本發(fā)明是屬于金屬壓力加工(軋鋼)技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)生產(chǎn)制造無縫鋼管，采用芯棒軋制方式的鋼管斜軋機(jī)(包括二輥，三輥斜軋機(jī)及輥式旋轉(zhuǎn)擴(kuò)管機(jī))，以提高鋼管軋制變形穩(wěn)定性，從而全面提高斜軋機(jī)無縫鋼管產(chǎn)品質(zhì)量為目的的解決方案。

背景技術(shù)：

無縫鋼管熱加工中成形方式除熱擠壓外就是熱軋方式。熱軋無縫鋼管又可分縱軋與斜軋。縱軋是指變形加工的金屬主要沿軋制方向流動(dòng)，軋機(jī)出口金屬工件作直線前進(jìn)，而斜軋的軋件金屬出口成螺旋方式運(yùn)動(dòng)。

與縱軋相比，斜軋由于工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，更換產(chǎn)品規(guī)格快捷、靈活，尤其適用于小批量、多品種以及高合金鋼(包括不銹鋼)生產(chǎn)。相對(duì)縱軋機(jī)組(如連軋機(jī))，斜軋生產(chǎn)成本低近20％也是一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的無縫鋼管斜軋機(jī)主要是：輥式斜軋穿孔機(jī)(二輥立式輥布置或水平輥式布置穿孔機(jī)，三輥斜軋穿孔機(jī))；斜軋延伸機(jī)(簡(jiǎn)稱斜軋機(jī))類，如：傳統(tǒng)的diescher軋機(jī)(狄塞爾軋機(jī))，三輥assel軋管機(jī)(阿塞爾)軋機(jī)以及精密斜軋機(jī)(accuroll)。

與縱軋相比，現(xiàn)有的斜軋機(jī)由于斜軋變形本身特點(diǎn)和現(xiàn)有工藝技術(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)無縫鋼管質(zhì)量上與縱軋相比有明顯劣勢(shì)，主要表現(xiàn)在變形后鋼管內(nèi)表面形成螺旋道，螺旋道高差深度一般在0.2mm左右，這就明顯制約了斜軋機(jī)生產(chǎn)高質(zhì)量要求的無縫鋼管生產(chǎn)和一些品種的生產(chǎn)，盡管斜軋機(jī)組與同等產(chǎn)量縱軋機(jī)組相比投資要低60％以上，但也限制進(jìn)一步廣泛推廣和發(fā)展。

本發(fā)明者一直從事無縫鋼管生產(chǎn)，深入研究了斜軋變形理論并在實(shí)際生產(chǎn)的斜軋機(jī)上積累了生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。分析了斜軋機(jī)生產(chǎn)內(nèi)螺旋道機(jī)理及各種因素，提出了全面提高斜軋變形過程穩(wěn)定性的系統(tǒng)解決辦法。本發(fā)明就是其中斜軋工藝方式上的一個(gè)改進(jìn)方案。

現(xiàn)有斜軋機(jī)，作為主要內(nèi)部變形工具的芯棒，無論芯棒運(yùn)行方式(浮動(dòng)式、半浮動(dòng)與限動(dòng)芯棒)，芯棒在軋制時(shí)，在變形孔型中處于相對(duì)自由狀態(tài)，僅由軋機(jī)入口臺(tái)提供必要限位方式，因此芯棒仍可視為前端鉸結(jié)，孔型中芯棒處于懸空自由狀態(tài)。由于軋輥形設(shè)計(jì)，孔型調(diào)整及軋輥彈跳等多因素，導(dǎo)致變形區(qū)孔型內(nèi)軋制狀態(tài)極不穩(wěn)定，沒有形成理論希望的由輥形和芯棒構(gòu)成變形空間穩(wěn)定狀態(tài)，從而直接導(dǎo)致軋制變形過程中軋制狀態(tài)明顯的波動(dòng)。軋制狀態(tài)的不穩(wěn)定是形成內(nèi)表面成螺旋道的主要因素。

斜軋機(jī)中，現(xiàn)在通常使用的限動(dòng)芯棒工藝，是在斜軋延伸機(jī)前臺(tái)，采用機(jī)械或液壓限動(dòng)裝置對(duì)芯棒施加一定值的阻力，使芯棒向延伸機(jī)后的運(yùn)動(dòng)速度，低于延伸機(jī)軋輥帶動(dòng)的空心毛管向延伸機(jī)后運(yùn)動(dòng)速度來實(shí)現(xiàn)限動(dòng)軋制。

由于軋輥沿軋制中心線，在垂直面內(nèi)與軋制中心線呈一定角度，在水平面內(nèi)與軋制中心線也呈一定角度。故在這種軋制方式中，毛管與芯棒均存在著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。由于鋼管的壁厚主要是斜軋機(jī)軋制中決定的，當(dāng)軋輥輥形形成的變形空間(孔型)確定后，其內(nèi)部工具芯棒與軋輥間的相互工作位置的穩(wěn)定程度，就決定了鋼管壁厚精度。因此，鋼管壁厚的精度既決定于軋輥相對(duì)于軋制中心線的實(shí)際工作位置，也決定于芯棒中心相對(duì)于軋制中心線的實(shí)際位置和穩(wěn)定狀態(tài)。而鋼管內(nèi)表面軋制是由芯棒表面與金屬之間輾軋，因此芯棒工藝狀態(tài)直接影響內(nèi)表面質(zhì)量。

現(xiàn)有的斜軋類孔型喉徑點(diǎn)(如三輥斜軋的軋輥的臺(tái)肩、accuroll均壁起始點(diǎn))后，軋出的荒管和芯棒運(yùn)動(dòng)，是呈螺旋狀的，其外觀表現(xiàn)為荒管和芯棒的非約束自由甩動(dòng)，實(shí)質(zhì)就是芯棒工藝狀態(tài)不穩(wěn)定。由于對(duì)芯棒的支撐只是通過芯棒后端的支持段在延伸機(jī)前臺(tái)進(jìn)行，這種不穩(wěn)定甩動(dòng)隨荒管長(zhǎng)度的增加和芯棒的移動(dòng)，其甩動(dòng)量越大，因此，這種直觀不穩(wěn)定的甩動(dòng)導(dǎo)致成形過程中鋼管內(nèi)表面質(zhì)量缺陷和精度的下降的重要因素。

其解決方案的核心就是全方位提高斜軋機(jī)軋制變形工藝的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對(duì)提高斜軋變形過程中的軋制穩(wěn)定性提出一個(gè)關(guān)鍵性工藝改進(jìn)及配套設(shè)備技術(shù)，也就是熱軋無縫鋼管斜軋機(jī)前、后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝、設(shè)備技術(shù)，要點(diǎn)是在斜軋軋制變形中將現(xiàn)有芯棒在軋制過程中從軋機(jī)入口與出口端同時(shí)限位、夾持，形成在軋機(jī)前、后臺(tái)芯棒頭尾兩端同時(shí)固定、限位支撐，最大程度減少斜軋過程中芯棒徑向位移和荒管甩動(dòng)。配合斜軋輥形設(shè)計(jì)及機(jī)架新型結(jié)構(gòu)達(dá)到提高軋制穩(wěn)定的效果，消除或最大限度降低斜軋內(nèi)表面螺旋道，提高鋼管產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明是針對(duì)所有鋼管斜軋延伸工藝中采用芯棒(或類似軋管內(nèi)部工具)軋制鋼管的軋機(jī)。

針對(duì)現(xiàn)斜軋延伸機(jī)軋制中后臺(tái)芯棒、荒管的不穩(wěn)定的徑向位移、甩動(dòng)大的問題，在后臺(tái)設(shè)置一芯棒定位棒(8)來對(duì)芯棒伸出軋制孔型喉徑點(diǎn)外的芯棒(1)進(jìn)行再約束，形成芯棒在軋制過程中全面穩(wěn)定與限位。由于芯棒定位棒(8)對(duì)芯棒(1)的約束，有效提高芯棒在軋制中的穩(wěn)定性，最大程度限制了芯棒徑向位移和甩動(dòng)。

本發(fā)明的特征：在斜軋延伸機(jī)主機(jī)(2)后臺(tái)，設(shè)置有一長(zhǎng)度略超過后臺(tái)走鋼線的芯棒定位棒(8)。在限動(dòng)軋制中，將芯棒定位棒(8)與芯棒(1)進(jìn)行在線連接，使芯棒在軋制中成為具有在芯棒工作段的前后兩端都有支持段，對(duì)前、后這個(gè)支持段均可進(jìn)行限位夾持支撐。再通過后臺(tái)具有在同一裝置中，能同時(shí)兼顧對(duì)荒管和芯棒都起約束、支撐的雙功能穩(wěn)定裝置(4)來對(duì)芯棒進(jìn)行延伸機(jī)后的支撐軋制，從而形成一種全新的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝。見圖1-圖3。

發(fā)明中的對(duì)軋制芯棒的一個(gè)重要設(shè)計(jì)，是改變了芯棒的頭端形狀，并新增設(shè)計(jì)了芯棒定位棒。通過在軋制過程中，將芯棒定位棒與芯棒間進(jìn)行在線連接，使二者在軋制過程中成為一個(gè)整體，相當(dāng)于將芯棒的長(zhǎng)度延長(zhǎng)至軋機(jī)后臺(tái)全長(zhǎng)范圍，使芯棒在軋制中具有了在芯棒工作段前、后兩端進(jìn)行支撐約束的能力。即芯棒工作段在延伸機(jī)前臺(tái)部分為現(xiàn)用常規(guī)支持；芯棒工作段在延伸機(jī)后臺(tái)部分由芯棒定位棒提供支撐作用。并通過后臺(tái)相關(guān)設(shè)備對(duì)芯棒定位棒的定位與限位作用，來保證結(jié)合后“長(zhǎng)芯棒”的軋制穩(wěn)定性。由此而構(gòu)成前、后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝。

為達(dá)成這一目的，并作到能在快節(jié)奏的軋制中進(jìn)行芯棒(1)和芯棒定位棒(8)的快速、準(zhǔn)確、可靠接合，并能傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，在芯棒(1)頭端設(shè)計(jì)有一接合齒(37)，該齒輪的齒形按鼓形齒設(shè)計(jì)。并在鼓形齒前端，將齒形的鼓形曲線自然延伸一定距離，形成插入導(dǎo)向段。芯棒定位棒(8)的直徑與芯棒支持段相近，在頭端內(nèi)部，設(shè)計(jì)有一內(nèi)齒圈(42)，為提高接合精準(zhǔn)度，內(nèi)齒圈(42)靠芯棒定位棒頭端側(cè)的齒長(zhǎng)進(jìn)行了增長(zhǎng)，形成內(nèi)齒圈接合段，且增長(zhǎng)的齒是隔一齒進(jìn)行的，從而形成內(nèi)齒圈接合段的極大齒側(cè)間隙。在工作接合時(shí)，芯棒頭端的接合齒(37)與芯棒定位棒的內(nèi)齒圈(42)構(gòu)成一齒輪聯(lián)軸器的工作方式，來傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

芯棒定位棒(8)由置于后臺(tái)后端與軋制中心線同心的阻退小車(9)支承，并由該阻退小車承受由芯棒定位棒傳遞來的力及運(yùn)動(dòng)。而阻退小車(9)是由設(shè)置于下方的高速鏈(10)驅(qū)動(dòng)其往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在軋制時(shí)為芯棒定位棒(8)提供逆軋制方向的一定阻力。為保持芯棒(1)的旋轉(zhuǎn)速度，和為防止芯棒定位棒(8)在軋制中因旋轉(zhuǎn)而跳動(dòng)過大，在后臺(tái)有驅(qū)動(dòng)及定位裝置，該裝置分別設(shè)置有一套芯棒定位棒旋轉(zhuǎn)輥(7)及壓輥機(jī)構(gòu)(6)。該機(jī)構(gòu)共兩處。在軋制中，芯棒定位棒旋轉(zhuǎn)輥保持旋轉(zhuǎn)，并通過與芯棒定位棒(8)間的摩擦實(shí)現(xiàn)芯棒定位棒與芯棒間的轉(zhuǎn)速同步。

芯棒定位棒(8)相對(duì)于軋制中心線的定位，是靠本發(fā)明配套設(shè)計(jì)專用的雙功能穩(wěn)定裝置(4)和四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置(3)，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯棒定位棒的夾持。軋制中，芯棒定位棒通過其頭端的內(nèi)齒圈(42)同芯棒頭端的鼓形齒式外齒輪(37)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速傳遞，并通過芯棒定位棒頭端的內(nèi)錐面與芯棒頭端的外錐面接觸，實(shí)現(xiàn)同心結(jié)合。在軋制的整個(gè)過程中，芯棒定位棒(8)由芯棒(1)推動(dòng)，由阻退小車(9)提供二者的結(jié)合力，使芯棒定位棒和芯棒在整個(gè)軋制過程中成為一個(gè)整體。軋制中，隨著軋制荒管的延伸和前進(jìn)，雙功能穩(wěn)定裝置(4)逐架打開其夾持機(jī)構(gòu)至抱荒管狀態(tài)，并對(duì)荒管的前進(jìn)和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行導(dǎo)向。在軋制過程的限動(dòng)狀態(tài)結(jié)束時(shí)，升起拖出輥(11)托住荒管和芯棒定位棒，芯棒定位棒(8)連同阻退小車(9)由高速鏈帶動(dòng)，高速順軋制方向運(yùn)動(dòng)，并將芯棒定位棒頭端拉至走鋼線外，同時(shí)芯棒被前臺(tái)限動(dòng)機(jī)構(gòu)(14)逆軋制方向帶動(dòng)回退出延伸主機(jī)至其起點(diǎn)。再由星形翻料機(jī)構(gòu)(5)將荒管向平行于軋制線方向翻出雙功能穩(wěn)定裝置(4)，荒管經(jīng)由斜篦條(13)滾向輸送輥道(12)，再由輸送輥道將其送向下工序，而完成整個(gè)延伸軋制。

本發(fā)明中，后臺(tái)主要設(shè)備為雙功能穩(wěn)定裝置(4)。該機(jī)構(gòu)為液壓缸驅(qū)動(dòng)的三擺臂(15、16、21)結(jié)構(gòu)。在每個(gè)擺臂上，安裝有抱輥(17)和抱瓦(20)。抱輥為固定安裝在擺臂上，而抱瓦則是靠位于抱瓦兩側(cè)的薄型液壓缸(18)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并靠抱瓦本體中弓形背面的筋與擺臂間的接觸，來確定抱瓦相對(duì)于抱輥縮回位置?？勘吲c固定安裝在擺臂上的定位銷軸(19)接觸，來確定抱瓦相對(duì)于抱輥伸出位置。

在工作中，雙功能穩(wěn)定裝置(4)有三個(gè)功能位置。能實(shí)現(xiàn)在同一裝置中，對(duì)不同直徑的荒管和芯棒定位棒進(jìn)行導(dǎo)向和支撐作用。

功能位置一為全打開位。該位置狀態(tài)是適用于芯棒定位棒尚未進(jìn)入走鋼線和翻出荒管時(shí)段。在該狀態(tài)中，上擺臂位于最上方位置，上擺臂中抱瓦縮回狀態(tài)，使抱瓦面在抱輥面后方。另兩擺臂中的抱瓦伸出狀態(tài)，使抱瓦面突出于抱輥面，并可對(duì)荒管進(jìn)行支撐、導(dǎo)向。

功能位置二為穩(wěn)定芯棒定位棒位。該位置狀態(tài)是適用于芯棒定位棒進(jìn)入走鋼線，并處于等待毛管進(jìn)入孔型時(shí)段，以及限動(dòng)軋制的全過程。在該狀態(tài)中，上擺臂(21)由液壓缸(24)先單獨(dú)驅(qū)動(dòng)至一位置時(shí)，在向芯棒定位棒圓閉合方向上通過滑塊(34)和上擺臂拉桿(35)與其它兩擺臂(15、16)實(shí)現(xiàn)單向接觸，再由液壓缸(22)通過拉桿帶動(dòng)三個(gè)擺臂(15、16、21)同時(shí)壓住芯棒定位棒(8)。在擺臂動(dòng)作開始時(shí)，位于各擺臂上的薄型液壓缸活塞桿回縮，帶動(dòng)抱瓦(20)移動(dòng)，使抱瓦面退后于抱輥面一定值，并最終通過抱瓦弓形背面的筋與各擺臂接觸而被拉緊，達(dá)到消除間隙和穩(wěn)固的目的。此時(shí)，各擺臂上的抱輥(17)壓住芯棒定位棒，并通過液壓控制系統(tǒng)中的溢流閥和液控單向閥等作用，對(duì)芯棒定位棒產(chǎn)生一種“壓而不緊”的狀態(tài)，使芯棒定位棒能自由旋轉(zhuǎn)，但不能跳動(dòng)或甩動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定芯棒定位棒的目的。在該狀態(tài)下，各擺臂中安裝的抱瓦不接觸荒管。

功能位置三為荒管導(dǎo)向位。該位置狀態(tài)是適用于延伸機(jī)軋制的荒管時(shí)段。在該狀態(tài)中，各雙功能穩(wěn)定裝置的三個(gè)擺臂(15、16、21)在控制系統(tǒng)的指令下，待荒管頭端距本架雙功能穩(wěn)定裝置一定距離時(shí)，由液壓缸(22)通過拉桿機(jī)構(gòu)，將三個(gè)擺臂同時(shí)向放大孔型方向打開一定距離，使三個(gè)抱輥組成的孔型直徑比荒管直徑大一定值。同時(shí)，固定安裝在各擺臂上的薄型液壓缸活塞桿伸出，帶動(dòng)抱瓦移動(dòng)，使抱瓦面高于抱輥面一定值，并最終將抱瓦頂在固定安裝在各擺臂上的定位銷軸上，達(dá)到消除間隙和穩(wěn)固的目的。此時(shí)上抱瓦曲面與荒管表面間保持一定距離，該距離是在生產(chǎn)線下裝配雙功能穩(wěn)定裝置時(shí)調(diào)整好的。而另兩擺臂中的抱瓦曲面與荒管表面處于接觸狀態(tài)，該接觸狀態(tài)也是在生產(chǎn)線下裝配雙功能穩(wěn)定裝置時(shí)調(diào)整好的。三個(gè)抱瓦曲面共同構(gòu)成對(duì)荒管的導(dǎo)向和穩(wěn)定支撐作用。

本發(fā)明通過在后臺(tái)增加芯棒定位棒，在軋輥帶負(fù)荷前將芯棒頭端與之實(shí)現(xiàn)在線接合，從而形成芯棒參與變形的工作段位于中間，兩頭均可進(jìn)行約束的全軋制長(zhǎng)度芯棒，并通過后臺(tái)新設(shè)計(jì)的四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置、雙功能穩(wěn)定裝置、旋轉(zhuǎn)輥及壓輥、阻退小車共同作用，實(shí)現(xiàn)在軋制全過程的前、后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝。該工藝能使芯棒在軋制的全過程均處于預(yù)設(shè)的工作位置，即提高芯棒軋制穩(wěn)定性。并對(duì)提高荒管壁厚精度和減少內(nèi)表面質(zhì)量缺陷，提供極大作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備布置立面圖。

圖2是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備布置立面圖1-1部分。

圖3是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備布置立面圖1-2部分。

圖4是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備布置立面圖1-3部分。

圖5是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備平面布置圖。

圖6是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備平面布置圖2-1部分。

圖7是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備平面布置圖2-2部分。

圖8是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝后臺(tái)設(shè)備平面布置圖2-3部分。

圖9是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝芯棒與芯棒定位棒的位置關(guān)系圖

圖10是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝芯棒和芯棒定位棒。

圖11是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝芯棒和芯棒定位棒接合圖。

圖12是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝a-a剖面。

圖13是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置功能位置二——穩(wěn)定芯棒定位棒位。

圖14是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置功能位置三——荒管導(dǎo)向位。

圖15是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置功能位置一——荒管翻出位。

圖16是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置上擺臂單向大角度打開結(jié)構(gòu)。

圖17是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置擺臂裝配三視圖。

圖18是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝雙功能穩(wěn)定裝置b-b及c-c剖視。

圖19是本發(fā)明的前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置。

圖中，1為芯棒，2為延伸機(jī)主機(jī)，3為四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置，4為雙功能穩(wěn)定裝置，5為星形翻料機(jī)構(gòu)，6為壓輥機(jī)構(gòu)，7為旋轉(zhuǎn)輥，8為芯棒定位棒，9為阻退小車，10為高速鏈，11為拖出輥，12為輸送輥道，13為斜篦條，14為前臺(tái)限動(dòng)機(jī)構(gòu)，15為擺臂，16為擺臂，17為抱輥，18為薄型液壓缸，19為定位銷軸，20為抱瓦，21為上擺臂，22為液壓缸，23為機(jī)座，24為液壓缸，25為輥?zhàn)樱?6為框式吊座，27為液壓缸，28為吊臂，29為液壓缸，30為四輥穩(wěn)定裝置機(jī)架，31為齒輪，32為吊臂懸掛軸系，33為齒條，34為滑塊，35為上擺臂拉桿，36為脫管叉，37為接合齒，38為外齒輪，39為工作段，40為支持段，41為芯棒定位棒支持段，42為內(nèi)齒圈。

具體實(shí)施方式

采用前臺(tái)限動(dòng)方式。芯棒在前臺(tái)仍為傳統(tǒng)方式工作，即由前臺(tái)限動(dòng)機(jī)構(gòu)(14)對(duì)芯棒(1)施加限動(dòng)力，并與軋輥喉徑一起穩(wěn)定芯棒。

本發(fā)明中的芯棒(1)，采用三段式結(jié)構(gòu)，即接合段、工作段(39)、支持段(40)。對(duì)金屬變形起直接作用的是工作段(39)。該段按限動(dòng)速度，設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相對(duì)較短的一段，能大大降低工具制造成本，芯棒工作段(39)的頭端，被設(shè)計(jì)成一固定角度的錐面，在與芯棒定位棒接合時(shí)起定心作用。而支持段(40)為普通材質(zhì)的鋼管制造，價(jià)格低。接合段為外齒輪軸段，該軸段前端有一外齒輪構(gòu)造的接合齒(37)，接合齒(37)的齒形按鼓形齒設(shè)計(jì)，并在鼓形齒前端，將齒形的鼓形曲線自然延伸一定距離，形成插入導(dǎo)向段。整個(gè)外齒輪軸段通過螺紋與芯棒工作段頭端連接。

本發(fā)明中的芯棒定位棒(8)，為全新設(shè)計(jì)。在芯棒定位棒支持段(41)頭端內(nèi)部安裝有一內(nèi)齒圈(42)，內(nèi)齒圈(42)靠芯棒定位棒頭端側(cè)的齒長(zhǎng)進(jìn)行了增長(zhǎng)，形成內(nèi)齒圈接合段，且增長(zhǎng)的齒是隔一齒進(jìn)行的，從而形成內(nèi)齒圈接合段的極大齒側(cè)間隙，在芯棒插入過程中，輔以芯棒定位棒的旋轉(zhuǎn)，使芯棒頭端的接合齒(37)能順利的進(jìn)入內(nèi)齒圈(42)中，并與內(nèi)齒圈進(jìn)行嚙合，使芯棒和芯棒定位棒形成一個(gè)整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在芯棒定位棒的尾端，同樣設(shè)置有一外齒輪(38)，該外齒輪用于將芯棒定位棒與阻退小車(9)進(jìn)行連接，傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在軋輥孔型順軋制方向之后距孔型喉徑最近處，設(shè)計(jì)有一四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置(3)。該裝置為芯棒定位棒(8)提供與孔型中心線的同軸度及穩(wěn)定芯棒定位棒起關(guān)鍵作用。而采有采用四輥方式來夾持、定位芯棒定位棒，能在芯棒定位棒高速旋轉(zhuǎn)及承受芯棒插入時(shí)沖擊力方面取得較佳效果。為此，該四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置采用了封閉式框式結(jié)構(gòu)來構(gòu)成四輥穩(wěn)定裝置機(jī)架(30)，該機(jī)架承受芯棒(1)插入帶來的沖擊力，以及芯棒定位棒(8)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶來的沖擊力。并且通過該機(jī)架，將這些沖擊力全部傳遞到延伸機(jī)主機(jī)架(2)。四個(gè)輥?zhàn)?25)采用滾動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)，分兩組呈上下布置，每組為二個(gè)輥?zhàn)硬⒉贾迷谝豢蚴降踝?26)內(nèi)。同一組內(nèi)兩輥?zhàn)又行目稍诰€外按預(yù)定要夾持的芯棒定位棒直徑，進(jìn)行調(diào)整，使四個(gè)輥?zhàn)臃謩e位于芯棒定位棒剖面中，與水平面呈約45°交叉布置位置。整個(gè)吊座(26)由位于四輥組成的孔型中心線兩側(cè)的吊臂(28)將其懸掛于機(jī)架上。每組吊座(26)有四個(gè)吊臂(28)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。每組吊座的擺動(dòng)，是由各自的液壓缸(29)通過齒輪(31)齒條(33)傳動(dòng)帶動(dòng)吊臂(28)來實(shí)現(xiàn)的。為達(dá)到消除因承受沖擊振動(dòng)給四輥造成的晃動(dòng)，及保持四輥對(duì)軋制中心線的同軸度，在吊臂懸掛軸系(32)中，還安裝有四個(gè)液壓缸(27)。在吊臂(28)擺動(dòng)時(shí)，這四個(gè)液壓缸(27)為可自由伸縮狀態(tài)，當(dāng)四輥處于夾持芯棒定位棒位置時(shí)，該四個(gè)液壓缸(27)為鎖緊狀態(tài)，通過回縮活塞桿，將吊座拉緊，并消除吊座至吊臂懸掛軸系(32)間各處間隙。

為在整個(gè)限動(dòng)過程中有效穩(wěn)定芯棒，減小芯棒頭端在孔型后的甩動(dòng)。按18.5米長(zhǎng)的荒管，設(shè)置了19米的走鋼線，并在此區(qū)間，分兩段布置有8架雙功能穩(wěn)定裝置(4)。雙功能穩(wěn)定裝置有三個(gè)擺臂(15、16、21)固定安裝在機(jī)座(23)上，在每個(gè)擺臂上，安裝有抱輥(17)和抱瓦(20)。抱輥為固定安裝在擺臂上，而抱瓦則是靠位于抱瓦兩側(cè)的薄型液壓缸(18)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并靠抱瓦本體中弓形背面的筋與擺臂間的接觸，來確定抱瓦相對(duì)于抱輥縮回位置。靠抱瓦與固定安裝在擺臂上的定位銷軸(19)接觸，來確定抱瓦相對(duì)于抱輥伸出位置。上擺臂(21)可以靠液壓缸(24)的驅(qū)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行大角度打開(相對(duì)于三輥組成的圓心)，各擺臂間通過拉桿進(jìn)行連接，且對(duì)上擺臂拉桿(35)是套裝在一沿拉桿滑動(dòng)的滑塊(34)上，使上擺臂(21)只在向相對(duì)于三輥組成的圓心合攏方向受限。該雙功能穩(wěn)定裝置(4)具有全打開位、穩(wěn)定芯棒定位棒位、荒管導(dǎo)向位三種功能位置。通過程序控制三個(gè)擺臂和各擺臂上的薄型液壓缸(18)，在整個(gè)軋制過程中，進(jìn)行擺臂和抱瓦的動(dòng)作組合，來實(shí)現(xiàn)上述三種功能，

為不阻礙芯棒的旋轉(zhuǎn)，設(shè)置了芯棒定位棒旋轉(zhuǎn)輥(7)，并為防止芯棒定位棒在旋轉(zhuǎn)過程中不會(huì)跳離旋轉(zhuǎn)輥面，還設(shè)置有壓輥機(jī)構(gòu)(6)。旋轉(zhuǎn)輥(7)的輥?zhàn)虞S線與軋制中心線呈一定角度交叉布置，為芯棒定位棒提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并順應(yīng)其往返直線運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)輥(7)的高度是可根據(jù)芯棒定位棒(8)規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，并能適時(shí)升降，以適應(yīng)荒管與芯棒定位棒間的直徑差。旋轉(zhuǎn)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，由電機(jī)提供其與前臺(tái)芯棒相同的旋轉(zhuǎn)速度。在芯棒的插入接合過程中和毛管的軋制過程中，旋轉(zhuǎn)輥(7)維持與前臺(tái)芯棒相同的轉(zhuǎn)速，通過芯棒定位棒與旋轉(zhuǎn)輥面間的摩擦，實(shí)現(xiàn)芯棒定位棒與芯棒間的轉(zhuǎn)速同步。即在芯棒定位棒轉(zhuǎn)速低于芯棒時(shí)，由旋轉(zhuǎn)輥提供轉(zhuǎn)速補(bǔ)充，在芯棒定位棒轉(zhuǎn)速高于芯棒時(shí)，芯棒定位棒與旋轉(zhuǎn)輥面間產(chǎn)生滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)降速。而壓輥機(jī)構(gòu)(6)的輥?zhàn)訛樽杂尚D(zhuǎn)輥，由液壓缸帶動(dòng)進(jìn)行上下擺動(dòng)，在工作中通過液壓控制其擺動(dòng)角度和壓芯棒定位棒時(shí)的壓力，從而對(duì)芯棒定位棒產(chǎn)生“壓而不緊”的狀態(tài)，不對(duì)芯棒定位棒產(chǎn)生大的壓緊力，實(shí)際上處于一種以極小壓緊力的“輕”接觸模式。芯棒定位棒旋轉(zhuǎn)輥(7)和壓輥機(jī)構(gòu)(6)，在后臺(tái)設(shè)置有兩套，為芯棒定位棒在軋制中提供盡可能長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)速維持。

為在軋制的過程中能使用芯棒定位棒與芯棒始終保持可靠接合，以及在軋制結(jié)束時(shí)能快速移荒管出軋制線。在后臺(tái)設(shè)計(jì)有一為芯棒定位棒提供逆軋制方向的阻力，和能為芯棒定位棒提供沿軋制線往返運(yùn)動(dòng)的阻退小車(9)。該阻退小車中安裝有滾動(dòng)軸承，以適應(yīng)芯棒定位棒的旋轉(zhuǎn)，并承受其帶來的力。阻退小車安裝于一鏈床(10)上，通過鏈節(jié)與下方的高速鏈相連，高速鏈由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在軋制前和軋制結(jié)束時(shí)，由電機(jī)通過高速鏈帶動(dòng)阻退小車高速運(yùn)動(dòng)，從而使芯棒定位棒實(shí)現(xiàn)快速到位(快速前進(jìn)到待接合位或快速回退至走鋼線外的起始位)。在軋制過程中，由電機(jī)對(duì)高速鏈?zhǔn)┘右贿m當(dāng)?shù)淖枇?，并通過阻退小車(9)對(duì)芯棒定位棒(8)產(chǎn)生逆軋制方向的阻力，使芯棒定位棒在軋制過程中始終頂住芯棒，實(shí)現(xiàn)芯棒定位棒與芯棒的接合，從而構(gòu)成一長(zhǎng)芯棒，并充當(dāng)芯棒的延伸機(jī)后臺(tái)支持段。

軋制結(jié)束后，由星形翻料機(jī)構(gòu)(5)將被拖出輥(11)拉到走鋼線脫管叉(36)處的荒管向與軋制中心線平行的側(cè)向翻出，以空出軋制中心線進(jìn)行第二次軋制。翻出的荒管經(jīng)斜篦條(13)滾動(dòng)到輸送輥道(12)上，并被送往下一機(jī)組。

前后臺(tái)芯棒全支撐軋制工藝過程為：

前置階段——插入芯棒的毛管被翻入軋制線，并將芯棒尾端置于限動(dòng)小車托架中；前臺(tái)限動(dòng)小車位于小車行程起點(diǎn)位；四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置(3)的吊臂(28)擺至最高位；雙功能穩(wěn)定裝置(4)處于全打開功能位置；拖出輥(11)升至托芯棒定位棒位；旋轉(zhuǎn)輥(7)輥面高度處于支承芯棒定位棒位；壓輥機(jī)構(gòu)(6)處于壓輥擺動(dòng)到最高位；芯棒定位棒(8)安裝于阻退小車(9)中，并處于后臺(tái)走鋼線外的起始位。

芯棒接合階段——限動(dòng)小車前進(jìn)，并抓住芯棒尾端，由小車中的電機(jī)帶動(dòng)芯棒進(jìn)行預(yù)旋轉(zhuǎn)，由小車車體頂住芯棒前進(jìn)，同時(shí)前臺(tái)斜送輥升起并帶動(dòng)毛管旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)；芯棒定位棒(8)由阻退小車(9)帶動(dòng)高速前進(jìn)到靠孔型喉徑點(diǎn)附近的預(yù)定點(diǎn)；旋轉(zhuǎn)輥(7)以前臺(tái)芯棒旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)；壓輥機(jī)構(gòu)(6)在芯棒定位棒頭端經(jīng)過其安裝位置一定距離后，由液壓缸驅(qū)動(dòng)壓下，以“壓而不緊方式”約束芯棒定位棒；四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置(3)在芯棒定位棒到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，由液壓缸快速合攏四輥，夾持住芯棒定位棒，并保持其與軋制中心線的同軸度；拖出輥(11)降至最低位；雙功能穩(wěn)定裝置(4)合攏至穩(wěn)定芯棒定位棒功能位置；由限動(dòng)小車帶動(dòng)的芯棒前進(jìn)至設(shè)定的位置時(shí)，芯棒頭端的外齒式接合齒(37)開始以芯棒定位棒頭端內(nèi)的錐孔導(dǎo)向，并插入芯棒定位棒頭端內(nèi)的內(nèi)齒圈(42)中，。至芯棒頭端外錐面與芯棒定位棒頭端內(nèi)錐面接觸為止，完成整個(gè)芯棒的在線結(jié)合。此時(shí)毛管前進(jìn)速度落后于芯棒，其毛管頭端還未進(jìn)入孔型。

限動(dòng)軋制階段——在毛管頭端被咬入孔型后，經(jīng)一定時(shí)間延時(shí)，在荒管頭端到達(dá)四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置吊座(26)前，由液壓缸帶動(dòng)吊臂快速打開到設(shè)定的抱荒管位，該位置時(shí)四輥組成的圓的直徑略大于荒管；以后，在荒管頭端到達(dá)每架雙功能穩(wěn)定裝置(4)前一定距離，該架雙功能穩(wěn)定裝置(4)打開至荒管導(dǎo)向功能位置，而其它架雙功能穩(wěn)定裝置仍保持在穩(wěn)定芯棒定位棒功能位置，即雙功能穩(wěn)定裝置(4)是依次打開；在荒管頭端距旋轉(zhuǎn)輥和壓輥機(jī)構(gòu)前一定位置時(shí)，該壓輥機(jī)構(gòu)打開，使壓輥擺至最高位，而旋轉(zhuǎn)輥降低一定值，到最低位；阻退小車及其所帶芯棒定位棒，被芯棒推動(dòng)，使芯棒定位棒以一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿軋制線后退的方式運(yùn)動(dòng)，并由與阻退小車相連的高速鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的阻力矩，使芯棒定位棒始終頂住芯棒。

退棒及出料階段——在毛管尾端經(jīng)過軋輥喉徑點(diǎn)時(shí)刻，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令，四輥機(jī)內(nèi)穩(wěn)定裝置的吊臂(28)快速打開到最大位，使四輥遠(yuǎn)離荒管表面；雙功能穩(wěn)定裝置(4)全部處于全打開功能位置；余下未打開至最高位的壓輥打開至最大位；同時(shí)拖出輥升至托荒管位并沿軋制方向輸送荒管；芯棒定位棒通過阻退小車(9)被高速鏈帶動(dòng)高速沿軋制方向抽送，并最終使芯棒定位棒頭端離開走鋼線，而荒管頭端靠脫管叉(36)定位后不再前進(jìn)。當(dāng)阻退小車退至后臺(tái)最后端的小車起始位時(shí)，星形翻料機(jī)構(gòu)(5)中的星輪啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)120°，將完成退棒的空心荒管向平行于軋制線方向翻出到斜篦條(13)上，荒管再自由滾動(dòng)至輸送輥道(12)上并被送走。

本發(fā)明中的圖示是根據(jù)一種成品管規(guī)格為φ102-273的采用前臺(tái)限動(dòng)方式、帶導(dǎo)盤式二輥斜軋軋機(jī)(新型鋼管精密斜軋延伸機(jī)accuroll)的實(shí)施例來圖示和描述的。對(duì)一切采用芯棒軋制的斜軋延伸機(jī)，如：二輥diescher(狄塞爾軋管機(jī))，accuroll，斜軋旋轉(zhuǎn)擴(kuò)管機(jī)等所有輥式斜軋機(jī)類均適用。