用于熱金屬輥軋中的定向潤滑的制造方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本申請要求2013年3月15日提交的第61/798, 769號美國臨時專利申請的權益， 所述申請是以引用方式全部并入本文。
[0002] 本發(fā)明涉及用于熱輥乳金屬板的制造方法和設備。特定地說，本發(fā)明提供增強潤 滑以改進經輥乳金屬板（諸如經熱輥乳的鋁）的表面質量的制造方法和設備。

【發(fā)明內容】

[0003] -方面，本發(fā)明提供增強定向潤滑以改進經輥乳金屬板的表面質量和生產效率的 制造方法和輥乳機設備。本發(fā)明尤其有利于在具有多個輥架的輥乳機中對鋁進行熱輥乳。
[0004] 根據某些方面，本發(fā)明提供將潤滑劑（通常未充分乳化的潤滑劑）輸送到一或多 個潤滑噴嘴以排放到輥筒，優(yōu)選地指向夾輥或咬合件（例如咬合噴嘴）。一方面，未充分乳 化的潤滑劑只被輸送到具體輥乳機輥架、輥筒或集管（header)。在某些實施例中，未充分乳 化的潤滑劑可以不同量或成分輸送到不同的輥乳機輥筒堆疊、輥筒或集管。此定向潤滑允 許按照需要改進對具體輥乳機輥架處的潤滑劑的控制（例如增加或降低摩擦）。一般來說， 另外的潤滑劑或潤滑劑成分的輸送速率應致使其不超過組成潤滑劑的日常添加速率。用未 充分乳化的潤滑劑進行的定向潤滑可迅速地改進經輥乳鋁的表面質量且改進輥乳加工處 理期間潤滑的一致性。此特征還可用于通過按照控制鋁與頂部對底部工作輥筒之間的摩擦 差異的需要降低或增加工作輥筒與鋁帶表面之間的摩擦來克服各種其它輥乳機控制問題， 或克服由一些輥乳機輥架處的滑移產生的張力問題。
【附圖說明】
[0005] 圖1示出了常規(guī)輥乳機的示意圖。
[0006] 圖2A到2B示出了根據本發(fā)明的某些方面的鋁熱連乳機的示意圖。
[0007] 圖3示出了根據本發(fā)明的方面的常規(guī)集管（在視圖I、II中示出）和經修改集管 (在視圖III中示出）。
[0008] 圖4示出了根據本發(fā)明的方面的具有另外的咬合噴灑器集管的連乳機。
[0009] 圖5以圖表例證熱輥乳期間具有不同乳化劑濃度的潤滑劑對油膜厚度的影響。
[0010] 圖6以圖表例證熱輥乳期間具有不同油水濃度的乳狀液的潤滑劑對油膜厚度的 影響。
[0011] 圖7以圖表此較具有以乳狀液的形式使用的潤滑劑的熱輥乳負載與用于呈無水 的純形式的相同潤滑劑的輥乳負載。
【具體實施方式】
[0012] 如本文中描述，本發(fā)明的實施例涉及一種輥乳機，其用于熱輥乳金屬，尤其涉及以 具有輥筒堆疊的多個輥架的輥乳機對鋁進行熱輥乳，且涉及用于輥乳金屬的方法。
[0013] 熱帶輥乳機中的金屬（諸如鋁）的輥乳是一種眾所周知的金屬形成過程。在輥 乳金屬形成過程中，金屬坯料被輸送通過稱作輥筒堆疊的一對輥筒或輥乳為卷盤或切割為 板。輥乳過程的類型是根據經輥乳金屬的溫度而分類。如果金屬溫度在輥乳期間超過其再 結晶溫度，那么所述過程被稱作熱輥乳；如果溫度保持低于再結晶溫度，那么所述過程被稱 作冷輥乳。通常，金屬經輥乳通過多個輥架或輥筒堆疊，金屬板隨著其通過每一堆疊減小其 厚度且形成光滑的加工表面。不同的堆疊可具有不同配置或操作條件或所施加的壓力，其 取決于所述過程。
[0014] 圖1描繪具有三個輥筒堆疊（堆疊 A、堆疊 B和堆疊 C)的常規(guī)輥乳機，通過所述輥 乳機的金屬板1在熱輥乳金屬形成過程中減小厚度。因為輥乳期間金屬的傳入金屬溫度、 摩擦和變形在每一堆疊的輥筒中產生大量的熱量，所以輥乳機包含冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系 統(tǒng)將冷卻流體（諸如水但是更通常的是水中的潤滑油乳狀液）排放到輥筒上以轉移熱量且 防止輥筒在金屬形成過程期間過熱。通常，冷卻系統(tǒng)包含冷卻劑栗10,所述冷卻劑栗10將 相同的冷卻流體栗送通過冷卻系統(tǒng)的各個排放噴嘴。冷卻系統(tǒng)包含輥筒冷卻劑集管23,每 一輥筒冷卻劑集管23含有經引導朝向輥筒堆疊的入口側的2行或3行噴嘴24,所述輥筒堆 疊將冷卻流體排放到所述對輥筒的上游側上的輥筒表面上。一些輥乳機還可具有冷卻劑噴 嘴，其瞄準每一輥筒堆疊的金屬出口側處的輥筒。
[0015] 為了提供一致水平的摩擦，具有相對較低濃度的潤滑劑的水中潤滑劑乳狀液用作 冷卻流體，所述冷卻流體然后遍及冷卻系統(tǒng)的所有噴嘴而排放。乳化潤滑劑在輥乳期間在 輥筒的表面上提供潤滑劑的薄層。因為水和潤滑劑通常不可混合，所以為了防止分離和保 證用冷卻水輸送一致量的潤滑劑，使用乳化劑來形成乳化以保證潤滑劑更均勻地分布在冷 卻水內。這些常規(guī)技術的一個缺陷是，某些配方與所希望的配方相此可需要更多乳化劑，因 為乳化劑的存在可減小潤滑劑的整體效果且還增加成本。另一缺陷是，潤滑劑乳狀液從所 有冷卻噴嘴排放使得按照特定輥筒堆疊或經輥乳產品的需要修改潤滑劑的濃度的能力有 限。此外，熱輥乳機冷卻劑的典型維護需要部分傾瀉使用中的冷卻劑，因為其已被污染。此 造成所浪費的潤滑劑與其在冷卻流體中的濃度成比例。
[0016] 為了避免沉積的潤滑劑比需要的潤滑劑更多，通常使用具有相對較低含量的乳化 潤滑劑的冷卻流體。即使使用這些技術，仍然可發(fā)生摩擦變動，從而造成經輥乳金屬的不良 表面質量和/或過量的輥乳負載，使得金屬上的工作輥筒的摩擦過量或由于摩擦不充分而 造成滑移。在許多常規(guī)系統(tǒng)中，一旦觀察到過量摩擦或困難，另外量的潤滑劑（例如，油、合 成油等等）被注射到共同輥乳機供應冷卻劑管線中，有時候無乳化劑通過所有冷卻劑集管 和噴嘴排放，此過程通常稱作"榨汁"。此通過增加潤滑層，因而減小其中需要另外潤滑的堆 疊輥筒以及每一其它輥筒堆疊中的摩擦，而暫時解決了所述問題。因為潤滑劑合并到整個 冷卻系統(tǒng)的冷卻流體中，所以為了避免超過冷卻劑中的潤滑劑的所需濃度，以此方式添加 潤滑劑通常只可持續(xù)有限的持續(xù)時間或以極低"榨汁速率"進行。例如，如表1中的實驗結 果表明，冷卻劑供應栗的吸入側上持續(xù)15分鐘的330加侖的榨汁潤滑劑（幾=通常無乳化 劑的熱輥乳配方）的添加引入到冷卻流體中，從而只有多出大約6. 25%的油以疏松油滴的 形式流到輥乳機。此直接潤滑效應持續(xù)時間在10分鐘到15分鐘之間，所持續(xù)的時間等于 輥乳2卷金屬板的時間。汁液潤滑劑栗送速率越高，可產生流到輥乳機的潤滑劑的量的增 加更大，例如添加多出9. 1 %的潤滑劑持續(xù)10分鐘。
[0017] 表1 :熱輥乳冷卻劑榨汁期間的相對油濃度增加 冷卻劑流速[GPM] 15,712 油濃度[% ] 8 油流速[GPM] 457 SJ 總體積[Gal] 330 添加/生效時間[min] 15 10 SJ 流速[GPM] 22 33 作為SJ的油的部分[% ] 6.25 97?
[0018] 考慮到上述內容，以常規(guī)潤滑方法進行的輥乳增加成本且降低產量，以及使輥乳 過程復雜化，因為當觀察到與潤滑不足相關聯的問題時必須延遲并調整一些產品的輥乳。 此方法還可需要改進或主冷卻劑成分調整。因此，需要一種輥乳機設備和方法，其改進金屬 板的熱輥乳的潤滑的一致性和對所述潤滑的控制、避免與常規(guī)方法相關聯的缺陷，且改進 輥乳而不會不必要地復雜化或增加與輥乳過程相關聯的成本和時間。另外，如果這些方法 或設備可被合并作為常規(guī)輥乳機的修改或改造，那么其將是進一步所需的。
[0019] -方面，本發(fā)明允許熱輥乳設備的選定輥筒堆疊和/或咬合噴灑器噴嘴的定向潤 滑，這允許更一致的潤滑和對不同輥筒堆疊中的潤滑的控制。本發(fā)明的實施例允許的改進 潤滑提供改進的表面質量且增加產量和生產效率。在某些方面，定向潤滑包含未充分乳化 的潤滑劑（可能但是不一定具有少量或無乳化劑）到經引導朝向輥筒堆疊的夾輥（咬合噴 灑器）的潤滑噴嘴的輸送，用于特定堆疊的潤滑噴嘴是由集管進料。因為在這些方面，另外 潤滑劑的輸送只定向到咬合噴灑器且只定向到具體集管，所以所輸送的潤滑劑的總量低于 當前"非定向"榨汁方法下的總量。此允許"定向潤滑"或"榨汁"使用更長時間周期，從而 改進大量卷盤的表面質量。例如，隨著330GPM的咬合噴灑流通過所述兩個噴嘴，相同的330 加侖的榨汁潤滑劑的直接效果可延長到188分鐘（假設與冷卻劑中最初存在的油相關，注 射速率產生6. 25%另外的油）或可延長到125分鐘，使得注射速率產生9. 1%另外的油。所 述效果的持續(xù)時間的這些增加將允許改進易拉罐罐體底料（CES)卷取或通常需要常規(guī)的 榨汁技術的其它表面敏感合金的輥乳日常生產。
[0020] 圖2A到4中描繪了根據上述方面的本發(fā)明的實施例。圖2A說明提供潤滑劑到堆 疊 A的定向和控制輸送的輥乳機。管道系統(tǒng)已經修改使得先前通過所有排的噴嘴（冷卻劑 和咬合噴灑器）排放相同冷卻流體的工作輥筒冷卻排放噴嘴配置成通過咬合噴灑器噴嘴 排放形成于固定混合器中的疏松乳狀液的潤滑劑且通過冷卻劑噴嘴排放冷卻流體。