纵向地轧制杆状体的相关的轧机和轧机机架 描述发明领域 本发明涉及具有三个可调辊的轧机机架 (rolling mill stand)， 并且本发明涉及 包含多个所述轧机机架的用于纵向地轧制杆状体例如管或圆柱状体如棒、 杆等的轧机。
背景技术 几年来， 具有机动化辊的多机架轧机已经被用于纵向地轧制杆状体特别是管， 其 中， 每个机架设置有三个辊并且所述辊的位置可通过改变辊自身与轧制轴之间的距离而被 有利地调节， 以能够在相同的内部工具或心轴上得到不同厚度。 US5331835 描述了这种类型 的轧机的实施例， 其中辊移位 (roll relacement) 是通过沿着轧机的轴的移动来实施的， 因 而利用了存在于轧机自身与适合于从心轴移除轧制管的取出器型的下一个轧机之间的空 间。
在将从轧机取出的部件的尺寸未超出轧机自身与取出器型的下一个轧机之间的 可利用空间之前， 包括轴向辊改变的这种解决方案是令人满意的 ； 这发生在用于利用有限 个数例如五个的机架产生高达 14″至 16″的管的系统中， 机架的个数是根据期望的变形 和预定的年产量来确定的。实际上， 当由于正常系统限制而使轧制体比轧机的上一个机架 与取出器型轧机的第一机架之间的距离短时， 从心轴取出管是困难的， 并且由于干扰， 故障 和进程中断的可能性显著增加。
可选择的解决方案已经被提出以用于产生更大尺寸例如 16 ″ 3/4 至 18 ″的管 的系统， 这是因为实际上很难实现所有尺寸， 并且由于环形结构日益变宽以允许辊 - 座筒 (roll-holder cartridge) 通过因而结构的硬度被进一步减小， 并且因此外部横向尺寸必 须被逐渐增加， 从而引起了在实际加工产品时的困难， 即， 机械处理困难。
专 利 US6041635 和 专 利 US6116071 公 开 了 利 用 辊 侧 面 改 变 系 统 (roll side change system) 的解决方案， 然而， 这些解决方案未满足机架在横向上的硬度一致性的需 要， 这是因为它们仍然包括被安装于枢杆 (hinged arm) 且在任意情况下未被牢牢地连接于 外部结构的倾斜型液压机架容器 (hydraulic stand capsule)。该解决方案还要求使用非 硬管以用于连接可移动的液压容器 (hydraulic capsule)。
此外， 每个机架的辊的配置包括机架的被放置为相对于垂直面成 30°的扩展部分 (extension)。由于沿着扩展部分自身的冷却水排放的存在对扩展部分自身具有侵蚀和损 坏的麻烦， 因此该配置引起技术问题。下面的减速器也被暴露于水。
因此， 需要制造能够克服前面所述缺点的轧机机架和相关的轧机。
发明概要 本发明的目的是提供用于轧制甚至大尺寸的杆状体的轧机， 其满足轧机机架在横 向上的硬度一致性的要求， 所有的液压容器被牢牢地固定于轧机机架的外部结构并且提供
了每个机架的辊的侧面改变。
本发明的进一步目的是提供具有全部被牢固地固定于其的液压容器的轧机机架， 其具有轧制辊和相关的扩展部分的配置， 以在水平平面上提供辊 - 座筒的侧面取出并且避 免前面所述的对扩展部分自身和对减速器的侵蚀和损坏的问题。
因此， 本发明旨在通过制造限定轧制轴的轧机机架来实现上面讨论的目的， 根据 权利要求 1， 轧机机架包括 ： 固定的外部结构 ； 三个工作辊， 其被放置在辊 - 座筒中， 所述筒 从所述轧制轴处所述固定结构内的工作位置至所述固定结构外的侧面取出位置可移动以 用于改变工作辊 ； 其中， 每个工作辊设置了被牢牢地固定于固定结构的至少一个相应的液 压容器 ； 其中， 至少一个第一液压容器为双冲程型， 其除了包括用于调节相应的工作辊的径 向位置的第一工作冲程以外， 还包括来自于辊轴的第二间隙冲程 (clearance stroke)， 以 帮助所述辊 - 座筒的侧面取出 ； 并且其中， 第二液压容器被水平地放置以允许所述辊 - 座筒 沿着水平平面的侧面取出。
本发明的进一步目的是提供用于轧制杆状体的轧机， 其限定轧制轴， 根据权利要 求 10， 轧机包括多个轧机机架， 所述轧机机架被顺序地放置并且相对于前一个， 相对于通过 轧制轴的垂直轴倾斜 180°的角度， 其中辊 - 座筒被可选择地从轧机自身的两个侧面从轧 机的各个机架取出。
本发明的进一步目的是提供从轧机机架内的工作位置将辊 - 座筒取出到所述机 架外的侧面位置以用于改变工作辊的方法， 根据权利要求 13， 该方法包括如下步骤 ：
分离第一扩展部分和被放置在提供了被水平放置的第二液压容器的侧面上的第 二扩展部分的工作辊 - 扩展部分接点 ；
驱动用于支撑被放置在辊 - 座筒的取出侧面上的第二扩展部分的扩展部分支撑 设备 (extension-holding device) ；
驱动滑轨以将另一个第二扩展部分从相应的工作辊松开， 并且将滑轨从全向前位 置滑动到全向后位置 ；
降低扩展部分支撑设备以将所述第二扩展部分带到不会干扰水平平面的位置， 以 便取出辊 - 座筒 ；
沿着所述水平平面将辊 - 座筒从所述工作位置取出到所述外部侧面位置。
独立的权利要求描述了本发明的优选实施方式。
对于具有三个辊的每个轧机机架， 本发明的目的轧机有利地包括被水平地放置的 液压简单冲程容器， 即， 仅具有工作冲程， 以及两个液压双冲程容器， 工作冲程和来自于轧 制轴的间隙冲程以允许辊改变， 所述双冲程容器相对于机架的垂直轴倾斜并且包括活塞的 开口以允许在水平方向上从与被水平地放置的液压容器相对的侧面取出辊 - 座筒。
在不偏离本发明的范围的情况下， 对于每个辊， 可安装两个液压容器， 如在对于每 个机架具有两个辊的前代的管轧机中得到的。
这种类型的解决方案有利地允许辊 - 座筒的侧面取出， 而没有改变用于调节轧制 辊的径向位置的系统的动态功能， 这对于保证管头上的厚度公差是重要的。与现有技术的 解决方案不同， 容器都具有有限的工作冲程， 它们被安装以固定于轧机的外部结构。
此 外， 提 供 了 合 适 的 设 备， 以 便 一 旦 辊 控 制 扩 展 部 分 (roll controlling extension) 自身已经被松开， 就从在从轧机取出筒时由筒占据的位置完全运输辊控制扩展部分。 根据本发明的解决方案， 轧机由多个机架组成， 这多个机架被顺序地放置并且相 对于前一个， 相对于通过轧制轴的垂直轴倾斜 180°的角度， 因此再次地利用帮助替换筒的 操作的专门的水平移动， 辊 - 座筒被可选择地在轧机自身的两个侧面上从轧机取出， 这是 因为在改变操作期间不存在被放置在将被补偿的倾斜平面上的重量， 如在提供辊的侧面改 变的众所周知的解决方案中的一些中所述的。
进一步的优点是允许外部结构用被插入筒之间的板固定的辊 - 座筒的侧面改变， 这些板比特征为轴向筒改变的轧机的板明显更硬。
此外， 在侧面辊改变的情况下， 固定的环状结构具有几米的内径， 例如 2m 至 3m， 而 另一方面， 由于侧面改变， 因此每个板的中心孔仅被用于使轧制管通过， 并且因此通常小于 lm。这意味着具有对整个轧制过程有利的结构的明显加强。
实际上， 通过使工作辊靠近轧制轴来补偿结构的弹性变形 (elastic give) 的实践 是众所周知的， 这种接近实质上与结构的硬度成反比， 并且与通过管施加于每个工作辊的 力成正比。 因此， 通过使用根据本发明的轧机， 这些对产品质量的优点的补偿的实体可能被 减少。
附图的简要描述
根据通过非限制性实施方式示出的轧机的优选的但非穷举的实施方式的详细描 述并且借助附图， 本发明的进一步特征和优点将变得明显， 其中 ：
图 1 示出了根据本发明的轧机的透视图 ；
图 2 示出了根据本发明的轧机的平面图 ；
图 3 示出了沿着图 1 中的轧机的平面 A-A 得到的横截面图 ；
图 4 示出了沿着图 1 中的轧机的平面 B-B 得到的截面图 ；
图 5 示出了本发明的轧机中使用的液压容器处在封闭的位置即收缩的位置处的 截面图， 所述封闭的位置是在取出辊 - 座筒的操作期间容器占据的位置 ； 以及
图 6 示出了在全开位置 (all-open position) 处液压容器的截面图。
发明的优选实施方式的详细描述
图 1 至图 3 示出了根据本发明的轧机 1’ ， 在该实施方式中， 其包括五个轧机机架 1， 轧机机架 1 具有被放置在辊 - 座筒 3 中的三个机动化辊 2。
每个轧机机架 1 中的每个轧制或工作辊 2 被提供如下各项 ：
液压容器 4’ 和 4” ， 其用于调节辊 2 相对于轧机的轧制轴的径向位置 ；
控制扩展部分 5、 5’ 和 5” ， 例如， 齿或万向节扩展部分， 其用于将动作传输到辊 ；
电机 6 和减速器 7， 其被设置在上游并且被连接于所述控制扩展部分。
所有液压容器有利地具有有限的工作冲程， 并且被牢牢地固定于轧机的外部结 构。
根据本发明的轧机机架的几何配置有利地包括 ： 垂直扩展部分 5， 其被放置在 辊 - 座筒 3 上， 以及两个扩展部分 5’ 和 5” ， 它们以相对于垂直轴优选地等于约 60°的预定 角度倾斜， 以避免冷却水排出而引起对扩展部分和减速器的侵蚀和损坏的问题。
有利地， 在每个轧机机架 1 中， 一个液压容器 4’ 为简单的冲程型， 即， 只具有一个 工作冲程， 并且被水平地放置， 而另外两个液压容器 4” 为双冲程型， 即， 具有用于调节辊的
径向位置的工作冲程和来自于轧制轴的间隙冲程以允许辊被改变， 即， 允许辊 - 座筒 3 被取 出。
可注意到， 双冲程型的水平容器可被安装而没有偏离本发明的教导， 并且不损害 系统操作。
液压容器 4” 相对于垂直轴被适当地倾斜， 优选地， 倾斜 +/-30°的角度， 并且液压 容器 4” 被配置为包括活塞的开口， 以允许在水平方向上从与被水平地放置的液压容器 4’ 相对的侧面取出辊 - 座筒 3。
液压容器 4” 的工作冲程 23 必须被适当地限制， 如图 6 所示， 以能够保证容器自身 的位置控制系统的适当敏捷。例如， 所述工作冲程 23 约等于 150mm。
此外， 值得注意的是， 在工作情况下， 活塞处于工作冲程自身的中间位置， 该位置 通过通常具有伺服控制型的特征并且在现有技术中常见的位置控制系统来调节。
根据本发明的系统的几何结构要求容器 4” 的最小冲程约为 400mm， 该值与系统自 身的动态功能不兼容。实际上， 在轧机机架下的管头的短暂冲击时间内， 油压将从约 30 巴 至 40 巴的预期值快速上升至约 240 巴的峰值。该压力增加将意味着容器活塞的位置的产 生， 它必须通过将新的油引入主室来补偿。 该量与活塞冲程成比例， 而调节发生的时间不取 决于容器自身的冲程。在被用于轧制中等长度例如 8m 至 35m 的单个零件的轧机中， 克服这 种类型的问题以保证管头上的厚度公差是重要的。 因此， 本发明的轧机有利地包括倾斜的液压双冲程容器 4” 的使用。
在优选的实施方式中， 如图 5 和图 6 所示， 容器 4” 具有开口型的特征， 并且主要包 括下面三个组件 ：
可移动活塞 19， 其对密封件 - 座支架 (seal-holder yoke) 起作用 ；
空心活塞 20， 活塞 19 在其中滑动 ； 以及
固定的外部缸 21。
在工作的情况下 ( 图 6)， 活塞 19 的冲程 23 被限制为例如约 150mm， 而在辊改变情 况下 ( 图 5)， 因此在不存在轧制力的情形下， 空心活塞 20 通过与室 22 的约 250mm 高度对应 的冲程从图 6 中所示的位置移动到图 5 中所示的位置， 并且因此活塞 19 的总冲程等于两个 冲程的和， 即， 约 400mm。
当轧制时， 空心活塞 20 与加压的室 22 机械地接触， 如图 6 所示， 以当活塞 19 被轧 制力加压时也保证自身接触。
双冲程容器 4” 可利用与图中所示的配置不同的配置制成， 而没有偏离本发明的范 围。
此外， 空心活塞 20 的冲程 22 的液压移动可由其它设备移位， 例如， 如千斤顶等机 械型设备， 而没有偏离本发明的范围。
用于平衡由辊和密封件形成的组件的设备由设置有可伸长的枢轴旋转锤头的缸 组成。该解决方案允许将平衡力直接应用在活塞 19 与密封件 - 座支架之间， 从而允许平衡 系统自身在液压容器的活塞内消失。
平衡系统与液压容器的活塞 19 的轴是同轴的。
每个机架的液压容器 4’ 不需要任何过大的冲程， 并且因此可具有传统的类型， 而 没有可移动的顶部设备。因此， 它的冲程等于两个倾斜的容器 4” 的工作冲程， 在该实施方
式中等于 150mm。水平液压容器 4’ 的平衡设备可具有与已经针对倾斜的容器 4” 描述的类 型相同的类型。
这种类型的解决方案有利地允许辊 - 座筒 3 被取出， 而没有改变用于调节工作辊 的径向位置的系统的动态功能。
为了允许辊 - 座筒 3 在垂直方向上被侧向地取出， 在松开控制扩展部分之后， 在 来自于轧机的取出冲程期间， 相同的扩展部分必须相对于由筒 3 占据的位置完全地运送 (carried clear)。
参照图 3 中所示的轧机机架处的部分， 该问题的解决方案对于被提供在与筒自身 的取出侧面相对的侧面上的倾斜的扩展部分 5’ 和垂直扩展部分 5 是常规的。实际上， 扩展 部分自身是可缩回和弹簧支撑的 ； 因此， 利用用于松开扩展部分的众所周知的设备分离扩 展部分并且使筒 3 的水平取出移动成为可能是足够的。
滑轨 8 有利地被包括， 由电机 6、 减速器 7、 扩展部分支撑设备 9 和扩展部分 5” 构 成的整个组件被安装在滑轨 8 上以用于被提供在辊 - 座筒 3 的取出侧面上的倾斜的扩展 部分 5” ， 其在取出路径上更大。滑轨 8 设置有用于其定位的合适的锁定设备 (blocking device)， 因为它在本领域中是众所周知的， 因此未在图中被示出。 滑轨 8 相对于水平面被适当地倾斜优选地约 30°， 并且在从轧机结构取出筒 3 之 前， 执行如下步骤 ：
驱动扩展部分 5” 的支撑的向上位置处的扩展部分支撑设备 9 ；
从扩展部分 5” 的控制位置即滑轨的全向前位置 (all forward position) 松开滑 轨 8， 并且通过液压缸 10 缩回滑轨自身， 从而分离辊 - 扩展部分接点以到达全向后位置 (all backward position) ；
降低扩展部分支撑设备 9 以将扩展部分 5” 从被侧向地取出的筒 3 逐渐占据的空 间完全地带到位置 5’ ” ( 图 3 中的虚线位置 )。
在扩展部分 5” 的情况下， 不需要放置扩展部分松开设备， 这是因为松开是通过滑 轨 8 的移动被直接执行的。
每个轧机机架的三个扩展部分 5、 5’ 和 5” 有利地彼此相等， 因此通过限制备件类 型的个数而确定了维修优势。
本发明的轧机目标的配置意味着辊 - 座筒 3 沿着水平平面在可选择地轧机自 身的两个侧面上从轧机的不同机架处被取出。轧机有利地设置有两个侧面移动系统 (side-shift system)， 一个侧面上的侧面移动系统用于奇数机架， 而另一侧面上的侧面移 动系统用于偶数机架。这两个系统中的每一个实质上是由沿着平行于轧制轴的方向移动 的、 由液压缸 15 控制的平台 11 组成。
一旦需要被替换的筒已经被侧向地取出， 即， 一旦筒已经到达取出位置 3’ ( 图 2)， 那么平台 11 平移以显示与相应的机架的轴对准的新的辊 - 座筒 30， 并且所述新的筒 30 被 横向地插入轧机， 从而通过液压缸 12 再次在水平面上移动。
辊 - 座筒在两个侧面上的改变允许不占用通常由其他机器部件或传输系统占据 的系统部件。实际上， 在平面图中， 两个可移动的平台 11 位于由轧机自身的控制组占据的 区域内， 因而允许包含轧机自身的横向尺寸。
此外， 辊 - 座筒的侧面改变允许利用被插入筒之间的板 13 实现固定的外部结构，
这些板 13 比特征为轴向筒改变的轧机中提供的那些板明显更硬。
利用被安装在为该目的而设置在机架的壁之间的孔中的可移动的垫片 16( 图 4)， 辊 - 座筒 3 可通过相互夹入的筒的轴向阻塞被阻塞。小的心轴支撑机架 14 也将设置有在 轴向上的可移动的垫片 16， 以允许通过常规设备 17 进行筒的轴向封装。 小的心轴支撑机架 14 具有众所周知的类型， 并且可取出以进行维修。
辊 - 座筒的轴向阻塞允许有效地反抗沿着筒上的轧制轴施加的动态力， 该动态力 源于当轧制体的头和尾通过时每个机架下的装载和卸载移动。
每个辊 - 座筒将在水平方向上或垂直方向上与在横向上的结构的内部对准， 从而 通过被用于将筒横向地转移到轧机内和外的液压缸 12 而相对于固定停止点水平地推动 筒， 以及通过具有短冲程的另一个液压缸 18 将它提升例如小于 60mm。