專利名稱：用于冷軋金屬軋材的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于冷軋金屬軋材的方法，所述軋材為了塑性形變在 輸入側進入于相對旋轉的軋輥之間形成的輥隙，并在輸出側離開該輥隙， 通過供應溫度低于軋材的工業(yè)氣體將所產生的變形熱除去。
背景技術：
在冷軋法中，將軋坯一一例如以帶材、型鋼或鋼板、有色金屬、鋁或 其它金屬的形式一一連續(xù)送入軋機座并在其中冷成形。與熱成形法相反， 軋材在塑性形變之前不加熱.金屬在低于相應的再結晶溫度下的形狀的變化使其產生有利的性能變
化，例如強度和^JL增加.然而，引入到軋材中的變形能導致內部摩*# 用，并因此產生熱量，所述熱量一方面改變了軋材的材料性能，而另一方 面導致軋機座逐漸變熱，并因此改變了產品的性能如軋制帶材的表面和平 整度及氧化作用。
為了避免這一點，例如在EP0054172A1中提出通過使用冷卻用潤滑劑 液力地將軋輥的工作面與軋材分開而同時4吏軋材冷卻.為了影響軋材的表 面和軋輥的表面之間的摩擦系數，除了將冷軋潤滑油乳化液噴射到輥隙中
之前將冷軋用基礎油施加到軋制帶材的表面上。將基礎油另外施加到軋制
帶材上能影響冷軋帶材的平整度.
然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，尤其是來自成形過程中的金屬細粉排放到潤滑劑中， 結果影響潤滑劑的性能和潤滑性。冷卻用潤滑劑的另一個缺點是它們部分 地留在表面上，并且在進一步加工軋制帶材之前必須費勁地除去，
作為這個問題的一種解決方案，在DE19953230中提出的是開始所提 到的通用型方法，將其溫度比輥隙中軋材溫度低的氣態(tài)或液態(tài)形式的惰性 氣體從輸入側和從輸出側吹入輥隙區(qū)中。結果，通過輥隙的軋材局部浸泡 在惰性氣體中，因此在這里局部形成保護性氣氛，防止輥隙區(qū)中軋材表面 和軋輥表面的腐蝕作用，同時通過所謂的"氣體冷卻潤滑"使輥隙中的摩 擦作用減小。氮氣、稀有氣體或二氧化碳被提出作為惰性氣體。
與常規(guī)的液體冷卻用潤滑劑相反，用于"氣體冷卻潤滑"的惰性氣體 通過完全替換環(huán)境空氣而具有特別良好的防止氧化的保護作用，并避免在 軋材的表面上殘留潤滑劑。然而，所提出的冷卻軋材表面的方法可能引起 水分冷凝，并在軋材離開惰性氣體環(huán)境時產生腐蝕作用，而另一方面，由 于供應大量惰性氣體而使環(huán)境空氣中的氧含量減少，這可能導致在軋機座 附近工作的人員產生健康問題
發(fā)明內容
鑒于此，本發(fā)明是基于提供一種避免上述問題的冷軋法的目的， 在開始所提到的通用型方法的基礎上，根據本發(fā)明通過測定軋輥中的
至少一個的表面溫度測量值和通過供應根據該測量值所設定的工業(yè)氣體實
現(xiàn)這個目的。
根據本發(fā)明，對用于"氣體冷卻潤滑"的已知方法的改進主要在于根 據至少一個軋輥的表面溫度以受控方式供應工業(yè)氣體。結果，在使用最少 工業(yè)氣體的情況下，使軋輥的溫度保持恒定，也就是說，抵消軋輥的逐漸 變熱和逐漸冷卻.因為只供應用于除去輥隙中的變形熱和軋輥軸承處的摩 擦熱和用于設定軋輥表面的溫度所需的那么多的工業(yè)氣體，所以使環(huán)境空 氣的成分變化盡可能少。
同時，以與由于過度冷卻而在軋輥或軋材表面上的冷凝作用完全相同 的方式避免了伴隨的變熱與軋材表面的腐蝕作用和變化有關的問題，
表面溫度在其中一個軋輥處測定，或者是在許多軋輥處測定隨后取平 均值。已知的溫度測量方法尤其是光學測量方法適合于測定。
適用于"氣體冷卻潤滑"的工業(yè)氣體是惰性氣體如氮氣、氬氣、二氧 化碳及它們的混合物，但空氣也適用，如下面更詳細說明的那樣。
已經證明，如果在輸入側測定軋輥的表面溫度測量值則是有利的。 由于吸收軋材塑性形變以及軋輥與軋材之間摩擦作用所產生的熱量， 所以隨著軋輥繞其旋轉軸線從輸入側轉動到輸出側，軋輥的表面溫度增加。 此外，軋輥被軸承處所產生的摩擦熱加熱。在輸出側區(qū)域中，軋輥的表面 溫度因此處于其最高溫度下，并可以有不規(guī)則的峰值溫度，所述不規(guī)則的 峰值溫度在入口側區(qū)域中通過事先供應的工業(yè)氣體調平且不會歪曲.因此， 軋輥在輸入側區(qū)域中的表面溫度特別適合于作為一種量度來確定所必需的 工業(yè)氣體量。
關于這一點，還已經證明，如果將工業(yè)氣體引導到軋輥中的至少一個 的外圓柱表面上則是成功的.
與上述已知方法相反，在本方法的這種變型情況下，工業(yè)氣體不是供 應到軋材的表面上或者直##應到輥隙中，而是直##應到軋輥的表面上。 在根據本發(fā)明的方法的情況下，特別給予注意的是將軋輥的表面溫度設定 到預定的溫度或者預定的溫度范圍內.直接冷卻軋輥確保了完全或大部分 除去輥隙中的變形熱和軋輥軸承處的摩擦熱.
鑒于此，證明在輸出側將工業(yè)氣體引導到軋輥的外圃柱表面上特別有利。
如上所述，軋輥的表面溫度在輸出側區(qū)域中處于其最高溫度下.因此 在軋輥的輸出側使用工業(yè)氣體最有效，由于熱傳遞所必需的軋輥表面和工 業(yè)氣體之間的溫差最大，結果可以使所需的工業(yè)氣體量減至最少.
工業(yè)氣體對軋輥表面的高沖擊應用進一步提高了工業(yè)氣體的利用效 率。因此，在該方法的優(yōu)選變型中，將工業(yè)氣體噴射到軋輥的外圓柱表面 上。
工業(yè)氣體的高沖擊噴射使得可以進一步減少所需的氣體量。
如果工業(yè)氣體以冷卻劑流;故引導到軋輥上，且該冷卻劑流的主要流動 方向基本上垂直于軋輥的外圓柱表面，則可進一步提高氣體的利用效率。
這種措施還使得在將惰性氣體噴射到軋輥的表面上時尤其易于設定高 沖擊脈沖。
工業(yè)氣體是以低溫氣態(tài)形式供應，但優(yōu)選地是以液態(tài)形式供應。在根 據本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的變型情況下，將含有二氧化碳的氣體用作工 業(yè)氣體。
二氧化碳價格低廉且可以纟艮方便地處理，
如果二氧化碳在供應管線中在環(huán)境溫度下保持液態(tài)，并且作為低溫二 氧化碳氣體或者以干水和二氧化碳氣體的混合物的形式被引導到軋輥中的 至少一個的輸出側的外圓柱表面上，則特別易于處理。
二氧化碳在沒有復雜的冷卻措施的情況下在供應管線中保持液體狀態(tài) 以供使用。根據本發(fā)明的優(yōu)選的液態(tài)二氧化碳在供應管線中的這種貯存即 使在環(huán)境溫度下也只需要適度的壓力。當液態(tài)二氧化碳在環(huán)境壓力下膨脹 時，液態(tài)二氧化碳轉變成固態(tài)和氣態(tài)二氧化碳.為此所必需的蒸發(fā)和升華 熱使二氧化碳冷卻，并且特別有效地從軋輥表面除去熱量.
將二氧化碳引導到至少一個軋輥的輸出側的外圓柱表面上這一事實避 免了損傷軋材的表面，如果在液態(tài)二氧化碳于環(huán)境壓力下膨脹時形成的干 冰被拉拔到輥隙中，則可能損傷軋材的表面。少量未用過的干水升華，在 軋輥輸出側的軋材上不留下任何殘留物.
通過軋輥的供應管線供應的液態(tài)二氧化碳優(yōu)選地經由至少一個噴嘴以 氣態(tài)和固態(tài)(干冰)的形式以高沖擊力噴射到待冷卻的軋輥的表面上。
在根據本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選的變型中，使用含有液化的或氣態(tài)的 低溫空氣的工業(yè)氣體。
工業(yè)氣體以氣態(tài)形式但優(yōu)選的是以液態(tài)形式供應到待冷卻的表面。利
用空氣冷卻不存在工作區(qū)中空氣污染的問題，因此當希望特別低的軋^4 面溫度或想要去除特別大量的熱時，也可以安全地保持使用較多的工業(yè)氣 體。已經發(fā)現(xiàn)，當設定低溫水平時，空氣中所含氧的比例不是軋輥和軋材 氧化作用的關鍵。
根據軋輥的平均表面溫度控制工業(yè)氣體的供應人工地或自動地進行。
然而，優(yōu)選的是通過自動控制裝置將軋輥的表面溫度保持在設定值處，其 中將工業(yè)氣體的通流或可與工業(yè)氣體的通流相關聯(lián)的參數用作操作變量。
保持表面溫度所必需的工業(yè)氣體需求量借助于自動控制裝置通過改變 工業(yè)氣體的質量通流或體積通流來設定。根據自動溫度控制所能達到的精 度可以進一步使工業(yè)氣體的使用減到最少。
已經證明，如果軋輥表面溫度的設定值處于軋材在輸入側的最高溫度
的+/-20%之間的范圍內則是成功的。
可將軋輥的表面溫度控制為一容許范圍內的恒定的設定溫度值，該容 許范圍處于軋輥在輸入側的最高溫度的+/-20%之間，或者僅確保表面溫度 保持在這個容許范圍內。
優(yōu)選地，沿一平行于軋輥的縱向軸線延伸的冷卻區(qū)段將工業(yè)氣體引導 到軋輥上。
冷卻區(qū)段在軋輥的整個長度或者整個長度的大部分上延伸，使得可以 特別均勻地冷卻軋輥和軋材的表面，從而減少由局部溫差所導致的應力和 形狀變化.為了沿冷卻區(qū)段將工業(yè)氣體施用到待冷卻的軋輥上，優(yōu)選地使 用一噴射裝置，該噴射裝置沿軋輥的縱向軸線并且在軋材的輸出側安裝.


下面根據示例性實施例和附圖更詳細地說明本發(fā)明，其中，作為單個 附圖，
圖1用示意圖示出帶有冷卻劑噴嘴的軋機座的側視圖，所述冷卻劑噴 嘴安裝在軋輥的輸出側，以用于根據如本發(fā)明所提供的方法自動地控制冷 卻劑的供應。
具體實施例方式
圖1示意性地示出具有兩個軋輥1、 2的冷卻軋機座，所述兩個軋輥1、 2中的一個垂直地設置在另一個的上方，它們之間形成輥隙3。金屬帶4 形式的軋材沿箭頭9的方向穿過該輥隙3拉拔。
在軋機座的帶材輸送側"B"上設有噴嘴5，所述噴嘴5將液態(tài)形式的 冷卻劑供應到軋輥的表面上。噴嘴5形成為沿兩個軋輥1、 2的整個長度延 伸的管狀噴嘴。從噴嘴5射出的液體射流6被引導到軋輥1、 2的表面，射 流6的主要傳播方向一一由虛線5a表示一一相對于各個軋輥1、 2的外圓 柱表面20垂直延伸。
在帶材進入側"A"上的測量點11處利用高溫計7和8記錄軋輥1和 2的表面溫度。高溫計7和8各連接到溫度控制器9和10上，通過所述溫 度控制器9和IO記錄并評估表面溫度的測量值，以用于控制冷卻劑的供應。
為此，在冷卻劑供應管線12、 13中裝配有氣動致動的通流控制閥14 和15，所述控制閥14和15分別連接到溫度控制器9、 10中的一個上.
為使冷軋機座運轉，以旋轉方式驅動軋輥l、 2，由此拉拔軋材4穿過 輥隙3，同時經受塑性形變.通過高溫計7、 8記錄軋輥1和2的表面溫度， 并將測量值傳遞到溫度控制器9、 10上。通過溫度控制器9、 10將軋輥1、 2的表面溫度控制到預定的設定值，所述設定值可以位于-20lC和+60lC之 間的溫度范圍內。在該示例性實施例中，將設定值設定為20X:。為此，操 作變量是噴射到軋輥l、 2上的冷卻劑的質量流或體積流，該冷卻劑通過控 制閥14、 15供應到噴嘴5,
將液態(tài)二氧化碳用作冷卻劑，并通過進料管線16從液化氣體罐18供 給到供應管線12、 13中，該悉fr管線16可通過球閥17關閉，二氣化碳是 在252-304 K的溫度范圍內于19-73巴的壓力下成液體聚集態(tài)位于供應管 線12、 13中。
優(yōu)選地，在約292 K的溫度和56巴的壓力下以液體形式供應二氧化碳。 當液態(tài)二氧化碳離開噴嘴5時，(它以)氣態(tài)二氧化碳和干冰的形式以高 沖擊力沖擊到軋輥的表面上。二氧化碳的蒸發(fā)和升華使得非常有效地冷卻 軋輥l、 2。
權利要求
1.用于冷軋金屬軋材(4)的方法，所述金屬軋材(4)為了塑性形變在輸入側(A)進入于相對旋轉的軋輥(1、2)之間形成的輥隙(3)，并在輸出側(B)離開該輥隙(3)，所產生的變形熱通過供應溫度低于軋材(4)的工業(yè)氣體除去，其特征在于，測定軋輥(1、2)中的至少一個的表面溫度測量值，并根據該測量值設定工業(yè)氣體的供應量。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在輸入側(A)測定軋 輥(1、 2)的表面溫度測量值。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將工業(yè)氣體引導到 軋輥(1、 2)中的至少一個的外圓柱表面(20)上。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在輸出側(B)將工業(yè) 氣體引導到軋輥(1、 2)的外圓柱表面(20)上，
5. 根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，將工業(yè)氣體噴射到 軋輥(1、 2)的外圓柱表面(20)上。
6. 根據權利要求3-5中任一項所述的方法，其特征在于，以冷卻劑流 將工業(yè)氣體引導到軋輥(1、 2)上，該冷卻劑流的主要流動方向(5a)基 本上與軋輥(1、 2)的外圓柱表面(20)垂直。
7. 根據前g利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將含有二氧 化碳的氣體用作工業(yè)氣體。
8.到軋輥(1、 2)中的至少一個的輸出 側(B)的外圓柱表面上。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用含有液 化的或氣態(tài)的低溫空氣的工業(yè)氣體。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，工業(yè)氣體 含有液化的或氣態(tài)的低溫惰性氣體。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過自動 控制裝置將軋輥的表面溫度保持在設定值處，其中將工業(yè)氣體的通流或可 與工業(yè)氣體的通流相關聯(lián)的參數用作操作變量。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特征在于，軋輥的表面溫度的 設定值處于軋材(4)在輸入側(A)的最高溫度的+/-20%之間的范圍內。
13. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，沿一平行 于軋輥的縱向軸線(19)延伸的冷卻區(qū)段將工業(yè)氣體引導到軋輥(1、 2) 上。
全文摘要
本發(fā)明基于一種已知的用于冷軋金屬軋材(4)的方法，所述軋材(4)為了塑性形變在輸入側進入于相對旋轉的軋輥(1、2)之間形成的輥隙(3)，并在輸出側離開該輥隙，所產生的變形熱通過供應溫度低于軋材的工業(yè)氣體除去。為了在此基礎上提供這樣一種冷軋方法——利用該方法一方面可有效防止輥隙區(qū)中軋材表面和軋輥表面的腐蝕作用，另一方面可避免軋輥上的水分冷凝以及由于供應大量惰性氣體而導致的與健康有關的環(huán)境空氣中的氧含量的減少，根據本發(fā)明提出測定軋輥中的至少一個的表面溫度測量值，并根據該測量值設定工業(yè)氣體的供應量。
文檔編號B21B45/02GK101102856SQ200680002195
公開日2008年1月9日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權日2005年1月13日
發(fā)明者B·米勒, H·克德爾 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司