发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于冷却和导引长形产品的紧凑型装置，在所述装置中，实施产品更换时能够迅速地用旁路辊道来替换加工线中的冷却段，反之亦然。

本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求1所述的一种装置。本发明的优选技术方案参阅从属权利要求。

根据本发明的第一方面，提供一种用于冷却或导引长形产品的装置，所述装置具有多个导引段，所述导引段中的至少一个设计为旁路段并且至少一个设计为冷却段。所述导引段可共同地运动，使得所述导引段中的每个均可以可选地与加工线对齐布置。所述导引段布置在可围绕转子轴以360°旋转的转子上并且所述导引段中的每个均可以通过所述转子的旋转而可选地与所述加工线对齐布置。

优选地，所述转子可旋转360°以上，即一整转以上。

本案中的旁路段指的是长形产品不受热处理地从冷却段旁边经过的导引段。对热的长形产品进行正常的冷却，如通过天然对流或热辐射来进行冷却，并非本文中的“热处理”。

采用上述布置方案后，就能通过以下方式来快速地在不同冷却段间或者在一个冷却段与一个旁路辊道间进行切换：这些导引段可共同地运动，使得这些导引段中的每个均可以可选地与加工线对齐布置。这种布置方案特别是能够通过将旁路辊道布置在加工线中来绕过冷却段。

本文中的“转子”这一概念指的是某种装置，其设计为可以围绕转子轴旋转。尤指转子可以围绕其转子轴旋转360°。优选地，所述转子可以围绕其转子轴旋转360°以上。

作为布置在转子上的替代方案，根据本发明的第二方面，所述导引段布置在可线性竖直移动的致动器上，其中所述导引段中的每个均可以通过所述致动器的竖直移动而可选地与所述加工线对齐布置。

本文中的“致动器”这一概念指的是某种装置，其设计为可以沿线性轴运动。在这种情形下，该线性轴特别是竖直地布置，其中“竖直”这一概念并不严格地表示平行于重力方向，而指的是导引段的运动路径具有某个垂直分量，其用来调节相应导引段相对加工线而言的高度。因而可以将该致动器理解为“升降机”，其用来将不同的导引段可选地布置在加工线中。此外还可以通过该竖直运动分量精确地将导引段布置在加工线的高度上。

作为布置在转子或致动器上的替代方案，根据本发明的第三方面，所述导引段沿环绕式载体布置，其中所述导引段中的每个均可以通过所述载体沿环绕方向的进一步运动而与所述加工线对齐布置。

本文中的“环绕式载体”这一概念指的是某种装置，其设计为可以沿定义的闭合路径作为循环输送器而运动。为了继续与“致动器”意义上的升降机进行比较，可以将环绕式载体类似地理解为“循环机”，其用来通过环绕方向上的进一步运动来将不同的导引段可选地布置在环绕式载体中。所述环绕式载体与上述致动器的不同之处例如在于，在该致动器上通过来回运动来将所选导引段布置在加工线中，而环绕式载体因其曲线(如环状闭合)的路径而仅需一个运动方向。这样就能例如起到简化构造的作用，因为这种装置仅需设计为对沿一个方向的运动进行辅助。

在长形产品应未经冷却地通过冷却段区域的情况下，就能采用根据上述方面中的一项的装置来将旁路辊道(而不是冷却段)旋转至或布置至加工线或轧制线中。

装配齐全的转子的常见尺寸为7米长5顿重，因而翻转或旋转运动或者线性移动所需的结构成本较高。而优选的转子无需从其工作位置移开。

有鉴于此，特别是与线性布置方案或线性水平布置方案相比，将导引段布置在转子或可竖直移动的致动器上的优选方案能够以节省空间的方式布置冷却段。此外与线性布置方案相比，采用转子时更换加工线中的导引段的能量需求较小，因为仅需对转子施加一个转矩就能使得其中一个导引段与加工线对齐。这个转矩例如可以通过转子平衡来减小，从而使得该转矩最小化并且特别是远小于用于移动导引段的相应施力。

优选地，所述旁路段为旁路辊道。

与不带滚轮的旁路段相比，辊道式技术方案的优点是滚轮可以在旁路辊道中受到驱动，从而运输长形产品。

优选地，所述旁路段构建为暴露式导引件，进一步优选地，所述旁路段在至少一侧上，特别优选地在顶侧上，进一步优选地在顶侧和侧向上暴露，从而有利于长形产品的热冷却。

暴露式导引能够通过对流和热辐射来冷却旁路段上的长形产品。这一点通过在至少一侧上的暴露式技术方案，特别是在顶侧或者在顶侧和侧向上暴露，而进一步增强。

根据本发明的另一方面，提供一种用于长形产品的导引装置，其中所述导引装置具有被驱动且可围绕轴体轴线旋转支承的轴体和用于导引和/或驱动所述长形产品的第一滚轮，所述第一滚轮可旋转地支承在所述轴体上。

本文中可旋转地支承在轴体上指的是，第一滚轮能够相对于轴体并且围绕轴体轴线进行旋转。

轴体通常是指(本文亦然)某种圆柱形元件，其用于传递旋转运动和转矩并被设计成吸收扭矩。

通过将第一滚轮可旋转地支承在轴体上，就能通过轴体旋转在空转中在给定轴体角速度下将该滚轮驱动至相当于轴体角速度的滚轮角速度。本文中的“空转”指的是，没有任何长形产品与滚轮存在接触。在这种情形下，轴体与滚轮间的摩擦力就足以将滚轮驱动至大体相当于轴体角速度的角速度。

这样一来，例如就能以某个角速度来驱动第一滚轮，该角速度可被事先确定，使得滚轮角速度被设定为用于某个长形产品横截面的驱动周向半径上的周向速度，该周向速度相当于用来使得长形产品被外部驱动至滚轮上移行的速度。本文中的“驱动周向半径”指的是长形产品以特定横截面与滚轮表面发生接触的周向半径。如前所述，这个周向半径可以根据长形产品的横截面轮廓而发生变化，视第一滚轮的具体技术方案而定。

这一点一方面引起以下情况：滚轮表面与长形产品间的相对速度能够通过以下方式而相互匹配：按前述方式设定在空转中第一滚轮的速度。另一方面，可旋转地支承在可旋转的轴体上还引起以下情况：在长形产品与滚轮发生接触时，滚轮与轴体的角速度可能相互解耦，使得例如轴体可能以比滚轮更快或更慢的速度旋转。从而将滚轮表面与长形产品表面间的相对速度所造成的长形产品表面损伤降至最小。

优选地，所述导引装置还具有用于导引和/或驱动长形产品的第二滚轮，其抗扭地安装在轴体上。

本文中的抗扭指的是，第二滚轮相对于驱动轴体无法围绕轴体轴线进行旋转。

通过将第二滚轮设置在轴体上，就能将导引装置应用于对滚轮具有不同要求的两个导引段，例如特别适用于第一滚轮的一个冷却段，和特别适用于第二滚轮的一个旁路段。

通过抗扭安装的第二滚轮，就能将该第二滚轮用作驱动滚轮。第二滚轮抗扭地安装在轴体上，这样就能通过该滚轮将较高的转矩作为驱动力从轴体传递至长形产品，其中与第一滚轮不同，第二滚轮在驱动直径上的周向速度仅取决于轴体的角速度，并且起到用于将长形产品驱动至由此和由驱动直径产生的周向速度的前进速度的作用。

优选地，第一滚轮和第二滚轮布置在所述轴体的相对支承轴体的轴承而言的同一侧上，亦即，该轴承并非位于这两个滚轮之间。

优选地，第一滚轮是带凹口的滚轮。

本发明中带凹口的滚轮指的是某种滚轮，其并非呈常见的圆柱形，而是大体呈沙漏形。换言之，该滚轮的周面并非像圆柱形一样连续地平行于滚轮轴线，而是从滚轮的外端面朝中心V形逐渐变细。也就是说，该滚轮在其中心处相对轴体轴线而言具有小于相对轴体轴线而言位于滚轮侧向区段上的直径。形成该凹口的边沿的具体构造不受限制，例如可以呈直线或者呈弯曲状。

在长形产品被冷却段导引的情况下，将长形产品精确定位在冷却段的冷却装置中心对于长形产品中的均匀温度分布具有特别重要的意义。带凹口的滚轮的作用是通过该凹口来对长形产品进行水平和竖直导引。

V形带凹口的滚轮的缺点是，驱动直径与长形产品的横截面轮廓相关，参阅上文：长形产品相对轴体轴线而言的具体方位，即特别是支承半径，受到长形产品的横截面构造和厚度的影响。例如就浑圆形横截面轮廓而言，直径较大的长形产品与直径较小的长形产品相比在带凹口的滚轮上距离滚轮轴线更远，因而与直径较小的浑圆形横截面轮廓相比，直径较大的浑圆形横截面轮廓会在更大的驱动滚轮直径上与滚轮表面发生接触。

为了将这种效果考虑在内，V形带凹口的滚轮可旋转地布置在被驱动的轴体上。这种方案的优点是，即使在未正确选择轴体角速度的情况下，一旦长形产品移行至V形带凹口的第一滚轮上，该带凹口的滚轮也能加速或减速从而与长形产品的速度相匹配。对支承有V形带凹口的第一滚轮的轴体进行驱动的优点是，在长形产品移行至滚轮上之前，即特别是在一个长形产品位于冷却段中且一个新的长形产品移行至该冷却段上之前，该V形带凹口的第一滚轮就已基本上达到正确的转速。这样就将长形产品与第一滚轮的速度差降至最小，从而将长形产品表面上出现损伤的风险降至最低。

优选地，所述第二滚轮是平滚轮。

“平滚轮”这一概念指的是某种滚轮，其具有至少部分呈圆筒形的支承面。除了圆筒形支承面以外，该平滚轮也可以具有侧向导引件，以免长形产品在(圆柱形)轴向上发生偏移。

未被驱动的V形滚轮不适用于旁路辊道。一方面，滚轮应被驱动以便对旁路辊道中的长形产品进行主动运输，但在定位长形产品时无需达到像在冷却段中那样的高精度。

此外还经常会出现以下情形：需要在旁路辊道上运输非圆形横截面，如方形、扁平状和六边形横截面轮廓。通过使用能够应用于旁路辊道中的平滚轮就能非常简单地实现这一点，因为在辊道中，无需精确地进行侧向导引。优选将平滚轮应用于在旁路辊道中进行驱动，因其能够沿旁路辊道驱动多个不同的横截面轮廓。

优选地，所述轴体可沿轴体轴线进行移动。

轴体轴线大体垂直于加工线。加工线大体位置固定，因此，通过沿轴体轴线的定向来移动轴体就能将轴体轴线上的其中一个滚轮推入加工线的区域或者从加工线移出。

在第一和第二滚轮均安装在轴体上的情形下，这种可移动性就能可选地将第一滚轮或第二滚轮布置在加工线的区域内。

优选地，所述第一滚轮借助润滑剂支承件支承在轴体上。

润滑剂支承件(如脂肪支承件)的优点是，能够在空转中通过润滑剂将一定转矩传递至第一滚轮，以便在空转中将第一滚轮加速至大体相当于轴体角速度的角速度。同时在采用润滑剂支承件的情况下，从轴体传递至第一滚轮的转矩足够小，使得在长形产品与第一滚轮存在接触的情况下，第一滚轮的角速度不会受到轴体角速度的严重影响。这样就防止了第一滚轮的表面与长形产品间的相对运动造成长形产品的表面损伤。

优选地，所述第一滚轮如此地支承在轴体上，使得在轴体与第一滚轮之间可能发生滑动。

本文中的滑动指的是以下情况：滚轮一方面原则上以将相关转矩从轴体传递至滚轮的方式支承，但另一方面又允许在轴体与第一滚轮间存在角速度差，这种角速度差超过了物理上的必要范围(如滚轮在轴体上的间隙)。

优选地，所述轴体支承在高度可调的载体上。

高度可调的载体能够实现轴体支承点沿竖直方向的移动，从而有利于长形产品的精确定位。

在长形产品中实现最佳组织结构的重要之处在于，在长形产品脱离冷却段后，该长形产品周向上的温度分布是均匀的。在当今已知的系统中，在长形产品的周边上经常会出现条纹形成，这是冷却段中的不均匀冷却所造成的。这种效应会出现在长形产品在冷却段中未被居中导引的情况下。为了避免出现这种条纹形成，必须将长形产品按毫米级位置精度在冷却管中心进行导引。可以通过将轴体布置在高度可调的载体上来实现这一点。这样就能以与冷却段的方位无关的方式和与加工线的配置无关的方式在冷却段中居中地导引长形产品，从而在长形产品的周边获得均匀的冷却结果。

优选地，所述轴体支承在可沿轴体轴线移动的载体上。

这种可沿轴体轴线移动的载体使得轴体能够沿轴体轴线进行移动，并且能够可选地将第一滚轮或第二滚轮布置在加工线中或者例如在更换导引段时将轴体从加工线拉出。

该高度可调的载体和该可沿驱动轴体轴线移动的载体也可以是同一载体。

优选地，所述轴体轴线垂直于该长形产品的通过方向延伸。

首先，这种布置方案使得布置在轴体上的滚轮能够沿轴体轴线伸入加工线或从加工线移出。其次，第一和第二滚轮具有作为旋转对称主体的优选技术方案，使得轴体轴线和滚轮轴线的垂直于该通过方向的布置方案将滚轮与长形产品间的摩擦力降至最小。

根据本发明的另一方面，提供一种导引长形产品的方法，所述方法包括以角速度w来驱动前述导引装置的轴体以及以进料速度v将长形产品输往第一滚轮。

在此过程中，长形产品通过以与第一滚轮的中心的距离r抵接至第一滚轮上而与第一滚轮发生接触，长形产品抵接前半径r上的第一滚轮的周向速度u1通过以下等式

u1(r,w)＝2π·r·w

而给出。

此外，长形产品抵接后半径r上的第一滚轮的周向速度u2(r)通过以下等式

u2(r)＝v

而给出。

这样就能在长形产品抵接前将第一滚轮驱动至某个估算速度，其随后可以在长形产品抵接后与长形产品的速度相匹配，因为滚轮可旋转地支承在轴体上。

优选地，长形产品抵接前轴体的角速度w如此地设定，使得：

|u1-u2|≤∈

其中∈较小，且其中优选地基于半径r的估算来进行设定。特别优选地，基于长形产品的横截面的大小，特别是直径，来估算半径r。

优选地，∈较小，理想情况下甚至为零。将∈最小化的作用是，在抵接前第一滚轮与长形产品间的相对速度为零，从而降低该相对速度对表面的影响。

本发明的更多优点和改进方案参阅下文中的附图描述和权利要求书整体。