用于管状主体的具有末端稳定系统的旋转扩展器类型的轧 制机 【发明领域】
本发明涉及用于管状主体的具有末端稳定系统的旋转扩展器类型的轧制机。现有技术 旋转扩展器类型的轧制机 ( 本领域中简称为 “扩展器” ) 是一种用于倾斜式无缝管 状主体的热轧制机， 其中管状主体在两个机动化的工作辊与末端之间被轧制。
两个辊的轧制轴被布置以关于轧制轴大约 60°的角度 β 倾斜。包含第一辊的轴 的水平面被布置在低于通过轧制轴的水平面的高度 H1 处， 同时第二辊的轴处在高出通过 轧制轴的水平面的距离为 H2 的平面内。在一些实施方式中， 距离 H1 和 H2 是相同的， 而在 其他的实施方式中， 它们稍有不同。
辊处在管状主体 ( 下文中简称为 “管” ) 以外， 并推动管以旋转到末端上， 而末端 处在管以内， 造成螺旋式的向前运动， 使得当管前进到两个辊和末端之间时， 其受到变形过 程。
特别地， 进入轧制机的管的厚度， 当管在辊与末端之间向前运动期间逐步减小， 使 得管的周长增加而不会在实质上增加管在轧制机的入口与出口之间的长度。
螺旋的向前运动是通过在两个辊轴之间的角度 β 和距离 H1 与 H2 的同时存在确 定的。
末端被固定在梁上， 其通常 ： 由适当的引导式三重轴类型的设备所保持 ； 放置在 机器的出口侧 ； 一般用于在管状主体前进时被逐步打开的穿孔轧制机上。在轧制机的出口 处， 末端的直径必须小于管的内径， 并因此其本身不能确保稳定性， 这是因为当管前进时该 末端可能在管内部振动。
更加具体地， 虽然末端由两个辊和轧制材料的动作水平地保持， 但在垂直平面上， 其可在末端与被扩展的管的内径之间存在的间隙内自由移动。
被扩展的管通过通常已知的在本领域中被称为 “直线式设备” 的固定形状的设备 垂直地保持， 其可能能够由空转辊来代替， 然而在变形区域中， 其可能仅包含管而没有包含 末端。 在输出区域， 管可通过引导式三重轴本身， 并且可能通过高度可固定的或可调整的通 道的部分， 被支撑和包含在打开位置上。
被加工的管中的一些向前的区域可在末端与工作辊之间的接触区域内进行识别 ( 见图 4) ：
- 区域 A ： 管在收敛区域中与辊进行接触， 并且被逐步椭圆化 ；
- 区域 B ： 管到达最小距离点， 被称之为 “拖伸 (draft)” ；
- 区域 C ： 进入渐扩区域 (diverging zone)， 且管在此处与末端和辊接触， 并且其 厚度逐步减小， 而直径则随之增大 ；
- 区域 D ： 末端和辊的轮廓是平行的， 并且管在其之间被弄平滑 ； 在该区域中， 椭圆 化程度逐步降低 ( 椭圆的最长轴近似垂直 ) ；
- 区域 E ： 在该区域中， 被扩展的管脱离末端， 并且应当完全恢复剩余的椭圆化程 度， 由此再次变圆。
实际上， 主要地由于末端不能被充分保持在垂直平面上， 所以在消除被扩张的管 的厚度的螺旋式不规则方面， 平滑区域 D 的效果并不完全有效 ( 剩余的不规则会保持在管 的轮廓上， 例如可能看到渐进的三角形、 螺线形或者锯齿形之类的形状 )， 因为末端在基本 上是垂直的、 或者稍微偏离垂直的平面上自由振动， 所以认为辊轴的高度 H1 和 H2 存在变 化。
因此， 在区域 E 的出口处确定了离开轧制机的管中被扩展的部分的不完美圆度的 负面影响， 由此， 该部分也被椭圆化， 并且管的形状不是完美的直线。
为解决这些问题进行的已知尝试包括安装与上述轧制机分离的第二个机器， 在该 机器中， 管再次有平滑效果地通过两个辊与末端之间。 实际上， 因为这些机器在所有的情况 下尺寸都很大， 所以这种已知类型的系统非常笨重且非常昂贵。
发明概述
本发明的目的是提供用于管状主体的旋转扩展器类型的轧制机， 以便解决上述问 题。 另一个目的是实现使用所述轧制机来加工管状主体的方法。
因此， 本发明试图通过提供根据权利要求 1 的、 用于管状主体的旋转扩展器类型 的轧制机来达成上述目的， 所述轧制机包括 ：
- 第一工作辊， 其设置有被布置成关于轧制轴倾斜第一角度 β 的旋转轴， 并被放 置在确定的高度 H1、 H2， 该高度 H1、 H2 关于轧制轴在径向相对 ；
- 末端， 其固定在梁上， 所述管状主体被推动以便在所述第一辊与所述末端之间旋 转， 并且受到变形以降低厚度并因此增加周长 ；
- 末端稳定系统， 其被放置在所述末端后面、 围绕梁， 并且被整合到轧制机中。
根据权利要求 10， 使用所述轧制机加工管状主体的方法也是本发明的目的。
从属权利要求描述了本发明的优选实施方式。
附图简述
按照对优选的但非排他的轧制机的实施方式的详细描述， 本发明更多的特征和优 势将更加明显， 借助于附图通过非限制性举例的方式示出所述轧制机， 其中 ：
图 1 示出沿中间部分 I-I 取的、 根据本发明的轧制机的侧视图 ；
图 1a 示出在图 1 中勾勒出的包括辊 7 的矩形的区域的放大图， 其中强调了区域 F、 G、 H；
图 2 示出沿中间部分 II-II 取的、 根据本发明的轧制机的平面视图 ；
图 3 示出末端与梁的中间纵截面图 ；
图 4 示出图 1 中包括末端 3 的区域的放大的中间截面图， 其中强调了区域 A 到 E， 且两个截面 III 和 IV 的细节在侧面布置 ；
图 5 分别示出两个截面 V-V 和 VI-VI， 以放大图 1 中包括末端 3 的区域。
在附图中相同的参考数字和符号指的是相同的元件或组件。
发明优选实施方式详述
参考附图， 根据本发明描述了已通过引入末端稳定系统被适当修正的轧制机。
数字 1 和 2 指示两个工作辊， 其带有实质上如之前所描述的、 用于其旋转的、 各自 的机动化系统。
数字 3 指示实质上被削顶的圆锥末端， 其按已知的方式放置， 如之前所描述的， 被 固定在梁 4 上， 梁 4 则通过已知的设备， 例如图中未示出的引导式三重轴保持在正确的位 置。
数字 5 和 6 指示如之前所描述的、 被称为 “直线式设备” 的已知设备， 其垂直于辊 1 和 2 的位置放置， 用于保持管 14。该直线式设备可能能够用空转辊替代， 这种代替可以是 部分的 ( 用辊代替仅一个直线式设备 ) 或者完全的 ( 用辊代替两个直线式设备 )。
管 14 在图中所示箭头的方向上移动。
根据本发明， 提供了一种用于稳定末端 3 的系统， 其被放置在末端 3 后面、 围绕梁、 并且被整合到轧制机中。
在此处参考附图所描述的非限制性的例子中， 稳定系统包括两个辊 7、 8， 其具有在 下文中描述的确定轮廓， 这两个辊 7、 8 在轧制机出口处， 即在关于管径向相对的位置上啮 合管的被扩展部分。
辊挤压的效果是使管椭圆化， 并且推动管与被称为 “稳定环” 16 的元件相接触， 所 述稳定环 16 被放置在末端中被削顶的圆锥部分后面。稳定环实质上包括圆柱形部分， 其可 以是作为末端的被削顶圆锥部分的延长部分的末端本身的一部分， 或者为被布置在梁上的 分离的组件。
辊 7 和 8 通过各自的机动化系统 9 和 10 旋转， 并且通过类似在图中通过数字 11 和 12 所示的液压容器、 或者未示出的千斤顶的系统保持在可调节的位置上， 所述系统推动 各自的板 13 和 15， 辊在这些板上枢轴旋转。
液压容器、 千斤顶和板可按本身已知的方式制成。
辊 7 和 8 关于在所述接近垂直的方向上的轴倾斜角度 γ( 图 2)。角度 γ 可通过 系统， 例如液压缸 17 和 / 或千斤顶 18 进行调节， 其以本身已知的方式控制。然而， 角度 γ 不是非常大， 例如大约 2-8°。辊 7 和 8 的运动是这样的以完成被加工管的前进， 特别是在 轧制操作结束时， 即当管的尾部离开工作辊时的前进 ； 该管以螺旋式的运动前进。
在辊实施方式的可能变化中， 随着实际构造难度的增加， 辊可多于两个， 例如 3 个 或 4 个。
适当地连接到梁的稳定系统允许防止梁， 并因此防止末端， 在近似垂直的方向上， 即近似正交于辊 1 和 2 的轴的方向上波动。
得到的结果是引入管的额外的椭圆化， 其补偿以上所描述的加工中剩余的一个。 在稳定系统的出口处， 管部分是圆形且笔直的。
稳定辊的形状是这样的以形成三个区域 ( 图 1a) ：
- 第一收敛区域 F， 为了在管 14 上产生额外的椭圆化 ；
- 第二区域 G， 比如为了获得恒定的管径 ： 该区域的长度依赖于辊的数量， 使得管 在离开该区域之前， 管表面上的点与所有辊接触 ； 在有两个辊 7 和 8 的情况下， 该区域长于 管推进的螺距的 1/2 ； 在该区域中， 辊的外表面具有双曲面轮廓 ；
- 第三渐扩区域 H， 用于恢复管的圆度。
第二区域 G 还允许在稳定环与稳定辊之间额外地平滑管表面， 由此弥补以上所描述的缺陷。