JP6242900B2 - 圧延機レイングヘッド - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年９月２８日に出願された米国仮出願第６１／７０７５１０号明細書および２０１２年９月１３日に出願された米国特許出願第１３／６１４１４５号明細書の利益を合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）に基づいて主張し、それらの内容および要旨を引用したことにより本明細書に援用する。

背景
１．分野
本発明の態様は高速棒材圧延機に関し、特に熱間圧延製品を一連のらせん状リングに成形するためにそのような圧延機に使用されたレイングヘッドの改良に関する。

２．関連技術の説明
図１を参照すると、従来のレイングヘッド１０は回転可能に駆動される中空クイル１２を含むハウジングを備えている。クイルは、軸方向に離間した軸受け１４，１６の間で回転可能に支承された管状ボディ１２ａと、取付フランジ２０によって管状ボディ１２ａに着脱可能に固定された突出部１８とに分かれている。突出部は、管状ボディから片持ち状に軸方向および前方向に突出している。

クイル１２は、通常３次元的に湾曲したレイングパイプ２２の形状をした製品ガイドを備えている。レイングパイプは、クイル１２の回転軸線「Ｘ」と位置合わせされた入口端部２２ａと、軸線Ｘから半径方向に離間した送出端部１２ｃにつながる湾曲した中間部分１２ｂとを備えている。

熱間圧延鋼棒は、軸線Ｘに沿ってレイングパイプ２２の入口端部２２ａに送り込まれ、かつらせん形状のリング（図示せず）として送出端部１２ｃから出る。レイングパイプ２２の送出端部１２ｃから出ると、リングは、筒状側板２６によって囲まれたらせん状ガイドトラフ２４によって追加的に拘束され、かつ前方向へ移動させられる。ガイドトラフ２４は、レイングパイプ２２によって形成されたガイド通路の軸方向および半径方向に拘束されたらせん状延長部を提供するために、側板２６と協働するように構成および寸法設定されている。

この延長された拘束部は、製品がレイングヘッド１０から出るときに製品の後端部が変形およびキンクするのを抑えるのに非常に有益であるということが分かっているが、ガイドトラフ２４を支持する仕方およびガイドトラフ２４の設計は、幾つかの問題点を生じさせており、それらの問題点はレイングヘッドの高速運転を犠牲にするということが分かっている。

例えば、レイングパイプ２２の湾曲した中間部分１２ｂは半径方向に突出する支柱２８によって突出部１８に支持されており、またガイドトラフ２４は、片持ちされた突出部１８の端部に着脱可能に取り付けられた別体のディスク状トラフ支持部３０に支持されている。

図２および図３をさらに参照すると、ディスク状トラフ支持部３０は、外縁部に通常２４’で示されるチャネル状トラフセグメントが取り付けられているらせん状プレート３４の中心にハブ３２を備えていることが分かる。

通常、らせん状プレート３４はハブ３２に溶接されており、トラフ支持部３０の結果として得られる構造は、レイングヘッドの高速運転によって生じる応力に耐えることができるように、堅牢でかつひいては重量がある。さらに、トラフ支持部３０をレイングヘッドの回転軸線Ｘに関して正確に位置合わせする際に幾つかの問題が引き起こされる。少しのずれであっても、高速では破壊的な振動が引き起こされる。

別の欠点は、通常は一体の高価なインベストメント鋳造物を備える従来のトラフセグメント２４’に関する。従来の鋳造材料は、熱間圧延製品との摩擦接触によって生じる摩擦に対する十分な耐性を欠いているということが分かっている。この問題に対処しようとする試みは、トラフセグメント側壁の厚みを増すことを含むが、結果として重量が増すことがレイングヘッドの不安定性をさらに助長するということが分かっている。

概要
概して、本発明の態様は、レイングパイプを備えることができる製品ガイドと、ガイドトラフとを、クイルの管状ボディから軸方向および前方向に突出する突出部の一体的な構成部品として形成された連続するらせん状支持部において支持することを含む。

本発明の別の態様によれば、ガイドトラフセグメントは連続する底部に分かれており、その連続する底部はらせん状支持部の外縁部を備えており、側壁はセグメント化されており、トラフ底部に着脱可能に固定されており、かつ摩耗したときに容易に取り替えることができる。

本発明のこれらおよび別の目的、特徴および利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を読むことによってより明確になる。

いくつかの部分が断面で示された、従来のレイングヘッドの側面図である。 図１に示される従来のレイングヘッドの突出部およびガイドトラフアセンブリの前方透視図である。 図１および図２に示される従来のガイドトラフアセンブリの部分分解透視図である。 レイングパイプおよびガイドトラフが、突出部の一体的な構成部品を備えた連続するらせん状支持部に支持された、本発明の例示的な実施の形態によるレイングヘッドクイルの突出部の後方透視図である。 図４に示される突出部の前方透視図である。 図５に示される突出部の片側を示す図である。 図５に示される突出部の反対側を示す図である。 図４の線８−８に沿った、本発明の例示的な実施の形態によるトラフセグメントの詳細を示す、拡大した縮尺の断面図である。 図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ本発明の例示的な実施の形態によるガイドトラフ側壁セグメントの透視図および側面図である。

詳細な説明
本発明によれば、図１に示される突出部１８と別体のディスク状トラフ支持部３０との従来のアセンブリは、一体的な突出部３６に置き換えられ、その例示的な実施の形態は図４に示されている。一体的な突出部３６は、中央管状ボディ３８を備える。中央管状ボディ３８の一端には、図１〜図３に示される従来のレイングヘッドクイル１２の管状ボディ１２ａに接続されるよう構成された取付フランジ４０が提供されている。巻き出されたらせん状渦巻き部として構成される連続したらせん状プレート４２を備えてもよいらせん状支持部が、中央ボディ３８に取り外せないように接合されている。

図５〜図７をさらに参照することによって最もよく理解できるように、らせん状プレート４２は、取付フランジ４０から中央ボディ３８の遠位端に向かって連続して延びている。プレート４２の一部はその縁部においてブラケット４４を支持している。図４から最もよく理解できるように、ブラケット４４はクランプ４６と協働して、レイングパイプ２２をその作動位置に固定している。らせん状プレート４２の残りの縁部は、チャネル状ガイドトラフ５０の底部４８として機能する連続するカラーによって形成されている。

レイングパイプ２２とガイドトラフ５０とを、片持ちされた突出部３６の一体的な構成部品として形成された連続したらせん状プレート４２に支持することによって、応力集中が大幅に軽減される。これによって、ひいては突出部３６の重量の低減が可能になり、その結果、レイングヘッドの回転アセンブリの重心が、有利に後方に移動し、軸受け１４，１６に近くなる。結果として、振動に対する全体的な剛性および耐性は有利に向上する。

図８、図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、ガイドトラフ５０の側面５２はセグメント化されており、かつボルト５４およびナット５６を備えてもよい従来の締結具によって着脱可能に底部４８に固定されている。トラフ側壁セグメント５２の例示的な実施の形態は、図９Ａおよび図９Ｂに示されている。

個々の側壁セグメント５２が摩耗の促進を受ける場合、それらを、それほど摩耗していない他のセグメントを取り替えることなく容易に取り替えることができる。

好適には、側壁セグメント５２は同一である。側壁セグメントは軽量の耐摩耗性材料から鋳造または製造されてよく、実例として、アルミニウム、アルミニウム合金、炭素繊維、熱可塑性樹脂等が挙げられる。追加的にまたは代替として、側壁セグメント５２の内側表面５２’は、例えばナノメタルなどの耐摩耗性材料を含むか、または耐摩耗性材料でコーティングされてもよい。

上述の記載および図面は、本発明の原理を単に例証するものであって限定的に解釈されない。種々の変更および変形が当業者には明らかであろう。そのような全ての変更および変形は、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲に含まれることが理解される。

Claims (25)

1. 軸方向に移動する熱間圧延製品を一連のらせん状リングに形成するレイングヘッドであって、
   軸方向に離間された複数の軸受けの間で回転可能に支承された管状ボディと該管状ボディから軸方向および前方向に突出した突出部とを有する、軸線を中心に回転可能なクイルと、
   前記軸線と位置合わせされかつ前記熱間圧延製品を収容するように配置された入口端部と、該入口端部から、前記軸線から半径方向に離間しかつ前記熱間圧延製品を前記一連のらせん状リングとして排出する送出端部に通じた、中間湾曲部とを有する、前記クイルによって支持された製品ガイドと、
   該製品ガイドのらせん状延長部を提供するガイドトラフであって、前記製品ガイドの前記中間湾曲部および前記送出端部ならびに前記ガイドトラフは、前記クイルの前記突出部の連続するらせん状支持部に支持されている、ガイドトラフと、
   を備え、
   前記連続するらせん状支持部は、前記突出部の一体的な部品として形成されていることを特徴とする、レイングヘッド。
2. 前記クイルの前記突出部は、前記らせん状支持部を有する一体構造を備える、請求項１記載のレイングヘッド。
3. 前記らせん状支持部は、前記突出部から半径方向に突出したらせん状渦巻き部として構成されたらせん状プレートを備える、請求項２記載のレイングヘッド。
4. 前記突出部は、前記管状ボディに着脱可能に固定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のレイングヘッド。
5. 前記らせん状支持部は、前記突出部に一体に接合された製造部品である、請求項２記載のレイングヘッド。
6. 前記製品ガイドはパイプを備える、請求項１から５までのいずれか１項記載のレイングヘッド。
7. 前記パイプは、前記らせん状支持部に着脱可能に固定されている、請求項６記載のレイングヘッド。
8. 前記ガイドトラフは、前記らせん状支持部の外縁によって形成された底部を備え、着脱可能な側壁が前記底部から半径方向外向きに突出している、請求項１から７までのいずれか１項記載のレイングヘッド。
9. 前記着脱可能な側壁は、複数のセグメントに分割されている、請求項８記載のレイングヘッド。
10. 前記側壁セグメントは、実質的に同一である、請求項９記載のレイングヘッド。
11. 前記側壁セグメントは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されている、請求項９記載のレイングヘッド。
12. 前記側壁セグメントは、炭素繊維から構成されている、請求項９記載のレイングヘッド。
13. 前記側壁セグメントは、熱可塑性樹脂から構成されている、請求項９記載のレイングヘッド。
14. 前記側壁セグメントには、耐摩耗性材料がコーティングされている、請求項９記載のレイングヘッド。
15. 前記耐摩耗性材料は、ナノメタルを含む、請求項１４記載のレイングヘッド。
16. 軸方向に移動する熱間圧延製品を一連のらせん状リングに形成するレイングヘッドであって、
    軸方向に離間された複数の軸受けの間で回転可能に支承された管状ボディと該管状ボディから軸方向および前方向に突出した突出部とを有する、軸線を中心に回転可能なクイルと、
    前記軸線と位置合わせされかつ前記熱間圧延製品を収容するように配置された入口端部と、該入口端部から、前記軸線から半径方向に離間しかつ前記熱間圧延製品を前記一連のらせん状リングとして排出する送出端部に通じた、中間湾曲部とを有する、前記クイルによって支持された製品ガイドと、
    連続する底部とセグメント化された着脱可能な側壁とを有する、前記製品ガイドのらせん状延長部を提供するチャネル状ガイドトラフと、
    を備え、
    前記らせん状延長部は、前記突出部の一体的な部品として形成されていることを特徴とする、レイングヘッド。
17. 前記製品ガイドの前記中間湾曲部および前記送出端部ならびに前記チャネル状ガイドトラフは、前記突出部の一体的な構成部品として構成された連続するらせん状支持部に支持されている、請求項１６記載のレイングヘッド。
18. 前記チャネル状ガイドトラフの前記底部は、前記らせん状支持部の外縁を備える、請求項１７記載のレイングヘッド。
19. 前記突出部は、前記管状ボディに着脱可能に固定されている、請求項１６から１８までのいずれか１項記載のレイングヘッド。
20. 前記製品ガイドは、前記らせん状支持部の外縁に着脱可能に固定されたパイプを備える、請求項１７記載のレイングヘッド。
21. 圧延機レイングヘッドの回転クイルから片持ち状に軸方向に突出するように構成された管状突出部であって、前記クイルは、該クイルの回転軸線と位置合わせされた入口端部と、該入口端部から、製品ガイドのらせん状延長部を提供するガイドトラフと連通する送出端部に通じる中間湾曲部と、を有する製品ガイドを支持し、前記突出部は、前記ガイドトラフならびに前記製品ガイドの前記中間湾曲部および前記送出端部のための連続した支持を提供するように構成および配置されたらせん状プレートを備え、該らせん状プレートは、前記突出部の一体的な部品として形成されていることを特徴とする管状突出部。
22. 前記らせん状プレートは、前記突出部の一体部分として構成されている、請求項２１記載の管状突出部。
23. 前記らせん状プレートの外縁が前記ガイドトラフの底部を備える、請求項２１または２２記載の管状突出部。
24. 当該管状突出部の一端が、前記クイルに着脱可能に固定されるように構成および配置されている、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の管状突出部。
25. 前記製品ガイドの前記中間湾曲部および前記送出端部は、前記らせん状プレートの縁部においてブラケットによって固定されている、請求項２１から２４までのいずれか１項記載の管状突出部。

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