热带轧机轧辊卸辊后的冷却装置

长期以来，美国的国际钢集团（ISG）的Burns Harbor 钢厂的2030热带轧机精轧机组的工作辊卸辊后在辊架上空冷。第1至第4机架的轧辊在表面磨削前至少要冷却24小时，第5至第7机架的轧辊至少要冷却12小时。这样就需要一笔用于轧辊的很大的投资，来维持轧辊的有效周转。尤其是当精轧机组的头四架现在越来越多地使用高速钢轧辊的情况下，更要求加速轧辊卸辊后的冷却，来缩短轧辊周转时间，减少轧辊投资。一套轧辊冷却装置已成功运行于Burns Harbor 钢厂，使轧辊冷却至室温的时间只需90分钟。这一装置是完全自动化的，不需要额外的人工操作。
一个轧辊投资的估算模型指出，2030热轧带钢轧机的轧辊冷却装置能减少轧辊投资的35%（不包括使用高速钢轧辊）。在北美，热带厂使用的轧辊冷却装置的类型主要有两种。一种是从上至下的喷淋式冷却；另一种是对轧辊辊身的喷雾式冷却。在选择和建立一个轧辊冷却装置前，首先要考虑的因素是：轧辊是成对还是单个的冷却。Burns Harbor 钢厂地面空间特别珍贵，因此采用成对冷却。这样还可避免重复吊运。
为了确定冷却的类型，进行了一系列试验。试验是在从F1上换下来的轧辊上进行的，对这对最热的轧辊进行试验可考察冷却装置的最大能力。试验时，沿上、下轧辊轴向焊上五个均布的热电偶，用来测量轧辊的温度变化。轧辊的冷却采用了两种方式。一种是从上至下的喷淋式冷却；另一种是对轧辊辊身的喷雾式冷却（见附图）。试验结果表明，采用喷雾式冷却能使上下轧辊整个表面上冷却更加均匀。均匀的冷却可避免在磨削时轧辊断面“失圆”(即偏离圆的形状)。这对轧辊磨削后的使用是不利的。另外，喷雾式冷却对轧辊表面粘着的油污引起的传热的不利影响也较小。喷雾式冷却只要90分钟就能使所有测温点的温度下降至环境温度。冷却时应避免欠冷却或过冷却，这都会使轧辊磨削后的直径发生变化。
确定了冷却方式后，在车间建立了两套可放置四对轧辊的冷却装置。共需要约37M2的面积。在生产现场还进行了水冷和空冷后的轧辊尺寸稳定性的对比试验。试验表明，空冷17小时后，轧辊直径仍收缩了0.23mm，而水冷后的轧辊直径只收缩0.008mm。这说明水冷后轧辊尺寸具有很大的稳定性。两种冷却方式冷却后的轧辊断面的椭圆度都非常小，只有0.008mm。
Burns Harbor 钢厂使用了轧辊卸辊后的冷却装置，能使轧辊周转时间缩短，轧辊投资减少。而且由于水冷的轧辊在磨削前的尺寸稳定性更高，从而能保证换辊后轧辊直径和辊身形状更正确，这对于轧机的设定和产品质量的改进都是有利的。

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