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EP1399277A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen und schmieren von walzen eines walzgerüstes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen und schmieren von walzen eines walzgerüstes

Info

Publication number
EP1399277A1
EP1399277A1 EP02754755A EP02754755A EP1399277A1 EP 1399277 A1 EP1399277 A1 EP 1399277A1 EP 02754755 A EP02754755 A EP 02754755A EP 02754755 A EP02754755 A EP 02754755A EP 1399277 A1 EP1399277 A1 EP 1399277A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
cooling
lubricant
strip
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02754755A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1399277B1 (de
Inventor
Jürgen Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP1399277A1 publication Critical patent/EP1399277A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1399277B1 publication Critical patent/EP1399277B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0239—Lubricating
    • B21B45/0245—Lubricating devices
    • B21B45/0248—Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0251—Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling and / or lubricating rolls, in particular work rolls of a roll stand and a rolled strip conveyed between them during rolling.
  • vibrations of the work rolls i.e. torsional vibrations of the two work rolls occur against each other.
  • document DE 41 34 599 C1 shows a measure against the high thermal load in the roll gap by subcooling the strip surface and roll surface shortly before the roll gap. This results in a lower heat flow into the roller when the surface layers of the rollers and the rolled strip are supercooled.
  • a relatively large amount of water is required, although the effect is not sufficient with large reductions in thickness.
  • One method of application which has also become established, is still to spray the rolls with an oil / water mixture in front of the roll gap.
  • a small amount of water serves as a carrier medium for the oil.
  • the addition of lubricant is intended to reduce the coefficient of friction and in some cases to create a thin oil separating layer that protects the roller against wear.
  • Another area of technology is for the lubrication and cooling of workpieces in machining processes according to the document It is known from EP 0 69 07 66 to supply the workpieces with at least two immiscible fluids, namely a substrate for reducing the friction between the cutting edge and the workpiece, and a substrate for cooling the cutting edge and the workpiece, the two substrates being stored separately from one another via separate feed lines conveyed to an application organ and sprayed from it onto the workpiece to be machined.
  • the description states that the method and the device achieve a substantial increase in the lubricating and cooling effect and that the means and expenditure required for this in terms of material, energy and equipment are kept within the narrowest possible economic limits.
  • a largely similar method for the lubrication and cooling of cutting edges or workpieces is also known from DE 43 09 134 A1, according to which when the cutting edge and workpiece move relative to the machining area, first the lubricant and only then the coolant in accordance with the required cooling of Workpiece and tool is sprayed on. For this purpose, the temperature of a cutting edge or a tool or a workpiece is determined and the feed rate of one of the two fluids is set in accordance with the determined temperature.
  • the object of the present invention is to provide the roll cooling and roll lubrication to improve a heavily loaded roll stand and to use lubricants more economically.
  • the invention provides for the use of water in the form of spray jets as a coolant in a method of the type mentioned in the preamble of claim 1 for cooling and lubricating rolls, in particular the work rolls of a roll stand and a rolled strip conveyed between them during rolling.
  • water, oil-air mixture, oil-water mixture or oil-water-air mixture as a lubricant
  • the media - water or lubricant - being fed separately to the rollers or the rolling belt and being scrapped at different application points.
  • side of the roller surface or the surface of the rolled strip are applied. Fat or a mixture of fat and medium can be used instead of oil.
  • the lubricant is applied in the form of an oil, oil-air mixture or oil-water mixture, or oil-water-air mixture in order to achieve the most adhesive film possible on largely water-free areas of the roller surface.
  • This ensures a good spreading of the oil film on the roller surface, so that the oil film adheres well and cannot be easily washed off by spray water later on and maintains its full lubricating effect.
  • the same effects are also achieved when using grease as a lubricant component for a grease-medium mixture.
  • the application areas for applying the cooling medium and the lubricant be separated from one another by means of wipers.
  • the so-called wipers which are present anyway, are used to separate the application sites for water and lubricant in the simplest way.
  • the cooling water of the work roll cooling on the outlet side is shielded by the backup roll.
  • water jets are applied on the inlet side in front of the roll gap on the upper and / or lower side of the strip, the water jets preferably being directed against the strip, and that lubricant is applied to an area at the top and bottom the rollers - seen in the direction of rotation - takes place on the inlet side in front of the areas of water application.
  • the water jets there is therefore a direct application of water in front of the roll gap on the upper and / or lower side of the strip, the water jets being primarily aimed at the strip in order not to wash away the previously applied lubricating oil. Nevertheless, the orientation of the water jets indirectly results in additional cooling of the roller surface.
  • the inlet-side roller cooling is deactivated in the case of active lubrication, the excess water from the inlet side being used to intensify the outlet-side roller cooling.
  • the further intensive cooling of the rollers on the outlet side takes place exclusively with water spray. If the lubrication is not active, the roller cooling is activated on the inlet side.
  • a device for cooling and / or lubricating rolls according to the invention in particular the work rolls of a roll stand and a rolled strip rolled and conveyed between them, using water in the form of spray jets as the cooling medium and a lubricant, provides that the media - water and lubricant - in each case separate storage containers and separate feeds to pressurizing elements for water and to pressurizing elements for lubricants are assigned.
  • the arrangement of a lubricant spraying device is provided on the upper roller above a scraper and on the lower roller below a scraper, which is more advantageous Way can be used on the wipers already present in roll stands.
  • a deflection plate or water spreading plate directed against the rolled strip or water spreading plate for the spray jets can be used below the upper inlet-side scraper and above the lower inlet-side scraper in order to distribute the spray water on the rolled belt as evenly as possible and without streaking.
  • This can be a sheet on each side, but also two baffles that focus the water jet in a funnel shape in order to achieve the best possible uniformity of the coolant jet across the width of the rolling surface.
  • a so-called water curtain can be used for cooling the tape, for example according to DE patent 28 04 982, the water emerging from a rectangular slot and being sprayed against the tape.
  • an optimization of the water curtain provides that the opening width of the outlet slot is adjustable in order to accommodate e.g. B. to realize cleaning purposes or variable amounts of water as favorable conditions as possible.
  • Figure 1 shows a side view of the roll cooling and roll lubrication device with schematically indicated spray jets of water and lubricant.
  • Figure 2 shows a further arrangement of nozzles for strip cooling immediately before the roll gap when using a water curtain.
  • Figure 3 shows an alternative arrangement of baffles and shielding shells for separate removal of the lubricant.
  • a roll strip 1 between the work rolls 2, 3 of a roll stand (not shown in detail) is reduced in thickness by approximately 50% in a single pass.
  • the following stands also not shown in more detail, have approximately the same large stitch decreases.
  • a combined use of cooling of the strip and lubrication of the roll surface is carried out with the following measures.
  • the media - water or lubricant - are separate storage containers (not shown in each case) and separate feeds to the pressurizing elements 11, 11 '; 11 "for water 4.5 and assigned to the separate application members 12, 12 'for lubricants 10, 10'.
  • these application members are designed as lubrication and cooling bars.
  • the arrangement of the lubricant bars 12 on the upper work roll 3 is above a scraper 9.
  • the arrangement of the lubricant bar 12 ' is provided on the lower work roll 2 below the scraper 8.
  • the upper water cooling bar 11 for cooling the upper side of the strip 1 is below the scraper 9 and the lower water cooling bar 11 for cooling the lower side of the rolled strip 1 is arranged above the scraper 8.
  • water spray jets 4, 5 are directed onto the roll strip surfaces in front of the roll gap of the work rolls 2, 3.
  • the water spray jets 4, 5 are deflected so that they are possible ht directly in the inlet-side area of the roll gap and there in the application areas 7, 7 'for immediate cooling of the roll des 1 and for indirect cooling of the work rolls 2, 3 achieve the optimal effect.
  • FIG. 3 An alternative arrangement of the deflection plates can also be seen in FIG. 3.
  • a water jet is focused in a funnel shape by means of two baffle plates in order to achieve the best possible uniformity of the jet across the roll width.
  • the lubrication bars 12, 12 ' are provided for generating lubricant spray jets 10, 10'.
  • the lubricant is applied to the largely water-free area of the roll surface of the work rolls to achieve the most adhesive film possible.
  • the spray oil 10, 10 '- seen in the direction of the rotation of the rollers - is applied at a point close to the wipers 8, 9.
  • the lubrication and cooling beams 11, 12 can be controlled so that the inlet-side water cooling 11 "is deactivated in the case of active lubrication and the roller cooling 11" is activated when the lubrication is not active. If the roller cooling 11 "on the inlet side is deactivated, excess water is fed from there to intensify the roller cooling on the outlet side, that is to say the cooling bars 11 'arranged there. It is also possible to switch from the combined roller cooling and roller lubrication with separate loading locations to one exclusive water cooling, with all the water cooling bars 11, 11 '; 11 "shown being activated and the lubricating bars 12 being deactivated as a whole.
  • FIG. 2 A further embodiment of the arrangement is shown in FIG. 2 for strip cooling immediately before the roll gap. Here water 4, 5 emerges from a rectangular slot and is sprayed against the belt 1. With an eccentric adjustment 19, which can be operated manually or by a motor, the slot or opening width can be continuously adjusted by rotating the shaft.
  • An embodiment of the lubricant supply according to FIG. 3 further provides that lubricant 10, 10 'sprayed onto the work roll is passed past and returned to the roll within a shielding shell 16, 16'.
  • the pivotable shielding shell shows a feed line 17, 17 'for the lubricant 10, 10' and a discharge line 18, 18 '.
  • the lubricant can also be drained off to the side and then collected. This means that the lubricant can be processed or disposed of if necessary. This prevents it from accumulating in the cooling circuit.
  • the arrangement of lubricating and cooling bars for lubricants and water spray jets shown in FIGS. 1 to 3 and the method for cooling and lubricating the work rolls of a rolling stand realized with the new arrangement is not only limited to the exemplary embodiment shown, but also includes other variants if they satisfy the invention.

Landscapes

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren von Walzen eines Walzgerüstes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren von Walzen, insbesondere von Arbeitswalzen eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen beim Walzen hindurchgeförderten Walzbandes.
Insbesondere bei der Dünnbrammenwalzung auf kleine Enddicken ist eine hohe Stichabnahme in den einzelnen Walzgerüsten erforderlich. Dabei ergibt sich eine außerordentlich hohe mechanische, aber auch thermische Belastung der Walzen, speziell der Arbeitswalzen. Das hat zur Folge, dass vornehmlich in den vorderen Gerüsten die Oberfläche der Walzen mit zunehmend gewalzter Anzahl von Bändern schlechter wird. Dies äußert sich in Form von rauher werdenden Walzen und sogar im "Schälen" der Walzen, wobei sich stellenweise die Oxidschicht von der Walze ablöst. Eine sich dabei ergebende unregelmäßige Walzenrauhigkeit führt schließlich zum Einwalzen von Zunder in die Bandoberfläche, wodurch die Qualität der Bandoberfläche ebenfalls nachteilig verändert wird.
Bei extrem hohen Stichabnahmen kann auch ein Vibrieren der Arbeitswalzen, d.h. ein torsionsmäßiges Schwingen der beiden Arbeitswalzen gegeneinander auftreten.
Mit Hilfe einer guten Walzenkühlung an der Bandein- und Auslaufseite des Gerüstes kann die Walzentemperatur und damit die geometrische Ausdehnung der Walzen begrenzt werden, sie kann jedoch nicht die hohen thermischen Belastungen im Walzspalt und damit die vorgenannten Schwierigkeiten verhindern.
Im Stand der Technik wird mit dem Dokument DE 41 34 599 C1 eine Maßnahme gegen die hohe thermische Belastung im Walzspalt mittels Unterkühlung der Bandoberfläche und Walzenoberfläche kurz vor dem Walzspalt aufgezeigt. Damit wird bei Unterkühlung der Oberflächenschichten von Walzen und Walzband ein geringerer Wärmefluß in die Walze bewirkt. Um jedoch mit diesem Verfahren eine ausreichende Kühlwirkung zu erreichen, wird eine relativ hohe Wassermenge benötigt, wobei dennoch die Wirkung bei hohen Dickenabnahmen nicht ausreichend ist.
Ein weiteres Verfahren, das Walzenschälen und das Einwalzen von Zunder zu vermeiden bzw. zu vermindern, besteht nach einer in dem Dokument EP 09 08 248 A2 beschriebenen Verfahrensweise darin, die Walzen zu schmieren.
Eine Beaufschlagungsmethode, die sich ebenfalls durchgesetzt hat, besteht weiterhin darin, die Walzen vor dem Walzspalt mit einem Öi-Wasser-Gemisch zu besprühen. Dabei dient eine geringe Wassermenge als Trägermedium für das Öl. Durch die Schmiermittelzugabe soll der Reibwert gesenkt und zum Teil eine dünne Öl-Trennschicht erzeugt werden, welche die Walze vor Verschleiß schützt.
Aus wirtschaftlichen Gründen sowie aus Gründen des Umweltschutzes ist eine Beimengung von Öl zur Erzeugung eines Öl-Wasser-Gemisches bspw. in dem Kühlbalken nach Dokument DE 41 34 599 bei Verwendung hoher Wassermen- ge unerwünscht. Dies hat auch den weiteren Grund, dass bei hoher Wassermenge auch eine entsprechend hohe Ölmenge erforderlich wäre, damit das Mischungsverhältnis optimal bleibt und eine Schmierwirkung erzielt wird. Aus diesem Grunde wird vielfach ein separater kleiner Schmierbalken mit geringer Wassermenge als Trägermedium zum Auftrag des Öles verwendet.
Aber auch bei diesem Verfahren ist das Ergebnis bei hohen Stichabnahmen bezüglich Walzenschälen und Walzenrauhigkeit keineswegs zufriedenstellend. Es wird lediglich eine signifikante Dämpfung der Vibration festgestellt.
Aus einem anderen Gebiet der Technik ist zur Schmierung und Kühlung von Werkstücken bei spanabhebenden Bearbeitungsprozessen gemäß dem Doku- ment EP 0 69 07 66 bekannt, den Werkstücken wenigstens zwei untereinander nicht mischbare Fluide zuzuleiten, nämlich ein Substrat zur Herabsetzung der Reibung zwischen Schneide und Werkstück, sowie ein Substrat zur Kühlung von Schneide und Werkstück, wobei beide Substrate getrennt voneinander bevorratet, über separate Zuführungsleitungen zu einem Applikationsorgan geför- dert und aus diesen auf das zu bearbeitende Werkstück aufgesprüht werden.
Dazu heißt es in der Beschreibung, dass mit dem Verfahren und der Vorrichtung eine wesentliche Steigerung der Schmier- und Kühlwirkung erzielt und die hierfür erforderlichen Mittel und Aufwendungen an Material, Energie und Ein- richtungen in möglichst engen, ökonomischen Grenzen gehalten werden.
Weiter heißt es, dass durch den Auftrag von Schmiermittel und Kühlmittel an getrennten Stellen des Werkzeugs und durch einen sich hierdurch ausbildenden Schmiermittelfilm von extrem hoher Haftfähigkeit und Scherfestigkeit eine wesentlich verbesserte Schmierwirkung und infolgedessen reduzierte Reibung am Werkstück, Werkzeug und Spänen mit weniger Reibungswärme entsteht, wodurch infolge der hierdurch günstigeren Kühlungsbedingungen zugleich die Qualität der bearbeiteten Oberflächen verbessert, der Energiebedarf der Maschine gesenkt und die Standzeiten der Werkzeuge erhöht werden.
Ein weitgehend ähnliches Verfahren zur Schmierung und Kühlung von Schneiden oder Werkstücken ist weiterhin aus der DE 43 09 134 A1 bekannt, wonach bei einer Relativbewegung von Schneide und Werkstück in Richtung auf den Zerspanungsbereich zuerst das Schmiermittel und erst danach das Kühlmittel nach Maßgabe der erforderlichen Kühlung von Werkstück und Werkzeug aufgesprüht wird. Hierzu wird die Temperatur einer Schneide oder eines Werkzeugs oder eines Werkstücks ermittelt und die Aufgaberate eines der beiden Fluide nach Maßgabe der ermittelten Temperatur eingestellt.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Walzenkühlung und die Walzenschmierung bei einem hoch belasteteten Walzgerüst zu verbessern und den Einsatz von Schmiermitteln wirtschaftlicher vorzunehmen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art zum Kühlen und Schmieren von Walzen, insbesondere der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen beim Walzen hindurchgeförderten Walzbandes die Verwendung von Wasser in Form von Sprühstrahlen als Kühlmittel vor, sowie Öl, Öl-Luft- Gemisch, Öl-Wasser-Gemisch oder Öl-Wasser-Luft-Gemisch als Schmiermittel, wobei die Medien - Wasser bzw. Schmiermittel - den Walzen bzw. dem Walz- band getrennt zugeführt und an unterschiedliche Auftragsstellen gerüsteinlauf- seitig der Walzenoberfläche bzw. der Walzbandoberfläche aufgetragen werden. Statt Öl kann auch Fett bzw. ein Fett-Medium-Gemisch verwendet werden.
Mit großem Vorteil ergibt sich hieraus eine optimale Nutzung von jeweils Schmier- oder Kühlwirkung der beiden Medien Wasser und Schmiermittel und damit zugleich eine Senkung des Kraft- und Arbeitsbedarfes, bedingt durch minimierte Reibwerte an den Walzen. Die geschliffene Oberfläche der Walze hält selbst höchsten Beanspruchungen stand. Die bisher beobachteten Materialab- schälungen an den Walzen werden unterbunden. Die Oberfläche des gewalzten Bandes bleibt optimal glatt. Zundereinschlüsse und Rattermarken auf der Bandoberfläche sind eleminiert.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schmiermittel in Form von Öl, Öl-Luft-Gemisch oder Öl-Wasser-Gemisch, oder Öl-Wasser-Luft- Gemisch zur Erzielung eines möglichst haftfähigen Films auf weitgehend wasserfreie Bereiche der Walzenoberfläche aufgetragen wird. Hierdurch wird eine gute Ausbreitung des Ölfilms auf der Walzenoberfläche sichergestellt, sodass der Ölfilm gut haftet und nicht ohne weiteres von später einwirkendem Sprühwasser abgewaschen werden kann und seine volle Schmierwirkung beibehält. Gleiche Effekte werden auch bei Einsatz von Fett als Schmiermittel- Komponente für ein Fett-Medium-Gemisch erzielt. Zur weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Beaufschlagungsbereiche zum Auftragen des Kühlmediums und des Schmiermittels mittels Abstreifern voneinander getrennt werden. Vorteilhafterweise werden hierzu die ohnehin vorhandenen sogenannten Abstreifer benutzt, um die Beaufschlagungsorte für Wasser und Schmiermittel auf ein- fachste Art und Weise zu trennen. Das Kühlwasser der auslaufseitigen Arbeitswalzenkühlung wird von der Stützwalze abgeschirmt.
Weiterhin ist je nach Randbedingungen und sich ergebenden Erfordernissen vorgesehen, dass entweder nur das Schmiermittel an diesem günstigen Beauf- schlagungsort aufgetragen, oder nur die Walzbandkühlung aktiviert werden.
In weiterer Fortbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Beaufschlagung mit Wasserstrahlen einlaufseitig vor dem Walzspalt an der Bandober-und/oder Bandunterseite erfolgt, wobei die Wasserstrahlen bevorzugt gegen das Band gerichtet werden, und dass die Beaufschlagung mit Schmiermittel oben und unten an je einem Bereich der Walzen - in Rotationsrichtung gesehen - einlaufseitig vor den Bereichen der Wasserbeaufschlagung erfolgt. Es erfolgt also erfindungsgemäß eine direkte Beaufschlagung von Wasser vor dem Walzspalt an der Bandober- und/oder Bandunterseite, wobei die Wasser- strahlen vornehmlich auf das Band ausgerichtet sind, um das zuvor aufgebrachte Schmieröl möglichst nicht abzuwaschen. Dennoch erfolgt durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der Wasserstrahlen indirekt eine zusätzliche Kühlung der Walzenoberfläche.
Um den kombinierten Einsatz von Kühlung der Band- und Walzenoberfläche sowie von Walzenschmierung zu optimieren, wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die einlaufseitige Walzenkühlung im Falle von aktiver Schmierung deaktiviert, wobei das überschüssige Wasser von der Einlaufseite zur Intensivierung der auslaufseitigen Walzenkühlung verwendet wird. Die wei- tere intensive Kühlung der Walzen auf der Auslaufseite erfolgt ausschließlich mit Wassersprühstrahlen. Bei nicht aktiver Schmierung wird die Walzenkühlung einlaufseitig aktiviert.
In einer Variante der Erfindung kann auch von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass eine Beaufschlagung des Bandes mit Wasserstrahlen einlauf- seitig und möglichst dicht vor dem Walzspalt mit einer Strahlrichtung gegen die Bandlaufrichtung vorgenommen wird, wobei auch in diesem Falle die Trennung der Beaufschlagungsorte für Wasser und Schmiermittel vorgesehen sein muß.
Eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Kühlen und/oder Schmieren von Walzen, insbesondere der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes und eines zwischen diesem gewalzten und hindurch geförderten Walzbandes unter Verwendung von Wasser in Form von Sprühstrahlen als Kühlmedium und einem Schmiermittel sieht vor, dass den Medien -Wasser und Schmiermittel - jeweils separate Vorratsbehälter sowie getrennte Zuführungen zu Beaufschlagungsor- ganen für Wasser und zu Beaufschlagungsorganen für Schmiermittel zugeordnet sind.
Um die Beaufschlagungsorte der beiden Spritzbalken für Wasser bzw. Schmiermittel voneinander zu trennen, wird in einer Ausgestaltung der Vorrich- tung vorgeschlagen, dass die Anordnung eines Schmiermittel-Sprühorgans an der Oberwalze oberhalb eines Abstreifers und an der Unterwalze unterhalb eines Abstreifers vorgesehen ist, wodurch vorteilhafter Weise auf die ohnehin bei Walzgerüsten vorhandenen Abstreifer zurückgegriffen werden kann.
Zur weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unterhalb des oberen einlaufseitigen Abstreifers und oberhalb des unteren einlaufseitigen Abstreifers jeweils ein gegen das Walzband gerichtetes Umlenkblech bzw. Wasserausbreitblech für die Sprühstrahlen eingesetzt werden, um das Sprühwasser auf dem Walzband möglichst gleichmäßig und ohne Streifenbildung zu verteilen. Es kann sich hierbei je Seite um ein Blech handeln, aber auch um zwei Umlenkbleche, die den Wasserstrahl trichterförmig fokussieren, um eine bestmögliche Gleichmässigkeit des Kühlmittelstrahls über die Breite der Walzfläche zu erzielen.
Alternativ kann für die Kühlung des Bandes auch ein sogenannter Wasservorhang verwendet werden, beispielsweise nach dem DE-Patent 28 04 982, wobei aus einem rechteckigen Schlitz das Wasser austritt und gegen das Band gespritzt wird. Dabei sieht eine Optimierung des Wasservorhangs vor, dass die Öffnungsbreite des Austrittsschlitzes verstellbar ist, um für z. B. Reinigungs- zwecke bzw. veränderliche Wassermengen möglichst günstige Bedingungen zu realisieren.
Eine Aufbringung des Schmiermittels oberhalb des oberen bzw. unterhalb des unteren Abstreifers ermöglicht es, das Schmiermittel nach dem Aufbringen wie- der aufzufangen.
Daraus ergibt sich eine weitere erfinderische Ausgestaltung der Schmiermittel- Beaufschlagung, wobei das auf die Walze aufgespritzte Schmiermittel in eine Abschirmschale eingegrenzt und nach hinten oder zur Seite abgeleitet wird, sodass eine Abführung bzw. Aufbereitung bzw. Entsorgung des Schmiermittels, getrennt von den übrigen Kühlmedien, ermöglicht wird.
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles:
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht der Walzenkühl- und Walzenschmier- Vorrichtung mit schematisch angedeuteten Sprühstrahlen von Wasser und Schmiermittel.
Figur 2 zeigt eine weitere Anordnung von Düsen für die Bandkühlung unmittelbar vor dem Walzspalt bei Einsatz eines Wasservorhangs. Figur 3 zeigt eine alternative Anordnung von Umlenkblechen sowie Abschirmschalen zur separaten Abführung des Schmiermittels.
Gemäß Figur 1 wird ein Walzband 1 zwischen den Arbeitswalzen 2, 3 eines nicht näher dargestellten Walzgerüstes in seiner Dicke um etwa 50 % in einem einzigen Walzstich reduziert. Die ebenfalls nicht näher dargestellten nachfolgenden Gerüste haben in etwa die gleichen großen Stichabnahmen. Um die hohe mechanische aber auch die große thermische Belastung zu begrenzen und die Walzenoberflächen auch bei zunehmend gewalzter Anzahl an Bändern nicht zu verschlechtern, wird ein kombinierter Einsatz von Kühlung der Band- und Schmierung der Walzenoberfläche mit folgenden Maßnahmen durchgeführt.
Bei der gezeigten Kühl- und Schmiervorrichtung sind die Medien - Wasser bzw. Schmiermittel - jeweils nicht näher gezeigten separaten Vorratsbehältern sowie getrennten Zuführungen zu den Beaufschlagungsorganen 11 , 11 '; 11" für Wasser 4,5 und zu den getrennten Beaufschlagungsorganen 12, 12' für Schmiermittel 10, 10' zugeordnet. Im allgemeinen werden diese Beaufschlagungsorgane als Schmier- und Kühlbalken ausgebildet. Die Anordnung der Schmiermittelbalken 12 an der oberen Arbeitswalze 3 ist oberhalb eines Abstreifers 9 vorge- sehen. Die Anordnung des Schmiermittelbalkens 12' ist an der unteren Arbeitswalze 2 unterhalb des Abstreifers 8 vorgesehen. Der obere Wasserkühlbalken 11 zur Kühlung der Oberseite des Bandes 1 ist unterhalb des Abstreifers 9 und der untere Wasserkühlbalken 11 zur Kühlung der Unterseite des Walzbandes 1 ist oberhalb des Abstreifers 8 angeordnet. Mit Hilfe der Wasserkühlbalken 11 werden Wassersprühstrahlen 4, 5 auf die Walzbandoberflächen vor dem Walzspalt der Arbeitswalzen 2, 3 gerichtet. Mit Hilfe des Umlenkbleches 14 oberhalb des Walzbandes 1 und mit Hilfe der Umlenkbleches 13 unterhalb des Walzbandes 1 werden die Wassersprühstrahlen 4, 5 so abgelenkt, dass sie möglichst unmittelbar in den einlaufseitigen Bereich des Walzspaltes auftreffen und dort in den Beaufschlagungsbereichen 7, 7' zur unmittelbaren Kühlung des Walzban- des 1 und zur indirekten Kühlung der Arbeitswalzen 2, 3 zur optimalen Wirkung gelangen.
Eine alternative Anordnung der Umlenkbleche ist auch aus der Figur 3 zu ersehen. Hierbei wird mittels zweier Umlenkbleche ein Wasserstrahl trichterförmig fokussiert, um eine bestmögliche Gleichförmigkeit des Strahls über die Walzbreite erzielen zu können.
Zur Erzeugung von Schmiermittel-Sprühstrahlen 10, 10' sind die Schmierbalken 12, 12' vorgesehen. Das Schmiermittel wird zur Erzielung eines möglichst haft- fähigen Films auf den weitgehend wasserfreien Bereich der Walzenoberfläche der Arbeitswalzen aufgetragen. Dabei wird das Sprühöl 10, 10' - in Richtung der Walzen rotation gesehen - an einer Stelle dicht vor den Abstreifern 8, 9 aufgebracht.
Für eine weitere intensive Kühlung der Arbeitswalzen 2, 3 sind auf der Auslaufseite der Arbeitswalzen weitere Wasserkühlbalken 11 ' angeordnet, aus denen ausschließlich Wassersprühstrahlen 4, 5 gegen die Walzenoberflächen gerichtet sind. Das Kühlwasser der auslaufseitigen Arbeitswalzenkühlung 11' wird von den Stützwalzen 15, 15' abgeschirmt, so dass die Bereiche 6, 6' trocken bleiben
Die Schmier- und Kühlbalken 11 , 12 können so angesteuert werden, dass die einlaufseitige Wasserkühlung 11 " im Falle von aktiver Schmierung deaktiviert wird und bei nicht aktiver Schmierung die Walzenkühlung 11 " aktiviert wird. Falls die Walzenkühlung 11 " auf der Einlaufseite deaktiviert ist, wird überschüs- siges Wasser von dort zur Intensivierung der auslaufseitigen Walzenkühlung, d.h. den dort angeordneten Kühlbalken 11 ' zugeleitet. Auch ist es möglich, von der kombinierten Walzenkühlung und Walzenschmierung mit getrennten Beaufschlagungsorten umzusteuern auf eine ausschließliche Wasserkühlung, wobei alle gezeigten Wasserkühlbalken 11 , 11 '; 11" aktiviert sind und die Schmierbal- ken 12 insgesamt deaktiviert sind. Eine weitere Ausgestaltung der Anordnung zeigt die Figur 2 für die Bandkühlung unmittelbar vor dem Walzspalt. Hier tritt Wasser 4, 5 aus einem rechteckigen Schlitz aus und wird gegen das Band 1 gespritzt. Mit einer Exzenterverstellung 19, die manuell oder motorbetreibbar sein kann, ist die Schlitz- oder Öffnungsbreite mittels Drehen der Welle kontinuierlich einstellbar.
Eine Ausgestaltung der Schmiermittelzufuhr entsprechend Figur 3 sieht weiter vor, dass auf die Arbeitswalze aufgespritztes Schmiermittel 10, 10' innerhalb einer Abschirmschale 16, 16' an der Walze vorbei und wieder zurückgeführt wird. Die schwenkbare Abschirmschale zeigt eine Zuführleitung 17, 17' für das Schmiermittel 10, 10' sowie eine Abführleitung 18, 18'.
Je nach Ausführung kann das Schmiermittel auch seitlich abgeleitet und dann aufgefangen werden. Dadurch ist bei Bedarf eine Aufbereitung bzw. Entsorgung des Schmiermittels möglich. Es wird dadurch vermieden, dass es sich im Kühl- kreislauf anreichert.
Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Anordnung von Schmier- und Kühlbalken für Schmiermittel und Wasser-Sprühstrahlen und das mit der neuen Anordnung verwirklichte Verfahren zur Kühlung und Schmierung der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes ist nicht allein auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst auch andere Varianten, sofern sie der Erfindung genügen.
Liste der Bezugszeichen
1 Walzband
2 Arbeitswalze unten
3 Arbeitswalze oben 4 Wasser-Sprühstrahl oben
5 Wasser-Sprühstrahl unten
6 Beaufschlagungsbereich Schmiermittel
7 Beaufschlagungsbereich Wasser
8 Abstreifer unten 9 Abstreifer oben
10 Schmiermittel
11 Beaufschlagungsorgan Wasser
12 Beaufschlagungsorgan Schmiermittel
13 Umlenkblech unten 14 Umlenkblech oben
15 Stützwalze
16 Abschirmschale
17 Zuführleitung
18 Abführleitung 19 Exzenterverstellung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren von Walzen, insbesondere von Arbeitswalzen (2, 3) eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen gewalzten und hindurch geförderten Walzbandes (1), gekennzeichnet durch
Verwendung von Wasser in Form von Sprühstrahlen (4, 5) als Kühlmedium und Öl, Öl-Luft-Gemisch, Öl-Wasser-Gemisch, oder Öl-Wasser-Luft- Gemisch oder auch Fett bzw. Fett-Medien-Gemisch als Schmiermittel, wobei die beiden Medien - Wasser bzw. Schmiermittel - den Walzen bzw. dem Walzband getrennt zugeführt und an unterschiedliche Auftragsstellen gerüsteinlaufseitig der Walzenoberfläche bzw. der Walzbandoberfläche aufgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel in Form von Öl, Öl-Luft-Gemisch, Öl-Wasser- Gemisch, oder Öl-Wasser-Luft-Gemisch, oder auch Fett bzw. Fett- Medien-Gemisch zur Erzielung eines möglichst haftfähigen Films auf weitgehend wasserfreie Bereiche der Walzenoberfläche aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Beaufschlagungsbereiche (6, 7; 6', 7') zum Auftrag der beiden Medien Wasser bzw. Schmiermittel mittels Abstreifern (8, 9) voneinander getrennt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Randbedingungen und Erfordernis entweder nur ein
Schmiermittel aufgetragen, oder nur die Walzbandkühlung aktiviert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beaufschlagung (7, 7') mit Wasserstrahlen (4, 5) einlaufseitig vor dem Walzspalt an der Bandober- und/oder der Bandunterseite erfolgt, wobei die Wasserstrahlen (4, 5) bevorzugt gegen das Band (1) gerichtet werden, und dass die Beaufschlagung mit Schmiermittel (10, 10') oben und unten an je einem Bereich (6, 6') der Walzen (2, 3) - in Rotati- onsrichtung gesehen - einlaufseitig vor den Bereichen der Wasserbeaufschlagung (7, 7') erfolgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere intensive Kühlung der Walzen (2, 3) gerüstauslaufsei- tig ausschließlich mit Wassersprühstrahlen (4, 5) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (10) - in Richtung der Walzenrotation gesehen - an einer Stelle dicht vor den Abstreifern (8, 9) auf die Walzen und das Kühlmedium (4, 5) möglichst unmittelbar vor dem Walzspalt auf dem Walzband aufgetragen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Walzbandes (1) mit Wasser die Wassersprühstrahlen (4, 5) mit einem Umlenkblech bzw. Wasserausbreitblech jeweils oben und unten gegen das Band (1) abgelenkt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des Walzbandes ein Wasservorhang verwendet wird, der aus einer rechteckigen Sprühdüsenmündung austritt und gegen das Band gerichtet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer weiteren Ausgestaltung des Wasservorhangs die Sprühdüsenmündung eine verstellbare Öffnungsbreite aufweist.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beaufschlagung des Bandes mit Wasserstrahlen (4, 5) einlaufseitig und möglichst dicht vor dem Walzspalt mit einer Strahlrichtung ge- gen die Bandlaufrichtung vorgenommen wird.
12. Verfahren zur Steuerung der Kühlung und/oder Schmierung von Walzen (2, 3) eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen gewalzten und hindurch geförderten Walzbandes (1), unter Verwendung von Wassersprüh- strahlen (4, 5) als Kühlmedium und einem Schmiermittel (10, 10'), dadurch gekennzeichnet, dass die einlaufseitige Walzenkühlung (11") im Falle von aktiver Schmierung deaktiviert, und bei nicht aktiver Schmierung die Walzenkühlung (11 ") aktiviert wird, und dass bei deaktivierter Walzenkühlung der Ein- laufseite überschüssiges Wasser von dort zur Intensivierung der auslaufseitigen Walzenkühlung verwendet wird.
13. Vorrichtung zum Kühlen und/oder Schmieren von Walzen, insbesondere von Arbeitswalzen (2, 3) eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen gewalzten und hindurch geförderten Walzbandes (1), unter Verwendung von Wasser in Form von Sprühstrahlen (4, 5) als Kühlmedium, und Schmiermittel (10, 10'), insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Medien - Wasser bzw. Schmiermittel - jeweils separate Vorratsbehälter, sowie getrennte Zuführungen zu Beaufschlagungsorganen (11, 11', 11") für Wasser (4, 5), und zu Beaufschlagungsorgan (12) für
Schmiermittel (10, 10') zugeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eines Schmiermittel-Sprühorgans (12) an der Oberwalze (3) oberhalb eines Abstreifers (9), und an der Unterwalze (2) unterhalb eines Abstreifers (8) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des oberen, einlaufseitigen Abstreifers (9), und oberhalb des unteren einlaufseitigen Abstreifers (8) jeweils ein gegen das Walzband (1) gerichtetes Umlenkblech (13, 14) bzw. Wasserausbreitblech für die Wasser- Sprühstrahler (4, 5) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Umlenkbleche (13, 14) vorgesehen sind, die den Kühlmittelstrahl (4, 5) trichterförmig fokussieren, derart, dass damit die Gleichmä- ßigkeit des Kühlmittelstrahls über die Breite des Walzbandes (1) weiter verbessert wird.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Walze aufgespritztes Schmiermittel (10,10') in einer Abschirmschale (16, 16') eingegrenzt und nach hinten oder zur Seite abge- leitet wird, und dass eine Abführleitung (18, 18') zur Aufbereitung bzw. Entsorgung von Schmiermittel getrennt von anderen Kühlmedien vorgesehen ist.
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