技术领域：

本发明属于冶金轧钢用冷却设备技术领域，具体涉及一种节水型轧辊孔型表面冷却装置、制造方法及轧钢机组。

背景技术：
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冶金行业热压力加工所使用的轧机热轧辊，在轧钢生产过程中所轧制的轧件温度均在1000度左右。为使接触轧件的轧辊孔型表面降温，目前所采用的冷却方式均为喷水冷却，即将冷却装置设置在距离轧辊孔型表面50-100mm处，对轧辊孔型表面进行喷射冷却水。此种冷却方式不仅水资源浪费大，而且在冷却轧辊孔型表面的同时，上轧辊冷却水浇到轧件的上表面，使高温状态下的轧件表面层快速降温，并生成氧化铁皮，而生成的氧化铁皮在下一道次轧制时，压入钢材表面影响表面质量。同时，上轧辊冷却水浇到轧件上表面的水量偏大，导致轧件上表面温度偏低于下表面，在轧制变形时，易形成向上的翘头，从而产生堆钢事故。

技术实现要素：
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本发明为解决现有冷却装置对轧机热轧辊孔型表面冷却时导致水资源浪费大的现状，提供了一种节水型轧辊孔型表面冷却装置、制造方法及轧钢机组，将原喷水冷却方式改成渗水式冷却方式，不仅避免了水资源的浪费，而且还解决了冷却水浇到轧件表面而产生氧化铁皮的问题。

本发明采用的技术方案在于：一种节水型轧辊孔型表面冷却装置，包括：设置在轧辊孔型表面的冷却装置本体，所述冷却装置本体与轧辊孔型表面相接触，在冷却装置本体底部开设有冷却介质渗出孔，从渗出孔内渗出的冷却介质对轧辊孔型表面实现冷却作用。

优选地，在冷却装置本体底部固定有柔性介质，所述柔性介质被渗出的冷却介质浸湿后对轧辊孔型表面实现冷却作用。

优选地，所述冷却装置本体由下接触板、上非接触板和两个侧端板共同围合而成，且其内部为空心腔体；在空心腔体两端分别连通有输入水管和输出水管，输入水管和输出水管在冷却装置本体内部形成持续流动的冷却介质通道。

优选地，所述下接触板的长度l为轧辊的最小工作直径r所对应弧长的1/3。

优选地，所述上非接触板的长度l1为轧辊的辊环直径d所对应弧长的1/3。

优选地，所述上非接触板的宽度b不大于所在轧辊孔型的外口宽度b1。

优选地，所述冷却装置本体和轧辊孔型的形状相同，为箱型、椭圆形、圆形中的任意一种。

一种冷却装置的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、准备原料：选用薄钢板作为下接触板、上非接触板和侧端板的原料；

步骤2、裁剪下料：根据轧辊孔型的内腔形状来确定下接触板、上非接触板、侧端板的尺寸和形状，并对薄钢板进行裁剪：

步骤3、弯曲成型：将裁剪完成的下接触板和上非接触板弯成曲型；

步骤4、焊接组合：先将冷弯成型的下接触板和上非接触板分别与侧端板焊接形成封闭的冷却装置本体，然后在两个侧端板上分别钻一个与冷却装置本体内腔连通的通孔，最后将输入水管和输出水管的一端分别与一个通孔焊接固定；

步骤5、固定柔性介质：将柔性介质通过粘合剂粘在下接触板上。

优选地，所述步骤3中，在对下接触板进行弯曲成型前，需先将变形程度大的两侧边缘剪开多个开口，在弯曲成型后再将开口处焊合。

本发明为解决现有轧钢机组在冷却时水资源浪费大的现状，采用了一种节水型轧辊孔型表面冷却装置，将原喷水冷却方式改成渗水式冷却方式，有效解决了水资源浪费的问题。

一种轧钢机组，包括多架轧机，每架轧机包括上下对称设置的轧辊，在每个轧辊上均开设有相配合的轧辊孔型，在每个轧辊孔型内均设置有与轧辊孔型内腔形状相匹配的冷却装置，且每相邻两个轧机上的邻冷却装置串联设置，所述冷却装置采用所述的一种节水型轧辊冷却装置。

本发明的有益效果是：

1、本发明设计的冷却装置内嵌在轧辊孔型内，将原喷水冷却方式改为渗水式冷却方式，通过接触传导方式，使接触高温轧件的轧辊孔型表面的高温传递给冷却装置，以达到对轧辊孔型表面降温的目的，即有效地避免了水资源的大量浪费，同时解决了冷却水浇到轧件表面而产生氧化铁皮的问题，尤其对需要闭水轧制的钢种，此种方式解决了轧辊孔型表面的降温问题，为降低轧辊消耗，提高产品表面质量，提供了必备条件。

2、为了使轧辊孔型表面与冷却装置实现密切接触，冷却装置的底部设置有柔性介质，通过柔性介质与轧辊孔型表面的接触，即能满足二者相互间的柔性接触、紧密接触的目的，又能实现降温的作用。

3、本发明设计的冷却装置结构简单、制作方便、操作便捷。

4、将本发明冷却装置应用到轧机组上，并将相邻的冷却装置串联设置，从而形成整个轧钢机组的冷却系统，可以提高轧机组整体的冷却效果。

附图说明：

图1为本发明冷却装置的结构示意图；

图2为图1的k向示意图；

图3为冷却装置安装在轧机上的位置关系示意图；

图4为图3中a-a的剖视图；

其中：1冷却装置、10冷却装置本体、11下接触板、12上非接触板、13侧端板、14输入水管、15输出水管、16开口、2柔性介质、3轧辊、31轧辊孔型、4轧机。

具体实施方式：

实施例1

如图1和图2所示，一种节水型轧辊孔型表面冷却装置，所述冷却装置1主要使用在轧制对称断面的长材轧机4上，冷却装置1包括：冷却装置本体10，所述冷却装置本体10设置在轧辊孔型31表面，其外形与轧辊孔型31内腔形状相同，且大小匹配，所述轧辊孔型31的形状通常为简单的箱型、椭圆形、圆形中的任意一种。由于冷却装置本体10与轧辊孔型31内腔的形状相同，这样才能使冷却装置1与轧辊孔型31表面紧密接触时，将轧辊孔型31的高温传递给冷却装置本体10，以达到良好的温度传导效果，从而实现给轧辊孔型31表面及时降温的目的。

要使冷却装置本体10的自身温度始终处于低温状态，就需要在内部始终有持续流动的冷却介质，所述冷却介质可以是水，也可以是其他液态冷却介质。本实施例以水为例进行介绍。

所述冷却装置本体10由下接触板11、上非接触板12和两个侧端板13共同围合而成，且其内部为空心腔体；在空心腔体两端分别连通有输入水管14和输出水管15，输入水管14和输出水管15在冷却装置本体10内部形成持续流动的冷却介质通道。在冷却装置本体10的一端通过输入水管14将冷却水输入到冷却装置本体10内，在冷却装置本体10的另一端通过输出水管15将换热后的冷却水输出到冷却装置本体10外，使冷却装置本体10始终保持在低温状态。

在下接触板11上均匀开设有4-6个细小的渗出孔，冷却装置本体10内微量的冷却水可通过渗出孔流出与轧辊孔型31表面接触，以实现对轧辊孔型31降温的目的；而大部分的冷却水流出后可根据实际需求选择去向。一是循环利用，从冷却装置本体10输出的冷却水，可流入到水源回收装置，将其降温后可重复利用，从而降低水资源的大量浪费；二是用来冲刷氧化铁皮，高温状态下的长材，在轧机4轧制过程中会产生氧化铁皮，为保证将氧化铁皮冲刷到旋流池中，需要水源进行冲刷，因此，从冷却装置本体10输出的冷却水，可作为将氧化铁皮冲刷到旋流池中的水源。

由于下接触板11需要与轧辊孔型31接触达到对轧辊孔型31表面的冷却效果，因此下接触板11在长度方向上与轧辊孔型31的接触要尽可能选择最大，因此，下接触板11的接触面长度尺寸l为轧辊3最小工作直径r所对应弧长的1/3，

即l＝1/3*π*r

式中：r为轧辊最小工作直径。

由于下接触板11与轧辊孔型31表面在截面上要达到密切接触，其截面形状必须与轧辊孔型31内腔形状相同，因此，下接触板11的接触宽度b应根据轧辊孔型31的弧长进行下料，其宽度b为轧件直径所对应弧长的1/2，

即

式中：为轧件的直径。

由于上非接触板12需要嵌入轧辊孔型31内，因此其宽度b不大于轧辊孔型31的外口宽度b1。

上非接触板12的长度l1为轧辊3的辊环直径d所对应弧长的1/3，

即：l1＝1/3*π*d

式中：d为轧辊的辊环直径。

实施例2

实施例2在实施例1的基础上，在冷却装置本体10的底部固定有柔性介质2，所述柔性介质2通过粘合剂粘在下接触板11上。所述柔性介质2可以选用具有柔性、耐磨的涤纶材料。所述柔性介质2被渗出的冷却介质浸湿，浸湿后的柔性介质2与轧辊孔型31表面密切接触后，实现对轧辊孔型31表面冷却作用。

实施例3

一种加工实施例2中冷却装置的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、准备原料：所述下接触板11和上非接触板12选用3mm厚的q235普通薄板，所述侧端板13选用5mm的薄钢板，输入水管14和输出水管15的选用6分或1寸的钢管。

步骤2、裁剪下料：

要使冷却装置本体10与轧辊孔型31表面密切接触，并达到良好的冷却效果，根据轧辊孔型31的内腔形状来确定下接触板11、上非接触板12、侧端板13的尺寸和形状，下料尺寸按如下要求对薄钢板进行裁剪。

步骤21、对下接触板11进行裁剪

冷却装置本体10的对下接触板11与轧辊孔型31表面密切接触，为达到对轧辊孔型31表面冷却的效果，下接触板11与轧辊孔型31在长度方向上的接触要尽可能最大，因此，下接触板11的长度l为轧辊3的最小工作直径r所对应弧长的1/3，

即：l＝1/3*π*r

式中：r为轧辊最小工作直径。

冷却装置本体10与轧辊孔型31表面在截面上要达到密切接触，其截面形状必须与轧辊孔型31内腔的形状相一致。因此，下接触板11的宽度尺寸b应按轧辊孔型31的弧长进行下料，下接触板11的宽度b应根据轧辊孔型31的弧长进行下料，其宽度b为轧件直径所对应弧长的1/2，

即

式中：为轧件的直径。

在下接触板11上均匀开设多个与冷却装置本体10内腔连通的渗出孔，所述渗出孔的数量为4～6个细小孔，以保证渗出冷却水的供应。

步骤22、对上非接触板12对进行裁剪

冷却装置本体10的上非接触板12不与轧辊孔型31接触，由上非接触板12与下接触板11共同围合形成封闭的断面，上非接触板12的长度l1为轧辊3的辊环直径d所对应弧长的1/3，

即：l1＝1/3*π*d

式中：d为轧辊的辊环直径。

上非接触板12的宽度b要与轧辊孔型31的外口宽度b1相匹配，由于要预留出柔性介质2的厚度，因此，上非接触板12的宽度b应不大于轧辊孔型31的外口宽度b1。

步骤23、对侧端板13进行裁剪

对侧端板13是将下接触板11与上非接触板12结合后的两端面进行封闭，形成闭合的容器，侧端板13的断面面积s与轧辊孔型31形状相同，

即：

式中：为轧件的直径。

步骤24、输入水管14和输出水管15的选择

输入水管14和输出水管15采用6分或1寸的钢管，其钢管的一端带有丝扣，输入水管14和输出水管15作为冷却水输入、输出冷却装置本体10的接口。

步骤25、柔性介质的选择

为了使冷却装置本体10与轧辊孔型31密切接触，需要采用柔性、耐磨的涤纶材料做为柔性介质，并将其用粘合剂粘在上接触板11上。

步骤3、弯曲成型：

先将下料后的下接触板11按轧辊孔型31的形状进行冷弯成型，再按照轧辊最小工作直径r所对应的弧度再进行弯曲成型；然后将下料后的上非接触板12按照轧辊的辊环直径d所对应的弧度进行弯曲成型。

步骤4、焊接组合：

先将冷弯成型的下接触板11和上非接触板12分别与侧端板13焊接形成封闭的冷却装置本体10，然后在两个侧端板13上分别钻一个与冷却装置本体10内腔连通的通孔，最后将输入水管14和输出水管15带有丝扣的一端分别与一个通孔焊接固定。

步骤5、固定柔性介质

将柔性介质2通过粘合剂粘在下接触板11上，所述柔性介质2为将柔性、耐磨的涤纶材料。

进一步地，所述步骤3中，在对下接触板11进行弯曲成型前，需先将变形程度大的两侧边缘剪开多个开口16，每相邻开口16之间的距离在100～150mm之间，在弯曲成型后再将开口16处焊合。

制作示例

以制作700轧机轧制180圆的冷却装置为例，其具体制作过程如下：

1、下接触板11下料

a、下料尺寸

将厚度为3mm的钢板，按照下接触板11的长度l＝1/3*π*r＝1/3*3.14*580mm＝607mm、宽度进行下料。

b、冷弯成型

下好料的下接触板11，先按180圆轧辊孔型31的断面形状进行冷弯成型，再将下接触板11变形程度大的两个边缘剪开几处开口16，然后按照轧辊3的最小工作直径r＝580mm所对应的弧度进行弯曲成型，最后在弯曲成型后再将开口16处焊合。

c、开设渗水孔

为了使冷却水能够将柔性介质2湿润，需要在下接触板11上均匀钻4～6个细小的渗水孔，以保证渗出水的供应。

2、上非接触板12下料

a、下料尺寸

将厚度为3mm的钢板，按照上非接触板12的长度l1＝1/3*π*d＝1/3*3.14*750mm＝785mm、宽度进行下料。

b、冷弯成型

下好料的上非接触板12，按照轧辊的辊环直径d＝750mm所对应的弧度进行弯曲成型。

3、侧端板13下料

将厚度为5mm的钢板，按轧辊孔型31的形状进行下料，侧端板13的面积

并将下完料的侧端板13中部钻孔，通孔直径为1寸，用来与输入水管14和输出水管15焊接使用。

4、粘贴柔性介质材料

将柔性介质25通过粘合剂粘在下接触板11上。

实施例3

如图3和图4所示，一种轧钢机组，包括多组轧机4，每组轧机4包括上下对称设置的轧辊3，在每个轧辊3上均开设有相配合的轧辊孔型31，在每个轧辊孔型31内均设置有与轧辊孔型31内腔形状相匹配的冷却装置1，所述冷却装置1通过固定装置悬置在轧辊孔型31表面。所述冷却装置1采用实施例1所述的冷却装置，每相邻两个轧机31上的邻冷却装置1串联设置就形成整个轧钢机组轧辊孔型31的冷却系统。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。