中厚板廠軋輥冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

1、工作輥冷卻

　　軋機(jī)分上下兩個(gè)工作輥，位于機(jī)架的中間，在機(jī)架外部安裝布置管路，通過(guò)噴射管將冷卻水供給工作輥。冷卻水的開(kāi)啟及水量的控制由PLC自動(dòng)控制完成，操作工通過(guò)HMI選擇”工作”或者”維護(hù)”模式，通過(guò)HMI人機(jī)界面輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭^(guò)程控制計(jì)算機(jī)PLC中，各控制閥根據(jù)其特征曲線開(kāi)、閉以達(dá)到需求的冷卻水量。

　　工作輥冷卻分為中間冷卻和邊部冷卻兩種方式，在數(shù)學(xué)模型的控制上，一般將工作輥長(zhǎng)度方向分為三部分，中間部分和兩邊部分。一般中間的溫度要高于兩邊，因此在計(jì)算機(jī)模型控制中實(shí)行三段冷卻控制，沿輥身長(zhǎng)度方向改變各部分的冷卻條件，從而改變工作輥的熱凸度值。當(dāng)鋼板寬度小于2700mm的情況下只使用中間冷卻就可以，當(dāng)鋼板寬度大于2700mm時(shí)需中間冷卻與邊部冷卻同時(shí)投用。在軋制過(guò)程中各道次的冷卻參考值由過(guò)程控制計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出。當(dāng)鋼板最后一道次軋制完成后，系統(tǒng)重新計(jì)算，準(zhǔn)備下一張鋼板的軋制冷卻。當(dāng)選擇維護(hù)模式，參考值必須通過(guò)人機(jī)界面輸入。當(dāng)選擇到換輥模式時(shí)，工作輥冷卻系統(tǒng)將被關(guān)閉。

　　軋機(jī)工作輥的冷卻系統(tǒng)不僅僅是上下工作輥的冷卻，還包括進(jìn)口、出口區(qū)域運(yùn)輸輥道的冷卻以及上下工作輥入口、出口的機(jī)架冷卻。冷卻系統(tǒng)示意圖如下圖2所示，

2、支撐輥冷卻

　　支撐輥冷卻在整個(gè)軋制過(guò)程中一直工作，僅當(dāng)換輥等情況下支撐輥冷卻才被關(guān)閉，主要作用是避免支撐輥過(guò)熱造成損傷。

　　支撐輥的冷卻水量需要通過(guò)手動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制僅僅是打開(kāi)與關(guān)斷冷卻系統(tǒng)而不能進(jìn)行水量的控制。測(cè)量的冷卻水量大小可以通過(guò)TCP/IP通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭^(guò)程控制計(jì)算機(jī)中及HMI人機(jī)界面里，供操作人員監(jiān)視。軋機(jī)支撐輥冷卻系統(tǒng)如下圖3所示：

3、除鱗

　　在軋制過(guò)程中鋼板的表面會(huì)出現(xiàn)一些氧化鐵皮等鱗屑狀物質(zhì)，影響著鋼板軋制質(zhì)量和表面質(zhì)量，需從鋼板表面除去。因此上下除鱗噴嘴安裝在機(jī)座入口和出口側(cè)邊，在鋼板進(jìn)入輥縫之前去除產(chǎn)品表面形成的二次氧化鐵皮。除鱗噴嘴安裝了內(nèi)嵌式單向閥防止未進(jìn)行除鱗時(shí)水滴到鋼板上。上集管安裝在上導(dǎo)板上，通過(guò)導(dǎo)板箱底板上的槽縫噴射。上集管可以和導(dǎo)板一起升降以便和上軋輥同步，從而保持噴嘴和鋼板之間的距離不變。底部噴嘴安裝在機(jī)架立柱之間，從輥道輥?zhàn)娱g噴射。噴嘴安裝示意圖4如下：

　　當(dāng)鋼板在軋制中進(jìn)行往返道次軋制時(shí)，高壓除鱗水隨時(shí)打開(kāi)。高壓水除鱗的打開(kāi)與關(guān)閉通過(guò)一級(jí)控制系統(tǒng)PLC的物料跟蹤來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)檢測(cè)到鋼板在道次軋制狀態(tài)，并且鋼板在機(jī)架軋制區(qū)域內(nèi)時(shí)，機(jī)架除鱗系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行；當(dāng)本道次（本張鋼板）軋制完成后，除鱗系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，必須注意的是，在軋制結(jié)束后應(yīng)立即關(guān)閉軋輥冷卻水，否則冷卻水將會(huì)過(guò)多，從而影響軋輥溫度。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)確定鋼板的下一道次位置，準(zhǔn)備下一道次（或下一張鋼板）的除鱗作業(yè)。操作工也可以通過(guò)HMI手動(dòng)來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉除鱗系統(tǒng)。

　　除鱗系統(tǒng)噴射管控制器包括一個(gè)低壓先導(dǎo)閥和一個(gè)高壓換向閥。其工作流程如下：

　　除鱗系統(tǒng)打開(kāi)方式：先啟動(dòng)低壓控制閥（約0.3MPa），當(dāng)流量開(kāi)關(guān)顯示“低壓可用”時(shí)，高壓控制閥（約20MPa）打開(kāi)。在約1－2秒停滯時(shí)間后高壓水從除鱗噴嘴里噴出。為了避免高壓力對(duì)電磁閥造成機(jī)械損傷，即使是在手動(dòng)模式也要設(shè)置一個(gè)閥門的最小開(kāi)啟時(shí)間。

　　除鱗系統(tǒng)關(guān)斷方式：高壓換向閥先關(guān)斷，1－2秒后低壓先導(dǎo)閥也關(guān)斷。關(guān)斷期間，上噴嘴將延遲（約1－5秒）被關(guān)斷，防止下噴嘴被污染物堵死。

4、除塵

　　安裝除塵系統(tǒng)是為了通過(guò)噴水（水霧）沖刷掉軋制時(shí)產(chǎn)生的空氣中的灰塵。

　　在入口和出口側(cè)各邊都有兩排噴嘴，一排在上端，一排在下端。這也是節(jié)能環(huán)保功能的一部分。

　　除塵功能由操作工選擇。根據(jù)鋼板軋制的方向和速度等進(jìn)行噴嘴的控制，當(dāng)軋機(jī)速度大于80％的全速時(shí)，噴水將被打開(kāi)。20秒后當(dāng)速度降到75％的全速以下時(shí)，噴嘴將被關(guān)斷。

5清掃噴射

　　在精軋機(jī)軋制完成后，為了便于鋼板厚度和寬度尺寸的測(cè)量，要盡量去掉鋼板表面殘留的冷卻水和除鱗水。清掃噴射裝置安裝在軋機(jī)機(jī)架出口側(cè)，通過(guò)電磁閥啟動(dòng)。在軋機(jī)軋制過(guò)程中，清掃噴射持續(xù)工作。當(dāng)控制系統(tǒng)收到“軋機(jī)卸荷”指令，即鋼板的最后一個(gè)道次軋制完成時(shí)，軋機(jī)入口和出口側(cè)的清掃噴射關(guān)閉。

6結(jié)束

　　軋輥冷卻水能夠冷卻軋輥，延長(zhǎng)其使用壽命，另一個(gè)最主要的因素是在計(jì)算機(jī)模型的控制下，冷卻水系統(tǒng)能夠保證產(chǎn)生對(duì)稱的軋輥熱凸度和軋制凸度，從而得到良好的板型和平直度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。