专利名称：用于冷轧金属轧材的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于冷轧金属轧材的方法，所述轧材为了塑性形变在 输入侧进入于相对旋转的轧辊之间形成的辊隙，并在输出侧离开该辊隙， 通过供应温度低于轧材的工业气体将所产生的变形热除去。
背景技术：
在冷轧法中，将轧坯一一例如以带材、型钢或钢板、有色金属、铝或 其它金属的形式一一连续送入轧机座并在其中冷成形。与热成形法相反， 轧材在塑性形变之前不加热.金属在低于相应的再结晶温度下的形状的变化使其产生有利的性能变
化，例如强度和^JL增加.然而，引入到轧材中的变形能导致内部摩*# 用，并因此产生热量，所述热量一方面改变了轧材的材料性能，而另一方 面导致轧机座逐渐变热，并因此改变了产品的性能如轧制带材的表面和平 整度及氧化作用。
为了避免这一点，例如在EP0054172A1中提出通过使用冷却用润滑剂 液力地将轧辊的工作面与轧材分开而同时4吏轧材冷却.为了影响轧材的表 面和轧辊的表面之间的摩擦系数，除了将冷轧润滑油乳化液喷射到辊隙中
之前将冷轧用基础油施加到轧制带材的表面上。将基础油另外施加到轧制
带材上能影响冷轧带材的平整度.
然而，现已发现，尤其是来自成形过程中的金属细粉排放到润滑剂中， 结果影响润滑剂的性能和润滑性。冷却用润滑剂的另一个缺点是它们部分 地留在表面上，并且在进一步加工轧制带材之前必须费劲地除去，
作为这个问题的一种解决方案，在DE19953230中提出的是开始所提 到的通用型方法，将其温度比辊隙中轧材温度低的气态或液态形式的惰性 气体从输入侧和从输出侧吹入辊隙区中。结果，通过辊隙的轧材局部浸泡 在惰性气体中，因此在这里局部形成保护性气氛，防止辊隙区中轧材表面 和轧辊表面的腐蚀作用，同时通过所谓的"气体冷却润滑"使辊隙中的摩 擦作用减小。氮气、稀有气体或二氧化碳被提出作为惰性气体。
与常规的液体冷却用润滑剂相反，用于"气体冷却润滑"的惰性气体 通过完全替换环境空气而具有特别良好的防止氧化的保护作用，并避免在 轧材的表面上残留润滑剂。然而，所提出的冷却轧材表面的方法可能引起 水分冷凝，并在轧材离开惰性气体环境时产生腐蚀作用，而另一方面，由 于供应大量惰性气体而使环境空气中的氧含量减少，这可能导致在轧机座 附近工作的人员产生健康问题
发明内容
鉴于此，本发明是基于提供一种避免上述问题的冷轧法的目的， 在开始所提到的通用型方法的基础上，根据本发明通过测定轧辊中的
至少一个的表面温度测量值和通过供应根据该测量值所设定的工业气体实
现这个目的。
根据本发明，对用于"气体冷却润滑"的已知方法的改进主要在于根 据至少一个轧辊的表面温度以受控方式供应工业气体。结果，在使用最少 工业气体的情况下，使轧辊的温度保持恒定，也就是说，抵消轧辊的逐渐 变热和逐渐冷却.因为只供应用于除去辊隙中的变形热和轧辊轴承处的摩 擦热和用于设定轧辊表面的温度所需的那么多的工业气体，所以使环境空 气的成分变化尽可能少。
同时，以与由于过度冷却而在轧辊或轧材表面上的冷凝作用完全相同 的方式避免了伴随的变热与轧材表面的腐蚀作用和变化有关的问题，
表面温度在其中一个轧辊处测定，或者是在许多轧辊处测定随后取平 均值。已知的温度测量方法尤其是光学测量方法适合于测定。
适用于"气体冷却润滑"的工业气体是惰性气体如氮气、氩气、二氧 化碳及它们的混合物，但空气也适用，如下面更详细说明的那样。
已经证明，如果在输入侧测定轧辊的表面温度测量值则是有利的。 由于吸收轧材塑性形变以及轧辊与轧材之间摩擦作用所产生的热量， 所以随着轧辊绕其旋转轴线从输入侧转动到输出侧，轧辊的表面温度增加。 此外，轧辊被轴承处所产生的摩擦热加热。在输出侧区域中，轧辊的表面 温度因此处于其最高温度下，并可以有不规则的峰值温度，所述不规则的 峰值温度在入口侧区域中通过事先供应的工业气体调平且不会歪曲.因此， 轧辊在输入侧区域中的表面温度特别适合于作为一种量度来确定所必需的 工业气体量。
关于这一点，还已经证明，如果将工业气体引导到轧辊中的至少一个 的外圆柱表面上则是成功的.
与上述已知方法相反，在本方法的这种变型情况下，工业气体不是供 应到轧材的表面上或者直##应到辊隙中，而是直##应到轧辊的表面上。 在根据本发明的方法的情况下，特别给予注意的是将轧辊的表面温度设定 到预定的温度或者预定的温度范围内.直接冷却轧辊确保了完全或大部分 除去辊隙中的变形热和轧辊轴承处的摩擦热.
鉴于此，证明在输出侧将工业气体引导到轧辊的外圃柱表面上特别有利。
如上所述，轧辊的表面温度在输出侧区域中处于其最高温度下.因此 在轧辊的输出侧使用工业气体最有效，由于热传递所必需的轧辊表面和工 业气体之间的温差最大，结果可以使所需的工业气体量减至最少.
工业气体对轧辊表面的高沖击应用进一步提高了工业气体的利用效 率。因此，在该方法的优选变型中，将工业气体喷射到轧辊的外圆柱表面 上。
工业气体的高冲击喷射使得可以进一步减少所需的气体量。
如果工业气体以冷却剂流;故引导到轧辊上，且该冷却剂流的主要流动 方向基本上垂直于轧辊的外圆柱表面，则可进一步提高气体的利用效率。
这种措施还使得在将惰性气体喷射到轧辊的表面上时尤其易于设定高 冲击脉冲。
工业气体是以低温气态形式供应，但优选地是以液态形式供应。在根 据本发明的方法的特别优选的变型情况下，将含有二氧化碳的气体用作工 业气体。
二氧化碳价格低廉且可以纟艮方便地处理，
如果二氧化碳在供应管线中在环境温度下保持液态，并且作为低温二 氧化碳气体或者以干水和二氧化碳气体的混合物的形式被引导到轧辊中的 至少一个的输出侧的外圆柱表面上，则特别易于处理。
二氧化碳在没有复杂的冷却措施的情况下在供应管线中保持液体状态 以供使用。根据本发明的优选的液态二氧化碳在供应管线中的这种贮存即 使在环境温度下也只需要适度的压力。当液态二氧化碳在环境压力下膨胀 时，液态二氧化碳转变成固态和气态二氧化碳.为此所必需的蒸发和升华 热使二氧化碳冷却，并且特别有效地从轧辊表面除去热量.
将二氧化碳引导到至少一个轧辊的输出侧的外圆柱表面上这一事实避 免了损伤轧材的表面，如果在液态二氧化碳于环境压力下膨胀时形成的干 冰被拉拔到辊隙中，则可能损伤轧材的表面。少量未用过的干水升华，在 轧辊输出侧的轧材上不留下任何残留物.
通过轧辊的供应管线供应的液态二氧化碳优选地经由至少一个喷嘴以 气态和固态(干冰)的形式以高冲击力喷射到待冷却的轧辊的表面上。
在根据本发明的方法的另一优选的变型中，使用含有液化的或气态的 低温空气的工业气体。
工业气体以气态形式但优选的是以液态形式供应到待冷却的表面。利
用空气冷却不存在工作区中空气污染的问题，因此当希望特别低的轧^4 面温度或想要去除特别大量的热时，也可以安全地保持使用较多的工业气 体。已经发现，当设定低温水平时，空气中所含氧的比例不是轧辊和轧材 氧化作用的关键。
根据轧辊的平均表面温度控制工业气体的供应人工地或自动地进行。
然而，优选的是通过自动控制装置将轧辊的表面温度保持在设定值处，其 中将工业气体的通流或可与工业气体的通流相关联的参数用作操作变量。
保持表面温度所必需的工业气体需求量借助于自动控制装置通过改变 工业气体的质量通流或体积通流来设定。根据自动温度控制所能达到的精 度可以进一步使工业气体的使用减到最少。
已经证明，如果轧辊表面温度的设定值处于轧材在输入侧的最高温度
的+/-20%之间的范围内则是成功的。
可将轧辊的表面温度控制为一容许范围内的恒定的设定温度值，该容 许范围处于轧辊在输入侧的最高温度的+/-20%之间，或者仅确保表面温度 保持在这个容许范围内。
优选地，沿一平行于轧辊的纵向轴线延伸的冷却区段将工业气体引导 到轧辊上。
冷却区段在轧辊的整个长度或者整个长度的大部分上延伸，使得可以 特别均匀地冷却轧辊和轧材的表面，从而减少由局部温差所导致的应力和 形状变化.为了沿冷却区段将工业气体施用到待冷却的轧辊上，优选地使 用一喷射装置，该喷射装置沿轧辊的纵向轴线并且在轧材的输出侧安装.
下面根据示例性实施例和附图更详细地说明本发明，其中，作为单个 附图，
图1用示意图示出带有冷却剂喷嘴的轧机座的侧视图，所述冷却剂喷 嘴安装在轧辊的输出侧，以用于根据如本发明所提供的方法自动地控制冷 却剂的供应。
具体实施例方式
图1示意性地示出具有两个轧辊1、 2的冷却轧机座，所述两个轧辊1、 2中的一个垂直地设置在另一个的上方，它们之间形成辊隙3。金属带4 形式的轧材沿箭头9的方向穿过该辊隙3拉拔。
在轧机座的带材输送侧"B"上设有喷嘴5，所述喷嘴5将液态形式的 冷却剂供应到轧辊的表面上。喷嘴5形成为沿两个轧辊1、 2的整个长度延 伸的管状喷嘴。从喷嘴5射出的液体射流6被引导到轧辊1、 2的表面，射 流6的主要传播方向一一由虚线5a表示一一相对于各个轧辊1、 2的外圆 柱表面20垂直延伸。
在带材进入侧"A"上的测量点11处利用高温计7和8记录轧辊1和 2的表面温度。高温计7和8各连接到温度控制器9和10上，通过所述温 度控制器9和IO记录并评估表面温度的测量值，以用于控制冷却剂的供应。
为此，在冷却剂供应管线12、 13中装配有气动致动的通流控制阀14 和15，所述控制阀14和15分别连接到温度控制器9、 10中的一个上.
为使冷轧机座运转，以旋转方式驱动轧辊l、 2，由此拉拔轧材4穿过 辊隙3，同时经受塑性形变.通过高温计7、 8记录轧辊1和2的表面温度， 并将测量值传递到温度控制器9、 10上。通过温度控制器9、 10将轧辊1、 2的表面温度控制到预定的设定值，所述设定值可以位于-20lC和+60lC之 间的温度范围内。在该示例性实施例中，将设定值设定为20X:。为此，操 作变量是喷射到轧辊l、 2上的冷却剂的质量流或体积流，该冷却剂通过控 制阀14、 15供应到喷嘴5,
将液态二氧化碳用作冷却剂，并通过进料管线16从液化气体罐18供 给到供应管线12、 13中，该悉fr管线16可通过球阀17关闭，二氣化碳是 在252-304 K的温度范围内于19-73巴的压力下成液体聚集态位于供应管 线12、 13中。
优选地，在约292 K的温度和56巴的压力下以液体形式供应二氧化碳。 当液态二氧化碳离开喷嘴5时，(它以)气态二氧化碳和干冰的形式以高 沖击力冲击到轧辊的表面上。二氧化碳的蒸发和升华使得非常有效地冷却 轧辊l、 2。
权利要求
1.用于冷轧金属轧材(4)的方法，所述金属轧材(4)为了塑性形变在输入侧(A)进入于相对旋转的轧辊(1、2)之间形成的辊隙(3)，并在输出侧(B)离开该辊隙(3)，所产生的变形热通过供应温度低于轧材(4)的工业气体除去，其特征在于，测定轧辊(1、2)中的至少一个的表面温度测量值，并根据该测量值设定工业气体的供应量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在输入侧(A)测定轧 辊(1、 2)的表面温度测量值。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将工业气体引导到 轧辊(1、 2)中的至少一个的外圆柱表面(20)上。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在输出侧(B)将工业 气体引导到轧辊(1、 2)的外圆柱表面(20)上，
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将工业气体喷射到 轧辊(1、 2)的外圆柱表面(20)上。
6. 根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，以冷却剂流 将工业气体引导到轧辊(1、 2)上，该冷却剂流的主要流动方向(5a)基 本上与轧辊(1、 2)的外圆柱表面(20)垂直。
7. 根据前g利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将含有二氧 化碳的气体用作工业气体。
8.到轧辊(1、 2)中的至少一个的输出 侧(B)的外圆柱表面上。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用含有液 化的或气态的低温空气的工业气体。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，工业气体 含有液化的或气态的低温惰性气体。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过自动 控制装置将轧辊的表面温度保持在设定值处，其中将工业气体的通流或可 与工业气体的通流相关联的参数用作操作变量。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，轧辊的表面温度的 设定值处于轧材(4)在输入侧(A)的最高温度的+/-20%之间的范围内。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，沿一平行 于轧辊的纵向轴线(19)延伸的冷却区段将工业气体引导到轧辊(1、 2) 上。
全文摘要
本发明基于一种已知的用于冷轧金属轧材(4)的方法，所述轧材(4)为了塑性形变在输入侧进入于相对旋转的轧辊(1、2)之间形成的辊隙(3)，并在输出侧离开该辊隙，所产生的变形热通过供应温度低于轧材的工业气体除去。为了在此基础上提供这样一种冷轧方法——利用该方法一方面可有效防止辊隙区中轧材表面和轧辊表面的腐蚀作用，另一方面可避免轧辊上的水分冷凝以及由于供应大量惰性气体而导致的与健康有关的环境空气中的氧含量的减少，根据本发明提出测定轧辊中的至少一个的表面温度测量值，并根据该测量值设定工业气体的供应量。
文档编号B21B45/02GK101102856SQ200680002195
公开日2008年1月9日 申请日期2006年1月6日 优先权日2005年1月13日
发明者B·米勒, H·克德尔 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司