专利名称:用于使热轧轧件减速并暂时储存的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及生产诸如棒材、线材之类的热轧长材轧件的连续轧机，且特别是涉及用于在热轧过程中的一选定阶段中使这种轧件减速并暂时储存的方法和装置。
背景技术：
在典型的轧机装置中，要在炉子中将坯料加热到一升高的热轧温度。然后再将加热的坯料依次经过粗轧、中间轧和精轧区中连续轧制，且每个轧制区都含有多个轧制机架。对于大规格产品而言，整个轧机可以或接近于炉子的最大工作能力的状态运转。但是，当轧制计划需要小规格产品时，精轧区的能力往往降低到比炉子和粗轧、中轧区的工作能力低许多。在这些情况下，可使粗轧区和中轧区降速，以与精轧区的工作能力相匹配，但却有限度，超过此限度时就会变为不现实了。这是因为，可接受的轧制规程要求加热的坯料要以不低于大约0.09-0.1米/秒的最低速度咬入粗轧区的第一机架中。更低咬入速度将可能引起轧辊表面龟裂。
在其他情况下，例如，在轧制高速工具钢或镍基合金钢时，要求有更高的咬入速度，以避免坯料的过度冷却，而又要求较低的精轧速度，以避免过高的热量生成，这种热量生成会引起轧件的中心熔化和表面开裂。
在一典型的现代连续轧制作业中，采用一工作能力为100-150吨/小时或以上的炉子，可将一名义上150毫米方的断面、长度为11.7米的低碳合金钢轧制成一卷2000公斤的线材。在以例如105米/秒的最大终轧速度来轧制5.5毫米直径的线材时，咬入速度为0.111米/秒，它是很安全的，在可接受的最小速度以上。在这些情况下，轧机能以64.42吨/小时进行生产(考虑了坯料间隙和收得率)。但是，若轧制计划需要的是3.5毫米直径的线材的话，对同样规格的坯料在同一最大终轧速度下的咬入速度就会降低到一为0.045米/秒的不可接受的低值，且轧机的小时产量相应降低到26.8吨/小时。
或者，为了解决不可接受的低咬入速度问题，可在105米/秒的最大终轧速度和0.09米/秒的安全咬入速度下轧制一例如断面为106毫米方的、同样长度的较小坯料。不过，这就需要对轧机机架重新进行孔型设计、不同的导卫、将精轧成品的线材重量降低到1031公斤以及一26.31吨/小时的降低的生产速率(也考虑了坯料间隙和收得率)。需要储存不同规格的坯料会引起另外的一些问题。
因此，就会需要这样一种方法和装置，这种方法和装置可以轧制较小规格的轧件，而同时使轧机的咬入速度为可接受的最小值或其以上，又不必将加工的坯料规格减小，且较佳的是同时又能以轧机的最大小时产量来连续轧制。
在Hein的第3,486,359号美国专利中揭示了为达到这一目的而作了的一种尝试，其中有一吐丝头将出自中轧区的热轧轧件暂时储存在一储存卷筒上。然后再将储存的轧件以一降低的速度从储存卷筒上退绕，以在轧机的精轧区连续轧制。Hein的方法存在一系列的缺陷。例如，轧件在被卷绕到储存卷筒之前未先减速。这一点与无法对线圈如何沿卷筒表面分布加以控制相关连起来就会导致线圈相互重叠，从而它又会使退绕作业过程陷于混乱。
此外，采用Hein的装置，其吐丝头不能连续操作，而是必须在每个储存作业过程开始时成为完全停止状态，以使轧件的前端可被引过储存卷筒而到达下游的固定夹送辊单元。因此，在要克服系统惯性和将吐丝头回升到其作业速度的过程中就会出现一种不稳定的状态，这种状态还会进一步扰乱在储存卷筒上的轧件圈形。
本发明可提供一种改进的、使热轧轧件减速和暂时储存的方法和装置，它与Hein的方法在诸多重大方面有所区别，这些区别可克服上述诸多缺陷。
发明内容
根据本发明，可提供一种用于使以第一速度V1沿输入轴线纵向移动的热轧轧件减速并暂时储存的方法和装置。该装置包括一吐丝装置，该装置具有一与输入轴线对准的入口端，以接收轧件。吐丝装置具有一引向出口端的弯曲的中间部分，该出口端与输入轴线沿径向间隔开，且其指向可使轧件沿着垂直输入轴线的一出口方向传送。吐丝装置绕输入轴线沿着与轧件的出口方向相反的方向、以其出口端具有一周向速度V2的速度来连续地旋转，从而将从出口端传送过来的轧件的速度减低到一等于V1-V2的降低的速度V3。以减低的速度V3行进的轧件可以在下游位置继续进行轧制或进行其它处理。不过，在处理整个坯料所需要的时间T中，必须暂时储存一等于T×V2的轧件长度L。为此，吐丝装置的弯曲形状及其出口端的定向使得送出的轧件形成螺旋线。该螺旋线被接收并储存在与此输入轴线同轴布置的圆柱形卷筒上。该卷筒绕输入轴线沿着与吐丝装置旋转方向相反的方向、以所选的速度旋转，实现储存螺旋线以速度V3退绕。退绕轧件用一捕捉器来从卷筒上引离，该捕捉器可沿着平行于输入轴线的方向移动。在轧制一整根坯料所要的时间“T”的过程中，一长度L等于T×V2的轧件被暂时储存在卷筒上。
下面将参照附图更详细地描述本发明的一较佳的实施例，这些附图为图1是本发明的一装置的立体图，该装置正等待接收一热轧轧件；图2是该装置的俯视图；图3是该装置的侧视图；图4是从装置的输入端所见的端视图；图5是与图1相似的立体图，它显示在减速过程中的本装置；图6是弯曲的吐丝装置及其关连的捕捉器的局部俯看剖视图；图7是沿图6的7-7线剖切的剖面图；图8是描述弯曲的吐丝装置和圆柱形卷筒的相对转向和速度的示意性说明图；图9是表示装置在轧线中的简略布置图；以及图10是该装置的示例性的控制说明图。
具体实施方式
先参见图1-5，根据本发明的一个装置总的用标号10来标示，它包括一支承在轴承14、16之间、用以绕输入轴线A旋转的吐丝头驱动轴12，热轧轧件以第一速度V1沿着输入轴线A被接收。驱动轴的一端在标号18处与一齿轮箱22的输出轴20相耦合，而该齿轮箱系由一电动机24来驱动。
驱动轴的另一端构造和设置成支承一弯曲的吐丝装置25，该装置25包括一吐丝管26和一螺旋线导槽延伸段28。
如同在图6中可最清楚地看到的那样，吐丝管具有一与轴线A对准、以接收热轧轧件的入口端26a、以及一引向与螺旋线导槽28相连通的出口端26c的弯曲的中间区26b。导槽的出口端28b与轴线A沿径向间隔开，并其指向可使轧件沿着垂直轴线A的轴线B的出口方向传送。
圆柱形卷筒30由驱动轴12支承并可在其上自由旋转。卷筒的一端被吐丝管26的出口端26c和螺旋线导槽28部分地重叠。在卷筒的另一端上的一从动链轮32由一驱动链34机械地耦连到第二电动机40的输出轴38上的驱动链轮36上。
导槽28与吐丝管26一起转动，并与卷筒表面共同作用，以形成一由吐丝管限定的导向通道的延伸段。该延伸段足以确保送出的轧件形成螺旋形的线圈。
进一步参见图6和7可最清楚地看到，导槽的出口端28b在垂直于轴线A的平面P处终止。在减速过程开始时，轧件前端从导槽28传送入捕捉器42。旋转的吐丝管26和导槽28的弯曲形状与导槽的输出端28b的指向相结合，使轧件呈螺旋线H的形式送出(参见图5)。螺旋线的圈径比卷筒30的外径稍大些，从而可使螺旋线能沿着卷筒轴线向前进。
再参见图8，可以看到电动机24工作可使吐丝装置25以小于V1的圆周速度V2、沿着与轧件出口方向相反的方向旋转。这就使送出的轧件的速度减低到一等于V1-V2的速度V3。
电动机40工作可使卷筒30沿着与吐丝装置25的旋转方向相反的方向、以一使其圆周速度为V3的速度旋转，由此而使轧件以速度V3从卷筒上退绕到捕捉器42中。
捕捉器42安装在可沿着平行于轴线A的轨道46移动的平移小车44上。平移小车44与一由电动机50驱动的丝杆48螺旋啮合。在平移小车44上还安装有一夹送辊装置52，该装置具有由电动机54驱动的夹送辊52a。捕捉器42设置成将从导槽28的出口端28b传送来的轧件引向夹送辊装置52，该装置的作业可将轧件送进下游设备，例如轧线精轧区的机架。
电动机50被控制来维持捕捉器42与从暂时储存在卷筒30上的螺旋线H上退绕下的轧件对准。因此，在退绕过程的初始阶段，电动机50运转以使平移小车横向移动而远离导槽28，并在退绕过程的最后阶段，电动机50反转以使平移小车横向移回向导槽28处。
参见图9，表明装置10位于中轧区56和构成轧机精轧区的精轧装置58之间。速度计60测量从中轧区56送出的轧件的速度，以及一热金属探测器62探测轧件前端的到达。热金属探测器62和吐丝管26的入口端之间的距离S1是已知的，而构成吐丝装置25的吐丝管和相关导槽28的长度S2也是已知的。与电动机24相连的编码器64就是用来确定在任何给定瞬间导槽28的出口端28b的精确圆周位置的工具。
在图10中示出了一示例性的控制说明图。控制器66接受来自速度计60和热金属探测器62的、分别表示轧件速度V1和轧件前端出现的信号。根据这一信息数据以及已知的固定距离S1和S2，该控制器可计算并预报在导槽28的出口端28b处轧件前端到达的精确时间Ta。
来自编码器64的信号可使控制器能预报在时间Ta时导槽的出口端在何处，并可调整电动机24的转速，以确保导槽的出口端在时间Ta时相对捕捉器处于适当的位置处。在时间Ta时，轧件前端从导槽的出口端28b传送入捕捉器42中，而控制器给电动机50发信号而开始使平移小车44沿轨道46横向移动，以使捕捉器保持与从卷筒30上的储存螺旋线H退绕的轧件相对准。
因此，可以看到，采用本发明，吐丝装置的旋转起到了使轧件从速度V1减低到V3的减速作用，而同时又使在V1和V3之间的速度差所引起的轧件形成为一有序的螺旋线形式。使吐丝装置连续旋转，采用最小的速度调节就可确保在时间Ta、当轧件前端从导槽输出端28b露出时导槽输出端28b相对于捕捉器42的适当的定位。
有利的是，在本装置之前采用一第二夹送辊装置52，以在轧件尾端脱离从中轧区的上游轧制机架脱出以后继续将轧件以速度V1向前推进。
有利的是，卷筒30的输入端可设有一短段螺旋形轨道来帮助储存的连续螺旋线圈间形成有序的间隔，而吐丝管26和螺旋线导槽延伸段28可安装导轮以实现最小的摩擦阻力。
如图9所示，装置10可用于中轧区56和精轧区58之间的单线模式，这里其主要的优点在于能够在精轧区58中以速度V3来轧制较小直径的产品，而允许其前面的轧制区以较高的速度V1轧制。
因此，例如，具有150毫米方的断面和长度为11.7米的上述坯料能够在一连续轧机上以更高的、约为0.09米/秒的安全的咬入速度进行轧制，且以105米/秒的精轧速度来生产3.5毫米直径的线材。这就可免去改变孔型设计方案和导卫的必要，可生产更重的线卷，并免除了存储不同规格坯料的麻烦。
有利的是，或者也可借助于转撤器68来应用一第二减速装置10′和一附加的精轧区58′。通过采用多个减速装置10、10′和精轧区58、58′来连续交替加工坯料，就可以较高的轧制速度V1来连续运转整个轧机，而使轧线的机时产量大大增加。因此，例如，采用如图9所示的、附加的减速装置10′和精轧机58′，可将具有150毫米方断面和长度为11.7米的坯料以105米/秒的终轧速度轧制成5.5毫米直径的线材，就可达到接近于炉子产能的小时产量，例如128吨/小时。
权利要求
1.一种使以第一速度V1沿输入轴线纵向移动的热轧轧件减速并暂时储存的方法，所述方法包括将所述轧件引导通过一弯曲的吐丝装置，该吐丝装置具有一与所述轴线对准的入口端，以接收所述轧件；以及一与所述轴线沿径向间隔开的出口端，且其指向为沿着垂直所述轴线的一出口方向传送所述轧件；使所述吐丝装置绕所述轴线沿着与所述出口方向相反的方向、以所述出口端具有一速度V2的速度来连续地旋转，从而将自所述出口端传送过来的轧件的速度减低到一等于V1-V2的降低的速度V3，所述吐丝装置的弯曲形状以及所述出口端的指向可使自所述出口端传送过来的轧件形成一螺旋线；将所述螺旋线安置并暂时储存于一圆柱形卷筒上；使所述卷筒沿着与所述吐丝装置的旋转方向相反的方向旋转，从而将暂时储存的轧件从所述卷筒上退绕下来；布置一捕捉器以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；确定所述轧件的前端到达所述吐丝装置的出口端的时间；以及调节所述吐丝装置的旋转速度，以将所述出口端定位成在所述到达时间将轧件前端传送到所述捕捉器。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，使所述卷筒以一使所述轧件能以速度V3退绕的表面速度旋转。
3.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，它还包括平行于所述轴线往复移动所述捕捉器，以将所述捕捉器与从所述卷筒上退绕下来的轧件保持对准。
4.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，它还包括使轧件沿所述轴线强制前进入所述吐丝装置。
5.一种使以第一速度V1沿输入轴线纵向移动的热轧轧件减速并暂时储存的方法，所述方法包括将所述轧件引导通过一弯曲的吐丝装置，该吐丝装置具有一与所述轴线对准的入口端，以接收所述轧件；以及一与所述轴线沿径向间隔开的出口端，且其指向为沿着垂直所述轴线的一出口方向传送所述轧件；使所述吐丝装置绕所述轴线沿着与所述出口方向相反的方向、以所述出口端具有一速度V2的速度来旋转，从而将自所述出口端传送过来的轧件的速度减低到一等于V1-V2的降低的速度V3，所述吐丝装置的弯曲形状以及所述出口端的指向可使自所述出口端传送过来的轧件形成一螺旋线；将所述螺旋线安置并暂时储存于一圆柱形卷筒上；使所述卷筒沿着与所述吐丝装置的旋转方向相反的方向旋转，且使所述卷筒以一使所述轧件以速度V3从所述卷筒上退绕的表面速度旋转；设置一捕捉器，用以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；以及使所述捕捉器平行于所述轴线作往复移动，以将所述捕捉器与从所述卷筒上退绕下来的轧件保持对准。
6.一种使以第一速度V1沿输入轴线纵向移动的热轧轧件减速的装置，所述装置包括一弯曲的吐丝装置，它具有一与所述轴线对准的入口端，用以接收所述轧件，并具有一与所述轴线沿径向间隔开的出口端，该出口端的指向为沿着垂直所述轴线的一出口方向传送所述轧件；一第一驱动装置，它用以使所述吐丝装置绕所述轴线沿着与所述出口方向相反的方向、以所述出口端具有一速度V2的速度来连续地旋转，从而使自所述出口端传送过来的所述轧件呈螺旋线的形式，并以一等于V1-V2的第三速度V3传送；一圆柱形卷筒，它可绕所述轴线转动，并被设置成可沿轴向接收所述螺旋线；一第二驱动装置，它用以使所述卷筒沿着与所述吐丝装置的旋转方向相反的方向、以使所述轧件以所述第三速度从所述卷筒上退绕下来的速度旋转；一捕捉器，它用以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；以及控制装置，用于确定所述轧件的前端到达所述吐丝装置的出口端的时间，以及调节所述吐丝装置的旋转速度，以将所述出口端可转动地定位将轧件前端传送到所述捕捉器所要求的角度位置。
7.如权利要求
6中所述的装置，其特征在于，所述卷筒的一输入端是与所述吐丝装置的出口端重叠的。
8.如权利要求
6中所述的装置，其特征在于，所述捕捉器包括一平移小车，它可沿一与所述轴线相平行的轨道移动；一夹送辊单元，它位于所述平移小车上，并用以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；以及一第三驱动装置，它用以使所述平移小车沿所述轨道移动，从而使所述捕捉器保持与退绕下来的轧件对准。
9.如权利要求
6所述的装置，其特征在于，它还包括使轧件沿所述轴线强制前进并进入所述吐丝装置的装置。
10.如权利要求
6或9所述的装置，其特征在于，它还包括用以使从所述卷筒退绕下来的轧件强制排出的装置。
11.一种使以第一速度V1沿一轴线纵向移动的热轧轧件减速的装置，所述装置包括一吐丝装置，它具有一与所述轴线对准的入口端，用以接收所述轧件，并具有一与所述轴线沿径向间隔开的出口端，该出口端的指向为沿着垂直所述轴线的一出口方向传送所述轧件；一第一驱动装置，它用以使所述吐丝装置绕所述轴线沿着与所述出口方向相反的方向、以所述出口端具有一速度V2的速度来旋转，从而使自所述出口端传送过来的轧件呈螺旋线的形式，并以一等于V1-V2的第三速度V3传送；一圆柱形卷筒，它可绕所述轴线转动，所述卷筒的一输入端与所述吐丝装置的出口端重叠，并被设置成可沿轴向接收所述螺旋线；一第二驱动装置，它用以使所述卷筒沿着与所述吐丝装置的旋转方向相反的方向、以使所述轧件以所述第三速度从所述卷筒上退绕下来的速度旋转；一捕捉器，它用以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件，所述捕捉器包括一平移小车，它可沿一与所述轴线相平行的轨道移动；一夹送辊单元，它位于所述平移小车上，并用以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；以及一第三驱动装置，它用以使所述平移小车沿所述轨道移动，从而使所述捕捉器保持与退绕下来的轧件对准。
12.一种使以第一速度V1沿输入轴线纵向移动的热轧轧件减速并暂时储存的方法，所述方法包括将所述轧件引导通过一弯曲的吐丝装置，该吐丝装置具有一与所述轴线对准的入口端，以接收所述轧件；以及一与所述轴线沿径向间隔开的出口端，且其指向为沿着垂直所述轴线的一出口方向传送所述轧件；使所述吐丝装置绕所述轴线沿着与所述出口方向相反的方向、以所述出口端具有一速度V2的速度来连续地旋转，从而将自所述出口端传送过来的轧件的速度减低到一等于V1-V2的降低的速度V3，所述吐丝装置的弯曲形状以及所述出口端的指向可使自所述出口端传送过来的轧件形成一螺旋线；将所述螺旋线安置并暂时储存于一圆柱形卷筒上；使所述卷筒沿着与所述吐丝装置的旋转方向相反的方向、以一使所述轧件能以速度V3从所述卷筒上退绕的表面速度旋转；设置一捕捉器以接收从所述卷筒上退绕下来的轧件；在所述轧件的前端到达所述吐丝装置的出口端时，相对所述捕捉器可转动地定位所述吐丝装置的出口端，以藉此将轧件的前端传送到所述捕捉器；以及将所述捕捉器与从所述卷筒上退绕下来的轧件保持对准。
专利摘要
本发明揭示了一种用于使以第一速度V
文档编号B21B41/08GKCN1287923SQ200410043538
公开日2006年12月6日 申请日期2004年5月14日
发明者T·M·肖 申请人:摩根建设公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan