CN114042763A - 一种温控冷床及温控方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种温控冷床及温控方法，其中温控冷床包括：冷床本体及保温单元，所述保温单元包括多个保温罩，每个所述保温罩横跨于钢材在所述冷床本体的行进方向上；所述冷床本体的下部设置有机械调速机构及快冷装置。本申请中的温控冷床及温控方法，通过保温单元以及快冷装置之间的结合，能够按照工艺要求对棒材、型材进行精确的温度控制。通过调整横跨于钢材在冷床本体行进方向上的保温罩使用数量，解决了现有的开放式冷床对棒材、型材等温度敏感材料和小断面钢材在线温度控制不准确的弊病，还解决了轧钢边部翘头、下冷床温度过高，步进节奏不能控制等问题。

Description

一种温控冷床及温控方法

技术领域

本申请涉及轧钢生产设备技术领域，具体而言，涉及一种温控冷床及温控方法。

背景技术

温度是轧钢工业的重要控制因素。冷床作为棒材、型材轧钢车间在线的主要辅助设备之一，主要作用是将轧后经飞剪剪切成倍尺长度的钢材通过冷床冷却降温，通过冷床控制其冷却速度，进而控制棒材、型材的温度变化，令棒材、型材的组织成分按照工艺要求发生变化，钢材的机械性能才能满足要求。

在现代轧制生产中，某些钢厂在一条轧钢生产线上需要交替轧制不同材质的产品，不同的材料对应着不同的工艺要求。生产过程中φ70mm以下规格的棒材温降较快，棒材下冷床温度较低，会导致特钢棒材出现白点或内裂缺陷，难以保证钢材的内部质量。对于某些对温度敏感的钢种，例如奥氏体不锈钢或双相钢，或者断面较小的型材，它能否使钢材降到工艺所要求的温度对生产作业率及产品的最终质量起着至关重要的作用。所以需要对冷床实行在线温度控制。

现有冷床采用的多是步进齿条式，钢材在冷床输送过程中，由于自身辐射散热、与大气间的对流散热以及动、静齿条的接触导热冷却等原因，导致温度迅速下降。尤其对于不锈钢等对温度敏感的材料，或者断面较小的棒材、型材，容易因头尾与中部存在温差，致使边部产生翘头翘尾等缺陷。

如图1-图2所示，为现有技术中典型的开放式结构冷床。轧后钢材沿输入辊道1进入冷床本体2(图1中冷床宽度L×冷床长度B的范围)。冷床的运动由冷床传动机构4传动，该冷床传动机构4由变频电机5通过4台蜗轮减速机以及相应的长轴系统，带动偏心轮的旋转，使动齿条完成步进运动。动齿条每完成一个步进循环，钢材就在静齿条上被移动一个齿距。在动齿条的步进运动下，钢材会被逐步向输出辊道方向输送。在这个过程中，钢材温度会逐渐降低并冷却定型。经冷床冷却降温后钢材进入输出辊道3，并由之输送到后部工序。

这种传统冷床典型结构，钢材直接放置在冷床敞开式的顶面动、静齿条上，冷床对钢材温度的控制性能较差，因此钢材最终生成的组织成分与工艺要求会产生偏差。另外钢材在冷床上运行周期基本是固定的，运行速度只能通过变频电机做微量调节，调速范围有限。所以，传统步进冷床缺点：不能够控制钢材在冷床上的冷却速度，钢材力学性能及金相组织也不能够有效控制。

发明内容

本申请的目的是提供一种温控冷床及温控方法，该温控冷床及温控方法能够按照工艺要求对型材、棒材进行精准的温度控制，解决轧钢生产中在冷床上温度控制不准确，步进速度不能得到有效控制的问题，最终达到准确地控制钢材中的组织成分，保证棒材、型材的平直度和产品质量的目的。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种温控冷床，包括：冷床本体及保温单元，所述保温单元包括多个保温罩，每个所述保温罩横跨于钢材在所述冷床本体的行进方向上；所述冷床本体的下部设置有机械调速机构及快冷装置。

在可选的实施方式中，所述保温罩包括沿所述冷床本体宽度方向布设的多个或多组，每个所述保温罩安装在独立的钢支架上。

在可选的实施方式中，所述钢支架包括呈矩形分布的支腿，每两个所述支腿之间横跨设置有桁架，所述桁架的长度大于所述冷床本体的长度，且所述桁架的两端均伸出于所述冷床本体。

在可选的实施方式中，所述保温罩包括外罩以及平铺在所述外罩下部的保温棉，所述钢支架上设置有保温罩升降装置，所述保温罩升降装置包括设置在所述钢支架顶部的驱动机构，所述驱动机构与所述外罩之间连接有链条。

在可选的实施方式中，所述保温罩的长度均小于所述冷床本体的长度；所述桁架包括两条，每个所述保温罩的宽度大于两条所述桁架之间的间距。

在可选的实施方式中，所述机械调速机构包括变频电机及可变速比减速机，所述可变速比减速机包括两档速比，用于所述冷床本体步进速度的快慢速切换，所述变频电机用于快慢速之间的步进速度的无极调整，扩大调速范围。

假设机械调速机构速比是1和3，变频电机基速1500rpm对应电源频率是50Hz，变频电机调速范围取10～70Hz。那么，电机输出端在速比为1时，变频调速范围在300～2100rpm之间；电机输出端在速比为3时，变频调速范围在100～700rpm之间。这样电机调速范围就能实现100～2100rpm范围内的无极调速，扩大了冷床的调速范围。

在可选的实施方式中，所述冷床本体的下部还设置有下保温罩，所述下保温罩可拆卸连接在所述冷床本体上，包括钢板以及涂覆在所述钢板上的保温涂料。

第二方面，本发明提供一种根据前述实施方式中任一项所述的温控冷床的温控方法，包括以下步骤：

根据轧钢生产的保温需要，调整各组保温罩的工作状态；

设置机械调速机构的参数，调整钢材在冷床本体上的行进速度；

依据温度需求开启或者关闭快冷装置，完成钢材在冷床本体上的冷却。

本申请中的温控冷床及温控方法，通过保温单元以及快冷装置之间的结合，能够按照工艺要求对棒材、型材进行精确的温度控制。

通过调整横跨于钢材在冷床本体行进方向上的保温罩的升降以及机械调速机构参数，解决了现有的开放式冷床对棒材、型材等温度敏感材料和小断面钢材在线温度控制不准确的弊病，还解决了轧钢边部翘头、下冷床温度过高，步进节奏不能控制等问题。

本申请中的温控冷床既能满足特殊钢种的缓冷工艺要求，又能用于普通钢种的工艺冷却要求，最终达到准确地控制钢材的组织成分，保证棒材、型材的产品质量的目的。该冷床可以实现钢材轧制中的一线多用，能够依据实际需求随时调整产品的生产种类。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中冷床平面结构示意图；

图2为现有技术中冷床的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的温控冷床的平面结构示意图；

图4为图3的侧视结构示意图。

图标：

1-输入辊道；2-冷床本体；3-输出辊道；4-冷床传动机构；5-变频电机；6-大跨度保温单元；7-钢支架；8-保温罩；9-保温罩升降装置；10-桁架；11-机械调速机构；12-快冷装置；13-外罩；14-保温棉；15-双向液压缸；16-链条；17-链轮。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图3-图4，本申请提供的一种温控冷床，包括：冷床本体2及保温单元，所述保温单元包括多个保温罩8，每个所述保温罩8横跨于钢材在所述冷床本体2的行进方向上；所述冷床本体2的下部设置有机械调速机构11及快冷装置12。

本发明中的温控冷床，主要应用于钢材轧制过程的冷却，通过在冷床本体2上设置的保温罩8，相较于现有技术中的敞开式冷床，能够有效保证钢材在冷床上的温度，并且能够结合冷床本体2底部的快冷装置12，实现对于钢材在冷却过程中的温度控制。

通过调整横跨于钢材在冷床本体2行进方向上的多个保温罩8的升降以及机械调速机构参数，能够根据钢材的长度选择性地通过保温罩8进行钢材局部或全覆盖保温，或者针对性地对钢材的两端进行保温，防止出现轧件边部翘头的状况。

结合在冷床本体2底部设置的机械调速机构11，能够对钢材在冷床本体2上的行进速度进行调节，实现了冷床本体2步进节奏的调整，针对具体的工艺要求，避免了钢材下冷床时温度过高的问题。

为了能够实现针对性的保温，本实施例中的保温罩8包括沿冷床本体2宽度方向布设的多个或者多组，冷床本体2长度方向上的两侧分别连接有轧钢的输入辊道1及输出辊道3，钢材在冷床本体2的长度方向B上行进，在行进的同时在冷床上得到冷却。通过沿冷床本体2宽度方向L布设的保温罩8，构成了冷床本体2上的多个大跨度保温单元6。

具体地，大跨度保温单元6包括大跨度钢支架7、保温罩8和保温罩升降装置9，主要用于防止钢材在冷床本体2上输送过程中热量的损失，进一步提高保温效果；

大跨度钢支架7跨越于长度较短的冷床本体2的长度B方向上，避开了长度较长的冷床本体2的宽度L方向，这就使大面积保温罩8的设置具备了可能性。每个钢支架7包括呈矩形分布的四个支腿；每个保温罩8安装在独立的钢支架7上，能够方便对单独保温罩8进行控制。保温罩8具体通过桁架10进行连接吊装，位于钢支架7顶部每两个支腿之间横跨设置有桁架10，桁架10的长度大于冷床本体2的长度，且桁架10的两端均伸出于冷床本体2，通过该种设置方式能够方便钢支架7的制作，避免钢支架7与冷床本体2之间出现干涉。

保温罩8包括保温外罩13及若干块保温棉14，保温棉14平铺并固定于保温外罩13的下部；每个单元的保温罩8长度与大跨度钢支架7的长度方向同向设置，具体地，保温罩8的长度小于钢支架7的跨越距离，且不大于冷床本体2的长度，优选地所有保温罩8的宽度覆盖范围略大于冷床本体2的总宽度，能够使保温罩8对位于其下方的冷床本体2的宽度方向进行全面覆盖，保证保温效果。

本实施例中保温罩8的长度能够大部分覆盖钢材在冷床本体2上的运行长度，每个保温罩8的宽度大于每个钢支架7的宽度，更加具体地，每个保温罩8的宽度大于各个钢支架7上两条平行桁架10之间的间距，这是为了预留各保温单元在冷床本体2宽度方向进行大面积保温罩8拼接覆盖的可能性。

需要指出，本发明中大跨度保温单元6可以为多个沿冷床本体2宽度方向相互拼接覆盖整个冷床本体2的形式，也可以为不同数量相互拼接构成的多组，以满足对于不同长度的轧件的保温需要。

保温罩升降装置9包括设置在钢支架7顶部的驱动机构，驱动机构包括具体设置在桁架10上的双向液压缸15，在桁架10的两侧还分别设置有链轮17，在双向液压缸15与保温罩8的外罩13之间连接有链条16，链条16搭接在链轮17上，并通过双向液压缸15的驱动实现保温罩8的升降。双向液压缸15为带双活塞杆的双作用液压缸，两个活塞杆可同时向相反方向运动。双向液压缸15固定在钢支架7的桁架10上，通过链条16和链轮17带动大面积保温罩8提升或下降。本实施例中每个单元的保温罩升降装置9包括2个双向液压缸15、4条链条16和4个链轮17。大面积保温罩8的等待工位至少高于冷床本体2固定齿条工作面2米。

本发明中的控温冷床，能够通过多个大跨度保温单元6实现对冷床本体2部分区域或者钢材整体长度的保温，每个保温罩8能够独立地由保温罩升降装置9降低至工作位或提升至等待位。每个大跨度保温单元6的等待位至少高于冷床本体2固定齿条工作面2米，便于人工上冷床操作处理废钢。

机械调速机构11包括变频电机5及连接在变频电机5上的可变速比减速机，可变速比减速机具有两档速比，可通过扳手换挡切换，主要用于冷床本体2步进速度的快慢速切换，而变频电机5用于速度无极调整，通过二者的配合大大拓宽了冷床步进速度的调节范围，能够缩短或延长钢材在冷床上的运行时间，结合保温单元以及快冷装置12能够使轧钢在冷床本体2上的温度得到有效控制。

快冷装置12布置于轧钢在冷床本体2行进路径的后半部分，包括喷淋装置或者鼓风机，可通过从冷床本体2下部往上面钢材喷水雾或鼓风机鼓风的方式进行。快冷装置12能根据工艺需要开启或关闭，达到使钢材下冷床前迅速降温的目的。

冷床本体2的下部根据需要还可设置固定的下保温罩，下保温罩的主体材料为钢板，钢板表面喷涂耐高温辐射的保温涂料以增强保温效果。下保温罩制作应避开冷床运动部位，用螺栓水平固定在冷床本体2的固定梁上。本实施例中的下保温罩通过可拆卸的形式连接在冷床本体2上，便于拆卸。下保温罩利于保持钢材上下表面温度均匀，同时提高保温效果。

本发明中的温控冷床，可根据具体工艺需求，针对性地进行整根钢材、钢材局部或者钢材两端进行保温控制，以提高钢材轧制过程中的灵活性，同时结合快冷装置12以及机械调速机构11，实现了对于轧钢在冷却过程中的温度控制，既能满足特殊钢种的缓冷工艺要求，又能用于普通钢种的工艺冷却，最终达到准确地控制棒材的组织成分，保证棒材以及型材产品质量的技术目的。

本发明还提供了一种采用上述温控冷床进行的温控方法，对钢材在冷床上的冷却温度进行控制，主要包括以下步骤：

根据轧钢生产的实际保温需求以及工艺需要，调整保温罩8的工作状态；

设置机械调速机构11的参数，实现冷床本体2运行速度快慢速的调整，进一步通过变频电机5对轧钢在冷床本体2上的行进速度进行无极调速；

依据温度需求开启或者关闭快冷装置12，完成轧钢在冷床本体2上行进过程中的冷却。

具体地，本发明中的温控方法包括不同类型的运行模式，以下进行展开说明：

(1)当钢材需要保温时，使大跨度保温单元6的全部单元大面积保温罩8下降至冷床表面工作位置；机械调速机构11处于低速档；关闭快冷装置12。

(2)当钢材不需要保温时，使大跨度保温单元6的大面积保温罩8上升至等待位置；机械调速机构11根据生产节奏调整；快冷装置12根据下冷床温度要求开启或关闭。

(3)当钢材出现翘头、翘尾现象时，对应的钢材头、尾区域的保温罩8下降至冷床表面工作位置；当钢材出现局部低温现象时，使大跨度保温单元6的保温罩8对应部分的相关单元下降至冷床表面工作位置，以减小局部温度损失；当钢材下冷床前温度过高时，打开快冷装置12使高温下的钢材快速降温。

上述不同的运行模式可根据不同种类的轧钢和钢材断面的实际工艺需要，联合使用或单独使用，以便对钢材进行更精确的温度控制，从而获得理想的力学性能及金相组织，保证成品质量。

需要说明的有，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种温控冷床，其特征在于，包括：冷床本体及保温单元，

所述保温单元包括多个保温罩，每个所述保温罩横跨于钢材在所述冷床本体的行进方向上；

所述冷床本体的下部设置有机械调速机构及快冷装置。

2.根据权利要求1所述的温控冷床，其特征在于，所述保温罩包括沿所述冷床本体宽度方向布设的多个或多组，每个所述保温罩安装在独立的钢支架上。

3.根据权利要求2所述的温控冷床，其特征在于，所述钢支架包括呈矩形分布的支腿，每两个所述支腿之间横跨设置有桁架，所述桁架的长度大于所述冷床本体的长度，且所述桁架的两端均伸出于所述冷床本体。

4.根据权利要求3所述的温控冷床，其特征在于，所述保温罩包括外罩以及平铺在所述外罩下部的保温棉，所述钢支架上设置有保温罩升降装置，所述保温罩升降装置包括设置在所述钢支架顶部的驱动机构，所述驱动机构与所述外罩之间连接有链条。

5.根据权利要求3所述的温控冷床，其特征在于，所述保温罩的长度均小于所述冷床本体的长度；所述桁架包括两条，每个所述保温罩的宽度大于两条所述桁架之间的间距。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的温控冷床，其特征在于，所述机械调速机构包括变频电机及可变速比减速机，所述可变速比减速机包括两档速比，用于所述冷床本体步进速度的快慢速切换，所述变频电机用于快慢速之间的步进速度的无极调整。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的温控冷床，其特征在于，所述冷床本体的下部还设置有下保温罩，所述下保温罩可拆卸连接在所述冷床本体上，包括钢板以及涂覆在所述钢板上的保温涂料。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的温控冷床的温控方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据轧钢生产的保温需要，调整各组保温罩的工作状态；

设置机械调速机构的参数，调整钢材在冷床本体上的行进速度；

依据温度需求开启或者关闭快冷装置，完成钢材在冷床本体上的冷却。

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