УКЛАДОЧНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ СВЕРТЫВАНИЯ БУХТ
COILING HEAD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к укладочной головке, используемой в соответствующей бухтосверточной машине для непрерывного полупродукта металлического проката по существу прямоугольного сечения. Точнее, настоящее изобретение относится к укладочной головке с усовершенствованным спиральным круговым каналом выходного участка.
Уровень техники
Бухтосверточные машины известного типа располагают на выходе линии прокатки, откуда сходит прокатанный металлический профиль или проволока, и оборудуют вращающейся укладочной головкой, содержащей по меньшей мере трубу специальной формы, которая от осевого направления развертывается и становится частично круговой. Изделие, выходящее из линии прокатки, входит в трубу так, что его ось на входе совпадает с осью прокатки, а выходит из трубы так, что его ось направлена по касательной к окружности бухты, которую требуется получить.
Сформированные таким образом бухты выходят из машины, ложась на ленточный конвейер с роликоопорами, для последующего охлаждения и передачи в зону накопления и/или складирования.
В машинах известного типа в конце трубы предусмотрен спиральный выпускной канал, который работает совместно с цилиндрическими неподвижными защитными элементами с целью стабилизации формуемых бухт и предотвращения деформации головного (переднего) и хвостового (заднего) концов прокатного изделия. В действительности баланс сил при работе обеспечивается присутствием тянущего устройства. Однако когда хвостовой конец прокатного изделия покидает тянущее устройство, особенно это касается изделий небольшого поперечного размера, приблизительно, от 5 мм до 12 мм, движущихся со скоростью 90-120 м/с, возникает неравновесие сил, поскольку тяговое усилие на прокатном изделии, создаваемое укладочной головкой, более не уравновешивается равной и противоположно направленной силой, которая действует на прокатное изделие перед укладочной головкой. Такой дисбаланс сил обуславливает резкое ускорение хвостового конца, что приводит к тому, что материал изделия приобретает скорость большую, чем окружная скорость указанной трубы специальной формы. Поэтому на участке хвостового конца прокатного изделия может сформироваться Q-образный изгиб или завиток, располагающийся на последнем витке бухты. Присутствие такого завитка крайне нежелательно, поскольку это создает проблемы заклинивания на операциях накопления и складирования бухт в стопы; следовательно, необходимо устранять завиток вручную.
Труба специальной формы и круговой канал подвержены сильному износу в силу того, что внутри них движется прокатное изделие, и в силу присутствия центробежной силы, действию которой они также подвержены.
Поэтому спиральный круговой канал обычно делают съемным как по причине износа, так и для возможности адаптации к размерам проходящего проката.
Известны спиральные круговые каналы различных типов, включая, например, каналы свободной ширины, каналы с управляемой шириной, каналы с одной ограничительной стороной, двумя ограничительными сторонами, каналы, открытые радиально наружу, каналы, открытые в направлении оси вращения, и т.п.
Например, в международной публикации WO-A-00/44512 на выходе трубы специальной формы предусмотрено удерживающее кольцо, которое проходит до самого выхода, и отводящий участок, который плавно сопровождает в наружном направлении прокатное изделие, выходящее из участка трубы с осевым направлением, а также конечный участок постоянного сечения, который сопровождает виток до выхода.
В заявке PCT/EP2006/003619 предусмотрены две трубы специальной формы, которые от участка с осевым направлением переходят к участку с круговым направлением, причем одна труба смещена относительно другой на 180°.
В патенте США А-4242892 предусмотрено, что труба специальной формы, которая от участка с осевым направлением переходит к участку с круговым направлением по меньшей мере частично состоит из сменных элементов, выполненных за одно целое с позиционирующей направляющей, которая определяет развертывание трубы вплоть до ее кругового участка на протяжении небольшого угла (около 50°) с постоянным радиусом. Такой участок постоянного радиуса является недостаточным, чтобы погасить излишнюю скорость хвостового участка, и таким образом не гарантирует хорошее формирование конечных витков бухты. Кроме того, данной конструкции присуща определенная трудность при сборке и разборке, также из-за того, что посадочные места сменных элементов выполнены за одно целое с ротором, и поэтому возможная замена сменных элементов требует длительного времени. В упомянутых укладочных головках, существующих в настоящее время, шаг спирали кругового канала фиксирован и не может быть приспособлен к различным требованиям.
В международной публикации WO 03/051553, которая предусматривает возможность работы с прокатными изделиями различных размеров, часть кругового канала состоит из множества направляющих сегментов, при этом сам канал открыт в наружном направлении, а по периферии закрыт неподвижной наружной цилиндрической защитой. Основной недостаток такого решения заключается в том, что в случае изделий небольшого размера, например диаметром менее 12 мм, размер канала, через который вынуждено проходить изделие, оказывается гораздо большим, чем размер проходящего изделия, что приводит к ударам головного и хвостового концов изделия о наружную цилиндрическую защиту, и, следовательно, к возникновению дефектов головного и хвостового концов.
Согласно патентному документу Японии 2004 042123А, так же как и вышеупомянутому патенту США А-4242892, часть трубы специальной формы состоит из сменных элементов, но эти сменные элементы, подобно элементам 30 на фиг.1 вышеуказанного документа Японии, также образуют часть спирального пути прокатного изделия, так что часть трубы, состоящая из сменных элементов, имеет первый нарастающий радиус, и только в конце на угловом интервале менее 90° имеет постоянный радиус. Этот ограниченный угловой интервал пути с постоянным радиусом приводит к недостаточному контролю над траекторией движения прокатного изделия, проходящего с очень высокой скоростью. Более того, если появляется необходимость (например, при смене выпускаемых изделий) модифицировать шаг спирали, то отрезок, соединяющий участок с нарастающим радиусом с участком постоянного радиуса, представляет трудность в отношении сборки и обеспечения правильности совмещения.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении, по сравнению с существующими конструкциями, поставлено несколько задач.
Одна задача настоящего изобретения заключается в получении направляющей для прокатного изделия, действующей на последней фазе его движения на выходе из укладочной головки, которая устранит или ограничит традиционные проблемы деформации головного и хвостового участков прокатного изделия, особенно у изделий малого размера, 5-12 мм, прокатываемых с высокой скоростью 90-120 м/с.
В частности, одна задача состоит в получении на выходе из укладочной головки высококачественного прокатного изделия с идеально оформленными головным и хвостовым участками бухты. Другая задача настоящего изобретения состоит в устранении необходимости присутствия оператора для ручного вмешательства с целью исправления положения головного и хвостового участков бухт, сходящих на ленту, чтобы не создавалось искривлений, а следовательно, остановок процесса прокатки и соответствующих потерь производительности.
Еще одна задача изобретения состоит в предотвращении того, чтобы прокатное изделие (особенно малого диаметра) периодически ударялось о стенки несущего и направляющего канала, и, таким образом, предотвращении деформации и ухудшения конечного качества изделия, и исключении повышенного износа стенок канала.
Другая задача заключается в получении направляющей для прокатного изделия, действующей на изделие со всех сторон вплоть до выхода из канала.
Еще одна задача изобретения заключается в задании направления прокатному изделию вплоть до его выхода из укладочной головки, и освобождении сформированных головкой бухт надлежащим образом, без создания деформаций и напряжений.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении простоты замены всего направляющего тракта прокатного изделия или его части, наиболее подверженной износу.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении простоты замены направляющего тракта, когда происходит изменение размеров прокатного изделия.
Еще одна задача изобретения заключается в обеспечении возможности изменения величины шага спирали на конечном участке направляющей для прокатного изделия в зависимости от физических и/или технологических характеристик изделия.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении возможности получения всех вышеуказанных преимуществ в укладочных головках с двумя трубами.
Настоящее изобретение задумано, разработано и проверено на предмет решения поставленной задачи и иных задач, получения полезных качеств, а также преодоления недостатков, свойственных существующим техническим решениям.
Основная идея изобретения изложена в независимом пункте формулы изобретения, при этом иные отличительные признаки и варианты осуществления изобретения сформулированы в зависимых пунктах формулы.
В соответствии с вышепоставленными задачами отвечающая настоящему изобретению укладочная головка, в которой устранены недостатки и дефекты, свойственные существующим конструкциям, используется для свертывания бухт, в частности, прокатных изделий малых размеров, то есть диаметром 5-12 мм, предпочтительно 5-7 мм, движущихся со скоростями, приблизительно, 90-120 м/с в станах горячей прокатки.
Соответствующая настоящему изобретению укладочная головка содержит центральное тело, оснащенное центральным цилиндром, на торцах которого расположены два фланца, причем цилиндрический элемент связан с первым из указанных фланцев и работает в качестве посадочного места для закрытой круговой направляющей, прикрепленной к периферической поверхности цилиндра. Укладочная головка также содержит криволинейную подающую трубу, выполненную с возможностью формовки бухт, которая работает вместе с круговой направляющей, и предназначена для сопровождения сформованных витков бухты в наружном направлении. Укладочная головка также содержит держатель, прикрепленный к другому, второму фланцу центрального тела, который направляет трубу к фланцу. Кроме того, держатель, прикрепленный к соответствующему фланцу при помощи вала, пригоден для передачи вращательного движения на укладочную головку.
Согласно первому отличительному признаку настоящего изобретения, подающая труба, которая ведет прокатное изделие в направлении, которое из осевого становится круговым, прикреплена к центральному телу при помощи зажимов, и, таким образом, является заменяемой.
У подающей трубы, представляющей собой закрытую трубу по существу спиральной формы с постепенно нарастающим радиусом, имеется конец с выходом для прокатного изделия, который представляет точку максимального радиуса.
Согласно другому отличительному признаку, закрытая круговая направляющая, расположенная на периферической поверхности цилиндрического элемента, состоит из множества элементарных сегментов, первый из которых, т.е. сегмент, в который входит прокатное изделие, расположен непосредственно напротив выходного конца подающей трубы, являясь ее продолжением.
Каждый из элементарных сегментов выполнен с отверстием, через которое проходит прокатное изделие, при этом предпочтительно, хотя и необязательно, указанное отверстие на входе оснастить фаской. Элементарные сегменты расположены так, чтобы все вместе образовали круговую направляющую постоянного радиуса, которая сопровождает прокатное изделие до выхода из укладочной головки. Отверстие и входная фаска предназначены для приема и точного ведения прокатного изделия, выходящего из подающей трубы, образуя при этом закрытую со всех сторон трубу, ведущую прокатное изделие вплоть до выхода из круговой направляющей, где уже получается требуемая бухта. Элементарные сегменты закреплены с возможностью их съема и установки параллельно оси цилиндрического элемента по окружности самого цилиндрического элемента с использованием фланца, который также действует в качестве аксиального направляющего паза, предпочтительно Т-образной формы. Таким образом, индивидуальный элементарный сегмент, даже под воздействием большой центробежной силы, не выходит из своего посадочного места.
Наличие конечной направляющей трубы, которая образует круговой канал постоянного радиуса для прокатного изделия, при сечении канала, сравнимом с сечением прокатного изделия, гарантирует оптимальный контроль на этапе, когда прокатное изделие при отклонении траектории его движения имеет тенденцию вибрировать и ударяться о стенки направляющей трубы. С другой стороны, угловой охват кругового канала постоянного радиуса способствует стабилизации прокатного изделия и существенно снижает вероятность деформации, в частности, головного, а особенно хвостового, участка.
Для изделий малого размера, т.е. от 5 мм до 12 мм, а предпочтительно от 5 мм до 7 мм, внутренний диаметр отверстия элементарных сегментов составляет от 12 мм до 20 мм. Такой выбор размеров позволяет вести прокатное изделие оптимальным образом, способствуя идеальной формовке головного и хвостового участков изделия. Если использовать такие размеры, то отпадает необходимость в операторе, который вынужден вручную подправлять положение головных и хвостовых участков.
Наличие элементарных сегментов, прикрепленных к конструкции посредством фланца, позволяет производить замену или в любом случае снимать подающую трубу и/или разбирать круговой канал даже индивидуально, по-сегментно, что дает возможность потребителю выполнять чистку и проводить техническое обслуживание.
Кроме того, тот факт, что элементарные сегменты, образующие круговую направляющую, можно снимать, выдвигая из Т-образных аксиальных пазов, дает возможность изменять шаг спирали свертываемой бухты в зависимости от материала прокатного изделия. Благодаря взаимозаменяемости элементарных сегментов, имеется возможность работать с прокатными изделиями различных диаметров.
Развертка круговой направляющей по периферии цилиндрического элемента предпочтительно должна охватывать угол более 180°, например угол от 180° до 360°, что гарантирует оптимальный контроль формовки бухты даже при очень малых диаметрах прокатных изделий.
Согласно одному варианту, угол, охватываемый круговой направляющей, составляет более 360°.
Согласно одному варианту, могут быть предусмотрены две подающие трубы, смещенные друг относительно друга на 180°, каждая из которых работает со своей собственной круговой направляющей, состоящей из соответствующих элементарных сегментов. В таком случае имеются две круговые направляющие, которые можно использовать поочередно, и, таким образом, увеличить вдвое срок службы укладочной головки.
В соответствии с другим вариантом, на одной и той же укладочной головке можно предусмотреть две круговые направляющие с разными внутренними диаметрами и/или разным шагом, чтобы адаптировать головку к различным прокатным изделиям, которые будут проходить по направляющим.
Согласно одному варианту осуществления, фланцы для установки направляющих элементов с Т-образным аксиальным креплением, которые позволяют устанавливать элементарные сегменты параллельно оси цилиндрического элемента, могут содержать средства фиксации для удержания элементарных сегментов, выполненные с возможностью выборочного освобождения.
Краткое описание чертежей
Указанные и иные отличительные особенности настоящего изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, изложенных в виде примеров, которые не носят ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает укладочную головку с двумя подающими трубами, соответствующую одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 в разрезе изображает часть укладочной головки, соответствующей фиг.1;
фиг.3 в разрезе изображает другую часть укладочной головки, соответствующей фиг.1;
фиг.4 изображает местный вид, соответствующий фиг.1, 2 и 3.
Осуществление изобретения
Согласно фиг.1 укладочная головка 10 для свертывания бухт в станах горячей прокатки содержит центральное тело 11, состоящее из центрального цилиндра 12, оснащенного верхним фланцем 16 и нижним фланцем 17, расположенными соответственно на верхнем торце 18 и нижнем торце 19.
Центральный цилиндр 12 и нижний фланец 17 оснащены соответствующими выемками 23 и 24, которые сообщаются друг с другом и имеют полукруглый профиль.
Центральное тело 11 своим нижним торцом 19 известным образом прикреплено к механизму (не показан), предназначенному для передачи вращательного движения укладочной головке 10.
Центральное тело 11 оснащено двумя кронштейнами 34, расположенными по существу ортогонально поверхности центрального цилиндра 12 и имеющими форму спирали, которая проходит вокруг цилиндра. Указанные два кронштейна смещены относительно друг друга на 180°, и предназначены для крепления подающей трубы 45, которая образует проход для прокатного изделия L, начиная от момента, когда изделие расположено вдоль оси при его входе в головку, до того времени, когда изделие принимает по существу спиральную форму на выходе из головки.
Вокруг верхнего фланца 16 центрального тела 11 закреплен цилиндрический элемент 37.
В случае, изображенном на чертежах, предусмотрены две подающих трубы 45 специальной формы, которые располагаются внутри держателя 28, а затем проходят через две полости 23 и 24 центрального тела 11. На своем выходе 46 каждая подающая труба 45 совмещена со входом в соответствующую круговую направляющую 40 постоянного радиуса, в частности со входом в первый элементарный сегмент 41 соответствующей круговой направляющей 40.
Таким образом, прокатное изделие L, уже сформованное и имеющее конечный диаметр бухты, которую требуется получить, вводится в соответствующую круговую направляющую 40 постоянного радиуса, и сопровождается до выхода из укладочной головки 40. Таким образом, гарантируется стабилизация прокатного изделия L и уменьшение деформации как головного, так и хвостового концов бухты.
Круговые направляющие (фиг.2, 3 и 4) располагаются по всей периферической поверхности цилиндрического элемента 37, т.е. в представленном случае - на протяжении углового промежутка 360°. Каждая круговая направляющая 40 состоит из множества элементарных сегментов 41 (в данном случае идентичных друг другу и более детально описанных ниже) и развертывается спирально с постоянным радиусом. Две круговые направляющие 40 смещены относительно друг друга на 180°.
Подающие трубы 45 закреплены в своем положении на соответствующем кронштейне 34 посредством зажимов 48, которые в свою очередь прикреплены к кронштейну 34 болтами, вставляемыми в отверстия 51, выполненные на выступах 52. Подающие трубы 45 дополнительно удерживаются в своем положении посредством пластины 49, прикрепленной к стороне нижнего фланца 17, обращенной к цилиндрическому элементу 37, и снабженной вырезом 50 соответствующей формы для размещения подающей трубы 45.
Цилиндрический элемент 37 содержит ряд сквозных крепежных отверстий 53 под винты, которые крепят цилиндрический элемент 37 к центральному телу 11.
Цилиндрический элемент 37 также содержит ряд балансировочных отверстий 54, предназначенных для балансировки укладочной головки 10.
По своей периферической окружности цилиндрический элемент 37 оснащен рядом аксиальных направляющих пазов 59 (в данном случае Т-образной формы), в каждом из которых может быть закреплен один из элементарных сегментов 41, образующих круговую направляющую 40. Каждый элементарный сегмент 41 содержит фиксирующий хвостовик 60, профиль которого аналогичен профилю соответствующего аксиального направляющего паза 59 (то есть Т-образному профилю), и который предназначен для вставки внутрь аксиального направляющего паза 59. Каждый элементарный сегмент 41 также содержит отверстие 61 для ввода и пропускания прокатного изделия L и входную фаску 62, которая облегчает передачу прокатного изделия L, выходящего из одного элементарного сегмента 41 в следующий сегмент.
Элементарные сегменты 41 установлены в своих положениях вплотную друг к другу, так чтобы образовался закрытый направляющий канал для прокатного изделия L, который обуславливает формовку бухт.
Кроме того, элементарные сегменты 41 можно легко заменять путем выдвижения соответствующего хвостовика 60 из Т-образного направляющего паза в случае износа или для адаптации головки к другому диаметру прокатного изделия L.
Благодаря возможности съема цилиндрического элемента 37 с верхнего фланца 16 центрального тела 11, если нужно заменить все элементарные сегменты 41, например, из-за износа или для смены шага, имеется возможность целиком снять цилиндрический элемент 37, содержащий элементарные сегменты, за один прием, и заменить новым цилиндрическим элементом, что значительно сокращает время, потребное для такой замены.
В случае двух направляющих каждый элементарный сегмент 41 может использоваться для образования двух соседних отверстий 61 для прохода соответствующего прокатного изделия L.
Для удержания элементарных сегментов на месте предназначены периферические отверстия 66, которые позволяют устанавливать такие удерживающие средства.
Следует понимать, что в конструкцию укладочной головки 10 могут быть внесены изменения и/или сделаны добавления, не выходящие за границы идеи и объема настоящего изобретения.
Также следует понимать, что хотя настоящее изобретение было описано на конкретных примерах, специалистами в данной области может быть получено множество эквивалентных форм укладочной головки, обладающих характеристиками, аналогичными приведенным в формуле изобретения, и поэтому получающих весь объем правовой защиты, который определяется формулой изобретения.