专利名称：在轧制金属带时尤其在冷轧金属带时对轧辊和金属带进行润滑和冷却的方法
技术领域：
本发明涉及一种在轧制金属带时尤其在冷轧金属带时对轧辊和金 属带进行润滑和冷却的方法，其中通过喷射至少在导入側上施加润滑 剂并且在导出侧上施加冷却剂，并且其中将润滑活性的、起洗涤作用 的和惰性化的材料或者说气体(介质)或者其组合物输送到轧制带下 侧面和轧制带上侧面和/或下面的工作辊或者说上面的工作辊上。
背景技术：
从EP 0 367 967 Bl中公开了 一种这样的用于在冷轧时对轧辊及轧 件进行冷却和润滑的方法。在此，用一种特殊的乳化技术按照在轧制的标准来调节包含油相的油/水乳化液，并且通过有待乳化的介质的按 量及按类型的使用来对其进行校准。其缺点是太高的、具有很高的水 含量的涂油量以及由此在成品的钢带上或者在NE (有色金属)-金属 带上的涂层上有生锈的危险。太高的涂油量意味着，剩余油量留在金 属带上，所述剩余油量又必须通过附加的工作步骤来去除。如果也因 清理工作出现环境压力，那么还产生更高的制造成本。此外，从DE 199 53 230 C2中公开了 一种金属轧件的冷轧方法，该惰性气体比如在使用液氮^具有低于室温^惰性气体温度，该惰性 气体温度低于轧件温度。 发明内容本发明的任务是通过过程步骤的节省来获得高质量的金属轧制带 的更高的生产率，其中应该通过更稳定的轧制过程尤其在轧辊间隙中 的摩擦匹配来实现更高的轧制带质量。按本发明，所提出的任务通过以下方法得到解决，即在导入侧上 依赖于以下过程数据持续地在线通过物理的计算模型(22)来定量供 给地施加最小量的、无很高水含量且具有受控制的粘度的纯润滑剂-轧制带速度， -轧制带质量， -轧制带平整度，-轧制带表面(例如轧制带-粗糙度；在线测量)， -轧制带张力，-轧制力(包括工作辊和中间辊的弯曲力)，-工作辊直径，-工作辊粗糙性，-轧辊材料以及在导出侧上通过所述物理的计算模型同样在线使用 与此等价的过程数据。优点是通过更加稳定的轧制过程获得更好的轧制带质量，尤其实 现在轧辊间隙中的摩擦匹配。除此以外，以后再也不必进行除油处理 并且由此省去其它的过程步骤，这一点也十分有利。最小润滑意味着， 仅仅在导入侧上涂上为实现所期望的产品质量所必需的润滑剂。此外， 省却清理装置及其用于油乳化的成本。在导入侧上对润滑剂进行在线 定量供给时，可以连续地对固定的过程参量(比如材料、轧制带宽度 及类似参数)加以考虑并且在道次过程中对变化的过程参量(比如轧 制带速度、轧制力、轧制力矩、超前、轧制带张力、在轧制带宽度上 的轧制带张力分布、轧制带温度、轧辊温度、轧制带厚度以及厚度减 小)加以考虑。此外，在导出側可以直接使用防腐剂(防止生锈及轧 制带粘结的材料)。本发明的 一种改进方案在于，所述物理的计算模型考虑以下参量-用于道次方案设计的预测和优化，-通过摩擦学模型对润滑膜进行评估，-温度模型，-轧辊的弹性变形，-机械的轧辊间隙模型，-用于对表面质量进行优化的模型，-在减径轧制时或者在平整轧制时或者在柔性轧制时(产生不同的 轧制带厚度)时与轧制过程进行摩擦匹配， -液力的模型-以及用于在金属带和工作辊之间进行粗糙度精压的模型。可以利用这些参量，用于由此在线用所述轧制过程的基于物理的、 包括机械的、热的及摩擦学效应的计算模型有针对性地调节介质在轧 辊间隙中的轧辊上及金属带上的施加情况。按照另 一种设计方案，在轧制过程中预先给定以下可变的调节参 量，用于根据通过所述计算模型进行的调节情况来施加液态的或气态的润滑剂和冷却剂 —体积流量)-压力，-温度？-在轧制带宽度上不同的调节，-必要时对轧制带下側面和轧制带上侧面进行不同的设置。除了快速调整用于介质的施加的调节参量之外，本发明的优点在 于，也可以比如改变起不同作用的介质的混合比例，比如可以将具有 大大降低轧辊间隙摩擦的作用的物质和对轧辊间隙摩擦具有很小的影 响但具有很高的洗涤作用的物质相混合。此外，在此优选根据基于物理的模型的计算机程序来改变液态的 和气态的介质的混合比例。如此规定另一种设计方案，从而在轧制过程开始之前在道次方案 中预先规定过程数据，比如轧制力、轧制带张力、轧制带厚度及类似 参数，而该道次方案则在所述计算机程序中进行处理。此外，通过以下方法来设计本发明，也就是将过程数据用于预先 设定用于轧制带厚度、轧件延伸、轧制带平整度、轧制带粗糙度和/或 轧制带表面的调节回路。此外，可以预先设定预测来对在金属带中和/或在工作辊中的温度 发展进行优化，以此产生改进方案。根据生产商-类型、粘度和温度特性来选择润滑剂，这样做也十分 有利。通过工作辊-粗糙度的选择来对轧制带表面进行优化，这样做有助 于改进金属带的质量。在利用所述计算模型的情况下也可以在具有不同的轧制速度的区 段中使用上述措施。在此实现-所期望的轧制带表面的调节(比如在粗糙度或光泽度及其它质量特征方面)，-所期望的轧制带平整度的调节， -过程稳定性的保证(避免轧制带断裂)以及 -介质的有效利用。对于所谓的柔性的轧制来说(比如作为用于在轧制带长度上获得 不同的轧制带厚度的冷轧方法)要考虑到，在恒定的润滑过程中根据 在轧制带长度上变化的厚度减小有力地定期改变过程状态。剧烈变化 的轧制力仅仅有条件地允许调节所期望的轧制带平整度。因此，在很 高的厚度减小的阶段中，在轧辊间隙中调节更小的摩擦系数很有意义， 必要时结合轧制带张力的提高进行调节，用于通过轧制力的降低来至 少部分地对这种效应进行补偿。可以如前所迷在考虑到与其它的过程 参数之间的关系的情况下并在利用所述基于物理的计算模型(计算机 程序)的情况下进行这个过程。
本发明的实施例在附图中示出，并且下面借助于附图详细解释。其中图1是冷轧机机架连同调节机构的方框图，在此根据模型计算(计 算机程序)来运行所述调节机构，图2是运行参数或者说过程数据的方框图形式的排列，所述运行 参数或者说过程数据用于基于物理的模型计算，并且图3是在基于物理的模型计算中所使用的参数的方框图形式的列表。(图1和3以"圆圈中的2"和"圆圈中的3"彼此相连；图2和 3则以"圆圈中的r，相应地彼此相连)。
具体实施方式
用于(比如由不同合金的重金属或轻金属制成的)金属带2的轧 机机架1 (图1)具有上面的和下面的工作辊3、 4,它们支承在处于轴 承座中的支承辊5、 6之间。图1示出了一种四辊式轧机机架。所说明 的应用方案可以应用到所有类型的轧机机架上，比如六辊式轧机机架、 二十辊式轧枳4几架、二辊式轧机机架等等。所述金属带2从在导入側 7a上的开巻工位7导送到在导出侧8a上的巻绕工位8。在所述导入侧 7a上，通过喷射来施加作为化学成分的纯润滑剂9,并且在导出侧8a上通过喷射来施加冷却剂10。所述润滑剂9和冷却剂10由润滑活性的、气体:々组合物:并且输送到轧制^下側面2a及轧制带上側面2b上5 无很高水含量的乳化液、乳化液基油、轧制润滑油和/或添加剂浓缩物 形成在导入侧7a上的润滑活性的物质。有洗涤作用的和惰性化的材料 由低温的惰性气体构成，比如由氮及其与其它材料的组合物构成。为此所使用的装置(图1)包括在导入側7a上的平整度测量仪lla 和在导出侧8a上的平整度测量仪llb。在金属带通过的过程中，用速度测量仪12来测量轧制带速度13, 并且用其它的测量仪来测量作用的力，从而可以检测与相应生产的金 属比如铝、钢、黄铜、铜及类似金属的性能相应的轧制带质量14。连 续地并且在金属带2的宽度上测量轧制带厚度15。在轧制带下側面2a 及轧制带上側面2b上，在导入侧7a布置了用于以有针对性的量输送 润滑剂9并且用于分配最小润滑17的喷嘴列16。在所述轧机机架1中， 布置了这样的、用于对所述上面的和下面的工作辊3、 4及上面的和下 面的支承辊5、 6进行润滑的喷嘴列16。在导出侧8a上，设置了上面的喷嘴列18及下面的喷嘴列19用于 氮施加20以进行冷却及惰性化处理，并且必要时作为替代方案作为用 于润滑剂9施加21。按照计算模型22的模型计算的通过计算或者根据经验求得的数值 来确定所有用于润滑和冷却的材料的可变的量，并且将相应的信号输 送给所述连接到测量仪上的调节仪器中的相应的调节机构。由此，轧 制过程尤其冷轧过程通过摩擦状态的调整变得极其灵活。润滑剂量与 变化的过程参数之间的关系可以在短期内重新调节。通常由此成功地 调整轧辊间隙中的摩擦。最小润滑的突出之处在于，仅仅施加如在轧 制过程中所需要的一样多的润滑剂9。在此， 一种所谓的基油由不同的 化学基础物质制成，用于最小润滑17的"介质1"可以与不同类型等 级x、 y的"介质2"混合成"介质n",直至达到所需要的用于最小 润滑17的性能，如粘度和润滑能力。在所述导出侧8a上，在氮施加 及作为替代方案的润滑剂的施加的基础上继续进行这一过程。按照图2，归纳了对此合适的过程数据23。"圓圏中的l"参数包 从左向右读包括来自速度测量仪12的轧制带速度，而后是轧制带质量(比如说抗断强度)。轧制带厚度15、轧制带宽度24、来自所述平整度测量仪lla的轧 制带平整度25、轧制带表面(粗糙度)26、轧制带张力分布27。轧制 带张力28由所述平整度测量仪lla检测。轧制力29的参数产生于轧辊直径30、轧辊粗糙度31、轧辊材料 32、轧制力矩33、轧辊温度34和金属带2的厚度减小35。在所述导出 側8a上设置了类似的数值。在图3中归纳了加以考虑的单个的独立的用于所述计算模型22的 设定值而后从物理参量中获得过程数据23,其中在所述计算模型22 中考虑其它的计算子模型(计算机程序)。道次方案设计36通过基础模型得到优化。为了对润滑膜进行评估， 使用摩擦学的模型37。根据以往的知识加入温度模型38以及所述轧辊 3、 4、 5、 6的弹性变形39。同样考虑机械的轧辊间隙模型40 (计算机 程序)。此外，将用于对表面质量进行优化的模型41加入到所述计算 模型22中。在平整时或者在柔性轧制时在考虑减径轧制的情况下使摩 擦与轧制过程42相匹配。此外，采用用于润滑剂9的分配的液力模 型43以及用于粗糙度精压(金属带2上的轧制表面)的模型(计算机 程序)44。从预先给定的、用于计算模型22的参数中，形成用于轧制力29 及轧制带张力28的设定值45 (图3左边部分)。单独地设置46用于 轧制带厚度15和轧制带平整度25及在粗糙度、光泽度及其它表面特 征方面的轧制带表面26的调节回路并且通过使摩擦与单独的轧制过程 相匹配来进行道次方案优化47。对于所述导出側8a来说，应该在图3中(右边部分)形成所述工 作辊3、 4及金属带2的温度发展的预测48及优化。应该根据类型、 粘度和温度来确定润滑剂49。此外，应该对轧制带表面质量进行优化 50并且选择用于工作辊粗糙度的数值。9附图标记列表1轧机机架2金属带2a轧制带下側面2b轧制带上侧面3上面的工作辊4下面的工作辊5上面的支承辊6下面的支承辊7开巻工位导入侧8巻绕工位8a导出侧9纯润滑剂10冷却剂lla平整度测量仪(导入侧)lib平整度测量仪(导出侧)12速度测量仪13轧制带速度14轧制带质量15轧制带厚度16喷嘴列17最小润滑的量、成分和分布18上面的喷嘴列(氮施加)19下面的喷嘴列(氮施加)20氮施力口21作为替代方案的润滑剂的施办22计算模型(计算机程序)23过程数据24轧制带宽度25轧制带平整度26轧制带表面27轧制带张力分布28轧制带张力29轧制力30轧辊直径31轧辊粗糙度32轧辊材料33轧制力矩34轧辊温度35厚度减小36道次方案设计37摩擦学的模型(计算机程序)38温度模型(计算机程序)39轧辊的弹性变形40机械的礼辊间隙模型(计算机程序)41模型/表面质量42与轧制过程的摩擦匹配43液力模型(计算机程序)44用于粗糙度精压的模型45轧制力/轧制带张力的设定值46第一调节-系统平面的设置47道次方案-优化/匹配48温度发展的预测49确定润滑剂50轧制带表面/工作辊-粗糙度的优化
权利要求
1.在对金属带(2)进行轧制尤其进行冷轧时用于对轧辊(3、4、5、6)和金属带(2)进行润滑和冷却的方法，其中通过喷射至少在导入侧(7a)施加润滑剂(9)并且在导出侧(8a)施加冷却剂(10)，并且其中将润滑活性的、起洗涤作用的和惰性化的材料或者说气体(介质)或者其组合物输送到轧制带下侧面(2a)上和/或轧制带上侧面(2b)上和/或下面的工作辊(4)上或者说上面的工作辊(3)上，其特征在于，在导入侧(7a)依赖于以下过程数据(23)持续地在线通过物理的计算模型(22)定量供给地施加最小量的、无很高水含量且具有受控制的粘度的纯润滑剂(9)-轧制带速度(13)，-轧制带质量(14)，-轧制带平整度(11a、11b)，-轧制带表面(26)，-轧制带张力(28)，-轧制力(29)，-工作辊直径(30)，-工作辊粗糙度(31)-轧辊材料(32)以及在导出侧(8a)上通过所述物理的计算模型(22)同样在线使用与此等价的过程数据(23)。
2. 按权利要求l所述的方法，其特征在于，所述物理的计算模型 (22)考虑以下参量-用于道次方案设计的预测和优化， -通过摩擦学模型(37)对润滑膜进行的评估， -温度模型(38),-所述轧辊(3、 4、 5、 6)的弹性变形， -机械的轧辊间隙模型(40), -用于对表面质量(41)进行优化的模型，-在减径轧制时或者在平整轧制时或者在柔性轧制时与轧制过程进 行摩擦匹配(42),-液力模型(43)，-以及用于在金属带(2)和工作辊(3、 4)之间进行粗糙度精压的 模型(44)。
3. 按权利要求1和2所述的方法，其特征在于，在轧制过程中预 先给定以下可变的调节参量，用于根据通过所述计算模型(22)进行 的调节情况来施加液态的或气态的润滑剂(9)和冷却剂(10):-体积流量， -压力，-温度5-在轧制带宽度(24)上不同的设置，-必要时对轧制带下側面(2a)和轧制带上侧面(2b)来说不同的设置。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，根据所 述基于物理的模型的计算机程序(22)来改变液态的和气态的介质的 混合比。
5. 按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在轧制 过程开始之前在道次方案中预先给定过程数据(23),如轧制力(29)、 轧制带张力(28)、轧制带厚度(15)及类似参数。
6. 按权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，将过程 数据(23)用于预先给定用于轧制带厚度(15)、轧件延伸、轧制带 平整度(25)、轧制带粗糙度和/或轧制带表面(26)的调节回路。
7. 按权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，预先给 定用于对金属带(2)中和/或工作辊(3、 4)中的温度发展进行优化的 预测(48)。
8. 按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，根据生 产商-类型、粘度和温度特性来选择润滑剂。
9. 按权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，通过工 作辊粗糙度的选择来对轧制带表面进行优化(50)。
10. 按权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，在利 用所述计算模型(22)的情况下也可以在具有变化的轧制速度的区段 中使用上述措施。
全文摘要
本发明涉及一种在对金属带(2)进行轧制尤其冷轧时用于对轧辊(3、4、5、6)和金属带(2)进行润滑和冷却的方法。该方法提出，在导入侧(7a)依赖于大量的过程数据(23)持续地在线通过物理的计算模型(22)定量供给地施加最小量的、无很高水含量且具有受控制的粘度及润滑能力的纯润滑剂(9)并且在导出侧(8a)通过所述物理的计算模型(22)同样在线使用与此等价的过程数据(23)。
文档编号B21B37/32GK101253007SQ200680032022
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月25日 优先权日2005年9月2日
发明者F·吉塞勒, H·-P·里克特, H·帕维尔斯基, L·韦因加滕, P·乔勒特 申请人:Sms迪马格股份公司