CN105441848B - 一种改善辊面温度均匀性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善辊面温度均匀性的方法，其包括：控制冷却介质从辊子轴向方向上的两端中的其中一端交替换向进入辊子内部的冷却管道，并从两端中的另外一端排出。一种改善辊面温度均匀性的系统，其包括：辊子，其内设有沿辊子的轴向方向延伸的冷却介质通道；所述冷却介质通道的两端均设有冷却介质入口和冷却介质出口；进气管道，其交替地与所述冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通；排气管道，在进气管道交替地与所述冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通时，排气管道与冷却介质通道两端中的另外一端的冷却介质出口连通。本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统和方法能够提高辊面温度的均匀性，改善辊面温度的对称性。

Description

一种改善辊面温度均匀性的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种冷却方法和系统，尤其涉及一种辊面冷却方法和系统。

背景技术

带钢出锌锅经过合金化塔后的温度较高，其必须通过辊系的传递到达下一个工序。为了防止辊面在高温下粘锌，需要对于辊系进行有效的冷却，改善辊面温度的均匀性，以防止带钢经过内部冷却辊时的严重跑偏。

冷轧热镀锌机组带钢出锌锅后，经过感应加热段，保温段，喷雾冷却段后到达顶辊，带钢在顶辊处的温度通常在300～350度之间，此时带钢表面温度较高，锌层较软，顶辊必须采用内部冷却辊的形式才能满足将高温带钢输送至下一个工序的要求。否则带钢表面的锌层容易粘附在辊面，造成带钢经过内部冷却辊时的严重跑偏或辊面粘附大量锌渣引起带钢表面压痕等不良缺陷。一般对于辊子的冷却方式是采用压缩空气，冷却气体从辊子的一端进入，沿冷却通道冷却辊面，最后从另一端排出。这样就会造成冷却气体先进入辊子的一端辊面温度低于排出端。

图1显示了生产线中的辊子沿其长度方向的辊面温度及其辊子热凸度的趋势。

由于冷却空气从辊子的一端进入，在从辊子的另一端排出，该冷却空气为单向进出，这样，冷却空气入口端的辊面温度必定低于其排出端的辊面温度。由于辊面温度存在着差异，因此，引起的辊面热凸度也不相同。如图1所示，虚线代表辊面温度的趋势，实线代表辊子热凸度的趋势，其中，S点(冷却介质出口端)处的辊子热凸度高于R点(冷却介质入口端)处的辊子热凸度，在X点和Y点之间的辊子热凸度呈逐渐上升的趋势，辊面温度的趋势与辊子热凸度的趋势具有一致性，整体来说，由于辊面温度存在着差异，故而导致辊子的热凸度呈现为非中心对称状态，在这种情况下，带钢在经过辊子时容易发生跑偏。尤其是在机组速度达到100m/min时，更加容易发生跑偏，能够采取的方式只有通过降速来维持通板性，然而，降低机组速度对于生产产能影响很大，不利于提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善辊面温度均匀性的方法，该方法提高辊面温度的均匀性，改善辊面温度的对称性，以防止带钢经过冷却辊子时的严重跑偏行。同时，该改善辊面温度均匀性的方法实施简单便捷，改造成本低，不耗费人力物力。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种改善辊面温度均匀性的方法，其包括：控制冷却介质从辊子轴向方向上的两端中的其中一端交替换向进入辊子内部的冷却管道，并从两端中的另外一端排出。

较之于现有技术所采用的冷却方式会使得辊面于冷却介质出口端的温度高于其在冷却介质入口端的温度，本发明的技术方案所采取的方式是：将冷却介质交替换向地从辊子轴向方向上的其中一端输入辊子的冷却管道，再从辊子轴向方向上的另一端输出辊子的冷却管道，也就是说，在从辊子的冷却管道的其中某一端口通入冷却介质的一段时间后会切换成从另一端口进入辊子的冷却管道，相应地，冷却介质排出辊子的冷却管道的端口也会随之变化，即冷却介质交替换向地进出辊子的冷却管道。在交替换向过程中，冷却介质出口端的较低温度和冷却介质入口端的较高温度相互抵消，使得辊面的温度更加趋于均匀化，辊子的热凸度呈现对称性，从而避免带钢的严重跑偏。

在此需要说明的是，不同于现有技术中的冷却介质是单向进出冷却管道的，本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法是双向进出冷却管道的。

进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法中，上述冷却介质为冷却气体。

相较于其他冷却介质，冷却气体中的原子或分子相互之间的自由活动性更强，因此，其能够以更快的速度冷却辊子，从而迅速降低辊面温度。

更进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法中，交替换向时间为0.5-5min。

此外，本发明的另一目的在于提供一种改善辊面温度均匀性的系统，该系统可以实现冷却介质交替换向地进出辊子内部的冷却介质通道，从而达到对称化辊面热凸度的目的，进而防止带钢在机组速度相对较快的情况下的严重跑偏。

为了实现上述另一目的，本发明提出了一种改善辊面温度均匀性的系统，其包括：

辊子，其内设有沿辊子的轴向方向延伸的冷却介质通道；该冷却介质通道的两端均设有冷却介质入口和冷却介质出口；

进气管道，其交替地与冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通；

排气管道，在进气管道交替地与冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通时，排气管道与冷却介质通道两端中的另外一端的冷却介质出口连通。

在上述技术方案中，在冷却介质通道的两端均设置的冷却介质入口和冷却介质出口可以位于辊子的某一端部，也就是说，仅在辊子的某一端部设置一个冷却介质入口和一个冷却介质出口，即冷却介质入口经过交替换向后就变为冷却介质出口，而冷却介质出口经过交替换向后则变为冷却介质入口，冷却介质入口和冷却介质出口是可以进行互换的。通过这样的方式，冷却介质可以从辊子的一端沿着其轴向方向被通入至辊子的另一端(例如，从辊子的a端至b端)，从而被排出至辊子的冷却介质通道，经过交替换向后，冷却介质则可以沿着辊子轴向方向以相反的方向(即从辊子的b端至a端)被通入并排出辊子的冷却介质通道外。这样的目的是在于降低冷却介质对于辊面温度的非均匀性和辊子的热凸度的非对称性的影响。

基于上述技术方案，在冷却介质通道的两端均设置的冷却介质入口和冷却介质出口也可以分别位于辊子的两端部，也就是说，在辊子的两端部的任意一端部上均设置一个冷却介质入口和一个冷却介质出口。

进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统中，上述冷却介质通道的两端的冷却介质入口和冷却介质出口为同一端口，该冷却介质通道两端的端口分别为第一端口和第二端口；该系统还包括：

第一管道，其与第一端口连接；

第二管道，其与第二端口连接；

两位五通换向阀；

三通阀，其与第一管道和第二管道的其中之一连接，并与两位五通换向阀连接；

控制元件，其与两位五通换向阀连接以控制两位五通换向阀在第一工位和第二工位之间切换；在第一工位，该两位五通换向阀将第一管道和所述进气管道连通，将第二管道和所述排气管道连通；在第二工位，该两位五通换向阀将第二管道和进气管道连通，将第一管道和所述排气管道连通。

在上述技术方案中，利用了两位五通换向阀和三通阀来实现冷却介质通道的两端的冷却介质入口和冷却介质出口的交替切换。两位五通换向阀中的两位是指该换向阀具有两个工位，而五通是指该换向阀具有一个气源口，两个进气口以及两个排气口，其中，两个进气口不能同时与进气管道连通，也就是说，在同一时间内，只有两个进气口的其中之一才可以与进气管道连通，相应地，对于两个排气口也是如此。控制元件则可以控制两位五通换向阀在第一工位和第二工位之间切换，以实现第一管道与进气管道的连通和第二管道与排气管道的连通，或者以实现第一管道与排气管道的连通和第二管道与进气管道的连通。

在此，设置三通阀可以有效地控制冷却介质进入或排出冷却介质通道的流量大小。

进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统中，上述控制元件包括继电器。

通过继电器控制换向阀在两个不同工位之间切换，可以灵活地实现冷却介质进出方向的互换。

进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统中，上述冷却介质通道在辊子内螺旋延伸。

将冷却介质通道设置为螺旋式的，其目的是为了能够增加冷却介质与辊子之间的接触面积和接触时间，以便于辊面温度的迅速降低，提高冷却效率。

更进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统中，上述进气管道上设有阀，用以灵活地控制进入冷却介质通道内的冷却介质的流量。

更进一步地，在本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统中，上述排气管道上设有阀，用以灵活地控制排出冷却介质通道内的冷却介质的流量。

本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法能够提高辊面温度的均匀性，改善辊面温度的对称性，以防止带钢经过冷却辊子时的严重跑偏行。

另外，本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法操作简单便捷，可以有效地提高生产线的产能水平。

本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统可以使得辊面温度和辊子的热凸度呈现对称性分布。

此外，本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统结构简单，便于改造实施。

附图说明

图1为生产线中的辊子沿其长度方向的辊面温度及其辊子热凸度的趋势图。

图2为本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统处于第一工位时的结构示意图。

图3为本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统处于第二工位时的结构示意图。

图4为本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法在不同交替换向时间下的辊子热凸度的趋势比较图。

图5为采用本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法前后的辊子热凸度和辊面温度的趋势比较图。

具体实施方式

下面将根据具体实施例对本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法及其系统做出进一步说明，但是具体实施例和相关说明并不构成对于本发明的技术方案的不当限定。

图2和图3分别示出了本发明所述的改善辊面温度均匀性的系统处于第一工位时和第二工位时的结构示意图。

在图2和图3中的箭头方向代表了在阀体中、管道中或在冷却介质通道中的冷却介质的流动方向。

如图2和图3所示，该实施方式下的改善辊面温度均匀性的系统G包括：辊子11，进气管道12，排气管道13，冷却介质通道14，第一管道15，第二管道16，两位五通换向阀17，三通阀18以及控制元件(未在图2和图3中示出)。冷却介质通道14沿着辊子11的轴向方向设置于其内部，且该冷却介质通道14在辊子11的轴向方向上螺旋延伸，冷却介质通道14具有两个端口，其分别为第一端口141和第二端口142，这两个端口分别设置在辊子11的A、B两端，第一管道15与第一端口141连接，而第二管道16与第二端口142连接，三通阀18与第一管道或第二管道连接，并且其与两位五通换向阀17连接，进气管道12和排气管道13均与两位五通换向阀17连接，控制元件与两位五通换向阀17连接，并用来控制其在第一工位和第二工位之间切换。三通阀18具有三个阀口181，182，183，两位五通换向阀17具有五个阀口以及两个工位，其中，五个阀口中包括两个进气口171，173以及两个排气口172，174。

由于在上述实施方式下的改善辊面温度均匀性的系统中的冷却介质通道包括直线段和螺旋段，螺旋段是辊面温度的有效降温段，在此，将位于螺旋段两端的端口作为冷却介质通道14的第一端口141和第二端口142。

如图2所示，当上述实施方式下的改善辊面温度均匀性的系统G处于第一工位时，两位五通换向阀中的阀口171的一端与进气管道12连接，其另一端与第一管道15连接，而第一管道15则与第一端口141连接，此时，进气管道12与第一管道15连通，对于冷却介质通道14来说，第一端口141为进气端；两位五通换向阀中的阀口172的一端与排气管道13连接，其另一端与第二管道16连接，且第二管道16与第二端口142连接，此时，排气管道13与第二管道16连通，在第二管道16与排气管道13的连通管路上设置有三通阀18，三通阀18的阀口182，183与第二管道16和排气管道13连通，对于冷却介质通道14来说，第二端口142为出气端。冷却介质进入-排出冷却介质通道的方向是从冷却介质通道的A端至B端。

如图3所示，上述实施方式下的改善辊面温度均匀性的系统G处于第二工位时，两位五通换向阀中的阀口173的一端与进气管道12连接，其另一端与第二管道16连接，且第二管道16与第二端口142连接，此时，进气管道12与第二管道16连通，在第二管道16与进气管道12的连通管路上设置有三通阀18，三通阀18的阀口181，183与第二管道16和进气管道12连通，对于冷却介质通道14来说，第二端口142为进气端；两位五通换向阀中的阀口174的一端与排气管道13连接，其另一端与第一管道15连接，而第一管道15则与第一端口141连接，此时，排气管道13与第一管道15连通，对于冷却介质通道14来说，第一端口141为出气端。冷却介质进入-排出冷却介质通道的方向是从冷却介质通道的B端至A端。

此外，作为本发明的另一种实施方式，还可以在辊子的A端和B端均设置一个冷却介质入口和一个冷却介质出口，并通过阀和管线的设置也可以达到冷却介质从辊子轴向方向上的两端中的其中一端交替换向进入辊子内部的目的。

继续参阅图2和图3，在进气管道12和出气管道13上分别设置阀10，19用来灵活地控制进入或排出冷却介质通道内的冷却气体的流量。

另外，本实施方式下的下的改善辊面温度均匀性的系统中的控制元件包括继电器。

参考图2和图3，将上述实施方式下的改善辊面温度均匀性的系统应用至实际生产中，其步骤为：

1)控制元件控制两位五通换向阀17，令两位五通换向阀17的阀口171的一端与进气管道12连接，其另一端与第一管道15连接，同时，令两位五通换向阀中的阀口172的一端与排气管道13连接，其另一端与第二管道16连接，此时，第一管道15与进气管道12连通，且第一管道15与第一端口141连接，第二管道16与排气管道13连通，且第二管道16与第二端口142连接，以使得冷却介质进入-排出的方向是从冷却介质通道的A端→B端；

2)利用时间继电器控制交替换向时间为1min；

3)控制元件控制两位五通换向阀17，令两位五通换向阀17的阀口173的一端与进气管道12连接，其另一端与第二管道16连接，同时，令两位五通换向阀中的阀口174的一端与排气管道13连接，其另一端与第一管道15连接，此时，第一管道15与排气管道13连通，且第一管道15与第一端口141连接，第二管道16与进气管道12连通，且第二管道16与第二端口142连接，以使得冷却介质进入-排出的方向是从冷却介质通道的B端→A端。

通过上述步骤即可实现冷却介质从辊子轴向方向上的两端中的其中一端交替换向进入辊子内部的冷却介质通道，并从两端中的另外一端排出。

在实际生产中，可以向冷却介质通道中通入压缩冷却空气。

图4显示了本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法在不同交替换向时间下的辊子热凸度的趋势。

对于步骤2)来说，将交替换向时间控制为1min可以使得辊面温度分布更加均匀化，辊子热凸度的分布趋势更为对称。如图4所示，当交替换向时间为1min时，体现辊子的热凸度趋势的曲线为曲线1，当交替换向时间＜1min时，体现辊子的热凸度趋势的曲线为曲线2，当当交替换向时间＞1min时，体现辊子的热凸度趋势的曲线为曲线3。由图4可以看出，辊面温度与辊子热凸度是成正比例关系的，只要测得辊面各点温度沿着辊子的轴向方向的中心线基本对称，那么辊子热凸度也是沿着辊子轴向方向的中心线对称的，由于曲线2和曲线3尚未沿着辊子轴向方向的中心线形成完全对称，因此，需要控制冷却介质交替换向时间来进一步提高辊面温度的均匀性，改善辊子热凸度的对称性。

图5显示了使用本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法前后的辊子热凸度和辊面温度的趋势。

如图5所示，在未使用本发明的方法之前，体现辊面温度的曲线为曲线a，体现辊子热凸度的曲线为曲线b，b4点(冷却介质出口端)处的辊子热凸度高于b1点(冷却介质入口端)处的辊子热凸度，在b2点和b3点之间的辊子热凸度呈逐渐上升的趋势，同样地，辊面温度的趋势与辊子热凸度的趋势相同，整体来说，该辊子的辊面温度是不均匀的，其热凸度也呈现为非中心对称状态；在使用本发明的方法之后，体现辊面温度的曲线为曲线c，体现辊子热凸度的曲线为曲线d，d4点(冷却介质出口端)处的热凸度较之于b4点处的热凸度有所降低，并且从d2点和d3点之间的曲线基本呈现为中心对称，也就是说，该辊子的热凸度和辊面温度均大致呈现为中心对称状态。

在采用了本发明所述的改善辊面温度均匀性的方法，即使在带钢速度≥100m/min的情况下，带钢无需降速，也不会发生严重跑偏的现象。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改善辊面温度均匀性的方法，其特征在于，包括：

控制冷却介质从辊子轴向方向上的两端中的其中一端交替换向进入辊子内部的冷却管道，并从两端中的另外一端排出，其中冷却介质入口经交替换向后变为冷却介质出口，冷却介质出口经交替换向后变为冷却介质入口。

2.如权利要求1所述的改善辊面温度均匀性的方法，其特征在于，所述冷却介质为冷却气体。

3.如权利要求1所述的改善辊面温度均匀性的方法，其特征在于，交替换向时间为0.5-5min。

4.一种改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，包括：

辊子，其内设有沿辊子的轴向方向延伸的冷却介质通道；所述冷却介质通道的两端均设有冷却介质入口和冷却介质出口；

进气管道，其交替地与所述冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通；

排气管道，在进气管道交替地与所述冷却介质通道两端中的其中一端的冷却介质入口连通时，排气管道与冷却介质通道两端中的另外一端的冷却介质出口连通。

5.如权利要求4所述的改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，所述冷却介质通道的两端的冷却介质入口和冷却介质出口为同一端口，所述冷却介质通道两端的端口分别为第一端口和第二端口；所述系统还包括：

第一管道，其与所述第一端口连接；

第二管道，其与所述第二端口连接；

两位五通换向阀；

三通阀，其与所述第一管道和第二管道的其中之一连接，并与所述两位五通换向阀连接；

控制元件，其与两位五通换向阀连接以控制两位五通换向阀在第一工位和第二工位之间切换；在所述第一工位，所述两位五通换向阀将所述第一管道和所述进气管道连通，将所述第二管道和所述排气管道连通；在所述第二工位，所述两位五通换向阀将所述第二管道和所述进气管道连通，将所述第一管道和所述排气管道连通。

6.如权利要求5所述的改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，所述控制元件包括继电器。

7.如权利要求4所述的改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，所述冷却介质通道在辊子内螺旋延伸。

8.如权利要求4所述的改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，所述进气管道上设有阀。

9.如权利要求4所述的改善辊面温度均匀性的系统，其特征在于，所述排气管道上设有阀。