一种基于液氮的金属板材轧制工艺与设备制造技术

本发明专利技术涉及金属板材制备技术领域，尤其是一种基于液氮的金属板材轧制设备，包括两个轧辊以及板带，两个所述轧辊位于同一竖直平面上，且两个轧辊的转能够方向相反，所述板带水平位于两个轧辊之间，所述轧辊两侧的轧机出口处均设置有保温管道，所述保温管道上均安装有流量调节阀，所述保温管道一端还固定安装有喷嘴，所述喷嘴位于靠近轧辊的保温管道一端，本发明专利技术中液氮在冷却、清洗以及工艺润滑后可以排空而对于环境无危害，并且可以提高轧制速度、延长轧辊的使用寿命，并且生产出来的板带材表面质量恒定一致，消除了热划伤和锈蚀，去除了后续的板带材表面清洗工序，可以在更高的轧制速度下生产出具有镜面光洁度表面的板带材。

A rolling process and equipment for metal sheet based on liquid nitrogen

The invention relates to the technical field of sheet metal preparation, in particular to a sheet metal rolling equipment based on liquid nitrogen, which comprises two rolls and strips. The two rolls are located on the same vertical plane, and the rotational energy direction of the two rolls is opposite. The strips are horizontally located between the two rolls. Thermal insulation pipes are arranged at the exit of the mill on both sides of the rolls. Flow control valves are installed on the pipelines, and nozzles are fixed at one end of the insulation pipeline. The nozzles are located at one end of the insulation pipeline near the roll. The liquid nitrogen in the present invention can be exhausted after cooling, cleaning and process lubrication without harm to the environment, and can improve the rolling speed, prolong the service life of the rolls, and the surface quality of the produced sheet and strip is constant. Consistency eliminates hot scratches and rusts, and subsequent surface cleaning processes. Plates and strips with mirror finish surface can be produced at higher rolling speed.

【技术实现步骤摘要】
一种基于液氮的金属板材轧制工艺与设备
本专利技术涉及金属板材制备术领域，尤其涉及一种基于液氮的金属板材轧制工艺与设备。
技术介绍
现有技术是使用冷却水或乳化液冷却，但其传热效果与轧辊快速的温升相比冷却能力严重不足，轧辊如果没有及时和充分的冷却，极易出现裂纹、软点、高温粘接、局部烧伤、甚至掉肉甚至断辊，使得轧辊的寿命大幅度降低，此外，冷却水和乳化液中的未被过滤的残存金属粉粒也会对轧制产生不良后果；金属板带材轧机普遍采用压缩空气喷吹清洗板带材轧后表面，但是难以完全清除乳化液中轧制油在板带表面的附着，这些带有金属颗粒的油和水，必须进行脱脂清洗工序才能完全清除，否则将在下道工序产生严重的质量问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于液氮的金属板材轧制工艺与设备。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：设计一种基于液氮的金属板材轧制设备，包括两个轧辊以及板带，两个所述轧辊位于同一竖直平面上，且两个轧辊的转能够方向相反，所述板带水平位于两个轧辊之间，所述轧辊两侧的轧机出口处均设置有保温管道，且四个保温管道分别位于板带的上下两端，所述保温管道上均安装有流量调节阀，所述保温管道一端还固定安装有喷嘴，所述喷嘴位于靠近轧辊的保温管道一端，且液氮由喷嘴处喷出。优选的，所述轧辊与板带的交界处被液氮的喷射面积覆盖。优选的，所述液氮喷射是以连续高压液滴的方式喷射。优选的，所述液氮沸点温度为-196.56℃，熔点温度为-209℃的无色无臭液体，含量为高纯液氮或工业一级和二级液氮。本专利技术还提供了一种基于液氮的金属板材轧制工艺，包括如下步骤：S1、设备的安装：根据权利要求1设备中的位置关系，将板带、轧辊、流量调节阀、喷嘴以及保温管道安装在轧机的出口侧；S2、液氮的选取、储存及喷射设定：液氮储存罐供应压力为：1MPa-5MPa，喷嘴控制压力为：0.3bar-35bar可调，其雾化的液氮液滴颗粒直径（Dv0.5）为：0.7μm-1800μm可调，喷嘴雾化的液氮扩散角度（扇形夹角或圆锥夹角）为15-150°可调，喷嘴与板带表面的夹角为20-60°可调，喷嘴与板带之间的垂直距离为120mm-450mm可调，喷嘴与轧辊之间的水平喷射距离为150mm-450mm可调，喷嘴及控制阀类及其安装管道均置于保温材料之中，防止其结霜或冻结；S3、雾化高压喷嘴的制备：由不锈钢或不锈钢加工业陶瓷制造，所采用的数量根据轧机轧辊辊身长度及轧件宽度均匀或不均匀布置，通过控制系统调节每一个喷嘴的液氮压力及流量，即可达到调节其雾化夹角、液滴大小效果，从而满足工艺的需要，在板带轧机轧件入口的喷嘴为可以连续的产生液氮液滴的适用于工艺润滑的形式，在板带轧机轧件出口的喷嘴为可以连续产生液氮雾化微粒的适用于轧辊以及板带表面冷却及清洗的形式；S4、在板带轧机的轧件入口侧及出口侧均应依据工艺润滑的需要、轧制功率的需要及产品工艺的需要布置喷嘴密度、喷嘴形式，调整喷嘴与板带间的夹角和距离，即通过计算机系统采集轧制力测量仪、张力测量仪、测厚仪、板型仪、温度测量仪、粗糙度仪在线仪器的检测数据，经程序运算，及时反馈调节系统自动控制喷嘴的液氮压力及流量，从而调整液滴直径大小、喷射角度和喷射距离、局部喷射流量参数将液氮雾化后喷射到轧机上下板带入口及板带出口的轧辊表面及板面，进行轧制的工艺润滑及快速的降低轧辊和板带的表面温度调整板型，使得轧辊的表面温度得以恒定控制，从而保证产品的质量得到控制。优选的，步骤S2中，对于液氮的安全使用，即将液氮作为冷却、清洗、轧制工艺润滑为介质的板带材轧机上方安装氮气收集罩和大功率排气风机，在轧机进、出口两侧近旁安装氧含量检测仪器，及氮气含量超标报警器。优选的，在操作人员在车间现场工作时，应佩戴空气呼吸面罩和便携式氮气检测报警仪，以保证操作及维护者有充足而安全的呼吸空气，不会因为氮气中毒而造成人身安全事故。本专利技术提出的一种基于液氮的金属板材轧制工艺与设备，有益效果在于：该基于液氮的金属板材轧制工艺与设备在安全方面消除了在现有技术中使用乳化液作为冷却、清洗及工艺润滑介质所可能的燃油火险和蒸发及其残余对环境的污染，成本方面不再需要乳化液循环、过滤、加热设备，液氮在冷却、清洗以及工艺润滑后可以排空而对于环境无危害，并且可以提高轧制速度、延长轧辊的使用寿命，并且生产出来的板带材表面质量恒定一致，消除了热划伤和锈蚀，去除了后续的板带材表面清洗工序，可以在更高的轧制速度下生产出具有镜面光洁度表面的板带材。附图说明图1为本专利技术提出的一种基于液氮的金属板材轧制设备的结构示意图。图中：喷嘴1、轧辊2、保温管道3、液氮4、板带5、流量控制阀6。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1，一种基于液氮的金属板材轧制设备，包括两个轧辊2以及板带5，两个轧辊2位于同一竖直平面上，且两个轧辊2的转能够方向相反，板带5水平位于两个轧辊2之间，轧辊2两侧的轧机出口处均设置有保温管道3，且四个保温管道3分别位于板带5的上下两端，保温管道3上均安装有流量调节阀6，保温管道3一端还固定安装有喷嘴1，喷嘴1位于靠近轧辊2的保温管道3一端，且液氮4由喷嘴1处喷出，液氮4由喷嘴1中喷射出，对轧辊2与板带5的入口处进行润滑，能够将附着在板带5表面的轧制油以及乳化液进行清除，同时能够对轧辊2进行快速冷却，防止轧辊2出现损毁，造成机械故障甚至人身伤害的情况。轧辊2与板带5的交界处被液氮4的喷射面积覆盖，液氮4喷射是以连续高压液滴的方式喷射，通过该设计，能够使得轧辊2的到充分的冷却的同时，也将加工生产中附着在轧辊2上的碎屑进行清理，且清理的效果好，从而提高了对板带5的加工质量。液氮4沸点温度为-196.56℃，熔点温度为-209℃的无色无臭液体，含量为高纯液氮或工业一级和二级液氮，采用该种液氮4对轧辊2的冷却，能够使得该轧辊2在工作中不会出现裂纹、软点、高温黏接、局部烧伤、甚至致使轧辊2断裂的现象，从而延长了轧辊2的使用寿命。实施例1本专利技术还提供了一种基于液氮的金属板材轧制工艺，包括如下步骤：S1、设备的安装：根据权利要求1中设备的位置关系，将板带5、轧辊2、流量调节阀6、喷嘴1以及保温管道3安装在轧机的出口侧；S2、液氮的选取、储存及喷射设定：液氮储存罐供应压力为：1MPa，喷嘴控制压力为：0.3bar，其雾化的液氮液滴颗粒直径（Dv0.5）为：0.7μm，喷嘴雾化的液氮扩散角度扇形夹角或圆锥夹角为15°，喷嘴1与板带5表面的夹角为20°，喷嘴1与板带5之间的垂直距离为120mm，喷嘴1与轧辊2之间的水平喷射距离为150mm，喷嘴1及控制阀类及其安装管道均置于保温材料之中，防止其结霜或冻结；S3、雾化高压喷嘴的制备：由不锈钢或不锈钢加工业陶瓷制造，所采用的数量根据轧机轧辊2辊身长度及轧件宽度均匀或不均匀布置，通过控制系统调节每一个喷嘴1的液氮4压力及流量，即可达到调节其雾化夹角、液滴大小效果，从而满足工艺的需要，在板带轧机轧件入口的喷嘴1为可以连续的产生液氮液滴的适用于工艺润滑的形式，在板带轧机轧件出口的喷嘴1为可以连续产生液氮雾化微粒的适用于轧辊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液氮的金属板材轧制设备，包括两个轧辊（2）以及板带（5），两个所述轧辊（2）位于同一竖直平面上，且两个轧辊（2）的转能够方向相反，所述板带（5）水平位于两个轧辊（2）之间，其特征在于，所述轧辊（2）两侧的轧机出口处均设置有保温管道（3），且四个保温管道（3）分别位于板带（5）的上下两端，所述保温管道（3）上均安装有流量调节阀（6），所述保温管道（3）一端还固定安装有喷嘴（1），且喷嘴（1）位于靠近轧辊（2）的保温管道（3）一端，且液氮（4）由喷嘴（1）处喷出。

【技术特征摘要】
1.一种基于液氮的金属板材轧制设备，包括两个轧辊（2）以及板带（5），两个所述轧辊（2）位于同一竖直平面上，且两个轧辊（2）的转能够方向相反，所述板带（5）水平位于两个轧辊（2）之间，其特征在于，所述轧辊（2）两侧的轧机出口处均设置有保温管道（3），且四个保温管道（3）分别位于板带（5）的上下两端，所述保温管道（3）上均安装有流量调节阀（6），所述保温管道（3）一端还固定安装有喷嘴（1），且喷嘴（1）位于靠近轧辊（2）的保温管道（3）一端，且液氮（4）由喷嘴（1）处喷出。2.根据权利要求1所述的一种基于液氮的金属板材轧制设备，其特征在于，两个所述轧辊（2）与板带（5）的交界处被液氮（4）的喷射面积覆盖。3.根据权利要求1所述的一种基于液氮的金属板材轧制设备，其特征在于，所述液氮（4）喷射是以连续高压液滴的方式喷射。4.根据权利要求1所述的一种基于液氮的金属板材轧制设备，其特征在于，所述液氮（4）沸点温度为-196.56℃，熔点温度为-209℃的无色无臭液体，含量为高纯液氮或工业一级和二级液氮。5.一种根据权利要求1所述的一种基于液氮的金属板材轧制工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、设备的安装：根据权利要求1设备中的位置关系，将板带（5）、轧辊（2）、流量调节阀（6）、喷嘴（1）以及保温管道（3）安装在轧机的出口侧；S2、液氮的选取、储存及喷射设定：液氮储存罐供应压力为：1MPa-5MPa，喷嘴控制压力为：0.3bar-35bar可调，其雾化的液氮液滴颗粒直径（Dv0.5）为：0.7μm-1800μm可调，喷嘴雾化的液氮扩散角度（扇形夹角或圆锥夹角）为15-150°可调，喷嘴（1）与板带（5）表面的夹角为20-60°可调，喷嘴（1）与板带（5）之间的垂直距离为120mm-450mm可调，喷嘴（1）与轧辊（2）之间的水平喷射距离为150mm-450mm可调，喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泷，包仲南，黄伟，陈昊，马德高，钱锋，玉晓波，李卫东，
申请(专利权)人：瓯锟科技温州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33