热轧方法
【专利摘要】一种用于对通过辊轧机的辊的至少一个机架对半成品金属产品进行热轧制的方法的参数中的至少一个参数(α)进行校准的方法，辊轧机包括至少两个工作辊，该校准方法包括下述步骤：使用以下公式FWS＝(a)来计算前滑比(FWS)，其中，v出是半成品产品离开所述机架的速度，并且v架是工作辊的线速度；根据机架中的所述工作辊的夹紧力(F)的测量值以及先前计算的前滑比(FWS)计算摩擦系数(μ实)的估算值；以及基于所计算的摩擦系数(μ实)的估算值对参数中的所述至少一个参数(α)进行校准。本发明还涉及一种相关的轧制方法，一种相关的辊轧机，以及一种相关的计算机程序产品。
【专利说明】
热车L方法
技术领域
[0001] 本发明设及冶金产品的热社。更具体地，本发明设及用于校准热社过程的至少一 个参数的方法。
[0002] 下文W钢带的热社作为示例，尽管如此，本发明可应用于其他冶金产品一一特别 是侣或其合金一一的热社。
[0003] 通常根据下面描述的方法来制造热社钢带：
[0004] -连续铸造厚度范围为200mm至260mm的板巧；
[0005] -将板巧重新加热至大约1100 °C至1200 °C的溫度；
[0006] -使板巧穿过粗漉社机一一该粗漉社机包括单个可逆机架或相继布置在生产线中 的多个独立机架(例如，五个)--W获得厚度大约为30mm至50mm的带材；
[0007] -使带材穿过精漉社机一一该精漉社机包括带材同时存在于其中的多个机架(例 如，六个或屯个），W使带材具有大约1.5mm至IOmm的厚度，接着进行带材的卷绕。
[000引如此获得的热社带材随后可W经受将使其具有规定的属性的热处理或机械处理， 或者其可W在进行最终的热处理或机械处理之前经历将进一步减小其厚度的冷社。
[0009] 在钢带的热社期间，在精整线的每个机架中，钢带经受精确的确定序列的热和机 械操作(减少量(reduction)、溫度），所述精确的确定序列的热和机械操作受工作漉与位于 漉之间的漉缝中的带材之间的摩擦影响。该序列的操作对带材的质量(表面外观和冶金性 能)有重大影响。
[0010] 因此，首要的是能够测量和控制漉缝中的摩擦。摩擦系数太高导致过量的能量消 耗和漉的迅速裂化W及带材上的表面缺陷。反之，摩擦系数太低会导致滑动问题、带材的导 引问题W及带材在机架中的穿带问题。
[0011] 摩擦系数的校准特别地通过润滑过程得W保证。
[0012] 目前，润滑通常在漉社机的每个机架的水平高度处通过将由水和润滑流体一一通 常为油一一构成的乳液在漉缝的水平高度处注射在漉上而执行。例如，参见US-A-3605473。
[0013] 对于社制新的VHS(非常高的强度，通常在450Mpa与900MPa之间）或UHS(超高强度， 通常大于900MPa)等级的钢和/或新的规格，例如，带材厚度小于3mm的钢对有效润滑的需求 更大。运些钢比如USIBOR⑥或双相钢通常更硬并且需要施加更大的社制力，运降低了 漉社机的生产力。运些钢也可W具有带有较少的菱锋矿的表面组合物，该表面组合物通常 用作第一润滑成分。
[0014] 此外，在当前的社制方法中，为了避免因摩擦系数太高而使得带材无法穿过漉缝 的风险，在带材的社制开始期间停止润滑乳液的注射。W相同的方式，为了防止由于漉上的 润滑乳液的存在而使得下一个带材无法恰当地穿过，在前一个带材的尾端的社制期间停止 润滑乳液的注射。运两个部分一-所述两个部分因此在没有润滑剂的情况下被社制一-必 须被废弃，原因在于它们不具有所需的厚度，运使得浪费了若干米的带材(每个机架从5米 至10米的带材)并且因此就生产力方面造成显著损失。
[0015] 已经提出了多种解决方案来确保有效润滑，并且因此校准摩擦系数W防止社制事 故，比如滑动或者带材未能恰当地穿带。
[0016] 肝-A-2008264828描述了一种热社方法，在该热社方法中，工作漉覆盖有具有特殊 成分的涂层W保证一定值的摩擦系数。
[0017] 肝-A-2005146094描述了一种热社方法，在该热社方法中，通过使用具有特定成分 的润滑油而防止带材滑动。
[0018] 然而，运些解决方案并不能在社制期间连续校准摩擦系数。此外，摩擦系数是下述 各者的函数:构成待社制的带材的材料类型、工作漉的状态(粗糖度、磨损、规模等）、社制速 度W及待实现的减少量的百分比。另外，润滑的效果在运行的开始与结束之间会非常不同， 并且甚至从一个生产线至另一生产线W及从相同生产线上的一个机架至另一机架也会不 同。然而，所提出的解决方案均不能够在过程期间将运些参数的变化考虑在内。
[0019] JPH-A-1156410描述了一种方法，在该方法中，通过传感器来测量由漉社机漉施加 的挤压力，并且然后调节所注射的润滑油的量使得测量的社制力等于目标值。
[0020] 该解决方案的目的是在过程期间调节摩擦系数，但是并没有考虑影响摩擦系数的 所有参数，运使得该解决方案不那么有效。此外，该解决方法引起社制过程期间的不稳定 性一一比如在添加大量的润滑剂W实现所需的力的情况下的速度或牵引力的变化一一的 显著风险。
【发明内容】
[0021] 因此，本发明的目的是提供一种运样的社制方法:在该社制方法中，摩擦系数在生 产期间被可靠且有效地校准，W防止社制事故并且实现最佳输出。本发明的目的还优选地 在于提供一种降低社制过程的不稳定性并且使得能够在带材的整个长度上润滑带材的方 法。
[0022] 为了实现该目的，本发明的第一目的是根据权利要求1所述的校准方法。
[0023] 该校准方法也可W包括在权利要求2至7中所描述的被单独地或W组合的方式考 虑的特征。
[0024] 本发明的另一目的是根据权利要求8的社制方法。
[0025] 该社制方法也可W包括权利要求9至13的被单独地或W组合的方式考虑的特征。
[0026] 本发明的另一目的是根据权利要求14的热漉社机。
[0027] 该漉社机也可W包括权利要求15的特征。
[0028] 本发明的另一目的是根据权利要求16的计算机程序。
【附图说明】
[0029] 通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。
[0030] 为了说明本发明，已经进行了测试并且将通过非限制性示例的方式一-特别地参 照附图一-对所述测试进行描述，在附图中：
[0031] -图1示出了配备有根据本发明的校准装置的一个实施方式的双机架漉社机，
[0032] -图2示出了在根据本发明的校准方法的一个实施方式中使用的不同变量，
[0033] -图3示出了根据本发明的第一实施方式的控制图，
[0034] -图4示出了根据本发明的第二实施方式的控制图，
[0035] -图5示出了在使用根据本发明的校准方法的测试期间作为时间的函数的马达扭 矩和油的注射开始，
[0036] -图6示出了在使用根据本发明的校准方法的测试期间作为时间的函数的社制带 材在机架的出口处的厚度。
【具体实施方式】
[0037] 图1示出了正在漉社机中社制的金属带材B，该漉社机包括两个机架1、2,在所述两 个机架1、2中，带材B例如被用于钢带的热社的精漉社机同时接合。该类型的漉社机通常包 括5个机架、6个机架或7个机架。机架1、2中的每一者通常包括两个工作漉Ia、Ia '和2a、2a ' W及两个支承漉化、化'和化、2b'。每个机架通过一对马达Cl、C2(未示出）启动。两个工作漉 之间的距离一一分别为la-la'和2a-2a'一一被称为漉缝S(未示出）并且该距离借助于压下 机构7来调节。
[0038] 漉在每个机架的水平高度处通过注射装置3-一诸如例如使得能够喷射油和水乳 液的喷射喷嘴--来润滑。
[0039] 根据本发明的一个实施方式，速度测量装置4在带材的行进方向上定位在第一机 架的出口处，该装置4使得能够在带材离开机架时测量带材的速度va。该装置可W是例如光 学测量装置比如激光测速仪。该速度测量使得能够基于W下公式来实时计算FWS(前滑)比：
[0040]
(公式 1 )
[0041 ]其中：
[0042] -va是例如借助于装置4测量的带材在机架的出口处的速度。
[0043 ] -V架根据W下公式计算出的工作漉的线速度：
[0044] V架=?R (公式 2)
[0045] 其中，R是工作漉的半径，CO是例如由脉冲发生器测量到的工作漉的角速度）
[0046] 速度VA和速度V架可W W速度的任何单位来表示，尽管速度V&和速度V架两者都必须 W同一单位来表示。同样地，表示角速度《的单位必须与表示V架的单位相一致。
[0047] 此外，根据本发明的一个实施方式，在每个机架的水平高度处还设置有使得能够 实时测量工作漉的压下力F的力测量装置5。运些装置一一其对本领域技术人员而言是众所 周知的一一例如可W是安装在机架的立柱上或安装在压下机构7下面的应变计。
[0048] 所测得的压下力F和带材在出口处的速度V出的数据被传输至处理单位6,该处理单 位6然后可W根据运些测量值和其他先前记录的参数将设置例如发送至润滑剂乳液注射喷 嘴3或者发送至压下机构7。
[0049] 下面参照图3对使得能够执行根据本发明的校准方法的一个实施方式的处理单位 6进行描述。
[0050] 带材在机架的出口处的速度V出W及工作漉的角速度CO在生产线中测量并且它们 的值被发送至第一计算机8。该第一计算机8包括存储有工作漉的半径R的值的至少一个内 部存储器，运使得能够计算工作漉的线速度V架并且随后根据公式1计算前滑比FWS的值。
[0051] 计算出的FWS值随后被传输至第二计算机9,该第二计算机9还接收由传感器5实时 测量的压下力F的值作为输入数据。该第二计算机包括存储有参数Pi的至少一个内部存储 器。运些参数Pi是选择用于计算摩擦系数峡的模型(model)的函数。
[0052] 不同的简化模型可W适于根据前滑FWS的值和压下力F的值来进行摩擦系数y实的 计算。运些模型在其总体概述方面是已知的，但在其如本发明中所描述的特定应用中是未 知的。
[0053] 通过示例的方式，下面将描述出于本发明的目的对化owan模型W及对本领域技术 人员而言已知的其他模型比如SIMS模型或Bland&Ford模型的使用。在下述文献中对运S种 模型中的每种模型的一般理论进行了描述，例如，针对化owan模型而言，在1943年6月的 《Proceedings of the Insti1:ute of Mechanical !Engineers》第150卷第1 号第140-167页 中 E. Oro wan 的('The calculation of roll pressure in hot and cold flat rolling,''； 针对Sims模型而言，在 1954年6月的《Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers》第168卷第I号第191-200页中R.B.Sims的"The calculation of roll force and torque in hot rolling mills,";针对Bland&Ford 模型而言，在 1948 年 6 月的 《Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers》第149卷第144页中 D.R.Bland和H.Ford的('The Calculation of Roll Force and Torque in Cold Strip Rolling with Tensions,"。
[0054] 为了使用化owan模型实时计算摩擦系数鸣;，参数Pi是带材的入口厚度e人和出口厚 度e出，带材的入口张力O入和出口张力〇出，其中，在该示例中，运些参数在社制开始就被设定， 但是运些参数也可W被实时估算或测量。在图2中图示了运些参数。
[0055] 基于该数据，第二计算机9还计算摩擦系数y实，该数据被传输至处理器10实的计 算时间小于等于IOOrns并且优选地小于等于50ms。
[0056] 处理器10的输入数据有y实、基于图表或建模所确定的摩擦系数的目标值y目，根据 社制的带材的钢的等级，在所考虑的设备上社制的带材的千米数、漉的磨损、所使用的油的 类型等、W及参数〇〇。该参数是将被用于校准摩擦系数峡的过程参数a的初始值。
[0057] 例如，该参数可W是润滑油的注射流量Q油。可W例如借助于图表或通过建模来确 定初始值。
[0058] 然后，摩擦系数的值y实与摩擦系数的目标值巧进行比较。如果运两个值之间的差 异的绝对值I y目-鸣d大于预定值A，则计算参数Qn的新的值并且应用该值使得所计算的摩 擦系数y实的值为更接近目标值阳的值，运样做的目的是防止带材未能恰当地穿过并且在峡 <阳+A的情况下防止滑动或者在不满足鸣对i目+ A的情况下防止工作漉过早磨损W及表面 缺陷。例如，可W减小或者增大润滑油的注射流量0?。优选的是，出于在漉的冷却散热方面 W及恰当操作方面的考虑，保持乳液中的水流恒定W确保所注射的乳液覆盖漉的大部分。
[0059] 带材的离开速度V出的测量与收到设定值Qn之间所经过的时间小于等于500ms，并 且优选地小于等于150ms。
[0060] 测量、计算和校准的接续也可W被重复直到所考虑的带材的社制结束为止W及直 到社制运行结束为止。
[0061] 图4示出了根据本发明的第二实施方式的控制图。
[0062] 与W上所描述的且在图3中图示的第一实施方式的不同之处在于分别由计算机8 和计算机9计算的FWS值和y实值被传输至第二处理器11。因此，该第二处理器的输入数据为 FWS、峡W及一组参数P2。运些参数P2是选择用于计算摩擦系数峡的模型的函数。
[0063] 如果在前述实施方式中使用化owan模型，则参数P2为带材的入口厚度e入和出口厚 度e出，带材的入口张力O入和出口张力〇出、漉的半径R，其中，在该示例中，运些参数在社制开 始就被设定，但是运些参数也可W被实时估算或测量。P2还包括所考虑的漉社机机架的变 形模量M。该模量一一其通常Wt/mm表示一一的特点在于机架的弹性变形与社制力关联。
[0064] 基于该数据，处理器例如计算必须被施加 W获得厚度ea的社制力F'的值。
[0065] 参数a的新值会导致其他参数的改变，并且因此产生诸如例如机架的出口处的厚 度不足的问题。
[0066] 如果所注射的油流量Q油被改变，则摩擦系数y实被改变，并且因此由漉在带材上施 加的力F被改变。即，进而转变为带材在机架的出口处的厚度e出被改变，如图5中所图示的。 因此，可能在机架的出口处获得令人不满意的厚度。如果该问题发生，则可W使用与用于计 算峡的模型相同的模型，但是在相反的方向上。在化owan模型的运种情况下，参数入口厚度 e入、e出;张力0入、〇出;直径D;目标摩擦系数巧；W及计算出的前滑比被输入W由此得出待施加 至带材的力F' W及根据下面的公式3得出所需的漉缝变化A S，并且因此改变限定漉缝的压 下机构7的位置。
[0067]
[006引 其中；
[0069] -F'是由处理器11计算出的社制力的值。
[0070] -F是由传感器5测量的社制力的值。
[0071 ] -M是所考虑的机架的变形模量。
[0072] 运=个变量的单位必须相互一致，并且例如可W是，力F和力F'的单位是牛顿，变 形模量M的单位是N/mm。
[0073] 借助逆模型的相同的计算原理可W用于控制社制过程的其他参数，比如机架的上 游张力O入和下游张力O出，W防止正在社制的带材在出口处的速度中断。
[0074] W上参照图3和图4所描述的处理单元包含不同的元件比如计算器或处理器，但还 可W设想使得能够执行不同的计算和设定操作的同一个处理器，或者可W执行计算和设定 步骤的任何其他可能的构型。测试
[0075] 根据本发明的热社方法通过对钢带进行DWI(压薄拉伸)而被执行，其中，所使用的 润滑油是标准的市售油。
[0076] 图5和图6中图示了结果。
[0077] 如图5中所图示的，注射流量Q油在带材的头端的社制期间为零。运是慎重的选择， 原因在于，该测试主要致力于带材的尾端的润滑。
[0078] 另一方面，可W看出，油注射流量0?被调节直到带材的社制结束为止，运意味着带 材的尾端在存在润滑剂的情况下也被社制，现有技术中并非如此。
[0079 ]图6示出了带材在机架出口处的厚度ea为社制时间的函数。应当指出的是，在10秒 之后该厚度ea下降，该下降对应于W上所解释的。所注射的油流量Q油的改变导致所施加的 力F的改变，并且在运种情况下导致了在带材离开机架时带材的厚度ea的很大的减小量。由 于图4中图示的校准，新的压下力F'被计算并且漉缝S被改变，由此W获得满足消费者所期 望的出口厚度e出。在该图6中能够观察到厚度e出的增加和维持不变。
[0080]在该测试期间既未发生下一个带材的前滑也未发生下一个带材的任何不当穿过， 运意味着摩擦系数被可靠且有效地校准。此外，能够在有润滑剂的情况下对带材的端部进 行社制，而不对下一个带材的社制产生任何的影响。
【主权项】
1. 一种用于对在包括至少两个工作漉的至少一个漉社机机架中对半成品金属产品的 热社处理的参数中的至少一个参数(Cl)进行校准的方法，其中，所述校准方法包括下述步 骤： -通过W下公式计算前滑比(FWS):其中，va是所述半成品产品在相应的机架的出口处的速度，并且V架是所述工作漉的线 速度； -根据所述机架中的所述工作漉的压下力(F)的测量值W及先前计算出的所述前滑比 (FWS)来计算估算的摩擦系数(峡)；W及 -基于所计算出的估算的摩擦系数(峡)对所述参数中的至少一个参数(Ct)进行校准。2. 根据权利要求1所述的校准方法，其中： -在计算估算的摩擦系数(y实)的步骤期间，预设摩擦系数的目标值(yg)，并且实时计算 所述摩擦系数(峡)； -在所述校准步骤期间，如果I阳-峡I大于预定值（A )，则将对应的处理参数(a)调节成 使得I y曰-峡I变得小于等于所述预定值（A )。3. 根据权利要求1或2所述的社制方法，其中，在计算所述前滑比之前，测量所述半成品 产品在所述机架的出口处的速度(V山，并且所述(V山的测量与所述摩擦系数(峡)的计算之 间的时间小于等于100ms。4. 根据权利要求3所述的社制方法，其中，所述V加勺测量与所述ii实的计算之间的时间小 于等于50ms。5. 根据前述权利要求中的一项所述的社制方法，其中，在所述va的测量与所述热社处 理的所述参数中的所述至少一个参数(a)的校准之间的时间小于等于500ms。6. 根据前述权利要求中的任一项所述的校准方法，包括校正步骤，所述校正步骤在对 所述处理的所述参数中的至少一个参数(Ci)进行校准的步骤之后，并且所述校正步骤包括 根据所计算出的前滑比(FWS)的值W及所述摩擦系数(峡)的值对所述压下力F进行校准。7. 根据前述权利要求中的任一项所述的校准方法，包括校正步骤，所述校正步骤在对 所述处理的所述参数中的至少一个参数a进行校准的步骤之后，并且所述校正步骤包括根 据所计算出的前滑比(FWS)的值W及所述摩擦系数(峡)的值对所述带材的入口张力(OA)和 出口张力(0出)进行校准。8. -种用于在包括至少两个工作漉的至少一个漉社机机架中对半成品金属产品进行 热社的方法，其中，所述方法中的参数中的至少一个参数a借助于根据前述权利要求中的任 一项所述的校准方法进行校准。9. 根据权利要求8所述的社制方法，其中，在介于所述工作漉之间的漉缝的水平高度处 注射由油和水组成的润滑乳液，并且其中，所述方法的所述参数中的至少一个参数a是所述 油的注射流量(战由)。10. 根据权利要求8或9中的一项所述的社制方法，其中，社制的所述金属半成品产品是 侣带。11. 根据权利要求8或9中的一项所述的社制方法，其中，社制的所述金属半成品产品是 钢带。12. 根据权利要求11所述的社制方法，其中，社制的钢带是非常高强度或超高强度的钢 带。13. 根据权利要求11或12所述的社制方法，其中，在社制结束时社制的钢带具有小于等 于3mm的厚度。14. 一种用于执行根据权利要求8至11中的任一项所述的社制方法的热漉社机。15. 根据权利要求12所述的热漉社机，其中，所述半成品产品在所述漉社机机架的出口 处的速度vW昔助于激光测速仪进行测量。16. -种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括软件指令，在所述软件指令被计算 机实施时，所述软件指令执行根据权利要求1至7中的任一项所述的校准方法。
【文档编号】B21B37/00GK105916603SQ201380081821
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2013年12月24日
【发明人】克里斯蒂安·莫雷托, 尼古拉斯·佩特, 安德雷·库蒂里耶
【申请人】安赛乐米塔尔公司