1、輥縫間的熱力學(xué)行為是冷軋的重要研究?jī)?nèi)容。加工硬化使金屬的變形抗力增大，金屬的變形熱與摩 擦熱使軋件和軋輥的溫度升高,輥系間的熱量流動(dòng)使軋輥軸向溫升不均勻,產(chǎn)生熱凸度。理論計(jì)算可 知，在薄帶材寬度方向上存在1 C的溫差，將導(dǎo)致2I單位的平直度變化2。對(duì)于現(xiàn)代高速、大軋制 力的軋機(jī)，這一點(diǎn)更為突出。所以選擇合適的冷卻潤(rùn)滑劑，對(duì)控制板形十分重要。其中軋制油的工作 溫度、工作壓力、流量和分布是主要影響因素。軋制油溫度和流量的選擇對(duì)于現(xiàn)代高速冷軋機(jī)，連續(xù)軋制30 min后,工作輥面溫度可升至100 C以上。輥面軸向溫差最初可達(dá) 到15 C，之后逐漸趨于熱平衡。連續(xù)軋制1h以上,輥面溫差可降為510 C2

2、 。由于軋輥熱凸度 是一個(gè)緩慢變化的過(guò)程，軋制冷卻液噴射也是一個(gè)相對(duì)緩慢的控制過(guò)程,所以一般經(jīng)驗(yàn)是將冷卻液的 工作溫度控制在4060 C （鋁箔軋機(jī)更高一些）。如果冷卻液的溫度過(guò)低，與工作輥的溫差過(guò)大，會(huì) 使工作輥面局部產(chǎn)生急冷效果，反而使輥縫形狀?lèi)夯?軋出的板形難以控制。另外會(huì)在整個(gè)輥身徑向 形成內(nèi)熱外冷的效果，增大軋輥內(nèi)應(yīng)力，降低軋輥的使用壽命。軋制冷卻液流量是根據(jù)輥系間的熱量平衡來(lái)設(shè)計(jì)的。有些廠(chǎng)家取軋機(jī)主電機(jī)功率的1/ 3作為輥系間 的總發(fā)熱量,冷卻液的流量、密度、比熱和出口溫升則是總吸熱量的函數(shù)。也有些廠(chǎng)家直接取主電機(jī) 功率絕對(duì)值的1. 52. 0倍作為軋制冷卻液流量的設(shè)計(jì)值。例如：主

3、電機(jī)功率為4 000 kW,則冷卻液 流量設(shè)計(jì)成6 0008 000 L/ min。對(duì)于箔軋機(jī)一般取上限。與傳統(tǒng)理論不同的是，某些軋機(jī)設(shè)計(jì)廠(chǎng)家明確提出，單純?cè)龃罄鋮s液流量并不能提高輥凸度的控制能 力。因?yàn)檐堓佋诟咚傩D(zhuǎn)過(guò)程中與冷卻液之間的熱量交換主要集中在軋輥表層。噴射瞬間，輥面溫度 迅速下降，相當(dāng)于在軋輥表面形成一層冷隔,阻礙了進(jìn)一步的熱量交換,所以無(wú)謂的增大冷卻液流量 并不能起到冷卻軋輥的效果，還要相應(yīng)增加油箱、管路等設(shè)施和加熱/冷卻能力，這樣是不經(jīng)濟(jì)的。冷卻液噴嘴的結(jié)構(gòu)和布置噴嘴結(jié)構(gòu)是依據(jù)噴出液流的散射面、散射角、噴射壓力等的需要來(lái)設(shè)計(jì)的。有試驗(yàn)顯示在液流沖擊 區(qū)內(nèi)，軋制油傳熱系數(shù)最大而

4、且均勻，而漫流區(qū)內(nèi)傳熱系數(shù)相對(duì)較低2 。所以在布置上應(yīng)保證整個(gè) 輥面寬度上都有液流沖擊區(qū)覆蓋。沖擊區(qū)應(yīng)呈斜向平行或人字形交叉布置，這樣有利于充分覆蓋。沖 擊區(qū)不易過(guò)多交疊，以免相互干擾。圖1所示為6重冷軋機(jī)軋制油噴嘴在高向上的布置。圖中A排為上、下工作輥縫間的基本潤(rùn)滑噴嘴, 開(kāi)/閉式設(shè)計(jì),每個(gè)噴嘴間距為52 mm ,流量約占軋制油總量的20 %;B排和C排為分段冷卻噴嘴，多 為電磁閥控制脈沖開(kāi)閉，噴嘴間距為52 mm和26 mm兩種，流量約占軋制油總量的70 %,在整個(gè)輥形控 制中起主要作用;D排為支撐輥基本潤(rùn)滑噴嘴，間距為104mm ,開(kāi)/閉式設(shè)計(jì),流量占軋制油總量的5 %10 %。應(yīng)與板形

5、測(cè)量輥的探頭間距相當(dāng)，以便對(duì)應(yīng)控制，如圖2所示。中間區(qū)域噴嘴間距為52 mm, 總寬度與最小可軋帶材寬度相當(dāng)；邊部區(qū)域噴嘴間距是26 mm ,這樣就增加了邊部區(qū)域輥形的控制精 度。邊部補(bǔ)償冷卻軋機(jī)連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后,輥系間的熱平衡雖已建立,但整個(gè)工作輥面上仍然會(huì)存在510 C的溫 差。在輥身中部與帶材接觸區(qū)域,變形熱集中，輥面溫度最高，但溫度分布相對(duì)平緩;軋輥兩端無(wú)料區(qū) 及輥頸處因散熱最快，溫度最低;與軋件邊部接觸的兩個(gè)區(qū)域輥面的溫度梯度最大,圖3顯示了整個(gè) 輥面軸向的溫度分布情況。其結(jié)果是帶材邊部形成緊邊，距邊部1020 mm處表現(xiàn)為細(xì)小的波浪。這類(lèi)板形缺陷不同于通常的二 肋波浪，而是一種更

6、高次的板形缺陷。對(duì)此有些廠(chǎng)家采用了邊部噴射熱油的辦法,以減緩帶材邊部接 觸區(qū)輥面的溫度梯度。這在一定程度上使帶材緊邊得到了控制。近幾年新建的冷軋機(jī)上多數(shù)都安裝 了此裝置。熱油供應(yīng)是由從軋機(jī)凈油箱中分離出的一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)來(lái)完成,有單獨(dú)的溫控裝置,熱油溫 度約為7085 C?？梢栽贑排噴射梁之外上下單獨(dú)各設(shè)置一排噴嘴,也可以仍采用B排或C排噴射 梁上邊部區(qū)域的噴嘴，但要能夠?qū)崿F(xiàn)冷/熱切換。一般同一時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟的熱油噴嘴數(shù)上下兩側(cè)共12 個(gè)。經(jīng)過(guò)熱油噴射補(bǔ)償后的輥溫分布曲線(xiàn)如圖3中虛線(xiàn)所示。冷卻液的控制方式用調(diào)整冷卻量的方法來(lái)調(diào)整輥縫形狀是一個(gè)相對(duì)緩慢的控制過(guò)程。有經(jīng)驗(yàn)顯示,軋輥對(duì)冷卻液的響應(yīng) 時(shí)間約為

7、4 s2 。所以用常規(guī)的控制方式存在很大的滯后性,控制精度不高。而目前所采用的模糊 推理控制法就可以很好地解決這一問(wèn)題。首先設(shè)定以下幾種模糊推理的隸屬度函數(shù)：（1）形狀偏差：當(dāng)軋輥形狀偏差小于某值（AN）時(shí)，定義為負(fù)偏差;形狀偏差大于某值（AP）時(shí)，定義 為正偏差；當(dāng)介于AN與AP之間時(shí)，定義為無(wú)偏差。 形狀時(shí)間變化：當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)軋輥形狀向小于某值（BN）變化時(shí)，定義為偏差減?。划?dāng)形狀向大 于某值（B P）變化時(shí)，定義為偏差增大；介于BN和B P之間時(shí)，定義為不變化。B P :形狀時(shí)間變化 增大（3）形狀空間變化:單位時(shí)間內(nèi)軋輥凸度變化速度低于某值（CF）時(shí)，定 義為勻速變化；單位時(shí)間內(nèi)軋輥凸

8、度變化速度大于某值（CB）時(shí)，定義為快速變化;介于CF與CB之 間時(shí)定義為緩慢變化。隸屬度函數(shù)關(guān)系如下：上述A、B、C三者互為時(shí)間的導(dǎo)數(shù)關(guān)系。利用軋機(jī)出口側(cè)板形應(yīng)力計(jì)檢測(cè)到的板形偏差信號(hào)，轉(zhuǎn)換 成輥縫形狀偏差量,作為該邏輯關(guān)系的條件量。相應(yīng)的推理原則是：如果同時(shí)滿(mǎn)足A = AP&B = B P&C = CB，則冷卻量a=大量;：如果同時(shí)滿(mǎn)足A = AP&B = B P&C = CF，則冷卻量a=中等;Ill:如果同時(shí)滿(mǎn)足A = AP&B = BN &C = CF，則冷卻量a =少量。同樣，輥縫形狀為負(fù)偏差A(yù) = AN時(shí)，也要實(shí)施相應(yīng)的冷卻策略，減少或停止冷卻量。通過(guò)對(duì)高向上 的多排冷卻液噴咀采?。築開(kāi) C開(kāi) B、C同開(kāi) B、C同關(guān)等多種控制手段，實(shí)現(xiàn)冷卻 量從小到大的調(diào)整。結(jié)束語(yǔ)在冷軋鋁板