本發(fā)明涉及一種行星軋機(jī)的冷卻方法，其主要用于行星軋機(jī)軋制變形區(qū)的冷卻，屬于金屬管材加工方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

行星軋機(jī)是一種具有公知技術(shù)的金屬管材斜軋管機(jī)。行星軋機(jī)主要由主輔電機(jī)驅(qū)動(dòng)。軋制時(shí)，主輔電機(jī)驅(qū)動(dòng)軋機(jī)回轉(zhuǎn)體上安裝的軋輥圍繞軋制中心線公轉(zhuǎn)，同時(shí)軋輥繞各自的軸線自轉(zhuǎn)。軋制過程中，通過主輔電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，軋后的管材出軋機(jī)后不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，如此可以軋制超長(zhǎng)的管材。專利號(hào)us6792781,ep2116312所發(fā)明的軋機(jī)也屬于這類軋機(jī)。

由于工藝先進(jìn)，行星軋機(jī)在銅管行業(yè)得到了很大的推廣，現(xiàn)在我國(guó)幾乎100％的空調(diào)制冷用銅管都是由行星軋機(jī)生產(chǎn)的。最近20年來，隨著技術(shù)的逐步完善，行星軋機(jī)軋制銅管的產(chǎn)量和質(zhì)量也獲得了很大的提高。在產(chǎn)量方面，行星軋機(jī)最初的年產(chǎn)僅有5000-6000噸，至10年前已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn)20000噸左右的水平。考慮實(shí)際工作日等因素，換算成小時(shí)產(chǎn)量是4噸/小時(shí)。

近10年來，本領(lǐng)域的工程技術(shù)人員一直試圖繼續(xù)提高行星軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量，但卻遇到了很大的技術(shù)問題。更高速的管材軋制會(huì)產(chǎn)生管材直徑變大，螺距不均，管材外表面波浪狀或產(chǎn)生扭管等現(xiàn)象，造成軋管失敗。由于這種情況的產(chǎn)生，行星軋機(jī)軋制銅管的小時(shí)產(chǎn)量遭遇瓶頸，一直徘徊不前。

進(jìn)一步的分析研究表明，上述管材高速軋制時(shí)產(chǎn)生的問題是軋制進(jìn)入了失穩(wěn)狀態(tài)所造成的，是由行星軋機(jī)的軋管特性所決定的。行星軋機(jī)軋管具有單道次大變形量的特征，單道次變形量超過90％。這么大的單道次變形量會(huì)產(chǎn)生很大的變形熱，這種變形熱導(dǎo)致的溫升可以超過銅的再結(jié)晶溫度。行星軋機(jī)在軋制銅管時(shí)，一邊軋制，一邊要進(jìn)行冷卻，現(xiàn)有軋制產(chǎn)量下產(chǎn)生的變形熱與現(xiàn)有的冷卻方式和冷卻量相匹配，可以保證軋制中的管材處在穩(wěn)定的軋制狀態(tài)下，軋制的銅管外表面光潔，平整。如果繼續(xù)提高軋速，這種變形熱會(huì)持續(xù)增加，而現(xiàn)有技術(shù)的冷卻方法無法滿足更高速軋制工況下冷卻的需要。在這種情況下，被軋管材的變形區(qū)會(huì)繼續(xù)升溫，這種升溫的結(jié)果會(huì)造成管材變軟、剛性變差。變軟的管材變形抗力降低，使管材的抗扭性變差。尤其是在軋制變形區(qū)的出口部分，管壁經(jīng)軋制后變薄，又軟又薄的管材抗扭能力更差。由此，高速軋制的管材因無法控制變形區(qū)的溫度持續(xù)升高容易產(chǎn)生軋制失穩(wěn)的現(xiàn)象?？偨Y(jié)以上現(xiàn)象，更高速軋制時(shí)管材的冷卻不夠是產(chǎn)生軋制失穩(wěn)的主要原因，也是無法進(jìn)一步提高行星軋機(jī)產(chǎn)量的主要原因。

基于對(duì)上述原因的分析，本發(fā)明人作了很多的相應(yīng)工作，如：在現(xiàn)有冷卻方式不變的情況下加大冷卻泵的流量，加大泵的壓力等。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：采用中高壓水泵，如：將泵的壓力增加到30kg/cm²，或加大流量，將泵的流量提高至100m³/h，沒有得到預(yù)期的效果，采用大壓力和大流量，很難作到精確的冷卻控制，容易損壞軋機(jī)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員對(duì)上述問題也作了一系列的工作，如：中國(guó)專利公開號(hào)cn1370640a、cn201380188y、cn202199593u、cn202162210u，都對(duì)行星軋機(jī)的冷卻方法和冷卻裝置作了一定的改進(jìn)，力求得到更好的冷卻效果，追求更好的軋管品質(zhì)和更高的產(chǎn)量。但是，上述工作對(duì)軋機(jī)產(chǎn)量的提高效果有限。

圖5為現(xiàn)有行星軋機(jī)軋管原理圖。通過對(duì)圖5的分析，可以更加清晰的給出現(xiàn)有技術(shù)冷卻效果不佳的原因。如圖5所示，被軋管坯101由內(nèi)孔穿入芯棒102，芯棒102由芯桿固定在軋制變形區(qū)k內(nèi)。三輥行星軋機(jī)的三個(gè)軋輥103均勻的布置在軋機(jī)回轉(zhuǎn)體上。軋輥103繞軋制中心線c-c公轉(zhuǎn)，每個(gè)軋輥也繞各自的軸線ac、bc自轉(zhuǎn)。在軋制后，被軋管坯101被加工成軋制管材107。

軋制過程中，部分冷卻水104噴在軋輥103上，另一部分冷卻水104噴在成形區(qū)的管材上。這種靜止不動(dòng)的噴頭一般有兩種形式，一種是噴盤106結(jié)構(gòu)，如圖5中所示，在噴盤106朝向成形區(qū)域的方向上打有多組冷卻小孔。另一種是噴嘴結(jié)構(gòu)，若干組市售的金屬噴嘴對(duì)成型區(qū)域進(jìn)行冷卻水的噴射冷卻。由于軋制工藝的需要，噴盤或噴嘴上小孔的大小、角度和數(shù)量被專門的設(shè)計(jì)，冷卻水乳化液的成份也是特殊配制的，用以達(dá)到冷卻效率的最優(yōu)化。

圖5中，在軋制變形區(qū)的出口部分h中，管壁厚已經(jīng)接近或達(dá)到最終壁厚的尺寸。管壁相對(duì)較薄，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的管材特別容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。軋制時(shí)軋機(jī)回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到350-500rpm，這種高速旋轉(zhuǎn)的軋輥會(huì)將靜態(tài)噴盤或噴嘴所噴射的冷卻液打散，使冷卻水很難噴注到軋制變形區(qū)的出口部分h。增大冷卻水流量和壓力也很難讓更多的冷卻液噴注到所需的區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的這種靜止噴盤或噴嘴冷卻效率低，冷卻強(qiáng)度不夠，無法進(jìn)一步提高軋機(jī)產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種行星軋機(jī)的冷卻方法，其能較大幅度提升行星軋機(jī)變形區(qū)的冷卻效果，從而提高行星軋機(jī)的軋制質(zhì)量和產(chǎn)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種行星軋機(jī)的冷卻方法，其用于行星軋機(jī)的冷卻；所述行星軋機(jī)具有噴頭、軋輥、回轉(zhuǎn)體、軋制中心線和軋制變形區(qū)；其特征在于：所述軋機(jī)工作時(shí)，所述噴頭與回轉(zhuǎn)體圍繞所述軋制中心線同步旋轉(zhuǎn)，所述噴頭向所述軋制變形區(qū)噴射冷卻水，及/或所述噴頭向所述軋輥噴射冷卻水。

更進(jìn)一步，所述噴頭安裝在軋輥的輥縫之間。

更進(jìn)一步，所述噴射冷卻水的方向與軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)的方向相同。

更進(jìn)一步，所述噴射冷卻水的方向與軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)的方向相反。

采用上述技術(shù)方案后的有益效果：

1、提高冷卻效率，提高行星軋機(jī)的產(chǎn)量

軋輥通過軋輥?zhàn)惭b在回轉(zhuǎn)體上,軋機(jī)工作時(shí)，軋輥旋轉(zhuǎn)工作，噴頭圍繞所述軋制中心線與軋輥?zhàn)焦D(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，噴頭向軋制變形區(qū)及/或軋輥噴射冷卻水，形成旋轉(zhuǎn)冷卻。而這些噴注的冷卻水并不會(huì)被同步旋轉(zhuǎn)的軋輥打散。軋輥軋制時(shí)繞被軋管材360°的高速旋轉(zhuǎn)，冷卻水噴頭也以同步的速度旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊噴注。這樣的冷卻，所有的冷卻液均噴注到管材變形區(qū)域，被軋管材在360°都能獲得均勻的冷卻。這種旋轉(zhuǎn)冷卻能直接對(duì)準(zhǔn)軋制變形區(qū)內(nèi)的指定區(qū)域，可以做到定點(diǎn)冷卻。如將噴嘴按裝在軋輥的輥縫之間，專門對(duì)變形區(qū)出口部分h區(qū)域進(jìn)行冷卻，可以有效的改善高速軋制工況下所軋管材的冷卻能力，可以有效的控制軋管變形區(qū)內(nèi)軋件的溫度及銅管的軟硬度，使銅管在更高的軋速下不至于失穩(wěn)，大幅度提升軋制效率。

2、提高軋輥的使用壽命

可以將噴頭裝在軋輥?zhàn)?，在行星軋機(jī)的輥縫間向軋輥和被軋銅管的軋制變形區(qū)噴注冷卻液?？梢匝剀堓?zhàn)赞D(zhuǎn)的方向順噴或逆軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)的方向逆噴，使剛離開變形區(qū)的軋輥工作面得到及時(shí)的冷卻，從而提高軋輥的使用壽命。

3、軋制鋁管

鋁合金管的行星軋制一直是一個(gè)難題。鋁金屬具有更低的熔點(diǎn)和軟化溫度，行星軋機(jī)軋鋁管時(shí)單道次變形量的軋制造成的溫升會(huì)產(chǎn)生粘軋輥和粘芯棒的現(xiàn)象。軋制過程中，噴頭向軋制變形區(qū)或軋輥噴射冷卻水，實(shí)現(xiàn)高效冷卻,可以有效的降低變形區(qū)的溫度，有效的減少粘輥、粘芯棒現(xiàn)象的發(fā)生。

附圖說明

圖1是本發(fā)明行星軋機(jī)的冷卻方法實(shí)施例一的裝置示意圖；

圖2是圖1的局部結(jié)構(gòu)放大圖；

圖3是軋輥和噴頭的三維位置示意圖；

圖4是本發(fā)明行星軋機(jī)的冷卻方法實(shí)施例二的裝置示意圖

圖5是現(xiàn)有行星軋機(jī)的冷卻方法示意圖。

圖中：

101、被軋管坯，102、芯棒，103、軋輥，104、冷卻水,106、噴盤，107、軋制管材；

201、冷卻水進(jìn)口一，202、輔傘齒，203、中心管水套一，204、主傘齒，205、回轉(zhuǎn)體，206、噴水組件一，207、軋輥?zhàn)?08、噴頭；

301、密封件一，302、螺栓，303、軸承一，304、中心管總成，305、密封水室一，306、連接管；

401、撥板一，402、撥板二，403、密封水室二，404、軸承二，405、噴水組件二，406、水套二，407、冷卻水進(jìn)口二，408、密封件二，409、進(jìn)水環(huán)，410、出口噴頭座，411、旋轉(zhuǎn)噴盤；

h、軋制變形區(qū)的出口部分，k、變形區(qū)，g、回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向，c-c、軋制中心線，ac、軋輥?zhàn)约旱妮S線一，bc、軋輥?zhàn)约旱妮S線二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例一

圖1給出了運(yùn)用本發(fā)明方法的一種裝置示意圖。

由圖1可以看出，行星軋機(jī)主輔電機(jī)(圖中未顯示)分別驅(qū)動(dòng)主傘齒204和輔傘齒202轉(zhuǎn)動(dòng)，主傘齒204帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體205轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)體205上裝有三個(gè)軋輥?zhàn)?07，軋輥?zhàn)?07上裝有軋輥103。軋管時(shí)，在主輔電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，回轉(zhuǎn)體205，軋輥?zhàn)?07和軋輥103繞軋制中心線c-c公轉(zhuǎn)。同時(shí)軋輥103也按軋輥?zhàn)约旱妮S線ac或bc自轉(zhuǎn)。

圖1還可以看出，冷卻水由軋機(jī)入口處的冷卻水進(jìn)口201進(jìn)入，經(jīng)軋機(jī)中心管水套一203進(jìn)入噴水組件一206后與噴頭208相連。噴水組件一206與回轉(zhuǎn)體205緊固相連。軋制時(shí)兩者具有同步的轉(zhuǎn)速，這時(shí)噴頭可以用與行星軋機(jī)回轉(zhuǎn)體205同樣的公轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，一邊旋轉(zhuǎn)一邊向軋機(jī)變形區(qū)k及/或軋輥103噴射冷卻水。

被軋管坯101經(jīng)軋制后成為軋制管材107。

優(yōu)選：前述噴射冷卻水的方向與軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)的方向相同或相反。

圖2是圖1的局部結(jié)構(gòu)放大圖。由圖2可以看出，冷卻水由泵組經(jīng)冷卻水進(jìn)口一201、中心管水套一203進(jìn)入冷卻水密封水室一305，密封水室一305通過連接管306與冷卻噴頭208相連。圖1-2中，若干個(gè)連接管306與噴頭208相連。噴頭208亦可固定在軋輥?zhàn)?07或回轉(zhuǎn)體205上。組裝時(shí)，一組螺栓302將回轉(zhuǎn)體205與噴水組件206緊固相連。軸承一303保證噴水組件206，冷卻管306與噴頭208繞軋機(jī)中心管總成304旋轉(zhuǎn)，多個(gè)密封件一301防止冷卻液泄漏。如此，使噴頭208能繞軋制中心線c-c旋轉(zhuǎn)。

所述軋機(jī)工作時(shí)，即：行星軋機(jī)軋管時(shí)?；剞D(zhuǎn)體205繞軋制中心線c-c高速旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向g詳見圖2?；剞D(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)噴水組件206同步轉(zhuǎn)動(dòng)。冷卻水依次通過冷卻水進(jìn)口一201、冷卻液中心管水套一203、噴水組件206、連接管306和噴頭208，以旋轉(zhuǎn)噴射的方式噴向軋制變形區(qū)(k)及/或軋輥103。

不采用連接管306和噴頭208的噴射結(jié)構(gòu)。直接將噴水組件206的右側(cè)面開一組小孔，小孔與密封水室305相通。如此，小孔作為冷卻水噴頭。這種結(jié)構(gòu)是一種旋轉(zhuǎn)噴盤結(jié)構(gòu)，它也是行星軋機(jī)旋轉(zhuǎn)冷卻的一種結(jié)構(gòu)。

圖3，為本發(fā)明行星軋機(jī)冷卻方法的三維圖，優(yōu)選：噴頭208安裝在3個(gè)行星軋機(jī)軋輥103的輥縫之間，噴頭208向軋制變形區(qū)k及/或軋輥103旋轉(zhuǎn)噴注冷卻液?；剞D(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向g詳見圖3。軋管時(shí)，噴頭208與回轉(zhuǎn)體同步旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，噴頭噴出的冷卻液104從輥縫中經(jīng)過噴到軋制變形區(qū)k及/或軋輥103，同步轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥103無法阻擋冷卻液噴射的路徑，所有冷卻液都無阻擋的噴至軋制變形區(qū)k及/或軋輥103。

實(shí)施例二

圖4給出了實(shí)施例二的原理圖。與實(shí)施例一區(qū)別的是實(shí)施例二選擇了在軋機(jī)的出口部分對(duì)軋制變形區(qū)k及/或軋輥103進(jìn)行旋轉(zhuǎn)冷卻。

出口噴頭座410固定在軋機(jī)的保護(hù)罩(圖中未畫出)上。軋機(jī)的保護(hù)罩與地面固定。噴水組件二405通過軸承二404安裝在出口噴頭座410上。噴水組件二405的右邊與進(jìn)水環(huán)409相接，進(jìn)水環(huán)409內(nèi)設(shè)有冷卻水進(jìn)口二407，冷卻水進(jìn)口二407與噴水組件二405內(nèi)的水套二406和密封水室二403相通。噴水組件二405的左側(cè)面是旋轉(zhuǎn)噴盤411，旋轉(zhuǎn)噴盤411上開一組小孔，該小孔與密封水室二403相通。如此，旋轉(zhuǎn)噴盤上的小孔作為冷卻水噴頭。這種結(jié)構(gòu)是另一種旋轉(zhuǎn)噴盤結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，使冷卻水進(jìn)口二407泵入的冷卻水進(jìn)入密封水室二408并通過旋轉(zhuǎn)噴盤411向軋制變形區(qū)k及/或軋輥103噴射。密封件二408確保噴水組件二405旋轉(zhuǎn)時(shí)冷卻水的密封。

旋轉(zhuǎn)噴盤411的旋轉(zhuǎn)能由回轉(zhuǎn)體205帶動(dòng)。如：在回轉(zhuǎn)體上設(shè)計(jì)了一個(gè)撥板一401，在噴水組件二405相應(yīng)的位置上設(shè)置了撥板二402，軋機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軋機(jī)回轉(zhuǎn)體205轉(zhuǎn)動(dòng)，撥板一401撥動(dòng)撥板二402同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使在軋管時(shí)噴水組件二405與回轉(zhuǎn)體205同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)冷卻。

為具體說明效果，本發(fā)明人進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

上表說明：

本發(fā)明例1，

采用本發(fā)明冷卻方式和現(xiàn)有冷卻方式結(jié)合的方法進(jìn)行冷卻。兩個(gè)冷卻都設(shè)有流量調(diào)節(jié)功能。管坯咬入時(shí)選擇小流量冷卻，隨著軋制正常逐步進(jìn)入正常冷卻。旋轉(zhuǎn)冷卻流量20m³/h，靜止冷卻20m³/h。

本發(fā)明例2，

為單獨(dú)的本發(fā)明冷卻方法。噴嘴旋轉(zhuǎn)冷卻。

本發(fā)明例3，

在軋機(jī)的出口部分采用旋轉(zhuǎn)噴盤冷卻方式，旋轉(zhuǎn)噴盤處打3組小孔。每組小孔在圓周上約占60°的范圍，旋轉(zhuǎn)冷卻時(shí)這3組小孔的位置與輥縫位置對(duì)應(yīng)。

結(jié)論：由上表可見，在同樣坯管規(guī)格的情況下，凈軋時(shí)間下降約3-4分鐘，行星軋機(jī)軋制銅管的生產(chǎn)效率得到巨大提升。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。