CN102421541B - 用于冷却轧机机架的轧辊的方法和冷却装置 - Google Patents

Abstract

为了实现该目的，提出一种方法和一种冷却装置(10)，利用该方法或冷却装置，轧机机架的轧辊(1，2)被优化地冷却，其中，从能量的观点，如应考虑使所需要的冷却液流量和冷却液压力最小化以及所积累的结构成本和生产成本，根据本发明建议利用组合的低压-高压-冷却(ND，HD)来冷却轧辊。

Description

用于冷却轧机机架的轧辊的方法和冷却装置

技术领域

本发明涉及用于冷却轧辊、尤其轧机机架的工作辊的一种方法和一种装置。

背景技术

在轧制金属时，参与轧制过程的轧辊、工作辊被加热。为了保护它免受损伤并且为了达到尽可能长的使用寿命，轧辊被冷却。在大多数轧机中，使用了目前的冷却系统，其借助于喷嘴(优选地扇形喷嘴(Flachstrahlduese))将冷却液喷到轧辊表面上。这种冷却被称作喷淋冷却。所选取的压力水平根据轧制设备处于6bar与12bar之间并且在例外情况中为20bar。除了该目的(即尽可能强化地冷却工作辊以便限制它的热负载和几何延展)，工作辊冷却应保持轧辊免受污物、氧化物颗粒和氧化皮颗粒。冷却效果随更高的冷却剂量和增加的冷却剂压力而提高。该系统的缺点是，在此需要高的能量并且在更高的压力下泵的维护是更昂贵的。

用于冷却工作辊的另一可能性为低压冷却。由文件WO2008/104037A1已知一种在低压范围中带有高湍流冷却的(hochturbulent)冷却装置，在其中，借助于喷嘴或孔(其布置在凹状成形的冷却梁上)冷却轧辊。通过冷却梁的布置以及借助于侧板(其在正面安装在冷却梁处)，形成带有湍流的和非定向的流动的均匀地构造的水垫。然而，当轧辊的直径范围(其通过磨削产生)协调于冷却装置的弯曲时，冷却装置那么才令人满意地并可再现地工作。因为轧辊的现在通常的磨削区域为最大的轧辊直径的大约10％，所以需要多个用于不同的轧辊直径的冷却装置，这使平滑的(ausgefeilt)轧辊物流是必需的。可确定为缺点的是，对于每个机架和在每次工作辊更换之后的改变的轧辊直径调节冷却装置的曲率是不可能的，并且因此在轧制过程期间喷嘴或孔至轧辊表面的间距和因此冷却效果随辊轧更换而改变。

以流动冷却的形式的低压冷却在文件DE 36 16 070C2中说明，其中，在工作辊表面与冷却壳之间的限定的相对狭小的间隙中，冷却液以定向的方式并利用外部的压力被引导经过轧辊表面。压力水平更小并且取决于间隙宽度和流动速度。更高的冷却效果在这里通过更高的流动速度来获得。由于较低的压力水平，该系统不具有对轧辊表面的清洁的效果。该装置的缺点是，对于每个轧辊需要自己的冷却块，因为冷却块装配在轧辊安装件处。因此对于传统的热轧机，该冷却块的高数量是必需的。间隙宽度匹配于不同的工作辊直径以及冷却块跟随相应的工作辊位置已经同样被证明为不利的或非常昂贵的，这是因为间隙的调节必须手动地并在轧机机架外面实现。

发明内容

从所描述的现有技术出发，本发明的目的是提出一种方法和一种冷却装置，利用该方法或冷却装置最优地冷却轧机机架的轧辊，以便保护它免受热机械的疲劳并且免受磨损，其中，从能量的观点，如应考虑使所需要的冷却液流量和冷却液压力最小化以及所积累的结构成本和生产成本。

所提出的目的在方法方面利用权力要求1的特征以及在装置方面利用权力要求24的特征由此实现，即轧辊在低压冷却的同时还经受高压冷却，其中，轧辊在高压冷却时被直接喷以处于高压下的冷却液。

原则上，轧机机架的所有轧辊可利用根据本发明的冷却装置来冷却；而尤其地，本发明在工作辊中找到应用。

适宜地，总的冷却液量的大约20％被供给给高压冷却系统，而总的冷却液量的大约80％被供给给产生主要冷却效果的低压冷却系统。冷却液可从例如7-12m高的高位容器中取出，或者由低压泵直接产生。对于低压轧辊冷却的冷却液所必需的压力范围取决于轧辊的热负载并且处于例如0.5至小于5bar之间。可应用喷淋冷却、冷却剂帘幕、间隙冷却或流动冷却、高湍流冷却(图2)或者不同的低压系统的组合作为结构性的实施形式。

对于高压轧辊冷却(其同时满足轧辊表面清洁或去除氧化皮的目的)可以如在传统的系统中那样应用单排或双排的喷嘴梁。总的冷却液量的20％的较小的冷却液量对于该目的就足够，其中，对于冷却液，在5-50bar之间(优选地为12bar)的压力范围是必需的。所应用的对于高压轧辊冷却的冷却液的压力范围取决于这些轧辊参数：厚度减少量、在辊隙中的比面压力、轧制速度、带材温度、轧辊材料和所轧制的材料。

从环境观点出发，在同时满足所有的系统任务时，总能量的减小(泵消耗该能量)在“绿色工厂技术”的意义中是有利的。如果将带有更高的压力的传统的轧辊冷却的所耗费的泵能量与所建议的组合的低压高压冷却系统的相比较，那么得出以下区别：

泵的能量需求(不考虑泵效率)在对于带有5000m³/h的总轧辊冷却剂流量的2m-热带轧机的示例处(泵功率＝体积流量*压力升高)(提示：36是换算系数)

传统的轧辊冷却：

压力水平例如12bar

泵功率＝5000m³/h*12bar/36

泵功率＝1667KW

组合的低压高压冷却：

压力水平例如12bar

高压冷却剂量1000m³/h和

压力水平例如2bar

低压冷却剂量4000m³/h

泵功率＝1000m³/h*12bar/36+4000m³/h*2bar/36

泵功率＝333KW+222KW＝555KW。

利用组合的低压高压冷却，需要明显更少的能量。对于上述示例，因此对于泵形成大约1.1MW的驱动功率的减小。

对于提高的污物或氧化颗粒以及对于例如粗糙的轧辊表面或者对于烧裂纹样(Brandrissmuster)可相应地提高压力水平。通过摄像机可观察轧辊表面，以便由此推导压力水平变化。另外，为了影响在轧辊上的氧化层厚度，压力水平可有级地(通过例如泵的接通或断开)或无级地个别地来匹配。

组合的低压高压冷却例如设置用于热带轧机的前面的机架。在后面的机架中，那么也可使用纯的低压冷却。

高压冷却梁可在几乎整个辊长上作用，或者在宽度方向上可移动地并且利用局部的冷却效果来实施。如果在应用情况中仅使用一种简单的低压壳体冷却，那么，可考虑并设置有一种与对应于日本的专利申请文件JP 07290120的冷却的组合。这里，借助于马达使两个喷嘴梁截段轴向地或在宽度方向上移动，并且工作辊被局部地不同地冷却。代替带有螺杆的电马达或液压马达或者对应地用于在左侧和右侧上的分别的调节的两个马达，优选地替代地也可实施有一种液压运动的单节或多节的铰链摇臂(Gelenkschwinge)，其带有固定在其上的喷杆或可旋转的喷嘴单元，以便使冷却剂射流转向到工作辊的所希望的区域上(在带材区域内部或旁边)，以便正面地影响带材型面和平整度。

类似于带有可在宽度方向上移动的喷杆截段的实施形式，例如对于低压壳体冷却的分段，带有例如150mm的宽度的较短的分段壳体部分可以在轴向上在宽度方向上可调节并且可以仅局部(例如在工作辊的两个部位处对称地)起作用地来实施。

根据本发明所应用的低压工作辊冷却具有最优地并高效地冷却的目的，其中，尽管冷却液压力较低，冷却效果(从轧辊到冷却液的热传递)应为高的。这引起更低的轧辊温度或者可被用于减少冷却液量。优选地应用流动冷却作为高效的低压轧辊冷却，在其中，冷却液在工作辊与构造成弧形的冷却壳之间的相对狭小的间隙中被引导经过轧辊表面处。

根据本发明，冷却装置大致包括彼此铰接地连接的可移动的冷却壳段(Kuehlschalensegment)。优选地应用三个、但是通常两个冷却壳段。在特殊情况中，但是也可仅使用一个冷却壳段。各个冷却壳段优选地在侧向或在其端部处具有铰链或铰链半边(Gelenkhaelfte)。在中间的冷却壳段上存在至少一个旋转点，其容纳至少一个、优选地两个缸(液压缸或气动缸)。缸在相邻的冷却壳段的另一节处具有它的第二固定点。缸可布置在冷却梁中心或者布置在棱边两侧。代替利用缸的壳体调节，可考虑利用例如液压马达或电马达的调节。带有紧固孔的托架或冷却梁支架处于中间的冷却壳段上。在冷却梁支架上可能使中间的冷却壳段和因此与该冷却壳段相连接的所有部件移动，其中，水平的、竖直的和旋转的运动是可能的。位置调节利用多节的铰链传动装置来执行，铰链传动装置气动地、液压地或电气机械地来操纵。同样，中间的冷却梁支架在水平方向上通过例如纵向引导部或长孔引导部的有利的调整和气动缸或液压缸的有利的调整也是可能的。

缸具有行程测量系统和压力测量传感器。缸的位置和因此在冷却壳段与轧辊之间的间隙调节或间距确定以及所调节的位置的监控可以以下不同的方式来确定和执行，其中所列举的方法的组合也是可能的：

校准冷却壳

为了调节冷却壳段的位置，利用所关联的缸和铰链传动装置以限定的压力将冷却梁支架调整和冷却壳段压向轧辊。在该位置中，行程传感器置为零。由此出发并利用几何关系的知识，据此可调节在冷却壳段与轧辊之间的所限定的间隙。冷却系统的该校准过程可在机架校准程序中执行。

计算位置

因为几何关系(轧辊直径、在竖直方向上的轧辊位置、缸位置、铰链与旋转点的间距、多节的铰链传动装置的位置等)是已知的，所以以良好的近似法可计算壳体位置或中间的间隙宽度。轧辊位置的每次相对的变化(例如在带材厚度改变时)在轧制过程期间由此可换算。

传感器的使用

通过使用间距传感器的使用，间隙可被直接测量，并且缸和铰链传动装置相应地可利用调整系统来调节。

相对于根据现有技术的冷却装置，根据本发明的冷却装置通过存在的铰链机构与相应的轧辊直径和轧辊位置相匹配，这是因为冷却梁的调整系统与厚度调整部相连接并且例如在厚度转换时跟随工作辊的竖直运动。当碰到机架时(例如在紧急碰撞时)，冷却壳被自动地略微摆回。

冷却装置在一种结构上的实施形式中借助于密封功能形成空间，仅很少的冷却液从该空间到达环境中。密封通过壳体在上部和在下部贴靠在工作辊(其可被以预先设定的压力挤压)处并且/或者通过将滞止压力(Staudruck)施加在冷却壳的边缘处来实现。通过该布置能够构造几乎闭合的冷却循环。

带有冷却壳体和传统的高压和/或低压喷杆的冷却梁可紧固在冷却装置处。通过壳体定位在轧辊前面一些而形成间隙，冷却剂流动通过该间隙。在冷却壳与工作辊之间的间隙宽度在运行期间有目的地并可复制地独立于轧辊直径在2与40mm之间调节，例如调节到5mm。在工作辊与冷却壳之间的间隙可以(在切向上观察)为近似相等的，或者壳体朝向出口成锥形地来调整。

在使用根据本发明所设置的流动冷却时，两个相区别的冷却变体是可能的，逐段的流动冷却和连续的流动冷却。

逐段的流动冷却划分成截段。冷却液从例如漏斗形的矩形切口流到冷却壳对者轧辊的单独的区域中并且被转向两侧(向上或向下)或者也仅主要向一侧，其中冷却壳迫使了沿着轧辊的流动。通过流动转向和通过沿着轧辊的带有较高的相对速度的流动，冷却液高效地吸收轧辊的热量。经加热的冷却液之后向后流回并且因此形成用于新的冷的冷却液的空间。冷却梁在此实施成使得向后(从轧辊离开)流动的冷却液可主要利用斜面良好地流出。通过换向板，回流的冷却剂除了侧面之外被转向到上侧，以便降低在卸料器(Abstreifer)上方的筑池效应(Pooleffekt)。通过相互的隔离部将各个冷却区域彼此分开，使得相邻冷却梁的冷却液几乎不互相干扰。

在连续的流动冷却中，冷却液在轧辊的更大的连续的角度区域上被引导。较小的可匹配的间隙宽度和高的流动速度是所要求的，以便产生良好的热传递。所以间隙宽度和冷却液量必须彼此相协调。连续的流动冷却可以在逆流原则或顺流原则中来运行。通过在流入侧与流出侧之间的长的行程，冷却壳的侧向的密封是必需的。替代逆流原则或顺流原则，也可执行一种运行方式，在其中，在上部的和下部的冷却梁管路处供给冷却液。那么有目的地对着侧面实现流出。在该原则中，切向于轧辊流动的冷却液首先吸收热量并且接下来被转向至侧面。热的冷却液因此加热在带材运行区域附近的轧制区域，并且在那里导致了热冠(Crown)的所希望的正面的影响。当执行了区域冷却(在其中，在带材附近的区域不被直接冷却)时，该系统是特别高效的。

在区域冷却中，在轧辊长度上在冷却梁的冷却剂供给通道中仅为流量开启了一定的区域，或者带有不同地调节的间隙宽度的狭长的冷却壳彼此相间隔地布置。由不同的间隙宽度所决定，对于狭长的冷却壳产生对应的不同的冷却液比流量，并且因此每个冷却壳产生工作辊的不同的冷却。为了分隔不同的冷却液流量，根据结构在狭长的冷却壳之间引入了阻断冷却液(Sperrkuehlfluessigkeit)或者间隙密封部。

为了冷却装置的最优的控制，使用计算模型(过程模型或1级模型)，其满足以下目的：

-根据带材厚度减少量、在辊隙中的比面压力、轧制速度、带材温度、轧辊材料和所轧制的材料以及所测量的和/或所计算的轧辊温度和/或所观察的轧辊表面并且同样根据所调节的冷却剂作用宽度来调节用于低压部分并且必要时用于高压部分的冷却剂量和压力水平，

-通过调节供给通道的流出开口(抛物线、其它曲线或区域性地)和/或根据带材宽度调节在冷却壳与工作辊之间的间隙宽度和/或调节在宽度方向上可调节的喷嘴梁截段的位置和/或在带材宽度上所测量的型面状态和平整度状态来调节在带材宽度上的冷却剂量，

-带有厚度调节的信号的交换(机架调整)，

-为了最优的位置确定或位置变化的计算而描述冷却装置的可运动的零件的几何关系以及考虑调整位置、适配线位置(Passlineposition)和工作辊直径，

-借助于缸必要时使用压力和行程传感器信号来确定冷却梁支架的摇摆位置以及冷却壳调整位置，

-控制对冷却壳位置的校准流程。

本发明的另外的有利的设计方案为从属权利要求的内容。

附图说明

接着在示意性的附图中示出的实施例详细地阐述本发明的另外的细节。

其中：

图1显示了根据现有技术的喷淋冷却，

图2显示了根据现有技术的高湍流的流动冷却装置，

图3显示了带有多个冷却壳段(其彼此铰接地连接)的根据本发明的冷却装置，

图4显示了带有替代的冷却液流动的图3的冷却装置，

图5显示了带有径向上分开的冷却壳的根据本发明的冷却装置，

图6显示了带有可更换的冷却壳或冷却板的图5的冷却装置，

图7显示了带有通过弹簧压紧的冷却壳段的冷却装置，

图8显示了带有辊隙冷却/辊隙润滑和组合的低压高压轧辊冷却的冷却装置，

图9显示了带有在冷却壳中引入的孔的冷却装置，

图10a-f显示了喷嘴构造和壳体构造，

图11a-c显示了间隙宽度调节，

图12显示了间隙宽度调节，

图13显示了区域冷却，

图14显示了间隙密封，

图15a、b显示了局部作用的轴向可调节的轧辊冷却，

图16显示了作为在相邻的冷却壳段之间的铰接的/弹性的连接的弯曲弹簧。

具体实施方式

在图1中示出了根据现有技术的一种喷淋冷却，在其中，冷却液7借助于喷嘴27喷到工作辊1、2的轧辊表面上。通过在喷嘴与轧辊之间的相对大的间距，选择更高的冷却剂压力范围(例如6…15bar)。布置在入口和出口侧的卸料器17负责于此，即尽可能少的冷却液可与轧件4处于接触。

图2显示了用于工作辊1、2的冷却的另一已知的可能性。在此涉及一种在低压范围中的高湍流的冷却。借助于布置在进口侧的喷嘴27并且通过在出口侧在凹状弯曲的连续的冷却壳中所引入的孔，水被喷到工作辊1、2的轧辊表面上，并且利用湍流的且非定向的流动在工作辊前面形成水垫。水的交换在该结构中相对缓慢地发生，这负面地影响冷却效率。

带有连续的冷却壳11的根据本发明的连续的流动冷却在图3中示出。根据本发明的冷却装置10这里主要包括彼此铰接地连接的冷却壳段13，其以在间隙30的构造下的间距在更大的角度范围中包围工作辊1、2。

通过在冷却壳的各个冷却段之间的所要求的铰接的连接，有利地，冷却壳与轧辊的各直径的最优的匹配和因此轧辊的能量上更有利的冷却是可能的。铰接的连接的铰链轴线优选地平行于轧辊的纵向轴线。

经由供给管25和流入开口29，冷却液7在相对于轧辊旋转方向5的逆流中流到间隙30中，以便然后通过流出开口24和排出管道26重新流出。如果排出管道26或流出开口24在特殊情况中关闭或者未实施，那么可有目的地产生横向于轧辊的冷却剂流出。那么，侧向的密封这里仅部分地存在。冷却壳段13的形成间隙30的分段长度应近似地一样大，使得在工作辊1的直径变化时，冷却壳段13可最优地跟随轧辊侧面6的曲率变化。各个冷却壳段13在其端部处具有铰链或铰链半边(其彼此相连接地形成相应数量的关节转动点22)以及旋转点21(其通过缸20、例如液压缸或气动缸彼此相连接)。带有铰接点23的冷却梁支架16位于中间的冷却壳段13上，通过铰接点23可利用这里未示出的多节的铰链传动装置使冷却壳段13和与冷却壳段13相连接的所有构件移动到冷却梁支架的示出的(水平地、竖直地和旋转地)调节方向45中。布置在冷却壳11下方的卸料装置17负责于此，即尽可能少的冷却液7到达轧件4上。

通过用于间距测量的传感器37、在缸联接管路中的压力计36以及布置在缸20处或在缸20中的行程计39可执行整个冷却壳11的定位。利用温度传感器38(在轧辊中间或在宽度上)连续地测量轧辊温度，以便为了获得所希望的冷却效果相应地调节间隙30的大小。

接下来所描述的冷却装置在结构上以类似的方式构建，因此与结构相关的相一致的细节不再说明，而是按具体情况仅标出上面已经引用的附图标记。

相对于在图3中所描述的流动，冷却液7在由冷却壳11的冷却壳段13和轧辊侧面6形成的间隙30内部的替代的流动引导在图4的冷却装置10中示出。用于待以低压ND使用的冷却液7的供给通道25这里相应地布置在上部的和在下部的冷却壳段13处，使得这里冷却液部分量在逆流中和在顺流中(关于轧辊旋转方向5)被引导通过间隙30。流动方向通过箭头43来标识。为了密封间隙30，冷却壳11的上部的和下部的边缘构造有接合面46(例如夹布胶木板)，其对轧辊侧面6密封地被引导。因为由此冷却液7仅从间隙30的侧向的流出是可能的(排出管道不存在)，所以间隙30相对于图3的间隙宽度扩大了。各个冷却壳体的调节如在图3中那样借助于缸20实现。代替缸，在那里也可简化地应用螺旋弹簧。除了利用在那里布置的冷却壳11在流出侧上所执行的冷却，每个工作辊1、2在流入侧上也被冷却。因为这里可获得的冷却不是非常重要，所以这里例如借助喷嘴27利用低压ND的喷淋冷却就足够了。

图5显示了带有逐段的低压流动冷却的冷却装置10。与图3和4(在其中，冷却壳11虽然由冷却壳段13组装而成，但是连续地形成统一的本身可移动的冷却壳11)相比较，当前径向上分开的冷却壳12的冷却壳段13也局部地彼此分开，并且形成分开的流动冷却区域s1、s2、s3。这里冷却液从低压(ND)供给通道25经由在冷却壳段13的中间的区域中的漏斗形的输出切口44从流出开口24流向工作辊1、2，并且被转向两侧、向上和向下。为了限制横向(在宽度方向上)流动的水量，可布置有机械的侧密封部。每个冷却壳段13迫使对应于标出的箭头43沿着轧辊侧面6并且然后向下返回的流动。冷却壳段13在此这样实施，使得向下(从轧辊离开)流动的冷却液可利用斜面良好地流出。通过(未示出的)换向板，回流的冷却液除了被转向侧面之外被转到上侧，以便降低在卸料器17上方的筑池效应。冷却壳段13的流出开口24可设有可更换的嘴口(Mundstueck)(例如矩形喷嘴)，使得在要求时横截面和形状可容易地匹配变化的条件。在该实施例中，在卸料器17与冷却壳12之间布置有高压(HD)喷嘴，借助于其实现了根据本发明所组合的低压高压冷却。高压喷杆可如所示出的那样单独地布置在冷却梁支架16处或者紧固在冷却壳段处，使得高压喷杆可利用它来调节。

在图6中示出，在冷却装置10的冷却梁上紧固有完全可更换的冷却壳板47。因为这里流出开口24的喷嘴开口的嘴口也可被更换，所以即带有嘴口的整个冷却壳的或也分开地替换可能性是可能的。流动冷却区域的冷却壳也可分成两部分，使得通过两个半边的相对的移动和紧接着的固定可容易地调节流出开口24。另外，每个冷却梁可容易地调节的不同的壳体厚度或间隙宽度，并且影响冷却液量(其向上和下流动)。

代替如在图3至图6的至此的实施例中应用用于调整单个壳体的缸，在图7的冷却装置10中公开并示出了一种替代的解决方案。这里，冷却梁16利用中间的冷却壳段13定位到轧辊之前。两个其它的冷却壳段13借助于在小的限定的区域中可旋转的直的或弯曲的横梁48利用弹簧8的相应的弹簧压紧力贴靠到工作辊1、2处。替代地，在缸的区域中(参见图3-6)，螺旋弹簧8也可利用相应的保持部安装在端部处。间隙30在此通过在冷却壳13与工作辊1、2之间的间距板49来确定。例如夹布胶木、铝、铸铁、甚至润滑的金属或塑料适合作为用于间距板的材料。间距板49仅布置在冷却梁棱边区域中，以便不干扰在中间的冷却剂流动。可选地，也可考虑在冷却梁长度上贯穿的间距板49。它可用作间距调节部或者用于影响冷却剂的流动方向。该间距板也可安装在中间的冷却壳段13(未示出)上。通过所产生的向侧面去的冷却剂流，工作辊的边缘区域(靠近带材)通过经加热的冷却剂被有目的地从中间加热。

如果工作辊直径区域(在其中运行冷却)较小或者每个机架在相同的区域，那么作为特殊情况设置有刚性的冷却系统，即带有不能移动的冷却壳(在壳体之间没有缸并且没有弹簧8)。那么以有利的方式，刚性的间距杆代替可移动的缸20的应用也是可能的。在轧辊与冷却壳之间的间隙那么略微变化，而带有逐段的流动冷却的系统还是有效的并且该系统在制造中更简单。仅冷却梁支架根据工作辊直径和工作辊位置必须被定位到轧辊之前，使得间隙优化地、即流出开口相对密封地布置在轧辊之前。对于多个机架该结构因此可相同地来实施，并且与轧机机组的不同的机架直径区域的匹配仅通过在长度上可调节的杆来实现。

在图8的冷却装置10中，除了之前所描述的组合的低压高压冷却，在流入侧上还布置有带有集成的辊隙润滑19和辊隙冷却18的低压流动冷却。同时在图8中公开了，不同的高压和低压系统彼此间可如何组合。冷却液7的流动可在冷却壳下分开，或者(如这里在流入侧和流出侧示例性地所示出的那样)较大的冷却剂量优选地被转向到一个方向上。为了增大热传递，对着旋转方向的流动是有利的。

该区域(辊隙润滑19布置在其中)通过工作辊冷却的所产生的流动方向和/或通过设有弹性的塑料表面的冷却壳50或带有弹性的塑料板或夹布胶木板的冷却壳51被很大程度上干燥地保持，为此由冷却梁支架机构产生了轻的压紧力经由板到轧辊上。该板甚至在宽度上贯穿地来实施，并且通过其结构设计(未示出)具有弹性的作用。在应用辊隙润滑剂之前轧辊表面的区域(在旋转方向上观察)最优地实施有(未示出的)压缩空气喷洒，以便将轧辊表面限定地吹干。

代替例如带有矩形喷嘴的三个冷却梁的应用，对应于图9的冷却装置10也可能实施带有可更换的冷却壳47的三个冷却梁，许多错位布置的孔52被钻到其中，从孔52中单独的冷却剂射流从短的距离对着轧辊1、2喷射。因此也可建立逐段的流动冷却。该孔在此在宽度方向上这样错位布置，使得在宽度上产生尽可能均匀的冷却效果。孔52的横截面尺寸和间距可在辊筒宽度上不同地来实施，因此同样利用该系统可产生冷却剂冠(Kuehlmittelcrown)。孔52在此可竖直地对着轧辊1、2取向，或者使冷却液对着轧辊1、2的倾斜的喷射成为可能。

在未示出的特别的变体中设置成这样设计冷却壳，即通过矩形切口24或44的冷却剂流出开口与在板中的孔52相组合地同时实施，以便提高在流动间隙中的湍流。

对于喷嘴设计和壳体设计的其它的细节可从图10a至10f中得到，其中，喷嘴在壳体中间的布置或者替代地非对称的布置利用单侧地例如向上缩短地实施的壳体来实现。通过上方/上方不同的冷却壳厚度或者喷嘴的调整角度的变化(未示出)同样可影响冷却液流量向上和下的分配。也显示了不同的喷嘴形式(射流聚集地或“喷洒地”)。冷却壳附加地可平滑地或者利用槽或接片9设在面向轧辊的侧面上，以便通过所造成的湍流正面地影响冷却效果。详细地示出了：

图10a显示了在带有可更换的喷嘴27的冷却壳11、12上的冷却梁54的下部的对称的布置，

图10b显示了以倾斜于轧辊的角度α从喷嘴27中的冷却液流出，

图10c显示了带有可替换的横截面形状的喷嘴27以及接片或槽9的可能的实施形式，

图10d显示了非对称于喷嘴27地缩短的或延长的冷却壳11、12。

漏斗形的在流动方向上形成的流出开口在需要时可实施有导板，以便使冷却剂有目的地向内、外或笔直地转向，使得最终封闭的并均匀的冷却剂射流在冷却梁长度上流出。在冷却梁宽侧处的冷却液供给通道的漏斗形的构造也是可能的，以便减少在壳体下面横向于侧面(梁棱边)流动的冷却液量。

另外可能的是，冷却壳体逐段地在冷却梁长度上利用间隙宽度调节构造在冷却液供给通道中，并且因此影响在轧辊长度上的冷却液分配以及冷却效果。为了能够简化地在宽度上执行流出开口的间隙宽度的抛物线的变化，相应于图10e(侧视图)和10f(俯视图)的示例利用调节机构(未示出)可弯曲的弹簧板53布置在漏斗形的供给通道55内部。在正常位置中，这里弹簧板贴靠在流出开口的侧面处。如果在侧面上中心被调整，那么在那里间隙减小。在此，棱边可固定在长孔引导部中。在弹簧板在两个棱边处调整时，替代地间隙宽度减小。

根据图10e和图10f的实施形式仅体现了该原则。带有相同的效果的其它的结构也是可能的。

对在供给通道55中的间隙调节的示例性实施例的细节在图11a至11c中在侧视图中并且在图12中在相应的俯视图中示出。这里，冷却梁的纵向的流出开口58划分成各宽度截段59。对于每个宽度截段59，流动开口b和因此冷却液的体积流量可被单独地调节。宽度截段59例如可实施成50-500mm宽。替代地，区域冷却的成对的对称于机架中心布置的操控(间隙调节)是可能的。机架的所有冷却梁可设有冷却横截面的区域性的操控，并且这些区域可被相应地连接，或者机架的各个梁可被独立地操控。作为流出横截面的闭锁机构，对于图11中的实施例设置有利用空气压力或液体压力来运行的系统。根据系统的压力水平或者所测量的体积流量，流动开口b从打开调节至部分打开或者关闭。代替逐段布置的可延展的塑料压板60，为了逐段地影响流出开口的横截面也可应用可旋转的或可移动的阀门或推杆、偏心轮调整器或者其它的机械的调节元件。

在图11a至11c的实施例中，侧向地在供给通道55处作为闭锁机构布置有压力室56，它的可延展的塑料软管60形成供给通道55的一部分。在图11a的出口状态中，空气室56处在无压力的状态中，使得，如在图12中在宽度截段59a处示出的那样，流动开口b完全地打开。在图11b中，经由压力管路59，压力室56部分地填充有压缩空气或液体，由此，塑料软管60部分地被压入到供给通道55中，并且流动开口b目前部分地关闭，如在图12中在宽度截段59b处所示出的那样。图12在宽度截段59c处显示了完全的关闭的流动开口b。这里，相应于图11c，压力室56被完全填充，并且因此供给通道55在该区域中被阻断。通过该区域的闭锁，正面地影响了轧辊的热膨胀和因此带材型面和带材平整度。靠近带材的冷却区域在同时匹配(减少)水输送量时的闭锁可有利地有助于进一步的能量减少。

区域冷却的另一作用原则在图13中示出。在此，在轧辊长度中彼此相邻地布置有狭长的冷却壳14，其间隙31、32、33可利用不同的间隙宽度W1、W2、W3来调节。通过不同的间隙宽度和间隙31、32、33以冷却液的压力和体积流量的不同的作用，由此在轧辊长度上每单位时间可产生不同的冷却液比流量41。为了分隔带有每单位时间不同的冷却液流量41的各个区域，可将产生滞止压力的阻断冷却液引入到存在于冷却壳14之间的间隙34中。简化地，也可实施无该类型的调节装置的冷却壳，即在冷却壳与轧辊之间的间隙在轧辊长度上任意地不一样大。

作为用于冷却壳13、14的材料有利地可使用这种材料，其允许贴靠在轧辊处而不受损伤并且为弹性的。它例如可为无砂的铸铁、可滑移的塑料、自润滑的金属、铝或夹布胶木。

在图14中示出了在工作辊1与冷却壳14之间形成的间隙30在它的边缘处密封的可能性。通过管25和喷嘴27，流体射流28(例如空气或冷却剂)被有目的地吹入到间隙30的开口中。流体射流28由此产生了滞止压力，其阻碍冷却液7从间隙30流出。

图15a和15b显示了局部作用的轴向可调节的工作辊喷淋冷却，其可实施为高压冷却但也可为低压冷却。该冷却示出了附加冷却并且可与未示出的低压壳体冷却组合地来运行。喷射嘴的局部定位或冷却液7的应用优选地依赖于型面和平整度控制或调节来实现。对此，在图15a中喷嘴梁截段40′被在导向杆63上移动。这里，两个喷嘴梁截段40′的定位借助于液压缸61、铰链杆62和喷嘴梁支架64对称于轧辊中心地来实现。替代地，也可考虑两个液压缸61，其个别定位两个侧面65。喷嘴梁截段40′的供应在左边和右边分别通过相应的供给通道25来实现。图15b示出了局部地作用的工作辊冷却的类似的布置。利用液压缸61，这里带有紧固在其上的喷嘴梁截段40′的铰链杆和铰链摇臂62通过旋转点66在圆形轨道64上被移动，并且因此在不同的位置上的冷却射流7在带材区域内部或者附近被转向到工作辊1上。当应避免在圆形轨道64上的运动时，作为对铰接的铰链摇臂的未示出的替代，两个喷嘴梁截段40′相应地可利用联结传动装置(4节弧形)被移动。为了使在喷嘴梁截段40′上的喷嘴单元通过在圆形轨道64上的杆直接运动，在旋转点66的位置处的电动步进电机或液压步进电机的应用是可能的。

低压冷却系统也可单独地、即不与高压冷却系统相组合地来使用。

图16显示了作为在相邻的冷却壳段13之间的弹性连接的弯曲弹簧8。

附图标记清单

1，2     工作辊

3        轧辊宽度

4        轧件

5        轧辊旋转方向

6        轧辊侧面

7        冷却液

8        弹簧

9        槽或接片

10       冷却装置

11       连续的冷却壳

12       径向上分开的冷却壳

13       冷却壳段

14       狭长的冷却壳

15       冷却壳的铰接点

16       冷却梁支架

17       卸料器

18       辊隙冷却

19       辊隙润滑

20       缸

21       缸的旋转点

22       冷却壳段的关节转动点

23       冷却梁支架的铰接点

24       流出开口

25       供给管道

26       排出管道

27       喷嘴

28       流体射流

29       流入开口

30       在轧辊侧面与冷却壳之间的间隙

31       带有间隙宽度W1的间隙

32       带有间隙宽度W2的间隙

33       带有间隙宽度W3的间隙

34       在狭长的冷却壳之间的间隙

36       压力计

37       用于间距测量的传感器

38       温度传感器

39       行程计

40       用于高压冷却的喷嘴梁

40′     喷嘴梁截段

41       每单位时间的冷却液比流量

42       用于分离冷却壳条的阻断冷却液

43       冷却液的流动方向

44       漏斗形的输出切口

45       冷却梁支架的可能的调节方向

46       接合面

47       可更换的冷却板

48       横梁

49       间距板

50       带有弹性的塑料表面的冷却壳

51       带有弹性的塑料板的冷却壳

52       带有孔的冷却壳

53       弹簧板

54       冷却梁的下部

55       漏斗形的供给通道

56       压力室

57       压力管路

58       流出横截面

59       流出横截面的宽度截段

60       可延展的塑料软管

61       缸

62       铰链杆

63       导向杆

64       运动轨道

65       可移动的喷嘴梁支架

66       旋转点

b        流动开口

ND       低压冷却的冷却液入口

HD       高压冷却的冷却液入口

s1-s3    冷却壳段的冷却区域

Claims (24)

1. 一种用于以低压冷却来冷却轧机机架的轧辊(1,2)的方法，在其中，所述轧辊被作用有处于低的压力下的冷却液；其特征在于，所述轧辊在所述低压冷却的同时也经受高压冷却，其中，所述轧辊在所述高压冷却时直接被喷以处于高的压力下的冷却液。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将总的冷却液量的大约20%供给给所述高压冷却和将总的冷却液量的大约80%供给给产生主要冷却效果的所述低压冷却。

3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据轧辊参数：厚度减少量、在辊隙中的比面压力、轧制速度，带材温度、轧辊材料和所轧制的材料，借助于过程模型对于所述低压轧辊冷却优选地调节所述冷却液(7)在0.5至<5bar之间的压力范围并且对于所述高压轧辊冷却调节所述冷却液(7)在5-50bar之间的压力范围。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述低压冷却作为低压喷淋冷却、作为低压冷却帘幕或者作为低压流动冷却、作为高湍流的低压冷却(对应于图2)或者以所提到的冷却类型的组合的形式来构造，其中，在所述低压流动冷却中，所述冷却液在轧辊表面与至少一个冷却壳段之间的间隙(30,31,32,33)中流动，所述冷却壳段面对所述轧辊表面的部分的区域。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，实现所述冷却壳段(13)的位置与相应的轧辊直径和/或轧辊位置的匹配以产生可再现的冷却效果。

6. 根据前述权利要求4或5所述的方法，其特征在于，通过所述冷却壳(13)主要产生切向地沿着所述轧辊表面(1,2)的冷却剂流(43)，或者借助于由在切向上密封的间距板或间距条(49)可选地执行优选地至侧面的冷却剂流或冷却剂溢流，以便在随热的所述冷却液(7)的中间加热在所述带材区域附近的边缘处的轧制区域。

7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于优选地平行于所述轧辊轴线被导引的冷却剂溢流，在所述带材区域附近的冷却剂供给通过区域冷却的特征、例如至所述轧辊(1,2)或至冷却剂供给通道(55)的冷却壳间距被阻断。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，尤其在所述低压冷却帘幕或所述流动冷却中，所述低压冷却的冷却强度在轧辊长度上不同地进行调节。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述高压系统的可选地能够在宽度方向上运动的喷嘴梁被用于区域性冷却并且轴向上借助于带有螺纹杆的电马达或液压马达或者通过液压地运动的单节的或多节的铰链传动装置(62)来实施，所述铰链传动装置(62)带有紧固在其上的喷嘴梁部段(40')或可旋转的喷嘴单元，以便使所述冷却液(7)以定向的射流转向到所述轧辊(1,2)的所希望的区域上。

10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用计算模型，其满足以下目的：

根据带材厚度减少量、在所述辊隙中的比面压力、轧制速度、带材温度、轧辊材料和所轧制的材料以及所测量的和/或所计算的轧辊温度和/或所观察的轧辊表面并且同样根据所调节的冷却剂作用宽度来调节用于低压部分和高压部分的冷却剂量和压力水平，

通过调节所述供给通道的流出开口和/或根据所述带材宽度调节在冷却壳与轧辊之间的所述间隙宽度和/或调节在宽度方向上可调节的所述喷嘴梁截段的位置和/或在所述带材宽度上所测量的型面状态和平整度状态来调节在所述带材宽度上的冷却剂量，

带有厚度调节的信号的交换，

为了最优的位置确定或位置变化的计算而描述所述冷却装置的可运动的零件的几何关系以及考虑调整位置、适配线位置和轧辊直径，并且

借助于缸必要时使用压力和行程传感器信号来确定所述冷却梁支架的摇摆位置以及冷却壳调整位置。

11. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于所述高压轧辊冷却调节所述冷却液(7)的压力为12bar。

12. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述计算模型为过程模型或1级模型。

13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述供给通道的流出开口抛物线、其它曲线或区域性地被调节。

14. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述厚度调节为机架调整。

15. 一种用于冷却轧机机架的轧辊(1,2)的冷却装置(10)，其带有低压冷却系统，在其中所述轧辊被作用有处于低的压力下的冷却液；其特征在于，附加于所述低压冷却系统，还设置有高压冷却系统，其装备有喷管和喷嘴以在通过所述低压冷却系统进行所述低压冷却的同时利用处于高的压力下的冷却液直接喷淋所述轧辊。

16. 根据权利要求15所述的冷却装置，其特征在于，所述低压冷却系统构造用于产生低压喷淋冷却、低压冷却帘幕或者低压流动冷却、或者高湍流的低压冷却、或者所提到的冷却类型的不同的组合。

17. 根据权利要求16所述的冷却装置，其特征在于，用于产生所述低压流动冷却的所述低压冷却系统具有带有至少一个优选地弧形的冷却壳段(13,52)的至少一个冷却壳(11)，所述冷却壳段与待冷却的所述轧辊(1,2)的表面构造可填充有流动的所述冷却液(7)的间隙(20)，所述间隙(20)优选地关于它的以所述轧辊表面与所述冷却壳之间的间距的形式的间隙宽度能够进行调节。

18. 根据权利要求15至17中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述高压冷却系统具有带有用于所述轧辊的高压冷却的所述喷嘴的单排或多排的喷嘴梁(40,40')。

19. 根据权利要求15至18中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在所述组合的低压高压冷却系统中，所述高压冷却系统的喷嘴梁(40,40')固定地或者在宽度方向上可移动地布置在所述低压冷却系统上面和/或下面和/或内部。

20. 根据权利要求15至19中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却壳段中的两个或多个可移动地彼此相连接。

21. 根据权利要求15至20中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在所述冷却壳段之间的可移动的连接以转动关节和/或弹簧和/或弹性的连接和/或多节的铰链传动装置布置的形式来实施。

22. 根据权利要求19至21中任一项或多项所述的冷却装置(10)，其特征在于，所述冷却壳段(13,52)中的至少一个、例如中间的那个通过所述冷却梁支架(16)能够在所述轧辊(1,2)前面定位，并且其它的所述冷却壳段(13,52)通过间距板(49)相间隔地经由弹簧(8)能够压向所述轧辊(1,2)。

23. 根据权利要求15至22中任一项或多项所述的冷却装置(10)，其特征在于，借助于密封功能或密封器件通过对所述轧辊(1,2)的预先给定的压力形成在所述冷却壳(11,12)或所述冷却壳段(13)与所述轧辊表面(1,2)之间的空间，较少的冷却液(7)从所述空间到达环境中。

24. 根据权利要求15至23中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，所述高压冷却系统布置在机架出口侧上。