DE10003303A1 - Crowning of a cased roll, used in two-strand thin slab casting or schedule-free hot rolling, is prevented by convection medium transport between the roll center and roll core surface channels and axial passage to a return pump - Google Patents
Crowning of a cased roll, used in two-strand thin slab casting or schedule-free hot rolling, is prevented by convection medium transport between the roll center and roll core surface channels and axial passage to a return pumpInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Vermeiden des thermischen Ballens insbesondere beim Warmwalzen aber auch beim Kaltwalzen von Stahl, Aluminium und ähnlichen metallischen Werkstoffen mittels einer Mantelwalze, bestehend aus einem geschmiedeten hochfesten Walzenkern, einem auf den Walzenkern aufgeschrumpften Walzenmantel sowie in die Oberfläche des Walzenkernes symmetrisch eingearbeiteten schraubenförmigen Nuten zur Bildung von Kanälen für die Strömungsführung eines Konvektionsmediums zwischen dem Walzenmantel und dem Walzenkern, wobei die Kanäle sich symmetrisch von der Mitte der Mantelwalze zu den Enden der Mantelwalze erstrecken. Des weiteren betrifft die Erfindung die Anwendung des Verfahrens bzw. der Mantelwalze in Walzwerken sowie ein Arbeitsverfahren zur Montage und Demontage des Walzenmantels auf dem Walzenkern der erfindungsgemäßen Mantelwalze.The invention relates to a method and a device for avoiding the thermal bales especially in hot rolling but also in cold rolling of Steel, aluminum and similar metallic materials by means of a jacket roller, consisting of a forged high-strength roll core, one on the Roll core shrunk onto the roll shell and into the surface of the Rolled core symmetrically incorporated helical grooves to form Channels for the flow of a convection medium between the Roller shell and the roller core, the channels being symmetrical from the center the jacket roll to the ends of the jacket roll. Furthermore, the invention relates to the application of the method or Jacket roller in rolling mills as well as a working procedure for assembly and disassembly of the roll jacket on the roll core of the jacket roll according to the invention.
Mantelwalzen, bestehend aus einem Walzenkern und einem unabhängig davon gefertigten und auf den Walzenkern aufgeschrumpften Walzenmantel, wurden in der Vergangenheit schon häufiger vorgeschlagen. Ihr besonderer Vorteil besteht darin, daß der Walzenkern nach Demontage des verschlissenen Mantels wiederverwendet werden kann, wodurch Mantelwalzen niedrigere Betriebskosten als vergleichbare Vollwalzen haben. Walzenmantel und Walzenkern können dabei ohne Schwierigkeiten aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden, so kann beispielsweise ein hochfester geschmiedeter Walzenkern eingesetzt werden, um hohe Drehmomente zu übertragen, gepaart mit einem Walzenmantel aus besonders verschleißfestem Material. Mantelwalzen nach dem Stand der Technik sind beispielsweise in der europäischen Patentschrift 0 371 177 B1 dokumentiert. Jacket rolls, consisting of a roll core and an independent one manufactured and shrunk on the roll core, were in the Past proposed more often. Your particular advantage is that the roller core is reused after dismantling the worn jacket can be, which means lower rollers lower operating costs than comparable Have full rolls. Roller jacket and roller core can be done without difficulty are made from different materials, for example high-strength forged roller core can be used to high torques transferred, paired with a roller jacket made of particularly wear-resistant Material. Cladding rollers according to the prior art are for example in the European Patent 0 371 177 B1 documented.
Beim Warmwalzen wird naturgemäß Wärme vom heißen Walzgut auf die Walze übertragen. Ein Teil der Wärme wird unmittelbar, nachdem der erwärmte Bereich der Walzenoberfläche den Walzspalt verläßt, durch das von außen auf die Walze gegebene Kühlwasser wieder abgekühlt. Allerdings kann nicht die gesamte Wärme abgeführt werden, sondern ein Teil der Wärme dringt in Richtung der Walzenachse in die Walze ein. Dadurch beginnt sich die gesamte Walze langsam zu erwärmen. Der Wärmeaustausch ist vergleichsweise langsam, da die treibende Kraft, die Wärmeleitung, vergleichsweise große Entfernungen von der Walzenmitte zu den Walzenrändern überbrücken muß. Auch Bereiche außerhalb des unmittelbaren Kontaktes zwischen Band und Walze erwärmen sich mit zunehmender Walzzeit, so daß sich prinzipiell eine Aufheizung der Walze über der Zeit, beginnend mit dem Walzenmantel, ergibt.During hot rolling, heat is naturally transferred from the hot rolling stock to the roll transfer. Part of the heat is immediately after the heated area of the Roller surface leaves the nip, through the outside of the roller given cooling water cooled down again. However, not all of the heat are dissipated, but part of the heat penetrates in the direction of the roller axis the roller. As a result, the entire roller slowly begins to heat up. The Heat exchange is comparatively slow because the driving force that Heat conduction, comparatively large distances from the center of the roll to the Bridge edges must bridge. Even areas outside of the immediate Contact between the strip and the roller heat up with increasing rolling time, see above that in principle there is a heating of the roller over time, starting with the Roll jacket, results.
Bedingt durch die Aufheizung der Walze ergibt sich eine thermische Dehnung der Arbeitswalze, die sogenannte thermische Bombierung, die näherungsweise proportional zur Aufheizung ist und sich nur langsam mit der Zeit einstellt. Diese thermische Bombierung der Arbeitswalze ist unerwünscht, da sie zu Profilfehlern im Walzspalt und damit am Band führt. Um die Profilfehler zu vermeiden, sind Korrekturen durch das Profilstellglied, z. B. der Arbeitswalzenbiegung, erforderlich. Die Stellgliedcharakteristik, z. B. die Walzenbiegung, kann aber Profilfehler durch Aufheizen der Arbeitswalze nicht exakt korrigieren, d. h. es bleibt ein Restfehler übrig. Außerdem verringert der erforderliche Anteil der Stellgliedkorrektur für die thermische Bombierung der Walze die Möglichkeiten der Profilkorrektur.Due to the heating of the roller, there is a thermal expansion of the Work roll, the so-called thermal crowning, approximately is proportional to the heating and is slow to develop over time. This Thermal crowning of the work roll is undesirable because it leads to profile defects in the Roll gap and thus leads to the belt. To avoid the profile errors are Corrections by the profile actuator, e.g. B. the work roll bend required. The Actuator characteristic, e.g. B. the roll bending, but can cause profile errors Do not correct the heating of the work roll exactly, d. H. a residual error remains. It also reduces the amount of actuator correction required for thermal Crowning the roller the possibilities of profile correction.
Beim Kaltwalzen wird bedingt durch die entstehende Umformenergie in Walzgut und Walze Wärme erzeugt; die Probleme bzgl. des thermischen Verhaltens sind ähnlich gelagert.Cold rolling is caused by the forming energy in rolling stock and Roller generates heat; the thermal behavior problems are similar stored.
Anders als beim Einsatz von Mantelwalzen in der Papierindustrie oder beim Kaltwalzen müssen beim Warmwalzen von Stahl und Aluminium sehr große Drehmomente durch die Mantelwalzen übertragen werden. Durch die Wahl von hochfesten Schmiedestählen als Walzenkern kann bei Mantelwalzen ein vergleichbar höheres Drehmoment am Walzenzapfen übertragen werden als bei konventionellen Walzen. Diese Drehmomente müssen aber von der Schrumpfverbindung zwischen Walzenmantel und Walzenkern aufgenommen werden, d. h., der Schrumpfsitz muß auf das maximale, insbesondere beim Anstichstoß auftretende Drehmoment ausgelegt sein. Die einzubeziehende Sicherheit des Schrumpfsitzes ergibt sich aus dem Verhältnis des theoretisch übertragbaren Drehmomentes zum größten auftretenden Moment und sollte mindestens 1,5 betragen.Unlike when using jacket rollers in the paper industry or at Cold rolling must be very large when hot rolling steel and aluminum Torques are transmitted through the jacket rollers. By choosing high-strength forged steels as a roll core can be compared with jacket rolls higher torque is transferred to the roll neck than with conventional ones Rollers. However, these torques must be between the shrink connection Roll jacket and roll core are included, d. that is, the shrink fit must be on the maximum torque, in particular when tapping is designed his. The safety of the shrink fit to be included results from the Ratio of the theoretically transferable torque to the largest occurring Moment and should be at least 1.5.
Hinzu kommt, daß bei jedem Walzenwechsel die in der Walzenwerkstatt nachgeschliffenen kalten Arbeitswalzen im Gerüst eingesetzt werden. Die Arbeitswalzen besitzen vor dem Walzen vom Walzenkern bis zur Mantelaußenfläche näherungsweise konstante Temperatur in axialer und radialer Richtung. Kommt die Mantelwalze beim Warmwalzen mit dem warmen Band in Berührung, so wärmt sich zunächst der Walzenmantel schneller aus als der Walzenkern. Dadurch dehnt sich der Walzenmantel relativ zum Walzenkern und der Schrumpfsitz lockert. Dieser Effekt führt dazu, daß eine weitere Sicherheit für Erwärmung des Mantels gegenüber dem Walzenkern in den Schrumpfsitz eingebracht werden muß. Dabei ist zu beachten, daß die Montage der Mantelwalzen große Übermaße erfordert und somit große Temperaturdifferenzen beim Fügen. Bei unsachgemäßer Handhabung können sich die Mantelwalzen bei der Montage thermisch ungleichmäßig abkühlen und so verziehen, daß sie nicht mehr eingesetzt werden können.In addition, with each roll change in the roll workshop regrinded cold work rolls can be used in the stand. The Work rolls have before rolling from the roll core to the outer surface approximately constant temperature in the axial and radial directions. Comes the When the hot roll is in contact with the hot strip, the jacket roll warms up First, the roll shell out faster than the roll core. This causes the Roller jacket relative to the roller core and the shrink fit loosens. This effect leads to further security for heating the jacket against the Roll core must be inserted into the shrink fit. It should be noted that the assembly of the jacket rollers requires large oversizes and thus large Temperature differences when joining. With improper handling, the Cool the jacket rollers thermally unevenly during assembly and warp them, that they can no longer be used.
Schließlich müssen die durch Anschmiegung der Arbeitswalze an die Stützwalze entstehenden Querkräfte kompensiert werden.Finally, they have to be made by fitting the work roll to the backup roll resulting transverse forces are compensated.
Neben dem Schrumpfsitz ist die Größe der Schrumpfspannungen an der Mantelaußenfläche zu beachten. Je größer das Schrumpfübermaß gewählt wird, desto größer sind die verbleibenden Spannungen an der Außenfläche der Mantelwalzen und desto anfälliger ist die Mantelwalze für Rißbildungen. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Betriebsbedingungen der Mantelwalze im Einsatz so zu gestalten, daß der Schrumpfsitz im Betrieb möglichst wenig verändert wird. Wenn aber eine Mantelwalze mit einer inneren Strömung/Konvektion zwischen Walzenkern und Walzenmantel arbeitet, wird durch diese innere Strömung immer auch Einfluß auf den Schrumpfsitz genommen. Wird mit einem Medium gearbeitet, das kälter als die Gleichgewichtstemperatur der Arbeitswalze ist, so wird die Dehnung des Mantels gegenüber dem Walzenkern noch weiter vergrößert und der Schrumpfsitz lockert sich. Wird dagegen mit einem Heizmedium gearbeitet, so wird der Schrumpfsitz enger und die Spannungen auf der Manteloberfläche werden vergrößert. Gleichzeitig muß die Auslegung der Mantelwalze so erfolgen, daß das Drehmoment auch ohne Verwendung eines Heizmediums übertragen werden kann. In addition to the shrink fit, the size of the shrinkage stress is on the Outer surface to be observed. The larger the excess shrinkage chosen, the more the remaining tensions on the outer surface of the jacket rollers and the more susceptible the jacket roller is to cracking. For this reason, it makes sense to design the operating conditions of the jacket roller in use so that the Shrink fit is changed as little as possible during operation. But if a jacket roller with an internal flow / convection between the roller core and roller shell works, this inner flow always influences the shrink fit taken. If you work with a medium that is colder than that Equilibrium temperature of the work roll, so is the stretching of the jacket compared to the roller core is further enlarged and the shrink fit loosens. If, on the other hand, a heating medium is used, the shrink fit becomes narrower and the stresses on the surface of the jacket are increased. At the same time, the Design of the jacket roller take place so that the torque without Use of a heating medium can be transferred.
Bei der Verwendung eines Heiz- oder Kühlmediums ist es erforderlich, mit einer Drehdurchführung auf der Bedienseite und zusätzlichen Heiz- oder Kühleinrichtungen zu arbeiten. Gerade für den Walzenwechsel ist es aber sehr hinderlich, wenn Drehdurchführungen noch von Mantelwalzen gelöst werden müssen. Außerdem sind beim Verwenden von Drehdurchführungen zusätzliche Sicherheiten gegen Leckagen vorzusehen, bzw. es ist regelmäßig erforderlich, die Mantelwalzen bezüglich des Füllstandes mit dem Konvektionsmedium zu warten.When using a heating or cooling medium, it is necessary to use a Rotary union on the operator side and additional heating or cooling devices to work. Especially when changing the rollers, however, it is very difficult if Rotary unions still have to be detached from jacket rollers. Also are additional security against leaks when using rotating unions provide, or it is regularly necessary, the jacket rollers with respect to Level with the convection medium.
All diese Punkte wurden in dem oben aufgeführten Stand der Technik nicht beachtet, so daß die dort beschriebenen Mantelwalzen nicht für das Warmwalzen eingesetzt werden können.All of these points were not considered in the prior art listed above, so that the jacket rolls described there are not used for hot rolling can be.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von bekannten Mantelwalzen, deren Einsatz und deren Ausbildung so zu verbessern, daß diese Mantelwalzen zum Kaltwalzen und Warmwalzen von Stahl, Aluminium und ähnlichen metallischen Werkstoffen verwendbar sind und unter Vermeidung des thermischen Ballens sowohl in konventionellen Warmwalzwerken, beispielsweise zum schedule free rolling, wie auch in Dünnbrammenanlagen mit mehreren Gießsträngen und unterschiedlicher Gießbreite einsetzbar sind. Dabei ist speziell dafür zu sorgen, daß durch Homogenisierung der Temperatur des Konvektionsmediums ein Lösen des Schrumpfsitzes und damit der Verbindung von Walzenmantel und Walzenkern vermieden wird.The object of the present invention is, based on known jacket rolls, to improve their use and training so that these jacket rollers for Cold rolling and hot rolling of steel, aluminum and similar metallic Materials are usable and avoid both thermal bale in conventional hot rolling mills, for example for schedule free rolling, such as also in thin slab plants with several casting lines and different ones Pouring width can be used. It is particularly important to ensure that by Homogenization of the temperature of the convection medium a loosening of the Shrink fit and thus the connection of the roll shell and roll core is avoided.
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer bekannten Mantelwalze der gattungsgemäßen Art vorgesehen, daß das im Kreislauf geführte Konvektionsmedium der mit innerer Zwangskonvektion arbeitenden Mantelwalze ausgehend von der Walzenmitte auf dem Außendurchmesser des Walzenkerns in den Kanälen nach außen transportiert wird, von dort in das Innere der Mantelwalze, dort in einem Ringspalt in die axiale Mitte der Mantelwalze, und von dort innen in einem weiteren Ringspalt in axialer Richtung zur Bedienseite der Mantelwalze und von dort aus einer Pumpe zugeführt wird, mit der das Konvektionsmedium ohne aktive Elemente zur Beeinflussung der Temperatur wieder in die axiale Mitte der Mantelwalze und den Kanälen der Außenfläche des Walzenkerns zugeleitet wird.To achieve the object, the invention is in a known jacket roller Generic type provided that the convection medium circulated the jacket roller working with forced convection starting from the Roller center on the outside diameter of the roller core in the channels is transported outside, from there into the inside of the jacket roll, there in one Annular gap in the axial center of the casing roller, and from there in another Annular gap in the axial direction to the operating side of the jacket roller and from there one Pump is supplied with which the convection medium without active elements Influencing the temperature back into the axial center of the jacket roller and Channels of the outer surface of the roll core is fed.
Durch die erfindungsgemäß erzwungene Konvektion kann der Wärmeaustausch zwischen der Mantelwalzenmitte und den Rändern der Mantelwalze erheblich beschleunigt werden. Im Vergleich zu den bekannten Mantelwalzen arbeitet die Mantelwalze hier ohne Heiz- bzw. Kühleinrichtungen. Es wird lediglich ein Medium zur Vergleichmäßigung der Temperatur im Kreislauf geführt, d. h. es wird während des Walzens kein Konvektionsmedium von außen zugeführt. Die Bewegung des Konvektionsmediums erfolgt durch eine Pumpe, die das Konvektionsmedium bis zur Mitte der Mantelwalze in axialer Richtung führt. Danach wird das Konvektionsmedium radial an die Grenzfläche zwischen Walzenkern und Walzenmantel geführt, wo es auf dem Walzenmantel in Schraubenlinien, die entgegengesetzte gleiche Steigungen haben, in Richtung der Walzenränder strömt. An den Walzenrändern wird das Konvektionsmedium wieder radial nach innen und der Pumpe zugeführt, wobei das Konvektionsmedium im Innern der Mantelwalze noch die Restwärme an den Walzenkern abgibt.Due to the forced convection according to the invention, the heat exchange can between the middle of the jacket roller and the edges of the jacket roller considerably be accelerated. Compared to the known jacket rollers, the works Jacket roller here without heating or cooling devices. It is only a medium for Equalization of the temperature in the circuit, d. H. it will be during the Rolling no convection medium supplied from the outside. The movement of the Convection medium is carried out by a pump, which the convection medium up to Center of the jacket roll in the axial direction. Then the convection medium led radially to the interface between the roll core and roll shell, where it is on the roller shell in helical lines, the opposite equal pitches have flows in the direction of the roller edges. At the edges of the rollers it will Convection medium again radially inwards and fed to the pump, the Convection medium inside the jacket roller still the residual heat to the Releases roller core.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich die folgende Temperaturhistorie für einen Umlauf des Kühlmediums: Zunächst ist das Konvektionsmedium im Zulauf in der Walzenachse am kältesten, heizt sich dann im weiteren Verlauf auf und gibt seine Wärme zunächst an die äußeren Bereiche des Walzenmantels und anschließend an den Walzenkern ab.The following temperature history results from the method according to the invention for one circulation of the cooling medium: First, the convection medium is in the roller axis is coldest, then heats up and gives its Heat first to the outer areas of the roll shell and then to the roller core.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Konvektionsmedium mit Strömungsgeschwindigkeiten von 1 m/s und mehr in den mit 2 bis 6-gängigen Steigungen schraubenförmig angeordneten Kanälen so schnell und mit einem solch hohen Volumenstrom der Umwälzpumpe nach außen transportiert wird, daß die Erwärmung des Konvektionsmediums im Bereich der vom Band kontaktierten Mantelwalze gering bleibt und die bei einem Umlauf des Konvektionsmediums in der Mantelwalze sich einstellenden Temperaturdifferenzen insgesamt weniger als 10°C betragen.It has proven to be advantageous if according to a further feature of the invention the convection medium with flow velocities of 1 m / s and more in the with 2 to 6-course gradients, screw channels arranged so quickly and transported to the outside with such a high volume flow of the circulation pump is that the heating of the convection medium in the area of the tape contacted roller remains low and the one circulation of the Convection medium in the jacket roll temperature differences total less than 10 ° C.
Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es günstig, wenn der Anteil der in radialer Richtung in das Walzeninnere fließenden Wärme geometrisch dadurch beschränkt wird, daß der Abstand der Konvektionskanäle in axialer Richtung das 2 bis 5-fache der Kanalbreite beträgt, wobei die Kanalbreite kleiner als 25 mm ist und wobei die Temperatur der Bereiche zwischen zwei Kanälen von der Temperatur des Konvektionsmediums in den Kanälen dominiert wird.For the success of the method according to the invention, it is favorable if the proportion of geometrically in the radial direction heat flowing into the roll is limited that the distance of the convection channels in the axial direction Is 2 to 5 times the channel width, the channel width being less than 25 mm and the temperature of the areas between two channels from the temperature of the Convection medium is dominated in the channels.
Zur Verstärkung des Schrumpfsitzes zwischen Walzenmantel und Walzenkern wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die Wärme des Konvektionsmediums von der Mitte an die nicht vom Band kontaktierten Ränder zu führen und dort an den Walzenmantel und insbesondere an den Walzenkern abzugeben. Der Walzenmantel wird im Bereich des Bandkontaktes vom Konvektionsmedium von innen etwas gekühlt, wodurch sich der Walzenmantel weniger ausdehnt und sich der Schrumpfsitz somit im Bereich des Bandkontaktes weniger stark löst. Das gilt insbesondere für die Anfangsphase des Walzens, wenn also mit kalten Mantelwalzen angewalzt wird. Der Walzenkern im äußeren Bereich, wo kein Kontakt zwischen Band und Mantelwalze vorliegt, wird erwärmt und der Schrumpfsitz wird dort lokal verstärkt. Hier bedeutet diese Verstärkung keinen Nachteil, da die höheren Spannungen in der Manteloberfläche unproblematisch sind, da keine überlagerten Spannungen durch das Warmwalzen vorliegen.To reinforce the shrink fit between the roll shell and roll core proposed according to a further feature of the invention, the heat of the Convection medium from the center to the edges not contacted by the tape lead and there to the roll shell and in particular to the roll core to deliver. The roll shell is in the area of the belt contact from Convection medium slightly cooled from the inside, which means that the roll shell is less expands and the shrink fit is less in the area of the band contact strongly triggers. This applies in particular to the initial phase of rolling, if with cold jacket rolls is rolled on. The roller core in the outer area, where no If there is contact between the belt and the roller, it heats up and the shrink fit is strengthened locally there. Here this reinforcement means no disadvantage, since the higher tensions in the jacket surface are unproblematic, since none superimposed tensions due to hot rolling.
Günstig ist, wenn in der Mantelwalze durch die Strömungsmengen, Strömungsgeschwindigkeiten und Durchmesser der Kanäle eine turbulente Strömung eingestellt wird, so daß für die gleichmäßige Übertragung der Temperatur im Innern der Mantelwalze keine besonderen Maßnahmen zur definierten Führung der Strömung erforderlich sind.It is favorable if in the jacket roll due to the flow quantities, Flow velocities and diameter of the channels create a turbulent flow is set so that for the uniform transmission of the temperature inside the jacket roller does not require any special measures to guide the flow required are.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Betrieb der Mantelwalze kann es bei Schwerpunkt auf Optimierung des thermischen Ballens erforderlich sein, daß die Fließrichtung der Strömung für bestimmte Intervalle umkehrbar ist.In addition to the operation of the jacket roller described above, it can be at center of gravity to optimize the thermal bale that the direction of flow of the Flow is reversible for certain intervals.
Nach einem anderen ausgestaltenden Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mantelwalze zum Einsatz im Walzwerk außerhalb des Walzwerkes durch ein Konvektionsmedium auf die zu erwartende stationäre Betriebstemperatur vorgeheizt wird, damit sie mit der zu erwartenden stationären Betriebstemperatur eingesetzt werden kann. Das Vorheizen wird beispielsweise dadurch realisiert, daß die Mantelwalze in der Walzenwerkstatt mit einem in die Kanäle geleitetem Heizmedium aufgeheizt wird, das an externe Heizeinrichtungen angeschlossen ist.According to another design feature of the invention it is provided that the Jacket roller for use in the rolling mill outside of the rolling mill by a Convection medium preheated to the expected stationary operating temperature is used with the expected stationary operating temperature can be. The preheating is implemented, for example, in that the Jacketed roller in the roller workshop with a heating medium fed into the channels is heated, which is connected to external heating devices.
Eine Mantelwalze nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zum Transport des Konvektionsmediums fest mit der Mantelwalze verbunden ist und mit Walzengeschwindigkeit rotiert. Auch der für die Pumpe erforderliche Antriebsmotor kann fest mit der Mantelwalze verbunden sein und über Schleifringe versorgt werden.A jacket roller according to the invention is characterized in that the pump for Transport of the convection medium is firmly connected to the jacket roller and with Roll speed rotates. Also the drive motor required for the pump can be firmly connected to the jacket roller and can be supplied via slip rings.
Alternativ kann der für die Pumpe erforderliche Antriebsmotor stirnseitig an der Mantelwalze ortsfest angebracht und zum Walzenwechsel von der Pumpe lösbar sein. Alternatively, the drive motor required for the pump can be attached to the front of the The jacket roller is fixed in place and can be detached from the pump when changing the roller.
In beiden Fällen kann zur Optimierung des thermischen Ballens die Drehrichtung der Pumpe und damit die Strömungsrichtung des Konvektionsmediums umkehrbar sein.In both cases, the direction of rotation of the Pump and thus the direction of flow of the convection medium can be reversed.
Damit durch die Temperaturerhöhung und die damit verbundene Wärmeausdehnung keine Leckagen entstehen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Kompensation der Wärmeausdehnung des Konvektionsmediums auf der Bedienseite innerhalb der Mantelwalze eine Speicherblase angebracht ist.With the increase in temperature and the associated thermal expansion no leaks occur, the invention provides that for compensation the thermal expansion of the convection medium on the operating side within the Jacket roller is attached to a bladder.
Vorzugsweise ist für den Einsatz der Mantelwalze in einem Endloswalzprozeß die Walzenbreite mit innerer Zwangskonvektion, auf der Wärme durch die externe Walzenkühlung abführbar ist, um mindestens 10% größer ist als die Breite des endlos gewalzten Materials.Is preferably for the use of the jacket roll in an endless rolling process Roller width with internal forced convection, on the heat from the external Roll cooling is removable, at least 10% larger than the width of the endless rolled material.
Schon bei der Vorbereitung der Mantelwalzen für ihren Einsatz bzw. beim Nacharbeiten verschlissener Mantelwalzen in Schleifeinrichtungen wird vorgesehen, daß die Mantelwalzen entweder eine Zeit von einigen Minuten ohne Bandkontakt im Gerüst gedreht und mit vollem Kühlwasser beaufschlagt werden, so daß sich ein vernachlässigbarer thermischer Ballen ergibt, oder daß die Zwangskonvektion in der Walzenwerkstatt erfolgt und die Mantelwalzen innerhalb stark verkürzter Zeit in der Walzenwerkstatt geschliffen werden können.Already when preparing the jacket rollers for their use or when Reworking worn jacket rollers in grinding equipment is provided, that the jacket rollers either for a few minutes without belt contact in the Scaffold rotated and filled with full cooling water, so that a negligible thermal bale results, or that the forced convection in the Rolling workshop takes place and the jacket rolls within a much shorter time in the Roll workshop can be ground.
Um den Sitz des Walzenmantels auf dem Walzenkern noch zu verbessern und eine zusätzlich verbesserte Sicherung gegen Verdrehen des Walzenmantels zu erreichen wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, zur Erhöhung der Reibschlüssigkeit zwischen Walzenmantel und Walzenkern die Innenoberfläche des Mantels und/oder die Außenoberfläche des Walzenkernes aufzurauhen.To improve the fit of the roll shell on the roll core and one more additionally to achieve improved security against rotation of the roller shell is proposed according to a further idea of the invention, to increase the Friction between the roll shell and roll core the inner surface of the Roughen the jacket and / or the outer surface of the roller core.
Die erfindungsgemäßen Mantelwalzen und das Betriebsverfahren können in einer 2-Strang-Dünnbrammenanlage in der auf den Gießsträngen Dünnbrammen unterschiedlicher Breite gegossen werden ebenso eingesetzt werden, wie in einer Warmbreitbandstraße mit Schedule Free Rolling, d. h. wahllosem Walzen unterschiedlichster Dicken und Breiten. In einer 2-Strang-Dünnbrammenanlage entsteht durch die axiale Zwangskonvektion ein wesentlich verringerter thermischen Ballen, so daß auf den Gießsträngen Dünnbrammen unterschiedlicher Breite (z. B. 1000 mm und 1500 mm) gegossen werden können und die permanenten Breitensprünge nicht zu einer Beeinträchtigung des Bandprofils (Hundeknochen) führen. Die Restfehler können dann durch die Profilregelung ausgeglichen werden. The jacket rolls according to the invention and the operating method can be in one 2-strand thin slab plant in the thin slab on the casting lines different widths can be cast as well as in one Hot strip mill with Schedule Free Rolling, d. H. indiscriminate rolling different thicknesses and widths. In a 2-strand thin slab plant Axial forced convection results in a significantly reduced thermal Bales, so that thin slabs of different widths (e.g. 1000 mm and 1500 mm) can be cast and the permanent Jumps in width do not impair the ligament profile (dog bones) to lead. The remaining errors can then be compensated for by the profile control.
Die gleichen Überlegungen gelten für das Schedule Free Rolling in einer Warmbreitbandstraße.The same considerations apply to Schedule Free Rolling in one Hot strip mill.
Zum Montieren der Mantelwalze nach der Erfindung sind die folgenden Schritte
vorgesehen:
The following steps are provided for mounting the jacket roller according to the invention:
- - Erwärmen des separaten Mantels auf 200°-400°C,- heating the separate jacket to 200 ° -400 ° C,
- - gegebenenfalls Abkühlen des Walzenkerns auf bis zu -120°C durch Füllen mit flüssigem Stickstoff,- if necessary, cooling the roller core to down to -120 ° C by filling with liquid nitrogen,
- - Fügen des Schrumpfsitzes bei senkrechten Längsachsen von Walzenmantel und Walzenkern mit ausreichend sicherem Obermaß durch den hohen Temperaturunterschied und einem einzigen Durchmesser für die gesamte Fügung für den Innendurchmesser des Mantels und den Außendurchmessers des Walzenkerns,- Joining the shrink fit with vertical longitudinal axes of the roll shell and Roll core with a sufficiently safe upper dimension due to the high Temperature difference and a single diameter for the entire joint for the inside diameter of the jacket and the outside diameter of the Roll core,
- - Beseitigung der sich einstellenden axialen Schrumpfspannungen und Verspannungen durch eine hydraulische Dehnung des Walzenmantels nach Beendigung des Schrumpfvorgangs durch hydraulische Beaufschlagung der Kanäle für die axiale Zwangskonvektion mit bis zu 2000 bar.- Elimination of the axial shrinkage stresses and Tension due to hydraulic expansion of the roller jacket End of the shrinking process by hydraulic loading of the Channels for axial forced convection with up to 2000 bar.
Das Verfahren zur Demontage einer erfindungsgemäßen Mantelwalze ist
gekennzeichnet durch die Schritte:
The method for dismantling a jacket roller according to the invention is characterized by the steps:
- - Erwärmung des Mantels auf ca. 200°C in kurzer Zeit,- heating of the jacket to approx. 200 ° C in a short time,
- - Auffräsen des erwärmten Mantels in axialer Richtung,- milling the heated jacket in the axial direction,
- - Sprengen des Mantels durch äußere Abkühlung oder alternativ durch hydraulische Dehnung von innen über die Nuten zur Führung des Strömungsmediums.- Blasting the jacket by external cooling or alternatively by hydraulic expansion from the inside over the grooves to guide the Flow medium.
Durch die beschriebene Erfindung ist der sichere Einsatz von Mantelwalzen beim Kalt- und beim Warmwalzen gewährleistet. Der Schrumpfsitz erlaubt die Übertragung des maximalen Drehmomentes beim Warmwalzen, insbesondere auch beim Anstichstoß, wenn das Walzgut in den Walzspalt eintritt. Hochfeste Schmiedestähle als Walzenkern der Mantelwalze übertragen ein vergleichbar höheres Drehmoment am Walzenzapfen als bei konventionellen Walzen. Die durch die Anschmiegung der Arbeitswalze an die Stützwalze entstehenden Querkräfte lassen sich problemlos kompensieren. Eine zusätzliche Sicherheit für den Schrumpfsitz bei Erwärmung des Mantels gegenüber dem Walzenkern ist durch die Erfindung berücksichtigt. Durch die Erfindung wird der Schrumpfsitz der Mantelwalze in allen Bereichen stabilisiert, ohne daß zusätzliche Spannungen an der Oberfläche des Mantels erzeugt werden.The described invention enables the safe use of jacket rolls in cold and guaranteed during hot rolling. The shrink fit allows the transfer of the maximum torque during hot rolling, especially when tapping, when the rolling stock enters the roll gap. High-strength forged steels as a roll core the jacket roll transmit a comparable higher torque on the roll neck than with conventional rollers. The by the clinging of the work roll to the Back-up forces arising can be easily compensated. A additional security for the shrink fit when the jacket heats up the roll core is taken into account by the invention. The invention Shrink fit of the jacket roller stabilized in all areas without additional Tensions are generated on the surface of the jacket.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described below. It shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mantelwalze im Längsschnitt Fig. 1 shows a jacket roller according to the invention in longitudinal section
Fig. 2 eine zusätzliche Drehsicherung des Mantels und Fig. 2 an additional rotation lock of the jacket and
Fig. 3 eine Montagevorrichtung der erfindungsgemäßen Mantelwalze Fig. 3 shows a mounting device of the jacket roller according to the invention
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Mantelwalze mit dem Walzenkern 1 und dem Walzenmantel 2 dargestellt. Das Kontaktmedium wird mittels Pumpe zentrisch 3 durch den Walzenkern 1 über die Bohrungen 4, den Kanälen 5 am Außendurchmesser des Walzenkerns zugeführt. Von hier wird das Medium über die Kanäle 5 seitlich nach außen transportiert und durch die Bohrungen 6 in den Ringspalt 7 im Gegenstrom zur axialen Mitte der Mantelwalze gefördert. Von hier gelangt das Kontaktmedium über einen weiteren Ringspalt 8 in axialer Richtung zur Bedienseite der Mantelwalze und somit wieder zur Pumpe. Durch Umkehren der Förderrichtung der Pumpe wird der Förderstrom umgekehrt.In Fig. 1, a roll mantle according to the invention with the roller core 1 and the roll mantle 2 is shown. The contact medium is fed by means of a pump 3 centrally through the roller core 1 via the bores 4 , the channels 5 on the outer diameter of the roller core. From here, the medium is transported laterally outwards via the channels 5 and conveyed through the bores 6 into the annular gap 7 in countercurrent to the axial center of the jacket roller. From here, the contact medium passes through a further annular gap 8 in the axial direction to the operating side of the jacket roller and thus back to the pump. The flow is reversed by reversing the delivery direction of the pump.
Fig. 2 zeigt eine mögliche zusätzliche Drehsicherung des Mantels. Ein auf dem Walzenkern sitzender Ring 18, welcher mit einer Kurzverzahnung mit dem Walzenkern und Stiften 9 mit dem Walzenmantel formschlüssig verbunden ist. Hierbei dient der Ring gleichzeitig auch als Bohrschablone für das Bohren der Stiftbohrungen im Walzenmantel. Fig. 2 shows a possible additional rotation lock of the jacket. A ring 18 seated on the roller core, which is positively connected to the roller shell with a short toothing with the roller core and pins 9 . Here, the ring also serves as a drilling template for drilling the pin holes in the roll shell.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Mantelwalze im Montagezustand. Dabei erfolgt zunächst ein separates Erwärmen des Walzenmantels 2 auf 200°-400°C und ein Abkühlen des Walzenkerns 1 auf bis zu -120°C durch Füllen mit flüssigem Stickstoff. Das Fügen des Schrumpfsitzes erfolgt bei senkrechten Längsachsen von Walzenmantel 2 und Walzenkern 1, also senkrechter Anordnung der Mantelwalze in einer Bauvorrichtung 10 mit ausreichend sicherem Obermaß durch den hohen Temperaturunterschied zwischen Walzenmantel und Walzenkern. Der Walzenmantel 2 wird mit einer Hubvorrichtung 11 an einem Hebezeug (nicht dargestellt) aufgehängt, wobei Anschlagmittel 12 an stirnseitig in den Walzenmantel 2 eingedrehten Ösen 13 befestigt sind. Durch Absenken des Anschlagmittels 12 erfolgt das Fügen des Schrumpfsitzes. Sich beim Abkühlen einstellende axiale Schrumpfspannungen und Verspannungen werden durch eine hydraulische Dehnung des Walzenmantels 2 nach Beendigung des Schrumpfvorgangs beseitigt, indem die Kanäle 5 für die axiale Zwangskonvektion hydraulisch mit bis zu 2000 bar beaufschlagt werden. Fig. 3 shows a jacket roller according to the invention in the assembled state. First, the roll shell 2 is heated separately to 200 ° -400 ° C and the roll core 1 is cooled down to -120 ° C by filling with liquid nitrogen. The shrink fit is carried out in the case of vertical longitudinal axes of the roll jacket 2 and roll core 1 , that is to say the jacket roll is arranged vertically in a construction device 10 with a sufficiently secure upper dimension due to the high temperature difference between the roll jacket and the roll core. The roller jacket 2 is suspended from a lifting device (not shown) with a lifting device 11 , with the attachment means 12 being attached to eyelets 13 screwed into the roller jacket 2 at the end. The shrink fit is joined by lowering the stop means 12 . Axial shrinkage tensions and tensions that occur during cooling are eliminated by hydraulic expansion of the roll shell 2 after the shrinking process has ended, by hydraulically applying up to 2000 bar to the channels 5 for the axial forced convection.
Claims (19)
- - Erwärmen des separaten Mantels auf 200°-400°C,
- - gegebenenfalls Abkühlen des Walzenkerns auf bis zu -120°C durch Füllen mit flüssigem Stickstoff,
- - Fügen des Schrumpfsitzes bei senkrechten Längsachsen von Walzenmantel und Walzenkern mit ausreichend sicherem Obermaß durch den hohen Temperaturunterschied und einem einzigen Durchmesser für die gesamte Fügung für den Innendurchmesser des Mantels und den Außendurchmessers des Kerns,
- - Beseitigung der sich einstellenden axialen Schrumpfspannungen und Verspannungen durch eine hydraulische Dehnung des Walzenmantels nach Beendigung des Schrumpfvorgangs durch hydraulische Beaufschlagung der Kanäle für die axiale Zwangskonvektion mit bis zu 2000 bar.
- - heating the separate jacket to 200 ° -400 ° C,
- optionally cooling the roller core down to -120 ° C. by filling with liquid nitrogen,
- - joining the shrink fit in the case of vertical longitudinal axes of the roll shell and roll core with a sufficiently secure upper dimension due to the high temperature difference and a single diameter for the entire joint for the inner diameter of the shell and the outer diameter of the core,
- - Elimination of the resulting axial shrinkage tensions and tension by hydraulic expansion of the roll shell after completion of the shrinking process by hydraulic loading of the channels for axial forced convection with up to 2000 bar.
- - Erwärmung des Mantels auf ca. 200°C in kurzer Zeit
- - Auffräsen des erwärmten Mantels in axialer Richtung
- - Sprengen des Mantels durch äußere Abkühlung oder alternativ durch hydraulische Dehnung von innen über die Nuten zur Führung des Strömungsmediums.
- - The jacket heats up to approx. 200 ° C in a short time
- - Milling the heated jacket in the axial direction
- - Blasting the jacket by external cooling or alternatively by hydraulic expansion from the inside via the grooves for guiding the flow medium.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10003303A DE10003303A1 (en) | 1999-04-30 | 2000-01-20 | Crowning of a cased roll, used in two-strand thin slab casting or schedule-free hot rolling, is prevented by convection medium transport between the roll center and roll core surface channels and axial passage to a return pump |
| EP00250127A EP1048368A3 (en) | 1999-04-30 | 2000-04-19 | Method and device for preventing thermal crown during hot rolling |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19921085 | 1999-04-30 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10003303A1 true DE10003303A1 (en) | 2000-11-02 |
Family
ID=7907307
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE10003303A Withdrawn DE10003303A1 (en) | 1999-04-30 | 2000-01-20 | Crowning of a cased roll, used in two-strand thin slab casting or schedule-free hot rolling, is prevented by convection medium transport between the roll center and roll core surface channels and axial passage to a return pump |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104588412A (en) * | 2015-01-13 | 2015-05-06 | 上海应用技术学院 | Roller heating device capable of realizing multiple temperature modes |
| CN117019877A (en) * | 2023-10-07 | 2023-11-10 | 三鑫重工机械有限公司 | Internal circulation cooling roller |
-
2000
- 2000-01-20 DE DE10003303A patent/DE10003303A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104588412A (en) * | 2015-01-13 | 2015-05-06 | 上海应用技术学院 | Roller heating device capable of realizing multiple temperature modes |
| CN117019877A (en) * | 2023-10-07 | 2023-11-10 | 三鑫重工机械有限公司 | Internal circulation cooling roller |
| CN117019877B (en) * | 2023-10-07 | 2023-12-19 | 三鑫重工机械有限公司 | Internal circulation cooling roller |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |