DE19905833C2 - Vorrichtung zum Einbringen von Schmierstoff in den Walzspalt eines Warm-Walzwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Schmierstoff in den Walzspalt eines Warm-Walzwerks mit mindestens einer Öffnung, aus welcher der Schmierstoff austritt.

Beim Walzen von Metallbändern wird bei jedem Walzstich eine erhebliche Verformungsenergie aufgebracht, um die beim Durchlauf des Bandes durch das Walzwerk gewünschte Dickenreduzierung zu erreichen. Dies hat eine starke Erwärmung der mit dem Band in Berührung stehenden Walzen des Walzwerks zur Folge.

Durch die Erwärmung kann zum einen eine Veränderung der geometrischen Form der Walzen verursacht werden. Diese kann so weit gehen, daß das Band nach dem Walzen ein den jeweiligen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit nicht standhaltendes Dickenprofil aufweist. Zum anderen kann durch die Erwärmung eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit der Walzen ausgelöst werden.

Diese Veränderung kann nicht nur einen negativen Einfluß auf die Qualität der Oberfläche des gewalzten Bandes haben, sondern bewirkt zusätzlich einen vorzeitigen Verschleiß der Walzen. Besonders stark beeinflußt durch die Wärmeentwicklung werden die mit dem Band in unmittelbarem Kontakt stehenden Arbeitswalzen. Dabei wird der Verschleiß dieser Walzen noch dadurch verstärkt, daß sie hohen Walzkräften unterworfen sind.

Um die mit der Erwärmung und dem Verschleiß der Walzen des Walzwerks einhergehenden Probleme zu mindern, werden Kühleinrichtungen eingesetzt. Aus den Düsen dieser Kühleinrichtungen wird Kühlflüssigkeit auf die jeweilige Walze aufgesprüht, so daß die von der Walze aufgenommene unerwünschte Wärme über die Kühlflüssigkeit abgeführt wird. Da Warmbänder im Hinblick auf die Qualität ihrer Oberflächenbeschaffenheit und ihrer Materialeigenschaften in der Regel "trocken" gewalzt werden müssen, wird die Kühlflüssigkeit möglichst vollständig von der Oberfläche der Arbeitswalze genommen, bevor sie den Arbeitsspalt erreicht.

Trotz der gegen das Aufbringen von Flüssigkeiten auf die Bandoberfläche beim Warmwalzen bestehenden Bedenken ist man in jüngerer Zeit versuchsweise dazu übergegangen, Schmierstoff beispielsweise in Form einer Emulsion gezielt auch in den Walzspalt eines Warmwalzwerks einzubringen. Praktische Versuche haben gezeigt, daß durch diese Maßnahme die im Walzspalt auftretenden Reibkräfte reduziert werden, so daß geringere Walzkräfte erforderlich sind, um die gewünschten Verformungen des gewalzten Bandes zu erreichen.

Bei einem aus der Praxis bekannten Walzwerk sind jeweils Kühleinrichtungen in Förderrichtung des Bandes vor und hinter der oberen und unteren Arbeitswalze angeordnet. Die in zwei oder mehr Reihen übereinander angeordneten Düsen der Kühleinrichtung sind dabei derart ortsfest positioniert, daß der aus ihnen austretende Kühlmittelstrahl jeweils die von dem Band abgewandte Walzenhälfte überstreicht, so daß eine wirkungsvolle Kühlung der betreffenden Walze erreicht wird.

Zusätzlich sind bei dem bekannten Walzwerk in einen freien Raum zwischen den Abstreifern und dem Band düsenartige Öffnungen einer Vorrichtung der eingangs genannten Art angeordnet, über welche Schmieröl in einem gerichteten Strahl auf die Arbeitswalze unmittelbar vor den Walzspalt gesprüht wird.

Praktische Erfahrungen mit dem bekannten Walzwerk zeigen, daß durch das Sprühen von Schmieröl unmittelbar vor den Walzspalt zwar die angestrebte Verminderung der Walzkräfte erreicht werden kann, die gewünschten Effekte jedoch nicht optimal erreicht werden.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren, mittels derer zur Beeinflussung der Reibungsverhältnisse zwischen jeweils der oberen und unteren Walze in Walzgerüsten von Breitband- oder Kaltbandstraßen Öl in der voranstehend erläuterten Weise in Richtung des Walzspaltes gesprüht wird, ist aus der EP 0 908 248 A2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird aus einer Sprüheinrichtung, die an der Einlaufseite des jeweiligen Walzgerüstes angeordnet ist, das Öl direkt auf das jeweils gewalzte Gut gesprüht. Dabei wird über geeignete Regeleinrichtungen die Menge und die Art der Abgabe der gesprühten Flüssigkeit geregelt.

Eine andere Vorrichtung, bei der ein Flüssigkeitsfilm unter Druck auf die Arbeitswalzen eines Walzgerüstes aufgebracht wird, ist aus der US 4 154 078 bekannt. Bei diesem Walzgerüst durchlaufen die Bänder das Walzwerk in vertikaler Richtung. Dabei stützen zur Ausrichtung und Positionierung der Arbeitswalzen hydrostatisch wirkende Stützelemente die Arbeitswalzen, indem sie an zwei gegenüberliegenden Stellen über einen Flüssigkeitsfilm einen hydrostatischen Druck auf die Arbeitswalzen ausüben. Der auf die Arbeitswalzen aufgebrachte Flüssigkeitsfilm trägt dabei gleichzeitig zur Kühlung der Arbeitswalzen bei. Allerdings führt die im Zuge der Aufrechterhaltung des hydrostatischen Drucks erforderliche Ausbringung großer Mengen von Öl dazu, sich dieses Öl im Walzspalt sammelt und von dort von dem Band mitgeschleppt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche es bei verminderter Gefahr einer Qualitätseinbuße des bearbeiteten Bandes ermöglicht, Schmierstoff in den Walzspalt eines Warm-Walzwerks einzubringen.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des geltenden Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß die Öffnung in die der Oberfläche einer Arbeitswalze zugeordnete Fläche eines sich achsparallel zur Arbeitswalze und im wesentlichen über deren Breite erstreckenden Balkens eingeformt ist, der mit mindestens einer Krafterzeugungseinrichtung verbunden ist, welche ihn gegen die Arbeitswalze drückt.

Erfindungsgemäß ist die Schmierstoff-Austrittsöffnung so positioniert, daß sie in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der ihr zugeordneten Arbeitswalze angeordnet ist. Dabei ist sie in einen Balken eingeformt, der sich kraftbeaufschlagt entlang der Walze erstreckt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der aus der Öffnung austretende Schmierstoff von dem Balken als dünner Film auf der Oberfläche der Arbeitswalze verteilt wird. Die Arbeitswalze wird so vollständig und gleichmäßig über ihre Breite mit Schmierstoff benetzt, bevor der betreffende Oberflächenabschnitt den Walzspalt erreicht.

Dabei kann die von der Arbeitswalze in den Walzspalt eingeschleppte Schmierstoffmenge bzw. die damit in unmittelbarem Zusammenhang stehende Dicke des auf die Walze aufgebrachten Schmierstoffilms exakt dadurch eingestellt werden, daß der Druck, mit dem der Schmierstoff austritt, und die Kraft, mit welcher der Balken angedrückt wird, aufeinander abgestimmt werden. Die so ermöglichte exakte Einstellung der ausgebrachten Schmierstoffmenge und die gleichmäßige Benetzung der Arbeitswalze stellen sicher, daß trotz der Anwesenheit von Schmierstoff im Walzspalt beim Warmwalzen von Metallbändern keine Qualitätseinbußen auftreten. Statt dessen lassen sich durch den Einsatz einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung die Reibkräfte und damit der Verschleiß der Arbeitswalzen so vermindern, daß Warmbänder mit höchsten Oberflächenqualitäten erzeugt werden können.

Eine besonders einfach zu verwirklichende und gleichzeitig praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung durch eine Nut gebildet ist, welche sich im wesentlichen über die Breite des Balkens erstreckt. Der aus einer solchen Nut austretende breite Schmierstoffstrom führt aufgrund seines linienartigen Querschnitts zu einer besonders gleichmäßigen Benetzung der Walzenoberfläche. Dabei kann es in diesem Zusammenhang vorteilhaft sein, wenn in der Nut beabstandet zueinander Düsen angeordnet sind, aus welchen der Schmierstoff austritt. Die Anordnung von Düsen in der Nut ermöglicht es, den Schmierstoffstrom so zu begrenzen, daß tatsächlich nur die benötigte Schmierstoffmenge in die Nut eintritt und von dort auf der Walze verteilt wird. So können der Schmierstoffverbrauch und damit einhergehend die Betriebskosten vermindert werden.

Eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Balken ein Abstreifer ist, welcher an der Arbeitswalze anliegt und auf die Arbeitswalze aufgetragene Kühlflüssigkeit abstreift. Derartige Abstreifer sind, wie eingangs erläutert, in Walzwerken vorhanden. Indem der Abstreifer die Öffnung für den Schmierstoffaustritt enthält, kann der im Bereich der Arbeitswalze zur Verfügung stehende Raum optimal platzsparend genutzt werden. Gleichzeitig kann der Abstreifer so ausgebildet werden, daß der aus ihm austretende Schmierstoff eine zusätzliche Sperre für Kühlflüssigkeit bildet, die nicht in den Walzspalt gelangen soll.

Die Genauigkeit der Ausrichtung des Balkens an der Walze in Bezug auf die zu benetzende Walzenoberfläche läßt sich dadurch verbessern, daß der Balken in drei Freiheitsgraden bewegbar gelagert und die Krafterzeugungseinrichtung den Abstreifer ausrichtet und eine einstellbare Andrückkraft erzeugt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Lagerung des Balkens bezogen auf die Breite der Walze mittig angeordnet ist und wenn der Balken an seinen beiden seitlichen Enden mit jeweils einer Krafterzeugungseinrichtung verbunden ist. Eine Lagerung, welche Bewegungen des Balkens in mindestens drei Freiheitsgraden ermöglicht, läßt sich auf einfache Weise dadurch verwirklichen, daß das Lager als Kugelgelenk ausgebildet ist. Durch die Beweglichkeit des Balkens in mindestens drei Schwenk- bzw. Bewegungsrichtungen kann der Balken trotz Fertigungstoleranzen und vorhandenem Spiel der eingesetzten Bauteile exakt so ausgerichtet werden, daß eine genau ausgerichtete Berührungslinie zwischen Balken und Walzenoberfläche festgelegt ist. Dies gewährleistet, daß ein Schmierstoffilm von gleichmäßiger Dicke auf die Walzenoberfläche aufgetragen wird. Darüber hinaus wird durch das exakte Anliegen des Balkens und die genaue Dosierung der Anpreßkraft der Verschleiß des Balkens minimiert.

Besonders geeignet ist die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung für die Verwendung in einem Walzwerk zum Warmwalzen von ferritischen oder austenitischen nicht rostenden Stahlbändern. Wird in einem solchen Walzwerk im Reversierbetrieb gearbeitet, so ist es günstig, wenn in Förderrichtung des Bandes jeweils vor und hinter der Walze eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise können die Bänder bei unverändert guter Wirkung der Schmierung ohne aufwendige Umstellarbeiten im Vor- und Rücklauf in dem Walzwerk verarbeitet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 ein Walzwerk in einem Längsschnitt;

Fig. 2 einen im Walzwerk gemäß Fig. 1 eingesetzten Abstreifer in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 den Abstreifer nach Fig. 2 in einem Querschnitt.

Das in Fig. 1 gezeigte Walzwerk 1 ist Teil einer weiter nicht dargestellten Warmband-Walzstraße, in welcher ein nicht rostendes Stahlband S im Durchlaufbetrieb gewalzt wird. Das Stahlband S durchläuft in Förderrichtung F den Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen 2, 3, welche jeweils von einer Stützwalze 4 bzw. 5 gestützt sind.

Zur Kühlung der Arbeitswalzen 2, 3 sind Kühleinrichtungen vorgesehen, deren in zwei oder drei Reihen übereinander angeordnete Düsen 6, 7, 8, 8a von jeweils einem nach Art eines Balkens ausgebildeten Abstreifer 9, 10, 11, 12 getragen sind. Jeder Arbeitswalze 2, 3 sind zwei Abstreifer 9, 10 bzw. 11, 12 zugeordnet, von denen jeweils der eine in der aktuellen Förderrichtung F vor der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 und jeweils der andere in Förderrichtung F hinter der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 angeordnet ist. Jeder der Abstreifer 9, 10, 11, 12 erstreckt sich über die Ballenbreite der ihm jeweils zugeordneten Arbeitswalze 2, 3.

Zur Lagerung der Abstreifer 9, 10, 11, 12 nach Fig. 2 dient ein Kugelgelenk 14, welches zum einen mittig bezogen auf den Förderweg des Stahlbands S angeordnet ist und zum anderen den jeweiligen Abstreifer 9, 10, 11, 12 mittig abstützt. Das Kugelgelenk 14 ist in seinem Gelenkhalter 15 frei schwenk- und drehbar, so daß der jeweilige Abstreifer 9, 10, 11, 12 in drei Freiheitsgrade geschwenkt bzw. gedreht werden kann.

Zum Ausrichten und Anstellen der Abstreifer 9, 10, 11, 12 dienen als Krafterzeugungseinrichtungen jeweils zwei pneumatisch arbeitende Stellzylinder 16, 17, welche mit ihrem Arbeitszylinder 18 gelenkig am Gestell 19 des Walzwerks 1 abgestützt und mit dem freien Ende ihrer Kolbenstange 20 mit jeweils einem Endschenkel 21, 22 des ihnen jeweils zugeordneten Abstreifers 9, 10, 11, 12 gelenkig verbunden sind.

Zum Abstreifen von Kühlflüssigkeit von den Arbeitswalzen 2, 3 sind die Abstreifer 9, 10, 11, 12 nach Fig. 3 jeweils mit einem hölzernen oder aus anderem Material bestehenden Abstreifbalken 23 ausgestattet, welcher an der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 anliegt. Die Abstreifbalken 23 sind dabei jeweils lösbar in einem Gehäuse 24 so gehalten, daß sie bei Erreichen der Verschleißgrenze in kurzer Zeit gewechselt werden können.

Ausgehend von seiner an der Oberfläche der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 anliegenden Fläche 25 ist in jeden Abstreifbalken 23 eine Nut 26 eingeformt, welche sich im wesentlichen über die Breite der Arbeitswalzen 2, 3 erstreckt.

Seitlich ist die Nut 26 durch verbliebene Stege des Abstreifbalkens 23 begrenzt, so daß durch die Nut 26 eine Kammer gebildet ist, welche bis auf die schlitzartige, der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 zugeordnete Öffnung 27 allseits umschlossen ist. In die Nut 26 mündet eine nicht dargestellte Schmierstoffleitung, über welche eine Schmierstoff-Emulsion in die Nut 26 gelangt. Es können hier nicht gezeigte Düsen, in regelmäßigen Abständen in der Nut 26 angeordnet sein, über welche die Emulsion gleichmäßig dosiert in die Nut einströmt.

Mittels der Stellzylinder 16, 17 werden die Abstreifer 9, 10, 11, 12 so ausgerichtet, daß sie die jeweilige Arbeitswalze 2, 3 in einer exakt ausgebildeten Linie berühren. Die von ihnen getragenen Düsen 6, 7, 8 sind dann in gleicher Weise exakt bezogen auf die zu kühlende Oberfläche der Arbeitswalzen 2, 3 ausgerichtet. Während des Walzbetriebs halten die Stellzylinder 16, 17 den Anpreßdruck, mit dem die Abstreifbalken 23 der Abstreifer 9, 10, 11, 12 an den Arbeitswalzen 2, 3 anliegen, aufrecht.

Die unter Druck in die Nut 26 gelangende Schmierstoff-Emulsion benetzt die Oberfläche der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 über deren gesamte mit dem Band S in Kontakt kommende Breite und wird als dünner Schmierfilm von der Arbeitswalze in den Walzspalt 28 des Walzwerks 1 geschleppt. Dabei ist der Druck der Schmierstoff-Emulsion so auf den Anpreßdruck der Stellzylinder 16, 17 und die Drehgeschwindigkeit der Arbeitswalzen 2, 3 eingestellt, daß auf der Oberseite 25 des Abstreifbalkens 23 sich sammelnde Kühlflüssigkeit durch aus der Nut 26 entgegen der Drehrichtung der jeweiligen Arbeitswalze 2, 3 aufsteigende Schmierstoff-Emulsion verdrängt wird. Auf diese Weise wird sicher vermieden, daß mit Kühlflüssigkeit vermischter Schmierstoff in den Walzspalt 28 gelangt. Desweiteren wird durch den Schmierstoffilm zwischen dem Abstreifbalken 23 und den Arbeitswalzen 2, 3 die Reibung reduziert und somit der Verschleiß des Abstreifers verringert. Dies führt zu einer höheren Standzeit und einer Verringerung der Antriebsleistung.

Bezugszeichenliste

1

Walzwerk

2

,

3

Arbeitswalzen

4

,

5

Stützwalzen

6

,

7

,

8

,

8

a Düsen

9

,

10

,

11

,

12

Abstreifer

14

Kugelgelenk

15

Gelenkhalter

16

,

17

Stellzylinder

18

Arbeitszylinder

19

Gestell des Walzwerks

1

20

Kolbenstange

21

,

22

Endschenkel der Abstreifer

9

,

10

,

11

,

12

23

Abstreifbalken

24

Gehäuse

25

Fläche des Abstreifbalkens

23

26

Nut

27

Öffnung der Nut

26

28

Walzspalt des Walzwerks

1

S Stahlband
F Förderrichtung

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Einbringen von Schmierstoff in den Walzspalt (28) eines Warm-Walzwerks (1) mit mindestens einer Öffnung (27), aus welcher der Schmierstoff austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (27) in die der Oberfläche einer Arbeitswalze (2, 3) zugeordnete Fläche eines sich achsparallel zur Arbeitswalze (2, 3) und im wesentlichen über deren Breite erstreckenden Balkens (23) eingeformt ist, der mit mindestens einer Krafterzeugungseinrichtung (16, 17) verbunden ist, welche ihn gegen die Arbeitswalze (2, 3) drückt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (27) durch eine Nut (26) gebildet ist, welche sich im wesentlichen über die Breite des Balkens (23) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (26) beabstandet zueinander Düsen angeordnet sind, aus welchen der Schmierstoff austritt.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (9, 10, 11, 12) ein Abstreifer ist, welcher an der Arbeitswalze (2, 3) anliegt und auf die Arbeitswalze (2, 3) aufgetragene Kühlflüssigkeit abstreift.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (9, 10, 11, 12) in drei Freiheitsgraden bewegbar gelagert ist und daß die Krafterzeugungseinrichtung (15, 16) den Balken (9, 10, 11, 12) ausrichtet und eine einstellbare Andrückkraft erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (9, 10, 11, 12) in einem Kugelgelenk (14) gelagert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Balkens (9, 10, 11, 12) bezogen auf die Breite der Arbeitswalze mittig angeordnet ist und daß der Balken (9, 10, 11, 12) an seinen beiden seitlichen Enden (17, 18) mit jeweils einer Krafterzeugungseinrichtung (15, 16) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafterzeugungseinrichtung (15, 16) hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Balken (9, 10, 11, 12) Schleifeinrichtungen verbunden sind, welche im Bereich der Bandkanten des jeweils zu walzenden Bandes (S) positionierbar sind und die zu kühlende Arbeitswalze (2, 3) berühren.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Walzwerk (1) zum Warmwalzen von ferritischen oder austenitischen nicht rostenden Stahlbändern (S).

11. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung (F) des Bandes (S) jeweils vor und hinter der zu kühlenden Arbeitswalze (2, 3) eine derartige Vorrichtung (6, 7, 8) angeordnet ist.