CN203076368U - 用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置和轧机线圈成型吐丝系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置和轧机线圈成型吐丝系统，该轧机线圈成型吐丝系统包括：旋转套筒，该旋转套筒将细长材料排出到细长路径中空结构例如吐丝管中。细长结构由铁和非铁非相似材料的组合构造。通常，在遭受相对高的磨损的区域中使用非铁材料。细长路径结构的部分可以由嵌套的包络层形成和/或通过处于轴向邻接关系的结合段形成。由嵌套层形成的部件可构造为许多三维复合曲线形状，其可以以局部对称或非对称横截面复制平滑的连续弯曲细长材料运输路径吐丝管。

Description

用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置和轧机线圈成型吐丝系统
相关申请的交叉引用 
本申请按照35U.S.C.§119(e)要求2011年9月26日提交的共同未决美国临时专利申请序列No.61/539,014、61/539,062和61/539,069，2011年9月29日提交的美国临时专利申请序列No.61/540,590、61/540,602、61/540,609、61/540,617和61/540,798，以及2012年6月25日提交的美国专利申请No.13/532,091的优先权，其全部内容通过引用合并到本文中，就仿佛完全在本文中阐述一样。 
技术领域
本实用新型的实施方式涉及轧机线圈成型装置，通常称为吐丝机，具体地涉及具有含非相似材料组合构造的路径或管的轧机线圈成型吐丝机，并且更具体地涉及在吐丝机中诸如吐丝管的可替换的吐丝路径。 
背景技术
轧机线圈成型吐丝装置将移动的被碾轧的细长材料形成为一连串螺旋形的连续循环圈。在下游通过将其捆扎成螺旋匝的线圈而对这些循环圈进行进一步处理。在美国专利No.5,312,065、6,769,641以及7,011,264中一般性地描述了已知的吐丝机，其全部内容通过引用合并到本文中，就仿佛完全在本文中阐述一样。 
如在这些专利中所描述的，轧机吐丝系统包括：套筒（quill）、管支承件以及吐丝管。套筒和管支承件适于旋转吐丝管，使得吐丝管能够接纳细长材料进入其入口端。该吐丝管具有被套筒的喇叭形部包围的弯曲中间部分，并且还具有从套筒的旋转轴向外径向突出的端部分，该端部分通常与套筒的旋转轴相切。旋转套筒和吐丝管相组合使被碾轧材料成为螺旋弯曲形状。可以在不同外形和/或直径中之一方面替换吐丝管，从而重新配置吐 丝机以适应不同尺寸的被碾轧材料或替换磨损的管。 
此外，以旋转的螺旋引导件来完成被碾轧材料的螺旋状压型，该螺旋引导件包括在其外周附近接纳被碾轧材料的槽。在美国专利号6,769,641中所描述的螺旋引导件为周向槽形成在边沿部中的分段扇形组合式边沿构造。 
一般的环形圈或套管(shroud)，通常也称为端部环或引导环，具有螺旋引导件和限定吐丝管排出端的引导面，使得当将处于完全卷绕式构造的细长材料排出到输送机以用于随后的捆扎和其他处理时，该细长材料被径向限定。包括一个或更多个卸料桨（tripper paddle）的旋转的卸料机构可以被定位在远离套筒的端部环/套管的大约六点钟处或者底部位置。改变卸料机构相对于环/套管的内径表面的枢轴攻角可用于控制细长材料的卷绕，例如用以补偿细长材料可塑性厚度、成分、碾轧速度和横截面结构的变化。 
吐丝管设计和操作限制
如之前提及的，中空吐丝管与旋转套筒和管支承件相组合地使被碾轧材料形成为螺旋弯曲形状。通常，吐丝管由在成型夹具中通过施加外部热或机械力而被弯曲以符合期望的常见螺旋外形的连续长度的对称钢管或钢管材形成。为相对容易加工成期望的最终常见螺旋形状以及相对低的材料购买成本，针对构造吐丝管通常选择钢管或管材。但是商业钢管或钢材具有相对低的硬度，这对于轧机操作、生产和维护不是合乎期望的限制因素。 
在吐丝系统入口端中接纳以高达约500英尺/秒（150m/sec）的速度前进的细长材料，并在排出端以一连串连续线圈环的形式排出。以这样的速度，热的被碾轧产品对吐丝管施加负面作用，引起内部管表面经历快速的局部摩擦磨损和过早破坏。同样地，由于吐丝管磨损，因此它们将稳定的环图案传送到位于吐丝管的排出端处的接纳成圈线圈的输送机的能力减退。不稳定的环图案打乱冷却均匀性，并且还导致通常称为“修补”的卷绕事故。 
多年来，被广泛接受的观点是具有减小的口径尺寸的吐丝管提供许多显著优点。通过在更小的空间内径向压缩热的被碾轧产品，改进了引导并且传送至冷却输送机的环图案更一致，使得能够以更快的速度碾 轧。然而，不幸地，这些优点由于更快的生产速度所引起的显著加速的管磨损而被较大程度地抵消了。此外，口径尺寸减小的管仅可用于小直径产品，因此其必须被替换为更大口径尺寸的管以用于卷绕更大直径的产品。 
需要进行频繁且代价较高的轧机停工以及预防性的检修，来替换过早磨损的吐丝管，和解决与细长材料的修补关联的问题。如果吐丝管变得如此磨损从而其遭受管壁破裂，修补事故会影响吐丝机上游的细长材料馈送。从耐磨性的观点出发，期望由相对硬的低表面摩擦钢形成吐丝管内部磨损表面，并且还期望执行另外的表面硬化和热处理，但是这样的磨损处理步骤必须与制造管的轻松性和成本均衡。 
因此，在过去，本领域技术人员认为必须通过采用更大口径的吐丝管并且以低于轧机的额定设计速度的降低速度进行碾轧来与吐丝管设计和性能相折中。大于期望的吐丝管内径和降低的碾轧速度的组合已经被执行，以便在安排的维修“停工期”期间安排预防性维修管替换。常规的以及当前的吐丝管必须在其处理大约3,000吨或更少的细长材料的量之后被替换，这取决于直径、速度和产品成分。 
本领域技术人员已经反复尝试增加吐丝管的使用寿命以用于更大的总处理吨数，使其被替换之前可以处理更多细长材料。例如，如在美国专利号4,074,553和5,839,684中所公开的，已经提议使用插入到外部吐丝管壳体中的耐磨损插入环来排列吐丝管。在吐丝管壳体的弯曲部内的邻近环具有不连续的间隙，对于在吐丝管内输送的细长材料的平滑前进来说不期望有这些不连续的间隙。美国专利号6,098,909公开了不同的方法：其中吐丝管被去除以有利于被圆锥形外壳体围住的圆锥形插入物的外表面中的螺旋槽限定的引导路径，该插入物在外壳体内可旋转，以在外壳体的内表面上逐渐移动磨损图案。不认为螺旋槽圆锥形插入物方法容易与目前包含有吐丝管结构的所有现有的套筒吐丝机兼容。 
还进行尝试以使内部吐丝管表面渗碳，从而增加硬度和耐磨性。然而，碳化过程需要从上升的处理温度进行强烈的淬火，这会歪曲管的曲率。还发现该渗碳层相对易碎，并且在由于暴露于热的被碾轧品导致的上升温度处回火（temper down）。 
本专利申请的所有者也公开了通过使渗硼层经受硼原子扩散到管内部 的热化学处理来将渗硼层应用于吐丝管磨损表面，从而增加硬度。参见如下专利合作条约申请：名为“Boronized Laying Pipe”，于2011年9月2日提交至美国受理局，申请号为PCT/US2011/050314。 
本专利申请的所有者还公开了具有摩擦力紧配啮合的内外同心层的吐丝管，其中由于离心力、局部热膨胀的差异以及在层之间的热循环，在吐丝机操作期间内层相对于外层轴向前进。因此，吐丝管内部的磨损部沿着管内部前进，使得“新鲜的”未磨损表面不断地补充磨损部。参见如下专利合作条约申请：名为“Regenerative Laying Pipe”，于2011年9月2日提交至美国受理局，申请号为PCT/US2011/050283。 
实用新型内容
根据本发明实施例，提供一种用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，所述装置包括：细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送所述细长材料的连续的内表面，其中，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中包括至少一种非铁材料。 
其中，在上述区域中的所述内表面可以包括一种或更多种非铁材料，并且所述路径的其它部分可以包括一种或更多种含铁材料。 
在所述区域中还可以包括被外层俘获的非铁内层。 
所述外层的材料可以从含铁材料和非铁材料中选择。 
所述内层还可以包括邻接所述非铁材料的含铁材料，所述邻接的材料被所述外层俘获。 
所述装置还可以包括：轴向端部环，所述轴向端部环附接至用于将所述内层俘获在其中的所述外层。 
所述非铁内层和所述外层可以彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
整个所述内层可以包括非铁材料，并且所述外层可以包括含铁材料或非铁材料。 
所述区域的内表面可以从硬化区域和摩擦减小区域中选择。 
所述非铁材料可以从镍基合金、钴基合金、钛基合金、不锈钢、碳化钨、陶瓷和超合金中选择。 
所述非铁材料可以包括在沉积于所述内表面上的纳米层中。 
根据本发明另一实施例，提供一种轧机线圈成型吐丝系统，包括：被 驱动的旋转套筒；以及细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送细长材料的连续的内表面，其中，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中具有非铁材料。 
所述内表面在所述区域中可以包含至少一种非铁材料，并且所述路径的其它部分包含至少一种含铁材料。 
所述细长的中空路径结构可以包括管状的吐丝管。 
所述区域的非铁材料可以横向地邻接于所述区域之外的材料，并且在它们之间形成连续的内表面。 
所述内表面可以在所述区域中包括被外层俘获的非铁内层。 
所述非铁内层和所述外层可以彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
简要地描述，本实用新型的实施方式涉及轧机线圈成型装置吐丝路径结构，以用于在吐丝机中保持并输送细长材料，使得可以选择性地卷绕细长材料。该吐丝路径结构可以执行常规的吐丝管的功能。在本实用新型的方面中，吐丝路径结构包括铁和非铁非相似材料的组合。非铁材料可以用在遭受相对更高磨损的区域中，而含铁材料（例如，钢）可以用在遭受相对弱的磨损的区域中。可替换地，可以由一种或更多种非铁材料、以单层或者以两个或更多个叠套多层来制造整个吐丝路径结构。以这种方式，吐丝路径结构的较大部分可以由一段或更多段钢管形成，该钢管是在本领域中制造方面熟悉的成本有效的材料。诸如高磨损区域的区域可以由相对更硬、更昂贵的材料和/或与传统上使用的钢相比相对更难制造成吐丝路径管的材料制造。 
吐丝路径结构的部分或其整体可以通过将一层或多层管或者其他细长中空结构（包括非相似金属的组合）插入到彼此中、即形成两层或更多层的嵌套结构，由嵌套包络层来形成。类似地，吐丝路径结构的部分或其整体可以由邻近的邻接部形成，该邻近的邻接部形成用于通过其进行细长材料的流通和输送的连续内径表面。可以通过配对联锁端部、紧固部或者通过将邻接部永久结合在一起（例如，通过焊接）来使邻接部叠接或者另外地彼此耦合。邻接段部分可以在内部嵌套或者限定另一管以形成具有多层的吐丝路径。由非相似嵌套层或邻接部形成的部件可以构造为三维复合曲线形状，其可以复制已知吐丝管或其它合乎期望的吐丝路径器件的平滑连续弯曲的细长材料输送路径。 
制造的分层和/或分段结构便于在部件内部形成区域，例如包括直接接触细长材料的层中的耐磨损区域或摩擦减小的区域。就多层吐丝路径而言，最内层可以是沿着与细长材料相同的方向向下游前进的再生层，使得在吐丝路径内部磨损区域内的上游部分构成新鲜的、未磨损表面。 
另一示例性实施方式涉及用于卷绕热的被碾轧细长材料的线圈成型装置吐丝系统，该系统包括关于轴旋转、用于排出细长材料的套筒。支承件与套筒的旋转轴同轴。细长的输送路径中空构件，例如吐丝管，耦合至支承件，以用于使细长材料从其中通过。中空构件包括：第一端部，该第一端部通常与套筒的旋转轴对齐，以用于接纳从套筒排出的细长材料；以及第二端部，该第二端部与旋转轴径向间隔，以用于排出通常相对于旋转轴相切的细长材料。该中空构件可以由铁和非铁非相似材料的组合来构造。非铁材料可以用在遭受相对更高磨损的区域中，而含铁材料（例如，钢）可以用在遭受相对弱的磨损的区域中。由非相似嵌套层或邻接部形成的部件可以构造为三维复合曲线形状，该部件可以复制已知吐丝管的平滑连续曲线细长材料输送路径，或其它期望的吐丝输送路径。 
本实用新型的再一示例性实施方式涉及通过嵌套和包络层和/或轴向上邻接和结合的部，并且随后将嵌套的组合结构形成为期望的三维曲线形状的吐丝路径，来形成具有非相似金属的吐丝路径结构的部分的方法。另外地或可替换地，可以轴向地结合预形成的弯曲部，以形成部分或所有组合结构。在该方法中，铁金属或其它相对便宜的材料通常形成吐丝路径的较大部分，并且在吐丝管内的通常遭受更高磨损率的区域中使用相对更贵的非铁金属。 
本实用新型的方面的特征可以被本领域技术人员以任意组合或子组合的形式共同地或各自地应用。本实用新型的实施方式和方面的另外特征，以及由此提供的优点，将在下文中参考附图中示出的具体实施方式给出更详细的解释，其中以相同的附图标记表示相同的元件。 
附图说明
通过结合附图来考虑以下详细描述能够容易地理解本实用新型的教示，在附图中： 
图1示出根据本实用新型的示例性实施方式的线圈成型装置吐丝系统的侧立视图； 
图2示出根据本实用新型的示例性实施方式的图1中的吐丝系统的俯视图； 
图3示出根据本实用新型的示例性实施方式的图1中的包括其端部环和卸料机构的吐丝系统的截面立视图； 
图4示出根据本实用新型的示例性实施方式的图1中的包括其端部环和卸料机构的吐丝系统的排出端的立视图； 
图5示出已知构造吐丝输送路径/管以及在吐丝操作期间经历的典型示例性磨损区域； 
图6示出根据本实用新型的示例性实施方式的吐丝细长材料输送路径管的透视图； 
图7示出图6的吐丝管的部分被切掉的轴向横截面图； 
图8示出沿8-8所获得的图6和图7的吐丝管的径向横截面图； 
图9示出根据本实用新型的另一示例性实施方式的吐丝管的部分被切掉的轴向横截面图； 
图10示出沿10-10所获得的图9的吐丝管的径向横截面图； 
图11示出根据本实用新型的另一示例性实施方式的吐丝管的侧立视图； 
图12示出图11的吐丝管的部分被切掉的轴向横截面图； 
图13示出沿13-13所获得的图11的吐丝管的径向横截面图； 
图14示出图11的吐丝管的局部轴向横截面图； 
图15A至图15C为示出在加热和冷却循环期间，作用在根据本实用新型的实施方式的吐丝管上的力的概略描述； 
图16是示出根据本实用新型的再一示例性实施方式的吐丝管的透视图； 
图17示出根据本实用新型的示例性实施方式的图16的吐丝管的部分被切掉的轴向横截面图；以及 
图18示出根据本实用新型的示例性实施方式的图16的吐丝管的部分被切掉的透视图。 
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记以表示对附图共同的相同元件。 
具体实施方式
在考虑以下描述之后，本领域技术人员将认识到本实用新型的教示可以应用在轧机线圈成型装置吐丝机中，并且更具体地应用于吐丝细长型输送路径管或者其它用于吐丝的等同细长结构。本实用新型的方面使吐丝路径使用寿命更长，使得能够在预防性维修替换之前通过吐丝机处理更多吨细长材料。例如，能够增加吐丝细长材料的处理速度，使得在生产班时能够处理更多吨的细长材料，而不存在吐丝路径/管故障的不当风险。 
吐丝系统综述
大致参考图1至图4，线圈成型装置吐丝系统30卷绕碾轧的的细长材料M，例如热的碾轧的钢筋。以速度S（该速度可以大于等于约500英尺/秒（150m/sec））前进的细长材料M，在吐丝系统30的入口端32被接纳并且在排出端34处以一连串连续线圈环的形式被排出，于是线圈堆积在输送机40上。 
吐丝系统30包括可旋转的套筒50、路径60以及管路径支承件70。路径60限定中空的细长腔以使得能够输送材料M。本实用新型的方面允许路径包括吐丝管；事实上，在本文中路径60有时可以被称为吐丝管。 
套筒50可以具有适于绕轴旋转的通常的喇叭形状。路径60具有半径渐增的通常的螺旋形轴向外形，第一端部62与套筒50的旋转轴对齐并且接纳细长材料M。路径60具有第二端部，该第二端部从套筒50的旋转轴径向向外间隔开并且通常与套筒50的旋转轴相切，因此与旋 转套筒的外围大体上相切地排出细长材料。路径60耦合至管支承件70，而管支承件70又共轴地耦合至套筒50，使得所有三个部件关于套筒的旋转轴同时旋转。基于如下来选择套筒50的旋转速度：除其他因素外，细长材料M的结构尺寸和材料特性、前进速度S、期望的线圈直径以及在不引起过度磨损的不适当风险的情况下能够由吐丝管处理的细长材料吨数。图5示出常规的吐丝路径/管60的磨损区域66、68，其中管内部遭受比管的其他部分相对更高的磨损率。本实用新型的方面通过局部地硬化区域66、68以及其他部分或所有其他期望区域来处理更高的磨损率。如果需要的话，通过应用本实用新型的方面能够硬化整个或者等同的细长结构。 
在本实施方式中，随着从第二端部64排出细长材料M，它被导向具有引导边沿段82的引导环80中，在引导边沿段82中形成具有螺距尺寸的引导槽沟道84，例如在共同拥有的美国专利号6,769,641中所述。随着细长材料M通过引导环80前进，其被继续形成为符合连续环螺旋。 
如在’641专利中说明的，分段的引导环使得能够相对容易地重构引导环螺旋直径，以通过改变边沿段82来适应不同的细长材料，而不用拆卸并替换整个引导环80。 
如上所述，随着细长材料M骑在引导环80的螺旋状槽沟道84中，其被构造成连续的成圈的线圈。引导环80耦合至管支承件70，并且与套筒50共轴旋转。螺旋槽84的前进旋转速度与细长材料M的前进速度S相协调，因此在两个邻接物体之间存在很少的相对直线运动速度并且接触线圈材料的槽84的表面存在更少的摩擦磨损。 
固定的端部环90具有与套筒50的旋转轴共轴的内径并且限定吐丝路径/管60的第二端部62以及引导环80。随着细长材料M被从吐丝管60的第二端部62排出并且沿着引导环80的螺旋槽沟道84前进，端部环90通过在端部环内径引导表面内径向地抑制材料来抵消施加在细长材料80上的离心力。在前进的细长材料M与固定端部环90之间的高相对速度引起在端部环内径引导表面上的摩擦磨损。 
参考图1，借助于在系统排出端34处的向下成角度的套筒旋转轴，从线圈成型装置吐丝系统30排出的细长材料M由于重力以连续环的形式落在辊输送机40上。卸料机构150绕与端部环90的引导面的远轴向 侧邻接的轴转动。该转动轴在枢轴运动范围θ附近大致与端部环90内径引导面相切。如已知的，可以通过改变枢轴角度θ来控制被卷绕材料M的卷绕特性以及在输送机40上的放置。 
路径制造
本实用新型的实施方式包括轧机吐丝路径结构，以用于在吐丝机中保持和输送细长材料，使得能够选择性地卷绕细长材料。路径结构在其整体的任何部分均由嵌套的包络层和/或在层内的轴向邻接段形成。层和/或段的部分以非相似的铁和非铁材料构造，其中后者通常用在吐丝操作期间遭受更强磨损的区域中。可以从一种或更多种非铁材料、以单层或者两层或更多的嵌套多层来整体地制造整个吐丝管或等同的细长结构。由非相似嵌套多层和/或在层中的邻接段形成的吐丝部件可以构造为任意的三维复合曲线形状，其可以复制已知吐丝管的平滑连续弯曲细长材料输送路径，或者任何其它期望路径。制造的结构便于在部件内部形成区域，例如包括耐磨损区域或摩擦减小的区域。在路径吐丝管制造过程期间可以形成该区域，例如通过将由不同材料构造的管插入到彼此中或者通过在给定层中将不同材料的段彼此挨着邻接。 
路径或结构在其整体的任何部分均可以由形成连续内表面用于通过其进行细长材料的流通和输送的相同或非相似材料的相邻、邻接段形成。可以通过配对联锁端部、紧固器和永久结合（例如，通过焊接）来使邻接段叠接或者另外地彼此耦合。邻接段部分可以在内部嵌套或者限定另一管，使得组合结构具有多于一层的厚度，并且可以在具有多于两个嵌套层的结构中使用。 
图6至图8示出具有符合已知吐丝管的常见圆柱状外形的吐丝路径260，用于在已知吐丝机例如图1至图5示出的吐丝机中的直接替代。吐丝路径260包括具有环状制动环262A的第一入口端262和第二排出端264。吐丝路径260为由嵌套的子部件制造的组合结构，子部件包括外部钢管或管材（tube）261以及由更硬的非铁材料（例如，不锈钢或碳化钨）形成的内部管或管材263。内层263具有连续的内表面263A，以用于接触通过吐丝管所输送的细长材料。内表面263A可以是被涂层或处理以硬化表面或提供摩擦减小区域的表面，其可以包括固态润滑剂 例如石墨。 
图9和图10示出本实用新型的吐丝路径360的另一实施方式，吐丝路径360具有有环状制动环362A的第一入口端362。吐丝路径360为由嵌套的子部件制造的组合结构，包括外部钢管或管材361以及由碳化钨管材或被烧结以形成常见管状中空结构的碳化钨形成的内部管或管材363。内部管材363具有连续的内表面363A，以用于接触通过吐丝路径所输送的细长材料。内表面363A可以是被涂层或处理以硬化表面或提供摩擦减小表面的表面。可以在外部管361和内部管363之间插入可选的绝缘高温水泥浆层380。 
如在共同拥有的2011年9月2日提交至美国受理局，申请号为PCT/US2011/050283，名称为“Regenerative Laying Pipe”的专利合作条约申请中所描述和示出的，吐丝管具有摩擦力紧配啮合的内外同心层，其中由于离心力、局部热膨胀的差异以及在层之间的热循环，在吐丝机操作期间内层相对于外层轴向前进。因此，吐丝管或其他细长吐丝路径内部的磨损部沿着管内部前进，使得“新鲜的”未磨损的表面不断补充磨损部。具体地，参考图11至图15C，根据本实用新型的吐丝管460具有由铁金属（例如，钢）构造的外部管材或管461，该管具有与轴A对齐的入口部462，中间段28b远离轴A弯曲，并且传送部28c具有从轴A测量的半径。 
内部管材或管463具有分别内衬在外部管材461的入口部、中间部和传送部中的入口部、中间部和传送部，并且由非铁材料（例如，不锈钢或碳化钨）构造。仅通过与外部管材的摩擦接触，针对相对于外部管材461的运动限制内部管材463。已观察到，在使用中，在区域Z中吐丝管463A的内表面倾向于加速的局部磨损，约在入口部28a与中间部28b的结合处，并且此外在区域Z2中约在中间部28b与传送部28c之间的结合处。如果不加抑制，该局部磨损会引起内管表面的过早开槽，继而产品通过吐丝管的壁穿透。 
根据本实用新型，可以如下处理该磨损问题：通过将外部管材461内排列有内部管材463，并且允许仅通过其各自外表面和内表面之间的摩擦接触针对在外部管材内的运动而限制内部管材。 
当吐丝路径吐丝管460处于使用中时，内部管材463通过与热的被碾轧产品M接触而被加热。通常，热的被碾轧产品将处于大约900℃至1100 ℃的温度，这将导致内部管材463被加热到大约400℃的上升温度。通常外部管材将由于其暴露于周围环境而具有较低的温度。 
另外，如图12所示，作为绕轴A旋转的结果，吐丝管的中间部28b将遭受离心力FCEN。该力可以被分解为与吐丝管的引导路径垂直的力FN，以及朝向吐丝管的传送端施加的驱动力FD。驱动力FD将被由穿过吐丝管的热的被碾轧产品施加的另外的驱动力取代。 
如图15A所示，由于内部管材463通过接触热的被碾轧产品而被加热，内部管463将遭受向入口端（箭头FEE）和传送端（箭头FDE）的相反方向施加力的膨胀。膨胀力FEE和FDE足以克服摩擦阻力FF。膨胀力FEE被膨胀力FDE与驱动力FD的总和克服，导致内部管材463在外部管材461内朝向外部管材的传送端递增地移位。 
如图15B所示，当内部管材463的温度稳定时，没有膨胀或收缩力。摩擦力FF克服驱动力FD，并且内部管材在外部管材内保持固定。 
如图15C所示，当内部管材463被冷却时，它将经历收缩，此外还施加朝向入口端（箭头CEE）和传送端（箭头CDE）的相反力。力CEE和CDE足以克服摩擦阻力FF。收缩力CEE被收缩力CDE与驱动力FD的总和克服，导致内部管材463的入口端在外部管材461内朝向外部管材的传送端464递增地移动。 
因此，将发现随着吐丝路径吐丝管460经历加热和冷却循环，内部管材463将沿着朝向外部管材461的传送端464的一个方向递增地移位。该递增的移位将改变并且因此更新内部管材与热的被碾轧产品摩擦接触的内表面，而且这样做将避免在任何一个给定区域处的长时间摩擦接触。内部管材463与内部管套（sleeve）470的轴向交迭嵌套构造补偿内部管材朝向传送端464的轴向前进，使得两个嵌套管层限定细长材料M。 
分段的叠接吐丝路径细长结构吐丝管的任意非铁或含铁材料部分可以被限定或保持在外部含铁材料管层内，并且相反地该分段的叠接吐丝路径吐丝管可以以分层的方式限定另一管（含铁或非铁材料）。如果合乎期望，可以从一种或更多种非铁材料、以单层或者两个或更多的嵌套多层来整体地制造整个吐丝管或等同的细长路径结构。例如，如果合乎期望，可以从非铁材料构造整个单层路径或管。在图16至图18中，吐丝路径吐丝管860具有在其中限定用于流通细长材料的大体连续表 面860A的第一入口端862和第二排出端864。吐丝路径吐丝管860为由叠接的相邻子部件861、880和861B制造的组合结构，该叠接的相邻子部件861、880和861B形成外部同心层以及大体同心管内层，包括部863、870、865和865A。具体地，参考从入口端862至排出端864的下游流动方向，吐丝管860的外层具有邻接并且结合至制造的磨损元件880且又结合至下游的钢管861B的钢外部管段861，磨损元件880被示为通过焊珠（未示出）而浇铸或烧结的结构（例如烧结的碳化钨）。吐丝管860也具有内部嵌套层，该内部嵌套层也是从入口端862至排出端864包括内部钢管863，其邻接非铁材料磨损插入物870（由例如不锈钢管材形成），并且又邻接内层钢管865。参考图15，钢管865邻接制造的磨损元件880。最终内层钢管865邻接制造的磨损元件880的另一下游端部。内部段863、870、865和865A不需要严格地彼此耦合，这是因为它们被外部管层861、880和861B限定并且被俘获在外部管层861、880和861B中。尽管内部段863、870、865和865A不需要严格地彼此耦合，然而内表面可以有效地连续，这是因为相邻段之间的间隙充分小于细长材料的直径和圆周，使得该间隙不会阻止细长材料通过细长结构吐丝管860的输送。 
对于本文中本实用新型的所有吐丝细长路径结构实施方式，吐丝路径细长结构可以具有对称或非对称的横截面，并且可以以一系列相邻段制造。吐丝细长路径的内部直径可以变化，例如通过改变内部管的壁厚度，然而如果需要的话，保持相同的外部管直径。内部或外部管材或者其它细长结构元件461和463可以由各种铁或包括陶瓷的非铁材料制造，优选的示例包括：铁金属、镍基合金、钴基合金和钛基合金，以及其中任何的所沉积的纳米颗粒涂层。更具体地，外部管包括任何期望的材料或金属（钢通常是成本有效的选择）或非金属结构，例如碳纤维增强丝（filament reinforced carbon fiber）。碳纤维增强丝或其他外部细长路径构件/管的内表面可以包括沉积在其上的由非铁材料的纳米颗粒层形成的内层、诸如不锈钢或碳化钨。沉积的纳米层用作独立内部管路径结构的等同物。内部管或其它功能等同的内层路径形成结构包括含铁或非铁材料，其包括陶瓷、纳米颗粒材料涂层、钢或者非铁合金（例如，不锈钢、碳化钨）或者所谓的超合金（例如，镍基合金（
Figure DEST_PATH_GDA00003026012500131
耐高温镍基合金（
Figure DEST_PATH_GDA00003026012500132
）或哈斯特镍合金（
Figure DEST_PATH_GDA00003026012500133
））。可以针对内部或外部管层替代其他非铁金属，包括例如不锈钢、碳化钨和所谓的超合金（例如，
Figure DEST_PATH_GDA00003026012500134
或
Figure DEST_PATH_GDA00003026012500136
陶瓷或者以 上的纳米颗粒层。内部管材与细长材料接触的内表面可以被处理或涂层（包括纳米颗粒涂层）以增加表面硬度、减小摩擦或降低热消融。 
本实用新型的实施方式包括但不限于以下方案： 
方案1.一种用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，所述装置包括： 
细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送所述细长材料的连续的内表面，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中包括至少一种非铁材料。 
方案2.根据方案1所述的装置，在所述区域中的所述内表面包括一种或更多种非铁材料，并且所述路径的其它部分包括一种或更多种含铁材料。 
方案3.根据方案1所述的装置，在所述区域中还包括被外层俘获的非铁内层。 
方案4.根据方案3所述的装置，所述外层的材料从含铁材料和非铁材料中选择。 
方案5.根据方案3所述的装置，所述内层还包括邻接所述非铁材料的含铁材料，所述邻接的材料被所述外层俘获。 
方案6.根据方案5所述的装置，还包括：轴向端部环，所述轴向端部环附接至用于将所述内层俘获在其中的所述外层。 
方案7.根据方案3所述的装置，所述非铁内层和所述外层彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
方案8.根据方案7所述的装置，整个所述内层包括非铁材料，并且所述外层包括含铁材料或非铁材料。 
方案9.根据方案1所述的装置，所述区域的内表面从硬化区域和摩擦减小区域中选择。 
方案10．根据方案1所述的装置，所述非铁材料从镍基合金、钴基合金、钛基合金、不锈钢、碳化钨、陶瓷和超合金中选择。 
方案11.根据方案10所述的装置，所述非铁材料包括在沉积于所述内表面上的纳米层中。 
方案12.一种轧机线圈成型吐丝系统，包括： 
被驱动的旋转套筒；以及 
细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送 细长材料的连续的内表面，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中具有非铁材料。 
方案13.根据方案12所述的系统，所述内表面在所述区域中包含至少一种非铁材料，并且所述路径的其它部分包含至少一种含铁材料。 
方案14.根据方案13所述的系统，所述细长的中空路径结构包括管状的吐丝管。 
方案15.根据方案12所述的系统，所述区域的非铁材料横向地邻接于所述区域之外的材料，并且在它们之间形成连续的内表面。 
方案16.根据方案12所述的系统，所述内表面在所述区域中包括被外层俘获的非铁内层。 
方案17.根据方案16所述的系统，所述非铁内层和所述外层彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
方案18.一种用于制造在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置的方法，所述方法包括： 
构造具有内表面的细长中空路径结构，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中包括一种或更多种非铁材料，以及在所述结构的经受较低的磨损率的其它部分中包括其他材料。 
方案19.根据方案18所述的方法，还包括：构造所述路径的限定所述区域的内表面的部分，以及将所述内表面俘获在所述细长中空路径结构内。 
方案20.根据方案19所述的方法，还包括：构造所述路径的限定所述区域的内表面的部分，并且将其嵌套在所述细长中空路径结构内。 
尽管已在本文中详细地示出和描述了结合本实用新型的教示的多个实施方式，但是本领域的普通技术人员能够容易地想出仍结合本实用新型的教示的许多其他变化的实施方式。 

Claims (17)

1.一种用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，所述装置包括： 
细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送所述细长材料的连续的内表面，其特征在于，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中包括至少一种非铁材料。 
2.根据权利要求1所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，在所述区域中的所述内表面包括一种或更多种非铁材料，并且所述路径的其它部分包括一种或更多种含铁材料。 
3.根据权利要求1所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，在所述区域中还包括被外层俘获的非铁内层。 
4.根据权利要求3所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述外层的材料从含铁材料和非铁材料中选择。 
5.根据权利要求3所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述内层还包括邻接所述非铁材料的含铁材料，所述邻接的材料被所述外层俘获。 
6.根据权利要求5所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，还包括：轴向端部环，所述轴向端部环附接至用于将所述内层俘获在其中的所述外层。 
7.根据权利要求3所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述非铁内层和所述外层彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
8.根据权利要求7所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，整个所述内层包括非铁材料，并且所述外 层包括含铁材料或非铁材料。 
9.根据权利要求1所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述区域的内表面从硬化区域和摩擦减小区域中选择。 
10.根据权利要求1所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述非铁材料从镍基合金、钴基合金、钛基合金、不锈钢、碳化钨、陶瓷和超合金中选择。 
11.根据权利要求10所述的用于在轧机线圈成型吐丝系统中保持和输送细长材料的装置，其特征在于，所述非铁材料包括在沉积于所述内表面上的纳米层中。 
12.一种轧机线圈成型吐丝系统，包括： 
被驱动的旋转套筒；以及 
细长的中空路径结构，所述细长的中空路径结构限定用于在其中输送细长材料的连续的内表面，其特征在于，所述内表面在经受相对较高的磨损率的至少一个区域中具有非铁材料。 
13.根据权利要求12所述的轧机线圈成型吐丝系统，其特征在于，所述内表面在所述区域中包含至少一种非铁材料，并且所述路径的其它部分包含至少一种含铁材料。 
14.根据权利要求13所述的轧机线圈成型吐丝系统，其特征在于，所述细长的中空路径结构包括管状的吐丝管。 
15.根据权利要求12所述的轧机线圈成型吐丝系统，其特征在于，所述区域的非铁材料横向地邻接于所述区域之外的材料，并且在它们之间形成连续的内表面。 
16.根据权利要求12所述的轧机线圈成型吐丝系统，其特征在于，所述内表面在所述区域中包括被外层俘获的非铁内层。 
17.根据权利要求16所述的轧机线圈成型吐丝系统，其特征在于，所述非铁内层和所述外层彼此周向地摩擦接触，在所述细长路径结构的重复加热和冷却循环期间所述内层相对于所述外层轴向地前进。 
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