产生的废料及废气吸收，达到环保功能。

  毛管移送小车由驱动装置（包括电机、减速机、传动轴）车体、轨道、六个转动的料钩子和转动驱动电机及外开齿轮，

  电缆托链组成。小车行走靠电机减速机通过连接轴带动连接齿轮与横移梁上的齿条啮合来完成。

  连轧前台设备（从PQF轧机入口到限动齿轮箱之间的设备，全长32米）：连轧入口上下夹送辊、入口除磷箱、入口挡叉、9个轧线组轧线齿式回转臂、事故挡叉。

  芯棒长20m,不一样的规格其直径不同，直径从194.4mm~438.8mm之间有几种规格。

  2、在拉回过程中，PQF隧道内的2台芯棒支撑架，一个芯棒支撑辊，在主机线个轧线支撑辊对芯棒起到了支撑作用。

  芯棒限动轧制机制大多数都用在轧管时控制芯棒的工作速度，以提高管子的内表面上的质量。限动齿条前端有夹持头，夹持芯棒尾部。

  芯棒与毛管被轧线回转臂翻到PQF主轧线上后，PQF前入口挡叉升起挡住毛管,此时芯棒尾柄已被翻到齿条夹持头内,限动减速机转动，带动齿轮箱，齿轮箱带动齿条快速插入PQF主机。此时轧机除磷箱内的轧线支撑辊升起以支撑芯棒，另外，主轧线个液压缸的作用下，完成其升降的调整工作。

  当芯棒快速插入PQF轧机时，PQF轧机冷却水自动关闭，以防止芯棒表面的润滑剂石墨被冲刷掉。芯棒插入轧机结束后，毛管定位挡叉在液压缸的作用下下落。毛管在上下夹送辊的共同作用下被咬入轧机。同时，位于挡叉后面的高压水除磷装置对其除磷。

  毛管在第一机架的工作速度大于芯棒的限动速度。由于芯棒与毛管之间的摩擦力，后一机架的毛管对前一机架内的芯棒施加拉力，芯棒限动装置像一个反馈制动器那样工作。每当被轧制的毛管被咬入下一机架后，芯棒所受的拉力也就要增加一个数值。当毛管尾端离开PQF最后一个机架时，芯棒就失去向前的拉力，并在限动齿条的反作用力下而与毛管脱离。此时齿条电机打反转，齿条减速机拉动齿条返回起始零位。芯棒由辊道支撑返回。当毛管离开每个支撑辊时，每个支撑辊在液压缸的作用下，逐一从毛管位升起到芯棒位。

  芯棒限动装置由六台电机经连轴器、连接轴（安全轴），驱动齿条减速机。减速机的输出轴通过连接轴及齿接手，传递给限动齿轮箱。限动齿轮箱内六根齿轮轴传动限动齿条，六条齿轮轴上下各三根与齿条啮合带动齿条作直线运动。限动减速机为两台，重叠安装，每台减速机三根输入轴，三根输出轴，输入轴通过键与齿接手与电机相联。由于减速机与电机的中心距不同，上面的为2855mm,下面的为5405mm。所以他们之间的连接轴分为长短两种，每根输入轴上安装有抱闸片，其制动力矩靠液压制动器来完成；在输入轴上还配有安全销，当轧制限动力矩超载时，安全销断裂，以保护减速机和电机。限动减速机为二级直齿圆柱齿轮传动。为喷淋式润滑，有独立的润滑站。限动减速机有六根输出轴，输出轴通过花键齿与传动轴相联，传动轴通过花键齿与限动齿轮箱相联。限动齿轮箱共有六根齿轮轴，均为直齿圆柱齿轮。

  芯棒的往复直线运动均由齿条来完成。限动齿条由夹持头、尾座缓冲挡板和4段齿条组成。齿条全长约35.88m，共有68个支撑导向轮。4段齿条，每段长约8.2m，采用焊接结构，其材质为30NiCrMo12,其表面硬度为HB300-400。

  限动齿条齿轮箱后面的滑轨上装有约32.5m的防护罩。齿条与齿条之间采用热装方式（热胀冷缩原理）牢固地连接在一起，每段之间有连接块。

  限动夹持头安装在整个限动齿条的最前端，夹持芯棒尾柄使芯棒跟随齿条一起往复运动。夹持头内有碟簧组件一套（40个）。碟簧组件与零位压板凸轮相互作用来锁定芯棒。

  在主轧线上设有两处零位压板，一处位于限动齿轮箱出口处，为固定零位压板（在毛管线内予穿时使用）。另一处与其相隔11m靠近轧机处，是由液压缸驱动的活动式压板（在毛管线外予穿时使用）。

  连轧减速机输出轴与轧辊之间的轴为传动轴（转轴，花键齿连接，它与轧辊通过扁头传动。）。支撑机构作用是支撑传动轴和调整传动轴摆角。离合机构作用是伸缩传动轴。还设置了扶正机构以保证上轴的对中性。这三个机构均为液压缸带动。主轴支撑液压缸自带限位传感元件以控制传动轴的位置。

  3、异型鼓型联轴器，联轴器的外套与短轴用螺栓连接，联轴器的内套与传动主轴是鼓型齿连接，接手的内外齿套设有凸凹结合面。

  6、扁头通过定位盘和螺栓与轧辊轴固定。扁头与轧辊端鼓型齿联轴器花键齿和鼓型齿啮合，并且在更换轧辊时二者可以分离和结合。

  7、伸缩套。其端部设有法兰和定距环，定距环宇主轴固定连接，这样当主轴伸缩时，离合缸驱动伸缩套带动主轴伸缩，即与轧辊脱离和结合。

  PQF的传动轴与MPM的传动轴有很大的不同。PQF传动轴为可以伸缩的形式，其目的为：当更换轧辊时，轧辊是固定在隧道里不动的。传动轴依靠其支持机构和离合机构来完成与轧辊的脱离连接的。即更换轧辊时，离合机构的伸缩缸伸出驱动传动轴回缩562.5m，使传动轴与轧辊脱离。当更换新辊后，传动轴依靠支持机构的支持缸来摆正角度，再由离合缸缩回，此时传动轴依靠其内部的弹簧使其伸长，与轧辊连接。支持缸共有15个，分别位于每根主轴的前端，主要负责主轴花键齿与轧辊扁头花键齿的对中。当主轴与轧辊对正后，位于主轴伸缩套处的离合缸负责主轴在轴向的运动，完成主轴花键齿与轧辊扁头花键齿的联接工作。离合缸共15个，每根主轴一个。

  PQF换辊前将新轧辊摆放在新辊横移小车上，新辊存放小车与旧辊横移小车通过销轴连接，旧辊横移小车与连轧出口升降辊道梁横移小车用液压缸驱动的连杆挂钩相连。出口辊道梁横移小车与横向拉伸液压缸相连。这样，当需要换辊时，横向平移缸缩回3300mm，带动出口辊道梁偏离PQF主轧线，与此同时旧辊

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