一种单机架可逆冷轧机组润滑控制方法与流程

本发明涉及冷轧轧制生产技术，特别是单机架可逆冷轧机组润滑控制方法。
背景技术：
：随着冷轧产品的需求向极薄和高强化发展，而采用连轧方式生产，极薄规格超高强的冷轧产品不可避免的会面临轧制负荷过高引起生产的不稳定及板形控制难等问题。因此，生产薄规格超高强钢通常使用单机架可逆轧制生产，以不受轧制道次的限制。在此所述的超高强钢产品指的是最终产品抗拉强度在800MPa及以上的钢铁材料。在高强钢轧制过程中，由于钢材的加工难度大，通常需要高润滑性，以降低轧制负荷，因此轧制生产时会使用高浓度的乳化液。当生产高强钢结束后切换到普通钢种时，过高的乳化液浓度往往会发生过润滑打滑，这种现象一定程度上增加了轧制过程中发生厚度波动、生产失稳、轧辊异常消耗等较为严重的问题，甚至会导致带钢和轧辊的打滑痕等严重的产品缺陷。冷轧机组润滑问题的形成主要源自于机架对带钢的前后拉伸作用和机架上使用的轧制油在轧辊碾压带钢而在辊缝中的摩擦的相互影响。为了满足生产超高强钢和普碳钢的摩擦要求，通常用高浓度乳化液生产超高强钢，用低浓度乳液轧制普碳钢。这就需要机组生产高强钢后停机，并在乳化液箱体内补水以降低乳化液的浓度。这需要加入 大量工业脱盐水到乳化液系统内，会造成长期的停机，此外由于乳化液系统的容积有限，有时大量的水加入后也难以将乳化液系统的浓度降低到所需的程度，造成生产问题。针对此问题，常规在轧机系统分别设置一个高浓度乳化液箱体和一个低浓度的乳化液箱体，在生产钢种切换的同时切换乳化液箱体。设置两个乳化液箱体也会造成投资大和使用成本高的问题。基于上述的问题，在本领域内检相关技术资料和专利文件，主要有如下几方面的技术：CN200580040022.X(冷轧中的润滑油供给方法，新日铁阿赛洛法国公司)提出根据特定的轧制速度、乳化液供给量、乳化液浓度、乳化液温度、离水展着长度、轧制件宽度或轧辊长度、轧制负载、轧制件的材质以及润滑油的种类得到供给效率，并在此特定润滑条件下实现的净油润滑时的油膜厚度来推测实际润滑厚度，通过控制乳化液供给量、乳化液浓度、乳化液温度和离水展着长度中的至少一个参数，使得目标油膜厚度与推测油膜厚度一致。通过人为使用不同轧制油或设定轧制速度、乳化液浓度、温度和其流量等多种手段来控制生产的润滑状态，此方法可以有效的控制生产过程的稳定性，避免诸如热划伤、打滑等问题，但不同的轧制油的使用及限定轧制速度等方法必然造成成本高且生产的产量受到限制等问题，因此实际在使用过程中不具备生产的灵活性与可行性。CN200580040023.4(冷轧中的润滑油供给方法，新日铁阿赛洛法国公司)，提出在轧机的生产过程中控制生产状态的方法，其主要是通过在轧机的机架前的乳化液喷射梁上设置两道乳化液供给管路，分别提供两种不同性能的轧制油，在生产不同的钢种过程中根据生产的润 滑需求分别混合使用其中一种或两种轧制油的混合物来解决欠润滑及过润滑问题，采用此种方法效率较高，但是在一个冷轧机中用两种不同的轧制油后，由于是循环使用的，因此回收后的轧制油性能实时变化，会造成后续生产不稳定。CN200710042537.4(一种轧机放打滑的控制方法，宝钢新日铁汽车板有限公司)，提出在轧机的生产过程中控制打滑产生的方法，其主要是通过在生产过程中打滑产生的时候调节轧机的机架前后的张力，避免过润滑打滑的出现。采用此种方法的调节较为迅速，但是在单机架冷轧机中张力的变化范围较小，张力调节范围更小，而且变动张力后会引起轧制力等一系列轧制参数的变化，造成生产不稳定。CN200410015884.4(冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法，宝山钢铁股份有限公司燕山大学科技开发总公司)，提出在轧机的生产过程中控制生产状态的方法，其主要是考虑到打滑、划伤和高速轧制速度等因素，通过计算方法来得到合适的轧制规程，此方法有效考虑各种因素通过合理的轧制规程设定来避免轧机的过润滑和热划伤等问题，但是在生产前对每个钢种规格都要进行计算，而按此计算生产中出现的过润滑等问题无法进行实时的调节。可以看出，上述大部分的专利在解决冷轧机生产过润滑的同时，都存在着一些难以实施、或使用成本高的问题。本发明中提出一种具有较为简便并能较为有效控制单机架冷轧机组过润滑的装置及方法。技术实现要素：本发明针对单机架可逆冷轧机在产品切换时面临的润滑问题，提出了一种单机架冷轧机组润滑控制方法，包括如下步骤：S10.在产品 切换时，关闭乳化液箱内的搅拌器；S20.根据生产带钢的轧制力P、带钢宽度B、原始厚度H0、本道次带钢入口厚度H、本道次带钢出口厚度h、工作辊泊松比γr、工作辊杨氏模量Er、工作辊半径R、机架平均变形抗力kp、机架后张tb、机架前张tf，带钢材料的初始变形抗力k0、带钢材料静态变形抗力系数m、n，按照公式(1)～(9)计算当前道次的变形率ε、轧辊及带钢之间的摩擦系数μ、入口材料屈服应力kb、出口材料屈服应力kf及轧制中性角Φ，并最终得到轧制润滑因子f，R′=R[1+16(1-γr2)PπErB(H-h)]......(1)]]>κ=(1-tbkp)(1.05+0.1·1-tf/kp1-tb/kp-0.15·1-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>ϵ=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02ϵ-1.08)1.79ϵ·HR′......(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.当轧制润滑因子f小于临界过润滑判定因子f0时，为过润滑轧制，则降低带钢的轧制速度，直至f0≦f<f1，其中f1为临界欠润滑判定因子；S40.当轧制润滑因子f大于临界欠润滑判定因子f1时，为欠润滑轧制，则开启乳化液箱内的搅拌器并维持其运转，直至f0≦f<f1。进一步地，当所述乳化液箱内的搅拌器为多个时，所述步骤S40还包括：S40-1.若上一个搅拌器开启后的预定时间后，所述轧制润滑因子f仍然大于临界欠润滑判定因子f1，则开启下一个搅拌器；S40-2.若所述乳化液箱内的多个搅拌器全部开启后，所述轧制润滑因子f仍然大于或等于临界欠润滑判定因子f1，则开启所述乳化液箱的输油管，以向所述乳化液箱内的乳化液中加入轧制油，直至f0≦f<f1。优选地，所述的临界过润滑判定因子f0为0.004～0.015；优选地，所述的临界欠润滑判定因子f1为0.04～0.06；优选地，所述的乳化液箱体内设置有1～5台搅拌器。优选地，所述预定时间为5～10分钟。本发明的单机架可逆冷轧机组润滑控制方法，适用的冷轧机的机架的轧辊数可以是4辊、6辊、12辊、18辊或20辊。本发明能够有效地解决产品切换时产生的过润滑和欠润滑的问题，从而提高冷轧生产的效率并降低次品率。附图说明图1为本发明的单机架可逆冷轧机组润滑控制方法所涉及的设备；图2为图1的设备的一个实施例。附图标记说明：1-冷轧机，2-收集槽，3-回流箱，4-净化过滤装置，5-乳化液箱，6,7,15-搅拌器，8-加热装置，9-输油管，10-输水管，11-反冲洗过滤器，12-板式冷却器，13-喷嘴阀，14-轧机机架具体实施方式图1为单机架轧机的乳化液系统，即本发明的单机架可逆冷轧机组润滑控制方法所涉及的设备，图2为其一个实施例。该系统包括冷轧机1、收集槽2、回流箱3、净化过滤装置4、乳化液箱5、搅拌器6、7、15、加热装置8、输油管9、输水管10、反冲洗过滤器11、板式冷却器12、喷嘴阀13、以及轧机机架14。参照图1，通过输油管9和输水管10，在乳化液箱5内加入一定量的轧制油和水，通过搅拌器将其配置成一定浓度的乳化液，喷射到冷轧机1润滑生产。使用后的乳化液要返回收集槽2，然后经过后续的回流箱3、净化过滤装置4等净化设备之后，进行循环使用。由于在乳化液的使用过程中，有部分轧制油和水被钢板带走，会造成一定时间后乳化液的浓度发生变化。因此，为了维持生产稳定需要通过输油管9和输水管10适当地补充新鲜的轧制油和水。搅拌器6、7、15，用于调节及维持乳化液浓度，生产时开启以控制乳化液在外界机械能的帮助均匀分散及混合，避免油水分层。通常，在生产高强度的钢种时，需要使用高浓度的乳化液来保证润滑，而普通强度的钢种需要用低浓度的乳化液。在高强度钢种切换为普通非高强钢后，仍然使用高浓度的乳化液来生产，常会发生过润滑，从而造成产品缺陷；反之，发生欠润滑也会造成产品缺陷。通常，在生产高强钢时，需要在乳化液箱5里加入轧制油来提高浓度，而由于乳化液浓度通常小于5％，因此加油量很小，该过程可以非常迅速地完成。而如果生产普通钢种时，需要在乳化液箱5里加入水来稀释乳化液，由于整个过程需要加入大量的水，过程非常缓慢，会造成生产等待。本发明提出了一种单机架可逆冷轧机组润滑控制方法，该方法通过控制乳化液箱5内的搅拌器的开启和关闭，来调节乳化液浓度，最终调节对轧制钢板的润滑状态。具体地，本发明包括如下步骤：S10.在产品切换时，关闭乳化液箱内的搅拌器；S20.计算当前的轧制润滑因子f；S30.当轧制润滑因子f小于临界过润滑判定因子f0时，为过润滑轧制，则降低带钢的轧制速度，直至f0≦f<f1，其中f1为临界欠润滑判定因子；S40.当轧制润滑因子f大于临界欠润滑判定因子f1时，为欠润滑轧制，则开启乳化液箱内的搅拌器并维持其运转，直至f0≦f<f1。当乳化液箱内的搅拌器有多个时，多个搅拌器依次被开启，开启时间均间隔预定时间。即，若上一个搅拌器开启后的预定时间后，轧制润滑因子f仍然大于临界欠润滑判定因子f1，即之前开启的几个搅拌器没有能够解决欠润滑的问题，则开启下一个搅拌器，直到满足轧制要求，即f0≦f<f1。若乳化液箱内的多个搅拌器全部开启后，轧制润滑因子f仍然大于或等于临界欠润滑判定因子f1，则开启乳化液箱的输油管，以向乳化液箱内的乳化液中加入轧制油，直至f0≦f<f1。本发明在生产高强钢切换到普通钢时，不再需要停机补水这种常规办法，而是用关闭搅拌器或关闭搅拌器同时降低轧制速度的方法。利用停止搅拌器后乳化液就自然地油水分离的原理，通过抽吸使用乳化液箱底部低浓度的乳液，可以满足非高强钢的生产。其后，再依次开启所述各台搅拌器，以使得喷射到轧机中乳化液的浓度提升并最终保持在合适的水平上进行生产。以下结合实施例，具体说明本发明的单机架可逆冷轧机组润滑控制方法。实施例一冷轧机组为18辊单机架轧机，所用的搅拌器的搅拌桨叶为上下二层。在生产DP980超高强钢时使用3％浓度的乳化液喷射到带钢和轧辊之间的辊缝区，当DP980生产结束后，停止喷射乳化液，停止三个搅拌器，并切换DQ440钢卷，其入口钢带的宽度为1046mm，入口带钢厚度2.695mm，出口的厚度1.804mm。根据产品成分及实际生产经验的总结，取过润滑因子f0为0.008，欠润滑因子f1为0.05，轧制速度为250m/min，当采集的轧制数据如下时，PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//19802.6941.8042100000.296533.0633060852700.010.06根据下列公式计算：R′=R[1+16(1-γr2)PπErB(H-h)]......(1)]]>κ=(1-tbkp)(1.05+0.1·1-tf/kp1-tb/kp-0.15·1-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>ϵ=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02ϵ-1.08)1.79ϵ·HR′......(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)]]>得到当前道次的轧制润滑判定因子f＝0.0054小于f0，表明轧制存在过润滑风险，采取逐渐降低机架速度到180m/min，并稳速生产5分钟时间后，再次采集轧制数据如下：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//21802.6941.8042100000.296533.0633060852700.010.06根据上述公式计算得到f＝0.024，f0≦f<f1，符合轧制润滑的工艺要求。当轧制过程进行到某一道次时，出现如下轧制数据时，此时轧制稳定段速度为650m/min，PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//21700.6950.5092100000.296526.774701601704200.010.06根据上述公式计算得到f＝0.052，即大于f1值时，开启乳化液搅拌器1，在运行5分钟时间后，采集上述数据，得到的f值仍大于f1，开启乳化液搅拌器2，并运行5分钟时间后采集轧制数据：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//18700.6950.5092100000.296526.774701601704200.010.06根据上述公式计算得到f＝0.046，即f0≦f<f1，维持开启当前的单机架轧制机组的乳化液搅拌器1和搅拌器2，并以当前的生产速度和轧制规程设定进行生产。实施例二依旧为上述18辊单机架轧机，所用的搅拌器的搅拌桨叶为上下二层。在生产DP980超高强钢时使用3％浓度的乳化液喷射到带钢和轧辊之间的辊缝区，当DP980生产结束后，停止喷射乳化液，停止三个搅拌器，并切换DP590钢卷，其入口钢带的宽度为1138mm，入口带钢厚度3.82mm，出口的厚度3.1mm。根据产品成分及实际生产经验的总结，取过润滑因子f0为0.006，欠润滑因子f1为0.04，轧制速度为450m/min，当采集的轧制数据如下时，PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//45103.823.12100000.296518.844401001253700.010.08根据下列公式计算：R′=R[1+16(1-γr2)PπErB(H-h)]......(1)]]>κ=(1-tbkp)(1.05+0.1·1-tf/kp1-tb/kp-0.15·1-tb/kp1-tf/kp)......(2)]]>ψ=PkpBκR′(H-h)......(3)]]>ϵ=H-hH......(4)]]>μ=(ψ+1.02ϵ-1.08)1.79ϵ·HR′......(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)]]>得到当前道次的轧制润滑判定因子f＝0.042大于f1，表明轧制存在欠润滑风险，开启乳化液搅拌器1，在运行5分钟时间后，采集上述数据，得到生产数据：PHhErγrRεkPtbtfK0mnKNmmmmMPa/mm％MPaMPaMPaMPa//38503.823.12100000.296518.844401001253700.010.08根据上述公式计算得到f＝0.038，即f0≦f<f1，维持开启当前的单机架轧制机组的乳化液搅拌器1，并以当前的生产规程设定进行生产。本发明主要针对单机架轧机轧制产品切换时产生过润滑或欠润滑的问题，提出了一种轧机动态润滑控制的方法，以提高冷轧生产的效率和降低次品率。以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3