專利名稱：包括具有嵌套層構(gòu)造的路徑或管道的軋機線圈成型吐絲機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及軋機線圈成型裝置(通常稱為吐絲機(laying head))，并且更具體地涉及吐絲機中的可替換的吐絲機路徑，諸如吐絲機管道。·
背景技術(shù)：
軋機線圈成型吐絲機裝置將移動的軋制的細長材料成型為一系列螺旋狀連續(xù)環(huán)形圈?？梢酝ㄟ^將這些圈捆扎成螺旋匝的線圈而在下游進一步處理這些圈。在美國專利第5，312，065號、第6，769，641號和第7，011，264號中總體上描述了已知的吐線機，上述專利的全部內(nèi)容通過弓I用并入本申請中，如同充分包含在本文中。如在這些專利中所描述的，軋機吐絲機系統(tǒng)包括套管軸(qui 11)、管道支承件以及吐絲機管道。套管軸和管道支承件適合于使吐絲機管道旋轉(zhuǎn)，以使得其可以將細長材料接收到其進入端中。吐絲機管道具有由套管軸的擴口部分圍繞的彎曲的中間部分、以及從套管軸的旋轉(zhuǎn)軸徑向向外伸出并且與套管軸的旋轉(zhuǎn)軸大體相切的端部。相結(jié)合地，旋轉(zhuǎn)的套管軸和吐絲機使軋制的材料符合螺旋彎曲形狀。吐絲機管道可以用不同輪廓和/或直徑的吐絲機管道來替換，以重新配置吐絲機而適應(yīng)不同尺寸的軋制材料或替換磨損的管道。在旋轉(zhuǎn)的螺旋引導(dǎo)件中實現(xiàn)軋制材料的進一步的螺旋壓型，該引導(dǎo)件包括用于容置圍繞其外圓周的軋制材料的槽。在美國專利第6，769，641號中描述的螺旋引導(dǎo)件具有分段的、扇形的、模塊化邊緣構(gòu)造，其中圓周槽形成在邊緣扇區(qū)內(nèi)。大體環(huán)形環(huán)或管套(通常還稱為端環(huán)或引導(dǎo)環(huán))具有限制吐絲機管道排出端和螺旋引導(dǎo)件的引導(dǎo)表面，使得徑向上限制細長材料，因為其在現(xiàn)在的完全盤繞的配置中被排出到傳送裝置，用于后續(xù)的捆扎和其它處理。包括一個或更多個卸料槳的樞轉(zhuǎn)卸料機制可以位于端環(huán)/管套的遠處的套管軸的大致六點鐘位置或底部位置。相對于環(huán)/管套內(nèi)徑表面改變卸料機制的樞轉(zhuǎn)攻角是有用的以控制細長材料盤繞，例如以補償改變的細長材料可塑性厚度、組成、軋制速度以及橫截面結(jié)構(gòu)。葉絲機管道設(shè)計和操作約束如之前注意到的，中空的吐絲機管道結(jié)合旋轉(zhuǎn)的套管軸和管道支承件使軋制的材料符合螺旋彎曲形狀。通常，吐絲機管道由連續(xù)長度的對稱鋼管道或鋼管道系統(tǒng)形成，該鋼管道或鋼管道系統(tǒng)通過施加外部熱和機械力而在成型夾具中彎曲，以符合期望的大體螺旋輪廓。通常選擇鋼管道或管道系統(tǒng)用于構(gòu)造吐絲機管道，以使得成為期望的最終大體螺旋形狀的可加工性相對容易和具有相對低的材料購買成本。然而，商用的鋼管道或管道系統(tǒng)具有相對低的硬度對于軋機操作、生成力和維護的不期望的限制因素。在吐絲機系統(tǒng)的進入端中接收以高達大約500英尺/秒(150米/秒)的速度前進的細長材料，并且在吐絲機系統(tǒng)的排出端處以一系列連續(xù)線圈環(huán)排出細長材料。以這樣的速度，熱軋制產(chǎn)品對吐絲機管道施加了繁重作用，導(dǎo)致內(nèi)管道表面遭受快速的局部化摩擦磨損和早期故障。此外，隨著吐絲機管道磨損，其將穩(wěn)定的環(huán)模式(pattern)傳送至吐絲機排出端處的環(huán)形線圈接收傳送裝置的能力會惡化。不穩(wěn)定的環(huán)模式擾亂了冷卻均勻性并且還促成盤繞故障，通常稱為“纏輥(cobbling)”。多年來，已經(jīng)普遍認可具有縮小的孔尺寸的吐絲機管道提供了許多顯著優(yōu)勢。通過徑向上將熱軋制產(chǎn)品限制在較小的空間內(nèi)，改進了引導(dǎo)并且傳送至冷卻傳送裝置的環(huán)模式更一致，使得能夠以較高的速度軋制。然而，不幸地，由于產(chǎn)品的較高速度而導(dǎo)致的顯著加速的管道磨損，在很大程度上抵消了這些優(yōu)點。此外，縮小的孔尺寸的管道只可以與小直徑的產(chǎn)品一起使用，所以必須替換更大孔尺寸的管道來盤繞較大直徑的產(chǎn)品。需要頻繁且高成本的軋機關(guān)閉和預(yù)防性維護，來替換早期磨損的吐絲機管道并解決與細長材料纏輥相關(guān)聯(lián)的問題。如果吐絲機管道變得磨損以使得其遭受管道壁破裂，則纏輥故障可以影響吐絲機上游的細長材料的饋送。從耐磨的角度看，期望由相對硬的低表面摩擦鋼形成吐絲機管道的內(nèi)損耗表面，并且還期望進一步執(zhí)行表面硬化和熱處理，但是這樣的磨損處理步驟必須與管道制造的容易性和成本平衡。因此，在過去，本領(lǐng)域技術(shù)人員認為需要通過采用較大孔的吐絲機管道并以低于軋機的額定設(shè)計速度的減小的速度進行軋制而損及吐絲機管道的設(shè)計和性能。已經(jīng)實現(xiàn)了大于期望的吐絲機管道內(nèi)徑和減小的軋制速度的組合，以便在安排的維護“停工期”安排預(yù)防性維護管道替換。根據(jù)直徑、速度和產(chǎn)品組分，傳統(tǒng)的和當前的吐絲機管道在處理了大致3000噸或更少的細長材料的量之后必須用標準碳鋼管道來替換。為了更大的總處理噸數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員反復(fù)嘗試增加吐絲機管道的有用壽命，以使得在替換之前可以處理更多細長材料。例如，如在美國專利第4，074，553號和第5，839，684號中所公開的，已經(jīng)提出了給吐絲機管道裝襯耐磨插入環(huán)，所述插入環(huán)被插入到外部吐絲機管道殼體中。吐絲機管道殼體的彎曲部分內(nèi)的鄰接的環(huán)具有間斷的間隙，對于在吐絲機管道內(nèi)正輸送的細長材料的平滑前進而言，該間隙不是期望的。美國專利第6，098，909號公開了不同的方法，其中消除了吐絲機管道，以有利于引導(dǎo)路徑通過圓錐外部殼體包圍的圓錐插入物外表面中的螺旋凹槽來限定，其中插入物可在外部殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)以逐漸轉(zhuǎn)移外部殼體的內(nèi)表面上的磨損模式。不應(yīng)認為，螺旋凹槽圓錐插入物的方法容易與目前結(jié)合有吐絲機管道結(jié)構(gòu)的所有的現(xiàn)有套管軸吐絲機兼容。還嘗試了對內(nèi)部吐絲機管道表面進行滲碳以便增加硬度和耐磨性。然而，滲碳處理需要從升高的處理溫度的劇烈淬火，這會使管道的曲率扭曲。還發(fā)現(xiàn)滲碳層是相對易碎的，并且由于暴露于熱軋制產(chǎn)品而在升高的溫度下回火。本專利申請的所有者還公開了通過使其經(jīng)受熱化學(xué)處理將硼化層涂敷到吐絲機管道磨損表面，在熱化學(xué)處理中硼原子擴散進入管道內(nèi)部以增加其硬度。參見2011年9月2日向美國受理局提交的題為“Boronized Laying Pipe”的序列號為PCT/US2011/050314的專利合作條約申請。
本專利申請的所有者還公開了一種具有內(nèi)部和外部摩擦密封接合的同心層的吐絲機管道，其中由于離心力、局部化熱膨脹的差異和層間的熱循環(huán)，在吐絲機操作期間內(nèi)層相對于外層軸向前進。因此，吐絲機管道內(nèi)部的磨損部分沿管道內(nèi)部前進，使得“新鮮的”未磨損的表面連續(xù)地補充磨損部分。參見2011年9月2日向美國受理局提交的題為“Regenerative Laying Pipe”的序列號為PCT/US2011/050283的專利合作條約申請。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實施例包括一種用于在吐絲機中保持和輸送細長材料的軋機吐絲機細長結(jié)構(gòu)，使得可以選擇性地盤繞細長材料。吐絲機路徑結(jié)構(gòu)可以執(zhí)行傳統(tǒng)的吐絲機管道的功能。在本發(fā)明的多個方面中，通過將管道或其它細長的中空結(jié)構(gòu)的層彼此插入，由嵌套的包封層形成吐絲機路徑結(jié)構(gòu)的部分或其整體的結(jié)構(gòu)。在示例性的實施例中，吐絲機路徑結(jié)構(gòu)具有包括至少兩個層的細長的中空路徑結(jié)構(gòu)；包括在其中限定用于輸送細長材料的內(nèi)表面的內(nèi)層以及用于保持內(nèi)層的保持層。由嵌套層形成的吐絲機路徑結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成任何三維復(fù)合彎曲形狀，其可以復(fù)制已知的吐絲管道的平滑的連續(xù)彎曲的細長材料輸送路徑、或任何其它期望的路徑。例如用于輸送細長材料的吐絲機細長結(jié)構(gòu)可以由相同或非相似材料的兩個或更多個層的管道或管道系統(tǒng)構(gòu)造。管道層可以由同質(zhì)材料構(gòu)成，或不同的材料可以聯(lián)合被接合以形成層。制造的分層結(jié)構(gòu)有利于復(fù)合分段內(nèi)的區(qū)域的形成，諸如包括例如與細長材料直接接觸的分段中的耐磨區(qū)域或摩擦減小區(qū)域。最內(nèi)層可以是再生層，其沿與細長材料相同的方向向下游前進，使得吐絲機路徑內(nèi)部磨損區(qū)域的上游部分構(gòu)成新鮮的、未磨損的表面。另一示例性實施例涉及一種用于盤繞熱軋制細長材料的線圈成型裝置吐絲機系統(tǒng)，其包括關(guān)于軸旋轉(zhuǎn)的套管軸以排出細長材料。支承件與套管軸旋轉(zhuǎn)軸同軸。諸如吐絲機管道的細長輸送路徑的中空路徑結(jié)構(gòu)耦合到支承件，用于使細長材料在其中穿過。細長的中空路徑結(jié)構(gòu)包括在其中限定用于輸送細長材料的內(nèi)表面的內(nèi)層和用于保持內(nèi)層的保持層?？梢酝ㄟ^將管道或其它細長的中空結(jié)構(gòu)的層彼此插入由嵌套的包封層形成中空構(gòu)件結(jié)構(gòu)的部分或其整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個示例性實施例包括一種用于形成在軋機線圈成型裝置中保持和輸送細長材料的裝置的方法。示例性實施例的方法包括提供內(nèi)層，該內(nèi)層在其中限定了用于輸送細長材料的內(nèi)表面；提供用于保持內(nèi)層的保持層；以及將內(nèi)層插入保持層中。嵌套的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以形成為吐絲機路徑的期望三維彎曲形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以任何組合或子組合的方式各自地或聯(lián)合地應(yīng)用本發(fā)明的方面的特征。參照附圖中示出的具體實施例，下文中更詳細地說明本發(fā)明的方面和實施例的另外的特征以及其提供的優(yōu)勢，在附圖中用相似的附圖標記表示相似的元件。


通過結(jié)合附圖考慮以下詳細描述，可以容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，在附圖中圖1示出了依照本發(fā)明的示例性實施例的線圈成型裝置吐絲機系統(tǒng)的側(cè)面立視圖；圖2示出了依照本發(fā)明的示例性實施例的圖1的吐絲機系統(tǒng)的頂部平面視圖3示出了依照本發(fā)明的示例性實施例的圖1的吐絲機系統(tǒng)(包括其端環(huán)和卸料 機制)的截面立視圖；圖4示出了依照本發(fā)明的示例性實施例的圖1的吐絲機系統(tǒng)(包括其端環(huán)和卸料 機制)的排出端的立視圖；圖5示出了已知構(gòu)造的吐絲機輸送路徑/管道和在吐絲機操作期間經(jīng)歷的典型的 示例性磨損區(qū)域；圖6示出了依照本發(fā)明的示例性實施例的吐絲機的細長材料輸送路徑管道的透 視圖；圖7示出了圖6的吐絲機路徑管道的部分切除的軸向橫截面視圖；圖8示出了沿其8-8截取的圖6和7的吐絲機路徑管道的徑向橫截面視圖；圖9示出了依照本發(fā)明的另一示例性實施例的吐絲機路徑管道的部分切除的軸 向橫截面視圖；圖10示出了沿其10-10截取的圖9的吐絲機路徑管道的徑向橫截面視圖；圖11示出了依照本發(fā)明的另一示例性實施例的吐絲機路徑管道的側(cè)面立視圖；圖12示出了圖11的吐絲機路徑管道的部分切除的軸向橫截面視圖；圖13示出了沿其13-13截取的圖11的吐絲機路徑管道的徑向橫截面視圖；圖14示出了圖11的吐絲機路徑管道的部分軸向橫截面視圖；以及圖15A-15C是示出了在加熱和冷卻循環(huán)期間作用于依照本發(fā)明的實施例的吐絲 機路徑管道的力的概略描述。為便于理解，如果可能，使用相同的附圖標記來表示這些圖所共有的相同元件。
具體實施例方式在考慮以下描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，本發(fā)明的教導(dǎo)可以用于軋機 線圈成型裝置吐絲機，并且更具體地是吐絲機的細長輸送路徑管道或吐絲機的其它等同的 細長結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方面有利于吐絲機路徑使用壽命更長，使得在預(yù)防性維修替換之前吐 絲機可以處理更多噸細長材料。例如，可以增加吐絲機的細長材料處理速度，使得可以在生 產(chǎn)輪班中處理更多噸細長材料，而不存在吐絲機路徑/管道故障的不適當?shù)娘L險。吐絲機系統(tǒng)概述總體參照圖1至圖4，線圈成型裝置吐絲機系統(tǒng)30盤繞軋制的細長材料M，例如像 熱軋鋼。在吐絲機系統(tǒng)30的進入端32中接收以速度S前進的細長材料M，速度S可以與約 500英尺/秒(150米/秒)一樣高或大于約500英尺/秒(150米/秒)，并且在排出端34 處以一系列連續(xù)的線圈環(huán)排出細長材料M，因此線圈被沉積在傳送裝置40上。吐絲機系統(tǒng)30包括可旋轉(zhuǎn)的套管軸50、路徑60和管道路徑支承件70。路徑60 限定了中空細長腔以使得能夠輸送材料M。本發(fā)明的方面允許路徑包括吐絲機管道；實際 上，本文中路徑60有時候可以被稱為吐絲機管道。套管軸50可以具有適合于關(guān)于軸旋轉(zhuǎn)的大體喇叭形。路徑60具有增大的半徑的 大體螺旋軸輪廓，路徑60具有與套管軸50的旋轉(zhuǎn)軸對準并且接收細長材料M的第一端62。 路徑60具有第二端，該第二端與套管軸50的旋轉(zhuǎn)軸徑向向外地間隔開并且與套管軸50的 旋轉(zhuǎn)軸大體相切，因此將細長材料大體相切地排出到旋轉(zhuǎn)套管軸的周邊。路徑60耦合到管道支承件70，管道支承件70進而同軸地耦合到套管軸50，使得所有三個部件關(guān)于套管軸的旋轉(zhuǎn)軸同步地旋轉(zhuǎn)。除了其它因素，基于細長材料M的結(jié)構(gòu)尺寸和材料特性、前進速度S、期望的線圈直徑、以及在沒有過度磨損的不適當?shù)娘L險的情況下吐絲機管道可以處理的細長材料的噸數(shù)，選擇套管軸50的旋轉(zhuǎn)速度。圖5示出了傳統(tǒng)的吐絲機路徑/管道60的磨損區(qū)域66、68，其中管道內(nèi)部相比管道的其它部分經(jīng)受相對更高的磨損率。本發(fā)明的各個方面通過局部硬化區(qū)域66、68和其它部分或所有其它期望的區(qū)域而解決了較高磨損率。根據(jù)期望，可以通過本發(fā)明的各個方面的應(yīng)用來硬化整個或等同細長結(jié)構(gòu)。在本實施例中，隨著從第二端64排出細長材料M，細長材料M被導(dǎo)向到具有引導(dǎo)邊緣分段82的環(huán)引導(dǎo)件80,具有螺距輪廓(helical pitch profile)的引導(dǎo)槽通道84被形成到引導(dǎo)邊緣分段82中，諸如在共同所有的美國專利第6，769，641號中所描述的引導(dǎo)槽通道。隨著使細長材料M前進通過環(huán)引導(dǎo)件80，使其繼續(xù)以符合連續(xù)的環(huán)螺旋。如在‘641專利中所陳述的，被分段的環(huán)引導(dǎo)件使得能夠相對容易地重新配置環(huán) 引導(dǎo)件的螺旋直徑，以通過改變邊緣分段82而不是拆卸并替換整個環(huán)引導(dǎo)件80來容納不同的細長材料。如之前注意到的，細長材料M由于其搭載在環(huán)引導(dǎo)件80的螺旋槽通道84內(nèi)而被配置成連續(xù)的環(huán)形線圈。環(huán)引導(dǎo)件80耦合到管道支承件70并且與套管軸50同軸地旋轉(zhuǎn)。螺旋槽84的前進旋轉(zhuǎn)速度與細長材料M的前進速度S是一致的，所以在兩個鄰接的物體之間存在小的相對線性運動速度，并且存在接觸盤繞材料的槽84的表面的較小的摩擦磨損。靜止的端環(huán)90具有下述內(nèi)徑其與套管軸50的旋轉(zhuǎn)軸同軸，并且限定吐絲路徑/管道60的第二端62以及環(huán)引導(dǎo)件80。端環(huán)90抵消細長材料M上傳遞的離心力，因為細長材料M從吐絲機管道60的第二端62排出，并且通過將材料徑向地約束在端環(huán)內(nèi)徑引導(dǎo)表面內(nèi)而沿環(huán)引導(dǎo)件80的螺旋槽通道84前進。前進的細長材料M和靜止的端環(huán)90之間的高的相對速度導(dǎo)致端環(huán)內(nèi)徑弓I導(dǎo)表面上的摩擦磨損。參照圖1，從線圈成型裝置吐絲機系統(tǒng)30排出的細長材料M借助于重力以連續(xù)環(huán)落到輥傳送裝置40上，這是通過在系統(tǒng)排出端34處的向下成角度的套管軸旋轉(zhuǎn)軸來輔助的。卸料機制150關(guān)于鄰接端環(huán)90的引導(dǎo)表面的遠軸側(cè)的軸進行樞轉(zhuǎn)。該樞轉(zhuǎn)軸以運動的樞轉(zhuǎn)范圍Θ與端環(huán)90的內(nèi)徑引導(dǎo)表面大體相切。如已知的，盤繞的材料M的盤繞特征和在傳送裝置40上的放置可以通過改變樞轉(zhuǎn)角度Θ而控制。路徑制造本發(fā)明的實施例包括用于在吐絲機中保持和輸送細長材料的軋機吐絲機路徑結(jié)構(gòu)，使得可以選擇性地盤繞細長材料。如同對已知的吐絲機管道所做的那樣，通過將直的管道或其它細長的中空結(jié)構(gòu)的層彼此插入或嵌套并且然后將嵌套的結(jié)構(gòu)彎曲成最終期望的三維形狀，由嵌套的包封層形成路徑結(jié)構(gòu)的部分或其整體的結(jié)構(gòu)。替選地或另外地，嵌套的結(jié)構(gòu)中的一些可以被預(yù)先形成為三維輪廓并且然后與其它嵌套層接合。制造的結(jié)構(gòu)利于部件內(nèi)的區(qū)域的形成，諸如包括例如耐磨損區(qū)域或摩擦減小區(qū)域?？梢栽诼窂?管道結(jié)構(gòu)制造過程期間形成區(qū)域，諸如通過彼此插入由不同材料構(gòu)成的管道或通過使給定層中彼此相鄰的不同材料的部分鄰接。圖6至圖8示出了用于在已知的吐絲機(諸如圖1至圖5中所示出的吐絲機)中進行直接替換的吐絲機路徑260，該路徑具有符合已知的吐絲機管道的大體圓柱形外部輪廓。吐絲機路徑260具有第一進入端262和第二排出端264，第一進入端262具有環(huán)形保持軸環(huán)262A。吐絲機路徑260是由嵌套的子部件制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述嵌套的子部件包括外部鋼管道或管261和由較硬的非鐵材料(諸如不銹鋼或碳化鶴)形成的內(nèi)部管道或管263。內(nèi)層263具有連續(xù)內(nèi)表面263A，用于與通過吐絲機管道輸送的細長材料接觸。如果內(nèi)層263或其它實施例的內(nèi)層由與鄰近的分段處于鄰接軸關(guān)系的拼接分段構(gòu)成，則內(nèi)表面263A是有效連續(xù)的(即鄰近的部分之間的間隙顯著小于細長材料直徑和周長，使得任何這樣的間隙不會妨礙通過吐絲機路徑結(jié)構(gòu)260來輸送細長材料)。內(nèi)表面263A可以是被涂覆或處理的表面以硬化該表面，或提供可以包括固體潤滑劑(諸如石墨)的摩擦減小區(qū)域。圖9和圖10示出了本發(fā)明的吐絲機路徑360的另一實施例，其具有帶有環(huán)形保持軸環(huán)362A的第一進入端362。吐絲機路徑360是由嵌套的子部件制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述嵌套的子部件包括被燒結(jié)以形成大體管狀中空結(jié)構(gòu)的外部鋼管道或管361和內(nèi)部管道或管363，內(nèi)部管道或管363由碳化鎢管道系統(tǒng)或碳化鎢形成。內(nèi)層363具有連續(xù)內(nèi)表面363A，用于與通過吐絲機路徑輸送的細長材料接觸。內(nèi)表面363A可以是被涂覆或處理的表面以硬化該表面，或提供摩擦減小區(qū)域?？蛇x的絕緣高溫灌漿層380可以夾在外部管道361和內(nèi)部管道363之間。如2011年9月2日向美國受理局提交的題為“Regenerative Laying Pipe”的序列號為PCT/US2011/050283的共同所有的專利合作條約申請中所示出和描述的，吐絲機管道具有內(nèi)和外摩擦密封接合的同心層，其中由于離心力、局部化熱膨脹的差異和層間的熱循環(huán)，內(nèi)層在吐絲機操作期間相對于外層軸向前進。因此，吐絲機管道或其它細長的吐絲機路徑內(nèi)部的磨損部分沿管道內(nèi)部前進，使得“新鮮的”未磨損的表面連續(xù)補充磨損部分。具體地，參照圖11至圖15C，依照本發(fā)明的吐絲機管道460具有由含鐵材料(諸如鋼)構(gòu)成的外管或管道461，其中該管道具有與軸A對準的進入部分462、彎曲離開軸A的中間部分28b、以及具有從軸A測量的半徑的傳送部分28c。內(nèi)管或管道463具有分別裝襯外管461的進入部分、中間部分和傳送部分的進入部分、中間部分和傳送部分，并且由非鐵材料(諸如不銹鋼或碳化鎢)構(gòu)成。僅通過與外管的摩擦接觸逆著相對于外管461的移動來約束內(nèi)管463。已經(jīng)觀察到，在運行中，吐絲機管道463A的內(nèi)表面傾向于大致在進入部分28a和中間部分28b的接合部處的區(qū)域Z中的加速的局部化磨損，還有大致在中間部分28b和傳送部分28c的接合部處的區(qū)域Z2中的加速的局部化磨損。如果沒有檢查，此局部化磨損會導(dǎo)致內(nèi)管道表面的過早開槽，之后產(chǎn)品穿透吐絲機管道的壁。依照本發(fā)明，通過用內(nèi)管463裝襯外管461，并且通過允許僅借助于其相應(yīng)的外表面和內(nèi)表面之間的摩擦接觸而逆著外管內(nèi)的移動來限制內(nèi)管463，來解決此磨損問題。當吐絲機路徑的吐絲機管道460在運行中時，內(nèi)管463通過與熱軋制產(chǎn)品M接觸而被加熱。通常，熱軋制產(chǎn)品將處于大約900-1100 V的溫度下，這將導(dǎo)致將內(nèi)管463加熱至大約400°C的升高溫度。由于外管暴露在周圍大氣中，所以外管通常將具有較低的溫度。另外地，如圖12所示，吐絲機管道的中間部分28b將經(jīng)受離心力Fcen,以作為其關(guān)于軸A旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。此力可以分解為垂直于吐絲機管道的引導(dǎo)路徑的力Fn和朝向吐絲機管道的傳送端施加的驅(qū)動力Fd。通過由穿過吐絲機管道的熱軋制產(chǎn)品施加的額外的驅(qū)動力來補充驅(qū)動力Fd。
如在圖15A中所示，因為內(nèi)管463通過與熱軋制產(chǎn)品接觸而被加熱，所以其將遭受膨脹，從而在朝向進入端(箭頭Fee)和傳送端(箭頭Fde)的相反方向上施加力。膨脹力Fee和Fde足以克服摩擦阻力Ff。通過膨脹力Fde和驅(qū)動力Fd之和克服膨脹力Fee，導(dǎo)致內(nèi)管463在外管461內(nèi)朝向外管的傳送端遞增地偏移。如在圖15B中所示，當內(nèi)管463的溫度穩(wěn)定時，不存在膨脹力或收縮力。摩擦力Ff克服驅(qū)動力FD，并且內(nèi)管仍固定在外管內(nèi)。如在圖15C中所示，當內(nèi)管463冷卻時，其將遭受收縮，再次地施加朝向進入端(箭頭Cee)和傳送端(箭頭Cde)施加相反的力。力Cee和Cde足以克服摩擦力Ff。通過收縮力Cde和驅(qū)動力Fd之和克服收縮力CEE，導(dǎo)致內(nèi)管463的進入端在外管461內(nèi)朝向外管的傳送端464遞增地偏移。
因此，將會看到，因為吐絲機路徑的吐絲機管道460經(jīng)歷加熱和冷卻循環(huán)，所以內(nèi)管463將在朝向外管461的傳送端464的一個方向上遞增地偏移。該遞增偏移將改變與熱軋制產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)管的內(nèi)表面并且因此更新內(nèi)表面，在這樣做時，將會避免在任何一個給定區(qū)域處的延長的摩擦接觸。內(nèi)管463和內(nèi)套管470的軸向重疊嵌套配置補償了內(nèi)管朝向傳送端464的軸向前進，使得兩個嵌套管道層限制細長材料M。對于本文中的本發(fā)明的所有吐絲機的細長路徑結(jié)構(gòu)實施例,可以改變吐絲路徑的細長結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑，諸如通過改變內(nèi)管的壁厚度，如果期望的話，同時保持相同的外管道直徑。本文中的實施例的內(nèi)管和外管或其它細長結(jié)構(gòu)構(gòu)件的對(諸如261/263、361/363、以及461/463)可以由各種含鐵或非鐵材料制成，包括陶瓷，更優(yōu)選的示例包括含鐵的金屬、基于鎳的合金、基于鈷的合金和基于鈦的合金、以及任何上述材料的沉積納米粒子的涂層。更具體地，吐絲機路徑的外部中空細長結(jié)構(gòu)包括任何期望的材料或金屬(通常鋼是成本有效的選擇)、或非金屬結(jié)構(gòu)，諸如細絲加強的碳纖維。細絲加強的碳纖維的內(nèi)表面或其它外部細長的路徑構(gòu)件/管道可以包括下述內(nèi)層其由沉積在其上的非鐵材料(諸如不銹鋼或碳化鎢)的納米粒子層形成。沉積的納米層用作分立內(nèi)管道路徑結(jié)構(gòu)的等同物。內(nèi)管道或其它功能上等同的內(nèi)層路徑形成結(jié)構(gòu)包括含鐵或非鐵材料，包括陶瓷、納米粒子材料涂層、鋼、或非鐵合金(諸如不銹鋼、碳化鎢或所謂的超級合金，例如像丨na)ne_、Waiipalo>_:_.H.N或Hastelloy 的超級合金)。其它的非鐵的金屬可以替換內(nèi)管道層或外管道層，包括例如不銹鋼、碳化鎢、以及所謂的超級合金(例如像ln )nel 、WasPaIoy 、或Hastelloy )，陶瓷或以上材料的納米粒子層?？梢蕴幚砘蛲扛?包括納米粒子涂層)與細長材料接觸的內(nèi)管的內(nèi)表面以增加表面硬度、減小摩擦力或減少熱燒蝕。盡管在本文中已經(jīng)示出并詳細描述了結(jié)合本發(fā)明的教導(dǎo)的各種實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地想到仍然結(jié)合這些教導(dǎo)的許多其它變型的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于在軋機線圈成型裝置中保持和輸送細長材料的裝置，包括具有至少兩個層的細長的中空路徑結(jié)構(gòu)，所述至少兩個層包括內(nèi)層，在其中限定了用于輸送細長材料的內(nèi)表面；以及用于保持所述內(nèi)層的保持層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述層選自由相似的材料和非相似的材料構(gòu)成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述內(nèi)層包括含鐵材料和非鐵材料的橫向接合分段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，在具有較高磨損率的分段中包括非鐵材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括夾在所述內(nèi)層與所述保持層之間的灌漿層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述內(nèi)層和所述保持層彼此以圓周摩擦方式相接觸， 其中在所述細長的路徑結(jié)構(gòu)的反復(fù)加熱和冷卻循環(huán)期間所述內(nèi)層關(guān)于保持層軸向前進。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述內(nèi)層具有硬化的內(nèi)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述內(nèi)表面具有選自下組的區(qū)域所述組由耐磨區(qū)域、 伸出材料支架、材料輸送引導(dǎo)結(jié)構(gòu)和摩擦減小區(qū)域構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述內(nèi)層包括選自下組的非鐵材料所述組由基于鎳的合金、基于鈷的合金和基于鈦的合金、不銹鋼、碳化鎢、陶瓷、超級合金和沉積在所述內(nèi)表面上的所述非鐵材料的納米層構(gòu)成。
10.一種軋機線圈成型裝置包括從動旋轉(zhuǎn)套管軸；以及具有至少兩個層的細長的中空路徑結(jié)構(gòu)，所述至少兩個層包括內(nèi)層，在其中限定了用于輸送細長材料的內(nèi)表面；以及用于保持所述內(nèi)層的保持層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述層選自由相似的材料和非相似的材料構(gòu)成的組。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述內(nèi)層包括含鐵材料和非鐵材料的橫向接合分段。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述內(nèi)層和所述保持層彼此以圓周摩擦方式相接觸，其中在所述細長的路徑結(jié)構(gòu)的反復(fù)加熱和冷卻循環(huán)期間所述內(nèi)層關(guān)于保持層軸向前進。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述內(nèi)表面具有選自下組的區(qū)域所述組由耐磨區(qū)域、伸出材料支架、材料輸送引導(dǎo)結(jié)構(gòu)和摩擦減小區(qū)域構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述內(nèi)層包括選自下組的非鐵材料所述組由基于鎳的合金、基于鈷的合金和基于鈦的合金、不銹鋼、碳化鎢、陶瓷、超級合金和沉積在所述內(nèi)表面上的所述非鐵材料的納米層構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其通過將所述內(nèi)層插入到所述保持層中而形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其通過彎曲所述組合的內(nèi)層和保持層而形成。
18.一種用于形成在軋機線圈成型裝置中保持和輸送細長材料的裝置的方法，包括 提供內(nèi)層，所述內(nèi)層在其中限定了用于輸送細長材料的內(nèi)表面；提供用于保持所述內(nèi)層的保持層；以及將所述內(nèi)層插入到所述保持層中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括彎曲所述組合的內(nèi)層和保持層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括將至少所述保持層的端部附著于所述裝置的接合部分，用于保持和輸送細長材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軋機線圈成型裝置，該裝置包括旋轉(zhuǎn)的套管軸，該套管軸支撐用于細長材料被軋制之后接收細長材料的細長的路徑中空結(jié)構(gòu)，諸如吐絲機。通過將管道或其它細長的中空結(jié)構(gòu)的層彼此插入，由嵌套的包封層形成細長結(jié)構(gòu)的部分或其整體結(jié)構(gòu)。由嵌套層形成的細長的路徑中空結(jié)構(gòu)可以以任何三維復(fù)合彎曲形狀構(gòu)造，該形狀可以復(fù)制已知的吐絲管道的平滑的連續(xù)彎曲的細長材料輸送路徑、或任何其它期望的路徑。
文檔編號B21C47/34GK103008397SQ20121036511
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者基思·菲奧魯奇 申請人:西門子工業(yè)公司