卷取机卷筒的冷却系统的制作方法

1.本发明涉及带钢卷取技术领域，具体涉及一种卷取机卷筒的冷却系统。


背景技术：

2.卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，在热带钢连轧机(热连轧机组)、冷带钢连轧机和线材轧机上布置在成品机座之后，在单机座可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。
3.现有卷取机的结构为：包括卷筒1、助卷机构2、夹送辊3、固定溜板4、活动溜板5，助卷机构2设置在卷筒1的周围，助卷机构2通常为三个，均匀布置在卷筒1的周围，夹送辊3与固定溜板4的一端间隙配合，活动溜板5的一端铰接在带钢传送装置6上，活动溜板5的另一端为自由端且设置有导辊7，工作时，助卷机构2先与卷筒1形成间隙配合以处于待卷状态，活动溜板5在油缸的驱动下摆动后，使活动溜板5与固定溜板4之间形成对带钢进行导向的通道8，且导辊7与其中一个助卷机构2形成配合，并且导辊7与卷筒1形成间隙配合，带钢通过夹送辊3与固定溜板4之间的间隙移动到所述通道8中，再经过导辊7与卷筒1之间的间隙后进入到由助卷机构2与卷筒1形成的待卷区域内，最后在助卷机构2与卷筒1的配合下被卷取。卷筒1每对带钢卷取一圈，助卷机构2向外移动一个距离，使带钢与助卷机构2之间的距离保持为恒定值，例如在待圈状态下，卷筒1与助卷机构2之间的间距为10mm，当卷筒1卷取一圈带钢后，由于带钢自身的厚度为10mm，这时助卷机构2需向外移动10mm，使卷在卷筒1上的钢卷的外表面与助卷机构2之间有10mm的间距，为下一圈卷取让出空间。
4.对于热带钢的卷取，由于热带钢自身携带高温，根据产品的不同，热带钢自身的高温通常有500多摄氏度，也有800至900℃，采用上述结构的卷取机对800℃以上的带钢进行连续卷取出现了以下问题：
5.在一套卷取系统中通过两台卷取机交替进行卷取的工作，但一台卷取机通常卷取的时间大致为90秒，然后助卷机构2和活动溜板5打开，在钢卷外侧形成较大的让位空间，以用于卸载卷取的钢卷，卸载钢卷所需的时间大致为30秒，为确保下一次卷取的安全性，在钢卷卸载完毕后助卷机构2和活动溜板5必须回到待卷位置，助卷机构2和活动溜板5回到待卷位置以后，带钢的头部到达夹送辊3处的时间大致为20秒左右，而卷筒1在卷取过程中，受到带钢上高温的热传递，使卷筒1自身的温度升高，通过前述可以得知，卷筒1与钢卷分离后的时间为20秒，卷筒1只能在这20秒的时间内进行散热，现有的卷取机上没有为卷筒1设置相应的散热或降温的结构，在上述800至900℃的高温下进行连续的卷取，很快就导致卷筒1因无法散热而导致热膨胀以及使卷筒1变形，而卷筒1与助卷机构2之间的间距是设置好的，这样就会导致卷绕在卷筒1上的带钢与助卷机构2之间的间距缩小，间距不足造成带钢与助卷机构2形成碰撞和异响，不但影响了产品的质量，又降低了扇形板和助卷辊的使用寿命。如果在钢卷卸载完成后，助卷机构2处于打开状态下，采用例中喷射水管对卷筒1进行冷却，不但会导致卷取机的连续卷取中断，而且水管喷射出大量的水对卷筒形成激冷，会造成卷筒开裂。


技术实现要素：

6.本发明提供一种卷取机卷筒的冷却系统，本发明既能对卷筒进行冷却，又能保证实现带钢的连续卷取。
7.实现上述目的的技术方案如下：
8.卷取机卷筒的冷却系统，包括多个助卷机构，每个助卷机构包括与卷筒配合以形成卷取区域的弧形板，每个弧形板上均设有冷却介质输入孔以及向卷筒喷淋冷却介质的冷却介质输出孔，冷却介质输出孔与冷却介质输入孔连通；
9.所述冷却系统还包括冷却介质注入组件，每个弧形板上的冷却介质输入孔与冷却介质注入组件连接；
10.当卷筒上的钢卷卸载完成，在助卷机构回到待卷工位后，冷却介质经冷却介质注入组件注入到冷却介质输入孔内，冷却介质再经冷却介质输出孔喷淋到旋转的卷筒上，直至带钢被卷曲前停止向卷筒喷淋冷却介质，所述冷却系统使卷取机的连续卷取获得保持。
11.本发明将冷却系统的结构布置助卷机构中的弧形板的优势在于：首先在结构上，由于弧形板与卷筒的配合为间隙配合，在弧形板与卷筒之间没有遮挡物进行遮挡，从弧形板上冷却介质输出孔输出的冷却介质可以直接喷淋到卷筒上，从而对卷筒进行冷却。其次，基于弧形板与卷筒的这种构造关系，更为重要的是，本发明利用这种构造在助卷机构与卷筒处于待卷状态的时间段内进行冷却，这种构思既解决了卷筒冷却的问题，又不会使常规的连续卷取中断，即在上述结构的卷取机上增设本发明的冷却系统后，一方面能使卷筒获得冷却，另一方面卷取的节奏与没有改进之前也是相同的，即还是能实现800℃以上高温带钢的连续卷取，从而满足了客户提出800℃以上带钢连续卷取的要求。
12.本发明在原有的弧形板基础上增设了冷却系统，实现待卷时对卷筒进行冷却的功能，比原先卷取机待卷时卷筒无冷却能力的结构，使卷取机保持生产节奏的情况下，实现了连续高温卷取的功能需求；三块弧形板上的冷却系统轴向等距偏移的设计，喷淋更加均匀，冷却效果好；冷却水顺着卷筒旋转方向喷在卷筒上，产生回流效应，提高冷却水的使用效率，起到环保节水功能；提升产品质量，提高卷筒扇形板和助卷辊的使用寿命。本发明不但实用于800℃以上的连续卷取，同样也适用于800℃以下的连续卷取。
13.综上所述，本发明实现了常规无外冷间隙的热轧卷取机卷筒在助卷机构回到待卷工位后，卷筒能够继续冷却，提升卷筒使用寿命，实现带钢的800℃以上高温连续卷取。
附图说明
14.图1为卷取机的示意图；
15.图2为冷却系统的立体图；
16.图3为冷却系统的侧视图；
17.图4为冷却系统的剖视图；
18.图5为图4中的p部放大图；
19.图6为三个弧形板上的冷却介质输出孔的排列图；
20.附图中的标记：
21.卷筒1，助卷机构2，夹送辊3，固定溜板4，活动溜板5，带钢传送装置6，导辊7，通道8，弧形板10，冷却介质输入孔11，冷却介质输出孔12，第一输出孔12a，第二输出孔12b，输入
管道13a，第一输出管道13b，第二输出管道13c，供冷总管道14，供冷分管道15，控制阀16，调节阀17，过滤器18，助卷辊19，排水间隙19a，存储区19b。
具体实施方式
22.下面结合图1至图6对本发明进行说明。
23.如图1所示的卷取机包括卷筒1、助卷机构2、夹送辊3、固定溜板4、活动溜板5，助卷机构2设置在卷筒1的周围，助卷机构2通常为三个或四个，本实施例中的助卷机构2为三个，以卷筒1为轴心，三个助卷机构2均匀布置在卷筒1的周围，夹送辊3与固定溜板4的一端间隙配合，活动溜板5的一端铰接在带钢传送装置6上，活动溜板5的另一端为自由端且设置有导辊7。
24.本发明对上述结构的卷取机进行改进，具体的改进是增设了对待卷卷筒1的冷却系统，如图2所示，本实施例的卷取机卷筒的冷却系统包括多个助卷机构2、冷却介质注入组件，每个助卷机构2包括与卷筒1配合以形成卷取区域的弧形板10，每个弧形板10上均设有冷却介质输入孔11以及向卷筒1喷淋冷却介质的冷却介质输出孔12，冷却介质输出孔12与冷却介质输入孔11连通。
25.每个弧形板10上的冷却介质输入孔11与冷却介质注入组件连接；当卷筒1上的钢卷卸载完成，在助卷机构2回到待卷工位后，冷却介质经冷却介质注入组件注入到冷却介质输入孔11内，冷却介质再经冷却介质输出孔12喷淋到旋转的卷筒1上，直至带钢被卷曲前停止向卷筒1喷淋冷却介质，所述冷却系统使卷取机的连续卷取获得保持。优先的是，所述带钢被卷曲前停止向卷筒1喷淋冷却介质的时间点为：带钢的头部到达卷取机中的活动溜板5上的导辊7与卷筒1之间的间隙处。
26.本实施例中的冷却介质优先采用水，可以是常温的水，也可以是加热后的水，例如将水加热至50℃，采用较高温度的水对卷筒1进行冷却，具有进一步避免卷筒1开裂的风险。
27.本发明将冷却系统的结构布置助卷机构2中的弧形板10的优势在于：首先在结构上，由于弧形板10与卷筒1的配合为间隙配合，在弧形板10与卷筒1之间没有遮挡物进行遮挡，从弧形板10上冷却介质输出孔12输出的冷却介质可以直接喷淋到卷筒1上，从而对卷筒进行冷却。其次，基于弧形板10与卷筒1的这种构造关系，更为重要的是，本发明利用这种构造在助卷机构2与卷筒1处于待卷状态的时间段内进行冷却，这种构思既解决了卷筒1冷却的问题，又不会使连续卷取中断，即在上述结构的卷取机上增设本发明的冷却系统后，一方面能使卷筒1获得冷却，另一方面卷取的节奏与没有改进之前也是相同的，即还是能实现800℃以上高温带钢的连续卷取，从而满足了客户提出800℃以上带钢连续卷取的要求。
28.另外，本发明的结构以喷淋的方式将冷却介质作用在卷筒1的表面，由于冷却介质输出孔12的数量是多个，并且喷出的水量与现有大水管喷出的水量相比要小得多，因此这种方式能避免对卷筒1形成急冷，防止卷筒1开裂。
29.每个助卷机构2还包括与卷筒1以及弧形板1间隙配合的助卷辊19，在卷筒1与弧形板10以及助卷辊19之间形成具有排水间隙19a的存储区19b，冷却介质经冷却介质输出孔12喷淋到卷筒1上之后，一部分冷却介质到达所述存储区19b，旋转的卷筒1经过存储区19b时被残留在存储区19b内的冷却介质再次冷却。
30.虽然，在喷淋过程中，有大部分的水通过排水间隙19a排走，但是由于排水间隙19a
较小，并不能将全部喷淋出来的水都排走，由于弧形板10面向卷筒1的内表面呈弧形，本发明利用了这种弧形结构与卷筒1以及助卷辊19的关系，使喷淋过程中未排出的水残留在存储区19b内，从而有利于对卷筒1形成冷却。
31.由于助卷辊19与卷筒1和弧形板10间隙配合，而弧形板10与卷筒1间隙配合，而每个助卷机构2由于位置的关系，导致冷却介质在的流向可能不一致，因此，排水间隙19a既可以是卷筒1与助卷辊19之间的间隙，也可以是弧形板10与助卷辊19之间的间隙，还可以是卷筒1与弧形板10以及助卷辊19之间的间隙，即排水间隙19a是由每个助卷机构2自身所在位置决定的。
32.所述冷却介质输出孔12的轴向与卷筒1的周面不垂直，所述冷却介质输出孔12的轴向与弧形板10的径向形成的夹角α为30
‑
60
°
，本实施例中，冷却介质输出孔12的轴向与弧形板10的径向形成的夹角α优先采用45
°
，介于这种构造，使得卷筒1带着喷淋水流向卷筒1与助卷辊19之间的间隙，产生一定的回流，形成瞬时存储空间，基于此，所述的存储区19b即为该瞬时存储空间。
33.本实施例中，冷却介质输出孔12喷出冷却介质的方向，优先选择顺着卷筒1的旋转方向喷的，但冷却介质输出孔12喷射方向，与卷筒1的旋转方向不平行，否则冷却介质就无法喷到卷筒1上了。
34.优选地，每个弧形板10上设置的冷却介质输出孔12的数量为多个，相邻两个弧形板10上的冷却介质输出孔12在周向上是错位布置的。通过这种构造关系，使相邻两个弧形板10上喷出的冷却介质对卷筒1上的受冷却面形成互补，提升卷筒1的冷却效果以及均匀性，避免卷筒1开裂。同一弧开板10上任意两个相邻的冷却介质输出孔12的间距也是相等的。
35.优选地，冷却介质输出孔12包括增加压水的第一输出孔12a、用于排出堵塞物的第二输出孔12b，第一输出孔12a一端与冷却介质输入孔11配合；第二输出孔12b的一端与第一输出孔12a的另一端配合，第二输出孔12b的另一端与卷筒1的周面相对，第一输出孔12a的孔径小于第二输出孔12b的孔径。冷却介质输出孔12采用大孔小孔叠加结构，内侧小孔保证喷射压力，外侧大孔增大喷射面积，同时也有效防止喷淋孔堵塞。
36.优选地，冷却介质输入孔11沿着弧形板10的轴向延伸并贯穿弧形板10的轴向端面，所述冷却介质注入组件包括输入管道13a、第一输出管道13b第二输出管道13c，第一输出管道13b和第二输出管道13c的输入端分别与输入管道13a连接，第一输出管道13b的输出端与冷却介质输入孔11的一端连接，第二输出管道13c的输出端与冷却介质输入孔11的另一端连接。
37.由于弧形板10在轴向方向的长度较长，通常弧形板10的长度为2米左右，如果冷却介质输入孔11只有一端是进水口，导致冷却介质输入孔11进水口的近端和远端的压差太大，特别从远离冷却介质输入孔11进水口的冷却介质输出孔12喷出的水的压力过小，一方面不利于对卷筒1冷却，另一方面如果冷却水中含有残渣，容易堵塞冷却介质输出孔12，因此，本实施例中冷却介质输入孔11的两端孔口均为进水口，采用第一输出管道13b和第二输出管道13c分别连接进水口，从两端同步进水，以降低压差。
38.优选地，冷却介质注入组件还包括供冷总管道14、多个供冷分管道15、控制阀16、多个调节阀17，每个供冷分管道15与供冷总管道14连接，每个供冷分管道15的另一端与输
入管道13a连接，供冷分管道15上设有阀节阀17，供冷总管道14上设有控制阀16。控制阀16优先采用气动碟阀，调节阀17优先采用阀止阀。
39.优选地，通过供冷总管道14将冷却介质提供给每个供冷对分管道15，使每一个助卷机构2中的弧形板10上的冷却介质输出孔12均能喷出冷却介质，通过控制阀16可以控制冷却水的开关，通过调节阀17便于调节每一路的供冷量。
40.优选地，冷却介质注入组件还包括过滤器18，过滤器18与供冷总管道14连接。通过过滤器18有效防止弧形板上的冷却介质输出孔12因孔径较小发生堵塞；同时也利于现场改造，甚至从节水环保考虑，可采用循环水进行喷淋。本实施例中，过滤器18优先采用双筒过滤器。
41.工作时，助卷机构2先与卷筒1形成间隙配合以处于待卷状态，活动溜板5在油缸的驱动下摆动后，使活动溜板5与固定溜板4之间形成对带钢进行导向的通道8，且导辊7与其中一个助卷机构2形成配合，并且导辊7与卷筒1形成间隙配合，带钢通过夹送辊3与固定溜板4之间的间隙移动到所述通道8中，再经过导辊7与卷筒1之间的间隙后进入到由助卷机构2与卷筒1形成的待卷区域内，最后在助卷机构2与卷筒1的配合下被卷取。卷筒1每对带钢卷取一圈，助卷机构2向外移动一个距离，使钢卷与助卷机构2之间的距离保持为恒定值。第一台卷取机卷取完毕后(一套卷取系统中有两台卷取机)，助卷机构2和活动溜板5打开，在钢卷外侧形成较大的让位空间后，卸载卷取的钢卷，在此期间内，第二台卷取机工作对带钢进行卷取，两台卷取机交替工作形成连续卷取。
42.当第一台卷取机上的钢卷卸载完毕后，助卷机构2和活动溜板5必须回到待卷位置，助卷机构2和活动溜板5回到待卷位置以后，带钢的头部到达夹送辊3处的时间大致为20秒左右。当助卷机构2和活动溜板5必须回到待卷位置后，卷筒1处于待卷取的状态，此时冷却系统启动，冷却水依次经过过滤器18、供冷总管道14、控制阀16、调节阀17、供冷分管道15、输入管道13a、第一输出管道13b第二输出管道13c、冷却介质输入孔11、冷却介质输出孔12，最后从冷却介质输出孔12喷淋到卷筒1上，卷筒1旋转起来接受所述喷淋，从而卷筒1获得冷却。当第二台卷取机卷取完毕后，此时带钢的头部到达夹送辊3，带钢的头部顺着通道8到达活动溜板5上的导辊7与卷筒1之间的间隙处时，冷却系统停止向卷筒1喷淋冷却水，进而第一台卷取机进行卷取工作。第一台卷取机卷取期间，第二台卷取进行卸料和冷却。如此交替地形成连续卷取。