本發(fā)明涉及熱軋領域，尤其是軋制TC1鈦合金的軋輥的冷卻裝置及其冷卻方法。

背景技術：

對于熱軋而言，由于所軋制的帶鋼溫度較高（一般在1000℃左右），因此對軋輥的溫度控制提出了相應的要求。一般軋輥（即工作輥）在軋制過程中，瞬間的溫度可能達到700-800℃，在經(jīng)過一定時間的水冷后（軋制帶鋼的間隙），其溫度大致控制在80℃左右，特殊情況下，軋輥的溫度可能達到100℃左右。由于在軋制過程中，帶鋼存在一定的偏移，導致軋輥的溫度分布呈現(xiàn)不規(guī)則的溫度分布，此時，軋輥的輥型由于受溫度影響（熱凸度），會表現(xiàn)為不規(guī)則的輥型；同時受軋制過程中磨損的影響，加劇了不規(guī)則的輥型的發(fā)生，故在軋輥進行磨削前，必須將軋輥冷卻至常溫，以避免軋輥溫度的影響，即軋輥熱凸度對軋輥輥型的影響。然而受庫存成本的影響，必須用最少的軋輥周轉(zhuǎn)來滿足生產(chǎn)的要求，這對冷卻效果以及速度提出了新的要求。

傳統(tǒng)軋管冷卻方式：直接向軋管上噴射冷卻水或者軋制過程中邊軋制邊水冷，按照現(xiàn)有的自然冷卻方式，顯然已不能滿足軋輥使用的要求，為此，近年來，國內(nèi)外很多鋼鐵企業(yè)為了滿足軋輥磨削精度的要求，紛紛采用離線水冷的方式，對軋輥下機的溫度進行控制，以滿足生產(chǎn)所需要的軋輥。該方式為先將軋輥換下，然后在下機軋輥的周圍安裝一些冷卻水管，直接對軋輥進行冷卻至常溫。由于軋輥溫度的分布將直接影響到磨削質(zhì)量的控制，為此，該方式存在以下問題：

1、由于下機軋輥溫度高，一般下機軋輥溫度在80℃左右，直徑粗，一般為600-900mm，由于該方式的噴射冷卻水極為不均勻，導致冷卻效果較差，并且軋輥冷卻到常溫下所需的時間較長，特別是軋輥中心的溫度發(fā)散時間更長；由于下機的軋輥存在一定的熱凸度，如果不能被充分冷卻到常溫，會影響軋輥的原始輥型，最終影響到其磨削精度；

2、合金鋼過程中，不能接觸水、油等液體，軋輥表面不能有雜物；軋制完成后軋輥必須快速冷卻，冷卻完成后軋輥表面的水必須快速干燥；對合金鋼進行軋制時，因合金鋼的特征，變形溫度區(qū)間非常小，對溫度的控制有很高的要求；

3、熱軋鈦管時的鈦坯表面涂有防護涂料，經(jīng)過軋輥軋制時涂料會粘在軋輥表面壓花上，造成摩擦力下降，影響連續(xù)軋制。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中，軋輥的冷卻效果較差，冷卻時間較長，合金鋼過程中，不能接觸水、油等液體等問題，本發(fā)明提出了軋制TC1鈦合金的軋輥的冷卻裝置及其冷卻方法。

軋制TC1鈦合金的軋輥的冷卻裝置，包括有至少一組的冷卻裝置，的冷卻裝置均設有通有冷卻水、設有水管控制閥的水管，通有壓縮空氣、設有風管控制閥的風管，水管和風管共同連接于呈弧形的出水出風端，出水出風端的外側(cè)均勻設有若干個呈條形的噴嘴。

作為本方案進一步優(yōu)化的，出水出風端的弧度與軋輥的弧度相同，噴嘴的噴嘴間距為70mm，噴嘴的噴射角度為43°，噴嘴的噴射寬度為13mm，噴水方向?qū)挾葹?0-90mm，噴嘴角度為15-45°，出水出風端的管內(nèi)徑為50mm，出水出風端距軋輥的距離為40-80mm。

作為本方案進一步優(yōu)化的，冷卻水，水壓為3-5Mpa，水量為2-8m3/h，水速為2-8m/s，時間為10-15min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的的氣壓為0.4-0.8Mpa，氣量為30-70L/min，氣速為10-20m/s，時間為10-15min。

作為本方案進一步優(yōu)化的，水管控制閥和風管控制閥均為電磁閥；軋制前，水管控制閥和風管控制閥。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明提供的冷卻裝置由多根沿圓弧形管體徑向排布的小管組成的出水出風端管束，既可以增大噴射面積，使冷卻水與軋輥的接觸面積增大，又可以使冷卻水規(guī)則交錯地噴射在軋輥表面，冷卻效果好；同時發(fā)明噴水管束可以保證冷卻水垂直噴射在軋輥表面，從而保證良好的油脂沖刷能力，噴水管束的各根小管噴出的流體束基本均勻一致，從而使噴射在軋輥表面的冷卻水能夠均勻分布，提高冷卻效果，并改善軋鋼質(zhì)量；

2.本發(fā)明可以調(diào)整水管上的噴嘴與輥面的間距，使得噴嘴距離不同輥徑的軋輥的間距調(diào)整在適當位置，保證輥面達到所需的冷卻效果；

3.本發(fā)明采用了弧形的出水出風端，以及出水和出風方向的來冷卻和吹干軋輥，達到了軋制完成后軋輥必須快速冷卻，冷卻完成后軋輥表面的水必須快速干燥的要求；提高軋輥的冷卻效果，從而延長軋輥的壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的風管和水管安裝示意圖；

圖2為本發(fā)明的風管和水管結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的風管和水管結構示意圖；

圖中，1、水管，2、風管，3、水管控制閥，4、風管控制閥，5、噴嘴，6、軋輥，A、噴距，B、噴射寬度，C、噴水方向?qū)挾?，D、重疊區(qū)域，H、出水出風端距軋輥的距離，L、噴嘴間距，a、噴射角度，b、噴嘴角度，d、管內(nèi)徑。

具體實施方式

以下結合附圖對本申請的實施例進行詳細說明，但是本申請可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。構成本申請的一部分的附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

軋制TC1鈦合金的軋輥的冷卻裝置，包括有至少一組的冷卻裝置，的冷卻裝置均設有通有冷卻水、設有水管控制閥3的水管1，通有壓縮空氣、設有風管控制閥4的風管2，水管控制閥3和風管控制閥4均為電磁閥。水管1和風管2共同連接于呈弧形的出水出風端，出水出風端的弧度與軋輥6的弧度相同，出水出風端的外側(cè)均勻設有若干個呈條形的噴嘴5。

噴嘴5的噴嘴間距L為70mm，噴嘴5的噴射角度a為43°，噴嘴5的噴射寬度B為13mm，噴水方向?qū)挾菴為50-90mm，噴嘴角度b為15-45°，出水出風端的管內(nèi)徑d為50mm，出水出風端距軋輥的距離H為40-80mm。

冷卻水，水質(zhì)為國家標準的凈環(huán)水，水壓為3-5Mpa，水量為2-8m3/h，水速為2-8m/s，時間為10-15min。

壓縮空氣，干燥、除油、除水后的的氣壓為0.4-0.8Mpa，氣量為30-70L/min，氣速為10-20m/s，時間為10-15min。

軋鈦管對軋輥快速冷卻其實是快速冷卻同時不影響鈦管和冷卻后快速吹干兩個過程。軋制后水管控制閥3自動開啟，風管控制閥4關閉，將軋輥快速冷卻，同時高壓水將軋輥表面壓花內(nèi)的雜質(zhì)及涂料清除；軋輥冷卻完后，水管控制閥3自動關閉，風管控制閥4自動開啟，將軋輥表面上的雜質(zhì)及水吹除。

在具體的實施中，保證軋輥表面快速冷卻的基本條件有：

一、單個噴嘴5噴射在軋輥表面的冷卻水的斷面覆蓋長度大于噴孔間距，二、高壓水對軋輥表面涂料及雜質(zhì)的作用力大于涂料及雜質(zhì)與軋輥表面間的粘附力。

清除軋輥表面涂料及雜質(zhì)的條件是在軋輥表面的高壓水要有足夠的沖刷力度，而噴嘴5的噴嘴角度b是影響其噴出的高壓水打擊力和沖刷力的關鍵因素，如果噴嘴角度b過大，在出水出風端距軋輥的距離H一定的情況下，水的打擊力就會減弱影響效果；如果噴嘴角度b角過小，在出水出風端距軋輥的距離H一定的情況下，水的沖刷力就會減弱也影響效果。

在實際使用過程中，出水出風端距軋輥的距離H都有一定最小值要求，這樣在出水出風端距軋輥的距離H最小的情況下我們通過多次試驗找出使軋輥表面打擊力和沖刷力達到最佳匹配的入射角；同時為保證具有最大打擊力，我們適當減少了噴孔數(shù)量，增多了管路。

由此可見，管路的噴嘴5結構及安裝對軋輥表面工藝要求的效果有較大影響：

1.噴射角度a增大，噴射寬度B增加，高壓水對軋輥表面的覆蓋程度越大，殘留雜質(zhì)及涂料較少；

2.管內(nèi)徑d增加，高壓水對軋輥表面的打擊力增加，有助于提高效果；

3.出水出風端距軋輥的距離H和噴嘴角度b增加，噴射寬度B增加，但打擊力就要減小，因而需對噴射距離A和噴嘴角度b經(jīng)行優(yōu)化。

4.由于噴嘴5的選擇直接關系到軋輥冷卻除雜的效果，根據(jù)工藝的要求，同時考慮此為間歇性工作，還要求濺出的水不會影響鈦管，軋輥的快速冷卻、安裝方便，本方案選用流量、壓力適中的風水冷共用同一管路（軋輥箱內(nèi)的管路），安裝在軋輥背面。

綜上，我們提出了軋制TC1鈦合金的軋輥的冷卻裝置的冷卻方法，鈦管的外徑為80-273mm，壁厚為6-20mm。該冷卻方法的具體步驟為：

（1）壓制鈦管直徑為400-500mm時，對軋輥進行第一步冷卻，冷卻水，水壓為4.8Mpa，水量為7.8m3/h，水速為7.8m/s，時間為14.5min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的氣壓為0.78Mpa，氣量為77L/min，氣速為19.6m/s，時間為14.5min；

調(diào)整出水出風端的位置，噴嘴5的噴射寬度B為28.0mm，噴水方向?qū)挾菴為90mm，噴嘴角度b為45°，出水出風端距軋輥的距離H為78.0mm。

（2）壓制鈦管直徑為300-400mm時，對軋輥進行第二步冷卻，冷卻水，水壓為4.5Mpa，水量為6.7m3/h，水速為6.7m/s，時間為12min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的氣壓為0.67Mpa，氣量為66.0L/min，氣速為18m/s，時間為15min；

調(diào)整出水出風端的位置，噴嘴5的噴射寬度B為25mm，噴水方向?qū)挾菴為80mm，噴嘴角度b為38°，出水出風端距軋輥的距離H為70mm。

（3）壓制鈦管直徑為200-300mm時，對軋輥進行第三步冷卻，冷卻水，水壓為3.4Mpa，水量為5.6m3/h，水速為6m/s，時間為13min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的氣壓為0.7Mpa，氣量為50L/min，氣速為15m/s，時間為12min；

調(diào)整出水出風端的位置，噴嘴5的噴射寬度B為20mm，噴水方向?qū)挾菴為70mm，噴嘴角度b為30°，出水出風端距軋輥的距離H為56.0mm。

（4）壓制鈦管直徑為100-200mm時，對軋輥進行第四步冷卻，冷卻水，水壓為3.5Mpa，水量為5.4m3/h，水速為4.5m/s，時間為12min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的氣壓為0.6Mpa，氣量為40L/min，氣速為12m/s，時間為12min；

調(diào)整出水出風端的位置，噴嘴5的噴射寬度B為15mm，噴水方向?qū)挾菴為60mm，噴嘴角度b為23°，出水出風端距軋輥的距離H為50mm。

（5）壓制鈦管直徑為小于100mm時，對軋輥進行第五步冷卻，冷卻水，水壓為3Mpa，水量為2m3/h，水速為2m/s，時間為10min；壓縮空氣，干燥、除油、除水后的氣壓為0.4Mpa，氣量為28L/min，氣速為10m/s，時間為10min；

調(diào)整出水出風端的位置，噴嘴5的噴射寬度B為10mm，噴水方向?qū)挾菴為50mm，噴嘴角度b為15°，出水出風端距軋輥的距離H為40mm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明提供的冷卻裝置由多根沿圓弧形管體徑向排布的小管組成的出水出風端管束，既可以增大噴射面積，使冷卻水與軋輥的接觸面積增大，又可以使冷卻水規(guī)則交錯地噴射在軋輥表面，冷卻效果好；同時發(fā)明噴水管束可以保證冷卻水垂直噴射在軋輥表面，從而保證良好的油脂沖刷能力，噴水管束的各根小管噴出的流體束基本均勻一致，從而使噴射在軋輥表面的冷卻水能夠均勻分布，提高冷卻效果，并改善軋鋼質(zhì)量；

2.本發(fā)明可以調(diào)整水管上的噴嘴與輥面的間距，使得噴嘴距離不同輥徑的軋輥的間距調(diào)整在適當位置，保證輥面達到所需的冷卻效果；

3.本發(fā)明采用了弧形的出水出風端，以及出水和出風方向的來冷卻和吹干軋輥，達到了軋制完成后軋輥必須快速冷卻，冷卻完成后軋輥表面的水必須快速干燥的要求；提高軋輥的冷卻效果，從而延長軋輥的壽命。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。