[实用新型]轧机卷形成吐丝机系统及其模块化的可替换段设备

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请按照35U.S.C.§119(e)要求于2011年9月26日提交的、序列号为61/539,014、61/539,062和61/539,069的共同未决美国临时申请，以及于2011年9月29日提交的、序列号为61/540,590、61/540,602、61/540,609、61/540,617和61/540,798的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用合并到本文中，就如同在下文充分阐述一样。 

技术领域

本实用新型的实施例涉及轧机卷形成设备（通常称为吐丝机），并且尤其涉及吐丝机中可替换的吐丝路径，诸如吐丝管。 

背景技术

轧机卷形成吐丝设备将移动的轧制细长材料形成为一连串螺旋连续环形圈。通过将这些圈捆扎成螺旋匝的卷而在下游对它们进行进一步处理。在美国专利5,312,065、6,769,641以及7011,264中大致描述了已知的吐丝机，其全部内容通过引用合并到本文中，就如同完全包含在本文中一样。 

如在这些专利中所描述的，轧机吐丝机系统包括：套筒、管支承以及吐丝管。套筒和管支承用于旋转吐丝管，使得吐丝管能够接纳细长材料进入其进料端。吐丝管具有由套筒的扩展部包围的弯曲中间部，以及从套筒的旋转轴向外径向突出的端部，并且该端部通常偏离套筒的旋转轴。旋转套筒和吐丝管相结合，使得轧制材料形成为螺旋弯曲形状。可以利用不同外形和/或直径之一代替吐丝管，以便重构吐丝机以适应不同尺寸的轧制材料或者替换磨损的管。 

此外，在旋转的螺旋引导中完成轧制材料的螺旋外形，其中螺旋引导包括其外周用于容纳轧制材料的槽。在美国专利6,769,641中所描述的螺旋引导为分段的、扇形模块化边缘构造，在其边缘扇形中形成有周向槽。 

一般的环形圈或套管（通常也称为端环或引导环）具有用于限制螺旋引导和吐丝管出料端的引导面，使得当将细长材料以完全卷绕的构造向用于随后的困扎和其它处理的输送机排出时，径向限定该细长材料。包括一个或更多个倾卸操作杆的枢转倾卸机构可以被定位在套筒远端的端环/套管的大约六点钟处或者底部位置。相对于环/套管的内径表面改变倾卸机构的枢轴攻角有利于控制细长材料的卷绕，例如有利于补偿细长材料塑性厚度、成分、轧制速度以及横截面结构的变化。 

吐丝管设计和操作限制 

如前所述，中空的吐丝管与旋转套筒和管支承相结合，使得轧制材料形成为螺旋弯曲形状。通常，吐丝管由连续长度的对称钢管或钢管型材构成，该钢管或钢管型材通过施加外部热或机械力而在成形夹具中弯曲从而形成期望的常规螺旋外形。为了相对容易地加工成最终期望的常规螺旋形状和相对低的材料购买成本，通常选择钢管或管材来构建吐丝管。然而，商品钢管或钢材具有相对低的硬度，这对于轧机操作、生产和维护是不期望的限制因素。 

在吐丝机系统的进料端中接纳以高达500英尺/秒（150米/秒）的速度前进的细长材料，并在出料端处以一连串连续卷绕环的形式排出该细长材料。以这样的速度，热的轧制品对吐丝管施加惩罚效应，导致内部管表面经历快速的局部摩擦磨损和过早损坏。此外，由于吐丝管磨损，它们将稳定的圈图案传送到位于吐丝管的出料端处的闭环卷接纳机的能力退化。不稳定的圈图案打乱冷却均匀性，并且还造成通常称为“修补（cobbing）”的卷绕事故。 

多年来，已广泛接受：具有减小的内径的吐丝管提供许多显著优点。通过在更小的空间内径向压缩热的轧制品，改进了导向并且传送至冷却输送机的圈图案更一致，使得能够以更快的速度轧制。然而，不幸地，这些优点很大程度上被因产品的较快速度所导致地显著加速的管磨损而抵消。此外，内径减小的管仅可以使用小直径的产品，因此为了卷绕更大直径的产品，必须将内径减小的管替换为更大内径的管。 

为了替换过早磨损的吐丝管并解决与细长材料的修补有关的问题，需要频繁的且损失惨重的轧机停工以及定期检修。如果吐丝管变得磨损严重以至于发生管壁破裂，则修补事故可能影响吐丝机上游的细长材料馈送。从耐磨性的观点出发，期望由相对硬的低表面摩擦钢形成吐丝管的内部磨损表面，并且还期望执行另外的表面硬化和热处理，但是这样的磨损处理 步骤必须与管制造的便利和成本均衡。 

因此，过去，本领域的技术人员认为必须通过采用较大孔的吐丝管并且以降低到轧机的额定设计速度之下的减小的速度进行轧制来折衷吐丝管设计和性能。已经实施大于期望的吐丝管内径及降低的轧制速度的组合，以便在排定的维修“停工期”期间安排定期维修管替换。依据直径、速度和产品成分，常规的以及当前的吐丝管必须在利用标准碳钢管处理大约3,000吨或更少的细长材料量之后被替换。