专利名称：冷轧中的润滑油供给方法
技术领域：
本发明涉及金属材料的轧机中、特别是具有4机座以上的冷轧机组的串列式(连续)冷轧机中的可提高生产率和改善油单耗的乳液润滑油供给方法。
背景技术：
众所周知，在乳液润滑的串列式冷轧中，向各机座进料侧的轧制材、轧辊供给的乳液润滑油分离成水和油，通过在轧辊轧入(咬入)区入口部形成的楔形效应，粘度比水高的油主要被引入辊轧入区，在轧辊和轧制材之间形成油膜。另外，以下将供给至轧辊、轧制材的润滑油分离成水和油、并展开附着的现象称为析出现象(plate out)。
一般地，由楔形带来的润滑油的引入效应随着轧制速度的增加而显著提高。因此，在为低速的前段机座中摩擦系数大，在变为高速的后段机座中摩擦系数变小。当摩擦系数变大时，被称为热擦痕的烧伤的发生可能性变高，当摩擦系数过小时，发生滑移，成为缺陷发生的原因，因此在冷轧中将摩擦系数控制在适当的范围成为重要的课题。
进行串列式冷轧的一个轧制车间中，通常使用1种润滑油(例如基础油、乳液浓度、温度等被管理为一定。)的情况较多。在为具有2种以上的润滑油箱的轧制车间的场合，可改变润滑油基础油和乳液浓度等，例如可实现在前段机座和后段机座中分开使用润滑油等的方法，因此可有利地进行冷轧中的摩擦系数的适当范围的控制。
在只有一个润滑油箱的轧制车间中，这种分开使用润滑油的方法是不能进行的，另外，新增加设置油箱需要设备投资，因此虽然也取决于该轧制车间的轧制品种构成，但对于所有的轧制品种而言，以现状的设备自由发挥轧制车间的能力，并且将全部轧制机座的摩擦系数保持在适当的范围往往较难。
迄今为止已提出了各种的用于解决这种起因于轧制润滑的问题的发明。另外，增加摩擦系数通过减少乳液润滑油的供给量、减少乳液浓度，在技术上成本上都可比较容易地实现，因此以往主要开发了用于增加析出量、减少摩擦系数的方法。其中，作为通过控制喷嘴的供给压力等、减少摩擦系数，来将摩擦系数保持在适当范围的发明，有以下的例子。即，特开平7-009021号公报公开了添加了凝聚剂并将喷嘴压力规定为5-15kg/cm2(0.5-1.5MPa)的发明。另外，特开2001-269710号公报公开了在规定乳液的粒径、喷嘴位置的同时还规定了喷嘴压力的发明。这些发明，直截了当地说是通过增加喷嘴压力，增加动能，来提高润滑油对轧制材的附着效率的。另外还基于下述想法由于附着在轧制材上的润滑油分离成水和油，向轧辊轧入区内导入，因此如果在轧制材上的析出量变多，则导入油量也增加。
发明内容
图1中与普通钢板相对比地示出了近年来产量不断增加的高强度钢板(以下称为“高强度钢”)的在轧制过程中的摩擦系数的适当范围的模式图。高强度钢具有硬而易烧伤的特性，因此高速轧制时，需要控制成为不产生烧伤的小的摩擦系数。另一方面，普通钢与高强度钢比较，不易产生烧伤，高速轧制时过于减小摩擦系数时，存在由于润滑过多而产生滑移的危险性，因此需要将摩擦系数设定得比高强度钢的大。
另外，图2示出了在基于特开平7-009021号公报或特开2001-269710号公报所记载的发明的以往的操作范围内，使用现有的润滑油的场合的可取得的摩擦系数的范围。现有的润滑油是按照普通钢的条件而开发的，因此由该图2可知，在轧制高强度钢时，为了处于现有油的摩擦系数范围内，必须进行抑制轧制速度的轧制。
本发明者们开发了一种图3所示的考虑了高强度钢的轧制的轧制润滑油，但在以往的操作范围内，不能实现普通钢和高强度钢两者的合适摩擦系数范围，而且在高速轧制时，为了可实现适合于普通钢的摩擦系数，要求摩擦系数范围的上方弹力性。
因此，本发明的目的是，提供一种能够在这样的状况下，不取决于轧制品种，使用1种润滑油(基础油、乳液浓度、温度等为一定)实现从低速区到高速区的轧制，进而可避免轧制故障、实现高的生产率，同时可改善润滑油单耗的冷轧中的润滑油供给方法。
在以往的串列式冷轧中，采用喷嘴向轧辊、轧制材供给乳液润滑油的方法是主流，已提出了各种的使摩擦系数减少的发明，但本发明所要解决的课题是高速轧制时的润滑过多的问题，因此反倒需要增加摩擦系数的方法。本发明者们首先尝试了在上述的增加摩擦系数的方法中，通过改变供给量来实现适合于普通钢的摩擦系数范围。再者，由于润滑油箱只有1个，因此在使乳液浓度变化的场合，会对全部机座造成影响，因此需要避免浓度变更，试验也未曾进行。
在减少润滑油的供给量的场合，摩擦系数增加，能够处于普通钢的适当范围内，但横向的润滑油供给变得不均匀，在润滑油的供给少的部分发生发热，热凸度部分地长大，发生诱发形状紊乱的问题，因此判明了不能采用改变该供给量的方法。
研讨了采用其他的方法增加摩擦系数的方法的结果，本发明者们新发现了通过增加润滑油供给喷嘴的配管压力，得到高速轧制时的摩擦系数上方弹力性的方法。本发明是基于该新发现而完成的，其要旨如下。
(1)一种冷轧中的润滑油供给方法，是在各轧制机座进料侧由喷嘴供给混合有轧制油和水的所规定的一种乳液润滑油，从而进行金属板的串列式冷轧中的轧制润滑的、冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，一边测定或推定润滑喷嘴配管中的压力(润滑喷嘴压力)，并且对于上述所规定的乳液润滑油进行压力控制，以使得变得容易发生润滑过多的轧制机座的润滑喷嘴压力至少为0.5MPa以上，一边向该机座的轧辊轧入区入口直接喷射、供给上述润滑油。
(2)如上述(1)所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，在每一个轧制机座中配置多对的、将低压力用喷嘴和高压力用喷嘴组为一对的润滑喷嘴，同时每一个轧制机座使用低压力用喷嘴或高压力用喷嘴的任一方或双方，以使得在使用上述所规定的乳液润滑油的场合能够达成相应于各轧制机座的轧制速度所需的润滑条件。
(3)如上述(1)或(2)所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，对在该机座中使用的润滑喷嘴个数进行调整，使得抵消与上述润滑喷嘴压力的控制相伴的润滑油供给量的增减。
(4)如上述(1)或(2)所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，使用即使进行上述润滑喷嘴压力的控制，也能够将润滑油的供给量控制为恒定的润滑喷嘴。
(5)如上述(1)-(4)的任1项所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，在作为被轧制材的上述金属板带的上下表面分别控制上述润滑喷嘴压力。
根据本发明的润滑油供给方法，能够不取决于轧制品种，采用1种润滑油实现从低速区到高速区的轧制，在可避免轧制故障、实现高生产率的同时，能够谋求润滑油单耗的改善。
图1是表示作为轧制品种的代表例的、高强度钢和普通钢的摩擦系数的适当范围的模式图。
图2表示在通常操作范围下以往的润滑油可取得的摩擦系数范围和各钢种的适当摩擦系数范围的模式图。
图3是表示高强度钢用的开发油在通常操作范围下可取得的摩擦系数范围和各钢种的适当摩擦系数范围以及用于实现该范围的高速轧制时的摩擦系数上方弹力性的模式图。
图4是表示摩擦系数和润滑喷嘴压力的关系的图。
图5(a)是作为用于采用现状设备实现本发明的轧制方法的喷嘴个数的增减方法的一例，用平面图模式地示出减少喷嘴个数后的状态的图。
图5(b)是作为用于采用现状设备实现本发明的轧制方法的喷嘴个数的增减方法的一例，用平面图模式地示出减少喷嘴个数之前的状态的图。
图6是模式地示出在本发明的实施例中使用的实验室轧制机的图。
图7是模式地示出本发明的将低压用喷嘴和高压用喷嘴配置成一对的润滑喷嘴配置的图。
具体实施例方式
本发明者们进行采用了精制棕榈油的轧制实验，计算了轧制中的摩擦系数。其结果判明，即使润滑油的供给量为恒定，在以往所使用的润滑喷嘴压力以上的高压下，随着润滑喷嘴压力增加，摩擦系数增加(参照图4)。图4示出了精制棕榈油的结果，但采用其他的实际使用的动物油、合成酯进行了同样的实验，结果虽然有摩擦系数的大小，但是效果开始显现的压力几乎没有变化，为0.5MPa以上。在此，润滑油并不单独向轧制材供给和单独向轧辊供给，而是采用了向轧辊轧入区入口直接喷射来供给的方法。
如上述那样供给至轧辊、轧制材的润滑油被分离成水和油，但众所周知，易分离的润滑油容易使摩擦系数减少，适合于高速轧制。换句话说，通过阻碍水和油的分离，可使润滑性恶化。实际已知，当进行高速轧制时，有时根据润滑油的不同，导入油量减少，摩擦系数增加，可以认为，在高速轧制时，形成于轧辊轧入区入口部的油池发生紊流，向轧辊轧入区导入的油量减少是一个原因。比较研讨这样的发现和图4的结果，可以认为，在恒定供给量下增加润滑喷嘴压力时，摩擦系数增加是因为，在轧辊轧入区入口部发生紊流，向轧辊轧入区导入的油量减少的缘故。从以上的情况看，在本发明中，如果不发生紊流，则导入的油量也不会减少，因此将润滑油向轧辊轧入区入口直接喷射、供给成为必需的条件。
在(2)所述的本发明中，在每一个轧制机座中配置多对的、将低压力用喷嘴和高压力用喷嘴组为一对的润滑喷嘴构成为一个要件，由此，一边分别使用上述2种喷嘴，一边使之满足相应于各轧制机座的轧制速度所需的润滑喷嘴压力成为可能。图7是模式地示出将高压用喷嘴5a和低压用喷嘴5b配置成一对的润滑喷嘴配置的图。在此，低压力用喷嘴是指以往就通常使用着的喷嘴。另外，低压力用喷嘴和高压力用喷嘴的压力范围在中间压力区重复会使在中间压力区的移动变得顺利，因此优选。这样的场合，关于中间的润滑喷嘴压力，可以使用任一方，也可以使用低压力用喷嘴和高压力用喷嘴这2种喷嘴来满足必要润滑条件。根据这样的(2)所述的本发明，只从已有的轧制设备的喷嘴配置将半数的喷嘴变更成高压力用喷嘴即可，因此可抑制设备投资。
接着说明(3)所述的本发明。按照上述那样，由图4等的发现判明，通过增加润滑喷嘴压力而向使润滑性恶化的方向转移，从而回避润滑过多是可能的，但通过增加润滑喷嘴压力，连润滑油的供给量也增加，润滑油的有效利用恶化因此不优选。另外，润滑油供给量增加是在提高润滑性的方向上，因此也可想到抵消润滑性的恶化的情况。因此，即使增加喷嘴配管压力也需要将供给量保持为恒定。作为其方法，要采用减少润滑喷嘴的使用个数的方法的是(3)所记载的本发明(参照图5(a)、图5(b)。)。即，图5(a)、图5(b)是表示用于实现本发明的(3)所述的轧制方法的喷嘴个数的增减方法的一例的图，图5(a)是用平面图模式地示出减少喷嘴个数后的状态的图，图5(b)是用平面图模式地示出减少喷嘴个数之前的状态的图，1为工作辊，4为轧制材，5为润滑喷嘴，6为润滑喷嘴配管。再者，通常润滑喷嘴的个数被限制，因此只能进行阶段的控制，但由于能够原样地直接使用已有设备，因此不需要设备投资，可以说在成本方面优异。
接着说明(4)所述的本发明。如果进行设备投资，使用附加了高机能的润滑喷嘴，则在改变了润滑喷嘴压力时也能够将润滑油的供给量保持为恒定。这样的高机能喷嘴，例如其润滑喷嘴压力和供给量由喷嘴喷出口径决定，因此通过使用能够在线、自如地控制喷嘴喷出口径的润滑喷嘴，可以获得上述的效果。
接着说明(5)所述的本发明。虽说将润滑油向轧辊轧入区入口直接喷射而供给，但在带下表面也有来自轧辊的流落，润滑状态在带的上下不相等，因此在上下表面分别控制压力时效果大，为优选的实施方案。
如以上所述，根据本发明，能够以高压向轧辊轧入区供给润滑油，能够不取决于轧制品种(钢种)而实现适当的摩擦系数，没有轧制故障，可达成高生产率和改善油单耗。
再者，本发明作为对象的轧制板的金属种类除了钢以外，也可以是钛、铝、镁、铜等金属及它们的各种合金。
实施例(实施例1)为了确认本发明的效果，改变润滑喷嘴压力进行了卷材轧制实验。实验使用了图6所示的实验室轧制机。1a、1b为工作辊，2a、2b为中间辊，3a、3b为支承辊。4为轧制材，是板宽幅为300mm的普通钢，设定成压下率为11％(板厚度从0.25mm减少至0.2mm)。5为润滑油供给喷嘴，工作辊径为300mm，中间辊径为360mm，支承辊径为600mm。润滑油使用在油箱中加热至60℃的精制棕榈油为基础油的13％乳液。使轧制速度从500m/分钟增加下去，在最高轧制速度1800m/分钟结束。当轧制速度为1200m/分钟以下时，润滑喷嘴压力设定为0.3MPa，当为1200m/分钟以上时设定为0.8MPa。此时润滑油供给量在润滑喷嘴压力为0.3MPa时为约30升/分钟，在润滑喷嘴压力为0.8MPa时变为约70升/分钟。轧制后将卷材反复卷绕，观察表面，进而由实测的前滑率和载荷算出摩擦系数，但已确认，虽然摩擦系数从约0.03随着轧制速度变为高速而减少一些，但是未产生滑移。
接着，作为比较例，在低速区润滑喷嘴压力设定为0.3MPa的状态下不变化地进行了同样的轧制，结果确认了在轧制速度为1500m/分钟时发生滑移。
(实施例2)
为了在使润滑喷嘴压力变化时将总供给量保持为恒定，采用下述各润滑油供给方法进行了轧制(i)通过减少所用的喷嘴个数而进行的润滑油供给方法(参照图5)；(ii)在改变润滑喷嘴压力时改变喷嘴的润滑油喷出口径的润滑油供给方法；(iii)使用将低压力用喷嘴和高压力用喷嘴组为一对的润滑喷嘴的润滑油供给方法。其他的条件与上述实施例1的条件一致。在上述(i)的润滑油供给方法中，预先调查好润滑喷嘴压力和供给量的关系，在增加了润滑喷嘴压力时，如图5那样，板横向的左右均等地停止来自喷嘴的供给。在上述(iii)的润滑油供给方法中，低压力用喷嘴为可在0.6MPa以下的压力下使用的喷嘴，高压力用喷嘴为可在0.3MPa以上的压力下使用的喷嘴。在中间区域使用了高压力用喷嘴。任何情况下都与上述实施例1的实验同样地，直到1800m/分钟为止都未产生滑移。
接着，作为比较例，采用下述情形的各润滑油供给方法进行了轧制(iv)不改变所用的喷嘴个数的情形；(v)不控制喷嘴的润滑油喷出口径的情形；(vi)即使高速也使用低压力用喷嘴的情形。结果在(iv)、(v)的润滑油供给方法中，润滑油单耗恶化，使用了1.2～1.4倍的润滑油。另外，在(vi)的润滑油供给方法中，只能将润滑喷嘴压力提高到0.6MPa，因此在1400m/分钟下发生了滑移。
(实施例3)在实施例1、2中叙述了以被轧制材的上表面为基准进行了控制的实施例。在此，采用实施例2的(ii)的条件，即为了将改变润滑喷嘴压力时的润滑油供给量保持为恒定，而控制喷嘴的润滑油喷出口径的方法，而且在被轧制材的上下表面进行了各自的润滑油供给控制。
在被轧制材的下表面，喷嘴喷射的润滑油由于重力作用而落下，因此本来与被轧制材上表面比较就容易发生润滑不足，难以产生滑移，因此采用下述方法调查了润滑喷嘴压力减少的可能范围和润滑油单耗削减幅度(xi)减少被轧制材下表面的润滑喷嘴压力的润滑油供给方法；(xii)在减少被轧制材下表面的润滑喷嘴压力的同时，也减少润滑油供给量的润滑油供给方法。其结果可知，在上述(xi)的润滑油供给方法中，不需要被轧制材上表面那样的润滑喷嘴压力，采用现状的已有泵即可应对；在上述(xii)的润滑油供给方法中，与实施例2的情况比较，润滑油单耗可削减一成。
权利要求
1.一种冷轧中的润滑油供给方法，是在各轧制机座进料侧由喷嘴供给混合有轧制油和水的所规定的一种乳液润滑油，从而进行金属板的串列式冷轧中的轧制润滑的、冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，一边测定或推定润滑喷嘴压力，并且对于上述所规定的乳液润滑油进行压力控制，以使得变得容易发生润滑过多的轧制机座的润滑喷嘴压力至少为0.5MPa以上，一边向该机座的轧辊轧入区入口直接喷射、供给上述润滑油，其中，所述的润滑喷嘴压力为润滑喷嘴配管中的压力。
2.如权利要求1所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，在每一个轧制机座中配置多对的、将低压力用喷嘴和高压力用喷嘴组为一对的润滑喷嘴，同时每一个轧制机座使用低压力用喷嘴或高压力用喷嘴的任一方或双方，以使得在使用上述所规定的乳液润滑油的场合能够达成相应于各轧制机座的轧制速度所需的润滑条件。
3.如权利要求1或2所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，对在该机座中使用的润滑喷嘴个数进行调整，使得抵消与上述润滑喷嘴压力的控制相伴的润滑油供给量的增减。
4.如权利要求1或2所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，使用即使进行上述润滑喷嘴压力的控制，也能够将润滑油的供给量控制为恒定的润滑喷嘴。
5.如权利要求1～4的任一项所述的冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，在作为被轧制材的上述金属板带的上下表面分别控制上述润滑喷嘴压力。
全文摘要
本发明提供一种可进行不发生热擦痕和滑移的稳定轧制，并实现高生产率和改善润滑油单耗的、冷轧中的润滑油供给方法。本发明的冷轧中的润滑油供给方法，是在各轧制机座进料侧由喷嘴供给混合有轧制油和水的所规定的一种乳液润滑油，从而进行金属板的串列式冷轧中的轧制润滑的、冷轧中的润滑油供给方法，其特征在于，一边测定或推定润滑喷嘴配管中的压力(润滑喷嘴压力)，并且对于上述所规定的乳液润滑油进行压力控制，以使得变得容易发生润滑过多的轧制机座的润滑喷嘴压力至少为0.5MPa以上，一边向该机座的轧辊轧入区入口直接喷射、供给上述润滑油。
文档编号B21B27/06GK101060940SQ20058004003
公开日2007年10月24日 申请日期2005年11月17日 优先权日2004年11月22日
发明者高滨义久, 白石利幸, 小川茂, L·瓦内尔, G·奥雷, M·洛吉耶, P·马松 申请人:新日本制铁株式会社, 阿塞洛法国公司