阅读说明：本技术 一种金属管材轧制用双芯棒机构及方法 (Double-core-rod mechanism and method for rolling metal pipe ) 是由 朱艳春 马立峰 李子良 孙方东 楚志兵 秦建平 于 2020-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种金属管材轧制用双芯棒机构,包括芯棒、两套顶杆装置、回转装置和底座；所述回转装置包括回转筒体、回转筒支座和驱动回转筒体转动的回转筒传动结构；回转筒支座固连于底座上；两套所述顶杆装置分别安装在回转筒体轴线的左右两侧,所述顶杆装置随回转筒体同步转动；所述顶杆装置包括顶杆、导向座、调整油缸；顶杆一端固定设置芯棒,顶杆的另一端与调整油缸的活塞杆相连,调整油缸驱动顶杆在导向座上轴向往复移动；两套顶杆装置的两根顶杆轴线与回转筒体的轴线平行且位于同一平面上。实现金属管材的往复轧制变形加工过程；还可以使双芯棒机构同时加工两根金属管材,生产效率提高。实现了金属管材的减壁延伸加工。(The invention provides a double-mandrel mechanism for rolling metal pipes, which comprises a mandrel, two sets of mandrel devices, a rotating device and a base, wherein the mandrel devices are arranged on the two sets of mandrel devices; the rotary device comprises a rotary cylinder body, a rotary cylinder support and a rotary cylinder transmission structure for driving the rotary cylinder body to rotate; the rotary cylinder support is fixedly connected to the base; the two sets of the ejector rod devices are respectively arranged on the left side and the right side of the axis of the rotary cylinder body, and the ejector rod devices synchronously rotate along with the rotary cylinder body; the ejector rod device comprises an ejector rod, a guide seat and an adjusting oil cylinder; one end of the ejector rod is fixedly provided with a core rod, the other end of the ejector rod is connected with a piston rod of an adjusting oil cylinder, and the adjusting oil cylinder drives the ejector rod to axially reciprocate on the guide seat; the axes of the two ejector rods of the two sets of ejector rod devices are parallel to the axis of the rotary cylinder and are positioned on the same plane. Realizing the reciprocating rolling deformation processing process of the metal pipe; and the double-core rod mechanism can be used for simultaneously processing two metal pipes, so that the production efficiency is improved. The wall-reducing extension processing of the metal pipe is realized.)

一种金属管材轧制用双芯棒机构及方法

技术领域

本发明属于金属轧制技术领域，更具体而言，涉及一种金属管材轧制用双芯棒机构及方法。

背景技术

在金属管材减壁变形加工的成型生产过程中，芯棒是作为内变形工具与外变形工具，即轧辊或模具一起，使金属管材壁厚减薄，长度延伸。目前，在成型过程中使用的芯棒主要有两种型式，一种是短芯棒，其特征是：芯棒长度稍长于金属管材变形区的长度，在变形过程中，芯棒在变形区内有固定的位置。另一种是长芯棒，其特征是：芯棒长度大于或接近于金属管材的长度，在变形过程中，芯棒在变形区内是运动的，芯棒与金属管材之间可以存在，也可以不存在相对运动。短芯棒主要用于金属管材的冷轧与冷拔加工过程中，长芯棒主要用于金属管材的热轧减壁延伸变形加工过程。

在上述成型过程中，两种芯棒均只参与一次变形过程，成本较高，效率较低，且使用现有芯棒生产的管材内壁质量较差，成品率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种金属管材轧制用双芯棒机构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种金属管材轧制用双芯棒机构，包括同时工作的两套芯棒、两套顶杆装置、回转装置和底座，两套芯棒分别位于一个轧制单元的两台轧机的轧制线上，两套芯棒分别为穿棒轧制芯棒和脱棒轧制芯棒，一个轧制周期完成后，两套芯棒通过回转装置交换位置，进行下一个轧制周期；

所述回转装置包括回转筒体、回转筒支座和驱动回转筒体转动的回转筒传动结构；回转筒支座固连于底座上；

两套所述顶杆装置分别安装在回转筒体轴线的左右两侧，所述顶杆装置随回转筒体同步转动；所述顶杆装置包括顶杆、导向座、调整油缸；

顶杆一端固定设置芯棒，顶杆的另一端与调整油缸的活塞杆相连，调整油缸驱动顶杆在导向座上轴向往复移动；

两套顶杆装置的两根顶杆轴线与回转筒体的轴线平行且位于同一平面上；两根顶杆与回转筒体中心的距离相同。

进一步的，所述回转筒传动结构包括齿轮、传动轴、电机、支撑座，齿轮设置在传动轴上，传动轴设置于支撑座上，传动轴与电机输出轴固连，电机通过传动轴驱动齿轮旋转，所述回转筒传动结构设置于底座的矩形槽内。

进一步的，所述回转筒体的转轴安装在回转筒支座上，回转筒体外侧面设置有齿，回转筒体与所述齿轮啮合。

进一步的，所述回转装置包括滚轮，所述滚轮至少设置有两套，固定于底座上且滚轮与回转筒体外侧相切。滚轮位于回转筒体底部轴线两侧，对回转筒体起到支撑作用，同时提高了回转筒体的运动稳定性。

进一步的，所述芯棒由中间轧制带圆柱体和前、后导入圆锥体组成，中间轧制带圆柱体的直径等于成品金属管材的内径。

进一步的，所述芯棒的中间轧制带圆柱体长度为50～150mm；前、后导入锥体的长度均为50～150mm，锥角为5°～20°。

本发明的另一目的在于提供一种金属管材轧制方法，包括至少1个轧制单元，相邻轧制单元之间设置输送金属管材的翻钢机构，每个轧制单元包括2架轧机以及1套上述双芯棒机构；金属管材加工过程如下：

1）、初始时，双芯棒机构的两套顶杆装置位于回转筒体轴线的左右两侧，左、右调整油缸均处于收回状态，荒管加热到轧制温度后进入1#轧制单元的左侧轧机的输入辊道，1#轧制单元的左、右芯棒均处于初始位置；

2）、左调整油缸驱动左芯棒进入辊缝，处于左侧轧机轧制位置，1#轧制单元的输入辊道将荒管送进左侧轧机轧制区，一次咬入轧辊，二次咬入左芯棒，开始轧制过程；

3）、荒管尾部进入轧制区，左芯棒头部露出荒管，完成左侧轧制工序，调整油缸以轧制速度后退，左芯棒和荒管一起同步离开左侧轧机轧制区；

4）、回转筒传动装置启动，回转筒转动，左芯棒到达右侧轧机轧制线，右芯棒到达左侧轧机轧制线；

5）、穿有荒管的左芯棒送进右侧轧机轧制变形区进行轧制过程，荒管轧出芯棒，1#轧制单元工序完成；同时1#轧制单元的右芯棒到达左侧轧机轧制区，等待下一根荒管，并重复上述轧制过程；

6）、从1#轧制单元右侧轧机轧制变形区轧出的金属管材由翻钢机构横移，进入2#轧制单元的左侧轧机的入口轧制线，2#轧制单元的左、右芯棒均处于初始位置；

7）、2#轧制单元按照1#轧制单元的轧制程序完成轧制过程。

进一步的，金属管材咬入芯棒轧制过程中，金属管材轧制临近结束时调整油缸驱动芯棒和金属管材回退，回退速度等于金属管材轧制速度。

进一步的，金属管材脱出芯棒轧制过程中，轧制结束，在金属管材脱离芯棒时调整油缸驱动芯棒将金属管材前送，前送速度大于金属管材运行速度。

进一步的，所加工的荒管尺寸为：直径：50～200mm，壁厚：5～20mm,长度：1000～6000mm；成品尺寸：直径：40～180mm，壁厚：2.5～10mm；轧制温度：200～900℃；轧制速度：0.5～2.5m/s。

本发明与现有技术相比具有的有益效果为：

（1）采用双锥形芯棒，使金属管材从芯棒两端咬入更加准确，提高加工效率，避免损坏金属管材；减小芯棒与金属管材内表面的接触长度，摩擦损伤较小，有效提高管材内壁质量，提高成品率。且芯棒重量减轻，有利于芯棒加工制造。

（2）本发明提供一种新的金属管材减壁轧制变形生产使用的芯棒装置，结合专门的轧制设备，通过回转装置，可以使一个芯棒完成两次减壁轧制变形过程，取消了脱棒过程，实现金属管材的往复轧制变形加工过程；还可以使双芯棒机构同时加工两根金属管材，生产效率提高。实现了金属管材的减壁延伸加工，实现低成本生产薄壁，内表面质量好，成品率高的金属管材的目的。

（3）包括两套芯棒和顶杆装置、回转装置和底座，两套芯棒分别位于一个轧制单元的两台轧机的轧制线上，两套芯棒可以同时工作，一个芯棒为穿棒轧制，另一个芯棒为脱棒轧制，一个轧制周期完成后，两个芯棒交换位置，进行下一个轧制周期。

附图说明

图1为实施例1中双芯棒机构的正面示意图；

图2为实施例1中双芯棒机构的左视图；

图3为实施例1中双芯棒机构的俯视图；

图4为实施例1中芯棒的结构示意图；

图5为实施例2中双芯棒机构与翻钢机构的平面布置图；

图6为实施例2中翻钢机构的工作流程图。

附图标记：10、芯棒；11、圆柱体；12、圆锥体；13、通孔；20、回转筒体；21、导向座；22、齿圈；30、调整油缸；31、顶杆；40、底座；41、回转筒支座；42、滚轮；50、齿轮；51、传动轴；52、电机；53、支撑座；60、输入辊道；61、输出辊道；70、左侧轧机；71、右侧轧机；80、1#轧制单元；81、2#轧制单元；90、翻钢机构；91、翻钢杆；92、液压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种金属管材轧制用双芯棒机构，包括同时工作的两套芯棒、和两套顶杆装置、回转装置和底座40，两套芯棒分别位于一个轧制单元的两台轧机的轧制线上，两套芯棒可以同时工作，两套芯棒分别为穿棒轧制芯棒和脱棒轧制芯棒，一个轧制周期完成后，两套芯棒通过回转装置交换位置，进行下一个轧制周期；

所述回转装置包括回转筒体20、回转筒支座41和驱动回转筒体20转动的回转筒传动结构；回转筒支座41固连于底座40上。

两套顶杆装置安装在回转筒体20轴线的左右两侧，顶杆装置随回转筒体20同步转动；顶杆装置包括顶杆31、导向座21、调整油缸30。

顶杆31一端固定设置芯棒10，顶杆31的另一端与调整油缸30的活塞杆相连，调整油缸30驱动顶杆31在导向座21上轴向往复移动。

两套顶杆31装置的两根顶杆31轴线与回转筒体20的轴线平行且位于同一平面上；两根顶杆31与回转筒体20中心的距离相同。

所述回转筒传动结构包括齿轮50、传动轴51、电机52、支撑座53，齿轮50设置在传动轴51上，传动轴51设置于支撑座53上，传动轴51与电机52的输出轴固连，电机52通过传动轴51驱动齿轮50旋转，所述回转筒传动结构设置于底座40的矩形槽内。

所述回转筒体20的转轴安装在回转筒支座41上，回转筒体20外侧面设置有齿圈22，回转筒体20外侧面的齿圈22与所述齿轮50啮合。

所述导向座21固连于回转筒体20上。

所述回转装置包括滚轮42，所述滚轮42至少设置有两套，固定于底座40上且滚轮42与回转筒体20外侧相切。两套滚轮42分别位于回转筒体20底部轴线两侧，随回转筒体20转动而转动，对回转筒体20起到支撑作用，同时提高了回转筒体20的运动稳定性。

所述芯棒10是双锥短芯棒结构，由中间轧制带圆柱体11和前、后导入圆锥体12组成，中间轧制带圆柱体11的直径等于成品金属管材的内径，中间轧制带圆柱体11长度为50～150 mm，优选为120mm，前、后导入带圆锥体12的长度均为50～150 mm，优选为100mm，锥角为5°～20°，优选为15°。芯棒10中心开有通孔13，通孔13直径为10～80mm，优选为60mm。固定螺栓穿过芯棒10的通孔13后与顶杆31的内螺纹连接，在顶杆31与固定螺栓的重合位置打孔，再打入销钉防松，从而将芯棒10固定在顶杆31上。

顶杆31由厚壁钢管制成，顶杆31一端加工有联接芯棒10的内螺纹，顶杆31另一端加工有用于调整送进的外螺纹，与调整油缸30的活塞杆头部联接。顶杆31在回转筒体20内的两个导向座21上通过调整油缸30推动而可以轴向移动，顶杆31前后移动的距离为200mm。

实施例2

如图5-6所示，一种金属管材轧制方法，包括至少1个轧制单元，若轧制单元为两个以上，相邻轧制单元之间设置输送金属管材的翻钢机构90，每个轧制单元包括2架轧机以及1套实施例1中所述的双芯棒机构；本实施例的铝合金轧制生产机组由1#轧制单元80和2#轧制单元81两个轧制单元组成，共4架400横列式三辊Y型轧机和2套双芯棒机构，每套双芯棒机构与2架轧机配合工作。所加工的荒管为铝合金管，荒管尺寸为：直径：180mm，壁厚：15mm,长度：2000mm；

成品尺寸：直径：160mm，壁厚：5mm；

轧制温度：650℃；

轧制速度：1m/s。

金属管材加工过程如下：

1）、初始时，双芯棒机构的两套顶杆装置位于回转筒体20轴线的左右两侧，左、右调整油缸均处于收回状态，荒管加热到轧制温度后进入1#轧制单元80的左侧轧机70的输入辊道60，1#轧制单元80的左、右芯棒均处于初始位置；

2）、左调整油缸驱动左芯棒进入左侧轧机70的辊缝，处于左侧轧机70轧制位置，1#轧制单元80的输入辊道60将荒管送进左侧轧机70轧制区，一次咬入轧辊，二次咬入左芯棒，开始轧制过程；

3）、荒管尾部进入轧制区，左芯棒头部露出荒管，完成左侧轧制工序，调整油缸30以轧制速度后退，左芯棒和荒管一起同步离开左侧轧机70轧制区；

4）、回转筒传动装置启动，回转筒转动，左芯棒到达右侧轧机71轧制线，右芯棒到达左侧轧机70轧制线；

5）、穿有荒管的左芯棒送进右侧轧机71轧制变形区进行轧制过程，荒管轧出芯棒，1#轧制单元80工序完成；同时1#轧制单元80的右芯棒到达左侧轧机70轧制区，等待下一根荒管，并重复上述轧制过程；

6）、从1#轧制单元80右侧轧机71轧制变形区轧出的金属管材由翻钢机构90横移，进入2#轧制单元81的左侧轧机的入口轧制线，2#轧制单元81的左、右芯棒均处于初始位置；

7）、2#轧制单元81按照1#轧制单元80的轧制程序完成轧制过程。

在金属管材咬入芯棒10轧制过程中，金属管材轧制临近结束时调整油缸30驱动芯棒10和金属管材回退，回退速度等于金属管材轧制速度。

金属管材脱出芯棒10轧制过程中，轧制结束，在金属管材脱离芯棒10时调整油缸30驱动芯棒10将金属管材前送，前送速度大于金属管材运行速度。具有推送作用，在有限的行程内将金属管材推出机架，便于翻钢机构进行横移操作。如果轧制速度足够快，对金属管材有抛出效果，可以不用芯棒10加速推。

1#轧制单元和2#轧制单元的孔型和变形量不同，实现对金属管材进行逐步加工，不容易损坏设备。

翻钢机构由四个液压缸92和一组翻钢杆91组成，翻钢杆91上两端设置向上弯折的挡体，分别对应1#轧制单元的输出辊道和2#轧制单元的输入辊道；在初始位置，四个液压缸92均处于低位，翻钢杆91处于水平状态，接受1#轧制单元右侧轧机轧制出的金属管材，当金属管材完全离开轧机停留在输出辊道上时，液压缸92同步升起至翻钢杆91与金属管材接触，金属管材被翻钢杆托起离开辊道，然后有轧件侧的液压缸92继续上升，无轧件侧的液压缸92停止，翻钢杆91倾斜，使金属管材滚动到低处，然后液压缸92复位，金属管材落在2#轧制单元的输入辊道上，准备反向轧制。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。