[发明专利]包括具有嵌套层构造的路径或管道的轧机线圈成型吐丝机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求下述专利的优先权：2011年9月26日提交的共同未决的美国临时申请序列号61/539,014、61/539,062、61/539,069；以及2011年9月29日提交的美国临时申请序列号61/540,590、61/540,602、61/540,609、61/540,617、61/540,798；2012年9月12日提交的美国临时申请序列号13/611175，如下面充分地陈述那样，上述专利申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明的实施例涉及轧机线圈成型装置（通常称为吐丝机（laying head）），并且更具体地涉及吐丝机中的可替换的吐丝机路径，诸如吐丝机管道。

背景技术

轧机线圈成型吐丝机装置将移动的轧制的细长材料成型为一系列螺旋状连续环形圈。可以通过将这些圈捆扎成螺旋匝的线圈而在下游进一步处理这些圈。在美国专利第5,312,065号、第6,769,641号和第7,011,264号中总体上描述了已知的吐线机，上述专利的全部内容通过引用并入本申请中，如同充分包含在本文中。

如在这些专利中所描述的，轧机吐丝机系统包括套管轴（quill）、管道支承件以及吐丝机管道。套管轴和管道支承件适合于使吐丝机管道旋转，以使得其可以将细长材料接收到其进入端中。吐丝机管道具有由套管轴的扩口部分围绕的弯曲的中间部分、以及从套管轴的旋转轴径向向外伸出并且与套管轴的旋转轴大体相切的端部。相结合地，旋转的套管轴和吐丝机使轧制的材料符合螺旋弯曲形状。吐丝机管道可以用不同轮廓和/或直径的吐丝机管道来替换，以重新配置吐丝机而适应不同尺寸的轧制材料或替换磨损的管道。

在旋转的螺旋引导件中实现轧制材料的进一步的螺旋压型，该引导件包括用于容置围绕其外圆周的轧制材料的槽。在美国专利第6,769,641号中描述的螺旋引导件具有分段的、扇形的、模块化边缘构造，其中圆周槽形成在边缘扇区内。

大体环形环或管套（通常还称为端环或引导环）具有限制吐丝机管道排出端和螺旋引导件的引导表面，使得径向上限制细长材料，因为其在现在的完全盘绕的配置中被排出到传送装置，用于后续的捆扎和其它处理。包括一个或更多个卸料桨的枢转卸料机制可以位于端环/管套的远处的套管轴的大致六点钟位置或底部位置。相对于环/管套内径表面改变卸料机制的枢转攻角是有用的以控制细长材料盘绕，例如以补偿改变的细长材料可塑性厚度、组成、轧制速度以及横截面结构。

吐丝机管道设计和操作约束

如之前注意到的，中空的吐丝机管道结合旋转的套管轴和管道支承件使轧制的材料符合螺旋弯曲形状。通常，吐丝机管道由连续长度的对称钢管道或钢管道系统形成，该钢管道或钢管道系统通过施加外部热和机械力而在成型夹具中弯曲，以符合期望的大体螺旋轮廓。通常选择钢管道或管道系统用于构造吐丝机管道，以使得成为期望的最终大体螺旋形状的可加工性相对容易和具有相对低的材料购买成本。然而，商用的钢管道或管道系统具有相对低的硬度：对于轧机操作、生成力和维护的不期望的限制因素。

在吐丝机系统的进入端中接收以高达大约500英尺/秒（150米/秒）的速度前进的细长材料，并且在吐丝机系统的排出端处以一系列连续线圈环排出细长材料。以这样的速度，热轧制产品对吐丝机管道施加了繁重作用，导致内管道表面遭受快速的局部化摩擦磨损和早期故障。此外，随着吐丝机管道磨损，其将稳定的环模式（pattern）传送至吐丝机排出端处的环形线圈接收传送装置的能力会恶化。不稳定的环模式扰乱了冷却均匀性并且还促成盘绕故障，通常称为“缠辊（cobbling）”。

多年来，已经普遍认可：具有缩小的孔尺寸的吐丝机管道提供了许多显著优势。通过径向上将热轧制产品限制在较小的空间内，改进了引导并且传送至冷却传送装置的环模式更一致，使得能够以较高的速度轧制。然而，不幸地，由于产品的较高速度而导致的显著加速的管道磨损，在很大程度上抵消了这些优点。此外，缩小的孔尺寸的管道只可以与小直径的产品一起使用，所以必须替换更大孔尺寸的管道来盘绕较大直径的产品。

需要频繁且高成本的轧机关闭和预防性维护，来替换早期磨损的吐丝机管道并解决与细长材料缠辊相关联的问题。如果吐丝机管道变得磨损以使得其遭受管道壁破裂，则缠辊故障可以影响吐丝机上游的细长材料的馈送。从耐磨的角度看，期望由相对硬的低表面摩擦钢形成吐丝机管道的内损耗表面，并且还期望进一步执行表面硬化和热处理，但是这样的磨损处理步骤必须与管道制造的容易性和成本平衡。