專利名稱：一種熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法。更具體地講，涉及一種能夠減少冷卻液與鋼板的接觸時間的熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法。
背景技術：
熱矯直機用于高溫鋼板的板形矯直，矯直過程中矯直輥的溫度會升高，因此需對矯直輥進行冷卻。熱矯直機矯直輥傳統(tǒng)的冷卻方式有外部集管冷卻和內(nèi)部循環(huán)冷卻兩種方式。通常，外部集管冷卻是在矯直輥的表面直接進行噴水冷卻，冷卻效率高，但這種冷卻方式由于鋼板與冷卻水直接接觸，易損傷鋼板的表面質(zhì)量，甚至會由于溫度分布不均對鋼板的性能產(chǎn)生影響。內(nèi)部循環(huán)冷卻方式避免了鋼板與冷卻水直接接觸，但對矯直輥面的冷卻效果相對較差，輥面溫度較高，導致輥面強度、硬度快速下降，從而加快了輥面磨損，影響矯直輥的使用壽命。第CN101698210號中國專利申請公開了一種中板熱矯直機外冷水工藝參數(shù)的確定方法，其主要以控制矯直輥的溫度為目標，通過建立模型實現(xiàn)外冷水流量的控制，實現(xiàn)矯直輥的使用壽命的延長的目的。該方法對于控制矯直輥的溫度是有效的，但是，由于外冷水容易接觸鋼板，因此鋼板矯直過程中易出現(xiàn)矯直輥表面結(jié)瘤、粘結(jié)異物的情況，對鋼板的表面質(zhì)量造成較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法。本發(fā)明的一方面提供了一種能夠減少冷卻水與鋼板的接觸時間，從而能夠防止在矯直過程中出現(xiàn)熱矯直輥表面結(jié)瘤、粘結(jié)異物等缺陷的熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法。本發(fā)明的一方面提供了一種熱矯直輥的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括內(nèi)冷部件， 設置在熱矯直輥的內(nèi)部，通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥內(nèi)部來冷卻熱矯直輥；外冷部件，設置在熱矯直輥的外部，所述外冷部件包括風冷部分和水冷部分，其中，風冷部分和水冷部分獨立工作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，首先使用風冷部分來冷卻熱矯直輥，當熱矯直輥的溫度大于溫度限定范圍的上限值時，關閉風冷部分并使用水冷部分來冷卻熱矯直輥，當熱矯直輥的溫度降低至小于溫度限定范圍的下限值時，關閉水冷部分并使用風冷部分來冷卻熱矯直輥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當有鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過風冷部分來冷卻熱矯直輥，當無鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過水冷部分來冷卻熱矯直輥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述冷卻裝置還包括被設置為接近熱矯直輥的表面的冷卻集管，風冷部分和水冷部分通過同一條冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風冷部分中供應有6 Sbar的冷卻氣體，水冷部分中供應有2 4bar的冷卻液。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻氣體包括空氣、氮氣或惰性氣體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻液包括水、冷卻溶液或冷卻油。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻集管上設置有多個噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴以雙排均勻布置，并且兩排噴嘴之間具有 120 150°的夾角。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴之間沿冷卻集管的長度方向的間距為200 220mm。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴的噴射角度為110 130°。本發(fā)明的另一方面提供了一種熱矯直輥的冷卻方法，該方法包括以下步驟使用設置在熱矯直輥內(nèi)部的內(nèi)冷部件通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥內(nèi)部采冷卻熱矯直輥；使用設置在熱矯直輥外部的外冷部件從熱矯直輥的外部來冷卻熱矯直輥，所述外冷部件包括風冷部分和水冷部分，其中，風冷部分和水冷部分獨立工作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括以下步驟首先開啟風冷部分來冷卻熱矯直輥；當熱矯直輥的溫度大于溫度限定范圍的上限值時，關閉風冷部分并使用水冷部分來冷卻熱矯直輥；當熱矯直輥的溫度降低至小于溫度限定范圍的下限值時，關閉水冷部分并使用風冷部分來冷卻熱矯直輥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法還包括當有鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過風冷部分來冷卻熱矯直輥，當無鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過水冷部分來冷卻熱矯直輥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風冷部分和水冷部分通過同一條冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面，冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風冷部分中供應有6 Sbar的冷卻氣體，水冷部分中供應有2 4bar的冷卻液。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻氣體包括空氣、氮氣或惰性氣體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻液包括水、冷卻溶液或冷卻油。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻集管上設置有多個噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴以雙排均勻布置，并且兩排噴嘴之間具有 120 150°的夾角。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴之間沿冷卻集管的長度方向的間距為200 220mm。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述噴嘴的噴射角度為110 130°。


通過下面結(jié)合附圖進行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的冷卻裝置的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的冷卻集管的示意圖；圖3是沿圖2中的A-A線截取的剖視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的冷卻方法的流程圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的冷卻方法的流程圖。
具體實施例方式下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例，然而本領域技術人員應當理解，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，而不局限于在此闡述的實施例。提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完全的，而不是出于限制本發(fā)明的范圍的目的。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的冷卻裝置的示意圖。參照圖1，熱矯直輥的冷卻裝置100包括內(nèi)冷部件101，設置在熱矯直輥110的內(nèi)部，通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥110內(nèi)部來冷卻熱矯直輥110 ；外冷部件102，設置在熱矯直輥110的外部，所述外冷部件 102包括風冷部分120和水冷部分130。內(nèi)冷部件101設置在熱矯直輥110的內(nèi)部，內(nèi)冷部件101具有進水管和回水管(未示出)，進水管與外部水源連接以接收冷卻液，回水管與循環(huán)系統(tǒng)138連接以回收并循環(huán)冷卻液。通常，冷卻液為純水，然而本發(fā)明不限于此，本領域公知的其它類型的冷卻溶液、冷卻油等也可用做冷卻液。外冷部件102設置在熱矯直輥110的外部，根據(jù)熱矯直輥110的數(shù)量不同可設置多個外冷部件102。外冷部件102可設置在熱矯直輥110之間，也可設置在其它鄰近熱矯直輥110的位置處。外冷部件102通過冷卻集管140彼此連接并通過冷卻集管140接收冷卻液或冷卻空氣。外冷部件102具有風冷部分120和水冷部分130，風冷部分120和水冷部分130可以獨立地工作。具體地說，當需要對熱矯直輥進行通風冷卻時，可以單獨開啟風冷部分120 并同時關閉水冷部分130 ；當需要對熱矯直輥進行噴水冷卻時，可以單獨開始水冷部分130 并同時關閉風冷部分120?？赏ㄟ^開關125和135來分別控制風冷部分120和水冷部分130 的開啟和關閉。風冷部分120可將壓縮空氣噴射至熱矯直輥110的表面，從而帶走熱矯直輥110 表面的熱量，同時由于熱矯直輥110內(nèi)部的內(nèi)冷部件101能夠帶走熱矯直輥110內(nèi)部的熱量，因此通過風冷部分120和內(nèi)冷部件101共同工作，能夠有效地控制熱矯直輥110的溫度，從而防止由于熱矯直輥110的溫度升高而導致輥面強度、硬度下降的問題。風冷部分 120通?？墒褂脡嚎s空氣來進行通風冷卻，然而本發(fā)明不限于此?？梢允褂媒?jīng)過壓縮的氮氣、惰性氣體等各種氣態(tài)冷卻介質(zhì)來進行通風冷卻。水冷部分130可將高壓冷卻液(例如水)噴射至熱矯直輥110的表面，從而帶走熱矯直輥110表面的熱量，同時由于熱矯直輥110內(nèi)部的內(nèi)冷部件101能夠帶走熱矯直輥 110內(nèi)部的熱量，因此通過水冷部分130和內(nèi)冷部件101共同工作，能夠有效地控制熱矯直輥110的溫度，從而防止由于熱矯直輥110的溫度升高而導致輥面強度、硬度下降的問題。 此外，由于冷卻液(例如水)的比熱遠大于空氣，因此使用水冷部分130冷卻時能夠更有效地控制熱矯直輥Iio的表面溫度。水冷部分130可使用普通的純水來進行噴水冷卻，然而本發(fā)明不限于此。本領域公知的其它類型的冷卻溶液、油等液態(tài)冷卻介質(zhì)均可用做該冷卻液。水冷部分130可通過與內(nèi)冷部件101相同的循環(huán)系統(tǒng)138來回收利用冷卻液。由于根據(jù)當前實施例的熱矯直輥冷卻裝置同時具有風冷部分120和水冷部分 130，因此可以選擇風冷部分120和水冷部分130交替地運轉(zhuǎn)來冷卻熱矯直輥。通過以上結(jié)構(gòu)，可以減少冷卻水的噴射時間，同時防止了由于冷卻水長時間接觸鋼板而影響鋼板的表
面質(zhì)量。下面將描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的熱矯直輥冷卻裝置。除了還包括溫度檢測裝置(未示出)之外，根據(jù)當前實施例的熱矯直輥冷卻裝置100的結(jié)構(gòu)與前述實施例基本相同。溫度檢測裝置能夠檢測熱矯直輥110的表面溫度。在熱矯直過程中，首先使用風冷部分來冷卻熱矯直輥110，當熱矯直輥110的表面溫度大于限定范圍的上限值時，關閉風冷部分120并利用水冷部分130來冷卻熱矯直輥110的外部表面，當熱矯直輥110的表面溫度降低至小于限定范圍的下限值時，關閉水冷部分130并利用風冷部分120來冷卻熱矯直輥 110的外部表面。溫度檢測裝置可以是各種溫度計、熱傳感器或者紅外線測溫儀等各種測溫儀器。熱矯直輥110的表面溫度的限定范圍可以根據(jù)矯直輥的材料、鋼板的種類、溫度等來具體確定。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熱矯直輥110的表面溫度的限定范圍可以是大約80 100°C。當熱矯直輥110的溫度小于大約80°C時，利用風冷部分120來進行冷卻， 當熱矯直輥110的溫度大于大約100°C時，利用水冷部分120來進行冷卻。根據(jù)本實施例的冷卻裝置使用冷卻液來冷卻熱矯直輥，因此能夠提供可靠的冷卻效果，另外，根據(jù)本實施例的冷卻裝置能夠減少冷卻液接觸鋼板的時間，從而能夠減少或防止由于冷卻液與鋼板接觸而造成的各種問題。下面將描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的熱矯直輥冷卻裝置。除了還包括鋼板檢測裝置(未示出)之外，根據(jù)當前實施例的熱矯直輥冷卻裝置100的結(jié)構(gòu)與前述實施例基本相同。鋼板檢測裝置用于檢測鋼板是否進入到熱矯直區(qū)中，當檢測到有鋼板經(jīng)過熱矯直輥110 時，通過風冷部分120和內(nèi)冷部件101來冷卻熱矯直輥110，當檢測到無鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過水冷部分130和內(nèi)冷部件101來冷卻熱矯直輥110。鋼板檢測裝置可以是能夠檢測鋼板存在的各種裝置，例如壓力開關、光學探測器等。由于僅在無鋼板的情況下才使用水冷部分130，所以根據(jù)本實施例的熱矯直輥冷卻裝置能夠基本防止冷卻水接觸鋼板，從而更好地解決了由于冷卻液與鋼板接觸而造成的各種問題。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還可以以預定的時間間隔來切換風冷部分120和水冷部分130。然而本發(fā)明不限于此，本領域技術人員應該明白，在不脫離本發(fā)明的教導的情況下，可以根據(jù)實際情況來靈活地切換風冷部分120和水冷部分130。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，熱矯直輥冷卻裝置100的外冷部件102還包括被設置為接近熱矯直輥的表面的冷卻集管140，外冷部件102的風冷部分120和水冷部分 130通過同一條冷卻集管被設置為接近熱矯直輥100的表面。由于風冷部分120和水冷部分130共用一條冷卻集管140，所以能夠簡化熱矯直輥附近的設備結(jié)構(gòu)，并因此能夠減小設計難度并降低制造成本。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻集管的示意圖，圖3是沿圖2中的A-A 線截取的剖視圖，參照圖2和圖3，風冷部分120和水冷部分130可具有設置在冷卻集管140 上的多個噴嘴145。優(yōu)選地，冷卻集管140上設置兩排噴嘴145，并且兩排噴嘴145之間具有120 150°的夾角，從而能夠使空氣或冷卻液更均勻地分散到熱矯直輥110上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，噴嘴145沿冷卻集管140的長度方向均勻地布置，并且噴嘴145之間沿冷卻集管140的長度的間距可為200 220mm。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，噴嘴145的噴射角度可以是120 150°。當根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的熱矯直輥冷卻裝置100工作時，根據(jù)工作狀況分別將風冷部分120和水冷部分130供應高壓冷卻氣體或高壓冷卻液。當風冷部分120工作時，向風冷部分120供應壓強為6 Sbar的冷卻氣體；當水冷部分130工作時，向水冷部分 130供應壓強為2 4bar的冷卻液。以上風冷部分120和水冷部分130的噴嘴布置方式以及工作壓力僅僅是示例性的，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。本領域技術人員應該明白，在面對不同的熱矯直輥的冷卻問題時，只要能夠?qū)⒗鋮s液或冷卻氣體均勻地噴射到熱矯直輥的表面，就可以根據(jù)實際情況選擇不同的噴嘴布置方式以及工作壓力。下面將參照圖4和圖5描述根據(jù)本發(fā)明的熱矯直輥的冷卻方法。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的冷卻方法的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的冷卻方法的流程圖。參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的實施例的熱矯直輥的冷卻方法包括以下步驟熱矯直機準備，開啟內(nèi)冷部件101，并開始進行鋼板的熱矯直(S410)；開啟風冷部分120，關閉水冷部分130(S420)；檢測熱矯直輥的表面溫度是否高于溫度限定范圍的上限值(S430)；當熱矯直輥的表面溫度超過溫度限定范圍的上限值時，關閉風冷部分120，開啟水冷部分 130 (S440)，當熱矯直輥的表面溫度未超過溫度限定范圍的上限值時，返回步驟S430來繼續(xù)檢測熱矯直輥的表面溫度；檢測熱矯直輥的表面溫度是否低于溫度限定范圍的下限值 (S450)；當熱矯直輥的溫度低于溫度限定范圍的下限值時，關閉水冷部分130，開啟風冷部分120，并返回步驟S430來繼續(xù)檢測熱矯直輥的表面溫度(S460)，當熱矯直輥的溫度不低于溫度限定范圍的下限值時，返回步驟S450來繼續(xù)檢測熱矯直輥的表面溫度。重復執(zhí)行上述步驟，直至熱矯直工作結(jié)束。參照圖5，根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的熱矯直輥的冷卻方法包括以下步驟 熱矯直機準備，開啟內(nèi)冷部件101，并開始進行鋼板的熱矯直(S510)；開啟水冷部分110，關閉風冷部分120(S520)；檢測熱矯直區(qū)中是否有鋼板(S530)；當熱矯直區(qū)中有鋼板時，關閉水冷部分130，開啟風冷部分120，并返回步驟S530來繼續(xù)檢測是否有鋼板(SMO)，當熱矯直區(qū)中沒有鋼板時，則返回步驟S520開啟水冷部分130，關閉風冷部分120，然后繼續(xù)執(zhí)行步驟S530來繼續(xù)檢測是否有鋼板。重復執(zhí)行上述步驟，直至熱矯直工作結(jié)束。根據(jù)本發(fā)明的熱矯直輥的冷卻方法能夠在確保矯直輥的冷卻效果的情況下盡可能減少鋼板與冷卻液接觸，從而能夠減少或防止由于鋼板與冷卻液接觸而導致的各種問題。雖然已經(jīng)結(jié)合附圖描述了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，但是本領域普通技術人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進行形式和細節(jié)上的各種改變，本發(fā)明的范圍僅由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種熱矯直輥的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括內(nèi)冷部件，設置在熱矯直輥的內(nèi)部，通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥內(nèi)部來冷卻熱矯直棍；外冷部件，設置在熱矯直輥的外部，所述外冷部件包括風冷部分和水冷部分，其中，風冷部分和水冷部分獨立工作。
2.如權利要求1所述的冷卻裝置，其中，首先使用風冷部分來冷卻熱矯直輥，當熱矯直輥的溫度大于溫度限定范圍的上限值時，關閉風冷部分并使用水冷部分來冷卻熱矯直輥; 當熱矯直輥的溫度降低至小于溫度限定范圍的下限值時，關閉水冷部分并使用風冷部分來冷卻熱矯直輥。
3.如權利要求1所述的冷卻裝置，其中，當有鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過風冷部分來冷卻熱矯直輥；當無鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過水冷部分來冷卻熱矯直輥。
4.如權利要求1所述的冷卻裝置，所述冷卻裝置還包括被設置為接近熱矯直輥的表面的冷卻集管，風冷部分和水冷部分通過同一條冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面。
5.如權利要求1所述的冷卻裝置，其中，風冷部分中供應有6 Sbar的冷卻氣體，水冷部分中供應有2 4bar的冷卻液。
6.如權利要求5所述的冷卻裝置，其中，冷卻氣體包括空氣、氮氣或惰性氣體。
7.如權利要求5所述的冷卻裝置，其中，冷卻液包括水、冷卻溶液或冷卻油。
8.如權利要求4所述的冷卻裝置，其中，冷卻集管上設置有多個噴嘴。
9.如權利要求8所述的冷卻裝置，其中，所述噴嘴以雙排均勻布置，并且兩排噴嘴之間具有120 150°的夾角。
10.如權利要求8所述的冷卻裝置，其中，所述噴嘴之間沿冷卻集管的長度方向的間距為 200 220mm。
11.如權利要求8所述的冷卻裝置，其中，所述噴嘴的噴射角度為110 130°。
12.—種熱矯直輥的冷卻方法，該方法包括以下步驟使用設置在熱矯直輥內(nèi)部的內(nèi)冷部件通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥內(nèi)部來冷卻熱矯直輥；使用設置在熱矯直輥外部的外冷部件從熱矯直輥的外部來冷卻熱矯直輥，所述外冷部件包括風冷部分和水冷部分，其中，風冷部分和水冷部分獨立工作。
13.如權利要求12所述的冷卻方法，其中，該方法還包括以下步驟 首先開啟風冷部分來冷卻熱矯直輥；當熱矯直輥的溫度大于溫度限定范圍的上限值時，關閉風冷部分并使用水冷部分來冷卻熱矯直輥；當熱矯直輥的溫度降低至小于溫度限定范圍的下限值時，關閉水冷部分并使用風冷部分來冷卻熱矯直輥。
14.如權利要求12所述的冷卻方法，所述方法還包括當有鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過風冷部分來冷卻熱矯直輥，當無鋼板經(jīng)過熱矯直輥時，通過水冷部分來冷卻熱矯直輥。
15.如權利要求12所述的方法，其中，風冷部分和水冷部分通過同一條冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面，冷卻集管被設置為接近熱矯直輥的表面。
16.如權利要求12所述的冷卻方法，其中，風冷部分中供應有6 Sbar的冷卻氣體，水冷部分中供應有2 4bar的冷卻液。
17.如權利要求16所述的冷卻方法，其中，冷卻氣體包括空氣、氮氣或惰性氣體。
18.如權利要求16所述的冷卻方法，其中，冷卻液包括水、冷卻溶液或冷卻油。
19.如權利要求15所述的冷卻方法，其中，冷卻集管上設置有多個噴嘴。
20.如權利要求19所述的冷卻方法，其中，所述噴嘴以雙排均勻布置，并且兩排噴嘴之間具有120 150°的夾角。
21.如權利要求19所述的冷卻裝置，其中，所述噴嘴之間沿冷卻集管的長度方向的間距為200 220mm。
22.如權利要求19所述的冷卻方法，其中，所述噴嘴的噴射角度為110 130°。
全文摘要
本發(fā)明一方面提供了一種熱矯直輥的冷卻裝置和冷卻方法，所述冷卻裝置包括內(nèi)冷部件，設置在熱矯直輥的內(nèi)部，通過冷卻液的循環(huán)從熱矯直輥內(nèi)部來冷卻熱矯直輥；外冷部件，設置在熱矯直輥的外部，所述外冷部件包括風冷部分和水冷部分，其中，風冷部分和水冷部分獨立工作。利用本發(fā)明的熱矯直輥的冷卻裝置能夠減少冷卻液與鋼板的接觸時間，從而能夠提高鋼板的質(zhì)量。
文檔編號B21D1/02GK102327928SQ20111030437
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者吳德發(fā), 張長宏, 李昌, 湯化勝, 王騰飛, 秦港, 趙興曾, 馬光亭 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司