CN214078482U - 轧辊冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轧辊冷却装置。本实用新型包括主体水管和喷头，主体水管上连接有进水管，主体水管的中心轴线呈弧形分布，喷头沿着主体水管的轴线方向间隔设置多件，喷头与主体水管相连接，且两者的连接点位于主体水管外侧壁为凹面的这一侧，主体水管的内壁断面形状为矩形，将主体水管用于连接喷头这一侧的侧壁设定为第一弧形板，喷头的内孔断面形状为长条形，喷头内孔断面的长度方向与第一弧形板的宽度方向相一致。相较于圆形喷头，本实用新型冷却效果更好，也更均匀。

Description

轧辊冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种轧辊冷却装置，尤其涉及棒线材生产线牌坊式立式轧机的轧辊冷却装置，属于热轧型钢生产中轧辊表面的冷却装置技术领域。

背景技术

在钢坯轧制的过程中,粗中轧轧机轧辊冷却起着至关重要的作用，可以降低轧辊表面温度，减少轧材对轧辊表面的热冲击，减少裂纹的产生。可以减小轧辊内外温差，降低轧辊热应力，防止轧辊断裂。可以改变钢材力学性能等。不论是对设备还是对工艺都有着重大影响。但是在实际生产过程中，轧辊冷却装置作为轧机的附属设备，往往不受重视，然而不充分不均匀的冷却经常造成严重后果，轻则表面磨损不均、产生微裂纹影响产品质量，重则发生断辊事故。

现有生产线中的粗中轧机组为水平和立式二辊串列闭口式牌坊轧机，轧机机架与进出口导卫、水管分离布置。1～3#轧机为550轧机，轧辊的辊径范围是540～600mm；4～6#轧机为 450轧机，轧辊的辊径范围是420～480mm；7～12#轧机为380轧机，轧辊的辊径范围是370～ 420mm。该生产线的粗中轧轧机冷却水管设计思想老化，冷却效果不佳，普遍存在槽孔龟裂、疲劳层厚、轧槽轧制量低等现象，甚至经常发生断辊等严重问题，轧辊消耗量大，轧辊成本居高不下，移槽、换辊次数多，导致作业率低下，严重制约了产能。并且因为轧辊冷却效果不佳，甚至引起严重的成品质量问题。

该生产线中的2#轧机为立式轧机，孔型槽口宽度为143，槽底宽度为123，孔型图如图 11所示。使用的冷却水管如图13所示，图13中A处的局部剖面图如图14所示。冷却水管主管为DN60的圆形金属管，冷却水喷头为DN40的圆形金属管，冷却水喷头的内孔截面积大，但冷却水喷淋后，过于集中在槽孔中部及下部，导致槽孔上方冷却效果差，槽孔龟裂和掉肉现象严重，轧槽轧制量小，疲劳层厚度大，车削厚度大，轧辊使用期数少，甚至发生断辊事故。

现有老式冷却水管与轧辊的位置图如图12所示，调整位置受限，当轧辊由图12中的最大辊径轧辊(600mm辊径)车削至最小辊径轧辊(540mm辊径)时，水管调整位置受限，冷却水管与轧辊的距离增大，导致冷却效果下降。另外，水管无良好的固定方式，只能采取铁丝捆绑等方式固定，经常松动、移位，导致槽孔冷却不良而损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种冷却效果更好的轧辊冷却装置。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：轧辊冷却装置，包括主体水管和喷头，主体水管上连接有进水管，主体水管的中心轴线呈弧形分布，喷头沿着主体水管的轴线方向间隔设置多件，喷头与主体水管相连接，且两者的连接点位于主体水管外侧壁为凹面的这一侧，主体水管的内壁断面形状为矩形，将主体水管用于连接喷头这一侧的侧壁设定为第一弧形板，喷头的内孔断面形状为长条形，喷头内孔断面的长度方向与第一弧形板的宽度方向相一致。

进一步的是：以第一弧形板的外表面作为参考平面，将喷头内孔断面在长度方向的中心线设定为中心线A，将第一弧形板在宽度方向的中心线设定为中心线B，中心线A相对于中心线B偏移设定距离；对于相邻的两件喷头，喷头的中心线A相对于中心线B往不同方向偏移。

进一步的是：将主体水管上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，以第一平面板的外表面作为参考平面，将喷头内孔的中心线设定为中心线C，将中心线C与主体水管中心轴线的交点设定为定位点A，将定位点A所在位置的主体水管法向断面作为基准面A，中心线C相对于基准面A呈倾斜布置。

进一步的是：将主体水管上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，将喷头内孔的中心线设定为中心线C，以垂直于第一平面板的外表面、且与中心线C相重合的平面作为参考平面，中心线C相对于第一弧形板的外表面呈倾斜布置；当第一平面板呈水平布置时，在喷头内孔的出水方向上，中心线C相对于第一弧形板的外表面为倾斜向上布置。

进一步的是：还包括固定座和支撑架，将主体水管上与第一弧形板呈相对布置的侧壁板设定为第二弧形板，支撑架的一端与第二弧形板其中一端的外表面固定连接，另一端与固定座通过铰接轴转动连接，铰接轴的轴线方向与第一弧形板的宽度方向相一致；支撑架的中部连接有辅助支架，辅助支架设置有与主体水管转动行程相匹配的第一连接孔，固定座设置有与第一连接孔相对应的第二连接孔；当主体水管转动到设定位置时，在第一连接孔和第二连接孔所在位置，通过销轴或者螺栓将辅助支架和固定座连接固定。

进一步的是：固定座包括呈相对布置的第一支臂板和第二支臂板，第一支臂板上设置有转动连接孔一、固定连接孔一、固定连接孔二和固定连接孔三，第二支臂板上设置有转动连接孔二、固定连接孔四、固定连接孔五和固定连接孔六，转动连接孔一和转动连接孔二同轴线布置，固定连接孔一和固定连接孔四同轴线布置，固定连接孔二和固定连接孔五同轴线布置，固定连接孔三和固定连接孔六同轴线布置；

支撑架包括套管和支撑板，套管的外侧壁在其长度方向的中部位置通过一块或者多块支撑板与主体水管相连接；其中一件的支撑板在中部位置固定连接辅助支架，辅助支架上设置有固定连接孔七、固定连接孔八和固定连接孔九；

固定座设置有与转动连接孔一和转动连接孔二相连接的第一销轴,第一销轴的中部从套管内穿过，与套管形成转动配合；

当主体水管转动到设定位置A时，固定连接孔一、固定连接孔四、固定连接孔七同轴线，在固定连接孔一所在位置，通过第二销轴将辅助支架和固定座连接固定；

当主体水管转动到设定位置B时，固定连接孔二、固定连接孔五、固定连接孔八同轴线，在固定连接孔二所在位置，通过第二销轴将辅助支架和固定座连接固定；

当主体水管转动到设定位置C时，固定连接孔三、固定连接孔六、固定连接孔九同轴线，在固定连接孔三所在位置，通过第二销轴将辅助支架和固定座连接固定。

本实用新型的有益效果是：在实施时，主体水管安装在轧辊的旁侧，第一弧形板的弧形面与轧辊的外轮廓相匹配，第一弧形板的宽度方向与轧辊的轴线方向相一致，粗中轧所有轧机均可适用；本实用新型中主体水管的内壁断面形状为矩形，在此基础上设计了扁平状的冷却喷头，并且喷头内孔断面的长度方向与第一弧形板的宽度方向相一致，相较于圆形喷头，冷却效果更好，也更均匀。此外，由于孔型中间相较于两侧受热更加严重，为进一步提高轧辊表面冷却效果的均匀性，冷却喷头采用偏心设置结合交叉错位布置的方式，以使冷却面更加均匀。本实用新型还出一种斜角喷射方式，相较于垂直冷却，其冷却液的喷溅更少，冷却液与轧辊表面接触时间更长，更利于将轧辊表面热量的带走。主体水管采用可调节的连接结构进行安装，可调节喷头与轧辊表面间距，以更好地适应不同辊径。并且采用插销的方式固定和定位，可便于冷却装置快速安装拆卸。本实用新型适用于热轧型钢生产中轧辊表面的冷却，使用冷却介质为液体；使用本装置能很好的实现对轧辊表面的均匀冷却，降低轧辊表面因为受热不均而引起的热膨胀差异，从而降低轧辊热疲劳应力，减少轧辊表面磨损和龟裂剥落现象的发生，显著提高轧辊的使用寿命。通过特殊设计的冷却装置和安装固定方式，以及对冷却介质压力与流量的控制，可实现轧辊表面径向均匀冷却，满足了热轧型钢设备连续化、高速化、专业化发展要求，确保了产品表面质量。

附图说明

图1是本实用新型中的轧辊冷却装置装配图；

图2是本实用新型中的上轧辊冷却装置图；

图3是图2中B处的局部剖面图；

图4是图2中C-C剖面图；

图5是图2中D-D剖面图；

图6是本实用新型中的主体水管展开图；

图7是本实用新型中的下轧辊冷却装置图；

图8是本实用新型在导卫和水管固定座第一支臂板所在位置的装配示意图；

图9是本实用新型在导卫和水管固定座第二支臂板所在位置的装配示意图；

图10是冷却装置固定和定位原理图；

图11是现有技术中的2#轧机孔型图；

图12是现有技术中的老式冷却装置装配图；

图13是现有技术中的老式冷却装置图；

图14是图13的A处剖面图。

图中标记为：冷却装置1，主体水管101，喷头102，冷却装置的固定机构103，套管103a，支撑板103b，固定连接孔七104a，固定连接孔八104b，固定连接孔九104c，进水管105，固定座2，固定连接孔一201a，固定连接孔二202a，固定连接孔三203a，固定连接孔四201b，固定连接孔五202b，固定连接孔六203b，转动连接孔一204a，转动连接孔二204b，最大辊径轧辊3，最小辊径轧辊4，第一销轴5a，第二销轴5b。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图7所示，本实用新型中的冷却装置1包括主体水管101和喷头102，主体水管 101上连接有进水管105，主体水管101的中心轴线呈弧形分布，喷头102沿着主体水管101 的轴线方向间隔设置多件，喷头102与主体水管101相连接，且两者的连接点位于主体水管 101外侧壁为凹面的这一侧，主体水管101的内壁断面形状为矩形，将主体水管101用于连接喷头102这一侧的侧壁设定为第一弧形板，喷头102的内孔断面形状为长条形，喷头102 内孔断面的长度方向与第一弧形板的宽度方向相一致。在本实施例中，主体水管101的内孔截面设计为长度110mm、宽度60mm，第一弧形板位于矩形截面的长边侧，即第一弧形板的宽度为110mm；第一弧形板在主体水管101内壁这一侧的弧面半径设计为400mm，第一弧形板的展开长度(即弧长)设计为720mm。喷头102的内孔截面设计为长条形的腰形孔，其内孔截面宽度为8mm、长度为68mm。喷头102凸出于主体水管101的长度为30mm～35mm。相较于圆形喷头，在改进主体水管101和喷头102的内孔截面构造后，可使得冷却效果更好，也更均匀。该改进结构在粗中轧所有轧机均可适用。

参考图6，由于孔型中间相较于两侧受热更加严重，为进一步提高轧辊表面冷却效果的均匀性，本实用新型中的冷却喷头采用偏心设置结合交叉错位布置的方式，以使冷却面更加均匀，具体布置方式为：以第一弧形板的外表面作为参考平面，将喷头102内孔断面在长度方向的中心线设定为中心线A，将第一弧形板在宽度方向的中心线设定为中心线B，中心线A相对于中心线B偏移设定距离；对于相邻的两件喷头102，喷头102的中心线A相对于中心线B 往不同方向偏移。该改进结构在粗中轧所有轧机均可适用。在本实施例中，喷头102的中心线A相对于中心线B偏移10mm设置。

参考图2，本实用新型还提出一种斜角喷射方式，将主体水管101上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，以第一平面板的外表面作为参考平面，将喷头102内孔的中心线设定为中心线C，将中心线C与主体水管101中心轴线的交点设定为定位点A，将定位点A所在位置的主体水管101法向断面作为基准面A，中心线C相对于基准面A呈倾斜布置，在图2中，中心线C相对于基准面A的倾斜夹角标记为θ，该夹角一般设计为20°～35°。相较于垂直冷却，采用斜角喷射方式，冷却液的喷溅更少，冷却液与轧辊表面接触时间更长，更利于将轧辊表面热量的带走。该改进结构在粗中轧所有轧机均可适用。

参考图4，针对立式轧机，冷却水喷淋后，过于集中在槽孔中部及下部，导致槽孔上方冷却效果差的问题，本实用新型还提出另外一种斜角喷射方式，将主体水管101上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，将喷头102内孔的中心线设定为中心线C，以垂直于第一平面板的外表面、且与中心线C相重合的平面作为参考平面，中心线C相对于第一弧形板的外表面呈倾斜布置；当第一平面板呈水平布置时，在喷头102内孔的出水方向上，中心线C相对于第一弧形板的外表面为倾斜向上布置，在图4中，中心线C相对于第一弧形板的外表面的倾斜夹角标记为β，在本实施例中，该夹角设计为72°。此外，图4所示的斜角喷射方式和图2所示的斜角喷射方式可以组合应用。

参考图7至图10，本实用新型在实施时，还包括固定座2和支撑架，将主体水管101上与第一弧形板呈相对布置的侧壁板设定为第二弧形板，支撑架的一端与第二弧形板其中一端的外表面固定连接，另一端与固定座2通过铰接轴转动连接，铰接轴的轴线方向与第一弧形板的宽度方向相一致；支撑架的中部连接有辅助支架，辅助支架设置有与主体水管101转动行程相匹配的第一连接孔，固定座2设置有与第一连接孔相对应的第二连接孔；当主体水管 101转动到设定位置时，在第一连接孔和第二连接孔所在位置，通过销轴或者螺栓将辅助支架和固定座2连接固定。

其中，固定座2可以直接利用导卫和水管固定座实施，第一连接孔和第二连接孔可根据转动行程，设计多组连接孔的方式实施，也可沿着转动轨迹设置弧形分布的连接孔来实现。为使得的结构简单可靠，易于实施，本实用新型优选地装配方式为：固定座2包括呈相对布置的第一支臂板和第二支臂板，第一支臂板上设置有转动连接孔一204a、固定连接孔一201a、固定连接孔二202a和固定连接孔三203a，第二支臂板上设置有转动连接孔二204b、固定连接孔四201b、固定连接孔五202b和固定连接孔六203b，转动连接孔一204a和转动连接孔二 204b同轴线布置，固定连接孔一201a和固定连接孔四201b同轴线布置，固定连接孔二202a 和固定连接孔五202b同轴线布置，固定连接孔三203a和固定连接孔六203b同轴线布置；支撑架包括套管103a和支撑板103b，套管103a的外侧壁在其长度方向的中部位置通过一块或者多块支撑板103b与主体水管101相连接；其中一件的支撑板103b在中部位置固定连接辅助支架，辅助支架上设置有固定连接孔七104a、固定连接孔八104b和固定连接孔九104c。具体实施时，为方便加工制作，固定连接孔可采用焊接螺母的方式设置。在本实施例中，套管103a采用内径为25mm，长度为270mm的钢管，支撑板103b采用两块宽度为100mm的钢板，套管103a与支撑板103b焊接固定，支撑板103b与主体水管101焊接固定；其中一块支撑板 103b在其中部焊接一段直径为20mm的圆钢，圆钢尾端焊接M20螺母，该螺母的内孔作为固定连接孔九104c；该螺母上再焊接两段直径为20mm的圆钢，两段圆钢的尾端分别焊接一个 M20螺母，这两个螺母的内孔分别作为固定连接孔七104a、固定连接孔八104b，从而构成安装时的辅助支架。相应地，在固定座2的两个支臂板上，设计有内径为25mm的通孔作为转动连接孔一204a和转动连接孔二204b；在对应位置焊接六个M20螺母，螺母内孔依次作为固定连接孔一201a、固定连接孔二202a、固定连接孔三203a、固定连接孔四201b、固定连接孔五202b、固定连接孔六203b。

在具体装配时，固定座2设置有与转动连接孔一204a和转动连接孔二204b相连接的第一销轴5a,第一销轴5a的中部从套管103a内穿过，与套管103a形成转动配合；由于套管103a、支撑架和主体水管101是固定连接在一起的，所以主体水管101能够以第一销轴5a为转轴进行转动，从而使得冷却装置1可以朝向靠近或者远离轧辊的方向移动。

当主体水管101转动到设定位置A时，固定连接孔一201a、固定连接孔四201b、固定连接孔七104a同轴线，在固定连接孔一201a所在位置，通过第二销轴5b将辅助支架和固定座 2连接固定。通过第一销轴5a和第二销轴5b的组合，冷却装置1就被完全固定和定位，冷却装置1在垂直方向和水平方向均不能运动。在本实施例中，当主体水管101转动到设定位置A时，适用于最大辊径轧辊3(辊径600mm)，此位置即为轧辊最大辊径时，冷却装置1与轧辊间最合理的相对位置。此时，另外两组固定连接孔在垂直方向上未对正。

当轧辊辊径改变，需要调节冷却装置1的位置时，取下第二销轴5b，使得主体水管101 转动。当主体水管101转动到设定位置B时，固定连接孔二202a、固定连接孔五202b、固定连接孔八104b同轴线，在固定连接孔二202a所在位置，通过第二销轴5b将辅助支架和固定座2连接固定。在本实施例中，当主体水管101转动到设定位置B时，主体水管101前端相对轧辊方向靠近约15mm。此位置即为轧辊重车、辊径减小后，冷却装置1与轧辊间最合理的相对位置。

当轧辊辊径改变，需要继续调节冷却装置1的位置时，取下第二销轴5b，使得主体水管101转动。当主体水管101转动到设定位置C时，固定连接孔三203a、固定连接孔六203b、固定连接孔九104c同轴线，在固定连接孔三203a所在位置，通过第二销轴5b将辅助支架和固定座2连接固定。在本实施例中，当主体水管101转动到设定位置C时，主体水管101前端相对轧辊方向再靠近约15mm。此位置即为轧辊二次重车、辊径减小后，冷却装置与轧辊间最合理的相对位置。本实用新型能牢固地将冷却装置1固定、定位，并能随轧辊辊径的变化，调整冷却装置1与轧辊的相对位置，在实际使用中产生良好的效果。使用两个插销固定和定位冷却装置1，安装和拆卸方便快速，可极大的提高生产效率。上述连接定位结构在粗中轧所有轧机均可适用。

Claims (6)

1.轧辊冷却装置，包括主体水管(101)和喷头(102)，主体水管(101)上连接有进水管(105)，主体水管(101)的中心轴线呈弧形分布，喷头(102)沿着主体水管(101)的轴线方向间隔设置多件，喷头(102)与主体水管(101)相连接，且两者的连接点位于主体水管(101)外侧壁为凹面的这一侧，其特征在于：主体水管(101)的内壁断面形状为矩形，将主体水管(101)用于连接喷头(102)这一侧的侧壁设定为第一弧形板，喷头(102)的内孔断面形状为长条形，喷头(102)内孔断面的长度方向与第一弧形板的宽度方向相一致。

2.如权利要求1所述的轧辊冷却装置，其特征在于：以第一弧形板的外表面作为参考平面，将喷头(102)内孔断面在长度方向的中心线设定为中心线A，将第一弧形板在宽度方向的中心线设定为中心线B，中心线A相对于中心线B偏移设定距离；对于相邻的两件喷头(102)，喷头(102)的中心线A相对于中心线B往不同方向偏移。

3.如权利要求1所述的轧辊冷却装置，其特征在于：将主体水管(101)上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，以第一平面板的外表面作为参考平面，将喷头(102)内孔的中心线设定为中心线C，将中心线C与主体水管(101)中心轴线的交点设定为定位点A，将定位点A所在位置的主体水管(101)法向断面作为基准面A，中心线C相对于基准面A呈倾斜布置。

4.如权利要求1所述的轧辊冷却装置，其特征在于：将主体水管(101)上与第一弧形板相邻的任意一件侧壁板设定为第一平面板，将喷头(102)内孔的中心线设定为中心线C，以垂直于第一平面板的外表面、且与中心线C相重合的平面作为参考平面，中心线C相对于第一弧形板的外表面呈倾斜布置；当第一平面板呈水平布置时，在喷头(102)内孔的出水方向上，中心线C相对于第一弧形板的外表面为倾斜向上布置。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的轧辊冷却装置，其特征在于：还包括固定座(2)和支撑架，将主体水管(101)上与第一弧形板呈相对布置的侧壁板设定为第二弧形板，支撑架的一端与第二弧形板其中一端的外表面固定连接，另一端与固定座(2)通过铰接轴转动连接，铰接轴的轴线方向与第一弧形板的宽度方向相一致；支撑架的中部连接有辅助支架，辅助支架设置有与主体水管(101)转动行程相匹配的第一连接孔，固定座(2)设置有与第一连接孔相对应的第二连接孔；当主体水管(101)转动到设定位置时，在第一连接孔和第二连接孔所在位置，通过销轴或者螺栓将辅助支架和固定座(2)连接固定。

6.如权利要求5所述的轧辊冷却装置，其特征在于：固定座(2)包括呈相对布置的第一支臂板和第二支臂板，第一支臂板上设置有转动连接孔一(204a)、固定连接孔一(201a)、固定连接孔二(202a)和固定连接孔三(203a)，第二支臂板上设置有转动连接孔二(204b)、固定连接孔四(201b)、固定连接孔五(202b)和固定连接孔六(203b)，转动连接孔一(204a)和转动连接孔二(204b)同轴线布置，固定连接孔一(201a)和固定连接孔四(201b)同轴线布置，固定连接孔二(202a)和固定连接孔五(202b)同轴线布置，固定连接孔三(203a)和固定连接孔六(203b)同轴线布置；

支撑架包括套管(103a)和支撑板(103b)，套管(103a)的外侧壁在其长度方向的中部位置通过一块或者多块支撑板(103b)与主体水管(101)相连接；其中一件的支撑板(103b)在中部位置固定连接辅助支架，辅助支架上设置有固定连接孔七(104a)、固定连接孔八(104b)和固定连接孔九(104c)；

固定座(2)设置有与转动连接孔一(204a)和转动连接孔二(204b)相连接的第一销轴(5a),第一销轴(5a)的中部从套管(103a)内穿过，与套管(103a)形成转动配合；

当主体水管(101)转动到设定位置A时，固定连接孔一(201a)、固定连接孔四(201b)、固定连接孔七(104a)同轴线，在固定连接孔一(201a)所在位置，通过第二销轴(5b)将辅助支架和固定座(2)连接固定；

当主体水管(101)转动到设定位置B时，固定连接孔二(202a)、固定连接孔五(202b)、固定连接孔八(104b)同轴线，在固定连接孔二(202a)所在位置，通过第二销轴(5b)将辅助支架和固定座(2)连接固定；

当主体水管(101)转动到设定位置C时，固定连接孔三(203a)、固定连接孔六(203b)、固定连接孔九(104c)同轴线，在固定连接孔三(203a)所在位置，通过第二销轴(5b)将辅助支架和固定座(2)连接固定。

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