花纹轧制成型机组及具有其的焊管生产系统的制作方法

1.本发明涉及焊管制造技术领域，特别地，涉及一种花纹轧制成型机组。此外，本发明还涉及一种包括上述花纹轧制成型机组的焊管生产系统。


背景技术：

2.高效换热管相比于光面管具有更高的换热系数，因而在空冷等领域具有巨大的应用前景。目前，高效换热管的生产流程主要是先制作焊管或无缝管，然后进行离线轧制，这就导致高效换热管的生产步骤繁多，生产效率低下，使其价格一致居高。
3.为了实现在线生产高效换热管的目的，开展了在焊管成型机组上采用轧花辊代替光面辊的形式，可以将带材表面压轧出花纹，然后经过焊接形成高效换热焊管。但是此种形式下，由于现有机组轧辊固定不可调，无法实现间断性轧制，而导致整个带材都被轧制成花纹。生产出的焊管外壁全部带有花纹，由于花纹的存在，使得管材在胀管之后与管板之间存在间隙，无法通过泄露检验，限制了外壁带有花纹的高效换热管的使用。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种花纹轧制成型机组及具有其的焊管生产系统，以解决现有焊管壁面全部带有花纹进而导致管材在胀管之后与管板之间存在间隙，进而无法通过泄露检验的技术问题。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种花纹轧制成型机组，包括：支设于支撑基础上的安装机架和杠杆式驱动机构，及连接于安装机架上的动作控制系统、第一轧辊和第二轧辊，第一轧辊转动支设于安装机架上，且第一轧辊和第二轧辊配合作用，以在两者之间牵引穿设的带材上轧制出花纹；第二轧辊滑动连接于安装机架上，杠杆式驱动机构的驱动端与第二轧辊相连，其相对设置的施力端用于根据电流大小产生相应大小的下压驱动力，以使驱动端上扬后推动第二轧辊朝第一轧辊滑移，以施加带材相应大小的轧制压力；动作控制系统与杠杆式驱动机构电性连接，以调节杠杆式驱动机构内的电流大小和电流通断时间，进而控制带材上花纹的轧制深度及轧花段和光面段的长度。
7.进一步地，安装机架包括固定于支撑基础上的安装底板，及垂直连接于安装底板两端的两块支撑立板；第一轧辊的两端分别转动支设于两块支撑立板上。
8.进一步地，安装机架包括固定于支撑基础上的安装底板，及垂直连接于安装底板两端的两块支撑立板；第一轧辊的两端分别通过一组悬吊连接件高度可调节式连接于对应侧的支撑立板上。
9.进一步地，支撑立板上开设有沿其高度方向延伸且贯穿板面的限位滑槽，且支撑立板上设有沿限位滑槽延伸布设的高度刻线；悬吊连接件包括悬吊丝杆、及滑动连接于限位滑槽内的悬吊滑块，悬吊丝杆螺纹连接于支撑立板上，且底端连接悬吊滑块；第一轧辊的两端分别转动支设于两侧的悬吊滑块上。
10.进一步地，杠杆式驱动机构的数量为两组，两组杠杆式驱动机构分设于安装机架的两侧，各杠杆式驱动机构包括：支设于支撑基础上的支座、铰接于支座上的施力杠杆、连接于施力杠杆驱动端上的支撑滑块、及位于施力杠杆施力端下方的支撑基础上的磁吸件；支撑滑块滑动连接于对应侧的限位滑槽中，且第二轧辊的两端分别转动支设于两侧的支撑滑块上；磁吸件与动作控制系统相连，以根据电流大小产生相应大小的用于将施力杠杆的施力端向下吸紧的下压吸紧力。
11.进一步地，磁吸件包括电磁吸盘、与电磁吸盘相连的电磁电源，电磁电源与动作控制系统相连。
12.进一步地，施力杠杆的驱动端由其端部内凹延伸且贯穿板面的避让槽分割为相对间隔设置的两块支撑支板，两块支撑支板分设于对应侧的支撑立板的两侧，且各支撑支板上设有支撑滑块；第二轧辊的端部同时支设于同一侧的两块支撑滑块上。
13.进一步地，动作控制系统包括控制器、与控制器电性连接的压力传感器、及用于可调节安装压力传感器的限位构件；限位构件连接于悬吊滑块上；压力传感器连接于限位构件的端部，且朝向第二轧辊，以用于与支撑滑块抵接；磁吸件与控制器相连。
14.进一步地，花纹轧制成型机组还包括用于驱动第一轧辊和第二轧辊分别旋转的旋转驱动机构；旋转驱动机构包括驱动电机、与驱动电机相连的减速机、及与减速机相连的联轴器，联轴器与对应设置的第一轧辊或第二轧辊的安装轴相连；或者旋转驱动机构包括驱动电机、与驱动电机相连的减速机、与减速机相连的主动驱动齿轮、及与主动驱动齿轮外啮合的从动驱动齿轮，主动驱动齿轮装设于第二轧辊安装轴的外圆上，从动驱动齿轮装设于第一轧辊安装轴的外圆上。
15.根据本发明的另一方面，还提供了一种焊管生产系统，包括：开卷机、与开卷机相连的如上述中任一项的花纹轧制成型机组、与轧花纹成型机组相连的焊管成型机组、及与焊管成型机组相连的焊接机组。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明的花纹轧制成型机组中，通过动作控制系统控制杠杆式驱动机构的通断电时间，可相应控制带材上轧花段和光面段的长度，通过控制杠杆式驱动机构内电流的大小，可相应控制带材上轧制出的花纹的深度，即本发明成型机组不仅能够实现板面带有花纹的带材的连续自动化生产，且板面上轧花段和光面段的长度可调，轧花段的花纹深度可控，进而保证由该带材制备成型的换热管在后期使用过程中与管板胀接的紧密性，有效避免连续花纹换热管存在的泄露检验不合格的问题，显著降低壁面带有花纹的高效换热管的生产成本，促进其推广使用；本发明采用自主设计、可精确控制轧制压力的花纹轧制成型机组，采用杠杆式驱动机构控制第二轧辊的位移和轧辊之间的压力，采用表面带有花纹的轧花辊，使得带材经过成型机组后即可表面压轧出花纹形貌，通过杠杆式驱动机构的通断电，实现连续轧花和断续轧花的要求，且控制轧辊之间的压力，可控制轧花段花纹的深度，通过控制轧花辊花纹形式，可控制带材表面花纹形貌；本发明成型机组是一套单独的动作系统，使用灵活、适应性强，能够连接于不同的焊管生产线中使用，使焊管生产实现在线连续性，并解决现有焊管生产线仅能生产光面管，而不能在线生产高效换热管的技术难点，显著提高高效换热管的生产效率和生产质量；
18.本发明的焊管生产系统中，能够实现壁面带有花纹的带材的自动化连续生产，且
带材上轧花段和光面段的长度可调，轧花段的花纹深度可控，进而确保由带材制备成型的换热管在后期使用过程中与管板胀接的紧密性，避免连续花纹焊管存在的泄露检验不合格等问题，显著降低壁面带有花纹的高效换热管的生产成本，促进其推广使用；本发明的焊管生产系统使用灵活、适应性强，能够实现高效换热管的在线连续生产，进而显著提高高效换热管的生产效率和生产质量。
19.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1是本发明优选实施例的花纹轧制成型机组的空间结构示意图；
22.图2是图1的主视结构示意图。
23.图例说明
24.10、安装机架；11、安装底板；12、支撑立板；20、第一轧辊；30、第二轧辊；40、带材；50、杠杆式驱动机构；51、支座；52、施力杠杆；53、支撑滑块；54、磁吸件；60、支撑基础；70、悬吊连接件；71、悬吊丝杆；72、悬吊滑块。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
26.参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种花纹轧制成型机组，包括：支设于支撑基础60上的安装机架10和杠杆式驱动机构50，及连接于安装机架10上的动作控制系统、第一轧辊20和第二轧辊30，第一轧辊20转动支设于安装机架10上，且第一轧辊20和第二轧辊30配合作用，以在两者之间牵引穿设的带材40上轧制出花纹。第二轧辊30滑动连接于安装机架10上，杠杆式驱动机构50的驱动端与第二轧辊30相连，其相对设置的施力端用于根据电流大小产生相应大小的下压驱动力，以使驱动端上扬后推动第二轧辊30朝第一轧辊20滑移，以施加带材40相应大小的轧制压力。动作控制系统与杠杆式驱动机构50电性连接，以调节杠杆式驱动机构50内的电流大小和电流通断时间，进而控制带材40上花纹的轧制深度及轧花段和光面段的长度。
27.本发明的花纹轧制成型机组工作时，第一轧辊20和第二轧辊30转动，且带材40在外部牵引机组的作用下由第一轧辊20和第二轧辊30之间的间隙穿设平移；动作控制系统控制杠杆式驱动机构50启动，使杠杆式驱动机构50内的电流逐步增大，进而使杠杆式驱动机构50的施力端产生与电流大小呈正比增加的下压驱动力，该下压驱动力使杠杆式驱动机构50的施力端下压，而相对设置的驱动端上扬，杠杆式驱动机构50的驱动端上扬时，同步推动第二轧辊30朝第一轧辊20滑移并上压带材40，当第二轧辊30与第一轧辊20之间的压力达到预设值后，保持杠杆式驱动机构50内的电流大小不变，从而第一轧辊20和第二轧辊30两者配合作用在带材40的至少一个面上轧制出预设深度的花纹；当电流的接通时间达到预设值后，动作控制系统控制杠杆式驱动机构50断电，杠杆式驱动机构50施力端的下压驱动力消
失，其驱动端在第二轧辊30的自重作用下下移，第二轧辊30和第一轧辊20分离，带材40保持前移，该时间段内，带材40形成光面段，以待杠杆式驱动机构50的下次得电。
28.本发明的花纹轧制成型机组中，通过动作控制系统控制杠杆式驱动机构50的通断电时间，可相应控制带材上轧花段和光面段的长度，通过控制杠杆式驱动机构50内电流的大小，可相应控制带材上轧制出的花纹的深度，即本发明成型机组不仅能够实现板面带有花纹的带材的连续自动化生产，且板面上轧花段和光面段的长度可调，轧花段的花纹深度可控，进而保证由该带材制备成型的换热管在后期使用过程中与管板胀接的紧密性，有效避免连续花纹换热管存在的泄露检验不合格的问题，显著降低壁面带有花纹的高效换热管的生产成本，促进其推广使用；本发明采用自主设计、可精确控制轧制压力的花纹轧制成型机组，采用杠杆式驱动机构50控制第二轧辊的位移和轧辊之间的压力，采用表面带有花纹的轧花辊，使得带材经过成型机组后即可表面压轧出花纹形貌，通过杠杆式驱动机构50的通断电，实现连续轧花和断续轧花的要求，且控制轧辊之间的压力，可控制轧花段花纹的深度，通过控制轧花辊花纹形式，可控制带材表面花纹形貌；本发明成型机组是一套单独的动作系统，使用灵活、适应性强，能够连接于不同的焊管生产线中使用，使焊管生产实现在线连续性，并解决现有焊管生产线仅能生产光面管，而不能在线生产高效换热管的技术难点，显著提高高效换热管的生产效率和生产质量。
29.可选地，如图1所示，第一轧辊20和第二轧辊30中至少有一个是表面带有不同深度、形状花纹的轧花辊，通过轧花辊和光面辊之间的挤压力，使带材表面轧制出花纹，且通过调整轧花辊和光面辊的位置，可以控制焊管花纹的位置，如，仅外壁带有花纹的高效管，或仅内壁带有花纹的高效管，或内壁和外壁均带有花纹的高效管。
30.可选地，第一轧辊20的第一安装方式，图未示，安装机架10包括固定于支撑基础60上的安装底板11，及垂直连接于安装底板11两端的两块支撑立板12。第一轧辊20的两端分别转动支设于两块支撑立板12上。第一轧辊20的该种安装方式中，安装机架10的结构简单、容易制备，且第一轧辊20安装、拆卸简单。
31.可选地，第一轧辊20的第二安装方式，如图1所示，安装机架10包括固定于支撑基础60上的安装底板11，及垂直连接于安装底板11两端的两块支撑立板12，安装机架10的结构简单、容易制备。第一轧辊20的两端分别通过一组悬吊连接件70高度可调节式连接于对应侧的支撑立板12上，通过悬吊连接件70可调节第一轧辊20相对安装机架10的安装高度，进而使本发明的成型机组适应于不同带材不同花纹轧制深度的要求。
32.本可选方案中，如图1和图2所示，支撑立板12上开设有沿其高度方向延伸且贯穿板面的限位滑槽，且支撑立板12上设有沿限位滑槽延伸布设的高度刻线。悬吊连接件70包括悬吊丝杆71、及滑动连接于限位滑槽内的悬吊滑块72，悬吊丝杆71螺纹连接于支撑立板12上，且底端连接悬吊滑块72。第一轧辊20的两端分别转动支设于两侧的悬吊滑块72上。本可选方案中，悬吊滑块72滑动连接于限位滑槽内，从而通过限位滑槽对悬吊滑块72的滑移进行导向和限位，同时增强悬吊滑块72安装的稳定性，防止其受力偏摆。调节操作时，只需旋动悬吊丝杆71，即可调节悬吊滑块72在限位滑槽内的高度位置，进而调节第一轧辊20在支撑立板12上的高度位置，最终调节第一轧辊20承受第二轧辊30施加的轧制压力的大小，第一轧辊20越靠近第二轧辊30，则产生相同轧制力所需的杠杆式驱动机构50中的电流越小，节省电流，且相同电流情况下，带材上可轧制出深度更深的花纹。支撑立板12上的高度
刻线用于标识悬吊滑块72的高度位置，且通过调节悬吊丝杆71，可使第一轧辊20两侧的高度一致，进而提高第一轧辊20的安装精度及花纹轧制精度，使带材宽度方向上的花纹深度一致。
33.可选地，如图1所示，杠杆式驱动机构50的数量为两组，两组杠杆式驱动机构50分设于安装机架10的两侧，以便同步对第二轧辊30的两侧施加驱动力，提高第二轧辊30滑移的精度和稳定性。各杠杆式驱动机构50包括：支设于支撑基础60上的支座51、铰接于支座51上的施力杠杆52、连接于施力杠杆52驱动端上的支撑滑块53、及位于施力杠杆52施力端下方的支撑基础60上的磁吸件54。支撑滑块53滑动连接于对应侧的限位滑槽中，且第二轧辊30的两端分别转动支设于两侧的支撑滑块53上。磁吸件54与动作控制系统相连，以根据电流大小产生相应大小的用于将施力杠杆52的施力端向下吸紧的下压吸紧力。本可选方案中，支撑滑块53滑动连接于限位滑槽内，从而通过限位滑槽对支撑滑块53的滑移进行导向和限位，防止其受力偏摆。
34.工作时，动作控制系统控制磁吸件54启动，磁吸件54内的电流逐步增大，进而磁吸件54产生与电流大小呈正比增加的磁吸力，该磁吸力将施力杠杆52的施力端下吸，施力杠杆52的施力端承受下压吸紧力，这时，施力杠杆52的驱动端上扬，驱动端上扬时，同步推动第二轧辊30朝第一轧辊20滑移并上压带材40，当第二轧辊30与第一轧辊20之间的压力达到预设值后，保持磁吸件54内的电流大小不变，从而第一轧辊20和第二轧辊30两者配合作用在带材40的至少一个面上轧制出预设深度的花纹；当磁吸件54内电流的接通时间达到预设值后，动作控制系统控制磁吸件54断电，施力杠杆52施力端的下压驱动力消失，其驱动端在第二轧辊30的自重作用下下移，第二轧辊30和第一轧辊20分离，带材40保持前移，该时间段内，带材40形成光面段，以待杠杆式驱动机构50的下次得电，从而本发明的花纹轧制成型机组中，通过动作控制系统控制磁吸件54的通断电时间，可相应控制带材上轧花段和光面段的长度，通过控制磁吸件54内电流的大小，可相应控制带材上轧制出的花纹的深度。
35.本可选方案中，如图1所示，磁吸件54包括电磁吸盘、与电磁吸盘相连的电磁电源，电磁电源与动作控制系统相连，动作控制系统控制电磁电源的通断电时间及通电时的电流大小，进而相应控制带材上轧花段和光面段的长度及花纹的深度，结构简单、调节操作简单。
36.本可选方案中，如图1所示，施力杠杆52的驱动端由其端部内凹延伸且贯穿板面的避让槽分割为相对间隔设置的两块支撑支板，两块支撑支板分设于对应侧的支撑立板12的两侧，且各支撑支板上设有支撑滑块53。第二轧辊30的端部同时支设于同一侧的两块支撑滑块53上，提高第二轧辊30滑移的精度和稳定性。优选地，支撑滑块53呈环形，与支撑滑块53相连的支撑支板呈与支撑滑块53的外形相适应的弧形，提高两者连接的稳定性。
37.可选地，动作控制系统的第一实施例，图未示，动作控制系统包括控制器、与控制器电性连接的压力传感器、及用于可调节安装压力传感器的限位构件。限位构件连接于悬吊滑块72上。压力传感器连接于限位构件的端部，且朝向第二轧辊30，以用于与支撑滑块53抵接。磁吸件54与控制器相连。工作时，支撑滑块53滑移后抵压压力传感器，压力传感器检测第二轧辊30对带材40的轧制压力，并将压力值反馈给控制器，控制器进而相应控制磁吸件54的电磁电源的电流大小，进而控制第二轧辊30的滑移进程。本实施例中，通过控制第二轧辊30对带材40的压力，可以控制轧花段花纹的深度；通过控制第二轧辊30下压持续时间
和非接触持续时间，可以控制带材40上轧花段和光面段的长度；当压力传感器达到设定数值后，通过控制器控制电磁电源保持当前电流大小，进而第一轧辊20和第二轧辊30配合作用在带材上轧制出相应深度的花纹。
38.本可选方案中，限位构件包括与悬吊滑块72固定的安装支座、螺纹连接于安装支座中的调节螺杆、及连接于调节螺杆端部的限位块，压力传感器装设于限位块上。优选地，限位构件的数量为两组，两组限位构件分设于第二轧辊30的两端，且各组限位构件上连接有一个压力传感器。通过两侧的限位构件和压力传感器可以检测并保证第二轧辊30和第一轧辊20两者与带材40的接触面受力一致，不仅保证带材能够平整直线前移，不发生偏移，且使带材表面的花纹在宽度方向上的深度保持一致，进而提高花纹轧制质量，且当两侧的压力传感器的示数不一致时，说明第二轧辊30两侧的压力大小不相等，可通过调节相应侧的调节螺杆使其保持一致。
39.可选地，动作控制系统的第二实施例，图未示，动作控制系统包括控制器，及与控制器电性连接的位移传感器。位移传感器连接于悬吊滑块72上。工作时，位移传感器监测第二轧辊30的位移量，并将位移量反馈给控制器，控制器根据位移量相应控制电磁电源的电流量大小，进而控制第二轧辊30的滑移进程。当位移传感器达到设定数值后，通过控制器控制电磁电源保持当前电流量，进而第一轧辊20和第二轧辊30配合作用在带材上轧制出相应深度的花纹。优选地，动作控制系统的第二实施例中，位移传感器的数量为两组，两组位移传感器分设于第二轧辊30的两侧，且分别与控制器电性连接，通过两侧的位移传感器可以检测并保证第二轧辊30和第一轧辊20两者与带材40的接触面受力一致，不仅保证带材能够平整直线前移，不发生偏移，且使带材表面的花纹在宽度方向上的深度保持一致，进而提高花纹轧制质量，且当两侧的位移传感器的示数不一致时，说明第二轧辊30两侧的压力大小不相等，可通过调节相应侧的电磁电源的电流大小使其保持一致。
40.可选地，花纹轧制成型机组还包括用于驱动第一轧辊20和第二轧辊30分别旋转的旋转驱动机构。旋转驱动机构包括驱动电机、与驱动电机相连的减速机、及与减速机相连的联轴器，联轴器与对应设置的第一轧辊20或第二轧辊30的安装轴相连。本可选方案中，第一轧辊20和第二轧辊30分别连接有一组旋转驱动机构，也可以是第一轧辊20和第二轧辊30连接同一组旋转驱动机构，减速机输出端通过连接机构分别连接两个联轴器，该两个联轴器又分别连接第一轧辊20的安装轴和第二轧辊30的安装轴，以同步驱动第一轧辊20和第二轧辊30。或者，旋转驱动机构包括驱动电机、与驱动电机相连的减速机、与减速机相连的主动驱动齿轮、及与主动驱动齿轮外啮合的从动驱动齿轮，主动驱动齿轮装设于第二轧辊30安装轴的外圆上，从动驱动齿轮装设于第一轧辊20安装轴的外圆上。
41.采用本发明的花纹轧制成型机组轧制带材时，举例说明：
42.产品类型：单根高效管总长度6.0m，其中轧制段长度要求5.6m，两端的光面段长度分别为0.2m，轧制段花纹深度为0.15mm。
43.通过plc和触摸屏控制伺服电机的运转，设定轧花辊线速度为2.0m/min时，即带材的前进速度为2.0m/min，压力传感器设定值为15吨，因此轧辊的挤压时间和松开时间可以确定。电磁吸盘开启使施力杠杆的施力端下移，第二轧辊30上移，顶紧第一轧辊20，对带材40施加压紧力，当达到设定压力时，电磁吸盘保持住当前的压力，压力持续时间为2.8min，实现带材表面花纹的轧制，并且花纹深度为0.15mm。之后电流下降，电磁吸盘吸力下降，第
二轧辊30往下移动与带材分开，带材表面无花纹，形成光面段，持续时间为0.2min。此后一直重复上述动作，即可生产出上述要求的带材。
44.参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种焊管生产系统，包括：开卷机、与开卷机相连的如上述中任一项的花纹轧制成型机组、与轧花纹成型机组相连的焊管成型机组、及与焊管成型机组相连的焊接机组。工作时，首先将带材放在开卷机上开卷，然后带材进入本发明的花纹轧制成型机组进行花纹轧制，接着带有花纹的带材再进入到储料箱内，带材随后再进入到焊管成型机组，将带材冷弯成管坯，管坯再进入到焊接机组，进行直焊缝对接，随后焊管经过预定径、在线退火、二次定径、在线涡流、喷码、定尺切割，随后再依次经过离线超声、离线水压气密检测、定尺精切后，包装入库。
45.本发明的焊管生产系统中，能够实现壁面带有花纹的带材40的自动化连续生产，且带材40上轧花段和光面段的长度可调，轧花段的花纹深度可控，进而确保由带材制备成型的换热管在后期使用过程中与管板胀接的紧密性，避免连续花纹焊管存在的泄露检验不合格等问题，显著降低壁面带有花纹的高效换热管的生产成本，促进其推广使用；本发明的焊管生产系统使用灵活、适应性强，能够实现高效换热管的在线连续生产，进而显著提高高效换热管的生产效率和生产质量。
46.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。