CN114535301B - 一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置 - Google Patents

一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明采用的技术方案是：一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，包括工艺点冷却装置和设备点冷却装置；所述工艺点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊区域内，用于向牌坊区域内的变形区、所有轧辊表面、带钢表面和背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却；所述设备点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊后油路，通过牌坊油路向工作辊止推轴承、中间轴承箱和二中间止推轴承注入乳化液进行润滑冷却。本发明通过采用多点组合润滑冷却方式，确保各润滑点需求得到满足，保证各轴承使用寿命，解决大规模工业生产中辊系异常故障多的问题。

Description

一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置
技术领域
本发明属于高磁感取向硅钢的高温时效轧制技术领域，具体涉及一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置。
背景技术
高磁感取向硅钢冷轧工序普遍用单机架森吉米尔二十辊可逆式轧机生产，为了获得合适的组织性能，采用时效轧制模式，即：前三道次通过大压下、小流量、大粗糙度工作辊实现升温，钢带温度逐步升至目标温度200℃-230℃，第四道次通过乳化液大流量实现降温至60℃-70℃，后续道次常温轧制至成品。
高磁感取向硅钢冷轧工序实际生产中，辊系类故障停机较多，主要原因可归结为润滑冷却效果差，无法满足该钢种的大压下、小流量轧制。森吉米尔轧机的塔形辊系结构紧凑，且各类轴承密集，辊系内润滑点多，大致分为两类：工艺点和设备点，工艺点主要是变形区、所有轧辊表面，以及背衬轴承表面的润滑冷却；设备点是辊系内各类轴承的润滑和冷却，共16个，其中包括2个工作辊止推轴承(工作侧和传动侧)，6个一中间轴承箱(工作侧和传动侧)，8个二中间止推轴承(工作侧和传动侧)，常规轧机辊系内仅有工艺点润滑和冷却，设备点大多是利用工艺区乳化液的飞溅方式进行润滑冷却，润滑冷却效果欠佳。
在升温道次，由于采用小流量单边喷淋模式，小流量导致乳化液喷射不均匀，轧辊热膨胀不受控，单边喷淋模式导致部分轧辊在升温道次无润滑冷却，如第一道次出侧上一中间辊，既导致板形无法保证，也影响轧辊服役时间，轧制速度受限制，且小流量模式飞溅少导致辊系内各轴承润滑不足极易烧损。
在降温道次，由于辊系结构紧凑，现有润滑冷却方案其降温速率不够，导致降温板形不稳定，无法满足最高轧制速度800mpm的要求，影响轧机生产效率。
常规卷正常生产过程中，单机架可逆式轧机的速度制度导致每道次均有升降速操作，低速过程中产生的变形热低，此时带钢温度无法达到工艺要求，时效轧制不充分，对成品的性能有影响。
在生产前工序缺陷钢卷时，轧机需降速生产，轧制过程中产生的变形热低，此时带钢温度无法达到工艺要求，时效轧制不充分，对成品的性能有影响。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，通过采用多点组合润滑冷却方式，确保各润滑点需求得到满足，保证各轴承使用寿命，解决大规模工业生产中辊系异常故障多的问题。
本发明采用的技术方案是：一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，包括工艺点冷却装置和设备点冷却装置；所述工艺点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊区域内，用于向牌坊区域内的变形区、所有轧辊表面、带钢表面和背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却；所述设备点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊油路，通过牌坊油路向工作辊止推轴承、中间轴承箱和二中间止推轴承注入乳化液进行润滑冷却。
上述技术方案中，所述工艺点冷却装置包括设置于牌坊内的喷油板；喷油板设置于在牌坊内出入口，喷油板设置有两个通道，一个通道用于向变形区和工作辊表面喷射乳化液进行润滑冷却，另一个通道用于向一中间辊表面喷射乳化液进行润滑冷却。
上述技术方案中，所述工艺点冷却装置包括设置于喷油板基座内的喷嘴和设置于牌坊与刮油辊之间的喷管；喷嘴位于喷油板基座的两端；所述喷嘴和喷管均用于向带钢表面喷射乳化液进行润滑冷却。
上述技术方案中，所述工艺点冷却装置包括包括设置于牌坊梅花孔处的喷射梁；喷射梁用于向背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却。
上述技术方案中，所述工艺点冷却装置喷射出的多余乳化液通过飞溅和自重流淌方式对二中间辊表面进行润滑冷却。
上述技术方案中，所述设备点冷却装置包括二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承、一中间传动侧轴承箱、二中间工作侧轴承、工作辊工作侧止推轴承和一中间工作侧轴承箱；牌坊后门油路与二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承和一中间传动侧轴承箱相连通；牌坊前门油路与二中间工作侧轴承相连通；牌坊小门油路与工作辊工作侧止推轴承相连通；传动侧乳化液管道中的乳化液通过牌坊后门油路进入二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承和一中间传动侧轴承箱；工作侧乳化液管道中的乳化液通过牌坊前门油路进入二中间工作侧轴承，通过牌坊小门油路进入工作辊工作侧止推轴承；一中间工作侧轴承箱的箱体开设有通孔，工作侧乳化液管道中的乳化液加大流量后经由牌坊前门油路和二中间工作侧轴承的连通处飞溅进入一中间工作侧轴承箱。
上述技术方案中，还包括传动侧乳化液管道和工作侧乳化液管道采用恒流量控制。
上述技术方案中，还包括控制器，当控制器判定轧制道次为恒温模式或者降温模式工作时，控制喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁喷射乳化液对应的喷射泵和比例阀，使喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁按照恒定的流量喷射乳化液。
上述技术方案中，还包括速度传感器，所述速度传感器实时检测轧制速度并反馈至控制器，当控制器判定轧制速度变动后，进而判断当前轧制道次的温度制度；当控制器进一步判定轧制道次为升温模式后，根据当前的轧制速度驱动喷油板对应的喷射泵和比例阀，使喷油板按照设定的流量喷射乳化液；控制器驱动喷嘴、喷管和喷射梁对应的喷射泵和比例阀，使喷嘴、喷管和喷射梁保持与轧制道次为恒温模式或者降温模式工作时相同的恒定的流量喷射乳化液。
上述技术方案中，控制器的输入量为轧制道次、材料钢种、轧制速度、轧制力、喷油板两个通道的最大流和最小流量，输出量为喷油板两个通道的乳化液流量设定值。
本发明的有益效果是：本发明通过采用多点组合润滑冷却方式，确保各润滑点需求得到满足，保证各轴承使用寿命，解决大规模工业生产中辊系异常故障多的问题。本发明可提升辊系内各轧辊表面冷却润滑均匀性，确保升温和降温道次板形受控。另外在紧凑型辊系布局下合理利用空间，最大限度提升冷却速率，满足降温道次高速生产。本发明可实现带钢全长方向的时效轧制，确保成品性能稳定，提高了牌号率，带来较大经济效益。本发明将牌坊区域各设备润滑冷却点变被动改主动后，降低了辊系内轴承故障发生，极大地减少了轴承备件的损耗，同时提高了轧机产能，确保了轧机满负荷稳定生产。本发明通过多区工艺点冷却，尤其是对带钢表面的冷却，确保降温道次的冷却速率足够，足以实现钢带快速均匀从高温降至目标温度，降温道次可以实现高速且板形受控稳定生产，降低了断带率，同时提高了轧机产能，确保了轧机满负荷稳定生产。本发明二级模型曲线应用于控制器的PLC程序中，在升温道次根据轧机速度对乳化液流量进行实时调节，确保变形热作用于钢带上的部分热量恒定，不同原料质量均可实现高温时效轧制，提高成品性能，确保变形热实现带钢温度。
附图说明
图1是牌坊区域工艺点分布示意图；
图2是牌坊区域设备点分布示意图；
图3是设备点二中间上下被动辊油路示意图；
图4是设备点二中间传动辊工作侧油路示意图；
图5是设备点工作辊传动侧和工作侧油路示意图；
图6是工艺点1区升温模式乳化液流量曲线图；
图7是工艺点2区升温模式乳化液流量曲线图；
其中，1-牌坊，2-喷油板，2-1-通道一，2-2-通道二，3-喷油板基座，3-1-喷嘴，4-刮油辊，4-1-喷管，5-牌坊梅花孔，5-1-喷射梁，6-变形区，7-工作辊，8-一中间辊，9-带钢，10-背衬轴承，11-二中间辊，12-工作辊工作侧止推轴承，13-工作辊传动侧止推轴承，14-一中间工作侧轴承箱，15-一中间传动侧轴承箱，16-二中间工作侧止推轴承，17-二中间上被动传动侧轴承，18-二中间下被动传动侧轴承，19-牌坊后门油路，20-牌坊前门油路，21-牌坊小门油路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图所示，本发明提供了一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，包括工艺点冷却装置和设备点冷却装置；所述工艺点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊区域内，用于向牌坊区域内的变形区、所有轧辊表面、带钢表面和背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却；所述设备点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊油路，通过牌坊油路向工作辊止推轴承、中间轴承箱和二中间止推轴承注入乳化液进行润滑冷却。
本发明应用于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构，该结构牌坊区域1的两侧设置有刮油辊4；刮油辊4与对应的牌坊区域之间有带钢9经过。牌坊区域的中心处为变形区6；变形区6的上下两侧为工作辊7；工作辊7的上下两侧均匀分布有一中间辊8；一中间辊上下两侧均匀分布有二中间辊11；二中间辊11上下两侧均匀分布有背衬轴承10；背衬轴承10位于牌坊梅花孔5内。喷油板和喷油板基座设置于牌坊区域中心处的两侧。该结构设置有工作侧乳化液管道和传动侧乳化液管道。
图1为牌坊区域工艺点分布示意图，如图1所示牌坊区域1共设置五区20处工艺点，对变形区、所有轧辊表面，以及背衬轴承表面进行润滑冷却，具体布置是位于牌坊内的四块喷油板2、位于喷油板基座3内的四组喷嘴3-1简称3区、位于牌坊1与刮油辊4之间的四组喷管4-1简称4区、位于牌坊梅花孔5处的四根喷射梁5-1简称5区，喷油板2在牌坊1内出入口成对布置，上下为一组，单块喷油板2采用双通道设计，通道一2-1，简称1区，对变形区6和工作辊7表面进行润滑冷却。通道二2-2，简称2区，对一中间辊8表面进行润滑冷却。3区主要对所经过带钢9表面进行冷却，4区主要对所经过带钢9表面进行冷却，5区主要对背衬轴承10表面进行润滑冷却，多余乳化液通过飞溅和自重流淌方式对二中间辊11表面进行润滑冷却。
图2是牌坊区域设备点分布示意图，如图2所示牌坊区域1共设置两类16处设备润滑冷却点：2个工作辊止推轴承，包括工作辊工作侧止推轴承12和工作辊传动侧止推轴承13；6个一中间轴承箱，包括2个一中间工作侧轴承箱14和4个一中间传动侧轴承箱15；8个二中间止推轴承，包括6个二中间工作侧止推轴承16和1个二中间上被动传动侧17轴承和1个二中间下被动传动侧轴承18。第一类是结合空间及机械结构通过设置油路实施主动润滑，包括4个一中间传动侧轴承箱15、6个二中间工作侧止推轴承16、1个二中间上被动传动侧轴承17和1个二中间下被动传动侧轴承18、工作辊工作侧止推轴承12和工作辊传动侧止推轴承13。牌坊后门油路19与二中间被动传动侧轴承17、工作辊传动侧止推轴承13和一中间传动侧轴承箱15相连通；牌坊前门油路20与二中间工作侧轴承16相连通；牌坊小门油路21与工作辊工作侧止推轴承12相连通。一中间工作侧轴承箱14的箱体开设有通孔，轴向分4组，每组2个孔；工作侧乳化液管道中的乳化液加大流量后经由牌坊前门油路20和二中间工作侧轴承16的连通处飞溅进入一中间工作侧轴承箱。
图3是设备点二中间上下被动辊油路示意图，传动侧乳化液通过牌坊后门油路19进入二中间上被动传动侧17轴承和二中间下被动传动侧轴承18，工作侧乳化液通过牌坊前门20油路进入二中间工作侧轴承16。
图4是设备点二中间传动辊工作侧油路示意图，工作侧乳化液通过牌坊前门油路20进入二中间工作侧轴承16。
图5是设备点工作辊传动侧和工作侧油路示意图，传动侧乳化液通过牌坊后门油路19进入工作辊传动侧止推轴承13，工作侧乳化液通过通过牌坊小门油路21进入工作辊工作侧止推轴承12。
第二类是在空间不具备条件的情况下仍然实施被动润滑，通过控制器中的预设程序加大乳化液流量以及约束飞溅通道，提高目标区域的被动润滑量，包括一中间工作侧轴承箱14。
设备点采用恒流量控制，即传动侧乳化液管道和工作侧乳化液管道采用恒流量控制，进入各个设备点的乳化液流量的取值范围是6000-10000L/min，确保轧制过程中各润滑点轴承工况良好，运行稳定。
控制器控制喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁喷射乳化液(工艺点)对应的喷射泵和比例阀，使喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁按照设定的流量喷射乳化液。工艺点则根据压下规程各道次的温度制度和轧制方向选定，三种温度制度：升温模式、恒温模式、降温模式。恒温模式和降温模式下，所有的工艺点采用恒流量控制，各工艺点的乳化液流量根据需求设定。升温模式下，1区和2区的工艺点采用变流量控制，乳化液流量随轧制速度变动；3-5区的乳化液流量采用恒流量控制，3区的乳化液流量设定为1000-2000L/min，4区的乳化液流量设定为1000-2000L/min，5区的乳化液流量设定为400-1000L/min，确保带钢全长方向温度尽可能一致并符合工艺上温度要求。两种轧制方向：从左往右、从右往左，对流量曲线的计算无影响。本发明例工艺点流量各道次初始的分配可参照下表1：
恒温模式下的流量随着板温和温度变化发生的微小的变化，变化的范围可参照下表。
降温模式下的流量选取设备能力最大值，保持流量恒定进行降温。
控制器中配置有乳化液流量模型，可确保升温模式下带钢全长方向温度尽可能一致可控。乳化液流量模型模型包括1区乳化液流量曲线、2区乳化液流量曲线。本具体实施例中1区乳化液流量曲线、2区乳化液流量曲线采用相同的函数。控制器PLC接收到轧制速度变动信息后，通过PLC乳化液流量模型执行以下计算流程：该模型接收到轧制速度数值后，优先判断当前轧制道次的温度制度，在恒温或者降温模式下程序中止进程，升温模式下根据轧制速度数值运用专用模块进行计算得到乳化液流量设定值，并发送乳化液流量设定值至喷射泵流量与转速匹配模块，计算得到喷射泵转速，进而根据计算结果控制各喷射泵转速变化，确保喷射泵实际流量与设定流量一致且实时变化。专用模块可简化为输入量：轧制道次、材料钢种、轧制速度、轧制力、死区、1区最大流量、1区最小流量、2区最大流量、2区最小流量，输出量为1区乳化液流量设定值、2区乳化液流量设定值。由于轧制速度影响最明显，其它输入量影响不大，所以可以将专用模块进行简化。
其中，专用模块的计算函数为：y＝8.9286x2+144.64x-135.71(y是乳化液流量L/min，x是喷射泵转速rpm)。
喷射泵流量与转速匹配模块的计算函数为：y＝-4.1925x2+166.64x-A+B(y是乳化液流量L/min，x是轧制速度mpm，A是钢种参数，B是修正量，取值范围-300～300，根据现场工况选取)
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：包括工艺点冷却装置和设备点冷却装置；所述工艺点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊区域内，用于向牌坊区域内的变形区、所有轧辊表面、带钢表面和背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却；所述设备点冷却装置分布于轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的牌坊油路，通过牌坊油路向工作辊止推轴承、中间轴承箱和二中间止推轴承注入乳化液进行润滑冷却；
所述设备点冷却装置包括二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承、一中间传动侧轴承箱、二中间工作侧轴承、工作辊工作侧止推轴承和一中间工作侧轴承箱；牌坊后门油路与二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承和一中间传动侧轴承箱相连通；牌坊前门油路与二中间工作侧轴承相连通；牌坊小门油路与工作辊工作侧止推轴承相连通；传动侧乳化液管道中的乳化液通过牌坊后门油路进入二中间被动传动侧轴承、工作辊传动侧止推轴承和一中间传动侧轴承箱；工作侧乳化液管道中的乳化液通过牌坊前门油路进入二中间工作侧轴承，通过牌坊小门油路进入工作辊工作侧止推轴承；一中间工作侧轴承箱的箱体开设有通孔，工作侧乳化液管道中的乳化液加大流量后经由牌坊前门油路和二中间工作侧轴承的连通处飞溅进入一中间工作侧轴承箱。
2.根据权利要求1所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：所述工艺点冷却装置包括设置于牌坊内的喷油板；喷油板设置于在牌坊内出入口，喷油板设置有两个通道，一个通道用于向变形区和工作辊表面喷射乳化液进行润滑冷却，另一个通道用于向一中间辊表面喷射乳化液进行润滑冷却。
3.根据权利要求1所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：所述工艺点冷却装置包括设置于喷油板基座内的喷嘴和设置于牌坊与刮油辊之间的喷管；喷嘴位于喷油板基座的两端；所述喷嘴和喷管均用于向带钢表面喷射乳化液进行润滑冷却。
4.根据权利要求1所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：所述工艺点冷却装置包括包括设置于牌坊梅花孔处的喷射梁；喷射梁用于向背衬轴承表面喷射乳化液进行润滑冷却。
5.根据权利要求1所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：所述工艺点冷却装置喷射出的多余乳化液通过飞溅和自重流淌方式对二中间辊表面进行润滑冷却。
6.根据权利要求2所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：传动侧乳化液管道和工作侧乳化液管道采用恒流量控制。
7.根据权利要求1所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：还包括控制器，当控制器判定轧制道次为恒温模式或者降温模式工作时，控制喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁喷射乳化液对应的喷射泵和比例阀，使喷油板、喷嘴、喷管和喷射梁按照恒定的流量喷射乳化液。
8.根据权利要求7所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：还包括速度传感器，所述速度传感器实时检测轧制速度并反馈至控制器，当控制器判定轧制速度变动后，进而判断当前轧制道次的温度制度；当控制器进一步判定轧制道次为升温模式后，根据当前的轧制速度驱动喷油板对应的喷射泵和比例阀，使喷油板按照设定的流量喷射乳化液；控制器驱动喷嘴、喷管和喷射梁对应的喷射泵和比例阀，使喷嘴、喷管和喷射梁保持与轧制道次为恒温模式或者降温模式工作时相同的恒定的流量喷射乳化液。
9.根据权利要求8所述的一种轧制取向用硅钢森吉米尔辊系结构的润滑冷却装置，其特征在于：控制器的输入量为轧制道次、材料钢种、轧制速度、轧制力、喷油板两个通道的最大流和最小流量，输出量为喷油板两个通道的乳化液流量设定值。
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