一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机

摘要

本发明属于无缝钢管热加工技术领域，具体公开了一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，所述轧管机的主机设备包括主机机架、穿轧辊组件、调整机构及转动安装在主机机架上的转鼓；所述穿轧辊组件包括设置有不重合的穿孔辊喉圆、延伸辊喉圆的穿轧兼容轧辊，能够进行穿孔轧制和精密延伸轧制的穿轧兼容轧辊安装在轧辊轴上并通过大端轴承座、小端轴承座安装在转鼓上；所述调整机构包括轧辊压下及辗轧角调整机构、喂入角调整机构、能够锁定转鼓位置的转鼓锁紧装置。本发明所述轧管机通过独特结构穿轧辊组件，在实现与现有斜轧机组同样生产目的的前提下，降低设备费用、能源消耗和生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及无缝钢管热加工技术领域，具体是一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机。

背景技术

无缝钢管热加工生产主要采用轧制的方式。现有热轧无缝钢管热轧机组主要是由斜轧穿孔机、主轧机、定/减径机三个变形机组组合成热轧机组。常见的主轧机有纵轧类的纵轧连轧机、斜轧类的精密延伸斜轧机等。纵轧是指变形加工的金属主要沿轧制方向流动，纵轧的轧机出口金属工件作直线前进；而斜轧的轧机出口金属工件成螺旋方式运动。精密延伸斜轧机与纵轧连轧机相比：一是精密延伸斜轧机设备简单，更换产品规格快捷、灵活；二是精密延伸斜轧机生产成本降低近20％；三是精密延伸斜轧机更适合钢管外径大于273mm的大口径热轧无缝钢管的生产。

斜轧穿孔机是第一道轧制变形设备，将加热后的实心圆坯轧制成壁厚较厚的空心管坯或再次将空心管坯进行二次穿制轧制，完成穿孔轧制变形。因此斜轧穿孔机要满足由实心圆坯轧制成空心管坯的工艺要求。紧接斜轧穿孔机后布置的主轧机是第二道轧制变形设备。第二次轧制变形可采用纵轧连轧机或精密延伸斜轧机。精密延伸斜轧机将空心管坯的管壁轧薄至接近成品钢管的壁厚，轧制过程中空心管坯还会延续伸长，最终轧制成空心钢管，完成精密延伸轧制变形。因此精密延伸斜轧机要满足由空心管坯轧制成空心钢管的工艺要求，将空心管坯轧制成为接近成品壁厚、长度更长的空心钢管，实现进一步减少壁厚、壁厚精度达到公差要求、获得良好内外表面质量的目的。其中，实心圆坯也叫坯料；空心管坯也叫毛管；空心钢管也叫荒管。如图41、图42所示，现有技术中热轧无缝钢管斜轧热轧机组的平面布置有两种典型方式：

一种是斜轧穿孔机与精密延伸斜轧机结合，此时实心圆坯(18)按坯料输送方向(42)经过加热炉(68)加热后，输送至斜轧穿孔机(1)，经穿孔轧制后成为空心管坯(19)，空心管坯(19)按毛管输送方向(76)输送至精密延伸斜轧机(2)，经精密延伸轧制后成为空心钢管(20)，而精密延伸斜轧机(2)的推杆(26)、芯棒(27)等变形工具则按芯棒推杆输送方向(39)在机组内循环，空心钢管(20)按荒管输送方向(77)输送至定/减径机(69)，经定/减径机(69)进行定径或减径轧制成为成品钢管；此加工方式采用的轧管机组如三辊Assel轧管机组、Accu Roll二辊式精密斜轧机组；

另一种是实心圆坯(18)经过加热炉(68)加热后按坯料输送方向(42)输送至斜轧穿孔机(1)，经穿孔轧制后成为空心管坯(29)，空心管坯(19)按毛管输送方向(76)循环输送至斜轧穿孔机(1)前台，再经斜轧穿孔机(1)进行二次穿孔轧制，经二次穿孔轧制后的空心管坯(19)按毛管输送方向(76)输送至精密延伸斜轧机(2)，经精密延伸轧制后成为空心钢管(20)，空心钢管(20)按荒管输送方向(77)输送至定/减径机(69)，经定/减径机(69)进行定径或减径轧制成为成品钢管；或经二次穿孔轧制后的空心管坯(19)按毛管输送方向(76)输送至再下一工序；此加工方式采用的轧管机组包括用于二次穿孔轧制的二辊式斜轧穿孔机或三辊斜轧穿孔机，以及进行均壁轧制的斜轧机。

如图1所示，现有斜轧穿孔机(1)的穿孔辊(7)具有作为穿孔工艺设计基准的穿孔辊喉圆(3)。所述穿孔辊(7)的总长为Lc，以穿孔辊(7)靠近大端轴承座的大端面为辊形基准面(5)，穿孔辊喉圆(3)距离辊形基准面(5)的距离为Lc1。如图2所示，现有精密延伸斜轧机(2)的延伸辊(10)具有作为斜轧工艺设计基准的延伸辊喉圆(8)。所述延伸辊(10)的总长为Lg，以延伸辊(10)靠近大端轴承座的大端面为辊形基准面(5)，延伸辊喉圆(8)距离辊形基准面(5)的距离为Lg1。

另一方面，斜轧穿孔机(1)、精密延伸斜轧机(2)都是结构不同的单独控制的变形机组。每个变形机组还需分别配备前台设备(24)和后台设备(25)，需要的备品备件数量与费用均较高。且变形机组设备总重量占生产线设备总重量20％以上，设备动力总功率占生产线设备动力总功率35％以上，直接参与轧制变形的模具数量和费用也需各自配置。

轧制时，变形机组其轧辊对应的轧辊中心线在空间中呈一定角度记为空间角δ，即OXYZ空间坐标系中轧辊中心线与三个坐标轴之间形成的方向余弦角。空间角δ的一个分量是轧辊中心线在水平面上投影与轧制中心线之间形成的辗轧角α，空间角δ的另一个分量是轧辊中心线在垂直面上投影与水平面之间形成的喂入角β。再者，以轧辊辊形中的穿孔辊喉圆或延伸辊喉圆为计量基准，两个轧辊之间穿孔辊喉圆的间距或两个轧辊之间延伸辊喉圆的间距对应轧辊的压下量。在生产同一种规格的钢管时，斜轧穿孔机与精密延伸斜轧机的空间角δ是不同的，斜轧穿孔机以穿孔辊喉圆为基准调整辗轧角、喂入角，精密延伸斜轧机以延伸辊喉圆为基准调整辗轧角、喂入角，因此需要按各自参数调整好辗轧角、喂入角后再进行轧制。

现有斜轧穿孔机、主轧机等变形机组都包括前台设备、主机设备、后台设备三大部分。而现有热轧无缝钢管热轧机组都是采用在斜轧穿孔机后配置主轧机的方式，实现穿孔粗轧制和后面精密轧制的明确分工。因此，在投资上需要配制两组变形机组，并为各自的主机设备配制不同结构的前台设备、后台设备；在生产运行的经济性上，需要配备两套动力系统及不同的轧辊、辅助工具等备品备件，从而占用更多的设备投资费用和设备维护费用。

发明内容

本发明提供了一种集成式的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，只需要一组变形机组就能进行穿孔粗轧制、精密斜轧轧制加工，大大降低设备费用、能源消耗和生产成本。

本发明提供了一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，包括主机设备；所述主机设备包括主机机架、多个穿轧辊组件、调整机构以及转动安装在主机机架上的转鼓；所述穿轧辊组件包括轧辊轴、穿轧兼容轧辊、大端轴承座、小端轴承座；所述穿轧兼容轧辊采用锥形辊身，且锥形辊身上设置有作为穿孔轧制时轧辊调整基准的穿孔辊喉圆、作为精密延伸轧制时轧辊调整基准的延伸辊喉圆；所述穿孔辊喉圆靠近锥形辊身的小端，且位于锥形辊身的穿孔辊形段；所述延伸辊喉圆靠近锥形辊身的大端，且位于锥形辊身的延伸辊形段；能够进行穿孔轧制和精密延伸轧制的穿轧兼容轧辊安装在轧辊轴上，且所述轧辊轴的两端分别通过大端轴承座、小端轴承座安装在转鼓上；所述调整机构包括分别安装在主机机架上的轧辊压下及辗轧角调整机构、喂入角调整机构、转鼓锁紧装置，两个轧辊压下及辗轧角调整机构为一组，分别与同一个穿轧辊组件的大端轴承座、小端轴承座连接，共同对穿轧兼容轧辊的辗轧角进行调节；所述喂入角调整机构与转鼓连接，对穿轧兼容轧辊的喂入角进行调节，且转鼓锁紧装置能够与转鼓接触对转鼓的位置进行锁定。。所述穿轧兼容轧辊实现穿孔轧制功能时是以穿孔辊喉圆为调整和轧制基准，实现精密延伸轧制功能时是以延伸辊喉圆为调整和轧制基准，所述穿轧兼容轧辊在执行两种轧制功能的转换时，是由调整机构来执行的。

本发明的技术人员长期从事无缝钢管生产，对变形轧制理论进行了系统学习并在实际生产中积累了丰富的生产经验，又结合对斜轧穿孔机、精密延伸斜轧机的深入研究及对热轧无缝钢管市场需求的分析，提出了一种将现有斜轧穿孔机、精密延伸斜轧机合二为一的集成式结构设计方案，最终形成热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，通过一组变形机组就能实现由实心圆坯到空心钢管的加工。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述轧辊压下及辗轧角调整机构包括伺服液压缸、平衡锁紧液压缸；所述伺服液压缸的活塞杆头端设置有压头，且所述压头能与大端轴承座、小端轴承座的外端面紧密接触；所述平衡锁紧液压缸的活塞杆前端连接有T型拉杆，所述大端轴承座、小端轴承座上分别设置有供所述压头穿过的弧形T形凹槽，且所述T型拉杆与所述大端轴承座、小端轴承座可拆卸连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述喂入角调整机构包括能驱使转鼓绕轧制中心线转动的喂入角调节液压缸；所述喂入角调节液压缸一端安装在主机机架上，另一端与转鼓连接且该连接点与转鼓中心不重合。

进一步地，所述锥形辊身的穿孔辊形段、延伸辊形段不重叠。

本发明重点之一在于提供了一种用于热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机的主机设备。所述主机设备包括主机机架、穿轧辊组件、调整机构及转动安装在主机机架上的转鼓；所述穿轧辊组件包括设置有不重合的穿孔辊喉圆、延伸辊喉圆的穿轧兼容轧辊，能够进行穿孔轧制和精密延伸轧制的穿轧兼容轧辊安装在轧辊轴上并通过大端轴承座、小端轴承座安装在转鼓上；所述调整机构包括能调节穿轧兼容轧辊辗轧角的轧辊压下及辗轧角调整机构、能调节穿轧兼容轧辊喂入角的喂入角调整机构、能够锁定转鼓位置的转鼓锁紧装置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明所提供的一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，较现有技术中采用两组变形机组轧制方式，只需要一组变形机组就能实现同样生产目的，大大降低设备费用、能源消耗和生产成本；

(2)本发明所提供的穿轧辊组件，其穿轧兼容轧辊能同时满足穿孔轧制和精密延伸轧制两种工作模式的加工需求，相对于现有技术只需一个主机、一套前台设备、一套后台设备，占地面积少、故设备总重量降低，所需备品备件数量也较低，其费用也随之降低，同时由于实心圆坯到荒管的轧制都是由一对轧辊完成的，所以所需动力配置数量可减近半，动力功率也只需保持现有穿孔机动力功率水平即可，主机部分的工模具数量也相应只需现有的一半；

(3)本发明提供的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，在热轧无缝钢管生产时，只采用一种轧辊，在一台主机设备中用一套动力系统就能完成实心圆坯到空心钢管的轧制，一套设备完成原来需要两台设备才能实现的热轧无缝钢管生产，其前台设备、后台设备可兼容现有斜轧穿孔机或精密延伸斜轧机的前后台功能，从而减少轧辊和备品备件费用和能源消耗。

附图说明

图1是现有穿孔辊轧制状态示意图。

图2是现有延伸辊轧制状态示意图。

图3是本发明中穿轧兼容轧辊的辊形结构示意图。

图4是本发明的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机平面布置图。

图5是图4中4-1部分。

图6是图4中4-3部分。

图7是现有穿孔辊、现有延伸辊和本发明穿轧兼容轧辊三种辊形相同规格时的结构比较。

图8是本发明中穿轧兼容轧辊进行穿孔轧制时工作状态示意图。

图9是本发明中穿轧兼容轧辊进行精密延伸轧制时工作状态示意图。

图10是图4中A-A剖面对应的前台设备结构示意图。

图11是本发明中主机设备的主视图。

图12是图11中B-B面局部剖视图。

图13是本发明中主机设备的侧视图。

图14是图11中I部放大图。

图15是T型拉杆与大端轴承座连接结构拆分示意图。

图16是本发明中前台管坯芯棒夹持装置剖面图。

图17是前台夹持装置下辊摆臂的结构示意图。

图18是本发明中前台管坯芯棒夹持装置位置调节机构。

图19是本发明中前台管坯芯棒夹持装置夹持实心圆坯的状态示意图。

图20是本发明中前台管坯芯棒夹持装置夹持空心管坯的状态示意图。

图21是本发明中前台管坯芯棒夹持装置夹持约束芯棒的状态示意图。

图22是本发明中前台管坯芯棒夹持装置全打开的状态示意图。

图23是本发明中前台移动送料平台的断面示意图。

图24是本发明中前台移动送料平台在穿孔轧制时的立面示意图。

图25是本发明中前台移动送料平台在精密延伸轧制时初始状态的立面示意图。

图26是图4中C-C剖面图。

图27是本发明的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机穿孔轧制模式时内部变形工具工作循环示意图。

图28是本发明的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机精密延伸轧制模式时内部变形工具工作循环示意图。

图29是本发明中后台顶杆荒管约束导向装置夹持约束顶杆的状态示意图。

图30是本发明中后台顶杆荒管约束导向装置导向毛管或荒管的状态示意图。

图31是本发明中后台顶杆荒管约束导向装置全打开的状态示意图。

图32是本发明中后台荒管导向装置安装结构示意图。

图33是本发明中止推座结构示意图。

图34是本发明中后台荒管导向装置荒管位截面示意图。

图35是本发明中荒管导向装置全打开示意图。

图36是图4中E-E剖面图对应的后台设备结构示意图。

图37是本发明中止推锁门锁紧状态示意图。

图38是本发明中止推锁门打开状态且止推小车开出状态示意图。

图39是本发明的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机工艺平面布置图。

图40是图39中M部分示意图。

图41是现有一种斜轧工艺平面布置图。

图42是现有另一种斜轧工艺平面布置图。

其中：1、斜轧穿孔机；2、精密延伸斜轧机；3、穿孔辊喉圆；4、小端轴承座；5、辊形基准面；6、大端轴承座；7、穿孔辊；8、延伸辊喉圆；10、延伸辊；11、穿轧兼容轧辊；15、轧辊压下及辗轧角调整机构；16、喂入角调整机构；17、轧辊轴；18、实心圆坯；19、空心管坯；20、空心钢管；21、固定导板；22、主机机架；23、转鼓锁紧装置；24、前台设备；25、后台设备；26、推杆；27、芯棒；28、前台管坯芯棒夹持装置；29、前台移动送料平台；30、前台夹持装置下辊；31、下摆臂驱动液压缸；32、前台夹持装置上辊；33、齿轮齿条传动机构；34、送料驱动装置；35、送料支承撑辊；36、水平定位锁紧液压缸；37、垂直锁紧液压缸；38、芯棒顶杆输送设备；39、芯棒推杆输送方向；40、推杆升降挡板；41、推杆等待位；42坯料输送方向；43、坯料定位处；44、坯料拨料机构；45、芯棒预穿线；46、前台横移机构；47、芯棒推杆返回线；48、冷却巷道；49、芯棒推杆冷却定位线；50、循环输送线；51、预穿升降挡板；52、毛管定位线；53、芯棒预穿设备；54、限动小车；55、芯棒冷却装置；56、芯棒润滑设备；57、顶杆；58、顶杆荒管约束导向装置；59、荒管导向装置；60、升降托辊；61、止推小车；62、止推座；63、后台横移机构；64、顶头；65、升降机构；66、升降平台；67、轧辊传动系统；68、加热炉；69、定/减径机；70、主机设备；71、顶杆工作停止位；72、毛管出料停止位；73、荒管出料停止位；74、主机水平中心线；75、主机横向中心线；76、毛管输送方向；77、荒管输送方向；78、转鼓；79、伺服液压缸；80、平衡锁紧液压缸；81、T型拉杆；82、换辊装置；83、前台夹持装置螺旋升降机；84、前台机架；85、固定式定位辊；86、荒管导向螺旋升降机；87、止推锁门；88、左右压紧臂；89、升降托辊；90、单独传动辊道；91、旋转步进机构；92、压头；93、大端轴承座；94、小端轴承座；95、前台夹持装置下辊摆臂；96、前台夹持装置上辊摆臂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚，下面将结合附图对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是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

下面结合附图1-图42对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图11、图12、图13、图14所示，本实施例提供了一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机包括主机设备70；所述主机设备70包括主机机架22、多个穿轧辊组件、调整机构以及转动安装在主机机架22上的转鼓78。所述穿轧辊组件包括轧辊轴17、穿轧兼容轧辊11、大端轴承座6、小端轴承座4；所述穿轧兼容轧辊11设置有不重合的穿孔辊喉圆3、延伸辊喉圆8，能够进行穿孔轧制和精密延伸轧制的穿轧兼容轧辊11安装在轧辊轴17上，且所述轧辊轴17的两端分别通过大端轴承座6、小端轴承座4安装在转鼓78上。所述主机机架22为开式结构或闭式结构。所述调整机构包括分别安装在主机机架22上的轧辊压下及辗轧角调整机构15、喂入角调整机构16、转鼓锁紧装置23，两个轧辊压下及辗轧角调整机构15为一组，分别与同一个穿轧辊组件的大端轴承座6、小端轴承座4连接，共同对穿轧兼容轧辊11的辗轧角进行调节；所述喂入角调整机构16与转鼓78连接，对穿轧兼容轧辊11的喂入角进行调节，且转鼓锁紧装置23能够与转鼓78接触对转鼓78的位置进行锁定。所述穿轧辊组件采用二辊式水平布置或二辊式上下布置或三辊式布置。如图11、图12所示，穿轧辊组件采用的是由两个穿轧兼容轧辊11一左一右设置的二辊式水平布置结构，每个穿轧辊组件对应设置两个轧辊压下及辗轧角调整机构15、一个喂入角调整机构16、多个转鼓锁紧装置23。

本实施例中将热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机主机设备70的轧辊设计成穿轧兼容轧辊11，既能完全满足穿孔轧制变形工艺要求又能完全满足精密延伸轧制工艺变形要求。如图3、图7所示，所述穿轧兼容轧辊11以一个端面为辊型基准面5，与辊型基准面5间隔一定距离的位置设计有由顶头64配合实现穿孔轧制的穿孔辊喉圆3，和由芯棒27配合实现精密延伸轧制的延伸辊喉圆8，且穿孔辊喉圆3和延伸辊喉圆8间也设计为存在一定距离，使得同一轧辊具备穿孔轧制与精密延伸轧制的功能。如图8、图9所示，所述穿轧兼容轧辊11具有两种工作模式：一种工作模式是以穿孔辊喉圆3为金属变形区调整基点的穿孔轧制模式孔型；另一种是以延伸辊喉圆8为金属变形区调整基点的精密延伸轧制模式孔型。主机设备70中的穿轧兼容轧辊11通过调整机构快速切换工作模式并能精准调整辗轧角、喂入角、轧辊间距等调整参数。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上重点说明穿轧兼容轧辊11的结构。

如图1所示，现有斜轧穿孔机1的穿孔辊7具有作为穿孔工艺设计基准的穿孔辊喉圆3。如图2所示，现有精密延伸斜轧机2的延伸辊10具有作为斜轧工艺设计基准的延伸辊喉圆8。如图3所示，本发明中穿轧兼容轧辊11采用锥形辊身，同时具有作为穿孔工艺设计基准的穿孔辊喉圆3和具有作为斜轧工艺设计基准的延伸辊喉圆8。所述穿轧兼容轧辊11锥形辊身长度范围内，靠锥形小端侧设计有具有穿孔轧制功能的穿孔辊形段，其后设计有具有精密延伸轧制功能的延伸辊形段。如图3所示，所述穿孔辊喉圆3位于穿孔辊形段AB之间，所述延伸辊喉圆8位于延伸辊形段CD之间。进一步地，穿孔辊形段AB与延伸辊形段CD中间存在一定过度区域或者刚好相交，但穿孔辊形段AB与延伸辊形段CD不会重叠。

如图3所示，所述穿轧兼容轧辊11锥形辊身全长为Lf，以靠近大端轴承座6的大端面为辊形基准面5，穿轧兼容轧辊11的穿孔辊喉圆3距离辊形基准面5的距离为Lc2，穿轧兼容轧辊11的延伸辊喉圆8距离辊形基准面5的距离为Lg2，满足：Lf＞Lc2＞Lg2＞0。穿轧兼容轧辊11的穿孔辊喉圆3和延伸辊喉圆8沿辊子轴线间隔|Lc2-Lg2|的距离，其穿孔辊喉圆3和延伸辊喉圆8分别作为穿孔轧制状态和精密延伸轧制状态时的调整基准，并由调整机构实现快速变换，从而使穿轧兼容轧辊11具有现有穿孔辊7和现有延伸辊10的辊形特征。当以靠近小端轴承座4的小端面作为辊形基准面时的尺寸关系，刚好与以靠近大端轴承座6的大端面为辊形基准面5时的尺寸关系相反。

如图7所示，将三个对应规格的穿孔辊7、延伸辊10、穿轧兼容轧辊11进行对比，均以靠近大端轴承座6的轧辊端面为辊形基准面5，所述穿孔辊7的总长为Lc，穿孔辊喉圆3距离辊形基准面5的距离为Lc1；所述延伸辊10的总长为Lg，延伸辊喉圆8距离辊形基准面5的距离为Lg1。通常满足：Lf＞Lc2＞Lc＝Lg＞Lg2＞Lc1＞Lg1＞0。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上进一步说明调整机构的具体结构。如图11、图12、图13、图15所示，所述调整机构包括分别安装在主机机架22上的轧辊压下及辗轧角调整机构15、喂入角调整机构16、转鼓锁紧装置23，两个轧辊压下及辗轧角调整机构15为一组，分别与同一个穿轧辊组件的大端轴承座6、小端轴承座4连接，共同对穿轧兼容轧辊11的辗轧角和下压量进行调节；所述喂入角调整机构16与转鼓78连接，对穿轧兼容轧辊11的喂入角进行调节，且转鼓锁紧装置23能够与转鼓78接触对转鼓78的位置进行锁定。

如图11、图14所示，所述轧辊压下及辗轧角调整机构15包括伺服液压缸79、平衡锁紧液压缸80；所述伺服液压缸79的活塞杆端头安装有压头92，且所述压头92与大端轴承座6、小端轴承座4的外端面紧密接触；所述平衡锁紧液压缸80的活塞杆前端连接有T型拉杆81。为适应穿轧兼容轧辊11调整过程中，相对于调整前位置产生的角位移和径向位移变化轨迹，如图15所示，大端轴承座6、小端轴承座4上加工适应变化轨迹的整体呈弧形的T形凹槽，所述T型拉杆81插入T形凹槽。与同一个穿轧辊组件连接的两组轧辊压下及辗轧角调整机构15设置在同侧且二者中心线间隔L。

具体地，穿轧兼容轧辊11中装配有轧辊轴17，并在轧辊轴17上安装有大端轴承座6和小端轴承座4构成轧辊装配件，轧辊装配件安装在转鼓78内，并能在转鼓78中向轧制中心方向进行往复直线运动。每个穿轧兼容轧辊11的轧辊装配件都由两个伺服液压缸79来驱动，这两个伺服液压缸79分别对应驱动轧辊轴17两端的大端轴承座6和小端轴承座4，每个伺服液压缸79后串联安装有一个平衡锁紧液压缸80，连接在平衡锁紧液压缸80的活塞杆中的T型头81的拉杆机构从伺服液压缸79中心穿过，再与作为轧辊轴承座的大端轴承座6或小端轴承座4相连，通过液压系统的控制，使大端轴承座6或小端轴承座4与伺服液压缸79活塞杆头端的压头92在整个轧制过程中始终紧密接触，即低压跟踪模式，保证位置量的精确传递。不同轧制模式下，由控制系统赋予轧辊轴17两端与大端轴承座6、小端轴承座4相连的伺服液压缸79以不同的活塞行程量，来调整辗轧角或进行辗轧角切换。同时，两伺服液压缸79的活塞行程量由程序控制使其兼具压下量的调整。其中，辗轧角是指轧辊轴17的轴线与轧制中心线达到要求的水平角度α。

为保证在由热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机主机设备70穿孔轧制出来的空心管坯19，经循环输送线50沿毛管输送方向76再送到前台设备24后，空心管坯19温度仍能达到精密延伸轧制所要求的入口温度，调整机构除具有快速性外还在结构上采用如下方式来保证在轧制和调整过程中，使调整机构与轧辊轴承座间紧密接触以达到预设的轧辊间距和辗轧角、喂入角精度：轧辊压下及辗轧角调整机构15安装在主机机架22上，伺服液压缸79后端安装有平衡锁紧液压缸80，平衡锁紧液压缸80的活塞杆贯穿过伺服液压缸79，连接在平衡锁紧液压缸80活塞杆前端的T型拉杆81插入轧辊大端轴承座6或小端轴承座4中的T形凹槽中；在更换轧辊时，将T型拉杆81旋转90°后，通过液压控制阀使平衡锁紧液压缸80的活塞杆回缩，使T型拉杆81的T型头紧密接触各轴承座中T形凹槽的端面，并在液压力作用下，将轧辊轴承座的外端面与伺服液压缸79活塞杆端头安装的压头92紧密接触，并在整个调整和轧制过程中均保持这种状态。

如图13、图15所示，在每个转鼓78侧面均安装有一套喂入角调整机构16。所述喂入角调整机构16包括喂入角调节液压缸。所述喂入角调整机构16一端安装在主机机架22上，另一端与转鼓78连接该连接点与转鼓78的中心形成距离R，喂入角调整机构16能使转鼓78绕轧制中心线转动并停止在要求的角度。同样，为适应调整的快速性、精准性，采用大流量液压驱动的比例阀控制喂入角调节液压缸，由喂入角调节液压缸对转鼓78中心形成力臂，使转鼓78绕其中心转动，从而改变喂入角β。其中，喂入角是指穿轧兼容轧辊11的辊轴中心线在垂直面上投影与水平面之间交叉角β。喂入角在穿孔轧制或精密延伸轧制时，可以是相同的也可以是不同的。在整个穿孔轧制到精密延伸轧制的全过程中，由液压控制系统通过喂入角调节液压缸对转鼓78及安装在其中的穿扎兼容轧辊11进行锁紧固定。在轧制时，喂入角调节液压缸处于高压锁紧，而在调整过程中，其液压控制系统使喂入角调节液压缸处于低压跟踪模式，以最大程度的减少无效动作时间。

调整机构使穿轧兼容轧辊11实现穿孔轧制和精密延伸轧制的功能及两种功能间的转换，是按如下方式实现的。穿孔轧制时，在轧辊压下及辗轧角调整机构15中，与穿轧兼容轧辊11的小端轴承座4相连的伺服液压缸79活塞杆伸出或回缩一定距离S1，与穿轧兼容轧辊11的大端轴承座6相连的另一个伺服液压缸79活塞杆伸出或回缩一定距离S2，S1和S2以数学表达式(S1-S2)/L＝tanα来表达辗轧角的变化，由电气控制系统使这个辗轧角的变化达到穿孔轧制的要求，与转鼓78相连的喂入角调整机构16动作一定距离N1使转鼓78绕转鼓中心线转动一个角度，这个角度以数学表达式N1＝R*sinβ来表达喂入角变化，由电气控制系统使这个喂入角的变化达到穿孔轧制的要求。精密延伸轧制时，在轧辊压下及辗轧角调整机构15中，与穿轧兼容轧辊11的小端轴承座4相连的伺服液压缸79活塞杆伸出或回缩一定距离S3，与穿轧兼容轧辊11的大端轴承座6相连的另一个伺服液压缸79活塞杆伸出或回缩一定距离S4，S3和S4以数学表达式(S3-S4)/L＝tanα来表达辗轧角的变化，由电气控制系统使这个辗轧角的变化达到精密延伸轧制的要求，与转鼓78相连的喂入角调整机构16动作一定距离N2使转鼓78绕转鼓中心线转动一个角度，这个角度以数学表达式N2＝R*sinβ来表达喂入角变化，由电气控制系统使这个喂入角的变化达到精密延伸轧制的要求。

为了在穿孔轧制的空心管坯19再次被穿轧兼容轧辊11咬入前，完成穿轧兼容轧辊11由穿孔轧制模式切换为精密延伸轧制模式，并能精准调整改变穿轧兼容轧辊11的辗轧角、压下量变化、喂入角及锁紧轧辊的切换动作，本实施例采用了伺服液压缸79来执行辗轧角和压下量的变化动作，采用了喂入角调节液压缸来调整喂入角，由液压伺服系统来保证变化量的精准度，并对整个液压伺服系统采用大流量设计来保证变化时的快速性。

进一步地，如图11、图12所示，穿轧兼容轧辊11采用二辊式水平布置方式，两个穿轧兼容轧辊11单独通过调整机构来驱动。所述主机机架22采用闭式机架结构。在闭式的机架主机22中，上下安装有固定导板21及导板调整机构。固定导板21由导板调整机构带动进行垂直方向上的往复运动，与左右两个穿轧兼容轧辊11共同构成轧制孔型。左右水平布置的两穿轧兼容轧辊11由各自的轧辊传动系统67带动。轧辊传动系统67在穿轧兼容轧辊11进行穿孔轧制模式和精密延伸轧制模式切换时，此时轧机处于无负荷状态，是以一个较轧辊咬入速度还要低一些的转速进行转动。

进一步地，穿轧兼容轧辊11换辊操作采用小车承载转鼓78按闭式机架时的轧辊更换方式。以轨道式横向移动平台为主组成的换辊装置82平移至前台设备24，利用前台设备24的前台移动送料平台29在精密延伸轧制前处于工作零位时空出的空间，更换穿轧兼容轧辊11。

实施例4：

本实施例提供了一种热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机，如图4-图6，包括具有环形输送线路的循环输送线50和沿循环输送线50依次设置的前台设备24、主机设备70、后台设备25，主机设备70包括主机机架22、多个穿轧辊组件、调整机构以及转动安装在主机机架22上的转鼓78。所述主机设备70的结构如实施例1、实施例2、实施例3所述，不再赘述。

所述前台设备24包括前台机架84、前台移动送料平台29、推杆26、芯棒27和用于夹持推杆26或芯棒27的前台管坯芯棒夹持装置28；所述推杆26或芯棒27可拆卸式定位安装在前台管坯芯棒夹持装置28中，所述前台管坯芯棒夹持装置28安装在前台移动送料平台29上，且前台移动送料平台29沿轧制中心线活动安装在前台机架上。

所述轧管机还包括设置在主机设备70之后的后台设备25；所述后台设备25包括后台机架、顶杆57、用于夹持顶杆57或空心钢管20的顶杆荒管约束导向装置58、止推座62、活动安装在止推座62上的止推小车61、拖出辊60、具有升降平台66的升降机构65、安装在升降平台66上的荒管导向装置59；所述顶杆荒管约束导向装置58、止推座62、拖出辊60、升降机构65分别安装在后台机架上。

实施例5：

在一定面积的厂房内，按加热炉68-热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机-常化冷床(再加热炉68)-定/减径机69的方式布置无缝钢管的热轧生产线。

如图4-图6所示，所述热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机包括循环输送线50和沿循环输送线50依次设置的前台设备24、主机设备70、后台设备25。主机设备70以穿轧兼容轧辊11上穿孔辊喉圆3与延伸辊喉圆8间距的中点为主机水平中心线74和轧制中心线。轧制中心线为基准，在轧制中心线两侧布置平行间隔一定距离设置设备线，前台设备24、后台设备25布置有能在几条设备线间横向移动的前台横移机构46、后台横移机构63。如图10、图26所示，加热炉68出料后靠坯料输送线侧布置有芯棒预穿线45；在轧制中心线另一侧布置有芯棒推杆返回线47；在芯棒预穿线45中心的延伸线上布置有循环输送线50。

一、热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机的前台设备24

所述前台设备24包括前台机架84、推杆26、芯棒27、前台管坯芯棒夹持装置28、前台移动送料平台29、前台横移机构46、芯棒顶杆输送设备38、芯棒推杆返回线47、芯棒预穿设备53、限动小车54、芯棒冷却装置55、芯棒润滑设备56。所述前台管坯芯棒夹持装置28包括前台夹持装置机座、前台夹持装置下辊30、下辊转动驱动装置93、前台夹持装置下辊摆臂95、前台夹持装置上辊32、前台夹持装置上辊摆臂96、位置调节机构；位置调节机构包括前台夹持装置螺旋升降机83、下摆臂驱动液压缸31、上摆臂驱动液压缸。所述前台移动送料平台29包括齿轮齿条传动机构33、送料驱动装置34、送料支承撑辊35、水平定位锁紧液压缸36、垂直锁紧液压缸37、固定式定位辊85、活动式定位锁紧辊。

所述前台设备24由多套前台管坯芯棒夹持装置28、单套前台移动送料平台29等子功能设备构成。所述前台管坯芯棒夹持装置28来支承推杆26，支承、旋转实心圆坯18，支承、夹持、旋转芯棒27，支承、导向、旋转空心管坯19。所述前台移动送料平台29承载着多台前台管坯芯棒夹持装置28进行直线往复运动。前台横移机构46来对实心圆坯18、推杆26、空心管坯19、芯棒27进行横向移动。所述芯棒顶杆输送设备38来输送推杆26和芯棒27。芯棒推杆返回线47来实现对推杆26、芯棒27向逆轧制方向的输送。所述芯棒预穿设备53来实现芯棒27对空心管坯19的预先插入。限动机械带动所述限动小车54承载芯棒27来实现对空心管坯19的限动轧制。所述芯棒冷却装置55来实现对轧制工作后的芯棒27进行冷却、及对推杆26和芯棒27进行横向循环输送。所述芯棒润滑设备56来实现对芯棒27再次工作前的轧制工作段表面的润滑。

如图16所示，所述前台管坯芯棒夹持装置28采用四辊机构，即两个前台夹持装置下辊30、两个前台夹持装置上辊32。前台管坯芯棒夹持装置28的四个辊子沿一定直径的圆周均匀布置，各个辊子单独装配在摆动式运动的各自摆臂中。所述前台夹持装置下辊30由轴承支承安装在前台夹持装置下辊摆臂95中。前台夹持装置下辊30由下辊转动驱动装置93通过万向传动轴以及装配在前台夹持装置下辊摆臂95一侧中的伞齿轮传动转向，所述前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30为带动力的传动辊，能按需求进行不同速度的主动旋转，以此为约束对象提供旋转力。所述下辊转动驱动装置93通常采用电机或液压马达等。安装前台夹持装置上辊32的前台夹持装置上辊摆臂96和安装前台夹持装置下辊30的前台夹持装置下辊摆臂95同轴串联安装并两边分置安装在前台夹持装置机座中，以实现四个辊子在合拢时最大程度的对推杆26、芯棒27、实心圆坯18或空心管坯19的封闭性约束，即在对象圆周上尽可能多的布置约束点。

轧制过程中需要在不同轧制时间段约束直径不同的对象，并要为不同对象提供不同高度的位置支承定位。约束的对象包括推杆26、芯棒27、实心圆坯18或空心管坯19。为使各约束的对象的中心轴线与轧制中心线同轴：穿孔状态下，推杆26外圆需处于轧制中心线所在水平面以下的最高位置；实心圆坯18外圆需处于相对于轧制中心线所在水平面以下的次高位置；延伸状态下，芯棒27外圆需处于相对于轧制中心线所在水平面以下的最高位置；空心管坯19外圆需处于轧制中心线所在水平面以下的次高位置。故在前台夹持装置下辊摆臂95一侧还安装有与前台夹持装置下辊摆臂95一一对应设置的位置调节机构。

在轧制不同规格的钢管时，如图17、图18所示，由前台夹持装置螺旋升降机83先根据对象直径大小将前台夹持装置下辊30先调整至一定高度的位置；其后在整个轧制工作过程中，根据前台夹持装置下辊30要支承的对象不同，执行不同的活塞杆行程，从而使与下摆臂驱动液压缸31活塞杆连接的前台夹持装置下辊摆臂95进行高度变化，前台夹持装置螺旋升降机83最终承受由前台夹持装置下辊30传递来的负载力。具体是指，安装在前台夹持装置螺旋升降机83尾部的位置编码器检测并由程序控制电机-减速机，驱使前台夹持装置螺旋升降机83改变前台夹持装置螺旋升降机83丝杆的伸出长度，使与前台夹持装置螺旋升降机83丝杆同轴安装的下摆臂驱动液压缸31获得一个新的位置，下摆臂驱动液压缸31通过驱使前台夹持装置下辊摆臂95的摆动，使得安装在前台夹持装置下辊摆臂95上的前台夹持装置下辊30单独动作和定位，针对支承不同直径对象调整位置。

所述下摆臂驱动液压缸31为专门设计，其缸体与前台夹持装置螺旋升降机83丝杆同轴且固定连接。所述前台夹持装置螺旋升降机83的丝杆和下摆臂驱动液压缸31的活塞杆中心均设计有孔，用于安装位置编码器的检测杆和感应环，该位置编码器检测的是编码器固定点与下摆臂驱动液压缸31的活塞杆头端的相对位置，由该检测数据，通过程序控制，可以同时反映前台夹持装置螺旋升降机83丝杆与下摆臂驱动液压缸31活塞杆的位置。

如图16-图22所示，两个前台夹持装置上辊32装配在各自的前台夹持装置上辊摆臂96中，所述前台夹持装置上辊摆臂96由比例阀控制带位置传感器的上摆臂驱动液压缸带动进行摆动。所述上摆臂驱动液压缸通过前台夹持装置上辊摆臂96驱使前台夹持装置上辊32对推杆26或芯棒27直接接触，而对实心圆坯18或空心管坯19保持一个较小的间隙进行导向。所述前台夹持装置上辊摆臂96的动作与所述前台夹持装置下辊摆臂95的动作独立。而且，所述前台夹持装置下辊30、前台夹持装置上辊32均能随动旋转。

所述前台管坯芯棒夹持装置28根据对象的长度而布置多台。各台前台管坯芯棒夹持装置28的动作时间和顺序由程序控制。

在穿孔轧制模式时，如图19所示，根据实心圆坯18的长度，靠主机设备70侧处于实心圆坯18长度范围内的几台前台管坯芯棒夹持装置28动作，使前台夹持装置下辊30辊面处于预定高度来支承实心圆坯18，使实心圆坯18中心线与轧制中心线同轴；此时下辊转动驱动装置93工作，使前台夹持装置下辊30按规定的速度转动来带动实心圆坯18旋转，而前台夹持装置上辊32则下降至距实心圆坯18表面一定距离的位置对实心圆坯18起防甩和导向作用；远离主机设备70侧的另几台前台管坯芯棒夹持装置28动作，使前台夹持装置下辊30辊面处于预定高度来支承推杆26，使推杆26中心线与实心圆坯18中心线同轴，这几台前台管坯芯棒夹持装置28的下辊转动驱动装置93不工作，使这几台的前台夹持装置下辊30处于可自由转动状态，而前台夹持装置上辊32则下降使辊面直接接触推杆26，但不压紧推杆26，对推杆26起防甩和导向作用。随穿孔轧制过程的进行，实心圆坯18由推杆26向主机设备70进入，而推杆26则同步向主机设备70前进，这时靠主机设备70侧的几台前台管坯芯棒夹持装置28再次调整，使前台夹持装置下辊30辊面达到支承推杆的位置，并同时停止下辊转动驱动装置93，让前台夹持装置下辊30处于可自由旋转状态，前台夹持装置上辊32随之再下降使前台夹持装置上辊32直接接触推杆26。整个过程中，多台前台管坯芯棒夹持装置28其前台夹持装置螺旋升降机83活塞杆伸出长度的再变化、前台夹持装置上辊32的再下降是逐台进行的。

在精密延伸轧制模式时，根据空心管坯19的长度，靠主机设备70侧处于空心管坯19长度范围内的几台前台管坯芯棒夹持装置28动作，使前台夹持装置下辊30辊面处于预定高度上来支承空心管坯19，使插入空心管坯19中的芯棒27工作段中心线与轧制中心线同轴；此时下辊转动驱动装置93工作，使前台夹持装置下辊30按规定的速度转动来带动空心管坯19及芯棒27旋转，而前台夹持装置上辊32则下降至距空心管坯19表面一定距离的位置对空心管坯19起导向作用；远离主机设备70侧的另几台前台管坯芯棒夹持装置28动作，使下辊30辊面处于预定高度上来支承芯棒支持段，使芯棒支持段中心线与轧制中心线同轴；如图20所示，所有前台夹持装置下辊30同步转动来带动芯棒27旋转，而前台夹持装置上辊32则下降使辊面直接接触芯棒支持段并对芯棒27施加一个很小的压力，且在前台夹持装置上辊32受到很大反冲击力时仍能保持原来位置但不阻碍芯棒27的旋转，对芯棒27起稳定作用。当空心管坯19一旦被穿轧兼容轧辊11咬入，则由程序控制使前台管坯芯棒夹持装置28中所有前台夹持装置下辊30停止旋转并处于自由旋转状态，随精密延伸轧制过程的进行，空心管坯19被穿轧兼容轧辊11拖动向主机设备70进入，而芯棒27则被限动小车54约束以限动方式向主机设备70前进，这时靠近主机设备70侧的几台前台管坯芯棒夹持装置28动作，使前台夹持装置上辊32再次下降使辊面直接接触芯棒支持段并对芯棒27施加一个很小的压力，且在前台夹持装置上辊32受到很大反冲击力时仍能保持原来位置但不阻碍芯棒27的旋转，对芯棒27起稳定作用。整个过程中，多台前台管坯芯棒夹持装置28其前台夹持装置螺旋升降机83活塞杆伸出长度的再变化、前台夹持装置上辊32的再下降是逐台进行的。前台夹持装置下辊30的停止转动并转为自由旋转状态是由空心管坯19被穿轧兼容轧辊11咬入信号来控制的。

如图23、图24、图25所示，在前台机架84中布置有间隔很短的多个送料支承辊35，布置在轧制中心线两侧，所述前台移动送料平台29由轨道支承在多个送料支承辊35上。所述前台移动送料平台29采用平车式结构，其上方安装有多台前台管坯芯棒夹持装置28，并承载其进行沿轧制中心线的往复运动。所述前台移动送料平台29由送料驱动装置34通过齿轮齿条传动机构33带动，送料驱动装置34通常采用电机或液压马达。前台机架84中间位置布置有齿轮齿条传动机构33的齿轮装置，前台移动送料平台29的上部为一箱式焊接结构式平台，下方安装齿轮齿条传动机构33的齿条，在齿条两侧安装有轨道。

如图23所示，在前台机架84两边的前台移动送料平台29边沿外侧，随轧制方向，间隔布置有通过杠杆机构对平台前台移动送料平台29进行垂直锁紧的垂直锁紧液压缸37。前台移动送料平台29处于停止位置时，垂直锁紧液压缸37使杠杆机构对前台移动送料平台29进行高压压紧；前台移动送料平台29往复运动过程中，垂直锁紧液压缸37转换为零压力状态并由液控单向阀来实现液压缸活塞杆不产生回缩，使杠杆机构对前台移动送料平台29保持接触。在前台机架84两边的前台移动送料平台29边沿外侧，水平间隔布置有多个固定式定位辊85。固定式定位辊85一侧为机械固定安装并作为前台移动送料平台29沿轧制中心线运动时的定位基准，而另一侧的活动式定位锁紧辊用水平定位锁紧液压缸36驱动。前台移动送料平台29处于停止位置时，水平定位锁紧液压缸36高压压住前台移动送料平台29侧面；前台移动送料平台29往复运动时，由液压系统控制使辊子直接接触前台移动送料平台29侧面并保持一个较低的压紧力；在前台移动送料平台29出现大的横向冲击受力时，由液压控制系统使液压缸的活塞杆仍保持原压紧状态，为平台的直线运动提供保证。为达到轧制过程中不同的工艺速度要求，其传动机构选取了较大功率的传动配置。

在穿孔轧制状态时，前台移动送料平台29是处于靠近主机设备70侧的齿条行程最前端，并由水平定位锁紧液压缸36和垂直锁紧液压缸37进行锁紧并固定不动。在精密延伸轧制状态时，前台移动送料平台29是先处于远离主机设备70侧的齿条行程起始端，一侧水平定位锁紧液压缸36和垂直锁紧液压缸37处于保持接触但不压紧的状态，随轧制工序的进行，由送料驱动装置34带动齿轮齿条传动机构33使整个前台移动送料平台29按规定的速度向主机设备70侧运动，赋予承载在前台管坯芯棒夹持装置28中的空心管坯19一个向主机设备70送进的速度，送进空心管坯19。完成精密延伸轧制后，送料驱动装置34带动前台移动送料平台29进行反向运动，回退到远离主机设备70侧的齿条行程起始端，准备进入下一次穿孔状态。

前台设备24的其他子功能设备采用现有精密延伸斜轧机2中功能相同或相似的设备构成。前台横移机构46选用目前轧管生产线中常用的空中吊车方式，将需横移对象进行垂直取、放，再由吊车进行水平横向移动，来实现对象在前台设备24多条工序线间的横向移动。

本发明提供的前台设备24采用能适应现有斜轧穿孔机1和现有精密延伸斜轧机2前台功能的设计，不仅仅适用于本发明所公开的主机设备70。

二、热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机的后台设备25

如图6所示，所述后台设备25包括顶杆荒管约束导向装置58、荒管导向装置59、拖出辊60、止推小车61、止推座62、后台横移机构63、具有升降平台66的升降机构65。

所述顶杆荒管约束导向装置58用来夹持、约束顶杆57，支承、导向空心管坯19，旋转、导向空心钢管20。所述荒管导向装置59旋转、导向空心钢管20。所述拖出辊60支承顶杆57、输送空心管坯19和空心钢管20。所述止推小车61承载顶杆57进行运动。所述止推座62锁紧、固定止推小车61来传递、承受穿孔时的轴向力。

所述顶杆荒管约束导向装置58与前台管坯芯棒夹持装置28结构相似、动作及其功能相同，对象不同。二者结构方面的区别仅在于辊子的辊身长度不同，顶杆荒管约束导向装置58能使辊子长度约等于空心钢管20超出空心管坯19长度部分。相对于前台管坯芯棒夹持装置28，顶杆荒管约束导向装置58的使用对象是顶杆57、空心管坯19、空心钢管20。

如图29-图31，所述顶杆荒管约束导向装置58包括两个后台导向装置下辊、两个后台导向装置上辊共四个辊子，其后台导向装置下辊相当于前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30，其驱动机构、传动机构的结构均相同；后台导向装置上辊相当于前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32，其驱动机构、传动机构的结构均相同，不再赘述。

在穿孔轧制模式时，当顶杆57由止推小车61推动进入主机设备70处于等待穿孔位置时，各台顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊的辊面处于预定高度支承顶杆57，使顶杆57中心线与轧制中心线同轴，顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置上辊直接压住顶杆57并向顶杆57提供一个不阻碍顶杆57旋转的较低压力值。在穿孔过程中，随着穿制出的空心管坯19即将进入某台顶杆荒管约束导向装置58时，此顶杆荒管约束导向装置58的四个辊子同时由原合拢位打开，使四个辊子辊面构成的圆的直径大于空心管坯19外径，对空心管坯19起导向作用；然后顶杆荒管约束导向装置58的棍子处于合拢状态，对顶杆57起径向约束作用，此时后台导向装置下辊处于自由旋转状态；待空心管坯19全部被穿制出后，各台顶杆荒管约束导向装置58的四个辊子移动到最大位，作出料准备。

在精密延伸轧制模式时，各台顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊辊面处于同一平面上，且各台顶杆荒管约束导向装置58的两个后台导向装置下辊的辊面均位于与精密延伸轧制出的空心钢管20外圆相切的圆周上，实现对空心钢管20的支承；而后台导向装置上辊的辊面处于略大于空心钢管20外圆的圆周上。在这个过程中，后台导向装置下辊由其传动机构带动以与空心钢管20相近的转速主动旋转，后台导向装置下辊与后台导向装置上辊一起实现对空心钢管20的导向。待空心钢管20全部被轧制出后，各台顶杆荒管约束导向装置58的辊子全部由各自的辊摆臂打开到最大位，作出料准备。

如图34、图35，所述荒管导向装置59包括两个荒管导向下辊、两个荒管导向上辊共四个辊子，四辊沿一圆周布置，其辊子采用长辊身结构，即辊子辊身长度基本达到装置的全长。两个荒管导向下辊为单独传动的主动辊，其传动方式由电机-减速机方式提供，两个荒管导向上辊为自由辊，由各自的液压缸带动对应辊摆臂进行摆式开合。荒管导向装置59的荒管导向下辊相当于顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊或前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30，其驱动机构、传动机构的结构均相同；荒管导向装置59的荒管导向上辊相当于顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置上辊或前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32，其驱动机构、传动机构的结构均相同，不再赘述。

整个荒管导向装置59安装在一升降平台66上，电机或液压马达通过荒管导向螺旋升降机86驱使升降机构65的升降平台66进行升降，升降平台66的升降高度由程序控制以适应轧制不同规格钢管。

穿孔轧制模式时，所述升降平台66由程序控制使其处于最低位置，此时安装在升降平台66上的荒管导向装置59设备最高点低于止推小车61车体范围一定值，不阻碍止推小车61的运动，整个荒管导向装置59在此模式下是不工作的。

精密延伸轧制模式时，所述升降平台66由程序控制带动荒管导向装置59升至导向荒管位；处于该位置时荒管导向装置59的两个荒管导向下辊外圆处于与空心钢管20(荒管)外圆相切的圆周上，两荒管导向上辊打开至略大于空心钢管20(荒管)外圆处。在精密延伸轧制过程中，荒管导向装置59的荒管导向下辊与顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊由程序控制同步旋转，对到达的空心钢管20起支承、导向作用。完成精密延伸轧制后，所述荒管导向装置59的四个辊子处于全打开状态。

如图33、图36所示，所述止推座62采用横断面为U型的箱式结构，传递和承受穿孔时轴向力的止推锁门87采用水平左右布置在轧制中心线两侧，止推锁门87通过各自的液压缸进行开、合摆动动作，而在承受穿孔轴向力的方向上，由机械结构承受，在止推座62的U型箱式结构的上部，布置有承载止推小车61的滑板和防止止推小车61跳动的左右压紧臂88。如图37、图38所示，穿孔轧制模式时，止推座62中的左右止推锁门87由各自液压缸驱动到打开位，此时止推锁门87设备轮廓位于止推小车61车体范围外；待止推小车61进入止推座62的U型箱式结构上部的滑板后，左右止推锁门87由各自液压缸驱动到止推位，使止推小车61与左右止推锁门87接触，同时左右压紧臂88压紧止推小车61防止跳动，进行穿孔轧制；完成穿孔轧制后，左右止推锁门87和左右压紧臂88再由各自液压缸驱动到打开位，准备下一次工序循环。精密延伸轧制模式时，止推座62中的左右止推锁门87和左右压紧臂88由各自液压缸驱动到打开位并停止不动。在整个精密延伸轧制过程中，止推座62处于不工作状态。所述止推小车61由安装在车体上的电机、减速机驱动齿轮齿条组件进行传动而行走，齿条沿小车全行程布置在轨道上。止推小车61头部安装有顶杆57。

穿孔轧制模式时，止推小车61由程序控制停止于止推座62中，承担传递和承受穿孔轴向力的功能。在完成穿孔轧制后，止推小车61带动顶杆57向远离主机设备70的方向回退，回退时拖出辊60升起托住顶杆57，使顶杆57头端的顶头64退至空心管坯19最大长度范围以外一定距离或毛管出料停止位72以外一定距离所对应的顶杆工作停止位71，待空心管坯19离开轧制中心线后，再次带动顶杆57向主机设备70进入，使顶头64处于穿轧兼容轧辊11孔型中，准备下一次穿孔轧制。其中，顶杆工作停止位71距主机横向中心线75的距离大于毛管出料停止位72距主机横向中心线75的距离。

在精密延伸轧制模式时，止推小车61带动顶杆57向远离主机设备70的方向运动，使顶杆57的顶头64处于空心钢管20最大长度范围以外一定距离，并停止在该顶杆工作停止位71直到完成精密延伸轧制。进行下一次穿孔轧制时再向主机设备70前进至止推座62中。

所述后台设备25的升降托辊89子功能设备采用现有精密延伸斜轧机2中功能相同或相似的设备构成。所述止推小车61也可以采用现有精密延伸斜轧机2中类似设备代替。

穿孔轧制模式时，后台横移机构63将空心管坯19横移到单独传动辊道90上，由程序控制单独传动辊道90以要求的速度转动，将空心管坯19向前台设备24方向输送，并最终使空心管坯19全长超过预穿升降挡板51的安装位置，再低速反向转动，使空心管坯19一端与预穿升降挡板51极其接近或接触，等待进行芯棒27的预穿工序。精密延伸轧制模式时，后台横移机构63将空心钢管20横移到单独传动辊道90上，由程序控制单独传动辊道90以要求的速度转动，将空心钢管20向下一工序设备方向输送。

所述后台设备25采用能适应现有斜轧穿孔机1和现有现有精密延伸斜轧机2后台功能的设计，不仅仅适用于本发明所公开的主机设备70。

三、热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机的循环输送线50

为实现穿孔轧制出的空心管坯19由后台设备25输送至前台设备24再进入主机设备70精密延伸轧制成空心钢管20的需求，在主机设备70低轴主传动侧布置有循环输送线50。循环输送线50中心与前台设备24中的芯棒预穿线45为同一中心线。

所述循环输送线50由若干台以一定间距布置的单独传动辊道90、推杆升降挡板40和预穿升降挡板51构成。单独传动辊道90由程序控制进行正向或反向转动，按要求的速度将辊道上面承载的空心管坯19由后台设备25范围送向前台设备24范围，或按要求的速度将辊道上面承载的空心钢管20由后台设备25送向下一工序设备。推杆升降挡板40和预穿升降挡板51布置在前台设备24范围内，分别执行对位于循环输送线50上的推杆26、空心管坯19的定位、停止等功能。

本实施例的其他部分与上述实施例的内容相同，故不再赘述。

实施例6：

采用实施例1-实施例5任一项所述的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机进行热轧操作时，如图39、图40所示，主要工序如下：

工序A：由加热炉68对实心圆坯18加热；

工序B：主机设备70对实心圆坯18进行穿孔轧制得到空心管坯19；

工序C：空心管坯19横向移动出轧制中心线后逆向输送到主机设备70；

工序D：主机设备70对空心管坯19进行精密延伸轧制得到空心钢管20；

工序E：空心钢管20经定/减径机69定径或减径轧制出成品钢管；

工序F：精整；

工序G：入库。

因此，本实施例的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机较现有斜轧机组能在实现同样生产目的时，降低设备费用、能源消耗和生产成本。只需一个主机设备70、一套前台设备24和一套后台设备25即可实现无缝钢管穿轧斜轧一体化热轧加工。整个轧管机占地面积少、设备总重量低、所需备品备件数量也较低、其费用也随之降低，同时由于实心圆坯18到空心管坯19再到空心钢管20的轧制都是由一组轧辊完成的，所以所需动力配置数量可减近半，动力功率也只需保持现有穿孔机动力功率水平即可。

工序A具体是指：由加热炉68对实心圆坯18加热；由加热炉68出来的实心圆坯18被输送到前台设备24一侧，由循环输送线50上的设备对实心圆坯18进行停止定位。

工序B：主机设备70对实心圆坯18进行穿孔轧制得到空心管坯19。

此时的前台设备24：如图27、图28、图39、图40所示，所述芯棒冷却装置55中已间隔布置了多支芯棒27、推杆26，其中靠芯棒推杆返回线47侧的冷却工位为空置，用于等待存放工作过的推杆26。靠芯棒预穿线45侧的冷却工位放置有芯棒27，用于准备预穿芯棒27工作。从芯棒推杆返回线47至芯棒预穿线45之间通过旋转步进机构91进行芯棒27和推杆26的横向移动。在芯棒预穿线45上，芯棒顶杆输送设备38已将一支推杆26按芯棒推杆输送方向39送至推杆升降挡板定位的推杆等待位41，使推杆26头端距实心圆坯18端面一个较短的距离。所述前台移动送料平台29已处于离主机设备70最近处，即前台移动送料平台送料29的工作终点位；前台移动送料平台29上安装的多台前台管坯芯棒夹持装置28，其前台夹持装置上辊32处于全打开位、前台夹持装置下辊30已处于支承实心圆坯18的高度。轧制中心线上的限动小车54已处于限动起点位，限动起点位即推钢起点位。所述前台横移机构46的吊料小车位于芯棒预穿线45上空。

此时的主机设备70：所述穿轧兼容轧辊11已调整至以穿孔辊喉圆3为基准，对实心圆坯18进行穿孔所要求的压下量和对应要求的辗轧角、喂入角，穿轧兼容轧辊11被锁紧，上下的固定导板21也已处于要求的位置并被锁紧。

此时的后台设备25：所述止推小车61已运动至止推座62中，并被止推锁门机构87和压紧臂88锁住；所述升降托辊89处于最低位；所述荒管导向装置59降至最低位，不工作；拖出辊60降至最低位；所述顶杆荒管约束导向装置58的四个辊子接触并约束住顶杆57；所述后台横移机构63的吊料小车位于轧制中心线上空；所述单独传动辊道90上处于空置状态；所述推杆升降挡板40和预穿升降挡板51处于最低位状态。

前台设备24推钢喂料过程如下：由加热炉68送来的实心圆坯18按坯料输送方向42被送至坯料定位处43后，由坯料拨料机构44横向翻入芯棒预穿线45上，前台横移机构46将芯棒预穿线45上的推杆26与实心圆坯18一起吊起并横向移至轧制中心线上，将推杆26与实心圆坯18一起放入安装在前台移动送料平台29上的多台前台管坯芯棒夹持装置28中，并被前台夹持装置下辊30支承，同时推杆26尾端也落入限动小车54的芯棒托叉中。在实心圆坯18长度范围内的几台前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32向下合拢至距实心圆坯18表面一定距离处，在实心圆坯18长度范围外的几台前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32合拢至直接接触实心圆坯18；前台夹持装置下辊30由下辊传动驱动装置93带动进行旋转，并使实心圆坯18和推杆26也一起旋转；同时限动小车54向主机设备70按要求速度前进，将实心圆坯18推入穿孔兼容轧辊11孔型中，前台移动送料平台29被制动在原位不动。

穿轧兼容轧辊11由轧辊传动系统67带动在推钢前已开始旋转，实心圆坯18以穿轧兼容轧辊11中的穿孔辊喉圆3所在的穿孔辊形段进行变形并完成穿孔轧制。在实心圆坯18被穿轧兼容轧辊11咬入后，前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32打开，而所有前台夹持装置下辊30停止转动；但在坯料长度范围内的几台前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30仍处于前面状态，在实心圆坯18长度范围外的几台前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30动作至与前面几台前台夹持装置下辊30辊面相同位置。限动小车54带动推杆26向远离主机设备70的方向回退至起始位；限动小车54回退到起始位后，前台横移机构46将轧制中心线上的完成穿孔工序的推杆26吊起并横向移至芯棒推杆返回线47上，经芯棒推杆返回线47上的冷却巷道48被输送到芯棒推杆冷却定位线49，然后推杆26横移通过多处推杆横移工位后继续被输送至初始位置，等待下一次循环工作。前台移动送料平台29回退至远离主机设备70侧的平台行程起点位。

随着穿制出的空心管坯19头端到达后台设备25的某台顶杆荒管约束导向装置58前一定距离，这台顶杆荒管约束导向装置58的四个辊子打开至略大于空心管坯19外径，对进入的空心管坯19导向。而仍处于四辊接触约束顶杆57的各台顶杆荒管约束导向装置58，在液压系统控制上，保持对顶杆57的约束状态，对顶杆57起稳定作用。

后台设备25输送空心管坯19：如图37、图38，实心圆坯18全部穿制成空心管坯19后，止推座62中的止推锁门87打开，止推小车61带动顶杆57向远离主机设备70方向回退并一直回退到顶头64处于毛管出料停止位以外。止推锁门87打开同时，各台顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置上辊全打开，拖出辊60升起支承空心管坯19并转动，升降托辊89升起支承顶杆57。拖出辊60升起后略有延时，各台顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊全打开，空心管坯19承载在拖出辊60上向后输送到毛管出料停止线位。

工序C：空心管坯19横向移动出轧制中心线后逆向输送到主机设备70。此工序即精密延伸轧制的准备工序，在工序C中前台设备24、后台设备25配合主机设备70进行由穿孔轧制模式向精密延伸轧制模式的切换。

1、前台设备24工具循环。被横向移到芯棒推杆返回线47上的推杆26，由芯棒返回线47中的芯棒顶杆输送设备38按芯棒推杆输送方向39向远离主机设备70方向输送；推杆26在芯棒冷却装置55前面停止并被翻入芯棒冷却装置55空置的冷却工位上；芯棒冷却装置55步进式输送，将靠芯棒预穿线45侧的冷却工位上的芯棒27送入芯棒预穿线45上。

2、穿轧兼容轧辊11轧制模式切换。在实心圆坯18全长被穿制透后，由电气控制延时极短一段时间，主机设备70中转鼓锁紧装置23动作，放松对转鼓78的高压压紧，但仍处于轻压住或贴紧的低压跟踪模式。穿轧兼容轧辊11由各自的压下及辗轧角调整机构15、喂入角调整机构16驱动，将穿轧兼容轧辊11由穿孔轧制状态切换调整为精密延伸轧制状态。当穿轧兼容轧辊11状态达到要求后，转鼓锁紧装置23将转鼓78高压压紧，上下固定导板21也同时做出相应调整，准备精密延伸轧制工作。这种轧兼容轧辊11的穿孔轧制状态和精密延伸轧制状态是按轧制工艺流程交替循环进行的。轧辊传动系统67以一个较轧辊咬入速度还要低一些的转速进行转动。

3、空心管坯19循环。后台横移机构63将轧制中心线上停止在毛管出料停止位的空心管坯19吊起并横向移至循环输送线50上；循环输送线50中的单独传动辊道90承载空心管坯19，以要求的速度向前台设备24输送。

4、前台设备24限动芯棒27及导向空心管坯19。当空心管坯19全长通过前台设备24的推杆升降挡板40和预穿升降挡板51后，预穿升降挡板51升起形成毛管定位线52，对空心管坯19一端进行定位；芯棒预穿设备53将芯棒27插入空心管坯19中。前台横移机构46将插入芯棒27的空心管坯19一起吊起并横移放入轧制中心线上的前台管坯芯棒夹持装置28中，同时芯棒27尾端也落入限动小车54芯棒托架中。处于空心管坯19长度范围外的几台前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置上辊32向下合拢，使前台夹持装置上辊32直接接触芯棒支持段，采用低压压紧方式对芯棒27进行稳定约束，处于空心管坯19长度范围内的几台前台管坯芯棒夹持装置28前台夹持装置上辊32向下合拢，使前台夹持装置上辊32下降至距空心管坯19表面一定距离处，对空心管坯19进行导向。

5、后台设备25准备导向支承荒管。所述止推小车61回退至顶头64处于荒管出料停止位73相对于主机横向中心线75以外一定距离处，并停止；升降平台66将荒管导向装置59升起到预定支承荒管位，荒管导向装置59的荒管导向上辊向下合拢至距空心管坯19外径略大的一个圆周上。顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置下辊摆动至预定支承荒管位，顶杆荒管约束导向装置58的后台导向装置上辊向下合拢至距空心管坯19外径略大的一个圆周上；拖出辊60下降至最低位。

工序D：主机设备70对空心管坯19进行精密延伸轧制得到空心钢管20。此工序即精密延伸轧制模式工序。

工序D1、前台设备24预穿芯棒27：经旋转步进机构91翻入的芯棒27，由芯棒预穿线45中设备输送到待穿位。当由后台设备25循环来的空心管坯19被预穿升降挡板51定位后，将芯棒27插入空心管坯19中并使空心管坯19尾端停止在要求的位置上。

工序D2、前台设备24送料：所有的前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30由下辊转动驱动装置驱动而转动，并带动芯棒27、空心管坯19一起旋转。同时，限动小车54与前台移动送料平台29一起向主机设备70运动，将旋转着的空心管坯19送入穿轧兼容轧辊11孔型中。

工序D3、主机设备70精密延伸轧制：穿轧兼容轧辊11由轧辊传动系统67带动在完成轧辊模式切换后以精密延伸轧制所需的咬入速度旋转，空心管坯19在以穿轧兼容轧辊11中的延伸辊喉圆8所在的延伸辊形段进行变形完成精密延伸轧制，得到空心钢管20。

空心管坯19被穿轧兼容轧辊11咬入后，限动小车54进入限动工作模式；即限动小车54以一个较轧制线速度低得多的速度沿轧制方向运动。同时，前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30停止主动转动，转为自由旋转状态。而随空心管坯19被拖入穿轧兼容轧辊11孔型，空心管坯19尾端离开某架前台管坯芯棒夹持装置28后，该架前台管坯芯棒夹持装置28的前台夹持装置下辊30摆起至支承芯棒支持段高度，前台夹持装置上辊32向下合拢至直接接触芯棒支持段，并保持较低压力对芯棒27进行稳定约束；这种过程逐架进行。前台移动送料平台29到达行程终点对应的制动停止位后，不再运动，并立刻被锁紧。

空心管坯19精密延伸轧制成空心钢管20后，限动小车54将芯棒27向远离主机设备70的方向高速拉回到起始位；同时前台移动送料平台29也由其传动机构带动向远离主机设备70的方向运动至精密延伸轧制起始位。其间，前台设备24所有的管坯芯棒夹持装置28处于全打开状态；在芯棒27架到起始位后，前台横移机构46将工作过的芯棒27横向移出轧制中心线，送至芯棒推杆返回线47上，工作过的芯棒27经芯棒推杆返回线47上的冷却巷道48冷却后送至芯棒推杆冷却定位线49，横移通过芯棒冷却装置55进行冷却，再通过多处芯棒横移工位后被输送到芯棒润滑设备56进行表面润滑，并停止于等待下一次对空心管坯19的预穿工位处，实现对芯棒27的循环、润滑与冷却功能。

工序D4、后台设备25导向空心钢管20：随着精密延伸轧制出空心钢管20，所有的顶杆荒管约束导向装置58和荒管导向装置59均保持原导向空心钢管20准备状态，对空心钢管20起导向作用。

工序D5、空心钢管20输送：精密延伸轧制完成后，所有的顶杆荒管约束导向装置58的上辊和荒管导向装置59的上辊打开至最大位，拖出辊60升起至支承空心钢管20位置并转动，在拖出辊60升起后经过很短的时间，各台顶杆荒管约束导向装置58和荒管导向装置59的下辊全打开，将空心钢管20承载在拖出辊60上向后输送到荒管出料停止位73；同时停止和制动直推小车61，由多组升降托辊89升起以支撑顶杆57。后台横移机构27将停止于荒管出料停止位73的空心钢管20吊起，并横移至循环输送线50上。循环输送线50中的单独传动辊道90启动，将空心钢管20向下一个工序设备输送。

本实施例中的图示是根据一种成品管直径规格为245-508mm的采用二辊水平布置、带固定导板21的热轧无缝钢管穿轧一体斜轧轧管机机组实施例来进行图示和描述的。对采用二辊水平布置的带导盘的斜轧轧管机组、采用二辊上下的立式布置的带导盘的斜轧轧管机组、采用二辊上下的立式布置的带固定导板的斜轧轧管机组等所有辊式斜轧机类均适用。本实施例也适用于三辊精密延伸斜轧机，只需在三辊精密延伸斜轧机前台、后台采用与本发明相同结构，主机也仅对每个轧辊按与本发明相同的调整切换原理即可实现。

本实施例的其他部分与上述实施例的内容相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。