CN105798071A - 型钢轧机在线冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型钢轧机在线冷却装置，包括轧机工作辊道装置、型钢轧机对中冷却装置和侧向导卫夹送装置；所述轧机工作辊道装置包括导向基座、辊道架、辊子和升降装置，所述升降装置驱动所述辊道架升降；所述型钢轧机对中冷却装置包括设置在辊子上方的对中载体，还包括安装在所述对中载体上的冷却模块，所述对中载体与对中驱动装置连接；所述侧向导卫夹送装置，包括框架、导向块、Y型连接件、液压缸、立辊和立辊轴承座。本发明型钢轧机在线冷却装置保证轧件运行平稳、对中动作迅速精确、冷却温度智能可控。

Description

型钢轧机在线冷却装置

技术领域

本发明涉及冶金轧钢领域，更具体地说，涉及一种型钢轧机在线冷却装置。

背景技术

控制冷却技术成为当前减少材料的合金含量,改善材料力学性能的最关键技术之一,已作为国内外冶金行业公认的发展方向。控冷技术已经成功应用在板带和棒线材领域,且逐渐成为成熟技术,但型钢由于其断面较复杂,尤其是H型钢的在线控制冷却很容易出现冷却不均匀的现象,进而影响轧件的断面形状和性能的均匀性,故目前型钢冷却技术在钢铁工业中应用成功的案例较少。本专利以现场经验和理论计算为基础，提出一种型钢在线冷却机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种轧件运行平稳、机构动作迅速精确可靠、冷却温度智能可控的型钢轧机在线冷却装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，包括轧机工作辊道装置、型钢轧机对中冷却装置和侧向导卫夹送装置；

所述轧机工作辊道装置包括导向基座、辊道架、辊子和升降装置，所述升降装置驱动所述辊道架升降；

所述型钢轧机对中冷却装置包括设置在辊子上方的对中载体，还包括安装在所述对中载体上的冷却模块，所述对中载体与对中驱动装置连接，所述冷却模块上设置有多个水冷上喷头、多个水冷下喷头和多个侧喷嘴，水冷上喷头和水冷下喷头分别通过支架连接在耐磨腔的上部和下部，侧喷嘴布置在耐磨腔内，所述水冷上喷头的侧边设有空气喷嘴；

所述侧向导卫夹送装置，包括框架、导向块、Y型连接件、液压缸、立辊和立辊轴承座，所述液压缸安装在所述框架上端，所述导向块穿过所述框架并与所述Y型连接件固定连接，所述导向块与框架滑动配合，所述Y型连接件的端部与所述立辊轴承座连接，所述立辊安装在所述立辊轴承座上，所述立辊轴承座的顶部与液压缸的伸缩杆连接。

上述方案中，所述导向基座上设有导向杆，所述辊道架上设有导向套，所述导向套套在导向杆外侧，所述辊子包括辊环和设置在辊环两端的辊轴，所述辊环与辊轴螺纹连接，所述辊环的一端设置右旋螺纹，另一端设置左旋螺纹，所述辊轴安装在轴承座内部的轴承上，所述轴承座安装在辊道架上，

上述方案中，所述轴承座内部设有冷却孔，所述轴承座上设有混合器，所述混合器通过管路与所述冷却孔连接，冷却液和压缩空气经过混合器雾化后，将水雾经过管路由内部冷却孔处喷出冷却立辊。

上述方案中，所述升降装置包括抬升基座、抬升液压缸和耳环，所述抬升液压缸安装在抬升基座上，所述抬升液压缸的顶部设置所述耳环，所述辊道架上设有与所述耳环固定连接的抬升耳轴。

上述方案中，所述轴承座靠近辊环一侧的端盖与辊轴的接触面上设有多个沟槽，所述辊轴上设有环形的凸台，所述凸台位于端盖和辊环之间，所述沟槽和凸台沟槽组成机械式迷宫密封。

上述方案中，每组辊子的传动侧和操作侧均有一组冷却水供水点，每组供水点设有十二个过渡管路，冷却水从中间配管分配到十二个过渡管路中，再通过十二个金属软管连接到相应的十二个水冷主管上，每个水冷主管在全长方向上分出六个水冷支管，水冷支管与对中载体上的冷却水分配器连接，每个冷却水分配器连接十二个水冷支管，四个水冷支管进入上水冷分配器，三个水冷支管进入下水冷分配器，其余五个水冷支管进入侧水冷分配器。

上述方案中，所述上水冷分配器通过螺栓固定在冷却模块上，与上水冷分配器的连接的四个水冷支管位于上水冷分配器内部，每个与上水冷分配器的连接的水冷支管经过工艺通道分出多个终端水冷支管，所述终端水冷支管为水冷上喷头供水。

上述方案中，所述侧水冷分配器通过定位连接销和螺栓固定的形式连接在耐磨腔的背面，在耐磨腔内部和侧水冷分配器外侧设置均有汇水槽，汇水槽将五个水冷支管分解成十五个侧喷嘴。

上述方案中，所述下水冷分配器通过螺栓固定在冷却模块上，与下水冷分配器的连接的三个水冷支管位于下水冷分配器内部，每个水冷支管经过工艺通道分出多个终端水冷支管，终端水冷支管为水冷下喷头供水。

实施本发明的型钢轧机在线冷却装置，具有以下有益效果：

1、本发明水冷上喷头和水冷下喷头的冷却水均对腹板和翼缘间过渡圆角处进行冷却，通过空气喷嘴吹扫腹板上的冷却水，进而对腹板进行控制冷却。

2、空气喷嘴分别沿轧线和逆轧线方向喷射压缩空气，一个喷射在腹板上，另一个布置喷射在腹板和翼缘间过渡圆角处，确保将腹板和翼缘间过渡圆角的冷却水及时吹掉，避免产生不可控应力，又可确保轧件的有序缓冷，为细化晶粒组织创造条件。

3、本发明中的水冷上喷头和水冷下喷头的喷嘴均由独立的通道供水，互不窜水、互不干扰，便于独立控制，实现冷却温度智能可控。

4、本发明通过Y型连接件实现了导向块与轴承座之间的连接，既确保连接的高刚度又方便拆装。

5、当液压缸伸缩时，伸缩杆带动导向块、Y型连接件、轴承座和立辊实现水平移动，导向块与框架之间为滑动配合，摩擦阻力小。

6、轴承座内部设有冷却孔，外部供来的冷却液和压缩空气经过混合器雾化后，将水雾经过管路由内部冷却孔处喷出直接冷却立辊，确保立辊的正常工作，避免被轧件烧坏。

7、工作辊道辊子采用分解式结构形式，辊环一端设置右旋螺纹，另一端设置左旋螺纹，与辊环装配的辊轴也相应采取左旋和右旋螺纹，因辊子工作中只有一个旋转方向，在旋转过程中辊环和两端的辊轴一直处于拧紧趋势，既保证了连接强度，又提高拆装的便利性。

8、通过升降装置驱动辊道架沿导向柱上下平稳移动，从而实现辊子的平稳升降，确保轧件顺利轧制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是型钢轧机在线冷却装置的结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是冷却模块的结构示意图；

图4是上水冷分配器的结构示意图；

图5是侧水冷分配器的结构示意图；

图6为轧机工作辊道装置的剖视图；

图7为辊道抬升装置工作原理断面图；

图8为图6中的I处局部放大示意图；

图9是侧向导卫夹送装置的结构示意图；

图10是Y型连接件的结构示意图；

图11是立辊和轴承座的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-图11所示，包括轧机工作辊道装置、型钢轧机对中冷却装置和侧向导卫夹送装置57。

轧机工作辊道装置设置有四组。工作辊道装置包括导向基座9、辊道架5、辊子和升降装置。

工作辊道辊子采用分解式结构形式，每个辊子由辊环1和辊轴2组成。辊环1一端设置右旋螺纹，另一端设置左旋螺纹，与辊环1装配辊轴2也相应采取左旋和右旋螺纹。因辊子工作中只有一个旋转方向，在旋转过程中辊环1和两端的辊轴2一直处于拧紧趋势，既保证了连接强度，又提高拆装的便利性。辊环1单独加工满足辊面耐磨要求，辊环1和辊轴2都作为标准件提高互换性。此外，制造辊环1的动平衡要求和辊子装配好之后的动平衡要求，可确保辊子平稳的输送轧件。辊轴2安装在轴承座10内部的轴承上，轴承座10安装在辊道架5上。

在辊轴2上设置有凸台201，在轴承座10的端盖3与辊轴2的接触面上设计有特定数量的沟槽301，构成一套新的机械式迷宫密封；在机械迷宫密封侧边又设置有骨架油封4。这两种密封形式构成了新的组合型密封结构，该形式密封拆装方便，既防尘又防水且能确保轴承的正常润滑。

每个辊道架5两端都设置两个导向基座9。导向基座9一方面连接辊道架5的操作侧和传动侧，增强辊道架5的刚度，另一方面发挥其导向的作用。每个导向基座9都设置有两个导向杆6，导向杆6和辊道架5内部独特设计的导向套7在适当的装配关系下，可实现辊道架5平稳升降。此外，在导向基座9表面还设置有缓冲装置8，该缓冲装置8穿在导向杆6上，当辊道架5抬起时缓冲装置8展开，避免导向杆6不被油和水腐蚀，当辊道架5下降到底后缓冲装置8收缩，起到缓冲的作用避免辊道架5下降对基础造成动载荷冲击。

每个辊道架5的两端均设置有四个抬升耳轴11，相邻辊道架5之间设置有升降装置。升降装置包括抬升基座15、抬升液压缸14和耳环12。抬升液压缸14安装在抬升基座15上，抬升液压缸14头部设置有耳环12。耳环12通过固定销与两组辊道架5的抬升耳轴11连接，直接驱动辊道架5的升降。采用固定销连接可实现快速拆装，方便日常维护。

耳环12上设置有两套防旋转装置13，确保两组辊道架5同步升降且拆装快捷。抬升基座15与导向基座9通过螺栓连接，且接触面设置有“十字”键16，确保辊道稳定的升降。若干组辊道架5的起始端的辊道架5为单侧升降，在该组辊道起始端部设置有回转轴，随着抬升液压缸14的伸缩，该组辊道架5倾斜角度可在一定范围内调整，确保轧件顺利运送。二、侧向导卫夹送装置

每组辊道架5的入口和出口均设置有侧向导卫夹送装置57，在辊道传动侧和操作侧各设有一套侧导装置57，该侧向导卫夹送装置57固定在基础上，两侧的液压缸19分别驱动立辊22实现对中导向功能。

导向块17为“矩形”断面，在导向块17的四个外表面和框架18的四个内表面均设置有耐磨滑板和油路润滑系统，合理的间隙控制，确保导向块17端部的立辊22在任何位置均不产生挠度。

Y型连接件21将导向块17、液压缸19和立辊22连为一体。后端通过双销20将导向块17连接，上端通过立辊轴承座23将液压缸19连接，前端通过双销24将立辊轴承座23连接。既确保连接的高刚度又方便拆装。

在立辊轴承座25内部设置有一定数量的冷却孔26，外部供来的水和压缩空气经过混合器25雾化后，将水雾经过管路由内部冷却孔26处喷出直接冷却立辊，确保立辊的正常工作，避免被轧件烧坏。

钢轧机对中冷却装置包括对中载体15和冷却模块22。冷却模块48设置在辊子正上方，每组辊道的传动侧和操作侧均设置有一个对中载体41，对中载体41上设置有冷却介质(压缩空气和水)的相关设备和冷却模块，每个对中载体上41设置有六套冷却模块48，每个冷却模块48通过两个定位销45连接在对中载体41上。每组辊道的传动侧和操作侧均设置有两套对中驱动装置27，对中载体41通过“三孔连接器”43装配在对中驱动装置27上，该对中驱动装置27采用液压缸作为驱动动力源,在液压缸的驱动下完成对轧件的冷却和对中，满足冷却工艺要求的同时确保轧件的顺利轧制。

三孔连接器43的两个孔通过定位销连接在对中驱动装置27上，对中载体的连接销42穿在剩下的一个孔中，通过辅助螺栓的把合，实现了对中驱动装置27和对中载体41的刚性连接，同时方便拆装。

冷却模块48主要功能是将冷却水以特定的速度和流量，从上下左右各个方位喷到轧件上，对轧件的温度按工艺要求进行控制冷却。冷却模块48采用特有的模块化设计，通过两个连接销45安装在对中载体41上，每个对中载41上有十二个孔可安装六个冷却模块48，确保冷却模块48可以快速拆装。

每个冷却模块48上设置有三个水冷上喷头36、三个水冷下喷头37和十五个侧喷嘴39，水冷上喷头36和水冷下喷头37分别通过支架51连接在耐磨腔38的上部和下部，侧喷嘴39均布置在耐磨腔38内，每五个喷嘴列为一组，共计三组呈倾斜分布，侧喷嘴39未露出耐磨腔38表面，确保耐磨腔38将轧件对中的过程中避免侧喷嘴39被损坏。此外，针对不同规格的轧件，侧喷嘴39到轧件表面的距离恒保持在200mm，确保对轧件的冷却效果。

其中每个水冷上喷头36有四个喷嘴，水冷上喷头36内部设有四个单独的腔体，确保每个喷嘴均有单独的管路供水，相互之间互不窜水，沿轧制线方向四个喷嘴的喷射角(喷射方向和轧制方向的夹角)分别为40°、20°、15°、0°；每个水冷下喷头37有三个喷嘴，水冷下喷头37内部设有三个单独的腔体，确保每个喷嘴均有单独的管路供水，相互间互不窜水，沿轧制线方向三个喷嘴的喷射角(喷射方向和轧制方向的夹角)分别为40°、0°、15°。

水冷上喷头36和水冷下喷头37的冷却水均对腹板和翼缘间过渡圆角处进行冷却，空气喷嘴9的吹扫冷却水对腹板进行冷却。通过空气喷嘴9不同的吹扫策略，吹扫型钢腹板上的冷却水，进而对腹板进行控制冷却。传动侧冷却模块旋转180°后便可安装在操作侧，确保对中过程中喷头之间互不干涉，也提高了设备的互换性。

每个冷却模块48上均设有两个空气喷嘴35，两个空气喷嘴35通过支架51连接在耐磨腔38上部，由终端风管34提供风机30产生的压缩空气，两个空气喷嘴35分别沿轧线和逆轧线方向喷射压缩空气，喷射角度均为20°，一个喷射在腹板上，另一个呈15°布置喷射在腹板和翼缘间过渡圆角处，确保将腹板和翼缘间过渡圆角的冷却水及时吹掉，避免产生不可控应力，又可确保轧件的有序缓冷，为细化晶粒组织创造条件。

为了满足控制冷却工艺要求，特有的风冷及吹扫系统对轧件进行在线控制冷却。具体配置如下：每个对中载体41上均设置有四台风机30，每台风机30单独给一个风冷主管29供压缩空气(共计四个风冷主管)，每个风冷主管29分出三个风冷支管46，共计有十二个风冷支管46，按照就近原则将这十二个风冷支管46分配给相应的冷却模块48，与相对应的终端风管34快速连接，每个冷却模块48配置的两个终端风管34端部设置有快插接头47，确保冷却模块需要经常拆装时快速建立风冷通路。

为了得到弥散而细化的晶粒组织需要严格控制轧件的终轧温度，特有的在线水冷控制技术确保轧制温度的命中率。每组辊道架5的传动侧和操作侧均有一组冷却水供水点，每组供水点含十二个过渡管路44，冷却水从中间配管分配到十二个过渡管路44中，再通过十二个金属软管连接到相应的十二个水冷主管31上，每个水冷主管31在全长方向上分出六个水冷支管32，水冷支管32与对中载体41上的冷却水分配器49连接。

冷却水分配器49的作用是：当冷却模块48与对中载体41连接完毕后将系统冷却水改变方向后输送给冷却模块48，冷却模块48与对中载体41的水管连接采用快换接头，确保快速方便的拆装。每侧有六个冷却模块48对应着六个冷却水分配器49，每个冷却水分配器49对应着十二个水冷支管32，共有七十二个水冷支管32，十二个水冷主管31。

其中每侧的十二个水冷主管31安装在对中载体41上，其长度与辊道架5相等。金属软管采用拖链28连接，确保对中装置的横移动作。一个冷却水分配器49负责传递一个冷却模块48所需的冷却水，每个冷却水分配器49出口快换接头出来的水冷支管50共有十二个，其中四个水冷支管50进入上水冷分配器33，三个水冷支管50进入下水冷分配器40，其余五个水冷支管50进入侧水冷分配器52。

上水冷分配器33通过螺栓把合在冷却模块48上，与上水冷分配器33的连接的四个水冷支管50，在上水冷分配器33内部，每个水冷支管50又经过独特的工艺通道55分出三个终端水冷支管56，每四个终端水冷支管56为一组给水冷上喷头36供水，共计三组，确保水冷上喷头36的四个喷嘴都是单独供水、互不窜水、互不干扰。

侧水冷分配器52通过两个定位连接销54和螺栓把合的形式连接在耐磨腔38的背面，在耐磨腔38内部和侧水冷分配器52外侧设置均有汇水槽53，汇水槽53将五个水冷支管50分解成十五个侧喷嘴，五个为一组，共计三组。确保每组5个侧喷嘴都是单独供水、互不窜水、互不干扰。

下水冷分配器40通过螺栓把合在冷却模块48上，与下水冷分配器40的连接的三个水冷支管50，在下水冷分配器40内部，每个水冷支管50又经过独特的工艺通道55分出三个终端水冷支管56，每三个终端水冷支管56为一组给水冷下喷头37供水，共计三组，确保水冷下喷头37的三个喷嘴都是单独供水、互不窜水、互不干扰。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，包括轧机工作辊道装置、型钢轧机对中冷却装置和侧向导卫夹送装置；

所述轧机工作辊道装置包括导向基座、辊道架、辊子和升降装置，所述升降装置驱动所述辊道架升降；

所述型钢轧机对中冷却装置包括设置在辊子上方的对中载体，还包括安装在所述对中载体上的冷却模块，所述对中载体与对中驱动装置连接，所述冷却模块上设置有多个水冷上喷头、多个水冷下喷头和多个侧喷嘴，水冷上喷头和水冷下喷头分别通过支架连接在耐磨腔的上部和下部，侧喷嘴布置在耐磨腔内，所述水冷上喷头的侧边设有空气喷嘴；

所述侧向导卫夹送装置，包括框架、导向块、Y型连接件、液压缸、立辊和立辊轴承座，所述液压缸安装在所述框架上端，所述导向块穿过所述框架并与所述Y型连接件固定连接，所述导向块与框架滑动配合，所述Y型连接件的端部与所述立辊轴承座连接，所述立辊安装在所述立辊轴承座上，所述立辊轴承座的顶部与液压缸的伸缩杆连接。

2.根据权利要求1所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述导向基座上设有导向杆，所述辊道架上设有导向套，所述导向套套在导向杆外侧，所述辊子包括辊环和设置在辊环两端的辊轴，所述辊环与辊轴螺纹连接，所述辊环的一端设置右旋螺纹，另一端设置左旋螺纹，所述辊轴安装在轴承座内部的轴承上，所述轴承座安装在辊道架上。

3.根据权利要求1所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述轴承座内部设有冷却孔，所述轴承座上设有混合器，所述混合器通过管路与所述冷却孔连接，冷却液和压缩空气经过混合器雾化后，将水雾经过管路由内部冷却孔处喷出冷却立辊。

4.根据权利要求2所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述升降装置包括抬升基座、抬升液压缸和耳环，所述抬升液压缸安装在抬升基座上，所述抬升液压缸的顶部设置所述耳环，所述辊道架上设有与所述耳环固定连接的抬升耳轴。

5.根据权利要求2所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述轴承座靠近辊环一侧的端盖与辊轴的接触面上设有多个沟槽，所述辊轴上设有环形的凸台，所述凸台位于端盖和辊环之间，所述沟槽和凸台沟槽组成机械式迷宫密封。

6.根据权利要求1所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，每组辊子的传动侧和操作侧均有一组冷却水供水点，每组供水点设有十二个过渡管路，冷却水从中间配管分配到十二个过渡管路中，再通过十二个金属软管连接到相应的十二个水冷主管上，每个水冷主管在全长方向上分出六个水冷支管，水冷支管与对中载体上的冷却水分配器连接，每个冷却水分配器连接十二个水冷支管，四个水冷支管进入上水冷分配器，三个水冷支管进入下水冷分配器，其余五个水冷支管进入侧水冷分配器。

7.根据权利要求6所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述上水冷分配器通过螺栓固定在冷却模块上，与上水冷分配器的连接的四个水冷支管位于上水冷分配器内部，每个与上水冷分配器的连接的水冷支管经过工艺通道分出多个终端水冷支管，所述终端水冷支管为水冷上喷头供水。

8.根据权利要求6所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述侧水冷分配器通过定位连接销和螺栓固定的形式连接在耐磨腔的背面，在耐磨腔内部和侧水冷分配器外侧设置均有汇水槽，汇水槽将五个水冷支管分解成十五个侧喷嘴。

9.根据权利要求6所述的型钢轧机在线冷却装置，其特征在于，所述下水冷分配器通过螺栓固定在冷却模块上，与下水冷分配器的连接的三个水冷支管位于下水冷分配器内部，每个水冷支管经过工艺通道分出多个终端水冷支管，终端水冷支管为水冷下喷头供水。