CN111629843B - 对于轧制过程的调节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对轧制过程进行调节的方法和调节装置，其中在轧制机架（1）的两个工作辊（7）之间的辊缝（9）中对轧件（3）进行轧制。按照本发明，预先给定用于所述轧件（3）的前滑（f）的前滑目标值（f_S）并且获取所述轧件（3）的前滑（f）的前滑实际值（f_M）。将所述轧件（3）的前滑（f）调节到所述前滑目标值（f_S），方法是：根据所述前滑实际值（f_M）和前滑目标值（f_S）来将润滑剂的润滑剂率（u_R）施加到所述轧件（3）上或者/并且施加到至少一个工作辊（7）上。

Description

对于轧制过程的调节

技术领域

本发明涉及用于对轧制过程进行调节的一种方法和一种装置，其中在轧制机架的两个工作辊之间的辊缝中对轧件进行轧制。

背景技术

通过轧件在辊缝中的变形，与轧制机架的工作辊的辊表面相比，所述轧件在辊缝之前具有更小的速度并且在辊缝之后具有更大的速度。在辊缝的区域中存在着所谓的中性点，在该中性点处轧件和工作辊的辊表面的速度一样大。所述中性点也被称为临界面。所述中性点的位置对轧制过程来说是重要的，因为轧制过程容易变得不稳定并且在辊缝中可能出现轧件的滑移情况，如果所述中性点太靠近所述轧件从轧制机架中出来的出口处，但是另一方面随着中性点离开出口位置的距离的增大通过辊表面与轧件之间的摩擦引起的摩擦损耗增大。

DE 10 2005 059 653 A1公开了一种用于对轧制过程进行控制的方法，其中对金属带进行平轧。借助于数学模型，从能测量的过程参数中估计所述中性点中的金属带的平坦的流变应力的量值以及流体静力的压力的量值。在所估计的量值、第一组能测量的过程参数以及金属带的平坦的弹性模量及可压缩性的基础上计算所述中性点的位置，并且必要时按照所述中性点的位置通过用合适的措施进行的干预来使轧制过程稳定。

EP 2 651 577 B1公开了用于在对金属的轧件、尤其是被导送穿过两个工作辊之间的辊缝的轧制带进行轧制时施加润滑剂的一种方法和一种装置。EP 2 651 577 B1的理论规定，在雾化装置中产生由润滑剂和载气构成的混合物并且借助于喷嘴将其涂覆到至少一个工作辊的表面上并且/或者涂覆到轧制带的表面上。

EP 2 893 986 A1公开了用于在轧制机架中对金属的扁平的轧件进行轧制时施加润滑油的一种方法和一种装置。借助于压缩空气在混合室中由喷嘴将润滑油雾化成气溶胶并且用喷嘴将其喷涂到轧件和/或轧制机架的至少一个轧辊上。

WO 2007/025682 A1公开了一种用于在对金属带进行轧制时对轧辊和金属带进行润滑和冷却的方法，其中在入口侧上根据不同的过程数据在连续在线地通过物理计算模型进行计量的情况下涂覆最小量的、无高的水份额的、具有受控制的粘度的纯润滑剂并且在出口侧上通过喷射来涂覆冷却剂。

EP 0 054 172 A2公开了一种用于根据沿着带的横向方向处于最后一个机架后面的区段获取的部分的张应力通过对于带表面与辊身外侧面之间的摩擦系数的影响来对无张力的轧制带进行轧制的方法，在所述部分的张应力中向所述工作辊的辊身的外侧面和辊缝加载轧制乳化液。在此，在带进入到辊缝中之前将乳化液的基油以通过所获取的部分的张应力来确定的量并且在局部限定的区域中直接涂覆到带表面上。

US 2016/318080 A1公开了一种用于对轧制过程的至少一个参数进行调节的方法，其中在具有至少两个工作辊的轧制机架中对金属产品进行轧制，其中由轧制产品的在离开轧制机架时的速度并且由工作辊的圆周速度来确定前滑，并且其中作为工作辊的所测量的轧制力和所获取的前滑的函数来估计用于摩擦系数的近似值，并且根据这个近似值来调节轧制过程的至少一个参数。

发明内容

本发明的任务是，说明用于调节轧制过程的一种方法和一种装置，所述方法和装置尤其关于中性点的位置得到了改进。

按照本发明，所述任务通过一种具有权利要求1的特征的方法并且通过一种具有权利要求12的特征的装置来解决。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

用按本发明的方法来调节轧制过程，其中在轧制机架的两个工作辊之间的辊缝中对轧件进行轧制。在此，预先给定用于轧件的前滑的前滑目标值并且获取轧件的前滑的前滑实际值。将所述轧件的前滑调节到前滑目标值，方法是：根据前滑实际值和前滑目标值来将润滑剂的润滑剂率施加到轧件上或者/并且施加到至少一个工作辊上。

所述轧件的前滑被定义如下：

， [1]

其中f表示前滑，v₁表示轧件在轧制机架后面的出口速度并且v_N表示工作辊的辊表面的辊速度，以该辊速度对轧件进行轧制。轧制机架或辊缝的“前面”和“后面”这些概念在此涉及轧制方向，轧件沿着该轧制方向被导送穿过辊缝。

“润滑剂率”是指每时间单位的润滑剂量。

本发明利用这一点，即：通过方程式[1]来定义的前滑是用于所述中性点的位置的尺度。所述中性点越靠近轧件的出口位置，前滑就越小。前滑的负值表示轧件在辊缝中的滑移（Durchrutschen）。因此，通过按本发明的对于前滑的调节，能够对所述中性点的位置进行优化，并且能够识别轧件的滑移或者抑制滑移。此外，将前滑用作调节参量的做法具有以下优点，即：能够以简单而可靠的方式来确定所述前滑，因为可以容易地并且直接地获取轧件的出口速度和工作辊的辊速度。

与此相对应，本发明的一种设计方案规定，测量轧件在轧制机架后面的出口速度、获取工作辊的辊表面的辊速度并且按照方程式[1]从出口速度和辊速度中获取前滑实际值。

此外，本发明利用这一点，即：通过输出到轧件上或者/并且输出到至少一个工作辊上的润滑剂率的变化能够改变前滑或者中性点的位置。通过润滑剂来影响工作辊与轧件之间的摩擦。润滑剂率的改变因此改变工作辊与轧件之间的摩擦并且由此也引起中性点的移动。

通过润滑剂率的改变来调节前滑，这也能够在轧制过程的期间实现润滑剂的优化的使用，因为并非固定地预先给定润滑剂率或者在轧制过程的带有不可靠性的数学轧制模型的基础上调节润滑剂率，而是根据能够通过直接测量来获取的前滑实际值来调节所述润滑剂率，以用于将前滑调节到前滑目标值。

此外，本发明具有以下优点，即：轧制过程的可能额外地使用的数学轧制模型同时考虑到大量的过程参数（比如轧机列的各个轧制机架中的轧制力分布、带张力和/或轧制机架中的道次压下量），以用于制造所期望的轧制产品，所述数学轧制模型不受仅仅影响润滑剂系统的按本发明的调节的影响。

因此，所述按本发明的方法也特别好地适合用作用于既有的轧机列的加装解决方案，以用于提高产品质量，而不必对既有的轧制模型进行些许改动。因此，比如已知，尤其对于具有长的使用时间的工作辊来说由于工作辊的表面结构的磨损而越来越多地出现轧件在辊缝中的不受欢迎的滑移，这通常在传统的轧制模型中未得到反映。如上面已经提到的那样，在按本发明的方法中可靠并且及时地识别所述滑移并且能够通过润滑剂率的相应的改变来抑制滑移。

本发明的一种设计方案规定，作为前滑目标值预先给定大约0.05。大约0.05的前滑目标值已经证实是有利的，因为凭借前滑的这个数值所述中性点一方面在靠近轧件在辊缝后面的出口位置，从而将辊缝中的摩擦损耗降低到最低限度，但是，另一方面还存在所述中性点离开出口位置的足够的安全间距，以用于避免轧件在辊缝中的滑移。

本发明的另一种设计方案规定，预先给定用于前滑的滞后间隔，并且只有在所述前滑实际值离开滞后间隔时才改变润滑剂率。比如，所述滞后间隔的上限比前滑目标值大了大约0.03，并且/或者所述滞后间隔的下限与前滑目标值相一致。由此实现这一点，即：只有在所述前滑实际值离开滞后间隔时才对润滑剂加载进行干预，使得所述调节不会变得太不安稳。所述滞后间隔的与前滑目标值相一致的下限是特别有利的，如果所述前滑目标值相应于所述中性点的、靠近轧件在辊缝后面的出口位置的位置，因为在这种情况下低于前滑目标值的情况可能很快导致轧件在辊缝中的滑移。而以大约0.03的幅度超过前滑目标值的情况则通常能被容忍，因为由此辊缝中的摩擦损耗不会过度地升高。

本发明的另外的设计方案规定，确定轧件与工作辊之间的摩擦的摩擦系数并且也根据所述摩擦系数来施加所述润滑剂率，或者/并且确定在辊缝中作用到轧件上的轧制力，并且也根据所述轧制力来施加所述润滑剂率。这些设计方案考虑到，轧制机架的作用也取决于轧件与工作辊之间的摩擦的摩擦系数以及作用到轧件上的轧制力并且因此所述调节能够通过对于这些参量的考虑而得到改进。

本发明的另一种设计方案规定，为了施加所述润滑剂率而产生由润滑剂和载气构成的混合物并且将其喷射到至少一个工作辊上或者/并且喷射到辊缝中。润滑剂的这种施加也被称为最小量润滑，其是有利的，因为将纯润滑剂直接应用到辊缝中或者应用到工作辊上这种做法能够实现短的用于调节前滑的反应时间。

作为替代方案或补充方案，为了施加润滑剂率而产生包含润滑剂的轧制乳化液并且将其施加到轧件上或者/并且施加到至少一个工作辊上，或者/并且将纯润滑剂在辊缝之前并且在与辊缝隔开的情况下施加到轧件上。通过包含润滑剂的轧制乳化液的施加，能够额外地对轧件和工作辊进行冷却。将纯润滑剂在辊缝之前并且在与辊缝隔开的情况下施加到轧件上，这也被称为直接应用并且能够实现润滑剂的润滑作用的有针对性的改进，但是由于间距而具有比最小量润滑大的、用于调节前滑的反应时间，以所述间距在辊缝之前将润滑剂施加到轧件上。

按本发明的用于实施按本发明的方法的调节装置包括：前滑获取机构，该前滑获取机构被设立用于获取轧件的前滑的前滑实际值；润滑剂输出机构，该润滑剂输出机构被设立用于将润滑剂输出到轧件上或者/并且输出到至少一个工作辊上；以及调节单元，该调节单元被设立用于通过根据前滑实际值和前滑目标值来调节润滑剂的由润滑剂输出机构输出的润滑剂率这种方式来将轧件的前滑调节到前滑目标值。

在此，所述前滑获取机构优选被设立用于测量轧件在轧制机架后面的出口速度并且用于获取工作辊的辊表面的辊速度。

所述润滑剂输出机构比如被设立用于产生由润滑剂和载体构成的混合物并且用于将所述混合物喷射到至少一个工作辊上或者/并且喷射到辊缝中，或者/并且用于产生包含润滑剂的轧制乳化液并且用于将所述轧制乳化液输出到轧件上或者/并且输出到至少一个工作辊上，或者/并且用于将纯润滑剂以一定间距在辊缝之前输出到轧件上。

按本发明的调节装置能够实施按本发明的方法。因此，这样的调节装置的优点相当于按本发明的方法的上面所提到的优点。

附图说明

本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式方法结合以下对实施例所作的描述而变得清楚易懂，结合附图对所述实施例进行详细解释。在此：

图1示意性地示出了轧制机架、轧件和润滑剂输出机构；

图2示出了取决于轧件位置的轧件速度的图表；

图3示出了用于对轧制过程进行调节的调节回路的方框图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用来对轧件3进行轧制的轧制机架1以及用于输出润滑剂的润滑剂输出机构5。

所述轧制机架1具有两个工作辊7，所述工作辊通过辊缝9来彼此隔开。所述轧件3被构造为金属的轧制带，该轧制带沿着轧制方向11被导送穿过辊缝9。在对轧件3进行轧制时，所述两个工作辊7以在量值方面相同的、彼此相反的角速度来转动，使得其辊表面13具有辊速度v_N，所述辊速度的方向在辊缝9的位置处与轧制方向11相一致。

用所述润滑剂输出机构5，比如能够产生由润滑剂和载气构成的混合物并且能够将其喷射到工作辊7上或者/并且喷射到辊缝9中。为此，所述润滑剂输出机构5比如具有雾化装置和多个喷嘴，在所述雾化装置中能够产生所述混合物，用所述喷嘴能够输出所述混合物。

作为替代方案或补充方案，用所述润滑剂输出机构5比如能够产生包含润滑剂的轧制乳化液并且能够将其输出到轧件3上或者/并且输出到工作辊7上。

此外，作为替代方案或补充方案，用所述润滑剂输出机构5比如能够在辊缝9之前并且在与辊缝9隔开的情况下将纯润滑剂输出到轧件3上。

通过用所述润滑剂输出机构5输出的润滑剂，以下面借助于图3详细描述的方式来调节轧制过程。

图2示出了轧件3的取决于在辊缝9的区域中的轧件位置x的轧件速度v的图表。在所述辊缝9之前的入口位置x₀处，所述轧件3拥有入口速度v₀。沿着轧制方向11，所述辊缝9的区域中的轧件速度v在增加，直至其在辊缝9后面的出口位置x₁处达到出口速度v₁。在入口位置x₀与出口位置x₁之间，所述轧件速度v在限定了中性点的临界面位置x_N处具有工作辊7的辊表面13的辊速度v_N的数值。

图3示出了用于调节轧制过程的调节回路的方框图，其中在轧制机架1的工作辊7之间的辊缝9中对轧件3进行轧制。用调节装置来调节所述轧制过程，所述调节装置包括前滑获取机构15、润滑剂输出机构5和调节单元17。所述调节单元17是调节回路的调节器，所述润滑剂输出机构5是调节回路的执行机构，所述前滑获取机构15是调节回路的测量元件，并且所述轧制机架1和轧件3形成调节回路的调节对象19。

所述调节回路的调节参量是轧件3的前滑f，该前滑按照方程式[1]由出口速度v₁和辊速度v_N来形成。图2示出，所述前滑f是用于所述中性点的位置的尺度。所述中性点越靠近出口位置x₁，所述前滑f就越小。因此，所述前滑f尤其适合用作用于对中性点的位置进行调节的调节参量。

为了调节轧制过程而预先给定前滑目标值f_S，要将所述前滑f调节到该前滑目标值。作为前滑目标值f_S，比如预先给定大约0.05。

用所述前滑获取机构15来获取前滑f的前滑实际值f_M。为此，所述前滑获取机构15被设立用于测量轧件3在辊缝9后面的出口速度v₁并且用于获取辊速度v_N。所述出口速度v₁比如借助于至少一个带张力测量辊来测量，所述带张力测量辊布置在轧制机架1的后面并且在轧件3的轧件表面上滚动。作为替代方案，用光学方式、比如借助于激光测量来测量所述出口速度v₁。比如由工作辊7的角速度和半径来获取工作辊7的辊速度v_N，其中由驱动着工作辊7的马达的转速来获取所述角速度。

由前滑目标值f_S和前滑实际值f_M来形成调节差，方法是：将前滑实际值f_M从前滑目标值f_S中减去。所述调节单元17形成取决于调节差的控制参量u，用该控制参量来操控所述润滑剂输出机构5。由所述润滑剂输出机构5，作为所述调节回路的调节量来输出所述润滑剂的取决于控制参量u的润滑剂率u_R，其中所述润滑剂率u_R表示每时间单位的润滑剂量。比如，预先给定用于前滑f的滞后间隔，并且只有在所述前滑实际值f_M离开滞后间隔时才改变所述润滑剂率u_R。比如预先给定滞后间隔，其上限比前滑目标值f_S大了大约0.03并且其下限与前滑实际值f_M相一致。

在借助于图3所描述的、用于对轧制过程进行调节的方法的一种拓展设计方案中，额外地根据轧制过程的至少一个另外的参数来调节所述润滑剂率u_R。比如，作为另外的参数来确定轧件3与工作辊7之间的摩擦的摩擦系数，并且也根据所述摩擦系数来调节润滑剂率u_R。作为替代方案或补充方案，作为另外的参数也比如确定在辊缝9中作用到轧件3上的轧制力，并且也根据所述轧制力来调节所述润滑剂率u_R。在此，比如借助于辊缝模型实时地由轧制过程的当前的过程参量来获取摩擦系数和/或轧制力。

尽管详细地通过优选的实施例对本发明进行了详细图解和描述，但是本发明不局限于所公开的实施例并且能够由本领域的技术人员从中推导出其他变型方案，而不离开本发明的保护范围。

附图标记列表：

1 轧制机架

3 轧件

5 润滑剂输出机构

7 工作辊

9 辊缝

11 轧制方向

13 辊表面

15 前滑获取机构

17 调节单元

19 调节对象

f 前滑

f_M 前滑实际值

f_S 前滑目标值

v 轧件速度

v₀ 入口速度

v₁ 出口速度

v_N 辊速度

u 控制参量

u_R 润滑剂率

x 轧件位置

x₀ 入口位置

x₁ 出口位置

x_N 临界面位置。

Claims (11)

1.用于对轧制过程进行调节的方法，其中在轧制机架（1）的两个工作辊（7）之间的辊缝（9）中对轧件（3）进行轧制，其中，

——预先给定用于所述轧件（3）的前滑（f）的前滑目标值（f_S），

——获取所述轧件（3）的前滑（f）的前滑实际值（f_M），

——并且将所述轧件（3）的前滑（f）调节到所述前滑目标值（f_S），方法是：根据所述前滑实际值（f_M）和前滑目标值（f_S）来将润滑剂的润滑剂率（u_R）施加到所述轧件（3）上或者/并且施加到至少一个工作辊（7）上，预先给定用于前滑（f）的滞后间隔，并且只有在所述前滑实际值（f_M）离开所述滞后间隔时才改变所述润滑剂率（u_R），所述滞后间隔的上限比所述前滑目标值（f_S）大了0.03，所述滞后间隔的下限与所述前滑目标值（f_S）相一致。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，测量所述轧件（3）在轧制机架（1）后面的出口速度（v₁）、获取工作辊（7）的辊表面（13）的辊速度（v_N）并且从所述出口速度（v₁）和辊速度（v_N）中获取所述前滑实际值（f_M）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，作为前滑目标值（f_S）预先给定0.05。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，确定所述轧件（3）与工作辊（7）之间的摩擦的摩擦系数并且也根据所述摩擦系数来施加所述润滑剂率（u_R）。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，确定在所述辊缝（9）中作用到所述轧件（3）上的轧制力，并且也根据所述轧制力来施加所述润滑剂率（u_R）。

6.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，为了施加所述润滑剂率（u_R）而产生由润滑剂和载气构成的混合物并且将其喷射到至少一个工作辊（7）上或者/并且喷射到所述辊缝（9）中。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，为了施加所述润滑剂率（u_R）而产生包含润滑剂的轧制乳化液并且将其施加到所述轧件（3）上或者/并且施加到至少一个工作辊（7）上。

8.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，为了施加所述润滑剂率（u_R）而将纯润滑剂在所述辊缝（9）之前并且在与所述辊缝（9）隔开的情况下施加到所述轧件（3）上。

9.用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法的调节装置，包括：

——前滑获取机构（15），该前滑获取机构被设立用于获取所述轧件（3）的前滑（f）的前滑实际值（f_M）；

——润滑剂输出机构（5），该润滑剂输出机构被设立用于将润滑剂输出到所述轧件（3）上或者/并且输出到至少一个工作辊（7）上；以及

——调节单元（17），该调节单元被设立用于通过根据所述前滑实际值（f_M）和前滑目标值（f_S）来调节润滑剂的由润滑剂输出机构（5）输出的润滑剂率（u_R）这种方式来将所述轧件（3）的前滑（f）调节到前滑目标值（f_S）。

10.根据权利要求9所述的调节装置，

其特征在于，

所述前滑获取机构（15）被设立用于测量所述轧件（3）在轧制机架（1）后面的出口速度（v₁）并且用于获取工作辊（7）的辊表面（13）的辊速度（v_N）。

11.根据权利要求9或10所述的调节装置，

其特征在于，所述润滑剂输出机构（5）被设立用于产生由润滑剂和载气构成的混合物并且用于将所述混合物喷射到至少一个工作辊（7）上或者/并且喷射到所述辊缝（9）中，或者/并且用于产生包含润滑剂的轧制乳化液并且用于将所述轧制乳化液输出到所述轧件（3）上或者/并且输出到至少一个工作辊（7）上，或者/并且用于将纯润滑剂以一定间距在所述辊缝（9）之前输出到所述轧件（3）上。

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