專利名稱：軋機線圈成型吐絲機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方式涉及軋機線圈成型裝置，通常稱為吐絲機，具體地涉及具有含非相似材料組合構造的路徑或管的軋機線圈成型吐絲機，并且更具體地涉及在吐絲機中諸如吐絲管的可替換的吐絲路徑。
背景技術：
軋機線圈成型吐絲裝置將移動的被碾軋的細長材料形成為ー連串螺旋形的連續(xù)循環(huán)圏。在下游通過將其捆扎成螺旋匝的線圈而對這些循環(huán)圈進行進一歩處理。在美國專利No. 5，312，065,6, 769，641以及7，011，264中一般性地描述了已知的吐絲機，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中，就仿佛完全在本文中闡述一祥。如在這些專利中所描述的，軋機吐絲系統(tǒng)包括套筒(quill)、管支承件以及吐絲管。套筒和管支承件適于旋轉(zhuǎn)吐絲管，使得吐絲管能夠接納細長材料進入其入口端。該吐絲管具有被套筒的喇叭形部包圍的彎曲中間部分，并且還具有從套筒的旋轉(zhuǎn)軸向外徑向突出的端部分，該端部分通常與套筒的旋轉(zhuǎn)軸相切。旋轉(zhuǎn)套筒和吐絲管相組合使被碾軋材料成為螺旋彎曲形狀?？梢栽诓煌庑魏?或直徑中之一方面替換吐絲管，從而重新配置吐絲機以適應不同尺寸的被碾軋材料或替換磨損的管。此外，以旋轉(zhuǎn)的螺旋引導件來完成被碾軋材料的螺旋狀壓型，該螺旋引導件包括在其外周附近接納被碾軋材料的槽。在美國專利號6，769，641中所描述的螺旋引導件為周向槽形成在邊沿部中的分段扇形組合式邊沿構造。一般的環(huán)形圈或套管(Shixnid)，通常也稱為端部環(huán)或引導環(huán)，具有螺旋引導件和限定吐絲管排出端的引導面，使得當將處于完全卷繞式構造的細長材料排出到輸送機以用于隨后的捆扎和其他處理時，該細長材料被徑向限定。包括ー個或更多個卸料槳(tripperpaddle)的旋轉(zhuǎn)的卸料機構可以被定位在遠離套筒的端部環(huán)/套管的大約六點鐘處或者底部位置。改變卸料機構相對于環(huán)/套管的內(nèi)徑表面的樞軸攻角可用于控制細長材料的卷繞，例如用以補償細長材料可塑性厚度、成分、碾軋速度和橫截面結構的變化。葉絲管設計和操作限制如之前提及的，中空吐絲管與旋轉(zhuǎn)套筒和管支承件相組合地使被碾軋材料形成為螺旋彎曲形狀。通常，吐絲管由在成型夾具中通過施加外部熱或機械カ而被彎曲以符合期望的常見螺旋外形的連續(xù)長度的對稱鋼管或鋼管材形成。為相對容易加工成期望的最終常見螺旋形狀以及相對低的材料購買成本，針對構造吐絲管通常選擇鋼管或管材。但是商業(yè)鋼管或鋼材具有相對低的硬度，這對于軋機操作、生產(chǎn)和維護不是合乎期望的限制因素。在吐絲系統(tǒng)入口端中接納以高達約500英尺/秒(150m/sec)的速度前進的細長材料，并在排出端以ー連串連續(xù)線圈環(huán)的形式排出。以這樣的速度，熱的被碾軋產(chǎn)品對吐絲管施加負面作用，引起內(nèi)部管表面經(jīng)歷快速的局部摩擦磨損和過早破壞。同樣地，由于吐絲管磨損，因此它們將穩(wěn)定的環(huán)圖案傳送到位于吐絲管的排出端處的接納成圈線圈的輸送機的能力減退。不穩(wěn)定的環(huán)圖案打亂冷卻均勻性，并且還導致通常稱為“修補”的卷繞事故。多年來，被廣泛接受的觀點是具有減小的口徑尺寸的吐絲管提供許多顯著優(yōu)點。通過在更小的空間內(nèi)徑向壓縮熱的被碾軋產(chǎn)品，改進了引導并且傳送至冷卻輸送機的環(huán)圖案更一致，使得能夠以更快的速度碾軋。然而，不幸地，這些優(yōu)點由于更快的生產(chǎn)速度所引起的顯著加速的管磨損而被較大程度地抵消了。此外，口徑尺寸減小的管僅可用于小直徑產(chǎn)品，因此其必須被替換為更大口徑尺寸的管以用于卷繞更大直徑的產(chǎn)品。需要進行頻繁且代價較高的軋機停エ以及預防性的檢修，來替換過早磨損的吐絲管，和解決與細長材料的修補關聯(lián)的問題。如果吐絲管變得如此磨損從而其遭受管壁破裂，修補事故會影響吐絲機上游的細長材料饋送。從耐磨性的觀點出發(fā)，期望由相對硬的低表面摩擦鋼形成吐絲管內(nèi)部磨損表面，并且還期望執(zhí)行另外的表面硬化和熱處理，但是這樣的磨損處理步驟必須與制造管的輕松性和成本均衡。因此，在過去，本領域技術人員認為必須通過采用更大口徑的吐絲管并且以低于軋機的額定設計速度的降低速度進行碾軋來與吐絲管設計和性能相折中。大于期望的吐絲管內(nèi)徑和降低的碾軋速度的組合已經(jīng)被執(zhí)行，以便在安排的維修“停エ期”期間安排預防性維修管替換。常規(guī)的以及當前的吐絲管必須在其處理大約3，000噸或更少的細長材料的量之后被替換，這取決于直徑、速度和產(chǎn)品成分。本領域技術人員已經(jīng)反復嘗試増加吐絲管的使用壽命以用于更大的總處理噸數(shù)，使其被替換之前可以處理更多細長材料。例如，如在美國專利號4，074，553和5，839，684中所公開的，已經(jīng)提議使用插入到外部吐絲管殼體中的耐磨損插入環(huán)來排列吐絲管。在吐絲管殼體的彎曲部內(nèi)的鄰近環(huán)具有不連續(xù)的間隙，對于在吐絲管內(nèi)輸送的細長材料的平滑前進來說不期望有這些不連續(xù)的間隙。美國專利號6，098，909公開了不同的方法其中吐絲管被去除以有利于被圓錐形外殼體圍住的圓錐形插入物的外表面中的螺旋槽限定的引導路徑，該插入物在外殼體內(nèi)可旋轉(zhuǎn)，以在外殼體的內(nèi)表面上逐漸移動磨損圖案。不認為螺旋槽圓錐形插入物方法容易與目前包含有吐絲管結構的所有現(xiàn)有的套筒吐絲機兼容。還進行嘗試以使內(nèi)部吐絲管表面滲碳，從而増加硬度和耐磨性。然而，碳化過程需要從上升的處理溫度進行強烈的淬火，這會歪曲管的曲率。還發(fā)現(xiàn)該滲碳層相對易碎，并且在由于暴露于熱的被碾軋品導致的上升溫度處回火(temper down )。本專利申請的所有者也公開了通過使?jié)B硼層經(jīng)受硼原子擴散到管內(nèi)部的熱化學處理來將滲硼層應用于吐絲管磨損表面，從而增加硬度。參見如下專利合作條約申請名為“Boronized Laying Pipe”，于2011年9月2日提交至美國受理局，申請?zhí)枮镻CT/US2011/050314。本專利申請的所有者還公開了具有摩擦力緊配嚙合的內(nèi)外同心層的吐絲管，其中由于離心力、局部熱膨脹的差異以及在層之間的熱循環(huán)，在吐絲機操作期間內(nèi)層相對于外層軸向前迸。因此，吐絲管內(nèi)部的磨損部沿著管內(nèi)部前進，使得“新鮮的”未磨損表面不斷地補充磨損部。參見如下專利合作條約申請名為“Regenerative Laying Pipe”,于2011年9月2日提交至美國受理局，申請?zhí)枮镻CT/US2011/050283。

發(fā)明內(nèi)容
簡要地描述，本發(fā)明的實施方式涉及軋機線圈成型裝置吐絲路徑結構，以用于在吐絲機中保持并輸送細長材料，使得可以選擇性地卷繞細長材料。該吐絲路徑結構可以執(zhí)行常規(guī)的吐絲管的功能。在本發(fā)明的方面中，吐絲路徑結構包括鐵和非鐵非相似材料的組合。非鐵材料可以用在遭受相對更高磨損的區(qū)域中，而含鐵材料(例如，鋼)可以用在遭受相對弱的磨損的區(qū)域中?？商鎿Q地，可以由ー種或更多種非鐵材料、以單層或者以兩個或更多個疊套多層來制造整個吐絲路徑結構。以這種方式，吐絲路徑結構的較大部分可以由一段或更多段鋼管形成，該鋼管是在本領域中制造方面熟悉的成本有效的材料。諸如高磨損區(qū)域的區(qū)域可以由相對更硬、更昂貴的材料和/或與傳統(tǒng)上使用的鋼相比相對更難制造成吐絲路徑管的材料制造。吐絲路徑結構的部分或其整體可以通過將ー層或多層管或者其他細長中空結構(包括非相似金屬的組合)插入到彼此中、即形成兩層或更多層的嵌套結構，由嵌套包絡層來形成。類似地，吐絲路徑結構的部分或其整體可以由鄰近的鄰接部形成，該鄰近的鄰接部形成用于通過其進行細長材料的流通和輸送的連續(xù)內(nèi)徑表面?？梢酝ㄟ^配對聯(lián)鎖端部、緊固部或者通過將鄰接部永久結合在一起(例如，通過焊接)來使鄰接部疊接或者另外地彼此耦合。鄰接段部分可以在內(nèi)部嵌套或者限定另一管以形成具有多層的吐絲路徑。由非相似嵌套層或鄰接部形成的部件可以構造為三維復合曲線形狀，其可以復制已知吐絲管或其它合乎期望的吐絲路徑器件的平滑連續(xù)彎曲的細長材料輸送路徑。制造的分層和/或分段結構便于在部件內(nèi)部形成區(qū)域，例如包括直接接觸細長材料的層中的耐磨損區(qū)域或摩擦減小的區(qū)域。就多層吐絲路徑而言，最內(nèi)層可以是沿著與細長材料相同的方向向下游前進的再生層，使得在吐絲路徑內(nèi)部磨損區(qū)域內(nèi)的上游部分構成新鮮的、未磨損表面。另ー示例性實施方式涉及用于卷繞熱的被碾軋細長材料的線圈成型裝置吐絲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括關于軸旋轉(zhuǎn)、用于排出細長材料的套筒。支承件與套筒的旋轉(zhuǎn)軸同軸。細長的輸送路徑中空構件，例如吐絲管，耦合至支承件，以用于使細長材料從其中通過。中空構件包括第一端部，該第一端部通常與套筒的旋轉(zhuǎn)軸對齊，以用于接納從套筒排出的細長材料；以及第二端部，該第二端部與旋轉(zhuǎn)軸徑向間隔，以用于排出通常相對于旋轉(zhuǎn)軸相切的細長材料。該中空構件可以由鐵和非鐵非相似材料的組合來構造。非鐵材料可以用在遭受相對更高磨損的區(qū)域中，而含鐵材料(例如，鋼)可以用在遭受相對弱的磨損的區(qū)域中。由非相似嵌套層或鄰接部形成的部件可以構造為三維復合曲線形狀，該部件可以復制已知吐絲管的平滑連續(xù)曲線細長材料輸送路徑，或其它期望的吐絲輸送路徑。本發(fā)明的再一示例性實施方式涉及通過嵌套和包絡層和/或軸向上鄰接和結合的部，并且隨后將嵌套的組合結構形成為期望的三維曲線形狀的吐絲路徑，來形成具有非相似金屬的吐絲路徑結構的部分的方法。另外地或可替換地，可以軸向地結合預形成的彎曲部，以形成部分或所有組合結構。在該方法中，鐵金屬或其它相對便宜的材料通常形成吐絲路徑的較大部分，并且在吐絲管內(nèi)的通常遭受更高磨損率的區(qū)域中使用相對更貴的非鐵金屬。本發(fā)明的方面的特征可以被本領域技術人員以任意組合或子組合的形式共同地或各自地應用。本發(fā)明的實施方式和方面的另外特征，以及由此提供的優(yōu)點，將在下文中參考附圖中示出的具體實施方式
給出更詳細的解釋，其中以相同的附圖標記表示相同的元件。


通過結合附圖來考慮以下詳細描述能夠容易地理解本發(fā)明的教示，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的線圈成型裝置吐絲系統(tǒng)的側(cè)立視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖1中的吐絲系統(tǒng)的俯視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖1中的包括其端部環(huán)和卸料機構的吐絲系統(tǒng)的截面立視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖1中的包括其端部環(huán)和卸料機構的吐絲系統(tǒng)的排出端的立視圖；圖5示出已知構造吐絲輸送路徑/管以及在吐絲操作期間經(jīng)歷的典型示例性磨損區(qū)域；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的吐絲細長材料輸送路徑管的透視圖；圖7示出圖6的吐絲管的部分被切掉的軸向橫截面圖；圖8示出沿8-8所獲得的圖6和圖7的吐絲管的徑向橫截面圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性實施方式的吐絲管的部分被切掉的軸向橫截面圖；圖10示出沿10-10所獲得的圖9的吐絲管的徑向橫截面圖；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性實施方式的吐絲管的側(cè)立視圖；圖12示出圖11的吐絲管的部分被切掉的軸向橫截面圖；圖13示出沿13-13所獲得的圖11的吐絲管的徑向橫截面圖；圖14示出圖11的吐絲管的局部軸向橫截面圖；圖15A至圖15C為示出在加熱和冷卻循環(huán)期間，作用在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的吐絲管上的力的概略描述；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施方式的吐絲管的透視圖；圖17示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖16的吐絲管的部分被切掉的軸向橫截面圖；以及圖18示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖16的吐絲管的部分被切掉的透視圖。為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標記以表示對附圖共同的相同元件。
具體實施例方式在考慮以下描述之后，本領域技術人員將認識到本發(fā)明的教示可以應用在軋機線圈成型裝置吐絲機中，并且更具體地應用于吐絲細長型輸送路徑管或者其它用于吐絲的等同細長結構。本發(fā)明的方面使吐絲路徑使用壽命更長，使得能夠在預防性維修替換之前通過吐絲機處理更多噸細長材料。例如，能夠增加吐絲細長材料的處理速度，使得在生產(chǎn)班時能夠處理更多噸的細長材料，而不存在吐絲路徑/管故障的不當風險。葉絲系統(tǒng)綜沭大致參考圖1至圖4，線圈成型裝置吐絲系統(tǒng)30卷繞碾軋的的細長材料M，例如熱的碾軋的鋼筋。以速度S (該速度可以大于等于約500英尺/秒(150m/sec))前進的細長材料M，在吐絲系統(tǒng)30的入口端32被接納并且在排出端34處以ー連串連續(xù)線圈環(huán)的形式被排出，于是線圈堆積在輸送機40上。吐絲系統(tǒng)30包括可旋轉(zhuǎn)的套筒50、路徑60以及管路徑支承件70。路徑60限定中空的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管；事實上，在本文中路徑60有時可以被稱為吐絲管。套筒50可以具有適于繞軸旋轉(zhuǎn)的通常的喇叭形狀。路徑60具有半徑漸增的通常的螺旋形軸向外形，第一端部62與套筒50的旋轉(zhuǎn)軸對齊并且接納細長材料M。路徑60具有第二端部，該第二端部從套筒50的旋轉(zhuǎn)軸徑向向外間隔開并且通常與套筒50的旋轉(zhuǎn)軸相切，因此與旋轉(zhuǎn)套筒的外圍大體上相切地排出細長材料。路徑60耦合至管支承件70，而管支承件70又共軸地耦合至套筒50，使得所有三個部件關于套筒的旋轉(zhuǎn)軸同時旋轉(zhuǎn)?；谌缦聛磉x擇套筒50的旋轉(zhuǎn)速度除其他因素外，細長材料M的結構尺寸和材料特性、前進速度S、期望的線圈直徑以及在不引起過度磨損的不適當風險的情況下能夠由吐絲管處理的細長材料噸數(shù)。圖5示出常規(guī)的吐絲路徑/管60的磨損區(qū)域66、68，其中管內(nèi)部遭受比管的其他部分相對更高的磨損率。本發(fā)明的方面通過局部地硬化區(qū)域66、68以及其他部分或所有其他期望區(qū)域來處理更高的磨損率。如果需要的話，通過應用本發(fā)明的方面能夠硬化整個或者等同的細長結構。在本實施方式中，隨著從第二端部64排出細長材料M，它被導向具有引導邊沿段82的引導環(huán)80中，在引導邊沿段82中形成具有螺距尺寸的引導槽溝道84，例如在共同擁有的美國專利號6，769，641中所述。隨著細長材料M通過引導環(huán)80前進，其被繼續(xù)形成為符合連續(xù)環(huán)螺旋。如在’ 641專利中說明的，分段的引導環(huán)使得能夠相對容易地重構引導環(huán)螺旋直徑，以通過改變邊沿段82來適應不同的細長材料，而不用拆卸并替換整個引導環(huán)80。 如上所述，隨著細長材料M騎在引導環(huán)80的螺旋狀槽溝道84中，其被構造成連續(xù)的成圈的線圏。引導環(huán)80耦合至管支承件70，并且與套筒50共軸旋轉(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相協(xié)調(diào)，因此在兩個鄰接物體之間存在很少的相對直線運動速度并且接觸線圈材料的槽84的表面存在更少的摩擦磨損。固定的端部環(huán)90具有與套筒50的旋轉(zhuǎn)軸共軸的內(nèi)徑并且限定吐絲路徑/管60的第二端部62以及引導環(huán)80。隨著細長材料M被從吐絲管60的第二端部62排出并且沿著引導環(huán)80的螺旋槽溝道84前進，端部環(huán)90通過在端部環(huán)內(nèi)徑引導表面內(nèi)徑向地抑制材料來抵消施加在細長材料80上的離心力。在前進的細長材料M與固定端部環(huán)90之間的高相対速度引起在端部環(huán)內(nèi)徑引導表面上的摩擦磨損。參考圖1，借助于在系統(tǒng)排出端34處的向下成角度的套筒旋轉(zhuǎn)軸，從線圈成型裝置吐絲系統(tǒng)30排出的細長材料M由于重力以連續(xù)環(huán)的形式落在輥輸送機40上。卸料機構150繞與端部環(huán)90的引導面的遠軸向側(cè)鄰接的軸轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動軸在樞軸運動范圍0附近大致與端部環(huán)90內(nèi)徑引導面相切。如已知的，可以通過改變樞軸角度0來控制被卷繞材料M的卷繞特性以及在輸送機40上的放置。路徑制誥本發(fā)明的實施方式包括軋機吐絲路徑結構，以用于在吐絲機中保持和輸送細長材料，使得能夠選擇性地卷繞細長材料。路徑結構在其整體的任何部分均由嵌套的包絡層和/或在層內(nèi)的軸向鄰接段形成。層和/或段的部分以非相似的鐵和非鐵材料構造，其中后者通常用在吐絲操作期間遭受更強磨損的區(qū)域中?？梢詮末`種或更多種非鐵材料、以單層或者兩層或更多的嵌套多層來整體地制造整個吐絲管或等同的細長結構。由非相似嵌套多層和/或在層中的鄰接段形成的吐絲部件可以構造為任意的三維復合曲線形狀，其可以復制已知吐絲管的平滑連續(xù)彎曲細長材料輸送路徑，或者任何其它期望路徑。制造的結構便于在部件內(nèi)部形成區(qū)域，例如包括耐磨損區(qū)域或摩擦減小的區(qū)域。在路徑吐絲管制造過程期間可以形成該區(qū)域，例如通過將由不同材料構造的管插入到彼此中或者通過在給定層中將不同材料的段彼此挨著鄰接。路徑或結構在其整體的任何部分均可以由形成連續(xù)內(nèi)表面用于通過其進行細長材料的流通和輸送的相同或非相似材料的相鄰、鄰接段形成?？梢酝ㄟ^配對聯(lián)鎖端部、緊固器和永久結合(例如，通過焊接)來使鄰接段疊接或者另外地彼此耦合。鄰接段部分可以在內(nèi)部嵌套或者限定另一管，使得組合結構具有多于ー層的厚度，并且可以在具有多于兩個嵌套層的結構中使用。圖6至圖8示出具有符合已知吐絲管的常見圓柱狀外形的吐絲路徑260，用于在已知吐絲機例如圖1至圖5示出的吐絲機中的直接替代。吐絲路徑260包括具有環(huán)狀制動環(huán)262A的第一入口端262和第二排出端264。吐絲路徑260為由嵌套的子部件制造的組合結構，子部件包括外部鋼管或管材(tube)261以及由更硬的非鐵材料(例如，不銹鋼或碳化鎢)形成的內(nèi)部管或管材263。內(nèi)層263具有連續(xù)的內(nèi)表面263A，以用于接觸通過吐絲管所輸送的細長材料。內(nèi)表面263A可以是被涂層或處理以硬化表面或提供摩擦減小區(qū)域的表面，其可以包括固態(tài)潤滑劑例如石墨。圖9和圖10示出本發(fā)明的吐絲路徑360的另ー實施方式，吐絲路徑360具有有環(huán)狀制動環(huán)362A的第一入口端362。吐絲路徑360為由嵌套的子部件制造的組合結構，包括外部鋼管或管材361以及由碳化鶴管材或被燒結以形成常見管狀中空結構的碳化鶴形成的內(nèi)部管或管材363。內(nèi)部管材363具有連續(xù)的內(nèi)表面363A，以用于接觸通過吐絲路徑所輸送的細長材料。內(nèi)表面363A可以是被涂層或處理以硬化表面或提供摩擦減小表面的表面?？梢栽谕獠抗?61和內(nèi)部管363之間插入可選的絕緣高溫水泥漿層380。如在共同擁有的2011年9月2日提交至美國受理局，申請?zhí)枮镻CT/US2011/050283,名稱為“Regenerative Laying Pipe”的專利合作條約申請中所描述和不出的，吐絲管具有摩擦力緊配嚙合的內(nèi)外同心層，其中由于離心力、局部熱膨脹的差異以及在層之間的熱循環(huán)，在吐絲機操作期間內(nèi)層相對于外層軸向前迸。因此，吐絲管或其他細長吐絲路徑內(nèi)部的磨損部沿著管內(nèi)部前進，使得“新鮮的”未磨損的表面不斷補充磨損部。具體地，參考圖11至圖15C，根據(jù)本發(fā)明的吐絲管460具有由鐵金屬(例如，鋼)構造的外部管材或管461，該管具有與軸A對齊的入口部462，中間段28b遠離軸A彎曲，并且傳送部28c具有從軸A測量的半徑。內(nèi)部管材或管463具有分別內(nèi)襯在外部管材461的入口部、中間部和傳送部中的入口部、中間部和傳送部，并且由非鐵材料(例如，不銹鋼或碳化鎢)構造。僅通過與外部管材的摩擦接觸，針對相對于外部管材461的運動限制內(nèi)部管材463。已觀察到，在使用中，在區(qū)域Z中吐絲管463A的內(nèi)表面傾向于加速的局部磨損，約在入口部28a與中間部28b的結合處，并且此外在區(qū)域Z2中約在中間部28b與傳送部28c之間的結合處。如果不加抑制，該局部磨損會引起內(nèi)管表面的過早開槽，繼而產(chǎn)品通過吐絲管的壁穿透。根據(jù)本發(fā)明，可以如下處理該磨損問題通過將外部管材461內(nèi)排列有內(nèi)部管材463，并且允許僅通過其各自外表面和內(nèi)表面之間的摩擦接觸針對在外部管材內(nèi)的運動而限制內(nèi)部管材。當吐絲路徑吐絲管460處于使用中時，內(nèi)部管材463通過與熱的被碾軋產(chǎn)品M接觸而被加熱。通常，熱的被碾軋產(chǎn)品將處于大約900°C至1100°C的溫度，這將導致內(nèi)部管材463被加熱到大約400°C的上升溫度。通常外部管材將由于其暴露于周圍環(huán)境而具有較低的溫度。另外，如圖12所示，作為繞軸A旋轉(zhuǎn)的結果，吐絲管的中間部28b將遭受離心カFcen。該カ可以被分解為與吐絲管的引導路徑垂直的力Fn，以及朝向吐絲管的傳送端施加的驅(qū)動カFd。驅(qū)動カFd將被由穿過吐絲管的熱的被碾軋產(chǎn)品施加的另外的驅(qū)動カ取代。如圖15A所示，由于內(nèi)部管材463通過接觸熱的被碾軋產(chǎn)品而被加熱，內(nèi)部管463將遭受向入口端(箭頭Fee)和傳送端(箭頭Fde)的相反方向施加力的膨脹。膨脹カFee和Fde足以克服摩擦阻力Ff。膨脹カFee被膨脹カFde與驅(qū)動カFd的總和克服，導致內(nèi)部管材463在外部管材461內(nèi)朝向外部管材的傳送端遞增地移位。如圖15B所示，當內(nèi)部管材463的溫度穩(wěn)定時，沒有膨脹或收縮力。摩擦力Ff克服驅(qū)動カFD，并且內(nèi)部管材在外部管材內(nèi)保持固定。如圖15C所示，當內(nèi)部管材463被冷卻時，它將經(jīng)歷收縮，此外還施加朝向入口端(箭頭Cee)和傳送端(箭頭Cde)的相反力。力Cee和Cde足以克服摩擦阻力Ff。收縮カCee被收縮カCde與驅(qū)動カFd的總和克服，導致內(nèi)部管材463的入口端在外部管材461內(nèi)朝向外部管材的傳送端464遞增地移動。因此，將發(fā)現(xiàn)隨著吐絲路徑吐絲管460經(jīng)歷加熱和冷卻循環(huán)，內(nèi)部管材463將沿著朝向外部管材461的傳送端464的ー個方向遞增地移位。該遞增的移位將改變并且因此更新內(nèi)部管材與熱的被碾軋產(chǎn)品摩擦接觸的內(nèi)表面，而且這樣做將避免在任何一個給定區(qū)域處的長時間摩擦接觸。內(nèi)部管材463與內(nèi)部管套(sleeve)470的軸向交迭嵌套構造補償內(nèi)部管材朝向傳送端464的軸向前迸，使得兩個嵌套管層限定細長材料M。分段的疊接吐絲路徑細長結構吐絲管的任意非鐵或含鐵材料部分可以被限定或保持在外部含鐵材料管層內(nèi)，并且相反地該分段的疊接吐絲路徑吐絲管可以以分層的方式限定另一管(含鐵或非鐵材料)。如果合乎期望，可以從ー種或更多種非鐵材料、以單層或者兩個或更多的嵌套多層來整體地制造整個吐絲管或等同的細長路徑結構。例如，如果合乎期望，可以從非鐵材料構造整個單層路徑或管。在圖16至圖18中，吐絲路徑吐絲管860具有在其中限定用于流通細長材料的大體連續(xù)表面860A的第一入口端862和第二排出端864。吐絲路徑吐絲管860為由疊接的相鄰子部件861、880和86IB制造的組合結構，該疊接的相鄰子部件861、880和861B形成外部同心層以及大體同心管內(nèi)層，包括部863、870、865和865A。具體地，參考從入口端862至排出端864的下游流動方向，吐絲管860的外層具有鄰接并且結合至制造的磨損元件880且又結合至下游的鋼管861B的鋼外部管段861，磨損元件880被示為通過焊珠(未示出)而澆鑄或燒結的結構(例如燒結的碳化鎢)。吐絲管860也具有內(nèi)部嵌套層，該內(nèi)部嵌套層也是從入口端862至排出端864包括內(nèi)部鋼管863，其鄰接非鐵材料磨損插入物870(由例如不銹鋼管材形成)，并且又鄰接內(nèi)層鋼管865。參考圖15，鋼管865鄰接制造的磨損元件880。最終內(nèi)層鋼管865鄰接制造的磨損元件880的另ー下游端部。內(nèi)部段863、870、865和865A不需要嚴格地彼此耦合，這是因為它們被外部管層861、880和861B限定并且被俘獲在外部管層861、880和861B中。盡管內(nèi)部段863、870,865和865A不需要嚴格地彼此耦合，然而內(nèi)表面可以有效地連續(xù)，這是因為相鄰段之間的間隙充分小于細長材料的直徑和圓周，使得該間隙不會阻止細長材料通過細長結構吐絲管860的輸送。對于本文中本發(fā)明的所有吐絲細長路徑結構實施方式，吐絲路徑細長結構可以具有對稱或非対稱的橫截面，并且可以以一系列相鄰段制造。吐絲細長路徑的內(nèi)部直徑可以變化，例如通過改變內(nèi)部管的壁厚度，然而如果需要的話，保持相同的外部管直徑。內(nèi)部或外部管材或者其它細長結構元件461和463可以由各種鐵或包括陶瓷的非鐵材料制造，優(yōu)選的示例包括鐵金屬、鎳基合金、鈷基合金和鈦基合金，以及其中任何的所沉積的納米顆粒涂層。更具體地，外部管包括任何期望的材料或金屬(鋼通常是成本有效的選擇)或非金屬結構，例如碳纖維增強絲(filament reinforced carbon fiber)。碳纖維增強絲或其他外部細長路徑構件/管的內(nèi)表面可以包括沉積在其上的由非鐵材料的納米顆粒層形成的內(nèi)層、諸如不銹鋼或碳化鎢。沉積的納米層用作獨立內(nèi)部管路徑結構的等同物。內(nèi)部管或其它功能等同的內(nèi)層路徑形成結構包括含鐵或非鐵材料，其包括陶瓷、納米顆粒材料涂層、鋼或者非鐵合金(例如，不銹鋼、碳化鎢)或者所謂的超合金(例如，鎳基合金(incoiu、_ )、耐高溫鎳基合金(Waspalty )或哈斯特鎳合金(Hastelloy ))。可以針對內(nèi)部或外部管層替代其他非鉄金屬，包括例如不銹鋼、碳化鎢和所謂的超合金(例如，Inconel 、Waspaloy .或HasteI丨oy )、陶瓷或者以上的納米顆粒層。內(nèi)部管材與細長材料接觸的內(nèi)表面可以被處理或涂層(包括納米顆粒涂層)以增加表面硬度、減小摩擦或降低熱消融。盡管已在本文中詳細地示出和描述了結合本發(fā)明的教示的多個實施方式，但是本領域的普通技術人員能夠容易地想出仍結合本發(fā)明的教示的許多其他變化的實施方式。
權利要求
1.一種用于在軋機線圈成型吐絲系統(tǒng)中保持和輸送細長材料的裝置，所述裝置包括 細長的中空路徑結構，所述細長的中空路徑結構限定用于在其中輸送所述細長材料的連續(xù)的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面在經(jīng)受相對較高的磨損率的至少一個區(qū)域中包括至少一種非鐵材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，在所述區(qū)域中的所述內(nèi)表面包括一種或更多種非鐵材料，并且所述路徑的其它部分包括一種或更多種含鐵材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，在所述區(qū)域中還包括被外層俘獲的非鐵內(nèi)層。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，所述外層的材料從含鐵材料和非鐵材料中選擇。
5.根據(jù)權利要求3所述的裝置，所述內(nèi)層還包括鄰接所述非鐵材料的含鐵材料，所述鄰接的材料被所述外層俘獲。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，還包括軸向端部環(huán)，所述軸向端部環(huán)附接至用于將所述內(nèi)層俘獲在其中的所述外層。
7.根據(jù)權利要求3所述的裝置，所述非鐵內(nèi)層和所述外層彼此周向地摩擦接觸，在所述細長路徑結構的重復加熱和冷卻循環(huán)期間所述內(nèi)層相對于所述外層軸向地前進。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，整個所述內(nèi)層包括非鐵材料，并且所述外層包括含鐵材料或非鐵材料。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，所述區(qū)域的內(nèi)表面從硬化區(qū)域和摩擦減小區(qū)域中選擇。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，所述非鐵材料從鎳基合金、鈷基合金、鈦基合金、不銹鋼、碳化鎢、陶瓷和超合金中選擇。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，所述非鐵材料包括在沉積于所述內(nèi)表面上的納米層中。
12.—種軋機線圈成型吐絲系統(tǒng)，包括 被驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)套筒；以及 細長的中空路徑結構，所述細長的中空路徑結構限定用于在其中輸送細長材料的連續(xù)的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面在經(jīng)受相對較高的磨損率的至少一個區(qū)域中具有非鐵材料。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，所述內(nèi)表面在所述區(qū)域中包含至少一種非鐵材料，并且所述路徑的其它部分包含至少一種含鐵材料。
14.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，所述細長的中空路徑結構包括管狀的吐絲管。
15.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，所述區(qū)域的非鐵材料橫向地鄰接于所述區(qū)域之外的材料，并且在它們之間形成連續(xù)的內(nèi)表面。
16.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，所述內(nèi)表面在所述區(qū)域中包括被外層俘獲的非鐵內(nèi)層。
17.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，所述非鐵內(nèi)層和所述外層彼此周向地摩擦接觸，在所述細長路徑結構的重復加熱和冷卻循環(huán)期間所述內(nèi)層相對于所述外層軸向地前進。
18.一種用于制造在軋機線圈成型吐絲系統(tǒng)中保持和輸送細長材料的裝置的方法，所述方法包括 構造具有內(nèi)表面的細長中空路徑結構，所述內(nèi)表面在經(jīng)受相對較高的磨損率的至少一個區(qū)域中包括一種或更多種非鐵材料，以及在所述結構的經(jīng)受較低的磨損率的其它部分中包括其他材料。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括構造所述路徑的限定所述區(qū)域的內(nèi)表面的部分，以及將所述內(nèi)表面俘獲在所述細長中空路徑結構內(nèi)。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，還包括構造所述路徑的限定所述區(qū)域的內(nèi)表面的部分，并且將其嵌套在所述細長中空路徑結構內(nèi)。
全文摘要
一種軋機線圈成型裝置，包括旋轉(zhuǎn)套筒，該旋轉(zhuǎn)套筒將細長材料排出到細長路徑中空結構例如吐絲管中。細長結構由鐵和非鐵非相似材料的組合構造。通常，在遭受相對高的磨損的區(qū)域中使用非鐵材料。細長路徑結構的部分可以由嵌套的包絡層形成和/或通過處于軸向鄰接關系的結合段形成。由嵌套層形成的部件可構造為許多三維復合曲線形狀，其可以以局部對稱或非對稱橫截面復制平滑的連續(xù)彎曲細長材料運輸路徑吐絲管。
文檔編號B21C47/14GK103008395SQ201210364680
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日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