CN105750333B - 一种轧辊的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热轧领域，尤其是一种轧辊的冷却装置及其冷却方法，包括有至少一组的冷却装置，的冷却装置均设有通有冷却水、设有水管控制阀的水管，通有压缩空气、设有风管控制阀的风管，水管和风管共同连接于呈弧形的出水出风端，出水出风端的外侧均匀设有若干个呈条形的喷嘴。本发明采用了弧形的出水出风端，以及出水和出风方向的来冷却和吹干轧辊，达到了轧制完成后轧辊必须快速冷却，冷却完成后轧辊表面的水必须快速干燥的要求；提高轧辊的冷却效果，从而延长轧辊的寿命。

Description

一种轧辊的冷却装置

技术领域

本发明涉及热轧领域，尤其是一种轧辊的冷却装置及其冷却方法。

背景技术

对于热轧而言，由于所轧制的带钢温度较高（一般在1000℃左右），因此对轧辊的温度控制提出了相应的要求。一般轧辊（即工作辊）在轧制过程中，瞬间的温度可能达到700-800℃，在经过一定时间的水冷后（轧制带钢的间隙），其温度大致控制在80℃左右，特殊情况下，轧辊的温度可能达到100℃左右。由于在轧制过程中，带钢存在一定的偏移，导致轧辊的温度分布呈现不规则的温度分布，此时，轧辊的辊型由于受温度影响（热凸度），会表现为不规则的辊型；同时受轧制过程中磨损的影响，加剧了不规则的辊型的发生，故在轧辊进行磨削前，必须将轧辊冷却至常温，以避免轧辊温度的影响，即轧辊热凸度对轧辊辊型的影响。然而受库存成本的影响，必须用最少的轧辊周转来满足生产的要求，这对冷却效果以及速度提出了新的要求。

传统轧管冷却方式：直接向轧管上喷射冷却水或者轧制过程中边轧制边水冷，按照现有的自然冷却方式，显然已不能满足轧辊使用的要求，为此，近年来，国内外很多钢铁企业为了满足轧辊磨削精度的要求，纷纷采用离线水冷的方式，对轧辊下机的温度进行控制，以满足生产所需要的轧辊。该方式为先将轧辊换下，然后在下机轧辊的周围安装一些冷却水管，直接对轧辊进行冷却至常温。由于轧辊温度的分布将直接影响到磨削质量的控制，为此，该方式存在以下问题：

1、由于下机轧辊温度高，一般下机轧辊温度在80℃左右，直径粗，一般为600-900mm，由于该方式的喷射冷却水极为不均匀，导致冷却效果较差，并且轧辊冷却到常温下所需的时间较长，特别是轧辊中心的温度发散时间更长；由于下机的轧辊存在一定的热凸度，如果不能被充分冷却到常温，会影响轧辊的原始辊型，最终影响到其磨削精度；

2、合金钢过程中，不能接触水、油等液体，轧辊表面不能有杂物；轧制完成后轧辊必须快速冷却，冷却完成后轧辊表面的水必须快速干燥；对合金钢进行轧制时，因合金钢的特征，变形温度区间非常小，对温度的控制有很高的要求；

3、热轧钛管时的钛坯表面涂有防护涂料，经过轧辊轧制时涂料会粘在轧辊表面压花上，造成摩擦力下降，影响连续轧制。

发明内容

为了解决现有技术中，轧辊的冷却效果较差，冷却时间较长，合金钢过程中，不能接触水、油等液体等问题，本发明提出了一种轧辊的冷却装置及其冷却方法。

一种轧辊的冷却装置，包括有至少一组的冷却装置，的冷却装置均设有通有冷却水、设有水管控制阀的水管，通有压缩空气、设有风管控制阀的风管，水管和风管共同连接于呈弧形的出水出风端，出水出风端的外侧均匀设有若干个呈条形的喷嘴。

作为本方案进一步优化的，出水出风端的弧度与轧辊的弧度相同。

作为本方案进一步优化的，喷嘴的喷嘴间距为70mm，喷嘴的喷射角度为43°，喷嘴的喷射宽度为13mm，喷水方向宽度为50-90mm，喷嘴角度为15-45°，出水出风端的管内径为50mm，出水出风端距轧辊的距离为40-80mm。

作为本方案进一步优化的，冷却水，水压为3-5Mpa，水量为2-8m³/h，水速为2-8m/s，时间为10-15min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.4-0.8Mpa，气量为30-70L/min，气速为10-20m/s，时间为10-15min。

作为本方案进一步优化的，水管控制阀和风管控制阀均为电磁阀；轧制前，水管控制阀和风管控制阀。

一种轧辊的冷却装置的冷却方法，该冷却方法的具体步骤为：

（1）压制钛管直径为400-500mm时，对轧辊进行第一步冷却，冷却水，水压为5Mpa，水量为8m³/h，水速为8m/s，时间为15min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.8Mpa，气量为70L/min，气速为20m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，喷嘴的喷射宽度为30mm，喷水方向宽度为90mm，喷嘴角度为45°，出水出风端距轧辊的距离为80mm。

（2）压制钛管直径为300-400mm时，对轧辊进行第二步冷却，冷却水，水压为4.5Mpa，水量为7m³/h，水速为7m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.7Mpa，气量为60L/min，气速为18m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，喷嘴的喷射宽度为25mm，喷水方向宽度为80mm，喷嘴角度为38°，出水出风端距轧辊的距离为70mm。

（3）压制钛管直径为200-300mm时，对轧辊进行第三步冷却，冷却水，水压为4Mpa，水量为6m³/h，水速为6m/s，时间为13min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.7Mpa，气量为50L/min，气速为15m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，喷嘴的喷射宽度为20mm，喷水方向宽度为70mm，喷嘴角度为30°，出水出风端距轧辊的距离为60mm。

（4）压制钛管直径为100-200mm时，对轧辊进行第四步冷却，冷却水，水压为3.5Mpa，水量为5m³/h，水速为5m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.6Mpa，气量为40L/min，气速为12m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，喷嘴的喷射宽度为15mm，喷水方向宽度为60mm，喷嘴角度为23°，出水出风端距轧辊的距离为50mm。

（5）压制钛管直径为小于100mm时，对轧辊进行第五步冷却，冷却水，水压为3Mpa，水量为2m³/h，水速为2m/s，时间为10min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.4Mpa，气量为30L/min，气速为10m/s，时间为10min；

调整出水出风端的位置，喷嘴的喷射宽度为10mm，喷水方向宽度为50mm，喷嘴角度为15°，出水出风端距轧辊的距离为40mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的冷却装置由多根沿圆弧形管体径向排布的小管组成的出水出风端管束，既可以增大喷射面积，使冷却水与轧辊的接触面积增大，又可以使冷却水规则交错地喷射在轧辊表面，冷却效果好；同时发明喷水管束可以保证冷却水垂直喷射在轧辊表面，从而保证良好的油脂冲刷能力，喷水管束的各根小管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水能够均匀分布，提高冷却效果，并改善轧钢质量；

2.本发明可以调整水管上的喷嘴与辊面的间距，使得喷嘴距离不同辊径的轧辊的间距调整在适当位置，保证辊面达到所需的冷却效果；

3.本发明采用了弧形的出水出风端，以及出水和出风方向的来冷却和吹干轧辊，达到了轧制完成后轧辊必须快速冷却，冷却完成后轧辊表面的水必须快速干燥的要求；提高轧辊的冷却效果，从而延长轧辊的寿命。

附图说明

图1为本发明的风管和水管安装示意图；

图2为本发明的风管和水管结构示意图；

图3为本发明的风管和水管结构示意图；

图中，1、水管，2、风管，3、水管控制阀，4、风管控制阀，5、喷嘴，6、轧辊，A、喷距，B、喷射宽度，C、喷水方向宽度，D、重叠区域，H、出水出风端距轧辊的距离，L、喷嘴间距，a、喷射角度，b、喷嘴角度，d、管内径。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施例进行详细说明，但是本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

一种轧辊的冷却装置，包括有至少一组的冷却装置，的冷却装置均设有通有冷却水、设有水管控制阀3的水管1，通有压缩空气、设有风管控制阀4的风管2，水管控制阀3和风管控制阀4均为电磁阀。水管1和风管2共同连接于呈弧形的出水出风端，出水出风端的弧度与轧辊6的弧度相同，出水出风端的外侧均匀设有若干个呈条形的喷嘴5。

喷嘴5的喷嘴间距L为70mm，喷嘴5的喷射角度a为43°，喷嘴5的喷射宽度B为13mm，喷水方向宽度C为50-90mm，喷嘴角度b为15-45°，出水出风端的管内径d为50mm，出水出风端距轧辊的距离H为40-80mm。

冷却水，水质为国家标准的净环水，水压为3-5Mpa，水量为2-8m³/h，水速为2-8m/s，时间为10-15min。

压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.4-0.8Mpa，气量为30-70L/min，气速为10-20m/s，时间为10-15min。

轧钛管对轧辊快速冷却其实是快速冷却同时不影响钛管和冷却后快速吹干两个过程。轧制后水管控制阀3自动开启，风管控制阀4关闭，将轧辊快速冷却，同时高压水将轧辊表面压花内的杂质及涂料清除；轧辊冷却完后，水管控制阀3自动关闭，风管控制阀4自动开启，将轧辊表面上的杂质及水吹除。

在具体的实施中，保证轧辊表面快速冷却的基本条件有：

一、单个喷嘴5喷射在轧辊表面的冷却水的断面覆盖长度大于喷孔间距，二、高压水对轧辊表面涂料及杂质的作用力大于涂料及杂质与轧辊表面间的粘附力。

清除轧辊表面涂料及杂质的条件是在轧辊表面的高压水要有足够的冲刷力度，而喷嘴5的喷嘴角度b是影响其喷出的高压水打击力和冲刷力的关键因素，如果喷嘴角度b过大，在出水出风端距轧辊的距离H一定的情况下，水的打击力就会减弱影响效果；如果喷嘴角度b角过小，在出水出风端距轧辊的距离H一定的情况下，水的冲刷力就会减弱也影响效果。

在实际使用过程中，出水出风端距轧辊的距离H都有一定最小值要求，这样在出水出风端距轧辊的距离H最小的情况下我们通过多次试验找出使轧辊表面打击力和冲刷力达到最佳匹配的入射角；同时为保证具有最大打击力，我们适当减少了喷孔数量，增多了管路。

由此可见，管路的喷嘴5结构及安装对轧辊表面工艺要求的效果有较大影响：

1.喷射角度a增大，喷射宽度B增加，高压水对轧辊表面的覆盖程度越大，残留杂质及涂料较少；

2.管内径d增加，高压水对轧辊表面的打击力增加，有助于提高效果；

3.出水出风端距轧辊的距离H和喷嘴角度b增加，喷射宽度B增加，但打击力就要减小，因而需对喷射距离A和喷嘴角度b经行优化；

4.由于喷嘴5的选择直接关系到轧辊冷却除杂的效果，根据工艺的要求，同时考虑此为间歇性工作，还要求溅出的水不会影响钛管，轧辊的快速冷却、安装方便，本方案选用流量、压力适中的风水冷共用同一管路（轧辊箱内的管路），安装在轧辊背面。

综上，我们提出了一种轧辊的冷却装置的冷却方法，钛管的具体型号TA1-TA10；外径为80-273mm，壁厚为6-20mm。该冷却方法的具体步骤为：

（1）压制钛管直径为400-500mm时，对轧辊进行第一步冷却，冷却水，水压为5Mpa，水量为8m³/h，水速为8m/s，时间为15min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.8Mpa，气量为70L/min，气速为20m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，喷嘴5的喷射宽度B为30mm，喷水方向宽度C为90mm，喷嘴角度b为45°，出水出风端距轧辊的距离H为80mm。

（2）压制钛管直径为300-400mm时，对轧辊进行第二步冷却，冷却水，水压为4.5Mpa，水量为7m³/h，水速为7m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.7Mpa，气量为60L/min，气速为18m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，喷嘴5的喷射宽度B为25mm，喷水方向宽度C为80mm，喷嘴角度b为38°，出水出风端距轧辊的距离H为70mm。

（3）压制钛管直径为200-300mm时，对轧辊进行第三步冷却，冷却水，水压为4Mpa，水量为6m³/h，水速为6m/s，时间为13min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.7Mpa，气量为50L/min，气速为15m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，喷嘴5的喷射宽度B为20mm，喷水方向宽度C为70mm，喷嘴角度b为30°，出水出风端距轧辊的距离H为60mm。

（4）压制钛管直径为100-200mm时，对轧辊进行第四步冷却，冷却水，水压为3.5Mpa，水量为5m³/h，水速为5m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.6Mpa，气量为40L/min，气速为12m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，喷嘴5的喷射宽度B为15mm，喷水方向宽度C为60mm，喷嘴角度b为23°，出水出风端距轧辊的距离H为50mm。

（5）压制钛管直径为小于100mm时，对轧辊进行第五步冷却，冷却水，水压为3Mpa，水量为2m³/h，水速为2m/s，时间为10min；压缩空气，干燥、除油、除水后的的气压为0.4Mpa，气量为30L/min，气速为10m/s，时间为10min；

调整出水出风端的位置，喷嘴5的喷射宽度B为10mm，喷水方向宽度C为50mm，喷嘴角度b为15°，出水出风端距轧辊的距离H为40mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的冷却装置由多根沿圆弧形管体径向排布的小管组成的出水出风端管束，既可以增大喷射面积，使冷却水与轧辊的接触面积增大，又可以使冷却水规则交错地喷射在轧辊表面，冷却效果好；同时发明喷水管束可以保证冷却水垂直喷射在轧辊表面，从而保证良好的油脂冲刷能力，喷水管束的各根小管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水能够均匀分布，提高冷却效果，并改善轧钢质量；

2.本发明可以调整水管上的喷嘴与辊面的间距，使得喷嘴距离不同辊径的轧辊的间距调整在适当位置，保证辊面达到所需的冷却效果；

3.本发明采用了弧形的出水出风端，以及出水和出风方向的来冷却和吹干轧辊，达到了轧制完成后轧辊必须快速冷却，冷却完成后轧辊表面的水必须快速干燥的要求；提高轧辊的冷却效果，从而延长轧辊的寿命。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种轧辊的冷却装置，其特征在于，包括有至少一组的冷却装置，所述的冷却装置均设有通有冷却水、设有水管控制阀（3）的水管（1），通有压缩空气、设有风管控制阀（4）的风管（2），所述水管（1）和风管（2）共同连接于呈弧形的出水出风端，所述出水出风端的外侧均匀设有若干个呈条形的喷嘴（5）；

所述喷嘴（5）的喷嘴间距（L）为70mm，喷嘴（5）的喷射角度（a）为43°，喷嘴（5）的喷射宽度（B）为13mm，喷水方向宽度（C）为50-90mm，喷嘴角度（b）为15-45°，出水出风端的管内径（D）为50mm，出水出风端距轧辊的距离（H）为40-80mm；

冷却水，水压为3-5Mpa，水量为2-8m³/h，水速为2-8m/s，时间为10-15min；

压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.4-0.8Mpa，气量为30-70L/min，气速为10-20m/s，时间为10-15min；

轧辊的冷却装置的冷却方法，具体步骤为：

（1）压制钛管直径为400-500mm时，对轧辊进行第一步冷却，冷却水，水压为5Mpa，水量为8m³/h，水速为8m/s，时间为15min；压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.8Mpa，气量为70L/min，气速为20m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，所述喷嘴（ 5） 的喷射宽度（B）为30mm，喷水方向宽度（C）为90mm，喷嘴角度（b）为45°，出水出风端距轧辊的距离（H）为80mm;

（2）压制钛管直径为300-400mm时，对轧辊进行第二步冷却，冷却水，水压为4.5Mpa，水量为7m³/h，水速为7m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.7Mpa，气量为60L/min，气速为18m/s，时间为15min；

调整出水出风端的位置，所述喷嘴（5）的喷射宽度（B）为25mm，喷水方向宽度（C）为80mm，喷嘴角度（b）为38°，出水出风端距轧辊的距离（H）为70mm；

（3）压制钛管直径为200-300mm时，对轧辊进行第三步冷却，冷却水，水压为4Mpa，水量为6m³/h，水速为6m/s，时间为13min；压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.7Mpa，气量为50L/min，气速为15m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，所述喷嘴（ 5） 的喷射宽度（B）为20mm，喷水方向宽度（C）为70mm，喷嘴角度（b）为30°，出水出风端距轧辊的距离（H）为60mm；

（4）压制钛管直径为100-200mm时，对轧辊进行第四步冷却，冷却水，水压为3.5Mpa，水量为5m³/h，水速为5m/s，时间为12min；压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.6Mpa，气量为40L/min，气速为12m/s，时间为12min；

调整出水出风端的位置，所述喷嘴（ 5） 的喷射宽度（B）为15mm，喷水方向宽度（C）为60mm，喷嘴角度（b）为23°，出水出风端距轧辊的距离（H）为50mm；

（5）压制钛管直径为小于100mm时，对轧辊进行第五步冷却，冷却水，水压为3Mpa，水量为2m³/h，水速为2m/s，时间为10min；压缩空气，干燥、除油、除水后的气压为0.4Mpa，气量为30L/min，气速为10m/s，时间为10min；

调整出水出风端的位置，所述喷嘴（5）的喷射宽度（B）为10mm，喷水方向宽度（C）为50mm，喷嘴角度（b）为15°，出水出风端距轧辊的距离（H）为40mm。

2.根据权利要求1所述的轧辊的冷却装置，其特征在于，所述出水出风端的弧度与轧辊（6）的弧度相同。

3.根据权利要求1所述的轧辊的冷却装置，其特征在于，所述水管控制阀（3）和风管控制阀（4）均为电磁阀；轧制后水管控制阀（3）自动开启，风管控制阀（4）关闭；轧辊冷却完后，水管控制阀（3）自动关闭，风管控制阀（4）自动开启。