CN104080552B - 用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的清洁装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于清除辊架(2)的轧辊(4)上的润滑剂的清洁装置(16)以及方法。在成本有利地且有效地清洁轧辊(4)的方面，清洁装置(16)包括至少一个用于产生超声波的超声波发生器(18)，其中，借助清洁水引导超声波至轧辊(4)的表面。该清洁装置还包括用于清洁水的输送管路(26)，其中，输送管路(26)是用于辊架(2)的冷却水循环的分支。特别是由此能够在清洁阶段期间恒定地保持辊架的水消耗保持，仅通过使一部分冷却水输送给清洁装置来实现水的再分配。由此得到这一优点，即轧制温度略微上升，从而通过使润滑剂更好地从轧辊表面脱离的较高温度来支持清洁效率。

Description

用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的清洁装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的清洁装置以及一种用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的清洁装置的方法。
背景技术
辊架、特别是热宽带轧机中的辊架通常包含用于进行辊缝润滑的装置，该装置通常安装在辊架导入侧上在工作轧辊所在的区域内。润滑剂被涂在工作轧辊上，其中，大多将水-油-乳剂作为润滑剂喷射在轧辊上。润滑剂会显著降低相应轧辊和轧件之间的摩擦系数。由此降低轧制力并改进轧件的表面质量。这会导致所需的轧制步骤较少和/或能够通过轧制力下的较大的自由度对轧件的轮廓和平整度产生更好的影响。此外还会降低能量消耗并增加产品多样性。
然而，在轧件开轧之前、例如轧带开轧前，轧辊、特别是工作轧辊上必须是不存在润滑剂的，以便重新提高轧辊的摩擦系数，因为否则将存在不能将轧辊拉入辊架中的风险，这将会导致轧制过程中断。出于这一原因，在轧件快要脱出时切断辊缝润滑装置，因此，润滑剂由于较高的带件温度而在余下的轧制循环中完全燃烧。直到重新穿入下一个轧件后才再次接通辊缝润滑装置。也就是说，轧件的端部和尾部是未经润滑轧制而成的。但这会对轧制过程产生不利影响，因为轧件的尾部通常是温度最低的，而其所需的轧制力却是最高的。
从公开文献JP2002-178011-A中已知，在前一个轧带脱出后通过在压力下喷射温水而将润滑剂有目的性地从轧辊上清除。为此所需的水压视水的温度的不同而在3MPa至15MPa之间。其中，水温至少为50℃。这其中的缺点在于，为了达到良好的工作效率需要产生压力并对水进行加热，但这是非常耗费能量的。
此外，从专利文献WO2006/089730A1中还已知了一种用于清洁金属带件的方法，在该方法中对金属带件进行超声波清洁，在进行超声波清洁时，引导金属带件从填充了液体的容器中穿过。
发明内容
本发明的目的在于，在辊架运行过程中提高清洁辊架的轧辊的效率，并且同时不会在本质上提高用于冷却轧辊的水消耗。
根据本发明，该目的通过用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的清洁装置实现，其中，该清洁装置包括至少一个用于产生超声波的超声波发生器，其中，能够借助清洁水将超声波引导至轧辊的表面，其中，清洁装置包括用于清洁水的输送管路，其中，输送管路是用于辊架的冷却水循环的分支。
根据本发明，该目的此外还通过一种用于清除辊架的轧辊上的润滑剂的方法实现，其中，清洁水被输送至轧辊的表面并借助于清洁水将超声波引导至轧辊的表面，其中，清洁水是从用于辊架的冷却水循环中分支出来的。
与清洁装置相关的、在下文中举出的优点和优选的设计方案可以合理地转用在该方法上。
本发明基于这一认识，即清洁液的压力是能够降低的，然而其中仍继续对表面进行深入且高效的清洁，这种深入且高效的清洁通过这种方式实现，即通过超声波对清洁予以补充，这些超声波与清洁液一同到达轧辊的表面处并提高其高清洁效果。超声波的特点在于，它也能够在表面上较小的凹陷中起作用并将附着的微粒或材料机械地引入溶液中。超声波会使轧辊表面受损的危险最小化。此外还能够有效地清除轧辊表面上的凹痕、例如烧裂。特别是以5至15bar的压力将清洁液施加在轧辊表面上，其中，该压力比根据专利文献JP2002-178011-A所需的压力低十倍。该至少一个超声波发生器特别地集成在清洁装置中并且被清洁液围绕，从而将超声波直接地发射至清洁液中并随其继续传播。在超声波发生器和轧辊表面之间形成传播超声波的液体桥。这种清洁方式既可以在工作轧辊上应用、也可以在辊架的支承轧辊上应用。
有效的是将水用作清洁剂。由于水在化学上是中性的，因此水的使用不会损伤轧辊。此外，水在轧制过程中本来就有非常广泛的应用，因此在轧机中有大量的水可供使用。
这种清洁方式的主要优点在于，能够将润滑剂用于整个带件尾部以及用于带件端部的主要部分。由此降低了轧制力，这会引起显著的能量节省效果。此外还因此扩大了产品多样性：利用相同设计的设备(驱动装置、液压系统和立架)能够轧制出硬度更高的钢件。
可提高清洁效率的、特别出色的协同效应这样实现，即清洁水是从用于辊架的冷却水循环中分支出来的，其中，水通过输送管路被输送至清洁装置中并且该输送管路是用于轧辊的冷却水循环的分支。其中，特别是能够在清洁阶段期间使用于辊架的水消耗保持恒定，仅通过使冷却水的一部分导入清洁装置进行了水的再分配。由此得到这一优点，即轧辊温度略微上升，从而通过使润滑剂更好地从轧辊表面脱离的较高温度来支持清洁效率。
优选地将用于产生超声波的超声波发生器设置为具有范围在20kHz至2MHz之间的、特别是范围在35kHz至200kHz之间的频率。该频率范围已被证明对于超声波清洁微型污物来说是特别有利的。适宜地设有至少两个具有不同频率的超声波发生器，例如一个超声波发生器具有40kHz的频率，并且另一个超声波发生器具有80kHz的频率。
根据一种优选的变体而设有密封元件，该密封元件朝向轧辊之间的辊隙，该密封元件因此使轧辊相对于流出的液体在轧辊的旋转方向上密封。借助于密封元件防止了清洁水基于轧辊的旋转运动而流向轧件并在此使轧件不必要地冷却。
为了使清洁水能够与轧辊的旋转方向相反地扩散，清洁装置上设有朝向辊隙的开口，通过该开口将清洁水输送至轧辊的表面。清洁水在轧辊的旋转方向的反方向上流出，通过这种方式确保了从轧辊表面上脱离的润滑剂不会被从轧辊的旋转方向上导出并且不会与轧件相接触。
优选地至少在相应轧辊的导入侧上布置清洁装置。在可逆的辊架中，也可以在导出侧上设有清洁装置。由于清洁装置的出色之处就在于其附加部件的数量是一目了然的，因此只需要很小的安装空间并且能够以简单的方式安装在辊架已有的部件中的受保护的装入位置上。其中，清洁装置特别地集成在工作轧辊的装入件中或集成在用于辊架的水冷架中。从实现特别有效的表面清洁的方面来说，在每个轧辊上设有至少一个布置在导入侧的清洁装置，在可逆运行的辊架中，比较合理的是在每根轧辊上设有两个清洁装置-即一个设计在导入侧上的清洁装置和一个设计在导出侧上的清洁装置。
根据另一个优选的实施变体，清洁水包含乳化剂。借助于乳化剂可提高清洁效能，这是由于在清洁过程中被高高甩出的润滑剂微粒不易重新沉积在轧辊表面上。其中使用的特别是与掺入润滑剂中的乳化剂相同的乳化剂。通过这种方式确保不必提供附加的生产资料以供使用，轧辊表面的清洁仅借助于轧辊运行本来就需要的和容许使用的生产资料来进行。
清洁水的温度适宜地在0℃至70℃之间。特别是清洁水的温度等于周围环境的温度，从而不必为加热清洁水进行附加地耗费，或者将这种加热耗费保持在一定范围内。
为了将清洁时间保持得尽可能短，清洁装置优选地仅在前一个轧件借助于辊架出钢和后一个轧件开轧之间是激活的。由此仅清洁轧辊的与后一个轧件的端部相接触的部分。当后一个轧带被拉入辊隙中后，清洁过程将中断并且辊架重新开始正常运行。然而，特别是当两个轧带之间有较长的间歇时，可能会出现这样的情况，即并没有随着出钢而开始对轧辊表面进行清洁或者清洁没有持续进行到下次开轧时为止。
附图说明
通过附图对本发明的实施例进行详细说明。图中示意性地且高度简化地示出：
图1示出具有工作轧辊超声波清洁装置的辊架的截面图，
图2示出用于根据图1的辊架的上部工作轧辊的清洁装置的横截面图，
图3示出根据图2的清洁装置的纵截面图，
图4示出轧辊的冷却剂循环和润滑剂循环。
相同的参考标号在不同的图中具有相同的含义。
具体实施方式
在图1中示出了辊架2，该辊架包括两根工作轧辊4以及两根支承轧辊6。在工作轧辊之间形成了辊隙8，轧件，即在示出的例子中为轧带从该辊隙中穿过。在图1中示出了前一个、已经完成轧制的、具有减小的厚度的轧带10，其尾部尚处在辊隙8中；以及后一个准备进行轧制的轧带12。
为了降低相应轧带10，12和工作轧辊4之间的摩擦系数，通过润滑剂喷嘴14向工作轧辊4中输送润滑剂。然而，为了能够将轧带12顺利地拉入辊架2中，辊隙8在下一个轧带12开轧之前必须是不带有润滑剂的。为此，每根工作轧辊4分别设有一个清洁装置16，借助于该清洁装置将清洁液，在所示出的实施例中即为水涂在工作轧辊4的表面上。其中，清洁水仅涂在一部分表面上。然而，通过旋转工作轧辊4使清洁水的作用范围推移至相应的工作轧辊4的整个圆周上，从而最终使工作轧辊的整个周面都能被清洁水清洁。在清洁装置16中集成了超声波发生器18，借助于该超声波发生器产生超声波，超声波借助于清洁装置16中的水被引导至工作轧辊4的表面上。在所示出的实施例中，相应的清洁装置16安装在工作轧辊4的冷却循环中并且固定在导入侧的护板20上。护板20的作用是防止冷却水到达轧带10，12上。
冷却剂循环在每根工作轧辊的导入侧和导出侧上均具有冷却剂输送装置22，该冷却剂输送装置汇入基本在工作轧辊的整个长度上与绘制平面垂直地延伸的水冷架24中。此外在导入侧上，还从冷却剂输送装置22中分支出输送管路26，通过该输送管路将水引入清洁装置16中。
从图2和3中可以看到清洁装置16的结构。清洁装置16具有空腔28，工作时该空腔中充有水。超声波发生器18布置在该空腔28中，从而使超声波发生器18在工作时特别是持续地被朝轧辊表面的方向输送的水从四面冲刷。在清洁装置16的朝向辊隙8的面30上布置了密封唇式设计的密封元件32。该密封元件特别地通过其与轧辊表面的接触来防止在清洁装置16中的水在工作轧辊4进行旋转运动时向下流向轧带10，12处。仅在清洁装置16的背对辊隙8的面34上设有开口36，清洁装置16中的水穿过该开口在与工作轧辊4的旋转方向相反的方向上被引导至轧辊表面上。在下部的轧辊4(见图1)中示出了朝下的开口36，因此，重力也附加地起作用并促进清洁水的排出。对于该背对辊隙8的开口36的替换方案或者补充方案是，也可以在工作轧辊4的端面所在的区域内设有未在此详细示出的开口。在这种情况下，从侧面流出的清洁水例如通过管路或引导板被接住并能够重新引导至冷却循环中。
正如从图3中可以看到的那样，在清洁装置16中选择性地设有引导板38，该引导板使清洁水均匀地流经空腔28，从而抑制在空腔28中形成死区。
水将声波从超声波发生器18中传播到轧辊表面上并由此在超声波发生器18和工作轧辊4之间形成一种液体桥。通过水中的超声波将润滑剂喷洒在轧辊表面上并通过水来清除。用作清洁水的水被以约10bar的压力输送至工作轧辊4处并且特别地具有与由于过程实施和/或设备状态造成的温度相等的温度。因此，不必特别地采用其它加热措施来将润滑剂从轧辊表面上清除。
在清洁装置16、辊架2的冷却水循环和润滑剂循环之间的流通技术上的连接在图4中示出。在图4中用参考标号40表示润滑剂箱，并且用参考标号42表示乳化剂箱。润滑剂、乳化剂以及来自用于辊架冷却的给水管路48中的水被汇聚在混合装置44中并通过润滑剂管路46被引导至润滑剂喷嘴14处，该润滑剂喷嘴在示出的实施例中布置在护板20的下方辊隙8的附近。
冷却水被从给水管路48中导入冷却水管路22中，该冷却水通过水冷架24喷洒在工作轧辊4的表面上。在到达水冷架24之前，冷却水中的一部分改变线路。其中，该冷却水流与清洁水流的比例在10：1至2：1之间。输送管路26中的这一部分水在第二混合装置50中与来自乳化剂箱42中的乳化剂混合并且随后被导入清洁装置16中。为实现这一目的，乳化剂管路52直接从乳化剂箱42处导向第二混合装置50，该第二混合装置与清洁装置一样也布置在护板20上。通过乳化剂提高了清洁水的效率。输送管路26也汇入第二混合装置50中。
冷却水以及从侧面流到工作轧辊4上的清洁水最后被接收在冷却水池54中并为了进行净化而从辊架2中导出。
根据图4的冷却水循环的特点在于，能够借助于阀56a和56b并根据轧制过程动态地且在短时间内控制管路22和26中的给水。例如在轧制前一个轧带10的期间使对清洁装置16的给水中断，从而将冷却水管路22中的全部水量用于冷却目的。清洁装置16仅在前一个轧带10出钢和后一个轧带12开轧之间的时间段内短时间地接通。为此，冷却水管路22中的一部分水改变线路被导入输送管路26中并最终达到冷却装置16中。特别是只要清洁装置16是激活的，则至少从导入侧上的水冷架24中流向轧辊表面上的水便会变少。但这至少具有这一积极的副作用，即通过加热轧辊表面而使润滑剂更易清除。
总的来说，尽管利用冷却水对轧辊表面进行了清洁，但是不仅在轧制轧带10的期间、而且在其出钢和新的轧带12随即开轧之间的时间段内所使用的冷却水的量却都是相同的。辊架2的特别之处由此不仅在于由于提高了摩擦系数而在开始轧制轧带10，12时能够高效运行，而且也在于其最小化的能量需求和可能保持恒定的水需求。

Claims (24)

1.一种用于轧制轧件的辊架，所述辊架包括清除所述辊架(2)的轧辊(4)上的润滑剂的清洁装置(16)，包括至少一个用于产生超声波的超声波发生器(18)，其中，能够借助清洁水引导超声波至所述轧辊(4)的表面；以及用于清洁水的输送管路(26)，其中，所述输送管路(26)是用于所述辊架(2)的冷却水循环的分支，在清洁所述辊架的轧辊期间仅仅将比轧制所述轧件期间更少量的水供给给所述辊架的轧辊。
2.根据权利要求1所述的辊架，其中，所述超声波发生器设计用于产生具有在20kHz至2MHz之间的频率的超声波。
3.根据权利要求2所述的辊架，其中，所述超声波发生器设计用于产生具有在35-200kHz之间的频率的超声波。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的辊架，包括朝向所述轧辊(4)之间的辊隙(8)的密封元件(32)，所述密封元件密封至少一个轧辊(4)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的辊架，其中设置有背向所述轧辊(4)之间的辊隙(8)的、用于所述清洁水的开口(36)。
6.根据权利要求4所述的辊架，其中设置有背向所述轧辊(4)之间的辊隙(8)的、用于所述清洁水的开口(36)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的辊架，所述清洁装置至少布置在相应的所述轧辊(4)的导入侧上。
8.根据权利要求6所述的辊架，所述清洁装置至少布置在相应的所述轧辊(4)的导入侧上。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的辊架，其中，在清洁装置的上游设置有混合装置(50)，并且输送给所述混合装置的一方面是清洁水并且另一方面是乳化剂。
10.根据权利要求8所述的辊架，其中，在清洁装置的上游设置有混合装置(50)，并且输送给所述混合装置的一方面是清洁水并且另一方面是乳化剂。
11.一种用于清除用于轧制轧件的辊架(2)的轧辊(4)上的润滑剂的方法，其中，清洁水输送至所述轧辊(4)的表面并借助所述清洁水使超声波引导至所述轧辊(4)的所述表面，其中，所述清洁水是从用于所述辊架(2)的冷却水循环中分支出来的，在清洁所述辊架的轧辊期间仅仅将比轧制所述轧件期间更少量的水供给给所述辊架的轧辊。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述超声波的频率设置在20kHz至2MHz之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述超声波的频率设置在35-200kHz之间。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，至少一个轧辊(4)借助密封元件(32)密封，以防止所述清洁水在所述轧辊(4)的旋转方向上流出。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，所述清洁水穿过所述清洁装置(16)的背向所述轧辊(4)之间的辊隙(8)的开口被输送至相应的所述轧辊(4)的所述表面。
16.根据权利要求14所述的方法，所述清洁水穿过所述清洁装置(16)的背向所述轧辊(4)之间的辊隙(8)的开口被输送至相应的所述轧辊(4)的所述表面。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，相应的所述轧辊(4)至少在导入侧上是经过清洁的。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，相应的所述轧辊(4)至少在导入侧上是经过清洁的。
19.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，在所述清洁水中混有乳化剂。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述清洁水中混有乳化剂。
21.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述清洁水的温度设置在0℃至70℃之间。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述清洁水的温度设置在0℃至70℃之间。
23.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述清洁装置(16)借助于所述辊架(2)在出钢和下一次开轧之间被激活。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述清洁装置(16)借助于所述辊架(2)在出钢和下一次开轧之间被激活。
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