CN1211475A - 轧机工作辊的输出侧冷却装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
发明涉及一种轧机工作辊1、2的冷却装置,其改进在于:在夹层式配置中,在形成导流缝隙21的情况下,在冷却水上导板9的上方设有一块盖板20,缝隙21在其靠近工作辊1的那端与一个冷却水抽吸机构30相连。在冷却水下导板10下方,伸入在带刮板12的导板和下工作辊2表面区之间形成的导流角区24中地设有至少一根吸管35,此吸管与一个冷却水抽吸机构31相连。
Description
本发明涉及一种轧机工作辊的冷却装置，它在喷嘴梁中为各工作辊配设了具有喷嘴的冷却水管路，所述冷却装置还具有冷却水输入装置或受热冷却水的排出装置以及在上工作辊的配置中相对轧件表面成锐角地设置的且具有配属于上工作辊的前侧刮板的冷却水导板、紧接在轧件平面下方的且具有配属于下工作辊的刮板的近似平行的冷却水导板。本发明还涉及一种与之有关的工作辊冷却方法。
工作辊冷却装置和工作辊冷却方法是公知的。在这里，通常采用输入侧冷却方式和输出侧冷却方式。尽管其设备技术成本比较高，但工作辊的输入侧冷却方式效果不强。
有效的冷却工作辊的要求是应其与轧制工艺有关的任务而产生的。确切地讲，所述任务就是：
-防止明显地超过温度极限以保持工作辊的机械性能；
-限制在工作辊中的热应力并防止轧辊断裂；
-最大程度地减少在工作辊表面上的热裂纹；
-积极地影响工作辊的氧化膜，特别是在轧制铬钢时。
热量主要是在工作辊于辊缝处与轧件接触时产生的，并且它通过在轧件塑性变形时散发的变形热、在轧件和轧辊之间产生的摩擦热以及在工作辊和支承辊间的接触区内形成的摩擦热以及通过在输入侧区域和输出侧区域内的辐射热而得到增加。
为了实现轧辊的充分冷却，输出侧冷却效果是很重要的，这是因为必须在离开辊缝后尽早地从轧辊表面区域中吸走引入的热量，以便尽可能广泛和有效地避免热量渗入轧辊深层。
DE3616070A1公开了一种具有冷却水导板的轧机轧辊冷却装置，所述导板分别具有一个沿轧辊切向的曲面且它设置在各自轧辊的附近。所述冷却装置还具有一个用于将冷却水输入冷却水管路的冷却水输入分配器、一个用于将由冷却水输入分配器输入的冷却水从冷却水管路中排出的排水分配器、一个用于固定冷却水导板和根据轧辊直径来改变导板曲率的曲率调节机构的支承件，其中冷却水管路由冷却水导板和轧辊限定。导板厚度从边缘起沿切向向导板中心递增。在轧辊直径变化时，利用所述曲率调节机构使导板和轧辊之间的空间保持在所需的尺寸内，从而使轧辊受到充分冷却。在这种装置中出现了冷却水强制引导机构，其形状对应于轧辊圆周面，从而与轧辊保持不变距离地在冷却水引导机构和轧辊之间形成了一个空间，在压力下通过此空间输送冷却水，由此可以获得约四倍于常见的热传递系数的平均热传递系数。
此公知装置要求很高的技术开支。另外，难于触及地设置所述曲率调节机构且间歇地调节曲率要求大量看护工作。还由于迫使冷却剂沿辊面局部进入一条窄缝，所以它在流经所述窄缝时吸收热量，但它同等程度地失去了冷却强度。
公开号为01091903A的日本公开说明书公开了一种具有带刮板的上、下冷却水导板的工作辊输出侧冷却装置，所述导板在其靠近工作辊的那端具有一个用于冷却水/气混合物的喷嘴。由于将水雾喷入了工作辊和轧件之间的尖形深入的输出侧角区，所以可以获得充分的工作辊冷却效果并同时减少用水量。
公开号为01057908A的日本公开说明书描述了一种安装在冷却水导板前侧的水雾喷嘴以及一个上冷却水喷嘴和一个下冷却水喷嘴。利用该装置可以防止在工作辊表面形成裂纹。
公开号为06339712A的日本专利申请公开说明书描述了一种具有三重式叠置或对置的且配有喷嘴的冷却水管路以及一块带端侧刮板机构的冷却水上导板和一块带端侧刮板机构的冷却水下导板的工作辊输出侧冷却装置。上导板与上轧辊间隔地配有一个与辊轴向平行的且具有用于待排出冷却水的孔的管路，所述管路构成了一个两端开口的冷却水流出管路。另外，受热冷却水同样从工作辊中央区流向两侧。但由于在此装置中的受热冷却水只利用自然压差并通过较窄的管路横截面而从中央流向两侧，所以排流能力较差且不能随意加强排流能力。另外，在冷却水上导板和一个上工作辊的下区域之间的水平面大致位于排流管路的输入孔高度上。在这样的结构中，施加负压只能造成抽吸空气，而不能大量地抽走液体。另外，此装置不能在排流管路的不同区域内(在与辊轴向平行的方向上)提供不同的液体抽吸量且由此不能对形成预定热凸度进行控制。在这里没有设置一个用于下工作辊的待排放冷却水的排流机构。
基于这样的现有技术，本发明的任务是进一步设计上述类型的轧机工作辊冷却装置及其冷却方法，并作了改进，而克服了困难和技术限制，特别是使输出侧冷却对工作辊热性能的影响得到最佳化并可以尽早地吸去轧辊表面热量以便尽可能地抑制热量渗入工作辊深层。另外，由于分区域地排出冷却水，从而对沿轧辊轴分区域地形成热凸度进行了控制。
为解决上述任务，本发明在前述类型的轧机工作辊冷却装置中建议：
-用夹层式配置，在形成导流缝隙的情况下，在冷却水上导板上设有一块盖板，所述缝隙在其靠近工作辊的那端与一个冷却水抽吸机构相连；
-在冷却水下导板下方，伸入在带刮板的导板和下工作辊表面区之间形成的导流角区中地设有至少一个吸管，此吸管与一个冷却水抽吸机构相连。
在本发明的装置中，由于形成了导流缝隙且其与一个上工作辊的冷却水高效抽吸机构相连以及由于将吸管布置在于冷却水下导板和下工作辊的一个表面区之间产生的导流角区域内以及其与一个高效冷却水抽吸机构相连，从而保证了通过一个借助负压而人工提高的压差而明显地使冷却废水排放条件最佳化。特此产生了这样的可能性，如通过本发明的排流机构与高效泵抽吸侧相连而在其它限制内控制冷却水的排放。由此还可以出现这样一种有利可行方案，即通过在轧辊输出侧强制排出冷却废水而加强了冷却水排放，从而可以省去输入侧工作辊冷却布局，因此造成显著的成本节约或获得空间以便在工作辊输入侧采用新技术如辊缝润滑、在线研磨系统、测量系统等。
在本发明另一些有利设计方案中为本发明装置设置了这样的措施：导流缝隙通过纵向壁被分成至少三个即侧-中-侧平行槽区，给每个槽区分配了一个预定的轴向延伸段和一个独立的冷却水抽吸机构。另外，可以在预定限度内发挥对工作辊冷却作用(沿所示轴向)的影响，以便如希望的那样控制热凸度。
一种用于在输出侧冷却上述类型的轧机工作辊的冷却方法的特点在于，在工作辊输出侧且一方面在缝隙抽吸区前的输入区域内而另一方面在位于下工作辊和附属的冷却水导板之间的角区内，通过用一个上冷却水抽吸机构和一个下冷却水抽吸机构施加真空地抽出与工作辊进行完热交换后生成的水。
另外，为本发明的方法规定了，冷却水抽吸机构在工作辊的轴向延伸段上被分成若干抽吸区域且给这些区域指派了不同的抽吸功率。
本发明的其它细节、特征和优点在对附图示意地示出的实施例的后续描述中给出了。其中：
图1是根据现有技术在输出侧冷却轧机工作辊的装置的侧视图和局剖视图；
图2是根据本发明在输出侧冷却轧机工作辊的装置的侧视图和局剖视图。
如图1所示的、在输出侧冷却一个未进一步画出的轧机15的工作辊1、2的装置在高度可调的喷嘴梁中为各工作辊配置了一个配有喷嘴3、4的冷却水管路7、8。此装置具有冷却水输入装置5、6。在此结构中未设置用于有秩序地输出受热冷却水的装置。轧制线由虚线X-X表示。在上工作辊1的配置中，与轧件表面成锐角地装设了一块具有压靠工作辊1的前侧刮板11的冷却水导板9。同样紧接在轧制件平面X-X下方设置了一块具有压靠在下工作辊2上的刮板12的且近似水平的冷却水导板10。冷却水上导板9在其远离工作辊1的那端支承在万向铰接头17上并被一个施力机构如一个与刮板11相连的气压缸13在预定力作用下近似切向地压在上工作辊1上。冷却水下导板10在其远离工作辊2的那端支承在一个铰接头18上并和刮板12一起如在其自重作用下保持在防护位置上。
与用深色阴影线表示的区域相应地，可以在这里积聚流出的冷却水而直到到达水位16。一方面，这明显阻碍了形成自由射束3、4，另一方面，冷却水流出不够快。这种情况尤其出现在上辊冷却区内，这是因为带冷却水上导板9的刮板11防止了液体不受阻碍地向下流出。经验还表明，下工作辊也不能无阻碍地流走。在这种情况下造成了回流受阻现象，例如这可能造成下输出侧刮板的抬起。
由此带来了这样的缺点，即新鲜的冷却液并非不受阻碍地到达工作辊1、2。于是，它们喷入自身构成的回流区，结果只获得了与直接喷射工作辊相比受到限制的冷却效果。
图2示出了本发明的轧机工作辊1、2的输出侧冷却装置的结构。在这里，相同的功能部件用具有相同的附图标记。
在根据本发明的装置实施方案中，这样获得了上述任务的解决方案，即在夹层式配置中，在形成导流缝隙21的情况下在冷却水上导板9上设置了一块盖板20。缝隙21在其远离工作辊1的那端与冷却水抽吸机构30相连。
在冷却水下导板10下方设有至少一根吸管25，此吸管与冷却水抽吸机构31相连，该吸管一直伸入在带刮板12的冷却水下导板和下工作辊2表面区之间形成的导流角区24。
图2所示实施例的技术优点主要在于：夹层式布置冷却水上导板9且根据实际的工作辊直径和辊缝如图所示地沿双箭头19方向调节喷嘴梁高度。通过夹层式结构形成的缝隙21被用作废冷却水的抽吸槽。由此带来了以下优点：
-新鲜的冷却液直接作用于工作辊1上，在这里只需排出由射速脉冲引起的一层较薄的液膜穿过射束脉冲；
-可以更低地即更靠近辊缝X-X地设置喷嘴梁；
-由于抽吸机构30的作用，冷却液以受迫的速度沿工作辊1流过，这造成明显加强的热传递系数和冷却效果的改善；
-只有少量的水不确定地流出，同时只有少量的水从四面冲击下支承辊轴承座的耐磨衬板；可以长期保留存于此的润滑脂层，由此显著降低对耐磨衬板的腐蚀。
在刮板12以及冷却水下导板10的下方，由于布置了吸管25，所以在这里极大地减少了不确定地冷却水量。在这里，相同的优点也适用于上冷却水抽吸机构30。另外，如每个机架的抽吸可以通过一个在干燥装置中的立式潜水泵实现，所述的干燥装置也适用于异步驱动。作为一种替换方式，也可以采用为单个喷嘴梁平行地配置许多独立泵的方案。由此带来了以下优点，即可以根据辊身宽度抽吸不同的流量并由此可以实现对工作辊1、2热凸度的影响。
在缝隙21输入侧区域内形成了利于流动的抽吸区23条件下，远离工作辊1的盖板20区域向上弯曲。同时，在抽出流出的冷却水时获得了很有利的流动条件。
这在下工作辊上很简单地实现了，其方式是吸管25在其吸入孔区域内向上弯曲。
还可以规定，至少利于流动的导流缝隙的抽吸区23对应于工作辊1的轴向延伸段，导流缝隙21的横侧面在形成至少一个槽26的情况下是封闭的。
还可以涉及这样的措施，即冷却水抽吸机构30、31分别通过一定数量的软管32、33与至少一个泵的抽吸侧相连。
为了能够根据辊身宽度抽吸不同的流量以便影响工作辊1、2的热凸度，导流缝隙通过纵向壁被分成至少三个即侧-中-侧平行槽段且其中的每个槽段配属于一定的轴向延伸段和一个独立的冷却水抽吸机构。
此外，在其轴向延伸段上为下工作辊2的冷却水抽吸机构31分别分区地配属了一定数量的吸管25，这些吸管分别与一个独立的冷却水抽吸机构相连。
在装置工作中，一方面在缝隙21的抽吸区23之前的输入侧区域内，而另一方面在下工作辊2和所属冷却水导板10之间的角区24内，通过用上冷却水抽吸机构和下冷却水抽吸机构30、31施加的负压明显地将与工作辊1、2进行完热交换后形成的水抽出。在工作辊1、2的轴向延伸段上，冷却水抽吸机构30、31被分成一定数量的抽吸区并为其配置了不同的抽吸效率。
附图标记一览表1-上工作辊；2-下工作辊；3-上喷嘴；4-下喷嘴；5-上冷却水输入机构；6-下冷却水输入机构；7-上冷却水管路；8-下冷却水管路；9-冷却水上导板；10-冷却水下导板；11-上刮板；12-下刮板；13-升降气压缸；15-轧机立柱；16-输出液水平面；17-万向接头；18-接头；19-双箭头，高度可调；20-盖板；21-缝隙；22-靠近端；23-抽吸区；24-角区；25-吸管；26-槽；30-上冷却水抽吸机构；31-下冷却水抽吸机构；32-上软管；33-下软管。
Claims (13)
1．一种轧机工作辊(1,2)的冷却装置，此冷却装置在一个喷嘴梁中为各工作辊配备了具有喷嘴(3,4)的冷却水管路(7,8)并且此冷却装置还具有冷却水输入装置或受热冷却水的排出装置以及在上工作辊(1)的配置中相对轧件表面成锐角地设置的且具有配属于工作辊(1)的前侧刮板(11)的冷却水导板(9)、紧接在轧件平面(X-X)下方的且具有配属于下工作辊(2)的刮板(12)的近似平行的冷却水导板(10)，其特征在于，
-用夹层式配置，在形成导流缝隙(21)的情况下，在冷却水上导板(9)上方设置一块盖板(20)，所述缝隙(21)在其靠近工作辊(1)的那端与一个冷却水抽吸机构(30)相连；
-在冷却水下导板(10)的下方，以伸入在带刮板(12)的导板和下工作辊(2)表面区之间形成的导流角区(24)方式设有至少一根吸管(35)，此吸管与一个冷却水抽吸机构(31)相连。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置只设置在工作辊(1,2)的输出侧。
3．如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在缝隙(21)输入侧区域中构成抽吸区(23)的条件下，盖板(20)在其远离工作辊(1)的区域内向上弯曲。
4．如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，吸管(25)在其吸入孔区域内向上弯曲。
5．如权利要求1-4中的一项或多项所述的装置，其特征在于，至少导流缝隙(21)的抽吸区(23)对应于工作辊(1)的轴向延伸段。
6．如权利要求1-5中的一项或多项所述的装置，其特征在于，在形成一条槽(26)的情况下，导流缝隙(21)的横向侧面是封闭的。
7．如权利要求1-6中的一项或多项所述的装置，其特征在于，分别具有一定数量的软管(32,33)的冷却水抽吸机构(30,31)与至少一个泵的抽吸侧相连。
8．如权利要求1-7中的一项或多项所述的装置，其特征在于，导流缝隙(21)被纵向壁分成至少三个即侧-中-侧平行槽区，为每个槽区指派于一个预定的轴向延伸段和一个独立的冷却水抽吸机构。
9．如权利要求1-7中的一项或多项所述的装置，其特征在于，下工作辊(2)的冷却水抽吸机构(31)在其轴向延伸段上分别分区域地配属了一定数量的吸管(25)，这些吸管分别与一个独立的冷却水抽吸机构相连。
10．用于冷却如权利要求1指出的类型的轧机工作辊(1,2)的冷却方法，其特征在于，在工作辊输出侧且一方面在缝隙(21)抽吸区(23)前的输入侧区域内而另一方面在位于下工作辊(2)和附属的冷却水导板(10)之间的角区(24)内，通过用一个上冷却水抽吸机构和一个下冷却水抽吸机构(30,31)施加负压而将与工作辊(1,2)进行完热交换后而生成的水抽出。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，冷却水抽吸机构(30,31)在工作辊(1,2)的轴向延伸段上被分成一定数量的抽吸区且为它们指定了不同的抽吸功率。
12．如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，每架轧机的抽吸是通过至少一个在同样适用于异步驱动的干燥装置中的立式潜水泵而实现的。
13．如权利要求10-12中至少一项所述的方法，其特征在于，可以与刮板(11)无关地或与冷却水导板(9,10)无关地根据实际的工作辊辊径和辊缝来调节带冷却水管路(7)的喷嘴梁的高度。
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