CN103846281A - 一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，在末机架乳化液主箱中安装液位计和浓度计，该液位计和浓度计与计算机逻辑系统的液位监测模块和浓度监测模块相连接，且在末机架乳化液主箱连接前机架乳化液主箱之间的管路上安装一倒流泵，计算机逻辑系统对末机架乳化液主箱内的乳化液的液位和浓度进行实时监控，并实时处理液位和浓度的偏差，本发明解决了冷轧机组机架间乳化液窜流，尤其是多浓度轧制条件下冷轧机组机架间乳化液窜流的问题，保证了高表面质量要求产品的质量管控能力，降低了成本且提高了生产过程的稳定性，适用于各种冷轧机组机架间的防止冷轧机组机架间的乳化液窜流领域。

Description

一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种冶金生产时的冷轧机组运行状况监控方法，尤其涉及一种多浓度轧制条件下的防止冷轧机组机架间的乳化液窜流方法。

背景技术

目前，随着工业制造水平的日益进步，对原材料之一-带钢板材的要求也日益增高，尤其是用于车辆用的金属板材产品，对带钢板面质量的要求极高，所以在带钢冷轧生产线在生产汽车板时一般采用多浓度进行轧制。所谓的多浓度轧制是指在冷轧生产线轧制时末机架浓度按照低浓度进行配液且其乳化液单独在一个箱体及循环管道中运行，其目的是为了提高乳化液清洁度以减少辊印类缺陷的发生概率。而除末机架之外的其它机架乳化液浓度按照正常浓度控制，以保证轧制过程中充足的冷却及润滑。

然而，在实际应用过程中发现，这样的多浓度轧制模式存在着一个较大的问题，即机架间乳化液的窜流。虽然一般冷轧机都会配备防止窜流的设置，但由于实际高速轧制过程中由末机架要比前一机架所带出的乳化液量过大，而乳化液流量不一致会导致了窜流，而现有技术下的防止窜流的设置由于其为固定流量式，故不能有效地防止机架间的乳化液窜流。另外，由于末机架的乳化液浓度要按照低浓度控制，而末机架前一机架所带到的乳化液浓度远高于末机架乳化液浓度，故窜流的乳化液会在较短时间内使末机架乳化液浓度超过控制要求，严重时造成产品质量问题，而针对这一问题，之前主要的解决方式有两种：

1.往末机架乳化液箱体内加水，以降低乳化液浓度。

2.排放末机架乳化液并进行重新配液

但是上述两种办法存在下述的问题：

1.采用第一种方法往末机架乳化液箱体内加水，此方法可在一定时间段内解决乳化液窜流问题，但由于窜流量较大，而实际生产中末机架乳化液箱体均为小箱体，故在较短时间内末机架箱体就会无法再加水而进行浓度调节。

2.排放末机架乳化液并进行重新配液，此方法简单有效，但在实际大生产过程中，不断的排放及重新配液不但给成本带来很大压力，也不利于环保。

现举个现场所实际存在的例子进行说明：

某冷轧机组轧制汽车板时，前四个机架共用一个乳化液主箱及管道系统，主箱容积为200m³，管道循环量约为50m³，合计250m³，乳化液浓度为2.5%，实际生产过程中主箱液位不会到达最高液位，故实际总循环量在200m³左右,主箱高度为2.5m。末机架单独用一个乳化液主箱及管道系统，主箱容积为60m³，管道循环量约为10m³，合计70m³，乳化液浓度为0.7%（控制范围0.4%～0.8%），实际生产过程中主箱液位不会到达最高液位，故实际总循环量在40m³左右，主箱高度为2.5m。

而在生产过程中，5机架乳化液每小时约消耗4m³，4机架窜流至5机架的乳化液每小时约10m³，5机架乳化液箱体每小时增加的乳化液约6m³。正常生产3小时后浓度就将超过目标范围，需进行浓度干预。

申请号：CN201020177199.2的中国专利，一种乳化液边部窜流的阻断装置。乳化液边部窜流阻断装置，其特征在于它包括上导轨、丝杆、第一螺母、支撑轴承座、右上喷射挡板、联轴器、齿轮电机、第二螺母、下导轨、左上喷射挡板、左下喷射挡板、右下喷射挡板；丝杆左部旋有第一螺母，丝杆右部旋有第二螺母，丝杆的中部由轴承与支撑轴承座相连；左上喷射挡板的上端与第一螺母固定连接，右上喷射挡板的上端与第二螺母固定连接，左上喷射挡板、右上喷射挡板均位于上导轨上；左下喷射挡板、右下喷射挡板均位于下导轨上，左下喷射挡板由连接板与左上喷射挡板固定连接，右下喷射挡板由连接板与右上喷射挡板固定连接。

该实用新型专利是通过机械式的结构对乳化液的边部窜流进行阻断，但该装置结构复杂，需在机架内增加较多的机械结构，对于结构极为紧凑的日系轧机则实用性不高。同时，该装置仅阻断边部窜流，对于带钢中部直接带至后道机架的乳化液无法起到阻断的作用，总体效果受限。

申请号：CN200920073613.2的中国专利，一种防止机架间乳化液窜流的装置。该装置在两机架间设有乳化液回流装置，所述乳化液回流装置由隔板呈阶梯状排列，隔板下方有乳化液回流槽。乳化液收集槽位于所述乳化液回流槽下方。机架之间带钢上方设有一排喷嘴，通过喷嘴吹扫压缩空气，浓度高一侧机架的乳化液通过乳化液回流装置回流到相应的乳化液收集槽中，保持了低浓度一侧机架乳化液浓度的稳定。

该实用新型是在机架间增加相应的防窜流结构，并增加压缩空气进行吹扫。但该装置的结构较为复杂，在机架间增设如此之多的设备难度较大，且日常效果无法直接监控。同时，对于结构紧凑的日系轧机，在机架间增设如此之多的设备受到空间限制。

综上所述，现有技术下的各种防止乳化液串流的装置，或无法应对多浓度轧制条件下的冷轧机组机架，或由于其本身设计较为复杂且需要额外加装设备，无法满足较为紧凑的轧机机架组。

发明内容

为了解决现有技术下的冷轧机组机架间的乳化液窜流，尤其是多浓度轧制条件下的冷轧机组机架间的乳化液窜流问题，本发明提供了一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，将两个箱体进行连接并对箱体内液位及乳化液浓度进行监控，再通过逻辑控制程序对监测到的液位及乳化液浓度进行自动控制，在不同情况下分别对低浓度箱体进行补水、补油或倒箱作业，实现末机架乳化液箱体浓度的动态监控及零排放，本发明的具体方案如下所述：

一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置，包括设置在冷轧机组机架间的末机架乳化液主箱和前机架乳化液主箱，其特征在于：

在末机架乳化液主箱中安装液位计和浓度计，该液位计和浓度计与计算机逻辑系统的液位监测模块和浓度监测模块相连接，且在末机架乳化液主箱连接前机架乳化液主箱之间的管路上安装一倒流泵。

一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，所述方法使用上述装置，其具体步骤如下所述：

1）启动逻辑系统的液位监测模块，通过液位计对末机架乳化液主箱中的液位进行判断，当液位≤1m时，对末机架乳化液主箱进行补水，使液位到达1.3m时停止供水，以保证系统内乳化液供应量正常；

2）当逻辑系统的液位监测模块通过液位计检测到液位≥1.6m时，倒流泵开启，末机架乳化液主箱内的乳化液通过倒流泵的管路倒入前机架乳化液主箱内，当液位计监控到液位≤1.3m时，倒流泵停止运行，此时由于前机架乳化液主箱总体容积远大于末机架乳化液主箱，故倒入的低浓度乳化液不会对前机架乳化液主箱的液位及浓度产生大的影响；

3）上述步骤1与步骤2运行结束后，末机架乳化液主箱的液位在1.3m至1.6m之间，此时再通过逻辑系统的浓度监测模块获得浓度计的浓度，与末机架乳化液浓度的标准控制范围0.4%～0.8%这一数据比例进行对比，若检测到的乳化液浓度小于0.4%，则逻辑系统进行信息报警提示浓度异常，此时进行取样测量，若测量确实浓度均低于0.4%，则由对末机架乳化液主箱内进行加油以提高乳化液浓度，若测量浓度均略高于0.4%，但≤0.8%，则需对浓度计进行清洁；

4）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在≥0.4%且≤0.8%时，符合乳化液液位及浓度标准，计算机逻辑系统判定正常，返回步骤1维持原逻辑继续运行，不进行相关动作；

5）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在＞0.8%且≤1.1%时，逻辑系统发出指令进行自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块；

6）上述步骤1至步骤5中，如无异常情况则逻辑系统循环运行步骤1至步骤5的方案，实时对末机架乳化液主箱的浓度及液位进行监控。

根据本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其特征在于，所述的步骤3中如检测到乳化液浓度＞1.1%时，逻辑系统提示报警信息要求操作人员到现场查找原因并自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块同样将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块。

根据本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其自动补水的量由末机架乳化液主箱的容量、高度、箱体底面积、乳化液最高液位和乳化液浓度最高值所决定，具体为先计算箱体内最多存在的轧制油的油量，即轧制油的油量=乳化液最高液位*箱体底面积*乳化液浓度最高值，然后需要在加水情况下将此体积的轧制油浓度降低至0.8%以下，反向计算出极限液位高度=(轧制油的油量/0.008)/箱体底面积，最后计算出补水量=(极限液位高度-乳化液最高液位)*箱体底面积。

使用本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，通过对末机架乳化液主箱及前机架乳化液主箱的整合，解决了现有技术下难以解决的多浓度轧制条件下冷轧机组机架间乳化液窜流的问题；

2.本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，与现有技术下的防窜流装置复杂且需要额外加装设备相比，仅需加装液位计、浓度计、倒流泵和与其配套的计算机逻辑系统，大大减少了成本。

3.本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，保证了高表面质量要求产品的质量管控能力，且提高了生产过程的稳定性，在目前市场要求不断提高，冷连轧机组轧制品种需求不断细化的背景下，具有很大的推广意义。

附图说明

图1为本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法的机架部分改造的结构示意图；

图2为本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法的流程图。

图中：1-末机架乳化液主箱，1a-液位计，1b-浓度计，2-前机架乳化液主箱，3-倒流泵，4-冷轧机组机架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法做进一步的描述。

实施例

如图1和图2所示，本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，其装置部分包括设置在冷轧机组机架4间的末机架乳化液主箱1和前机架乳化液主箱2，其特征在于：

在末机架乳化液主箱1中安装液位计1a和浓度计1b，该液位计和浓度计与计算机逻辑系统的液位监测模块（因其仅为控制信号通路连接，故图中未示出）和浓度监测模块（因其仅为控制信号通路连接，故图中未示出）相连接，且在末机架乳化液主箱连接前机架乳化液主箱2之间的管路上安装一倒流泵3。

一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，所述方法使用上述装置，其具体步骤如下所述：

1）启动逻辑系统的液位监测模块，通过液位计1a对末机架乳化液主箱1中的液位进行判断，当液位≤1m时，对末机架乳化液主箱进行补水，使液位到达1.3m时停止供水，以保证系统内乳化液供应量正常；

2）当逻辑系统的液位监测模块通过液位计检测到液位≥1.6m时，倒流泵3开启，末机架乳化液主箱1内的乳化液通过倒流泵的管路倒入前机架乳化液主箱2内，当液位计监控到液位≤1.3m时，倒流泵停止运行，此时由于前机架乳化液主箱总体容积远大于末机架乳化液主箱，故倒入的低浓度乳化液不会对前机架乳化液主箱的液位及浓度产生大的影响；

本实施例中的末机架乳化液主箱1的最高液位为2.5m，从倒流泵3倒入前机架乳化液主箱2的低浓度乳化液约为8m³，故不会对前机架乳化液主箱的液位及浓度产生大的影响。

3）上述步骤1与步骤2运行结束后，末机架乳化液主箱1的液位在1.3m至1.6m之间，此时再通过逻辑系统的浓度监测模块获得浓度计的浓度，与末机架乳化液浓度的标准控制范围0.4%～0.8%这一数据比例进行对比，若检测到的乳化液浓度小于0.4%，则逻辑系统进行信息报警提示浓度异常，此时进行取样测量，若测量确实浓度均低于0.4%，则由对末机架乳化液主箱内进行加油以提高乳化液浓度，若测量浓度均略高于0.4%，但≤0.8%，则需对浓度计进行清洁；

本实施例中所采用的取样测量为人工取样两个样本进行测量，若人工测量浓度均低于0.4%，则由现场操作工人根据箱体内乳化液容量适当加油以提高乳化液浓度。若人工测量浓度均高于0.4%，则联系设备方对浓度计进行清洁，若人工测量的浓度有高有低，则再次取样测量，直至查出问题点所在为止，而一般正常生产情况下由于机架间窜流，乳化液浓度不会达到如此低的值。

4）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在≥0.4%且≤0.8%时，符合乳化液液位及浓度标准，计算机逻辑系统判定正常，返回步骤1维持原逻辑继续运行，不进行相关动作；

5）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在＞0.8%且≤1.1%时，逻辑系统发出指令进行自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块；

6）上述步骤1至步骤5中，如无异常情况则逻辑系统循环运行步骤1至步骤5的方案，实时对末机架乳化液主箱的浓度及液位进行监控。

根据本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其特征在于，所述的步骤3中如检测到乳化液浓度＞1.1%时，逻辑系统提示报警信息要求操作人员到现场查找原因并自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块同样将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块。

对于此处的说明如下：

因整个程序在循环运转过程中，若仅因为机架间窜流，浓度不会到达如此高的值。此步骤的运行主要针对可能出现的异常情况，在此情况下，自动补水不会使浓度降低到预期值，其主要目的在于配合处理相应异常情况，若为乳化液浓度计污染导致的浓度异常，则通过加水无法解决，若加水后浓度计反映浓度降低，则对乳化液系统其它可能导致末机架箱体浓度升高的点进行重点检查。

本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其自动补水的量由末机架乳化液主箱1的容量、高度、箱体底面积、乳化液最高液位和乳化液浓度最高值所决定，具体为先计算箱体内最多存在的轧制油的油量，即轧制油的油量=乳化液最高液位*箱体底面积*乳化液浓度最高值，然后需要在加水情况下将此体积的轧制油浓度降低至0.8%以下，反向计算出极限液位高度=(轧制油的油量/0.008)/箱体底面积，最后计算出补水量=(极限液位高度-乳化液最高液位)*箱体底面积。

在本实施例中的自动补水的水量为15m³，即为根据上述方法计算得出，具体如下：

本实施例中的末机架乳化液主箱1的容量为60m³，高度2.5m,箱体底面积为24m²。以上述方法部分中步骤1至步骤5所提及的乳化液最高液位1.6m，乳化液浓度最高值1.1%计算，箱体内最多约有1.6m*24㎡*1.1%=0.4224m³体积的轧制油，要在加水情况下将此体积的轧制油浓度降低至0.8%以下，需要的极限液位高度=(0.4224m³/0.008)/24㎡=2.2m，转换计算后即得所需补水水量=（2.2m-1.6m）*24㎡=14.4m³，故此处系统设定自动补水15m³。

本发明的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置与方法，通过对末机架乳化液主箱及前机架乳化液主箱的整合，解决了冷轧机组机架间乳化液窜流，尤其是多浓度轧制条件下冷轧机组机架间乳化液窜流的问题，保证了高表面质量要求产品的质量管控能力，降低了成本且提高了生产过程的稳定性，本发明在目前市场要求不断提高，冷连轧机组轧制品种需求不断细化的背景下，具有很大的推广意义，适用于各种冷轧机组机架间的防止冷轧机组机架间的乳化液窜流领域。

Claims (4)

1.一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的装置，包括设置在冷轧机组机架（4）间的末机架乳化液主箱（1）和前机架乳化液主箱（2），其特征在于：

在末机架乳化液主箱（1）中安装液位计（1a）和浓度计（1b），该液位计和浓度计与计算机逻辑系统的液位监测模块和浓度监测模块相连接，且在末机架乳化液主箱连接前机架乳化液主箱（2）之间的管路上安装一倒流泵（3）。

2.一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，所述方法使用权利要求1所述的装置，其具体步骤如下：

1）启动逻辑系统的液位监测模块，通过液位计（1a）对末机架乳化液主箱（1）中的液位进行判断，当液位≤1m时，对末机架乳化液主箱进行补水，使液位到达1.3m时停止供水，以保证系统内乳化液供应量正常；

2）当逻辑系统的液位监测模块通过液位计检测到液位≥1.6m时，倒流泵（3）开启，末机架乳化液主箱（1）内的乳化液通过倒流泵的管路倒入前机架乳化液主箱（2）内，当液位计监控到液位≤1.3m时，倒流泵停止运行，此时由于前机架乳化液主箱总体容积远大于末机架乳化液主箱，故倒入的低浓度乳化液不会对前机架乳化液主箱的液位及浓度产生大的影响；

3）上述步骤1与步骤2运行结束后，末机架乳化液主箱（1）的液位在1.3m至1.6m之间，此时再通过逻辑系统的浓度监测模块获得浓度计的浓度，与末机架乳化液浓度的标准控制范围0.4%～0.8%这一数据比例进行对比，若检测到的乳化液浓度小于0.4%，则逻辑系统进行信息报警提示浓度异常，此时进行取样测量，若测量确实浓度均低于0.4%，则由对末机架乳化液主箱内进行加油以提高乳化液浓度，若测量浓度均略高于0.4%，但≤0.8%，则需对浓度计进行清洁；

4）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在≥0.4%且≤0.8%时，符合乳化液液位及浓度标准，计算机逻辑系统判定正常，返回步骤1维持原逻辑继续运行，不进行相关动作；

5）当步骤3中检测到的乳化液浓度范围在＞0.8%且≤1.1%时，逻辑系统发出指令进行自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块；

6）上述步骤1至步骤5中，如无异常情况则逻辑系统循环运行步骤1至步骤5的方案，实时对末机架乳化液主箱（1）的浓度及液位进行监控。

3.如权利要求2所述的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其特征在于，所述的步骤3中如检测到乳化液浓度＞1.1%时，逻辑系统提示报警信息要求操作人员到现场查找原因并自动补水，以降低乳化液浓度，当运行至此时，步骤1中的液位监测模块同样将被屏蔽，待加水完成20分钟后，再继续运行相应的液位监测模块。

4.如权利要求2或权利要求3所述的一种防止冷轧机组机架间乳化液窜流的方法，其自动补水的量由末机架乳化液主箱（1）的容量、高度、箱体底面积、乳化液最高液位和乳化液浓度最高值所决定，具体为先计算箱体内最多存在的轧制油的油量，即轧制油的油量=乳化液最高液位*箱体底面积*乳化液浓度最高值，然后需要在加水情况下将此体积的轧制油浓度降低至0.8%以下，反向计算出极限液位高度=(轧制油的油量/0.008)/箱体底面积，最后计算出补水量=(极限液位高度-乳化液最高液位)*箱体底面积。

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