CN108367327A - 卷绕系统及用于将热轧产品成形为环状卷材的方法 - Google Patents

Abstract

一种卷绕系统(1)及用于卷绕热轧产品的方法，该系统包括：基座组件(3)，包括基板(6)、沿垂直轴从所述基板(6)延伸出的中央滚筒(7)，以及设置于所述中央滚筒(7)外侧的接收套筒(8)；支撑结构(2)，被构造为支撑所述基座组件并且包括被构造为使所述基座组件围绕所述垂直轴旋转的第一驱动机构；进料装置(4)，被构造为向所述基座组件供应热轧产品以形成卷材(17)，其中，所述接收套筒被构造为接收落到所述基板上的热轧产品的第一端，以使在所述接收套筒的内部和所述中央滚筒的外部开始形成卷材，所述基座组件以可拆卸方式连接到所述第一驱动机构，以使卷绕后所述基座组件在能够从所述支撑结构上移除。

Description

卷绕系统及用于将热轧产品成形为环状卷材的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序用于卷绕热轧产品的卷绕系统，以及根据独立方法权利要求的前序用于成形热轧产品的方法。此处的热轧产品指的是通过热轧形成并且由金属材料制成的棒状、线状、杆状、带状等类似物，该金属材料包括但不限于铜、黄铜、铝和钢(例如弹簧钢、轴承钢、不锈钢等)。

背景技术

用于将热轧产品成形为卷材的普通卷绕系统包括由支撑结构支撑的基座组件。该支撑结构包括驱动机构，该驱动机构被构造为使基座组件围绕垂直旋转轴旋转。基座组件包括用于支撑卷材的基板、沿垂直轴从基板延伸出的中央滚筒和在所述中央滚筒外部连接到基板的外壳，以使得在中央滚筒和外壳之间形成环形空间。卷绕系统进一步包括进料装置，该进料装置被构造为向基座组件提供热轧产品以形成卷材。当使用时，向提供的中央滚筒和外壳之间的空间供应来自进料装置的热轧产品，以使得热扎产品的第一端落在基板上。当基座组件旋转时，热轧产品围绕中央滚筒形成卷材。外壳确保每个新形成的卷材圈(loop)形成在已成形圈的顶部。

然而，这种卷绕系统的问题在于进料装置和热轧产品的已卷绕部分之间的间隙在整个卷材成形周期发生变化，由进料装置提供的热轧产品落在热轧产品的已卷绕部分的顶部。这导致卷材密度低且不均匀，稳定性较差。因此，已经研发了在其中使用螺旋状进料管的卷绕系统，通过该螺旋状进料管将热轧产品注入中央滚筒和外壳之间的环状空间。这种螺旋状进料管可插入环状空间从而可减小热轧产品落到已卷绕部分上的距离。因此，可以提高成形卷材的密度，但是另一方面这种进料管昂贵并且难以维护。它们还与操作过程中的安全问题相关，并且使用这种进料管获得的密度对许多应用来说是不足的。

WO2009123685公开了一种外壳与进料装置一起沿垂直方向移动的卷绕系统。这样，热轧产品掉落的距离可显著减少。但是，这种卷绕系统和其他已知的卷绕系统变得非常高还占用空间。当将成品卷材从卷绕系统移除时，从基座组件上抬起卷材或降低基座组件才可以将卷材移除。因此，通常需要基底或附加平台以能够移除卷材。由于可用空间通常有限并可能需用于其他用途，这较为不便。

由于需要时间以在完成一个卷材之后从卷绕系统移除该卷材、并准备成形下一个卷材，已知卷绕系统的另一个问题是周期时间相对长。因此，通常使用两个独立的卷绕系统，可以交替地接收和卷绕来自于轧机的热轧产品。另外一个问题是卷绕系统的大量能量消耗，该大量能量消耗由系统的大惯性力矩导致。

发明内容

本发明的目的是克服至少一部分上述问题。特别地，其目的是提供解决方案，通过该解决方案卷绕成形过程需要较少垂直空间并且通过该解决方案可以减少周期时间和能量消耗。另一目的是提供通用的并且容易适应不同卷材尺寸和产品直径的卷绕系统。另外一个目的是提供卷绕系统和用于成形热轧产品的方法，通过该方法和系统可以获得相对高密度和均匀性的成品卷材。

至少主要目的通过最初描述的卷绕系统完成，所述卷绕系统的特征在于基座组件以可拆卸方式连接到第一驱动机构，以使得在卷绕后所述基座组件能够从支撑结构移除。这样，当基板安装于支撑结构上时不需从基板上抬起卷材。相反，在将卷材从基座结构移除并将其转移至诸如传送机或托盘之前，可将包括成形卷材的整个基座组件与支撑结构分离。这减少了容纳卷绕系统所需的垂直空间。它也增加了卷材制作过程的通用性，因为卷材从基座组件的移除可在与卷绕系统的直接连接处或使用诸如传送带运输至另一位置处来执行。卷材的移除可通过诸如倾斜基座组件并且运输卷材至合适的卷材支架或通过抬起卷材来实现。无论采用哪种方式，从卷绕系统移除卷材所需的垂直空间都减小了。

由于基座组件是可移除的，卷绕系统还易于适应诸如热轧产品的不同直径或不同的期望卷材直径。通过简单地改变基座组件，相同的支撑结构能用于不同的应用。可移除基座组件也减少了卷绕系统的周期时间，因为卷绕后基座组件可快速地从支撑结构移除并且被另一空的基座组件替换。这样，不需要在两个独立的卷绕系统之间进行替换。相反，一个支撑结构和至少两个基座组件就足够了。

根据本发明的一个实施例，所述卷绕系统进一步包括环形收集构件，其围绕所述接收套筒上方的所述中央滚筒设置并且与所述进料装置一起沿轴方向移动，以将所述热轧产品引导到所述产品的先前卷绕部分。在这个实施例中，接收套筒的高度远(substantially)小于中央滚筒的高度，因为在形成卷材时其只需要覆盖卷材前几圈。在卷绕循环进行过程中，环形收集构件收集并引导热轧产品至那些圈上。环形收集构件设置于接收套筒之上。因此，环形收集构件形成可移动外部滚筒，这减小了进料装置和热轧产品待着落的先前卷绕部分之间的距离。因此，卷材的密度和均匀性可以改善。由于没有固定的外壳，可移动环形收集构件也能够形成不同高度的均匀卷材。这个实施例的另一个优点在于可以减少基座组件的惯性矩，因为环形收集构件不需要外壳(例如具有类似中央滚筒的相似垂直延伸部的接收套筒)连接到基座组件并与其一起旋转。因此，能够减少卷绕系统的总体能量消耗。

根据本发明的一个实施例，所述环形收集构件具有比所述中央滚筒沿所述垂直轴更短的延伸部，以使所述环形收集构件只围绕所述中央滚筒的一小部分。因此，与包括较高的可移动的外部卷筒等的完全封装成品卷材的卷绕系统相比，该卷绕系统的总高度可减少。此外，卷绕系统的高度减少，进一步减少了能量消耗。

根据本发明的一个实施例，所述环形收集构件与所述进料装置连接。这是实现给料构件和环形收集构件之间同时垂直运动的便利方式。

根据本发明的一个实施例，所述环形收集构件为可旋转收集环。这样的收集环在卷绕热轧产品时向其提供稳定的支撑。可旋转收集环可例如通过第一驱动机构或通过独立驱动机构旋转，所述第一驱动机构用于旋转基座组件。旋转收集环避免在热轧产品上产生划痕。

根据本发明的一个实施例，所述卷绕系统进一步包括其上可旋转地安装所述收集环的支撑件。该支撑件提供了用于支撑驱动机构和用于将环形收集构件连接至进料装置的便利方式。

根据本发明的一个实施例，所述卷绕系统进一步包括被构造为使收集环围绕垂直轴旋转的第二驱动机构。独立的驱动机构简化了卷绕系统的结构。

根据本发明的一个实施例，所述第一和第二驱动机构被构造为彼此独立操作。这样，可独立于基座组件的旋转速度对收集环的旋转速度进行调整，因此可优化卷绕条件。

根据本发明的一个实施例，所述卷绕系统进一步包括预弯装置，所述预弯装置被构造为在由所述进料装置供应所述热轧产品时弯折所述热轧产品。这使得热轧产品更容易成形为卷材。

根据本发明的一个实施例，所述中央滚筒包括在外部位置和内部位置之间移动的壁段。当从基座组件移除卷材时，可折叠(collapse)壁段，这样可以降低移除过程中损坏卷材的风险。

根据本发明的一个实施例，所述卷绕系统进一步包括传送装置，所述传送装置被构造为在水平或基本水平的平面内使所述基座组件远离所述支撑结构移动。这样的传送装置能够在卷绕后从支撑结构上快速地移除基座组件，实现较短的周期时间。虽然从支撑结构释放基座组件需要小的垂直运动，但是因为基座组件的运动基本上位于水平面内，可最小化卷绕系统所需的垂直空间。这样的垂直运动可为大约几分米，例如3-4dm。此外，因为很大程度上避免了垂直提升持有通常较重的成品卷材的基座组件，所以卷绕系统节能。

根据本发明的另一个方面，至少主要目标是通过如最初定义的用于将热轧产品成形为环状卷材的方法实现的，所述方法的特征在于：从所述卷绕系统移除卷材的步骤包括在从所述基座组件移除所述卷材之前从所述支撑结构移除所述基座组件。这样，不需要沿垂直轴提升卷材就可以从卷绕系统移除卷材。因此，所述方法比已知方法占用空间更少，更为节能，已知方法中当基座组件安装于支撑结构上时通过提升卷材来从将其从卷绕系统移除。

被提出的卷绕系统有利地用于根据本发明的方法中。根据本发明所述方法的优点和有利特征与所提出的卷绕系统相关的优点和有利特征相对应。

根据本发明的这个方面的一个实施例，从所述卷绕系统移除所述卷材的步骤包括：在移除所述卷材之前倾斜所述基座组件。因为通过在垂直平面内的运动可从基座组件上移除卷材，因此可以节省垂直空间。

根据本发明的这个方面的另一实施例，所述卷绕系统位于卷绕站内，其中在从基座组件移除卷材之前，使用传送带将持有卷材的所述基座组件运离所述卷绕站。这适合较小轧机，并且能够实现卷材处理的时效性，因为卷材不需要被转移至用于将卷材运输至卷材压实站的中间卷材托盘等。相反，将基座组件运输至压实站，在压实站将卷材从基座组件上移除之后进行压实。

根据本发明的这个方面的另一实施例，提供围绕所述中央滚筒设置的环形收集构件，其中所述方法包括通过将所述进料装置与所述环形收集构件一起沿垂直轴向上移动，将所述热轧产品引导到所述产品的先前卷绕部分。

本发明的其他有利特征和优点将从下文描述中呈现。

附图说明

下面参考附图通过实施例对本发明进行进一步描述，其中：

图1示意性示出了根据本发明的一个实施例的位于第一位置处的卷绕系统；

图2示出了位于第二位置处的图1中的卷绕系统；

图3示出了图2中的部分卷绕系统的侧视图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的方法流程图。

具体实施方式

图1-3示出了根据本发明的一个实施例的包括卷绕系统1的卷绕站。卷绕系统1包括支撑结构2、基座组件3和进料装置4。支撑结构2位于诸如地板或地面的平坦面5上并且支撑位于支撑结构顶部的基座组件3。支撑结构2包括第一驱动机构(未示出)，该第一驱动机构被构造为使基座组件3围绕垂直旋转轴旋转。紧固机构(未示出)用于可拆卸地将基座组件3紧固于支撑结构2上。紧固机构例如可包括被构造为在锁紧状态彼此啮合的阳紧固构件和阴紧固构件，因此将基座组件3牢固地紧固到支撑结构2上。在打开状态，分开紧固构件，从支撑结构2释放基座组件3。

基座组件3包括基板6、沿垂直轴从基板6延伸出的中央滚筒7以及布置于中央滚筒7外部的接收套筒8，从而提供了靠近基板6、在中央滚筒7和接收套筒8之间的环形空间。中央滚筒7具有可在内部位置和外部位置之间移动的可折叠壁段7a、7b、7c。接收套筒8的高度对应于热轧产品卷绕几圈后的高度，并远小于中央滚筒7的总高度。

进料装置4被构造为将例如来自轧机的热轧产品向下供应给预弯装置9，该预弯装置9被设置在进料装置4的前端。预弯装置9被构造为在卷绕热轧产品前对其进行弯折。进料装置4特别是其前端可沿垂直轴上下移动，以使得将热轧产品以合适高度供应给基座组件3。

在进料装置4的前端提供有围绕中央滚筒7设置的可旋转收集环10，该可旋转收集环10可旋转地安装在支撑件11上。收集环10的内径等于接收套筒8的内径。收集环10与进料装置4一起沿垂直轴上下移动。在垂直方向，收集环10只围绕中央滚筒7的一小部分，因为其与中央滚筒7相比高度较小。支撑件11上也设置有第二驱动机构12，该第二驱动机构12被构造为使收集环10围绕垂直轴旋转。此处第二驱动机构12可独立于第一驱动机构操作。因此，它可以使收集环10以与基座组件3相同的旋转速度或不同的旋转速度来旋转。

卷绕系统1还包括传送装置13，在基座组件3已经从支撑结构2释放时，该传送装置13被构造为在水平面内使基座组件3远离支撑结构2移动。此处传送装置13包括从毂15延伸出的两个可旋转臂14，该毂15放置于支撑结构2和支架16之间，基座组件可从支撑结构2被传送至该传送装置13。传送装置13还用于将不持有卷材17的空的基座组件3从支架16传送至支撑结构2。技术人员应意识到存在可用于使基座组件远离支撑结构移动的传送装置的许多不同设计方式。

当使用所示的卷绕系统1形成卷材时，具有位于其外部位置的壁段7a、7b、7c的基座组件3安装于支撑结构2上。基座组件3通过第一驱动机构以旋转速度ω_1旋转。通过进料装置4、预弯装置9和收集环10，热轧产品的第一端被供应给旋转的基座组件3。如图1所示，在卷材成形过程开始时，进料装置4、预弯装置9和收集环10位于接近接收套筒8的最低位置。当热轧产品离开预弯装置9时，其通过收集环10进入接收套筒8和中央滚筒7之间形成的环形空间。同时，收集环10通过第二驱动机构以第二旋转速度ω_2旋转，该第二旋转速度ω_2可以与第一旋转速度ω_1相同或稍有不同。热轧产品的第一端落在基板6上，并且在将热轧产品持续供应给旋转的基座组件3时开始形成卷材17。随着卷材17变高，向上移动进料装置4和收集环10以使得正被卷绕的热轧产品的着落位置和预弯装置9之间的垂直距离在整个卷材形成过程中保持不变或基本不变。参见图2，当将热轧产品的第二端传送至基座组件3时，进料装置4、预弯装置9和收集环10已经达到最高位置，从而完成卷材17。

此后从支撑结构2上释放持有成品卷材17的基座组件3并使用一个可旋转臂将其传送至支架16。同时，将空的基座组件3从支架16传送至支撑结构2以形成另一卷材。此后将持有成品卷材17的基座组件3倾斜，将壁段7a、7b、7c移至内部位置，将卷材17从基座组件3上移除并且通过中间支撑件19将其传送至卷材托盘18。此后，例如使用传送带可以将持有卷材17的卷材托盘18从卷材站运离。通常将卷材从卷绕站传送至压实站，在压实站在进一步运输之前对卷材进行压实。使用卷材托盘18的替代方案是使用传送带将持有卷材17的整个基座组件3从卷绕站运离。在这种情况下，基座组件3用作卷材托盘。

图4示出了根据本发明的一个实施例的用于将热轧产品成形为环状卷材17的方法。在第一步骤S1中，将如上所述的卷绕系统1设置于卷绕站。在第二步骤S2中，基座组件3被设置为使用第一驱动机构旋转。在第三步骤S3中，通过进料装置4将热轧产品的第一端从轧机引导进入接收套筒8和中央滚筒7之间提供的环状空间。在使用进料装置4向下提供热轧产品时，通过围绕垂直旋转轴旋转基座组件3，来围绕中央滚筒7开始形成环状卷材17。在第四步骤S4中，当收集环10和基座组件3均旋转并且将热轧产品持续地供应给基座组件3时，将进料装置4和收集环10一起沿垂直轴向上移动。在第五步骤S5中，通过释放紧固机构并使用一个可旋转臂14，将基座组件3运输至支架16或传送带(例如，该传送带用于运输持有卷材17的基座组件3至压实站)，来将基座组件3从支撑结构2移除。在第六步骤S6中，将卷材17从基座组件13移除，优选在倾斜基座组件3之后将卷材17从基座组件13移除。

当然本发明不限于上述实施例，但对本领域技术人员而言显而易见的是，可在不脱离所附权利要求中所限定的本发明范围的情况下，对上述实施例进行多种修改。例如，环形收集构件可以包括至少两个垂直间隔开的环，在环之间设置多个可旋转的辊。在这种情况下，辊无需使用第二驱动机构来收集热轧产品。

Claims (15)

1.一种用于卷绕热轧产品的卷绕系统(1)，包括：

基座组件(3)，包括基板(6)、沿垂直轴从所述基板(6)延伸的中央滚筒(7)，以及设置于所述中央滚筒(7)外侧的接收套筒(8)，

支撑结构(2)，被构造为支撑所述基座组件(3)并且包括第一驱动机构，所述第一驱动机构被构造为使所述基座组件(3)围绕所述垂直轴旋转，

进料装置(4)，被构造为向所述基座组件(3)供应热轧产品以形成卷材(17)，

其中，所述接收套筒(8)被构造为接收落到所述基板(6)上的所述热轧产品的第一端，以使在所述接收套筒(8)的内部和所述中央滚筒(7)的外部开始形成卷材(17)，

其特征在于，

所述基座组件(3)以可拆卸方式连接到所述第一驱动机构，以使卷绕后所述基座组件(3)能够从所述支撑结构(2)上移除。

2.根据权利要求1所述的卷绕系统，进一步包括环形收集构件(10)，所述环形收集构件(10)围绕所述接收套筒(8)上方的所述中央滚筒(7)设置并与所述进料装置(4)一起沿轴方向移动，以将所述热轧产品引导到所述产品的先前卷绕部分。

3.根据权利要求2所述的卷绕系统，其特征在于，所述环形收集构件(10)具有比所述中央滚筒(7)沿所述垂直轴更短的延伸部，以使所述环形收集构件(10)只围绕所述中央滚筒(7)的一小部分。

4.根据权利要求2或3所述的卷绕系统，其特征在于，所述环形收集构件(10)与所述进料装置(4)连接。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的卷绕系统，其特征在于，所述环形收集构件(10)为可旋转收集环(10)。

6.根据权利要求5所述的卷绕系统，进一步包括其上可旋转地安装所述收集环(10)的支撑件(11)。

7.根据权利要求5或6所述的卷绕系统，进一步包括第二驱动机构(12)，所述第二驱动机构(12)被构造为使所述收集环(10)围绕所述垂直轴旋转。

8.根据权利要求7所述的卷绕系统，其特征在于，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构构造为彼此独立操作。

9.根据前述权利要求中任一项所述的卷绕系统，进一步包括预弯装置(9)，所述预弯装置(9)被构造为在从所述进料装置(4)供应所述热轧产品时弯折所述热轧产品。

10.根据前述权利要求中任一项所述的卷绕系统，其特征在于，所述中央滚筒(7)包括在外部位置和内部位置之间移动的壁段(7a、7b、7c)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的卷绕系统，进一步包括传送装置(13)，所述传送装置(13)被构造为在水平或基本水平的平面内使所述基座组件(3)远离所述支撑结构(2)移动。

12.一种用于将热轧产品成形为环形卷材(17)的方法，包括以下步骤：

提供卷绕系统(1)，所述卷绕系统(1)包括基座组件(3)、支撑所述基座组件(3)的支撑结构(2)以及进料装置(4)，其中，所述基座组件(3)可围绕垂直轴旋转并且包括基板(6)、沿垂直轴从所述基板(6)延伸的中央滚筒(7)以及布置于所述中央滚筒(7)外部的接收套筒(8)，

将所述热轧产品的第一端引导至所述接收套筒(8)内部和所述中央套筒(7)外部之间的基板(6)上，

在使用进料装置(4)向下供应所述热轧产品时，通过旋转围绕所述垂直轴的所述基座组件(3)，将所述热轧产品成形为围绕所述中央滚筒(7)的环形卷材(17)，以及

从所述卷绕系统(1)移除所述卷材(17)，

其特征在于，

从所述卷绕系统(1)移除卷材(17)的步骤包括：在从所述基座组件(3)移除所述卷材(17)之前，从所述支撑结构(2)移除所述基座组件(3)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从所述卷绕系统(1)移除所述卷材(17)的步骤包括：在移除所述卷材(17)之前倾斜所述基座组件(3)。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述卷绕系统(1)位于卷绕站内，其中在所述从基座组件(3)移除所述卷材(17)之前，使用传送带将持有所述卷材17的所述基座组件(3)运离所述卷绕站。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，提供围绕所述中央滚筒(7)设置的环形收集构件(10)，其中所述方法包括：通过将所述进料装置(4)与所述环形收集构件(10)一起沿垂直轴向上移动，将所述热轧产品引导到所述产品的先前卷绕部分。