CN105215059B - 一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于难变形有色金属及其薄规格复合板带材轧制装置技术领域，具体涉及一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备。本发明主要是解决现有难变形有色金属及其复合板带材轧机存在的加热慢、加热不均匀和温度控制难及轧制的板带材成材率低的技术问题。本发明采用的技术方案为：一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，它包括机架、上下支承辊、压下装置、平衡装置、万向轴和轧辊抬起装置，其中：它还包括温控轧辊装置，温控轧辊装置装在机架上并通过万向轴与动力装置联接。本发明具有能很好地控制轧辊温度、提高板带轧制的成材率和生产效率的优点。

Description

一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备

技术领域

本发明属于难变形有色金属及其薄规格复合板带材轧制装置技术领域，具体涉及一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备。

背景技术

在金属板材轧制领域，对于镁合金、钛合金及其薄规格复合板带材等塑性较差的难变形金属，在轧制过程中，变形区金属受到热辐射、轧辊与镁板的热传导、摩擦生热、塑性变形生热的综合作用，导致板料和工作辊系之间的相互影响变化非常复杂，当轧辊的温度控制不合理时，极易出现各种质量缺陷。如轧辊温度低，会引起镁板、钛板等边部开裂和板形波浪，对于不锈钢/铝/不锈钢或铝/镁/铝等薄规格板带复合则可能会因温度较低而导致轧制复合失败。轧辊温度过高时又会造成镁板粘辊撕裂缺陷，对于复合板则会因轧辊刚度减小而产生工作辊严重热弯曲变形，最终造成板料中部压下量不足而导致复合失败。因此，轧制前和轧制过程中必须对轧辊进行预热和温度调控。

目前，对金属板材轧机轧辊加热的方法主要有两种，一种采用外部加热法，即在靠近轧辊表面用加热罩辐射加热，由于轧辊和加热装置同外界的热辐射和热交换的存在，导致这种加热方式加热效率低下(现场往往要加热6至7小时)，同时为了实现均匀加热，轧辊还要保持运转，传热慢、均匀性差且耗能严重。另一种为内部加热，即在轧辊辊芯安装固定的或随轧辊转动的一根或几根加热棒，这种方式只能实现加热，无法实现对轧辊的降温控制，往往还需配合外部冷却装置。

对轧辊降温的方法也主要有两类，一类是外部冷却法，即在轧辊辊身表面使用乳液或轧制油来冷却轧辊，但是由于镁合金、钛合金等有色金属对温度变化敏感，外部冷却对轧制变形区金属的温度影响严重，喷洒的乳液或油会使轧件表面产生较大温降，严重影响轧件的质量和性能。同时复合板轧制会使复合界面掺进杂质而影响复合效果。同时外部冷却的温度也很难及时实现有效控制，显然不适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的是解决现有难变形有色金属及其复合板带材轧机存在的加热慢、加热不均匀和温度控制难及轧制的板带材成材率低的技术问题，提供一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，它包括机架、上支承辊、下支承辊、压下装置、平衡装置、万向轴和轧辊抬起装置，其中：它还包括温控轧辊装置，温控轧辊装置装在机架上并通过万向轴与动力装置联接。

所述温控轧辊装置包括轴承座、温控轧辊、旋转接头、快换法兰、进油管、回油管、辊面温度扫描仪、高温油箱温度检测传感器、低温油箱温度检测传感器、两个二位三通比例换向阀、加热系统和冷却系统；所述温控轧辊一端的辊颈中设有进油盲孔和回油盲孔，温控轧辊的辊身上设有若干个温控油孔，进油盲孔通过进油管与温控油孔的进油口联接，回油盲孔通过回油管与温控油孔的出油口联接，温控油孔之间用油管联接；旋转接头通过快换法兰与进油盲孔和回油盲孔联接，旋转接头的出油口与第一个二位三通比例换向阀的进油口联接，第一个二位三通比例换向阀的一个出油口与加热系统中加热装置的进油口联接，第一个二位三通比例换向阀的另一个出油口与冷却系统中冷却装置的进油口联接，旋转接头的进油口与第二个二位三通比例换向阀的出油口联接，第二个二位三通比例换向阀的一个进油口与加热系统中的加热变量泵的出油口联接，第二个二位三通比例换向阀的另一个进油口与冷却系统中的冷却变量泵的出油口联接，高温油箱温度检测传感器设在加热系统中的高温油箱上，低温油箱温度检测传感器设在低温油箱上，轴承座装在温控轧辊的辊颈上，辊面温度扫描仪设在机架上用以检测温控轧辊表面温度。

所述温控轧辊辊身上的温控油孔的直径为5～30mm，温控油孔的数量为2n个且2≤n≤10，温控油孔均匀设在温控轧辊的横截面上，温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离s满足0.5d+20≤s≤0.25(d+D)mm，式中：d为温控轧辊辊颈直径，D为温控轧辊辊身直径；所述进油盲孔和回油盲孔的直径为15mm～30mm。

所述温控轧辊辊身的抗弯刚度减小率M控制在8％以内，式中：d₀为温控油孔的直径，D为温控轧辊辊身直径，s为温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离，n为温控油孔的数量的一半；k为整数，x为实数且满足

所述温控轧辊装置采用的导热油根据实际使用需求为L-QD330、L-QD340或L-QD350中的一种。

所述加热装置和冷却装置用于对回流的导热油加热和冷却使其重新达到所要求的工作温度。

所述导热油工作温度为20～300℃。

由于本发明采用了上述技术方案，在轧辊辊身的温控油孔中通有温度可控的导热油，通过控制导热油温度和流量来达到加热或冷却轧辊的目的，解决了现有板材轧机存在的加热慢、加热不均匀和温度控制难及轧制的板带材成材率低的技术问题，与背景技术相比，本发明具有能很好地控制轧辊温度、提高板带轧制的成材率和生产效率的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明温控轧辊装置的结构示意图；

图3为图2中的A——A剖视图；

图4为图2中的B——B剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的阐述。

如图1所示，本实施例中的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，它包括机架5、上支承辊4、下支承辊1、压下装置6、平衡装置7、万向轴8和轧辊抬起装置9，其中：它还包括温控轧辊装置2和3，温控轧辊装置2和3装在机架5上并通过万向轴8与动力装置联接。

如图2～图4所示，所述温控轧辊装置包括轴承座12和17、温控轧辊15、旋转接头10、快换法兰11、进油管14、回油管13、辊面温度扫描仪16、高温油箱温度检测传感器26、低温油箱温度检测传感器24、两个二位三通比例换向阀18和29、加热系统20和冷却系统19；所述温控轧辊15一端的辊颈中设有进油盲孔30和回油盲孔31，温控轧辊15的辊身上设有8个温控油孔34～41，进油盲孔30通过进油管14与温控油孔34的进油口联接，回油盲孔31通过回油管13与温控油孔38的出油口联接，温控油孔34～41之间用油管联接；旋转接头10通过快换法兰11与进油盲孔30和回油盲孔31联接，旋转接头10的出油口33与第一个二位三通比例换向阀18的P口联接，第一个二位三通比例换向阀18的B口与加热系统中加热装置20的进油口联接，第一个二位三通比例换向阀18的A口与冷却系统中冷却装置19的进油口联接，旋转接头10的进油口32与第二个二位三通比例换向阀29的P口联接，第二个二位三通比例换向阀29的A口与加热系统中的加热变量泵28的出油口联接，第二个二位三通比例换向阀29的B口与冷却系统中的冷却变量泵22的出油口联接，高温油箱温度检测传感器26设在加热系统中的高温油箱27上，低温油箱温度检测传感器24设在低温油箱23上，轴承座12和17装在温控轧辊15的辊颈上，辊面温度扫描仪16设在机架5上用以检测温控轧辊15表面温度。所述加热系统由加热变量泵28、高温油箱27、加热电机25和加热装置20组成，加热变量泵28与加热电机25联接，加热变量泵28的进油口和加热装置20的出油口与高温油箱27连接；所述冷却系统由冷却装置19、冷却变量泵22、低温油箱23和冷却电机21组成，冷却变量泵22与冷却电机21联接，冷却变量泵22的进油口和冷却装置19的出油口与低温油箱23连接。

如图2～图4所示，所述温控轧辊15的直径D为320mm，温控轧辊15辊身上的温控油孔34～41的直径d₀为20mm，温控油孔34～41的数量为8个，温控油孔34～41均匀设在温控轧辊15的横截面上，温控油孔34～41的中心与温控轧辊15横截面的中心距离s＝120mm；所述进油盲孔和回油盲孔的直径为25mm。相对于同尺寸实心轧辊，所述温控轧辊辊身的抗弯刚度减小率M为3.528％。

如图3和图4所示，所述温控油孔的连接关系为：8个温控油孔34～41沿温控轧辊15辊身圆周方向均匀分布，相邻两温控油孔所对的圆心角为45度，温控油孔34的出油口34′与温控油孔35的进油口35′通过油管连接，温控油孔35的出油口与温控油孔36的进油口通过油管连接，温控油孔36的出油口36′与温控油孔37的进油口37′通过油管连接，温控油孔37的出油口与温控油孔39的进油口通过油管连接，温控油孔39的出油口39′与温控油孔40的进油口40′通过油管连接，温控油孔40的出油口与温控油孔41的进油口通过油管连接，温控油孔41的出油口41′与温控油孔38的进油口38′通过油管连接；导热油依次通过温控油孔34、温控油孔35、温控油孔36、温控油孔37、温控油孔39、温控油孔40温控油孔41和温控油孔38。

所述温控轧辊装置采用的导热油为L-QD330。

所述加热装置20用于对回流的导热油加热使其重新达到所要求的工作温度。冷却装置19用于对回流的导热油冷却使其重新达到所要求的工作温度。

所述高温油箱27中导热油工作温度为250～300℃，低温油箱23中导热油工作温度为20～150℃，可实现将轧辊工作温度控制在200℃。

上述实施例中所述温控轧辊辊身上的温控油孔的直径还可以在5～30mm之间选取，温控油孔的数量还可以在2n个(2≤n≤10)之间选取，温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离s满足0.5d+20≤s≤0.25(d+D)mm，式中：d为温控轧辊辊颈直径，D为温控轧辊辊身直径；所述进油盲孔和回油盲孔的直径还可以在15mm～30mm之间选取。

相对于同尺寸实心轧辊，所述温控轧辊辊身的抗弯刚度减小率M控制在8％以内，式中：d₀为温控油孔的直径，D为温控轧辊辊身直径，s为温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离，n为温控油孔的数量的一半；k为整数，x为实数且满足

所述温控轧辊装置采用的导热油L-QD330根据实际使用需求还可以用L-QD340或L-QD350中的一种代替。

本发明的工作过程是：

如图2所示，本发明有三种工作状态，①温控轧辊预热状态，高温油箱27中的导热油经加热变量泵28自左侧旋转接头10流入温控轧辊15经循环后流出温控轧辊，经第一个二位三通比例换向阀18流入加热装置20，油温再次加热到设定温度流入高温油箱27，当辊面温度扫描仪16检测到温控轧辊温度升高到设定温度后高温油箱27停止供油，温控轧辊预热完成；②温控轧辊冷却状态，轧制过程中当辊面温度扫描仪16检测到温控轧辊表面温度超过设定范围时启动轧辊冷却，第二个二位三通比例换向阀29的电磁铁Y1得电接通冷却变量泵22，回油端第一个二位三通比例换向阀18的电磁铁Y2失电接通冷却装置19，低温油箱23开始供油，低温导热油经冷却变量泵22流入温控轧辊，流出后经第一个二位三通比例换向阀18流入冷却装置19降温后流入低温油箱23，直至温度降到所需温度后停止供油；③轧辊补温状态，当辊面温度扫描仪16检测到温控轧辊温度低于设定范围时，第二个二位三通比例换向阀29的电磁铁Y1失电接通加热变量泵28，第一个二位三通比例换向阀18的电磁铁Y2得电接通加热装置20，高温油箱27开始供油，流出温控轧辊后经第一个二位三通比例换向阀18流入加热装置20加热后回流至高温油箱27。温控轧辊温度升至设定范围后停止供油。由此便可实现温控轧辊表面温度保持在所需温度范围内。

Claims (6)

1.一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，它包括机架、上支承辊、下支承辊、压下装置、平衡装置、万向轴和轧辊抬起装置，其特征在于：它还包括温控轧辊装置，温控轧辊装置装在机架上并通过万向轴与动力装置联接；所述温控轧辊装置包括轴承座、温控轧辊、旋转接头、快换法兰、进油管、回油管、辊面温度扫描仪、高温油箱温度检测传感器、低温油箱温度检测传感器、两个二位三通比例换向阀、加热系统和冷却系统；所述温控轧辊一端的辊颈中设有进油盲孔和回油盲孔，温控轧辊的辊身上设有若干个温控油孔，进油盲孔通过进油管与温控油孔的进油口联接，回油盲孔通过回油管与温控油孔的出油口联接，温控油孔之间用油管联接；旋转接头通过快换法兰与进油盲孔和回油盲孔联接，旋转接头的出油口与第一个二位三通比例换向阀的进油口联接，第一个二位三通比例换向阀的一个出油口与加热系统中加热装置的进油口联接，第一个二位三通比例换向阀的另一个出油口与冷却系统中冷却装置的进油口联接，旋转接头的进油口与第二个二位三通比例换向阀的出油口联接，第二个二位三通比例换向阀的一个进油口与加热系统中的加热变量泵的出油口联接，第二个二位三通比例换向阀的另一个进油口与冷却系统中的冷却变量泵的出油口联接，高温油箱温度检测传感器设在加热系统中的高温油箱上，低温油箱温度检测传感器设在低温油箱上，轴承座装在温控轧辊的辊颈上，辊面温度扫描仪设在机架上用以检测温控轧辊表面温度。

2.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，其特征在于：所述温控轧辊辊身上的温控油孔的直径为5～30mm，温控油孔的数量为2n个且2≤n≤10，温控油孔均匀设在温控轧辊的横截面上，温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离s满足0.5d+20≤s≤0.25(d+D)mm，式中：d为温控轧辊辊颈直径，D为温控轧辊辊身直径；所述进油盲孔和回油盲孔的直径为15mm～30mm。

3.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，其特征在于：所述温控轧辊辊身的抗弯刚度减小率M控制在8％以内，式中：d₀为温控油孔的直径，D为温控轧辊辊身直径，s为温控油孔的中心与温控轧辊横截面的中心距离，n为温控油孔的数量的一半；k为整数，x为实数且满足

4.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，其特征在于：所述温控轧辊装置采用的导热油为L-QD330、L-QD340或L-QD350中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，其特征在于：所述加热装置和冷却装置用于对回流的导热油加热和冷却使其重新达到所要求的工作温度。

6.根据权利要求4所述的一种具有温度控制功能的金属板材轧制设备，其特征在于：所述导热油工作温度为20～300℃。