用于热金属辊轧中的定向润滑的制造方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请要求2013年3月15日提交的第61/798, 769号美国临时专利申请的权益， 所述申请是以引用方式全部并入本文。
[0002] 本发明涉及用于热辊乳金属板的制造方法和设备。特定地说，本发明提供增强润 滑以改进经辊乳金属板（诸如经热辊乳的铝）的表面质量的制造方法和设备。
【发明内容】
[0003] -方面，本发明提供增强定向润滑以改进经辊乳金属板的表面质量和生产效率的 制造方法和辊乳机设备。本发明尤其有利于在具有多个辊架的辊乳机中对铝进行热辊乳。
[0004] 根据某些方面，本发明提供将润滑剂（通常未充分乳化的润滑剂）输送到一或多 个润滑喷嘴以排放到辊筒，优选地指向夹辊或咬合件（例如咬合喷嘴）。一方面，未充分乳 化的润滑剂只被输送到具体辊乳机辊架、辊筒或集管（header)。在某些实施例中，未充分乳 化的润滑剂可以不同量或成分输送到不同的辊乳机辊筒堆叠、辊筒或集管。此定向润滑允 许按照需要改进对具体辊乳机辊架处的润滑剂的控制（例如增加或降低摩擦）。一般来说， 另外的润滑剂或润滑剂成分的输送速率应致使其不超过组成润滑剂的日常添加速率。用未 充分乳化的润滑剂进行的定向润滑可迅速地改进经辊乳铝的表面质量且改进辊乳加工处 理期间润滑的一致性。此特征还可用于通过按照控制铝与顶部对底部工作辊筒之间的摩擦 差异的需要降低或增加工作辊筒与铝带表面之间的摩擦来克服各种其它辊乳机控制问题， 或克服由一些辊乳机辊架处的滑移产生的张力问题。
【附图说明】
[0005] 图1示出了常规辊乳机的示意图。
[0006] 图2A到2B示出了根据本发明的某些方面的铝热连乳机的示意图。
[0007] 图3示出了根据本发明的方面的常规集管（在视图I、II中示出）和经修改集管 (在视图III中示出）。
[0008] 图4示出了根据本发明的方面的具有另外的咬合喷洒器集管的连乳机。
[0009] 图5以图表例证热辊乳期间具有不同乳化剂浓度的润滑剂对油膜厚度的影响。
[0010] 图6以图表例证热辊乳期间具有不同油水浓度的乳状液的润滑剂对油膜厚度的 影响。
[0011] 图7以图表此较具有以乳状液的形式使用的润滑剂的热辊乳负载与用于呈无水 的纯形式的相同润滑剂的辊乳负载。
【具体实施方式】
[0012] 如本文中描述，本发明的实施例涉及一种辊乳机，其用于热辊乳金属，尤其涉及以 具有辊筒堆叠的多个辊架的辊乳机对铝进行热辊乳，且涉及用于辊乳金属的方法。
[0013] 热带辊乳机中的金属（诸如铝）的辊乳是一种众所周知的金属形成过程。在辊 乳金属形成过程中，金属坯料被输送通过称作辊筒堆叠的一对辊筒或辊乳为卷盘或切割为 板。辊乳过程的类型是根据经辊乳金属的温度而分类。如果金属温度在辊乳期间超过其再 结晶温度，那么所述过程被称作热辊乳；如果温度保持低于再结晶温度，那么所述过程被称 作冷辊乳。通常，金属经辊乳通过多个辊架或辊筒堆叠，金属板随着其通过每一堆叠减小其 厚度且形成光滑的加工表面。不同的堆叠可具有不同配置或操作条件或所施加的压力，其 取决于所述过程。
[0014] 图1描绘具有三个辊筒堆叠（堆叠 A、堆叠 B和堆叠 C)的常规辊乳机，通过所述辊 乳机的金属板1在热辊乳金属形成过程中减小厚度。因为辊乳期间金属的传入金属温度、 摩擦和变形在每一堆叠的辊筒中产生大量的热量，所以辊乳机包含冷却系统，所述冷却系 统将冷却流体（诸如水但是更通常的是水中的润滑油乳状液）排放到辊筒上以转移热量且 防止辊筒在金属形成过程期间过热。通常，冷却系统包含冷却剂栗10,所述冷却剂栗10将 相同的冷却流体栗送通过冷却系统的各个排放喷嘴。冷却系统包含辊筒冷却剂集管23,每 一辊筒冷却剂集管23含有经引导朝向辊筒堆叠的入口侧的2行或3行喷嘴24,所述辊筒堆 叠将冷却流体排放到所述对辊筒的上游侧上的辊筒表面上。一些辊乳机还可具有冷却剂喷 嘴，其瞄准每一辊筒堆叠的金属出口侧处的辊筒。
[0015] 为了提供一致水平的摩擦，具有相对较低浓度的润滑剂的水中润滑剂乳状液用作 冷却流体，所述冷却流体然后遍及冷却系统的所有喷嘴而排放。乳化润滑剂在辊乳期间在 辊筒的表面上提供润滑剂的薄层。因为水和润滑剂通常不可混合，所以为了防止分离和保 证用冷却水输送一致量的润滑剂，使用乳化剂来形成乳化以保证润滑剂更均匀地分布在冷 却水内。这些常规技术的一个缺陷是，某些配方与所希望的配方相此可需要更多乳化剂，因 为乳化剂的存在可减小润滑剂的整体效果且还增加成本。另一缺陷是，润滑剂乳状液从所 有冷却喷嘴排放使得按照特定辊筒堆叠或经辊乳产品的需要修改润滑剂的浓度的能力有 限。此外，热辊乳机冷却剂的典型维护需要部分倾泻使用中的冷却剂，因为其已被污染。此 造成所浪费的润滑剂与其在冷却流体中的浓度成比例。
[0016] 为了避免沉积的润滑剂比需要的润滑剂更多，通常使用具有相对较低含量的乳化 润滑剂的冷却流体。即使使用这些技术，仍然可发生摩擦变动，从而造成经辊乳金属的不良 表面质量和/或过量的辊乳负载，使得金属上的工作辊筒的摩擦过量或由于摩擦不充分而 造成滑移。在许多常规系统中，一旦观察到过量摩擦或困难，另外量的润滑剂（例如，油、合 成油等等）被注射到共同辊乳机供应冷却剂管线中，有时候无乳化剂通过所有冷却剂集管 和喷嘴排放，此过程通常称作"榨汁"。此通过增加润滑层，因而减小其中需要另外润滑的堆 叠辊筒以及每一其它辊筒堆叠中的摩擦，而暂时解决了所述问题。因为润滑剂合并到整个 冷却系统的冷却流体中，所以为了避免超过冷却剂中的润滑剂的所需浓度，以此方式添加 润滑剂通常只可持续有限的持续时间或以极低"榨汁速率"进行。例如，如表1中的实验结 果表明，冷却剂供应栗的吸入侧上持续15分钟的330加仑的榨汁润滑剂（几=通常无乳化 剂的热辊乳配方）的添加引入到冷却流体中，从而只有多出大约6. 25%的油以疏松油滴的 形式流到辊乳机。此直接润滑效应持续时间在10分钟到15分钟之间，所持续的时间等于 辊乳2卷金属板的时间。汁液润滑剂栗送速率越高，可产生流到辊乳机的润滑剂的量的增 加更大，例如添加多出9. 1 %的润滑剂持续10分钟。
[0017] 表1 :热辊乳冷却剂榨汁期间的相对油浓度增加 冷却剂流速[GPM] 15,712 油浓度[% ] 8 油流速[GPM] 457 SJ 总体积[Gal] 330 添加/生效时间[min] 15 10 SJ 流速[GPM] 22 33 作为SJ的油的部分[% ] 6.25 97?
[0018] 考虑到上述内容，以常规润滑方法进行的辊乳增加成本且降低产量，以及使辊乳 过程复杂化，因为当观察到与润滑不足相关联的问题时必须延迟并调整一些产品的辊乳。 此方法还可需要改进或主冷却剂成分调整。因此，需要一种辊乳机设备和方法，其改进金属 板的热辊乳的润滑的一致性和对所述润滑的控制、避免与常规方法相关联的缺陷，且改进 辊乳而不会不必要地复杂化或增加与辊乳过程相关联的成本和时间。另外，如果这些方法 或设备可被合并作为常规辊乳机的修改或改造，那么其将是进一步所需的。
[0019] -方面，本发明允许热辊乳设备的选定辊筒堆叠和/或咬合喷洒器喷嘴的定向润 滑，这允许更一致的润滑和对不同辊筒堆叠中的润滑的控制。本发明的实施例允许的改进 润滑提供改进的表面质量且增加产量和生产效率。在某些方面，定向润滑包含未充分乳化 的润滑剂（可能但是不一定具有少量或无乳化剂）到经引导朝向辊筒堆叠的夹辊（咬合喷 洒器）的润滑喷嘴的输送，用于特定堆叠的润滑喷嘴是由集管进料。因为在这些方面，另外 润滑剂的输送只定向到咬合喷洒器且只定向到具体集管，所以所输送的润滑剂的总量低于 当前"非定向"榨汁方法下的总量。此允许"定向润滑"或"榨汁"使用更长时间周期，从而 改进大量卷盘的表面质量。例如，随着330GPM的咬合喷洒流通过所述两个喷嘴，相同的330 加仑的榨汁润滑剂的直接效果可延长到188分钟（假设与冷却剂中最初存在的油相关，注 射速率产生6. 25%另外的油）或可延长到125分钟，使得注射速率产生9. 1%另外的油。所 述效果的持续时间的这些增加将允许改进易拉罐罐体底料（CES)卷取或通常需要常规的 榨汁技术的其它表面敏感合金的辊乳日常生产。
[0020] 图2A到4中描绘了根据上述方面的本发明的实施例。图2A说明提供润滑剂到堆 叠 A的定向和控制输送的辊乳机。管道系统已经修改使得先前通过所有排的喷嘴（冷却剂 和咬合喷洒器）排放相同冷却流体的工作辊筒冷却排放喷嘴配置成通过咬合喷洒器喷嘴 排放形成于固定混合器中的疏松乳状液的润滑剂且通过冷却剂喷嘴排放冷却流体。