DE102021131974A1

DE102021131974A1 - Kühlwalzenstation sowie Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn in einer solchen Kühlwalzenstation

Info

Publication number: DE102021131974A1
Application number: DE102021131974.9A
Authority: DE
Inventors: Eugen Renz
Original assignee: Troester GmbH and Co KG
Current assignee: Troester GmbH and Co KG
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlwalzenstation (1), aufweisend eine Kühlwalzeneinheit (2) mit mindestens zwei zum Kühlen einer Materialbahn (3) eingerichteten und um ihre jeweilige Längsachse (5) drehbar gelagerten Kühlwalzen (4), welche zumindest teilweise einen Bahnpfad (6) einer Materialbahn (3) durch die Kühlwalzenstation (1) bestimmen. Weiterhin weist die Kühlwalzenstation (1) wenigstens eine Zuführeinrichtung (7), eingerichtet zum Zuführen der Materialbahn (3) zur Kühlwalzeneinheit (2), und wenigstens eine Abführeinrichtung (8), eingerichtet zum Abführen der Materialbahn (3) von der Kühlwalzeneinheit (2), auf. Hierbei bilden je zwei Kühlwalzen (4) ein Kühlwalzenpaar (9), wobei die Kühlwalzen (4) um eine gemeinsame Drehachse (10) verschwenkbar in der Kühlwalzenstation (1) gelagert sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn (3) in der Kühlwalzenstation (1), wobei die Materialbahn (3) zur Kühlwalzeneinheit (2) verbracht und zu einem initialen Einführen der Materialbahn (3) in die Kühlwalzeneinheit (2) ein jedes Kühlwalzenpaars (9) in eine Drehlage (12) verschwenkt wird, über die ein je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen (4) eines jeden Kühlwalzenpaars (9) verlaufender Bahnpfad (6) der Materialbahn (3) von der Zuführeinrichtung (7) zur Abführeinrichtung (8) vorgegeben wird und die Materialbahn (3) dem vorgegebenen Bahnpfad (6) von der Zuführeinrichtung (7) zur Abführeinrichtung (8) folgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlwalzenstation, aufweisend eine Kühlwalzeneinheit mit mindestens zwei zum Kühlen einer Materialbahn eingerichteten und um ihre jeweilige Längsachse drehbar gelagerten Kühlwalzen, welche zumindest teilweise einen Bahnpfad der Materialbahn durch die Kühlwalzenstation bestimmen. Darüber hinaus verfügt die Kühlwalzenstation über wenigstens eine Zuführeinrichtung, eingerichtet zum Zuführen der Materialbahn zur Kühlwalzeneinheit, und wenigstens eine Abführeinrichtung, eingerichtet zum Abführen der Materialbahn von der Kühlwalzeneinheit.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn in einer solchen Kühlwalzenstation.
Bei der Erzeugung von Materialbahnen unterschiedlicher Arten, wie z. B. Papierbahnen oder auch Elastomerbahnen, ist es in abschließenden Fertigungsschritten oftmals vonnöten, die Materialbahn auf eine Soll-Temperatur zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Hierfür werden die Materialbahnen für gewöhnlich in Kühlwalzenstände verbracht und in diesen über mehrere rotierende Kühlwalzen gekühlt. Das Verbringen erfolgt hierbei in der Regel von einer vorgelagerten Fertigungsstation unter Reduzierung der Liniengeschwindigkeit der Fertigungslinie. Zur Gewährleistung der Kühlung muss beim Einbringen in den Kühlwalzenstand zudem eine Umschlingung der Kühlwalzen sichergestellt werden. Das Führen der Materialbahn um eine Vielzahl an Kühlwalzen stellt eine diffizile Problemstellung dar, welche möglichst automatisiert durchzuführen ist.
In diesem Sinne ist der DE 102 43 194 A1 ein Verfahren zum Einziehen einer bevorzugt als Papierbahn ausgeführten Materialbahn in einen mäanderförmigen Bahnpfad eines Kühlwalzenstands und dabei insbesondere einer Kühlwalzengruppe zu entnehmen. Zum Führen der Materialbahn ist eine Bahneinzugsvorrichtung vorgesehen, welche die Materialbahn entlang des Bahnpfads und hierbei entlang mehrerer Kühlwalzen führt. Zur Vereinfachung des Einführens mittels der Bahneinzugsvorrichtung sind die Kühlwalzen der Kühlwalzengruppe über Führungselemente in Einzugspositionen linear bewegbar, sodass zwischen den Kühlwalzen zunächst ein linearer Bahnpfad der Materialbahn ermöglicht ist. Nach dem Einführen werden die Kühlwalzen in ihre Betriebspositionen bewegt, sodass Umschlingungsabschnitte mit der Materialbahn vorliegen. Zur Verlagerung der Kühlwalzen in die Einzugspositionen können auch mehrere Kühlwalzen der Kühlwalzengruppe entgegengesetzt verlagerbar ausgeführt sein, sodass die Kühlwalzen gruppenweise voneinander weg- und aufeinander zubewegt werden können. Von der Kühlwalzengruppe wird die Materialbahn über die Bahneinzugsvorrichtung zudem weiteren Kühlwalzen zugeführt. Das durch die DE 102 43 194 A1 offenbarte Verfahren ist hierbei durch die Anordnung der Kühlwalzen sowie die Verwendung der Bahneinzugsvorrichtung überaus aufwendig und geht mit einer komplexen und somit fehleranfälligen Gestaltung des Kühlwalzenstandes einher.
Darüber hinaus erfolgt die Kühlung der Materialbahn über den Kühlwalzen zugeführtes Kühlmittel. Aufgrund der in der Betriebsposition der Kühlwalzen festgelegten Relativposition der Kühlwalzen muss insbesondere bei einer Veränderung der Materialeigenschaften, z. B. bei geänderter Werkstoffzusammensetzung der zu kühlenden Materialbahn, die Temperatur der Kühlwalzen auf eine auf die veränderten Materialeigenschaften angepasste Soll-Kühltemperatur eingestellt werden. Bedingt durch die regelmäßig hohen Zeitkoeffizienten thermischer Prozesse sind damit in nachteiliger Weise lange Rüstzeiten verbunden.
In diesem Zusammenhang lässt sich der DE 33 24 548 A1 ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn, hierbei im Speziellen von Bandstahl, mithilfe von Kühlrollen entnehmen, wobei in der DE 33 24 548 A1 zudem der Zusammenhang zwischen einer Temperaturabnahme je Kühlrolle und dem Wicklungswinkel um die Kühlungsrolle beschrieben ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlwalzenstation der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher ein einfaches und zuverlässiges Einführen einer Materialbahn sowie eine Anpassung an veränderte Materialeigenschaften der Materialbahn in kurzer Rüstzeit ermöglicht ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn mittels dieser Kühlwalzenstation zur Verfügung zu stellen, über welches ein einfaches und zuverlässiges Einführen der Materialbahn ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kühlwalzenstation gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Kühlwalzenstation vorgesehen, welche wenigstens eine Zuführeinrichtung, eingerichtet zum Zuführen einer Materialbahn zur Kühlwalzeneinheit, und wenigstens eine Abführeinrichtung, eingerichtet zum Abführen der Materialbahn von der Kühlwalzeneinheit, aufweist. Darüber hinaus verfügt die Kühlwalzenstation über eine Kühlwalzeneinheit mit mindestens zwei, bevorzugt jedoch mehr als zwei, zum Kühlen der Materialbahn eingerichteten und um ihre jeweilige Längsachse drehbar gelagerten Kühlwalzen. Diese Kühlwalzen bestimmen dabei zumindest teilweise einen Bahnpfad der Materialbahn durch die Kühlwalzenstation. Erfindungsgemäß ist zudem vorgesehen, dass je zwei Kühlwalzen ein Kühlwalzenpaar bilden, welches um eine sich insbesondere von den jeweiligen Längsachsen unterscheidende und/oder parallel zu den Längsachsen ausgerichtete, gemeinsame Drehachse verschwenkbar in der Kühlwalzenstation gelagert ist. Die Kühlwalzeneinheit der Kühlwalzenstation würde somit zumindest ein Kühlwalzenpaar aufweisen. In bevorzugter Ausgestaltung verfügt die Kühlwalzeneinheit jedoch über mehr als ein Kühlwalzenpaar, welche insbesondere in der Vertikalen zueinander beabstandet und mit geringem oder keinem horizontalen Versatz zueinander, somit im Grunde übereinander, angeordnet sind. Durch die verschwenkbare Anordnung der Kühlwalzen über die gemeinsame Drehachse wird es dabei gewinnbringend ermöglicht, die Kühlwalzen gegenüber einander sowie gegenüber der Zuführeinrichtung und/oder der Abführeinrichtung in Drehlagen zu verschwenken, über welche sowohl eine quasi Selbsteinfädelung der Materialbahn in die Kühlwalzenstation, und hierbei insbesondere in die Kühlwalzeneinheit, als auch eine optimale Kühlung der Materialbahn durch die Kühlwalzenstation, insbesondere auch in Abhängigkeit der Materialeigenschaften der zu kühlenden Materialbahn, ermöglicht wird. Die Längsachsen der ein Kühlwalzenpaar bildenden Kühlwalzen und die gemeinsame Drehachse dieses Kühlwalzenpaars würden hierbei stets in einer Ebene liegen, wobei die Drehachse insbesondere mittig zwischen den Längsachsen der beiden Kühlwalzen ausgeführt wäre.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein der Kühlwalzeneinheit zugewandtes Ende - respektive ein Endbereich - der Zuführeinrichtung, insbesondere in einer Regelbetriebsstellung der Kühlwalzenstation, in der Vertikalen oberhalb der Kühlwalzeneinheit angeordnet. Durch die Anordnung der Zuführeinrichtung oberhalb der Kühlwalzeneinheit wird in vereinfachter Weise ermöglicht, dass eine der Kühlwalzeneinheit über die Zuführeinrichtung zugeführte Materialbahn sich in die Kühlwalzeneinheit im Wesentlichen selbst einfädelt. Diese Selbsteinfädelung würde dabei unter anderem auch über die Wirkung des Vorschubs der Zuführeinrichtung auf die Materialbahn und/oder der auf die Materialbahn wirkenden Gravitation bedingt, sodass keine weitere Vorrichtung zum Einführen oder Einfädeln der Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit an der Kühlwalzenstation vorgesehen werden muss. So ließe sich die Zuverlässigkeit des Einführens der Materialbahn weiter steigern.
Darüber hinaus stellt sich eine Ausführungsform der Erfindung im Allgemeinen sowie insbesondere im vorstehenden Zusammenhang als gewinnbringend dar, wenn wenigstens eine Kühlwalze eines zur Zuführeinrichtung, hierbei insbesondere in einer Regelbetriebsstellung der Kühlwalzenstation, in der Vertikalen benachbart angeordneten Kühlwalzenpaars, wenigstens in einer Drehlage des Kühlwalzenpaars zum Einführen einer Materialbahn, in die Horizontale zumindest teilweise eine Überdeckung mit der Zuführeinrichtung aufweist. So kann aufgrund der vorliegenden, zumindest teilweisen Überdeckung bevorzugt einer der Kühlwalzen des in die Vertikale obersten und somit entsprechend zur Zuführeinrichtung benachbarten Kühlwalzenpaars der Kühlwalzeneinheit stets gewährleistet werden, dass die Materialbahn und hierbei insbesondere ein Anfang der Materialbahn in der Drehlage des Kühlwalzenpaars zum Einführen der Materialbahn beim Einführen auf der - insbesondere die Überdeckung aufweisende - Kühlwalze auftrifft oder in einen Freibereich zwischen den zueinander beabstandeten Kühlwalzen eintaucht. Die horizontale Überdeckung soll dabei in ihrer Höhe derart ausgebildet sein, dass die Materialbahn und dabei insbesondere der Anfang der Materialbahn bei einem Auftreffen auf die Kühlwalze in Richtung des Freibereichs gezwungen wird. Beim Auftreffen würde die Kühlwalze aufgrund der derart gewählten Überdeckung entweder allein aufgrund der Gewichtskraft der Materialbahn und/oder des Vorschubs durch die Zuführeinrichtung in Richtung des Freibereichs in Drehung versetzt oder aber die Kühlwalze würde über einen Antrieb explizit in eine Drehung mit einer dem Freibereich zugewandten Drehrichtung versetzt, sodass insbesondere der Anfang der Materialbahn in den Freibereich zwischen den Kühlwalzen des obersten Kühlwalzenpaars gezwungen wird. Insbesondere bei einem durch die Materialbahn selbst hervorgerufenen Drehen der Kühlwalze sollte die Überdeckung bevorzugt zumindest dem Radius der Kühlwalze entsprechen, wodurch die Kühlwalze wiederum einen maximalen horizontalen Überstand gegenüber dem Ende der Zuführeinrichtung in Höhe des Radius der Kühlwalze aufweist. Ist die Überdeckung größer als der Radius, so ist der Überstand folglich geringer als der Radius der Kühlwalze.
In einer weiteren, Erfolg versprechenden Gestaltung der Kühlwalzenstation ist ein der Kühlwalzeneinheit zugewandtes Ende - respektive ein zugewandter Endbereich - der Abführeinrichtung, insbesondere in einer Regelbetriebsstellung der Kühlwalzenstation, in der Vertikalen unterhalb der Kühlwalzeneinheit angeordnet. Diese Anordnung führt hierbei gewinnbringend dazu, dass ein selbsttätiges Auftreffen einer Materialbahn und hierbei beim Einführen der Materialbahn insbesondere ein Auftreffen eines Anfangs der Materialbahn nach dem Durchlaufen der Kühlwalzeneinheit auf die Abführeinrichtung ermöglicht ist. Über die Abführeinrichtung würde die Materialbahn sodann aus der Kühlwalzenstation transportiert und insbesondere in eine Lagerposition verbracht oder einem folgenden Bearbeitungsprozess zugeführt werden.
Im Allgemeinen und insbesondere im Zusammenhang mit der vorstehenden Gestaltung lässt sich eine Weiterbildung der Erfindung dann als vorteilhaft ansehen, wenn eine Kühlwalze eines zur Abführeinrichtung, insbesondere in einer Regelbetriebsstellung der Kühlwalzenstation, in der Vertikalen benachbart angeordneten Kühlwalzenpaars, wenigstens in einer Drehlage des Kühlwalzenpaars zum Einführen einer Materialbahn, in die Horizontale zumindest eine teilweise Überdeckung mit der Abführeinrichtung aufweist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass vor allem beim Einführen der Materialbahn die Materialbahn und insbesondere ein Anfang der Materialbahn nach dem Austreten aus der Kühlwalzeneinheit stets auf der Abführeinrichtung auftrifft und auf dieser zum Liegen kommt, sodass wiederum eine Selbstein- respektive eine Selbstausfädelung der Materialbahn aus der Kühlwalzeneinheit ermöglicht ist.
In einer gestalterisch günstigen Ausbildung der Kühlwalzenstation ist ferner vorgesehen, dass ein jedes Kühlwalzenpaar der Kühlwalzeneinheit, insbesondere zum Einführen einer Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit, in eine Drehlage - gegenüber einander sowie gegenüber der Zuführeinrichtung und der Abführeinrichtung - verlagerbar ist, über welche ein je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen eines jeden Kühlwalzenpaars verlaufender Bahnpfad einer Materialbahn von der Zuführeinrichtung zur Abführeinrichtung vorgegeben ist. Über einen solchen vorgegebenen Bahnpfad würde eine insbesondere in die Kühlwalzeneinheit einzuführende oder einzufädelnde Materialbahn vor allem bei Anordnung mehrerer Kühlwalzenpaare zu einer Bewegung entlang des Bahnpfads gezwungen werden, sodass auf die Verwendung einer weiteren Vorrichtung zum Einführen oder Einfädeln der Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit verzichtet werden kann und zudem auch kein manueller Eingriff zum Überführen der Materialbahn von der Zuführeinrichtung zur Abführeinrichtung erforderlich ist. Die hierbei in die Vertikale zueinander beabstandet angeordneten Kühlwalzenpaare würden in die Horizontale zumindest teilweise eine Überdeckung aufweisen. Hierfür können, beispielsweise bei einer vollständigen Überdeckung, die jeweiligen Freibereiche zwischen den Kühlwalzen der jeweiligen Kühlwalzenpaare in die Vertikale miteinander fluchtend angeordnet sein. In einer anderweitigen Ausgestaltung würde hingegen lediglich teilweise eine Überdeckung zwischen den in der Vertikalen jeweils aufeinanderfolgenden Kühlwalzenpaaren vorliegen, wobei die Freibereiche der Kühlwalzenpaare einen Versatz zueinander aufweisen. Dieser Versatz sollte insbesondere bei einer, wie bereits zuvor erwähnten, durch die Materialbahn selbst hervorgerufenen Drehung der Kühlwalzen höchstens dem Radius der Kühlwalzen entsprechen. So kann wiederum gewährleistet werden, dass die Kühlwalzen eine Drehrichtung aufweisen, über welche die Materialbahn in Richtung des Freibereichs zwischen den Kühlwalzen eines jeweiligen Kühlwalzenpaars gezwungen wird. Bei einer über einen Antrieb der Kühlwalzen bewirkten Drehung der Kühlwalzen wäre zudem denkbar, dass der Versatz auch mehr als den Radius der Kühlwalzen beträgt. Dabei ist der Versatz jedoch maximal so hoch zu wählen, dass eine gewichtskraftbedingte Abtriebskraft auf eine Materialbahn eine zwischen Materialbahn und Kühlwalze vorliegende Reibkraft nicht überschreitet und die Materialbahn an respektive auf der Kühlwalze verbleibt. So kann sichergestellt werden, dass die Materialbahn und insbesondere ein Anfang der Materialbahn stets in Richtung des Freibereichs zwischen den Kühlwalzen eines jeweiligen Kühlwalzenpaars gezwungen wird und ein quasi selbsttätiger Durchlauf einer Materialbahn durch die Kühlwalzeneinheit vorliegt. Der Versatz sollte dabei bevorzugt drei Viertel des Durchmessers der Kühlwalzen nicht überschreiten.
In einer zudem überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Bahnpfad und dabei die Umschlingungslänge respektive die Umschlingungswinkel des Bahnpfads um die Kühlwalzen durch Verschwenken eines jeden Kühlwalzenpaars um dessen gemeinsame Drehachse zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge veränderbar. Dadurch, dass die Materialbahn dem Bahnpfad durch die Kühlwalzenstation folgt, wird durch die Veränderung der Länge des Bahnpfads und dabei der Umschlingungslänge respektive der Umschlingungswinkel um die Kühlwalzen auch die Länge zumindest eines Abschnitts der Materialbahn in der Kühlwalzenstation respektive der Kühlwalzeneinheit verändert. Entsprechend verändern sich auch die Umschlingungslängen der Materialbahn um die Kühlwalzen zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge respektive verändert sich der Summenumschlingungswinkel der Materialbahn um die Kühlwalzen zwischen einem Maximum und einem Minimum. Dies führt folglich auch zu einer Veränderung der Kontaktfläche der Materialbahn mit den Kühlwalzen, wodurch der Wärmetransport aus der Materialbahn und somit die Höhe der Kühlung vorteilhaft einstellbar sind.
Eine vielversprechende Ausführungsform der Erfindung liegt ferner darin begründet, dass die Zuführeinrichtung und/oder die Abführeinrichtung als Bandförderer ausgebildet sind. Eine solche Ausgestaltung stellt eine überaus praxisgerechte Lösung zum Zuführen sowie Abführen einer Materialbahn dar, über welche zudem ein Einfädeln der Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit sowie ein Ausfädeln aus der Kühlwalzeneinheit in gestalterisch vorteilhaft einfacher Weise ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn in der erfindungsgemäßen Kühlwalzenstation vorgesehen, wobei die Materialbahn über die Zuführeinrichtung zur Kühlwalzeneinheit verbracht und zu einem initialen - selbsttätigen - Einführen oder Einfädeln, insbesondere eines Anfangs der Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit ein jedes Kühlwalzenpaar in eine, insbesondere gegenüber einander sowie gegenüber der Zuführeinrichtung und der Abführeinrichtung ausgebildete Drehlage verschwenkt wird. Über die Drehlage des Kühlwalzenpaars oder bevorzugt der Kühlwalzenpaare wird hierbei ein je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen eines jeden Kühlwalzenpaars verlaufender Bahnpfad der Materialbahn von der Zuführeinrichtung zur Abführeinrichtung vorgegeben, wobei die Materialbahn, hierbei insbesondere der Anfang der Materialbahn, dem vorgegebenen Bahnpfad von der Zuführeinrichtung zur Abführeinrichtung - beispielsweise gravitationsbedingt - folgt und die Materialbahn in der Kühlwalzeneinheit über einen Wärmetransport zwischen der Materialbahn und den Kühlwalzen gekühlt wird. Nach einem Austritt aus der Kühlwalzeneinheit würde die durch den Wärmetransport auf eine Soll-Temperatur gekühlte Materialbahn aufgrund des Vorschubs der Zuführeinrichtung, eines gegebenenfalls ausgeübten Vorschubs, durch angetriebene Kühlwalzen und/oder gravitationsbedingt auf die Abführeinrichtung auftreffen und über diese von der Kühlwalzeneinheit respektive der Kühlwalzenstation verbracht werden. Auf die Verwendung einer zusätzlichen Vorrichtung zum Einführen respektive zum Bewegen der Materialbahn entlang des Bahnpfads kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens somit verzichtet werden. Auch ein manuelles Einfädeln der Materialbahn ist so nicht vonnöten. Dies führt zu einer deutlich gesteigerten Zuverlässigkeit des Einführens der Materialbahn in die Kühlwalzenstation.
In einer gewinnbringenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Materialbahn beim Einführen, und somit in einer Drehlage eines jeden Kühlwalzenpaars zum Einführen der Materialbahn, nach einem Auftreffen auf eine Kühlwalze eines Kühlwalzenpaars durch Drehung der Kühlwalze um deren Längsachse in Richtung des vorgegebenen Bahnpfads gezwungen. Die Drehung weist hierbei eine insbesondere dem Freibereich zwischen den Kühlwalzen eines jeweiligen Kühlwalzenpaars zugewandte Drehrichtung auf, sodass die Materialbahn stets in den Freibereich verbracht wird. So lässt sich in gestalterisch vorteilhaft einfacher Weise ein quasi selbsttätiges Einführen respektive Einfädeln der Materialbahn in die Kühlwalzeneinheit verwirklichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt sich zudem darin, dass ein jedes Kühlwalzenpaar, insbesondere auf das Einführen der Materialbahn folgend, zum Kühlen der Materialbahn in eine Drehlage verschwenkt wird, in welcher der Wärmetransport aus der Materialbahn gegenüber der Drehlage beim Einführen der Materialbahn durch einen verlängerten Bahnpfad der Materialbahn durch die Kühlwalzeneinheit und dabei erhöhter Umschlingungslänge respektive erhöhten Umschlingungswinkeln um die Kühlwalzen eines jeden Kühlwalzenpaars gesteigert ist. Der aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche zwischen der Materialbahn und den Kühlwalzen erhöhte Wärmetransport aus der Materialbahn bewirkt dabei eine im Wesentlichen optimale Kühlung der Materialbahn, sodass die Abkühlung auf eine vorgegebene Soll-Ausgangstemperatur gewährleistet werden kann.
In einer vielversprechenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass die Drehlage zum Kühlen der Materialbahn und somit der Wärmetransport aus der Materialbahn in Abhängigkeit von wenigstens einem der Parameter: Eingangstemperatur und Soll-Ausgangstemperatur, Abmessungen der Materialbahn, Materialeigenschaften der Materialbahn festgelegt wird. So kann gewährleistet werden, dass die Materialbahn nach Austritt aus der Kühlwalzeneinheit respektive dem Abführen von der Kühlwalzenstation in Abhängigkeit der genannten Parameter höchstens die vorgegebene Soll-Ausgangstemperatur aufweist.
In mit Vorteil behafteter Weise ist im Allgemeinen sowie insbesondere im Zusammenhang mit der vorstehenden Ausgestaltung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angedacht, dass zur Veränderung des Wärmetransports aus der Materialbahn - insbesondere in die Kühlwalzen - der Bahnpfad durch die Kühlwalzeneinheit und dabei die Umschlingungslänge respektive der Umschlingungswinkel der Materialbahn durch Verschwenken zumindest eines Kühlwalzenpaars in sich voneinander unterscheidende Drehlagen zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge eingestellt wird. So kann der Wärmetransport aus der Materialbahn ohne eine Veränderung der Temperatur der Kühlwalzen und den damit verbundenen langen Rüstzeiten aufgrund der hohen Zeitkoeffizienten der thermischen Ausgleichsprozesse angepasst werden.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen dabei in

1 eine Weiterbildung der Kühlwalzenstation in einer Drehlage der Kühlwalzenpaare zum Einführen einer Materialbahn;
2 eine Weiterbildung der Kühlwalzenstation in einer Drehlage der Kühlwalzenpaare zum Kühlen einer Materialbahn;
3 eine Weiterbildung der Kühlwalzenstation mit zwei aufgezeigten Drehlagen der Kühlwalzenpaare zum Kühlen einer Materialbahn.

Aus 1 geht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kühlwalzenstation 1 hervor, wobei die Kühlwalzenstation 1 die Kühlwalzeneinheit 2 mit vier zum Kühlen der Materialbahn 3 eingerichteten und um ihre jeweilige Längsachse 5 drehbar gelagerten Kühlwalzen 4 aufweist. Jeweils zwei der vier Kühlwalzen 4 bilden dabei ein Kühlwalzenpaar 9, wobei die beiden Kühlwalzenpaare 9 um die jeweilige gemeinsame Drehachse 10 verschwenkbar in der Kühlwalzenstation 1 gelagert sind. Darüber hinaus verfügt die Kühlwalzenstation 1 über die zum Zuführen der Materialbahn 3 zur Kühlwalzeneinheit 2 eingerichtete Zuführeinrichtung 7 sowie die zum Abführen der Materialbahn 3 von der Kühlwalzeneinheit 2 eingerichtete Abführeinrichtung 8. Die Zuführeinrichtung 7 sowie die Abführeinrichtung 8 sind dabei jeweils als Bandförderer ausgebildet. Die die beiden in die Vertikale übereinander angeordneten Kühlwalzenpaare 9 aufweisende Kühlwalzeneinheit 2 ist dabei zwischen der Zuführeinrichtung 7 und der Abführeinrichtung 8 angeordnet, wobei das der Kühlwalzeneinheit 2 zugewandte Ende 11 der Zuführeinrichtung 7 in der Vertikalen oberhalb der Kühlwalzeneinheit 2 und das der Kühlwalzeneinheit 2 zugewandte Ende 14 der Abführeinrichtung 8 in der Vertikalen unterhalb der Kühlwalzeneinheit 2 angeordnet sind. In der Darstellung der 1 sind die beiden Kühlwalzenpaare 9 jeweils in die Drehlage 12 zum Einführen der Materialbahn 3 in die Kühlwalzeneinheit 2 verschwenkt, wobei zur Verwirklichung eines quasi selbsttätigen Einführens der Materialbahn 3 in dieser Drehlage 12 der je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen 4 der Kühlwalzenpaare 9 verlaufende Bahnpfad 6 von der Zuführeinrichtung 7 zur Abführeinrichtung 8 vorgegeben ist. Folglich werden die Kühlwalzenpaare 9 zum initialen Einführen der Materialbahn 3 in die Kühlwalzeneinheit 2 in diese Drehlage 12 verschwenkt, wobei die über die Zuführeinrichtung 7 zur Kühlwalzeneinheit 2 verbrachte Materialbahn 3 während des Einführens dem vorgegebenen Bahnpfad 6 von der Zuführeinrichtung 7 zur Abführeinrichtung 8 folgt. Hierfür weist einerseits die sich in der Drehlage 12 in die Vertikale unterhalb des Endes 11 der Zuführeinrichtung 7 befindende Kühlwalze 4 des zur Zuführeinrichtung 7 benachbart angeordneten und somit in die Vertikale obersten Kühlwalzenpaars 9 in die Horizontale die teilweise Überdeckung 13 mit der Zuführeinrichtung 7 auf. Die Überdeckung 13 ist dabei derart hoch gewählt, dass die Materialbahn 3 und dabei insbesondere der Anfang der Materialbahn 3 nach dem Auftreffen auf die unterhalb des Endes 11 positionierte Kühlwalze 4 in Richtung des Freibereichs 18 zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen 4 des obersten Kühlwalzenpaars 9 gezwungen wird. Die Überdeckung 13 ist dabei größer als der Radius und geringer als der Durchmesser der unterhalb des Endes 11 positionierten Kühlwalze 4. Der Überstand dieser Kühlwalze 4 über das Ende 11 der Zuführeinrichtung 7 ist somit geringer als der Radius der Kühlwalze 4. Aufgrund dieser in der Drehlage 12 vorliegenden geometrischen Ausgestaltung in Unterstützung durch die gegensinnige Drehrichtungen aufweisenden Drehungen der Kühlwalzen 4 um ihre jeweilige Längsachse 5 lässt sich die in Richtung des Freibereichs 18 gerichtete Bewegung der Materialbahn 3 erzwingen. Die Drehung der Kühlwalzen 4 wird dabei entweder durch die Materialbahn 3 selbst oder durch einen mit den Kühlwalzen 4 verbundenen und nicht näher dargestellten Antrieb bewirkt. Ferner weisen auch die in die Vertikale zueinander beabstandet angeordneten Kühlwalzenpaare 9 in die Horizontale eine teilweise Überdeckung auf, wobei die Freibereiche 18 der Kühlwalzenpaare 9 einen Versatz zueinander aufweisen. Dieser Versatz ist hierbei geringer als der Radius der Kühlwalzen 4. So kann nach dem Übertritt insbesondere des Anfangs der Materialbahn 3 vom obersten Kühlwalzenpaar 9 zum in die Vertikale unterhalb angeordneten Kühlwalzenpaar 9 gewährleistet werden, dass die Materialbahn 3 respektive der Anfang der Materialbahn 3 in der Drehlage 12 beider Kühlwalzenpaare 9 nach dem Auftreffen auf eine der Kühlwalzen 4 des unterhalb des oberen Kühlwalzenpaars 9 angeordneten Kühlwalzenpaars 9 wiederum in Richtung des Freibereichs 18 zwischen den Kühlwalzen 4 dieses zur Abführeinrichtung 8 benachbart angeordneten, unteren Kühlwalzenpaars 9 gezwungen wird. Die Kühlwalzenpaare 9 weisen in der Drehlage 12 zum Einführen der Materialbahn 3 zudem insbesondere einen Schwenkwinkel von 20 Grad bis 45 Grad gegenüber der Horizontalen auf. Nach dem Durchlaufen der Kühlwalzeneinheit 2 wird die Materialbahn 3 durch die Abführeinrichtung 8 von der Kühlwalzeneinheit 2 respektive der Kühlwalzenstation 1 verbracht. Hierfür ist es vonnöten, dass die Materialbahn 3 und insbesondere ein Anfang der Materialbahn 3 beim Einführen auf der Abführeinrichtung 8 zum Liegen kommt. Um dies zu realisieren, weist eine Kühlwalze 4 des in die Vertikale zur Abführeinrichtung 8 benachbart angeordneten, untersten Kühlwalzenpaars 9 in der Drehlage 12 in die Horizontale eine vollständige Überdeckung und die weitere Kühlwalze 4 dieses Kühlwalzenpaars 9 eine teilweise Überdeckung 15 mit der Abführeinrichtung 8 auf. So wird gewährleistet, dass die beim Einführen aus dem Freibereich 18 zwischen den beiden Kühlwalzen 4 austretende Materialbahn 3 selbsttätig auf der Abführeinrichtung 8 auftrifft. 1 zeigt die Materialbahn 3 dabei nach einem vollständigen Einführen in die Kühlwalzenstation 1, wobei diese vergleichsweise geringe Umschlingungslängen respektive Umschlingungswinkel um die Kühlwalzen 4 aufweist. Exemplarisch ist hierzu der Umschlingungswinkel 19 der Materialbahn 3 um die unterhalb des Endes 11 der Zuführeinrichtung 7 positionierten Kühlwalze 4 aufgezeigt.
Auf das in 1 dargelegte Einführen der Materialbahn folgend, werden die beiden Kühlwalzenpaare 9 der Kühlwalzenstation 1, wie durch 2 beschrieben, zum Kühlen der Materialbahn 3 in eine Drehlage 16 verschwenkt, in welcher der Wärmetransport aus der Materialbahn 3 gegenüber der Drehlage 12 beim Einführen der Materialbahn 3 durch einen verlängerten Bahnpfad 6 der Materialbahn 3 durch die Kühlwalzeneinheit 2 und dabei erhöhten Umschlingungslängen respektive erhöhten Umschlingungswinkeln um die Kühlwalzen 4 der Kühlwalzenpaare 9 gesteigert ist. Durch das Verschwenken in die Drehlage 16 wird die Materialbahn 3 somit verstärkt um die Kühlwalzen 4 gewunden, wodurch in der Drehlage 16 zum Kühlen der Materialbahn 3 zwischen der Materialbahn 3 und den Kühlwalzen 4 eine erhöhte Kontaktfläche vorliegt und folglich der Wärmetransport aus der Materialbahn 3 in die Kühlwalzen 4 erhöht ist. Exemplarisch ist in der Kühlwalze 4, welche in der aus 1 bekannten Drehlage 12 zum Einführen der Materialbahn 3 unterhalb des Endes 11 der Zuführeinrichtung 7 positioniert war und entgegen des Endes 11 der Zuführeinrichtung 7 in die Drehlage 16 zum Kühlen der Materialbahn 3 verschwenkt wurde, einerseits der Umschlingungswinkel 19 und andererseits der Umschlingungswinkel 20 angegeben. Der Umschlingungswinkel 20 der Materialbahn 3 um die Kühlwalze 4 ist dabei mehr als doppelt so hoch wie der Umschlingungswinkel 19 der Materialbahn 3 in der Drehlage 12. Diese exemplarische Angabe ist hierbei auf die Summenumschlingungswinkel und somit die Summenumschlingungslängen sowie die Länge des Bahnpfads 6 übertragbar. Diese sind in der Drehlage 16 zum Kühlen der Materialbahn 3 jeweils höher als in der aus 1 bekannten Drehlage 12 zum Einführen der Materialbahn 3.
Die in 2 dargestellte Drehlage 16 zum Kühlen der Materialbahn 3 stellt lediglich eine Vielzahl an möglichen Drehlagen zum Kühlen der Materialbahn 3 dar. Im Rahmen einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass, wie in 3 aufgezeigt, die Drehlage 16, 17 zum Kühlen der Materialbahn 3 und somit der Wärmetransport aus der Materialbahn 3 in Abhängigkeit von wenigstens einem der Parameter: Eingangstemperatur und/oder Soll-Ausgangstemperatur der Materialbahn 3, Abmessungen der Materialbahn 3 und/oder den Materialeigenschaften der Materialbahn 3 festgelegt wird und dabei zur Veränderung des Wärmetransports aus der Materialbahn 3 der Bahnpfad 6 durch die Kühlwalzeneinheit 2 und dabei die Umschlingungslänge der Materialbahn 3 um die Kühlwalzen 4 durch Verschwenken der Kühlwalzenpaare 9 in sich voneinander unterscheidende Drehlagen 16, 17 zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge eingestellt wird. So beschreibt 3 die zwei Drehlagen 16, 17, wobei die Drehlage 16 der Kühlwalzenpaare 9 bereits aus 2 bekannt ist. Aufgrund des längeren Bahnpfads 6 sowie der damit verbundenen erhöhten Umschlingungslängen respektive Umschlingungswinkein der in 3 gestrichelt dargestellten Materialbahn 3 um die Kühlwalzen 4 in der Drehlage 16 besteht ein gegenüber der Drehlage 17 höherer Wärmetransport aus der Materialbahn 3 in die Kühlwalzen 4. Ist vorgesehen, z. B. nach der Kühlung dieser Materialbahn 3, eine in 3 in Volllinie dargestellte Materialbahn 3 zu kühlen, welche beispielsweise eine geringere spezifische Wärmekapazität und/oder eine geringere Dicke aufweist, so wird der hierfür benötigte Wärmetransport aus der Materialbahn 3 und damit zusammenhängend die benötigten Umschlingungslängen respektive Umschlingungswinkel bestimmt und nach dem Einführen dieser Materialbahn 3 die damit korrelierende Drehlage 17 eingestellt. Aufgrund des in der Drehlage 17 gegenüber der Drehlage 16 vorliegenden, geringeren Wärmetransports aus der Materialbahn 3 lässt sich z. B. die gleiche vorgegebene Soll-Ausgangstemperatur der Materialbahnen 3 bewirken. Dies in vorteilhafter Weise zudem ohne, dass eine Veränderung der Kühlwalzentemperatur erfolgen muss. Exemplarisch ist in 3 wiederum der aus 2 bekannte Umschlingungswinkel 20 der Materialbahn 3 um die oberste Kühlwalze 4 der sich in Drehlage 16 befindenden Kühlwalzenpaare 9 dargelegt. Dieser ist hierbei höher ausgebildet als der Umschlingungswinkel 21 der Materialbahn 3 um diese sich in der Drehlage 17 der Kühlwalzenpaare 9 befindenden Kühlwalze 4.
Bezugszeichenliste

1: Kühlwalzenstation
2: Kühlwalzeneinheit
3: Materialbahn
4: Kühlwalze
5: Längsachse
6: Bahnpfad
7: Zuführeinrichtung
8: Abführeinrichtung
9: Kühlwalzenpaar
10: Drehachse
11: Ende
12: Drehlage
13: Überdeckung
14: Ende
15: Überdeckung
16: Drehlage
17: Drehlage
18: Freibereich
19: Umschlingungswinkel
20: Umschlingungswinkel
21: Umschlingungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10243194 A1 [0004]
DE 3324548 A1 [0006]

Claims

Kühlwalzenstation (1), aufweisend eine Kühlwalzeneinheit (2) mit mindestens zwei zum Kühlen einer Materialbahn (3) eingerichteten und um ihre jeweilige Längsachse (5) drehbar gelagerten Kühlwalzen (4), welche zumindest teilweise einen Bahnpfad (6) der Materialbahn (3) durch die Kühlwalzenstation (1) bestimmen, sowie aufweisend wenigstens eine Zuführeinrichtung (7), eingerichtet zum Zuführen der Materialbahn (3) zur Kühlwalzeneinheit (2), und wenigstens eine Abführeinrichtung (8), eingerichtet zum Abführen der Materialbahn (3) von der Kühlwalzeneinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Kühlwalzen (4) ein Kühlwalzenpaar (9) bilden, welches um eine gemeinsame Drehachse (10) verschwenkbar in der Kühlwalzenstation (1) gelagert ist.
Kühlwalzenstation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Kühlwalzeneinheit (2) zugewandtes Ende (11) der Zuführeinrichtung (7) in der Vertikalen oberhalb der Kühlwalzeneinheit (2) angeordnet ist.
Kühlwalzenstation (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlwalze (4) eines zur Zuführeinrichtung (7) benachbart angeordneten Kühlwalzenpaars (9), zumindest in einer Drehlage (12) des Kühlwalzenpaars (9) zum Einführen einer Materialbahn (3), in die Horizontale eine zumindest teilweise Überdeckung (13) mit der Zuführeinrichtung (7) aufweist.
Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Kühlwalzeneinheit (2) zugewandtes Ende (14) der Abführeinrichtung (8) in der Vertikalen unterhalb der Kühlwalzeneinheit (2) angeordnet ist.
Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlwalze (4) eines zur Abführeinrichtung (8) in der Vertikalen benachbart angeordneten Kühlwalzenpaars (9), zumindest in einer Drehlage (12) des Kühlwalzenpaars (9) zum Einführen einer Materialbahn (3), in die Horizontale eine zumindest teilweise Überdeckung (15) mit der Abführeinrichtung (8) aufweist.
Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Kühlwalzenpaar (9) der Kühlwalzeneinheit (2) in eine Drehlage (12) zum Einführen der Materialbahn (3) verlagerbar ist, in welcher ein je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen (4) eines jeden Kühlwalzenpaars (9) verlaufender Bahnpfad (6) der Materialbahn (3) von der Zuführeinrichtung (7) zur Abführeinrichtung (8) vorgegeben ist.
Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnpfad (6) und dabei eine Umschlingungslänge des Bahnpfads (6) um die Kühlwalzen (4) durch Verschwenken eines jeden Kühlwalzenpaars (9) um dessen gemeinsame Drehachse (10) zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge veränderbar ist.
Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (7) und/oder die Abführeinrichtung (8) als Bandförderer ausgebildet sind.
Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn (3) in einer Kühlwalzenstation (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Materialbahn (3) über die Zuführeinrichtung (7) zur Kühlwalzeneinheit (2) verbracht wird, ferner zu einem initialen Einführen der Materialbahn (3) in die Kühlwalzeneinheit (2) ein jedes Kühlwalzenpaar (9) in eine Drehlage (12) verschwenkt wird, über die ein je zwischen den sich gegenüberliegenden Kühlwalzen (4) eines jeden Kühlwalzenpaars (9) verlaufender Bahnpfad (6) der Materialbahn (3) von der Zuführeinrichtung (7) zur Abführeinrichtung (8) vorgegeben wird, die Materialbahn (3) dem vorgegebenen Bahnpfad (6) von der Zuführeinrichtung (7) zur Abführeinrichtung (8) folgt und die Materialbahn (3) in der Kühlwalzeneinheit (2) über einen Wärmetransport zwischen der Materialbahn (3) und den Kühlwalzen (4) gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (3) beim Einführen nach dem Auftreffen auf eine Kühlwalze (4) eines Kühlwalzenpaars (9) durch Drehung der Kühlwalze (4) um deren Längsachse (5) in Richtung des vorgegebenen Bahnpfads (6) gezwungen wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Kühlwalzenpaar (9), auf das Einführen der Materialbahn (3) folgend, zum Kühlen der Materialbahn (3) in eine Drehlage (16, 17) verschwenkt wird, in welcher der Wärmetransport aus der Materialbahn (3) gegenüber der Drehlage (12) beim Einführen der Materialbahn (3) durch einen verlängerten Bahnpfad (6) der Materialbahn (3) durch die Kühlwalzeneinheit (2) und dabei erhöhter Umschlingungslänge um die Kühlwalzen (4) eines jeden Kühlwalzenpaars (9) gesteigert ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlage (16, 17) zum Kühlen der Materialbahn (3) und somit der Wärmetransport aus der Materialbahn (3) in Abhängigkeit von wenigstens einem der Parameter: Eingangstemperatur und/oder Soll-Ausgangstemperatur der Materialbahn (3), Abmessungen der Materialbahn (3), Materialeigenschaften der Materialbahn (3) festgelegt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Wärmetransports aus der Materialbahn (3) der Bahnpfad (6) durch die Kühlwalzeneinheit (2) und dabei die Umschlingungslänge der Materialbahn (3) um die Kühlwalzen (4) durch Verschwenken zumindest eines Kühlwalzenpaars (9) in sich voneinander unterscheidende Drehlagen (16, 17) zwischen einer Maximallänge und einer Minimallänge eingestellt wird.