EP2623223A1 - Reinigungsvorrichtung und Verfahren zum Entfernen eines Schmiermittels von den Walzen eines Walzgerüstes - Google Patents

Reinigungsvorrichtung und Verfahren zum Entfernen eines Schmiermittels von den Walzen eines Walzgerüstes Download PDF

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EP2623223A1
EP2623223A1 EP12153475.4A EP12153475A EP2623223A1 EP 2623223 A1 EP2623223 A1 EP 2623223A1 EP 12153475 A EP12153475 A EP 12153475A EP 2623223 A1 EP2623223 A1 EP 2623223A1
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EP
European Patent Office
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cleaning device
cleaning
water
lubricant
roll
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12153475.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Dagner
Martin Rössiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to BR112014019035A priority patent/BR112014019035A8/pt
Priority to EP12808763.2A priority patent/EP2794137B1/de
Priority to PCT/EP2012/075215 priority patent/WO2013113441A1/de
Priority to CN201280068760.5A priority patent/CN104080552B/zh
Priority to US14/376,281 priority patent/US20150020845A1/en
Publication of EP2623223A1 publication Critical patent/EP2623223A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0269—Cleaning
    • B21B45/0275—Cleaning devices
    • B21B45/0278—Cleaning devices removing liquids
    • B21B45/0284—Cleaning devices removing liquids removing lubricants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B28/00—Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • B21B28/02—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B28/00—Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • B21B28/02—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning
    • B21B28/04—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning while in use, e.g. polishing or grinding while the rolls are in their stands

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device and a method for removing a lubricant from the rolls of a roll stand.
  • Roll stands especially in hot strip mills, typically include nip lubrication equipment, usually mounted to the upstream side of the mill in the area of the work roll.
  • a lubricant is applied to the work roll, as a lubricant usually a water-oil emulsion is sprayed.
  • the lubricant significantly reduces the coefficient of friction between the respective roller and the rolling stock. This reduces the rolling forces and the surface quality of the rolling stock is improved. As a result, few rolling steps are required and / or the profile and the flatness of the rolling stock can be better influenced by a greater degree of freedom in the rolling force. In addition, energy consumption is reduced and the production spectrum increased.
  • the rollers Before tapping the rolling stock, which is a rolled strip, for example, the rollers, in particular the work rolls, but must be free of lubricant to increase the coefficient of friction of the roller again, otherwise there is a risk that the rolling stock is not drawn into the mill, which leads to an interruption of the rolling process. For this reason, the roll gap lubrication is switched off just before unloading the rolling stock, thereby burns the lubricant due to the high belt temperature completely in the remaining Walzenumassin. Only after renewed threading of the next rolling stock, the roll gap lubrication is switched on again. The head and foot of the rolling stock are therefore rolled ungeschmiert. This, however, adversely affects the Rolling, since the foot of the rolling stock, which is usually the coldest, requires the highest rolling force.
  • the invention is based on the object in the operation of a rolling stand in a cost effective and efficient way to remove the lubricant from the rollers of the mill stand gentle to the roller.
  • the object is achieved by a cleaning device for removing a lubricant from the rolls of a roll stand, wherein the cleaning device comprises at least one ultrasonic generator for generating ultrasonic waves, wherein the ultrasonic waves with the aid of a cleaning liquid to the surface of the rollers are conductive.
  • the object is also achieved according to the invention by a method for removing a lubricant from the rolls of a roll stand, wherein a cleaning liquid is conveyed to the surface of the rolls and ultrasonic waves are conducted to the surface of the rolls by means of the cleaning liquid.
  • the invention is based on the finding that the pressure of the cleaning liquid can be reduced, but still there is an intensive surface cleaning with a high efficiency by the cleaning is supplemented by ultrasonic waves, which propagate with the cleaning liquid to the surface of the roller and increase the cleaning effect .
  • Ultrasound is known to work even in small wells of the surface and mechanically bring adhering particles or substances into solution. Thanks to the ultrasonic waves, the risk of damage to the surface of the roller is minimized.
  • notches on the surface of the roller, such as fire cracks can be cleaned efficiently.
  • the cleaning liquid is applied in particular to the roll surface at a pressure of 5 to 15 bar, the pressure being about ten times lower than the required pressure according to FIG JP 2002-178011-A ,
  • the at least one ultrasonic generator is integrated in particular in the cleaning device, and surrounded by the cleaning liquid, so that the ultrasonic waves are delivered directly to the cleaning liquid and forwarded with this.
  • the result is a fluid bridge between the ultrasonic generator and the roller surface, which transmits the sound waves.
  • This type of cleaning can be applied to both the work rolls and the back-up rolls of a rolling stand.
  • the main advantage of such a cleaning is that the lubrication can be used for the whole band foot and for the essential part of the band head. This reduces the rolling force, resulting in a significant energy saving effect.
  • the product range is broadened: with an identical design of the system (drives, hydraulics and stands), harder steel products can be rolled.
  • water is used as the cleaning agent. Since water is chemically neutral, the use of water is gentle on the rollers. In addition, water is anyway a wide application in the rolling process, so that in a rolling mill large amounts of water are available.
  • water is diverted from a cooling water circuit for the rolling stand by the water is supplied via a supply line of the cleaning device and this supply line is a branch of the cooling water circuit for the roller.
  • this supply line is a branch of the cooling water circuit for the roller.
  • the ultrasonic generator for generating ultrasonic waves having a frequency between 20 kHz and 2 MHz, in particular between 35 kHz and 200 kHz, set.
  • This frequency range has proved to be particularly advantageous for the ultrasonic cleaning of fine dirt.
  • at least two ultrasonic generators of different frequency are provided, e.g. an ultrasonic generator with 40 kHz and an ultrasonic generator with 80 kHz frequency.
  • a sealing element which faces a roll gap between the rolls, so that the sealing element seals the roll against an outflowing liquid in the direction of rotation of the roll.
  • an opening facing away from the roll gap is provided on the cleaning device, by which the cleaning liquid is conveyed to the surface of the roller.
  • the cleaning device is arranged at least upstream of the respective roller.
  • cleaning devices can also be provided on the outlet side. Since the cleaning device is characterized by a manageable number of additional components, it requires a small installation space and can be easily installed in a protected installation position in existing components of the mill stand.
  • the cleaning device is integrated in particular in a chock of the work rolls or in a chilled beam for the rolling stand.
  • at least one inlet side arranged cleaning device is provided in reversibly operated rolling stands are two cleaning devices per roll useful - an inlet and an outlet side.
  • the cleaning liquid contains an emulsifier.
  • the cleaning performance is increased because lubricant particles that are thrown up in the cleaning process, not so easy to settle on the roll surface again.
  • the same emulsifier is used, which is admixed with the lubricant. In this way, it is ensured that no additional resources must be made available, but the cleaning of the roll surface is carried out only with the help of resources that are required and permitted anyway for the operation of the rolling mill.
  • the temperature of the cleaning liquid is between 0 ° C and 70 ° C.
  • the temperature of the cleaning liquid corresponds to an ambient temperature, so that no additional heating effort for the cleaning liquid is required, or such a heating effort is limited.
  • the cleaning device is preferably active only between a tapping of a preceding rolling stock by means of the roll stand and a tapping of a subsequent rolling stock.
  • a tapping of a preceding rolling stock by means of the roll stand and a tapping of a subsequent rolling stock.
  • the cleaning process is interrupted and normal operation of the rolling mill resumed.
  • a rolling stand 2 which comprises two work rolls 4 and two support rollers 6. Between the work rolls, a roll gap 8 is formed, through which rolled goods, run in the embodiment shown rolling belts.
  • Fig. 1 is a preceding, already rolled rolled strip 10 with a reduced thickness, shown, the foot part is still in the nip 8, and a subsequent, prepared for rolling rolled strip 12th
  • a lubricant is supplied to the work rolls 4 through lubricant nozzles 14.
  • the nip 8 must be free of lubricant, so that the rolled strip 12 can be easily drawn into the rolling stand 2.
  • a cleaning device 16 per drive roller 4 per a cleaning device 16 is provided with the aid of a cleaning liquid, in the illustrated embodiment, water is applied to the surfaces of the work rolls 4.
  • an ultrasonic generator 18 is integrated, with the aid of which ultrasonic waves are generated, which are conducted by means of the water from the cleaning device 16 to the surface of the work rolls 4.
  • the respective cleaning device 16 is 16 installed in the cooling circuit of the work rolls 4 and attached to an inlet side fender 20 in the illustrated embodiment.
  • the function of the mudguard 20 is to prevent cooling water from reaching the rolled strip 10, 12.
  • the coolant circuit has per work roll on the inlet and outlet side a coolant supply 22, which opens into a chilled beam 24 which extends substantially over the length of the work rolls perpendicular to the plane of the drawing.
  • a coolant supply 22 which opens into a chilled beam 24 which extends substantially over the length of the work rolls perpendicular to the plane of the drawing.
  • a Supply line 26 is branched, through which water is introduced into the cleaning device 16.
  • the structure of the cleaning device 16 is the FIGS. 2 and 3 refer to.
  • the cleaning device 16 has a cavity 28 which is filled with water during operation.
  • the ultrasonic generator 18 is arranged, so that the ultrasonic generator 18 is in particular continuously washed by the water during operation, which is conveyed in the direction of the roll surface.
  • a sealing element 32 which is formed in the manner of a sealing lip arranged. In particular, by its contact with the roll surface, the sealing element prevents water from the cleaning device 16 during the rotational movement of the work roll 4 down to the rolled strip 10, 12, flows.
  • an opening 36 is formed through which the water is passed from the cleaning device 16 in the opposite direction to the direction of rotation of the work roll 4 to the roll surface.
  • the lower roller 4 shows the opening 36 down, so that additionally acts gravity and enhances the flow of cleaning fluid.
  • openings which are not shown here in detail can also be provided in the region of the front sides of the work rolls 4. In this case, the lateral drainage of the cleaning liquid is collected, for example via lines or baffles and can be recycled.
  • baffles 38 are provided in the cleaning device 16, which cause a uniform flow through the cavity 38, so that the formation of dead zones in the cavity 28 is suppressed.
  • the water transmits the sound waves from the ultrasonic generator 18 to the roll surface and thereby forms a kind of liquid bridge between the ultrasonic generator 18 and the work roll 4.
  • the lubricant is atomized at the roll surface and removed via the water.
  • the water, which is used as a cleaning liquid, is conveyed to the work roll 4 at a pressure of about 10 bar and in particular has a temperature which corresponds to the temperature resulting from the process control and / or the plant condition. Thus, in particular, no further heating measures for the removal of the lubricant from the roll surface are required.
  • the fluidic connection between the cleaning device 16, the cooling water circuit and a lubricant circuit of the roll stand 2 is in Fig. 4 shown.
  • the reference numeral 40 is in Fig. 4 denotes a lubricant tank and the reference numeral 42 an emulsifier tank.
  • the lubricant, the emulsifier, and water from a scaffold cooling water supply conduit 48 are brought together in a mixer 44 and supplied via a lubricant conduit 46 to the lubricant nozzle 14, which in the embodiment shown is located below the mudguard 20 in the vicinity of the nip 8.
  • Cooling water is introduced from the water supply line 48 into the cooling water line 22, which is sprayed onto the surface of the work roll 4 via the cooling bars 24. A portion of the cooling water is diverted via the supply line 26 before it has reached the chilled beam 24.
  • the cooling water flow is in a ratio to the cleaning flow between 10: 1 to 2: 1.
  • the part of the water in the feed line 26 is mixed in a second mixer 50 with the emulsifier from the emulsifier tank 42 and then introduced into the cleaning device 16.
  • an emulsifier line 52 leads directly from the emulsifier tank 42 to the second mixer 50, which likewise is arranged on the protective plate 20 like the cleaning device 16.
  • the emulsifier increases the efficiency of the cleaning fluid.
  • the supply line 26 opens into the second mixer 50th
  • the cooling water and the cleaning water, which runs off the side of the work rolls 4, is finally collected in a cooling water sump 54 and discharged from the rolling mill 2 for processing.
  • Characteristic of the cooling water circuit according to Fig. 4 is that with the aid of the valves 56a and 56b, the water supply in the lines 22 and 26 depending on the rolling process can be controlled dynamically and in a short time.
  • the water supply to the cleaning device 16 is interrupted, so that the entire amount of water in the cooling water line 22 is used for cooling purposes.
  • the cleaning device 16 is only briefly switched on between a tapping of the preceding rolled strip 10 and a tapping of the following rolled strip 12.
  • a portion of the water in the cooling water line 22 is diverted into the supply line 26 and finally enters the cleaning device 16.
  • the cleaning device 16 flows at least from the inlet side chilled beam 24 less water to the roll surface.
  • this has the positive side effect that the lubricant is easier to solve by heating the roll surface.
  • the rolling mill 2 is characterized not only by an efficient operation thanks to the increase in the coefficient of friction when starting the rolling bands 10, 12, but also by a minimized energy requirement and by a potentially constant water requirement.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (16) sowie ein Verfahren zum Entfernen eines Schmierstoffs von den Walzen (4) eines Walzgerüsts (2). Im Hinblick auf eine kostengünstige und effiziente Reinigung der Walzen (4) umfasst die Reinigungsvorrichtung (16) mindestens einen Ultraschallgenerator (18) zum Erzeugen von Ultraschallwellen, wobei die Ultraschallwellen mit Hilfe einer Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walzen (4) geleitet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Entfernen eines Schmiermittels von den Walzen eines Walzgerüstes.
  • Walzgerüste, insbesondere in Warmbreitbandstraßen, enthalten in der Regel Vorrichtungen zur Walzspaltschmierung, die für gewöhnlich an der Einlaufseite des Walzgerüsts im Bereich der Arbeitswalze montiert sind. Ein Schmierstoff wird auf die Arbeitswalze aufgebracht, wobei als Schmierstoff meist eine Wasser-Öl-Emulsion aufgesprüht wird. Der Schmierstoff reduziert den Reibungskoeffizienten zwischen der jeweiligen Walze und dem Walzgut deutlich. Dadurch sinken die Walzkräfte und die Oberflächenqualität des Walzguts wird verbessert. Dies führt dazu, dass wenige Walzschritte erforderlich sind und/oder das Profil und die Planheit des Walzgutes können durch einen größeren Freiheitsgrad bei der Walzkraft besser beeinflusst werden. Zudem ist der Energieverbrauch reduziert und das Produktionsspektrum vergrößert.
  • Vor dem Anstich des Walzguts, welches beispielsweise ein Walzband ist, müssen die Walzen, insbesondere die Arbeitswalzen, jedoch frei von Schmierstoff sein, um den Reibungskoeffizienten der Walze wieder zu erhöhen, sonst besteht das Risiko, dass das Walzgut nicht in das Walzgerüst eingezogen wird, was zu einer Unterbrechung des Walzprozesses führt. Aus diesem Grund wird kurz vor Ausfädeln des Walzguts die Walzspaltschmierung abgeschaltet, dadurch verbrennt das Schmiermittel durch die hohe Bandtemperatur vollständig bei den restlichen Walzenumläufen. Erst nach dem erneuten Einfädeln des nächsten Walzguts wird die Walzspaltschmierung wieder zugeschaltet. Kopf und Fuß des Walzguts werden also ungeschmiert gewalzt. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf den Walzvorgang aus, da der Fuß des Walzguts, der in der Regel am kältesten ist, die höchste Walzkraft erfordert.
  • Aus der Offenlegungsschrift JP 2002-178011-A ist bekannt nach dem Ausfädeln des vorherigen Walzbandes durch Aufsprühen von warmem Wasser unter Druck den Schmierstoff von der Walze gezielt zu entfernen. Der dafür benötigte Wasserdruck liegt, je nach Temperatur des Wassers, zwischen 3 MPa und 15 MPa. Die Wassertemperatur beträgt dabei mindestens 50°C. Nachteilig hierbei ist, dass die Erzeugung von Druck und das Aufheizen des Wassers, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen, jedoch sehr energieaufwendig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Betrieb eines Walzgerüsts auf kostengünstige und effiziente Weise den Schmierstoff von den Walzen des Walzgerüstes walzenschonend zu entfernen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Entfernen eines Schmierstoffs von den Walzen eines Walzgerüsts, wobei die Reinigungsvorrichtung mindestens einen Ultraschallgenerator zum Erzeugen von Ultraschallwellen umfasst, wobei die Ultraschallwellen mit Hilfe einer Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walzen leitbar sind.
  • Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Entfernen eines Schmierstoffs von den Walzen eines Walzgerüsts, wobei eine Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walzen befördert wird und mittels der Reinigungsflüssigkeit Ultraschallwellen zur Oberfläche der Walzen geleitet werden.
  • Die im Zusammenhang mit der Reinigungsvorrichtung nachstehend aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das Verfahren übertragen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Druck der Reinigungsflüssigkeit reduziert werden kann, wobei jedoch weiterhin eine intensive Oberflächenreinigung mit einer hohen Effizienz vorliegt, indem die Reinigung durch Ultraschallwellen ergänzt wird, welche mit der Reinigungsflüssigkeit zu der Oberfläche der Walze propagieren und die Reinigungswirkung erhöhen. Ultraschall ist dafür bekannt, auch in kleinen Vertiefungen der Oberfläche zu wirken und anhaftende Partikel oder Stoffe mechanisch in Lösung zu bringen. Dank der Ultraschallwellen wird die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche der Walze minimiert. Zudem können auch Kerben an der Oberfläche der Walze, z.B. Brandrisse, effizient gereinigt werden. Die Reinigungsflüssigkeit wird insbesondere mit einem Druck von 5 bis 15 bar auf die Walzenoberfläche aufgebracht, wobei der Druck etwa um das Zehnfache niedriger ist als der erforderliche Druck gemäß JP 2002-178011-A . Der mindestens eine Ultraschallgenerator ist insbesondere in der Reinigungsvorrichtung integriert, und von der Reinigungsflüssigkeit umgeben, so dass die Ultraschallwellen unmittelbar an die Reinigungsflüssigkeit abgegeben werden und mit dieser weitergeleitet werden. Es entsteht eine Flüssigkeitsbrücke zwischen dem Ultraschallgenerator und der Walzenoberfläche, die die Schallwellen überträgt. Diese Art der Reinigung kann sowohl bei den Arbeitswalzen als auch bei den Stützwalzen eines Walzgerüsts angewendeten werden.
  • Der Hauptvorteil einer derartigen Reinigung ist, dass die Schmierung für den ganzen Bandfuß und für den wesentlichen Teil des Bandkopfes verwendet werden kann. Dadurch sinkt die Walzkraft, was einen wesentlichen Energiespareffekt nach sich zieht. Außerdem erweitert sich deswegen das Produktspektrum: mit identischer Auslegung der Anlage (Antriebe, Hydraulik und Ständer) können härtere Stahlgüter gewalzt werden.
  • Zweckdienlicherweise wird als Reinigungsmittel Wasser verwendet. Da Wasser chemisch neutral ist, ist die Verwendung von Wasser schonend für die Walzen. Zudem findet Wasser ohnehin eine breite Anwendung beim Walzvorgang, so dass bei einer Walzstraße große Mengen an Wasser zur Verfügung stehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird Wasser von einem Kühlwasserkreislauf für das Walzgerüst abgezweigt, indem das Wasser über eine Zufuhrleitung der Reinigungsvorrichtung zugeführt wird und diese Zufuhrleitung eine Abzweigung des Kühlwasserkreislaufs für die Walze ist. Insbesondere kann dabei während der Reinigungsphase der Wasserverbrauch für das Walzgerüst konstant gehalten werden, es erfolgt lediglich eine Umverteilung des Wassers, indem ein Teil des Kühlwassers der Reinigungsvorrichtung zugeführt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Walzentemperatur etwas ansteigt, so dass die Reinigungsleistung durch die höhere Walzentemperatur, bei der sich der Schmierstoff besser von der Walzenoberfläche löst, unterstützt wird.
  • Vorzugsweise wird der Ultraschallgenerator zum Erzeugen von Ultraschallwellen mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 2 MHz, insbesondere zwischen 35 kHz und 200 kHz, eingestellt. Dieser Frequenzbereich hat sich für die Ultraschallreinigung von Feinschmutz als besonders vorteilhaft erwiesen. Zweckdienlicherweise sind mindestens zwei Ultraschallgeneratoren mit unterschiedlicher Frequenz vorgesehen, z.B. ein Ultraschallgenerator mit 40 kHz und ein Ultraschallgenerator mit 80 kHz Frequenz.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante ist ein Dichtungselement vorgesehen, das einem Walzspalt zwischen den Walzen zugewandt ist, so dass das Dichtungselement die Walze gegen eine herausströmende Flüssigkeit in Drehrichtung der Walze abdichtet. Mit Hilfe des Dichtungselements wird verhindert, dass die Reinigungsflüssigkeit aufgrund der Drehbewegung der Walze zum Walzgut fließt und dabei das Walzgut unnötig gekühlt wird.
  • Um eine Ausbreitung der Reinigungsflüssigkeit entgegen der Drehrichtung der Walze zu ermöglichen, ist eine dem Walzspalt abgewandte Öffnung an der Reinigungsvorrichtung vorgesehen, durch welche die Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walze befördert wird. Durch den Austritt der Reinigungsflüssigkeit gegen die Drehrichtung der Walze wird sichergestellt, dass von der Walzenoberfläche gelöster Schmierstoff nicht in Drehrichtung der Walze abgeführt wird und mit dem Walzgut nicht in Kontakt kommt.
  • Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung mindestens einlaufseitig der jeweiligen Walze angeordnet. Bei einem reversiblen Walzgerüst können auch auslaufseitig Reinigungsvorrichtungen vorgesehen sein. Da die Reinigungsvorrichtung sich durch eine überschaubare Anzahl an zusätzlichen Bauteilen auszeichnet, benötigt sie einen geringen Einbauplatz und kann auf einfache Weise in geschützter Einbauposition in bereits vorhandenen Komponenten des Walzgerüstes installiert werden. Dabei ist die Reinigungsvorrichtung insbesondere in einem Einbaustück der Arbeitswalzen oder in einem Kühlbalken für das Walzgerüst integriert. Im Hinblick auf eine besonders wirkungsvolle Oberflächenreinigung ist pro Walze mindestens eine, einlaufseitig angeordnete Reinigungsvorrichtung vorgesehen, bei reversibel betriebenen Walzgerüsten sind zwei Reinigungsvorrichtungen pro Walze sinnvoll - eine einlauf- und eine auslaufseitige.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante enthält die Reinigungsflüssigkeit einen Emulgator. Mit Hilfe des Emulgators wird die Reinigungsleistung erhöht, da Schmierstoffpartikel, die im Reinigungsprozess hoch geschleudert werden, sich nicht so leicht an der Walzenoberfläche wieder absetzen können. Verwendet wird dabei insbesondere der gleiche Emulgator, der dem Schmierstoff beigemischt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass keine zusätzlichen Betriebsmittel zur Verfügung gestellt werden müssen, sondern die Reinigung der Walzenoberfläche erfolgt nur mit Hilfe von Betriebsmitteln, die ohnehin zum Betrieb des Walzgerüstes erforderlich und zugelassen sind.
  • Zweckdienlicherweise beträgt die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit zwischen 0°C und 70°C. Insbesondere entspricht die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit einer Umgebungstemperatur, so dass kein zusätzlicher Heizaufwand für die Reinigungsflüssigkeit erforderlich ist, oder ein solcher Heizaufwand sich in Grenzen hält.
  • Um die Reinigungszeit möglichst kurz zu halten, ist die Reinigungsvorrichtung bevorzugt nur zwischen einem Abstich eines vorhergehenden Walzguts mittels des Walzgerüsts und einem Anstich eines nachfolgenden Walzguts aktiv. Dadurch wird nur der Teil der Walze gereinigt, der mit dem Kopf des nachfolgenden Walzguts in Kontakt kommt. Wenn das nachfolgende Walzband bereits im Walzspalt eingezogen ist, wird der Reinigungsvorgang unterbrochen und der Normalbetrieb des Walzgerüstes wieder aufgenommen. Insbesondere bei längeren Pausen zwischen zwei Walzbändern kann es jedoch vorkommen, dass die Reinigung der Walzenoberfläche nicht mit dem Abstich beginnt bzw. dass nicht bis zum Anstich durchgehend gereinigt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen schematisch und stark vereinfacht:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein Walzgerüst mit einer Ultraschallreinigung der Arbeitswalzen,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch eine Reinigungsvorrichtung für eine obere Arbeitswalze des Walzgerüsts gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt durch die Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 2,
    Fig. 4
    einen Kühlmittelkreislauf und einen Schmiermittelkreislauf einer Walze.
  • Die gleichen Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
  • In Fig. 1 ist ein Walzgerüst 2 dargestellt, das zwei Arbeitswalzen 4 sowie zwei Stützwalzen 6 umfasst. Zwischen den Arbeitswalzen ist ein Walzspalt 8 gebildet, durch welchen Walzgüter, im gezeigten Ausführungsbeispiel Walzbänder laufen. In Fig. 1 ist ein vorhergehendes, bereits gewalztes Walzband 10 mit einer reduzierten Dicke, abgebildet, dessen Fußteil sich noch im Walzspalt 8 befindet, sowie ein nachfolgendes, zum Walzen vorbereitetes Walzband 12.
  • Zum Reduzieren des Reibungskoeffizienten zwischen dem jeweiligen Walzband 10, 12 und den Arbeitswalzen 4 wird den Arbeitswalzen 4 durch Schmierstoffdüsen 14 ein Schmierstoff zugeführt. Vor dem Anstich des nachfolgenden Walzbandes 12 muss jedoch der Walzspalt 8 schmierstofffrei sein, damit das Walzband 12 problemlos in das Walzgerüst 2 eingezogen werden kann. Hierfür ist pro Antriebswalze 4 je eine Reinigungsvorrichtung 16 vorgesehen, mit deren Hilfe eine Reinigungsflüssigkeit, im gezeigten Ausführungsbeispiel Wasser, auf die Oberflächen der Arbeitswalzen 4 aufgebracht wird. In der Reinigungsvorrichtung 16 ist ein Ultraschallgenerator 18 integriert, mit dessen Hilfe Ultraschallwellen erzeugt werden, die mittels des Wassers aus der Reinigungsvorrichtung 16 zur Oberfläche der Arbeitswalzen 4 geleitet werden. Die jeweilige Reinigungsvorrichtung 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel 16 im Kühlkreislauf der Arbeitswalzen 4 eingebaut und an einem einlaufseitigen Schutzblech 20 befestigt. Die Funktion des Schutzblechs 20 ist es zu verhindern, dass Kühlwasser zum Walzband 10, 12 gelangt.
  • Der Kühlmittelkreislauf weist pro Arbeitswalze einlauf- und auslaufseitig eine Kühlmittelzuführung 22 auf, die in einen Kühlbalken 24 mündet, der sich im Wesentlichen über die Länge der Arbeitswalzen senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt. Von der Kühlmittelzuführung 22 ist einlaufseitig außerdem eine Zufuhrleitung 26 abgezweigt, durch welche Wasser in die Reinigungsvorrichtung 16 eingeleitet wird.
  • Der Aufbau der Reinigungsvorrichtung 16 ist den Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Die Reinigungsvorrichtung 16 weist einen Hohlraum 28 auf, der in Betrieb mit Wasser befüllt ist. Im Hohlraum 28 ist der Ultraschallgenerator 18 angeordnet, so dass der Ultraschallgenerator 18 im Betrieb insbesondere kontinuierlich vom Wasser umspült wird, das in Richtung zur Walzenoberfläche hin befördert wird. An einer dem Walzspalt 8 zugewandten Seite 30 der Reinigungsvorrichtung 16 ist ein Dichtungselement 32, das nach Art einer Dichtungslippe ausgebildet ist, angeordnet. Insbesondere durch seinen Kontakt mit der Walzenoberfläche verhindert das Dichtungselement, dass Wasser aus der Reinigungsvorrichtung 16 bei der Drehbewegung der Arbeitswalze 4 nach unten, zum Walzband 10, 12, fließt. Lediglich an einer dem Walzspalt 8 abgewandten Seite 34 der Reinigungsvorrichtung 16 ist eine Öffnung 36 ausgebildet, durch welche das Wasser aus der Reinigungsvorrichtung 16 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Arbeitswalze 4 zur Walzenoberfläche geleitet wird. Bei der unteren Walze 4 (siehe Fig. 1) zeigt die Öffnung 36 nach unten, so dass zusätzlich die Schwerkraft wirkt und den Abfluss der Reinigungsflüssigkeit verstärkt. Alternativ oder ergänzend zu den dem Walzspalt 8 abgewandten Öffnungen 36 können auch hier nicht näher gezeigte Öffnungen im Bereich der Stirnseiten der Arbeitswalzen 4 vorgesehen sein. In diesem Fall wird der seitliche Abfluss der Reinigungsflüssigkeit z.B. über Leitungen oder Leitbleche aufgefangen und kann in Kreislauf geführt werden.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind in der Reinigungsvorrichtung 16 optional Leitbleche 38 vorgesehen, die eine gleichmäßige Durchflutung des Hohlraums 38 bewirken, so dass die Bildung von Totzonen im Hohlraum 28 unterdrückt wird.
  • Das Wasser überträgt die Schallwellen vom Ultraschallgenerator 18 zur Walzenoberfläche und bildet dadurch eine Art Flüssigkeitsbrücke zwischen dem Ultraschallgenerator 18 und der Arbeitswalze 4. Über die Ultraschallwellen im Wasser wird der Schmierstoff an der Walzenoberfläche zerstäubt und über das Wasser entfernt. Das Wasser, das als Reinigungsflüssigkeit eingesetzt wird, wird mit einem Druck von ca. 10 bar zur Arbeitswalze 4 befördert und weist insbesondere eine Temperatur auf, die der aus der Prozessführung und/oder den Anlagenzustand resultierenden Temperatur entspricht. Somit sind insbesondere keine weiteren Heizungsmaßnahmen für die Entfernung des Schmierstoffes von der Walzenoberfläche erforderlich.
  • Die strömungstechnische Verbindung zwischen der Reinigungsvorrichtung 16, dem Kühlwasserkreislauf und einem Schmierstoffkreislauf des Walzgerüstes 2 ist in Fig. 4 gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 40 ist in Fig. 4 ein Schmierstofftank bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 42 ein Emulgatortank. Der Schmierstoff, der Emulgator sowie Wasser aus einer Wasserversorgungsleitung 48 für die Gerüstkühlung werden in einem Mischer 44 zusammengebracht und über eine Schmierstoffleitung 46 der Schmierstoffdüse 14, die im gezeigten Ausführungsbeispiel unterhalb des Schutzbleches 20 in der Nähe des Walzspaltes 8 angeordnet ist, zugeführt.
  • Aus der Wasserversorgungsleitung 48 wird in die Kühlwasserleitung 22 Kühlwasser eingeleitet, das über die Kühlbalken 24 auf die Oberfläche der Arbeitswalze 4 aufgesprüht wird. Ein Teil des Kühlwassers wird über die Zufuhrleitung 26 umgeleitet, bevor es die Kühlbalken 24 erreicht hat. Der Kühlwasserstrom steht dabei in einem Verhältnis zum Reinigungsstrom zwischen 10:1 bis 2:1. Der Teil des Wassers in der Zufuhrleitung 26 wird in einem zweiten Mischer 50 mit dem Emulgator aus dem Emulgatortank 42 vermischt und anschließend in die Reinigungsvorrichtung 16 eingeleitet. Zu diesem Zweck führt eine Emulgatorleitung 52 direkt vom Emulgatortank 42 zum zweiten Mischer 50, der ebenfalls wie die Reinigungsvorrichtung 16 am Schutzblech 20 angeordnet. Durch den Emulgator wird die Effizienz der Reinigungsflüssigkeit erhöht. Auch die Zufuhrleitung 26 mündet in den zweiten Mischer 50.
  • Das Kühlwasser sowie das Reinigungswasser, das seitlich an den Arbeitswalzen 4 abläuft, wird schließlich in einem Kühlwassersumpf 54 aufgefangen und zur Aufbereitung aus dem Walzgerüst 2 abgeleitet.
  • Charakteristisch für den Kühlwasserkreislauf gemäß Fig. 4 ist, dass mit Hilfe der Ventile 56a und 56b die Wasserzuführung in den Leitungen 22 und 26 in Abhängigkeit vom Walzvorgang dynamisch und in kurzer Zeit gesteuert werden kann. Beispielsweise wird während des Walzens des vorhergehenden Walzbandes 10 die Wasserzufuhr zur Reinigungsvorrichtung 16 unterbrochen, so dass die gesamte Wassermenge in der Kühlwasserleitung 22 zu Kühlzwecken verwendet wird. Die Reinigungsvorrichtung 16 wird nur kurzzeitig zwischen einem Abstich des vorhergehenden Walzbandes 10 und einem Anstich des nachfolgenden Walzbandes 12 eingeschaltet. Hierfür wird ein Teil des Wassers in der Kühlwasserleitung 22 in die Zufuhrleitung 26 umgeleitet und gelangt schließlich in die Reinigungsvorrichtung 16. Insbesondere solange die Reinigungsvorrichtung 16 aktiv ist, fließt zumindest aus dem einlaufseitigen Kühlbalken 24 weniger Wasser zur Walzenoberfläche. Dies hat jedoch den positiven Nebeneffekt, dass durch das Aufheizen der Walzenoberfläche der Schmierstoff leichter lösbar ist.
  • Insgesamt wird sowohl während des Walzens des Walzbandes 10 als auch zwischen dem Abstich und dem darauffolgenden Anstich des neuen Walzenbandes 12 trotz Reinigung der Walzenoberfläche mit Kühlwasser die gleiche Menge an Kühlwasser verwendet. Das Walzgerüst 2 zeichnet sich somit nicht nur durch einen effizienten Betrieb dank der Erhöhung des Reibungskoeffizienten beim Anlauf der Walzbänder 10, 12, sondern auch durch einen minimierten Energiebedarf und durch einen potentiell konstanten Wasserbedarf aus.

Claims (20)

  1. Reinigungsvorrichtung (16) zum Entfernen eines Schmierstoffs von den Walzen (4) eines Walzgerüsts (2), umfassend mindestens einen Ultraschallgenerator (18) zum Erzeugen von Ultraschallwellen, wobei die Ultraschallwellen mit Hilfe einer Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walzen (4) leitbar sind.
  2. Reinigungsvorrichtung (16) nach Anspruch 1,
    wobei die Reinigungsflüssigkeit Wasser ist.
  3. Reinigungsvorrichtung (16) nach Anspruch 2,
    mit einer Zufuhrleitung (26) für Wasser, wobei die Zufuhrleitung (26) eine Abzweigung eines Kühlwasserkreislaufs für das Walzgerüst (2) ist.
  4. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Ultraschallgenerator zum Erzeugen von Ultraschallwellen mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 2 MHz, insbesondere zwischen 35-200 kHz, ausgebildet ist.
  5. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    umfassend ein einem Walzspalt (8) zwischen den Walzen (4) zugewandtes Dichtungselement (32), das mindestens eine Walze (4) abdichtet.
  6. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine einem Walzspalt (8) zwischen den Walzen (4) abgewandte Öffnung (36) für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist.
  7. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    die zumindest einlaufseitig der jeweiligen Walze (4) angeordnet ist.
  8. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Reinigungsflüssigkeit einen Emulgator enthält.
  9. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit zwischen 0°C und 70°C ist.
  10. Reinigungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    die zwischen einem Abstich und einem nachfolgenden Anstich mittels des Walzgerüsts (2) aktiv ist.
  11. Verfahren zum Entfernen eines Schmierstoffs von den Walzen (4) eines Walzgerüsts (2), wobei eine Reinigungsflüssigkeit zur Oberfläche der Walzen (4) befördert wird und mittels der Reinigungsflüssigkeit Ultraschallwellen zur Oberfläche der Walzen (4) geleitet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    wobei als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    wobei das Wasser von einem Kühlwasserkreislauf für das Walzgerüst (2) abgezweigt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    wobei eine Frequenz der Ultraschallwellen zwischen 20 kHz und 2 MHz, insbesondere zwischen 35-200 kHz, eingestellt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 14,
    wobei mindestens eine Walze (4) mittels eines Dichtungselements (32) gegen ein Herausströmen der Reinigungsflüssigkeit in Drehrichtung der Walze (4) abgedichtet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    wobei die Reinigungsflüssigkeit durch eine einem Walzspalt (8) zwischen den Walzen (4) abgewandte Öffnung der Reinigungsvorrichtung (16) zur Oberfläche der entsprechenden Walze (4) befördert wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
    wobei die jeweilige Walze (4) zumindest einlaufseitig gereinigt werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
    wobei ein Emulgator der Reinigungsflüssigkeit beigemischt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
    wobei die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit zwischen 0°C und 70°C eingestellt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19,
    wobei die Reinigungsvorrichtung (16) zwischen einem Abstich und einem nachfolgenden Anstich mittels des Walzgerüsts (2) aktiviert wird.
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