專利名稱：再生吐絲管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及吐絲管，其中，該吐絲管使用在軋機(jī)吐絲機(jī)中以將熱軋產(chǎn)品成形為螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明更具體地涉及通過周期性地變換傾向于遭受由與熱軋產(chǎn)品的摩擦接觸所引起的局部加速磨損的內(nèi)部管表面并因而更新內(nèi)部管表面來延長這種管的使用壽命的方法。
背景技術(shù)：
在如圖1中圖示出的典型的線材軋機(jī)中，在爐10中對(duì)坯料再加熱。加熱的坯料從爐中被取出并且通過粗軋機(jī)12、中間軋機(jī)14、精軋機(jī)16以及在一些情況下還有減徑/定徑機(jī)(未圖示)來軋制。然后，成品被引向吐絲機(jī)18，在吐絲機(jī)18處，成品被成形為環(huán)20。環(huán)放置在輸送機(jī)22上以便運(yùn)輸至重整臺(tái)24，在重整臺(tái)24，將環(huán)集結(jié)成卷。當(dāng)在輸送機(jī)上運(yùn)送的同時(shí)，環(huán)受到有控制的冷卻以實(shí)現(xiàn)選定的冶金性能。此外，如圖2中所圖示的，吐絲機(jī)18包括中空的套管軸26，該中空的套管軸26容納彎曲的吐絲管28。由馬達(dá)32提供動(dòng)力的錐齒輪傳動(dòng)裝置30用來圍繞軸線“A”可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)套管軸和吐絲管。在過去的幾十年，線材軋機(jī)的輸出速度已經(jīng)顯著地增加了。例如，軋機(jī)現(xiàn)在具有以110米/秒和更高的速度軋制5.5毫米線材的能力。以這種速度，熱軋產(chǎn)品會(huì)對(duì)吐絲管施加懲罰效應(yīng)，從而引起內(nèi)部管表面經(jīng)歷快速局部摩擦磨損并過早損壞。同樣，由于吐絲管磨損，因此它們向輸送機(jī)22輸出穩(wěn)定的環(huán)型的能力會(huì)劣化。不穩(wěn)定的環(huán)型會(huì)干擾冷卻均勻性并且還會(huì)促成在重整臺(tái)24處的纏繞事故(coiling mishaps)——通常被稱為“纏輥”(cobbling)。需要頻繁且高成本的軋機(jī)停機(jī)以更換過早磨損的吐絲管并且需要解決與重整臺(tái)處的纏輥關(guān)聯(lián)的問題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在增加吐絲管的使用壽命方面已經(jīng)做了反復(fù)嘗試。例如，如在美國專利N0.4074553和N0.5839684中所公開的，已經(jīng)提出用耐磨襯墊內(nèi)襯于吐絲管。美國專利N0.6098909公開了一種不同的方法，其中，吐絲管被由圓錐形襯墊的外表面中的螺旋形凹槽所限定的導(dǎo)引路徑取代，其中圓錐形襯墊的外表面由圓錐形外殼封圍，并且所述襯墊能夠在外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)以漸進(jìn)地變換在外殼內(nèi)表面上的磨損模式。出于各種原因，這些方法中沒有一個(gè)被證明是一種對(duì)管過早磨損問題的實(shí)用解決方案。在使內(nèi)部管表面碳化以增加硬度和耐磨性方面也已經(jīng)做了嘗試。然而，碳化過程需要從高處理溫度進(jìn)行劇烈淬火，這可能使管的彎曲變形。碳化層也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)相對(duì)較脆并且在因暴露于熱軋產(chǎn)品而導(dǎo)致的升高溫度下會(huì)退火。多年來，已經(jīng)被廣泛接受的是，具有減小的孔徑尺寸的吐絲管提供了許多明顯的優(yōu)點(diǎn)。通過將熱軋產(chǎn)品徑向地限制在更小的空間之內(nèi)，提高了導(dǎo)引性并且輸出至冷卻輸送機(jī)的環(huán)型更一致，從而使得能夠以更高的速度軋制。然而，不幸地，這些優(yōu)點(diǎn)在很大程度上已經(jīng)被大大加速的管磨損所抵消。因而，在過去，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)公認(rèn)，必須通過使 用更大孔徑的吐絲管以及以低于軋機(jī)額定設(shè)計(jì)速度的減小的速度進(jìn)行軋制來妥協(xié)。

發(fā)明內(nèi)容
主要地來講，本發(fā)明的目的在于提供一種具有獨(dú)特的再生能力的改進(jìn)的吐絲管，其中，該獨(dú)特的再生能力允許吐絲管保持使用很長期限而不用屈服于由與熱軋產(chǎn)品的摩擦接觸所引起的局部摩擦磨損。根據(jù)本發(fā)明的吐絲管構(gòu)造成在軋機(jī)吐絲機(jī)中繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述吐絲管包括金屬的外管和金屬的內(nèi)管。所述外管具有與管軸線對(duì)齊的入口部段、彎曲離開所述管軸線的中間部段以及從所述管軸線測(cè)量具有恒定半徑的輸出部段。所述內(nèi)管具有入口部段、中間部段和輸出部段，所述內(nèi)管的入口部段、中間部段和輸出部段分別內(nèi)襯于所述外管的入口部段、中間部段和輸出部段。所述內(nèi)管僅通過與所述外管的摩擦接觸約束相對(duì)于所述外管運(yùn)動(dòng)。所述內(nèi)管能夠在所述吐絲管繞其軸線旋轉(zhuǎn)期間響應(yīng)于加熱和冷卻循環(huán)在所述外管內(nèi)漸進(jìn)地移動(dòng)。該漸進(jìn)式移動(dòng)用來周期性地變換與熱軋產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)部管表面并因而更新與熱軋產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)部管表面，并且這樣做就避免了在任何一個(gè)位置處的持久的磨損?，F(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的這些及其它特征和附屬優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的描述，附圖中:


圖1為典型的軋機(jī)布置的示意圖；圖2為吐絲機(jī)和關(guān)聯(lián)的軋機(jī)部件的放大的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的吐絲管的側(cè)視圖；圖4為吐絲管的局部縱向截面圖；圖5為吐絲管的入口端的縱向截面圖；圖6為沿著圖3的線6-6截取的橫截面圖；以及圖7A至圖7C為圖解性的描述，示出了在加熱與冷卻循環(huán)期間作用在內(nèi)管上的力。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D3和圖6，根據(jù)本發(fā)明的吐絲管28構(gòu)造成圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)。吐絲管包括金屬外管34，其中，該金屬外管34具有與軸線A對(duì)齊的入口部段28a、彎曲離開軸線A的中間部段28b以及從軸線A測(cè)量具有恒定半徑的輸出部段28c。金屬內(nèi)管36具有分別內(nèi)襯于外管34的入口部段、中間部段和輸出部段的入口部段、中間部段和輸出部段。內(nèi)管36僅通過與外管的摩擦接觸約束相對(duì)于外管34運(yùn)動(dòng)。管34、36可以由各種金屬來制造，優(yōu)選示例為黑色金屬、鎳基合金、鈷基合金以及鈦基合金。已經(jīng)觀察到，在使用中，吐絲管的內(nèi)表面傾向于在鄰近入口部段28a與中間部段28b的接合處的區(qū)域Z1中以及鄰近中間部段28b與輸出部段28c之間的接合處的區(qū)域Z2中產(chǎn)生加速局部磨損。如果任其發(fā)展，該局部磨損會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部管表面過早形成溝槽，接著導(dǎo)致產(chǎn)品穿透通過吐絲管的壁。根據(jù)本發(fā)明，該磨損問題通過以下方式得以解決:用內(nèi)管36內(nèi)襯于外管34，并且允許內(nèi)管僅通過它們相應(yīng)的內(nèi)外表面之間的摩擦接觸而被限制在外管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)吐絲管在使用中時(shí)，內(nèi)管36由于與熱軋產(chǎn)品接觸而被加熱。通常，熱軋產(chǎn)品會(huì)在約900°C至1100°C的溫度，這會(huì)使得將內(nèi)管36加熱至約400°C的升高溫度。外管由于其暴露于周圍環(huán)境通常具有較低的溫度。此外，如圖4中所示，吐絲管的中間部段28b由于其圍繞軸線A的旋轉(zhuǎn)將受到離心力Fcen。該力能夠分解成垂直于吐絲管的導(dǎo)引路徑的力Fn和朝向吐絲管的輸出端部施加的驅(qū)動(dòng)力Fd。驅(qū)動(dòng)力Fd通過由穿過吐絲管的熱軋產(chǎn)品所施加的附加驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)充。如圖7A中所示，由于內(nèi)管通過與熱軋產(chǎn)品接觸而被加熱，因此其將進(jìn)行膨脹，從而沿著朝向入口端(箭頭Fee)和輸出端(箭頭Fde)的方向相反的兩個(gè)方向施加力。膨脹力Fee和Fde足夠克服摩擦阻力Ff。膨脹力Fee被膨脹力Fde與驅(qū)動(dòng)力Fd的合力克服，從而引起內(nèi)管36在外管34內(nèi)朝向外管的輸出端漸進(jìn)地移位。如圖7B中所示，當(dāng)內(nèi)管36的溫度穩(wěn)定時(shí)，沒有膨脹力或收縮力。摩擦力Ff克服驅(qū)動(dòng)力Fd，因此內(nèi)管保持固定在外管之內(nèi)。如圖7C中所示，當(dāng)內(nèi)管冷卻時(shí)，其將經(jīng)歷收縮，再次朝向入口端(箭頭Cee)和輸出端(箭頭Cde)施加相反的兩個(gè)力。力Cee和Cde足夠克服摩擦力Ff。收縮力Cee被收縮力Cde與驅(qū)動(dòng)力Fd的合力克服，從而引起內(nèi)管36的入口端在外管內(nèi)朝向外管的輸出端漸進(jìn)地移位。因而，可以理解，當(dāng)吐絲管經(jīng)歷加熱與冷卻循環(huán)時(shí)，內(nèi)管36將沿著朝向外管的輸出端的一個(gè)方向漸進(jìn)地移位。該漸進(jìn)式移位將改變內(nèi)管與熱軋產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)表面并因而更新內(nèi)管與熱軋產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)表面，并且這樣做將避免在任何給定區(qū)域處的持久的摩擦接觸。為了彌補(bǔ)內(nèi)管的漸進(jìn)式推進(jìn)，并且如圖5中所示，吐絲管的入口端設(shè)置有固定至外管34的入口部段28a的入口導(dǎo)引部38。入口導(dǎo)引部包括伸縮地突伸至內(nèi)管36的入口部段中的導(dǎo)引管40。重疊距離“D”足夠允許內(nèi)管的入口端的漸進(jìn)式推進(jìn)，而不產(chǎn)生可能阻礙將產(chǎn)品順利地導(dǎo)弓丨至內(nèi)管中的間隙。 由于在軋機(jī)維護(hù)的停工時(shí)間期間、例如坯料之間在軋制程序中的正常間隔等導(dǎo)致內(nèi)管36會(huì)經(jīng)歷加熱與冷卻循環(huán)。然而，優(yōu)選地，加熱與冷卻循環(huán)例如通過將水蒸氣引入至入口導(dǎo)引部中而受到控制，如圖5中以虛線箭頭42所指示的。
權(quán)利要求
1.一種吐絲管，所述吐絲管構(gòu)造成在軋機(jī)吐絲機(jī)中繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述吐絲管包括: 金屬的外管，所述外管具有與所述軸線對(duì)齊的入口部段、彎曲離開所述軸線的中間部段以及從所述軸線測(cè)量具有恒定半徑的輸出部段； 金屬的內(nèi)管，所述內(nèi)管具有入口部段、中間部段和輸出部段，所述內(nèi)管的入口部段、中間部段和輸出部段分別內(nèi)襯于所述外管的入口部段、中間部段和輸出部段，所述內(nèi)管僅通過與所述外管的摩擦接觸約束相對(duì)于所述外管的運(yùn)動(dòng)，所述內(nèi)管能夠在所述吐絲管繞所述軸線旋轉(zhuǎn)期間響應(yīng)于加熱和冷卻循環(huán)沿一個(gè)方向在所述外管內(nèi)漸進(jìn)地移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吐絲管，其中，所述內(nèi)管和所述外管的金屬選自包括黑色金屬、鎳基合金、鈷基合金和鈦基合金的群組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吐絲管，還包括固定至所述外管的入口部段的入口導(dǎo)引部，所述入口導(dǎo)引部具有突伸至所述內(nèi)管的入口部段中的入口管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吐絲管，其中，所述入口管以一重疊距離突伸至所述內(nèi)管的所述入口部段中，所述重疊距離足以允許所述內(nèi)管的入口端的漸進(jìn)式推進(jìn)而不在所述入口管與所述內(nèi)管之間形成間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吐絲管，其中，所述入口導(dǎo)引部構(gòu)造且設(shè)置成允許流體冷卻劑的引入。
6.一種用于與吐絲管一起使用的、周期性地改變易遭受由于與熱軋產(chǎn)品的摩擦接觸而引起的局部加速磨損的內(nèi)部管表面的方法，其中所述吐絲管構(gòu)造成繞軸線旋轉(zhuǎn)，并且所述熱軋產(chǎn)品被引導(dǎo)通過所述吐絲管以成形為螺旋形的系列環(huán)，所述方法包括:將所述吐絲管構(gòu)造為金屬的外管和內(nèi)襯于所述外管的金屬的內(nèi)管的組件，所述內(nèi)管僅通過與所述外管的摩擦接觸約束在所述外管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，所述吐絲管具有與所述軸線對(duì)齊的入口部段、彎曲離開所述軸線的中間部段以及從所述軸線測(cè)量具有恒定半徑的輸出部段；使所述吐絲管繞所述軸線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)引導(dǎo)所述熱軋產(chǎn)品通過所述內(nèi)管；以及通過使所述內(nèi)管周期性地經(jīng)受加熱和冷卻循環(huán)而使所述內(nèi)管在所述外管內(nèi)漸進(jìn)地推進(jìn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述內(nèi)管和所述外管的金屬選自包括黑色金屬、鎳基合金、鈷基合金和鈦基合金的群組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述內(nèi)管通過與被引導(dǎo)通過所述吐絲管的所述熱軋產(chǎn)品接觸而被加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述內(nèi)管被加熱至約400°C的升高溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述加熱和冷卻循環(huán)在所述吐絲管繞所述軸線旋轉(zhuǎn)期間發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種吐絲管，其構(gòu)造成在軋機(jī)吐絲機(jī)中繞其軸線旋轉(zhuǎn)并且包括金屬的外管(34)和金屬的內(nèi)管(36)。所述外管具有與所述軸線對(duì)齊的入口部段、彎曲離開所述軸線的中間部段以及從所述軸線測(cè)量具有恒定半徑的輸出部段。所述內(nèi)管具有入口部段、中間部段和輸出部段，所述內(nèi)管的入口部段、中間部段和輸出部段分別內(nèi)襯于所述外管的入口部段、中間部段和輸出部段。所述內(nèi)管僅通過與所述外管的摩擦接觸約束相對(duì)于所述外管運(yùn)動(dòng)。所述內(nèi)管能夠在所述吐絲管繞所述軸線旋轉(zhuǎn)期間響應(yīng)于加熱和冷卻循環(huán)沿一個(gè)方向在所述外管內(nèi)漸進(jìn)地移動(dòng)。
文檔編號(hào)B21C47/14GK103108708SQ201180043186
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者基思·菲奧魯奇, 克里斯多夫·拉舒亞 申請(qǐng)人:西門子工業(yè)公司