[发明专利]一种轧辊冷却系统及其冷却控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧辊冷却系统及其冷却控制方法，尤其涉及一种应用在连铸环境中的低速高温大压下轧制的轧辊的冷却系统及其冷却控制方法。

背景技术

轧辊的冷却技术对轧辊的磨损、热裂纹及剥落有重要影响。目前还没有出现应用于连铸环境中的大轧辊冷却控制技术。2010年3月9日提交的发明专利申请CN102189102A及2010年12月3日提交的实用新型专利CN202021199U等公开了一种液芯大压下轧机，该轧机的轧辊的工况条件极端恶劣，轧辊寿命是制约技术发展和降低成本的关键，如何对这种轧辊的温度进行精确控制目前还属于空白。连铸环境不同于普通轧钢环境，若对轧辊辊面直接喷水冷却会带来连铸坯各种质量缺陷。而相关技术领域比如铝铸轧辊虽然也采用了一些冷却方法，但大多是开环粗放模式，未对轧辊温度曲线进行精确闭环控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种将外部冷却系统和内部冷却系统有机结合起来的轧辊冷却系统和对内部冷却系统和外部冷却系统分别进行闭环控制的轧辊冷却控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种轧辊冷却系统，包括用于冷却双轧辊的外部冷却系统和内部冷却系统、以及轧辊冷却控制模块，其中：

外部冷却系统包括用来向轧辊喷淋冷却剂的多个喷嘴，多个喷嘴按照喷淋轧辊区域的不同划分为束，每个喷嘴束都被轧辊冷却控制模块单独控制，轧辊冷却控制模块用于根据检测到的轧辊表面每一区域的温度来控制输送到相应喷嘴束的冷却剂流量；

内部冷却系统包括用于冷却双轧辊内部的内冷回路，轧辊冷却控制模块还用于根据检测到的内冷回路上的冷却剂温度和流量数据算出轧辊内冷行星孔内壁表面温度并控制内冷回路上的冷却剂流量。

对于上述轧辊冷却系统，外部冷却系统还包括连接到各喷嘴束上的各冷却剂输送管道、设置在各冷却剂输送管道上的电磁阀和流量计、以及设置在轧辊表面上的多个辊面温度检测元件。

对于上述轧辊冷却系统，多个辊面温度检测元件的布置方式为每个轧辊表面布置四个辊面温度检测元件，其中两个位于轧辊入口侧而且另外两个位于轧辊出口侧，位于轧辊入口侧的一个辊面温度检测元件和位于轧辊出口侧的一个辊面温度检测元件位于轧辊中心并沿着轧辊中心线对称布置而且另外两个辊面温度检测元件位于距离轧辊中心左移W/2-50的位置并沿着轧辊中心线对称布置，其中W为连铸坯的宽度，单位为毫米。

对于上述轧辊冷却系统，内部冷却系统还包括设置在内冷回路入口的电磁阀和第一测温元件、以及设置在内冷回路出口的流量计和第二测温元件。

对于上述轧辊冷却系统，轧辊冷却控制模块包括分别用于控制轧辊外部冷却系统和内部冷却系统的外冷控制单元和内冷控制单元、与外冷控制单元相连的外冷控制数据运算单元、与内冷控制单元相连的内冷控制数据运算单元、以及分别连接外冷控制数据运算单元和内冷控制数据运算单元的轧辊冷却控制模型存储器。

对于上述轧辊冷却系统，多个喷嘴为在双轧辊周围布置的四组喷嘴，其中两组位于上轧辊的出口侧和入口侧，另外两组位于下轧辊的出口侧和入口侧。

对于上述轧辊冷却系统，内冷回路包括轧辊内冷行星孔和旋转接头，其中，轧辊内冷行星孔包括具有第一环形空腔和第二环形空腔的轧辊芯部、轧辊内部距离其外侧壁一定厚度位置周向均布的偶数个行星孔、将轧辊芯部的第一环形空腔与设在轧辊直径两极上相对应的两个行星孔分别相连的两个径向入孔、连接相邻行星孔相同孔端的端面周向通道、以及将轧辊芯部的第二环形空腔与设在轧辊直径两极上相对应的两个行星孔分别相连的两个径向出孔。

一种轧辊冷却控制方法，包括如下步骤：

第一步，确定轧辊表面各区域对应的温度设定值以及轧辊内冷行星孔内壁表面温度设定值；

第二步，根据每个区域的温度设定值确定该区域对应的喷嘴束的喷射流量初始值，根据轧辊内冷行星孔内壁表面温度设定值确定轧辊内冷回路输送的冷却剂的流量初始值，设置喷嘴束的喷射流量初始值和轧辊内冷回路的流量初始值并启动冷却过程；

第三步，根据在轧辊表面每个区域上实时检测的温度值与对应区域温度设定值的偏差来调节该区域对应的喷嘴束的喷射流量，通过实时检测的轧辊内冷回路的冷却剂温度和流量数据算出轧辊内冷行星孔内壁表面温度并根据当前轧辊内冷行星孔内壁表面温度与内冷行星孔内壁表面温度设定值的偏差来调节轧辊内冷回路输送的冷却剂流量。