无缝钢管生产线冷床及选型

王立芳，周立兵，韩飞跃

（天津赛瑞机器设备有限公司，天津 300301）

无缝钢管生产线冷床及选型

王立芳，周立兵，韩飞跃

（天津赛瑞机器设备有限公司，天津 300301）

冷床是无缝钢管生产线上必不可少的设备，冷床的形式有多种，可根据生产需求的不同进行选择。总结了单链冷床、双链冷床、新型链式冷床、步进齿条式冷床、螺杆式冷床等各种冷床的优缺点，介绍了无缝钢管生产线上各种冷床的结构、工作原理及特点，为用户选择和设计冷床提供了参考。

无缝钢管；冷床；选型

1 引言

冷床是无缝钢管生产过程中必不可少的设备，其作用是使热轧或热处理之后的钢管在缓慢行进过程中得到冷却和校直并进入下一道工序。在无缝钢管生产线上，现有的冷床包括链式冷床、步进齿条式冷床及螺杆式冷床，其中链式冷床又分为单链冷床和双链冷床。

2 各类冷床的结构及原理

2.1 单链冷床[1]

考虑到钢管的冷却效果及直度要求，单链冷床的设计多采用爬坡结构。冷床由正向运输链和固定导轨组成，有一套传动系统。正向运输链为带拨爪的链条，其链板低于固定导轨的平面，二者平行且在钢管运输方向上抬起一定角度。钢管放置在正向运输链的两个拨爪之间，固定导轨承担钢管本体的重量，如图1所示。单链冷床利用正向运输链拨爪的推力及固定导轨的摩擦力使钢管产生旋转运动，同时依靠钢管自重及抬起的角度，使钢管始终紧靠在正向运输链的拨爪上，实现钢管平稳旋转。

图1 单链冷床结构

2.2 双链冷床[1-2]

双链冷床由正向运输链和反向链组成，正、反链条各有一套传动系统。正向运输链为带拨爪的链条，反向链为平板链，正向运输链的链板低于反向链平面，二者水平放置。钢管放置在正向运输链的两个拨爪之间，反向链承担钢管本体的重量，如图2所示。双链冷床利用正向运输链拨爪的推力使钢管向前运动，利用反向链条的摩擦力使钢管产生持续的旋转运动。反向链的运动又使得钢管始终紧靠在正向运输链的拨爪上，实现平稳旋转和均匀冷却。

2.3 新型链式冷床[3]

新型链式冷床是结合单链冷床及双链冷床的特点，综合钢管冷却效果、直度要求、工艺布置及成本等因素而设计的，冷床在长度方向上分为上坡段和下坡段，如图3所示。

图2 双链冷床结构

上坡段为正、反链平行布置的双链结构，工作面与水平面之间有向上的倾角a。正、反链条由2台电机驱动。正向链自带拨爪，反向链为平板链，其工作面高于正向链条，反向链条承担钢管本体的重量。正向链拨爪拉着钢管做“爬坡运动”，反向链在电机带动下做连续逆时针转动，正、反链条的共同作用使钢管持续旋转前进，工作原理如图4所示。

图3 新型链式冷床布置

图4 新型冷床“上坡段”结构

下坡段为正向链条和钢管导轨平行布置的单链结构，工作面和水平面之间有向下的倾角β。导轨固定不动，其工作面高于正向链条。固定导轨承担钢管本体的重量，正向链条拖住钢管向下做“滑坡运动”。由于正向链条和钢管导轨都具有向下的倾斜角β，钢管能够依靠自重实现旋转运动并始终与正向链拨爪紧密接触，工作原理如图5所示。

图5 新型冷床“下坡段”结构

2.4 步进齿条式冷床[4-6]

步进齿条式冷床一般倾斜一定角度，包括移动梁、固定梁、升降装置和步进装置等。冷床床面由两组齿条组成，一组装在固定梁上，称为静齿条，另一组装在移动梁上，称为动齿条。冷床本体不工作时,定齿条齿面高于动齿条齿面,冷床台面上所有钢管都支撑于定齿条上。

升降机构动作时，动齿条上升将钢管托起，由于具有倾斜角度，钢管在被托起时沿着齿形滚动一次。动齿条上升到最高位置后，步进机构动作使动齿条向冷床输出方向前进一个步距。升降机构继续动作，带动动齿条下降并将钢管放入定齿条齿槽中，钢管沿定齿条的齿形再滚动一次。之后动齿条回到初始位置，完成一个工作循环。步进齿条式冷床的工作原理如图6所示。

图6 步进齿条式冷床工作原理

2.5 螺杆式冷床[7]

螺杆式冷床由主传动装置、螺杆和固定冷却台架等组成，螺杆包括螺杆杆芯及螺杆螺旋线。固定冷却台架的工作面高于螺杆杆芯上面并低于螺旋线，钢管本体的重量由固定冷却台架承担。主传动装置带动螺杆同步旋转，螺杆上的螺旋线推动钢管在固定冷却台架上向前滚动，进行冷却。螺杆式冷床的工作原理如图7所示。

3 各类冷床的特点及对钢管的影响

单链冷床在连续生产时，钢管的冷却效果均匀，但当生产不连续或生产速度缓慢时，钢管持续旋转的效果较差，冷却不均匀，钢管直度较差。对于温度较高的钢管来说，采用单链冷床需占用较大的空间。因此，对温度较高及冷却后钢管直度要求比较高的生产线来说，单链冷床不适用。

图7 螺旋式冷床结构

对双链冷床来说，由于反向链条持续旋转，所以无论正向链条是否工作，都能保证钢管旋转且这种旋转是持续的，因此能达到较好的冷却均匀性及直度要求。

当厂房空间受限或工艺布置有特殊要求时，可采用改良后的新型链式冷床。这种冷床在上坡段的冷却速度较快，而在下坡段，由于钢管已经达到较低的温度，故对冷却速度的要求也降低。与同等规模的双链冷床相比，新型冷床由于在后半段不采用反向链条，因此能降低投资成本。

链式冷床具有结构简单，成本低等优点，因此在无缝钢管生产线上仍有很大的市场。但链式冷床易产生链条错位而使钢管产生弯曲[8]，同时因拨爪与热钢管接触，在钢管表面易产生划伤。因此，链式冷床多用于规模不大且要求相对较低的生产线。

步进齿条式冷床运行平稳，通过调整齿条行程，可使钢管每步进一下就滚动两次，达到校直钢管的作用[8]。但步进齿条式安装及调试的难度较链式冷床大且投资成本相对较高，一般用在大型或配置较高的生产线上。

螺杆式冷床具有较好的矫直效果，比齿条式冷床轻，但制造及安装的精度要求高。同时螺旋杆与钢管之间易产生滑动，造成钢管表面滑伤，一般用于冷却较小直径的钢管[8]。

4 结束语

冷床是无缝钢管生产线上的重要设备，以上分析的各种冷床都能保证钢管在前进的同时实现旋转，达到不同的冷却效果。在实际生产过程中，需结合实际需要、厂房空间、工艺布置、投资大小、冷却效果、钢管直度要求及表面要求等多种因素进行冷床的选择和设计。另外，文献[9]中所提出的用于管材冷却的滚盘式冷床等新的设计理念也值得尝试。

[1] 魏泽涛.链式冷床设计分析[J].包钢科技，2004，30（3）：55-57.

[2]李洪亮.双向链式冷床设计分析[J].内蒙古石油化工，2008（21）：79-81.

[3]王立芳，孙海滨.无缝钢管生产用新型链式冷床[J].新技术新工艺，2009（2）：70-71.

[4]李毓环.冷床本体的机构分析与计算 [J].内蒙古科技与经济，23-24.

[5]付建辉.衡钢Φ3 40钢管步进式冷床升降驱动的优化[J].钢铁技术，2005（5）：32-36.

[6]陈碧楠.步进式冷床优化设计[J].重庆工学院学报，2008，22（7）：30-34.

[7]赵忠凯.螺杆冷床的设计分析[J].理论研究苑（科技与生活），2012（8）：171，187.

[8]高秀华.钢管生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2007：293.

[9]李中华.滚盘式冷床在钢管生产线中的应用 [J].江苏冶金，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，硕士，工程师，主要从事无缝钢管生产设备的设计与制造工作，E-mail：applewlf@163.com。

（编辑 潘娜）