专利名称：带钢板的卷取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带钢板的卷取装置，用于轧钢机，以便卷取热轧钢板等。特别涉及处理厚度例如为1.6mm或更低而速度为例如800m/min或更高的高速的带钢板的卷取装置。
这样的传统的带钢板卷取装置例如示于图8。该带钢板卷取装置通常称为地下卷取机。如图8所示，多个辊道1在轧钢机生产线上以预定间隔布置，在每个辊道1的传递侧附近有一个夹送辊(或称偏转辊)2。一带钢板材产品(以下称为带钢板)被轧制后，被引导到以预定间隔设置在轧钢机生产线下侧的多个卷取机的卷取鼓(或称卷轴)4上。围绕每个卷取鼓4，设置有多个(图中为3个)悬臂式框架5a,5b,5c，每个框架的一端通过轴7支承在固定基座6上。每个框架可枢转，使得其前端从三个方向朝向或离开卷取鼓4。在框架5a、5b、5c上分别支承单元辊子8a、8b、8c，使得其与卷取鼓4接触，曲面导引件9a、9b、9c安装在单元辊子8a、8b、8c的下游。驱动缸10a、10b、10c分别安装在这些框架5a、5b、5c上，以驱动框架5a、5b、5c，使其靠近或离开卷取鼓4的圆周表面。
因此，轧制的带钢板3沿一导引件(未示出)从一个夹送辊2离开，其前端被引导到一个卷取鼓4。然后，轧制的带钢板3被送入卷取鼓4、三个单元辊子8a、8b、8c和三个曲面导引件9a、9b、9c限定的一个空间中。三个单元辊子8a、8b、8c通过驱动缸10a、10b、10c压靠卷取鼓4，从而带钢板3开始以足够的压力卷绕在卷取鼓4上。在带钢板3和卷取鼓4之间通过摩擦力产生足够的应力后，就可进行带钢板3绕卷取鼓4的卷绕，而单元辊子8a、8b、8c和曲面导引件9a、9b、9c(向后移动)与卷取鼓4分开。
在带钢板3被卷入预定长度后，带钢板3被位于轧钢机生产线上的剪切机(未示出)剪断。剩下的带钢板3的前端被从另一个夹送辊2引导到另一个卷取鼓4，以同样的方式卷绕。在此期间，一卷带钢板3被从已经完成了卷绕的卷取鼓4的周面上取下，送到一吊运车等上。这样继续进行卷绕。
图8所示的传统的设备中，带钢板3卷绕在卷取鼓4上的速度受到了限制。即，当带钢板3的厚度小到1.6mm或更低，轧制速度快时，在大约800m/min或更大的卷绕速度，会有不仅由于带钢板3本身的挠性刚度而产生的径向向外的力，而且会有带钢板3的惯性力，即对于带钢板3施加的大的离心力。结果，带钢板3强力压靠曲面导引件9a、9b、9c，在带钢板3前进的方向上产生很高的摩擦阻力。该摩擦阻力会使得带钢板3折弯，从而带钢板3的前端部分在曲面导引件9a、9b、9c和卷取鼓4之间折叠。结果，即使卷取鼓4和单元辊子8a、8b、8c被电机强有力地驱动旋转，也不能导引带钢板3绕在卷取鼓4上。
本发明致力于解决上述现有技术问题。本发明的目的是提供一种带钢板卷取装置，其可高速卷绕带钢板，同时可有效防止带钢板前端的皱褶，并避免增加成本。
为实现本发明的目的，根据本发明的一个方面，提供一种带钢板卷取装置，包括一卷取鼓，用于卷取带钢板；单元辊子，和靠近单元辊子设置的曲面导引件，沿卷取鼓的周面设置，在卷取鼓的围绕位置和收回位置之间可前后移动；以及每个曲面导引件的导引表面上形成的喷嘴，用于向带钢板排出气体或液体。
因此，由于曲面导引件和带钢板之间的接触引起的带钢板皱褶应力减小，可实现高速卷绕，防止带钢板的皱褶。
带钢板卷取装置可进一步包括一钢板前端检测器，用于检测在辊道上的带钢板的前端；以及一控制器，根据钢板前端检测器的前端检测信号，计算流体喷的时间，使喷嘴以合适的时间喷出流体。
因此，可以减少流体的使用量。
带钢板卷取装置可进一步包括一流体接收器，设置在喷嘴和压力发生源之间；在带钢板卷绕在卷取鼓上时所需的带压力的流体可从流体接收器供给，而给流体接收器加压可定时进行，而不必在带钢板卷绕在卷取鼓上的时候。
因此，不需要大功率的压力发生器，可使用便宜的装置来实现。
在该带钢板卷取装置中，一流体供给管可延伸在每个曲面导引件的内腔的几乎整个宽度上；流体供给管在内腔中在导引表面的喷嘴的相反侧可有开口。
因此，流体可从喷嘴几乎均匀地喷射，以便平稳地卷绕带钢板于卷取鼓上，而不会引起带钢板的侧移。
根据本发明的另一个方面，提供一种带钢板卷取装置，包括一卷取鼓，用于卷取带钢板；单元辊子，和靠近单元辊子设置的曲面导引件，沿卷取鼓的周面设置，在卷取鼓的围绕位置和收回位置之间可前后移动；在带钢板进入时相对于卷取鼓的单元辊子的一个位置，其在从卷取鼓和带钢板之间接触位置的下游大约15°或更小的位置处；以及喷射装置，用于在带钢板与曲面导引件接触前，从曲面导引件以高速向带钢板喷射气体或液体。
因此，带钢板可以大约30°或更小的小角度接触曲面导引件。因为这与流体喷射结合，由于曲面导引件和带钢板的接触引起的带钢板的皱褶应力减小，从而可实现高速卷绕，防止折弯产生。
在上述的带钢板卷取装置中，流体可沿卷取鼓的中心线方向喷射，或沿带钢板的前进方向倾斜喷射。
因此，可有效防止曲面导引件与带钢板的接触。
带钢板卷取装置可进一步包括一钢板前端检测器，用于检测在辊道上的带钢板的前端；以及一控制器，根据钢板前端检测器的前端检测信号，计算流体喷射的时间，使喷射装置以合适的时间喷出流体。
因此，可以减少流体的使用量。
带钢板卷取装置可进一步包括一流体接收器，设置在喷射装置和压力发生源之间；在带钢板卷绕在卷取鼓上时所需的带压力的流体可从流体接收器供给，而给流体接收器加压可定时进行，而不必在带钢板卷绕在卷取鼓上的时候。
因此，不需要大功率的压力发生器，可使用便宜的装置来实现。
下面参照附图对本发明实施例的描述使得本发明的目的、特征和优点更清楚，其中
图1是本发明的第一实施例的带钢板卷取装置(地下卷取机)的侧视图；图2是图1的主要部分的放大图，表示出开始卷绕的状态；图3是图1的主要部分的放大图，表示出即将卷绕一卷带钢板之前的状态；图4是本发明的第二实施例的气体供给系统的示意图；图5是图4中A-A线的截面图；图6是检测带钢板前端通过时间的装置的示意图；图7是控制器中信号处理的示意图；图8是传统的卷取装置的示意侧视图。
下面参照附图详细描述根据本发明的带钢板卷取装置。[结构]图1是本发明第一实施例的卷取装置(地下卷取机)的侧视图。图2是图1的主要部分的放大视图，显示卷取开始的状态。图3是图1主要部分的放大视图，显示带钢板即将卷绕前的状态。与图8相同的部件使用相同的标号，省略其描述。
如图所示，一对导引板11a、11b设置在轧钢机生产线上的夹送辊(或称偏转辊)2和位于轧钢机生产线下的卷取机的卷取鼓(卷筒)4之间。因此，轧制带钢板3被导引到卷取鼓4和最上游单元辊子8a之间，带钢板3从此位置通过。
卷取鼓4相对于带钢板3入口位于大致切线方向。单元辊子8a位于偏离卷取鼓4沿着移动方向(向下游侧)小于15°的θ角的位置。卷取鼓4和单元辊子8a之间的间隙比带钢板3厚0.3～5mm。单元辊子8a的圆周速度Vd与卷取鼓4的圆周速度Vm相似，不小于带钢板3进入的速度Vo。它们的圆周速度比Vd/Vo最好大约为1.1。
与单元辊子8a成对并支承在手臂型框架5a的曲面导引件12a形状类似盒子。曲面导引件12a的内部是气(空气)室13，通过供气孔(管)14从压力气源(未示出)被供给带压力的气体(空气)。在曲面导引件12a的导引面内，形成有多个压力气体喷射嘴15。最前排(最上游侧)的喷射嘴15a的位置不受限制，但最好使得喷射压力气体在带钢板3接触曲面导引件12a之前打在带钢板3上。最前排的喷射嘴15a的喷射角不受限制，但最好使得当只有一排喷射嘴时，这些喷射嘴指向卷取鼓4的中心，或在带钢板3前进的方向上偏离卷取鼓4的中心。对于其它的喷射嘴15b，压力气体的喷射方向不受限制。气室13中压力气体的喷射压力可在0.2大气压或更高的范围内，并不需要太高的压力。喷射嘴15a的直径为1mm～20mm。喷射嘴的孔面积率为10％或更小。
曲面导引件12a和卷取鼓4之间的间隙为带钢板3的厚度加0.3～10mm。
曲面导引件12a与下一个单元辊子8b分离设置，使得曲面导引件12a的前端不与单元辊子8b接触。单元辊子8b也以大于带钢板3的进入速度的圆周速度旋转。跟着单元辊子8b的曲面导引件12b与曲面导引件12a的结构相似。接下来，单元辊子8c和曲面导引件12c以前述方式构成。
在带钢板3的前端即将绕卷取鼓4一圈的瞬间，导引板11a和最下游曲面导引件12c彼此靠近。导引板11a和卷取鼓4之间的间隙变得至少等于曲面导引件12c和卷取鼓4的间隙，使得带钢板的前端可通过导引板11a和卷取鼓4的间隙，并与后面的带钢板3顶触(在即将卷绕之前)。卷取鼓4的结构和曲面导引件12c的尾部这样确定，顶触角θe为45°或更小。与后面的带钢板3接触的带钢板3的前端随着带钢板3移动进入带钢板3和卷取鼓4之间。在轧钢机生产线的输出侧从夹送辊2送出的带钢板3在导引板11a、11b的导引下，围绕一空卷取鼓4进给。带钢板3与以大于带钢板3的进入速度的圆周速度旋转的单元辊子8a顶触，使带钢板3改变其路径，朝卷取鼓4移动，并指向曲面导引件12a。然后，带钢板3以30°或更小的小顶触角θb与曲面导引件12a顶触。这是因为单元辊子8a处在沿前进方向(朝向下游侧)上相对卷取鼓4偏离θ角15°以内的位置。已试验证明，30°或更小的顶触角θb不会阻碍薄带钢板3的高速卷绕。
顶触曲面导引件12a的带钢板3在喷射压力气体的压力和带钢板本身的反作用力下立刻反弹回，沿曲面导引件12a前进。这时，带钢板3受到一个力而附在曲面导引件12a上，该力由带钢板3的离心力和其挠性刚度产生。但是，其与曲面导引件12a的接触被曲面导引件中的喷射嘴15a、15b的压力气体的压力所阻止。即使发生接触，其摩擦力也非常小，带钢板3可平稳地进入卷取鼓4和曲面导引件12a之间，而不会发生折弯。在这种情况下，卷取鼓4和曲面导引件12a之间的间隙较宽，为0.5～20mm。由于卷取鼓4和单元辊子8a圆周速度Vm和Vd大于带钢板3的进入速度，其几乎不会产生阻碍带钢板3进入的力。卷取鼓4和曲面导引件12a之间的气流速度最好不小于带钢板3的速度。
前端通过曲面导引件12a的带钢板3顶触单元辊子8b。由于单元辊子8b也以大于带钢板3的进入速度的圆周速度旋转，其不会产生向后推带钢板3前端的力，使得带钢板3接近曲面导引件12b。曲面导引件12b与曲面导引件12a相似，有喷射嘴15a、15b。因此，与曲面导引件12b顶触的带钢板3进入卷取鼓4和曲面导引件12b之间，其前端不受折弯。同样，接下来，带钢板3进入卷取鼓4和单元辊子8c之间和卷取鼓4和曲面导引件12c之间。
带钢板3的前端即将卷绕在卷取鼓4上一圈之前，导引板11a和最下游的曲面导引件12c彼此靠近。最好导引板11a和卷取鼓4之间的间隙最小等于曲面导引件12c和卷取鼓4之间的间隙。这时，带钢板3的前端可通过导引板11a和卷取鼓4之间的间隙，顶触后面的带钢板3(卷绕之前)。试验证明，这时的顶触角θe应设定为45°或更小。在这样的顶触角下，带钢板3的前端随带钢板3的运动进入带钢板3和卷取鼓4之间，不会受到折弯。
夹送到带钢板3和卷取鼓4之间的带钢板3的前端随着以比带钢板3的进入速度大的圆周速度旋转的卷取鼓4的运动移动。然后，带钢板3压单元辊子8a、8b、8c，从而对带钢板3施加压力。这样，带钢板3压在卷取鼓4上，在卷取鼓4上卷绕两到五圈带钢板3。通常，卷取鼓4以大于带钢板3的速度的圆周速度旋转。这样，在卷绕时的拉紧力作用在带钢板3上，引起带钢板3的拉伸。然后，以受控的带钢板3的拉力进行卷绕。
在前述的装置中，每个卷取机的喷射嘴的数量多，因此需要大量的空气。因此，需要高功率压力发生器(例如压缩机)，使得成本增加。在本发明的第二实施例中采用了气体供给装置作为代替。[结构]图4是本发明第二实施例的气体供给系统的示意图。图5是图4的A-A线的截面图。图6是检测带钢板的前端通过的时间的装置的示意图。图7是一控制器中信号处理的示意图。
如图所示，一设置在预定位置的钢板前端检测器24检测到经过轧辊30轧制的带钢板3的前端已运行在辊道1上，并到达了预定位置。钢板前端检测器24的检测信号进入控制器(计算单元)25。根据钢板的速度和钢板前端检测器24离卷取鼓4的距离，控制器25计算打开管子20中的气体喷射阀21的时间。利用计算结果，控制器25通过信号线26发送“打开”信号给气体喷射阀21。控制器25也计算纯喷射时间，并发送“断开”信号给气体喷射阀21。管道20连接曲面导引件12a、12b和12c的气室13和气体接收器(收集器)22。
然后，关闭气体喷射阀21之后，阀23打开，从压力发生器(例如压缩机，未示出)供给压力气体进入气体接收器22，准备随后开始卷绕。气体接收器22的容量由喷射量和喷射时间确定。
由管道20供给的压力气体引导进入几乎在气室13的整个宽度上的气体供给孔(管)14，进入气室13。如果多个喷射孔14a～14g的截面积小于气体供给孔(管)14，压力气体几乎均匀地从喷射孔14a～14g中喷射出来，使得气室13内的压力分布几乎不变。
例如，带钢板3的输送速度设定为800m/min，带钢板3从钢板前端检测器24到卷取鼓4的距离设定为8m，管道20的直径设定为120mm,7个喷射孔14a～14g设置在供给管14内，每个喷射孔的直径设定为20mm。从气体喷射阀21到容量为0.15m3气室13的长度设定为5m，气体接收器22的容量为1m3，收集压力为3个大气压。20个喷射嘴15设置在气室13中，每个喷射嘴直径为10mm。从曲面导引件12a,12b、12c到气体接收器22的距离较短。因此，压力气体在从检测到带钢板3到达并发出气体喷射信号到带钢板3到达卷取鼓4的期间喷射。当带钢板3从钢板前端检测器24运动到卷取鼓4的距离设定为8m，带钢板3的输送速度为800m/min，带钢板3从钢板前端检测器24运动到卷取鼓4需要0.6秒。这段时间足大于控制开始到喷射嘴15喷射开始的时间。
压力气体的喷射时间等于带钢板3绕卷取鼓4卷绕几圈所需的时间。该时间这样计算假定线速度V为800m/min(=13.3m/s)，卷取鼓4的直径为765mm。卷绕时间τ(秒)通过下式计算，并得出带钢板3绕卷取鼓4一圈为0.18秒τ=πdn/V=0.18～0.19(s)，其中n代表圈数=1～5。
因此，单纯的气体喷射时间需要1.0～2.0秒足够，如果气体只以需要的时间喷射，气体使用量不需要太大。
即使气体喷射时间短，如果气体直接从气体发生源供给，那么也需要高容量的压力发生器。使用小容量的压力发生器(未示出)和气体接收器22，在气体供给中断期间可在气体接收器22中积累大量的气体。因此，不需要大容量的压力发生器，可使用便宜的装置。
气体可以实际需要的时间喷射，保证约1～2秒的喷射时间，在该时间内，带钢板3可在卷取鼓4上绕数圈。因此，气体使用量少。为了一次喷射这些量的气体，需要大容量的压力发生器。但是，如果有气体接收器22，在不需要气体的时间可在接收器22中积累足够的气体，该时间是带钢板3卷绕时不需要气体的时间。因此，可使用便宜的小容量的气体发生器就足够了。
当从气体接收器22供给的气体送到气室13时，气体几乎均匀地通过多个喷射孔14a～14g沿气室13中的喷射嘴15的相反方向喷射。由于气室容量减小，其内部压力迅速增加。气室13的足够的压力为大约表压0.05kgf/cm2。调整阀的开口或气体的流速，可防止气室13内气体压力的突然产生变化。在与气室13内设置的喷射嘴15相反方向上，设置了喷射孔14a～14g。因此，气体可通过喷射嘴15几乎均匀地释放，在带钢板3上不会施加不均匀的压力。因此，带钢板2卷绕在卷取鼓4上，不会有侧移。
在本实施例中，供气通道(管)14带有喷射孔14a～14g。喷射孔14a～14g的孔直径可以递增，使得大孔直径的喷射孔位于下游的位置。另外，供气通道(管)14的截面形状可为半圆形，在相对于喷射嘴15的相反一侧上的半圆形供气通道(管)14中设置开口。
在上述实施例中，设置三个单元辊子和三个曲面导引件，但是也可设置四个或更多的单元辊子和曲面导引件。
就上述的本发明，本领域技术人员可认识到其可作各种变化。这些变化属于本发明的精神和范围。
权利要求
1．一种带钢板卷取装置，包括一卷取鼓，用于卷取带钢板；单元辊子，和靠近单元辊子设置的曲面导引件，沿卷取鼓的周面设置，在卷取鼓的围绕位置和收回位置之间可前后移动；以及每个曲面导引件的导引表面上形成的喷嘴，用于向带钢板排出气体或液体。
2．根据权利要求1所述的带钢板卷取装置，其特征在于，带钢板卷取装置进一步包括一钢板前端检测器，用于检测在辊道上的带钢板的前端；以及一控制器，根据钢板前端检测器的前端检测信号，计算流体喷射的时间，使喷嘴以合适的时间喷出流体。
3．根据权利要求1所述的带钢板卷取装置，其特征在于，带钢板卷取装置进一步包括一流体接收器，设置在喷嘴和压力发生源之间；在带钢板卷绕在卷取鼓上时所需的带压力的流体从流体接收器供给，而给流体接收器加压可定时进行，而不必在带钢板卷绕在卷取鼓上的时候。
4．根据权利要求1所述的带钢板卷取装置，其特征在于，一流体供给管延伸在每个曲面导引件的内腔的几乎整个宽度上；流体供给管在内腔中在导引表面的喷嘴的相反侧有开口。
5．一种带钢板卷取装置，包括一卷取鼓，用于卷取带钢板；单元辊子，和靠近单元辊子设置的曲面导引件，沿卷取鼓的周面设置，在卷取鼓的围绕位置和收回位置之间可前后移动；在带钢板进入时相对于卷取鼓的单元辊子的一个位置，其在从卷取鼓和带钢板之间接触位置的下游大约15°或更小的位置处；以及喷射装置，用于在带钢板与曲面导引件顶触前，从曲面导引件以高速向带钢板喷射气体或液体。
6．根据权利要求5所述的带钢板卷取装置，其特征在于，流体沿卷取鼓的中心线方向喷射，或沿带钢板的前进方向倾斜喷射。
7．根据权利要求5所述的带钢板卷取装置，其特征在于，带钢板卷取装置进一步包括一钢板前端检测器，用于检测在辊道上的带钢板的前端；以及一控制器，根据钢板前端检测器的前端检测信号，计算流体喷射的时间，使喷射装置以合适的时间喷出流体。
8．根据权利要求5所述的带钢板卷取装置，其特征在于，带钢板卷取装置进一步包括一流体接收器，设置在喷射装置和压力发生源之间，在带钢板卷绕在卷取鼓上时所需的带压力的流体从流体接收器供给，而给流体接收器加压可定时进行，而不必在带钢板卷绕在卷取鼓上的时候。
全文摘要
一种带钢板卷取装置,包括:一卷取鼓,用于卷取带钢板;单元辊子和靠近单元辊子设置的曲面导引件,沿卷取鼓的周面设置,在围绕位置和收回位置之间可前后移动;在带钢板进入时相对于单元辊子在卷取鼓和带钢板接触位置的下游大约15°或更小的位置;每个曲面导引件的导引表面上形成的喷嘴,用于在带钢板顶触曲面导引件之前向带钢板排出气体或液体。带钢板卷取装置可实现高速卷绕,防止带钢板前端折弯并避免大量增加成本。
文档编号B65H19/28GK1325771SQ0010899
公开日2001年12月12日 申请日期2000年5月26日 优先权日1999年2月15日
发明者森本和夫, 横尾和俊, 宫口周久 申请人:三菱重工业株式会社