DE102008049537A1

DE102008049537A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Vorbandes oder Bandes eines Metallstrangs in einem Warmwalzwerk

Info

Publication number: DE102008049537A1
Application number: DE102008049537A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seidel; Uwe BAUMGÄRTEL; Andreas Wied
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-01
Also published as: KR20110044317A; EP2344287A2; CA2738832A1; JP2012504052A; WO2010037481A3; RU2467815C1; KR101279387B1; CN102164688A; EP2344287B1; BRPI0919507A2; UA98897C2; US9539629B2; US20110209515A1; JP5554335B2; WO2010037481A2; CA2738832C

Abstract

Ein zum Kühlen eines Vorbandes oder Bandes (4) eines Metallstrangs in einem Arbeitswalzen (6, 7) aufweisenden Warmwalzwerk, bei dem ein Kühlmittel auf das Vorband bzw. das Band (4) aufgesprüht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband bzw. das Band (4) im Bereich der Bandkanten von der Beaufschlagung durch das Kühlmittel abgeschirmt wird. Hierzu dienen Abschirmeinrichtungen (14, 15). Ebenso kann eine Abschirmeinrichtung (20) im Bereich eines Schlingenhebers oder eine Abschirmeinrichtung in einer Kühleinrichtung zwischen Vorgerüst und Fertigstraße angeordnet sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Vorbandes oder Bandes eines Metallstrangs in einem Arbeitswalzen aufweisenden Warmwalzwerk, bei dem ein Kühlmittel auf das Vorband bzw. das Band aufgesprüht wird.
In einem Warmwalzwerk sind mehrere Kühleinrichtungen im Bereich der Vor- und Fertigstraße bekannt bzw. definiert, wie:

– die Vorbandkühlung (Anordnung zwischen Vorgerüst und erstem Fertiggerüst)
– die Zwischengerüstkühlung (zwischen zwei Fertiggerüsten angeordnet)
– die Bandunterseitenkühlung (vor einer Seitenführung bzw. hinter einem Schlingenheber positioniert)
– Walzspaltkühlung (beidseitige oder einseitige Kühlung des Bandes kurz vor dem Walzspalt).

Mit den verschiedenen Kühleinrichtungen wird die Oberflächentemperaturführung, Zunderwachstum, mechanische Eigenschaften, Produktionsmenge etc. beein flusst. Die Kühlwirkung erfolgt gleichmäßig über der Bandbreite. In der Regel sind die Vorbandtemperatur sowie die Bandtemperatur in der gesamten Fertigstraße im Bandkantenbereich kälter. Durch die oben genannten Kühleinrichtungen wird dieser Effekt noch verstärkt. Durch Einsatz des in der Erfindung dargestellten Verfahrens und Vorrichtungen soll dieser Nachteil vermieden und die Temperaturgleichmäßigkeit sogar verbessert werden. An dem exemplarischen Beispiel Walzspaltkühlung wird das neue Kühlverfahren bzw. Kühleinrichtung näher beschrieben.
Eine Einrichtung dieser Art ist aus dem Patent DE 4134599 C1 bekannt. Hier handelt es sich um ein Verfahren zum Warmwalzen von Metallband mit einem oder mehreren Stichen, wobei vornehmlich auf der Zulaufseite des Walzgerüstes oder der Walzgerüste das Vorband bzw. das Band gekühlt wird.
Das bekannte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsprühen der Kühlflüssigkeit auf der Zulaufseite in einem sich über die gesamte Breite des Metallbandes möglichst nahe vor dem Walzspalt erstreckenden Bereichs auf das Metallband und auf die Mäntel der Arbeitswalzen derart erfolgt, dass die Bandoberfläche unterkühlt wird und so ein geringerer Wärmefluss in die Arbeitswalze entsteht.
Dieser Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch Kühlung der Bandoberfläche eines Stahlbandes unmittelbar vor dem Einlaufen in einen von zwei Walzen gebildeten Walzenspalt die Standzeit der Walzenoberfläche in den vorderen Gerüsten einer Warmbandstraße eines Walzwerks in erheblichem Umfang verlängert. Durch diese Maßnahme wird ein „Schälen” der Arbeitswalzen, d. h. ein Lösen der Oxidschicht von der Manteloberfläche der Arbeitswalzen, weitgehend vermieden oder wesentlich herausgezögert. Dies wirkt sich indirekt auch positiv auf die Qualität der Bandoberfläche aus.
In der Regel ist die Temperatur des Vorbandes sowie des Bandes eines zu walzenden Metallbandes im Bandkantenbereich niedriger als in der Mitte des Vorbandes bzw. des Bandes. In 1 ist die Temperatur eines Metallbandes als Funktion der Breite des Metallbandes dargestellt, das Walzgerüste eines Warmwalzwerks durchläuft. Dabei ist am linken Rand des Diagramms die Bandmitte des Metallbandes dargestellt. Eine Kurve 1 zeigt den Verlauf der Temperatur vor dem Einlaufen des Metallbandes in ein Walzgerüst. Eine Kurve 2 zeigt den Temperaturverlauf nach dem Austritt aus dem Walzgerüst. In beiden Kurven ist der starke Temperaturabfall im Kantenbereich des Metallbandes erkennbar. Dadurch, dass die Temperatur des Metallbandes, d. h. auch des Vorbandes, im Kantenbereich geringer ist als in der Mitte, kommt es zu einer unterschiedlichen örtlichen Belastung des Metallbandes, die sich sowohl auf die Arbeitswalzen als auch auf das Metallband selber negativ auswirkt. Die betroffenen Bereiche der Arbeitswalzen verschleißen unter Umständen stärker, so dass Profilanomalien und/oder Bandplanheitsprobleme entstehen. Die kalten Bandkanten können sich auch negativ auf die metallurgischen Eigenschaften an der Kante des Bandes auswirken.
Der Einsatz eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zur Bandkühlung vor dem Walzenspalt kann die Temperaturdifferenz des Bandes zur Kante hin und damit die negativen Effekte noch vergrößern.
Ähnliche Effekte treten auch bei den anderen eingangs genannten Kühleinrichtungen auf.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Warmwalzen eines Metallbandes zu schaffen, bei dem ein gleichmäßigerer Verlauf der Temperatur über das Querprofil erreicht wird ohne die Bandkante mit z. B. Kantenheizungen zu erhitzen.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Vorband bzw. das Band im Bereich der Bandkanten von der Beaufschlagung durch das Kühlmittel abgeschirmt wird.
Durch die erfindungsgemäße aktive Walzspaltkühlung stellt sich ein homogener Temperaturverlauf gemäß Kurve 3 in 1 ein und verbessert somit die Bandeigenschaften sowie den Walzenverschleiß.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise wird ein Verfahren eingesetzt, gemäß dem das Kühlmittel im Bereich der Bandkanten des Vorbandes bzw. des Bandes abgelenkt wird, so dass es nicht auf das Vorband bzw. das Band im Bereich der Bandkante auftrifft. Bevorzugt wird das Kühlmittel im Bereich der Bandkanten auf Bereiche außerhalb des Vorbandes bzw. des Bandes abgelenkt, obwohl es prinzipiell auch möglich ist, das Kühlmittel zur Bandmitte abzulenken. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Bereich der Einlaufführung der Arbeitswalzen ergriffen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Warmwalzwerk mit einer Vorstraße und einer Fertigstraße zum Walzen eines Vorbandes bzw. eines Bandes eines Metallstrangs mittels Arbeitswalzen und mit einer Kühlvorrichtung zum Aufbringen eines Kühlmittels auf das Vorband bzw. das Band.
Dieses ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Abschirmung der Bandkanten des Vorbandes, der Dünnbramme bzw. des Bandes von der Einwirkung des Kühlmittels vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Mittel im Bereich von Seitenführungen des Vorbandes bzw. des Bandes angeordnet.
Die Seitenführungen sind insbesondere jeweils vor einem jeweils von zwei Arbeitswalzen gebildeten Einlaufspalt angeordnet. Dabei sind die Mittel zur Abschirmung der Bandkanten jeweils an den Seitenführungen, insbesondere als separate Bauelemente, befestigt. Sie lassen sich mit Vorteil zusammen mit den Seitenführungen quer zur Bahnlaufrichtung des Vorbandes bzw. des Bandes verfahren. Die Abschirmmittel sorgen ferner mit Vorteil dafür, dass das Kühlmittel von dem Vorband bzw. dem Band weg nach außen gelenkt wird.
Die Abschirmmittel können ebenso auch im Bereich hinter einem Schlingenheber (Looper) auf der Unterseite des Vorbandes bzw. des Bandes angeordnet sein.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
2a eine Schnittansicht eines ein Walzgerüst durchlaufenden Metallbandes im Bereich zwischen zwei Kühlbalken quer zur Laufrichtung mit Seitenführungen und Einrichtungen im Seitenbereich des Metallbandes zur Abschirmung des Kühlmittels von den Kantenbereichen des Metallbandes vor dem Einlaufspalt zweier Arbeitswalzen,
2b eine Draufsicht auf das Metallband gemäß einer Linie II–II aus 2a und zusätzlich eine Abschirmvorrichtung zur Abschirmung des Kühlmittels, die vor der Einlauf-Seitenführung angeordnet ist, und
3 eine Schnittansicht des Metallbandes und einer Seitenführung gemäß einer Linie III–III aus 2a sowie zusätzlich den Querschnitt der vor der Seitenführung angebrachten Abschirmvorrichtung.
In einem eine Mehrzahl von Walzgerüsten aufweisenden Walzwerk durchlaufen ein Vorband und ein Band 4 (2a, 3) eines zu walzenden Metallstrangs Walzspalte 5 zwischen jeweils zwei Arbeitswalzen 6, 7. Im Bereich vor den Arbeitswal zen 6, 7 sind an den Seitenkanten des Bandes 4 seitliche Führungen 8, 9 angebracht, die die im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet sind und das Band 4 auf der Oberseite und Unterseite in dessen Kantenbereich übergreifen.
Auf der Ober- und Unterseite des Bandes 4 sind als Kühlbalken 10, 11 Kühlvorrichtungen vorgesehen, aus deren Düsen 12 ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, unter Druck auf die Oberfläche des Bandes 4 aufgesprüht wird, um dieses zu kühlen. Die Düsen 12 erzeugen dabei auf der Oberfläche des Bandes 4 Aufschlagbereiche 13 des Kühlmittels. Erfindungsgemäß sind Abschirmvorrichtungen 14, 15 vorhanden, die verhindern, dass aus den Düsen 12' im Kantenbereich des Bandes 4 Kühlmedium unmittelbar auf den Kantenbereich des Bandes 4 gestrahlt wird. Die Abschirmvorrichtungen 14, 15 lenken den Kühlmittelstrahl jeweils bevorzugt in einen Bereich seitlich außerhalb des Bandes 4 um.
Insbesondere die oberseitige Abschirmvorrichtung 14 umfasst daher an beiden Seiten des Bandes 4 zur Außenseite des Bandes 4 nach unten geneigte Platten 16 und 17. Auf der Unterseite des Bandes 4 können Platten 18, 19 der Abschirmvorrichtung 15 auch eben, bezogen auf die von dem Band 4 gebildete Ebene, verlaufen, da das Kühlmittel bereits aufgrund der Schwerkraft nach unten abgelenkt wird.
Vorzugsweise lassen sich die Abschirmvorrichtungen 14, 15 bzw. 16, 18 an den Führungen 8, 9 als gesonderte Bauteile befestigen, oder die Abschirmvorrichtungen 14, 15 bzw. 16, 18 sind feste Bestandteile der Führungen 8, 9. Wenn die Führungen 8, 9 entsprechend der Breite des zu walzenden Bandes 4 quer zur Laufrichtung des Bandes 4 in Richtung von Doppelpfeilen A, B verschiebbar sind, werden dann die Abschirmvorrichtungen 14, 15 bzw. 16, 18 entsprechend mitverschoben. Es lässt sich auch vorsehen, dass die Platten 18, 19 verkippbar bzw. schräg sind, um den Auftreffbereich des abgeschirmten Kühlmittelstrahls einzustellen.
Zusätzlich zur Anordnung der Abschirmvorrichtungen 14, 15 bzw. 16, 18 im Bereich vor den Walzenspalten 5 zwischen Arbeitswalzen 6, 7 lässt sich eine Abschirmvorrichtung 20 auch vor der Seitenführung 8, 9 auf der Unterseite des Bandes 4 anordnen, was zusätzlich in 2b, 3 dargestellt ist. Die Abschirmvorrichtung 20 ist prinzipiell aufgebaut wie die Abschirmvorrichtungen 14, 15 bzw. 16, 18 und umfasst ebenfalls wie diese Platten 21 zum Umlenken des Kühlmittels, das aus Düsen 22 eines Kühlbalkens 23 strömt.
Es versteht sich, dass die Erfindung unabhängig davon einsetzbar ist, ob das Kühlmittel aus einzelnen Düsen strömt oder in Form eines Vorhangs auf das Band 4 eingestrahlt wird, der eine die Breite des Bandes 4 überstreckende rechteckige Düsenöffnung aufweist. Als Kühlmittel können außer Wasser auch andere Medien wie flüssiger Stickstoff oder Wasser-Luft-Gemische eingesetzt werden.
Die anhand der Figuren dargestellte Einrichtung zur Kantenabschirmung des Bandes 4 kann innerhalb der Fertigstraße an verschiedenen Stellen eingesetzt werden, insbesondere auch bei einer Vorbandkühlung oder einer Zwischengerüstkühlung. Hierbei können separate Verstellmechanismen zur Bewegung und Anpassung der Abschirmelemente an die Bandbreite zum Einsatz kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4134599 C1 [0004]

Claims

Verfahren zum Kühlen eines Vorbandes oder Bandes (4) eines Metallstrangs in einem Arbeitswalzen (6, 7) aufweisenden Warmwalzwerk, bei dem ein Kühlmittel auf das Vorband bzw. das Band (4) aufgesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband bzw. das Band (4) im Bereich der Bandkanten von der Beaufschlagung durch das Kühlmittel abgeschirmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel im Bereich der Bandkanten des Vorbandes bzw. des Bandes (4) abgelenkt wird und nicht auf das Vorband bzw. das Band (4) im Bereich der Bandkante auftrifft.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel im Bereich der Bandkanten auf Bereiche außerhalb des Vorbandes bzw. des Bandes (4) abgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel im Bereich der Einlaufführung einer Arbeitswalze (6, 7) von den Bandkanten abgelenkt wird.
Warmwalzwerk mit einer Vorstraße und einer Fertigstraße zum Walzen eines Vorbandes bzw. eines Bandes (4) eines Metallstrangs mittels Arbeitswalzen (6, 7) und mit einer Kühlvorrichtung (10, 11) zum Aufbringen eines Kühlmittels auf das Vorband bzw. das Band (4), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (14, 15; 20) zur Abschirmung der Bandkanten des Vorbandes bzw. des Bandes (4) von der Einwirkung des Kühlmittels vorgesehen sind.
Walzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 15; 20) im Bereich von Seitenführungen (8, 9) des Vorbandes bzw. des Bandes (4) angeordnet sind.
Walzwerk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenführungen (8, 9) jeweils vor einem jeweils von zwei Arbeitswalzen (6, 7) gebildeten Einlaufspalt (5) angeordnet sind.
Walzwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 15; 20) jeweils an den Seitenführungen (8, 9), insbesondere als separate Bauelemente, befestigt sind.
Walzwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 15; 20) zusammen mit den Seitenführungen (8, 9) quer zur Bahnlaufrichtung des Vorbandes bzw. des Bandes (4) verfahrbar sind.
Walzwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 15; 20) das Kühlmittel von dem Vorband bzw. dem Band (4) weg nach außen lenken.
Walzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (20) im Bereich hinter einem Schlingenheber (Looper) auf der Unterseite des Vorbandes bzw. des Bandes (4) angeordnet ist.
Walzwerk nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch, ein Mittel zur Abschirmung der Bandkante im Bereich der Zwischengerüstkühlung.
Walzwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Abschirmung der Bandkante in einer Kühleinrichtung im Bereich zwischen Vorgerüst und erstem Fertiggerüst angeordnet ist.
Walzwerk nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel mit einer eigenen Breitenverstelleinrichtung versehen ist.
Walzwerk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmbreite unterschiedlich für die verschiedene Einrichtungen (Vorbandkühlung, Zwischengerüstkühlung, Walzspaltkühlung) einstellbar ist.