[發(fā)明專利]一種基于半導(dǎo)體制冷原理的軋輥輥端溫度控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111372152.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114082787B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海軍;白宇航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B27/10
• 分類號(hào): B21B27/10;B21B37/74
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發(fā)明涉及一種基于半導(dǎo)體制冷原理的軋輥輥端溫度控制裝置及方法，裝置包括軋輥、軋輥感應(yīng)加熱裝置、輥端半導(dǎo)體制冷組件、輥頸銅套、水環(huán)下半導(dǎo)體制冷片、冷卻水環(huán)、一級(jí)溫度傳感器和二級(jí)溫度傳感器；所述軋輥感應(yīng)加熱裝置設(shè)置在軋輥的一側(cè)；輥端半導(dǎo)體制冷組件分別對(duì)稱設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)端面上；輥頸銅套分別對(duì)稱設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)的輥頸上；冷卻水環(huán)分別設(shè)置在輥頸銅套的圓周外側(cè)；水環(huán)下半導(dǎo)體制冷片分別均勻設(shè)置在輥頸銅套的外側(cè)和冷卻水環(huán)的內(nèi)側(cè)之間；一級(jí)溫度傳感器設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂啥嗣娴耐鈧?cè)；二級(jí)溫度傳感器設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)輥頸的外端部。本發(fā)明可在不削弱溫輥軋機(jī)軋輥輥面加熱能力的前提下，提供軋輥輥端散熱能力，避免軋輥配套軸承溫升損壞，為溫輥軋機(jī)安全工作提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金工業(yè)軋鋼設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于半導(dǎo)體制冷原理的軋輥輥端溫度控制裝置及方法。

背景技術(shù)

鈦鋁合金、鎂鋁合金的軋制加工中易受加工過(guò)程溫降的影響而產(chǎn)生破碎，為減小破碎量、提升產(chǎn)品質(zhì)量，制造業(yè)提出以加熱軋機(jī)軋輥的形式來(lái)降低軋件與軋輥間的溫度差異，進(jìn)一步降低軋件溫降。此類加工過(guò)程的軋輥溫度往往要求達(dá)到300℃-500℃，通常超出了軋輥的正常耐溫區(qū)間。

為提升軋輥壽命，制造業(yè)采用耐高溫材料進(jìn)行軋輥鑄造，在一定程度上解決了軋輥的高溫承載問(wèn)題，但軋輥內(nèi)部傳熱而導(dǎo)致的軋輥軸承溫升則難以通過(guò)此類方式克服。加工過(guò)程中，軋輥加熱往往采用外部火焰加熱、外部電阻絲輻射加熱或是外部電磁感應(yīng)加熱，其熱量可通過(guò)軋輥表面沿徑向朝軋輥內(nèi)部傳遞，再沿軸向傳遞至輥頸處，亦可通過(guò)軋輥表面?zhèn)鬟f至輥端，經(jīng)由輥端表面?zhèn)鬟f至輥頸處，輥頸處的熱量積蓄至一定水平后將導(dǎo)致軋輥軸承內(nèi)圈受熱膨脹，致使軸承轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，嚴(yán)重則軸承卡死。

針對(duì)此問(wèn)題，當(dāng)前常采用軋輥內(nèi)部冷卻、修正調(diào)控制度、提升軸承耐熱性、加長(zhǎng)輥頸等形式。軋輥內(nèi)部冷卻需要在軋輥內(nèi)部開(kāi)設(shè)冷卻水道，通以冷卻水來(lái)實(shí)現(xiàn)輥內(nèi)換熱，但此內(nèi)部水道的開(kāi)設(shè)會(huì)降低軋輥剛度，進(jìn)而降低軋輥的承載能力；修正調(diào)控制度需要前期加大輥面溫度調(diào)控的工藝參數(shù)，后期降低參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“輥面快速加熱”的效果，但此方法終究會(huì)產(chǎn)生軋輥內(nèi)部的軸向傳熱，迫使機(jī)組不得不在軋制一段時(shí)間后停機(jī)冷卻。提升軸承耐熱性的方法雖然能夠在一定程度上解決軸承溫升破損問(wèn)題，但當(dāng)輥面目標(biāo)溫度過(guò)高、且超過(guò)軸承溫度耐受極限時(shí)，軸承仍會(huì)產(chǎn)生破損。此外，耐熱軸承造價(jià)高昂，將導(dǎo)致產(chǎn)品成本的提高。加長(zhǎng)輥頸的方法延長(zhǎng)了軋輥至軸承的軸向距離，但同時(shí)也加大了壓下機(jī)構(gòu)與軋輥/軋件接觸區(qū)的距離，降低了軋機(jī)的調(diào)控能力。為此，在不破壞軋機(jī)軋制能力的前提下，亟需開(kāi)發(fā)一種可靠性高、溫控效果好的加熱軋輥輥端溫度控制裝置，并設(shè)計(jì)其配套調(diào)控方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于半導(dǎo)體制冷原理的軋輥輥端溫度控制裝置及方法，可通過(guò)輥端水冷裝置及輥端半導(dǎo)體制冷裝置實(shí)現(xiàn)多級(jí)散熱。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所提出的一種基于半導(dǎo)體制冷原理的軋輥輥端溫度控制裝置，包括軋輥、軋輥感應(yīng)加熱裝置、輥端半導(dǎo)體制冷組件、輥頸銅套、水環(huán)下半導(dǎo)體制冷片、冷卻水環(huán)、一級(jí)溫度傳感器和二級(jí)溫度傳感器；所述軋輥感應(yīng)加熱裝置設(shè)置在軋輥的一側(cè)；所述輥端半導(dǎo)體制冷組件分別對(duì)稱設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)端面上；所述輥頸銅套分別對(duì)稱設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)的輥頸上；所述冷卻水環(huán)分別設(shè)置在輥頸銅套的圓周外側(cè)；所述水環(huán)下半導(dǎo)體制冷片分別均勻設(shè)置在輥頸銅套的外側(cè)和冷卻水環(huán)的內(nèi)側(cè)之間；所述一級(jí)溫度傳感器分別設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂啥嗣娴耐鈧?cè)；所述二級(jí)溫度傳感器分別設(shè)置在軋輥?zhàn)笥覂蓚?cè)輥頸的外端部。

進(jìn)一步的，所述輥端半導(dǎo)體制冷組件包括第一輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)、第二輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)、輥端銅套；所述輥端銅套同軸穿過(guò)輥頸后對(duì)應(yīng)固定在軋輥一側(cè)的端面上；所述第一輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)同軸穿過(guò)輥頸后對(duì)應(yīng)固定在輥端銅套圓周內(nèi)側(cè)的前端；所述第二輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)同軸穿過(guò)輥頸后固定在輥端銅套前端并位于第一輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)的圓周外側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)的外側(cè)表面每隔45度軸向安裝有一組散熱翅片；所述第二輥端半導(dǎo)體制冷環(huán)的外側(cè)表面每隔30度軸向安裝有一組散熱翅片。