本发明涉及焊管生产线，具体涉及一种钢管成型系统。
背景技术：
1、焊管生产线是一套完整的设备组合，用于将打卷成钢卷的钢带经过一系列连续的加工步骤，最终生产出各种规格的焊接钢管。一条完整的焊管生产线通常包括开卷设备、剪切对焊设备、成型设备、焊接设备、焊后处理设备、定径设备和切割设备等。开卷设备用于将钢卷展开，通过夹送装置、矫直装置和张力控制装置，保证钢带在后续加工过程中的稳定输送。剪切对焊设备用于将前后钢带的首尾剪切平整，并将前后钢带的首尾焊接，保证钢带的持续输送。成型设备用于将钢带逐步弯曲成“j”形、“c”形，最后闭合成“o”形，形成具有直缝的管坯结构。焊接设备用于对管坯的缝隙进行连续焊接，在确保焊接质量的前提下形成圆管。焊后处理设备用于打磨去除焊缝处的焊渣、焊瘤和飞溅物，确保焊缝表面光滑。定径设备用于对圆管进行尺寸和形状的调整以及直线度矫正，确保成品钢管的外径、壁厚、形状和直线度符合生产要求。切割设备用于将成品钢管切割为所需长度。整个焊管生产线通常采用plc(可编程逻辑控制器)进行自动化控制，实现各设备间协同联动，提高生产效率和生产质量。
2、但是，申请人采用现有技术的焊管生产线生产厚度小于等于0.62mm的薄壁钢管时，还存在以下问题：(1)开卷后输送至成型设备处的钢带矫直效果不好，钢带仍然存在储存、运输过程中产生的应力和翘曲，影响后续成型质量；(2)经成型设备弯曲加工形成的管坯，其表面存在较多的鼓包、凹陷等问题，导致薄壁钢管成品率低；(3)经焊接设备焊接加工形成的圆管，其焊缝处焊接不稳固，在后续的加工、打包过程中出现较多开裂。
3、因此，现在亟需一种能够适用于薄壁钢管生产的钢管成型系统，以克服现有技术的焊管生产线在生产薄壁钢管时存在的问题，提高钢管成品率。
技术实现思路
1、本发明意在提供一种钢管成型系统，以解决现有技术的焊管生产线用于生产薄壁钢管时，经成型设备弯曲加工形成的管坯表面存在较多的鼓包、凹陷，导致成品率低的技术问题。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种钢管成型系统，包括依次设置的开卷设备、剪切对焊设备、成型设备、焊接设备、焊后处理设备、定径设备和切割设备，所述成型设备包括依次设置的矫平机构和成型机构，矫平机构包括上辊组和下辊组，上辊组包括若干水平设置的上矫平辊，下辊组包括若干水平设置的下矫平辊，上矫平辊和下矫平辊一对一平行设置，上矫平辊和下矫平辊之间的距离与钢带的厚度相匹配，且钢带沿输送方向呈s形绕设在若干上矫平辊上；成型机构包括若干平辊模具和若干立辊模具，平辊模具和立辊模具沿输送方向交替设置，且平辊模具和立辊模具沿输送方向呈逐渐升高的阶梯状布置。
4、本方案的原理及有益效果：
5、实际应用时，由于厚度小于等于0.62mm的薄钢带在储存、运输过程中相较于普通钢带更容易产生应力和翘曲，本方案在成型机构的上游设置矫平机构，经过开卷设备开卷后输送至成型设备处的钢带，先通过矫平机构进行再次矫平，可以提高钢带的矫平效果，进一步消除钢带在储存和运输过程中产生的应力和翘曲，有利于提高后续成型机构对钢带进行挤压成型的质量，从而有利于提高成品率。
6、本方案对矫平机构的结构设置，可以在使用时先将钢带从矫平机构的进料端穿入上矫平辊和下矫平辊之间，再将钢带沿输送方向呈s形绕设在若干上矫平辊上，最后将钢带从矫平机构出料端的上矫平辊和下矫平辊之间穿出，由于上矫平辊和下矫平辊之间的距离与钢带的厚度相匹配，在上矫平辊和下矫平辊之间移动的钢带，可以在上矫平辊和下矫平辊的挤压作用下被矫平；由于钢带在矫平机构上s形的绕设方式，使得钢带被绷紧缠绕在若干上矫平辊上，钢带与上矫平辊的外表面贴合移动，可以进一步实现钢带的矫平；并且钢带在矫平机构上s形的绕设方式可以在相同的输送速度下，有效增加上矫平辊和下矫平辊与钢带的接触面积，从而进一步提高矫平机构对钢带的矫平效果，进而提高成品率。
7、在此之前，发明人尝试过在成型机构的上游设置相同结构的矫平机构，但是使用时按照开卷设备的矫直装置的矫直方式，将钢带直接从上辊组和下辊组之间穿过，单纯通过上辊组和下辊组的挤压作用矫平钢带，结果发现钢带的矫平效果仍然达不到预期，成品率仍然较低。之后发明人又尝试对上矫平辊和下矫平辊的直径、上矫平辊和下矫平辊之间的距离以及相邻两上矫平辊之间的距离等参数进行调整，经过多次测试调整仍然达不到预期的矫平效果。最终通过对钢带在矫平机构上的穿设方式进行调整，得到本方案，才使得钢带的矫平效果达到预期，从而将成品率提高到预期水准。
8、此外，本方案将若干平辊模具和若干立辊模具沿输送方向呈逐渐升高的阶梯状布置，相较于现有技术将若干平辊模具和若干立辊模具设置在同一水平高度的方式，能够显著提高厚度小于等于0.62mm的薄钢带的弯曲成型效果，消除成型后管坯表面存在较多鼓包、凹陷等问题，从而进一步提高薄壁钢管的成品率。
9、优选的，作为一种改进，所述成型机构的进料端设置立辊模具，成型机构的出料端设置平辊模具。
10、有益效果：本方案在成型机构的进料端设置立棍模具，该立辊模具除了起到对钢带的两侧边进行第一道挤压弯曲的作用外，还可以实现矫平机构和成型机构之间的衔接，对后续进行弯曲成型的钢带起到一定的导向限位的作用，保证钢带在成型机构中输送的位置准确性，从而有利于提高钢带的弯曲成型效果。
11、在提出本方案之前，发明人曾尝试将成型机构的出料端也设置为立辊模具，除了可以对管坯的两侧进行最后一道挤压弯曲的作用，还可以对输出成型机构的管坯起到一定的导向限位的作用，保证管坯被准确输送至后续的焊接设备。但是发明人在实际应用过程中发现，管坯的缝隙经焊接设备的焊接处理后，在后续的加工、打包过程中容易出现开裂，表明管坯缝隙的焊接效果不好。后经多次试验和分析，推测是因为管坯的缝隙太小，焊料无法充分进入管坯的缝隙将其填满；薄壁管坯的边缘厚度本来就小，即便使其完全与焊料接触，实际焊接的面积也比较小，若焊料无法将管坯的缝隙填满的话，意味着薄壁管坯的边缘与焊料的接触面积更小，即实际焊接的面积更小，会严重影响管坯的焊接效果。
12、因此本方案取消了成型机构出料端的立辊模具，使得成型机构出料端设置为平辊模具，以保证弯曲成型后的管坯具有宽度适宜的缝隙，当管坯被输送至焊接设备处进行焊接处理时，焊料可以充分地进入管坯的缝隙，将管坯的缝隙填满，使得薄壁管坯的边缘可以和焊料完全接触，从而可以有效提高管坯的焊接效果，减少甚至避免管坯的焊缝在后续的加工、打包过程中出现开裂，有利于提高薄壁钢管的成品率。
13、优选的，作为一种改进，所述成型设备和焊接设备之间设有导向机构，导向机构包括导向架和竖直设置在导向架上的导向水管，导向水管插设在管坯的缝隙中，且导向水管的外径与管坯的缝隙相匹配。
14、有益效果：本方案在成型设备和焊接设备之间设置外径与管坯的缝隙相匹配的导向水管，并将导向水管插设在管坯的缝隙中，一方面，可以通过导向水管对管坯的输送方向进行导向和限位，弥补被取消的成型机构出料端的立辊模具的导向限位作用，保证输送至焊接设备处的管坯的位置准确性，从而提高管坯的焊接效果；另一方面，导向水管可以对管坯的缝隙宽度进行限制，避免成型机构对管坯挤压过度，保证管坯的缝隙满足后续的焊接要求，进一步提高管坯的焊接效果。
15、此外，还可以通过导向水管向管坯喷洒冷却水，降低管坯在成型过程中因塑性变形产生大量热量而升高的温度，防止因过热导致的材料性质变化，如软化或变形，确保后续焊接过程中的材料强度和稳定性。通过导向水管喷洒冷却水将管坯被冷却，使得管坯在进入焊接环节时温度更加均匀且适宜，有助于提高焊接质量，因为过高的温度会增加焊接难度，可能导致焊缝热影响区过大，影响焊缝的微观结构和力学性能，因此适当的冷却可以减少焊接热输入，防止管坯被烧穿，确保焊缝平整、均匀。
16、优选的，作为一种改进，所述焊接设备和焊后处理设备之间设有限位机构，限位机构与成型机构出料端的高度相同，且限位机构的高度低于焊接设备的高度。
17、有益效果：本方案在焊接设备和焊后处理设备之间增加限位机构，通过对成型机构出料端、焊接设备和限位机构相对高度的设置，使得成型机构出料端和限位机构将焊接设备两端的管坯向下压，将成型机构出料端和限位机构之间的管坯压成拱形，且管坯拱起的最高点位于焊接设备处，管坯拱起的最高点即为焊接位置，如此，可以减小管坯焊接位置的弧度，使得管坯的焊接位置更趋于平整，更方便焊接，从而提高管坯的焊接效果。
18、优选的，作为一种改进，所述限位机构包括限位架和水平转动连接在限位架上的限位辊，限位辊的轴线与输送方向垂直，限位辊的工作面为向内凹的弧形面，圆管的顶部与限位辊的工作面相抵。
19、有益效果：本方案的限位机构结构简单，通过限位辊将管坯向下压，可以有效实现管坯在成型机构出料端和限位机构之间的拱起，并且限位辊转动连接在限位架上，管坯在输送过程中限位辊相对于限位架转动，可以减小限位辊与管坯外表面的摩擦，从而减小管坯外表面的磨损，保证产品质量。将限位辊的工作面设置为向内凹的弧形面，不仅可以适用于不同直径的薄壁钢管的生产，还可以对管坯起到一定的限位作用，保证管坯沿直线输送，有利于提高管坯的加工效果。
20、优选的，作为一种改进，所述焊后处理设备和定径设备之间设有冷却机构，冷却机构包括冷却水槽和设置在冷却水槽顶部的冷却水管，冷却水管的轴线与输送方向平行，冷却水管的底部沿轴向开设有若干喷淋孔，冷却水槽沿冷却水管轴向的两端开设有冷却孔，冷却孔的孔径与圆管的外径相匹配。
21、有益效果：本方案在焊后处理设备和定径设备之间设置冷却机构，焊接完成后，焊缝及其周边区域会因为高温而变得非常热，完成焊缝的打磨后可以通过冷却机构对圆管进行冷却，以快速降低焊缝温度，防止热影响区扩大而影响焊缝的微观结构和力学性能，避免因高温导致的材料软化或变形，确保圆管尺寸的稳定性和几何精度，同时减少热应力，保护后续加工设备免受热损伤。
22、本方案的冷却机构结构简单，圆管通过冷却水槽两端的冷却孔穿过冷却水槽，并在冷却水槽中输送，向位于冷却水槽顶部的冷却水管通入冷却水，通过若干喷淋孔将冷却水管内的冷却水喷洒在输送的圆管上，利用冷却水与圆管接触换热对圆管进行降温冷却，换热后的冷却水滴落至冷却水槽底部，可以实现冷却水的回收利用。由于本方案适用于薄壁钢管的生产，因此采用喷淋的方式对圆管进行降温冷却，既可以保证圆管的冷却效果，相比于浸泡冷却的方式还可以防止薄壁钢管氧化，并减少冷却水的用量。
23、优选的，作为一种改进，所述冷却机构和定径设备之间设有喷锌机构，喷锌机构用于对焊缝进行喷锌处理。
24、有益效果：本方案在冷却机构和定径设备之间设置喷锌机构，通过喷锌机构对冷却后的焊缝进行喷锌处理，在圆管的焊缝表面形成一层锌层，锌是一种活泼金属，能够优先于钢铁与环境中的水分和氧气发生反应，形成致密的氧化锌层，从而保护焊缝区域免受腐蚀，延长钢管的使用寿命。并且氧化锌层能够提供良好的户外耐候性，即使在恶劣环境下也能有效抵御化学腐蚀和电化学腐蚀。此外，喷锌过程中，锌颗粒在高压气流的带动下高速撞击焊缝表面，不仅能覆盖焊缝，还能填充表面微小的凹坑和不平处，起到一定的修复作用。
25、本方案将喷锌机构设置在冷却机构下游，则在冷却机构将圆管冷却到适宜温度后，再对焊缝进行喷锌处理，可以避免焊缝在较高温度下直接喷锌而影响锌层的附着力和均匀性，还可以避免高温下喷锌导致锌层过度氧化而影响防腐效果，并且冷却后的焊缝更有利于锌层的快速凝固和形成致密的保护层。
26、优选的，作为一种改进，所述定径设备的上方设有清洗机构，清洗机构包括清洗架以及沿输送方向设置在清洗架上的若干清洗水管和若干分散组件，清洗水管竖直设置，分散组件一对一设置在清洗水管下方。
27、有益效果：经过喷锌处理后的圆管，其外表面难以避免地会附着有未形成锌层的锌粉，该圆管输送至定径设备处进行定径处理时，会导致定径设备与圆管接触的部分也附着上锌粉，圆管和定径设备表面的锌粉会增大圆管与定径设备的摩擦力，不仅容易导致圆管和定径设备表面被磨损，影响钢管品质和定径设备使用寿命，还会降低定径设备对圆管进行挤压定径的流畅性，增加因摩擦或过热导致的停机时间，从而降低整体的生产效率。并且定径设备对圆管进行挤压定径的过程中，金属材料受压会发热，温度过高容易导致材料性质变化，如硬度变化或变形，影响成品钢管尺寸的精确度和形状的稳定性。
28、本方案在定径设备的上方设置清洗机构，通过竖直设置的清洗水管向定径设备喷洒清洗水，可以将圆管和定径设备表面的锌粉冲洗掉，减小圆管和定径设备之间的摩擦力，从而减少设置避免圆管和定径设备表面的磨损，提高钢管品质并延长定径设备使用寿命，同时提高定径设备对圆管进行挤压定径的流畅性，减少因摩擦或过热导致的停机时间，从而提高整体生产效率。并且冷却水的喷洒可以有效降低定径设备和圆管的表面温度，避免因过热导致的材料性质变化，如硬度变化或变形，从而保证成品钢管尺寸的精确度和形状的稳定性。
29、此外，本方案在清洗水管下方设置分散组件，可以通过分散组件将清洗水管流出的清洗水进行分散，提高清洗水对圆管和定径设备进行清洗的均匀性。
30、优选的，作为一种改进，所述分散组件包括分散盒和连接在分散盒顶部的连接杆，连接杆的顶部与清洗架连接，分散盒的底部开设有若干分散孔。
31、有益效果：本方案的分散组件结构简单，从清洗水管流出的清洗水先进入分散盒，再通过分散盒底部的若干分散孔喷洒至圆管和定径设备上，可以有效实现清洗水的分散，增加清洗水对圆管和定径设备的清洗面积和清洗均匀性。
32、优选的，作为一种改进，所述分散盒内水平设置有用于放置肥皂的置物板，置物板的顶部为向下凹的弧形面，置物板上开设有若干通孔。
33、有益效果：本方案在分散盒内增加水平置物板，在置物板上放置肥皂，从清洗水管流出的清洗水先喷洒在肥皂上，形成肥皂水后再经过通孔流入分散盒的底部，然后通过分散孔喷洒在圆管和定径设备上，相比于直接喷洒清洗水，具有以下优点：1)肥皂水作为一种简易的润滑剂，可以进一步减少挤压定径过程中圆管与定径设备之间的摩擦，防止因摩擦力过大导致的圆管表面划伤或压痕，同时也有助于降低定径设备的磨损，延长其使用寿命；2)肥皂水可以防止圆管在高温下与定径设备粘连，确保成品钢管表面的光滑度和生产过程的顺畅进行，进一步提升挤压定径过程的流畅性，减少因摩擦或过热导致的停机时间，从而提高整体的生产效率；3)肥皂水除了可以清洗圆管和定径设备表面的锌粉，还可以清除定径设备表面的油污等杂质，保持定径设备工作面的清洁，避免这些杂质影响成品钢管表面质量和加工精度，同时也减少了对后续工序(如涂层、检测等)的干扰。
34、此外，本方案将置物板的顶部设置为向下凹的弧形面，可以对放置其上的肥皂进行有效限位，即便肥皂在使用过程中体积减小，在弧形面的作用下，也可以将肥皂始终保持在置物板的中间位置，保证从清洗水管流出的清洗水能够准确喷洒在肥皂上，形成肥皂水后再将肥皂水喷洒在圆管和定径设备上，发挥肥皂水的优势效果。
1.一种钢管成型系统，包括依次设置的开卷设备、剪切对焊设备、成型设备、焊接设备、焊后处理设备、定径设备和切割设备，其特征在于：所述成型设备包括依次设置的矫平机构和成型机构，矫平机构包括上辊组和下辊组，上辊组包括若干水平设置的上矫平辊，下辊组包括若干水平设置的下矫平辊，上矫平辊和下矫平辊一对一平行设置，上矫平辊和下矫平辊之间的距离与钢带的厚度相匹配，且钢带沿输送方向呈s形绕设在若干上矫平辊上；成型机构包括若干平辊模具和若干立辊模具，平辊模具和立辊模具沿输送方向交替设置，且平辊模具和立辊模具沿输送方向呈逐渐升高的阶梯状布置。
2.根据权利要求1所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述成型机构的进料端设置立辊模具，成型机构的出料端设置平辊模具。
3.根据权利要求2所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述成型设备和焊接设备之间设有导向机构，导向机构包括导向架和竖直设置在导向架上的导向水管，导向水管插设在管坯的缝隙中，且导向水管的外径与管坯的缝隙相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述焊接设备和焊后处理设备之间设有限位机构，限位机构与成型机构出料端的高度相同，且限位机构的高度低于焊接设备的高度。
5.根据权利要求4所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述限位机构包括限位架和水平转动连接在限位架上的限位辊，限位辊的轴线与输送方向垂直，限位辊的工作面为向内凹的弧形面，圆管的顶部与限位辊的工作面相抵。
6.根据权利要求1所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述焊后处理设备和定径设备之间设有冷却机构，冷却机构包括冷却水槽和设置在冷却水槽顶部的冷却水管，冷却水管的轴线与输送方向平行，冷却水管的底部沿轴向开设有若干喷淋孔，冷却水槽沿冷却水管轴向的两端开设有冷却孔，冷却孔的孔径与圆管的外径相匹配。
7.根据权利要求6所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述冷却机构和定径设备之间设有喷锌机构，喷锌机构用于对焊缝进行喷锌处理。
8.根据权利要求7所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述定径设备的上方设有清洗机构，清洗机构包括清洗架以及沿输送方向设置在清洗架上的若干清洗水管和若干分散组件，清洗水管竖直设置，分散组件一对一设置在清洗水管下方。
9.根据权利要求8所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述分散组件包括分散盒和连接在分散盒顶部的连接杆，连接杆的顶部与清洗架连接，分散盒的底部开设有若干分散孔。
10.根据权利要求9所述的一种钢管成型系统，其特征在于：所述分散盒内水平设置有用于放置肥皂的置物板，置物板的顶部为向下凹的弧形面，置物板上开设有若干通孔。
