一種單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法與流程

2023-05-06 22:47:47 2

本發明涉及冷軋軋制生產技術，特別是單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法。
背景技術：
：隨著冷軋產品的需求向極薄和高強化發展，而採用連軋方式生產，極薄規格超高強的冷軋產品不可避免的會面臨軋制負荷過高引起生產的不穩定及板形控制難等問題。因此，生產薄規格超高強鋼通常使用單機架可逆軋制生產，以不受軋制道次的限制。在此所述的超高強鋼產品指的是最終產品抗拉強度在800MPa及以上的鋼鐵材料。在高強鋼軋制過程中，由於鋼材的加工難度大，通常需要高潤滑性，以降低軋制負荷，因此軋制生產時會使用高濃度的乳化液。當生產高強鋼結束後切換到普通鋼種時，過高的乳化液濃度往往會發生過潤滑打滑，這種現象一定程度上增加了軋制過程中發生厚度波動、生產失穩、軋輥異常消耗等較為嚴重的問題，甚至會導致帶鋼和軋輥的打滑痕等嚴重的產品缺陷。冷軋機組潤滑問題的形成主要源自於機架對帶鋼的前後拉伸作用和機架上使用的軋制油在軋輥碾壓帶鋼而在輥縫中的摩擦的相互影響。為了滿足生產超高強鋼和普碳鋼的摩擦要求，通常用高濃度乳化液生產超高強鋼，用低濃度乳液軋制普碳鋼。這就需要機組生產高強鋼後停機，並在乳化液箱體內補水以降低乳化液的濃度。這需要加入 大量工業脫鹽水到乳化液系統內，會造成長期的停機，此外由於乳化液系統的容積有限，有時大量的水加入後也難以將乳化液系統的濃度降低到所需的程度，造成生產問題。針對此問題，常規在軋機系統分別設置一個高濃度乳化液箱體和一個低濃度的乳化液箱體，在生產鋼種切換的同時切換乳化液箱體。設置兩個乳化液箱體也會造成投資大和使用成本高的問題。基於上述的問題，在本領域內檢相關技術資料和專利文件，主要有如下幾方面的技術：CN200580040022.X(冷軋中的潤滑油供給方法，新日鐵阿賽洛法國公司)提出根據特定的軋制速度、乳化液供給量、乳化液濃度、乳化液溫度、離水展著長度、軋製件寬度或軋輥長度、軋制負載、軋製件的材質以及潤滑油的種類得到供給效率，並在此特定潤滑條件下實現的淨油潤滑時的油膜厚度來推測實際潤滑厚度，通過控制乳化液供給量、乳化液濃度、乳化液溫度和離水展著長度中的至少一個參數，使得目標油膜厚度與推測油膜厚度一致。通過人為使用不同軋制油或設定軋制速度、乳化液濃度、溫度和其流量等多種手段來控制生產的潤滑狀態，此方法可以有效的控制生產過程的穩定性，避免諸如熱劃傷、打滑等問題，但不同的軋制油的使用及限定軋制速度等方法必然造成成本高且生產的產量受到限制等問題，因此實際在使用過程中不具備生產的靈活性與可行性。CN200580040023.4(冷軋中的潤滑油供給方法，新日鐵阿賽洛法國公司)，提出在軋機的生產過程中控制生產狀態的方法，其主要是通過在軋機的機架前的乳化液噴射梁上設置兩道乳化液供給管路，分別提供兩種不同性能的軋制油，在生產不同的鋼種過程中根據生產的潤 滑需求分別混合使用其中一種或兩種軋制油的混合物來解決欠潤滑及過潤滑問題，採用此種方法效率較高，但是在一個冷軋機中用兩種不同的軋制油後，由於是循環使用的，因此回收後的軋制油性能實時變化，會造成後續生產不穩定。CN200710042537.4(一種軋機放打滑的控制方法，寶鋼新日鐵汽車板有限公司)，提出在軋機的生產過程中控制打滑產生的方法，其主要是通過在生產過程中打滑產生的時候調節軋機的機架前後的張力，避免過潤滑打滑的出現。採用此種方法的調節較為迅速，但是在單機架冷軋機中張力的變化範圍較小，張力調節範圍更小，而且變動張力後會引起軋制力等一系列軋制參數的變化，造成生產不穩定。CN200410015884.4(冷帶鋼連軋機軋制規程的綜合優化控制方法，寶山鋼鐵股份有限公司燕山大學科技開發總公司)，提出在軋機的生產過程中控制生產狀態的方法，其主要是考慮到打滑、劃傷和高速軋制速度等因素，通過計算方法來得到合適的軋制規程，此方法有效考慮各種因素通過合理的軋制規程設定來避免軋機的過潤滑和熱劃傷等問題，但是在生產前對每個鋼種規格都要進行計算，而按此計算生產中出現的過潤滑等問題無法進行實時的調節。可以看出，上述大部分的專利在解決冷軋機生產過潤滑的同時，都存在著一些難以實施、或使用成本高的問題。本發明中提出一種具有較為簡便並能較為有效控制單機架冷軋機組過潤滑的裝置及方法。技術實現要素：本發明針對單機架可逆冷軋機在產品切換時面臨的潤滑問題，提出了一種單機架冷軋機組潤滑控制方法，包括如下步驟：S10.在產品 切換時，關閉乳化液箱內的攪拌器；S20.根據生產帶鋼的軋制力P、帶鋼寬度B、原始厚度H0、本道次帶鋼入口厚度H、本道次帶鋼出口厚度h、工作輥泊松比γr、工作輥楊氏模量Er、工作輥半徑R、機架平均變形抗力kp、機架後張tb、機架前張tf，帶鋼材料的初始變形抗力k0、帶鋼材料靜態變形抗力係數m、n，按照公式(1)～(9)計算當前道次的變形率ε、軋輥及帶鋼之間的摩擦係數μ、入口材料屈服應力kb、出口材料屈服應力kf及軋制中性角Φ，並最終得到軋制潤滑因子f，R′=R[1+16(1-γr2)PπErB(H-h)]......(1)]]>κ=(1-tbkp)(1.05+0.11-tf/kp1-tb/kp-0.151-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02-1.08)1.79HR′......(5)]]>kb=k0(lnH0H+m)n......(6)]]>kf=k0(lnH0h+m)n......(7)]]>φ=hR′tan[arcsinr2+14μhR′ln(hH1-tb/kb1-tf/kf)]...(8)]]>f=R′hφ2......(9)]]>S30.當軋制潤滑因子f小於臨界過潤滑判定因子f0時，為過潤滑軋制，則降低帶鋼的軋制速度，直至f0≦f<f1，其中f1為臨界欠潤滑判定因子；S40.當軋制潤滑因子f大於臨界欠潤滑判定因子f1時，為欠潤滑軋制，則開啟乳化液箱內的攪拌器並維持其運轉，直至f0≦f<f1。進一步地，當所述乳化液箱內的攪拌器為多個時，所述步驟S40還包括：S40-1.若上一個攪拌器開啟後的預定時間後，所述軋制潤滑因子f仍然大於臨界欠潤滑判定因子f1，則開啟下一個攪拌器；S40-2.若所述乳化液箱內的多個攪拌器全部開啟後，所述軋制潤滑因子f仍然大於或等於臨界欠潤滑判定因子f1，則開啟所述乳化液箱的輸油管，以向所述乳化液箱內的乳化液中加入軋制油，直至f0≦f<f1。優選地，所述的臨界過潤滑判定因子f0為0.004～0.015；優選地，所述的臨界欠潤滑判定因子f1為0.04～0.06；優選地，所述的乳化液箱體內設置有1～5臺攪拌器。優選地，所述預定時間為5～10分鐘。本發明的單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法，適用的冷軋機的機架的軋輥數可以是4輥、6輥、12輥、18輥或20輥。本發明能夠有效地解決產品切換時產生的過潤滑和欠潤滑的問題，從而提高冷軋生產的效率並降低次品率。附圖說明圖1為本發明的單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法所涉及的設備；圖2為圖1的設備的一個實施例。附圖標記說明：1-冷軋機，2-收集槽，3-回流箱，4-淨化過濾裝置，5-乳化液箱，6,7,15-攪拌器，8-加熱裝置，9-輸油管，10-輸水管，11-反衝洗過濾器，12-板式冷卻器，13-噴嘴閥，14-軋機機架具體實施方式圖1為單機架軋機的乳化液系統，即本發明的單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法所涉及的設備，圖2為其一個實施例。該系統包括冷軋機1、收集槽2、回流箱3、淨化過濾裝置4、乳化液箱5、攪拌器6、7、15、加熱裝置8、輸油管9、輸水管10、反衝洗過濾器11、板式冷卻器12、噴嘴閥13、以及軋機機架14。參照圖1，通過輸油管9和輸水管10，在乳化液箱5內加入一定量的軋制油和水，通過攪拌器將其配置成一定濃度的乳化液，噴射到冷軋機1潤滑生產。使用後的乳化液要返回收集槽2，然後經過後續的回流箱3、淨化過濾裝置4等淨化設備之後，進行循環使用。由於在乳化液的使用過程中，有部分軋制油和水被鋼板帶走，會造成一定時間後乳化液的濃度發生變化。因此，為了維持生產穩定需要通過輸油管9和輸水管10適當地補充新鮮的軋制油和水。攪拌器6、7、15，用於調節及維持乳化液濃度，生產時開啟以控制乳化液在外界機械能的幫助均勻分散及混合，避免油水分層。通常，在生產高強度的鋼種時，需要使用高濃度的乳化液來保證潤滑，而普通強度的鋼種需要用低濃度的乳化液。在高強度鋼種切換為普通非高強鋼後，仍然使用高濃度的乳化液來生產，常會發生過潤滑，從而造成產品缺陷；反之，發生欠潤滑也會造成產品缺陷。通常，在生產高強鋼時，需要在乳化液箱5裡加入軋制油來提高濃度，而由於乳化液濃度通常小於5％，因此加油量很小，該過程可以非常迅速地完成。而如果生產普通鋼種時，需要在乳化液箱5裡加入水來稀釋乳化液，由於整個過程需要加入大量的水，過程非常緩慢，會造成生產等待。本發明提出了一種單機架可逆冷軋機組潤滑控制方法，該方法通過控制乳化液箱5內的攪拌器的開啟和關閉，來調節乳化液濃度，最終調節對軋制鋼板的潤滑狀態。具體地，本發明包括如下步驟：S10.在產品切換時，關閉乳化液箱內的攪拌器；S20.計算當前的軋制潤滑因子f；S30.當軋制潤滑因子f小於臨界過潤滑判定因子f0時，為過潤滑軋制，則降低帶鋼的軋制速度，直至f0≦f<f1，其中f1為臨界欠潤滑判定因子；S40.當軋制潤滑因子f大於臨界欠潤滑判定因子f1時，為欠潤滑軋制，則開啟乳化液箱內的攪拌器並維持其運轉，直至f0≦f<f1。當乳化液箱內的攪拌器有多個時，多個攪拌器依次被開啟，開啟時間均間隔預定時間。即，若上一個攪拌器開啟後的預定時間後，軋制潤滑因子f仍然大於臨界欠潤滑判定因子f1，即之前開啟的幾個攪拌器沒有能夠解決欠潤滑的問題，則開啟下一個攪拌器，直到滿足軋制要求，即f0≦f<f1。若乳化液箱內的多個攪拌器全部開啟後，軋制潤滑因子f仍然大於或等於臨界欠潤滑判定因子f1，則開啟乳化液箱的輸油管，以向乳化液箱內的乳化液中加入軋制油，直至f0≦fκ=(1-tbkp)(1.05+0.11-tf/kp1-tb/kp-0.151-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02-1.08)1.79HR′......(5)]]>kb=k0(lnH0H+m)n......(6)]]>kf=k0(lnH0h+m)n......(7)]]>φ=hR′tan[arcsinr2+14μhR′ln(hH1-tb/kb1-tf/kf)]...(8)]]>f=R′hφ2......(9)]]>得到當前道次的軋制潤滑判定因子f＝0.0054小於f0，表明軋制存在過潤滑風險，採取逐漸降低機架速度到180m/min，並穩速生產5分鐘時間後，再次採集軋制數據如下：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//21802.6941.8042100000.296533.0633060852700.010.06根據上述公式計算得到f＝0.024，f0≦f<f1，符合軋制潤滑的工藝要求。當軋制過程進行到某一道次時，出現如下軋制數據時，此時軋制穩定段速度為650m/min，PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//21700.6950.5092100000.296526.774701601704200.010.06根據上述公式計算得到f＝0.052，即大於f1值時，開啟乳化液攪拌器1，在運行5分鐘時間後，採集上述數據，得到的f值仍大於f1，開啟乳化液攪拌器2，並運行5分鐘時間後採集軋制數據：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//18700.6950.5092100000.296526.774701601704200.010.06根據上述公式計算得到f＝0.046，即f0≦fκ=(1-tbkp)(1.05+0.11-tf/kp1-tb/kp-0.151-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02-1.08)1.79HR′......(5)]]>kb=k0(lnH0H+m)n......(6)]]>kf=k0(lnH0h+m)n......(7)]]>φ=hR′tan[arcsinr2+14μhR′ln(hH1-tb/kb1-tf/kf)]...(8)]]>f=R′hφ2......(9)]]>得到當前道次的軋制潤滑判定因子f＝0.042大於f1，表明軋制存在欠潤滑風險，開啟乳化液攪拌器1，在運行5分鐘時間後，採集上述數據，得到生產數據：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//38503.823.12100000.296518.844401001253700.010.08根據上述公式計算得到f＝0.038，即f0≦f<f1，維持開啟當前的單機架軋制機組的乳化液攪拌器1，並以當前的生產規程設定進行生產。本發明主要針對單機架軋機軋制產品切換時產生過潤滑或欠潤滑的問題，提出了一種軋機動態潤滑控制的方法，以提高冷軋生產的效率和降低次品率。以上具體實施方式僅為本發明的示例性實施方式，不能用於限定本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp