用于热金属辊轧中的定向冷却的制造方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种利用定向冷却进行热辊轧的辊轧机设备和方法。一方面，具有多个辊筒堆叠的辊轧机包含冷却系统，所述冷却系统将主冷却剂流引导到具有平行的第一热交换机和第二热交换机的热交换机。所述第一热交换机调适成将所加热的冷却剂冷却到用于辊轧期间通过第一组喷嘴排放的第一冷却剂流的第一温度，而所述第二热交换机调适成将所加热的冷却剂冷却到较低温度，所述较低温度用于第二温度的第二冷却剂流，所述第二温度低于用于通过第二组喷嘴沿下游的排放的所述第一温度以促进辊轧金属的辊轧或卷取。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热金属辊轧中的定向冷却的制造方法和设备
本专利技术涉及用于热辊轧金属板的制造方法和设备。特定地说，本专利技术提供增强冷却以减少辊轧时间且增加辊轧金属板(诸如铝)的产量和效率的制造方法和设备。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及用于辊轧金属板的改进的制造方法和设备。特定地说，本专利技术的方面提供增强定向冷却以最大化辊轧和/或冷却速度和总产量的辊轧机设备。本专利技术尤其有利于具有多个辊架的辊轧和卷取机中的铝板热辊筒的冷却润滑。在某些方面，本专利技术包含冷却剂系统，其在辊轧期间用50℃或高于50℃的第一温度的冷却剂流体对辊轧的金属板进行冷却且同时用低于50℃的第二温度的冷却剂流体在不同位置处对辊轧的金属板进行冷却以促进所需辊轧温度下的辊轧。还可在辊架的金属入口侧上使用第一温度的冷却剂流体以对辊筒提供润滑。在某些实施例中，第二温度比第一温度低5℃到15℃。此特征允许冷却系统保留与辊轧过程期间的50℃或高于50℃的温度的冷却剂排放相关联的优点，而低于50℃的冷却剂流在选定位置处提供另外的冷却以增加辊轧或卷取速度且改进效率。单独的冷却剂流可产生自使用由若干热交换机组成的热交换机系统从所排放的冷却剂收集的单个冷却剂供应，若干热交换机诸如具有第一热交换机和第二热交换机的热交换机，第一热交换机将加热的排放冷却剂流体的第一部分冷却到大约第一温度，而第二热交换机将加热的排放冷却剂流体的第二部分冷却到较低温度，所述较低温度适用于低于第一温度的第二温度的较低温度冷却剂流。按照冷却效率、设备空间和操作可靠度的要求，第一热交换机和第二热交换机在系统设计中可表现为第一组热交换机和第二组热交换机。在某些实施例中，现有的备用热交换机可用作第二热交换机。在此情况中，设计冷却系统可包含管道系统和一或多个阀，如果第一热交换机处于服务中，那么所述一或多个阀将主冷却剂流引导通过第二热交换机。管道系统还可包含管道和一或多个阀以针对选定辊架或带表面处的定向冷却而控制冷却剂的第二部分到所需组的喷嘴的流动。附图说明图1示出了常规的辊轧机和冷却剂系统的示意图。图2到3示出了根据本专利技术的方面的辊轧机和冷却系统的示意图。图4A到4B以图表描绘通过辊轧机的产品的板坯温度。图5以图表描绘热辊轧期间的多辊架辊轧机中的最后一个辊架的辊轧速度对冷却剂温度。图6以图表比较实例辊轧中的辊轧速度对冷却剂温度。图7A到7D以图表描绘根据本专利技术的某些方面通过辊轧机的产品的辊轧速度对冷却剂温度。具体实施方式本专利技术涉及热辊轧金属，尤其涉及如本文中描述以具有多个辊架的辊轧机对铝进行的热辊轧和对在选定位置处的辊轧金属进行的定向冷却。热带辊轧机中的金属(诸如铝)的辊轧是一种众所周知的金属形成过程。在辊轧金属形成过程中，金属坯料被输送通过一或多个辊筒堆叠中的一对辊筒或多个辊筒。通常，金属经辊轧通过多个辊筒堆叠，金属板随着其通过每一堆叠而减小厚度且形成光滑的加工表面且随后被辊轧成卷盘。辊轧过程的类型是根据所辊轧的金属的温度而分类。如果金属温度在辊轧期间超过其再结晶温度，那么所述过程被称作热辊轧；如果温度保持低于再结晶温度，那么所述过程被称作冷辊轧。在任一过程中，金属在辊轧期间的摩擦和变形在所辊轧的金属板和每一堆叠的辊筒两者中产生大量的热量。为了解决与过量热量相关联的问题，辊轧机包含冷却系统，其将冷却流体(诸如水或水基乳状液)从各组冷却喷嘴排放到辊筒和所辊轧的金属板上。通常，如图1中示出，一组冷却润滑喷嘴5定位成将冷却流体排放在辊轧机的入口侧处的工作辊筒表面上。辊轧机的出口侧处的辊筒冷却喷嘴6也可能是可用的。常规辊轧机中的冷却系统使用常见的冷却剂供应，其被泵送到所有冷却喷嘴6和冷却润滑喷嘴5使得冷却流体的温度在所有排放喷嘴处是相同的。图1描绘具有三个辊筒堆叠A、B和C的常规辊轧机，金属板坯1通过所述三个辊筒堆叠A、B和C辊轧以在热辊轧金属形成过程中减小厚度。因为辊轧期间金属的摩擦和变形在经辊轧的金属板和每一堆叠的辊筒两者中产生大量的热量，所以辊轧机包含冷却系统，所述冷却系统将冷却流体(诸如水或水包油乳状液的润滑剂)排放到辊筒和辊轧金属上以转移热量且防止金属形成过程期间辊筒或金属过热。通常，冷却系统包含冷却泵(未示出)，所述冷却泵将冷却流体泵送通过每一辊筒堆叠处的冷却系统的各个喷嘴。冷却系统可包含：辊筒堆叠的入口侧上的辊筒冷却润滑喷嘴5，其将冷却流体排放到上游侧上的辊筒表面上；和带冷却喷嘴，其将冷却流体排放到下游侧上的一对辊筒6上。类似定位的辊筒冷却润滑喷嘴也可在另外的辊筒堆叠下游上使用。常规的热铝连轧机是借助于以相同温度供应给辊轧机的所有辊架的辊筒的冷却剂流体(通常是冷却剂乳状液)来冷却。在将冷却剂排放在辊筒堆叠处之后，被加热到高温HT的冷却剂被收集在收集贮槽中，然后泵送通过过滤/贮存系统且通过将冷却剂的温度降低到较低温度LT的热交换机HX到辊筒冷却润滑喷嘴5和带冷却喷嘴6。以此方式，在金属辊轧过程期间可连续地使用和再使用冷却剂。如通过参考图1可知，来自热交换机HX的废水温度LT的冷却剂为所有冷却排放喷嘴所共有。通常，所使用的冷却剂的温度基于各种因素(诸如以下因素)被限于55+/-5℃。一些合金需要稍微升高冷却剂温度以用于辊轧以产生脱油剂到工作辊筒上。另外，改变主冷却剂系统的温度且响应于受辊轧的产品的需求，在将乳状液重新加热到以较暖冷却剂辊轧更好的合金所需的温度时，能量输入成为必需。低于50℃的主冷却剂温度由于与工人接触有关的风险的增加而通常是不合需要的，且在一些辊轧机中，辊轧机冷却剂温度下降受限于冷却水的流量和温度。与使用此温度范围内的冷却剂相关联的一个缺陷是：经辊轧的金属板温度可超过冶金原因所需的温度，或为了避免超过此温度，将必须降低辊轧速度。这些方面的情况可限制辊轧过程之后经辊轧金属板的可卷取速度。将希望提供一种冷却系统，其还对一或多个位置处的经辊轧金属板进行冷却，同时在辊轧过程期间维持剩余冷却润滑位置处的主冷却剂温度。如果此冷却系统可允许控制定向冷却温度且如果可搭配具有收集共同流内的排放冷却剂的冷却系统的常规辊轧机使用这些改进，那么所述冷却系统将是进一步所需的。在某些方面，本专利技术提供一种冷却系统，其用50℃或高于50℃的第一温度的冷却剂流体对辊轧期间处于一个位置处的经辊轧金属板进行冷却，且用低于50℃的第二温度的冷却剂流体对另一位置处的经辊轧金属板进行冷却，以允许增加辊轧速度。此允许冷却系统保留大部分辊轧过程期间大约50℃的冷却剂排放的优点，而选定位置处低于50℃的冷却剂流允许增加辊轧或卷取速度且改进效率。不同温度的冷却剂流可产生自使用双重温度热交换机系统从所排放的加热冷却剂收集的单个冷却剂供应，所述双重温度热交换机系统例如包括至少两个热交换机的热交换机系统，第一热交换机将所加热的排放冷却剂流体的第一部分冷却到大约第一温度且第二热交换机将所加热的排放冷却剂流体的第二部分冷却到适用于较低温度冷却剂流的第二较低温度。在某些方面，冷却系统包含管道系统，所述管道系统具有一或多个阀以允许转换通常存在的备用热交换机以使用第二热交换机来提供更冷温度的冷却剂流。在许多应用中，尤其是在铝热辊轧和卷取中，如果第一温度是大约55℃且第二温度比第一温度低大约5℃到15℃(诸如大约40℃)，那么这是有利的。此允许冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于辊轧金属板的金属板辊轧设备，所述设备包括：第一辊架和第二辊架，其连续地定位在输送所述金属板所沿的输送方向上，其中所述第一辊架和所述第二辊架中的每一个包含所述金属板所辊轧通过的一对辊筒；第一组冷却喷嘴，其调适成将冷却流体排放到所述第一辊架的辊筒的入口表面，所述第一组冷却喷嘴包括一或多个冷却喷嘴；第二组冷却喷嘴，其调适成将所述冷却流体排放到所述第一辊架的工作辊筒的出口表面，所述第二组冷却喷嘴包括一或多个冷却喷嘴；热交换机系统，其对在从所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴排放之后由所述工作辊筒加热的所述冷却流体进行充分冷却以供随后通过所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴进行排放，其中所述热交换机系统包括：第一热交换机，其配置成从所述加热的冷却流体转移热量以将所述冷却流体冷却到第一温度；和第二热交换机，其配置成从所述加热的冷却流体转移热量以将所述冷却流体冷却到低于第一温度的第二温度；和管道系统，排放之后收集的所述冷却流体通过所述管道系统运输到所述热交换机系统及所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴，所述管道系统经配置使得退出所述第一热交换机的冷却流体是由所述第一组冷却喷嘴排放，且退出所述第二热交换机的冷却流体是由所述第二组冷却喷嘴排放。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/7986031.一种用于辊轧金属板的金属板辊轧设备，所述金属板辊轧设备包括：第一辊架和第二辊架，其连续地定位在输送所述金属板所沿的输送方向上，其中所述第一辊架和所述第二辊架中的每一个包含一对辊筒，所述金属板沿所述输送方向从每对辊筒的入口侧向出口侧被辊轧通过所述辊筒；第一组冷却喷嘴，其用于将冷却流体排放到所述第一辊架和所述第二辊架中的一个的所述对辊筒的入口表面，所述第一组冷却喷嘴包括一或多个冷却喷嘴；第二组冷却喷嘴，其用于沿所述输送方向在所述第一组冷却喷嘴下游将所述冷却流体排放到所述第一辊架和所述第二辊架中的一个的所述对辊筒的出口表面，所述第二组冷却喷嘴包括一或多个冷却喷嘴；热交换机系统，其对在从所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴排放之后由所述对辊筒中的至少一个加热的所述冷却流体进行充分冷却以供随后通过所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴进行排放，其中所述热交换机系统包括：第一热交换机，其用于从加热的所述冷却流体转移热量以将所述冷却流体冷却到第一温度；和第二热交换机，其用于从加热的所述冷却流体转移热量以将所述冷却流体冷却到低于所述第一温度的第二温度；和管道系统，从所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴排放之后收集的所述冷却流体通过所述管道系统运输到所述热交换机系统及所述第一组冷却喷嘴和所述第二组冷却喷嘴，所述管道系统的通道使得退出所述第一热交换机的冷却流体是由所述第一组冷却喷嘴排放，且退出所述第二热交换机的冷却流体是由所述第二组冷却喷嘴排放。2.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述第一热交换机和所述第二热交换机经配置使得从所述第二组冷却喷嘴排放的所述冷却流体的所述第二温度比所述第一温度低5到15摄氏度。3.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述第一热交换机和所述第二热交换机是沿所述冷却流体通过所述管道系统的流动路径平行定位。4.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述管道系统经配置使得排放的所述冷却流体通过所述第一热交换机的部分大于通过所述第二热交换机的部分。5.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述管道系统经配置使得排放的所述冷却流体的5％到20％通过所述第二热交换机。6.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述第一热交换机和所述第二热交换机中的每一个包括一或多个热交换机。7.根据权利要求4所述的金属板辊轧设备，其中所述管道系统经配置使得收集的排放冷却流体的第一部分被引导通过所述第一热交换机且收集的排放冷却流体的第二部分被引导通过所述第二热交换机。8.根据权利要求7所述的金属板辊轧设备，其中所述管道系统经配置使得：所述第一热交换机通过一或多个阀与所述第二组冷却喷嘴流体地耦接，和/或所述第二热交换机通过一或多个阀与所述第二组冷却喷嘴流体地耦接。9.根据权利要求8所述的金属板辊轧设备，其中所述一或多个阀配置成允许退出所述第二热交换机的所述冷却流体流到选定组的冷却喷嘴，其中所述选定组的冷却喷嘴包括顶部组冷却喷嘴。10.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中冷却喷嘴的组数是介于1与所述设备的辊架总数减1之间。11.根据权利要求1所述的金属板辊轧设备，其中所述第一组冷却喷嘴包括指向每一辊架的顶部辊筒表面的入口侧的三个冷却喷嘴子组。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：KR贾努什基维奇，TF斯塔尼斯特里特，
申请(专利权)人：诺维尔里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US