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轧辊的冷却通常从轧辊表面吸取热量。这种冷却方法通过压力将乳化液经过工作辊两侧沿轧辊安放的喷嘴送到轧辊表面上进行。轧辊分段冷却技术自20世纪70年代末80年代初开始成为国内外关注的问题之一。如果能有效地改善轧辊分段冷却效果、保证良好辊型，就可以控制带材表面质量延长轧辊寿命。因而，轧辊分段冷却技术近年来已成为世界各国钢铁及有色领域内开发研究的重要课题。目前轧辊分段冷却技术的实验与探索结果已大量应用，能更有效地控制轧辊凸度，使钢板表面质量获得改善，提高了轧机的板形控制能力。生产实际证明分段冷却控制技术在宽薄板轧制，尤其是特薄板及箔材的轧制中，已经成为板形控制的最重要手段之一。
采用有效的轧辊冷却系统，不仅可以控制工作辊的形状，还可以起到润滑、清洗等作用。轧辊冷却装置可以优化轧辊利用，节约生产成本。同时，它还可以使水冷后的轧辊在修磨前和修磨后的尺寸非常稳定，这就可以保证轧辊重新装入轧机后直径和外形不会发生变化。不会影响轧机的设置和板材的质量。因此，轧辊冷却装置得到了普遍应用。为了充分研究产热和冷却的关系，本次设计就是要设计一台轧机辊子冷却效果试验装置的设计以便更好地研究轧辊热量和冷却及使用寿命的问题。
3 拟解决的关键问题及难点
1） 如何准确测量轧辊的温度
轧制过程中轧辊表面温度场的分布对轧辊的工作周期、使用寿命以及对产品质量都有着重要的影响。采用何种方式测量轧辊的温度，以及测温装置如何布置才能使得测量结果准确是本设计需要解决的关键问题。
2） 如何实现轧辊的均匀冷却
为了均匀冷却轧辊，降低轧辊温差，同时还要在原有条件的基础上，即不改变水质，不增加水量和水压，达到控制轧辊热凸度的目的，就要解决喷嘴堵塞的问题，要充分利用现有的水量，加强轧辊的中部冷却，水量的分配要根据轧辊表面温度的分布规律来确定，并满足工作要求。
4 研究方法及方案
通过分析轧钢机的工作原理及结构，设计一个模拟轧辊冷却效果的试验装置，该试验装置具有对轧辊加热、测温的功能，应能够有对喷射角度、喷嘴安装位置、喷射距离、喷射流量等参数进行调节的功能。
图1 轧辊冷却效果试验装置原理图
装置主要由以下几部分组成：轧辊转轴、喷射梁、控制台等。轧辊中央用加热棒进行模拟加热，其温度通过由滑环输出的线路输入控制台控制。根据控制台输出的温度对喷射梁上喷嘴的流量、喷射角度、喷射距离进行控制，以实现最佳的冷却效果。
4.1传动部分的设计
由一个电机驱动，通过带轮的一级减速将动力传输到轧辊转轴上，保证轧辊的转速。
图2 轧钢机轧辊的传动原理
4.2 喷水冷却部分
1) 喷嘴的设计
喷嘴是轧辊冷却系统的核心元件，选择合适的喷嘴布置和喷嘴型式可以使冷却液准确均匀地喷射到轧辊上，最大程度地把辊身的热量传走并润滑咬料部位。传统的喷嘴多为“V”形，出水口为椭圆形，要求水质好、水压大。市场上可以买到各种类型和大小的喷嘴。对轧辊冷却来说，目前工业界广泛采用扁平、扇形喷射型的喷嘴。与其他清洗类喷嘴相比，扇形喷嘴有其独特的优势，可以形成平坦均匀的扁平射流，射流致密性好，扩散角可以在较大范围内变化，并随着流量、流速、射流角及覆盖面的不同而不同。通过部分交叉重叠，可以实现对喷射面的均匀覆盖。