[发明专利]用于冷却轧机机架的轧辊的方法和冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却轧辊、尤其轧机机架的工作辊的一种方法和一种装置。

背景技术

在轧制金属时，参与轧制过程的轧辊、工作辊被加热。为了保护它免受损伤并且为了达到尽可能长的使用寿命，轧辊被冷却。在大多数轧机中，使用了目前的冷却系统，其借助于喷嘴(优选地扇形喷嘴(Flachstrahlduese))将冷却液喷到轧辊表面上。这种冷却被称作喷淋冷却。所选取的压力水平根据轧制设备处于6bar与12bar之间并且在例外情况中为20bar。除了该目的(即尽可能强化地冷却工作辊以便限制它的热负载和几何延展)，工作辊冷却应保持轧辊免受污物、氧化物颗粒和氧化皮颗粒。冷却效果随更高的冷却剂量和增加的冷却剂压力而提高。该系统的缺点是，在此需要高的能量并且在更高的压力下泵的维护是更昂贵的。

用于冷却工作辊的另一可能性为低压冷却。由文件WO 2008/104037A1已知一种在低压范围中带有高湍流冷却的(hochturbulent)冷却装置，在其中，借助于喷嘴或孔(其布置在凹状成形的冷却梁上)冷却轧辊。通过冷却梁的布置以及借助于侧板(其在正面安装在冷却梁处)，形成带有湍流的和非定向的流动的均匀地构造的水垫。然而，当轧辊的直径范围(其通过磨削产生)协调于冷却装置的弯曲时，冷却装置那么才令人满意地并可再现地工作。因为轧辊的现在通常的磨削区域为最大的轧辊直径的大约10％，所以需要多个用于不同的轧辊直径的冷却装置，这使平滑的(ausgefeilt)轧辊物流是必需的。可确定为缺点的是，对于每个机架和在每次工作辊更换之后的改变的轧辊直径调节冷却装置的曲率是不可能的，并且因此在轧制过程期间喷嘴或孔至轧辊表面的间距和因此冷却效果随辊轧更换而改变。

以流动冷却的形式的低压冷却在文件DE 36 16 070C2中说明，其中，在工作辊表面与冷却壳之间的限定的相对狭小的间隙中，冷却液以定向的方式并利用外部的压力被引导经过轧辊表面。压力水平更小并且取决于间隙宽度和流动速度。更高的冷却效果在这里通过更高的流动速度来获得。由于较低的压力水平，该系统不具有对轧辊表面的清洁的效果。该装置的缺点是，对于每个轧辊需要自己的冷却块，因为冷却块装配在轧辊安装件处。因此对于传统的热轧机，该冷却块的高数量是必需的。间隙宽度匹配于不同的工作辊直径以及冷却块跟随相应的工作辊位置已经同样被证明为不利的或非常昂贵的，这是因为间隙的调节必须手动地并在轧机机架外面实现。

发明内容

从所描述的现有技术出发，本发明的目的是提出一种方法和一种冷却装置，利用该方法或冷却装置最优地冷却轧机机架的轧辊，以便保护它免受热机械的疲劳并且免受磨损，其中，从能量的观点，如应考虑使所需要的冷却液流量和冷却液压力最小化以及所积累的结构成本和生产成本。

所提出的目的在方法方面利用权力要求1的特征以及在装置方面利用权力要求24的特征由此实现，即轧辊在低压冷却的同时还经受高压冷却，其中，轧辊在高压冷却时被直接喷以处于高压下的冷却液。

原则上，轧机机架的所有轧辊可利用根据本发明的冷却装置来冷却；而尤其地，本发明在工作辊中找到应用。

适宜地，总的冷却液量的大约20％被供给给高压冷却系统，而总的冷却液量的大约80％被供给给产生主要冷却效果的低压冷却系统。冷却液可从例如7-12m高的高位容器中取出，或者由低压泵直接产生。对于低压轧辊冷却的冷却液所必需的压力范围取决于轧辊的热负载并且处于例如0.5至小于5bar之间。可应用喷淋冷却、冷却剂帘幕、间隙冷却或流动冷却、高湍流冷却(图2)或者不同的低压系统的组合作为结构性的实施形式。

对于高压轧辊冷却(其同时满足轧辊表面清洁或去除氧化皮的目的)可以如在传统的系统中那样应用单排或双排的喷嘴梁。总的冷却液量的20％的较小的冷却液量对于该目的就足够，其中，对于冷却液，在5-50bar之间(优选地为12bar)的压力范围是必需的。所应用的对于高压轧辊冷却的冷却液的压力范围取决于这些轧辊参数：厚度减少量、在辊隙中的比面压力、轧制速度、带材温度、轧辊材料和所轧制的材料。

从环境观点出发，在同时满足所有的系统任务时，总能量的减小(泵消耗该能量)在“绿色工厂技术”的意义中是有利的。如果将带有更高的压力的传统的轧辊冷却的所耗费的泵能量与所建议的组合的低压高压冷却系统的相比较，那么得出以下区别：

泵的能量需求(不考虑泵效率)在对于带有5000m³/h的总轧辊冷却剂流量的2m-热带轧机的示例处(泵功率＝体积流量*压力升高)(提示：36是换算系数)

传统的轧辊冷却：