[发明专利]金属轧制过程中工作辊的预热和热控制及其控制系统

说明书

本文描述了在处理金属片或板之前使用全宽度热喷雾（118）来预热轧机（100）的系统和方法。热喷雾（118）可以单独控制。使用热喷雾可以允许轧机（100）达到操作温度并达到期望的热凸度，使得可以在平直度和厚度精度的公差范围内立即处理金属片或板（102）。轧机（100）的预热可以消除轧机（100）在工作辊加热的过渡期间进行操作的需要，并且可以通过消除或减少废料和轧机停机时间来提高效率。热喷雾（118）也可以与现有的冷却剂系统结合，以提供具有双向温度控制的轧机（100）的热控制系统。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月21日提交的美国临时申请No. 62/221,491的权益，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及金属轧机。更具体地说，本发明涉及使用热喷雾来预热和热稳定金属工作辊和相关联的控制系统。

背景技术

轧机用于将金属坯料处理成金属片或板，方法是使其通过施加压力的大辊并使金属坯料变形。通过使金属坯料经过连续的一系列辊子，相对较厚的金属坯料可逐渐减小成相对较薄的金属坯料，最终形成金属片或板。

在轧制过程中，在金属片或板的表面上保持均匀的厚度（例如，厚度）可能是具有挑战性的。例如，金属片或板在通过工作辊时会产生波纹或波形，并使其厚度减小或变薄。波纹可能尤其是由于在处理期间金属坯料变形引起的工作辊的偏移，使用支承辊引起的工作辊的偏移，以及使用液压致动器向工作辊施加压力引起的工作辊弯曲或偏移。

为了补偿和减少生产期间在金属片或板的面上的不规则性，工作辊可以具有少量的凸度或中凸度，以提高厚度一致性和平直度。作为在工作辊面上的轻微隆起或凹陷的凸度或中凸度可能会导致工作辊在使用期间的偏移。凸度或中凸度可以抵消工作辊的偏移，使得施加到金属坯料上的工作辊的净形状非常接近完美的圆柱体。所得金属片或板将在整个宽度上将具有改善的平直度和厚度一致性。

凸度或中凸度可以是静态的，诸如轻微的桶形地面或形成于工作辊中，或者是动态的，例如由于支承辊的应用、压力或由于温度变化引起的工作辊的膨胀和收缩而具有凸度或中凸度。典型地，在应用静态和/或动态凸度或中凸度之后，工作辊的净形状应该使得工作辊将产生尽可能平坦、最均匀的金属片或板。

通常通过在工作辊上施加冷却喷雾并在工作辊的边缘施加加热喷雾来控制热中凸度（工作辊中由于温度变化引起的中凸度或凸度）以试图在生产期间稳定工作辊温度并且因此稳定工作辊热中凸度。然而，在轧制过程期间轧机的启动和材料的转换产生了工作辊可能没有达到稳定工作辊热凸度的稳态温度的过渡期。为了达到可接受的平直度和厚度控制水平，轧机将经常运行测试或启动材料，以允许工作辊加热到操作温度。这些启动辊接着必须被废弃或进一步处理，因为它们没有达到生产规格。使用启动材料来加热和热稳定工作辊会导致浪费时间和材料，并增加生产成本。

发明内容

本发明的各方面涉及施加到金属轧机中的工作辊的工作面加热喷雾的使用。工作面加热喷雾用于预热工作辊使其达到或接近操作温度。可以在工作辊面上喷涂加热液介质或加热剂，以迅速地建立并稳定热凸度，而不需要使用可能需要废弃或以其它方式处理掉的启动材料。所得轧制启动过程可以减少停机时间，减少浪费，并可以提供改善的过程控制和产品质量。根据本发明的某些实施例，工作面加热喷雾可以均匀地施加到工作辊面上，或者它们可以以不同的速率施加到工作辊的不同区域，以提供工作辊热凸度的额外控制和可调整性。工作面加热喷雾可以单独使用，或与边缘加热喷雾和冷却剂一起使用，以在初始启动后提供热稳定性和改善的产品质量，并且在材料、轧制参数或处理条件变化期间使工作辊热凸度标准化。