DE69309982T2

DE69309982T2 - Drahtlegekopf mit Anfangs- und Endringausführung

Info

Publication number: DE69309982T2
Application number: DE69309982T
Authority: DE
Inventors: Terence M Shore; Harold E Woodrow
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1993-01-15
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2013-01-16
Also published as: KR960005874B1; AR247838A1; MX9300137A; JPH089059B2; GR3023897T3; TW209184B; DE69309982D1; AU3049992A; ES2100449T3; ATE152014T1; EP0554976B1; AU667646B2; AU7293094A; EP0554976A1; CN1081125A; RU2097157C1; BR9300490A; KR930017638A; CN1047543C; US5312065A

Description

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Drahtwalzwerke, und befaßt sich insbesondere mit einer Verbesserung von Legeköpfen, die dazu dienen, den aus solchen Walzwerken austretenden Draht in Spiralen zu legen, sogenannte "Ringe".
Es soll zunächst auf die Figuren 1 und 2 eingegangen werden. Das übliche Abgabeende eines Drahtwalzwerkes ist schematisch dargestellt und umfaßt das letzte Rollengerüst eines finishing Blocks 10, zahlreiche Wasserkästen 12, 14, eine Nachwalzeinheit 16, einen Legekopf 18, einen Kühlförderer 20 und einen Nachformbehälter 22. Der Draht tritt aus dem finishing Block 10 bei erhöhter Temperatur im Bereich von 650º bis 950ºC aus. Der Draht wird in den Wasserkästen 12,14 abgeschreckt, bevor er durch die Nachwalzeinheit 16 in den Legekopf 18 eintritt. Der Legekopf formt das Produkt in schraubenförmige Ringe 24, die auf den Förderer 20 aufgegeben und von diesem zum Nachformbehälter 22 transportiert werden. Auf dem Förderer werden die Ringe zu einer Spencer-Formation geformt und verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen, beispielsweise einem kontrollierten Abkühlen in vorbestimmten Maße, um ausgewählte metallurgische Eigenschaften zu erlangen. Die Ringe fallen vom Abgabeende des Förderers in den Nachformbehälter 22, wo sie rund um einen vertikalen Dorn 26 zu stehenden zylindrischen Spulen angesammelt werden. Andere Vorrichtungen, die nicht dargestellt sind, entnehmen die Spulen aus dem Behälter zwecks Transports zu anderen Orten.
Es ist wichtig, ein gleichförmiges Ringmuster auf dem Förderer 20 beizubehalten, wobei die Durchmesser der Ringe derart sind, daß sie sanft in den Nachformbehälter fallen, ohne am Außenumfang des Behälters oder am zentralen Dorn 26 festgehalten zu werden. Ein derartiges Ereignis würde die Einrichtung beschädigen und eine aufwendige Unterbrechung der Produktion verursachen.
Während ein Segment des Drahtes im Walzwerk gerollt und ein anderes Segment des Drahtes durch den Legekopf hindurchgeführt wird, wo es in Ringe geformt wird, die auf den Förderer gelegt werden, verbleiben die Betriebsbedingungen im wesentlichen konstant. Somit läßt sich ein gleichförmiges Ringmuster erzielen durch Synchronisieren der Arbeitsgeschwindigkeit des Legekopfes mit der Geschwindigkeit, mit welcher der Draht aus dem Walzwerk austritt.
Verläßt das hintere Ende des Drahtes das Walzwerk, so gelangt die Nachwalzeinheit zum Einsatz und dient dazu, das Stabilisieren der Betriebsbedingungen fortzusetzen. Werden Produkte kleineren Durchmessers in der Größenordnung von 5,5 mm bei höheren Geschwindigkeiten im Bereich vom 100 m/s gewalzt, so wirkt die Nachwalzeinheit als Bremse, die der Tendenz des Produktes entgegenwirkt, nach dem Herausfallen des Radendes aus dem finishing Block schneller zu werden. Wird das Produkt mit einem größeren Durchmesser in der Größenordnung von 12 bis 20 mm bei niedrigeren Geschwindigkeiten im Bereich 11 bis 30 m/s gewalzt, so dient die Nachwalzeinheit in gleicher Weise dazu, das Produkt weiterhin durch den Legekopf auszustoßen, nachdem das ablaufende Ende aus dem finishing Block herausgefallen ist.
Ein Problem besteht jedoch dann, wenn das ablaufende Ende des Produktes die Nachwalzeinheit 16 verläßt. Die Entfernung "d" zwischen der Nachwalzeinheit und dem Abgabeende des Legekopfes 18 liegt üblicherweise bei 4 m, was gleich oder geringfügig größer als der Umfang eines Ringes ist, der auf den Förderer abgelegt wird. Bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten neigt diese relativ geringe Produktänge zu einem Schnellerwerden, wenn das ablaufende Ende die Nachwalzeinheit verläßt, was zu einem Schnallenbilden und/oder einer Vergrößerung des Durchmessers des letzten Ringes führt. Dies kann wiederum den Durchlauf des letzten Ringes nach unten in den Nachformbehälter beeinträchtigen.
Ein verwandtes, wenn auch anderes Problem kann am vorderen Ende des Produktes auftreten, wenn dieses den Legekopf verläßt, und bevor es mit dem Fördere in Berührung gelangt. Während diesen kurzen Intervalls sind die Bedingungen wiederum unstetig, und demgemäß kann die Gestalt des Führungsringes verformt oder mit Haken versehen werden. Dies kann dazu führen, daß das Führungsende auf dem Dorn 26 des Nachformbehälters verzwirnt.
Es wurden Versuche unternommen, die genannten Probleme dadurch zu lösen, daß die Betriebsgeschwindigkeit des Legekopfes dahingehend variiert wird, daß sie sich veränderlichen Betriebsbedingungen anpaßt. Bei Walzwerks-Fördergeschwindigkeiten von 100 m/s und größer ist es jedoch schwierig, die Trägheit des Legekopfes während der kurzen Zeitspanne zu beherrschen, innerhalb welcher das vordere und das hintere Ende in unstetem Zustand laufen.
FR-A-1526997, die die Basis des Oberbegriffes von Anspruch 1 bildet, beschreibt einen Legekopf zum axialen Formen von Draht in eine Reihe von Ringen, umfassend einen langgestreckten hülsenförmigen Träger, Mittel zum Rotieren des Trägers um seine Längsachse sowie ein Rohr, das von dem Träger getragen ist, das ein Einlaßende aufweist, welches mit der Achse des hülsenförmigen Trägers fluchtet, um den Draht aufzunehmen und das einen gekrümmten Bereich aufweist, der dazu dient, den Draht zu einer kontinuierlichen Reihe von Ringen zu formen. Der Legekopf beinhaltet eine Schnecke zum Führen des Drahtes bei dessen Austritt aus dem Rohr sowie einen zylindrischen Schirm um die Schnecke.
DD-A-269329 beschreibt einen Legekopf zum axialen Formen von Draht in eine Reihe von Ringen, ähnlich dem Aufbau gemäß FR-A-1526997, ausgenommen dessen, daß eine gekrümmte Führungsplatte anstelle einer Schnecke verwendet wird.
Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Legekopf mit einer Hilfsführung auszustatten, die dazu dient, die Gestalt des vorderen und hinteren Endes von Produkten geringeren Durchmessers bei hohen Geschwindigkeiten zu stabilisieren und zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hilfsführung vorzusehen, die vom Legekopf leicht abgenommen werden kann, um das Walzen von Produkten größerer Durchmesser und geringerer Geschwindigkeiten zu ermöglichen.
Eine begleitende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen von Mitteln zum zuverlässigen Zentrieren und Stabilisieren der Hilfsführung am Legekopf zwecks Verdrehens in ausgewuchtetem Zustand.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Legekopf zum Formen von axial sich bewegenden langgestreckten Produkten in eine Reihe von Ringen vorgesehen; der Legekopf hat einen langgestreckten hülsenförmigen Träger, Mittel zum Rotieren des Trägers um seine Längsachse, ein Rohr, das vom Träger zwecks Rotation hiermit getragen ist, das ein Einlaßende aufweist, das mit der Achse fluchtet und dazu dient, das Produkt aufzunehmen, mit einem Zwischenbereich, der eine gekrümmte Führungsbahn bildet, die vom Einlaßende zu einem Auslaßende führt, angeordnet zum Umlauf um die genannte Achse, und von wo aus das genannte Produkt in Gestalt einer kontinuierlichen Reihe von Ringen abgegeben wird sowie Führungsmittel, die mit dem genannten Auslaßende kommunizieren, um eine schraubenlinienförmige Erstreckung der Führungsbahn zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Führungsmittel einen radial nach außen gewandten Trog umfaßt, der abnehmbar am genannten Träger zwecks Umlaufs hiermit vorgesehen ist, und einen zylindrischen Schirm, der den Trog umgibt und mit diesem zusammenarbeitet, um eine radial und axial begrenzte schraubenlinienförmige Erstreckung der genannten Führungsbahn zu definieren.
Der schraubenlinienförmige Trog weist eine zentrale Nabe auf, die abnehmbar am hülsenförmigen Rohrträger befestigt ist, der das Legerohr trägt. Die zentrale Nabe und der hülsenförmige Rohrträger beinhalten beschichtete Flächen, die sicherstellen, daß die Komponenten zuverlässig montiert werden zwecks ausgeglichener Rotation.
Die schraubenlinienförmige Erstreckung definiert vorzugsweise wenigstens einen vollständigen Umlauf um die Drehachse des Legerohres. Der zylindrische Schirm kann wahlweise montiert werden zwecks unabhängiger Rotation um die Drehachse des Legerohres.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden:
Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Abgabeendes eines typischen Drahtwalzwerkes.
Figur 2 ist eine Draufsicht gemäß der Linie 2-2 in Figur 1.
Figur 3 ist eine Längsschnittansicht des Legekopfes gemäß Figur 1 in vergrößertem Maßstab, wobei Teile zum besseren Veranschaulichen der inneren Komponenten weggebrochen sind.
Figur 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die Mittel zum Zentrieren und lösbaren Ankoppeln der drehbaren Komponente der Hilfsführung am drehbaren Legerohrträger zeigt.
Figur 5 ist eine Frontansicht der drehbaren Komponente der Hilfsführung.
Figur 6 ist eine Seitenansicht der drehbaren Komponente.
Figur 7 ist eine Ansicht der drehbaren Komponente von unten.
Figur 8 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie 8-8 von Figur 3.
Es soll auf die Figuren 3 bis 7 eingegangen werden. wie man sieht, umfaßt der Legekopf 18 ein festes Gehäuse 28 mit einem Eintrittsteil 28a und einem Abgabeteil 28b mit einer sich nach hinten erstreckenden Schutzvorrichtung 28c. Der Eintrittsteil 28a weist in axialem Abstand voneinander angeordnete Lager 32, 34 auf, die einen hülsenförmigen Träger 36 drehbar lagern. Der hülsenförmige Träger kann zweckmäßiger Weise in axial miteinander fluchtende Komponenten 36a, 36b unterteilt sein, mit bei 38 aneinandergeschraubten Flanschenden. Die hülsenförmige Tragkomponente 36a trägt ein Kegelrad 40, das mit einem Kegelrad 42 auf einer rechtwinkligen Welle 44 kämmt. Wenn auch nicht dargestellt, so versteht es sich, daß die Welle 44 von einem Motor angetrieben ist, der außerhalb des Eintrittsgehäuseteiles 28a angeordnet ist. Der Umlauf der Welle 44 treibt die miteinander kämmenden Zahnräder 40, 42, um den hülsenförmigen Träger 36 um seine Längsachse "A" umlaufenzulassen.
Ein dreidimensional gekrümmtes Legerohr 46 ist auf dem hülsenförmigen Träger 36 drehfest gelagert. Wenn auch nicht dargestellt, so versteht es sich, daß das Legerohr durch herkömmliche Konstruktionsmittel mit dem hülsenförmigen Träger 36 verbunden ist, beispielsweise durch eine Spiralrippe, die radial vom Träger vorsteht. Derartige Verbindungskonstruktionen sind dem Fachmann bestens bekannt. Das Legerohr 46 hat ein Einlaßende 46a, das mit der Achse A fluchtet und unmittelbar stromabwärts von einer Eintrittsführungsbuchse 48 angeordnet ist, die in das Frontende der hülsenförmigen Trägerkomponente 36a eingesetzt ist. Ein Zwischenteil 46b des Legerohres bildet eine dreidimensional gekrümmte Führungsbahn, die vom Eintrittsende 46a zu einem Austrittsende 46c führt, radial von der Achse A und derart angeordnet, daß er um diesen umläuft.
Während des Walzbetriebes tritt der Draht in den Legekopf entlang der Achse A ein. Der Draht tritt durch die Führungsbuchse 48 in das Eintrittsende 46a des umlaufenden Legerohres 46 ein. Die Drehgeschwindigkeit des Legerohres und die Krümmung dieses Zwischenabschnittes 46b sind derart gewählt, daß der Draht aus dem Austrittsende 46c als eine Reihe kontinuierlicher Ringe 24 austritt (siehe Figur 1).
Die vorliegende Erfindung schafft eine Verlängerung der gekrümmten Führungsbahn, gebildet aus dem Legerohr 46. Die Führungsbahnverlängerung ist durch innere und äußere Komponenten definiert, allgemein mit 50 und 52 bezeichnet; die innere Komponente läuft mit dem Legerohr 46 und dessen hülsenförmigen Träger 36 relativ zur äußeren Komponente um, die gegebenenfalls unabhängig rotierbar ist.
Die äußere Komponente 52 der Führungsbahnverlängerung umfaßt einen zylindrischen Schirm 54, der in einem Raum zwischen dem stromabwärtigen Ende 56 des Gehäuseabgabeteiles 28b und der stationären, sich nach hinten erstreckenden Vorrichtung 28c befindet. Ein Außenzahnkranz 58 ist am Schirm befestigt. Ein Lager 60 größeren Durchmessers lagert den Zahnkranz 58 auf einem Kragen 62, der an der Schutzvorrichtung 28c befestigt ist. Der Zahnkranz 58 kämmt mit einem Ritzel 64, das von einem Motor 66 angetrieben ist.
Die innere Komponente 50 der Führungsbahnverlängerung umfaßt einen schraubenlinienförmigen Trog 68, dessen offene Seite radial nach außen zu dem umgebenden zylindrischen Schirm 54 weist. Der Trog 68 ist auf der Kante einer spiraligen Rippe 70 gelagert, die eine zentrale Öffnung aufweist, in welcher eine Nabeneinheit 72 fixiert ist.
Wie man am besten aus Figur 4 erkennt, umfaßt das rückwärtige Ende der hülsenförmigen Tragkomponente 36b abgestufte, sich fortlaufend verringernde Durchmesserabschnitte 74a, 74b, 74c, die zu einer Wand 76 führen. Ein Einsatz 78 mit einer inneren, sich verjüngenden Fläche 78a ist in Abschnitt 64a fixiert. Eine Basisplatte 80 mit einer sich axial erstreckenden Gewindespindel 82 ist an einer Wand 76 befestigt. Die Gewindespindel 82 ragt axial über das Ende der Tragkomponente 36b hinaus.
Die Nabeneinheit 72 umfaßt eine zylindrische Nabe 84, die einen inneren Durchgangskanal 86 bildet. Die Nabe weist eine äußere, sich verjüngende Fläche 84a auf, einen kreisförmigen Flansch 84b, der radial in den Kanal 86 vorsteht sowie eine äußere kreisförmige Schulter 84c in axialem Abstand von der sich verjüngenden Fläche 84a. Eine Buchse 88 mit Innengewinde ist von Kanal 86 umschlossen. Die Buchse 88 weist eine Außenschulter 88a auf, die mit einer ringförmigen Halteplatte 90 zusammenwirkt, die ihrerseits an ihrem inneren Ende befestigt ist, um den dazwischenliegenden Innenflansch 84b einzuspannen. Das Außenende der Buchse 88 ist durch eine Kappe 92 abgeschlossen.
Wird die innere Komponente 72 der Führungsbahnverlängerung am Legerohrträger 36 montiert, so wird die Nabe 84 axial in das Ende der hülsenförmigen Trägerkomponente 36b eingesetzt, und die Buchse 88 auf die Spindel 82 aufgeschraubt. Ist die Buchse 88 angezogen, so sind die inneren und äußeren, sich verjüngenden Flächen 78a, 84a in zusammenwirkenden keilförmigen Eingriff gebracht, womit sichergestellt ist, daß die Nabe 84 auf der Achse A zentriert ist.
Gleichzeitig wirkt die äußere Ringschulter 84c des inneren Nabenendes mit der inneren, abgestuften Schulter 74c der Nabenkomponente 36b zusammen, um einen stabilisierenden Effekt der Nabe herbeizuführen. Das Endergebnis besteht darin, daß durch Anziehen der Gewindebuchse 88 die gesamte innere Komponente 72 der Führungsbahnverlängerung am Legerohrträger 36 zuverlässig montiert ist, um mit diesem in ausgeglichenem Zustand umzulaufen.
Wie sich aus den Figuren 5 bis 7 ergibt, definiert der schraubenlinienförmige Trog 68 wenigstens einen vollständigen Umlauf um die Achse A. Das Aufnahmeende des Troges befindet sich unmittelbar am Auslaßende 46c des Legerohres 46 und kommuniziert mit diesem. Somit wirkt Trog 68 mit dem Schirm 54 dahingehend zusammen, daß eine schraubenlinienförmige Verlängerung der Führungsbahn geschaffen wird, die durch das Legerohr 46 gebildet ist.
Bei Produkten höherer Geschwindigkeit und kleineren Durchmessers dient diese schraubenlinienförmige Verlängerung dazu, die Frontenden besser zu definieren und zu kontrollieren, wobei ein Verhaken ausgeschlossen oder wenigstens wesentlich minimiert wird. Die Führungsenden sind sowohl in radialer als auch in axialer Richtung entlang einer zusätzlichen Bahn von wenigstens 360º um die Achse A herum eingeschlossen, was jeglicher Tendenz des Produktes zum Schnallenbilden entgegenwirkt, während eine zuverlässige und beständige Kreisgestalt des letzten Ringes eines jeden Drahtabschnittes geschaffen wird.
Der Reibkontakt zwischen Drähten hoher Geschwindigkeit und dem Schirm 54 führt zu einer vorteilhaften Aufnahme überschüssiger Energie nach dem Auslaufen des ablaufenden Endes aus der Nachwalzeinheit 16. Dieser Effekt läßt sich kontrollieren durch Verdrehen des Schirmes 54. Ein Verdrehen des Schirmes 54 in einer Richtung entgegen jener, in welcher das Produkt aus dem Legerohr 46 austritt, führt zu einer Energieabsorbtion. Bei größeren Drähten führt eine Verdrehung des Schirmes in Richtung des Austretens des Produktes dazu, daß Energie aufgebracht wird und dazu beiträgt, daß das hintere Ende austritt.
Werden Drähte größerer Durchmesser bei geringeren Geschwindigkeiten gewalzt, so ist eine zusätzliche Führung über jene hinaus, die das Legerohr bringt, nicht erforderlich und kann sogar nachteilig sein. Somit wird die innere Komponente 50 ganz einfach aufgemacht und vom Legekopf entfernt. Dies kann rasch dadurch geschehen, daß die Gewindebuchse 88 von der Gewindespindel 82 gelöst und abgenommen wird. Alle anderen Komponenten, eingeschlossen der Schirm 54, können an Ort und Stelle verbleiben.

Claims

1. Legekopf (18) zum Formen eines sich axial bewegenden, langgestreckten Produktes in eine Serie von Ringen (24), mit einem langgestreckten hülsenförmigen Träger (36), mit Mitteln zum Rotieren des Trägers um seine Längsachse, mit einem Rohr (46), das drehfest vom Träger getragen ist, ein Einlaßende (46a) aufweist, das mit der Achse fluchtet und dazu dient, das Produkt aufzunehmen, mit einem Zwischenteil (46b), der eine gekrümmte Führungsbahn bildet, die vom Einlaßende zu einem Auslaßende führt und derart angeordnet ist, daß er um die genannte Achse umläuft, und von welchem aus das Produkt in Gestalt einer kontinuierlichen Serie von Ringen abgegeben wird, und mit Führungsmitteln, die mit dem genannten Auslaßende kommunizieren um eine schraubenlinienförmige Verlängerung der Führungsbahn zu definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Führungsmittel einen radial nach außen weisenden Trog (50) umfassen, der abnehmbar an den Träger 36 drehfest angeschlossen ist, ferner durch eine zylindrischen Schirm (52), der den Trog umgibt und mit diesem zusammenarbeitet, um eine radial und axial begrenzte, schraubenlinienförmige Verlängerung der Führungsbahn zu definieren.

2. Legekopf nach Anspruch 1, wobei die schraubenlinienförmige Verlängerung der Führungsbahn wenigstens einen vollständigen Umlauf um die genannte Achse definiert.

3. Legekopf nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend Montagemittel zum lösbaren Befestigen des genannten schraubenlinienförmigen Troges an dem genannten hülsenförmigen Träger.

4. Legekopf nach Anspruch 3, wobei der hülsenförmige Träger ein Frontende im Bereich des Einlaßendes des genannten Rohres, und ein rückwärtiges Ende im Bereich einer Ebene aufweist, enthaltend die Umlaufbahn des Auslaßendes des genannten Rohres, und wobei das Montagemittel eine zentrale Nabe (42) umfaßt, die im rückwärtigen Ende des genannten Trägers aufgenommen ist.

5. Legerohr nach Anspruch 1, wobei das genannte Führungsmittel radial in innere und äußere Komponenten unterteilt ist, und die innere Komponente lösbar am genannten Träger drehfest in bezug auch auf die äußere Komponente befestigt ist.

6. Legekopf nach Anspruch 4, wobei die zentrale Nabe (72) in axialem Abstand voneinander angeordnet erste und zweite äußere Positionierflächen (84a, 84b), aufweist, die umgeben sind von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden ersten und zweiten inneren Positionierflächen am hülsenförmigen Träger, mit denen sie zusammenarbeiten.

7. Legekopf nach Anspruch 6, wobei die ersten inneren und äußeren Positionierflächen sich verjüngen.

8. Legekopf nach Anspruch 6, wobei die zweiten inneren und äußeren Positionierflächen zylindrisch sind.

9. Legekopf nach Anspruch 7 oder 8, wobei die ersten und zweiten inneren und äußeren Positionierflächen in bezug auf die genannte Achse konzentrisch angeordnet sind.

10. Legekopf nach Anspruch 7, weiterhin umfassend Mittel (78) zum axialen Andrücken der ersten inneren und äußeren Positionierflächen in einen keilförmigen Eingriff.

11. Legekopf nach Anspruch 10, wobei die genannten Mittel ein mit Gewinde versehenes Element (82) aufweisen, das am genannten Träger befestigt ist und an der genannten Achse anliegt, sowie eine Mutter (92), die an die Nabe angeschlossen und auf das mit Gewinde versehene Element aufgeschraubt ist.

12. Legekopf nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, weiterhin umfassend Mittel (58, 64, 66) zum in Umlauf versetzen des zylindrischen Schirmes um die Achse.