本發(fā)明涉及一種冷軋軋制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
：目前，現(xiàn)代冷軋機(jī)的生產(chǎn)中，基于軋制效率、成材率及制造成本的考慮，一般采用連軋方式進(jìn)行生產(chǎn)。但連軋生產(chǎn)過程面臨投資巨大，軋制道次固定，生產(chǎn)靈活性差等問題。因此在生產(chǎn)部分高強(qiáng)度、薄規(guī)格的冷軋鋼種產(chǎn)品時(shí)，也通常會(huì)用單機(jī)架可逆軋制設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，主要考慮此類軋機(jī)生產(chǎn)過程可以不受到機(jī)架數(shù)量和軋制道次的限制。通常，在冷軋技術(shù)生產(chǎn)中，會(huì)采用復(fù)雜的乳化液系統(tǒng)向軋輥輥縫和帶材表面噴灑一定量的乳化液，如圖1所示，圖1為現(xiàn)有單機(jī)架冷軋機(jī)1結(jié)構(gòu)示意圖，在上工作輥4和下工作輥5之間軋制帶鋼6，8為帶鋼6的當(dāng)前道次的軋制方向，現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)置有兩個(gè)輥縫乳化液噴射機(jī)構(gòu)7，分別設(shè)置在上工作輥4與帶鋼6的輥縫處以及下工作輥5與帶鋼6的輥縫處，該輥縫乳化液噴射機(jī)構(gòu)7在冷軋機(jī)1進(jìn)行每一道次軋制時(shí)開啟，該道次軋制完畢后關(guān)閉。該輥縫乳化液噴射機(jī)構(gòu)所噴射的乳化液進(jìn)入軋制變形區(qū)后，首先依附于軋輥和帶材的表面，形成薄薄的潤(rùn)滑油膜，起潤(rùn)滑作用，而水分又能帶走軋制過程中的變形熱和摩擦熱，起到冷卻的作用。而乳化液的工藝潤(rùn)滑制度(乳化液的流量、乳化液的濃度、乳化液的初始溫度)對(duì)乳化液本身的潤(rùn)滑與冷卻效果起著舉足輕重的影響，其影響規(guī)律極其復(fù)雜。生產(chǎn)出來帶鋼表面 會(huì)帶有微量的軋制油分，其起到防銹和保護(hù)鋼板的作用，但此層油的存在也會(huì)顯著影響后續(xù)的涂鍍加工，因此需要徹底的清洗，而過高的軋后鋼板表面殘油的存在，通常會(huì)顯著增加清洗加工的成本及難度，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)發(fā)生清洗不干凈的問題。大型連軋機(jī)組通常會(huì)在最后一個(gè)機(jī)架采用低濃度(<1.0％)大流量的乳化液沖洗帶鋼表面并伴隨高壓空氣吹掃，控制冷軋鋼的表面殘油在一個(gè)非常低的水平，通常在350mg/m2(單面鋼板殘留量)以下。在單機(jī)架軋機(jī)中缺乏連軋機(jī)那樣的低濃度乳化液沖洗工序，也沒有高壓氣體吹掃，因此整個(gè)產(chǎn)品的表面殘油通常會(huì)在500mg/m2(單面鋼板殘留量)以上。造成后續(xù)清洗困難。專利號(hào)為cn201020118214.6(一種可處理冷軋廢水中表面活性劑與殘油的除浮油裝置，鞍鋼股份有限公司)提出一種對(duì)冷軋廢水內(nèi)的表面活性劑及浮油處理的裝置和辦法，其主要核心的思想是通過將冷軋的廢水收集靜置于特殊的冷軋廢水裝置內(nèi)，然后通過重力的作用，并采用大量鼓入氣體，使得密度小的殘油漂浮在水面并由此分離殘油的目的，此種做法主要是對(duì)冷軋生產(chǎn)的廢水殘油有去除作用，對(duì)于生產(chǎn)過程中吸附于鋼板表面的殘油沒有任何的作用。專利號(hào)為cn200720126431.8(帶鋼表面除油裝置，中國(guó)重型機(jī)械研究院)，提出另一種在軋機(jī)的生產(chǎn)過程中去除帶鋼表面殘油的方法和裝置，其主要是在軋機(jī)的出口帶鋼的上下表面設(shè)置兩個(gè)輥?zhàn)?，在工作時(shí)其壓入帶鋼的上下表面，然后通過真空抽吸的作用將帶鋼表面的殘油吸走，此方法可以有效減少帶鋼表面的殘油總量，但是由于整套設(shè)備需要設(shè)置真空泵、輥套和液壓移動(dòng)系統(tǒng)等等機(jī)械設(shè)備，投資非常龐大且占地空間也大，因此也較難具有實(shí)用性。專利號(hào)為cn201010033308.8(二次冷軋機(jī)組軋制模式下工藝潤(rùn)滑制度綜合優(yōu)化方法，燕山大學(xué))，提出另一種在生產(chǎn)過程中控制帶鋼表面殘油的方法，其主要思想是通過對(duì)一系列目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算，通過生產(chǎn)前軋制速度、乳化液的溫度和濃度的一系列迭代計(jì)算，得到一個(gè)最佳的優(yōu)化軋制工藝規(guī)程，最終顯著降低生產(chǎn)時(shí)帶鋼產(chǎn)品殘油量、提高帶鋼表面清潔性的目標(biāo)。這種做法對(duì)表面殘油的控制簡(jiǎn)單有效，也無需增加特定的設(shè)備，但在生產(chǎn)過程中由于需要頻繁變化乳化液的溫度和濃度等值，對(duì)于單機(jī)架冷軋機(jī)不具備可實(shí)用性，僅僅適合于二次冷軋機(jī)組。現(xiàn)有技術(shù)在解決冷軋機(jī)生產(chǎn)的帶鋼表面殘油問題時(shí)，都存在著一些難以使用或者成本過高的問題，或方法不具備廣泛適用性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明提供一種單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置和方法，用于有效地控制單機(jī)架軋制鋼板的表面殘油。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置，包括：第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)，所述乳化液噴射機(jī)構(gòu)具備第一噴射口和第二噴射口，所述第一噴射口和第二噴射口設(shè)置在軋機(jī)入口處，且所述第一噴射口設(shè)置在帶鋼上方，用于朝帶鋼上表面噴射乳化液，所述第二噴射口設(shè)置在帶鋼下方，用于朝向帶鋼的下表面噴射乳化液。優(yōu)選的，所述第一噴射口和第二噴射口配置為分別垂直朝向所述帶鋼的上下表面噴射乳化液。同時(shí)的，還具備第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)，所述第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)具備所述乳化液噴射機(jī)構(gòu)具備第三噴射口和第四噴射口，所述第三噴 射口和第四噴射口設(shè)置在軋機(jī)出口處，且所述第三噴射口設(shè)置在帶鋼上方，用于朝帶鋼上表面噴射乳化液，所述第四噴射口設(shè)置在帶鋼下方，用于朝向帶鋼的下表面噴射乳化液。優(yōu)選的，所述第三噴射口和第四噴射口配置為分別垂直朝向所述帶鋼的上下表面噴射乳化液。本發(fā)明還提供一種冷軋軋制帶鋼表面殘油控制方法，基于上述的冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置，具備以下步驟：步驟一，所述軋機(jī)開始對(duì)帶鋼進(jìn)行軋制，當(dāng)軋機(jī)完成倒數(shù)第二道次軋制后，所述輥縫乳化液噴射機(jī)構(gòu)以及所述第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)都停止噴射乳化液；步驟二，預(yù)設(shè)軋制后帶鋼表面單位面積的目標(biāo)殘油控制量m0，計(jì)算獲取目標(biāo)摩擦系數(shù)μt；步驟三，所述軋機(jī)開始對(duì)帶鋼進(jìn)行最后一道次軋制，調(diào)節(jié)軋機(jī)機(jī)架前張力為tf、機(jī)架后張力為tb，開啟所述第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)，并設(shè)定本道次開始時(shí)所述第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)的乳化液噴射量qv，并預(yù)設(shè)乳化液噴射量最小值qm。步驟四，記錄軋制過程中軋制力p、帶鋼寬度b、帶鋼入口厚度h、帶鋼出口厚度h、軋輥泊松比γr、楊氏模量er、半徑r、機(jī)架平均變形抗力kp、機(jī)架后張力tb、機(jī)架前張力tf，并計(jì)算當(dāng)前摩擦系數(shù)μ；步驟五，判斷當(dāng)μ≥μt時(shí)，維持所述乳化液噴射量qv直至當(dāng)前道次軋制結(jié)束；當(dāng)μ＜μt時(shí)，減少所述乳化液噴射量qv，并返回步驟四。優(yōu)選的，所述步驟五中：當(dāng)所述乳化液噴射量qv減少到所述乳化液噴射量最小值qm時(shí)，維持所述第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)的乳化液噴射量至所述乳化液噴射量最小值qm。具體的，步驟二中，目標(biāo)摩擦系數(shù)μt的計(jì)算方法為：μt＝a+d·ηr·ηξ……(1)其中，公式(1)中，ηr為軋輥軋制公里數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的影響，其計(jì)算方法為公式(2)，a為摩擦系數(shù)的模型基本參數(shù)，d為模型的設(shè)定基本參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，a的取值范圍一般在0.01-0.015，d的取值范圍一般在30-150左右；公式(2)中，l為當(dāng)前生產(chǎn)軋輥的軋制公里數(shù)，b0、b1、b2為模型中軋制公里數(shù)的作用參數(shù)，取值范圍根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，一般的模型中，其取值范圍分別為：b0為-15～-1，b1為-1*10-18～-9*10-17；b2為-7.5*10-12～-2.5*10-11；公式(1)中，ηξ為當(dāng)前軋制情況下軋制油及乳化液特性對(duì)摩擦系數(shù)的影響，其計(jì)算方法為公式(3)，c1、c2為模型中軋制油和乳化液特性的作用參數(shù)，其中c1的取值范圍為-2～-10，c2的取值范圍為-0.002～-0.1；公式(3)中ξ0為當(dāng)前工況下的預(yù)設(shè)軋制后鋼板的殘留油膜厚度，其計(jì)算方法為其中ρ為當(dāng)前條件下的軋制油的基本密度。具體的，步驟五中，當(dāng)前摩擦系數(shù)μ的計(jì)算方法為：其中，公式(5)～(8)中，r'、κ、ψ、ε均為中間參數(shù)。優(yōu)選的，步驟四中，所述乳化液噴射量為qv通常為800～2000l/(m·min)。優(yōu)選的，所述乳化液噴射量最小值qm通常為60～700l/(m·min)。本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置和方法，僅在現(xiàn)有的軋機(jī)基礎(chǔ)上增加了第一乳化液噴射和第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)，技術(shù) 和設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要對(duì)軋機(jī)進(jìn)行硬件升級(jí)，效果明顯，可以較為有效和簡(jiǎn)單的由本發(fā)明提出的算法對(duì)單機(jī)架可逆機(jī)組生產(chǎn)過程中帶鋼最終的表面殘油進(jìn)行調(diào)節(jié)。附圖說明圖1為現(xiàn)有單機(jī)架冷軋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制方法的流程圖。具體實(shí)施方式下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作原理等作進(jìn)一步的說明。圖2為本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，在冷軋機(jī)1的入口端設(shè)置第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3，用于配合現(xiàn)有的輥縫乳化液噴射機(jī)構(gòu)7，朝帶鋼6的上下表面噴射乳化液，該第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3具備設(shè)置在帶鋼6上方的第一噴射口21和設(shè)置在帶鋼6下方的第二噴射口22，該第一噴射口21和第二噴射口22分別垂直朝帶鋼6的上下表面噴射乳化液。圖3為本發(fā)明的單機(jī)架冷軋軋制帶鋼表面殘油控制裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式中，冷軋機(jī)1為可逆冷軋機(jī)，除設(shè) 置有實(shí)施方式1中的第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3外，在冷軋機(jī)1的出口端還設(shè)置有第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)4，該第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)4同樣具備設(shè)置在帶鋼6上方的第三噴射口23和設(shè)置在帶鋼6下方的第四噴射口24，第三噴射口23和第四噴射口24分別垂直朝帶鋼6的上下表面噴射乳化液。根據(jù)可逆冷軋機(jī)1的特殊性，在正向軋制帶鋼6時(shí)，控制第一乳化液噴射裝置3，并在反向軋制帶鋼6時(shí)，控制第二乳化液噴射裝置4，從而達(dá)到控制帶鋼6表面殘油的目的，第一乳化液噴射裝置3和第二乳化液噴射機(jī)構(gòu)4的控制方法相同。本發(fā)明還提供一種冷軋軋制帶鋼表面殘油控制方法，圖4為該方法的流程圖。如圖所示，該方法包括以下步驟：步驟一s1,軋機(jī)1對(duì)帶鋼進(jìn)行n(n>1)道次生產(chǎn)，當(dāng)?shù)趎-1道次軋制結(jié)束后，停止輥縫乳化液噴射7及所述的第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)的3乳化液噴射；步驟二s2，預(yù)設(shè)目標(biāo)殘油控制量m0，計(jì)算目標(biāo)摩擦系數(shù)μt；本步驟中，目標(biāo)摩擦系數(shù)μt的計(jì)算方法為：μt＝a+d·ηr·ηξ……(1)其中，公式(1)中，ηr為軋輥軋制公里數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的影響，其計(jì)算方法為公式(2)，a為摩擦系數(shù)的模型基本參數(shù)，d為模型的設(shè)定基本參數(shù)，a和d的值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，a的取值范圍一般在0.01-0.015，d的取值范圍一般在30-150左右；公式(2)中，l為當(dāng)前生產(chǎn)軋輥的軋制公里數(shù)，b0、b1、b2為模型中軋制公里數(shù)的作用參數(shù)，取值范圍根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，其取值范圍分別為：b0為-15～-1，b1為-1*10-18～-9*10-17；b2為-7.5*10-12～-2.5*10-11；公式(1)中，ηξ為當(dāng)前軋制情況下軋制油及乳化液特性對(duì)摩擦系數(shù)的影響，其計(jì)算方法為公式(3)，c1、c2為模型中軋制油和乳化液特性的作用參數(shù)，其中c1的取值范圍為-2～-10，c2的取值范圍為-0.002～-0.1；公式(3)中ξ0為當(dāng)前工況下的預(yù)設(shè)軋制后鋼板的殘留油膜厚度，其計(jì)算方法為其中ρ為當(dāng)前條件下的軋制油的基本密度；步驟三s3，軋機(jī)1開始對(duì)帶鋼進(jìn)行第n道次軋制，調(diào)節(jié)軋機(jī)機(jī)架前張力至tf、機(jī)架后張力至tb，開啟第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3，并設(shè)定其乳化液噴射量為qv，本實(shí)施方式中，乳化液噴射量為qv優(yōu)選為800～2000l/(m·min)，同時(shí)設(shè)定乳化液噴射量最小值qm，本實(shí)施方式總?cè)榛簢娚淞孔钚≈祋m為60～700l/(m·min)。步驟四s4，記錄軋制過程中軋制力p、帶鋼寬度b、帶鋼入口厚度h、帶鋼出口厚度h、軋輥泊松比γr、楊氏模量er、半徑r、機(jī)架平均變形抗力kp、機(jī)架后張力tb、機(jī)架前張力tf，并計(jì)算當(dāng)前摩擦系數(shù)μ，本實(shí)施方式中，當(dāng)前摩擦系數(shù)μ的計(jì)算方法為：其中，公式(4)～(8)中，r'、κ、ψ、ε均為中間參數(shù)。步驟五s5-s6，判斷當(dāng)μ≥μt時(shí)，維持第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3的乳化液噴射量qv直至當(dāng)前道次軋制結(jié)束；當(dāng)μ＜μt時(shí)，減少第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3乳化液噴射量qv并返回步驟四。優(yōu)選的，在本實(shí)施方式中步驟五還包括：，當(dāng)所述乳化液噴射量qv減少到預(yù)設(shè)的乳化液噴射量最小值qm時(shí)，維持所述第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)的乳化液噴射量至所述乳化液噴射量最小值qm。本實(shí)施方式以實(shí)際生產(chǎn)為例，說明冷軋軋制帶鋼表面殘油控制方法。步驟一，軋機(jī)1對(duì)帶鋼進(jìn)行n(n>1)道次生產(chǎn)，當(dāng)?shù)趎-1道次軋制結(jié)束后，停止輥縫乳化液噴射7及所述的第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3的乳化液噴射；步驟二，預(yù)設(shè)目標(biāo)殘油控制量m0為250mg/m2，根據(jù)公式(1)到(2)計(jì)算目標(biāo)摩擦系數(shù)μt，具體的參數(shù)如下表：ρa(bǔ)dlb0b1b2c1c2kg/m3//m/////9100.0126272659-3.4-2.1×10-7-1.75×10-12-1.62×1071.29×1013經(jīng)過計(jì)算，得到目標(biāo)摩擦系數(shù)μt為0.074；步驟三，設(shè)置冷軋機(jī)機(jī)架前張力至tf為123mpa、機(jī)架后張力至tb為101mpa，開啟第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3，并設(shè)定其乳化液噴射量為qv為1500l/(m·min)。步驟四，軋機(jī)1在第n道次正常穩(wěn)速生產(chǎn)時(shí)，入口帶鋼6厚度1.430mm，最終出口的厚度1.280mm，軋制速度在250m/min時(shí)。采集的實(shí)際軋制數(shù)據(jù)如下表：pbhherγrrkptbtfknmmmmmmmpanammmpampampa619212201.431.2802100000.29851140101125根據(jù)公式(4)～(6)計(jì)算摩擦系數(shù)μ＝0.036；步驟五，判斷此時(shí)μ＜μt從而能降低第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3的乳化液噴射量為qv至850l/(m·min)，并返回步驟五重新計(jì)算摩擦系數(shù)μ，獲得的μ＝0.076，從而維持第一乳化液噴射機(jī)構(gòu)3的乳化液噴射量為qv直到結(jié)束。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，相關(guān)設(shè)備成熟且安裝便利無需對(duì)現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)，可以較為有效地控制單機(jī)架軋制鋼板的表面殘油，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和操作沒有特殊的需求，具有較高的使用價(jià)值。以上，僅為本發(fā)明的示意性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不偏離本發(fā)明的工作原理的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明作出多種改進(jìn)，這均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12