一种螺旋钢管管坯合缝辊装置和螺旋钢管制管系统的制作方法

本发明属于超大管径螺旋钢管加工技术领域，更具体地说，是涉及一种螺旋钢管管坯合缝辊装置和螺旋钢管制管系统。

背景技术：

近年来市场需求的输水钢管的管径规格逐渐增大，传统的三辊弯板外控辊式螺旋成型方式在生产普材大管径(φ2032以上)钢管时，钢管调型难度较大；尤其在钢管径厚比≥120时，由于母材屈服强度普遍低，管坯在调型过程中钢带递送边和管坯自由边极易出现正反错边、管坯头端低头、管型几何尺寸超标等现象，这导致调型管坯无法进行后续的内外焊缝焊接工序，最后造成若干螺距的调型管段由于管径、椭圆度、错边、焊缝开漏等关键技术指标超标而降废；而钢管管径和壁厚较大时，数个螺距的管坯降废即造成数吨的材料成本损失。

螺旋钢管的关键制管设备有递送机、成型器、扶正器和其它辅助设备装置，管坯成型后需要经过内焊、外焊两道工序。由于工序限制，外焊焊点通常在管坯回转中心(即内焊焊点附近)一个半螺距之后，连接外焊的扶正器距管坯回转中心更远，通常在两个螺距以上。钢管调型过程中，钢带经过三辊弯板机螺旋成型超过一个螺距后，管坯自由边和钢带递送边啮合而形成螺旋钢管，此时管坯头端离最近的成型辊或扶正器支撑辊的距离均为一个螺距；管坯头端由于重力影响，造成管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝开缝，继而严重制约管坯成型和内外焊接工序。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种螺旋钢管管坯合缝辊装置和螺旋钢管制管系统，旨在解决管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝开缝的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种螺旋钢管管坯合缝辊装置，包括挂座、合缝辊机构和平移限位机构；

所述挂座包括与拟加工的螺旋钢管的轴线平行的支撑臂；

所述合缝辊机构包括：滑动限位在所述支撑臂上的导向座和装配在所述导向座上的合缝辊，所述合缝辊设有限位管坯头端的限位环槽；

所述平移限位机构，用于驱动所述合缝辊机构在所述支撑臂上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移。

进一步地，所述螺旋钢管管坯合缝辊装置，还包括：

导向杆，设置在所述挂座上，并与所述支撑臂平行；

所述导向座上设有装配孔，并通过所述装配孔滑动限位在所述导向杆上。

进一步地，所述挂座还包括座体和定位板，所述支撑臂和所述导向杆限位在所述座体与定位板之间；

所述座体用于与成型器内控辊的侧壁连接；

所述定位板还用于装配所述平移限位机构。

进一步地，所述平移限位机构包括丝杠丝母副，其中丝母装配在所述挂座上，丝杠的平移端与所述导向座接触，并驱动所述导向座向管坯螺旋缝啮合中心方向平移。

进一步地，所述导向座包括支撑立板和设置在所述支撑立板下部的合缝辊装配板；

所述支撑立板上部限位在所述支撑臂上，并相对所述支撑臂具有滑动自由度，所述支撑立板下部向下延伸至与所述管坯头端所在高度匹配；

所述合缝辊装配板用于装配所述合缝辊。

所述支撑臂包括两个平行对称设置在挂座上的矩形管；

所述支撑立板限位在两个所述矩形管的相对侧壁之间，且在所述支撑立板上垂直设有梁板，所述梁板桥跨式搭放在两个所述矩形管的上表面。

本发明还提供了一种螺旋钢管制管系统，包括递送机、成型器和扶正器，还包括上述的螺旋钢管管坯合缝辊装置。

本发明实施例提供的管坯合缝辊装置的有益效果在于：与现有技术相比，可在大口径螺旋钢管管坯调型阶段通过平移限位机构驱动合缝辊机构，进而推动和调节管坯头端，使得管坯自由边与钢带递送边充分贴合，消除管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝开缝现象，保证后续内焊和外焊工序顺畅进行；最大程度降低管坯降废几率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的管坯合缝辊装置的使用状态图；

图2为图1中管坯合缝辊装置的立体图；

图3为图2的a向视图；

图4为图2中导向座的立体结构示意图。

附图标记：

10-挂座11-座体12-支撑臂

13-定位板20-合缝辊机构21-梁板

22-支撑立板23-合缝辊24-合缝辊装配板

25-加强立板26-限位板27-第二滑板

28-第一滑板30-平移限位机构31-丝杠

32-丝母40-导向杆51-钢带递送边

52-管坯自由边53-管坯头端

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例设置带有限位环槽的合缝辊，用于限位卡住管坯头端，再通过平移限位机构驱动合缝辊机构平移，使管坯头端向管坯螺旋缝啮合中心方向蠕动，最终实现管坯自由边和钢带递送边紧密啮合的目的，避免调型过程中的“开缝”缺陷。

请参阅图1和图2，现对本发明提供的管坯合缝辊装置进行说明。所述管坯合缝辊装置包括挂座10、合缝辊机构20和平移限位机构30。所述挂座10包括支撑臂12，所述支撑臂12与拟加工的螺旋钢管的轴线平行，用于限位合缝辊机构20。所述合缝辊机构20包括滑动限位在所述支撑臂12上的导向座和装配在所述导向座上的合缝辊23，所述合缝辊23上设有限位管坯头端53的限位环槽，所述限位环槽用于支撑限位管坯头端53，防止管坯头端滑脱。所述平移限位机构30，用于驱动所述合缝辊机构20在所述支撑臂12上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，从而驱动管坯自由边52与钢带递送边51充分贴合，有利于后续的焊接工艺，也可防止已焊接的焊缝开缝，降低管坯降废几率，提高螺旋钢管的品质。

进一步地，所述的管坯合缝辊装置还包括导向杆40，所述导向杆40采用圆滑圆柱体，设置在所述挂座10上，并与所述支撑臂12平行，用于所述导向座的滑动导向，所述导向座上设有与所述导向杆40匹配的装配孔，参见图4中的通孔，所述导向座并通过所述装配孔滑动限位在所述导向杆40上。设置所述导向杆40，使所述导向座的平移更加平稳。

参见图3，本实施例中所述挂座10还包括座体11和定位板13，所述支撑臂12和所述导向杆40固定在所述座体11与定位板13之间。其中，所述支撑臂12一端通过焊接连接在所述座体11上，所述导向杆40的一端插接限位在所述座体11上，所述支撑臂12和所述导向杆40的另一端分别穿过所述定位板13上的限位孔，使得所述支撑臂12和所述导向杆40平行。还可以通过导向杆压盖将所述导向杆4与定位板13固定。

所述座体11用于与螺旋钢管成型器内控辊的侧壁连接，从而将所述螺旋钢管管坯合缝辊装置限位。所述螺旋钢管成型器内控辊即现有技术中的2^#辊。所述定位板13对所述支撑臂12和所述导向杆40起到限位的作用，同时还用于装配所述平移限位机构30。

进一步地，所述平移限位机30构包括丝杠丝母副，其中丝母32为长丝母，装配在所述挂座10的定位板13上，所述丝杠31与所述丝母32螺纹连接，且所述丝杠31平移端与所述导向座接触，用于驱动所述导向座沿所述支撑臂12向管坯螺旋缝啮合中心方向平移。所述丝杠31包括旋转端和平移端，所述旋转端用于旋转丝杠使其平移。当将丝杠31向内旋转时，驱动所述导向座向螺旋钢管的螺旋缝中心移动，丝杠丝母副的螺纹对管坯头端还具有限位的作用。从而方便调整管坯自由边52与钢带递送边51的啮合度，防止开缝。

进一步地，所述导向座的结构有多种，比如所述导向座包括支撑立板22和设置在所述支撑立板22下部的合缝辊装配板24。所述支撑立板22的上部限位在所述支撑臂12上，并相对所述支撑臂12具有滑动自由度，该结构可以为：支撑臂12为矩形管，支撑立板22上设置与支撑臂12横截面匹配的限位孔，使得支撑立板22可以在支撑臂12上滑动。所述支撑立板22下部向下延伸至与所述管坯头端53所在高度匹配，该高度与挂座的定位高度有关。

本实施例中导向座的结构是基于所述支撑臂12为两个平行对称设置在挂座10上的矩形管而设计的。参见图3和图4，所述导向座包括支撑立板22和设置在所述支撑立板22下部的合缝辊装配板24，与所述支撑立板22垂直设置的梁板21，所述梁板21桥跨式搭放在两个所述矩形管的上表面，所述支撑立板22限位在两个所述矩形管的相对侧壁之间。为了支撑立板22的稳定，还设置了加强立板25，起到加强筋的作用。将导向座限位在两个矩形管之间，平移更加稳定。为了更平稳、灵活地平移所述导向座，在所述梁板21下表面设有与所述矩形管的上表面滑动配合的第一滑板28。在该结构中，所述导向座的前后两侧通过所述支撑立板22限位在两个所述矩形管的相对侧壁之间，上部通过所述导向杆40限位，再通过第一滑板28滑动限位在所述矩形管的上表面，这样，所述导向座可在所述支撑臂12上平稳地滑动。

进一步地，参见图4，所述导向座还包括与所述支撑立板22垂直设置的限位板26；所述限位板26位于两个所述矩形管的相对侧壁之间，且下表面的通过螺纹连接或者焊接的方式连接有第二滑板27，所述第二滑板27与两个所述矩形管的下表面滑动配合。在该实施例的结构中，所述导向座通过所述第一滑板28和第二滑板27与所述支撑臂12的上、下表面滑动限位，将所述导向座从前、后侧面，以及上、下表面均形成了限位结构，只剩下平移自由度。且所述第一滑板28和所述第二滑板27可选用石墨铜滑板，从而实现导向座的稳定滑动，便于合缝辊的调节。

本发明还提供了一种螺旋钢管制管系统，包括递送机、成型器和扶正器，还包括上述所述的管坯合缝辊装置。

综上所述，使用本发明实施例进行合缝的方法为：

将发明实施例通过所述挂座10装配到三辊弯板式成型机的内控辊的侧壁上，通过平移限位机构30推动所述导向座向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，使管坯自由边52与钢带递送边51啮合，通过內焊机完成內焊。具体地，通过旋转丝母丝杆副驱动所述导向座带动所述合缝辊23向管坯啮合中心移动，合缝辊23的辊子为槽形辊，防止管坯头侧脱出辊子；合缝辊23推挤管坯头端53使管坯头部整体向啮合中心靠拢，从而消除管坯开缝现象，为后续内焊工序创造良好的焊接工况，最大程度降低管坯降废几率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。