CN112055624B - 热轧产品的盘圈卷绕方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热轧产品的盘圈卷绕系统，包括：‑具有垂直轴线Y的旋转卷取机10，其包括外滚筒11和与外滚筒同轴的内心轴12，其中，外滚筒和内心轴界定环形间隙13，该环形间隙在底部由与滚筒11和/或心轴12一体的底壁14封闭，并且，热轧产品在环形间隙内沉积并以卷盘形式进行卷绕；‑用于朝环形间隙输送进入旋转卷取机的热轧产品的装置20。该输送装置与支撑架21相关联，支撑架21相对于所述卷取机不能旋转。所述系统包括用于在环形间隙内使热轧产品从由卷取机的旋转产生的卷绕轨迹转向的装置30。就热轧产品进入卷取机内的进入运动而言，转向装置位于输送装置的下游，并适于在环形间隙内设置热轧产品相对于卷取机的垂直轴线Y的径向卷绕距离R。转向装置包括转向器元件31，转向器元件在使用中与热轧产品接触，并且其在环形间隙内的取向是可调节的，以改变对径向卷绕距离的设定。

Description

热轧产品的盘圈卷绕方法和系统

技术领域

本发明的目的是用于热轧产品的借助于旋转卷取机(rotating coiler)的盘圈卷绕系统和方法。

在技术术语中，借助于或通过旋转卷取机的盘圈卷绕(coil winding)被称为“倾倒式卷盘(pouring reel)”卷绕。

“热轧产品”是指由金属材料(特别是青铜、黄铜、铝和钢(如弹簧钢、轴承钢、不锈钢等))制成的产品，例如，棒、钢筋、正方形、六边形、板或其它热成型的多边形型材。

特别地，本发明的盘圈卷绕系统和方法适用于用于形成由横截面小于3000mm²的轧制产品制成的卷盘的工艺，在高速工艺中具有特别明显的优点。

背景技术

卷盘(reel)是由具有恒定截面的热轧产品的连续螺旋式运动形成的，该热轧产品由连续热轧过程产生。热轧产品以恒定速度线性移动，该速度取决于轧制过程和最终所获得的截面。为了形成一卷盘，必须将轧制的产品变形为圆形形状。

众所周知，通过旋转式卷取机进行卷取(“倾倒式卷盘”)涉及通过进给装置将轧制的产品推入专门的卷取机中，该进给装置使热轧产品线性运动。

图1-图4示出了一示例中的用于“倾倒式卷盘”的卷取机。该卷取机以附图标记A表示，而进给装置以B表示。

更具体而言，卷取机A包括外滚筒A1和心轴A2；心轴A2与滚筒A1同轴地置于其内，并界定卷盘的内径。在滚筒A1和心轴A2之间，限定具有环形截面的间隙A3，轧制的产品被“倒入”该间隙A3中，形成卷盘。卷取机A配备有底部A4，其在底部封闭环形间隙A3，将“倒入”的轧制产品收集在环形间隙A3中。

将轧制产品推靠在卷取机外滚筒A1的壁上的力会产生径向反作用力，该径向反作用力可改变轧制产品的方向，同时引起塑性变形。具有连续线性运动和恒定推力的轧制产品会顺应间隙A3的形状，并呈圆柱形螺旋的形式。

在操作上，上述径向力还会在轧制产品和卷取机之间产生摩擦。这种摩擦可以以滑动和相关的表面磨损的形式发生。为了避免或至少减少这种现象，卷取机1自身旋转。换句话说，滚筒A1、底部A4和心轴A2一起旋转。

通常，卷取机A的旋转轴是竖直的，对环形间隙A3的填充通过从顶部“倒入”轧制产品逐渐地进行。

这种类型的卷取机通常用于具有不能用其它盘圈卷绕技术处理的截面的高品质热轧产品，或用于须在卷绕后进行后续热处理的不可以用极其紧凑的盘圈来形成卷盘而是在盘圈之间须具有最小自由空间的热轧产品。举例来说，用卷绕装置的卷轴(winder reel)进行卷绕会形成具有非常紧凑的盘圈的卷盘，基本上没有自由空间。

而在“倾倒式卷盘”卷绕过程中，仅卷取机的旋转不能保证最终卷盘的质量。实际上，卷绕成卷盘的成品可能仍会存在由于滑动而产生的表面缺陷，或者具有非恒定变形(肘部曲线(elbow curves))，特别是在小截面热轧产品的情况下。

为了进一步限制滑动现象，特别是为了避免轧制产品的不一致变形，“倾倒式卷盘”卷取机A通常配备有被称为“螺旋导向装置”的装置C，其被应用在心轴A1和滚筒A2之间的环形部分A3中。

更具体而言，特别是如图3和图4中所示，螺旋导向装置C包括支撑架D，其通常由与心轴A1同轴地关联的管状体构成。一系列管式或辊式导向件C1固定在支撑架D上，遵循垂直螺旋外形。支撑架D不随心轴一起旋转，而是相对于同一心轴可沿轴向移动，如图1和图2所示。

在操作上，被推入螺旋导向装置C(非旋转)的轧制产品被预成型，从此导向装置出来的盘圈会被轻轻地放在旋转卷取机的底部A4上。此外，在这种情况下，滚筒、心轴和底部的旋转可防止摩擦，并且这种旋转也是必不可少的，可使轧制产品不会卡在螺旋导向装置C内。在盘圈形成时，螺旋导向装置C逐渐升高，为卷盘Q在环形间隙A3内的高度增长留空间。位于螺旋导向装置上游的轧制产品的进给装置B相应地移动(通过比较图1和图2可以看出)。

特别是如图3所示，为了补偿进给装置B与螺旋导向装置C之间的任何不对准，螺旋导向装置必须配备一漏斗形导向元件E，该导向元件E将轧制产品输送到一系列管式或辊式导向件C1。

卷盘的填充被定义为卷盘的实际体积与卷盘的理论体积之间的比率，其中，理论体积被定义为盘圈之间的间隙等于0的卷盘的体积。

卷盘的填充是影响捆绑之前卷盘自身的高度的特性。太高的卷盘难以操作，且不太稳定。填充还限定了卷盘进行热处理的能力。事实上，盘圈之间的自由空间可保证温度的均匀分布，并确保空气或冷却水的流动通道。

为了提高卷绕在卷盘中的材料的表面质量，并增强对卷盘填充的控制，已知可调节卷取机的旋转速度(无论是否使用螺旋导向装置)，如下文中所述。

轧制产品具有恒定的线速度。卷取机的旋转速度必须例如要跟随轧制产品的螺旋卷绕运动，因此，卷取机的旋转速度取决于轧制产品的线速度，如下文所述：

ωcoiler＝Vlam x 60/(D xπ)

其中，ωcoiler表示卷取机的旋转角速度，单位是转数/分钟[rpm]；Vlam是轧制产品的线速度，单位是m/s；D是环形部分A3的直径(变量)，单位是m。

环形部分A3包括在由心轴A2界定的最里面的圆周[Dmin xπ]与由滚筒A1界定的最外面的圆周[Dmax xπ]之间。因此，旋转速度根据人们希望填充的圆周而变化。

通常，环形部分A3的平均直径Dmed上的切向速度对应于轧制产品的线速度。

平均直径Dmed的计算如下：

Dmed＝Dmin+(Dmax-Dmin)/2

因此，卷取机相对于平均直径的平均旋转速度ωmed的计算如下：

ωmed＝Vlam x 60/(Dmed xπ)

为了增加填充，人们试图均匀地覆盖整个环形部分A3。

为此，必须使卷取机A的旋转速度随每转增大或减小，以将盘圈布置在比前一个盘圈大的或小的直径上。

由上述加速或减速形成的斜坡遵循循环路线，该循环路线随着每个填充层而改变方向，即，每次达到最大或最小限速度时，如图15所示。用术语讲，该循环被称为“摆动”。当转速ωcoiler达到最大值时，盘圈卷绕到心轴A2上；相反，当其达到最小值时，盘圈被置于滚筒A1上。

在盘圈卷绕过程中采用摆动循环可对盘圈的形成进行控制，由此可增加卷盘的填充。

然而，通过摆动循环获得该结果是理论上的，并且仅基于几何规则。实践中，有一些影响盘圈位置的变量很难控制。

首先，轧制产品在弯曲的轨迹上移动，因此，会受到离心力的作用。此外，在设置螺旋导向装置的情况下，轧制产品并不严格限定于螺旋导向装置C的平均弯曲半径。辊导向件或管C1通常具有比轧制产品的截面大的贯通截面。事实上，过高的精度与可能的不对准结合将会使轧制产品以不规则的方式变形，从而有可能将轧制产品卡在同一导向件中，阻挠过程的进行。此外，将产生的摩擦将导致螺旋导向装置的过早磨损。最后，为了在工业领域中应用，螺旋导向装置C不能专用于轧制产品的特定部分。热轧系统通常会处理不同的部分，从一个部分到另一个部分的变化可能会经常发生。在这种情况下，机器设置时间必须保持为最小。因此，人们试图使用相同的螺旋导向装置来覆盖各种不同部分。

在操作上，盘圈的不稳定性越明显，轧制产品的截面减小得越多，因此，速度就高。具体而言，由于盘圈没有严格地限制在空间中，因此，它们会趋于相对于螺旋导向装置C的平均弯曲半径变宽，并因此沉积在环形部分A3的外部，即，靠近滚筒A1。此外，在此过程中，螺旋导向装置C会逐渐升高，由此，新的盘圈并不沉积在之前的盘圈内，而是沉积在顶部，从而增加卷盘的高度。

当卷取机的旋转速度超过平均速度ωmed时，会出现另一个有问题的现象(参见图15)。由于热轧产品是热的且容易变形，因此，超速旋转会使其卷绕在心轴A2上；并且，在这种情况下，盘圈也不会沉积在环形部分A3的中心。

结果将是高卷盘，在外部Dmax和内部Dmin上非常紧凑，但实际上在中间是空的，填充因子非常低。

因此，在“倾倒式卷盘”盘圈卷绕的应用中，需要进一步改善卷盘的填充。

发明内容

因此，本发明的目的在于消除前述背景技术中的全部或部分缺点，提供一种用于热轧产品的借助于旋转卷取机的盘圈卷绕系统，该系统使得可对卷盘的填充进行更好地控制。

本发明的另一目的是提供一种从操作角度来看易于管理的用于热轧产品的借助于旋转卷取机的盘圈卷绕系统。

本发明的再一目的是提供一种实施起来简单、经济的用于热轧产品的借助于旋转卷取机的盘圈卷绕系统。

附图简要说明

通过权利要求书的内容，根据上述目的的本发明的技术特征是很明显的；并且，其优点在下文参照附图进行的详细描述中也变得更明显，该些附图代表一个或多个纯粹说明性的非限制性实施例，其中：

图1示出了传统盘圈卷绕系统的整体立体图，其中的旋转卷取机示出于工作状态下，螺旋导向装置被升高；

图2示出了图1的盘圈卷绕系统，其示出于工作状态下，螺旋导向装置被降低；

图3示出了图2的盘圈卷绕系统的旋转卷取机的细节立体图，其中，部分以剖视图示出以更好地突出使用期间的内部构造；

图4示出了从图3的卷取机的顶部观察到的平面图，其中，移除了部分零件以更好地突出其它零件；

图5示出了根据本发明一优选实施例的具有旋转卷取机的常规盘圈卷绕系统的整体立体图，该系统具有螺旋导向装置，其示出于工作状态下，其中，螺旋导向装置被升高；

图6示出了图5中的盘圈卷绕系统，其示出于工作状态下，其中，螺旋导向装置被降低；

图7示出了图6中的盘圈卷绕系统的旋转卷取机的详细立体图，其部分以剖视图示出以更好地突出使用期间的内部构造；

图8示出了从图7中的卷取机的顶部观察到的平面图，其中，移除了部分零件以突出其它零件；

图9示出了图7所示卷取机的用于轧制产品的导向元件的支撑架的侧视图，该支撑架用于热轧产品的螺旋导向装置和热轧产品的转向器装置；

图10示意性地示出了图9所示转向器装置的一些操作位置；

图11示出了图10中转向器装置和该装置的致动器的放大图，其中，致动器可以呈现一些角位置；

图12示出了图9中转向器装置和其致动器的立体图；

图13示出了根据本发明一替代实施例的不具有螺旋导向装置的卷取机的用于热轧产品的导向元件和转向器装置的支撑架的侧视图；

图14示出了根据本发明一特定实施例的具有旋转卷取机的盘圈卷绕系统的控制图；

图15示出了将根据摆动循环的卷取机的角速度的时间趋势与转向器装置和其致动器的位置的时间趋势进行比较的曲线图。

具体实施方式

参照附图，根据本发明的用于热轧产品的盘圈卷绕系统用附图标记1表示。

为了简单起见，下面将在描述完盘圈卷绕系统之后再参考其对本发明的盘圈卷绕方法进行描述。

在此及在接下来的描述和权利要求书中，将参照使用状态下的盘圈卷绕系统1进行说明。从这个意义上来讲，可以理解对下部或上部位置、或水平或垂直方向的任何引用。

根据本发明的一般实施例，盘圈卷绕系统1包括：

-旋转卷取机10，具有垂直轴线Y；及

-用于输送进入旋转卷取机10的热轧产品的装置20。

特别是如图5-图8所示，旋转卷取机10包括外滚筒11和内心轴12，内心轴12与外滚筒同轴。外滚筒11与内心轴12界定环形间隙13，该环形间隙在底部由与滚筒11和/或心轴12一体的底壁14封闭。

在操作上，如在下文中继续说明的，在使用中，热轧产品被沉积(倾倒)在环形间隙13内，以将其卷绕成卷盘的形式。

心轴12可旋转地附接至外滚筒11，或者，心轴12可独立于滚筒而旋转地移动。优选地，底壁14与内心轴12一体地旋转。

如图1和图2所示，并参照图14示意性地所示出的，旋转卷取机10配备有适于转动卷取机10的机动装置15。

旋转卷取机10本身是本领域技术人员众所周知的。因此，将不再对其进行详细描述。

如图5和图6所示，在盘圈卷绕系统1使用时的上游，设置进给装置2，该进给装置被设计成将来自轧机(未示出)并沿着运输线运行的热轧产品拉向卷取机10，其中，该运输线通常由辊导向件(roller guide)3组成。

在功能上，前述输送装置20适于朝着上述环形间隙13输送进入旋转卷取机10的热轧产品。

优选地，前述输送装置包括漏斗形导向元件20，其用于补偿前述进给装置2与卷取机10的环形间隙13之间的任何不对准。

特别地，前述漏斗形导向元件20被构造成在热轧产品上施加朝向环形间隙13的轨迹，该轨迹相对于水平参考平面朝着底壁14形成预定倾角。

如附图中所示，输送装置20与支撑架21关联，支撑架21固定成不能相对于卷取机10转动。

有利地，支撑架21可相对于卷取机移动，使得可以将其从卷取机10移开，从而可在卷绕轧制产品的操作结束后将卷盘从环形间隙13取出。为此，盘圈卷绕系统1包括用于相对于卷取机10移动前述支撑架21的装置50。

有利地，前述支撑架21可沿着垂直旋转轴线Y与卷取机10同轴地移动，如图5和图6所示。

特别是如图7所示，前述支撑架21在轴向上是中空的，用于将其自身至少部分地插入前述环形间隙13中，从而支撑架21内同轴地容纳卷取机10的内心轴12，使其绕前述轴线Y自由旋转。

在支撑架21上，可以找到下部21a和上部21b，其中，下部21a在使用中将其自身插入环形间隙13中，而上部21b在使用中则保持在环形间隙13外。

根据本发明，盘圈卷绕系统1包括用于在环形间隙13内使热轧产品从由卷取机10的旋转产生的卷绕轨迹转向的装置30。

相对于进入卷取机1的轧制产品的运动，此转向装置(diverting means)30位于前述输送装置20的下游；并且，此转向装置30适于在环形间隙13内设定热轧产品的相对于卷取机的竖直轴线Y的径向卷绕距离R。

更具体地来讲，如附图中所示，转向装置30包括转向器元件31，其在使用中与热轧产品接触，并且该转向器元件31在环形间隙13中的方向是可调节的，以便改变对径向卷绕距离R的设定。

因此，由于本发明，可以将热轧产品以可控的方式引导至环形间隙中，从而影响由卷取机10的旋转产生的卷绕轨迹，以在必要时对其进行校正。实际上，在操作上，转向器元件31的取向会迫使热轧产品至少在同一转向器元件31的附近呈现相对于卷取机的竖直旋转轴线Y的预定径向距离R，由此调节卷绕轨迹，并因此调节卷盘Q的盘圈S的形成。

由于转向器元件31在环形间隙13中的取向是可以调节的，因此，它可以使人们在卷盘Q在旋转卷取机10中形成期间更好地控制卷盘Q的填充。

优选地，如在下文中继续说明的，在卷盘形成过程中，转向器元件31的取向随时间变化，从而实现对卷取机10内的盘圈S进行实时控制。这种实时控制模式通过自动控制系统实现。

更具体地讲，该实时控制模式可与通过摆动循环形成卷盘的控制逻辑相关联。在这种情况下，转向器元件31的控制逻辑可使转向器元件31的取向以与通过摆动循环设定的卷绕机10的加速-减速循环同步的方式随时间变化，如图15所示。这样以来就可以增加对盘圈形成的控制，这是因为可以(至少部分地)控制影响盘圈位置并通过简单的摆动循环而逃避控制的操作变量。特别是，可以抵消离心力对卷盘盘圈形成的影响。

有利地，前述实时调节模式也可以独立于摆动循环控制逻辑的实施来实现。换句话说，对转向器元件31的实时控制可替代摆动循环的实现。由于本发明，对于形成的每个盘圈S，实际上可以在环形间隙13内设定热轧产品的相对于卷取机的竖直轴线Y的径向卷绕距离R。

替代地，在卷盘形式期间，转向器元件31可以以固定取向进行调节。可以将该取向选择为折衷位置，该折衷位置适于促进例如轧制产品在环形间隙13中心区域的填充，从而至少部分地校正主要朝着外滚筒11和内心轴12填充的自然趋势。当操作条件改变时，例如，如果卷取机的旋转趋于避免朝着心轴或滚筒填充，而为了促进朝着心轴或滚筒进行填充时，可以改变这种固定取向。这种固定设置调节模式在操作上更容易实现，并且还可在盘圈卷绕过程之前或期间由操作人员手动进行。

在操作上，特别是在低速热轧产品的情况下，特别是速度不超过10m/s，由此受到较低的离心力的情况下，可以采用这种固定设置调节模式。

优选地，特别是如图5、图7、图9和图13所示，前述转向装置30与支撑架21相关联。

更具体而言，转向装置30与支撑架21的前述下部21a相关联(该下部21a用于在使用中将其自身插入环形间隙13中)。

优选地，特别是如图8、图9、图10和图13所示，前述转向器元件31界定用于热轧产品的内贯通座32，其止于出口部33，该出口部在使用中定位在环形间隙13中相对于卷取机10的竖直轴线Y的径向距离R处。

特别是如图10和图11所示，前述转向器元件31可相对于外滚筒11和内心轴12之间的环形间隙13定向，以改变环形间隙13中前述出口部33的径向距离R，由此在使用中改变离开转向器元件31的热轧产品L相对于竖直轴线Y的径向卷绕距离R。这样以来，可以使热轧产品L从由卷取机10的旋转产生的卷绕轨迹转向，由此调节每个单独盘圈S的形成。

在操作上，转向器元件31不具有使热轧产品L变形的功能。实际上，这一功能是由卷取机10和可能的螺旋导向装置(在设置了的情况下，如下文中所示)实现的。如前面已经提到的，转向器元件31的主要功能是使热轧产品L从由卷取机10的旋转产生的卷绕轨迹局部地转向。因此，为了实现此功能，转向器元件31不必(像螺旋导向装置必须做的那样)接合热轧产品较长距离。相反地，为了更容易地在环形间隙13内调节转向器元件31的定向，避免由热轧产品L的滑动引起的对该调节的干扰，优选在与转向器元件31的构造要求兼容的情况下转向器元件31接合热轧产品尽可能小的距离。

优选地，根据待卷绕的热轧产品的特性，转向器元件31可具有一延伸部，该延伸部相当于圆周上5°与45°角之间的角所对的弧，更优选地，该角度为5°与20°之间。

有利地，转向器元件31相对于螺旋导向装置的较小尺寸及由此产生的较小摩擦允许使用具有更适于被处理的热轧产品L的截面的内贯通座32的转向器元件31。这样以来，可以更精确地引导热轧产品L，使盘圈在环形间隙13中呈现更精确的径向位置。

有利地，转向器元件31相对于螺旋导向装置的较小尺寸使得在磨损的情况下、或者在改变要被卷绕成卷盘的热轧产品的样式(format)的情况下，更易于更换。

优选地，前述转向器元件31由直的或弯曲的管状体组成。该管状体的中空内部部分限定前述的用于热轧产品的内贯通座32。

替代地，前述导向器元件可由辊导向件组成。辊之间的通孔限定前述的用于热轧产品的内贯通座32。

根据图5-图10所示的优选实施例，盘圈卷绕系统1可包括螺旋导向装置60，其与支撑架21相关联，并位于输送装置20的下游。

在功能上，该螺旋导向装置60(由一系列静态或辊导向件组成)适于向热轧产品施加具有预定平均曲率半径的曲率，优选地，该预定平均曲率半径等于前述环形间隙13的正中圆周的半径。螺旋导向装置60对热轧产品施加圆柱形螺旋轨迹。由此，螺旋导向装置60在热轧产品上施加相对于水平参考平面朝底壁14形成预定倾斜角度的轨迹。

在这种情况下，转向装置30布置在前述螺旋导向装置60的下游，并接收来自螺旋导向装置60的热轧产品，以以已变形的受控方式使其转向。

换句话说，螺旋导向装置60置于输送装置20和转向装置30之间。

优选地，在转向装置的上游存在螺旋导向装置60时，转向器元件31中的用于热轧产品的内贯通座限定一弯曲轨迹，以顺应在热轧产品离开螺旋导向装置时已由热轧产品呈现的曲率。特别地，由转向器元件31限定的弯曲轨迹为圆周的弧，其曲率半径基本上等于前述螺旋导向装置60的预定平均曲率半径。

有利地，特别是如图7和如图9所示，螺旋导向装置60在上部21b和下部21a之间的支撑架21的整个高度延伸。

在操作上，螺旋导向装置60具有在热轧产品3沉积在环形间隙13内部时与热轧产品相伴随的功能。为此，通过移动支撑架21，螺旋导向装置60最初完全插入环形间隙13中，靠近底壁14，然后逐渐向上升起以使卷盘的高度增高。通过逐渐升高螺旋导向装置60，在螺旋导向装置60的出口部与沉积在正在形成的卷盘上的最后一个盘圈之间保持恒定距离。转向器元件31与支撑架21是一体的，并且与相关联的螺旋导向装置60是一体的，允许人们控制新盘圈在正在形成的卷盘附近的沉积。

优选地，所述螺旋导向装置方案用于横截面小于1300mm²(相当于直径为40mm的棒)的热轧产品。

根据图13所示的替代实施例，盘圈卷绕系统1可以不设置螺旋导向装置60。

在这种情况下，前述转向装置30设置在输送装置20的紧下游，中间不插入螺旋导向装置。

在功能上，在没有螺旋导向装置的情况下，热轧产品的曲率完全留给由旋转运动确定的卷取机的作用。转向器元件31通过在热轧产品变形之前使其进入正确的径向位置来校正卷绕轨迹。

有利地，在没有螺旋导向装置的情况下，转向器元件31中的用于热轧产品的内贯通座32可限定弯曲的或直的轨迹。

对于设置螺旋导向装置的情况，如果没有了螺旋导向装置，当卷取机10的高度相等时，支撑架21可具有高度上降低的延伸部，这是因为在这种情况下足以使支撑架21部分地进入环形间隙13而不必到达底壁14附近。

优选地，对于横截面不小于1300mm²的热轧产品，采用不具有螺旋导向装置的方案。

根据图7、图8、图9、图12和图13所示的实施例，转向器元件31绕垂直枢转轴线Z枢接至支撑架21，并且可绕该垂直枢转轴线Z旋转，以改变出口部33的径向距离R。

优选地，前述垂直枢转轴线Z穿过环形间隙13，特别是在此环形间隙13的正中圆周上。

特别是如图9和图13所示，转向器元件31被定向成在热轧产品上施加在环形间隙13内的轨迹，该轨迹在垂直投影面上相对于水平参考平面朝底壁14形成倾角β。

优选地，前述倾角β对应于通过输送装置20和螺旋导向装置60(如果设置了的话)施加在热轧产品L上的倾角。

有利地，前述转向器元件31可以与支撑架21相关联，使得其可以绕水平枢转轴线X旋转，以便改变前述倾角β。对角度β的调节可以是手动的，也可以是自动的。

有利地，盘圈卷绕系统1包括用于在环形间隙13内调节转向器元件31的定向的装置40。

特别地，前述调节装置40包括致动器41，其通过传动装置42直接或间接连接至所述转向器元件31。

致动器41可以是适于此目的的任何类型。特别地，该致动器可以由电动机(如附图中所示)组成，或者由气动、液压或电动线性致动器组成。替代地，该致动器可由控制杆组成，该控制杆可由操作人员手动致动。

优选地，致动器41与支撑架21的上部21b(其在使用中用于留在环形间隙13的外面)相关联，并通过传动装置42与转向器元件31(其与支撑架21的下部21a相关联)相连。如此以来，保持了致动器41的完整性，使其免受环形间隙13中释放的热量的影响。

根据特别是在图7和图12所示的优选实施例，转向器元件31(特别是由管状体组成)通过支撑结构34与支撑架21间接相关联，而该支撑结构34又枢接至支撑架21的下部21a，以围绕前述垂直枢转轴线Z旋转。有利地，转向器元件31可继而枢接至该支撑结构34，以围绕前述水平枢转轴线X旋转，以便改变倾角β。

更具体地，支撑结构34通过连杆35直接或间接连接至偏心轴36。然后，偏心轴36可通过前述致动器41(优选由电动机组成)驱动旋转。在特定示例中，偏心轴36和连杆35(如果有的话)形成前述传动装置42。

在操作上，如图11和图15所示，通过借由致动器41控制偏心轴36的角位置，可以控制转向器元件31相对于轴线Z的角位置。转向器元件31相对于轴线Z的每个角位置对应于出口部33的不同径向距离R(R0、R1、R2)，由此对应于转向器元件31在环形间隙13中的不同定向。

根据特别是在图14示出的本发明的优选实施例，调节装置40包括电子控制单元100，该电子控制单元与前述致动器41相连，并被编程为根据对转向器元件31的定向预先设定的调节逻辑控制致动器41的干预。有利地，该电子控制单元100配备有用户界面102。

有利地，前述预定调节逻辑可使转向器元件31的取向随时间变化。

优选地，如图15所示，前述预定调节逻辑可使转向器元件31的取向随时间周期性变化。

更具体地讲，转向器元件31的取向(由出口部33的径向距离R限定)在最小径向距离R2(对应于靠近内心轴12的卷绕轨迹)和最大径向距离R1(对应于靠近外滚筒11的卷绕轨迹)之间随时间周期性变化，通过中间径向距离R0(优选对应于与环形间隙13的正中圆周对应的卷绕轨迹)。转向器元件31的取向随时间的周期性变化可使正在形成的盘圈在环形间隙13的整个径向宽度上或其预定部分上进行分布。

有利地，前述预定调节逻辑可使转向器元件31的取向以与卷取机10的加速-减速循序(例如，由摆动循环施加)同步的方式随时间周期性变化。

更具体地讲，如图14所示，前述电子控制单元100还连接至卷取机10的前述机动装置15，并适于根据卷盘形成的预定控制逻辑控制卷取机10的旋转速度。特别地，电子控制单元100可被编程为在卷取机10上施加预定序列的加速-减速循环，以实现所谓的摆动循环。为此，卷取机10的角旋转速度可借由与前述机动装置15相关联的且与电子控制单元100相连的位置传感器或编码器103进行检测。

有利地，转向器元件31的角位置相对于轴线Z的变化幅度(由此径向距离R的变化幅度)与待卷绕的热轧产品的截面成反比。

有利地，如图14所示，转向器元件31的取向可通过应用于致动器41(或直接应用于运动链42)且连接至电子控制单元100的位置传感器或编码器101进行检测。

接下来将对使用本发明的盘圈卷绕系统1的盘圈卷绕热轧产品的方法进行描述。

本发明的方法包括以下操作步骤：

a)将支撑架21与卷取机相关联，以将输送装置20和转向装置30定位在环形间隙13中；

b)借由前述输送装置20向环形间隙13输送热轧产品；

c)在进行前述输送步骤b)的同时使卷取机10绕其垂直旋转轴线Y旋转，以围绕所述垂直旋转轴线Y在所述热轧产品L上施加卷绕轨迹；以及确定在所述环形间隙13内具有从底壁14开始的多个盘圈的卷盘的逐渐形成。

根据本发明，该方法包括步骤d)：在所述环形间隙13内设置热轧产品的相对于卷取机的垂直轴线Y的径向卷绕距离R，调节所述转向器元件31在所述环形间隙13内的定向，以通过所述转向装置30使环形间隙13内的热轧产品从由卷取机10的旋转产生的卷绕轨迹上转向，由此获得盘圈在所述环形间隙13内的受控分布。

优选地，在前述设置步骤d)中，在所述环形间隙13内的热轧产品相对于卷取机的垂直轴线Y的径向卷绕距离R通过以受控的方式改变转向器元件31在环形间隙13内的定向而随时间变化。

有利地，前述卷取机的旋转步骤c)以预定的加速-减速循环序列进行。转向器元件31的取向以与卷取机10的前述加速-减速循环同步的方式随时间变化。

上文中在描述盘圈卷绕系统1时强调的本发明所提供的优点也适用于盘圈卷绕方法，为了简洁起见，在此不再赘述。

本发明可获得已部分描述的许多优点。

借由本发明，可以在环形间隙内以可控的方式引导热轧产品，从而影响由卷取机旋转产生的卷绕轨迹，以便在必要时对其进行校正。在操作上，转向器元件的取向使热轧产品至少在同一转向器元件附近呈现相对于卷取机的垂直旋转轴线的预定径向距离，从而调节卷绕轨迹，并因此调节卷盘Q的盘圈S的形成。

转向器元件在环形间隙内在其取向上是可调节的，从而可使在旋转卷取机内形成卷盘Q期间对卷盘Q的填充进行更好地控制。

从操作的角度来看，根据本发明的借由旋转卷取机的热轧产品的盘圈卷绕系统可以比较容易地进行管理，可在转向器元件的取向要随时间周期性变化的情况下借助于电子控制单元自动地进行管理，或者在转向器元件的取向进行固定设置的情况下可手动地进行管理。

在自动控制的情况下，本发明的盘圈卷绕系统可允许在卷取机内实施对盘圈形成的实时控制。

通过转向器元件对盘圈的形成进行实时控制可以被实现为单个控制系统或者可以与摆动循环结合。

本发明的盘圈卷绕系统实施起来简单、经济，因为与传统卷绕系统相比，其仅需要安装转向器元件和其调节装置。如所描述的，这些部件可以以机械上非常简单的方式来制造和安装。

有利地，转向器元件相对于螺旋导向装置的较小尺寸使得可以使转向器元件适应于所处理的热轧产品L的截面，并且使得可以在磨损的情况下或者要改变卷绕在卷盘中的热轧产品的样式的情况下对其进行快速更换。

因此，由此构思的本发明实现了前述目的。

显然，在其实际实施中，在不脱离本发明保护范围的情况下，还可以设想采用除上述实施例和构造外的其它实施例和构造。

此外，所有细节可以由技术上等同的元件代替，并且，根据需要，所使用的尺寸、形状和材料可以是任何类型。

Claims (24)

1.热轧产品的盘圈卷绕系统，包括：

-具有垂直轴线(Y)的旋转卷取机(10)，其包括外滚筒(11)和与所述外滚筒(12)同轴的内心轴(12)，其中，所述外滚筒(11)和所述内心轴(12)界定环形间隙(13)，该环形间隙(13)在底部由与所述外滚筒(11)和/或所述心轴(12)一体的底壁(14)封闭，并且，所述热轧产品置于所述环形间隙(13)内以将其以卷盘形式进行卷绕；

-用于朝所述环形间隙(13)输送进入旋转卷取机(10)的所述热轧产品的输送装置(20)，其中，所述输送装置(20)与支撑架(21)相关联，所述支撑架(21)相对于所述卷取机(10)不能旋转；

其特征在于，所述系统包括用于在所述环形间隙(13)内使所述热轧产品从由所述卷取机(10)的旋转产生的卷绕轨迹转向的转向装置(30)，其中，就所述热轧产品在所述卷取机(10)内的进入运动而言，所述转向装置(30)位于所述输送装置(20)的下游，并适于在所述环形间隙(13)内设置所述热轧产品的相对于所述卷取机的垂直轴线(Y)的径向(R)卷绕距离；并且，

所述转向装置(30)包括转向器元件(31)，所述转向器元件(31)在使用中与所述热轧产品接触，并且其在所述环形间隙(13)内的取向是能够调节的，以便改变对所述径向卷绕距离(R)的设定；

所述转向装置(30)与所述支撑架(21)相关联，所述支撑架(21)能够相对于所述卷取机(10)移动，并且，所述系统(1)包括用于相对于所述卷取机(10)移动所述支撑架(21)的装置(50)；所述支撑架(21)能够相对于所述卷取机(10)同轴地移动；

所述支撑架(21)在轴向上是中空的，被配置成将其自身至少部分地插入所述环形间隙(13)中，从而在其内同轴地容纳所述内心轴(12)；并且，所述转向装置(30)与所述支撑架(21)的下部(21a)相关联，所述支撑架(21)的下部(21a)在使用中将其自身插入所述环形间隙(13)内。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向器元件(31)界定用于所述热轧产品的内贯通座(32)，所述内贯通座(32)止于出口部(33)，所述出口部(33)在使用中定位在所述环形间隙(13)内相对于所述卷取机的垂直轴线(Y)的径向距离(R)处；并且，所述转向器元件(31)相对于所述外滚筒(11)和所述内心轴(12)之间的所述环形间隙(13)可定向，以便改变所述环形间隙(13)内的所述出口部(33)的径向距离(R)，并由此在使用中改变离开所述转向器元件(31) 的热轧产品相对于所述垂直轴线(Y)的径向卷绕距离(R)，从而使所述热轧产品从由所述卷取机(10)的旋转产生的卷绕轨迹转向。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转向器元件(31)在所述支撑架(21)上绕垂直枢转轴线(Z)枢转，并且能绕所述垂直枢转轴线(Z)旋转，以改变所述出口部(33)的径向距离(R)。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述垂直枢转轴线(Z)通过所述环形间隙(13)内部。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述垂直枢转轴线(Z)通过所述环形间隙(13)的正中圆周。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向器元件(31)被定向成在所述环形间隙(13)内向所述热轧产品施加如下轨迹：该轨迹在垂直投影面上相对于水平参考平面朝所述底壁(14)形成倾角(β)。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述转向器元件(31)能够绕水平枢转轴线(X)旋转，以改变所述倾角(β)。

8.根据权利要求1所述的系统，其包括用于调节所述转向器元件(31)在所述环形间隙(13)内的取向的调节装置(40)。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述调节装置(40)包括致动器(41)，所述致动器(41)通过传动装置(42)与所述转向器元件(31)直接或间接连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述致动器(41)与所述支撑架(21)的上部(21b)相关联，所述支撑架(21)的上部(21b)在使用中留在所述环形间隙(13)的外面。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述调节装置(40)包括电子控制单元(100)，所述电子控制单元(100)与所述致动器(41)相连，并被编程为根据对所述转向器元件(31)的取向的预设调节逻辑控制所述致动器(41)的干预。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述预设调节逻辑规定所述转向器元件(31)的取向随时间变化。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述预设调节逻辑规定所述转向器元件(31)的取向以与所述卷取机(10)的加速-减速循环同步的方式随时间变化。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向器元件(31)由管状的、直的或弯曲的本体组成。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向器元件(31)由辊导向件组成。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其包括设置在所述输送装置(20)和所述转向装置(30)之间的螺旋导向装置(60)，其中，所述螺旋导向装置(60)适于在所述热轧产品上施加具有预设平均曲率半径的曲率。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述预设平均曲率半径相当于所述环形间隙(13)的正中圆周半径。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述转向器元件(31)中的用于所述热轧产品的所述内贯通座(32)限定弯曲轨迹。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述弯曲轨迹具有曲率半径基本上等于所述螺旋导向装置(60)的所述预设平均曲率半径的圆周弧。

20.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，所述转向装置(30)设置在所述输送装置(20)的紧下游，不插入螺旋导向装置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述导向器元件(31)中的用于所述热轧产品的所述内贯通座(32)限定弯曲的或直的轨迹。

22.通过前述权利要求中任一项所述的盘圈卷绕系统(1)盘圈卷绕热轧产品的方法，其包括以下操作步骤：

a)将所述支撑架(21)与所述卷取机相关联，以将所述输送装置(20)和所述转向装置(30)定位在所述环形间隙(13)；

b)借由所述输送装置(20)向所述环形间隙(13)输送热轧产品；

c)在进行所述输送步骤b)的同时使所述卷取机(10)绕其垂直旋转轴线(Y)旋转，以围绕所述垂直旋转轴线(Y)在所述热轧产品上施加卷绕轨迹；以及确定在所述环形间隙(13)内具有从所述底壁(14)开始的多个盘圈的卷盘的逐渐形成；

其特征在于，所述方法包括步骤d)：在所述环形间隙(13)内设置热轧产品的相对于所述卷取机的垂直轴线(Y)的径向卷绕距离(R)，调节所述转向器元件(31)在所述环形间隙(13)内的定向，以通过所述转向装置(30)使环形间隙(13)内的热轧产品从由所述卷取机(10)的旋转产生的卷绕轨迹上转向，由此获得盘圈在所述环形间隙(13)内的受控分布。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，在所述设置步骤d)中，在所述环形间隙(13)内的所述热轧产品相对于所述卷取机的垂直轴线(Y)的径向卷绕距离(R)通过以受控的方式改变所述转向器元件(31)在所述环形间隙(13)内的定向而随时间变化。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述卷取机的旋转步骤c)以预定的加速-减速循环序列进行；并且，所述转向器元件(31)的取向以与所述卷取机(10)的所述加速-减速循环同步的方式随时间变化。

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