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Vorrichtung zum Kühlen eines Walzwerkes Walzwerke zum Walzen von
Metallblechen und -platten müssen gekühlt und geschmiert werden, um richtig funktionieren
zu können. Ein erheblicher Anteil der Energie, der beim Walzen von Metall aufgewandt
wird, wird in dem Walzwerk in Wärme umgewandelt; diese Wärme muß abgeleitet werden,
um zu verhindern, daß die Walze schädliche Temperaturen erreicht. Die Wärmemenge,
die aus einem Walzwerk abgeführt werden kann, begrenzt. die Metallmenge, die gewalzt
werden kann, so daß die Produktion durch ein verbessertes Kühlverfahren erheblich
gesteigert werden könnte. Außerdem verteilt sich die in einem Walzwerk erzeugte
Wärme nicht gleichmäßig über die Walze. Da der mittlere Teil der Walze zur Verformung
des Metalls mehr Energie aufwenden muß, herrschen in diesem Teil der Walze gewöhnlich
höhere Temperaturen als an den äußeren Teilen. Die
stärkere Wärmeausdehnung
des Mittelteils der Walze bewirkt, daß das Metall in der Mitte dünner ausgewalzt
wird als außen, was zu unerwünschten Erscheinungen wie ausgebeulten Blechen, Verwerfungen
usw. führt.
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Walzwerke werden üblicherweise dadurch gekühlt, daß große Mengen
organischer Schmiermittel oder eine Emulsion aus Schmiermittel und Wasser gegen
die Walzenfläche gespritzt wird. Die Wärmemenge, die durch dieses Aufsprühen abgeleitet
werden kann, wird durch die Temperatur des Kühlmittels begrenzt, da kein längerer
gontakt der Kühlflüssigkeit mit der Walze zu erreichen ist.
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Die Spritzflüssigkeiten prallen von der Walze ab oder das Kühlmittel
wird durch die Zentrifugalkraft abgeschleudert. Diese Umstände werden durch erhöhten
Spritzdruck und erhöhte Walzgeschwindigkeit noch erschwert. Bei der Verwendung von
Spritzflüssigkeiten läßt sich wenig tun, um die Dicke des Kühlmittelfilms, der in
unmittelbarer.
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Nähe der Walzenoberfläche in der Dampfphase vorliegt, oder die Dicke
des flüssigen Films, durch den die Wärme beim Ableiten von der Walze weggeführt
werden muß, unter Kontrolle oel e zu bringen. Die Kühlgeschwindigkeit kann nur durch
Regulierung der Temperatur des Kühlmittels gesteuert
werden, und
es ist außerordentlich schwierig wenn nicht unmöglich, in der Mitte der Walze eine
stärkere Kühlwirkung als an den Außenteilen zu erreichen. Da ferner eine Veränderung
der Temperatur des Kühlmittels nicht schnell bewirkt werden kann, ist für den Walzmeister
eine Überwåchung der Kühlwirkung von Minute zu Minute nicht durchführbar.
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-I)ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eühlen von Walzwerken,
die eine geformte Platte enthält, welche so gewölbt ist, daß sie sich der Wölbung
der Walze anpaßt und sich in geringem Abstand von der Walze befindet.
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Die Platte enthält eine Vielzahl von flüssigkeitsführenden Durchtritten,
die die Kühlflüssigkeit gegen die Walzenflächen ausströmen -lassen können. Die charakteristische
und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein länglicher Behälter, der vorzugsweise
mindestens so lang ist wie das zu kühlende Walzwerk. Das Gefäß ist vollständig geschlossen
und enthält eine perforierte Wand, die so gewölbt ist, dsß sie sich der-Wölbung
des Walzwerks anpaßt.
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Es sind Vorrichtungen vorhanden, um die gewölbte Wand' in di-chtem
Åbstand von dem Walzwerk zu halten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist das Innere des Kühlgefäßes-in eine Reihe von getrennten Kühlkammern
unterteilt,
von denen jede eine unabhängige Zufuhr für das flüssige Kühlmittel besitzt. Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die aufeinanderfolgenden Kühlkammern
voneinander durch schmale Kammern getrennt, die mit Druckluft oder einem anderen
geeigneten Cs beschickt werden. Die gewölbte Gefäßwand ist mit sehr schmalen, länglichen
Senkrechtschlitzen versehen, die zu den Luftkammern hin offen sind, so daß die Druckluft
aus jeder Luftkammer als schmaler, länglicher, senkrechter Strom mit hoher Geschwindigkeit
gegen das Walzwerk geblasen werden kann, Die so gegen das Walzwerk geblasene Luft
wirkt wie ein "Luftmesser", das das Kühlmittel aus den aufeinanderfolgenden Kühlkammern
beim Vermischen auf der Walzwerkfläche abbremst. Die Wirkung der Luftmesser ermöglicht
es, daß das Kühlmittel aus den aufeinanderfolgenden Kühlkammern mit unterschiedlichen
Fließgeschwindigkeiten gegen das Walzwerk geblasen werden kann, wodurch die verschiedenen
Teile der Walzwerkfläche in verschiedenem Maße gekühlt werden können. Es ist aber
ersichtlich, daß auch ohne Anwendung von -Luftmessern das gegen eine Walzfläche
geblasene Kühlmittel bei höherer Geschwindigkeit gegen die Mitte des Walzwerks beim
Abströmen aus dem Raum zwischen der Walze und der gewölbten Wand schneller fließt,
was zur
Bildung eines dünnen Flüssigkeitsfilms führt und eine schnellere
Kühlwirkung ermöglicht, so daß eine Abstufung der Kühlwirkung von der Mitte der
Walze zu den Außenteilen hin erreicht werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Walzwerks,
die geeignet ist, einen längeren Kontakt zwischen dem Kühlmittel und der Walzwerkfläche
zu gewährleisten und das Kühlmittel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gegen
die Walzwerkfläche zu schikken, so daß die Dicke des flüssigen Kühlmittelfilms auf
der Oberfläche des Walzwerks herabgesetzt wird, um eine bessere Wärmeübertragung
von dem Walzwerk zu der Kühlflüssigkeit zu ermöglichen. Durch Anwendung der Erfindung
wurde erreicht, daß die Wärmeübertragung durch Regulierung der Fließgeschwindigkeit
des Kühlmittels gesteuert werden kann, und es ist nicht mehr nötig, das ungeeignete
Regulierungsmittel, nämlich die Veränderung der Kühlmitteltemperatur anzuwenden.
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In der beigefügten Zeichnung ist zur Erläuterung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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In der Zeichnung stellen dar: Fig. 1 einen Teilaufriß der Vorrichtung,
der die gewölbte perforierte Wand zeigt,
Pig, 2 einen Schnitt auf
der Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt auf der Linie 3-3 der Fig. 1 und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Anordnung
zum Walzwerk während des Betriebs.
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Fig. 1 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der eine
gewölbte Platte 10, deren Wölbung am besten aus Pig. 3 zu ersehen ist, mit Perforationen
11 versehen ist, die Durchflußöffnungen für eine Kühlflüssigkeit bilden.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, handelt es sich bei der gewölbten Platte 10
um eine Wand eines geschlossenen Behälters 16, der aus einer oberen Platte 12, einer
unteren Platte 13 und einer hinteren Platte 15 besteht. Die hintere Platte 15 ist
mit Zuflußrohren 17 und 18 versehen, um den Behälter 16 mit Plüssigkeit zu beschicken,
die wiederum gegen das Walzwerk 20 geblasen wird. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
fließt in der Leitung 17 flüssiges Kühlmittel, bei dem es sich um ein öl auf Kohlenwasserstoffbasis
oder um Emulsionen aus Schmiermittel handeln kann,
während die Leitung
18 Druckluft oder andere komprimierte Gase für später zu beschreibende Zwecke liefert.
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Bei der dargestellten Ausführungsform werden Leitbleche 21 verwendet,
die den Behälter 16 in eine Reihe von Kammern unterteilen, welche in Fig. 2 als
Kammer 22, 23 und 25 bezeichnet sind Sehr achmale Kammern 26 und 27 trennen diese
Kammern. Dis Kammern 22, 23 und 25 werden durch die Leitungen 17 mit der Ktlflüssigkeit
versorgt, während die Kammern 26 und 27 durch die Leitungen 18 mit Druckluft versorgt
werden. Der Teil der Platte 10, der die das flüssige Kühlmittel enthaltenden Klammern
abdeckt, ist perforiert und besitzt Durchflußöffnungen 11, während die Teile der
gegewölbten Platte 10, die die Kammern 26, 27 und andere Drucks luft enthaltende
Kammern abdecken, längliche Schlitze 30 besitzen. Jede der Leitungen 17 besitzt,
wie dargestellt, eine Reguliervorrichtung 31 für den Fluß, sodaß die Fließgeschwindigkeit
oder der Druck in jeder der das flüssige Kühlmittel enthaltenden Kammern unabhängig
reguliert werden kann.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, enthält die Vorrichtung einen in geeigneter
Weise angebrachten Halter 32, der den Abstand zwischen der gewölbten perforierten
Platte 10 und dem Walzwerk 20 bestimmt und aufrecht hält. Der abstand sollte sehr
gering sein, möglichst nicht größer als 1,27 mm (0,05 inch), um die Vorrichtung
möglichst gut nutzen zu
können. Der Abstandshalter ist mit einer
schematisierten Einstellvorrichtung 33 zur Feineinstellung des Abstands zwischen
den Walzen und der Verteilervorrichtung für das Kühlmittel gezeigt.
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In Betrieb arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung in folgender
Weise: Bevor mit dem Walzen des Metalls begonnen wird, wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung dicht an die Walze 20 herangebracht, wie Fig. 4 zeigt. Der Abstandshalter
sollte möglichst nicht gegen die Arbeitsfläche des Walzwerks stoßen, um ein Verschranen
des Walzwerks zu verhindern. Wenn aber ein genügend weiches Lagermetall auf der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gegen eine genügend harte Walzwerkfläche trifft, so
kann auch mit einem derartigen h4-standshalter gearbeitet werden. Nachdem also die
gühlvorrichtung dicht an das Walzwerk herangebracht ist, wird der Zufluß der FlsLgkeit
durch die Leitung 17 in Gang gesetzt, und die Walzenfläche wird von einem Ende zum
anderen mit dem Kühlmittel überströmt. Zu diesem Zeitpunkt kann mit dem Walzen des
Metalls begonnen werden. Beim Verformen des Metalls zwischen den Walzen ateigt die
Temperatur des Walzwerks an. Die Fließgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit wird ausreichend
hoch gehalten, so daß sich eine Gleichgewichtstemperatur des Walzwerk6 einstellt,
die unter der für das Walzwerk schädlichen Temperatur liegt. Es läßt sich feststellen,
daß normale Spritzvorrichtungen beim Kühlen keinen längeren Kontakt zwischen dem
Kühlmittel und dem Walzwerk
gewährleisten können, was auf die Zentrifugalkraft
des Walzwerks zurückzuführen ist, die die Flüssigkeit von der Oberfläche wegsohleudert.
Dagegen bildet die Flüssigkeit zwischen der gewölbten Platte 10 und dem Walzwerk
einen ausgedehnteren Kontaktbereich, und es kann eine erheblich größere Xühlwirknng
erreicht werden als mit normalen auigespritzen Flüssigkeiten. Außerdem führt das
Ausströmen der Kühlflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit aus dem Raum zwischen der
gewölbten Platte 10 und dem Walzwerk 20 zur Bildung dünner Filme von verdampftem
Kühlmittel und flüssigem Kühlmittel, wodurch die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung
von dem Wal&werk 20 zu dem flüssigen Kühlmittel erheblich gesteigert wird.
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Beim Fortschreiten des Walzvorganges kann das Walzwerk 20 über seine
Breite hin eine ungleichmäßige ErwOrmung erfahren. Zum Beispiel kann der mittlere
Teil des Walzwerks 20 mehr Arbeit für das zu walsende Metall aufwenden als die äußeren
Enden, und es ist eine größore lokale Wärme zufuhr im mittleren Teil der Walze zu
verse ichnen. Diese größere Wärme zufuhr im Mittelteil der Walze 20 äußert sich
durch erhöhte Temperatur und Wärmeausdehnung quer zum Durchmesser. Das zu walsende
Metall wird folglich im Mittelteil dünner als an den Rändern, was su einer Ausbeulung
führt. Die ungleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Walzwerks kann durch EenperaturmeßgerEte
nohgewiesen werden. Sie kann aber auch in einfacher Weise an
dem
Zustand des Produktes festgestellt werden, das die Walze verläßt. Wenn eine ungleichmäßige
Gemperaturverteilung zu beobachten iet, so kann die Kühlmittelzufuhr durch die Leitungen
17, die das Kühlmittel zu den Kühlkammern nahe dem Mittelteil der Walze liefern,
unabhängig gesteigert werden, so daß größere Wärmemengen aus dem Mittelteil der
Walze abgeleitet worden als von den Außenteilen. Dieser Reguliermechanismus setzt
den Walimeister in die Lage, eine gleichmäßige Temperatur innerhalb des ganzen Walzwerks
aufrechtzuerhalten und damit Probleme auszuschalten, die für unterschiedliche Temperaturen
innerhalb des Walzwerks charakteristisch sind.
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Bei der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufreehterhaltung
unterschiedlicher KWhlmitteldrücke und Fließgeschwindigkeiten längs der verschiedenen
Teile der Walsenoberfläche durch die Anwesenheit von Kammern 26 und 27,wie in Fit,
2 gezeigt, erhöht. Das Kühlmittel, das durch die Perforationen 11 der einen Kühlkammer
ausströmt, wird durch die Luftmesserwirkung der Druckluft, die durch den länglichen,
schmalen Schlitz 30, der diese Perforationen 11 von denen einer anderen Kammer trennt,
ausströmt, in der Geschwindigkeit, mit der sie sich mit dem Kühlmittel der benachbarten
Kammer vermischt, verlagert.
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Wen auch eine vollständige Trennung des Kühlmittels aus den aufeinanderfolgenden
Kühlmittelkammern wahrscheinlich
nicht zu erreichen ist, liefert
die "Messerwirkungn der Luft, die durch die Schlitze 30 ausströmt, doch ein Mittel,
um unterschiedliche Kühlmittelmengen in Berührung mit bestimmten Oberflächenbereichen
der Walze zu halten, die aus den aufeinanderfolgenden Kühlmittel enthaltenden Kammern
zugeführt werden. Daa aus den aufeinanderfolgenden Kühlmittelkammern zugeführte
Kühlmittel gleicht sich auf der Oberfläche der Walse nicht so rasch aus. Somit ist
eine Möglichkeit zur Regulierung der Geschwindigkeit der Wärmeableitung aus den
verschiedenen Bereichen der Walzenoberfläche iilr den Walzmeister durch die Druckluft
gegeben, welche durch einen oder mehrere der in der gewölbten Platte 10 vorgesehenen
Schlitze 30 ausströmt.
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Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung ist eine Ausführungsform
der Erfindung, denn die Anzahl, die Größe und die Verteilung der Perforationen in
der gewölbten Platte 10 können so erfolgen, daß sie sich bestimmten Walzwerken,
Walzbedingungen und Kühleigenschaften anpassen.
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Die Anwendung zwischengeschalteter Druckluftkammern ist unter bestimmten
Bedingungen entbehrlich und kann durch bestimmte Rohrleitungen und durch die Steuerungen
der Pließgeschwindigkeit des Kühlmittels ersetzt werden, so daß die Kammer hinter
der perforierten Platte 10 entbehrlich wird. AuBerdes können die Kühlmittelbereiche
durch Abstandshalter verschiedener Art, die mechanisch, hydraulisch oder pn.'atiseh
betätigt werden, unterteilt werden.
Die Unterteilung kann durch
Berührung mit verschiedenen Teilen der Walze oder durch optische Messungen vorgenommen
werden.