-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen der
Walzringe in einem Walzstand für
lange Produkte sowie auf ein mit dieser Vorrichtung ausgeführtes Verfahren.
-
Die
Erfindung kommt in Verbindung mit Walzständen zum Einsatz, die zum Walzen
von langen Produkten, wie z.B. Stangen, runden Teilen, Drähten oder
Profilen im allgemeinen, verwendet werden.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Der
Stand der Technik sieht Kühlsysteme vor,
die Walzständen
zugeordnet sind und dazu ausgebildet sind, Strahlen eines Kühlfluids,
bei dem es sich normalerweise um Wasser handelt, auf die Oberfläche der
Ringe oder Arbeitswalzen der Walzstände aufzubringen. Es ist allgemein
bekannt, daß ein Überhitzen
dieser Oberflächen,
bedingt durch die wiederholten Walzdurchläufe in Kontakt mit der heißen Oberfläche des
zu walzenden Produkts, zu vorzeitigem Verschleiß an den Ringen/Walzen sowie
zu Walzbedingungen führt,
die nicht ideal sind.
-
Normalerweise
werden daher Kühlsysteme mit
Düsen für die Zufuhr
von Fluid vorgesehen, die an Sammeleinrichtungen angebracht sind,
die mit dem Umfang der Ringe zusammenarbeitend angeordnet sind.
-
Die
Sammeleinrichtungen sind an dem Gehäuse des Walzstands fest angebracht,
und zwar in einem bestimmten Abstand von der zu kühlenden Oberfläche, sowie
derart angeordnet, daß sie
zusammen mit den zugehörigen
Abgabedüsen
einen Teil des Umfangs der Ringe/Walzen bedecken.
-
Ein
Problem bei der Verwendung derartiger Systeme besteht darin, daß aufgrund
der feststehenden Position der Sammeleinrichtungen die Distanz zwischen
den Abgabedüsen
und der zu kühlenden Oberfläche jedesmal
verändert
wird, wenn die Walzringe zur Bildung eines anderen Spaltwertes eingestellt
werden.
-
Ferner
ist es allgemein bekannt, daß die Walzringe
periodischen Vorgängen
einer erneuten Oberflächenbearbeitung
unterzogen werden, um die geometrische Formgebung der Walzkanäle wiederherzustellen,
die sich aufgrund des durch die Walzdurchläufe bedingten Verschleißes verschlechtert und
Verformungen unterliegt.
-
Jeder
der erneuten Bearbeitungsvorgänge verursacht
eine Durchmesserreduzierung des Rings, die bis zu 15 bis 20% von
seinem ursprünglichen Wert
betragen kann, bevor ein Austauschen von diesem erforderlich ist.
-
Die
Modifizierung in der Distanz zwischen den Düsen und der zu kühlenden
Oberfläche
führt aufgrund
der vorstehend erläuterten
Gründe
zu Veränderungen
bei den Kühlbedingungen,
die in erster Linie von der Strömungsrate
des Wassers und dem Aufpralldruck gegen die Oberfläche abhängig sind.
-
Da
der Aufpralldruck mit steigender Distanz von der Abgabestelle rasch
geringer wird, und zwar etwa gemäß einer
quadratischen Funktion, ist klar erkennbar, daß selbst eine geringfügige Modifizierung der
Distanz zu starken Veränderungen
bei den Kühlparametern
führt.
Die Tatsache, daß das
Kühlen
von den Arbeitsbedingungen abhängig
ist, führt
zu ernsthaften betriebsmäßigen Nachteilen,
da dies keine sichere Kontrolle der Temperatur der Ringe gewährleisten
kann und daher die Effizienz und die Zuverlässigkeit des Kühlsystems
verringert werden.
-
Ferner
führen
die nicht idealen Arbeitsbedingungen der Walzen, die durch ein ineffektives
Kühlen einer Überhitzung
ausgesetzt werden können,
zu vorzeitigem Verschleiß von
diesen und damit zu einer Verringerung ihrer durchschnittlichen
Arbeitslebensdauer.
-
Ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der veränderlichen
Distanz zwischen den Düsen
und der zu kühlenden
Oberfläche,
unkontrollierte Sprühstrahlen
des Kühlfluids
entstehen können,
die auf den gesamten Walzstand auftreffen.
-
Die
folgenden Dokumente, nämlich
die JP-A-60-199504, die US-A-4 974 437, die JP-A-04-046613, die
JP-A-01-254303 und die JP-A-54-083658 offenbaren alle Kühlvorrichtungen bei
Walzständen
für ebene
Produkte, wie z.B. Streifen oder Flächenkörper bzw. Bleche; diese Kühlvorrichtungen
weisen Düsen
auf, die fest an Blöcken vorgesehen
sind und die entlang einer Linie angeordnet sind, die parallel zu
der Achse der zugehörigen Arbeitswalze
ist.
-
Diese
Vorrichtungen lassen sich nicht in wirksamer Weise zum effektiven
und gleichmäßigen Kühlen der
Oberfläche
von Walzringen oder Walzen in Walzständen für lange Produkte verwenden,
da die zugehörigen
Düsen nicht
um einen beträchtlichen Teil
der Oberfläche
dieser Walzen herum angeordnet sind.
-
Die
DE-C-913 044 offenbart eine Kühlvorrichtung
für Walzringe
oder Walzen in einem Walzstand für
lange Produkte, bei der die Düsen
an einem Rohr parallel zu der Ring- oder Walzenachse angeordnet
sind; dieses Rohr ist nicht fest in bezug auf einen zugehörigen Block
angeordnet und folgt den Bewegungen des Blocks während einer Verlagerung oder
Spaltsteuerung nicht.
-
Die
US-A-3 347 076, die JP-A-07232203 und die JP-A-10-137822 offenbaren
gekrümmte
Sammeleinrichtungen, die Fluidabgabeeinrichtungen tragen, die um
einen Teil des Umfangs der Walzen herum angeordnet sind; diese Sammeleinrichtungen
können nicht
entlang dieses Trägers
in einer zu der Achse der Walze parallelen Richtung translationsmäßig bewegt
werden, um die Fluidabgabeeinrichtungen gegenüber einem Walzkanal zu zentrieren.
-
Die
Anmelderin hat die vorliegende Erfindung zum Überwinden dieser Nachteile
sowie zum Schaffen weiterer Vorteile konzipiert, getestet und umgesetzt.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung ist in den betreffenden Hauptansprüchen angegeben und gekennzeichnet, während die
Unteransprüche
weitere Eigenschaften der Hauptausführungsform beschreiben.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Kühlvorrichtung
für Walzringe
in Walzständen
für lange
Produkte sowie in der Schaffung des zugehörigen Verfahrens, um effiziente
und konstante Kühlbedingungen
selbst dann zu gewährleisten,
wenn Schwankungen in den Arbeitsparametern auftreten, wie z.B. solche,
die durch eine Modifizierung des Spalts zwischen den Walzen bedingt
sind, oder solche, die durch Variationen bei dem Durchmesser der
Walzen aufgrund von erneuten Bearbeitungs- und Schleifvorgängen bedingt
sind.
-
Genauer
gesagt, es besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zu gewährleisten,
daß die
Distanz zwischen der Oberfläche
des Rings und der Stelle, an der das Kühlfluid von den zugehörigen Abgabeeinrichtungen
abgegeben wird, im wesentlichen konstant ist; dies dient dazu, eine
Aufrechterhaltung von effizienten Kühlbedingungen zu gewährleisten,
nachdem die gewünschten
Parameter einmal gesetzt bzw. vorgegeben worden sind.
-
Erreichen
läßt sich
dies mit einer Kühlvorrichtung
gemäß Anspruch
1.
-
Die
Kühlvorrichtung
weist eine Vielzahl gekrümmter
Sammeleinrichtungen auf, die um einen beträchtlichen Teil des Umfangs
der Walzen herum angeordnet sind und mit diesen zusammenarbeiten.
-
Jede
der Sammeleinrichtungen ist dazu ausgebildet, eine Vielzahl von
Abgabeelementen, wie z.B. Düsen, Öffnungen
oder dergleichen abzustützen,
die in Richtung auf die zu kühlende
Oberfläche weisen
und dafür
geeignet sind, einen Kühlfluidstrahl auf
die genannte Oberfläche
abzugeben.
-
Gemäß einem
Merkmal der Erfindung sind die Sammeleinrichtungen an einem Träger angebracht,
der an mindestens einem Block der zugehörigen Walze fest angebracht
ist.
-
Auf
diese Weise werden bei jeder neuen Einstellung des Spalts zwischen
den Walzen und bei jeder sich daraus ergebenden Modifizierung bei
der wechselseitigen Position der Blöcke die Sammeleinrichtungen
zusammen mit den Blöcken
verlagert, so daß ihre
Position in bezug auf die Oberfläche
der Walzen bei jedem beliebigen Wert des Spalts im wesentlichen
konstant bleibt.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal sind die Sammeleinrichtungen gegen andere Sammeleinrichtungen
austauschbar, die mit Ausnahme davon, daß sie im Zusammenhang zumindest
mit einem anderen Durchmesser der Ringe/Walzen eine andere Größe haben,
identisch sind.
-
Gemäß einer
Modifizierung lassen sich die Sammeleinrichtungen in kontrollierter
Weise in Richtung auf die Oberfläche
der Walze und in bezug auf ihren festen Träger verlagern, der an dem zugehörigen Block
fest angebracht ist.
-
Bei
jedem Entfernen der Walzen/Ringe für ein erneutes Bearbeiten der
Oberfläche
und Schleifen mit einer sich daraus ergebenden Modifizierung ihres
Durchmessers werden somit die Sammeleinrichtungen entweder durch
andere Sammeleinrichtungen mit einer anderen Größe ersetzt, oder es wird ihre
Montageposition variiert, um dadurch zu gewährleisten, daß die Distanz
zwischen der Oberfläche
der Walze und der Stelle, an der das Kühlfluid abgegeben wird, im
wesentlichen konstant bleibt.
-
Gemäß einer
Modifizierung läßt sich
die Position der Sammeleinrichtungen derart abändern, daß dadurch die Intensität der Kühlung an
der Oberfläche
der Walzen variiert wird bzw. auch variiert wird.
-
Bei
einer ersten Ausführungsform
wird die Position der Sammeleinrichtungen durch eine mechanische
Einstellung in ihre Montageposition an dem zugehörigen Träger und in bezug auf die Oberfläche der
Walze eingestellt. Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Einstellung
im wesentlichen automatisch mittels Positionier-Betätigungseinrichtungen,
die dem Träger
zugeordnet sind und fernbetätigbar
sind.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
erfolgt die Einstellung der Position der Sammeleinrichtungen mittels
einer Steuereinheit, die zum Handhaben der Funktionsweise des Walzstands
in der Lage ist; wenn die Walzen nach dem Schleifen einen neuen Durchmesserwert
und/oder in Abhängigkeit
von dem vorgegebenen Spaltwert aufweisen, stellt die Steuereinheit
die Position der Sammeleinrichtungen automatisch ein, um somit zu
gewährleisten,
daß die
Distanz zwischen den Düsen
und der Oberfläche
konstant ist.
-
Bei
einer Weiterbildung können
die Sammeleinrichtungen, oder zumindest einige von diesen, entlang
des zugehörigen
Trägers
in einer zu der Achse der Walzen im wesentlichen parallelen Richtung translationsmäßig bewegt
werden, so daß sie
in bezug auf die Walzkanäle,
die von der Passage des Walzgutes beeinflußt sind, zentriert werden können.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
erfolgt die Translationsbewegung der Sammeleinrichtungen mechanisch;
gemäß einer
Modifizierung erfolgt die Translationsbewegung automatisch mittels
Betätigungseinrichtungen,
die einer Steuereinheit zugeordnet sind.
-
Gemäß der Erfindung
sind an dem äußeren Teil
des Trägers,
an dem die Sammeleinrichtungen angebracht sind, Paßelemente
vorhanden, durch die die Sammeleinrichtungen mit flexiblen Kanälen verbunden
sind, die dazu ausgebildet sind, das Kühlfluid den Abgabedüsen zuzuführen. Durch
die Verwendung flexibler Kanäle
besteht die Möglichkeit,
die Sammeleinrichtungen in Richtung auf die Oberfläche der
Walzen und/oder parallel zu diesen zu verlagern, ohne daß dadurch
Probleme bei der Zufuhr des Kühlfluids
entstehen.
-
Die
Verwendung der Erfindung gewährleistet,
daß die
Distanz zwischen den Abgabedüsen
und der Oberfläche
den Walzen konstant ist, so daß effiziente
und konstante Kühlbedingungen
selbst dann sichergestellt sind, wenn die Arbeitsbedingungen der Walzen
an sich variieren.
-
Dies
führt ferner
zu einer Steigerung der durchschnittlichen Arbeitslebensdauer der
Walzen. Aufgrund der Tatsache, daß die Distanz zwischen den
Abgabedüsen
und der Oberfläche
der Walzen konstant ist, wird außerdem verhindert, daß ungewollte
Strahlen von Kühlfluid
auf den Walzstand auftreffen.
-
Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß die flexiblen Kanäle sich
in einer Anordnung außerhalb
von dem Träger
der Sammeleinrichtungen erstrecken und diese sich daher in einer
Position befinden, in der sie vor Überhitzung und Stößen oder
mechanischen Beschädigungen
geschützt
sind.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Diese
und weitere Eigenschaften der Erfindung werden anhand er nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform noch deutlicher,
die in Form eines nicht einschränkenden
Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt; darin
zeigen:
-
1 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht eines Walzstandes
für lange
Produkte, bei dem die Erfindung Anwendung findet;
-
2 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 1;
-
3 eine
Darstellung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in ihrem zerlegten Zustand;
-
4 eine
fragmentarische Perspektivansicht eines Walzstandes für lange
Produkte, bei dem die Erfindung Anwendung findet; und
-
5 eine
Modifizierung der 1.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
Wie
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, bezeichnet das Bezugszeichen 11 allgemein
einen Walzstand, bei dem es sich um einen von dem Typ zum Walzen
von langen Produkten, wie Profilen, runden Teilen oder ähnlichem, handelt.
-
Der
Stand 10 besteht im wesentlichen aus einem Stützgehäuse 11,
an dem Blöcke 12,
und zwar zwei pro Seite, zum Abstützen eines Paares von Walzen 13,
und zwar jeweils einer oberen Walze 13a und einer unteren
Walze 13b, angebracht sind. Die Blöcke 12 weisen jeweilige Öffnungen 12a auf,
an denen die Walzen 13 anbringbar sind und durch die sich
die zugehörigen
Wellen hindurch erstrecken.
-
Im
vorliegenden Fall ist eine Vielzahl von Ringen 14 an den
Walzen 13 verkeilt; die Ringe 14 sind zum Bilden
von Walzkanälen 15 ausgelegt,
in die ein Multiprofil-Walzprodukt hineingeschickt wird, um darin
gewalzt zu werden. Stromaufwärts
und stromabwärts
von den Walzen 13 befinden sich herkömmliche Kästen 16 zum Führen des
gewalzten Produkts, die dazu geeignet sind, das Multiprofil-Walzprodukt
korrekt in die Kanäle 15 einzuführen.
-
All
dies ist Stand der Technik, und der Walzstand wird im folgenden
nicht ausführlicher
beschrieben, da weitere Details für das Verständnis der Erfindung nicht relevant
sind.
-
In
Zusammenarbeit mit jeder der Walzen 13 sind Einrichtungen 17 zum
Abgeben eines Kühlfluids gegen
die Oberfläche
der Ringe 14 vorgesehen, um ein Überhitzen von diesen aufgrund
aufeinander folgender Walzdurchläufe
zu verhindern.
-
Die
Einrichtungen 17 umfassen für jede der beiden Walzen 13a, 13b eine
oder mehrere, im vorliegenden Fall zwei, Sammeleinheiten 18,
die eine gekrümmte
Formgebung haben und um einen beträchtlichen Teil des Umfangs
der Walzen 13 herum angeordnet sind und mit diesen zusammenarbeiten.
-
Die
Sammeleinheiten 18 tragen eine Vielzahl von Düsen 19,
die der Oberfläche
der Ringe 14 zugewandt sind und in der Lage sind, einen
kontrollierten Strahl Kühlfluid
gegen die Oberfläche,
und insbesondere gegen die Nuten zwischen den die Walzkanäle 15 bildenden
Ringen 14, abzugeben.
-
Den
Sammeleinrichtungen 18 kann das Kühlfluid durch entsprechende
flexible Kanäle 20 zugeführt werden,
und von den Sammeleinrichtungen 18 kann das Kühlfluid
zu den verschiedenen Düsen 19 geschickt
werden.
-
Die
Sammeleinrichtungen 18, d.h. jeweils die obere und die
untere, sind an jeweiligen Querstücken 21 angebracht,
die fest an den zugehörigen
Blöcken 12 angebracht
sind, und im wesentlichen parallel zu der Achse der Walzen 13 angeordnet.
-
Jede
der Sammeleinrichtungen 18 ist an den Querstücken 21 mittels
einer zugehörigen
Halterung 22 angebracht, die mittels einer Schraube oder
eines Bolzens 23 befestigt ist.
-
Die
Halterung 22, die mit der zugehörigen Sammeleinrichtung 18 mittels
einer Verankerungsplatte 25 fest verbunden ist, weist an
dem oberen Teil eine im wesentlichen U-förmige Anpassung auf, mit der
sie an einem komplementären
Zahn 24 des Querstücks 21 anbringbar
ist.
-
Durch
Lösen der
Schraube oder des Bolzens 23 kann somit die Halterung 22 zusammen
mit ihrer zugehörigen
Sammeleinrichtung 18 den Rand 24 entlang verschoben
werden, der somit im wesentlichen als Schiene wirkt, so daß die Sammeleinrichtung 18 in
einer Richtung parallel zu der Achse der Rollen 13 translationsmäßig bewegt
werden kann, um die Position der Sammeleinrichtung 18 und
der zugehörigen
Düsen 19 in
bezug auf die Walzkanäle 15 zu
zentrieren.
-
Jede
Sammeleinrichtung 18, die fest an dem zugehörigen Block 12 angebracht
ist, folgt jeder möglichen
Verlagerung von diesem, die zum Beispiel zum Einstellen des Spalts
zwischen den Walzen 13 auf einen neuen Wert erfolgt. Auf
diese Weise erreicht man den Effekt, daß für jeden beliebigen neuen und
anderen Spaltwert die Distanz zwischen den Sammeleinrichtungen 18 und
der Oberfläche
der Ringe 14 oder Walzen 13 im wesentlichen konstant
und unabhängig von
dem Spaltwert bleibt, so daß sichergestellt
ist, daß effiziente
und konstante Kühlbedingungen
aufrechterhalten werden.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann jede Sammeleinrichtung 18 durch eine
andere, mit Ausnahme einer anderen Größe identische Sammeleinrichtung
ersetzt werden oder in bezug auf die Achse der Walzen 13 radial
verlagert werden.
-
Dies
ermöglicht
eine Modifizierung der Position der Abgabestelle des Kühlfluids
auf der Basis einer Veränderung
bei dem Durchmesser der Ringe 14 und somit einer Veränderung
der Distanz zwischen der Oberfläche
der Ringe 14 und den Düsen 19.
-
Die
radiale Verlagerung oder der Austausch der Sammeleinrichtungen 18 wird
insbesondere in dem Fall vorgenommen, in dem die Walzen 13 neu bearbeitet
werden und ihre Oberfläche
geschliffen wird und sich dadurch ihr Durchmesser verändert.
-
Für den Fall,
daß die
Sammeleinrichtungen 18 in bezug auf das zugehörige Querstück 21 verlagert
werden sollen, sieht eine erste erfindungsgemäße Lösung vor, daß diese
Verlagerung manuell sowie mit mechanischen Mitteln erfolgt. Eine
erste Ausführungsform
sieht eine Modifizierung der Montageposition der Sammeleinrichtungen 18 in
bezug auf die Walzen 13 vor, und zwar durch Einsetzen von
Dicken zwischen der zugehörigen
Halterung 22 und dem vorstehenden Zahn 24 des
Querstücks 21.
-
Eine
weitere Ausführungsform
sieht vor, daß an
dem Querstück 21 mehrere Öffnungen
vorhanden sind, in die die zugehörige
Schraube oder der zugehörige
Bolzen 23 einge führt
werden kann, um die Montageposition der zugehörigen Sammeleinrichtung 18 in
Bezug auf die Walze 13 zu modifizieren.
-
Eine
weitere Ausführungsform,
die schematisch in 5 dargestellt ist, sieht vor,
daß die
Einstellung der Position der Sammeleinrichtungen 18 in Bezug
auf die Walzen 13 mittels Betätigungseinrichtungen 26 erfolgt,
bei denen es sich zum Beispiel um solche von dem Typ mit einer pneumatischen,
hydraulischen oder elektrischen Hebeeinrichtung, um eine spindelartige
Schraube oder einen anderen Typ handelt.
-
Die
Aktivierung der Betätigungseinrichtungen 26 wird
von einer entfernt vorgesehenen Steuereinheit 27 gesteuert,
der die Daten bezüglich
des neuen Durchmessers der Walzen 13, nachdem diese erneut
bearbeitet oder einem Schleifvorgang unterzogen worden sind, und/oder
die Daten bezüglich des
Spalts der Walzen 13 zugeführt werden können.
-
Gemäß diesen
Daten werden die Betätigungseinrichtungen 26 aktiviert,
um die Sammeleinrichtungen 18 zu bewegen und dadurch die
Distanz zwischen den Düsen 19 und
der Oberfläche
der Walzen 13 konstant zu halten, und zwar unabhängig von den
Arbeitsbedingungen des Walzstands 10 und der Walzen 13.
-
An
dem äußeren Teil
von jedem der Querstücke 21 sind
Verbindungselemente 28 angebracht, die eine Verbindung
der Sammeleinrichtungen 18 und der flexiblen Kanäle 20 ermöglichen,
die das Kühlwasser
transportieren.
-
Die
flexiblen Kanäle 18 sind
daher in einer äußeren Zone
geschützt
vor Überhitzung
und auch vor Stößen und
Beschädigungen
positioniert.
-
Im
Umfang der beigefügten
Ansprüche
können
an der vorliegenden Erfindung Modifikationen und Veränderungen
vorgenommen werden.