DE102022202100A1

DE102022202100A1 - Abstreifvorrichtung

Info

Publication number: DE102022202100A1
Application number: DE102022202100.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Seidel; Guido Fick
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07
Also published as: WO2023165797A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abstreifvorrichtung 100 zum Aufbringen eines Kühlmittels auf die Oberfläche einer Arbeitswalze in einem Walzgerüst 200 und zum Abschotten eines mit Hilfe der Arbeitswalze gewalzten Walzgutes gegen das von der Arbeitswalze herabfließende Kühlmittel. Die Abstreifvorrichtung 100 weist eine Abstreiferspitze 110 und einen Grundkörper 120 als Träger der Abstreiferspitze auf. In dem Grundkörper ist ein Kühlkanal 120 ausgebildet zum Zuführen eines Kühlmittels zu einer Spaltdüse, die an der Abstreiferspitze 110 ausgebildet ist. Um zu verhindern, dass die Geometrie der Austrittsöffnung der Spaltdüse bei einer Anstellung der Abstreifvorrichtung 100 gegen die Oberfläche einer Arbeitswalze 210 in unerwünschter Weise verändert wird, sind bei der Spaltdüse 140 deren obere und untere Strömungsleitflächen mindestens über eine vorbestimmte Verschleißlänge in Tiefenrichtung y vorzugsweise parallel zueinander verlaufend ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstreifvorrichtung zum Aufbringen eines Kühlmittels auf die Oberfläche einer Arbeitswalze in einem Walzgerüst und zum Abschotten eines mit Hilfe der Arbeitswalze gewalzten Walzgutes gegen das ansonsten von der Arbeitswalze herabfließende Kühlmittel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System bestehend aus der erfindungsgemäßen Abstreifvorrichtung und einer Anstellvorrichtung zum Anstellen der Abstreifvorrichtung gegen die Arbeitswalze und ein Walzgerüst mit dem besagten System. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben des besagten Systems.
Insbesondere beim Warmwalzen von metallischem Walzgut wird durch das heiße Walzgut und durch die bei dem Warmwalzen erbrachte Umformarbeit ein erheblicher Wärmestrom in die Arbeitswalzen des Walzgerüstes eingeleitet, der diese aufheizt. Eine gewisse Erwärmung ist zur Ausbildung eines sogenannten thermischen Crowns sogar erwünscht. Allerdings muss die Erwärmung beschränkt bleiben, um den Bereich des sinnvollen thermischen Crowns nicht zu überschreiten. Ein weiterer Effekt bei dem Eintrag der Wärme in die Arbeitswalze ist die Tatsache, dass die Wärme nicht nur an der Oberfläche der Arbeitswalze verbleibt, sondern auch in das Innere der Arbeitswalze eindringt. Sind die dabei entstehenden Temperaturunterschiede zwischen dem Walzeninneren und dem Walzenäußeren zu groß, so kann es zur Bildung von Rissen kommen und in der Folge sogar zu Ausbrüchen. Insofern wird der Einsatz einer Walzenkühlung angestrebt, die unmittelbar einsetzt, nachdem das Walzgut beim Walzen den Kontaktbereich mit der Arbeitswalze verlässt.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 662 359 A1 offenbart eine Abstreifvorrichtung mit einem innenliegenden Kühlkanal, der in eine Spaltdüse mündet, zum Aufbringen eines Fluids, hier Luft, auf die Oberfläche einer Arbeitswalze im Auslauf eines Walzgerüstes. Die Funktion dieser Abstreifvorrichtung beruht auf dem Phänomen der Prandtl-Meyer Eckenströmung, einem Phänomen, das bei extrem hohen Luftgeschwindigkeiten, etwa Schallgeschwindigkeit auftritt, so dass ein injektorförmiger Austritt der Luft einen Unterdruck ausbildet. Die Abstreifvorrichtung ist nicht für eine direkte Anstellung an die Oberfläche der Arbeitswalze gedacht; vielmehr verbleibt zwischen der Oberfläche der Arbeitswalze und der Spitze der Abstreifvorrichtung ein, wenn auch nur kleiner, Spalt.
Bei einem Betrieb dieser Abstreifvorrichtung mit Kühlmittelwasser anstelle von Luft, würde das aus dem Stand der Technik vorgesehene Wirkprinzip verlassen. Darüber hinaus hätte, bei der reinen Übertragung des Konstruktionsprinzips, der noch verbleibende Spalt den Nachteil, dass zumindest eine Restmenge von Wasser durch diesen Spalt auf die Oberfläche des gewalzten Walzgutes herabfließen würde; das ist unerwünscht. Außerdem hätte die in der besagten europäischen Patentanmeldung offenbarte Abstreifvorrichtung, wenn sie mit flüssigem Kühlmittel betrieben werden würde, den Nachteil, dass sich oberhalb der Abstreifvorrichtung ein Kühlwasser-See ausbilden würde, der in dem keilförmigen Bereich zwischen der Abstreifvorrichtung und der äußeren Oberfläche der Arbeitswalze unbewegt bliebe und sich als sogenanntes Totwassergebiet dort aufheizen würde. Um die beiden genannten Nachteile zu verhindern und um die Walze so früh wie möglich nach dem Kontakt mit dem Walzgut zu kühlen, ist es im Stand der Technik grundsätzlich schon bekannt, Abstreifvorrichtungen gegen die Oberfläche der Walze anzustellen.
Das Anstellen hat jedoch den Nachteil, dass dann die Abstreiferspitze und die gekrümmte Strömungsleitfläche, die in der EP 0 662 359 A1 zusammen die Spaltdüse bilden, einem Verschleiß in Folge von Abrieb unterliegen. Die Folge dieses Abriebs der gekrümmten Strömungsleitflächen wäre eine Veränderung der Geometrie des Austritts der Spaltdüse, was zu einem unkontrollierten Austritt des energiereichen Luftstromes aus der Spaltdüse führen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Abstreifvorrichtung mit einem Kühlkanal zum Aufbringen eines flüssigen Kühlmittels auf die Arbeitswalze, ein bekanntes System bestehend aus der bekannten Abstreifvorrichtung und einer Anstellvorrichtung, ein bekanntes Walzgerüst mit dem System sowie ein Verfahren zum Betreiben des Systems dahingehend weiterzubilden, dass der besagte Nachteil einer unerwünschten Veränderung der Geometrie der Austrittsöffnung der Spaltdüse bei einer Anstellung der Abstreifvorrichtung gegen die Oberfläche der Arbeitswalze wirkungsvoll verhindert wird.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Abstreifvorrichtung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Strömungsleitfläche - beginnend ab der Austrittsöffnung der Spaltdüse - mindestens über eine vorbestimmte Verschleißlänge I der Spaltdüse in Tiefenrichtung y in einem Winkel von weniger als 15° in Strömungsrichtung des Kühlmittels konvergierend oder divergierend zueinander, vorzugsweise parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.
Die Begriffe „unten“, „oben“ beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte Anordnung der erfindungsgemäßen Abstreifvorrichtung im Raum.
Bei Anstellung der Abstreifvorrichtung gegen die Oberfläche der Arbeitswalze unterliegen die Abstreiferspitze und die Spaltdüse, insbesondere beim Warmwalzen, einem Abrieb im Bereich der Verschleißlänge I. Die beanspruchte parallele Ausbildung und Anordnung der oberen und unteren Strömungsleitflächen zueinander gewährleistet dabei vorteilhafterweise, dass der Querschnitt der Spaltdüse über der Verschleißlänge geometrisch unverändert ist und bleibt, auch wenn die Abstreifvorrichtung gegen eine Arbeitswalze angestellt und die Spaltdüse dadurch in an ihrem kühlwasseraustrittsseitigen Ende aufgrund der Anstellung abgetragen und zunehmend verkürzt wird. Die Kühlung der Arbeitswalze und die Kühleffizienz werden deshalb bei Verwendung der erfindungsgemäßen Spaltdüse, vorteilhafterweise auch im Falle von deren Verschleiß nicht negativ beeinträchtigt. Die Kühleffizienz ist auch deshalb vergleichsweise hoch, weil der Abstand zwischen dem vorderen Ende der Abstreiferspitze bzw. der Oberfläche der Arbeitswalze und der Austrittsöffnung der Spaltdüse nur klein ist. Das gilt gleichermaßen für eine obere und eine untere Arbeitswalze im Walzgerüst.
Grundsätzlich können die beiden vorzugsweise parallelen Strömungsleitflächen - auch bei der vorliegenden Erfindung - uneben, z.B. wellenförmig ausgebildet sein. Dann würde sich jedoch der Austrittswinkel, mit dem das Kühlmedium aus der Spaltdüse austritt, je nach verschleißbedingtem Abtrag der Spaltdüse ändern. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist es deshalb vorteilhaft, wenn die beiden Strömungsleitflächen nicht nur parallel, sondern auch jeweils plan ausgebildet sind. Dann bleibt der Austrittswinkel vorteilhafterweise unabhängig von der Größe der Abtragung der Spaltdüse immer gleich.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Düsenabdeckplatte, deren Unterseite die obere Strömungsleitfläche der Spaltdüse bildet, und/oder die Abstreiferspitze als Verschleißteil jeweils lösbar an dem Grundkörper befestigt. Im Fall ihres Verschleißes können sie dann vorteilhafterweise einfach von dem Grundkörper abgetrennt und preisgünstig durch entsprechende neue Teile ersetzt werden.
Die Ausbildung der Düsenabdeckplatte ist aus einem weicheren Material als die Abstreiferspitze hergestellt. Damit wird das Ausströmen des Kühlmittels auch bei Verschleiß der Abstreiferspitze sichergestellt, da auf jeden Fall eine Strömung auf die Walzenoberfläche gerichtet werden kann.
Wenn in der Abstreifvorrichtung stromaufwärts der Spaltdüse ein Sammelraum für das Kühlmittel ausgebildet ist, hat dies den Vorteil, dass sich das Kühlmittel beim Austritt aus der Spaltdüse gleichmäßig über die gesamte Breite des vorgelagerten Sammelraumes, vorzugsweise über die gesamte Breite der Spaltdüse gleichmäßig verteilt wird und aus der gleichmäßig, d. h. mit gleichem Druck oder gleichem Volumenstrom über der Breite aus der Spaltdüse austritt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Sammelraum in Breitenrichtung in eine Mehrzahl von Zonen unterteilt, die für den Durchfluss des Kühlmittels durch die Spaltdüse - je nach Bedarf im Einzelfall - individuell zuschaltbar oder absperrbar sind. Vorzugsweise sind den einzelnen Zonen jeweils auch individuelle Anschlüsse für die Zuführung des Kühlmittels zugeordnet. Das individuelle und/oder gruppenweise Ansteuern der Kühlmittelzufuhr in den einzelnen Zonen gestattet es vorteilhafterweise, die Kühlleistung der Abstreifvorrichtung zonenweise und optional auch mengenmäßig über der Breite individuell einzustellen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen der oberen und der unteren Strömungsleitfläche eine Trennplatte angeordnet, die in Form eines Kamms mit Zinken ausgebildet ist, wobei die Zinken zu der Austrittsöffnung der Spaltdüse hin ausgerichtet sind. Dabei stehen zumindest einzelne der Räume zwischen den Zinken in fluidleitender Verbindung mit dem Kühlkanal, insbesondere mit dem Sammelraum für das Kühlmittel. Die Dicke der Trennplatte bestimmt die Höhe der Spaltdüse und damit auch die Größe des Öffnungsquerschnittes der Spaltdüse. Aufgrund der länglichen Erstreckung der Zinken in Tiefenrichtung sind die Zwischenräume zwischen den Zinken ebenfalls langgestreckt. Durch die beanspruchte Einspeisung des Kühlmittels, vorzugsweise am Fuße der Zinken, in diese Zwischenräume wird das Kühlmittel durch die Zinken vorteilhafterweise bereits vor Austritt aus der Spaltdüse für einen rechtwinkligen Austritt aus der Spaltdüse ausgerichtet. Gleichzeitig bewirkt die Trennplatte in Kombination mit dem stromaufwärts vorgelagerten Sammelraum eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Kühlwassers in den Bereich der Austrittsöffnung der Spaltdüse.
Die bereits angesprochene optionale Ausbildung der Zonen innerhalb der Spaltdüse kann zum einen durch entsprechende Sperrelemente innerhalb des Sammelraumes erfolgen. Alternativ kann die Ausbildung der Zonen auch durch eine geeignete Ausbildung der Trennplatte erfolgen. Die Zinken mit ihren jeweiligen Zwischenräumen sind dann jeweils nur in dem Breitenbereich der Spaltdüse auszubilden, der als Zone für einen Durchfluss des Kühlmittels offen sein soll; in den Nachbarbereichen in Breitenrichtung der Spaltdüse, die für einen Durchtritt des Kühlmittels gesperrt werden sollen, kann dies durch die Ausbildung der Trennplatte ohne Zinken erfolgen. Die Trennplatte fungiert dann dort als Abdichtung des Sammelraums über den jeweils gewünschten Breitenbereichen. Durch die Trennplatte werden dann Öffnungen des Kühlkanals zwischen den Zinken abgedeckt bzw. geschlossen, so dass kein Kühlmittel mehr hindurchtreten kann.
Bezüglich des besagten Systems wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst.
Bezüglich des Walzgerüstes wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 11 gelöst.
Die Vorteile des beanspruchten Systems und des beanspruchten Walzgerüstes entsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Abstreifvorrichtung genannten Vorteilen. Neben der Abstreifvorrichtung umfassen das System und das Walzgerüst jeweils auch eine Anstellvorrichtung zum Anstellen der Abstreifvorrichtung gegen eine obere und/oder untere Arbeitswalze. Die Abstreifvorrichtungen sind dann oberhalb und/oder unterhalb des gewalzten Walzgutes angeordnet und verhindern auf diese Weise vorteilhafterweise zumindest weitgehend einen Kontakt der Oberseite und/oder auch der Unterseite des Walzgutes mit dem durch die Abstreifvorrichtung auf die Arbeitswalze applizierten Kühlmittel. Auf der Unterseite bedarf es nicht notwendigerweise einer Anstellvorrichtung, weil es dort ausreichen kann, dass die untere Abstreifvorrichtung durch die Gewichtskraft gegen die untere Arbeitswalze angestellt wird.
Das beanspruchte Walzgerüst kann eine Steuerungseinrichtung oder eine Regelungseinrichtung zur Steuerung oder Regelung der thermischen Ist-Balligkeit der Arbeitswalzen auf eine vorgegebene Soll-Balligkeit, der Ist-Planheit des Walzguts auf eine vorgegebene Soll-Planheit und/oder des Ist-Profils des Walzgutes auf ein vorgegebenes Soll-Profil aufweisen. Die erfindungsgemäße Abstreifeinrichtung dient dann in Verbindung mit einem vorzugsweise durch die Steuereinrichtung oder die Regelungseinrichtung ansteuerbaren Ventil für das Kühlmittel als Stellglied. Mit Hilfe der Anstellvorrichtung wird die Abstreifvorrichtung gegen die Oberfläche der Arbeitswalze angestellt und mit Hilfe des Ventils wird die Geschwindigkeit mit der das Kühlmittel aus der Spaltdüse austritt, derart geeignet variiert, dass die besagten Ist-Größen in die besagten Soll-Größen überführt werden können. Alternativ oder zusätzlich können auch die Zonen innerhalb der Abstreifvorrichtung für den genannten Zweck geeignet individuell aktiviert oder deaktiviert werden.
Die oben genannte Aufgabe wird schließlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 13 zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems gelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den zuvor im Hinblick auf die besagten Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen genannten Vorteilen.
Der Beschreibung sind 4 Figuren beigefügt, wobei

1 die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung in einem Längsschnitt;
2 die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung in einem geöffneten Zustand in perspektivischer Draufsicht;
3 die einzelnen Bauelemente der erfindungsgemäßen Spaltdüse in einer Explosionsdarstellung; und
4 die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung mit einer zugehörigen Anstellvorrichtung in einem Walzgerüst

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 100 in einem Längsschnitt. Die Abstreifvorrichtung 100 dient zum Aufbringen eines Kühlmittels auf die Oberfläche einer Arbeitswalze eines Walzgerüstes und zum Abschotten eines mit Hilfe der Arbeitswalze gewalzten Walzgutes gegen das Kühlmittel. Die Abstreifvorrichtung 100 weist eine Abstreiferspitze 110 und einen Grundkörper 120 als Träger der Abstreiferspitze 110 auf. Der Grundkörper weist in seinem Inneren einen Kühlkanal 122 für das Kühlmittel auf. Der Kühlkanal 122 verbindet mindestens einen Anschluss 130-i mit i = 1-1 mit I ∈ N fluidleitend mit einer Spaltdüse 140 an der Abstreiferspitze 110. Die Austrittsöffnung der Spaltdüse 140 ist gegenüber dem vorderen Ende 112 der Abstreiferspitze in Tiefenrichtung y zurückversetzt. Der Kühlkanal 122 ist innerhalb der Spaltdüse durch eine obere Strömungsleitfläche 142 und eine untere Strömungsleitfläche 144 begrenzt. Die untere Strömungsleitfläche 144 wird dabei vorteilhafterweise durch die Oberseite der Abstreiferspitze 110 gebildet, während die obere Strömungsleitfläche 142 durch die Unterseite einer Düsenabdeckplatte 146 gebildet wird. Die Düsenabdeckplatte 146 kann auch als Teil der Abstreiferspitze 110 angesehen werden. Bei Anstellung der Abstreifvorrichtung 100 beim Betrieb des Walzgerüstes gegen eine Arbeitswalze 210 unterliegt die Abstreiferspitze 110 zusammen mit der Spaltdüse 140, d. h. insbesondere zusammen mit der Düsenabdeckplatte 146 einem Verschleiß in Folge von Abrieb. Dieser potentielle Verschleißbereich ist in 1 mit dem Bezugszeichen 180 schraffiert gekennzeichnet. Die in 1 mit durchgezogener Linie angedeutete Arbeitswalze 210 zeigt den Anfangszustand, bei dem die Arbeitswalze gegen das vordere Ende 112 der noch unverbrauchten Abstreiferspitze 110 angestellt ist. Demgegenüber zeigt die gestrichelte Linie die Position der Arbeitswalze 210 nach dem Eintritt des Verschleißes.
Um zu gewährleisten, dass der besagte Abrieb und Verschleiß der Spaltdüse 140 nicht zu einer unerwünschten Veränderung der Geometrie der Austrittsöffnung der Spaltdüse und damit zu einem unkontrollierten Austritt von Wasser aus der Spaltdüse führt, sind die obere und die untere Strömungsleitfläche 142, 144 bei der erfindungsgemäßen Spaltdüse 140 - beginnend ab der Austrittsöffnung der Spaltdüse 140 für das Kühlmittel -mindestens über eine vorbestimmte Verschleißlänge I der Spaltdüse in Tiefenrichtung y parallel zueinander ausgerichtet.
Zusätzlich können die untere und die obere Strömungsleitfläche 144, 142 auch plan bzw. eben ausgebildet sein, wie in 1 gezeigt. Im Unterschied zu einer grundsätzlich ebenfalls möglichen nicht-ebenen Ausbildung der Strömungsleitflächen bietet deren ebene Ausbildung den Vorteil, dass der Strömungswinkel, mit welchem das Kühlmittel auf die Oberfläche der Arbeitswalze auftrifft, bei konstantem Anstellwinkel der Abstreifvorrichtung 100 gegen die Arbeitswalze 210 auch bei kontinuierlichem Abrieb der Spaltdüse 140 konstant bleibt.
Insbesondere die Düsenabdeckplatte 146 und/oder die Abstreiferspitze 110 sind als Verschleißteile vorteilhafterweise lösbar an dem Grundkörper 120 befestigt.
In 1 ist weiterhin zu erkennen, dass der Kühlkanal 122 einen der Spaltdüse 140 entgegen der Strömungsrichtung -y des Kühlmittels vorgelagerten Sammelraum 125 für das Kühlmittel aufweist, der sich vorzugsweise in Breitenrichtung x über die gesamte Breite der Spaltdüse 140 erstreckt. Der Sammelraum 125 ist in 1 mit einer Abdeckplatte 126 abgedeckt.
2 zeigt die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 100 in geöffnetem Zustand in einer perspektivischen Ansicht. Die Abstreifvorrichtung ist in 2 insbesondere insofern geöffnet, als dass die Abdeckplatte 126 für den Sammelraum und die Düsenabdeckplatte 146 der Spaltdüse 140 entfernt wurden. Während 1 nur den vorderen Teil der Abstreifvorrichtung 100 bis zu dem Sammelraum 125 in einem Längsschnitt gezeigt hat, zeigt 2 auch hintere Bereiche des Grundkörpers 120 mit den Anschlüssen 130 zum Zuführen des Kühlmittels. Es ist zu erkennen, dass den einzelnen Anschlüssen 130 zum Zuführen des Kühlmittels jeweils eigene Kanäle zugeordnet sind, die in den Sammelraum 125 münden. Der Sammelraum 125 steht über die in 2 erkennbaren Schlitze 159 und über die Öffnung 158 der Kühlkanäle in fluidleitender Verbindung mit den Zwischenräumen zwischen jeweils zwei benachbarten Zinken 155 der Trennplatte 150. Die Dicke der Trennplatte 150 in z-Richtung definiert gleichzeitig die Höhe der Öffnung der Spaltdüse 140 und bestimmt auf diese Weise auch die Größe des Öffnungsquerschnitts der Spaltdüse 140. Durch die Zinken 155 wird das Kühlmittel, wie in 2 durch die Pfeile angedeutet, parallel zu deren Längserstreckung gleichmäßig und gerichtet aus der Abstreifdüse herausgeleitet.
Die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 100 kann in Breitenrichtung x in einzelne Zonen Z1 ... Z4 unterteilt sein. Die Unterteilung in Zonen ist optional und kann beispielsweise durch das Vorsehen von optionalen Trennstegen 127 innerhalb des Sammelraumes 125 realisiert werden. Vorzugsweise ist dann jeder der Zonen ein eigener Anschluss 130-i zum Zuführen des Kühlmittels zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich zu dem Vorsehen der Stege 127 kann eine Ausbildung einzelner Zonen innerhalb der Spaltdüse 140 auch dadurch realisiert werden, dass die Trennplatte 150 nur in den gewünschten Zonen mit den besagten Zinken 155 ausgebildet ist. In den übrigen Bereichen in Breitenrichtung, in denen keine Zone bzw. keine Ausgabe des Kühlmittels gewünscht ist, kann dies auch dadurch realisiert werden, dass die Trennplatte 150 in diesen Breitenbereichen so ausgebildet ist, dass sie die Öffnungen 158 abdeckt. Damit wäre dann der Austritt des Kühlmittels durch diese Öffnungen 158 in den jeweiligen Breitenbereichen unterbunden.
3 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Spaltdüse 140 nochmals in einer Explosionsdarstellung. Die Unterseite bildet die Abstreiferspitze 110 mit den besagten Öffnungen 158 als fluidleitende Verbindungen zwischen dem Sammelraum 125 und den Zwischenräumen zwischen den Zinken 155 der Trennplatte 150. Die Oberseite der Abstreiferspitze 110 bildet die besagte untere Strömungsleitfläche 144 der Spaltdüse. Die gegenüberliegende obere Steuerungsleitfläche 142 wird durch die Unterseite der Düsenabdeckplatte 146 gebildet. Schließlich werden die Abstreiferspitze 110, die Trennplatte 150 und die Düsenabdeckplatte 146 über eine Abschlussplatte 148 miteinander verschraubt.
4 zeigt ein Walzgerüst 200 mit einer oberen und einer unteren Arbeitswalze 210 zum Walzen von Walzgut. Vorzugsweise im Auslauf des Walzgerüstes 200 ist die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 100 mit Hilfe einer oberen Anstellvorrichtung, beispielsweise eines Zylinders 160 gegen die obere Arbeitswalze 210 angestellt.
Alternativ oder zusätzlich zu der oberen Abstreifvorrichtung 100 kann auch eine untere Abstreifvorrichtung 100 vorgesehen sein zum Anstellen gegen die untere Arbeitswalze 210 des Walzgerüstes 200. Zum Anstellen der unteren Abstreifvorrichtung 100 bedarf es nicht notwendigerweise einer unteren Anstellvorrichtung; alternativ zu einer unteren Anstellvorrichtung kann die Anstellung der unteren Abstreifvorrichtung auch einfach durch Ausnutzung der Gewichtskraft erfolgen. Das Walzgerüst 200 verfügt vorteilhafterweise über eine Steuerungseinrichtung oder eine Regelungseinrichtung 220 zur Steuerung oder Regelung von beispielsweise der thermischen Ist-Balligkeit der Arbeitswalzen 210 auf eine vorgegebene Soll-Balligkeit, der Ist-Planheit des Walzgutes auf eine vorgegebene Soll-Planheit und/oder des Ist-Profils des Walzgutes auf ein vorgegebenes Soll-Profil. Dabei dient die erfindungsgemäße untere und/oder obere Abstreifvorrichtung 100 in Verbindung mit einem durch die Steuerungseinrichtung oder die Regelungseinrichtung ansteuerbaren Ventil für das Kühlmittel als Stellglied. Mit Hilfe des Ventils wird dann die Austrittsgeschwindigkeit, mit der das Kühlmittel aus der Spaltdüse 140 der jeweils angestellten Abstreifvorrichtung 100 austritt derart geeignet variiert, dass die besagten Ist-Größen auf die besagten vorgegeben Soll-Größen eingestellt oder eingeregelt werden. Das besagte Stellglied ist, wie oben beschrieben, auch geeignet, den Austritt des Kühlmittels in Breitenrichtung x zonenweise zu steuern.
Die Abstreifvorrichtung 100 bildet in Verbindung mit der Anstellvorrichtung 160 das System im Sinne der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

- Anstellen der Abstreifvorrichtung 100 gegen die Arbeitswalze 210 in einem Walzgerüst 200 so, dass die Abstreiferspitze 110 und die Düsenabdeckplatte 146 gleichzeitig gemeinsam gegen die Arbeitswalze 210 drücken. Nach dem Anstellen erfolgt ein optionales Pumpen des Kühlmittels durch den mindestens einen Anschluss 130, durch den Kühlkanal 112 und durch die Spaltdüse 140 auf die Oberfläche der Arbeitswalze 210 in dem Walzgerüst 200. Der Druck oder der Volumenstrom, mit dem das Kühlmittel aus der Spaltdüse 140 austritt, wird dann mit Hilfe des besagten Ventils, angesteuert durch die Steuerungseinrichtung oder Regelungseinrichtung 220 derart geeignet variiert, dass zumindest eine der oben genannten Ist-Größen auf die zugeordneten vorgegebenen Soll-Größen eingestellt bzw. eingeregelt wird. Bei dem Kühlmittel handelt es sich erfindungsgemäß um ein Kühlfluid, insbesondere um Wasser.

Das Pumpen des Kühlmittels kann ein- oder ausgeschaltet werden; d. h. in bestimmten Betriebszuständen kann es sinnvoll sein, die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 100 auch ohne austretendes Kühlmittel gegen die Oberfläche einer Arbeitswalze 210 anzustellen.
Bezugszeichenliste

100: Abstreifvorrichtung
110: Abstreiferspitze
112: vorderes Ende der Abstreiferspitze
120: Grundkörper
122: Kühlkanal
125: Sammelraum
126: Abdeckplatte Sammelraum
127: Trennstege (optional)
130: Anschluss zum Zuführen des Kühlmittels
140: Spaltdüse
142: obere Strömungsleitfläche
144: untere Strömungsleitfläche
146: Düsenabdeckplatte
148: Abschlusslatte
150: Trennplatte
155: Zinken
158: Öffnungen der Kühlkanäle zwischen 2 Zinken
160: Anstellvorrichtung
180: Verschleißbereich
200: Walzgerüst
210: Arbeitswalze
220: Regeleinrichtung
I: Verschleißlänge
x: Breitenrichtung
y: Tiefenrichtung
-y: Strömungsrichtung Kühlmittel
z: Höhenrichtung
Z1, Z2, Z3, Z4: einzelne Zonen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0662359 A1 [0003, 0005]

Claims

Abstreifvorrichtung (100) zum Aufbringen eines flüssigen Kühlmittels auf die Oberfläche einer Arbeitswalze (210) eines Walzgerüstes (200) und zum Abschotten eines mit Hilfe der Arbeitswalze gewalzten Walzgutes gegen das von der Arbeitswalze herabfließende Kühlmittel, aufweisend - eine Abstreiferspitze (110); und - einen Grundkörper (120) als Träger der Abstreiferspitze (110), wobei der Grundkörper (120) in seinem Innern einen Kühlkanal (122) für das Kühlmittel aufweist zum fluidleitenden Verbinden mindestens eines Anschlusses (130) zum Zuführen des Kühlmittels mit einer an der Abstreiferspitze (110) ausgebildeten Spaltdüse (140) zum Aufbringen des Kühlmittels auf die Arbeitswalze (210), wobei die Spaltdüse (140) gegenüber dem vorderen Ende (112) der Abstreiferspitze (110) in Tiefenrichtung (y) zurückversetzt ist; und wobei der Kühlkanal (122) innerhalb der Spaltdüse (140) durch eine obere Strömungsleitfläche (142) und eine untere Strömungsleitfläche (144) begrenzt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Strömungsleitfläche (142, 144) mindestens über eine vorbestimmte Verschleißlänge (I) der Spaltdüse (140) in Tiefenrichtung (y) in einem Winkel von weniger als 15° in Strömungsrichtung des Kühlmittels konvergierend oder divergierend zueinander, vorzugsweise parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.
Abstreifvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Strömungsleitfläche (142, 144) jeweils eben ausgebildet sind.
Abstreifvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Strömungsleitfläche (142) durch die Unterseite einer Düsenabdeckplatte (146) und die untere Strömungsleitfläche (144) durch die Oberseite der Abstreiferspitze (110) gebildet ist.
Abstreifvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenabdeckplatte (146) und/oder die Abstreiferspitze (110) als Verschleißteile jeweils lösbar an dem Grundkörper (120) befestigt sind.
Abstreifvorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenabdeckplatte (120) aus einem weicheren Material als die Abstreiferspitze (110) hergestellt ist.
Abstreifvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (122) einen der Spaltdüse entgegen der Strömungsrichtung (-y) des Kühlmittels vorgelagerten Sammelraum (125) für das Kühlmittel aufweist, der sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Spaltdüse (140) erstreckt.
Abstreifvorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (125) in Breitenrichtung (x) in eine Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3) unterteilt ist, die für den Durchfluss des Kühlmittels durch die Spaltdüse (140) - je nach Bedarf im Einzelfall - individuell zuschaltbar oder absperrbar sind; und dass vorzugsweise jeweils individuelle Anschlüsse (130-i) für die Zuführung des Kühlmittels zu den einzelnen Zonen (Z1, Z2, Z3) vorgesehen sind.
Abstreifvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der unteren und der oberen Strömungsleitfläche (142, 144) eine Trennplatte (150) angeordnet ist, die in Form eines Kamms mit Zinken (155) ausgebildet ist, die zu der Austrittsöffnung der Spaltdüse (140) hin ausgerichtet sind, wobei zumindest einzelne der Öffnungen (158) zwischen den Zinken (155) in fluidleitender Verbindung mit dem Kühlkanal (122), insbesondere dem Sammelraum (125) für das Kühlmittel stehen.
Abstreifvorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinken (155) an der Trennplatte (150) nur in der mindestens einen Zone über der Breite der Spaltdüse ausgebildet sind, die für einen Durchfluss des Kühlmittels vorgesehen ist.
System aufweisend eine Abstreifvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche; und eine Anstellvorrichtung (160) zum Anstellen der Abstreifvorrichtung (100) gegen die Oberfläche einer Arbeitswalze (210) in einem Walzgerüst (200).
Walzgerüst (200) mit mindestens einer Arbeitswalze (210) zum Walzen von Walzgut; dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise im Auslauf des Walzgerüstes, mindestens eine Abstreifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist; dass zum Anstellen der Abstreifvorrichtung (100) gegen eine obere Arbeitswalze (210) eine obere Anstellvorrichtung (160) vorgesehen ist; und/oder dass zum Anstellen der Abstreifvorrichtung (100) gegen eine untere Arbeitswalze (210) keine oder eine untere Anstellvorrichtung vorgesehen ist.
Walzgerüst nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung oder Regelungseinrichtung (220) zur Steuerung oder Regelung der thermischen Ist-Balligkeit der Arbeitswalzen auf eine vorgegebene Soll-Balligkeit, der Ist-Planheit des Walzgutes auf eine vorgegebene Soll-Planheit und/oder des Ist-Profils des Walzgutes auf ein vorgegebenes Soll-Profil jeweils durch geeignete Variation der Geschwindigkeit mit dem das Kühlmittel aus der Spaltdüse (140) austritt und/oder durch Variation der Zonen (Z1, Z2, Z3) aus denen das Kühlmittel aus der Spaltdüse (140) austritt mit der Abstreifvorrichtung, vorzugsweise in Verbindung mit einem steuerbaren Ventil für das Kühlmittel, jeweils als Stellglied.
Verfahren zum Betreiben des Systems nach Anspruch 10, aufweisend folgende Schritte: - Anstellen der Abstreifvorrichtung gegen die Arbeitswalze in einem Walzgerüst so, dass die Abstreiferspitze und die Düsenabdeckplatte gleichzeitig gegen die Arbeitswalze drücken; und - optionales Pumpen des Kühlmittels durch den mindestens einen Anschluss (130) zum Zuführen des Kühlmittels durch den Kühlkanal (122) und durch die Spaltdüse (140) auf eine Arbeitswalze (210) in einem Walzgerüst (200); dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit mit der das Kühlmittel aus der Spaltdüse (140) austritt, vorzugsweise - falls erforderlich - in Kombination mit einer Aktivierung von zumindest einzelnen Zonen der Spaltdüse, als Stellgrößen derart geeignet variiert wird, dass sich die thermische Ist-Balligkeit der Arbeitswalzen auf eine vorgegebene Soll-Balligkeit, die Ist-Planheit des Walzgutes auf eine vorgegebene Soll-Planheit und/oder das Ist-Profil des Walzgutes auf ein vorgegebenes Soll-Profil einstellt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kühlmittel zumindest im Wesentlichen um Wasser handelt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpen des Kühlmittels, drehzahlgeregelt und/oder ein- oder ausgeschaltet werden kann.