轧机吐丝机的制作方法

本发明的实施例涉及一种在轧机中使用以将热轧产品形成为环的螺旋形的类型的吐丝机。
背景技术：
：在常规的吐丝机中，固定支承结构包括可旋转支承在轴向间隔的轴承之间的空心套筒。所述套筒具备导向路径，所述导向路径通常包括弯曲导向管，所述弯曲导向管具有与所述套筒旋转轴线对齐的入口端，以及弯曲的中间段，其以悬臂形式从所述套管伸出至从所述套管轴线径向间隔的出口端。所述套管通过已知方式而可旋转地驱动，而所述导向管配置成在其进入端接收产品并将上述产品形成为环的螺旋形，从其出口端排出。滚子轴承通常用于可旋转地支承所述套管。在高速操作的条件下，例如，当处理产品以超过100米/秒的速度行进时，经验显示，滚子轴承易于产生振动，这干扰所述吐丝机的操作。在消除或至少抑制这种振动的尝试中，各种方案已经提出。例如，如在美国专利号5，590，848中所描述的，导向管的悬臂部分已经缩短以便提高吐丝机的整体刚度。同样，如在美国专利号7，086，783中所描述的，双预加载滚子轴承已经采用，以便使操作间隙最小。虽然这种设计的改动已经证明是有益的，它们没有足够应对振动问题，其继续对吐丝机在它们以一度增高的当今轧机的速度操作时而造成困扰。如美国专利号8，004，136B2所描述的，其还提出使用流体静力轴承代替滚子轴承。在通常的流体静力轴承中，如在图4中所图示性示出的，旋转构件10由衬套12包围。该旋转构件遭受所施加的载荷，并且低压油16经由内部衬套表面中的凹部17而引入在旋转构件与衬套之间。该旋转构件形成单个压力场“P”，导致参数的结合，包括旋转构件的旋转速度，所施加的载荷，旋转构件与衬套之间的直径间隙，以及油的粘度。从压力场并入的力确切地平衡掉所施加的载荷，而旋转构件10的中心线18从衬套12的中心线20偏置，导致随前述参数而变的偏心“E”。流体动态轴承是一种成熟的技术，由Raimondi&Boyd公开(A.A.RaimondiandJohnBoyd,“有限长滑动轴承的解决及其分析和设计应用，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部”Trans。ASLE，第1卷第1期，159-209页，“润滑科学与技术”，帕加蒙出版社，纽约，1958)的图解方案仍然广泛应用于轴承设计。所述的设计技术对于索末菲数的具体范围和具有具体几何关系的范围的轴承有效。例如，在文献中的数值解解决0.25，0.50，0.75和1.0的具体长径比(L/D)(如图5A和5B所示)，其中对于具有在这些值之间的L/D比的轴承的解为插值。当流体动态油膜轴承在轻载荷条件下以高速操作时，会碰到许多潜在的问题。例如：●当旋转构件以高度不希望的方式在衬套内盘旋时，轴承已知要受到被称为“回旋”的不稳定影响●吐丝机的不正常应用在于，取决于操作条件，在热轧产品的集管进入吐丝管时，可能存在几乎在任一角度的额外瞬时负载。大部分流体动态轴承设计为仅适应负载的主方向(通常为垂直方向，如图4所示)。最理想的良好调适的吐丝机应当能够适应旋转构件由重力(加上通过进入吐丝机的产品而以任何可能角度施加的瞬时负载)引起的反作用力。●流体动态油膜轴承需要较高的启动扭矩以克服由旋转构件静止坐落在衬套上而带来的静摩擦。一旦旋转开始，所需的扭矩将急剧下降。所述吐丝机驱动电机和齿轮系必须对于所述较高的启动扭矩而定尺寸。应用于吐丝机的流体动态油膜轴承具有上述所有问题。然而，在给定操作速度时，回旋是是尤其关键的问题，因为高的旋转速度和低的负载将会确保轴承一直在不稳定的环境下工作。例如，通常的吐丝机的应用可能需要600mm直径的轴承。常规的流体动态油膜轴承将具有不小于0.25的L/D比以及0.60mm的通常间隙。假设40kN或更低的旋转质量，以及100cSt的通常油粘度，所述轴承将具有预定的峰值油膜温度，其如下地随速度而变：PeakPeakRPMTempF.Temp，C750155.768.71000164.773.71250172.377.9150017981.7175018585.02000190.588.12250195.690.92500200.393.5在轧机生产线棒时，从吐丝机出来的环的螺旋形典型的以堆积的形式沉淀在输送器上。所述环在通过输送器传送以再次形成它们在此聚集成圈的站点时，经受经控制的冷却。在正常机器操作中，吐丝机的速度可能被控制实施所谓的“摆动”和“尾部加速”功能。摆动控制功能典型的用于较大的产品型号，例如10.0mm或更大，并用于将吐丝机的速度周期性改变成高于或低于正常速度，以制造在再成形室里互相嵌套的不同型号的环，产生降低高度的密集线圈。尾部加速功能是一旦产品的尾部离开并不再由吐丝机的夹辊推进时，使吐丝机的旋转速度加速而实现的。当在较低的工作速度实施摆动功能(其通常当制造较大型号产品时被使用)时，流体动态轴承的整体系统的稳定性严重受损，因为负载区在响应于变化的加速度和减速度时持续的从轴承的一侧向另一侧转移。在末端加速期间的快速加速同样使轴承的稳定性受损。流体动态油膜轴承已被引入，以用于轧机吐丝机中，但是可能由于上述原因还没有被广泛接受。本发明的目的是提供一种具有新型和改进的流体静力油膜轴承的轧机吐丝机，以克服或者至少大大减轻与机械滚子轴承和流体动态油膜轴承相关的问题。技术实现要素：在本发明的示例性的实施例中，吐丝机套管通过多个轴承而可旋转地支承，至少在吐丝机输出端的轴承为流体动态油膜轴承。与响应于套管旋转而被动地形成的单个压力场相反(如在流体动态油膜轴承的情况中)，本发明的流体静力油膜轴承提供了多个离散压力场域，其由通过泵入到在衬套内成角度地间隔的凹部中的高压油形成。所述凹部以如下方式排列：它们相关的压力场将套管压迫成与衬套(在此，其在吐丝机的连续操作期间被保持)同心对准，从而将由于偏心而产生的振动最小化并理想地消除。所述多个压力场还用于在套筒旋转开启之前将套管从衬套表面分开，这使其不必提供具有较高启动扭矩的驱动系。静压轴承的整体稳定性不随轴承的旋转速度而变，即，流体静力轴承不依靠速度/依赖楔形的几何形状来将旋转质量抬升和定中。因为流体静力轴承的本来设计就允许旋转质量的定中，而无论施加的负载或速度为何，该轴承相对于流体动态轴承具有明显的工作优点，尤其是在摆动周期期间。这些或其他特征以及他们伴随的有益效果将会参照附图进行更加详细的说明，其中：附图说明图1是吐丝机的部分打掉的示意图式图示，所述吐丝机具备根据本发明的示例性实施例的流体动态油膜轴承。图2是示意图式的横截面视图，其通过在图1中示出的流体静力油膜轴承而截取。图3是将按照本发明的示例性实施例的静压油膜轴承的测量工作温度与同等大小的动压油膜轴承的预测操作温度的进行比较的图表。图4是常规的流体动态油膜轴承的横截面视图的示意图。图5A和5B分别是图4所示的流体动态油膜轴承中的衬套的端部视图和侧视图。图2和图4中，旋转构件和衬套之间的间隙被放大一以用于图示目的。具体实施方式首先参照图1，吐丝机22包括绕中心轴线“X”可旋转的套管24。所述套管具备导向通道，一个非限制性的例子为导向管26。所述导向管具有与轴线X对齐的进口端26a，曲线中间段26b，其通向与轴线X径向间隔的出口端26c。套管包含在固定支承结构28中并被支承以通过轴向间隔的轴承30,32而绕轴线X旋转。轴承30可以包括背对背组合的两个角向滚子轴承，而在吐丝机的输出端处的轴承32为根据本发明的示例性实施例的流体静力油膜轴承。该套管由包括啮合齿轮34,36(由齿轮箱和电动机(未示出)提供功率)的常规驱动系驱动。进一步参照图2可见，流体静力油膜轴承包括衬套38，其包围套管24的轴颈表面。多个角向分开的凹部40设置在衬套的内部表面。再次参照图2，凹部40经由供给导管42连接至分配集管44，其继而连接至主供给装置，所述主供给装置可以包括高压泵46。供给制所述凹部40的所述高压油建立离散压力场48，其在静态条件期间先于启动而将上述套管的轴颈表面从所述衬套表面抬升之前起作用，并之后在吐丝机操作期间，用以将套管压迫成与衬套(其在此保持)同心对准，而不论套管被驱动时所处的速度为何。因而偏心被消除，或至少最小化至可容忍的水平。通过将套管的轴颈表面从衬套表面在启动之前抬升，减少了摩擦，因而消除了对于增加的启动扭矩的需要。在吐丝机的应用中，衬套38的内直径D相对大，通常在约500mm至1000mm的范围内。负载相对轻，具有40kv或更少的旋转质量。根据本发明的实施例，为了增加具体负载，轴承的长度L有意地缩短，以提供小于0.25的L/D比，而如0.15低的L/D比通过测试示出尤其有益。虽然对于使用这种大直径和窄的流体静力油膜轴承没有理论基础，测试已经示出，这种轴承有益地降低了轴承发热。例如，轴承温度在具备根据本发明示例性实施例的流体静力油膜轴承的吐丝机的测试期间被测量。流体静力油膜轴承具有的尺寸与之前描述的流体动态油膜轴承的尺寸相当。其设计类似于图2所描述的，处理衬套具有八个(而非五个)均等间隔的压力垫。如在图3中可见的，与流体动态油膜轴承的预测温度相比，流体静力油膜轴承的测量温度显著更低。当使吐丝机工作配备按照本发明示例性实施例的流体静力油膜轴承时，较小的油消耗以及动力损失也是可期望的。生产热轧小直径产品(例如5.5mm的杆)的轧机以非常高的速度运转。在由于电功率故障的情况下，并由于旋转部件的惰性，轧机可以花费45秒或更多来“滑慢”至零速度。按照本发明的另外示例性实施例，为确保根据本发明的流体静力油膜轴承在这种减速时段期间仍然供应有高压油，辅助供给装置用于以备用模式而储存高压油。如图2所述，辅助供给装置可包括填充有由高压泵46所提供的高压油的积蓄器50。止回阀52将所述积蓄器50与所述泵46隔离，并且在积蓄器50和集管44之间设置常开阀54。正常工作期间，电气操作的螺线管关闭阀54。在功率丧失的情况下，螺线管将自动打开阀54，以将积蓄器50与集管44连接，因而确保了轴承32在滑慢期间维持其流体静力功能。鉴于以上所述，本领域的技术人员现在将意识到，通过采用根据本发明的示例性实施例的流体静力油膜轴承，所述套管维持基本恒定地与衬套同心对准，并且这可以独立于吐丝机操作所处的速度而获得。因此，由于在流体动态轴承中的回旋以及在机械滚子轴承中的间隙而产生的振动问题被消除或非常至少地显著最小化至它们不再阻止吐丝机的高速操作的程度。这利用更低的操作为的，油耗以及功率损失上的降低，以及相对低的启动扭矩的附加益处而获得。上述说明已经给出以便阐释本发明而非旨在限制。因为结合了本发明的精神和实质的所描述实施例的其他改动可以产生于本领域的技术人员，因此本发明的范围应该仅仅参照所附的权利要求以及其等同物来限制。当前第1页1 2 3