在軋制金屬帶時尤其在冷軋金屬帶時對軋輥和金屬帶進行潤滑和冷卻的方法

2023-07-17 18:02:11

專利名稱：在軋制金屬帶時尤其在冷軋金屬帶時對軋輥和金屬帶進行潤滑和冷卻的方法
技術領域：
本發明涉及一種在軋制金屬帶時尤其在冷軋金屬帶時對軋輥和金 屬帶進行潤滑和冷卻的方法，其中通過噴射至少在導入側上施加潤滑 劑並且在導出側上施加冷卻劑，並且其中將潤滑活性的、起洗滌作用 的和惰性化的材料或者說氣體(介質)或者其組合物輸送到軋制帶下 側面和軋制帶上側面和/或下面的工作輥或者說上面的工作輥上。
背景技術：
從EP 0 367 967 Bl中公開了 一種這樣的用於在冷軋時對軋輥及軋 件進行冷卻和潤滑的方法。在此，用一種特殊的乳化技術按照在軋制的標準來調節包含油相的油/水乳化液，並且通過有待乳化的介質的按 量及按類型的使用來對其進行校準。其缺點是太高的、具有很高的水 含量的塗油量以及由此在成品的鋼帶上或者在NE (有色金屬)-金屬 帶上的塗層上有生鏽的危險。太高的塗油量意味著，剩餘油量留在金 屬帶上，所述剩餘油量又必須通過附加的工作步驟來去除。如果也因 清理工作出現環境壓力，那麼還產生更高的製造成本。此外，從DE 199 53 230 C2中公開了 一種金屬軋件的冷軋方法，該惰性氣體比如在使用液氮^具有低於室溫^惰性氣體溫度，該惰性 氣體溫度低於軋件溫度。 發明內容本發明的任務是通過過程步驟的節省來獲得高質量的金屬軋制帶 的更高的生產率，其中應該通過更穩定的軋制過程尤其在軋輥間隙中 的摩擦匹配來實現更高的軋制帶質量。按本發明，所提出的任務通過以下方法得到解決，即在導入側上 依賴於以下過程數據持續地在線通過物理的計算模型(22)來定量供 給地施加最小量的、無很高水含量且具有受控制的粘度的純潤滑劑-軋制帶速度， -軋制帶質量， -軋制帶平整度，-軋制帶表面(例如軋制帶-粗糙度；在線測量)， -軋制帶張力，-軋制力(包括工作輥和中間輥的彎曲力)，-工作輥直徑，-工作輥粗糙性，-軋輥材料以及在導出側上通過所述物理的計算模型同樣在線使用 與此等價的過程數據。優點是通過更加穩定的軋制過程獲得更好的軋制帶質量，尤其實 現在軋輥間隙中的摩擦匹配。除此以外，以後再也不必進行除油處理 並且由此省去其它的過程步驟，這一點也十分有利。最小潤滑意味著， 僅僅在導入側上塗上為實現所期望的產品質量所必需的潤滑劑。此外， 省卻清理裝置及其用於油乳化的成本。在導入側上對潤滑劑進行在線 定量供給時，可以連續地對固定的過程參量(比如材料、軋制帶寬度 及類似參數)加以考慮並且在道次過程中對變化的過程參量(比如軋 制帶速度、軋制力、軋制力矩、超前、軋制帶張力、在軋制帶寬度上 的軋制帶張力分布、軋制帶溫度、軋輥溫度、軋制帶厚度以及厚度減 小)加以考慮。此外，在導出側可以直接使用防腐劑(防止生鏽及軋 制帶粘結的材料)。本發明的 一種改進方案在於，所述物理的計算模型考慮以下參量-用於道次方案設計的預測和優化，-通過摩擦學模型對潤滑膜進行評估，-溫度模型，-軋輥的彈性變形，-機械的軋輥間隙模型，-用於對表面質量進行優化的模型，-在減徑軋制時或者在平整軋制時或者在柔性軋制時(產生不同的 軋制帶厚度)時與軋制過程進行摩擦匹配， -液力的模型-以及用於在金屬帶和工作輥之間進行粗糙度精壓的模型。可以利用這些參量，用於由此在線用所述軋制過程的基於物理的、 包括機械的、熱的及摩擦學效應的計算模型有針對性地調節介質在軋 輥間隙中的軋輥上及金屬帶上的施加情況。按照另 一種設計方案，在軋制過程中預先給定以下可變的調節參 量，用於根據通過所述計算模型進行的調節情況來施加液態的或氣態的潤滑劑和冷卻劑 —體積流量)-壓力，-溫度？-在軋制帶寬度上不同的調節，-必要時對軋制帶下側面和軋制帶上側面進行不同的設置。除了快速調整用於介質的施加的調節參量之外，本發明的優點在 於，也可以比如改變起不同作用的介質的混合比例，比如可以將具有 大大降低軋輥間隙摩擦的作用的物質和對軋輥間隙摩擦具有很小的影 響但具有很高的洗滌作用的物質相混合。此外，在此優選根據基於物理的模型的電腦程式來改變液態的 和氣態的介質的混合比例。如此規定另一種設計方案，從而在軋制過程開始之前在道次方案 中預先規定過程數據，比如軋制力、軋制帶張力、軋制帶厚度及類似 參數，而該道次方案則在所述電腦程式中進行處理。此外，通過以下方法來設計本發明，也就是將過程數據用於預先 設定用於軋制帶厚度、軋件延伸、軋制帶平整度、軋制帶粗糙度和/或 軋制帶表面的調節迴路。此外，可以預先設定預測來對在金屬帶中和/或在工作輥中的溫度 發展進行優化，以此產生改進方案。根據生產商-類型、粘度和溫度特性來選擇潤滑劑，這樣做也十分 有利。通過工作輥-粗糙度的選擇來對軋制帶表面進行優化，這樣做有助 於改進金屬帶的質量。在利用所述計算模型的情況下也可以在具有不同的軋制速度的區 段中使用上述措施。在此實現-所期望的軋制帶表面的調節(比如在粗糙度或光澤度及其它質量特徵方面)，-所期望的軋制帶平整度的調節， -過程穩定性的保證(避免軋制帶斷裂)以及 -介質的有效利用。對於所謂的柔性的軋制來說(比如作為用於在軋制帶長度上獲得 不同的軋制帶厚度的冷軋方法)要考慮到，在恆定的潤滑過程中根據 在軋制帶長度上變化的厚度減小有力地定期改變過程狀態。劇烈變化 的軋制力僅僅有條件地允許調節所期望的軋制帶平整度。因此，在很 高的厚度減小的階段中，在軋輥間隙中調節更小的摩擦係數很有意義， 必要時結合軋制帶張力的提高進行調節，用於通過軋制力的降低來至 少部分地對這種效應進行補償。可以如前所迷在考慮到與其它的過程 參數之間的關係的情況下並在利用所述基於物理的計算模型(計算機 程序)的情況下進行這個過程。


本發明的實施例在附圖中示出，並且下面藉助於附圖詳細解釋。其中圖1是冷軋機機架連同調節機構的方框圖，在此根據模型計算(計 算機程序)來運行所述調節機構，圖2是運行參數或者說過程數據的方框圖形式的排列，所述運行 參數或者說過程數據用於基於物理的模型計算，並且圖3是在基於物理的模型計算中所使用的參數的方框圖形式的列表。(圖1和3以"圓圈中的2"和"圓圈中的3"彼此相連；圖2和 3則以"圓圈中的r，相應地彼此相連)。
具體實施方式
用於(比如由不同合金的重金屬或輕金屬製成的)金屬帶2的軋 機機架1 (圖1)具有上面的和下面的工作輥3、 4,它們支承在處於軸 承座中的支承輥5、 6之間。圖1示出了一種四輥式軋機機架。所說明 的應用方案可以應用到所有類型的軋機機架上，比如六輥式軋機機架、 二十輥式軋枳4幾架、二輥式軋機機架等等。所述金屬帶2從在導入側 7a上的開巻工位7導送到在導出側8a上的巻繞工位8。在所述導入側 7a上，通過噴射來施加作為化學成分的純潤滑劑9,並且在導出側8a上通過噴射來施加冷卻劑10。所述潤滑劑9和冷卻劑10由潤滑活性的、氣體:々組合物:並且輸送到軋制^下側面2a及軋制帶上側面2b上5 無很高水含量的乳化液、乳化液基油、軋制潤滑油和/或添加劑濃縮物 形成在導入側7a上的潤滑活性的物質。有洗滌作用的和惰性化的材料 由低溫的惰性氣體構成，比如由氮及其與其它材料的組合物構成。為此所使用的裝置(圖1)包括在導入側7a上的平整度測量儀lla 和在導出側8a上的平整度測量儀llb。在金屬帶通過的過程中，用速度測量儀12來測量軋制帶速度13, 並且用其它的測量儀來測量作用的力，從而可以檢測與相應生產的金 屬比如鋁、鋼、黃銅、銅及類似金屬的性能相應的軋制帶質量14。連 續地並且在金屬帶2的寬度上測量軋制帶厚度15。在軋制帶下側面2a 及軋制帶上側面2b上，在導入側7a布置了用於以有針對性的量輸送 潤滑劑9並且用於分配最小潤滑17的噴嘴列16。在所述軋機機架1中， 布置了這樣的、用於對所述上面的和下面的工作輥3、 4及上面的和下 面的支承輥5、 6進行潤滑的噴嘴列16。在導出側8a上，設置了上面的噴嘴列18及下面的噴嘴列19用於 氮施加20以進行冷卻及惰性化處理，並且必要時作為替代方案作為用 於潤滑劑9施加21。按照計算模型22的模型計算的通過計算或者根據經驗求得的數值 來確定所有用於潤滑和冷卻的材料的可變的量，並且將相應的信號輸 送給所述連接到測量儀上的調節儀器中的相應的調節機構。由此，軋 制過程尤其冷軋過程通過摩擦狀態的調整變得極其靈活。潤滑劑量與 變化的過程參數之間的關係可以在短期內重新調節。通常由此成功地 調整軋輥間隙中的摩擦。最小潤滑的突出之處在於，僅僅施加如在軋 制過程中所需要的一樣多的潤滑劑9。在此， 一種所謂的基油由不同的 化學基礎物質製成，用於最小潤滑17的"介質1"可以與不同類型等 級x、 y的"介質2"混合成"介質n",直至達到所需要的用於最小 潤滑17的性能，如粘度和潤滑能力。在所述導出側8a上，在氮施加 及作為替代方案的潤滑劑的施加的基礎上繼續進行這一過程。按照圖2，歸納了對此合適的過程數據23。"圓圏中的l"參數包 從左向右讀包括來自速度測量儀12的軋制帶速度，而後是軋制帶質量(比如說抗斷強度)。軋制帶厚度15、軋制帶寬度24、來自所述平整度測量儀lla的軋 制帶平整度25、軋制帶表面(粗糙度)26、軋制帶張力分布27。軋制 帶張力28由所述平整度測量儀lla檢測。軋制力29的參數產生於軋輥直徑30、軋輥粗糙度31、軋輥材料 32、軋制力矩33、軋輥溫度34和金屬帶2的厚度減小35。在所述導出 側8a上設置了類似的數值。在圖3中歸納了加以考慮的單個的獨立的用於所述計算模型22的 設定值而後從物理參量中獲得過程數據23,其中在所述計算模型22 中考慮其它的計算子模型(電腦程式)。道次方案設計36通過基礎模型得到優化。為了對潤滑膜進行評估， 使用摩擦學的模型37。根據以往的知識加入溫度模型38以及所述軋輥 3、 4、 5、 6的彈性變形39。同樣考慮機械的軋輥間隙模型40 (計算機 程序)。此外，將用於對表面質量進行優化的模型41加入到所述計算 模型22中。在平整時或者在柔性軋制時在考慮減徑軋制的情況下使摩 擦與軋制過程42相匹配。此外，採用用於潤滑劑9的分配的液力模 型43以及用於粗糙度精壓(金屬帶2上的軋制表面)的模型(計算機 程序)44。從預先給定的、用於計算模型22的參數中，形成用於軋制力29 及軋制帶張力28的設定值45 (圖3左邊部分)。單獨地設置46用於 軋制帶厚度15和軋制帶平整度25及在粗糙度、光澤度及其它表面特 徵方面的軋制帶表面26的調節迴路並且通過使摩擦與單獨的軋制過程 相匹配來進行道次方案優化47。對於所述導出側8a來說，應該在圖3中(右邊部分)形成所述工 作輥3、 4及金屬帶2的溫度發展的預測48及優化。應該根據類型、 粘度和溫度來確定潤滑劑49。此外，應該對軋制帶表面質量進行優化 50並且選擇用於工作輥粗糙度的數值。9附圖標記列表1軋機機架2金屬帶2a軋制帶下側面2b軋制帶上側面3上面的工作輥4下面的工作輥5上面的支承輥6下面的支承輥7開巻工位導入側8巻繞工位8a導出側9純潤滑劑10冷卻劑lla平整度測量儀(導入側)lib平整度測量儀(導出側)12速度測量儀13軋制帶速度14軋制帶質量15軋制帶厚度16噴嘴列17最小潤滑的量、成分和分布18上面的噴嘴列(氮施加)19下面的噴嘴列(氮施加)20氮施力口21作為替代方案的潤滑劑的施辦22計算模型(電腦程式)23過程數據24軋制帶寬度25軋制帶平整度26軋制帶表面27軋制帶張力分布28軋制帶張力29軋制力30軋輥直徑31軋輥粗糙度32軋輥材料33軋制力矩34軋輥溫度35厚度減小36道次方案設計37摩擦學的模型(電腦程式)38溫度模型(電腦程式)39軋輥的彈性變形40機械的禮輥間隙模型(電腦程式)41模型/表面質量42與軋制過程的摩擦匹配43液力模型(電腦程式)44用於粗糙度精壓的模型45軋制力/軋制帶張力的設定值46第一調節-系統平面的設置47道次方案-優化/匹配48溫度發展的預測49確定潤滑劑50軋制帶表面/工作輥-粗糙度的優化
權利要求
1.在對金屬帶(2)進行軋制尤其進行冷軋時用於對軋輥(3、4、5、6)和金屬帶(2)進行潤滑和冷卻的方法，其中通過噴射至少在導入側(7a)施加潤滑劑(9)並且在導出側(8a)施加冷卻劑(10)，並且其中將潤滑活性的、起洗滌作用的和惰性化的材料或者說氣體(介質)或者其組合物輸送到軋制帶下側面(2a)上和/或軋制帶上側面(2b)上和/或下面的工作輥(4)上或者說上面的工作輥(3)上，其特徵在於，在導入側(7a)依賴於以下過程數據(23)持續地在線通過物理的計算模型(22)定量供給地施加最小量的、無很高水含量且具有受控制的粘度的純潤滑劑(9)-軋制帶速度(13)，-軋制帶質量(14)，-軋制帶平整度(11a、11b)，-軋制帶表面(26)，-軋制帶張力(28)，-軋制力(29)，-工作輥直徑(30)，-工作輥粗糙度(31)-軋輥材料(32)以及在導出側(8a)上通過所述物理的計算模型(22)同樣在線使用與此等價的過程數據(23)。
2. 按權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述物理的計算模型 (22)考慮以下參量-用於道次方案設計的預測和優化， -通過摩擦學模型(37)對潤滑膜進行的評估， -溫度模型(38),-所述軋輥(3、 4、 5、 6)的彈性變形， -機械的軋輥間隙模型(40), -用於對表面質量(41)進行優化的模型，-在減徑軋制時或者在平整軋制時或者在柔性軋制時與軋制過程進 行摩擦匹配(42),-液力模型(43)，-以及用於在金屬帶(2)和工作輥(3、 4)之間進行粗糙度精壓的 模型(44)。
3. 按權利要求1和2所述的方法，其特徵在於，在軋制過程中預 先給定以下可變的調節參量，用於根據通過所述計算模型(22)進行 的調節情況來施加液態的或氣態的潤滑劑(9)和冷卻劑(10):-體積流量， -壓力，-溫度5-在軋制帶寬度(24)上不同的設置，-必要時對軋制帶下側面(2a)和軋制帶上側面(2b)來說不同的設置。
4. 按權利要求1到3中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所 述基於物理的模型的電腦程式(22)來改變液態的和氣態的介質的 混合比。
5. 按權利要求1到4中任一項所述的方法，其特徵在於，在軋制 過程開始之前在道次方案中預先給定過程數據(23),如軋制力(29)、 軋制帶張力(28)、軋制帶厚度(15)及類似參數。
6. 按權利要求1到5中任一項所述的方法，其特徵在於，將過程 數據(23)用於預先給定用於軋制帶厚度(15)、軋件延伸、軋制帶 平整度(25)、軋制帶粗糙度和/或軋制帶表面(26)的調節迴路。
7. 按權利要求1到6中任一項所述的方法，其特徵在於，預先給 定用於對金屬帶(2)中和/或工作輥(3、 4)中的溫度發展進行優化的 預測(48)。
8. 按權利要求1到7中任一項所述的方法，其特徵在於，根據生 產商-類型、粘度和溫度特性來選擇潤滑劑。
9. 按權利要求1到8中任一項所述的方法，其特徵在於，通過工 作輥粗糙度的選擇來對軋制帶表面進行優化(50)。
10. 按權利要求1到9中任一項所述的方法，其特徵在於，在利 用所述計算模型(22)的情況下也可以在具有變化的軋制速度的區段 中使用上述措施。
全文摘要
本發明涉及一種在對金屬帶(2)進行軋制尤其冷軋時用於對軋輥(3、4、5、6)和金屬帶(2)進行潤滑和冷卻的方法。該方法提出，在導入側(7a)依賴於大量的過程數據(23)持續地在線通過物理的計算模型(22)定量供給地施加最小量的、無很高水含量且具有受控制的粘度及潤滑能力的純潤滑劑(9)並且在導出側(8a)通過所述物理的計算模型(22)同樣在線使用與此等價的過程數據(23)。
文檔編號B21B37/32GK101253007SQ200680032022
公開日2008年8月27日 申請日期2006年8月25日 優先權日2005年9月2日
發明者F·吉塞勒, H·-P·裡克特, H·帕維爾斯基, L·韋因加滕, P·喬勒特 申請人:Sms迪馬格股份公司