王立芳，周立兵，韓飛躍

（天津賽瑞機器設(shè)備有限公司，天津 300301）

無縫鋼管生產(chǎn)線冷床及選型

王立芳，周立兵，韓飛躍

（天津賽瑞機器設(shè)備有限公司，天津 300301）

冷床是無縫鋼管生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備，冷床的形式有多種，可根據(jù)生產(chǎn)需求的不同進行選擇?？偨Y(jié)了單鏈冷床、雙鏈冷床、新型鏈式冷床、步進齒條式冷床、螺桿式冷床等各種冷床的優(yōu)缺點，介紹了無縫鋼管生產(chǎn)線上各種冷床的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點，為用戶選擇和設(shè)計冷床提供了參考。

無縫鋼管；冷床；選型

1 引言

冷床是無縫鋼管生產(chǎn)過程中必不可少的設(shè)備，其作用是使熱軋或熱處理之后的鋼管在緩慢行進過程中得到冷卻和校直并進入下一道工序。在無縫鋼管生產(chǎn)線上，現(xiàn)有的冷床包括鏈式冷床、步進齒條式冷床及螺桿式冷床，其中鏈式冷床又分為單鏈冷床和雙鏈冷床。

2 各類冷床的結(jié)構(gòu)及原理

2.1 單鏈冷床[1]

考慮到鋼管的冷卻效果及直度要求，單鏈冷床的設(shè)計多采用爬坡結(jié)構(gòu)。冷床由正向運輸鏈和固定導軌組成，有一套傳動系統(tǒng)。正向運輸鏈為帶撥爪的鏈條，其鏈板低于固定導軌的平面，二者平行且在鋼管運輸方向上抬起一定角度。鋼管放置在正向運輸鏈的兩個撥爪之間，固定導軌承擔鋼管本體的重量，如圖1所示。單鏈冷床利用正向運輸鏈撥爪的推力及固定導軌的摩擦力使鋼管產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，同時依靠鋼管自重及抬起的角度，使鋼管始終緊靠在正向運輸鏈的撥爪上，實現(xiàn)鋼管平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

圖1 單鏈冷床結(jié)構(gòu)

2.2 雙鏈冷床[1-2]

雙鏈冷床由正向運輸鏈和反向鏈組成，正、反鏈條各有一套傳動系統(tǒng)。正向運輸鏈為帶撥爪的鏈條，反向鏈為平板鏈，正向運輸鏈的鏈板低于反向鏈平面，二者水平放置。鋼管放置在正向運輸鏈的兩個撥爪之間，反向鏈承擔鋼管本體的重量，如圖2所示。雙鏈冷床利用正向運輸鏈撥爪的推力使鋼管向前運動，利用反向鏈條的摩擦力使鋼管產(chǎn)生持續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動。反向鏈的運動又使得鋼管始終緊靠在正向運輸鏈的撥爪上，實現(xiàn)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)和均勻冷卻。

2.3 新型鏈式冷床[3]

新型鏈式冷床是結(jié)合單鏈冷床及雙鏈冷床的特點，綜合鋼管冷卻效果、直度要求、工藝布置及成本等因素而設(shè)計的，冷床在長度方向上分為上坡段和下坡段，如圖3所示。

圖2 雙鏈冷床結(jié)構(gòu)

上坡段為正、反鏈平行布置的雙鏈結(jié)構(gòu)，工作面與水平面之間有向上的傾角a。正、反鏈條由2臺電機驅(qū)動。正向鏈自帶撥爪，反向鏈為平板鏈，其工作面高于正向鏈條，反向鏈條承擔鋼管本體的重量。正向鏈撥爪拉著鋼管做“爬坡運動”，反向鏈在電機帶動下做連續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動，正、反鏈條的共同作用使鋼管持續(xù)旋轉(zhuǎn)前進，工作原理如圖4所示。

圖3 新型鏈式冷床布置

圖4 新型冷床“上坡段”結(jié)構(gòu)

下坡段為正向鏈條和鋼管導軌平行布置的單鏈結(jié)構(gòu)，工作面和水平面之間有向下的傾角β。導軌固定不動，其工作面高于正向鏈條。固定導軌承擔鋼管本體的重量，正向鏈條拖住鋼管向下做“滑坡運動”。由于正向鏈條和鋼管導軌都具有向下的傾斜角β，鋼管能夠依靠自重實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動并始終與正向鏈撥爪緊密接觸，工作原理如圖5所示。

圖5 新型冷床“下坡段”結(jié)構(gòu)

2.4 步進齒條式冷床[4-6]

步進齒條式冷床一般傾斜一定角度，包括移動梁、固定梁、升降裝置和步進裝置等。冷床床面由兩組齒條組成，一組裝在固定梁上，稱為靜齒條，另一組裝在移動梁上，稱為動齒條。冷床本體不工作時,定齒條齒面高于動齒條齒面,冷床臺面上所有鋼管都支撐于定齒條上。

升降機構(gòu)動作時，動齒條上升將鋼管托起，由于具有傾斜角度，鋼管在被托起時沿著齒形滾動一次。動齒條上升到最高位置后，步進機構(gòu)動作使動齒條向冷床輸出方向前進一個步距。升降機構(gòu)繼續(xù)動作，帶動動齒條下降并將鋼管放入定齒條齒槽中，鋼管沿定齒條的齒形再滾動一次。之后動齒條回到初始位置，完成一個工作循環(huán)。步進齒條式冷床的工作原理如圖6所示。

圖6 步進齒條式冷床工作原理

2.5 螺桿式冷床[7]

螺桿式冷床由主傳動裝置、螺桿和固定冷卻臺架等組成，螺桿包括螺桿桿芯及螺桿螺旋線。固定冷卻臺架的工作面高于螺桿桿芯上面并低于螺旋線，鋼管本體的重量由固定冷卻臺架承擔。主傳動裝置帶動螺桿同步旋轉(zhuǎn)，螺桿上的螺旋線推動鋼管在固定冷卻臺架上向前滾動，進行冷卻。螺桿式冷床的工作原理如圖7所示。

3 各類冷床的特點及對鋼管的影響

單鏈冷床在連續(xù)生產(chǎn)時，鋼管的冷卻效果均勻，但當生產(chǎn)不連續(xù)或生產(chǎn)速度緩慢時，鋼管持續(xù)旋轉(zhuǎn)的效果較差，冷卻不均勻，鋼管直度較差。對于溫度較高的鋼管來說，采用單鏈冷床需占用較大的空間。因此，對溫度較高及冷卻后鋼管直度要求比較高的生產(chǎn)線來說，單鏈冷床不適用。

圖7 螺旋式冷床結(jié)構(gòu)

對雙鏈冷床來說，由于反向鏈條持續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以無論正向鏈條是否工作，都能保證鋼管旋轉(zhuǎn)且這種旋轉(zhuǎn)是持續(xù)的，因此能達到較好的冷卻均勻性及直度要求。

當廠房空間受限或工藝布置有特殊要求時，可采用改良后的新型鏈式冷床。這種冷床在上坡段的冷卻速度較快，而在下坡段，由于鋼管已經(jīng)達到較低的溫度，故對冷卻速度的要求也降低。與同等規(guī)模的雙鏈冷床相比，新型冷床由于在后半段不采用反向鏈條，因此能降低投資成本。

鏈式冷床具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點，因此在無縫鋼管生產(chǎn)線上仍有很大的市場。但鏈式冷床易產(chǎn)生鏈條錯位而使鋼管產(chǎn)生彎曲[8]，同時因撥爪與熱鋼管接觸，在鋼管表面易產(chǎn)生劃傷。因此，鏈式冷床多用于規(guī)模不大且要求相對較低的生產(chǎn)線。

步進齒條式冷床運行平穩(wěn)，通過調(diào)整齒條行程，可使鋼管每步進一下就滾動兩次，達到校直鋼管的作用[8]。但步進齒條式安裝及調(diào)試的難度較鏈式冷床大且投資成本相對較高，一般用在大型或配置較高的生產(chǎn)線上。

螺桿式冷床具有較好的矯直效果，比齒條式冷床輕，但制造及安裝的精度要求高。同時螺旋桿與鋼管之間易產(chǎn)生滑動，造成鋼管表面滑傷，一般用于冷卻較小直徑的鋼管[8]。

4 結(jié)束語

冷床是無縫鋼管生產(chǎn)線上的重要設(shè)備，以上分析的各種冷床都能保證鋼管在前進的同時實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，達到不同的冷卻效果。在實際生產(chǎn)過程中，需結(jié)合實際需要、廠房空間、工藝布置、投資大小、冷卻效果、鋼管直度要求及表面要求等多種因素進行冷床的選擇和設(shè)計。另外，文獻[9]中所提出的用于管材冷卻的滾盤式冷床等新的設(shè)計理念也值得嘗試。

[1] 魏澤濤.鏈式冷床設(shè)計分析[J].包鋼科技，2004，30（3）：55-57.

[2]李洪亮.雙向鏈式冷床設(shè)計分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008（21）：79-81.

[3]王立芳，孫海濱.無縫鋼管生產(chǎn)用新型鏈式冷床[J].新技術(shù)新工藝，2009（2）：70-71.

[4]李毓環(huán).冷床本體的機構(gòu)分析與計算 [J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，23-24.

[5]付建輝.衡鋼Φ3 40鋼管步進式冷床升降驅(qū)動的優(yōu)化[J].鋼鐵技術(shù)，2005（5）：32-36.

[6]陳碧楠.步進式冷床優(yōu)化設(shè)計[J].重慶工學院學報，2008，22（7）：30-34.

[7]趙忠凱.螺桿冷床的設(shè)計分析[J].理論研究苑（科技與生活），2012（8）：171，187.

[8]高秀華.鋼管生產(chǎn)知識問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007：293.

[9]李中華.滾盤式冷床在鋼管生產(chǎn)線中的應用 [J].江蘇冶金，2007，35（6）：38-39.

Cooling Bed Selection of Seamless Pipe Production Line

WANG Li-fang,ZHOU Li-bing and HAN Fei-yue

(Tianjin SERI Machinery Equipment Corporation Limited,Tianjin 300301,China)

Cooling bed is indispensable equipment in the production line of seamless pipe.There are many models of cooling bed,which can be chosen according to different production demand.The paper summarizes the advantages and disadvantages of single chain,double chain,new chain,stepping rack and screw rod type cooling beds and introduces their structures,working principles and characteristics in the production line of seamless pipe,providing reference for the customer's selection and design of cooling bed.

seamless steel pipe;cooling bed;selection

2013-01-02

2013-01-28

王立芳（1980—），女，天津人，碩士，工程師，主要從事無縫鋼管生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計與制造工作，E-mail：applewlf@163.com。

（編輯 潘娜）