CN101965237B - 用于形成轧制棒材束的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于形成轧制棒材(3)束的设备，它容许得到非常整齐和超紧凑的束，在该束中，在束的内外，棒材相互间极佳地排列，没有扭曲、缠绕或交叠，使其具有极好形状和规则外观。利用上述设备形成轧制棒材束的方法也进行了描述。

Description

用于形成轧制棒材束的设备和方法

发明领域

本发明涉及用于形成轧制的金属型材束(rolled metal profile bundle)，如圆形截面棒材(round-section bar)的设备及其方法。 

背景技术

适合在布置于轧制厂出口处的冷却区的下游形成棒材束(bar bundle)的设备是已知的；在这种设备中，棒材通过界定第一平面的连续的传送机，首先供给到布置在平行于上述第一平面的第二平面上的矛(lance)或臂状装置(arm means)，然后，从该矛或臂状装置以散开的顺序并从某一相当高(30-50cm)的位置落入到下面的堆积支座(accumulation seat)中。因此，决定了棒材运动的杂乱和缺少控制，引起棒材的扭曲和/或交错，形成杂乱的束，这些束不太紧凑，且看起来质量低下。 

这种类型的棒材束减慢了下游机器的运行，如包括制作电焊金属网或金属篮的过程。实际上，经常需要拆开束以抽出棒材，并且需要校直作业以消除严重变形棒材的弯曲和扭曲。 

此外，在层形成周期中，矛以某一与通过该传送机的棒材的卸载速度相关的速度逐渐地移动，以便占据相对于在该传送机的终端的所述棒材的卸载区逐渐地更加外部的位置。存放矛(depositing lance)与至少一个前背靠配合，所述至少一个前靠背可与所述矛一起移动，以用于容纳在矛上逐渐形成的层。在平行于传送机所界定的第一平面的所述第二平面上，所述矛配备了向前/向后(前进/缩回)运动。在最大缩回位置，所述矛处于布置在该传送机下方的循环起始位置上；在矛的前进运动期间，矛相对于所述传送机的终端而言以渐渐的方式向正前面伸出，直到到达最大前进位置。因此，当矛从该最大缩回位置运动到该最大前进位置时，在所述矛上 形成棒材层。一旦该层形成完毕，该传送机就停止运动，而该前背靠停留在它的最大前进位置，矛开始带着上述棒材层的内部末端返回到另一个固定的侧向背靠(lateral backing)，由此致使棒材以散开的顺序并从一个相当高的位置落入到下方的堆积支座中。 

因此，用于形成棒材束的已知设备的又一缺点是所预料到的在束形成循环中的停机时间。实际上，需要中断将轧制的棒材输送到存放矛上的输送过程，以便将先前已形成的束搬空。 

因此，有必要制造一种能够克服上述缺点的用于形成轧制棒材束的设备。 

发明概述 

本发明的主要目标是提供一种用于形成连续地供给轧制棒材束的设备，它能够获得这样的棒材束，即该棒材束的棒材完美地相互排列，而在 该束的内外没有扭曲、缠绕(tangling)和交叠，使同样的束具有极好的形状和规则的外观。 

本发明的另一目标是提供一种通过利用上述设备来连续地形成轧制棒材束的方法。 

因此，本发明旨在通过制造一种用于形成轧制棒材束的设备来实现上述讨论的目标，该设备适合于配合所述棒材的传送机的末端，传送机界定第一平面，该设备依照权利要求1包括： 

多个横向支承部件，其布置在第二平面上，并且相互平行； 

移动装置，其适于以阻止支撑在所述支承部件上的棒材被拖曳的速度沿着所述第二平面将所述多个横向支承部件从第一接收位置移动到第二卸载位置，所述第一接收位置用于接收预定数量的棒材，以用于形成棒材束，所述第二卸载位置用于卸载所述棒材层到堆积装置上； 

所述棒材层的第一容纳装置(containing means)，其与所述多个支承部件相配合， 

其中，该第二平面相对于所述第一平面倾斜某一预定角度。 

本发明的第二方面提供了一种采用前述设备形成轧制棒材束的方法，其依照权利要求11，包括下列步骤： 

在所述第一接收位置提供多个横向支承部件； 

在所述第二平面上接收预定数量的棒材，以用于形成一个棒材层，所述棒材通过所述传送机每次输送至少一根，且在输送至少一根棒材和输送至少一根后续棒材之间具有第一预定的时间间隔； 

将所述多个支承部件从所述第一接收位置移动到所述第二卸载位置，以卸载所述棒材层到堆积装置上，并在比所述第一时间间隔短的第二时间间隔内，将所述多个支承部件从所述第二位置返回到所述第一接收位置。 

本发明的设备和方法能够有利地获得紧凑、整齐的精整棒材束(finished bar bundle)，它具有高填充系数(filling coefficient)的特征。 

此外，由于上述特点，本发明也具有下列优点： 

通过同时地将棒材输送到矛装置上并连续地移空(evacuate)已形成的束，消除了束形成循环中的停机时间； 

保证了束中的棒材的平直； 

棒材的整齐排列及其平直容许加快和简化在下游机器加工工艺中的操作，例如，提供实施电气焊接金属网或金属篮的工艺，因为从该束中抽取单根棒材变得容易； 

即使在捆绑操作后，束仍然保持几何上的规则； 

彻底消除了与松开该束和棒材的平直操作有关的停机时间和成本。 

棒材束形成设备和方法，即本发明的目标，优选用于热轧制厂下游的棒材而不考虑棒材包装系统(bar packaging system)。例如，设备和方法有利地用于包装用于强化混凝土的带筋的圆形截面棒材的束，或包装用于拉拔的平滑的圆形截面棒材的束。 

可以被本发明的设备有利地包装的棒材优选直径为从6毫米到32÷40毫米，而长度为6÷18米。 

从属权利要求描述了本发明的优选实施方式。 

附图说明

鉴于在附图的帮助下，作为非限制性实施例对棒材束形成设备的优选但非排他的实施方式的详细描述，本发明的进一步的特征和优点将更加明显。 

图1是与第一传送机实施方式相配合的本发明设备的侧视图； 

图2是与第二传送机实施方式相配合的本发明设备的侧视图； 

图3是根据本发明的设备的若干部件的侧视图； 

图4是属于本发明的设备的模块的顶视图； 

图5是与平行于轧制轴线(rolling axis)的平面相应的本发明的束形成设备的侧视图； 

图6是本发明设备第一实施方式的部分的侧视图； 

图7是本发明设备第二实施方式的部分的侧视图； 

图8显示了上述设备的处在本发明的工艺循环的起始位置上的两个部件。 

本发明的优选实施方式的详细说明 

图1显示包含了根据本发明的束形成设备的用于金属圆形截面的平滑或带筋棒材的轧制系统的一部分的侧视图。 

这样的束成形设备整体上由参考数号1表示，其与布置在轧制厂下游的用于移动和卸载轧制棒材3的区域的末端部分相配合。 

该设备包括矛或臂状装置2，矛或臂状装置2适于收集从传送机4的终端(terminal end)供给的棒材3，然后将它们卸载在下方的可移动的袋5上。矛装置，或简称存放矛2，被布置成它们的纵轴实质上垂直于靠近该传送机的终端的棒材的轴线。依照相对于轧制轴线来说的横切面，所述存放矛2被设置在相对于传送机4所放置的水平面稍微倾斜的平面上。 

有利地，存放矛2相对于所述水平面倾斜一个预定角度α，并通过诸如摇杆曲柄类型(rod-crank type)的适当的运动机构提供了沿着它们的纵轴的前进/缩回运动(advancement/retractor movement)。也可以配置其他液压或气动类的机构。每个矛2相对于它的轴线具有实质上的梯形横截面，且较小的底部朝上，以便最小化与搁在其上的棒材的接触表面。 

依照显示在图5中的平行于轧制轴线的侧视图，存放矛2被布置成相互隔开某一预定距离，以便沿着轧制棒材3的整个纵向延伸部分从头到尾地支撑轧制棒材3。具体地说，单个矛2’被相应地提供在棒材的头部和尾部，而在设备1的中间部分，成对的矛2”被安装在公共框架9上。前述运动机构或机构的驱动马达20显示在图5中。 

图4显示安装到公共框架9的一对存放矛2的顶视图。 

介于同对矛之间和介于两个相邻对的两个连续矛(consecutive lances) 之间的所述预定距离有利地不能太大，优选在0.5米到1米的范围内。 

实际上，由于棒材的残留温度仍然相当高，在大约200℃至大约650℃的范围内，所以将产生棒材的纵向变形，在支撑点之间，即在矛之间，产生一个或多个环状物，从而可能会降低棒材的平直度。由于介于两个支撑件之间的棒材部分的挠曲度，除了依赖于所卸载的棒材的残留温度外，还依赖于该棒材的直径和介于支撑件之间的距离，为此，这种挠曲可以通过选择上述的介于两个矛2之间的预定距离而被维持得尽可能低，从而为了该棒材束的最终品质，在形成该束的步骤期间使得棒材具有较好的平直度。 

本发明的设备的进一步的优点是，为矛2的上表面提供了适当的润滑装置。 

在优选实施方式中，对于每个矛2，提供了润滑物质的给料器10，例如，润滑物质由固体石墨柱组成(图3)，它借助平衡重量来保持与待润滑的表面不断接触。在下面描述的矛缩回运动期间，石墨被周期地且均匀地放置在它的整个上表面上。 

润滑有助于卸载到矛2上的第一棒材围绕其轴线滚动，到达由矛自己的上表面界定的倾斜平面的底部，并且有助于后续卸载的棒材也围绕它的轴线滚动，以便它们以相互完美接触的并排方式排列，从而在所述倾斜平面上形成均匀、整齐的层。 

存放矛2的放置平面相对于传送机4的水平放置平面的倾斜角α有利地选择成以便保证棒材完全且均匀地落下，并避免棒材在这个倾斜平面的底部缠绕。 

有利地，所述角度α在1°到20°的范围内，它优选等于10°，在该值，可以获得最佳结果。 

该可移动的袋5设置在位于存放矛2的正下方的起始位置，可移动的袋5包括相互隔开的多个水平支承表面，每个支承表面优选处于各自的矛上。袋5与第一垂直背靠(backing)7和第二垂直背靠8相配合，该第二垂直靠背在该第一背靠的对面，实质上布置在传送机4的终端的下方。两 个背靠7、8都被固定，且包含形成在袋上的层，以阻止棒材的不希望的横向运动，并且在从袋5传送棒材到下面的辊台(roller table)6的过程中还包含成品棒材束。 

辊台6由机动的水平辊子6’和空闲的垂直辊子(idle vertical roller)6”组成；袋5的支承表面穿过水平的机动辊子6’之间的间隙，将该棒材束支撑在所述辊子6’上。一旦收到棒材束，机动辊子6’就通过将它送到棒材包装装置的捆扎区而将它转移。在捆扎区的下游，可以提供用于传送捆扎好的束的另外的辊台、过秤台和成批捆扎束的收集和堆积袋。 

根据本发明，棒材束的形成周期包括在矛2上存放单一棒材层的步骤，由将每个单一棒材层卸载和堆积在下面的可移动的袋5上的步骤所中止。所述可移动的袋5被布置成在所述起始位置正好在存放矛2的下面，并接收由矛本身周期性地释放的一层棒材3：棒材束由完美地并排且相互邻近地排列的棒材组成，并通过随后在可移动的袋上交叠层而形成。 

有利地，棒材从矛2到袋5的落差非常小；小差异的水平高度实际上允许阻止棒材在着陆时弹跳，并因此阻止棒材本身缠绕和交叠的风险。 

更具体地说，棒材从矛2到袋子5的优选平均落下或卸载高度Hm由下列方程界定： 

Hm＝S*cosα+(L/2)*tgα+cost+d 

其中(图8)： 

“S”是存放矛2的厚度； 

“L”是可移动的袋5横向于棒材的延伸长度，即可移动的袋从第一垂直背靠7到末端测量的宽度。 

“cost”是在0到100毫米范围内的常数，优选等于30毫米左右； 

“d”是棒材的直径。 

如果“cost”等于0： 

则Hm＝S*cosα+(L/2)*tgα+d。 

一旦一层棒材已经被从矛2卸载到可移动的袋5，后者就降低等于至 少棒材的直径厚度的某一固定高度，以便总是容许矛2的自由运动；这个降低操作过程是逐渐执行的，直到得到与将被形成的束的期望最终尺寸有关的要求层数。但是，棒材到下面的堆积层上的落差实质上是不变的。 

一旦束的形成过程结束，可移动的袋5就降低到下面的辊台6的位置(图1中5’的位置)，将该束存放在机动的水平辊子6’上，然后回到正好位于矛2的下方的初始位置。紧接该束到辊台的传送之后，有利地，可移动的袋向下旋转90°到实质上垂直的位置5”(图1)：因此阻止该袋在向上运动期间对刚存放的束的干扰。所以，袋可以向上运动而不需要等待该束本身被转移。在返回起始位置的回程期间(return stroke)，该袋旋转并逐渐回到水平位置。 

更具体地说，在存放棒材的步骤期间，矛2处于第一最大前进位置，靠近传送机4的末端，以接收从该传送机本身由于重力而卸载的棒材3。 

借助矛2的倾斜，棒材由于重力而沿着矛本身的上表面绕棒材自身的轴线滚动下降。卸载到矛上的第一棒材滚动，直到它停止在用作容纳功能(containing function)的第一前背靠7上；紧接其后卸载的棒材将滚下以被并排排列，因而在矛上形成第一均匀层。 

一旦该第一棒材层形成，矛2就以非常快的方式缩回到第二最大缩回位置，以便使这个第一棒材层落到下方的可移动的袋5上。 

根据本发明的束形成方法的第一方面，存放矛2缩回的速度使得能产生一种“桌布效应(tablecloth effect)”，即棒材的支撑面几乎在瞬间移开，使得在棒材与矛的接触表面不会因为摩擦力而引起拖曳。在矛卸载步骤中，这阻止了棒材在矛本身和在下面的各个已经堆积的层上的缠绕和交叠；借助桌布效应，棒材同时落下而维持相互间平行，并且在可移动的袋5上，它们实质上也具有与它们在矛上最初具有的同样的相互位置。 

此外，有利地，矛从最大前进位置到最大缩回位置然后回到最大前进位置所需的时间间隔要比传送机4输送棒材3的频率短，这样使得棒材可以连续地存放在矛上，而没有涉及卸载已存放在矛上的棒材的步骤的停机时间或中断。该时间间隔优选为大约1秒钟。 

卸载矛的这个步骤实质上阻止棒材的所有侧向运动、缠绕或扭曲，从而棒材被整齐地卸载到可移动的袋上，因此形成由整齐交叠的棒材层组成的束。可移动的袋5与垂直背靠7、8相配合，并且，该可移动的袋5连同其支承表面下降以穿过机动辊子6’之间的间隙，以便将已形成的棒材束放置到所述辊子6’上。这时，机动的水平辊子6’将输送该棒材束到捆扎区。垂直空闲辊子6”有利地容纳在袋的最后下降部分中的束。 

依照本发明的方法的第二方面，由可移动的袋5所花费的用于下降并将一旦完成的棒材束放置在辊台6上并回到起始位置以用于形成新的束的时间要比存放矛2充满新的棒材层所需的周期时间短。因此，棒材束从可移动的袋5到辊台6的传送也无需要求中断传送机4对棒材的输送。 

依照本发明的方法的又一方面，输送棒材3到存放矛2的传送机4适合于在被移动的棒材之间有利地保持一个确定的距离，并可以由例如蜗杆螺钉传送设备(图1和3)，或带有固定和可移动的齿条(图4)的冷却板，或上述设备的组合组成(图5)。在将棒材卸载到矛上之前，保持它们相互之间物理地分离，有助于在矛上形成精确、整齐的层，而没有不希望的缠绕。所述传送机也可以成对地将棒材3输送到存放矛2，有利地，在被移动的成对的棒材之间保持确定的距离。 

采用上述冷却板具有容许棒材的温度下降的又一优点，从而为了有利于棒材的平直性而在卸载前增加它们的刚度。 

根据本发明的设备的一个实施方式，提供了对附加袋或堆积器30的使用，显示在图6中，当可移动的袋5开始将成形的束朝辊台6传送时，附加袋或堆积器30可以在该循环的某一预定瞬间(predetermined instant)被启动，并适于正好放置在存放矛2的下面。所述附加袋30以与可移动的袋5相同的方式从存放矛2接收第一层棒材，然后将它传送到可移动的袋5，在此期间，可移动的袋5回到它的起始位置。 

该附加袋的配置使得通过仅仅将所述层支撑在袋5的水平支承表面上来传送这个第一棒材层到可移动的袋5。这时，该附加袋被清空，而其它棒材层又卸载到可移动的袋5上，如前面所述的那样，循环继续进行。因此，所述附加袋起缓冲腔(buffer-plenum)的作用。采用这种附加袋在特 定情形下具有特别的优势，在所述的特定情形中，针对安装和布置要求，传送机4的放置平面要比辊台6的放置平面高很多，由于需要覆盖较长的路径，而用于在矛上形成棒材层的时间是相同的，这样可移动的袋5就不能及时回到起始位置以从矛卸载新的第一棒材层。 

根据本发明的设备的又一实施方式，提供了对可移动的背靠13的使用，显示在图7中，该可移动的背靠13铰接到矛2的同样的框架上，并与矛本身配合使用。所述背靠部件13，通过绕销14旋转，适于以其表面平行于矛2的上表面放置，相隔某一预定的作为棒材直径的函数的距离。这个距离要稍大于棒材的直径以便阻止任何棒材缠绕，因此在保证棒材本身的完美排列和并排布置的情形下继续进行。当需要形成的束的最终尺寸相当大，由此需要在固定的垂直背靠7、8之间的较大的距离和存放矛2的较长的长度时，采用这种可移动的背靠部件13尤其具有优势。因此，有可能会出现，矛由于移动运动机构的惯性和物理限制而不能足够快地缩回以产生所谓的“桌布效应”。本发明设备的进一步的实施方式可以同时包括可移动的背靠部件13和该附加袋。 

Claims (13)

1.一种用于形成轧制棒材束的设备，适于与所述棒材的传送机(4)的末端相配合，所述传送机界定第一平面，所述设备包括：

多个横向支承部件(2)，所述多个横向支承部件(2)排列在第二平面上且相互平行；

移动装置，所述移动装置适于以阻止支撑在所述横向支承部件上的所述棒材被拖曳的速度沿着所述第二平面将所述多个横向支承部件(2)从邻近所述传送机(4)的所述末端的第一接收位置移动到第二卸载位置，在所述第一接收位置中，所述横向支承部件(2)在接收从所述传送机(4)卸载的预定数量的棒材以用于在所述横向支承部件(2)上形成棒材层的步骤中被布置，所述第二卸载位置用于将所述棒材层卸载到堆积支座(5)；

所述棒材层的第一容纳装置(7)，所述第一容纳装置(7)配合所述多个横向支承部件(2)，

其中，所述第二平面相对于所述第一平面倾斜一角度α，所述角度α在1°到20°的范围内，由此，使得由所述传送机(4)卸载的棒材由于重力而绕着其轴线滚动以沿着所述横向支承部件(2)的上表面下降，从而被并排排列，并在所述横向支承部件(2)上形成棒材的均匀层，所述均匀层由所述第一容纳装置(7)容纳，

以及其中，所述堆积支座(5)与所述第一容纳装置(7)和第二容纳装置(8)相配合，所述第二容纳装置(8)在所述第一容纳装置的对面，并实质上放置在所述传送机(4)的所述末端的下面，且所述堆积支座(5)适合于从其第一位置移动到位于下面的辊台(6)处的其第二位置(5’)。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述堆积支座(5)在其所述第一位置位于所述横向支承部件(2)的下面一段距离处，以便所述棒材从所述横向支承部件(2)到所述堆积支座(5)的平均卸载高度Hm由下列方程式界定：

H_m＝s*cosα+(L/2)*tgα+cost+d

其中：“S”是所述横向支承部件(2)的厚度，“L”是所述堆积支座(5)的横向延伸长度，“cost”是在0到100毫米范围内的常数，“d”是所述棒材的直径。

3.如权利要求2所述的设备，其中，设置有用于润滑所述横向支承部件(2)的上表面的润滑装置。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述润滑装置包括用于每个横向支承部件(2)的固体石墨给料器(10)。

5.如权利要求3所述的设备，其中，所述堆积支座(5)包括相互隔开的多个水平支承表面，每个支承表面都在相应的横向支承部件(2)处。

6.如权利要求5所述的设备，其中，所述辊台(6)由机动的水平辊子(6’)和空闲的垂直辊子(6”)组成，且所述堆积支座(5)的所述支承表面适于穿过所述机动的辊子(6’)之间的间隙，以便将所述棒材束支撑在所述机动的辊子(6’)上。

7.如上述权利要求中任一项所述的设备，其中，设置有附加的堆积支座(30)，所述附加的堆积支座(30)适于，当所述堆积支座(5)开始将已成形的棒材束传送到所述辊台(6)时，被放置成正好在所述多个横向支承部件(2)的下方。

8.如权利要求1到6中任一项所述的设备，其中，设置有可移动的背靠部件(13)，所述可移动的背靠部件(13)铰接到所述横向支承部件(2)的同一框架，并与所述横向支承部件相配合，所述可移动的背靠部件(13)适于放置成其表面平行于所述横向支承部件(2)的上表面。

9.一种用于形成轧制棒材束的方法，所述方法借助于依照权利要求1所述的设备来形成轧制棒材束，包括下列步骤：

a)在所述第一接收位置提供所述横向支承部件(2)；

b)在所述第一接收位置，在所述第二平面上接收预定数量的棒材，由此，使得由所述传送机(4)卸载的棒材由于重力而绕着其轴线滚动以沿着所述横向支承部件(2)的上表面下降，从而被并排排列，并在所述支承部件(2)上形成棒材的均匀层，所述均匀层由第一容纳装置(7)容纳；在步骤b)期间，所述棒材通过所述传送机(4)每次输送至少一根，且在输送至少一根棒材和输送至少一根后续棒材之间具有第一预定的时间间隔；

c)以一速度将所述横向支承部件(2)从所述第一接收位置移动到所述第二卸载位置，以用于将所述棒材的均匀层卸载到所述堆积支座(5)上，所述速度使得所述棒材的支承表面能被瞬间移开，由此，所述棒材与所述横向支承部件之间的接触表面不会因为摩擦力而引起拖曳，并且由此，所述棒材在保持彼此平行的同时一起下落到所述堆积支座(5)上，在所述堆积支座(5)上，所述棒材将具有与其最初在所述横向支承部件(2)上所具有的相互位置相同的相互位置；且将所述横向支承部件(2)从所述第一接收位置移动到所述第二卸载位置和从所述第二卸载位置移回所述第一接收位置在比所述第一预定的时间间隔短的第二时间间隔内发生。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第二时间间隔是大约1秒。

11.如权利要求10所述的方法，其中，每当一层棒材被从所述横向支承部件(2)卸载到所述堆积支座(5)上时，所述堆积支座(5)就逐渐降低一个高度，该高度至少等于一根棒材的厚度或直径。

12.如权利要求11所述的方法，其中，一旦完成所述棒材束的形成，所述堆积支座(5)就下降到下面的辊台(6)上，并将所述棒材束存放在所述辊台(6)上。

13.如权利要求12所述的方法，其中，一旦所述棒材束已经被存放到所述辊台(6)上，所述堆积支座(5)就向下旋转90°，以避免在向上运动期间干扰刚存放的棒材束。

Images