一种可对轧辊定温预热的装置及其操作方法与流程

1.本发明涉及冶金工业轧钢设备技术领域，尤其涉及一种可对轧辊定温预热的装置及其操作方法。


背景技术：

2.钛及钛合金因其具有比强度高、耐热性高、耐蚀性高、耐低温性优良等特点，被广泛应用于航空航天工业、汽车工业、石油和化学工业等领域。但是因为钛合金滑移系少、室温下塑性变形能力差、加工温度范围窄等性质，导致钛合金的精密轧制较为困难。由于钛合金轧制工艺的特殊性，对钛合金进行精密轧制之前，必须对轧辊进行预热。针对这一问题，国内外相继采用不同的加热手段对轧辊进行预热，包扩内流体预热、火焰预热、外部电阻丝罩辐射预热、轧制预热等。内流体预热是在轧辊内部通以高温流体，如导热油等，通过高温流体于轧辊内壁的对流换热实现轧辊预热；外部电阻丝罩辐射预热法在轧辊外部布置带有电阻丝的保温罩，预热时对电阻丝通以大电流，使电阻丝产生高温，通过热辐射将温度传递给轧辊火焰预热是对轧机进行火焰喷射加热，通过高温火焰对轧辊外表面进行加热；轧制预热主要是在轧制钛合金轧件之前，先轧多块其他材料板坯，待轧辊温度升高到适当温度再轧制钛合金板坯。
3.以上技术均存在不同的技术局限：内流体预热需要在轧辊内部轴向开设通孔，降低了轧辊的刚度，同时提高了轧辊加工费用；火焰预热能够提升辊面温度，但火焰加热温度难以精确调控，轧辊表面温度存在不均匀性，且火焰加热所带来的环境污染不可忽略；外部电阻丝罩辐射预热虽然预热效果均匀，但其加热效率低，且保温罩占据了轧机大量的空间，不利于轧制过程的进行；轧制预热是目前生产中常用的预热方法，但其预热过程长，生产连续性差，且常温轧辊轧制高温板坯时易产生轧辊粘结等现象，增加了工作辊辊耗，降低了工作辊的有效工作时长。因此，现有的轧辊预热方式均存在一定的缺陷和不足，还具有进一步提升和完善的空间。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可对轧辊定温预热的装置及其操作方法，可对工作辊进行在线定温预热，预热温度可在线控制，预热后工作辊温度均匀，预热装置具有灵活性，可随工作需求的不同改变位置，非预热工作状态不占据正常轧制空间。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.本发明所提出的一种可对轧辊定温预热的装置，包括轧机主体、预热辊、预热辊机架、测温仪、变频电源和控制系统；
7.所述轧机主体包括轧辊机架、上工作辊和下工作辊；所述上工作辊和下工作辊对称设置在轧辊机架内中部的上下两侧；
8.所述预热辊机架分别对称设置在上工作辊的左右两侧和下工作辊的左右两侧；所述上工作辊两侧的预热辊机架的顶部均与轧辊机架顶端下表面中部铰接，底部内端面均转
动连接有三个预热辊；所述下工作辊两侧的预热辊机架的底部均与轧辊机架底端上表面中部铰接，顶部内端面均转动连接有三个预热辊；所述预热辊机架可实现抬起或放下两种工作姿态，非预热状态时，上下两侧的预热辊机架抬起，分别处于靠近轧辊机架上下两侧的停放姿态；预热状态时，上下两侧的预热辊机架放下，分别通过预热辊与上工作辊和下工作辊接触；所述变频电源分别与各预热辊连接；
9.所述测温仪分别设置在上工作辊和下工作辊的一侧，分别对轧辊表面进行检测，并将检测到的温度信号传递至控制系统，控制系统根据温度信号对轧辊预热温度进行计算，当预热温度达到预设值，变频电源停止通电。
10.进一步的，所述预热辊机架包括预热辊架、前液压推杆连接件、前液压推杆、前支撑臂、后液压推杆、后支撑臂、第一销轴、第二销轴、第三销轴、第四销轴、前支撑臂连接件、第五销轴、第六销轴、第七销轴、第一预热辊轴承、压力传感器、第二预热辊轴承和第三预热辊轴承；所述后支撑臂一端固定安装在轧辊机架上，另一端焊接有套筒；所述前支撑臂中上部通过第三销轴与后支撑臂的套筒配合，形成转动副；所述后液压推杆位于后支撑臂上方，其液压缸与轧辊机架连接，其推杆前端安装有套筒，可与第一销轴形成转动副，通过第一销轴连接至前支撑臂一端内侧；所述前支撑臂连接件设置在前支撑臂中下部的两侧，所述前支撑臂通过第四销轴与两侧前支撑臂连接件的一端转动副连接；所述前液压推杆的液压缸通过第二销轴与前支撑臂一端外侧连接，形成转动副；所述前液压推杆前端焊接套筒，且两侧设置有前液压推杆连接件，所述前液压推杆连接件的一端和前支撑臂连接件的另一端共同通过第五销轴与前液压推杆前端套筒连接；所述预热辊架外表面对称加工有两个铰链安装壁，每个安装壁对应开有两个铰链安装孔，用于安装销轴，所述前液压推杆连接件另一端通过第七销轴连接在铰链安装壁外侧的安装孔中；所述前支撑臂另一端通过第六销轴连接在铰链安装壁内侧的安装孔中；
11.所述压力传感器安装在预热辊轴承座内，用于检测预热辊受到的压力，并将压力引号反馈至控制系统；所述第一预热辊轴承、第二预热辊轴承和第三预热辊轴承沿预热辊架弧形轮廓均匀的成对布置在预热辊架的左右两侧；三个预热辊分别通过第一预热辊轴承、第二预热辊轴承和第三预热辊轴承与预热辊架转动连接。
12.进一步的，所述预热辊架为与上工作辊和下工作辊对应的弧形结构。
13.进一步的，所述预热辊工作过程中的转动通过其与上工作辊和下工作辊之间的摩擦实现。
14.进一步的，所述预热辊为电磁加热辊，且辊内设有轴向通孔，轴向通孔内安装一绕有多匝线圈的辊芯，线圈通过导电滑环连接外部变频电源，由外界变频电源单独供电，并可独立调控。
15.一种可对轧辊定温预热的装置的操作方法，所述方法包括以下步骤：
16.步骤1、根据待轧制板材材质，轧制工艺要求计算预热温度，计算工作辊与预热辊的预热压力；计算变频电源输出参数；选择合适的预热过程工作辊转速；
17.步骤2、检查预热辊机架是否处于正常状态；工作辊空转两周检查工作辊是否处于正常状态；检测压力传感器示数是否正常，若各机构都处于正常状态，则进行工作辊预热；
18.步骤3、启动控制系统，控制系统控制预热辊前液压推杆伸出，带动预热辊架调整至合适角度；后液压推杆伸出，带动前支撑臂运动，将三个预热辊移动至预定预热工作位
置；
19.步骤4、压力传感器获取预热辊受到的压力数据并反馈至控制系统，控制系统根据反馈数据，计算预热辊与工作辊之间的压力数值，跟据预设压力值和实际压力值的差距，调整液压系统输出值，改变预热辊与工作辊的压力，使预热辊与工作辊达到预设压力；
20.步骤5、启动测温仪，检查示数是否正常且稳定，清零，准备开始检测；
21.步骤6、启动变频电源对预热辊通电，观察供电电路是否正常，若出现供电电压剧烈波动，则需关闭变频电源，检查线路及变频电源有无损坏；若电路正常，则开始预热工作；
22.步骤7、启动工作辊，工作辊转动，带动预热辊转动，预热工作开始；
23.步骤8、测温仪在预热过程中实时检测工作辊表面温度；
24.步骤9、在预热过程中，观察工作辊表面是否出现明显压痕、划痕、粘结，若出现上述缺陷，应停止预热，检查预热辊机架是否出现松动、倾斜等问题；若不出现缺陷，则继续加热；
25.步骤10、测温仪检测到工作辊表面达到预设温度后，控制系统断开变频电源，预热辊停止加热；
26.步骤11、控制系统控制前液压推杆收回，带动预热辊架调整至非工作角度；后液压推杆收回，带动前支撑臂运动，将预热辊移动至非预热工作位置，预热工作结束，可进行正常轧制工作。
27.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
28.1、本发明相比于轧制预热方式，用四组预热辊加热的方式代替传统的轧制高温钢板，加热面积增大，且相对于轧制冷钢板，预热辊存在主动加热能力，加热速度明显提高，节约了材料成本和燃料成本。
29.2、本发明预热辊与工作辊具有速度自匹配特点，减小了电磁加热辊与工作辊之间的滑动摩擦，使工作辊在预热过程中只产生很小的磨损，可以有效提高轧辊一个换辊周期内的有效工作时长。
30.3、本发明采用轴向通孔安装绕右多匝线圈铁芯的电磁加热辊，线圈产生温度经过电磁加热辊外层后，在轴向产生温度均温，以此方式对工作辊进行预热，可以使工作辊温度在轴向上更加均匀，避免由于温度不均带来的轧辊热凸度对板型产生不良影响。
31.4、本发明预热机架具有灵活性，在非预热状态时，可停靠在轧机上下两侧，不占据轧机轧制空间。
附图说明
32.图1为本发明的整体结构示意图；
33.图2为图1中预热辊机架的结构示意图；
34.图3为图1中预热辊的结构示意图。
35.其中，附图标记：1-轧辊机架；2-上工作辊；3-下工作辊；4-预热辊机架；5-预热辊；6-测温仪；7-变频电源；8-控制系统；41-预热辊架；42-前液压推杆连接件；43-前液压推杆；44-前支撑臂；45-后液压推杆；46-后支撑臂；47-第一销轴；48-第二销轴；49-第三销轴；410-第四销轴；411-前支撑臂连接件；412-第五销轴；413-第六销轴；414-第七销轴；415-第一预热辊轴承；416-压力传感器；417-第二预热辊轴承；418-第三预热辊轴承；419-铰链安
装壁；51-线圈；52-辊芯；53-导电滑环。
具体实施方式
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
38.参见附图1至3，给出了本发明所提出的一种可对轧辊定温预热的装置一个实施例的具体结构。所述装置包括轧机主体、预热辊机架4、预热辊5、测温仪6、变频电源7和控制系统8。
39.所述轧机主体包括轧辊机架1、上工作辊2和下工作辊3；所述上工作辊2和下工作辊3对称设置在轧辊机架内中部的上下两侧。
40.所述上工作辊2的左右两侧对称设置有预热辊机架4；所述下工作辊3的左右两侧对称设置有预热辊机架4；且所述上工作辊2两侧的预热辊机架4和下工作辊3两侧的预热辊机架4相互对称；所述上工作辊2两侧的预热辊机架4的顶部均与轧辊机架1顶端下表面中部铰接，底部内端面均转动连接有三个预热辊5；所述下工作辊3两侧的预热辊机架4的底部均与轧辊机架1底端上表面中部铰接，顶部内端面均转动连接有三个预热辊5；所述预热辊机架4可实现抬起或放下两种工作姿态，非预热状态时，上下两侧的预热辊机架4抬起，分别处于靠近轧辊机架1上下两侧的停放姿态；预热状态时，上下两侧的预热辊机架4放下，分别通过预热辊5与上工作辊2和下工作辊3接触；所述预热辊5均为电磁加热辊，且辊内设有轴向通孔，轴向通孔内安装一绕有多匝线圈51的辊芯52，线圈51通过预热辊端部的导电滑环53连接外部变频电源7，由外界变频电源7单独供电，并可实现独立调控。
41.所述测温仪6分别设置在上工作辊2和下工作辊3的一侧，分别对轧辊表面进行检测，并将检测到的温度信号传递至控制系统8，控制系统8根据温度信号对轧辊预热温度进行计算，当预热温度达到预设值，变频电源停止通电，预热辊机架4恢复非预热工作姿态。
42.所述上工作辊2左右两侧的预热辊机架4结构相同且左右对称；所述下工作辊3左右两侧的预热辊机架4结构且左右对称；所述上工作辊2左右两侧的预热辊机架4和下工作辊3左右两侧的预热辊机架4结构相同且呈上下对称布置。下面以上工作辊2左侧的预热辊机架4为例进行说明：
43.所述预热辊机架4包括预热辊架41、前液压推杆连接件42、前液压推杆43、前支撑臂44、后液压推杆45、后支撑臂46、第一销轴47、第二销轴48、第三销轴49、第四销轴410、前支撑臂连接件411、第五销轴412、第六销轴413、第七销轴414、第一预热辊轴承415、压力传感器416、第二预热辊轴承417、第三预热辊轴承418和铰链安装壁419。
44.所述后支撑臂46一端固定安装在轧辊机架1顶端下表面中部的凸起上，另一端焊接有套筒；所述前支撑臂44中上部通过第三销轴49与后支撑臂46的套筒配合，形成转动副；
所述后液压推杆45位于后支撑臂46上方，其液压缸端与轧辊机架1顶端下表面中部凸起连接，其推杆前端安装有套筒，与第一销轴47形成转动副，并通过第一销轴47与前支撑臂44上端右侧连接；后液压推杆45伸出时，使前支撑臂44形成以后支撑臂46上的第三销轴49转动副为中心的旋转运动。所述前支撑臂连接件411设置在前支撑臂44中下部的前后两侧，所述前支撑臂44的中下部通过第四销轴410与两侧前支撑臂连接件411的右端转动副连接；所述前液压推杆43的液压缸端通过第二销轴48与前支撑臂44上端左侧连接，形成转动副；所述前液压推杆43的推杆端焊接有套筒，且两侧设置有前液压推杆连接件42，所述前液压推杆连接件42的上端和前支撑臂连接件411的左端端共同通过第五销轴412与前液压推杆43前端套筒连接；所述预热辊架41外表面对称加工有两个铰链安装壁419，每个安装壁的左右两侧均开有对应的两个铰链安装孔，用于安装销轴，所述前液压推杆连接件42的下端通过第七销轴414连接在铰链安装壁419左侧的安装孔中；所述前支撑臂44的下端通过第六销轴413连接在铰链安装壁419右侧的安装孔中。前液压推杆43伸出时，带动前支撑臂连接件411以第四销轴410为中心做旋转运动，带动预热辊架41以第六销轴413为中心做旋转运动。通过前支撑臂44的运动和预热辊架41的运动相互配合，实现预热辊机架41整体上升或下降或调整角度等运动。
45.所述压力传感器416安装在各预热辊轴承座内，用于检测预热辊5受到的压力，并将压力引号反馈至控制系统8，控制系统8对压力信号进行处理，分析预热辊5与各工作辊之间的压力，对预热辊机架4中两组液压推杆的液压系统进行控制，调整预热辊5与上工作辊2或下工作辊3之间的压力；所述预热辊架41为与上工作辊2和下工作辊3对应的弧形结构；所述第一预热辊轴承415、第二预热辊轴承417和第三预热辊轴418承沿预热辊架41的弧形轮廓均匀的成对布置在预热辊架41的左右两侧；三个预热辊5分别通过第一预热辊轴承415、第二预热辊轴承417和第三预热辊轴承418与预热辊架41转动连接，即三个预热辊5的排列与上工作辊2和下工作辊3的外侧弧线对应且与上工作辊2和下工作辊3平行；所述预热辊5仅通过轴承安装于预热辊架41上，不单独安装驱动，其工作过程中的转动通过其与上工作辊2和下工作辊3之间的摩擦实现，此种传动方式具有转速自匹配的特点，传动过程简单，避免了预热辊5与工作辊的滑动摩擦产生的轧辊表面局部剥落的问题。
46.所述预热辊架41可实现抬起和放下，可根据工作要求实现两种预热辊机架姿态：
47.(1)非预热状态时，预热辊前臂液压缸收回，经前液压推杆连接件42、前液压推杆43和前支撑臂44将运动传递至预热辊架41，调整预热辊架41角度，控制其角度为非工作角度；预热辊后臂液压缸收回，经后支撑臂46和后液压推杆45控制前支撑臂44抬起，预热辊架41处于靠近轧辊机架1停放姿态；
48.(2)预热状态时，预热辊前臂液压缸伸出，经前前液压推杆连接件42、前液压推杆43和前支撑臂44将运动传递至预热辊架41，调整预热辊架41角度，控制其角度为工作角度；预热辊后臂液压缸伸出，经后支撑臂46和后液压推杆45控制前支撑臂44放下，预热辊架41处于工作状态。
49.预热工作时可根据实际设定的预热温度，使用以下三种加热模式：
50.单预热辊工作，当预热温度需求功率为最大功率30％以下时，仅第二个预热辊5通电工作；
51.双预热辊工作，当预设温度需求功率为最大功率30％到60％之间时，第一个和第
三个预热辊5同时通电工作；
52.三预热辊工作，当预热温度较高时，加热功率需求为最大加热功率的60％以上时，三个预热辊5同时通电工作.
53.一种可对轧辊定温预热的装置的操作方法，所述方法包括以下步骤：
54.步骤1、根据待轧制板材的材质和轧制工艺要求计算预热温度，计算工作辊与预热辊5的预热压力；计算变频电源7的输出参数；选择合适的预热过程工作辊转速；
55.步骤2、检查预热辊机架4是否处于正常状态；上工作辊2和下工作辊3空转两周检查工作辊是否处于正常状态；检测压力传感器416示数是否正常，若各机构都处于正常状态，则进行工作辊预热；
56.步骤3、启动控制系统8，控制系统8控制前液压推杆43伸出，带动预热辊架41调整至合适角度；后液压推杆45伸出，带动前支撑臂44运动，将三个预热辊5移动至预定预热工作位置；
57.步骤4、压力传感器416获取预热辊5受到的压力数据并反馈至控制系统8，控制系统8根据反馈数据，计算预热辊5与工作辊之间的压力数值，跟据预设压力值和实际压力值的差距，调整液压系统输出值，改变预热辊5与工作辊的压力，使预热辊5与工作辊达到预设压力；
58.步骤5、启动测温仪6，检查示数是否正常且稳定，清零，准备开始检测；
59.步骤6、启动变频电源7对预热辊5通电，观察供电电路是否正常，若出现供电电压剧烈波动，则需关闭变频电源7，检查线路及变频电源有无损坏；若电路正常，则开始预热工作；
60.步骤7、启动工作辊，工作辊转动，带动预热辊5转动，预热工作开始；
61.步骤8、测温仪6在预热过程中实时检测工作辊表面温度；
62.步骤9、在预热过程中，观察工作辊表面是否出现明显压痕、划痕、粘结，若出现上述缺陷，应停止预热，检查预热辊机架4是否出现松动、倾斜等问题；若不出现缺陷，则继续加热；
63.步骤10、测温仪6检测到工作辊表面达到预设温度后，控制系统8断开变频电源7，预热辊5停止加热；
64.步骤11、控制系统8控制前液压推杆43收回，带动预热辊架41调整至非工作角度；后液压推杆45收回，带动前支撑臂44运动，将预热辊5移动至非预热工作位置，预热工作结束，可进行正常轧制工作。
65.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。