CN102834194A - 用于卷绕/开卷在一轧制线上的金属产品的卷绕/开卷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于卷绕/开卷轧材（20）的装置（10）和方法。所述装置（10）介于一位于上游（102）的轧制单元和一位于下游（105）的轧制单元之间。所述装置（10）包括一加热炉（11）和一设置在所述加热炉（11）外侧的支撑结构（16）。两个卷绕/开卷的滚筒（18a,18b）大致上装配在所述支撑结构（16）的直径的相对位置上，且位于所述加热炉（11）的内侧。所述支撑结构（16）选择性旋转以将所述两个滚筒（18a,18b）中第一个滚筒交替地设置在一卷筒（29）的卷绕位置或者开卷位置上。所述两个滚筒（18b或18a）中第二个滚筒随之位于相对的开卷或卷绕位置上。

Description

用于卷绕/开卷在一轧制线上的金属产品的卷绕/开卷装置及方法

技术领域

本发明涉及用于卷绕/开卷半加工的金属产品的装置及方法，所述金属产品，例如在一轧制线上从一粗轧机组产出的扁平轧材，尤其涉及的不仅仅是如带钢、薄带钢或板材的扁平产品。

特别的，本发明涉及一卷绕/开卷装置介于一粗轧机组和精轧机组之间，本发明可以在非连续性或者半无头模式（semi-endless）下使用，卷绕粗轧机组产出的扁平轧材，接着开卷扁平轧材，以将扁平轧材提供给精轧机组，也可以在连续性或无头模式下，使扁平轧材在不中断的情况下通过所述装置。

本发明适用于厚度小于30mm的扁平轧材，较优选地包括10至30mm的扁平轧材。

背景技术

在用于条带和板材的轧制线上，已知提供数个卷绕/开卷单元，并可能结合一加热炉，其用途是卷绕一半加工（semi-worked）的产品，如钢坯，从一工作步骤中产出，接着开卷这半加工的产品，并将其提供给接下来的工序。

美国专利5,335,713描述一种卷绕/开卷的装置设置在连续铸造（casting）的出口之处。所述装置包括两个设置在一加热炉内部的卷绕站（reeling stations），卷绕站交替地变换数个位置，以选择性设置在一用于卷绕从所述连续铸造产出的一钢坯的第一位置，以及设置在一用于将所述钢坯提供给一轧制机组的第二位置。所述卷绕站各自包括一旋转（rotary）心轴（mandrel）用于所述钢坯的卷绕/开卷。

所述装置不提供一通道系统，其不包括想要使钢坯通过且不需要处理卷绕/开卷的功能。而且，所述装置并不提供当开卷开始时促使卷筒开卷的辅助构件，因此限制了用于决定卷筒厚度的方案。

所述装置另一个缺点是所述卷筒至少一端被所述加热炉给挡在外侧，以至卷筒遭受到一个不想要的较低温度。

本发明的目的是在于解决上述问题，一装置所能达到的功能是在半无头模式下，允许选择性卷绕从粗轧机组产出的整个钢坯，接着开卷钢坯，以将钢坯提供给精轧机组，但是在无头模式下可以容易且快捷地配置功能，配合从粗轧机组至精轧机组的粗钢坯的连续性通道。

本发明的另一目的在于减少循环时间，需要完成从卷绕一卷筒在第一滚筒上，到从第二滚筒开卷所述卷筒，再到为了重新开始一新卷筒的新卷绕循环而重新定位所述滚筒的操作。

本发明申请的修改、测试和具体实施用于克服现有技术的不足之处，并获得在下文中所示的这些和其他优势。

发明内容

本发明在独立权利要求中阐述本发明的特征，而在其他从属权利要求中描述了本发明其他创造性的特征。

根据本发明所述用于半加工扁平轧材的一卷绕/开卷装置，设置在两个轧制单元之间，例如一粗轧单元和一精轧单元，各自位于所述装置的上游和下游。

所述卷绕/开卷装置的功能，在半无头模式下，用于卷绕从第一轧制工序产出的卷筒或者卷取整个钢坯的一段，接着开卷卷筒或钢坯，以提供给接下来的轧制工序。

在第一轧制工序中粗轧的钢坯也称为传送棒（transfer bar）。

根据本发明的一特征，所述卷绕/开卷装置包括一加热炉和一设置在所述加热炉外侧的支撑结构，其中两个卷绕/开卷滚筒大致上装在所述支撑结构的直径的相对位置上，且位于所述加热炉的内侧；其中在所述加热炉的外侧的所述支撑结构选择性转动，以至所述两个滚筒中的第一滚筒交替设置在其卷绕位置或开卷绕位置上，于是所述两个滚筒中的第二滚筒随后位于相对的开卷/卷绕位置上。

根据本发明另一个特征，所述两个卷绕/开卷的滚筒装在所述支撑结构上，以至它们在一非起动位置上，并不干预在轧制线上的所述扁平轧材；根据本发明所述装置也具有支撑和滑动构件，当所述滚筒处于它们的非起动位置的时候，所述支撑和滑动构件至少能够选择性地起动，以在所述卷绕/开卷的滚筒不需要起动时，界定出一用于所述扁平轧材的轧制线（pass-line）。

在一个非限制性的例子中，这情况是有可能发生，即若轧制线是可以至少临时用于一所谓的无头功能，也就是说，在铸造和轧制期间没有中断。

根据本发明的另一个实施方案，所述装置包括一抽拉单元，能够选择性起动，适合在开卷周期开始阶段与整个卷筒的前端配合，为了推动操作以开始开卷且伴随着传送棒的第一段朝向拉伸以及牵引部件并朝向设置在下游的轧制单元。

所述两个滚筒各自至少有一孔（eyelet），用于在开始卷绕时引导所述扁平轧材的前端，以至对于所需的其中一段扁平轧材，所述扁平轧材的前端在所述滚筒内稳定地被钳住，因此在卷绕情况下，不仅引起（promoting）卷绕操作的开始，而且也促使了所述卷筒的正确感测以及稳定的维持。

根据本发明的一方案，当所述滚筒是静止，在所述扁平轧材的前端已附着之后，所述扁平轧材在此步骤中至少是部分地被卷绕，当第一滚筒从卷绕位置移至开卷绕位置，与此同时，另一个滚筒从开卷位置移至卷绕位置。特别地，在本发明一实施例中，卷绕滚筒从所述卷绕位置（入口侧）至开卷位置（出口侧）的移动并不是在另一个滚筒上的开卷滚筒已结束之前开始的。

实际上，在本发明所述实施例中，只有一个开卷位置，而卷绕位置从初始位置通过，所述传送棒的前端进入所述滚筒的孔，至一系列后续的中间位置，接着移动以配合开卷位置。

在卷绕轧材期间，滚筒从所述卷绕位置移至开卷位置的可能性被认定可以减少循环时间。事实上，当停止卷绕卷筒时，全部滚筒已在适合用于开卷产品的朝向下游的位置，而空的滚筒已经在位置上以接收到从装置上游来的新的轧材。

循环时间的减少以允许根据本发明所述卷绕/开卷装置的使用，甚至是在第一传送棒的尾端和接下来的第二传送棒的前端之间的距离是非常有限。

在这种快速类型工厂，或者当希望尽可能保持卷绕速度，因此能够有效地使用所述装置，且有更大的生产率。

当所述装置直接安装在一加热炉的下游时，恒定的卷绕速度是极其的重要，因为它界定出所述传送棒通过加热炉的一恒定的通过时间，于是材料有更加统一的温度，以及接下来在轧制方面更加容易。

不同于那些在一加热炉上游使用所述卷绕/开卷装置的应用，举个例子，在冷却方法中，（例如，在铸造之后），或者在酸洗过程中，或在其他化学处理过程中，使用一恒定的速度也是非常重要。

这长度的材料的统一温度是通过以下事实得以保证，根据本发明所述装置，材质是完全地卷绕在所述滚筒上，包括材料的尾端，这就意味着整个传送棒位于所述加热炉内，以至传送棒的尾端不会变冷。

本发明的另一变体，可能没有一单个开卷的位置。事实上，两个滚筒的移动以交换位置可能在开卷完全结束之前发生。在这种情况下，空滚筒可以在较短时间内为新的卷绕周期做准备，因为空滚筒从开卷结束的那一刻起至新的卷绕开始的那一刻之间的间隔减少。

因此，在较佳解决方案中，在所述滚筒已经在开卷位置定好位的情况下，完成卷绕步骤。

根据本发明一可能的实施例，卷筒在最后卷绕步骤中，抽拉单元用于伴随且引导卷绕卷筒的尾端。因此，卷绕卷筒的尾端变成了随后在开卷步骤中的卷筒的前端。

根据本发明一变体，开卷操作是以比卷绕速度更快的速度完成，这就允许更快地释放心轴并在另一个心轴完成卷绕之前将所述心轴带至卷绕位置；在这种情况下，有可能要管理随后的传送棒，多个传送棒间具有一减少的相差时间。

附图说明

通过以下的一较佳实施例的描述作为一个非限制性的例子并结合参考的附图，本发明的这些和其他特征将变得更加清楚易见，其中：

图1是本发明所述装置中所使用的轧制线的整体布局示意图；

图2是本发明用于卷绕/开卷一金属产品的装置的局部示意图；

图3～图9根据本发明可以呈现为按顺序显示在循环步骤过程中所述卷绕/开卷装置的各个部件的各个位置；

图10显示一抽拉单元的放大细节；

图11～图12显示在图10中所呈现的所述抽拉单元的部件的两个位置。

具体实施方式

参见这数个附图中，标号10是指一种用于条带或板材的轧制过程的中间步骤中卷绕/开卷一半加工的扁平轧材20的整个装置。

参见图1，所述装置 10介于一轧制线100间，轧制线包括一用于传统钢坯或薄钢坯的连续铸造设备（图中未示）、一粗轧单元102、一剪子103用于在半无头模式下取得所需的钢坯长度、一加热和均衡炉104、所述装置10、一抽拉单元25、一精扎机组105、夹辊式拉坯装置106以及用于条带（图中未示）的传统制冷和卷绕装置。

参考图3至图9，所述装置10包括作为基本元件且备有一入口门12和一出口门13的炉11，入口门和出口门根据所述卷绕/开卷的循环进程中的步骤选择性地移动。所述炉11用已知的方式提供一烟囱14以释放烟，所述炉11界定出一加热的内部容积（internal volume）15，所述内部容积存放两个机动的卷绕滚筒或心轴，各自为18a和18b。所述滚筒装载在一支撑结构16上，支撑结构在所述炉11外，在这种情况下，与一旋转圆盘17相符合。图2显示所述支撑结构16包括两个旋转圆盘17，附着在滚筒18a和18b的各自一端。

为了使热损失最小化并让所述滚筒18a和18b旋转，所述炉11包括多个盖子40，所述盖子被制成与所述圆盘17一起旋转。

所述圆盘17各自包括一具有支柱（stakes）41的轮子，所述轮子衔接在(engaged)各自的移动装置42上。所述支撑结构16的每一个移动装置42包括一马达43和一减缓单元44。

所述两个减缓单元44通过一传输轴45机械性地同步，所述传输轴45提供传输转矩至具有支柱（stakes）41的轮子。

所述移动装置42的多个马达43必须电性同步，以至于它们不仅在同一时刻提供相同的传输矩，而且提供相同的旋转速度。

多个马达构件51直接地装在所述圆盘17上，以供所述两个滚筒18a和18b移动。

在图3所显示的方案中，给了一个非限制性的例子，机动化的滚筒18a和18b的中心沿着运转的圆盘17的一直径19设置，两中心在直径的相对位置上；当连结所述滚筒18a和18b的中心的所述直径19横向设置时，在这种情况下所述直径处于一非干预且在所述扁平轧材20的轧制线上的位置，具体理由在后文中有具体讨论。

所述装置10还包括一入口台21和一出口台22，随着运转的圆盘17选择性地移动，而且于是随着所述滚筒18a，18b，相对应不同的功能，入口台和出口台必须进行卷绕/开卷的循环进程。

所述入口台21包括第一入口段，或称为进料台23，其具有一扁平表面，所述进料台的功能大致上将所述扁平轧材产品20的前端引入至所述滚筒18a，18b所提供的一引导孔30中，且第二入口段，或称为入口台26，其有多个轧辊在入口台的表面上基本移动。所述出口台22也可选择性移动，且也有轧辊28（如图9所示），轧辊在出口台的上层表面上。作为所述轧辊28的替代，根据本发明另一实施例，在入口台21和出口台22上均有滑动导轨。

在出口台22上，在任何情况下，在初始部分有一大的机动轧辊27或缓冲辊，这是在最后卷绕步骤和/或在开卷所述传送棒20时被使用。

所述装置10还包括以抽拉构件24，设置在所述炉11的出口侧，并且能够选择性地起动，以在开卷步骤开始的时候帮助打开卷筒。

所述装置10的上游和下游，有一已知类型的抽拉装置，例如，夹辊106或类似的。

就这里所表示的，提供一抽拉/校直单元25，位于所述装置10的下游，为了完成下列功能的一个或全部：

-当传送棒的尾端被引入至所述滚筒18a-18b的孔的时候，要校直在卷绕步骤开始时被弯曲的传送棒20尾端（这是替代在卷绕步骤时的前端）；

-当传送棒自身重量和由于高温的低机械特性不能够充分保持所述传送棒20的前端低时，要去除所述传送棒20的弯曲。

事实上，如果所述前端高，在入口步骤时在所述机器的下游将有可能有阻塞的风险。

为了使这些问题最小化，所述抽拉/校直单元25包括一输送带39，输送带使所述传送棒20容易地正确插入至抽拉/校直单元25（如图7所示）。

参考图3至图9，将要描述所述装置10使用的卷绕/开卷循环的操作步骤。

在图3中，所述传送棒20的前端被引至所述滚筒18a的孔内，所述滚筒设置在卷绕位置。所述炉11的入口门12是明显开着，而出口门13是关闭着，以减少所述炉11内部温度的最小损失。

处于直径相对位置上的所述滚筒18b在铸造周期开始的时候，没有卷筒要开卷。所述传送棒20的前端被引入，使所需的一段与滚筒18a静止，接着马达驱动滚筒18a，滚筒18a开始旋转在自身的轴上，以开始卷绕第一传送棒20。

当所述第二入口段26已向下移，所述入口台21的第一入口段23仍然向上以支持传送棒20的前端。在少数圈（coil）卷绕在所述滚筒18a上后，所述入口台21的第一入口段23也向下移。

当静止在位置上（图4）的滚筒18a的卷筒29已达到一特定直径（a certain diameter）后，例如45次缠绕，所述圆盘17也开始旋转（图5），以至所述两个滚筒18a、18b开始转换它们各自的位置，所述滚筒18a继续在它的轴上旋转以继续并完成所述卷筒29的卷绕，相对的滚筒18b逐步地朝着卷绕位置移动。

当所述卷筒29靠近最后的卷绕步骤（图6）时，而且特别当传送棒20的尾端从所述夹辊106上游退出时，以至抽拉消失，接下来的操作大致上是同时发生：

-所述炉11的出口门13打开着；

-所述出口台22被提升以至所述缓冲辊27与所述卷筒接触；

-为了保护所述滚筒且支撑所述传送棒20的末端，所述入口台21的第一入口段23也被提升至一高的位置；接着，当所述滚筒18b到达卷绕位置，所述第一入口段23移至所述卷绕位置，以至允许所述传送棒20的顶端进给至所述滚筒内；

-抽拉单元24被驱动。

所述抽拉单元24包括以一执行机构32，适用于驱动一装载在压具/抽拉装置33尾端的杆（rod）31。

尤其特别，所述压具/抽拉装置33包括一架子34大致上成三角形状，一空闲的压具轧辊35装在所述架子第一顶部，一抽拉构件36装在所述架子第二顶部，大致上与一钩子相似。

参考图10，可以看出所述架子34如何绕着栓37自由旋转。所述架子34是处于平衡的，因此通过相对位于压具轧辊35前方的所述抽拉构件36，来设置所述架子的质量重心，使架子34回到非起动位置，。

一桥台（abutment）构件48，大致上位于所述杆31的延伸，且在所述架子34的上游；以及一撞击构件49，附着在所述架子34上，在一方向上限制所述架子的自发旋转。

在一些步骤中，通过一夹紧构件46被相关的液压缸47所驱动，以保持所述架子34在非起动位置，如前文所述，并阻止所述架子在另一方向上旋转，这是有可能的。当所述压具轧辊35对着卷筒29的表面猛推时，这种条件是必须的，如图11所示。

在这个时刻，所述卷筒29开始开卷，所述夹紧构件46依靠液压缸47退回（图12所示）。

由于所述卷筒29所施加在所述压具轧辊35上的压力效果，所述架子34绕着所述栓37旋转，并且带着抽拉构件（extractor element）36与所述卷筒29的表面接触。

特别地，在第一步骤中当抽拉单元（extraction unit）24被驱动（图6），依靠所述执行机构（actuator）32，所述压具/抽拉装置33一直被推进，直至压具/抽拉装置33带入所述压具轧辊35与所述卷筒29相接触，以至传送棒20的最后段，也就是说，卷筒29的尾端，附着在已卷绕的最后螺旋上。

在这一步骤中，一新的传送棒20的卷绕已经在空闲的滚筒18b上开始，滚筒设置在卷绕位置上，大致上没有任何停工。

滚筒18a上的卷绕步骤终止在位于压具轧辊35和缓冲辊27之间的卷筒29尾端。

当来自滚筒18a的整个卷筒29的开卷必须开始时（图7），且滚筒18a在开卷方向上开始旋转之前，所述夹紧构件46退回，以至旋转的抽拉构件36自发地移动，与所述卷筒29的表面接触，促使所述卷筒的开卷（unrolling）（特别参见放大的详细示意图，图10）。

进一步，在所述压具/抽拉装置33的下方，所述抽拉单元24也有一廓形38，所述廓形与所述抽拉构件36相协作，创建一通道以引导所述传送棒20的前端从所述卷筒29处开卷，并将其插入抽拉/校直单元25的入口。

一旦所述传送棒20被所述抽拉/校直单元25钳住，所述抽拉单元24就退回，且所述炉11的出口门13关闭，即使是如果没有完全关闭，留下仅有的必要空间是用于所述卷筒29的开卷（图8所示）。

根据未在这里显示的一变体，在开卷步骤中，所述滚筒18b逐渐移至在开卷位置和卷绕位置之间的一中间位置，且所述滚筒18a在同一时刻位于卷绕位置和开卷位置之间的一中间位置。

在这个位置上，所述出口台22可以位于一上升的位置，在开卷期间以支撑所述传送棒。

这个变体允许减少周期时间，因为开卷操作是通过整个滚筒逐渐移至一新卷筒的卷绕位置而完成，于是在更短的时间内提供一空的滚筒用于一新的卷绕周期。

图9所示的情况是当所述传送棒20经过所述卷绕/开卷装置10时并不被后者有任何干预，当所述轧制线100具有无头模式的功能时，提供该解决方案。

如此说，在这种情况下，所述两个滚筒18a，18b是设在其各自中心位于一大致水平的平面上，且在所述传送棒20的轧制线（pass-line）的上方。

为了允许所述传送棒20通过，不仅具有两个构件23、26的入口台21和出口台22被带至操作位置，以至所述传送棒20可以在所述轧辊28上通过，如果存在，在所述入口台23的第二入口段26上和在出口台22上通过，以至引导传送棒朝着所述抽拉/校直设备25。

有利地，在无头模式下，所述传送棒20从粗加工单元102至精加工单元105的通道并不意味在通过所述卷绕/开卷装置10时有任何温度上的损失，因为所述炉11仍然起作用，其保持所述传送棒20在一适合的温度下用于接下来的精轧。

如前文所述的用于卷绕/开卷一轧材的所述装置和方法可进行修改和变体，它们都落入附属的权利要求所定义的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，介于至少一位于上游（102）的轧制单元和至少一位于下游（105）的轧制单元之间，所述装置包括一加热炉（11），其特征在于，所述用于轧材的卷绕/开卷装置包括一设置在加热炉（11）外侧的支撑结构（16）；两个卷绕/开卷的滚筒（18a，18b）大致上装配在所述支撑结构（16）的直径的相对位置上且位于所述加热炉（11）的内侧，其中所述支撑结构（16）包括两个圆盘（17），作选择性的旋转，并与所述加热炉（11）的多个侧盖（40）各别连接，以将所述两个滚筒中的第一个滚筒交替设置在一卷筒（29）的卷绕位置或者开卷位置上，所述两个滚筒中的第二滚筒随后位于相对的开卷位置或卷绕位置上。

2.如权利要求1所述的用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，其特征在于，所述两个卷绕/开卷的滚筒（18a，18b）装配在所述支撑结构（16）上，以至能够处于一不干预扁平轧材（20）的轧制线的非起动位置上。

3.如权利要求2所述的用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，其特征在于，所述用于轧材的卷绕/开卷装置还包括支撑和滑动构件（21，23，26；22），至少在当所述滚筒（18a，18b）处于它们的非起动位置的时候，所述支撑和滑动构件能够选择性地起动，以在所述卷绕/开卷的滚筒（18a，18b）不需要起动时，界定出一用于所述扁平轧材（20）的轧制线。

4.如上述权利要求中任一项所述的用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，其特征在于，所述用于轧材的卷绕/开卷装置包括一抽拉单元（24），能够选择性地起动，适用于至少当所述开卷周期开始的时候，与整个卷筒（29）的前端配合，为了推动操作以开始开卷且伴随着棒材的第一段朝向拉伸以及牵引部件（25）朝向设置在下游的轧制单元（105）。

5.如权利要求4所述的用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，其特征在于，所述抽拉单元（24）包括一至少具有两个操作位置的压具/抽拉装置（33），第一位置的所述压具/抽拉装置（33）的一压具轧辊（35）设置在与所述卷筒（29）接触的位置上，以至轧材的最后一段附着在已卷绕的最后圈上，第二位置的一抽拉构件（36），大致上与一钩子相似，设置与所述卷筒（29）的卷绕端相连接，以促成所述轧材的的开卷。

6.如上述权利要求中任一项所述用于卷绕/开卷轧材（20）的装置，其特征在于，所述两个滚筒（18a，18b）各自有至少一个引导孔（30），在卷绕步骤开始的时候，以引导所述轧材（20）的前端，以至对于所需的其中一段扁平轧材，所述扁平轧材的前端以稳定方式被钳住在所述滚筒（18a，18b）内。

7.一种用于卷绕/开卷一轧材（20）的方法，介于至少一位于上游（102）的轧制单元和至少一位于下游（105）的轧制单元之间，采用如上述权利要求中任一项所述用于卷绕/开卷轧材（20）的装置（10），其特征在于，所述卷绕的滚筒（18a，18b）设置在一第一位置，第一位置是所述第一滚筒（18a）面向上游的所述轧制单元（102）的位置并且适用于卷绕一卷筒（29），以及所述滚筒（18b）面向下游的所述轧制单元（105）并且适用于开卷一卷筒（29），第二位置是所述两个滚筒转换它们的位置，及第三位置是设置在非干预轧制线上的轧材（20）的位置，以至允许所述轧材（20）在不受到所述滚筒（18a，18b）的干预情况下通过所述设备（10），其中当所述滚筒（18a，18b）从第一卷绕位置移至第二开卷位置时，卷筒的至少部分卷绕出现在所述滚筒（18a，18b）中的一个滚筒上。

8.如权利要求7所述的用于卷绕/开卷一轧材（20）的方法，其特征在于，在通过所述滚筒（18a，18b）中的一个或另一个滚筒开卷卷筒的步骤中，提供至少一步骤，即带入一具有至少一抽拉构件（36）的抽拉单元（24）与所述卷筒（29）的前端接触，以促成所述卷筒的开卷。

9.如权利要求7所述的用于卷绕/开卷一轧材（20）的方法，其特征在于，当所述滚筒（18a，18b）从开卷位置移至卷绕位置的期间，卷筒（29）上出现至少部分开卷。

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