熱軋方法
【專利摘要】一種用于對通過輥軋機的輥的至少一個機架對半成品金屬產(chǎn)品進行熱軋制的方法的參數(shù)中的至少一個參數(shù)(α)進行校準的方法，輥軋機包括至少兩個工作輥，該校準方法包括下述步驟：使用以下公式FWS＝(a)來計算前滑比(FWS)，其中，v出是半成品產(chǎn)品離開所述機架的速度，并且v架是工作輥的線速度；根據(jù)機架中的所述工作輥的夾緊力(F)的測量值以及先前計算的前滑比(FWS)計算摩擦系數(shù)(μ實)的估算值；以及基于所計算的摩擦系數(shù)(μ實)的估算值對參數(shù)中的所述至少一個參數(shù)(α)進行校準。本發(fā)明還涉及一種相關的軋制方法，一種相關的輥軋機，以及一種相關的計算機程序產(chǎn)品。
【專利說明】
熱車L方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及冶金產(chǎn)品的熱社。更具體地，本發(fā)明設及用于校準熱社過程的至少一 個參數(shù)的方法。
[0002] 下文W鋼帶的熱社作為示例，盡管如此，本發(fā)明可應用于其他冶金產(chǎn)品一一特別 是侶或其合金一一的熱社。
[0003] 通常根據(jù)下面描述的方法來制造熱社鋼帶：
[0004] -連續(xù)鑄造厚度范圍為200mm至260mm的板巧；
[0005] -將板巧重新加熱至大約1100 °C至1200 °C的溫度；
[0006] -使板巧穿過粗漉社機一一該粗漉社機包括單個可逆機架或相繼布置在生產(chǎn)線中 的多個獨立機架(例如，五個)--W獲得厚度大約為30mm至50mm的帶材；
[0007] -使帶材穿過精漉社機一一該精漉社機包括帶材同時存在于其中的多個機架(例 如，六個或屯個），W使帶材具有大約1.5mm至IOmm的厚度，接著進行帶材的卷繞。
[000引如此獲得的熱社帶材隨后可W經(jīng)受將使其具有規(guī)定的屬性的熱處理或機械處理， 或者其可W在進行最終的熱處理或機械處理之前經(jīng)歷將進一步減小其厚度的冷社。
[0009] 在鋼帶的熱社期間，在精整線的每個機架中，鋼帶經(jīng)受精確的確定序列的熱和機 械操作(減少量(reduction)、溫度），所述精確的確定序列的熱和機械操作受工作漉與位于 漉之間的漉縫中的帶材之間的摩擦影響。該序列的操作對帶材的質量(表面外觀和冶金性 能)有重大影響。
[0010] 因此，首要的是能夠測量和控制漉縫中的摩擦。摩擦系數(shù)太高導致過量的能量消 耗和漉的迅速裂化W及帶材上的表面缺陷。反之，摩擦系數(shù)太低會導致滑動問題、帶材的導 引問題W及帶材在機架中的穿帶問題。
[0011] 摩擦系數(shù)的校準特別地通過潤滑過程得W保證。
[0012] 目前，潤滑通常在漉社機的每個機架的水平高度處通過將由水和潤滑流體一一通 常為油一一構成的乳液在漉縫的水平高度處注射在漉上而執(zhí)行。例如，參見US-A-3605473。
[0013] 對于社制新的VHS(非常高的強度，通常在450Mpa與900MPa之間）或UHS(超高強度， 通常大于900MPa)等級的鋼和/或新的規(guī)格，例如，帶材厚度小于3mm的鋼對有效潤滑的需求 更大。運些鋼比如USIBOR⑥或雙相鋼通常更硬并且需要施加更大的社制力，運降低了 漉社機的生產(chǎn)力。運些鋼也可W具有帶有較少的菱鋒礦的表面組合物，該表面組合物通常 用作第一潤滑成分。
[0014] 此外，在當前的社制方法中，為了避免因摩擦系數(shù)太高而使得帶材無法穿過漉縫 的風險，在帶材的社制開始期間停止?jié)櫥橐旱淖⑸?。W相同的方式，為了防止由于漉上的 潤滑乳液的存在而使得下一個帶材無法恰當?shù)卮┻^，在前一個帶材的尾端的社制期間停止 潤滑乳液的注射。運兩個部分一-所述兩個部分因此在沒有潤滑劑的情況下被社制一-必 須被廢棄，原因在于它們不具有所需的厚度，運使得浪費了若干米的帶材(每個機架從5米 至10米的帶材)并且因此就生產(chǎn)力方面造成顯著損失。
[0015] 已經(jīng)提出了多種解決方案來確保有效潤滑，并且因此校準摩擦系數(shù)W防止社制事 故，比如滑動或者帶材未能恰當?shù)卮А?br>[0016] 肝-A-2008264828描述了一種熱社方法，在該熱社方法中，工作漉覆蓋有具有特殊 成分的涂層W保證一定值的摩擦系數(shù)。
[0017] 肝-A-2005146094描述了一種熱社方法，在該熱社方法中，通過使用具有特定成分 的潤滑油而防止帶材滑動。
[0018] 然而，運些解決方案并不能在社制期間連續(xù)校準摩擦系數(shù)。此外，摩擦系數(shù)是下述 各者的函數(shù):構成待社制的帶材的材料類型、工作漉的狀態(tài)(粗糖度、磨損、規(guī)模等）、社制速 度W及待實現(xiàn)的減少量的百分比。另外，潤滑的效果在運行的開始與結束之間會非常不同， 并且甚至從一個生產(chǎn)線至另一生產(chǎn)線W及從相同生產(chǎn)線上的一個機架至另一機架也會不 同。然而，所提出的解決方案均不能夠在過程期間將運些參數(shù)的變化考慮在內。
[0019] JPH-A-1156410描述了一種方法，在該方法中，通過傳感器來測量由漉社機漉施加 的擠壓力，并且然后調節(jié)所注射的潤滑油的量使得測量的社制力等于目標值。
[0020] 該解決方案的目的是在過程期間調節(jié)摩擦系數(shù)，但是并沒有考慮影響摩擦系數(shù)的 所有參數(shù)，運使得該解決方案不那么有效。此外，該解決方法引起社制過程期間的不穩(wěn)定 性一一比如在添加大量的潤滑劑W實現(xiàn)所需的力的情況下的速度或牽引力的變化一一的 顯著風險。

【發(fā)明內容】

[0021] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種運樣的社制方法:在該社制方法中，摩擦系數(shù)在生 產(chǎn)期間被可靠且有效地校準，W防止社制事故并且實現(xiàn)最佳輸出。本發(fā)明的目的還優(yōu)選地 在于提供一種降低社制過程的不穩(wěn)定性并且使得能夠在帶材的整個長度上潤滑帶材的方 法。
[0022] 為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明的第一目的是根據(jù)權利要求1所述的校準方法。
[0023] 該校準方法也可W包括在權利要求2至7中所描述的被單獨地或W組合的方式考 慮的特征。
[0024] 本發(fā)明的另一目的是根據(jù)權利要求8的社制方法。
[0025] 該社制方法也可W包括權利要求9至13的被單獨地或W組合的方式考慮的特征。
[0026] 本發(fā)明的另一目的是根據(jù)權利要求14的熱漉社機。
[0027] 該漉社機也可W包括權利要求15的特征。
[0028] 本發(fā)明的另一目的是根據(jù)權利要求16的計算機程序。
【附圖說明】
[0029] 通過閱讀下面的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得明顯。
[0030] 為了說明本發(fā)明，已經(jīng)進行了測試并且將通過非限制性示例的方式一-特別地參 照附圖一-對所述測試進行描述，在附圖中：
[0031] -圖1示出了配備有根據(jù)本發(fā)明的校準裝置的一個實施方式的雙機架漉社機，
[0032] -圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明的校準方法的一個實施方式中使用的不同變量，
[0033] -圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的控制圖，
[0034] -圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的控制圖，
[0035] -圖5示出了在使用根據(jù)本發(fā)明的校準方法的測試期間作為時間的函數(shù)的馬達扭 矩和油的注射開始，
[0036] -圖6示出了在使用根據(jù)本發(fā)明的校準方法的測試期間作為時間的函數(shù)的社制帶 材在機架的出口處的厚度。
【具體實施方式】
[0037] 圖1示出了正在漉社機中社制的金屬帶材B，該漉社機包括兩個機架1、2,在所述兩 個機架1、2中，帶材B例如被用于鋼帶的熱社的精漉社機同時接合。該類型的漉社機通常包 括5個機架、6個機架或7個機架。機架1、2中的每一者通常包括兩個工作漉Ia、Ia '和2a、2a ' W及兩個支承漉化、化'和化、2b'。每個機架通過一對馬達Cl、C2(未示出）啟動。兩個工作漉 之間的距離一一分別為la-la'和2a-2a'一一被稱為漉縫S(未示出）并且該距離借助于壓下 機構7來調節(jié)。
[0038] 漉在每個機架的水平高度處通過注射裝置3-一諸如例如使得能夠噴射油和水乳 液的噴射噴嘴--來潤滑。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，速度測量裝置4在帶材的行進方向上定位在第一機 架的出口處，該裝置4使得能夠在帶材離開機架時測量帶材的速度va。該裝置可W是例如光 學測量裝置比如激光測速儀。該速度測量使得能夠基于W下公式來實時計算FWS(前滑)比：
[0040]
(公式 1 )
[0041 ]其中：
[0042] -va是例如借助于裝置4測量的帶材在機架的出口處的速度。
[0043 ] -V架根據(jù)W下公式計算出的工作漉的線速度：
[0044] V架=?R (公式 2)
[0045] 其中，R是工作漉的半徑，CO是例如由脈沖發(fā)生器測量到的工作漉的角速度）
[0046] 速度VA和速度V架可W W速度的任何單位來表示，盡管速度V&和速度V架兩者都必須 W同一單位來表示。同樣地，表示角速度《的單位必須與表示V架的單位相一致。
[0047] 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在每個機架的水平高度處還設置有使得能夠 實時測量工作漉的壓下力F的力測量裝置5。運些裝置一一其對本領域技術人員而言是眾所 周知的一一例如可W是安裝在機架的立柱上或安裝在壓下機構7下面的應變計。
[0048] 所測得的壓下力F和帶材在出口處的速度V出的數(shù)據(jù)被傳輸至處理單位6,該處理單 位6然后可W根據(jù)運些測量值和其他先前記錄的參數(shù)將設置例如發(fā)送至潤滑劑乳液注射噴 嘴3或者發(fā)送至壓下機構7。
[0049] 下面參照圖3對使得能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的校準方法的一個實施方式的處理單位 6進行描述。
[0050] 帶材在機架的出口處的速度V出W及工作漉的角速度CO在生產(chǎn)線中測量并且它們 的值被發(fā)送至第一計算機8。該第一計算機8包括存儲有工作漉的半徑R的值的至少一個內 部存儲器，運使得能夠計算工作漉的線速度V架并且隨后根據(jù)公式1計算前滑比FWS的值。
[0051] 計算出的FWS值隨后被傳輸至第二計算機9,該第二計算機9還接收由傳感器5實時 測量的壓下力F的值作為輸入數(shù)據(jù)。該第二計算機包括存儲有參數(shù)Pi的至少一個內部存儲 器。運些參數(shù)Pi是選擇用于計算摩擦系數(shù)峽的模型(model)的函數(shù)。
[0052] 不同的簡化模型可W適于根據(jù)前滑F(xiàn)WS的值和壓下力F的值來進行摩擦系數(shù)y實的 計算。運些模型在其總體概述方面是已知的，但在其如本發(fā)明中所描述的特定應用中是未 知的。
[0053] 通過示例的方式，下面將描述出于本發(fā)明的目的對化owan模型W及對本領域技術 人員而言已知的其他模型比如SIMS模型或Bland&Ford模型的使用。在下述文獻中對運S種 模型中的每種模型的一般理論進行了描述，例如，針對化owan模型而言，在1943年6月的 《Proceedings of the Insti1:ute of Mechanical !Engineers》第150卷第1 號第140-167頁 中 E. Oro wan 的('The calculation of roll pressure in hot and cold flat rolling,''； 針對Sims模型而言，在 1954年6月的《Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers》第168卷第I號第191-200頁中R.B.Sims的"The calculation of roll force and torque in hot rolling mills,";針對Bland&Ford 模型而言，在 1948 年 6 月的 《Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers》第149卷第144頁中 D.R.Bland和H.Ford的('The Calculation of Roll Force and Torque in Cold Strip Rolling with Tensions,"。
[0054] 為了使用化owan模型實時計算摩擦系數(shù)鳴;，參數(shù)Pi是帶材的入口厚度e人和出口厚 度e出，帶材的入口張力O入和出口張力〇出，其中，在該示例中，運些參數(shù)在社制開始就被設定， 但是運些參數(shù)也可W被實時估算或測量。在圖2中圖示了運些參數(shù)。
[0055] 基于該數(shù)據(jù)，第二計算機9還計算摩擦系數(shù)y實，該數(shù)據(jù)被傳輸至處理器10實的計 算時間小于等于IOOrns并且優(yōu)選地小于等于50ms。
[0056] 處理器10的輸入數(shù)據(jù)有y實、基于圖表或建模所確定的摩擦系數(shù)的目標值y目，根據(jù) 社制的帶材的鋼的等級，在所考慮的設備上社制的帶材的千米數(shù)、漉的磨損、所使用的油的 類型等、W及參數(shù)〇〇。該參數(shù)是將被用于校準摩擦系數(shù)峽的過程參數(shù)a的初始值。
[0057] 例如，該參數(shù)可W是潤滑油的注射流量Q油?？蒞例如借助于圖表或通過建模來確 定初始值。
[0058] 然后，摩擦系數(shù)的值y實與摩擦系數(shù)的目標值巧進行比較。如果運兩個值之間的差 異的絕對值I y目-鳴d大于預定值A，則計算參數(shù)Qn的新的值并且應用該值使得所計算的摩 擦系數(shù)y實的值為更接近目標值陽的值，運樣做的目的是防止帶材未能恰當?shù)卮┻^并且在峽 <陽+A的情況下防止滑動或者在不滿足鳴對i目+ A的情況下防止工作漉過早磨損W及表面 缺陷。例如，可W減小或者增大潤滑油的注射流量0?。優(yōu)選的是，出于在漉的冷卻散熱方面 W及恰當操作方面的考慮，保持乳液中的水流恒定W確保所注射的乳液覆蓋漉的大部分。
[0059] 帶材的離開速度V出的測量與收到設定值Qn之間所經(jīng)過的時間小于等于500ms，并 且優(yōu)選地小于等于150ms。
[0060] 測量、計算和校準的接續(xù)也可W被重復直到所考慮的帶材的社制結束為止W及直 到社制運行結束為止。
[0061] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的控制圖。
[0062] 與W上所描述的且在圖3中圖示的第一實施方式的不同之處在于分別由計算機8 和計算機9計算的FWS值和y實值被傳輸至第二處理器11。因此，該第二處理器的輸入數(shù)據(jù)為 FWS、峽W及一組參數(shù)P2。運些參數(shù)P2是選擇用于計算摩擦系數(shù)峽的模型的函數(shù)。
[0063] 如果在前述實施方式中使用化owan模型，則參數(shù)P2為帶材的入口厚度e入和出口厚 度e出，帶材的入口張力O入和出口張力〇出、漉的半徑R，其中，在該示例中，運些參數(shù)在社制開 始就被設定，但是運些參數(shù)也可W被實時估算或測量。P2還包括所考慮的漉社機機架的變 形模量M。該模量一一其通常Wt/mm表示一一的特點在于機架的彈性變形與社制力關聯(lián)。
[0064] 基于該數(shù)據(jù)，處理器例如計算必須被施加 W獲得厚度ea的社制力F'的值。
[0065] 參數(shù)a的新值會導致其他參數(shù)的改變，并且因此產(chǎn)生諸如例如機架的出口處的厚 度不足的問題。
[0066] 如果所注射的油流量Q油被改變，則摩擦系數(shù)y實被改變，并且因此由漉在帶材上施 加的力F被改變。即，進而轉變?yōu)閹Р脑跈C架的出口處的厚度e出被改變，如圖5中所圖示的。 因此，可能在機架的出口處獲得令人不滿意的厚度。如果該問題發(fā)生，則可W使用與用于計 算峽的模型相同的模型，但是在相反的方向上。在化owan模型的運種情況下，參數(shù)入口厚度 e入、e出;張力0入、〇出;直徑D;目標摩擦系數(shù)巧；W及計算出的前滑比被輸入W由此得出待施加 至帶材的力F' W及根據(jù)下面的公式3得出所需的漉縫變化A S，并且因此改變限定漉縫的壓 下機構7的位置。
[0067]
[006引 其中；
[0069] -F'是由處理器11計算出的社制力的值。
[0070] -F是由傳感器5測量的社制力的值。
[0071 ] -M是所考慮的機架的變形模量。
[0072] 運=個變量的單位必須相互一致，并且例如可W是，力F和力F'的單位是牛頓，變 形模量M的單位是N/mm。
[0073] 借助逆模型的相同的計算原理可W用于控制社制過程的其他參數(shù)，比如機架的上 游張力O入和下游張力O出，W防止正在社制的帶材在出口處的速度中斷。
[0074] W上參照圖3和圖4所描述的處理單元包含不同的元件比如計算器或處理器，但還 可W設想使得能夠執(zhí)行不同的計算和設定操作的同一個處理器，或者可W執(zhí)行計算和設定 步驟的任何其他可能的構型。測試
[0075] 根據(jù)本發(fā)明的熱社方法通過對鋼帶進行DWI(壓薄拉伸)而被執(zhí)行，其中，所使用的 潤滑油是標準的市售油。
[0076] 圖5和圖6中圖示了結果。
[0077] 如圖5中所圖示的，注射流量Q油在帶材的頭端的社制期間為零。運是慎重的選擇， 原因在于，該測試主要致力于帶材的尾端的潤滑。
[0078] 另一方面，可W看出，油注射流量0?被調節(jié)直到帶材的社制結束為止，運意味著帶 材的尾端在存在潤滑劑的情況下也被社制，現(xiàn)有技術中并非如此。
[0079 ]圖6示出了帶材在機架出口處的厚度ea為社制時間的函數(shù)。應當指出的是，在10秒 之后該厚度ea下降，該下降對應于W上所解釋的。所注射的油流量Q油的改變導致所施加的 力F的改變，并且在運種情況下導致了在帶材離開機架時帶材的厚度ea的很大的減小量。由 于圖4中圖示的校準，新的壓下力F'被計算并且漉縫S被改變，由此W獲得滿足消費者所期 望的出口厚度e出。在該圖6中能夠觀察到厚度e出的增加和維持不變。
[0080]在該測試期間既未發(fā)生下一個帶材的前滑也未發(fā)生下一個帶材的任何不當穿過， 運意味著摩擦系數(shù)被可靠且有效地校準。此外，能夠在有潤滑劑的情況下對帶材的端部進 行社制，而不對下一個帶材的社制產(chǎn)生任何的影響。
【主權項】
1. 一種用于對在包括至少兩個工作漉的至少一個漉社機機架中對半成品金屬產(chǎn)品的 熱社處理的參數(shù)中的至少一個參數(shù)(Cl)進行校準的方法，其中，所述校準方法包括下述步 驟： -通過W下公式計算前滑比(FWS):其中，va是所述半成品產(chǎn)品在相應的機架的出口處的速度，并且V架是所述工作漉的線 速度； -根據(jù)所述機架中的所述工作漉的壓下力(F)的測量值W及先前計算出的所述前滑比 (FWS)來計算估算的摩擦系數(shù)(峽)；W及 -基于所計算出的估算的摩擦系數(shù)(峽)對所述參數(shù)中的至少一個參數(shù)(Ct)進行校準。2. 根據(jù)權利要求1所述的校準方法，其中： -在計算估算的摩擦系數(shù)(y實)的步驟期間，預設摩擦系數(shù)的目標值(yg)，并且實時計算 所述摩擦系數(shù)(峽)； -在所述校準步驟期間，如果I陽-峽I大于預定值（A )，則將對應的處理參數(shù)(a)調節(jié)成 使得I y曰-峽I變得小于等于所述預定值（A )。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的社制方法，其中，在計算所述前滑比之前，測量所述半成品 產(chǎn)品在所述機架的出口處的速度(V山，并且所述(V山的測量與所述摩擦系數(shù)(峽)的計算之 間的時間小于等于100ms。4. 根據(jù)權利要求3所述的社制方法，其中，所述V加勺測量與所述ii實的計算之間的時間小 于等于50ms。5. 根據(jù)前述權利要求中的一項所述的社制方法，其中，在所述va的測量與所述熱社處 理的所述參數(shù)中的所述至少一個參數(shù)(a)的校準之間的時間小于等于500ms。6. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的校準方法，包括校正步驟，所述校正步驟在對 所述處理的所述參數(shù)中的至少一個參數(shù)(Ci)進行校準的步驟之后，并且所述校正步驟包括 根據(jù)所計算出的前滑比(FWS)的值W及所述摩擦系數(shù)(峽)的值對所述壓下力F進行校準。7. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的校準方法，包括校正步驟，所述校正步驟在對 所述處理的所述參數(shù)中的至少一個參數(shù)a進行校準的步驟之后，并且所述校正步驟包括根 據(jù)所計算出的前滑比(FWS)的值W及所述摩擦系數(shù)(峽)的值對所述帶材的入口張力(OA)和 出口張力(0出)進行校準。8. -種用于在包括至少兩個工作漉的至少一個漉社機機架中對半成品金屬產(chǎn)品進行 熱社的方法，其中，所述方法中的參數(shù)中的至少一個參數(shù)a借助于根據(jù)前述權利要求中的任 一項所述的校準方法進行校準。9. 根據(jù)權利要求8所述的社制方法，其中，在介于所述工作漉之間的漉縫的水平高度處 注射由油和水組成的潤滑乳液，并且其中，所述方法的所述參數(shù)中的至少一個參數(shù)a是所述 油的注射流量(戰(zhàn)由)。10. 根據(jù)權利要求8或9中的一項所述的社制方法，其中，社制的所述金屬半成品產(chǎn)品是 侶帶。11. 根據(jù)權利要求8或9中的一項所述的社制方法，其中，社制的所述金屬半成品產(chǎn)品是 鋼帶。12. 根據(jù)權利要求11所述的社制方法，其中，社制的鋼帶是非常高強度或超高強度的鋼 帶。13. 根據(jù)權利要求11或12所述的社制方法，其中，在社制結束時社制的鋼帶具有小于等 于3mm的厚度。14. 一種用于執(zhí)行根據(jù)權利要求8至11中的任一項所述的社制方法的熱漉社機。15. 根據(jù)權利要求12所述的熱漉社機，其中，所述半成品產(chǎn)品在所述漉社機機架的出口 處的速度vW昔助于激光測速儀進行測量。16. -種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括軟件指令，在所述軟件指令被計算 機實施時，所述軟件指令執(zhí)行根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的校準方法。
【文檔編號】B21B37/00GK105916603SQ201380081821
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2013年12月24日
【發(fā)明人】克里斯蒂安·莫雷托, 尼古拉斯·佩特, 安德雷·庫蒂里耶
【申請人】安賽樂米塔爾公司