CN114082787A - 一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置及方法，装置包括轧辊、轧辊感应加热装置、辊端半导体制冷组件、辊颈铜套、水环下半导体制冷片、冷却水环、一级温度传感器和二级温度传感器；所述轧辊感应加热装置设置在轧辊的一侧；辊端半导体制冷组件分别对称设置在轧辊左右两侧端面上；辊颈铜套分别对称设置在轧辊左右两侧的辊颈上；冷却水环分别设置在辊颈铜套的圆周外侧；水环下半导体制冷片分别均匀设置在辊颈铜套的外侧和冷却水环的内侧之间；一级温度传感器设置在轧辊左右两端面的外侧；二级温度传感器设置在轧辊左右两侧辊颈的外端部。本发明可在不削弱温辊轧机轧辊辊面加热能力的前提下，提供轧辊辊端散热能力，避免轧辊配套轴承温升损坏，为温辊轧机安全工作提供保障。

Description

一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金工业轧钢设备技术领域，尤其涉及一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置及方法。

背景技术

钛铝合金、镁铝合金的轧制加工中易受加工过程温降的影响而产生破碎，为减小破碎量、提升产品质量，制造业提出以加热轧机轧辊的形式来降低轧件与轧辊间的温度差异，进一步降低轧件温降。此类加工过程的轧辊温度往往要求达到300℃-500℃，通常超出了轧辊的正常耐温区间。

为提升轧辊寿命，制造业采用耐高温材料进行轧辊铸造，在一定程度上解决了轧辊的高温承载问题，但轧辊内部传热而导致的轧辊轴承温升则难以通过此类方式克服。加工过程中，轧辊加热往往采用外部火焰加热、外部电阻丝辐射加热或是外部电磁感应加热，其热量可通过轧辊表面沿径向朝轧辊内部传递，再沿轴向传递至辊颈处，亦可通过轧辊表面传递至辊端，经由辊端表面传递至辊颈处，辊颈处的热量积蓄至一定水平后将导致轧辊轴承内圈受热膨胀，致使轴承转动受阻，严重则轴承卡死。

针对此问题，当前常采用轧辊内部冷却、修正调控制度、提升轴承耐热性、加长辊颈等形式。轧辊内部冷却需要在轧辊内部开设冷却水道，通以冷却水来实现辊内换热，但此内部水道的开设会降低轧辊刚度，进而降低轧辊的承载能力；修正调控制度需要前期加大辊面温度调控的工艺参数，后期降低参数，实现“辊面快速加热”的效果，但此方法终究会产生轧辊内部的轴向传热，迫使机组不得不在轧制一段时间后停机冷却。提升轴承耐热性的方法虽然能够在一定程度上解决轴承温升破损问题，但当辊面目标温度过高、且超过轴承温度耐受极限时，轴承仍会产生破损。此外，耐热轴承造价高昂，将导致产品成本的提高。加长辊颈的方法延长了轧辊至轴承的轴向距离，但同时也加大了压下机构与轧辊/轧件接触区的距离，降低了轧机的调控能力。为此，在不破坏轧机轧制能力的前提下，亟需开发一种可靠性高、温控效果好的加热轧辊辊端温度控制装置，并设计其配套调控方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置及方法，可通过辊端水冷装置及辊端半导体制冷装置实现多级散热。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，包括轧辊、轧辊感应加热装置、辊端半导体制冷组件、辊颈铜套、水环下半导体制冷片、冷却水环、一级温度传感器和二级温度传感器；所述轧辊感应加热装置设置在轧辊的一侧；所述辊端半导体制冷组件分别对称设置在轧辊左右两侧端面上；所述辊颈铜套分别对称设置在轧辊左右两侧的辊颈上；所述冷却水环分别设置在辊颈铜套的圆周外侧；所述水环下半导体制冷片分别均匀设置在辊颈铜套的外侧和冷却水环的内侧之间；所述一级温度传感器分别设置在轧辊左右两端面的外侧；所述二级温度传感器分别设置在轧辊左右两侧辊颈的外端部。

进一步的，所述辊端半导体制冷组件包括第一辊端半导体制冷环、第二辊端半导体制冷环、辊端铜套；所述辊端铜套同轴穿过辊颈后对应固定在轧辊一侧的端面上；所述第一辊端半导体制冷环同轴穿过辊颈后对应固定在辊端铜套圆周内侧的前端；所述第二辊端半导体制冷环同轴穿过辊颈后固定在辊端铜套前端并位于第一辊端半导体制冷环的圆周外侧。

进一步的，所述第一辊端半导体制冷环的外侧表面每隔45度轴向安装有一组散热翅片；所述第二辊端半导体制冷环的外侧表面每隔30度轴向安装有一组散热翅片。

进一步的，所述冷却水环包括水环套筒、水环外圈、水环端盖、静环、动环、动环固定环、弹簧、端盖密封环、静环第一密封环、静环第二密封环、动环密封环和静环防尘圈；所述水环套筒同轴设置在辊颈铜套的圆周外侧；所述弹簧同轴对称设置在水环套筒外圆周的前后两侧；所述动环固定环分别同轴设置在水环套筒外圆周的外侧，且所述弹簧分别抵在水环套筒和动环固定环之间；所述动环分别同轴设置在动环固定环的外侧；通过动环固定环能够将套筒的运动传递至动环；所述动环与水环套筒之间安装有动环密封圈；所述水环端盖开有通孔；位于左侧的静环外侧开有螺纹孔，通过螺钉固定在水环端盖内圈端面上；所述静环上安装有静环第一密封环和静环第二密封环，用于左侧静环与水环端盖之间的密封；所述水环外圈左侧开有螺纹孔，水环端盖外圈端面与水环外圈左侧通过螺钉连接；所述水环外圈与水环端盖之间安装有端盖密封环；所述水环外圈右侧通过螺钉与位于右侧的静环连接；所述动环与静环构成机械密封，安装时，所述动环与动环固定环连接，弹簧处于压缩状态；所述静环与动环依靠加工精度及装配精度保证密封；所述水环外圈的两侧分别设置有入水口和出水口。

进一步的，所述辊颈铜套与轧辊过盈配合，传递轧辊运动；所述辊颈铜套上沿周向每度开有轴向槽，每个槽内均安装一片水环下半导体制冷片，同时，所述辊颈铜套的外圆周通过槽与水环套筒内圆周连接，将轧辊的运动传递至冷却水环动环。

进一步的，所述静环和动环均采用耐磨损、耐高温材料支撑，且所述静环与动环接触面粗糙度小于等于3.2μm。

进一步的，所述水环下半导体制冷片、第一辊端半导体制冷环和第二半导体制冷环均为半导体制冷元件，通入电流时，由于半导体制冷原理，半导体制冷片会产生一端制冷，一端制热的效果；所述水环下半导体制冷片的冷端朝向辊颈铜套，用于提高辊颈铜套和与半导体制冷片的温度梯度，提高冷却效率；所述第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环的冷端朝向辊端铜套，用于增大轧辊辊端散热效率。

一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制方法，包括以下步骤：

步骤1、轧辊加热工作前，检查一级温度传感器和二级温度传感器示数是否正常；

步骤2、向两侧冷却水环通入冷却液，检查是否有液体泄露；

步骤3、向轧辊两侧的水环下半导体制冷片、第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环通电，检查电路是否正常；

步骤4、开启轧辊感应加热装置，进行轧辊加热工作；

步骤5、轧辊两侧的一级温度传感器和二级温度传感器开始采集温度信号；位于辊端左侧的一级温度传感器采集温度信号为T_l1，二级温度传感器采集信号为T_l2；位于辊端右侧的一级温度传感器采集信号为T_r1，二级温度传感器采集信号为T_r2；通过控制系统设定辊端一级冷却开启温度T1，二级冷却开启温度T2，辊端极限温度T3；设定两侧温度传感器的采集温度信号T_l1和T_r1的测量数值的允差为ΔT；

步骤6、根据预设温度与温度传感器采集温度实行以下辊端温度控制：

(6.1)检测轧辊两侧加热温度是否均匀，当T_l1与T_r1的差值大于ΔT时，认为此时轧辊两侧加热不均匀，应立即停止加热，检测感应加热装置是否有偏置情况，调整后重复此步骤，若差值小于ΔT，则进行下一步；

(6.2)当T_l1与T_r1上升至T1时，开启第一级散热：两侧第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环通电工作，轧辊辊端温度经由辊端铜套、辊端半导体制冷环散出；

(6.3)当T_l2与T_r2上升至时T2，开启第二级散热：两侧水环下半导体制冷片通电工作；左侧冷却水环由左侧水环入水口通入冷却液，由左侧水环出水口排除冷却液；右侧冷却水环由右侧冷却水环通入冷却液，由右侧水环出水口排除冷却液；

步骤7、轧辊两侧的二级温度传感器检测到辊端温度T_l2与T_r2上升至T3时，轧辊达到最大加热能力，应立即断开轧辊感应加热装置电源；

步骤8、当轧辊常规工作结束后，关闭轧辊感应加热装置，保持t时间后，关闭第二级散热，两侧水环下半导体制冷片断电，冷却水环停止通冷却液；关闭一级散热，两侧第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环断电。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明可在不降低轧辊刚度的前提下，为温辊轧机的高温轧辊提供辊端散热能力，保障其轧辊配套轴承处于安全工作温度区间。

2、本发明基于半导体制冷原理，在轧辊冷却装置中设置了半导体制冷方案，有效增大装置散热效率。

3、本装置可实现二级调控，当辊端温度较低时，可开启一级散热装置，通过辊端半导体制冷环将温度散出；当温度较高时，可开启二级散热装置，辊端冷却水环通入冷却液，通过冷却液实现辊端温降。辊端冷却水环密封良好，各部件配合紧密，不发生漏液。

4、相对于辊端通风强制对流冷却等方法，此方法冷却介质仅通过辊端冷却水环，避免了冷却介质进入轧辊轧制空间对轧辊辊面温度和被轧制板带温度产生影响。

5、本发明可在不削弱温辊轧机轧辊辊面加热能力的前提下，提供轧辊辊端散热能力，避免轧辊配套轴承温升损坏，为温辊轧机安全工作提供保障。

附图说明

图1是本发明所提出的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置的整体结构示意图；

图2是本发明的左视部分结构示意图；

图3是图1中辊端冷却水环的结构示意图；

图4是图1中辊端半导体制冷环的结构示意图；

图5是图3中水环套筒的结构示意图；

图6是图3中水环动环的结构示意图；

图7是图3中水环动环固定环的结构示意图。

其中，附图标记：轧辊-1；左侧二级温度传感器-2；左侧辊颈铜套-3；左侧水环下半导体制冷片-4；左侧冷却水环-5；左侧水环入水口-6；左侧水环出水口-7；左侧一级温度传感器-8；左侧第一辊端半导体制冷环-9；左侧第二滚镀那半导体制冷环-10；左侧辊端铜套-11；轧辊感应加热装置-12；右侧辊端铜套-13；右侧第二辊端半导体制冷环-14；右侧第一辊端半导体制冷环-15；右侧一级温度传感器-16，右侧水环进水口-17；右侧水环出水口-18；右侧冷却水环-19；右侧水环下半导体制冷片-20；右侧辊颈铜套-21；右侧二级温度传感器-22；左侧静环-23；左侧静环防尘圈-24；左侧静环第一密封环-25；左侧静环第二密封环-26；左侧动环密封环-27；水环端盖-28；左侧动环-29；左侧端盖密封环-30；左侧动环固定环-31；左侧弹簧-32；水环外圈-33；水环套筒-34；右侧弹簧-35；右侧动环固定环-36；右侧动环-37；右侧动环密封环-38；右侧静环第一密封环-39；右侧静环第二密封环-40；右侧静环-41；右侧静环防尘圈-42；散热翅片-43。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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。

参见附图1至7，给出了本发明所提出的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置一个实施例的具体结构。所述装置包括轧辊1、左侧二级温度传感器2、左侧辊颈铜套3、左侧水环下半导体制冷片4、左侧冷却水环5、左侧一级温度传感器8、轧辊感应加热装置12、辊端半导体制冷组件、右侧一级温度传感器16、右侧冷却水环19、右侧水环下半导体制冷片20、右侧辊颈铜套21和右侧二级温度传感器22。所述轧辊感应加热装置12平行设置在轧辊1外部的上侧；所述辊端半导体制冷组件分别对称设置在轧辊1左右两侧端面上；所述左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21分别对称设置在轧辊1左右两侧的辊颈上；所述左侧冷却水环5和右侧冷却水环19分别同轴设置在左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21的圆周外侧；所述左侧水环下半导体制冷片4分别均匀设置在左侧辊颈铜套3的外侧和左侧冷却水环的内侧之间；所述右侧水环下半导体制冷片20分别均匀设置在右侧辊颈铜套21的外侧和右侧冷却水环的内侧之间；所述左侧一级温度传感器8与左侧二级温度传感器2分别设置在轧辊1左端面外侧和左侧辊颈外端部，所述右侧一级温度传感器16与右侧二级温度传感器22分别设置在轧辊1右端面外侧和右侧辊颈外端部，所述左侧一级温度传感器8、左侧二级温度传感器2、右侧一级温度传感器16和右二级温度传感器12具有辊端温度检测能力，可实时检测轧辊1的辊端温度。

其中，位于轧辊1左端面的辊端半导体制冷组件包括左侧辊端铜套11、左侧第一辊端半导体制冷环9和左侧第二辊端半导体制冷环10；位于轧辊1右侧端面的辊端半导体制冷组件包括右侧辊端铜套13、右侧第一辊端半导体制冷环15和右侧第二辊端半导体制冷环14；两侧半导体制冷组件相互对称；所述左侧辊端铜套11和右侧辊端铜套13分别穿过两侧辊颈后同轴固定安装在轧辊1辊端左右两端面；所述左侧第一辊端半导体制冷环9和左侧第二半导体制冷环10同轴安装在左侧辊端铜套11的外端面上，且所述左侧第二半导体制冷环10位于左侧第一辊端半导体制冷环9的圆周外侧。所述右侧第一辊端半导体制冷环15和右侧第二辊端半导体制冷环14同轴安装在右侧辊端铜套13的外端面上，且所述右侧第二半导体制冷环114位于右侧第一辊端半导体制冷环15的圆周外侧。

所述左侧第一辊端半导体制冷环9和右侧第一辊端半导体制冷环15的外侧表面每隔45度轴向加工有一组散热翅片43，共加工有八组；所述左侧第二辊端半导体制冷环10和右侧第二辊端半导体制冷环14的外侧表面每隔30度轴向加工有一组散热翅片43，共加工有十二组，用于提高散热能力。

所述左侧水环下半导体制冷片4、左侧第一辊端半导体制冷环9、左侧第二辊端半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14、右侧第一辊端半导体制冷环15和右侧水环下半导体制冷片20均为半导体制冷元件，通入电流时，由于半导体制冷原理，半导体制冷片会产生一端制冷，一端制热的效果。所述左侧水环下半导体制冷片4和右侧水环下半导体制冷片20的冷端分别朝向左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21，可提高左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21与半导体制冷片的温度梯度，提高冷却效率。所述左侧第一辊端半导体制冷环9和左侧第二辊端半导体制冷环10的冷端朝向左侧辊锻铜套11；所述右侧第二辊端半导体制冷环14和右侧第一辊端半导体制冷环15的冷端朝向右侧辊端铜套13，有效增大轧辊1辊端散热效率。

轧辊1左侧冷却水环5和右侧冷却水环19结构相同且相互对称，下面以左侧冷却水环为例进行说明：

左侧冷却水环5包括左侧静环23、左侧静环防尘圈24、左侧静环第一密封环25、左侧静环第二密封环26、左侧动环密封环27、水环端盖28、左侧动环29，左侧端盖密封环30、左侧动环固定环31、左侧弹簧32、水环外圈33、水环套筒34、右侧弹簧35、右侧动环固定环36、右侧动环37、右侧动环密封环38、右侧静环第一密封环39、右侧静环第二密封环40、右侧静环41和右侧静环防尘圈42。

所述水环套筒34同轴安装于辊颈铜套3的圆周外侧；所述水环套筒34外表面中部两侧设置有对称的阶梯结构，用于安装弹簧和动环固定环；所述左侧弹簧32安装于水环套筒34外表面左侧，所述左侧动环固定环31两侧开有槽，所述左侧动环29右侧开有槽，所述水环套筒34与左侧动环固定环31连接处开有槽；所述左侧动环固定环31的左侧与左侧动环29同轴连接，右侧与水环套筒同轴34连接，通过左侧动环固定环3将水环套筒34的运动传递至左侧动环29；所述左侧弹簧32两端分别抵在水环套筒34和左侧动环固定环31上；所述左侧动环29与水环套筒34之间安装有左侧动环密封圈27，用于左侧动环29与水环套筒34之间的密封；所述水环端盖28圆周内端面开有通孔，所述左侧静环23上开有螺纹孔，通过螺钉固定在水环端盖28上；所述左侧静环23上安装有左侧静环第一密封环25和左侧静环第二密封环26，用于左侧静环23与水环端盖28之间的密封；所述水环外圈33呈中空的环状凹形结构，其左侧端面开有螺纹孔，所述水环端盖28与水环外圈33通过螺钉连接，所述水环外圈33与水环端盖28之间安装有左侧端盖密封环30。所述左侧动环29与左侧静环23构成机械密封，安装时，所述左侧动环29与左侧动环固定环31连接，所述左侧弹簧32处于压缩状态，所述左侧静环23与左侧动环29依靠加工精度及装配精度保证密封。

所述右侧弹簧35安装于水环套筒34外表面右侧且与左侧弹簧32对称；所述右侧动环固定环36两侧开有槽，所述右侧动环37右侧开有槽，所述水环套筒34与右侧动环固定环36连接处开有槽；所述右侧动环固定环36的右侧与右侧动环37同轴连接，左侧与水环套筒34同轴连接，通过右侧动环固定环36将水环套筒34的运动传递至右侧动环37；所述右侧35弹簧两端分别抵在水环套筒34和右侧动环固定环36的端面上；所述右侧动环37与水环套筒34之间安装有右侧动环密封圈38，用于右侧动环37与水环套筒34之间的密封；所述水环外圈33右侧端面开有通孔，所述右侧静环23上开有螺纹孔，通过螺钉与水环外圈33右侧固定连接，所述右侧静环41上安装有右侧静环第一密封环39和右侧静环第二密封环40，用于右侧静环41与水环外圈33之间的密封；所述右侧动环37与右侧静环41构成机械密封，安装时，所述右侧动环37与右侧动环固定环36连接，右侧弹簧35处于压缩状态，右侧静环41与右侧动环37依靠加工精度及装配精度保证密封。所述水环外圈33上侧开有入水口6，下侧开有出水口7。

所述左侧静环23、左侧动环29、右侧动环37和右侧静环4采用耐磨损、耐高温材料支撑，且静环与动环接触面粗糙度不大于3.2μm。

所述左侧静环防尘圈24和右侧静环防尘圈42用于防止外界污染物进入辊端水环中，防止辊端水环中的动环和静环接触处进入污染物，影响密封效果。

所述左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21均与轧辊1过盈配合，可传递轧辊1运动；述左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21上均沿周向每30度开有轴向槽，周向共开设十二个槽，每个槽内均匀安装五片水环下半导体制冷片，同时，所述左侧辊颈铜套3和右侧辊颈铜套21的外圆周表面分别通过槽与两侧冷却水环套筒连接，将轧辊1的运动传递至冷却水环动环。

本装置在工作时，可实现二级调控：

(1)左侧一级温度传感器8和右侧一级温度传感器16检测到辊端温度上升至T1时，开启第一级散热：左侧第一辊端半导体制冷环9、左侧第二辊端半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14和右侧第一辊端半导体制冷环15通电工作，轧辊1辊端温度经由辊端铜套和辊端半导体制冷环散出。

(2)左侧一级温度传感器8和右侧一级温度传感器16检测到辊端温度上升至T2时，开启第二级散热：左侧第一辊端半导体制冷环9、左侧第二辊端半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14和右侧第一辊端半导体制冷环15通电工作，同时左侧水环下半导体制冷片4和右侧水环下半导体制冷片20通电工作，左侧冷却水环5由左侧水环入水口6通入冷却液，右侧冷却水环19由右侧冷却水环17通入冷却液。

左侧二级温度传感器2和右侧二级温度传感器22检测到辊端温度上升至T3时，辊端冷却装置不足以调控辊端温度，应立即断开轧辊感应加热装置12电源，停止轧辊加热。

一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制方法，包以下步骤：

步骤1、轧辊加热工作前，检查左侧一级温度传感器8，左侧二级温度传感器2，右侧一级温度传感器16，右二级温度传感器22示数是否正常；

步骤2、向左侧冷却水环5和右侧冷却水环19通入冷却液，检查是否有液体泄露；

步骤3、向左侧水环下半导体制冷片4、左侧第一辊端半导体制冷环9、左侧第二半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14、右侧第一半导体制冷环15和右侧水环下半导体制冷片20通电，检查电路是否正常；

步骤4、轧辊感应加热装置开启，轧辊加热工作；

步骤5、左侧一级温度传感器8、左侧二级温度传感器2、右侧一级温度传感器16和右侧二级温度传感器22开始采集温度信号，左侧一级温度传感器8采集温度信号为T_l1，左侧二级温度传感器2采集信号为T_l2，右侧一级温度传感器16采集信号为T_r1，右侧二级温度传感器22采集信号为T_r2；控制系统中设定辊端一级冷却开启温度100摄氏度，二级冷却开启温度300摄氏度，辊端极限温度500摄氏度；设定两侧温度传感器的采集温度信号T_l1和T_r1的测量数值的允差为ΔT；

步骤6、根据预设温度与温度传感器采集温度实行以下辊端温度控制：

(6.1)检测轧辊两侧加热温度是否均匀，当T_l1与T_r1的差值大于ΔT时，认为此时轧辊两侧加热不均匀，应立即停止加热，检测感应加热装置是否有偏置情况，调整后重复此步骤；若差值小于ΔT，则进行下一步；

(6.2)当T_l1与T_r1上升至100时，开启第一级散热：左侧第一辊端半导体制冷环9，左侧第二辊端半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14和右侧第一辊端半导体制冷环15通电工作，轧辊1辊端温度经由辊端铜套和辊端半导体制冷环散出；

(6.3)当T_l2与T_r2上升至300时，开启第二级散热：左侧水环下半导体制冷片4和右侧水环下半导体制冷片20通电工作，左侧冷却水环5由左侧水环入水口6通入冷却液，由左侧水环出水口7排除冷却液，右侧冷却水环19由右侧冷却水环17通入冷却液，由右侧水环出水口18排除冷却液；

步骤7、左侧二级温度传感器2和右侧二级温度传感器22检测到辊端温度T_l2与T_r2上升至500时，轧辊1达到最大加热能力，应立即断开轧辊感应加热装置12电源；

步骤8、当轧辊1常规工作结束后，关闭轧辊感应加热装置12，辊端冷却装置保持工作状态，保持t1时间后，关闭第二级散热，左侧水环下半导体制冷片4和右侧水环下半导体制冷片20断电，冷却水环停止通冷却液，关闭一级散热，左侧第一辊端半导体制冷环9、左侧第二辊端半导体制冷环10、右侧第二辊端半导体制冷环14和右侧第一辊端半导体制冷环15断电。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述装置包括轧辊、轧辊感应加热装置、辊端半导体制冷组件、辊颈铜套、水环下半导体制冷片、冷却水环、一级温度传感器和二级温度传感器；所述轧辊感应加热装置设置在轧辊的一侧；所述辊端半导体制冷组件分别对称设置在轧辊左右两侧端面上；所述辊颈铜套分别对称设置在轧辊左右两侧的辊颈上；所述冷却水环分别设置在辊颈铜套的圆周外侧；所述水环下半导体制冷片分别均匀设置在辊颈铜套的外侧和冷却水环的内侧之间；所述一级温度传感器分别设置在轧辊左右两端面的外侧；所述二级温度传感器分别设置在轧辊左右两侧辊颈的外端部。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述辊端半导体制冷组件包括第一辊端半导体制冷环、第二辊端半导体制冷环、辊端铜套；所述辊端铜套同轴穿过辊颈后对应固定在轧辊一侧的端面上；所述第一辊端半导体制冷环同轴穿过辊颈后对应固定在辊端铜套圆周内侧的前端；所述第二辊端半导体制冷环同轴穿过辊颈后固定在辊端铜套前端并位于第一辊端半导体制冷环的圆周外侧。

3.根据权利要求2所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述第一辊端半导体制冷环的外侧表面每隔45度轴向安装有一组散热翅片；所述第二辊端半导体制冷环的外侧表面每隔30度轴向安装有一组散热翅片。

4.根据权利要求2所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述冷却水环包括水环套筒、水环外圈、水环端盖、静环、动环、动环固定环、弹簧、端盖密封环、静环第一密封环、静环第二密封环、动环密封环和静环防尘圈；所述水环套筒同轴设置在辊颈铜套的圆周外侧；所述弹簧同轴对称设置在水环套筒外圆周的前后两侧；所述动环固定环分别同轴设置在水环套筒外圆周的外侧，且所述弹簧分别抵在水环套筒和动环固定环之间；所述动环分别同轴设置在动环固定环的外侧；通过动环固定环能够将套筒的运动传递至动环；所述动环与水环套筒之间安装有动环密封圈；所述水环端盖开有通孔；位于左侧的静环外侧开有螺纹孔，通过螺钉固定在水环端盖内圈端面上；所述静环上安装有静环第一密封环和静环第二密封环，用于左侧静环与水环端盖之间的密封；所述水环外圈左侧开有螺纹孔，水环端盖外圈端面与水环外圈左侧通过螺钉连接；所述水环外圈与水环端盖之间安装有端盖密封环；所述水环外圈右侧通过螺钉与位于右侧的静环连接；所述动环与静环构成机械密封，安装时，所述动环与动环固定环连接，弹簧处于压缩状态；所述静环与动环依靠加工精度及装配精度保证密封；所述水环外圈的两侧分别设置有入水口和出水口。

5.根据权利要求4所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述辊颈铜套与轧辊过盈配合，传递轧辊运动；所述辊颈铜套上沿周向每度开有轴向槽，每个槽内均安装一片水环下半导体制冷片，同时，所述辊颈铜套的外圆周通过槽与水环套筒内圆周连接，将轧辊的运动传递至冷却水环动环。

6.根据权利要求4所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述静环和动环均采用耐磨损、耐高温材料支撑，且所述静环与动环接触面粗糙度小于等于3.2μm。

7.根据权利要求4所述的一种基于半导体制冷原理的轧辊辊端温度控制装置，其特征在于：所述水环下半导体制冷片、第一辊端半导体制冷环和第二半导体制冷环均为半导体制冷元件，通入电流时，由于半导体制冷原理，半导体制冷片会产生一端制冷，一端制热的效果；所述水环下半导体制冷片的冷端朝向辊颈铜套，用于提高辊颈铜套和与半导体制冷片的温度梯度，提高冷却效率；所述第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环的冷端朝向辊端铜套，用于增大轧辊辊端散热效率。

8.一种根据权利要求4所述装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、轧辊加热工作前，检查一级温度传感器和二级温度传感器示数是否正常；

步骤2、向两侧冷却水环通入冷却液，检查是否有液体泄露；

步骤3、向轧辊两侧的水环下半导体制冷片、第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环通电，检查电路是否正常；

步骤4、开启轧辊感应加热装置，进行轧辊加热工作；

步骤5、轧辊两侧的一级温度传感器和二级温度传感器开始采集温度信号；位于辊端左侧的一级温度传感器采集温度信号为T_l1，二级温度传感器采集信号为T_l2；位于辊端右侧的一级温度传感器采集信号为T_r1，二级温度传感器采集信号为T_r2；通过控制系统设定辊端一级冷却开启温度T1，二级冷却开启温度T2，辊端极限温度T3；设定两侧温度传感器的采集温度信号T_l1和T_r1的测量数值的允差为ΔT；

步骤6、根据预设温度与温度传感器采集温度实行以下辊端温度控制：

(6.1)检测轧辊两侧加热温度是否均匀，当T_l1与T_r1的差值大于ΔT时，认为此时轧辊两侧加热不均匀，应立即停止加热，检测感应加热装置是否有偏置情况，调整后重复此步骤，若差值小于ΔT，则进行下一步；

(6.2)当T_l1与T_r1上升至T1时，开启第一级散热：两侧第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环通电工作，轧辊辊端温度经由辊端铜套、辊端半导体制冷环散出；

(6.3)当T_l2与T_r2上升至时T2，开启第二级散热：两侧水环下半导体制冷片通电工作；左侧冷却水环由左侧水环入水口通入冷却液，由左侧水环出水口排除冷却液；右侧冷却水环由右侧冷却水环通入冷却液，由右侧水环出水口排除冷却液；

步骤7、轧辊两侧的二级温度传感器检测到辊端温度T_l2与T_r2上升至T3时，轧辊达到最大加热能力，应立即断开轧辊感应加热装置电源；

步骤8、当轧辊常规工作结束后，关闭轧辊感应加热装置，保持t时间后，关闭第二级散热，两侧水环下半导体制冷片断电，冷却水环停止通冷却液；关闭一级散热，两侧第一辊端半导体制冷环和第二辊端半导体制冷环断电。

Images