CN105149359A - 高温辊子外冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温辊子外冷装置，用于金属的热轧加工。本发明包括相对设置的两件挡水板，挡水板顶端均具有朝向其内侧延伸的挡水部，挡水板固定设于支架上。本发明还可对挡水板配合设置钳形传动机构，另外还可设有冷却集管组件。实施时，将两件挡水板分别设于热轧高温辊子的两侧，使得挡水板的内侧与热轧高温辊子的辊面相接触，在热轧高温辊子的下方布置外部冷却管，通过喷嘴向辊面喷射水流进行冷却。冷却后的水流作用于高温辊子表面后，经挡水板组件阻隔后下落，辊子表面冷却效果较好，由于挡水板组件挡水及密封效果良好，冷却水流也不会四处飞溅，不对辊子运送产品造成冷却不均匀，产品不因冷却不均的温差产生质量缺陷。

Description

高温辊子外冷装置

技术领域

本发明涉及一种高温辊子外冷装置，用于金属的热轧加工。

背景技术

金属压力加工的热轧流水线作业，热轧产品的输送及卷取成形功能主要由辊子设备承担，由于高温辊子设备辊身辊面温度、速度及负载升高，同板辊面负荷时间增长及速差制约，部分工况辊面不能适应工艺需求，通常通过对高温辊子辊面材料进行升级，提高高温辊子辊面耐磨性，但大多高性能材料特点不能适应长期高温高速高载荷工作环境，更为重要的是由于辊子冷却方式的不同，造成冷却水四处飞溅，飞溅的冷却水直接作用于热轧产品表面，长期致使产品工艺质量不能满足用户要求。设备方面由于高温等因素致使辊面产生辊面裂纹、粘着、变形等设备缺陷，从而进行停机打磨处理，因此大多高温辊子设备不能满足现代生产工艺需求，对产品质量控制及产量制约产生了巨大影响，对生产及设备维修成本控制造成严重的制约。

目前热轧高温辊子冷却设计通常有三类：一类，辊子轴端冷却方式；二类，辊身外部冷却设计；三类，辊子采用中空冷却设计；此三类辊子冷却分别适用不同工况，具体表现为：

辊子轴端冷却设计：热轧高温段辊子设备轴端冷却设计，通常采用YB231-70标准10～20钢钢管端头部钻孔制作成冷却支管，分别安装于辊子辊颈及轴颈两端，目的是保持辊子轴承环境温度小于60℃。此类冷却方式优点是，辊身不采用冷却的方式，在低产量，低转速，高载荷的状况下能够满足生产工艺需求，维护成本低。缺点是，不适应高产量，高转速工况，连续生产时辊身温度升高大于400℃，辊身极易产生裂纹、粘着、及快速磨损等故障；

辊身外部冷却设计：热轧高温段辊子设备的辊身采用钢管按辊长直接钻孔或安装喷嘴方式，将整个辊身外部喷淋实现外冷方式；此类冷却方式优点是，在高产量，高转速，高负荷的状况下能够满足设备冷却需求，能够保持辊子辊身及轴承环境温度小于60℃。缺点是，辊子辊身外冷水四处飞溅，辊子设备工作环境差，辊身附着的冷却水被旋转的离心力甩出，对产品产生不均匀降温冷却，对产品质量产生严重影响；

辊子采用中空冷却设计：热轧高温辊子设备的辊身采用旋转接头配合使用设计，先将辊子内部钻取一个适当直径的孔，或采用厚壁管材制作辊身，用钢管或列管将冷却水循环送入辊子内壁冷却的内冷却方式；此类冷却方式优点是，高温辊子设备可在高转速、低负荷工况下运行。缺点是，连续作业条件下，辊子辊身温度较高容易产生粘着磨损，轴承环境温度可控制在60℃范围。辊子设备运行成本较高，特别是旋转接头及辊子内部冷却集管故障率高，维护成本高，对承受较大冲击载荷工况辊子易产生变形，致使冷却设备不能正常运行，冷却效果下降。

由于热轧产能及工艺对质量需求的不断提高，低成本消耗生产优质产品,已经成为热轧技术改进的永恒课题，随着热轧主体设备陆续改进，采用内冷方式冷却辊子，均须选用旋转接头辅助实现，设备运行成本极高,不适应普钢产业的发展。而采用普通外冷方式冷却均无收集装置，冷却水在高转速下飞溅至产品表面，造成产品冷却不均，冷却的同时产生负面影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高温辊子外冷装置，可用于高温高速高载荷辊子，在有效提高热轧高温辊子冷却效果的同时,还可保证热轧产品质量。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：高温辊子外冷装置，包括相对设置的两件挡水板，挡水板顶端均具有朝向其内侧延伸的挡水部，挡水板固定设于支架上。

进一步的是：支架包括主轴、左支臂、右支臂，主轴、左支臂、右支臂配合形成钳形传动机构，同时使得一件挡水板设于左支臂上、另一件挡水板设于右支臂上，左支臂末端和右支臂末端分别设有配重块。

进一步的是：钳形传动机构的数量为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板长度方向的两端。

进一步的是：主轴上固定设有轴支座，主轴上配合设有定位螺母，轴支座和定位螺母相配合使得左支臂、右支臂位于工作位置上。

进一步的是：钳形传动机构的数量为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板长度方向的两端，轴支座位于主轴外端，轴支座配合设有底座。

进一步的是：挡水部在挡水板顶端倾斜向上设置。

进一步的是：挡水板上部的内侧表面依次设有毛毡板、切水板，毛毡板上端面与挡水部的上端面齐平，切水板上端面与挡水部的下端面齐平，毛毡板、切水板通过压板配合螺栓固定设于挡水板上。

进一步的是：挡水板的内侧表面固定设有沿挡水板长度方向设置的定位板，毛毡板、切水板、压板均设于定位板上，挡水板的两侧壁固定设有向挡水板内侧方向延伸的定位卡槽，定位卡槽位于定位板上方。

进一步的是：还包括固定设于两件挡水板之间的冷却集管，冷却集管沿挡水板长度方向设置，冷却集管上沿长度方向均匀间隔设置有多个喷嘴。

本发明的有益效果是：实施时，将两件挡水板分别设于热轧高温辊子的两侧，使得挡水板的内侧与热轧高温辊子的辊面相接触。同时，本发明需配合热轧高温辊子的外部冷却管使用，工作时，外部冷却管设于热轧高温辊子的下方，通过喷嘴向辊面喷射水流进行冷却，冷却后的水流作用于高温辊子表面后，一部分靠自重下落至循环水地沟，另一部分附着辊面旋转甩出向上的水流，通过挡水板组件阻隔规范下落至循环水地沟。由于对高温辊子实现开放式冷却，冷却水量大、作用面积大、水温恒定不重复，能够及时带走高温辊子表面热量，辊子表面冷却效果良好；由于挡水板组件挡水及密封效果良好，冷却水流也不会四处飞溅，不对辊子运送产品造成冷却不均匀，产品不因冷却不均的温差产生质量缺陷。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的侧视图；

图5为图1的A-A视图；

图6为图4的E-E视图；

图7为钳形传动机构处的局部视图；

图8为挡水板处的结构示意图；

图9为图8的右视图；

图中零部件、部位及编号：11-挡水板、111-挡水部、12-毛毡板、13-切水板、14-压板、15-定位板、16-定位卡槽、21-主轴、22-左支臂、23-右支臂、24-配重块、25-轴支座、26-定位螺母、27-底座、28-轴套、3-冷却集管、4-喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括相对设置的两件挡水板11，挡水板11顶端均具有朝向其内侧延伸的挡水部111，挡水板11固定设于支架上。

实施时，将两件挡水板11分别设于热轧高温辊子的两侧，使得挡水板11的内侧与热轧高温辊子的辊面相接触。同时，本发明需配合热轧高温辊子的外部冷却管使用，工作时，外部冷却管设于热轧高温辊子的下方，通过喷嘴向辊面喷射水流进行冷却，冷却后的水流作用于高温辊子表面后，一部分靠自重下落至循环水地沟，另一部分附着辊面旋转甩出向上的水流，通过挡水板组件阻隔规范下落至循环水地沟。由于对高温辊子实现开放式冷却，冷却水量大、作用面积大、水温恒定不重复，能够及时带走高温辊子表面热量，辊子表面冷却效果良好；由于挡水板组件挡水及密封效果良好，冷却水流也不会四处飞溅，不对辊子运送产品造成冷却不均匀，产品不因冷却不均的温差产生质量缺陷。

由于本发明需配合热轧高温辊子的外部冷却管使用，因此本发明还包括固定设于两件挡水板11之间的冷却集管3，冷却集管3沿挡水板11长度方向设置，冷却集管3上沿长度方向均匀间隔设置有多个喷嘴4。喷嘴4采用喷射角为110°，喷嘴最窄横断面4.5mm，喷嘴在0.3MP压力下的水流量为60L/min，流量允差△Q＝±5％，喷射角允差△α＝±5°。为保证冷却效果，实施时，首先应具备水量充足而清洁的水源，在确保冷却集管3的每件喷嘴4角度保持同向15°安装，避免喷射水流相互干扰形成紊流状态影响冷却效果，在管线完好密封状态下，所述冷却集管3通过其两端定位块，实现对高温辊子的中心线平行定位功能。喷嘴4保持喷射角为110°不变，确保喷水横截面积保持不变，同时保持了高温辊子最大换热面积接触冷却水，最短时间对高温辊子表面热量进行换热，在冷却水温＜30℃时，保持辊子表面温度升高＜30℃，能够满足高温辊子工艺需求。

作为对发明的改进，支架包括主轴21、左支臂22、右支臂23，主轴21、左支臂22、右支臂23配合形成钳形传动机构，同时使得一件挡水板11设于左支臂22上、另一件挡水板11设于右支臂23上，左支臂22末端和右支臂23末端分别设有配重块24。挡水板11一般通过螺栓固定设于左支臂22、右支臂23上，为方便连接，左支臂22、右支臂23上均固定连接有用于连接挡水板11的固定连接板，通过配重块24施加的作用力，可使得左支臂22、右支臂23围绕主轴21转动，同时将压紧力传递给挡水板11，使得挡水板与热轧高温辊子始终密封效果良好，保证冷却效果及产品质量。配重块24为可拆卸的多块结构，使得压紧力精确可调。安装时，应使得主轴21的轴线平行于热轧高温辊子的转动轴线，同时两轴线位于同一竖直平面内。钳形传动机构的压紧力根据转速调整配重块组件，以辊子不甩出水为标准调整，钳形传动机构中配重块组件调整时，保持10％的过平衡力，在高温辊子旋转工作前需先投入辊面冷却，防止干摩擦产生过快磨损。为方便传动，左支臂22、右支臂23均设有与主轴21相配合的轴套28,同时主轴21与轴套28之间设有密封件。

钳形传动机构的数量可以为1套或多套，优选为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板11长度方向的两端，可使得传动结构较稳定，同时装置结构较简单。在和冷却集管3配合设计时，主轴21优选采用两段式结构，两段主轴21分别设于挡水板11长度方向的两端，主轴21的内端为空心轴，冷却集管3两端连接于主轴21的中空部分，与主轴21同轴设置，冷却集管3位于两段主轴21之间的主体部分则用于安装喷嘴4，同时，冷却集管3中部具有连接冷却水源的接口，该结构可较好的保证冷却效果。

优选地，主轴21上固定设有轴支座25，主轴21上配合设有定位螺母26，轴支座25和定位螺母26相配合使得左支臂22、右支臂23位于工作位置上。轴支座25配合定位螺母26起定位作用，相应地，主轴21上具有与定位螺母26相配合的螺纹部。另外，还可用一个定位螺母26取代轴支座25，通过设置两个定位螺母26的方式来实现定位。但设置轴支座25，可方便主轴25的安装定位。

采用轴支座25配合定位螺母26的方式时，钳形传动机构的数量优选为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板11长度方向的两端，轴支座25位于主轴21外端，轴支座25配合设有底座27。通过轴支座25和底座27可将本发明较方便的安装固定。

优选地，挡水部111在挡水板11顶端倾斜向上设置，具有更好的挡水效果。

作为对发明的又一项改进，挡水板11上部的内侧表面依次设有毛毡板12、切水板13，毛毡板12上端面与挡水部111的上端面齐平，切水板13上端面与挡水部111的下端面齐平，毛毡板12、切水板13通过压板14配合螺栓固定设于挡水板11上。本发明安装完毕后，应使得切水板13全长与辊子装配切线接触，同时毛毡板12顶部也与辊子装配切线接触，并能够使得支臂旋转动作灵活。采用该结构，具有更好的挡水效果。

优选地，挡水板11的内侧表面固定设有沿挡水板11长度方向设置的定位板15，毛毡板12、切水板13、压板14均设于定位板15上，挡水板11的两侧壁固定设有向挡水板11内侧方向延伸的定位卡槽16，定位卡槽16位于定位板15上方。定位卡槽16将切水板13和毛毡板12在高温辊子正反转方向进行了限位作用；定位板15一方面方便毛毡板12、切水板13、压板14的安装定位，另一方面将挡水板11分为上下两部分，挡水板11下半部分主要用于遮挡高温辊子向上甩出的冷却水，上半部分的切水板及毛毡板组合，通过支臂传递配重块组件的压紧力，主要是对高温辊子附着的冷却水起到密封作用，较好的保证了冷却效果和密封效果。

Claims (9)

1.高温辊子外冷装置，其特征在于：包括相对设置的两件挡水板(11)，挡水板(11)顶端均具有朝向其内侧延伸的挡水部(111)，挡水板(11)固定设于支架上。

2.如权利要求1所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：支架包括主轴(21)、左支臂(22)、右支臂(23)，主轴(21)、左支臂(22)、右支臂(23)配合形成钳形传动机构，同时使得一件挡水板(11)设于左支臂(22)上、另一件挡水板(11)设于右支臂(23)上，左支臂(22)末端和右支臂(23)末端分别设有配重块(24)。

3.如权利要求2所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：钳形传动机构的数量为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板(11)长度方向的两端。

4.如权利要求2所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：主轴(21)上固定设有轴支座(25)，主轴(21)上配合设有定位螺母(26)，轴支座(25)和定位螺母(26)相配合使得左支臂(22)、右支臂(23)位于工作位置上。

5.如权利要求4所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：钳形传动机构的数量为2套，沿同一轴线设置，分别设于挡水板(11)长度方向的两端，轴支座(25)位于主轴(21)外端，轴支座(25)配合设有底座(27)。

6.如权利要求1所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：挡水部(111)在挡水板(11)顶端倾斜向上设置。

7.如权利要求6所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：挡水板(11)上部的内侧表面依次设有毛毡板(12)、切水板(13)，毛毡板(12)上端面与挡水部(111)的上端面齐平，切水板(13)上端面与挡水部(111)的下端面齐平，毛毡板(12)、切水板(13)通过压板(14)配合螺栓固定设于挡水板(11)上。

8.如权利要求7所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：挡水板(11)的内侧表面固定设有沿挡水板(11)长度方向设置的定位板(15)，毛毡板(12)、切水板(13)、压板(14)均设于定位板(15)上，挡水板(11)的两侧壁固定设有向挡水板(11)内侧方向延伸的定位卡槽(16)，定位卡槽(16)位于定位板(15)上方。

9.如权利要求1～8中任一项所述的高温辊子外冷装置，其特征在于：还包括固定设于两件挡水板(11)之间的冷却集管(3)，冷却集管(3)沿挡水板(11)长度方向设置，冷却集管(3)上沿长度方向均匀间隔设置有多个喷嘴(4)。