CN111448006A - 型钢轧机 - Google Patents

Abstract

公开了用于对型钢进行轧制的型材轧机(10)。型材轧机包括万能轧机机架(12)和轧边机机架(14)，所述万能轧机机架(12)和轧边机机架(14)用于以复数个往复道次将轧件(18)轧制成具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢。型材轧机还包括冷却装置(16)，所述冷却装置(16)用于在轧件在一个或更多个道次期间经历轧制的同时将轧件冷却。冷却装置包括具有带有喷口(22)的喷头(21)的冷却箱(20)，所述喷口(22)用于将加压的冷却液的射流喷射到轧件上。冷却装置还包括执行机构(38、34)，所述执行机构(38、34)被配置成使冷却箱相对于万能轧机机架和/或轧边机机架的机架框(58)移动以调节喷口与轧件之间的距离。

Description

型钢轧机

技术领域

本发明一般性地涉及用于对型钢，特别是对包括腹板和接合至腹板的一个或更多个翼缘的型钢(例如，T形、U形或H形型钢)进行轧制的型材轧机。本发明更具体地涉及用于在对轧件进行轧制的同时使其局部冷却的冷却装置。

背景技术

具有相对复杂的截面(例如T形或H形或由这些基本形状衍生的形状)的型钢在轧制过程之前和期间可能显示出不期望的温度分布。较薄部分(例如，某些型材中的翼缘端部)与较厚部分(例如，在腹板与翼缘的接合处)之间的温差可能高达约100℃至200℃。这些温差导致型钢内的显微组织不均匀，机械性能不均匀，并可能导致型钢发生不期望的变形(弯曲、龟裂或开裂)。

为了解决该问题，在20世纪80年代设计了所谓的选择性冷却方法。在该方法中，在粗轧阶段和/或中间轧制阶段对型材的较厚区域进行选择性冷却，使得在该型材具有均匀且较低的温度(例如约850℃)时进行精轧。选择性冷却通过在各个轧制道次之前和/或之后将水射流引导至待冷却的区域来进行。冷却装置(安装在纵向引导件上的喷嘴)位于与轧机邻近的专用区域中。为了冷却轧件，必须将其从轧机中移出并移入冷却区中，在冷却区中轧件保留将其冷却的一定时间。然后，轧件经历下一个轧制道次(沿相反的方向)。

现有的选择性冷却方法要求将轧件从轧机中完全移出以进行冷却。此外，在两个轧制道次之间，轧件必须在冷却区中保留一定的等待时间。由于额外的运输和等待时间，总的轧制时间增加并且轧机的生产率可能降低。此外，用于安装冷却区的投资相对重要，并且其维护增加了轧机的运行成本。

中国专利申请CN 102755999公开了用于热轧H型钢的机架间冷却装置，该机架间冷却装置包括对称地布置在轧机机架的两侧上的复数个冷却区段。中国专利申请CN101422786中公开了类似的冷却装置和方法。这些体系的共同之处在于，将冷却设备集成在轧机机架之间允许更好地利用可用空间。此外，根据CN 101422786，可以保持原来的生产速度。

虽然如CN 102755999和CN 101422786中所公开的冷却装置可以提高生产率，但是仍存在改进的空间，特别是在通用性和易于维护方面。

发明内容

本发明的第一发明方面关于用于对型钢进行轧制的型材轧机，所述型材轧机包括(至少)万能轧机机架和轧边机机架，所述万能轧机机架和轧边机机架用于以复数个往复道次将轧件轧制成具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢。型材轧机还包括冷却装置，所述冷却装置安装至轧边机机架或万能轧机机架的机架框，用于在轧件在一个或更多个道次期间经历轧制的同时将轧件冷却。所述冷却装置包括具有带有喷口的喷头的冷却箱，所述喷口用于将加压的冷却液(例如水)的射流喷射到轧件上。冷却装置还包括执行机构，所述执行机构被配置成使冷却箱相对于万能轧机机架和/或轧边机机架的机架框移动以调节喷口与轧件之间的距离。

所述冷却装置的显著优点是可以容易地调节喷口与轧件之间的距离。应注意，轧件的尺寸可能在道次与道次之间发生变化。在一些应用中，在轧件可以在宽度上被压缩或拉伸数厘米时，最佳距离可以例如等于约3cm(其中公差为±0.5cm)。因此，将高度认识到将喷头与轧件之间的距离调节至最佳值的可能性。

在型材轧机的机架中或机架之间进行喷射冷却的另一个优点在于，轧件在横向位置中受到了良好的限制。在专用冷却区中不一定是这种情况。因此，由于本发明而可以实现相当小的喷射距离，同时不会产生冷却装置因与轧件的碰撞而被损坏的增加的风险。

应理解，冷却装置可以是以下意义上的选择性冷却装置：其被配置成用于选择性地冷却轧件的(仅)某些部分，例如腹板与翼缘之间的接合部、整个翼缘、厚度局部增加的区域等。冷却装置的冷却箱优选被布置成局部冷却(仅)特定部分，例如，一个或更多个翼缘作为整体或者仅在一个或更多个翼缘接合至腹板的地方。

根据本发明的一个实施方案，执行机构可以是平移机构(例如，将冷却箱的运动限制为在轧件的腹板的平面内平移的平移机构)的一部分。

为了便于维护或交换，冷却箱优选可释放地装配至执行机构。有利地，冷却箱包括用于将冷却箱与冷却液供给源连接的快速锁定连接器和/或用于与执行机构可释放地锁定接合的一个或更多个快速锁定耦合器。

为了更大的灵活性，可以将喷头配置成可移除的。在这种情况下，可以用另一喷头来替换该喷头而无需替换整个冷却箱。因此，可以在同一冷却箱上使用具有不同配置(在以下方面：例如，喷口的高度、长度、密度，喷口的尺寸等)的喷头。可以值得注意的是，可以根据待轧制的型钢来选择喷头。

根据本发明的一个特别优选的实施方案，冷却箱代替翼缘轧辊安装至机架框，使用布置在机架框上的用于将被替换的翼缘轧辊压靠在轧件上的推进器(例如，一个或更多个液压缸)作为执行机构，以及冷却箱与被替换的翼缘轧辊的冷却液供给源连接。本发明的该实施方案中特别引起关注的是冷却箱容易安装。冷却装置不需要另外的框架，此外，可以使用轧机机架的现有冷却液供给源。另一个优点在于以下事实：用于定位翼缘轧辊的机构提供了足以将冷却箱相对于轧件正确定位的自由度。

通常，在轧边机机架或万能轧机机架中，轧辊可旋转地安装在所谓的轧辊轴承座上。轧辊轴承座为可以与其中安装的轧辊一起移动尤其用以调节轧辊与轧件之间的压力的支承体。轧辊轴承座通常通过液压缸固定在机架框上。这些液压缸通常包括加载缸和一个或更多个平衡缸，所述加载缸将使轧件变形所需的压力施加在轧辊上，所述一个或更多个平衡缸通过沿相反方向牵拉来保持轧辊轴承座与加载缸接触。

优选地，冷却箱代替翼缘轧辊的轧辊轴承座(和翼缘轧辊本身)安装至机架框。

用于使冷却箱相对于机架框移动的执行机构可以是或者可以包括液压执行机构(例如，液压缸)、气动执行机构、电动执行机构、或用于手动调节距离的机械执行机构。如果冷却箱代替轧辊轴承座被安装，则执行机构优选地包括轧辊轴承座的加载缸。

优选地，执行机构可从控制中心进行远程控制。应理解，在现代轧机中，轧辊轴承座的加载缸和平衡缸已经是这种情况。因此，其中冷却箱代替轧辊轴承座被安装的一个实施方案是特别有利的。

根据本发明的第一方面的型材轧机可以被配置成用于对具有腹板和一个或更多个翼缘的任何型钢(例如，T形、U形或H形型材)进行轧制。特别引人关注的可以是配置成用于对具有腹板和两个翼缘的H形型钢进行轧制的型材轧机，所述型材轧机包括布置在型材轧机每一侧上以将翼缘在翼缘接合至腹板的地方局部冷却的至少一个冷却装置。

本发明的第二方面涉及用于冷却装置的冷却箱，所述冷却箱被配置成安装至如上文中一般性描述的型材轧机的轧边机机架或万能轧机机架的机架框。这样的冷却箱优选地包括：

o带有用于将加压的冷却液的射流喷射到轧件上的喷口的喷头；

o用于与冷却装置的执行机构可释放地锁定接合的一个或更多个耦合器(优选快速锁定耦合器)，所述执行机构被配置成使冷却箱相对于万能轧机机架和/或轧边机机架的机架框移动以调节喷口与轧件之间的距离；和

o用于将冷却箱与冷却液供给源连接的连接器(优选快速锁定连接器)。

优选地，一个或更多个耦合器是快速锁定耦合器和/或连接器为快速锁定连接器。如本文所用，术语“快速锁定”限定为在接合时自动地将其自身锁定至其配对物的连接器或耦合器。

冷却箱的耦合元件(例如，快速锁定耦合器和连接器)优选地被配置成用于与轧辊轴承座的加载缸和平衡缸以及冷却水供给源连接。可以使用被替换的轧辊轴承座的现有水供给源的事实构成了引人关注的优势，因为不必在轧机中安装另外的水供给源。

根据一个优选实施方案，冷却箱被配置成可堆叠在下部水平轧辊轴承座与上部水平轧辊轴承座之间。通过配置(尤其是在尺寸和承重能力方面)如被替换的轧辊轴承座的冷却箱可以实现可堆叠性。在某些轧机中，轧制机架的轧辊(和相应的轴承座)堆叠在引入至机架中的台车上。然后将安装在轧辊轴承座中的轧辊从台车上提起并放入机架中的位置。根据轧机机架的类型，台车保留在机架中或者从机架中驱出。以相反的顺序进行该过程以从机架中移除轧辊。如果冷却箱被配置成可堆叠的，则可以如在翼缘轧辊轴承座中的翼缘轧辊一样容易地将冷却箱安装至机架框。优选地，冷却箱包括在其上侧上的用于支承水平轧辊轴承座(即，上部水平轧辊的轴承座)的一个或更多个支架。

由于冷却箱与轧辊一样可容易地从轧机机架中移除，因此与常规的型材轧机相比，预计没有时间损耗。因此，没有由安装和拆卸冷却装置导致的停机时间增加。

一种对型钢进行轧制的方法可以包括：

o在包括万能轧机机架和轧边机机架的型材轧机中对轧件进行轧制，轧制以复数个往复道次进行以产生具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢；

o在轧件在一个或更多个道次期间(即，不是在两个后续道次之间)经历轧制的同时，将轧件(局部地)冷却，冷却包括使用冷却装置将加压的冷却液的射流喷射到轧件上，所述冷却装置包括带有用于喷射射流的喷口的冷却箱。

用于冷却的冷却装置包括执行机构，所述执行机构被配置成使冷却箱相对于万能轧机机架和/或轧边机机架的机架框移动以调节喷口与轧件之间的距离。

型钢轧制方法还可以包括通过启动执行机构来调节距离。可以值得注意的是，必要时，本文中所公开的冷却装置有助于在道次与道次之间或者甚至在一个道次期间调节冷却箱与轧件之间的距离。

本发明的第三方面涉及用冷却装置对型材轧机进行改装的方法，所述型材轧机被配置成用于对型钢进行轧制，并且所述型材轧机包括用于以复数个往复道次将轧件轧制成具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢的万能轧机机架和轧边机机架。改装方法包括：

o提供包括用于将加压的冷却液的射流喷射到轧件上的喷口的冷却箱；

o将冷却箱代替翼缘轧辊(可以代替翼缘轧辊及其轧辊轴承座)安装至万能轧机机架或轧边机机架，并将冷却箱装配至布置在机架框上的用于将翼缘轧辊压靠在轧件上的推进器(例如，加载缸和平衡缸的装置)；

o将冷却箱与翼缘轧辊的冷却液供给源连接；以及

o使用推进器作为执行机构，所述执行机构用于使冷却箱相对于万能轧机机架和/或轧边机机架的机架框移动以调节喷口与轧件之间的距离。

附图说明

附图示出了本发明的几个方面，并且与详细描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明一个实施方案的轧机的示意性透视图；

图2是当冷却箱可以相对于轧边机机架的轧边机轧辊定位时冷却箱的透视图；

图3是安装在轧机机架中的图2的冷却箱的示意性截面图；

图4是轧边机机架在轧制方向上的示意图；

图5是图4的视图，其中仅一个翼缘轧辊及其轴承座被冷却箱替换；

图6是用于基本上冷却轧件的整个翼缘的具有较高喷头的冷却装置的示意图；

图7是用于替换轧机机架的轧辊的台车的侧视图，所述轧机机架装载有轧辊的堆叠体，其中冷却箱占据了翼缘轧辊的轴承座中通常为翼缘轧辊的位置的位置。

具体实施方式

图1示意性地示出了对型钢进行轧制的型材轧机10。型材轧机10包括万能轧机机架12和轧边机机架14。轧边机机架14配备有用于在对轧件18进行轧制的同时将轧件18局部冷却的冷却装置16。(在图1中仅一个冷却装置可见，另一个被轧件18遮挡。)轧件18(梁坯件)以复数个往复道次被轧制成其最终形状。在该图示中，轧件18具有包括腹板和两个翼缘的H形截面。

参照图2至5最好地解释了冷却装置的优选实施方案的细节。每个冷却装置16包括冷却箱20，冷却箱20具有带有用于将加压的冷却液24的射流喷射到轧件18上的喷口22的喷头21。图2示出了冷却箱20如何相对于轧边机机架14的轧边机轧辊26定位(为清楚起见，未示出轧边机机架的细节和轧件)。冷却箱20包括在型材轧机10的轧制方向上延伸的可移除的喷头21。喷口22设置在喷头21中。在操作中，喷头21布置有面向轧件18的翼缘之一的朝外表面的喷口22。喷头21基本上位于轧件18的腹板的平面内，使得冷却液24的射流投射到腹板与翼缘之间的接合区域(图4中最佳所示)。

图2至5中所示的冷却箱20被配置成用于替换轧机机架上的翼缘轧辊30及其轧辊轴承座32。图5示意性地示出了轧边机机架14，其中翼缘轧辊30之一和相应的轧辊轴承座32在原位，而余者被冷却箱20替换。图4示出了相同的轧边机机架，其中两个翼缘轧辊及其轧辊轴承座均被冷却箱20替换。

如前所述，安装冷却箱20代替翼缘轧辊和相应的轧辊轴承座是特别有利的，因为可以容易地使用加载缸34将冷却箱20相对于机架框并因此相对于轧件定位。此外，为冷却翼缘轧辊而提供的冷却液供给源可以用于将冷却液供应至冷却箱20。

如图3中最佳所示，冷却箱20包括支承体36，支承体36的尺寸设计成与原来由翼缘轧辊30及其轴承座32占据的空间相适应。带有喷口22的喷头21安装在支承体36上。支承体包括与轧辊轴承座32的快速锁定耦合装置相同类型的快速锁定耦合装置。在所示的实施方案中，液压执行机构包括：在中心布置的平衡缸38，其活塞40终止于锁扣42；以及两个在侧面布置的加载缸34。支承体36包括用于接收锁扣42并与其互锁(例如，通过锁扣42绕活塞轴线旋转)的中心耦合器46。平衡缸38在支承体36上施加拉力48，以将冷却箱20抵靠加载缸34保持在原位。加载缸34在支座50处推抵支承体36。以这样的方式控制加载缸34，使得冷却箱20相对于机架框58并因此相对于轧件18保持在一定位置。为此，加载缸34包括测量活塞位置的位置传感器。然后控制器(未示出)以这样的方式调节加载缸34的液压，使得它们的活塞保持在期望位置。平衡缸38在与由加载缸34引起的力52的方向相反的方向上施加力48，以保持冷却箱20永久地与加载缸34接触。

支承体36还包括快速锁定连接器55，所述快速锁定连接器55用于通过冷却剂导管44将冷却箱的歧管54与轧机机架的冷却液供给源56连接。

喷头21通过螺钉、螺栓、夹具等(未示出)方式可移除地附接至支承体36。歧管54与冷却剂导管44之间的接头通过面密封垫圈45制成不透流体的。

如图4中所示，轧机机架14包括所描述的类型的第一冷却装置和第二冷却装置16，其用于分别局部冷却轧件的第一翼缘和第二翼缘。图6示出了图4的冷却装置的变体，其中喷头21被配置成用于基本上冷却轧件18的翼缘的整个外表面。

冷却装置16特别适用于对轧机进行改装，因为唯一必要的附加组件为冷却箱，所述冷却箱以冷却箱可以代替轧辊或轧辊轴承座中的轧辊安装在轧机机架上的方式配置。应注意，尽管在上述优选实施方案中，冷却装置安装在轧边机机架上，但是它们也可以安装在万能轧机机架上。此外，虽然当然优选其中各冷却箱替换轧辊和其轴承座的技术方案，但是还可以设想其中轧辊轴承座保持在原位并且仅轧辊被冷却箱替换的技术方案。

图7示出了用于替换万能轧机或轧边机轧机的轧辊和轴承座的台车60。在所示的情况下，冷却箱20堆叠在下部水平轧辊62和上部水平轧辊64各自的轴承座66a、66b和68a、68b中的下部水平轧辊62与上部水平轧辊64之间中，从而代替翼缘轧辊和相应的轴承座。为了将台车60上的组件放置到轧机机架中，打开轧机机架并将台车60引入至机架中。然后，将安装在轧辊轴承座中的轧辊和冷却箱20从台车60中提起并放入机架中的位置。最后，将台车60从机架中驱出或保留在机架中。为了从机架上移除轧辊和冷却箱20，在必要时引入台车，并以相反的顺序进行该过程。

冷却箱20被配置成可与下部水平轧辊62和上部水平轧辊64堆叠在它们各自的轴承座66a、66b和68a、68b中。具体地，冷却箱20被配置成使得它们的相关尺寸和承载能力对应于被替换的翼缘轧辊轴承座的尺寸和承载能力。在所示的情况下，冷却箱20包括布置在其上侧的用于支承上部水平轧辊64的轴承座68a、68b的支架70(还参见图2)。

虽然本文已经详细描述了具体实施方案，但是本领域技术人员将理解，可以鉴于本公开内容的整体教导针对那些细节来开发各种变型和替代方案。因此，所公开的特定布置仅意在为说明性的而非限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其任何和所有等同方案的全部范围给出。

Claims (20)

1.一种用于对型钢进行轧制的型材轧机，包括：万能轧机机架和轧边机机架，所述万能轧机机架和所述轧边机机架用于以复数个往复道次将轧件轧制成具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢；

冷却装置，所述冷却装置安装至所述轧边机机架或所述万能轧机机架的机架框，用于在所述轧件在一个或更多个道次期间经历轧制的同时将所述轧件冷却，所述冷却装置包括具有带有喷口的喷头的冷却箱，所述喷口用于将加压的冷却液的射流喷射到所述轧件上；

其中所述冷却装置包括执行机构，所述执行机构被配置成使所述冷却箱相对于所述万能轧机机架和/或所述轧边机机架的机架框移动以调节所述喷口与所述轧件之间的距离。

2.根据权利要求1所述的型材轧机，其中所述执行机构为平移机构的一部分。

3.根据权利要求2所述的型材轧机，其中所述平移机构将所述冷却箱的运动限制为在所述腹板的平面内平移。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的型材轧机，其中所述冷却装置的所述冷却箱被布置成将所述一个或更多个翼缘作为整体冷却或者在所述一个或更多个翼缘接合至所述腹板的地方局部冷却。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的型材轧机，其中所述冷却箱可释放地装配至所述执行机构，所述冷却箱包括用于将所述冷却箱与冷却液供给源连接的快速锁定连接器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的型材轧机，其中所述冷却箱包括用于与所述执行机构可释放地锁定接合的一个或更多个快速锁定耦合器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的型材轧机，其中所述冷却装置安装至所述轧边机机架的机架框。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的型材轧机，其中所述冷却装置安装至所述万能轧机机架的机架框。

9.根据权利要求7或8所述的型材轧机，其中所述冷却箱代替翼缘轧辊安装至机架框，其中使用布置在所述机架框上的用于将所述翼缘轧辊压靠在所述轧件上的推进器作为所述执行机构，以及其中所述冷却箱与所述翼缘轧辊的所述冷却液供给源连接。

10.根据权利要求9所述的型材轧机，其中所述冷却箱代替所述翼缘轧辊的轧辊轴承座安装至机架框。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的型材轧机，其中所述执行机构是或者包括液压执行机构、气动执行机构、电动执行机构、或用于手动调节距离的机械执行机构。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的型材轧机，其中所述执行机构能够从控制中心进行远程控制。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的型材轧机，被配置成用于对具有腹板和两个翼缘的H形型钢进行轧制，所述型材轧机包括至少一个冷却装置，所述至少一个冷却装置布置在所述型材轧机的每一侧上以将所述翼缘作为整体冷却或者在所述翼缘接合至所述腹板的地方局部冷却。

14.一种用于冷却装置的冷却箱，被配置成安装至根据权利要求1至13中任一项所述的型材轧机的轧边机机架或万能轧机机架的机架框，所述冷却箱包括：

带有用于将加压的冷却液的射流喷射到轧件上的喷口的喷头；

用于与所述冷却装置的执行机构可释放地锁定接合的一个或更多个耦合器，所述执行机构被配置成使所述冷却箱相对于所述万能轧机机架和/或所述轧边机机架的机架框移动以调节所述喷口与所述轧件之间的距离；以及

用于将所述冷却箱与冷却液供给源连接的连接器。

15.根据权利要求14所述的冷却箱，其中所述一个或更多个耦合器为快速锁定耦合器，和/或所述连接器为快速锁定连接器。

16.根据权利要求14或15所述的冷却箱，其中所述喷头为可移除的。

17.根据权利要求14或15所述的冷却箱，包括在所述冷却箱的上侧上的用于支承水平轧辊轴承座的一个或更多个支架。

18.根据权利要求16所述的冷却箱，被配置成能够堆叠在下部水平轧辊轴承座与上部水平轧辊轴承座之间。

19.一种用冷却装置对型材轧机进行改装的方法，其中所述型材轧机被配置成对型钢进行轧制，并且包括用于以复数个往复道次将轧件轧制成具有腹板和一个或更多个翼缘的型钢的万能轧机机架和轧边机机架，所述方法包括：

提供冷却箱，所述冷却箱包括带有用于将加压的冷却液的射流喷射到所述轧件上的喷口的喷头；

将所述冷却箱代替翼缘轧辊安装至所述万能轧机机架或所述轧边机机架上，并且将所述冷却箱装配至布置在所述机架框上的用于将所述翼缘轧辊压靠在所述轧件上的推进器；

将所述冷却箱与所述翼缘轧辊的冷却液供给源连接；以及

使用所述推进器作为执行机构，所述执行机构用于使所述冷却箱相对于所述万能轧机机架和/或所述轧边机机架的机架框移动以调节所述喷口与所述轧件之间的距离。

20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述翼缘轧辊与所述翼缘轧辊的轧辊轴承座从机架框中移除，以及其中将所述冷却箱代替所述翼缘轧辊的所述轧辊轴承座安装在机架框上。

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