CN107427876B - 工作辊的冷却装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于轧机的工作辊冷却装置包括：至少一个轴承座（200），其构造成在轧机中支撑工作辊（100），工作辊（100）具有轴线（X），工作辊可绕该轴线旋转；以及用于在使用时邻近所述工作辊（100）定位以便提供冷却空间的护罩（300），在冷却空间中冷却剂与所述工作辊（100）接触，所述护罩包括第一部分（301），其设置在所述轴承座（200）上以便在所述第一部分（301）和所述工作辊（100）之间提供预定的间隙（G），第二部分（302）和用于可释放地连接所述第一和第二部分（301,302）的连接部。在连接状态下，第一和第二部分（301,302）被连接以便在护罩（300）内提供冷却空间，并且在断开状态下，至少一个轴承座（200）、护罩（300）的第一部分（301）和工作辊（100）中的每一个可以从轧机和护罩（300）的第二部分（301）轴向移除。

Description

工作辊的冷却装置和方法

本发明涉及轧机的工作辊冷却装置并涉及操作该工作辊冷却装置的方法。

传统的铝冷轧机通常使用煤油作为冷却剂，这也含有少量的润滑剂。使用包括多个喷嘴的喷杆将煤油喷洒到辊上。使用数千升来冷却辊，这些煤油由于辊向铝做的功而变热。煤油通过过滤系统再循环，并被冷却至约40摄氏度，但是它却带来了显著的火灾风险。二氧化碳系统可灭火，但这些系统需要庞大且昂贵。

水是一种有吸引力的冷却剂，因为它不会带来火灾风险并具有良好的比热特性。然而，与铝接触的水会损坏铝的“镜面”抛光度，导致局部腐蚀，特别是如果水残留在轧制的箔中。

替代的冷却剂是液氮（LN2）。这不能回收，但是在大规模上它是足够便宜的。 LN2具有将冷却介质与润滑介质分开的优点。相比之下，包含润滑剂的煤油无法实现这一点。当轧制薄膜（例如0.1毫米或更薄）时，润滑剂的粘度对可行的轧制速度具有重大影响。这是因为辊和条带之间的润滑膜的厚度由流体动力学效应决定。辊在条带宽度之外彼此接触，并且箔实际上使使用中的辊变形。实际的箔厚度由轧制速度和润滑剂粘度控制（记住辊在没有箔的情况下实际上彼此接触）。这种效果在薄箔中是非常显着的。因此，对于薄箔，优选使用低粘度润滑剂；对于更厚的材料，高粘度更好，因为这有助于最大化通过轧机轧入口“减小”。煤油不允许这种控制，因为润滑剂被包含在冷却剂中。

LN2冷却往往会导致水从空气中冷凝，因此需要护罩。包括护罩的布置的示例包含在WO-2012/10241中。在护罩内只有氮气存在。然而，还必须要加热护罩（例如，用电地或使用护罩内的气体），以确保在护罩的外侧上没有可能进入轧机的水珠。使用这种系统的困难在于如何将护罩“密封”在旋转辊上。不可以有物理接触，因为任何接触（例如橡胶）都会损坏箔的镜面表面。所以使用气幕或气刀式效应。已经发现，护罩和辊之间的间隙必须为约1至2毫米，以确保在可接受的气体消耗下的有效密封。辊长度约为两米，护罩仅在辊的两端被支撑，因此难以在整个长度上实现上述间隙的准确公差，这可能会破坏气幕的有效性。

辊需要经常更换。这涉及到辊通常以成对的方式从轧机中被轴向抽出。辊安装在“轴承座”中，移除带辊的整个轴承系统。一个问题是，由于公差必须安装到轴承座上的护罩太大，不能与辊一起从轧机收回。此外，在护罩附近没有太多的移动空间，因为厚度检测器和平坦度检测器可能会碍事，以及用于通过调整轴承座位置来改变辊的取向的“弯曲块”也会碍事。即使护罩可以如此移除，仍然需要重新连接所有的气体管路。

本发明旨在至少在一定程度上减轻现有技术的一个或多个问题。

本发明在所附权利要求中阐述。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于轧机的工作辊冷却装置，包括：至少一个轴承座，其构造成在轧机中支撑工作辊，工作辊具有轴线，工作辊能绕该轴线旋转；以及护罩，所述护罩在使用时邻近所述工作辊定位以便提供冷却剂与所述工作辊接触的冷却空间，所述护罩包括第一部分、第二部分和连接部，所述第一部分设置在所述轴承座上以便在所述第一部分和工作辊之间提供预定间隙， 所述连接部用于可释放地连接第一和第二部分；其中，在连接状态下，第一和第二部分被接合以便在护罩内提供冷却空间，并且在断开状态下，所述至少一个轴承座、护罩的第一部分和工作辊中的每一个都可以从轧机和护罩的第二部分轴向移除。

在使用中，护罩的第一部分与工作辊之间的间隙与工作辊形成气封。如下文将更详细地解释的，间隙的尺寸对于轧机的有效操作是重要的，但是在传统的轧机中，当拆除工作辊以进行维修或清洁时，间隙尺寸的一致性可能会丧失。本发明通过将密封机件（护罩的第一部分）保持附接在工作辊轴承座上并且移除密封机件和轴承座以便让工作辊离开轧机来解决这个问题。也就是说，护罩的两部分构造有利地使得“前”部的（径向）尺寸能够足够小以允许轴向移除轴承座、工作辊和护罩的前部以进行更换。为了实现这一点，护罩的“后”部被构造成与前部断开。前部和后部之间的密封可以是气密的，但是不要求沿着工作辊实现前部到工作辊间隔距离所需的精细公差。因此，每当安装新的或修理过的工作辊（或一组工作辊）并且护罩放回工作位置时，护罩与工作辊的对准都是尽可能地好。此外，当移除工作辊时，不需要手动地断开向喷杆和护罩的液体、气体和电源供应，因为它们可以保持连接到护罩的第二部分。使用所要求保护的装置，更换辊仅需约5至10分钟。

分裂式护罩的另一个优点是，在后部与前部断开的情况下，前部可以被清洁，例如在诸如混合有由轧制产生小块铝的润滑剂之类的碎屑堆积的情况下。如果需要，也可以清洁辊和/或护罩的后部的内部。此外，护罩的前部可以用于安装附加设备，例如清洁喷雾器或剥离器。

护罩的第一部分可以设置在轴承座上，以便在使用时与工作辊处于固定关系。

护罩的第二部分可以布置成远离工作辊的轴线地从第一部分缩回，以便提供断开的状态。

该连接可以包括压缩密封件、气动密封件或液压密封件。压缩密封件、气动密封件或液压密封件可以设置在护罩的第一部分、第二部分或者第一和第二部分两者上。当压缩密封件、气动密封件或液压密封件设置在护罩的第一和第二部分上时，压缩密封件、气动密封件或液压密封件可具有第一和第二部分之间的互补几何形状，以用于引导第一和第二部分进入连接状态。

护罩的第一或第二部分可以包括用于从冷却空间移除冷却剂的排出口。

护罩可以包括用于将护罩的外部保持在预定温度以上的加热装置。加热装置可以包括构造成接收加温气体的管道。管道可以包括在护罩的第一部分、第二部分或者第一部分和第二部分中。当管道包括在护罩的第一和第二部分中时，第二部分可以包括用于将加温气体从第一外部源引到管道中的入口。第一部分可以包括用于将加温气体从第一外部源或第二外部源引到管道中的入口。

工作辊冷却装置可以包括可移除的盖，其被布置成在护罩处于断开状态时防止护罩的第二部分被污染。

根据本发明的另一方面，提供了如上所述的用于工作辊冷却装置的护罩。

根据本发明的另一方面，提供了一种轧机，其包括至少一个工作辊和如上所述的工作辊冷却装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作轧机的工作辊冷却装置的方法，包括：构造至少一个轴承座以在轧机中支撑工作辊，工作辊具有轴线且工作辊绕轴线可旋转；在所述至少一个轴承座上设置与所述工作辊相邻的护罩的第一部分，以便在所述第一部分和所述工作辊之间提供预定的间隙；将所述至少一个轴承座、所述护罩的第一部分和所述工作辊中的每一个都轴向插入所述轧机中；将所述护罩的第二部分可释放地连接到所述第一部分，使得所述第一部分和所述第二部分被接合，以便在所述护罩内提供冷却空间，在冷却空间中冷却剂可以与所述工作辊接触；将所述护罩的第二部分与所述第一部分断开；并且从所述轧机和所述护罩的第二部分轴向地移除所述至少一个轴承座、所述护罩的第一部分和所述工作辊中的每一个。

在护罩的第一部分上设置所述至少一个轴承座可以包括限定使用时在第一部分和工作辊之间的固定关系。

从所述轧机和所述护罩的第二部分轴向移除所述至少一个轴承座、所述护罩的第一部分和所述工作辊中的每一个可以包括从所述第一部分远离所述工作辊的轴线地缩回所述第二部件。

现在将参考附图通过举例的方式描述实施例，其中：

图1示出了处于连接状态的本发明工作辊冷却装置的简化截面图; 和

图2示出了处于断开状态的图1的工作辊冷却装置的简化截面图。

参见图1，用于铝轧机（未示出）的细长工作辊100具有纵向轴线X以及弯曲的轧制表面100a，工作辊100可绕该轴线旋转。工作辊100由一对矩形块或轴承座200（仅示出其中一个）支撑，所述矩形块或轴承座被构造成与另一工作辊以及另外一对轴承座（未示出）一起被安装在轧机中，使得两个工作辊一起形成用于轧制铝箔的轧制轧入口。

细长护罩300位于工作辊100附近并且与工作辊100成大致平行关系地纵向延伸。护罩300包括前套筒状部分301和后封闭部分302，两个部分301,302 可拆卸地联接在一起。

护罩300的前套筒状部分301包括弯曲壳体301a，该壳体具有限定与工作辊100的弯曲轧制表面100a相对的开口或嘴301c的周边前缘301b。在套筒状部分301的另一端，壳体301a的周边后缘301d限定开口301e。套筒状部分301可移除地附接到每个轴承座200的侧面（在图1中只有一个轴承座可见），使得在周边前缘301b和弯曲轧制表面100a之间提供小间隙G。间隙G的尺寸根据给定的轧制操作的要求来确定，并且当套筒状部分301已经安装到轴承座200上时，可以由操作者用目视检查或测量仪器设置。安装到轴承座200可以布置成使得套筒状部分301部分能够相对于轴承座200可调节，以帮助设置套筒状部分301的正确位置以实现期望的间隙G，并且还被布置成使得套筒状部分301可以被附接到轴承座200，使得当使用轧机时，套筒状部分301被保持为与轴承座200成固定关系。

在该实施例中，套筒状部分301的壳体301a包括限定从周边后缘301d延伸到周边前缘301b的管道301f的双壁，以及延伸到管道301f的入口301g。入口301g可连接到第一气体源（未示出）。

护罩300的后封闭部分302包括弯曲壳体302a，其具有限定开口302c并且被构造成匹配套筒状部分301的壳体301a的周边后缘301d的尺寸和形状的周边前缘302b。在封闭部分302的另一端，弯曲壳体302a过渡到平坦的封闭后端302e。

在该实施例中，封闭部分302的壳体302a包括限定从周边前缘302b向后延伸的管道302f的双壁，和延伸到管道302f中的入口302g。入口302g可连接到第一气体源和/或第二气体源（未示出），其构造成将气体供应到管道302f。封闭部分302还包括出口302h。

在该实施例中，套筒状部分301和封闭部分302之间的可释放连接包括两部分式聚四氟乙烯（PTFE）压缩密封件303，密封件303的相应的半部设置在套筒状部分301的壳体301a的周边后缘301d上和封闭部分302的壳体302a的周边前缘302b上。密封件303的两个半部包括具有互补几何形状的唇形元件，用于引导两个半部形成密封关系。密封件303基本上是气密的。

通过将护罩300的两个部分301,302连接在一起并且将套筒状部分301的周边前缘301b紧邻工作辊100定位并在它们之间留有间隙G，在护罩300内提供基本封闭的空间。在该空间中布置有冷却剂喷雾组件400，其包括供给管401，供应管401被设置成向歧管402提供冷却剂流，该歧管又被构造成经由相应的阀404将冷却剂分配到多个喷嘴403。

当使用轧机时，喷嘴403将冷却剂喷雾S（例如液氮等低温液体）施加到热工作辊100上。在喷雾过程期间和之后，液氮往往蒸发以形成气态氮，其最终可从出口302h排出。

当使用工作辊100时，套筒状部分301的壳体301a中的管道301f中（以及可选地在封闭部分302的壳体302a中的管道302f中）的气体处于大于外部空气压力的压力并且在套筒状部分301的周边前缘301b和工作辊100的轧制表面101a之间的小间隙G处作为气体屏障，从而防止外部空气进入护罩300的内部并防止冷气体从护罩300逸出。供应到管道301f的气体可以是温暖的，以便将护罩300的外部保持在高于外部大气露点的温度从而防止在护罩300的外部形成水珠，水珠可能在铝被轧制时污染铝。暖气体可以以比外部空气的压力和护罩300内的空间内的气态氮的压力都大的压力从管道301f排到间隙G内。因此，暖气体将在间隙G处提供气体屏障，其将防止外部空气进入护罩300的内部并防止气态氮通过间隙G逸出。这是有益的，因为它防止包含在外部空气中的水分污染被轧制的铝并且还确保护罩内的冷却过程的最佳效率。因此，应当理解，重要的是确保间隙G的正确尺寸被保持以使气体屏障有效地工作。

现在还参考图2，有时必须从轧机移除工作辊100和轴承座200，例如用于日常维护或清洁该装置。由于套筒状部分301被安装到轴承座200上并且可从封闭部分302拆卸下来，所以工作辊100、轴承座200和套筒状部分301可以从轧机和封闭部分302轴向地抽出。也就是说，封闭部分302可以相对于轧机保持在原来位置，而工作辊100、轴承座200和套筒状部分301以滑动动作从轧机中移除，该滑动动作将密封件303的两个半部分开。替换地，如图2所示，封闭部分302可以首先从套筒部分301移位或缩回（图2中向左），以将两个部分301、302分开，此后再从轧机轴向移除工作辊100、轴承座200和套筒状部分301。封闭部分302的初始缩回可以使得移除更容易，因为随后将不必克服当不初始缩回封闭部分302时在使套筒状部分301轴向地滑动经过封闭部分302时在密封件303的两个半部之间存在的摩擦。

当从轧机中移除部件以进行清洁或维护工作时，套筒状部分301相对于轴承座200保持在原来位置。一旦工作完成，工作辊100、轴承座200和套筒状部分301使用用于移除它们的轴向运动的相反运动被重新装配到轧机，从而重新建立护罩300的套筒状部分301和封闭部分302之间的可释放连接。当然，如果封闭部分302最初被从套筒状部分301缩回，以便能够从轧机移除部件，则封闭部分302向套筒状部分301移回（在图2中向右），以便与套筒状部分301重新连接。

由于套筒状部分301和轴承座200之间的关系没有变化，所以套筒状部分301的周边前缘301b与工作辊100的轧制表面101a之间的间隙G的尺寸被保持。因此，在下次轧机使用时，将提供有效的气体屏障。这是在没有操作者的手动干预的情况下实现的，从而节省了时间和成本。

因此，可以看出，本发明可实现护罩300和工作辊100之间的密封机件与护罩300的其余部分分离，使得甚至在轧机可能被重复地拆卸和再组装以进行维护或清洁之后，还能确保密封机件的正确性能。此外，套筒状部分301和封闭部分302之间的可拆卸连接使得护罩300的两个部分301,302可以在工作辊100旋转时被分离，例如以便于接触并清洁旋转工作辊100。

应当理解，已经关于其优选实施例描述了本发明，并且可以以许多不同的方式修改本发明，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。例如，本领域技术人员将认识到，轴承座不需要是矩形的并且护罩的壳体不需要是弯曲的，因此可以以可以提供相同功能的多种形状来配置这些物品。

在一个实施例中，密封件303包括贯穿部分，使得护罩300的套筒状部分301和封闭部分302的相应管道301f，302f彼此连通。因此，在封闭部分302处供应到入口301g的气体可以通过管道301f，302f到达间隙G。在这种情况下，可以省略套筒状部分301处的入口301g。

在一个实施例中，省略了密封件303。在这种情况下，封闭部分302的壳体302a的周边前缘302b和套筒状部分301的壳体301a的周边后缘301d彼此直接接触，以提供护罩300的两个部分301,302之间的可释放连接。

在一个实施例中，在间隙G处设置单独的气体刀或空气刀以防止气体从护罩300泄漏。管道301f，302f中的一个或两个可以被配置成将气体从管道引导到护罩300的内部。

在一个实施例中，可拆卸的盖被布置成装配到护罩300的封闭部分302的周边前缘302b，以便当封闭部分302与套筒部分301分开之后，保护封闭部分302的内部免受污垢、水分或其它污染物的侵入。

Claims (17)

1.一种用于轧机的工作辊冷却装置，包括：

至少一个轴承座（200），其构造成在所述轧机中支撑工作辊（100），所述工作辊具有轴线，所述工作辊可绕所述轴线旋转；和

用于在使用时邻近所述工作辊定位以便提供冷却空间的护罩（300），在所述冷却空间内使冷却剂与所述工作辊接触，

其特征在于

所述护罩包括第一部分（301）、第二部分（302）和连接部，所述第一部分（301）设置在所述轴承座上以便在所述第一部分（301）和所述工作辊（100）之间提供预定的间隙（G），所述连接部用于可释放地连接所述第一部分（301）和所述第二部分（302）；

其中，在连接状态下，第一部分（301）和第二部分（302）被接合以便在所述护罩（300）内提供所述冷却空间，并且在断开状态下，所述至少一个轴承座、所述护罩的所述第一部分（301）和所述工作辊（100）中的每一个可从所述轧机和所述护罩（300）的所述第二部分（302）轴向地移除。

2.根据权利要求1所述的工作辊冷却装置，其中，所述护罩（300）的所述第一部分（301）设置在所述轴承座（200）上，以在使用时与所述工作辊（100）处于固定关系。

3.根据前述权利要求中任一项所述的工作辊冷却装置，其中，所述护罩（300）的所述第二部分（302）布置成远离所述工作辊（100）的所述轴线（X）地从所述第一部分（301）缩回，以便提供所述断开状态。

4.根据权利要求1所述的工作辊冷却装置，其中所述连接部包括压缩密封件（303）、气动密封件或液压密封件。

5.根据权利要求4所述的工作辊冷却装置，其中，所述压缩密封件（303）、气动密封件或液压密封件设置在所述护罩（300）的所述第一部分（301）、所述第二部分（302）或者所述第一部分和所述第二部分两者上。

6.根据权利要求5所述的工作辊冷却装置，其中所述压缩密封件（303）、气动密封件或液压密封件设置在所述护罩（300）的所述第一部分（301）和所述第二部分（302）两者上，其中所述压缩密封件（303）、气动密封件或液压密封件在所述第一部分（301）和所述第二部分（302）之间具有互补的几何形状，用于引导所述第一部分（301）和所述第二部分（302）进入所述连接状态。

7.根据权利要求1所述的工作辊冷却装置，其中，所述护罩（300）的所述第一部分（301）或所述第二部分（302）包括用于从所述冷却空间移除冷却剂的排出口（302h）。

8.根据权利要求1所述的工作辊冷却装置，其中，所述护罩（300）包括用于将所述护罩（300）的外部保持在预定温度以上的加热装置。

9.根据权利要求8所述的工作辊冷却装置，其中所述加热装置包括构造成接收加温气体的管道（301f，302f）。

10.根据权利要求9所述的工作辊冷却装置，其中，所述管道（301f，302f）包括在所述护罩（300）的所述第一部分（301）、所述第二部分（302）或者所述第一部分和所述第二部分两者中。

11.根据权利要求10所述的工作辊冷却装置，当所述管道（301f，302f）包括在所述护罩（300）的所述第一部分（301）和所述第二部分（302）两者中时，所述第二部分包括从第一外部源将所述加温气体引入所述管道（302f）的入口（302g）。

12.根据权利要求11所述的工作辊冷却装置，其中，所述第一部分（301）包括用于将所述加温气体从所述第一外部源或第二外部源引入所述管道（302f）的入口（301g）。

13.根据权利要求1所述的工作辊冷却装置，包括可拆卸的盖，其被布置成在所述护罩处于所述断开状态时防止所述护罩（300）的所述第二部分（302）被污染。

14.一种轧机，包括至少一个工作辊和根据权利要求1至13中任一项所述的工作辊冷却装置。

15.一种操作轧机的工作辊冷却装置的方法，包括：

配置至少一个轴承座以在所述轧机中支撑工作辊，所述工作辊具有轴线，所述工作辊可绕所述轴线旋转；

其特征在于

在所述至少一个轴承座上布置与所述工作辊相邻的护罩的第一部分，以便在所述第一部分和所述工作辊之间提供预定的间隙；

将所述至少一个轴承座、所述护罩的所述第一部分和所述工作辊中的每一个轴向插入所述轧机中；

将所述护罩的第二部分可释放地连接到所述第一部分，使得所述第一部分和所述第二部分被接合以便在所述护罩内提供冷却空间，在所述冷却空间内冷却剂可以与所述工作辊接触；以及

从所述轧机和所述护罩的所述第二部分轴向地移除所述至少一个轴承座、所述护罩的所述第一部分和所述工作辊中的每一个。

16.根据权利要求15所述的操作轧机的工作辊冷却装置的方法，其中在所述至少一个轴承座上布置与所述工作辊相邻的护罩的第一部分包括限定在使用时所述第一部分和所述工作辊之间的固定关系。

17.根据权利要求15或16所述的操作轧机的工作辊冷却装置的方法，其中，从所述轧机和所述护罩的所述第二部分轴向移除所述至少一个轴承座、所述护罩的所述第一部分和所述工作辊中的每一个包括远离所述工作辊的所述轴线地从所述第一部分缩回所述第二部分。