CN101342545A - 热连轧精轧机组工艺润滑系统 - Google Patents

Abstract

一种热连轧精轧机组工艺润滑系统，属于热连轧精轧机组工艺润滑领域，它包括供水系统、供油系统、油水混合系统、喷淋系统和自动化控制系统；所述的供水系统、供油系统分别与油水混合系统、计量泵系统连接，供油系统通过计量泵系统与油水混合系统连接，油水混合系统与喷淋系统相连，同时，借助自动化控制系统实现全钢种、全规格工艺润滑轧制的三级计算机自动控制；解决了目前国内工艺润滑系统存在的可靠性达不到要求、不能全钢种全规格投入、轧制稳定性差等诸多问题。喷射集管采用方形独特设计，防止带钢撞断；采用蒸汽自动吹扫装置，确保喷淋系统畅通。实现了全钢种、全规格润滑轧制的三级自动化控制，取得了显著显著效果。

Description

热连轧精轧机组工艺润滑系统

技术领域

本发明涉及一种新型热连轧精轧机组工艺润滑系统装置，通过工艺润滑系统实现热连轧精轧机组工艺润滑轧制。

背景技术

热轧工艺润滑技术是在轧制过程中向轧辊表面喷涂一种特制的润滑剂(热轧油)，通过轧辊的旋转，将其带入变形区，轧辊与轧材表面形成一层极薄的油膜。这层油膜改变了变形区的变形条件，降低了轧制力，节省了能耗，减轻了轧辊磨损，改善了产品表面质量，提高了产量。工艺润滑轧制是热轧板带轧机节省电力和降低轧辊消耗，提高产品质量的新兴技术，受到轧钢界的普遍关注。近年来，随着国内热连轧生产线的引进，热轧润滑技术在热连轧机组生产中的应用得到普及。然而，国内热轧工艺润滑系统基本依赖于成套热连轧设备引进，在单独工艺润滑系统设计和制造方面的工作不多见。特别是对于那些热连轧生产线在设计时尚未考虑工艺润滑轧制技术的应用，需要开发独立的工艺润滑轧制系统，实施润滑轧制。

公告日为2007年2月14日，公告号为CN 1911545Y的中国专利，公开了“热轧钢板连轧机润滑系统”，其实施例中所公开的工艺润滑系统，适用于对现有热连轧机组进行工艺润滑技术改造，包括油箱和供油加压泵机组构成的供油单元、设置在各轧辊的喷射单元、连接上述组件的管路和控制单元；解决了因上下切水板磨损导致喷嘴与轧辊之间的距离发生变化而带来的各喷嘴喷出的扇形区域发生间断的问题；在供油单元输出端设置电控换向模块和在供水单元输出端设置流量调节模块，使得油水比例及时调节；通过压力检测/远传模块和流量检测/远传模块动态的反应显示、记录整个工艺润滑系统的工作状况，引入轧钢机的两个控制信号实现喷/停油控制。但该系统存在以下问题：

(1)供油单元是由一个油箱、油泵组成一个简单的供油系统，通过油泵的转速测量流量，不准确；供水系统只是经水总管路，通过水泵进入独立的静态混合器，油水混合单元只是一个简单的静态混合器。该系统虽然制造成本低，结构简单，但可靠性差。

(2)通过喷嘴喷射出的扇形面之间存在一重叠区域，解决了因上下切水板磨损导致喷嘴与轧辊之间的距离发生变化而带来的各喷嘴喷出的扇形区域发生间断的问题，但是没有说明具体怎么解决的，也没有涉及喷淋系统是什么结构，更没有考虑喷射集管的结构、角度、安装、是否牢固及喷嘴的结构、角度等。

(3)采用计量泵作为供油泵，通过油泵的转速控制油流量，不能准确控制润滑液中的含油量；水系统只是通过压力和流量检测/远传模块控制，油水流量无法控制，油、水比例无法精确控制，不能实现油量的自动调整，难已与现代化大规模生产相匹配。

(4)完全根据咬钢和抛钢信号控制喷油和停油，没有延时控制，不能实现喷油时序的自动调整。

(5)控制装置仅配备压力和流量检测/远传模块，没有温度检测和设备主要元件的故障报警，不能全面、真实反映系统的工作状况。

(6)只是引入了轧钢现有的两个相关控制信号，没有实现二级自动控制，没有完全实现全钢种、全规格二级自动控制，无法与生产控制系统形成一个完成的控制系统。

(7)没有涉及泄漏油管路，无法保证油压的稳定。

(8)该系统结构简单，优化空间小，只适用于简单的工艺润滑系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种热连轧精轧机组工艺润滑系统，适用于在设计时未考虑工艺润滑应用的热连轧生产线及需要改造的热轧工艺润滑系统。该系统运行质量可靠，轧制稳定，实现了全钢种、全规格工艺润滑轧制的三级计算机自动控制。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：

该种热连轧精轧机组工艺润滑系统，包括供水系统、供油系统、油水混合系统、喷淋系统及自动化控制系统，其特征是：

在供水系统中，供水管路通过对夹式蝶阀、自动清洗过滤器、气动式蝶阀连接水箱，水箱内设有的蒸汽加热装置连接水箱外的自立式温度调节阀和蒸汽管路，水箱内还设有双金属温度计，温控开关设置在水箱上；水箱上还设有磁浮子液位计和空气滤清器；水箱里的水通过管路经蝶阀进入加压水泵，加压水泵为两个，采用用一备一；加压水泵连接对夹式蝶形止回阀、并经过对夹式蝶阀、过滤器、自立式压力调节阀、气动蝶阀和电磁流量计进入混合系统；

在供油系统中，供油管路将加油泵、对夹式蝶形止回阀、蝶阀、网式过滤器顺序连接至油箱；油箱内设有电加热器和双金属温度计，温控开关、空气滤清器、磁浮子液位计、泄油用低压球阀均设置在油箱上，带有安全阀的加压油泵连接油箱并通过低压球阀、双筒式过滤器连接计量泵系统，节流阀和溢流阀连接在双筒式过滤器后的供油管路中；在供油系统中，设置了泄漏油回路，保证了油压稳定；

在计量泵系统中，计量泵对供油量进行计量，计量泵的出口设有溢流阀，可以调定计量泵出口压力；

在油水混合系统中，润滑油经过计量泵系统进入混合阀系统，冷却水直接进入混合阀系统，混合阀系统连接喷淋装置，混合阀系统采用控制阀组组合形式设计，控制阀组上油路设有单向阀、电磁换向阀和溢流阀；计量泵系统设有泄荷阀；混合阀系统上还设有蒸汽冲洗装置；

在喷淋系统中，喷淋装置主要包括喷嘴、固定架、垂直集管和水平喷射集管，其中喷淋集管设计成矩形集管，垂直集管一端连接混合液出口，另一端连接水平喷射集管，在水平喷射集管上设置一排具有足够的油水重合量的喷嘴，喷淋集管通过集管固定架固定在切水板上；

自动化控制系统，它包括基础自动化系统、过程控制系统和生产控制系统：

所述的生产控制系统从企业资源计划系统接受产品的订单信息，将其转化为最优的生产计划，进而转化为生产指令连同生产规范、产品标准下达给与其相连的过程控制系统，并基于SOCKET和DB-LINK实现与过程控制系统之间的通讯，使现场控制设备与管理平台上下实现无缝连接和信息共享；

所述的过程控制系统采用嵌入式方法直接在精轧设定模型中编程，建立与钢种、厚度、宽度相关的润滑层别数据，在精轧设定模型触发计算时自动根据给定的坯料初始数据和机架轧辊材质等参数，进行润滑层别数据查询，并随同精轧设定数据下发到与其相连的精轧PLC中，再中继给润滑PLC，实现润滑油比例的自动调节和控制；

所述的基础自动化系统，主要包括供水系统、供油系统、计量泵系统、喷淋系统；它分为硬件和软件系统两部分；其中包括的硬件有：泵站触摸屏、远程IO、编程器、人机界面、通讯处理器、电机控制柜和交流调速器；软件采用Step7；润滑设备根据咬钢信号加适当延时、带尾到切头剪信号实现润滑油喷射时序的自动控制。

整个系统全部采用不锈钢设计。

与现有技术比较，本发明的有益效果是：

1、设计了独立的供水系统、供油系统、计量泵系统、油水混合系统、喷淋系统及自动化控制系统，系统设计全面、合理；

2、整个系统全部采用不锈钢设计，关键元件选择质量可靠的进口元件，系统运行质量可靠，轧制稳定、安全；

3、水箱温度采用蒸汽加热，温度、液位自动控制，供水压力、流量自动调节；

4、设计了电加热器，自动加热，自动控制液位；设计了泄漏油回油管路，保证了油压的稳定；系统主油管的压力由装在泵站出口的节流阀和溢流阀来调节，使油压稳定在设定的范围内。

5、油水都是采用双重过滤，保证了水质和油质满足润滑要求；

6、混合系统采用控制阀组组合形式设计，控制阀台设计保证油箱无进水可能，控制阀组上油路设有单向阀、电磁换向阀和溢流阀，可以实现混合器内的换向注油和换向溢流回油；

7、设计了蒸气吹扫装置，便于集管和喷嘴的维护；

8、喷淋集管设计方式独特，采用矩形集管，固定牢固，防撞性能好，耐高温变形；

9、实现了全钢种、全规格工艺润滑轧制的三级计算机自动控制；

10、生产控制系统连锁、故障自动报警、故障自动诊断，随着轧机系统急停润滑系统也随着急停，保证轧制油使用安全、维护方便。

附图说明

图1润滑系统结构简图；

图1中：61供水系统、62供油系统、63计量泵系统、64混合系统、65喷淋系统、66管路。

图2供水装置系统图；

图2中：2供水管路、3水箱、5加压水泵、8空气滤清器、9温控开关、10双金属温度计、11磁浮子液位计、15蝶阀、17对夹式蝶形止回阀、18气动式蝶阀、19过滤器、20自立式压力调节阀、29低压球阀、31对夹式蝶阀、42自立式温度调节阀、43截止阀、48自动清洗过滤器、55压力表、56球阀。

图3供油装置系统图；

图3中：1油箱、4加压油泵、7空气滤清器、11磁浮子液位计、12加热器、13网式过滤器、14球阀、16单向阀、21双筒网式过滤器、25溢流阀、29低压球阀、33低压球阀、37低压球阀、44节流阀、47加油泵、49对夹式蝶形止回阀、50蝶阀、55压力表、57球阀、60供油管路。

图4计量泵、混合阀系统图；

图4中：81计量泵装置、82混合阀系统、83喷淋装置。

图5为喷淋装置中喷淋集管结构图；

图5中：101喷嘴、102固定架、103垂直集管、104水平喷射集管。

图6控制系统图；

图6中：201生产控制系统、202过程控制系统、203精轧PLC 3、204润滑PLC、205泵站触摸屏、206远程IO、207编程器、208人机界面、209通讯处理器、213电机控制柜、211交流调速器、210计量泵、4加压油泵、5加压水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。

图1中，本实用新型主要由供水系统61、供油系统62、计量泵系统63、混合系统64、喷淋系统65和管路66组成。

供水系统61主要是通过管路66向混合系统64输送水，供油系统62主要是通过计量泵系统63向混合系统64输送油，油水通过混合系统64混合后进入喷淋系统65，通过喷淋系统实现润滑轧制。

图2中，

在供水系统中，新水或循环水由供水管路2引入，通过对夹式蝶阀31、反冲自动洗过滤器48、气动式蝶阀18进入水箱3，气动式蝶阀18连接外界压缩空气。水箱3通过蒸汽加热装置对水进行加热，并设有自立式温度调节阀42、双金属温度计10、温控开关9，可以实现水箱温度的自动控制，确保水温稳定；蒸汽通过截止阀43进入蒸汽加热装置对水进行加热。

磁浮子液位计11用于控制水箱液位，当水箱液位到低位时，使水箱加水用气动蝶阀18自动打开，实现水箱自动加水；水箱里的水通过管路经蝶阀15进入加压水泵5，加压水泵为两个，采用用一备一。经加压后，经过对夹式蝶形止回阀17、对夹式蝶阀、低压球阀29、压力表55、过滤器19、自立式压力调节阀20、气动蝶阀18、电磁流量计进入混合系统64。为使水箱里的水由加压水泵5打出，在水箱3上设置了气压平衡孔并由空气滤清器8过滤。压缩空气主要是控制气动式蝶阀18，通过气动式蝶阀18控制向水箱里自动加水。

图3供油系统中，润滑油通过供油管路60、加油泵47、对夹式蝶形止回阀49、蝶阀50、网式过滤器13进入油箱1；压力表55及低压球阀29在加油泵47之后与供油管路相连。油箱1上设有电加热器12、双金属温度计10、温控开关9，实现油温的自动控制；并设有空气滤清器7、磁浮子液位计11及泄油用低压球阀37，通过球阀57与油箱1连通的磁浮子液位控制器11控制液位；加压油泵4带有安全阀，防止油泵过载；系统主油管的压力由装在泵站出口的节流阀44和溢流阀25来调节；油箱中的油通过球阀14，经加压油泵4加压后，经过单向阀16、低压球阀33、双筒式过滤器21进入计量泵系统63。加压油泵为两个，采用用一备一。

图4中主要表示混合系统，主要包括计量泵装置81、混合阀系统82、喷淋装置83。

润滑油经过计量泵装置81进入混合阀系统82，冷却水直接进入混合阀系统82，通过混合阀系统82将水油混合后进入喷淋装置83，通过喷淋装置实现润滑轧制。混合阀系统82采用控制阀组组合形式设计，保证油箱无进水可能，控制阀组上油路设有单向阀、电磁换向阀和溢流阀，可以实现混合器内的换向注油和换向溢流回油；计量泵系统设有泄荷阀，保证油压稳定；混合阀系统82设有蒸汽冲洗装置，可以采用蒸汽冲洗喷淋管路和喷嘴；此处还设有取样管，方便混合液的取样化验。

图5中，喷淋装置主要包括喷嘴101、固定架102、垂直集管103、水平喷射集管104。其中喷淋集管104设计成矩形集管，主要是采用矩形设计可以最大限度节省空间又不影响流量，矩形集管的抗变形能力比圆形好，避免被带钢撞击的概率，防撞性能好，耐高温变形。

图6中，控制系统主要包括基础自动化系统、过程控制系统202和生产控制系统201。

生产控制系统201是三级控制系统，即MES制造执行系统。该系统主要是从企业资源计划系统接受产品的订单信息，将其转化为最优的生产计划，进而转化为生产指令连同生产规范、产品标准下达给过程控制系统202(即二级控制系统)，过程控制系统202根据接收的信息进行计算，然后再给生产控制系统1下达执行指令，轧制过程控制计算机将产品生产信息与润滑过程控制计算机连锁，从而实现三级控制润滑轧制。

过程控制系统202是二级控制系统，主要采用嵌入式方法直接在精轧设定模型中编程，建立与钢种、厚度、宽度相关的润滑层别数据，在精轧设定模型触发计算时自动根据给定的坯料初始数据和机架轧辊材质等参数，进行润滑层别数据查询，并随同精轧设定数据下发到精轧PLC 203中，再中继给润滑PLC 204。该系统采用客户机/服务器模式，服务器由两台Alpha ES40组成两节点机群系统，其中1台计算机在线控制，另1台计算机备用。

基础自动化系统(一级控制系统)，它包括的硬件有：泵站触摸屏205、远程IO 206、编程器207、人机界面208、通讯处理器209、电机控制柜213和交流调速器211等；软件采用Step7，通过程序控制润滑设备根据咬钢信号加适当延时、带尾到切头剪信号实现润滑油喷射时序的自动控制，用户可根据需要及时调整各机架喷油时序，便于精确控制喷射时序，实现工艺润滑的基础自动化控制。

泵站触摸屏205主要是油泵、水泵、计量泵和加热器的启/停，加水阀、供水阀、混合液阀和供油阀开/关，系统急停信号，水箱和油箱液位报警、水箱和油箱温度报警、过滤器堵塞报警，F1～F6水流量及油流量设定显示、吸水口开闭器及吸油口开闭器状态显示、6台计量泵合闸及运行指示等，便于站内操作与维护。

远程IO 206主要是通过远程I/O柜操作面板启停水泵、油泵、混合阀、计量泵，同时设定水流量和油流量，实现润滑的本地控制方式。远程IO 206还可连接其它I/O信号。

编程器207主要是采用德国西门子S7-300型可编程序控制器编写程序，实现润滑的基础自动化控制。

人机界面208主要是控制F1到F6(精轧机组常用术语)机架润滑油和冷却水投入/切除、工作油泵4和工作水泵5以及七个计量泵210启动/停止、加热器的启动/停止、加水阀和供水阀以及F1到F6机架混合液阀和供油阀的打开/关闭，显示F1到F6机架实际水流量、实际油流量、油浓度、计量泵210流量及速度实际值以及水箱温度和液位、油箱温度和液位、滤油器压差、工作油泵4油泵吸油口开闭、工作水泵5吸水口开闭等检测信号，并设有系统急停信号，实现系统在紧急情况下关闭；同时，设有水箱和油箱液位报警、水箱和油箱温度报警、过滤器堵塞报警；在有报警信号时，人机画面显示相应的报警信息，便于系统维护。实现电磁换向阀手动控制及自动方式下按时序自动控制。

通讯处理器209主要功能是通过工业以太网实现人机界面208、编程器207和润滑PLC 204之间的通讯。

电机控制柜213主要功能是完成工作油泵4、工作水泵5的启停控制，启动、停止命令由泵站触摸屏205或人机界面208输入。

交流调速器211主要是对各计量泵进行调速控制；同时将实际转速转换为流量，发送到精轧操作台人机界面208显示。

计量泵210共七台计量泵组，用六备一，在任何一台计量泵出故障时，自动切换到备用泵，确保润滑系统的正常运行。

工作油泵4是两台加压泵，正常工作时，用一备一，主要是油箱中的油液由工作油泵吸入增压后排出，经止回阀、球阀、过滤器和计量泵后送往混合系统。

工作水泵5是两台离心泵，正常工作时，用一备一，主要是水箱中的水由离心泵吸入增压后排出，经止回阀、蝶阀、过滤器，由电磁流量计计量后送往混合系统。

整个系统全部采用不锈钢设计，系统设计全面、合理。

Claims (2)

1、一种热连轧精轧机组工艺润滑系统，包括供水系统、供油系统、油水混合系统、喷淋系统及自动化控制系统，其特征是：

在供水系统中，供水管路通过对夹式蝶阀、反冲自动洗过滤器、气动式蝶阀连接水箱，水箱内设有的蒸汽加热装置连接水箱外的自立式温度调节阀和蒸汽管路，水箱内还设有双金属温度计，温控开关设置在水箱上；水箱上还设有磁浮子液位计和空气滤清器；水箱里的水通过管路经蝶阀进入加压水泵，加压水泵为两个，采用用一备一；加压水泵连接对夹式蝶形止回阀、并经过对夹式蝶阀、过滤器、自立式压力调节阀、气动蝶阀和电磁流量计进入混合系统；

在供油系统中，供油管路将加油泵、对夹式蝶形止回阀、蝶阀、网式过滤器顺序连接至油箱；油箱内设有电加热器和双金属温度计，温控开关、空气滤清器、磁浮子液位计、泄油用低压球阀均设置在油箱上，带有安全阀的加压油泵连接油箱并通过低压球阀、双筒式过滤器连接计量泵系统，节流阀和溢流阀连接在双筒式过滤器后的供油管路中；在供油系统中，设置了泄漏油回路；在计量泵系统中，计量泵装置接入油路中，在计量泵的出口设有溢流阀；

在油水混合系统中，润滑油经过计量泵进入混合阀系统，冷却水直接进入混合阀系统，混合阀系统连接喷淋装置，混合阀系统采用控制阀组组合形式设计，控制阀组上油路设有单向阀、电磁换向阀和溢流阀；计量泵系统设有泄荷阀；混合阀系统上还设有蒸汽冲洗装置；

在喷淋系统中，喷淋装置主要包括喷嘴、固定架、垂直集管和水平喷射集管，其中喷淋集管设计成矩形集管，垂直集管一端连接混合液出口，另一端连接水平喷射集管，在水平喷射集管上设置一排具有足够的油水重合量的喷嘴，喷淋集管通过集管固定架固定在切水板上；

自动化控制系统，它包括基础自动化系统、过程控制系统和生产控制系统：

所述的生产控制系统从企业资源计划系统接受产品的订单信息，将其转化为最优的生产计划，进而转化为生产指令连同生产规范、产品标准下达给与其相连的过程控制系统，并基于SOCKET和DB-LINK实现与过程控制系统之间的通讯，使现场控制设备与管理平台上下实现无缝连接和信息共享；

所述的过程控制系统采用嵌入式方法直接在精轧设定模型中编程，建立与钢种、厚度、宽度相关的润滑层别数据，在精轧设定模型触发计算时自动根据给定的坯料初始数据和机架轧辊材质等参数，进行润滑层别数据查询，并随同精轧设定数据下发到与其相连的精轧PLC中，再中继给润滑PLC，实现润滑油比例的自动调节和控制；

所述的基础自动化系统，主要包括供水系统、供油系统、计量泵系统、喷淋系统；它分为硬件和软件系统两部分；其中包括的硬件有：泵站触摸屏、远程IO、编程器、人机界面、通讯处理器、电机控制柜和交流调速器；软件采用Step7；润滑设备根据咬钢信号加适当延时、带尾到切头剪信号实现润滑油喷射时序的自动控制。

2、按照权利要求1所述的热连轧精轧机组工艺润滑系统，其特征是：整个系统全部采用不锈钢设计。

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