CN100402170C - 用于形成轧制或拉制长产品的线卷的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于形成轧制或拉制长产品的线卷的设备和方法。用于可卷绕的长金属产品(10)的盘绕设备(R)及相关方法。该设备(R)包括：具有基本为圆形的横截面并绕水平、垂直或倾斜的轴线旋转的卷筒(12)；与所述卷筒(12)对应地设置并基本垂直于所述轴线的用于容纳所述金属产品(10)的容纳件(13)；以及至少一个能够在第一工作位置和第二不工作位置之间被驱动的引导和容纳装置(15，16)，在第一工作位置该引导和容纳装置与所述卷筒(12)配合，而在第二不工作位置该引导和容纳装置离开所述卷筒(12)。所述容纳件(13)包括贴近所述卷筒(12)的外表面形成的环形通道(14)。引导和容纳装置包括凹槽(20)，当引导和容纳装置(15，16)处于该第一工作位置时，该凹槽能够为金属产品(10)限定沿卷筒(12)的外周面朝向所述环形通道(14)的伴随引导部。

Description

用于形成轧制或拉制长产品的线卷的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于含铁或不含铁的长金属产品的盘绕设备以及相关方法，所述长金属产品通过拉制或轧制操作热制或冷制而成。更精确地说，本发明涉及具有各种尺寸并且横截面为圆形、正方形、矩形、六边形或其它形状的线、条、平带、杆(光滑的或有棱纹的)或管的盘绕。
更精确地说，本发明涉及在卷绕用卷筒上引导和容纳被盘绕的产品以便横向容纳该产品并使形成的卷具有预定外部形状的设备。该螺线卷筒可具有水平、垂直或倾斜的旋转轴线。
本发明应用于具有悬臂轴的盘绕机械。
背景技术
在本领域内，已知与在连续旋转的卷筒上盘绕以高速行进的轧制或拉制而成的长金属产品相关的问题，该金属产品将被以均匀的方式卷绕成连续、相邻且叠置的螺线以便形成非常紧凑的线卷。
已知形成线卷以使螺线在每个层内以及在线卷的整个纵向范围内都紧凑且均匀分布的操作非常棘手。
还已知(如何)容易地从卷筒上取下制成的线卷的问题。
如果没有正确执行取下线卷的操作，则在制成的线卷内会出现缺陷，例如卷绕的螺线会松开和/或盘绕的卷不美观。此外，如果线卷不具有规则的几何形状，则在存储步骤期间会出现与堆叠有关的问题，还会出现与将线卷安装在使用该线卷的机器上有关的问题，以及与盘绕的产品的正确退绕有关的问题。
欧洲专利EP-B-1.126.934公开了一种盘绕机械，该机械包括形状基本上为半圆柱形的合适的引导件，该引导件也被称为挡板或插入刀片。当待卷绕的金属产品从轧制机或拉制机到达时，所述引导件能够截取该金属产品，并能够有助于在卷筒上形成线卷的第一圈螺线。这种已知的具有悬臂卷筒的盘绕机械还包括在正面容纳线卷的可移动的容纳板，该板与卷筒的末端悬臂部分配合，并且可设置在以下两个限制位置处：用于形成线卷的第一位置，在该位置容纳板垂直于卷筒的轴线并与该卷筒同轴，和第二位置，在该位置容纳板旋转大约90°并设置成基本平行于卷筒的轴线，该位置与卸下已制成线卷的路径不干涉。
在开始在卷筒上分配螺线之前，必需将待卷绕的金属产品正确地夹持在卷筒本身上；为此，必需提供一种具有很大可靠性、精度和可重复性的将金属产品夹紧在卷筒上的设备。
美国专利US-A-3592399内公开了一种将轧制产品的前端或头部夹持和卷绕在围绕水平轴线旋转的卷筒上的装置，该装置具有设置成垂直于卷筒并用于容纳将形成的线卷的第一容纳板，和横向容纳线卷的第二容纳板。此第二容纳板是独立的，并且可相对于卷筒在操作位置和取出位置之间移动，在操作位置第二板平行于第一板，在抽出位置第二板设置成离开卷筒并相对于卷筒横向转动90°。更准确地说，第二板可转动地安装在柱状支承件上，该支承件继而可在垂直支承件上转动。为了有助于开始形成线卷，第二容纳板的旋转轴线不与卷筒的旋转轴线重合，并具有环形凹槽，该环形凹槽具有相对于卷筒的外表面偏心的圆形表面。由于第二容纳板与卷筒不同心，所以两个表面形成具有可变截面的夹紧通道，待卷绕的轧制产品的前端进入该通道并被锁定。此外，为了有助于在开始卷绕操作时夹紧该头部，该装置包括形状基本上为半圆形的引导件，该引导件在操作位置与上述夹紧通道配合，直到第一圈螺线已卷绕在卷筒上。在已形成一些螺线之后，引导件离开卷筒并升高到不工作位置。此装置不允许可重复地和可靠地夹紧前端。如果没有夹紧，则在轧制产品和卷筒之间会发生相对滑动，从而不能开始盘绕。另一方面，如果在形成很少线卷之后(通过在转矩之下的卷筒和已经流动的轧制产品)前端脱离夹紧通道，则线卷的张力被释放，随后在各部分之间会发生滑动，从而在盘绕设备的上游形成阻碍，同时出现源于此的所有问题。轧制产品的逐渐冷却也会在盘绕步骤期间促使这种脱离，当该轧制产品收缩时，其从前端开始变短，从而造成导致前端离开夹紧通道的拉拔效应。
因此，重要地是能够确保轧制产品的初始段可靠和持久地夹紧在卷筒上。
本发明的一个目的是实现用于长金属产品的盘绕设备，该设备将确保非常迅速地安装与卷筒的端部配合的可移动的前部容纳装置。
本发明的另一目的是确保盘绕过程的正确执行。
根据本发明的设备实现的另一个目的是提高最终线卷在螺线的卷绕、紧凑性、密度和保持能力方面的性能。
本发明的另一目的是防止产品被损坏以及质量变差。
本发明的再一目的是简化对所述设备的维护操作。
所实现的优点可获得具有预定几何轮廓的线卷，该线卷允许充分利用包括高度的存储空间来优化处理和运输步骤，并且该卷能使使用其的机器具有更好的功能，从而该机器可以以更高速度工作。
申请人已设计、试验和实现了本发明，以克服现有技术的缺陷，并获得这些以及其它目的和优点。
发明内容
在独立权利要求中阐述了本发明并说明了本发明的特征，而从属权利要求描述了本发明的其它特征或对主发明思想的变型。
根据上述目的，提供了一种根据本发明的用于轧制或拉制的长产品的盘绕设备，该设备包括：具有基本为圆形的横截面并绕水平、垂直或倾斜的轴线旋转的卷筒；用于容纳所述金属产品的容纳件，该容纳件与所述卷筒相对应地设置并基本垂直于所述轴线；以及至少一个能够在第一工作位置和第二不工作位置之间被驱动的引导和容纳装置，在第一工作位置该引导和容纳装置与所述卷筒配合，而在第二不工作位置该引导和容纳装置设置成离开所述卷筒，其特征在于，所述容纳件包括环形通道，该环形通道贴近所述卷筒的外表面形成并且与所述卷筒的旋转轴线同轴，并且所述引导和容纳装置包括凹槽，当所述引导和容纳装置处于所述第一工作位置时，该凹槽能够为所述金属产品限定沿所述卷筒的外周面朝向所述环形通道并与所述环形通道同轴的伴随引导部。
该目的还可通过一种用于长金属产品的盘绕方法实现，该方法利用这样的盘绕设备执行，该盘绕设备包括：具有基本为圆形的横截面并绕水平、垂直或倾斜的轴线旋转的卷筒；设置在所述卷筒的一端并基本垂直于所述轴线的用于容纳所述金属产品的容纳件；以及至少一个能够在第一工作位置和第二不工作位置之间被驱动的引导和容纳装置，在第一工作位置该引导和容纳装置与所述卷筒配合，而在第二不工作位置该引导和容纳装置设置成离开所述卷筒，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步骤，其中，将所述金属产品的前端插入设置在所述第一工作位置的所述引导和容纳装置的凹槽中，以沿所述卷筒的外周面引导所述金属产品；第二步骤，其中，通过所述凹槽将所述金属产品引导到形成在容纳件上的环形通道内，该环形通道贴近所述卷筒的外表面并与所述卷筒的所述旋转轴线同轴；第三步骤，其中，利用所述金属产品和所述环形通道的壁之间产生的摩擦力，将所述金属产品的初始段夹持并夹紧在所述环形通道内；第四步骤，其中，使所述金属产品在所述卷筒上卷绕预定长度的段；第五步骤，其中，使所述导线和容纳装置从所述第一工作位置移动到所述第二不工作位置；以及第六步骤，其中，卷绕所述金属产品的剩余长度。
根据本发明的设备和方法应用于盘绕长金属产品的机器，该长金属产品通过轧制或拉制操作热制或冷制而成。该产品可以为由含铁材料例如具有低、中和高碳含量的钢、不锈钢、合金或其它材料以及不含铁的材料例如铝、铜或其它材料制成的线、条、平带、杆(光滑的或有棱纹的)或管。本发明应用于包括具有悬臂轴的卷筒的盘绕机械或卷线机。
所述长金属产品可具有任何横截面即圆形、正方形、矩形、六边形或其它形状，尤其但非限制性地，直径在8mm和52mm之间，或者在条或平带的情况下，横截面在60mm2(例如20mm×3mm)和1400mm2(例如70mm×20mm)之间。
在下文的说明中，长金属产品可用于指任何上述产品，并且还可为类似或相当的产品，该产品以大于40-45米/秒的速度行进并且每小时产量为110吨或更多。
根据本发明的第一特征，盘绕设备具有夹紧或夹持金属产品的初始部分的夹紧或夹持区域，该区域有利地包括环形通道或旋转通道，该通道在位于卷筒的一端并与其一起旋转的容纳件内形成。根据一个实施例，容纳件可完全位于卷筒外侧，或部分位于卷筒内侧。所述环形通道的形状可为柱状或优选地为截头圆锥形，从而在沿通过卷筒轴线的平面的剖面内，所述环形通道的形状为矩形、正方形或优选地为梯形或楔形。该通道的剖面的大小被预先确定，并且其大小为能够锁定传送到该通道的金属产品的初始部分，从而可产生足够大的力以便允许仅由于摩擦的作用而实现夹紧。因此，不必提供钳形装置。
为了确保更可靠的夹紧动作，一个变型包括用于提高待卷绕的金属产品和卷筒之间的摩擦系数的由例如有齿或有纹的表面或等效系统形成的附着力提高的区域。
换句话说，本发明利用一个或两个接纳来自分配器的线的相对挡板来强制输送位于环形通道内的轧制产品的初始段。在位于卷筒的一端并与其一起旋转的容纳件内形成的环形通道具有截头圆锥形的形状，并且与卷筒的外表面的有纹的圆形带配合。
该环形通道的剖面具有斜面即该剖面为梯形，从而该环形通道可接受轧制产品的各种不同的直径公差，这样在任何情况下都可确保产品被夹紧，这是因为该产品被强制锁在楔形截面内并且还因为环形齿圈上的摩擦。这尤其应用于待盘绕的轧制产品是用于钢筋混凝土的圆形竹节钢筋，该竹节钢筋由于存在竹节所以不具有完全为圆形的横截面，而是稍微为椭圆形；通道的构造允许在竹节钢筋到达的任何位置夹紧竹节钢筋，而不管竹节钢筋出现在通道中的横向尺寸为多少。
夹紧步骤基本如下地执行。
使金属产品的前端进入分配螺线的设备，该金属产品从该设备相对于卷筒沿切向引入引导和容纳装置或挡板，该引导和容纳装置或挡板利用合适的凹槽容纳所述产品并引导所述前端。
根据一个变型，卷绕的初始步骤利用挡板的凹槽将产品的前端传送到夹紧区域内。
上述凹槽包括侧壁，至少在接纳产品前端的挡板内该侧壁是倾斜或螺线形，该侧壁的斜面足以朝夹紧区域引导产品的前端。具有倾斜或螺线形壁的凹槽可限于上部挡板或下部挡板，或者可包括这两者的至少一部分。
不管设备在操作中如何布置，例如具有水平、垂直或倾斜旋转轴线，具有倾斜凹槽的挡板可有利地为上部挡板，但是在盘绕设备实施例的一些特定形式内，倾斜凹槽可形成在另一挡板内。
根据另一种形式的实施例，在所述容纳元件上具有凸缘，该凸缘的形状形成为具有基本与卷筒同轴的环形齿，并且该凸缘限定了环形夹紧通道。该环形齿允许获得线卷而不会使螺线突出。实际上，一旦线卷制成，即使线卷本身具有对应于环形齿的体积的圆形空心部，但在夹紧侧上的线卷的侧面仍将完全为平面且平行于另一个侧面，同时具有源于这里的所有优点。不管怎样，与线卷的总体积相比，环形空心部将几乎被忽略并且在任何情况下都是无关的。
附图说明
从下文结合附图作为非限制性示例给出的对用于金属产品的盘绕设备的一种形式的实施例的说明中可清楚地看到本发明的这些和其它用途和优点，在该附图内：
-图1是根据本发明的盘绕设备的透视图，在此情况下该设备具有水平轴线；
-图2是图1内的设备的轴向剖视图；
-图3是图2的部分A的放大的剖视图；
-图4示出图2内的实施例的变型。
具体实施方式
下文中，为了简明起见，上文提到的那些待卷绕的金属产品将被称为金属线10。
参照附图，用于金属线10的盘绕设备R设置在在此未示出的生产线的下游。金属线10通过一种在此未示出的已知分配设备引导到旋转卷线架11(图1)上，该分配设备按预定和均匀的方式分配金属线。
绕线架11包括卷筒12(图2)，内板13与该卷筒12相关联并限定在其间形成卷的侧壁21中的一个，并且内板13包括与卷筒12的外表面配合的环形通道14，该环形通道在图2的剖视图内看上去像喉道。环形通道14能够接纳卷绕在卷筒12上的金属线10的初始段的至少一圈或多圈螺线。与环形通道14相对应，卷筒12有利地但非必要地在其外表面上包括具有提高的附着力的区域17。盘绕设备R还包括两个引导和容纳元件或挡板，一个是上部挡板15而一个是下部挡板16，这两个挡板能够被相应的致动机构18、19驱动以到达或离开相应的工作位置。
上部挡板15具有引导部或凹槽20，在卷筒12转动第一圈期间的卷绕操作中，该引导部或凹槽引导金属线10的前端，并将金属线的前端送至内板13的环形通道14内侧。
根据本发明的盘绕设备R还提供可选择形式的实施例，其中在开始卷绕所必需的卷筒12的区域内仅存在一个挡板15或16。可选择地，其它形式的实施例可具有多于两个的挡板，并且提供有各种使挡板离开或使它们聚集的机构，而不管挡板在垂直于卷筒12轴线的平面上旋转还是平移。
可提供平移装置，以便当已形成第一层螺线时能相对于卷筒12沿轴向移动内板13，从而另一层螺线可与第一层正好一样宽。
根据此前所述的实施例的一个变型，提供凸缘30(图4)，该凸缘设置在容纳元件13上并且形状形成为具有基本与卷筒12同轴的环形齿31。环形齿31限定环形通道14。
环形齿31朝外部轻微地会聚，并且有利地具有厚度或高度H，当金属线10的直径具有较大尺寸例如16mm或更大时该环形齿31的厚度或高度H基本等于金属线10的直径，或当金属线10的直径具有较小尺寸例如6mm时该环形齿31的厚度或高度H基本等于金属线10的直径的数倍(如图4内所示的情况)。在此第二情况下，环形齿31的高度H例如为12mm。
环形齿31的凸出部或长度L基本等于金属线10的直径的1.5至2倍之间的值。
凸缘30还可根据待卷绕的金属线10的尺寸而互换，并且由具有很大硬度的材料例如工具钢制成。
在夹紧步骤期间盘绕设备R如下地起作用。
首先，使金属线10的前端进入挡板15的凹槽20，并通过(凹槽的)侧壁使金属线偏斜，该侧壁是倾斜或螺线形的并且能够朝环形通道14引导金属线10。
随后，金属线10的前端进入挡板15的凹槽20，并继续卷绕成螺线，该螺线形成线卷的第一层。当金属线10根据其横截面尺寸已形成足够数量的螺线时，金属线被卷筒12牢固地夹紧，因此能够打开挡板15、16并开始在卷筒12上分配金属线10，以便完成线卷。
由于本发明盘绕设备R的创新特征，尤其是允许开始朝环形通道14发送金属线10的挡板15与具有特定剖面的环形通道14本身之间的协同配合，可迅速而无错误地夹紧甚至以高于40-45米/秒的高速到达的金属线10，而不用减慢绕线架11的旋转速度，同时能使卷内螺线的布置最优。
通过根据本发明的盘绕设备R，可获得非常紧凑和重量很大的卷或条：充实系数为0.6到0.9，而线卷的重量为1500到5000公斤。线卷的典型尺寸为：内径在700mm和900mm之间，高度在700mm和900mm之间，外径根据被盘绕的卷的内径、高度、重量和充实系数而改变。
但是显然的是，可对此前所述的盘绕设备R的部件进行修改和/或添加，而不会脱离本发明的领域和范围。
也是显然的是，尽管已参照特定示例说明了本发明，但是本领域内的技术人员应能够实现用于轧制或拉制产品的盘绕设备和方法的许多其它的等效形式，所有这些都处于本发明的领域和范围内。

Claims (16)

1.一种用于盘绕可卷绕的长的金属产品(10)的设备，该设备包括：具有基本为圆形的横截面并绕水平、垂直或倾斜的轴线旋转的卷筒(12)；用于容纳所述金属产品(10)的容纳件(13)，该容纳件与所述卷筒(12)相对应地设置并基本垂直于所述轴线；以及至少一个能够在第一工作位置和第二不工作位置之间被驱动的引导和容纳装置(15，16)，在第一工作位置该引导和容纳装置与所述卷筒(12)配合，而在第二不工作位置该引导和容纳装置设置成离开所述卷筒(12)，其特征在于，所述容纳件(13)包括环形通道(14)，该环形通道贴近所述卷筒(12)的外表面形成并且与所述卷筒(12)的旋转轴线同轴，并且所述引导和容纳装置(15，16)包括凹槽(20)，当所述引导和容纳装置(15，16)处于所述第一工作位置时，该凹槽能够为所述金属产品(10)限定沿所述卷筒(12)的外周面朝向所述环形通道(14)并与所述环形通道(14)同轴的伴随引导部。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述环形通道(14)具有基本为矩形的横截面。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述环形通道(14)具有基本为梯形的横截面。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述引导和容纳装置包括至少一个挡板(15)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述引导和容纳装置包括沿所述卷筒的直径与所述至少一个挡板(15)相对地设置的另一个挡板(16)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个挡板(15)和所述另一个挡板(16)在所述第一工作位置构成所述环形通道(14)的侧盖。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述容纳件(13)上设有凸缘(30)，该凸缘基本垂直于所述卷筒(12)并且其形状形成为具有基本与所述卷筒(12)同轴的环形齿(31)，所述环形齿(31)在下部限定所述环形通道(14)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述环形齿(31)朝外部轻微地会聚。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述环形齿(31)的厚度(H)基本等于所述金属产品(10)的直径或等于其直径的数倍。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述环形齿(31)的凸出部(L)的长度基本等于所述金属产品(10)的直径的1.5倍至2倍之间的值。
11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述凸缘(30)可根据所述金属产品(10)的尺寸而互换。
12.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述凸缘(30)由具有很大硬度的材料制成。
13.一种用于盘绕长金属产品(10)的方法，该方法利用这样的盘绕设备执行，该盘绕设备包括：具有基本为圆形的横截面并绕水平、垂直或倾斜的轴线旋转的卷筒(12)；设置在所述卷筒(12)的一端并基本垂直于所述轴线的用于容纳所述金属产品(10)的容纳件(13)；以及至少一个能够在第一工作位置和第二不工作位置之间被驱动的引导和容纳装置(15，16)，在第一工作位置该引导和容纳装置与所述卷筒(12)配合，而在第二不工作位置该引导和容纳装置设置成离开所述卷筒(12)，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
第一步骤，其中，将所述金属产品(10)的前端插入设置在所述第一工作位置的所述引导和容纳装置(15)的凹槽(20)中，以沿所述卷筒(12)的外周面引导所述金属产品(10)；
第二步骤，其中，通过所述凹槽(20)将所述金属产品(10)引导到形成在容纳件(13)上的环形通道(14)内，该环形通道贴近所述卷筒(12)的外表面并与所述卷筒(12)的所述旋转轴线同轴；
第三步骤，其中，利用所述金属产品(10)和所述环形通道(14)的壁之间产生的摩擦力，将所述金属产品(10)的初始段夹持并夹紧在所述环形通道(14)内；
第四步骤，其中，使所述金属产品(10)在所述卷筒(12)上卷绕预定长度的段；
第五步骤，其中，使所述导线和容纳装置(15)从所述第一工作位置移动到所述第二不工作位置；以及
第六步骤，其中，卷绕所述金属产品(10)的剩余长度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述第一步骤期间，利用所述金属产品(10)的分配器将所述金属产品(10)插入所述凹槽(20)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述第一步骤期间，所述卷筒(12)绕它自己的轴线旋转。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定长度的段为一圈螺线至三圈螺线之间的部分。
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