CN104801553A - 控制轧辊浊循环冷却的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制轧辊浊循环冷却的系统，设置于包含轧辊的热轧生产线上，包括：冷却液供应单元，存储并提供冷却液；冷却液分配单元，与所述冷却液供应单元连接，控制冷却液流量分配；多个冷却液喷洒单元，包括进水弯管、圆弧形管体及多组喷嘴，所述进水弯管包括渐变管、多个弯头及连接短管，所述渐变管的一端连通所述冷却液分配单元，另一端通过相互连接的多个弯头及连接短管与所述圆弧形管体连通，所述多组喷嘴阵列设于所述圆弧形管体的圆心侧并与其连通；冷却液回收单元，与所述冷却液供应单元连接，包括设有金属丝网的回收槽，所述回收槽用于回收所述冷却液喷洒单元所喷洒的冷却液，所述金属丝网实现冷却液的油水分离净化。

Description

控制轧辊浊循环冷却的系统

技术领域

本发明涉及一种轧辊工艺，尤其涉及一种控制轧辊浊循环冷却的系统。

背景技术

高速线材热轧过程的工艺控制好坏和产品质量及生产成本密切相关，同时轧辊是轧钢厂在热轧生产钢材工艺过程中的重要加工部件。

所述轧辊工作时与钢材直接接触并产生滑动摩擦，容易导致所述轧辊的温度一般能达到1000～1200℃，所以针对所述轧辊的冷却过程是热轧工艺控制的关键环节，只有合理地调节所述轧辊温度分布才能充分保证所述轧辊的高效率长寿命运行以及提高产品质量。

现有技术中，针对所述轧辊冷却的方法主要为在所述轧辊表面直接增加设置冷却液管道，通过冷却液管道直接喷淋冷却水至所述轧辊表面来进行实现冷却降温的。

但是上述工艺仍然存在如下技术问题：

首先，由于所述轧辊的工作表面分布区域不同，则使得所述轧辊的表面不同区域温度不一致，如何既保证充分合理的冷却效果，又尽量在冷却过程中实时监控所述轧辊表面温度的分布进而调节冷却液实现所述轧辊的表面温度均匀，也是业界亟待解决的技术问题；

其次，冷却过程中，容易出现所提供的冷却液与所述轧辊表面的接触面积较小，导致冷却效果差，使得所述轧辊容易出现发纹、烧裂、爆槽、掉块甚至断辊现象，并使得轧辊磨损加快，使用寿命缩短，不仅浪费轧辊，且增加成本。

再者，现有的圆弧形管体都是通过一直管与主管道连接在一起，这样喷嘴的喷水效果受主管道的影响较大，容易出现轧辊喷水区域中间水量少而两头多的现象，造成轧辊冷却效果不均衡，进一步加剧轧辊的损坏。

再者，冷却过程中的冷却液经常作为污水直接存储在污水池中，然后再做进一步回收处理。这样的处理方式使冷却液的回收处理过程复杂化，不仅增加了冷却液的处置成本，而且增加了劳动力成本，不利于生产成本的降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制轧辊浊循环冷却的系统，所述控制轧辊浊循环冷却的系统不仅能够实现冷却液的在线循环回收利用，而且还可以通过具有特定结构的冷却液喷洒单元提高冷却液在轧辊表面的冷却效果。

本发明提供的控制轧辊浊循环冷却的系统，设置于包含轧辊的热轧生产线上，包括：

冷却液供应单元，其存储并提供冷却液；

冷却液分配单元，与所述冷却液供应单元连接，控制冷却液流量分配；

多个冷却液喷洒单元，包括进水弯管、圆弧形管体及多组喷嘴，所述进水弯管包括渐变管、多个弯头及连接短管，所述渐变管的一端连通所述冷却液供应单元，另一端通过顺序连接的所述多个弯头与所述圆弧形管体连通，所述多个弯头通过所述连接端管顺序连接，所述多组喷嘴阵列设于所述圆弧形管体的圆心侧并与其连通；

冷却液回收单元，与所述冷却液供应单元连接，包括回收槽，所述回收槽用于回收所述冷却液喷洒单元所喷洒的冷却液，所述回收槽中设有金属丝网，所述金属丝网实现冷却液的油水分离净化。

优选地，所述渐变管的直径朝所述圆弧形管体方向逐渐减小，与所述渐变管连接的所述多个弯头的弯曲方向相反。

优选地，每组喷嘴的相邻二喷嘴之间的夹角相同，为15～30度。

优选地，所述喷嘴包括柔性短管及设于喷嘴头，所述柔性短管一端与所述喷嘴头连接，另一端与所述圆弧形管体螺纹连通，且垂直与所述元弧形管体的表面。

优选地，所述柔性短管为直径两头大，中间小的对称结构，所述柔性短管的断面为圆形。目的是为了所述柔性短管弯曲时所需力更小，变形集中在中间一小段而不会扩展到其他部位，尤其是避免出口变形对冷却液流动束的影响。

优选地，所述柔性短管的断面为圆形，材质为铜铝合金，目的是为了保证柔性短管可以弯曲且弯曲后能够维持其角度不变。可弯曲的圆柱形短管，其可弯曲性使得喷嘴头的喷射角度能够灵活地根据现场实际情况精确控制，杜绝不必要的冷却水散射问题。

优选地，所述金属丝网为多层金属丝网，目的是通过利用重力作用及油水表面张力效应在金属丝网中实现冷却液的油水分离。

优选地，所述控制轧辊浊循环冷却的系统还包括：

温度感测器，用于感测并收集所述轧辊的表面温度；

液压感测器，用于感测并收集所述冷却液喷洒单元的冷却液压力；

信号传输单元，其传输所述温度感测器、液压感测器收集的温度、压力信息至所述控制单元；

控制单元，其与所述冷却液分配单元对应电连接，用于接收所述信号传输单元传送的温度信息及压力信息，控制所述冷却液分配单元的工作状态。

相较于现有技术，本发明提供的控制轧辊浊循环冷却的系统包括冷却液分配单元、特有的冷却液喷洒单元和冷却液回收单元。

所述冷却液分配单元能够对冷却液的供应实现在线实时调整，根据轧辊的温度及冷却液的压力对冷却液的分配进行优化，节约冷却液用量，提高冷却液的冷却效果。

所述冷却液喷洒单元的多组喷嘴阵列设于圆弧形管体的圆心侧并与其连通，且渐变管的一端连通冷却液供应单元，另一端通过顺序连接的多个弯头与圆弧形管体连通。这样结构的冷却液喷洒单元使得从各组喷嘴中喷出的流体束基本均匀一致，从而使喷射在轧辊表面的冷却液能够均匀分布，从源头上解决冷却液分布不均的问题，还可以增大喷射面积，使冷却水与轧辊的接触面积增大，提高冷却效果。

所述控制轧辊浊循环冷却的系统中冷却液回收单元的回收槽及制冷装置可以对回收的冷却液进行在线净化过滤及降温冷却，实现冷却液最大限度地回收利用，达到简化回收利用方式及节约用水的目的。

所以，所述控制轧辊浊循环冷却的系统可以有效地简化冷却液的循环回收处理过程，还可以实现冷却液的均匀分布，增大冷却液的喷射面积，提高轧辊冷却效果，进而提高轧辊的使用寿命，并改善轧钢质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明控制轧辊浊循环冷却的系统一种较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中所示冷却液喷洒单元与轧辊一种较佳实施例的装配结构示意图；

图3是图2所示冷却液喷洒单元的喷嘴一种较佳实施例的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请同时参阅图1和图2，其中图1是本发明提供的控制轧辊浊循环冷却的系统一种较佳实施例的的结构示意图，图2是图1中所示冷却液喷洒单元与轧辊一种较佳实施例的装配结构示意图。

在高速线材热轧工艺中，提供待热轧线材10、热轧生产线20及控制轧辊浊循环冷却的系统30，所述待热轧线材10设置在所述热轧生产线20上，所述热轧生产线20对所述待热轧线材10进行热轧加工，所述控制轧辊浊循环冷却的系统30作为所述热轧生产线20的温度冷却系统提供适于热轧工艺的温度工作环境，保障热轧生产线20对所述待热轧线材10的顺利作业。

所述待热轧线材10通常是线型钢材，也或者是板型钢材。在加工过程中需要针对不同型号、不同材料的钢材针对性设置适合的工作温度环境及表面处理环境。

所述热轧生产线20承载所述待热轧线材10，同时使其沿所述热轧生产线20流动作业。所述热轧生产线20包括轧辊组23，所述轧辊组23包括多个轧辊231，所述轧辊231对所述待热轧线材10进行热轧作业。

所述控制轧辊浊循环冷却的系统30包括多个温度感测器31、多个冷却液喷洒单元33、液压感测器34、信号传输单元(图未示)、控制单元(图未示)、冷却液供应单元37、冷却液分配单元38及冷却液回收单元39。所述温度感测器31设于所述热轧生产线20，所述多个冷却液喷洒单元33通过所述冷却液分配单元38连接所述冷却液供应单元37，所述冷却液回收单元39的一端回收所述多个冷却液喷洒单元33所喷洒的冷却液，另一端连接所述冷却液供应单元37，所述液压感测器34设于所述冷却液喷洒单元33，所述信号传输单元分别实现所述温度感测器31、所述液压感测器34与所述控制单元之间的相互通信，所述控制单元与冷却液分配单元38对应电连接。

如图2所示，所述多个温度感测器31均匀分布设置在所述轧辊组23的轧辊231的表面，用于感应所述轧辊231的表面温度，并将感应的温度信息反馈传输至所述控制单元。所述液压感测器34设置在所述冷却液喷洒单元33的侧壁，用于感应所述冷却液喷洒单元33的侧壁压力，并收集液压信息反馈传输至所述控制单元。

所述多个冷却液喷洒单元33分别对应所述多个轧辊231，包括进水弯管331、圆弧形管体333及多组喷嘴335。所述进水弯管331包括渐变管3311、多个弯头3312及连接短管3313。所述渐变管3311的一端连通所述冷却液分配单元38，另一端通过相互连接的所述多个弯头3312及连接短管3313与所述圆弧形管体333连通，所述多个弯头3312通过所述连接短管3313与所述圆弧形管体333连通，多组喷嘴335阵列设于所述圆弧形管体333的圆心侧并与其连通。本实施例中，所述进水弯管331包括两个弯头3312。

所述圆弧形管体333对应临近所述轧辊231设置，且所述圆弧形管体333的外轮廓与所述轧辊231的外轮廓区域一致，所述圆弧形管体333的中心线与所述轧辊231的外轮廓的外表面相对平行间隔设置。

需要说明的是，所述渐变管3311的结构可以增加冷却液的流速，且对冷却液流动的干扰较小。通过所述连接短管3313连接的所述多个弯头3312可以保证冷却液流场形态的均匀性，实现冷却液光顺流动，降低冷却液流动过程中因速度损耗不均匀造成的分布不均现象。因此，所述渐变管3311与多个弯头3312相接的弯曲结构可以在对冷却液增速的同时保证冷却液流动的均匀性和光顺性，使得从各组喷嘴335中喷出的冷却液基本均匀一致，从而使喷射在轧辊231表面的冷却液能够均匀分布。

如图3所示，所述喷嘴335包括柔性短管3351及喷嘴头3353。所述柔性短管3351为直径两头大，中间小的对称结构，其一端阵列垂直固定于所述圆弧形管体333表面，另一端连接喷嘴3353，且朝向所述轧辊231设置。

所述柔性短管3351可以调节其弯曲方向，进而实现所述喷嘴头3353的喷射方向也可以调节。所述柔性短管3351的结构可以使所述柔性短管3351弯曲时所需力更小，变形集中在中间一小段而不会扩展到其他部位，尤其是避免出口变形对冷却液流动束的影响。实际生产中，所述喷嘴335的喷射方向会根据不同热轧线材10的需求而调整，还可能会根据不同轧辊231的要求而调整。所述柔性短管3351的可弯曲性使得喷嘴头3353的喷射角度能够灵活地根据现场实际情况精确控制，满足实际生产对喷射角度的要求，杜绝不必要的冷却水散射问题。为了保证所述柔性短管3351可以弯曲且弯曲后能够维持其角度不变，优选的，所述柔性短管3351的断面为圆形，其材质为铜铝合金。

本实施例中，每组设有三个喷嘴335，相邻二喷嘴335之间的夹角相同，为15～30度。优选的，夹角大小为30度，目的是为了每组的三个喷嘴335之间的间隔合理，保证冷却液能够覆盖需要冷却的工作区域。

所述信号传输单元在所述温度感测器31与所述控制单元之间以及所述液压感测器34与所述控制单元之间建立通信联系。当所述信号传输单元接收来自所述温度感测器31的温度信号后，对应传输至所述控制单元；同样地，当所述信号传输单元接收来自所述液压感测器34的液压信号后，对应传输至所述控制单元。在本实施例中，所述信号传输单元可以是有线传输也可以是无线传输。

所述控制单元用以接收经所述信号传输单元35传输的来自所述温度感测器31及所述液压感测器34反馈信号后，对应产生驱动信号，控制所述冷却液分配单元38的工作状态。

所述冷却液供应单元37包括冷却液存储装置371及供液泵372。所述冷却液存储装置371与供液泵372对应连接，所述供液泵372与所述冷却液分配单元38对应连接，并提供冷却液经所述冷却液分配单元38至所述多个冷却液喷洒单元33，进而从所述多个冷却液喷洒单元33中喷洒至所述轧辊231的表面。

所述冷却液分配单元38接收所述冷却液供应单元37提供的冷却液。同时，所述冷却液分配单元38与所述控制单元对应电连接，并在所述控制系统的控制下，分别调节所述多个冷却液喷洒单元33的流量。

所述冷却液回收单元39包括回收槽391、制冷装置393及回收管道395。所述回收槽391设于所述轧辊组23的正下方，用于回收所述冷却液喷洒单元33喷洒出的冷却液。所述回收槽391及制冷装置393通过所述回收管道395顺序连接。

所述回收槽391内设有金属丝网3911，所述金属丝网3911水平设于所述回收槽391的中部，将所述回收槽391分割为上下两层。优选地，所述金属丝网为多层丝网结构。其目的是利用重力作用及油水表面张力效应在金属丝网中对回收的冷却液进行油水分离。

可以理解，在其他替代实施例中，为了更加彻底地进行油水分离，所述回收槽391的结构还可以借鉴公众已知的油水分离器的结构。进一步地，在所述回收槽391中设置至少一个竖直隔板，所述竖直隔板将所述回收槽分割为相互连通的至少两个腔室。所述金属丝网3911设于其中至少一个腔室的中部，将所述腔室分割为上下两层，用于回收所述冷却液喷洒单元33喷洒出的冷却液；所述回收管道395设于远离所述金属丝网3911的腔室的侧面中部，用于将已过滤净化的冷却液导向所述制冷装置393。

所述制冷装置393的末端通过所述回收管道395与所述冷却液存储装置371对应连接，将已回收的冷却液进行降温冷却处理，使回收的冷却液保持合适的冷却温度，然后存储于所述冷却液存储装置371中。

热轧作业前，首先开启所述控制单元，控制所述冷却液分配单元38启动；然后，开启所述供液泵372。所述冷却液存储装置371中的冷却液通过所述供液泵372泵送至所述冷却液分配单元38，所述冷却液分配单元38按照流量分配冷却液至所述多个冷却液喷洒单元33。在每个冷却液喷洒单元33中，冷却液先进入到所述进水弯管331中，然后进入到所述圆弧形管体333，最后通过所述多组喷嘴335喷洒至所述轧辊231的外侧面。同时，冷却液收集于所述轧辊组23正下方的回收槽391，在回收槽391的金属丝网的作用下实现油水分离，然后进入到冷却装置393降温冷却。冷却液过滤净化及冷却降温后，通过回收管道395循环回收至冷却液存储装置371中，实现冷却液的在线净化过滤及循环回收。

热轧作业过程中，所述温度感测器31实时监测所述轧辊231的表面温度，液压感测器34实时监测所述冷却液喷洒单元33的侧壁压力，分别收集所监测的温度信息及液压信息并通过所述信号传输单元反馈至所述控制单元。所述控制单元根据所反馈的信息调节所述冷却液分配单元38的工作状态。例如，如果某轧辊231的温度相较于其他轧辊231的温度偏高，则所述控制系统指令所述冷却液分配单元38增大与该轧辊对应的冷却液喷洒单元33的流量，增加其冷却液的供应量直至所述轧辊231的温度与其他轧辊231的温度相当，然后所述控制系统根据其接收的温度信息及压力信息指令所述冷却液分配单元38降低与该轧辊对应的冷却液喷洒单元33的流量。在热轧作业过程中，冷却液还会通过所述冷却液回收单元39进行过滤净化，然后回到所述冷却液存储装置371中，实现循环回收利用的目的。

在本实施例中，所述冷却液回收单元39的回收槽391需要定期清理。所述回收槽391清理出来的油类主要是润滑油，可经过进一步处理实现循环利用。

相较于现有技术，本发明提供的控制轧辊浊循环冷却的系统包括冷却液分配单元、特有的冷却液喷洒单元和冷却液回收单元。

所述冷却液分配单元能够对冷却液的供应实现在线实时调整，根据轧辊的温度及冷却液的压力对冷却液的分配进行优化，节约冷却液用量，提高冷却液的冷却效果。

所述冷却液喷洒单元的多组喷嘴阵列设于圆弧形管体的圆心侧并与其连通，且渐变管的一端连通冷却液供应单元，另一端通过顺序连接的多个弯头与圆弧形管体连通。这样结构的冷却液喷洒单元使得从各组喷嘴中喷出的流体束基本均匀一致，从而使喷射在轧辊表面的冷却液能够均匀分布，从源头上解决冷却液分布不均的问题，还可以增大喷射面积，使冷却水与轧辊的接触面积增大，提高冷却效果。

所述控制轧辊浊循环冷却的系统中冷却液回收单元的回收槽及制冷装置可以对回收的冷却液进行在线净化过滤及降温冷却，实现冷却液最大限度地回收利用，达到简化回收利用方式及节约用水的目的。

所以，所述控制轧辊浊循环冷却的系统可以有效地简化冷却液的循环回收处理过程，还可以实现冷却液的均匀分布，增大冷却液的喷射面积，提高轧辊冷却效果，进而提高轧辊的使用寿命，并改善轧钢质量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制轧辊浊循环冷却的系统，设置于包含轧辊的热轧生产线上，其特征在于，包括：

冷却液供应单元，其存储并提供冷却液；

冷却液分配单元，与所述冷却液供应单元连接，控制冷却液流量分配；

多个冷却液喷洒单元，包括进水弯管、圆弧形管体及多组喷嘴，所述进水弯管包括渐变管、多个弯头及连接短管，所述渐变管的一端连通所述冷却液分配单元，另一端通过相互连接的多个弯头及连接短管与所述圆弧形管体连通，所述多组喷嘴阵列设于所述圆弧形管体的圆心侧并与其连通；

冷却液回收单元，与所述冷却液供应单元连接，包括回收槽，所述回收槽用于回收所述冷却液喷洒单元所喷洒的冷却液，所述回收槽中设有金属丝网，所述金属丝网实现冷却液的油水分离净化。

2.根据权利要求1所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述渐变管的直径朝所述圆弧形管体方向逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述两弯头的弯曲方向相反。

4.根据权利要求1所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，每组喷嘴的相邻二喷嘴之间的夹角相同，为15～30度。

5.根据权利要求4所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述喷嘴包括与所述圆弧形管体连通的柔性短管及设于所述柔性短管另一端的喷嘴头。

6.根据权利要求5所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述柔性短管与圆弧形管体为螺纹连通，且所述柔性短管的一端垂直与所述元弧形管体的表面。

7.根据权利要求6所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述柔性短管为直径两头大，中间小的对称结构。

8.根据权利要求5至7任一项所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述柔性短管的断面为圆形，材质为铜铝合金。

9.根据权利要求1所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述金属丝网为多层金属丝网。

10.根据权利要求1所述的控制轧辊浊循环冷却的系统，其特征在于，所述的控制轧辊浊循环冷却的系统还包括：

温度感测器，用于感测并收集所述轧辊的表面温度；

液压感测器，用于感测并收集所述冷却液喷洒单元的冷却液压力；

信号传输单元，其传输所述温度感测器、液压感测器收集的温度、压力信息至所述控制单元；

控制单元，其与所述冷却液分配单元对应电连接，用于接收所述信号传输单元传送的温度信息及压力信息，控制所述冷却液分配单元的工作状态。