CN1240494C - 冷却和／或润滑轧辊和轧制带材的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在使用呈射流(4，5)形式的水为冷却剂并采用油、油-空气混合物、水油混合物或水-油-空气混合物及油脂混合物作为润滑剂的情况下冷却和/或润滑轧辊且尤其是轧机工作辊(2，3)和在这些轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材(1)的方法和装置。为了改善润滑冷却的效果，联合采用带材表面和轧辊表面的过度冷却以及在轧机入口侧的轧辊润滑，其中这两种介质即水和润滑剂被分别供给轧辊(2，3)和轧制带材并在轧辊表面的不同喷射位置上被喷涂上去。为水和润滑剂分别设置了单独的储存容器以及通向喷水横梁和润滑剂喷射横梁的单独的输送机构。

Description

冷却和/或润滑轧辊和轧制带材的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种冷却和/或润滑轧辊且尤其是轧机工作辊以及一条在轧制时在所述轧辊之间穿过的轧制带材的方法。

背景技术

尤其是在将薄板坯轧制到小的最终厚度时，需要在各架轧机中实施大道次压下。在这种情况下，出现了非常高的轧辊负荷且尤其是工作辊的机械负荷以及热负荷。结果，轧辊表面尤其在头几架轧机中随着受轧带材数量增加而变差。这表现为轧辊变粗糙，甚至是变得坑坑洼洼，在这里，氧化皮在局部脱离轧辊。在这种情况下出现的不均匀的轧辊粗糙度最终导致氧化皮被轧入带材表面，由此一来，带材表面质量也变差了。

如果带材压下量极高，则也可能出现工作辊震动，即两个工作辊扭转震动。

借助在轧机的带材入口侧和出口侧进行良好的轧辊冷却，可以限制轧辊温度并进而限制轧辊的膨胀形状，但这不能防止在辊缝中的高热负荷和进而防止上述难点。

在现有技术中，文献DE4134599C1描述了通过就在辊缝前过度冷却带材表面和轧辊表面来对付辊缝中的高热负荷的措施。因此，在过度冷却轧辊表面和轧制带材表面时，造成更少热量传入轧辊。但为了通过该方法获得充分的冷却效果，需要较多的水，其中，这种效果在厚度压下量大时不够充分。根据文献EP0908248A2所述的方法，另一种避免或尽量减少轧辊结疤以及氧化皮轧入的方法在于润滑轧辊。

一种业已实施的施加方法还在于，在辊缝前用水油混合物喷射轧辊。在这里，用水量比油的载体介质少。通过添加润滑剂，可减小摩擦值并且局部产生一个薄油膜隔离层，该油膜保护轧辊不磨损。

出于经济和环保的考虑，在大量使用水的情况下，不希望例如在如DE4134569所述的冷却喷水横梁中混入油而产生水油混合物。这还有另一个原因，即在使用大量水的情况下，也需要相应多的油，以保持最佳的混合比并获得润滑效果。为此，通常使用一个单独的小型注油横梁来喷油，该注油横梁具有比载体介质更少的水。

但在此方法中，在大道次压下时的与轧辊结疤和轧辊粗糙度有关的效果决不令人满意。只确认有明显的减震效果。

从另一个技术领域中，EP0690766已经公开了，在切屑加工中，为润滑和冷却工件而将至少两种不会相互混合的液体供给工件，即一种减小刀具和工件之间摩擦的物质和一种冷却刀具和工件的物质，在这里，这两种物质是分头储存的并通过独立的输送管路被送往一个施加机构并从该施加机构中被喷在待加工工件上。

为此，在说明书中记载了，通过该装置和方法获得了冷却润滑效果的明显改善，并且为此所需的物质以及材料、能量和装置的成本被保持在尽可能低的经济范围内。

还据称，通过在工具的分开位置上喷涂冷却剂和润滑剂并通过由此形成的有非常高的粘附性和抗剪强度的润滑膜，出现了改善很多的润滑效果并因而在刀具、工件和切屑上出现减小的摩擦和更少的摩擦热，这样一来，由于冷却条件由此变得更加有利，所以改善了加工表面质量，降低了设备能量需求并提高了刀具使用寿命。

此外，DE4309134A1公开了一种极其相似的润滑并冷却刀具或工件的方法，据此，在刀具和工件相对移动时，首先将润滑剂并随后根据所需的工件和刀具的冷却效果将冷却剂喷向切削加工区。为此，测量刀具、工具或工件的温度并按照所测温度调节两种液体之一的供应率。

文献JP-A-07-068310描述了一种冷却轧制带材表面的水冷装置以及一种通过挡水卫板隔开地输送轧制油的装置。这两个装置都在辊缝附近设置在一上辊和一下辊之间，其中轧辊润滑通过该轧制油装置完成，以便减小热负荷，由此一来，通过减小摩擦系数来抑制热量产生和轧制力。结果，轧辊没有粗糙表面，因为轧制带材表面温度降低，所以消除了二次氧化皮生成的出现并避免了氧化皮刮痕。

文献JP-A-11-290932描述了就在辊缝旁边在带有上、下支承辊的上、下工作辊之间设置用于冷却轧制带材的冷却装置和轧制油装置和冷却机构，所述冷却机构通过挡水卫板相互隔开。最好设有用于混合润滑油和冷却水的润滑剂装置。用于通过轧机入口侧的喷嘴来冷却轧制带材上、下表面的冷却水的流速被调节为75米/秒。

文献JP-A-07-075809描述了，在高速轧制高碳钢时用高碱性硫酸金属盐来喷涂到至少一个工作辊的表面上。为了可靠施加并附着在辊表面上，设有一个硫酸盐喷涂-屏蔽装置，它在轧辊入口侧的冷却水喷射装置的下方被设置在一挡水卫板和一润滑剂喷射装置之间。这意味着，硫酸盐的喷涂是与全部使用的润滑剂分开进行的。

文献SU-A-1761322描述了将润滑剂和冷却剂喷到轧辊表面上。该润滑剂由皂化脂肪酸构成，其优点在于，该方法提高了耐磨强度和轧制带材质量达2.5-3.4倍。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的任务是在高负荷轧机中改善轧辊冷却和轧辊润滑并经济地使用润滑剂。

为了完成该任务，本发明提供一种冷却和/或润滑轧机的轧辊和在所述轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材的方法，所述冷却和/或润滑是在采用呈射流束形式的水为冷却剂并采用油、油-空气混合物、水油混合物或水-油-空气混合物或油脂和干油物质混合物为润滑剂的情况下进行的，水被分别供给轧辊和轧制带材，润滑剂被供给轧辊，并且在不同的喷射地点在轧机入口侧将水喷射到轧制带材表面上，将润滑剂喷涂到轧辊表面上，所述润滑剂被喷涂在轧辊表面的无水区域上以便获得一层附着的膜，用于喷射水和润滑剂的施加区借助卫板被相互分隔开，其特征在于，或是只喷涂润滑剂，或是只有轧辊冷却起效。

由此得到的一个优点就是，最佳利用了这两种物质即水和润滑剂的各自润滑效果或冷却效果并因而同时降低了能量需求和劳动力需求，这取决于轧辊上的最小摩擦值。磨削出的轧辊表面本身保持最高应力。迄今看到的轧辊表面掉皮现象得到了抑制。轧制带材表面保持最平滑状态。在带材表面上的氧化皮夹杂和震颤纹路被消除了。

在本发明的另一改进方案中规定了，在辊缝之前的入口处，在带材上表面和/或带材下表面上进行水流束的施加，水流束最好对准带材，并且从转动方向上看，在入口侧且在水施加区之前，在轧辊的各自区域里从上方和下方施加润滑剂。就是说，根据本发明，在辊缝之前在带材上表面和/或带材下表面上直接施加水，其中水流束尤其对准带材，以便尽可能不冲走实现喷涂上的润滑油。因而，通过按照本发明地调准水流束方向，间接地附加冷却轧辊表面。

为了使带材表面和轧辊表面的冷却以及轧辊润滑的联合使用效果最佳，根据本发明的另一个提议，提出一种在以水流束作为冷却介质并采用润滑剂的情况下控制轧机的轧辊和在轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材的冷却和/或润滑的方法，其特征在于，在启动润滑的情况下，入口侧的轧辊冷却不起效，而在不启动润滑时，该轧辊冷却起效，在入口侧轧辊冷却不启动的情况下，入口侧的多余水被用于加强出口侧的轧辊冷却。

在本发明的一个变型方案中，也可利用以下措施，即对带材施加水流是在入口侧并且尽可能紧接在辊缝之前进行的，水流方向对准带材走向，在这里，即便是在这种情况下，也必须规定用于水的施加地点和用于润滑剂的施加地点要分开。

此外，本发明提供一种用于执行本发明方法的、在采用呈射流束形式的水为冷却剂并使用润滑剂的情况下冷却和/或润滑轧机的轧辊和在所述轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材的装置，水和润滑剂分别配有独立的储存容器以及用于水施加机构和用于润滑剂施加机构的单独的输送机构，一个润滑剂施加机构在上辊上被布置在一块卫板之上并且一个润滑剂施加机构在下辊上被布置在一块卫板之下，其特征在于，在入口侧的上卫板之下和在入口侧的下卫板之上，分别设有一个对准该轧制带材的水流束导向板或水流扩流板。

为了使用于喷水横梁与润滑极剂喷射横梁的施加地点相互分开，在该装置的一个实施方式中规定了，一个润滑剂喷射机构在上辊上被布置在一块卫板的上方，并且一个润滑剂喷射机构在下辊上被布置在一块卫板的下方，这样一来，可以有利地动用原本就设置在轧机中的卫板。另外，可以在入口侧的上卫板之下和在入口侧的下卫板之上分别设有一个对准轧制带材的水流束导向板或水流扩流板，以便尽可能均匀且不形成条纹地将喷射水分布在轧制带材上。

在这种情况下，可以在每一侧有一块板，但是也可以是两块导向板，它们成漏斗形集中水流，以便在整个辊面宽度范围内获得最佳的冷却水流均匀性。

或者，为了冷却带材，也可以使用一道所谓的水幕，例如如德国专利DE2804982所述的水幕，在这里，水从一道矩形缝中流出并被喷到带材上。此外，规定了使水幕最佳化，即流出缝的开口宽度是可以调节的，以便为例如清洁目的或变化的水量实现尽可能有利的条件。

如果可以在上卫板之上或下卫板之下施加润滑剂，则在施加后可以重新收集润滑剂。由此得到了另一个有创意的润滑剂施加实施方式，其中喷射到轧辊上的润滑剂被限制在屏蔽罩内并且输送回去，还设有一个输出管路以便与其它冷却介质分开地准备或排出润滑剂。

附图说明

从以下对附图示意所示的一个实施例的描述中得到了本发明的细节特征和优点。

图1是轧辊冷却润滑装置的侧视图，它示意的示出了水和润滑剂的射束。

图2表示采用水幕时紧接在辊缝之前的带材冷却喷嘴的另一布置结构。

图3表示用于单独输送润滑剂的屏蔽罩及导管的布置结构。

具体实施方式

根据图1，一条轧制带材1的厚度在一架未详细示出的轧机的工作辊2、3之间被一道压下约50％。也未详细示出的后置轧机具有大致一样高的道次压下量。为了限制高的机械负荷以及高的热负荷并且为了在轧制带材数递增的情况下不使轧辊表面恶化，按照以下措施执行带材表面冷却和轧辊表面润滑的联合实施。

在所示的冷却润滑装置中，所述物质即水和润滑剂分别被供给未详细示出的、单独的储存容器以及单独的通向水施加机构11、11′；11″的输送管路和通向润滑剂10、10′施加机构12、12′的输送管路。通常，这些施加机构被设计成注油横梁和冷却喷水横梁的形状。在上工作辊3上的呈注油横梁形式的润滑剂施加机构12被布置在卫板9的上方。在下工作辊2上，呈注油横梁形式的润滑剂施加机构12′被布置在卫板8的下方。借助呈上冷却喷水横梁形式的水施加机构11，水流束4、5在工作辊2、3辊缝之前对准轧制带材上表面。借助在轧制带材1之上的导板14和在轧制带材1之下的导板13，使水流束4、5转向，从而水流束尽可能直接射入辊缝的入口侧区域并且在那里进入施加区7、7′，以便直接冷却轧制带材1并间接冷却工作辊2、3以达到最佳效果。

也可从图3中看到导板的一个替换布置方式。在这里，借助两个导板而呈漏斗形地聚集水流束，以便能够在整个辊宽范围里获得尽可能最好的水流均匀性。

为了产生喷流出的润滑剂10、10′，设有呈注油横梁形式的润滑剂施加机构。润滑剂被喷涂到工作辊辊表面的尽可能无水的区域上，以便获得一层尽可能附着的膜。在这里，喷流出的润滑剂10、10′从轧辊旋转方向看地是在一个位于卫板8、9前的位置上喷涂上的。

为了进一步强烈地冷却工作辊2、3，在工作辊2、3出口侧设有其它的冷却喷水横梁，从该冷却喷水横梁中，水流束4、5只对准轧辊表面。出口侧工作辊冷却喷水横梁的冷却水被支承辊15、15′挡住，因此，施加区6、6′保持干燥。

注油横梁和冷却喷水横梁可以如此来控制，即入口侧的喷水冷却在有效润滑的情况下未被启用，而在未启动润滑的情况下，启用轧辊冷却。如果在入口侧不启用轧辊冷却，则多余的水从入口侧被送取加强出口侧的冷却，即被送往安装在出口侧的冷却喷水横梁。也可以从具有分开的施加地点的轧辊联合冷却润滑方式转变为只进行水冷，在这里，所有示出的冷却喷水横梁都被启动并且所有注油横梁未被启用。

图2示出了用于直接在辊缝前进行带材冷却的该装置的另一个实施方式。在这里，水4、5从一矩形缝中流出并被喷向带材1。借助一个可用手或由电机操作的凸轮调节机构19，缝宽或开启宽度可通过轴的转动来连续调节。

根据图3的润滑剂输送装置的一个实施形式还规定了，喷到工作辊上的润滑剂10、10′是在一个屏蔽罩16、16′内沿辊流动并又被送回来的。可摆动的屏蔽罩示出了一个用于润滑剂10、10′的输送管路17、17′以及一个排出管路18、18′。

根据实施形式，润滑剂也可以从旁边流走并被随后收集起来。这样一来，根据需要，可以进行润滑剂的制备和回收。由此避免了润滑剂富集在冷却环路里。

图1-3所示的、用于润滑剂的注油横梁和用于水流束的冷却喷水横梁以及利用新颖的装置实现的轧机工作辊的冷却润滑方法不只局限于所示的实施例，而是也包括了其它变型方案，只要这些变型方案符合本发明。

                     附图标记一览表1-轧制带材；2-下工作辊；3-上工作辊；4-上水流束；5-下水流束；6-润滑剂的施加区；7-水的施加区；8-下卫板；9-上卫板；10-润滑剂；11-水施加机构；12-润滑剂施加机构；13-下导板；14-上导板；15-支承辊；16-屏蔽罩；17-输送管路；18-输送管路；18-凸轮调节机构；

Claims (12)

1、轧机的轧辊(2，3)和在所述轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材(1)的冷却和/或润滑方法，所述冷却和/或润滑是在采用呈射流束形式的水为冷却剂并采用油、油-空气混合物、水油混合物或水-油-空气混合物或油脂和干油物质混合物为润滑剂的情况下进行的，水被分别供给轧辊和轧制带材(1)，润滑剂被供给轧辊，并且在不同的喷射地点在轧机入口侧将水喷射到轧制带材表面上，将润滑剂喷涂到轧辊表面上，所述润滑剂被喷涂在轧辊表面的无水的区域上以便获得一层附着的膜，用于喷射水的施加区(7，7′)和用于喷射润滑剂的施加区(6，6′)借助卫板(8，9)被相互分隔开，其特征在于，或是只喷涂润滑剂，或是只有轧辊冷却起效。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在辊缝之前的入口侧，在带材上表面和/或带材下表面上进行水流束(4，5)的施加，所述水流束(4，5)对准该轧制带材(1)，并且从转动方向上看，在入口侧且在所述水的施加区(7，7′)之前，在所述轧辊(2，3)的各自区域上施加润滑剂(10，10′)。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在轧机出口侧，只用水流束(4，5)进行轧辊(2，3)的进一步强冷。

4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从轧辊旋转方向上看，所述润滑剂(10)在一个紧接在卫板(8，9)之前的位置上被喷涂到轧辊上，沿轧制方向，水流束(4，5)直接在辊缝前被喷涂在该轧制带材(1)上。

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了均匀地给轧制带材(1)施加水，分别在该轧制带材的上方和下方用一块导向板和一个水流扩流板使水流束(4，5)转向该轧制带材(1)。

6、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了冷却轧制带材，采用一道水幕，水从一个矩形喷嘴出口流出并对准轧制带材(1)。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，为了构成宽的水幕，该喷嘴出口具有一个可调节的开启宽度。

8、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在入口侧并且紧接在辊缝之前，给轧制带材(1)施加水流束(4，5)，水流方向对准轧制带材的走向。

9、在采用水流束(4，5)作为冷却介质并采用润滑剂(10，10′)的情况下控制轧机的轧辊(2，3)和在所述轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材(1)的冷却和/或润滑的方法，其特征在于，在启动润滑的情况下，入口侧的轧辊冷却不起效，而在不启动润滑时，该轧辊冷却起效，在入口侧轧辊冷却不启动的情况下，入口侧的多余水被用于加强出口侧的轧辊冷却。

10、执行如权利要求1或9所述方法的、在采用呈射流束形式的水为冷却剂并使用润滑剂的情况下冷却和/或润滑轧机的轧辊(2，3)和在所述轧辊之间被轧制并穿过的轧制带材(1)的装置，水和润滑剂分别配有独立的储存容器以及用于水施加机构(11，11′，11″)和润滑剂施加机构(12，12′)的单独的输送机构，一个润滑剂施加机构(12)在上辊(3)上被布置在一块卫板(9)之上并且一个润滑剂施加机构(12′)在下辊(2)上被布置在一块卫板(8)之下，其特征在于，在入口侧的上卫板(9)之下和在入口侧的下卫板(8)之上，分别设有一个对准该轧制带材(1)的水流束导向板或水流扩流板(13，14)。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，设有两块导向板(13，14)，这两块导向板成漏斗形汇聚水流束(4，5)。

12、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，喷射到该轧辊上的润滑剂(10，10′)被限制在一个屏蔽罩(16，16′)内并且被输送回去，设有一个输出管路(18，18′)用于与其它冷却介质分开地准备或排出润滑剂。