專利名稱：冷軋中的潤滑油供給方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冷軋中的潤滑油供給方法，特別是涉及利用乳狀液潤滑的潤滑油供給方法。
背景技術：
在鋼板的冷軋中，從軋制作業(yè)的穩(wěn)定性、產品的形狀和表面質量、防止燒結、軋輥的壽命等觀點來看，需要將軋制件(鋼板)和工作輥之間的摩擦系數維持在適當的值。為了得到適當的摩擦系數，選擇與軋制板的材質、尺寸以及軋制條件相適合的潤滑油，在軋制機的輸入側供給至軋制件和軋輥。
在鋼板的冷軋中一般使用乳狀液潤滑，為了得到適當的摩擦系數，使用模型對乳狀液的供給量、乳狀液濃度進行控制。
作為利用模型進行潤滑控制的方法有(1)根據每種軋制條件下存在的常數、濃度·軋制速度等，推測燒結極限的供給量進行控制的方法(例如參照日本特開2002-224731號公報)；(2)考慮在潤滑油附著(離水展著(plate-out))到鋼板等時油水分離所需的時間(轉相時間)來確定潤滑油供給噴嘴位置的方法(例如參照日本特開2000-094013號公報)，等等。
以往，不能推測或測定出乳狀液潤滑時的油膜厚度。雖然可以將油膜厚度計配置在軋制機輸出側從而對軋制機輸出側的油膜厚度進行測定，但是卻不能得知某一時刻的軋輥咬入區(qū)正下方的油膜厚度。結果，在上述以往的潤滑方法中不能得到在軋輥咬入區(qū)正下方的確切的油膜厚度，從而不能高精度地進行潤滑控制。
因此，對于上述方法(1)來說，由于對象是燒結極限故不適用于低速區(qū)，從而低速區(qū)的潤滑油的材料利用率還有提高的余地。另外，對于上述方法(2)來說，乳狀液潤滑油的離水展著需要轉相時間，因而考慮轉相時間來設定潤滑油供給端的位置的確有效，但是確定轉相時間的方法沒有確定，所以存在著不能正確地確定位置的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述問題而發(fā)明的，其目的在于提供一種能夠進行高精度的潤滑控制的、冷軋中的潤滑油供給方法。
(1)本發(fā)明的冷軋中的潤滑油供給方法，是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其中，根據在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)，和在上述特定軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油(純油)潤滑時的油膜厚度，來推測在上述特定軋制潤滑條件下的乳狀液潤滑中實現(xiàn)的油膜厚度，并且控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個使得上述推測油膜厚度與目標油膜厚度一致。
(2)本發(fā)明的另一潤滑油供給方法，是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其中，檢測出軋制中的載荷、輸出側板速度、軋輥速度，根據由軋壓規(guī)程(schedule)得到的輸入側板厚、輸出側板厚、載荷、輸出側板速度以及軋輥速度逆運算出摩擦系數，預先按照每種軋制件的材質將在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)和上述摩擦系數之間的關系圖表化，根據上述供給效率求出在上述特定軋制潤滑條件下的摩擦系數，并且控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一種使得摩擦系數與目標值一致。
(3)本發(fā)明的另一潤滑油供給方法，是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其中，檢測出輸出側板速度以及軋輥速度計算出前滑率，預先按照每種軋制件的材質將在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)和上述前滑率之間的關系圖表化，根據上述供給效率求出在上述特定軋制潤滑條件下的前滑率，并且控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個使得前滑率與目標值一致。
(4)在上述(1)的潤滑油供給方法中，在軋制機輸出側設置有油膜厚度計，檢測油膜厚度計測定值與上述油膜厚度推測值之差，當存在差時，一邊周期地修正根據該軋制潤滑條件所特定的上述供給效率一邊推測乳狀液潤滑的油膜厚度。
(5)在上述(1)至(4)的潤滑油供給方法中，將在上述特定軋制潤滑條件下得到的供給效率，設為軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的函數。
(6)在上述(1)至(5)的冷軋中的潤滑油供給方法中，將上述供給效率設為α＝h emu/h neat，其中，α供給效率(軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度或工作輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的函數)；h emu在特定的軋制潤滑條件下實現(xiàn)的乳狀液潤滑的油膜厚度；h neat在特定的軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油潤滑的油膜厚度。
本發(fā)明的潤滑油供給方法，根據由特定軋制潤滑條件確定的供給效率和凈油潤滑時的油膜厚度推測出乳狀液潤滑時的油膜厚度，基于該推測油膜厚度對乳狀液供給量等進行控制。
供給效率是有關軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的函數，所以能夠以高精度進行潤滑控制。
通過高精度的潤滑控制，在軋輥咬入區(qū)正下方，能夠形成既沒有過量又不會不足的適當的油膜厚度，從而將在軋制件和工作輥之間的摩擦系數維持在與軋制條件相適應的適當值。結果，能夠防止在軋制件和工作輥之間的滑動、軋制件的燒結，從而進行穩(wěn)定的軋制。并且，能夠謀求軋制成本的降低以及產品質量的提高。


圖1是以乳狀液供給量以及乳狀液濃度為參數來表示軋制速度和供給效率之間的關系的一個示例的圖。
圖2是示意地表示實施本發(fā)明的潤滑油供給方法的軋制設備的一個示例的圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，根據在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的供給效率，和在上述特定軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油潤滑時的油膜厚度，來推測在上述特定軋制條件下在乳狀液潤滑中實現(xiàn)的油膜厚度。
然后，控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個，使得上述推測油膜厚度與目標油膜厚度相同。
在此，“特定的”是指按每種軋制潤滑條件所特定的。離水展著長度，是指能夠確保供給到移動中的鋼板表面上的乳狀液中的潤滑油與水分離而附著到鋼板表面上所需的足夠的時間的、從乳狀液供給位置到軋輥咬入區(qū)入口的距離。
另外，在向軋輥供給潤滑油的情況下也可以基于同樣想法對離水展著長度進行設定。供給效率可以通過模型化作為上述軋制速度、乳狀液供給量及其它的函數來計算。供給效率例如可以像下述那樣確定。
將某軋制條件下的凈油潤滑時所導入的油膜厚度設為h neat，將在相同軋制條件下進行乳狀液潤滑(任意濃度)時所導入的油膜厚度設為hemu。在相同的軋制潤滑條件下，凈油潤滑時的油膜厚度最大，乳狀液潤滑時油膜厚度比凈油潤滑小。在此，定義供給效率α＝h emu/h neat。
在此，h emu只要對軋制中的油膜厚度進行測定即可得到。h neat既可以實際進行凈油潤滑實驗預先進行測定，也可以按照潤滑理論等來計算。
在凈油潤滑中，在軋制速度增加的同時，由于油的牽引效應因而導入油量增加，摩擦系數不斷減小。與此相對，在乳狀液潤滑中，雖然在低速區(qū)借助潤滑油的牽引效應導入油量增加，但是在某個軋制速度以上就會產生潤滑不足，從而油膜厚度減小、摩擦系數增加。
若根據定義按照每個軋制速度計算供給效率，則成為圖1所示的那樣。發(fā)現(xiàn)雖然該曲線會因乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類而不同，但是只要這些軋制潤滑條件相同，通常就相等。
因此，通過在作業(yè)范圍內預先將供給效率模型化，就能夠經由該供給效率和凈油潤滑時的油膜厚度推測出乳狀液潤滑時的軋輥咬入區(qū)正下方的油膜厚度。
因此，只要對乳狀液濃度、乳狀液供給量進行控制使得上述推測油膜厚度與目標值相一致，就能在該軋制潤滑條件下不出現(xiàn)潤滑油過量或不足地進行供給。
并且，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，供給效率可以根據軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類來推測。供給效率的推測公式只要相對于實驗所得出的值以適當的函數與之相匹配地進行設定即可。
本發(fā)明者確認了對于供給效率至少要以在低速區(qū)、高速區(qū)各不相同的指數函數來表達。當然若除此之外還有能夠適當地匹配的函數，則適用它也可以。
其中，低速區(qū)、高速區(qū)是以供給效率的最大值為界來定義區(qū)分的。因為已知可通過模型式來推測α，所以可以利用該關系(h emu＝α×h neat)，根據條件與乳狀液潤滑時的潤滑油供給條件(乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度)相同的凈油潤滑時的油膜厚度(通過實驗測定或使用潤滑的流體理論的數值)，來推測乳狀液潤滑時的油膜厚度。
因此，就能夠在線地時常推測供給效率從而推測出特定的乳狀液潤滑時的油膜厚度，進行潤滑控制。
作為控制端最簡便的就是乳狀液供給量，也可以通過潤滑油罐的數量等變更乳狀液濃度。同樣也可以使噴嘴朝向進行變化從而使離水展著長度變化。
圖2是示意地表示實施本發(fā)明的潤滑油供給方法的軋制設備的一例的圖。軋制設備例如包括有五臺，在圖2中僅示出了其中一臺軋制機10。軋制機10是具有工作輥12以及支承輥14的四段軋制機。
上述軋制設備具有存儲乳狀液的乳狀液罐20A、20B以及冷卻水罐40。因潤滑油的種類和/或濃度不同，故存儲的乳狀液的種類和濃度要根據特定的軋制潤滑條件而預先設定。
在分別與乳狀液罐20A和20B連接的乳狀液管21A和21B上，分別安裝有乳狀液泵22A、22B和乳狀液流量調節(jié)閥23A、23B。另外，乳狀液管21A和21B與主管25連接。
在軋制機10的輸入側配置有乳狀液集管30。在乳狀液集管30上沿著板寬方向經由旋轉接頭32設置有多個乳狀液噴嘴34。
乳狀液噴嘴34借助旋轉接頭能夠繞在水平及板寬方向上延伸的旋轉軸旋轉。使乳狀液噴嘴34旋轉，如虛線所示那樣改變乳狀液噴射方向，從而能夠調節(jié)離水展著長度。
在從上述冷卻水罐40延伸出的冷卻水管41上安裝有冷卻水泵42和冷卻水流量調節(jié)閥43。另一方面，冷卻水集管45被配置在軋制機10的輸出側。在冷卻水集管45上連接有冷卻水管41，并且沿著板寬方向還設置有多個冷卻噴嘴46。
軋制設備具有由計算機構成的潤滑控制裝置50。在潤滑控制裝置50中存儲有軋制潤滑條件以及供給效率α的模型式等數據。潤滑控制裝置50基于給定的軋制潤滑條件，通過模型式計算出供給效率α。
在如上述那樣構成的軋制設備中，當根據軋制潤滑條件以及供給效率α選擇了例如乳狀液EA時，乳狀液泵22A被驅動，乳狀液EA從乳狀液罐20A經由乳狀液管21A被送至主管25。根據來自潤滑控制裝置50的作業(yè)信號對乳狀液流量調節(jié)閥23A的流量進行調節(jié)。
這時，乳狀液泵22B停止，并且關閉乳狀液流量調節(jié)閥23B。乳狀液EA經由主管25、乳狀液集管30以及旋轉接頭32從乳狀液噴嘴34被供給到軋制機輸入側的鋼板1上。另外，工作輥12由從冷卻水噴嘴46噴散出的冷卻水進行冷卻。
由于軋制潤滑條件是時刻變化的，所以當計算出新的供給效率α時，例如使其他條件不變而僅改變離水展著長度就能夠使油膜厚度改變。變更的參數也可以不是離水展著長度而是乳狀液供給量，還可以是乳狀液溫度。另外，也可以改變這些參數中的多個參數。
并且，當軋制潤滑條件改變從而設定了新的供給效率α時，還會出現(xiàn)停止乳狀液供給泵22A、并關閉乳狀液流量調節(jié)閥23A的情況。于是，驅動乳狀液泵21B，借助乳狀液流量調節(jié)閥23B調整乳狀液EB的流量。
乳狀液的供給在從乳狀液EA切換到乳狀液EB的同時，乳狀液的供給量也被改變。并且，在這種情況下，潤滑油的種類既可以相同也可以不同，乳狀液供給量也可以相同。另外，還可以改變離水展著長度。
在周期地修正供給效率(學習功能)的情況下，在軋制機輸出側設置油膜厚度計52。由油膜厚度計檢測出的測定值被送至潤滑控制裝置50，在此運算出油膜厚度計測定值與油膜厚度推測值之差。然后，一邊基于檢測差對該軋制潤滑條件下的供給效率周期地進行修正，一邊推測乳狀液潤滑的油膜厚度。
這樣就能夠進一步提高潤滑控制的精度。修正的周期可以根據軋制潤滑條件任意地改變。
供給效率α是表示潤滑狀態(tài)的參數，所以與摩擦系數、前滑率直接相關。該摩擦系數和前滑率受到潤滑油向軋輥咬入區(qū)被導入的程度所左右，而導入油量又受到供給時的形態(tài)、即乳狀液濃度·供給量·離水展著長度等影響，所以與供給效率α的關系密切。
預先對摩擦系數和前滑率與供給效率的關系進行調查，并根據潤滑油供給條件計算出供給效率，這樣就能推測出摩擦系數和前滑率。在計算出的摩擦系數和前滑率與目標值不一致的情況下，通過改變供給量、離水展著長度等參數就能夠設為希望的潤滑狀態(tài)。
因此，在本發(fā)明中，檢測出軋制中的載荷、輸出側板速度、軋輥速度，根據由軋壓規(guī)程得到的輸入側板厚、輸出側板厚和上述參數逆運算出摩擦系數，按照每種軋制件的材質將摩擦系數和供給效率的關系圖表化，從而根據供給效率系數求出特定軋制條件下的摩擦系數，來控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個以使得摩擦系數與目標值一致。
另外，檢測出輸出側板速度、軋輥速度從而計算出前滑率，預先按照每種軋制件的材質將前滑率和供給效率的關系圖表化，從而根據供給效率求出在特定軋制條件下的前滑率，來控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個以使得前滑率與目標值一致。
但是，已知即使在相同的潤滑油供給條件下摩擦系數和前滑率也會因軋輥的磨損、軋制件的材質等而發(fā)生變化。對于軋輥的磨損來說，只要根據軋輥重組后的軋制件的軋制噸數加以修正即可；對于軋制件的材質來說，只要按照例如變形阻力為350MPa、350～600MPa、600～800MPa、800～1200MPa、1200MPa以上這樣進行分類，并分別對它們預先將摩擦系數、前滑率與供給效率的關系圖表化，就不會出現(xiàn)問題。
本發(fā)明并不局限于上述的實施方式。例如，軋制件除了鋼以外還可以是鈦、鋁、鎂、銅等金屬、以及這些金屬的合金。
乳狀液罐可以是三臺以上。另外，可以將存儲有潤滑油的罐設為一臺，使從罐送出的潤滑油在配管中途與加熱水混合從而對乳狀液進行調制。
在這種情況下，根據軋制潤滑條件來改變潤滑油和加熱水的混合比例，從而調整乳狀液濃度和/或改變乳狀液供給量。
實施例使用單臺4Hi的實驗軋鋼機來實施卷材軋制。在此次的實驗中，作為潤滑油基油使用棕櫚油(乳狀液濃度2％、離水展著長度0.3m、供給量單面1L/min、板寬度50mm)，在實驗的條件范圍內預先通過準備實驗計算出供給效率。對于軋制來說，在進行加速后以1500mpm進行10分鐘的穩(wěn)定軋制，然后減速從而完成。
在對第一個卷材應用(計算周期為1秒)本模式時，α在0.11～0.23之間。一邊使供給量變化以使得推測油膜厚度(在此為0.38至0.48μm)與目標油膜厚度一致，一邊進行軋制。目標油膜厚度設為在迄今為止的作業(yè)中得到的產生燒結缺陷的極限時的油膜厚度。在使用本模型的情況下，能夠不會出現(xiàn)燒結缺陷等問題地進行軋制。
雖然在一般的軋制中也會根據軋制速度來使供給量變化，但是由于是根據圖表值來粗略地進行控制，所以不會像本模型那樣時常以接近燒結極限的狀態(tài)進行軋制。
我們發(fā)現(xiàn)，當通過一般作業(yè)所使用的圖表值進行計算時，本次實驗的供給量是通常作業(yè)的92％(板寬度修正后)，從而可確定通過本模型能夠在不出現(xiàn)故障的情況下減少成本。
接下來，一邊在軋制中計算供給效率一邊進行同樣的實驗。在兼顧供給效率推測模型的精度驗證的同時，使軋制條件中的板厚·板寬的組合進行變化來軋制23個卷材。包括整個線圈的燒結缺陷在內，沒有產生軋制故障。
與前一次一樣，當與一般作業(yè)時的供給量進行比較時，可以確認在本次實驗中是一般作業(yè)的93％。在軋制中進行供給效率推測的情況下也能確認效果。
如上所述，本發(fā)明在軋制控制中能夠以較高的精度進行潤滑控制。因此，本發(fā)明在鋼鐵工業(yè)中會有很大的利用價值。
權利要求
1.一種冷軋中的潤滑油供給方法，它是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其特征在于，根據在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)，和在上述特定軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油潤滑時的油膜厚度，來推測上述特定軋制潤滑條件下的在乳狀液潤滑中實現(xiàn)的油膜厚度，控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個使得上述推測油膜厚度與目標油膜厚度一致。
2.一種冷軋中的潤滑油供給方法，它是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其特征在于，檢測出軋制中的載荷、輸出側板速度、軋輥速度，根據由軋壓規(guī)程得到的輸入側板厚、輸出側板厚、載荷、輸出側板速度以及軋輥速度逆運算出摩擦系數，預先按照每種軋制件的材質將在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)和上述摩擦系數之間的關系圖表化，根據上述供給效率求出在上述特定軋制潤滑條件下的摩擦系數，并控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一種使得摩擦系數與目標值一致。
3.一種冷軋中的潤滑油供給方法，它是利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其特征在于，檢測出輸出側板速度以及軋輥速度計算出前滑率，預先按照每種軋制件的材質將在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的條件下得到的常數(供給效率)和上述前滑率之間的關系圖表化，根據上述供給效率求出在上述特定軋制潤滑條件下的前滑率，并控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個以使得前滑率與目標值一致。
4.如權利要求1所述的潤滑油供給方法，其特征在于，在軋制機輸出側設置有油膜厚度計，檢測油膜厚度計測定值與上述油膜厚度推測值之差，當存在差時，一邊周期地修正由該軋制潤滑條件所特定的上述供給效率一邊推測乳狀液潤滑的油膜厚度。
5.如權利要求1至4中的任一項所述的冷軋中的潤滑油供給方法，其特征在于，在上述特定軋制潤滑條件下得到的供給效率，是軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的函數。
6.如權利要求1至5中的任一項所述的冷軋中的潤滑油供給方法，其特征在于，上述供給效率為α＝h emu/h neat；其中，α供給效率(軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、離水展著長度、乳狀液溫度、軋制件寬度或工作輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類的函數)；h emu在特定的軋制潤滑條件下實現(xiàn)的乳狀液潤滑的油膜厚度；h neat在特定的軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油潤滑的油膜厚度。
全文摘要
一種利用乳狀液潤滑的冷軋中的潤滑油供給方法，其中，根據在特定的軋制速度、乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度、離水展著長度、軋制件寬度或軋輥體長度、軋制載荷、軋制件的材質以及潤滑油的種類這些條件下得到的常數(供給效率)，和在上述特定軋制潤滑條件下實現(xiàn)的凈油潤滑時的油膜厚度，來推測在上述特定軋制潤滑條件下在乳狀液潤滑中實現(xiàn)的油膜厚度，控制乳狀液供給量、乳狀液濃度、乳狀液溫度以及離水展著長度中的至少一個以使得上述推測油膜厚度與目標油膜厚度一致。
文檔編號B21B45/02GK101084074SQ20058004002
公開日2007年12月5日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權日2004年11月22日
發(fā)明者高濱義久, 白石利幸, 小川茂, L·瓦內爾, G·奧雷 申請人:新日本制鐵株式會社, 阿塞洛法國公司