EP2794136A1 - Method and device for cooling rolls - Google Patents

Method and device for cooling rolls

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EP2794136A1
EP2794136A1 EP12798664.4A EP12798664A EP2794136A1 EP 2794136 A1 EP2794136 A1 EP 2794136A1 EP 12798664 A EP12798664 A EP 12798664A EP 2794136 A1 EP2794136 A1 EP 2794136A1
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EP
European Patent Office
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pressure
coolant
gap
volume flow
cooling
Prior art date
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Application number
EP12798664.4A
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German (de)
French (fr)
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EP2794136B1 (en
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Matthias Kipping
Ralf Seidel
Johannes Alken
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Siemag AG
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • 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
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • 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
    • B21B2027/103—Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally

Definitions

  • the present invention relates to the cooling of rolls, in particular of work rolls in a rolling mill with a cooling liquid.
  • the gap between the cooling shell and the roller must be regulated. It is desirable that cooling medium flow past the roll surface at a high speed to effectively cool the roll. To press a cooling medium through the gap, a corresponding pressure is necessary. From the general state of the art it is known that distance sensors can be used to measure the height of a gap.
  • a disadvantage of such a distance measurement is often that distance measurements in the flow between the cooling shell and the roll surface are difficult or inaccurate. If, however, the distances, for example, indirectly determined by measuring the travel of a piston for employment of the cooling shell to the roll surface, also measurement inaccuracies and thus employment errors can occur. In particular, in this case, the current position of the roller is not known, so that the control can not adequately react in the case of short-term occurring jumps of the roller.
  • Failure to place the cooling tray against the roller can result in damage from a collision of the roller with the cooling tray or overheating of the roller. Overheating the roller can damage the roller or reduce the quality of the rolled strip.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved, in particular reliable and robust system for the employment of a cooling shell on a roll surface.
  • Another object of the invention is to overcome at least one of the above disadvantages.
  • the above object is solved by the features of claim 1, which is directed to a method for cooling a roll, in particular a work roll of a hot rolling plant.
  • the method includes feeding coolant through a nozzle into a gap between at least a portion of the roll surface and a cooling bowl engageable with the portion of the roll surface, and adjusting the gap height between the cooling shell and the roll surface.
  • the adjustment or regulation of the gap height takes place either on the basis of a measurement of the coolant pressure or a measurement of the volume flow of the supplied coolant.
  • the coolant pressure or the volume flow of the coolant is an indicator of the gap distance.
  • the method according to the invention is no longer dependent on an error-prone distance measurement between the cooling shell and the roll surface and permits an accurate determination of the gap spacing as a function of the measured coolant pressure or volume flow.
  • the method according to the invention automatically detects, in particular, a change in position of the roller.
  • the adjustment comprises an increase in the distance (the gap height) between the roller and the cooling shell when the measured coolant pressure or volume flow is above a predefinable upper limit value. This can be counteracted in particular a collision between the roller and the cooling shell. It is also possible to shut down the system if it falls below an upper limit to avoid damage and longer downtimes and production downtime.
  • the distance (the gap height) between the roller and the cooling shell is reduced when the measured coolant pressure or volume flow of the coolant is below a predefinable lower limit.
  • the adjustment of the distance or the gap height can be done by known to those skilled Anzustell listeningen, such as by (hydraulic or pneumatic) piston-cylinder units. But other electrical, mechanical or electro-mechanical Anzustell drivingen are possible.
  • the coolant is supplied with a known or defined volume flow of the nozzle (and thus the gap).
  • the adjustment or regulation of the distance between the roller and the cooling shell takes place after measurement of the coolant pressure, preferably using a previously determined pressure-distance characteristic, which corresponds to the known volume flow of the coolant.
  • the volume flow of the supplied coolant is kept constant and the measured coolant pressure is compared by means of a constant-volume flow corresponding pressure-distance characteristic with a predetermined nominal height of the gap.
  • a control difference resulting from the comparison can be used as a proviso for adjusting or adapting the gap height.
  • the pressure of the supplied coolant is kept constant and the measured volume flow of the coolant is compared with a predeterminable desired height of the gap via a volume flow / distance characteristic corresponding to the pressure maintained constant.
  • a control difference resulting from this comparison can be used as a proviso for adjusting the gap height.
  • the actual coolant pressure is measured by a pressure sensor and associated with the aid of a pressure-distance characteristic of an actual gap height.
  • the coolant volume flow is kept constant in accordance with the pressure-distance characteristic used.
  • This actual gap height is compared with a predefinable target gap height.
  • the difference from this comparison is preferably passed to a controller. In accordance with the difference, the gap distance is subsequently adjusted (by output of an adjustment value).
  • the actual coolant pressure is measured by a pressure sensor.
  • the coolant volume flow is kept constant.
  • a predefinable setpoint height is assigned to a setpoint pressure with the aid of a pressure-distance characteristic line corresponding to the constant volume flow.
  • This target pressure is compared with the measured actual coolant pressure.
  • a resulting difference is preferably directed to a controller. In accordance with the difference, the gap distance is subsequently adjusted (by output of an adjustment value).
  • the actual volume flow rate is measured by a volumetric flow meter and assigned to an actual gap height with the aid of a volume flow / distance characteristic curve.
  • the coolant pressure is kept constant in accordance with the pressure-distance characteristic used.
  • the actual gap height is compared with a predefinable target gap height. The difference from this comparison is preferably passed to a controller. This outputs a control value to a starting device, which adjusts the gap distance.
  • the actual volume flow is measured by a volumetric flow meter.
  • the coolant pressure is kept constant.
  • a predefinable desired height is held by means of a held constant Coolant pressure corresponding volume flow-distance characteristic associated with a desired volume flow.
  • This nominal volume flow is compared with the measured actual volume flow.
  • a resulting difference is preferably directed to a controller. This preferably outputs a control value to a starting device, which adjusts the gap distance. In other words, the difference serves as a proviso for the adjustment of the gap distance.
  • a characteristic curve can be determined, for example, experimentally or by means of a numerical simulation.
  • the characteristic curve in the case of the measurement of the pressure
  • the characteristic curve is determined for a multiplicity of different volume flows (at least two), in particular for at least one defined coolant pressure supplied for cooling the roller.
  • the characteristic for a plurality of different pressures (at least two), in particular for at least one defined for the cooling of the roll, defined volume flow of the coolant.
  • the characteristic is given by an allocation of coolant pressure against the gap height between the roll surface and the cooling shell. If, however, the volume flow of the coolant is measured, the characteristic is given by an allocation of volume flow against the gap height between the roll surface and the cooling shell.
  • the applied against the gap height coolant pressure or volume flow is determined or specified at the point at which the pressure or the flow rate is measured.
  • the measurement of the pressure or of the volume flow is generally carried out preferably in the region of the nozzle or in particular in the nozzle, for example in the nozzle inlet.
  • the present invention comprises a device for cooling a work roll, preferably for carrying out the method according to one of the preceding embodiments, wherein the device comprises an adjustable to the roller cooling shell, which, to a range of
  • Roll surface has substantially complementary shape and extends over at least a portion of the axial width of the roller and over at least part of the circumferential direction of the roller.
  • the device comprises a nozzle for supplying a coolant into a gap between the cooling shell and the roll surface and a pressure sensor for measuring the coolant pressure, preferably in the region of the nozzle and a (regulating) device for regulating or adjusting the gap height between the cooling shell and the roller as a function of the measured by the pressure sensor
  • the device may also have one
  • Volumetric flow meter (or -geber / -sensor) for measuring the volume flow of the coolant, preferably in the region of the nozzle and a (control) device for regulating or adjusting the gap height between the cooling shell and the roller as a function of measured by the volume flow meter
  • Volume flow include.
  • the present invention also includes a coolable rolling apparatus, preferably for carrying out the above method, comprising a roll engageable to roll a metal strip and the above-mentioned apparatus for cooling the roll.
  • the nozzle guides the coolant substantially parallel to the circumferential direction of the roller or tangentially to the roller.
  • the clear dimension of the nozzle can generally taper towards the roll surface, that is to say tapering from a nozzle inlet to a nozzle outlet.
  • the nozzle can taper from the nozzle inlet to the nozzle outlet with simultaneous deflection of the coolant flow in a direction tangential to the roller surface direction.
  • the nozzle or the nozzle outlet can generally be formed by a slot lying parallel to the roller axis. Alternatively, a plurality of nozzles may be provided parallel to the roll axis for supplying coolant into the gap.
  • the flow direction of the cooling liquid in the gap is opposite to the direction of rotation of the roller.
  • the nozzle is arranged in relation to the flow direction of the cooling liquid in the gap in an upstream end region of the cooling shell.
  • the nozzle may generally be an integral part of the cooling shell or be formed in this or else be used separately through an opening in the cooling shell.
  • the nozzle could be arranged separately on an end of the cooling shell lying in the circumferential direction of the roll.
  • the nozzle may also be formed, for example, by a pipe or a hose.
  • a scraper for stripping coolant from the roll surface is arranged at the downstream end of the cooling shell, so that less coolant passes onto a metal strip to be rolled.
  • the employment of the cooling shell to the roll surface by tilting and / or a translational movement of the cooling shell takes place.
  • the cooling shell in the circumferential direction of the roller is formed at least in two parts, wherein both parts of the cooling shell are pivotally connected to each other about an axis parallel to the axial direction of the roller axis.
  • the cooling shell is constructed in several parts in the circumferential direction and the adjacent parts (each) are pivotally connected to each other, so that an even better adaptation to the circumference of the roller is possible.
  • FIG. 1 a schematic cross section through an apparatus for cooling a roller according to an embodiment of the invention; an exemplary pressure-distance characteristic at a given volume flow of the coolant; an exemplary volumetric flow-distance characteristic at a predetermined pressure of the coolant; a control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a pressure-distance characteristic; Another possible control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a pressure-distance characteristic; a control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a volume flow-distance characteristic; and another possible control scheme for controlling the gap height or the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a volume flow-distance characteristic.
  • FIG. 1 shows a device 10 according to an embodiment of the invention for cooling a work roll 1.
  • the device 10 comprises a cooling shell 9, 1 1, which has a substantially complementary shape to at least part of the calf circumference U.
  • the cooling shell 9, 1 1 can be adjusted to the roll by means of an adjusting device, not shown, and can also extend over at least a portion of the axial roll width in the axial direction of the roll 1.
  • the height h is regulated by the device 10 or adjustable.
  • the distance h between the cooling shell 9, 1 1 and the roller 1 is adjustable.
  • the gap height may be between 0.1 cm and 2.5 cm, and preferably between 0.2 cm and 1 cm.
  • the work roll 1 rotates as shown preferably in the direction of rotation D and thereby exerts a force on a to be rolled band 15. On the opposite side of the strip 15 of the work roll 1, this can be supported by at least one other role.
  • coolant 3 can be introduced into the gap 7 via a nozzle.
  • the gap 7 is almost completely traversed by coolant 3 for cooling the roller 1.
  • the nozzle 5 can be formed as shown in the body of the cooling shell 9, 1 1.
  • the nozzle 5 preferably introduces coolant 3 into the gap 7 in a direction opposite to the roller rotation direction D. This introduction preferably takes place essentially parallel or tangentially to the circumferential direction U of the roll 1.
  • the term circumferential direction is not to be understood as limiting with respect to an orientation here, but rather to describing a direction which is defined by the surface curvature of the roller 1.
  • the nozzle 5 may have a downstream tapered shape.
  • the nozzle 5 may taper from a dimension corresponding to approximately 5 to 20 times the gap height to a dimension approximately equal to 0.5 to 3 times the gap height.
  • coolant 3 is introduced into the nozzle 5 with a defined volume flow V x .
  • the pressure p of the coolant 3 can preferably still be measured in the region of the nozzle 5, that is, for example, in the tapering region of the nozzle 5 between the nozzle inlet and the nozzle outlet.
  • the pressure measurement can take place with a pressure sensor 13 known and suitable to the person skilled in the art.
  • the coolant 3 it is likewise possible for the coolant 3 to be introduced into the nozzle 5 with a defined pressure p x .
  • the volume flow of the coolant 3 can preferably be measured in the region of the nozzle 5, that is, for example, in the tapering region of the nozzle 5 between the nozzle inlet and the nozzle outlet.
  • the volume flow measurement can be carried out with a volume flow meter 13 known and suitable to the person skilled in the art.
  • both sensor types are installed, so that either a measurement of the pressure at a known or fixed volume flow or a measurement of the volume flow at known or fixed pressure can take place.
  • the nozzle 5 is an integral part of the cooling shell 9 as shown.
  • the nozzle 5 could also be separated into one Be inserted opening of the cooling shell 5 or at one in totally designedsnchtung U of the cooling shell 9, 1 1 lying end to the cooling shell 9, 10 adjacent.
  • the cooling shell 9, 1 1 may further be formed in several parts.
  • the cooling shell in computersnchtung U have several means for pivoting about an axis parallel to the roll axis A. By one or more such pivot axes A along the diligentsnchtung U, the employment of the cooling shell 9, 1 1 can be adapted to different roll diameter even better.
  • a scraper 17 (for example made of metal, wood or hard tissue) may also generally be arranged at the end of the gap 7 downstream of the coolant 3 or at the end of the gap 7 closest to the strip 15 to be rolled, be arranged.
  • the scraper 17 may for example be formed by a plate which along one of its edges on the circumference U of the roller 1 can be adjusted. It is possible that the scraper 17 is medium or directly movable with the cooling shell 7 and / or is pivotally formed with one of their parts 1 1. However, the scraper 17 can also be provided separately. From the scraper 17, the gap 7 leaving coolant 5 can be sucked. Further, the scraper 17 may be profiled according to the work roll.
  • the regulation or adjustment of the gap height h of the gap 7 between the roll surface and the cooling shell 9, 1 1 could be done by measuring or monitoring the pressure p in the region of the nozzle 3.
  • a measurement by means of a pressure sensor 13 arranged in the nozzle 3 enables a reliable determination of the gap distance h.
  • the measurement by the sensor 13 can also take place in the gap 7 itself, in the region of the nozzle 5 or also upstream of the nozzle 5 and is therefore not restricted to the region of the nozzle 5.
  • the pressure p is measured by means of the encoder 13 and assigned to an actual distance between the cooling shell 9, 1 1 and roll surface or assigned to an actual gap height h.
  • This assignment can be made for example on the basis of previously determined characteristic curves K x .
  • Such characteristic curves K x could either be measured or, preferably, mathematically determined by a numerical simulation.
  • FIG. 2a exemplifies such a characteristic curve K x .
  • the characteristic curve K X (V X ) is represented for a specific (predetermined or defined) volume flow V x and describes the relationship between the pressure p (at the location of the pressure measurement) and the gap height h.
  • each pressure p can be assigned a gap height h at a known volume flow V x . If, for example, only one volume flow V x is to be used for cooling, a characteristic curve K x is sufficient. If it is intended to be possible to use other or several volume flows V y , corresponding characteristic curves K y are preferably provided.
  • the characteristic curve K x shown in FIG. 2 a thus describes the course between pressure p and gap height h for a fixed volume flow V x . The characteristic curve would shift in the illustrated diagram for other volume flows V which are greater or smaller than V x , as shown by the arrows. Furthermore, a preferred working range is shown between the points A1 and A2.
  • Such a working area does not necessarily have to be defined and depends on the conditions of an existing installation and on the existing rolls, the product to be rolled or the intended reduction in strip thickness.
  • the illustrated, preferred work area is through the Value pairs p max , h min (A1) and p min , h max (A2) limited.
  • the slope of the characteristic curve in the working range, ie between Ai and A 2 is preferably of the order of 1 (eg between 0.1 and 10), which improves the controllability of the system compared to larger or smaller values.
  • the maximum pressure p max can be limited both for design reasons and for cost reasons.
  • the maximum gap height h max may be limited insofar as h large amounts of coolant are required in the case of excessively large gap heights in order to ensure sufficient cooling (in particular due to a high flow velocity and / or constant contact of the roll surface with coolant).
  • the gap distance h can be set or regulated with the aid of a volumetric flow-distance characteristic K x (p x ).
  • a characteristic K x (p x ) is shown in FIG. 2b.
  • the determination can be carried out analogously as in FIG. 2a, but the characteristic K x (p x ) is now mapped for a known pressure p x . Plotted is the volume flow V against the gap height h. If the predeterminable pressure p is chosen to be greater or smaller than p x , the characteristic curve K x (p x ) would shift as shown.
  • the further interpretation of the characteristic curve is analogous to the characteristic curve from FIG. 2a, except that the pressure p for a characteristic curve K x (p x ) is recorded and the volume flow V varies.
  • the characteristic curve K x can also be present in the form of value tables, matrices, arrays or a function profile and / or stored in an evaluation device which is designed to be measured Press pi st or measured volume flows V
  • the characteristic curve K x it is possible for the characteristic curve K x to be used in such a way that it serves to assign a setpoint height of the gap h So n to a setpoint pressure p So ii or a setpoint volume flow V So n. This is described in more detail with reference to FIGS. 3b and 4b.
  • FIG. 3a shows an example of a possible regulation or adjustment of the gap height h, which is changed, for example, by a position change of the roll surface (disturbance variable). Such positional change can be caused by a roll change or wear. It is also possible that unpredictable cracks of the roll 1 occur in the rolling operation.
  • An existing gap height leads to a present coolant pressure Pist (controlled variable), which can be detected by a pressure sensor 13 (measuring element).
  • a possibly existing difference e h between actual and desired height is preferably fed to a control device (controller).
  • the control device then preferably outputs an adjustment value Ssteii to a setting device (actuator). This then adjusts the gap distance h accordingly, so that the desired distance h S0 ii (at least in the short term) is restored.
  • the control difference can also be fed directly to a starting device.
  • a pressure sensor 13 determines a coolant pressure pi st (controlled variable) and supplies this actual value to a differential element or differential former where it is compared with a desired value of the coolant pressure p So ii.
  • This desired pressure p So n may preferably result from a pressure-distance characteristic, wherein a desired distance of the gap h So ii is specified and with the aid of the pressure-distance characteristic of the desired distance of the Spalts hsoii a target pressure of the coolant p So ii is assigned.
  • the control difference resulting from the comparison of the actual pressure p ! St and the setpoint pressure p So ii is preferably fed to the control device, which outputs a control value for the adjusting device, so that the gap distance h can be adjusted or adjusted on the basis of the determined pressure difference e p .
  • the cooling process it is possible for the cooling process to be monitored by a volumetric flow meter 13 (measuring element). If the gap height h changes, this leads to a changed coolant volume flow V
  • St can with the help of a volume flow-distance characteristic K x (p x ) at a known, fixed pressure p x in an actual gap height h St be transformed.
  • the value of the actual gap height h 1 determined using the characteristic curve K x can then be determined St are compared with a desired desired gap height h So ii. This comparison can lead to a control difference e h .
  • control device which preferably outputs an adjustment value Ssteii to an adjusting device (actuator).
  • the adjuster then adjusts the gap distance h accordingly, so that the desired distance h So n is restored.
  • the characteristic curve according to FIG. 4b can be used to assign a nominal volume flow Vsoii to a desired distance h So ii, the latter being determined by an actual volume flow V
  • a control difference e v resulting from such a comparison can subsequently be converted into a manipulated variable by a control device in order to set the desired setpoint distance h So n in accordance with the control difference e v .
  • V x volume flow x (defined volume flow)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for cooling a roll (1), in particular a working roll (1) of a hot-rolling system, comprising the steps of feeding coolant (3) by means of a nozzle (5) into a gap (7) between at least a part of the roll surface and a cooling shell (9, 11) that can be placed against the part of the roll surface and adjusting the gap height (h) between the cooling shell (9, 11) and the roll surface. According to the invention, the adjustment of the gap height (h) comprises either measuring the pressure (Pactual) of the fed coolant (3) or measuring the volumetric flow rate (Vactual) of the fed coolant (3). The invention further relates to a corresponding device (10) for cooling a roll (1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Walzen  Method and device for cooling rolls
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft die Kühlung von Walzen, insbesondere von Arbeitswalzen in einem Walzwerk mit einer Kühlflüssigkeit. The present invention relates to the cooling of rolls, in particular of work rolls in a rolling mill with a cooling liquid.
Stand der Technik State of the art
Im Stand der Technik werden Strömungskühlungen beschrieben, bei denen Wasser bzw. ein Kühlmittel zwischen einer Kühlschale und einer Walze vorbeigeführt wird. Häufig wird bei der Verwendung solcher Systeme eine Einstellbarkeit des Spalts zwischen der Arbeitswalze und der Kühlschale ermöglicht. Insbesondere haben Arbeitswalzen in der Regel einen Abschliffbereich, sodass die Kühlschalen an die Krümmung der Arbeitswalzen anpassbar sein sollen, um eine genügende Kühlwirkung zu erreichen. Außerdem können die Arbeitswalzen unterschiedliche Positionen im Walzgerüst einnehmen. Diese Positionen sind zum Beispiel von der Dicke des einlaufenden Walzgutes und der vorgesehenen Stichabnahme abhängig. In einem Walzwerk wird in Abhängigkeit von der Temperatur des Walzgutes und der geleisteten Umformarbeit eine variierende Menge von Wärmeenergie in die Walzen eingebracht. Um eine ausreichende Kühlwirkung zu erreichen, muss der Spalt zwischen Kühlschale und Walze geregelt werden. Es ist wünschenswert, dass Kühlmedium mit einer hohen Geschwindigkeit an der Walzenoberfläche vorbeiströmt, um die Walze effektiv zu kühlen. Um ein Kühlmedium durch den Spalt zu pressen, ist ein entsprechender Druck nötig. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, dass man mit Abstandssensoren die Höhe eines Spalts messen kann. In the prior art, flow cooling is described in which water or a coolant is passed between a cooling shell and a roller. Often, with the use of such systems, adjustability of the gap between the work roll and the cooling shell is made possible. In particular, work rolls usually have a Abschliffbereich, so that the cooling shells should be adaptable to the curvature of the work rolls in order to achieve a sufficient cooling effect. In addition, the work rolls can take different positions in the rolling mill. These positions are dependent, for example, on the thickness of the incoming rolling stock and the intended stitch reduction. In a rolling mill, a varying amount of heat energy is introduced into the rolls depending on the temperature of the rolling stock and the work done. In order to achieve a sufficient cooling effect, the gap between the cooling shell and the roller must be regulated. It is desirable that cooling medium flow past the roll surface at a high speed to effectively cool the roll. To press a cooling medium through the gap, a corresponding pressure is necessary. From the general state of the art it is known that distance sensors can be used to measure the height of a gap.
Nachteilig an einer solchen Abstandsmessung ist allerdings häufig, dass Abstandsmessungen in der Strömung zwischen der Kühlschale und der Walzenoberfläche schwierig bzw. ungenau sind. Werden die Abstände hingegen zum Beispiel indirekt über eine Messung des Verfahrwegs eines Kolbens zur Anstellung der Kühlschale an die Walzenoberfläche bestimmt, können ebenfalls Messungenauigkeiten und somit Anstellungsfehler auftreten. Insbesondere ist in diesem Fall nicht die aktuelle Walzenposition bekannt, sodass die Regelung bei kurzfristig auftretenden Sprüngen der Walze nicht hinreichend reagieren kann. However, a disadvantage of such a distance measurement is often that distance measurements in the flow between the cooling shell and the roll surface are difficult or inaccurate. If, however, the distances, for example, indirectly determined by measuring the travel of a piston for employment of the cooling shell to the roll surface, also measurement inaccuracies and thus employment errors can occur. In particular, in this case, the current position of the roller is not known, so that the control can not adequately react in the case of short-term occurring jumps of the roller.
Fehler bei der Anstellung der Kühlschale an die Walze können zu Schäden durch eine Kollision der Walze mit der Kühlschale oder zur Überhitzung der Walze führen. Durch eine Überhitzung der Walze kann die Walze Schaden nehmen oder ebenso die Qualität des gewalzten Bandes gemindert werden. Failure to place the cooling tray against the roller can result in damage from a collision of the roller with the cooling tray or overheating of the roller. Overheating the roller can damage the roller or reduce the quality of the rolled strip.
Weiterhin weisen viele bekannte Positionsgeber den Nachteil auf, dass diese nicht unter Walzwerksbedingungen hinreichend zuverlässig funktionieren. So können optische Sensoren zum Beispiel verschmutzen und somit fehlerhafte Informationen liefern oder sogar vollständig ausfallen. Gleiches gilt beispielsweise für induktive Sensoren. Furthermore, many known position encoders have the disadvantage that they do not function sufficiently reliably under rolling mill conditions. For example, optical sensors can become dirty and therefore faulty Provide information or even fail completely. The same applies, for example, to inductive sensors.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes, insbesondere zuverlässiges und robustes System zur Anstellung einer Kühlschale an eine Walzenoberfläche bereitzustellen. The object of the invention is therefore to provide an improved, in particular reliable and robust system for the employment of a cooling shell on a roll surface.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mindestens einen der oben genannten Nachteile zu überwinden. Another object of the invention is to overcome at least one of the above disadvantages.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die oben genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, welcher auf ein Verfahren zur Kühlung einer Walze, insbesondere einer Arbeitswalze einer Warmwalzanlage, gerichtet ist. Das Verfahren umfasst das Zuführen von Kühlmittel mittels einer Düse in einen Spalt zwischen zumindest einem Teil der Walzenoberfläche und einer an den Teil der Walzenoberfläche anstellbaren Kühlschale sowie das Einstellen bzw. Regeln der Spalthöhe zwischen der Kühlschale und der Walzenoberfläche. Dabei erfolgt die Einstelllung bzw. Regelung der Spalthöhe erfindungsgemäß entweder auf Basis einer Messung des Kühlmitteldrucks oder einer Messung des Volumenstroms des zugeführten Kühlmittels. Mit anderen Worten stellt entweder der Kühlmitteldruck oder der Volumenstrom des Kühlmittels einen Indikator für den Spaltabstand dar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht mehr auf eine fehleranfällige Abstandsmessung zwischen Kühlschale und Walzenoberfläche angewiesen und erlaubt eine genaue Bestimmung des Spaltabstands in Abhängigkeit des gemessenen Kühlmitteldrucks oder -volumenstroms. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere automatisch eine Positionsänderung der Walze mit erfasst. The above object is solved by the features of claim 1, which is directed to a method for cooling a roll, in particular a work roll of a hot rolling plant. The method includes feeding coolant through a nozzle into a gap between at least a portion of the roll surface and a cooling bowl engageable with the portion of the roll surface, and adjusting the gap height between the cooling shell and the roll surface. According to the invention, the adjustment or regulation of the gap height takes place either on the basis of a measurement of the coolant pressure or a measurement of the volume flow of the supplied coolant. In other words, either the coolant pressure or the volume flow of the coolant is an indicator of the gap distance. The method according to the invention is no longer dependent on an error-prone distance measurement between the cooling shell and the roll surface and permits an accurate determination of the gap spacing as a function of the measured coolant pressure or volume flow. The method according to the invention automatically detects, in particular, a change in position of the roller.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Einstellung bzw. Regelung eine Vergrößerung des Abstands (der Spalthöhe) zwischen der Walze und der Kühlschale, wenn der gemessene Kühlmitteldruck oder Volumenstrom über einem vorgebbaren oberen Grenzwert liegt. Dadurch kann insbesondere einer Kollision zwischen Walze und Kühlschale entgegengewirkt werden. Es ist ebenfalls möglich, bei der Unterschreitung eines oberen Grenzwerts eine Notabschaltung der Anlage vorzunehmen, um einen Schaden und längere Stillstandszeiten sowie Produktionsausfälle zu vermeiden. According to a further preferred embodiment of the method, the adjustment comprises an increase in the distance (the gap height) between the roller and the cooling shell when the measured coolant pressure or volume flow is above a predefinable upper limit value. This can be counteracted in particular a collision between the roller and the cooling shell. It is also possible to shut down the system if it falls below an upper limit to avoid damage and longer downtimes and production downtime.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Abstand (die Spalthöhe) zwischen der Walze und der Kühlschale verringert, wenn der gemessene Kühlmitteldruck oder Volumenstrom des Kühlmittels unter einem vorgebbaren unteren Grenzwert liegt. According to a further preferred embodiment of the method, the distance (the gap height) between the roller and the cooling shell is reduced when the measured coolant pressure or volume flow of the coolant is below a predefinable lower limit.
Der Einstellung des Abstands bzw. der Spalthöhe kann dabei durch dem Fachmann bekannte AnStelleinrichtungen erfolgen, wie zum Beispiel durch (hydraulische oder pneumatische) Kolben-Zylinder-Einheiten. Aber auch andere elektrische, mechanische bzw. elektromechanische AnStelleinrichtungen sind möglich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Kühlmittel mit einem bekannten bzw. definierten Volumenstrom der Düse (und somit dem Spalt) zugeführt. Die Einstellung bzw. Regelung des Abstands zwischen der Walze und der Kühlschale erfolgt nach Messung des Kühlmitteldrucks bevorzugt unter Verwendung einer zuvor ermittelten Druck- Abstand-Kennlinie, welche dem bekannten Volumenstrom des Kühlmittels entspricht. Andernfalls ist es möglich, das Kühlmittel mit einem bekannten bzw. definierten Druck der Düse (und somit dem Spalt) zuzuführen, wobei die Einstellung bzw. Regelung des Abstands zwischen der Walze und der Kühlschale nach Messung des Volumenstroms bevorzugt unter Verwendung einer zuvor für den bekannten Druck des Kühlmittels ermittelten Volumenstrom-Abstand- Kennlinie erfolgt. The adjustment of the distance or the gap height can be done by known to those skilled Anzustelleinrichtungen, such as by (hydraulic or pneumatic) piston-cylinder units. But other electrical, mechanical or electro-mechanical Anzustelleinrichtungen are possible. According to a further preferred embodiment of the method, the coolant is supplied with a known or defined volume flow of the nozzle (and thus the gap). The adjustment or regulation of the distance between the roller and the cooling shell takes place after measurement of the coolant pressure, preferably using a previously determined pressure-distance characteristic, which corresponds to the known volume flow of the coolant. Otherwise, it is possible to supply the coolant with a known or defined pressure of the nozzle (and thus the gap), wherein the adjustment or regulation of the distance between the roller and the cooling shell after measuring the volume flow preferably using a previously known for Pressure of the refrigerant determined volume flow distance characteristic curve is carried out.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Volumenstrom des zugeführten Kühlmittels konstant gehalten und der gemessene Kühlmitteldruck mittels einer dem konstant gehaltenen Volumenstrom entsprechenden Druck- Abstand-Kennlinie mit einer vorgebbaren Sollhöhe des Spalts verglichen. Vorzugsweise kann eine aus dem Vergleich resultierende Regeldifferenz als Maßgabe zur Verstellung bzw. Anpassung der Spalthöhe verwendet werden. According to a further preferred embodiment, the volume flow of the supplied coolant is kept constant and the measured coolant pressure is compared by means of a constant-volume flow corresponding pressure-distance characteristic with a predetermined nominal height of the gap. Preferably, a control difference resulting from the comparison can be used as a proviso for adjusting or adapting the gap height.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druck des zugeführten Kühlmittels konstant gehalten und der gemessene Volumenstrom des Kühlmittels über eine dem konstant gehaltenen Druck entsprechende Volumenstrom-Abstand-Kennlinie mit einer vorgebbaren Sollhöhe des Spalts verglichen. Vorzugsweise kann eine aus diesem Vergleich resultierende Regeldifferenz als Maßgabe zur Verstellung der Spalthöhe verwendet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ist-Kühlmitteldruck durch einen Drucksensor gemessen und mit Hilfe einer Druck-Abstand-Kennlinie einer Ist-Spalthöhe zugeordnet. Der Kühlmittelvolumenstrom wird entsprechend der verwendeten Druck-Abstand-Kennlinie konstant gehalten. Diese Ist-Spalthöhe wird mit einer vorgebbaren Soll-Spalthöhe verglichen. Die Differenz aus diesem Vergleich wird bevorzugt an einen Regler geleitet. Nach Maßgabe der Differenz wird nachfolgend der Spaltabstand (durch Ausgabe eines Verstell werts) verstellt. In accordance with a further preferred embodiment, the pressure of the supplied coolant is kept constant and the measured volume flow of the coolant is compared with a predeterminable desired height of the gap via a volume flow / distance characteristic corresponding to the pressure maintained constant. Preferably, a control difference resulting from this comparison can be used as a proviso for adjusting the gap height. According to a further preferred embodiment, the actual coolant pressure is measured by a pressure sensor and associated with the aid of a pressure-distance characteristic of an actual gap height. The coolant volume flow is kept constant in accordance with the pressure-distance characteristic used. This actual gap height is compared with a predefinable target gap height. The difference from this comparison is preferably passed to a controller. In accordance with the difference, the gap distance is subsequently adjusted (by output of an adjustment value).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ist-Kühlmitteldruck durch einen Drucksensor gemessen. Der Kühlmittelvolumenstrom wird konstant gehalten. Eine vorgebbare Sollhöhe wird mit Hilfe einer dem konstant gehaltenen Volumenstrom entsprechenden Druck-Abstand-Kennlinie einem Solldruck zugeordnet. Dieser Solldruck wird mit dem gemessenen Ist-Kühlmitteldruck verglichen. Eine sich daraus ergebende Differenz wird bevorzugt an einen Regler geleitet. Nach Maßgabe der Differenz wird nachfolgend der Spaltabstand (durch Ausgabe eines Verstell werts) verstellt. According to a further preferred embodiment, the actual coolant pressure is measured by a pressure sensor. The coolant volume flow is kept constant. A predefinable setpoint height is assigned to a setpoint pressure with the aid of a pressure-distance characteristic line corresponding to the constant volume flow. This target pressure is compared with the measured actual coolant pressure. A resulting difference is preferably directed to a controller. In accordance with the difference, the gap distance is subsequently adjusted (by output of an adjustment value).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ist-Volumentstom durch einen Volumenstrommesser gemessen und mit Hilfe einer Volumenstrom- Abstand-Kennlinie einer Ist-Spalthöhe zugeordnet. Der Kühlmitteldruck wird entsprechend der verwendeten Druck-Abstand-Kennlinie konstant gehalten. Die Ist-Spalthöhe wird mit einer vorgebbaren Soll-Spalthöhe verglichen. Die Differenz aus diesem Vergleich wird bevorzugt an einen Regler geleitet. Dieser gibt einen Stellwert an eine AnStelleinrichtung aus, welche den Spaltabstand verstellt. According to a further preferred embodiment, the actual volume flow rate is measured by a volumetric flow meter and assigned to an actual gap height with the aid of a volume flow / distance characteristic curve. The coolant pressure is kept constant in accordance with the pressure-distance characteristic used. The actual gap height is compared with a predefinable target gap height. The difference from this comparison is preferably passed to a controller. This outputs a control value to a starting device, which adjusts the gap distance.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ist-Volumenstrom durch einen Volumenstrommesser gemessen. Der Kühlmitteldruck wird konstant gehalten. Eine vorgebbare Sollhöhe wird mit Hilfe einer dem konstant gehaltenen Kühlmitteldruck entsprechenden Volumenstrom-Abstand-Kennlinie einem Soll- Volumenstrom zugeordnet. Dieser Sollvolumenstrom wird mit dem gemessenen Ist-Volumenstrom verglichen. Eine sich daraus ergebende Differenz wird bevorzugt an einen Regler geleitet. Dieser gibt vorzugsweise einen Stellwert an eine AnStelleinrichtung aus, welche den Spaltabstand verstellt. Mit anderen Worten dient die Differenz als Maßgabe für die Verstellung des Spaltabstands. According to a further preferred embodiment, the actual volume flow is measured by a volumetric flow meter. The coolant pressure is kept constant. A predefinable desired height is held by means of a held constant Coolant pressure corresponding volume flow-distance characteristic associated with a desired volume flow. This nominal volume flow is compared with the measured actual volume flow. A resulting difference is preferably directed to a controller. This preferably outputs a control value to a starting device, which adjusts the gap distance. In other words, the difference serves as a proviso for the adjustment of the gap distance.
Eine Kennlinie kann zum Beispiel experimentell oder mittels einer numerischen Simulation ermittelt werden. A characteristic curve can be determined, for example, experimentally or by means of a numerical simulation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Kennlinie (im Falle der Messung des Drucks) für eine Vielzahl von verschiedenen Volumenströmen (mindestens zwei) ermittelt, insbesondere für mindestens einen zur Kühlung der Walze zugeführten, definierten Kühlmitteldruck. Im Falle der Messung des Volumenstroms des Kühlmittels ist es jedoch ebenfalls möglich, die Kennlinie für eine Vielzahl von verschiedenen Drücken zu ermitteln (mindestens zwei), insbesondere für mindestens einen zur Kühlung der Walze zugeführten, definierten Volumenstrom des Kühlmittels. According to a further preferred embodiment of the method, the characteristic curve (in the case of the measurement of the pressure) is determined for a multiplicity of different volume flows (at least two), in particular for at least one defined coolant pressure supplied for cooling the roller. In the case of the measurement of the volume flow of the coolant, however, it is also possible to determine the characteristic for a plurality of different pressures (at least two), in particular for at least one defined for the cooling of the roll, defined volume flow of the coolant.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Kennlinie durch eine Zuordnung von Kühlmitteldruck gegen die Spalthöhe zwischen Walzenoberfläche und Kühlschale gegeben. Wird hingegen der Volumenstrom des Kühlmittels gemessen, so ist die Kennlinie durch eine Zuordnung von Volumenstrom gegen die Spalthöhe zwischen Walzenoberfläche und Kühlschale gegeben. Der gegen die Spalthöhe aufgetragene Kühlmitteldruck bzw. Volumenstronn wird an der Stelle bestimmt bzw. angegeben, an der auch der Druck bzw. der Volumenstrom gemessen wird. Die Messung des Drucks bzw. des Volumenstroms erfolgt im Allgemeinen bevorzugt im Bereich der Düse oder insbesondere in der Düse, wie zum Beispiel im Düseneintritt. According to a further preferred embodiment of the method, the characteristic is given by an allocation of coolant pressure against the gap height between the roll surface and the cooling shell. If, however, the volume flow of the coolant is measured, the characteristic is given by an allocation of volume flow against the gap height between the roll surface and the cooling shell. The applied against the gap height coolant pressure or volume flow is determined or specified at the point at which the pressure or the flow rate is measured. The measurement of the pressure or of the volume flow is generally carried out preferably in the region of the nozzle or in particular in the nozzle, for example in the nozzle inlet.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Kühlen einer Arbeitswalze, vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vorrichtung eine an die Walze anstellbare Kühlschale umfasst, welche eine, zu einem Bereich der Furthermore, the present invention comprises a device for cooling a work roll, preferably for carrying out the method according to one of the preceding embodiments, wherein the device comprises an adjustable to the roller cooling shell, which, to a range of
Walzenoberfläche im Wesentlichen komplementäre Form aufweist und sich zumindest über einen Teilbereich der axialen Breite der Walze sowie über zumindest einen Teil der Umfangsrichtung der Walze erstreckt. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Düse zum Zuführen eines Kühlmittels in einen Spalt zwischen der Kühlschale und der Walzenoberfläche sowie einen Drucksensor zur Messung des Kühlmitteldrucks, vorzugsweise im Bereich der Düse und eine (Regel-) Einrichtung zur Regelung bzw. Einstellung der Spalthöhe zwischen der Kühlschale und der Walze in Abhängigkeit des durch den Drucksensor gemessenen  Roll surface has substantially complementary shape and extends over at least a portion of the axial width of the roller and over at least part of the circumferential direction of the roller. Furthermore, the device comprises a nozzle for supplying a coolant into a gap between the cooling shell and the roll surface and a pressure sensor for measuring the coolant pressure, preferably in the region of the nozzle and a (regulating) device for regulating or adjusting the gap height between the cooling shell and the roller as a function of the measured by the pressure sensor
Kühlmitteldrucks. Alter-nativ kann die Vorrichtung ebenfalls einen Coolant pressure. Alternatively, the device may also have one
Volumenstrommesser (bzw. -geber /-sensor) zur Messung des Volumenstroms des Kühlmittels, vorzugsweise im Bereich der Düse und eine (Regel-)Einrichtung zur Regelung bzw. Einstellung der Spalthöhe zwischen der Kühlschale und der Walze in Abhängigkeit des durch den Volumenstrommesser gemessenen Volumetric flow meter (or -geber / -sensor) for measuring the volume flow of the coolant, preferably in the region of the nozzle and a (control) device for regulating or adjusting the gap height between the cooling shell and the roller as a function of measured by the volume flow meter
Volumenstroms umfassen. Volume flow include.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ebenso eine kühlbare Walzvorrichtung, vorzugsweise zur Ausführung des obigen Verfahrens, umfassend eine zum Walzen eines Metallbandes anstellbare Walze sowie die obengenannte Vorrichtung zum Kühlen der Walze. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt die Düse das Kühlmittel im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung der Walze oder tangential an die Walze heran. Das lichte Maß der Düse kann sich im Allgemeinen zur Walzenoberfläche hin verjüngen, das heißt sich von einem Düseneintritt zu einem Düsenaustritt hin verjüngen. Ferner kann die Düse sich vom Düseneintritt zum Düsenaustritt hin bei gleichzeitiger Umlenkung des Kühlmittelstroms in eine tangential zur Walzenoberfläche stehende Richtung verjüngen. Die Düse bzw. der Düsenaustritt kann im Allgemeinen durch einen sich parallel zur Walzenachse liegenden Schlitz gebildet sein. Alternativ kann eine Vielzahl von Düsen parallel zur Walzenachse zum Zuführen von Kühlmittel in den Spalt vorgesehen sein. Further, the present invention also includes a coolable rolling apparatus, preferably for carrying out the above method, comprising a roll engageable to roll a metal strip and the above-mentioned apparatus for cooling the roll. In a further preferred embodiment of the invention, the nozzle guides the coolant substantially parallel to the circumferential direction of the roller or tangentially to the roller. The clear dimension of the nozzle can generally taper towards the roll surface, that is to say tapering from a nozzle inlet to a nozzle outlet. Furthermore, the nozzle can taper from the nozzle inlet to the nozzle outlet with simultaneous deflection of the coolant flow in a direction tangential to the roller surface direction. The nozzle or the nozzle outlet can generally be formed by a slot lying parallel to the roller axis. Alternatively, a plurality of nozzles may be provided parallel to the roll axis for supplying coolant into the gap.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit im Spalt der Drehrichtung der Walze entgegengesetzt. Dadurch kann die Wärmeübertragung von der Walze auf das Kühlmedium durch Erhöhung der relativen Geschwindigkeit zwischen Walze und Kühlmedium weiter erhöht werden. In a further preferred embodiment of the invention, the flow direction of the cooling liquid in the gap is opposite to the direction of rotation of the roller. Thereby, the heat transfer from the roller to the cooling medium can be further increased by increasing the relative speed between the roller and the cooling medium.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Düse in Bezug auf die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit im Spalt in einem stromaufwärtsliegenden Endbereich der Kühlschale angeordnet. In a further preferred embodiment of the invention, the nozzle is arranged in relation to the flow direction of the cooling liquid in the gap in an upstream end region of the cooling shell.
Die Düse kann im Allgemeinen ein integraler Bestandteil der Kühlschale bzw. in dieser geformt sein oder aber auch durch eine Öffnung in der Kühlschale separat eingesetzt sein. Als eine weitere Alternative könnte die Düse an einem in Umfangsrichtung der Walze liegendem Ende der Kühlschale separat angeordnet sein. Die Düse kann ebenfalls zum Beispiel durch ein Rohr oder einen Schlauch gebildet sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Abstreifer zum Abstreifen von Kühlmittel von der Walzenoberfläche am stromabwärtsliegenden Ende der Kühlschale angeordnet, sodass weniger Kühlmittel auf ein zu walzendes Metallband gelangt. The nozzle may generally be an integral part of the cooling shell or be formed in this or else be used separately through an opening in the cooling shell. As a further alternative, the nozzle could be arranged separately on an end of the cooling shell lying in the circumferential direction of the roll. The nozzle may also be formed, for example, by a pipe or a hose. In a further preferred embodiment of the invention, a scraper for stripping coolant from the roll surface is arranged at the downstream end of the cooling shell, so that less coolant passes onto a metal strip to be rolled.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Anstellung der Kühlschale an die Walzenoberfläche durch ein Verkippen und/oder eine translatorische Bewegung der Kühlschale. In a further preferred embodiment of the invention, the employment of the cooling shell to the roll surface by tilting and / or a translational movement of the cooling shell takes place.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei beide Teile der Kühlschale miteinander schwenkbar um eine parallel zur Achsrichtung der Walze liegende Achse verbunden sind. In a further preferred embodiment of the invention, the cooling shell in the circumferential direction of the roller is formed at least in two parts, wherein both parts of the cooling shell are pivotally connected to each other about an axis parallel to the axial direction of the roller axis.
Es ist ebenso möglich, dass die Kühlschale in Umfangsrichtung mehrteilig aufgebaut ist und die benachbarten Teile (jeweils) schwenkbar miteinander verbunden sind, sodass eine noch bessere Anpassung an den Umfang der Walze möglich ist. It is also possible that the cooling shell is constructed in several parts in the circumferential direction and the adjacent parts (each) are pivotally connected to each other, so that an even better adaptation to the circumference of the roller is possible.
Sämtliche Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. All features of the embodiments described above can be combined with each other or replaced.
Kurze Beschreibung der Figuren Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen: Brief description of the figures The figures of the embodiments will be briefly described below. Further details can be found in the detailed description of the embodiments. Show it:
einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Kühlen einer Walze gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; eine exemplarische Druck-Abstand-Kennlinie bei einem vorgegebenen Volumenstrom des Kühlmittels; eine exemplarische Volumenstrom-Abstand-Kennlinie bei einem vorgegebenen Druck des Kühlmittels; ein Regelschema zur Regelung der Spalthöhe bzw. des Abstands zwischen einer Kühlschale und einer Walzenoberfläche mittels einer Druck-Abstand-Kennlinie; ein weiteres mögliches Regelschema zur Regelung der Spalthöhe bzw. des Abstands zwischen einer Kühlschale und einer Walzenoberfläche mittels einer Druck-Abstand-Kennlinie; ein Regelschema zur Regelung der Spalthöhe bzw. des Abstands zwischen einer Kühlschale und einer Walzenoberfläche mittels einer Volumenstrom-Abstand-Kennlinie; und ein weiteres mögliches Regelschema zur Regelung der Spalthöhe bzw. des Abstands zwischen einer Kühlschale und einer Walzenoberfläche mittels einer Volumenstrom-Abstand-Kennlinie. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele a schematic cross section through an apparatus for cooling a roller according to an embodiment of the invention; an exemplary pressure-distance characteristic at a given volume flow of the coolant; an exemplary volumetric flow-distance characteristic at a predetermined pressure of the coolant; a control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a pressure-distance characteristic; Another possible control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a pressure-distance characteristic; a control scheme for controlling the gap height and the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a volume flow-distance characteristic; and another possible control scheme for controlling the gap height or the distance between a cooling shell and a roll surface by means of a volume flow-distance characteristic. Detailed description of the embodiments
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zur Kühlung einer Arbeitswalze 1 . Die Vorrichtung 10 umfasst eine Kühlschale 9, 1 1 , welche eine im Wesentlichen komplementäre Form zu zumindest einem Teil des Wadenumfangs U aufweist. Die Kühlschale 9, 1 1 ist an die Walze mittels einer nicht dargestellten AnStelleinrichtung anstellbar und kann sich in axialer Richtung der Walze 1 ebenfalls über zumindest einen Teilbereich der axialen Walzenbreite erstrecken. Zwischen der Walzenoberfläche und der Kühlschale 9, 1 1 ist ein Spalt 7 gebildet, dessen Höhe h durch die Vorrichtung 10 regel- bzw. einstellbar ist. Mit anderen Worten ist der Abstand h zwischen der Kühlschale 9, 1 1 und der Walze 1 verstellbar ausgebildet. Im Betrieb der Vorrichtung kann die Spalthöhe zwischen 0,1 cm und 2,5 cm und bevorzugt zwischen 0,2 cm und 1 cm liegen. FIG. 1 shows a device 10 according to an embodiment of the invention for cooling a work roll 1. The device 10 comprises a cooling shell 9, 1 1, which has a substantially complementary shape to at least part of the calf circumference U. The cooling shell 9, 1 1 can be adjusted to the roll by means of an adjusting device, not shown, and can also extend over at least a portion of the axial roll width in the axial direction of the roll 1. Between the roller surface and the cooling shell 9, 1 1, a gap 7 is formed, the height h is regulated by the device 10 or adjustable. In other words, the distance h between the cooling shell 9, 1 1 and the roller 1 is adjustable. During operation of the device, the gap height may be between 0.1 cm and 2.5 cm, and preferably between 0.2 cm and 1 cm.
Die Arbeitswalze 1 dreht sich wie dargestellt bevorzugt in die Drehrichtung D und übt dabei eine Kraft auf ein zu walzendes Band 15 aus. Auf der dem Band 15 gegenüberliegenden Seite der Arbeitswalze 1 , kann diese durch mindestens eine weitere Rolle abgestützt sein. The work roll 1 rotates as shown preferably in the direction of rotation D and thereby exerts a force on a to be rolled band 15. On the opposite side of the strip 15 of the work roll 1, this can be supported by at least one other role.
Zwischen Walze 1 und Kühlschale 9, 1 1 kann über eine Düse 5 Kühlmittel 3 in den Spalt 7 eingeleitet werden. Bevorzugt wird der Spalt 7 nahezu vollständig mit Kühlmittel 3 zur Kühlung der Walze 1 durchströmt. Die Düse 5 kann dabei wie dargestellt in dem Körper der Kühlschale 9, 1 1 geformt sein. Bevorzugt leitet die Düse 5 Kühlmittel 3 in den Spalt 7 in einer der Walzendrehrichtung D entgegengesetzten Richtung ein. Bevorzugt erfolgt diese Einleitung im Wesentlichen parallel bzw. tangential zur Umfangsrichtung U der Walze 1 . Der Begriff Umfangsrichtung soll hier allerdings nicht einschränkend in Bezug auf eine Orientierung verstanden werden, sondern vielmehr eine Richtung beschreiben, die durch die Oberflächenkrümmung der Walze 1 definiert ist. Ferner kann die Düse 5 eine sich stromabwärts verjüngende Form besitzen. Zum Beispiel kann sich die Düse 5 von einem Maß, welches ca. der 5 bis 20-fachen Spalthöhe entspricht, auf ein Maß, welches ungefähr der 0,5 bis 3-fachen Spalthöhe entspricht, verjüngen. Between roller 1 and cooling shell 9, 1 1 5 coolant 3 can be introduced into the gap 7 via a nozzle. Preferably, the gap 7 is almost completely traversed by coolant 3 for cooling the roller 1. The nozzle 5 can be formed as shown in the body of the cooling shell 9, 1 1. The nozzle 5 preferably introduces coolant 3 into the gap 7 in a direction opposite to the roller rotation direction D. This introduction preferably takes place essentially parallel or tangentially to the circumferential direction U of the roll 1. Of the However, the term circumferential direction is not to be understood as limiting with respect to an orientation here, but rather to describing a direction which is defined by the surface curvature of the roller 1. Further, the nozzle 5 may have a downstream tapered shape. For example, the nozzle 5 may taper from a dimension corresponding to approximately 5 to 20 times the gap height to a dimension approximately equal to 0.5 to 3 times the gap height.
Bevorzugt wird Kühlmittel 3 mit einem definierten Volumenstrom Vx in die Düse 5 eingeleitet. Der Druck p des Kühlmittels 3 kann bevorzugt noch im Bereich der Düse 5, also zum Beispiel in dem sich verjüngenden Bereich der Düse 5 zwischen dem Düseneintritt und dem Düsenaustritt gemessen werden. Generell kann die Druckmessung mit einem dem Fachmann bekannten und geeigneten Drucksensor 13 erfolgen. Preferably, coolant 3 is introduced into the nozzle 5 with a defined volume flow V x . The pressure p of the coolant 3 can preferably still be measured in the region of the nozzle 5, that is, for example, in the tapering region of the nozzle 5 between the nozzle inlet and the nozzle outlet. In general, the pressure measurement can take place with a pressure sensor 13 known and suitable to the person skilled in the art.
Ebenso ist es jedoch möglich, dass das Kühlmittel 3 mit einem definierten Druck px in die Düse 5 eingeleitet wird. Der Volumenstrom des Kühlmittels 3 kann bevorzugt noch im Bereich der Düse 5, also zum Beispiel in dem sich verjüngenden Bereich der Düse 5 zwischen dem Düseneintritt und dem Düsenaustritt gemessen werden. Generell kann die Volumenstrommessung mit einem dem Fachmann bekannten und geeigneten Volumenstrommesser 13 erfolgen. Es ist natürlich auch möglich, dass beide Sensortypen installiert sind, sodass wahlweise eine Messung des Drucks bei bekanntem bzw. festem Volumenstrom oder eine Messung des Volumenstroms bei bekanntem bzw. festem Druck erfolgen kann. However, it is likewise possible for the coolant 3 to be introduced into the nozzle 5 with a defined pressure p x . The volume flow of the coolant 3 can preferably be measured in the region of the nozzle 5, that is, for example, in the tapering region of the nozzle 5 between the nozzle inlet and the nozzle outlet. In general, the volume flow measurement can be carried out with a volume flow meter 13 known and suitable to the person skilled in the art. Of course, it is also possible that both sensor types are installed, so that either a measurement of the pressure at a known or fixed volume flow or a measurement of the volume flow at known or fixed pressure can take place.
Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Düse 5 wie abgebildet ein integrierter Bestandteil der Kühlschale 9 ist. Die Düse 5 könnte ebenfalls separat in eine Öffnung der Kühlschale 5 eingesetzt sein oder auch an einem in Umfangsnchtung U der Kühlschale 9, 1 1 liegenden Ende, an die Kühlschale 9, 10 angrenzen. It is not absolutely necessary that the nozzle 5 is an integral part of the cooling shell 9 as shown. The nozzle 5 could also be separated into one Be inserted opening of the cooling shell 5 or at one in Umfangsnchtung U of the cooling shell 9, 1 1 lying end to the cooling shell 9, 10 adjacent.
Die Kühlschale 9, 1 1 kann ferner mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Kühlschale in Umfangsnchtung U mehrere Mittel zum Schwenken um eine zur Walzenachse parallele Achse A aufweisen. Durch eine oder mehrere solcher Schwenkachsen A entlang der Umfangsnchtung U, kann die Anstellung der Kühlschale 9, 1 1 an verschiedene Walzendurchmesser noch besser angepasst werden. The cooling shell 9, 1 1 may further be formed in several parts. In particular, the cooling shell in Umfangsnchtung U have several means for pivoting about an axis parallel to the roll axis A. By one or more such pivot axes A along the Umfangsnchtung U, the employment of the cooling shell 9, 1 1 can be adapted to different roll diameter even better.
Bevorzugt kann im Allgemeinen ebenfalls ein Abstreifer 17 (zum Beispiel aus Metall, Holz oder Hartgewebe) am in Strömungsrichtung des Kühlmittels 3 stromabwärtsliegenden Ende des Spalts 7 angeordnet sein bzw. an dem Ende des Spalts 7, welches dem zu walzenden Band 15 am nächsten liegt, angeordnet sein. Dadurch ist ein Auftreffen von Kühlmittel 3 auf das Band 15 nahezu ausgeschlossen. Der Abstreifer 17 kann zum Beispiel durch eine Platte gebildet sein, welche entlang einer ihrer Kanten an den Umfang U der Walze 1 anstellbar ist. Es ist möglich, dass der Abstreifer 17 mittel- oder unmittelbar mit der Kühlschale 7 verfahrbar ist und/oder mit einem ihrer Teile 1 1 schwenkbar ausgebildet ist. Der Abstreifer 17 kann jedoch ebenfalls separat bereitgestellt werden. Vom Abstreifer 17 kann das den Spalt 7 verlassende Kühlmittel 5 abgesaugt werden. Ferner kann der Abstreifer 17 entsprechend der Arbeitswalze profiliert sein. In general, a scraper 17 (for example made of metal, wood or hard tissue) may also generally be arranged at the end of the gap 7 downstream of the coolant 3 or at the end of the gap 7 closest to the strip 15 to be rolled, be arranged. As a result, an impact of coolant 3 on the band 15 is almost impossible. The scraper 17 may for example be formed by a plate which along one of its edges on the circumference U of the roller 1 can be adjusted. It is possible that the scraper 17 is medium or directly movable with the cooling shell 7 and / or is pivotally formed with one of their parts 1 1. However, the scraper 17 can also be provided separately. From the scraper 17, the gap 7 leaving coolant 5 can be sucked. Further, the scraper 17 may be profiled according to the work roll.
Die Regelung bzw. Einstellung der Spalthöhe h des Spalts 7 zwischen der Walzenoberfläche und der Kühlschale 9, 1 1 könnte durch Messung bzw. Überwachung des Drucks p im Bereich der Düse 3 erfolgen. Eine Messung mittels eines in der Düse 3 angeordneten Drucksensors 13 ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung des Spaltabstands h. The regulation or adjustment of the gap height h of the gap 7 between the roll surface and the cooling shell 9, 1 1 could be done by measuring or monitoring the pressure p in the region of the nozzle 3. A measurement by means of a pressure sensor 13 arranged in the nozzle 3 enables a reliable determination of the gap distance h.
Generell kann die Messung durch den Sensor 13 jedoch ebenfalls im Spalt 7 selbst, im Bereich der Düse 5 oder auch stromaufwärts der Düse 5 erfolgen und ist demnach nicht auf den Bereich der Düse 5 eingeschränkt. In general, however, the measurement by the sensor 13 can also take place in the gap 7 itself, in the region of the nozzle 5 or also upstream of the nozzle 5 and is therefore not restricted to the region of the nozzle 5.
Bevorzugt wird der Druck p mittels des Messgebers 13 gemessen und einem Ist- Abstand zwischen Kühlschale 9, 1 1 und Walzenoberfläche zugeordnet bzw. einer Ist-Spalthöhe h zugeordnet. Diese Zuordnung kann zum Beispiel anhand von zuvor ermittelten Kennlinien Kx erfolgen. Solche Kennlinien Kx könnten entweder gemessen oder aber bevorzugt durch eine numerische Simulation rechnerisch ermittelt werden. Die Figur 2a stellt beispielhaft eine solche Kennlinie Kx dar. Die Kennlinie KX(VX) ist für einen bestimmten (vorgegebenen bzw. definierten) Volumenstrom Vx dargestellt und beschreibt das Verhältnis zwischen dem Druck p (an der Stelle der Druckmessung) und der Spalthöhe h. Durch eine solche Kennlinie Kx kann jedem Druck p eine Spalthöhe h bei bekanntem Volumenstrom Vx zugeordnet werden. Soll zum Beispiel nur ein Volumenstrom Vx zur Kühlung verwendet werden, genügt eine Kennlinie Kx. Sollen andere oder mehrere Volumenströme Vy einsetzbar sein, werden bevorzugt entsprechende Kennlinien Ky bereitgestellt. Die in der Figur 2a gezeigte Kennlinie Kx beschreibt demnach den Verlauf zwischen Druck p und Spalthöhe h für einen festen Volumenstrom Vx. Die Kennlinie würde sich im dargestellten Diagramm für andere Volumenströme V, welche größer oder kleiner sind als Vx, wie durch die Pfeile dargestellt verschieben. Ferner ist ein bevorzugter Arbeitsbereich zwischen den Punkten A1 und A2 dargestellt. Solch ein Arbeitsbereich muss nicht zwingend definiert sein und richtet sich nach den Gegebenheiten einer bestehenden Anlage sowie nach den vorhandenen Walzen, dem zu walzenden Produkt oder der beabsichtigten Banddickenreduktion. Der dargestellte, bevorzugte Arbeitsbereich ist durch die Wertepaare pmax, hmin (A1 ) und pmin, hmax (A2) begrenzt. Insbesondere liegt die Steigung der Kennlinie im Arbeitsbereich, also zwischen Ai und A2, bevorzugt in der Größenordnung von 1 (z. B. zwischen 0,1 und 10), was die Regelbarkeit des Systems gegenüber größeren oder kleineren Werten verbessert. Der maximale Druck pmax kann sowohl aus konstruktiven Gründen als auch aus Kostengründen eingeschränkt sein. Die maximale Spalthöhe hmax kann insofern eingeschränkt sein, als dass bei zu großen Spalthöhen h sehr große Kühlmittelmengen benötigt werden, um eine hinreichende Kühlung (insbesondere durch eine hohe Fließgeschwindigkeit und/oder den ständigen Kontakt der Walzenoberfläche mit Kühlmittel) zu gewährleisten. Preferably, the pressure p is measured by means of the encoder 13 and assigned to an actual distance between the cooling shell 9, 1 1 and roll surface or assigned to an actual gap height h. This assignment can be made for example on the basis of previously determined characteristic curves K x . Such characteristic curves K x could either be measured or, preferably, mathematically determined by a numerical simulation. FIG. 2a exemplifies such a characteristic curve K x . The characteristic curve K X (V X ) is represented for a specific (predetermined or defined) volume flow V x and describes the relationship between the pressure p (at the location of the pressure measurement) and the gap height h. By such a characteristic K x each pressure p can be assigned a gap height h at a known volume flow V x . If, for example, only one volume flow V x is to be used for cooling, a characteristic curve K x is sufficient. If it is intended to be possible to use other or several volume flows V y , corresponding characteristic curves K y are preferably provided. The characteristic curve K x shown in FIG. 2 a thus describes the course between pressure p and gap height h for a fixed volume flow V x . The characteristic curve would shift in the illustrated diagram for other volume flows V which are greater or smaller than V x , as shown by the arrows. Furthermore, a preferred working range is shown between the points A1 and A2. Such a working area does not necessarily have to be defined and depends on the conditions of an existing installation and on the existing rolls, the product to be rolled or the intended reduction in strip thickness. The illustrated, preferred work area is through the Value pairs p max , h min (A1) and p min , h max (A2) limited. In particular, the slope of the characteristic curve in the working range, ie between Ai and A 2 , is preferably of the order of 1 (eg between 0.1 and 10), which improves the controllability of the system compared to larger or smaller values. The maximum pressure p max can be limited both for design reasons and for cost reasons. The maximum gap height h max may be limited insofar as h large amounts of coolant are required in the case of excessively large gap heights in order to ensure sufficient cooling (in particular due to a high flow velocity and / or constant contact of the roll surface with coolant).
Alternativ kann im Falle einer Messung des Volumenstroms V der Spaltabstand h mit Hilfe einer Volumenstrom-Abstand-Kennlinie Kx(px) eingestellt bzw. geregelt werden. Eine solche Kennlinie Kx(px) ist in Figur 2b dargestellt. Die Bestimmung kann hierbei analog wie in Figur 2a erfolgen, jedoch ist die Kennlinie Kx(px) nun für einen bekannten Druck px abgebildet. Aufgetragen ist der Volumenstrom V gegen die Spalthöhe h. Wird der vorgebbare Druck p größer oder kleiner als px gewählt, würde sich die Kennlinie Kx(px) wie dargestellt verschieben. Die weitere Interpretation der Kennlinie ist analog zu der Kennlinie aus Figur 2a anzusehen, bis auf dass der Druck p für eine Kennlinie Kx(px) festgehalten wird und der Volumenstrom V variiert. Alternatively, in the case of a measurement of the volumetric flow V, the gap distance h can be set or regulated with the aid of a volumetric flow-distance characteristic K x (p x ). Such a characteristic K x (p x ) is shown in FIG. 2b. The determination can be carried out analogously as in FIG. 2a, but the characteristic K x (p x ) is now mapped for a known pressure p x . Plotted is the volume flow V against the gap height h. If the predeterminable pressure p is chosen to be greater or smaller than p x , the characteristic curve K x (p x ) would shift as shown. The further interpretation of the characteristic curve is analogous to the characteristic curve from FIG. 2a, except that the pressure p for a characteristic curve K x (p x ) is recorded and the volume flow V varies.
Natürlich ist es nicht notwendig, dass die Kennlinie Kx in grafischer Form vorliegt, vielmehr kann die Kennlinie Kx auch in Form von Wertetabellen, Matrizen, Arrays oder einem Funktionsverlauf vorliegen und/oder in einer Auswertungseinrichtung gespeichert sein, welche dazu ausgebildet ist, gemessenen Drücken pist bzw. gemessenen Volumenströmen V|St Spalthöhen h|St zuzuordnen. Dies ist bevorzugt automatisch und während des Walzbetriebs möglich. Alternativ ist es möglich, dass die Kennlinie Kx derart verwendet wird, dass sie dazu dient einer Sollhöhe des Spalts hSon einen Solldruck pSoii oder einen Sollvolumenstrom VSon zuzuordnen. Dies ist in Bezug auf die Figuren 3b und 4b näher beschrieben. Of course, it is not necessary for the characteristic curve K x to be present in graphic form; rather, the characteristic curve K x can also be present in the form of value tables, matrices, arrays or a function profile and / or stored in an evaluation device which is designed to be measured Press pi st or measured volume flows V | St gap heights h | St assign. This is preferably automatic and possible during the rolling operation. Alternatively, it is possible for the characteristic curve K x to be used in such a way that it serves to assign a setpoint height of the gap h So n to a setpoint pressure p So ii or a setpoint volume flow V So n. This is described in more detail with reference to FIGS. 3b and 4b.
Zunächst zeigt die Figur 3a exemplarisch eine mögliche Regelung bzw. Einstellung der Spalthöhe h, welche zum Beispiel durch eine Positionsänderung der Walzenoberfläche verändert wird (Störgröße). Solche Positionsveränderung können durch einen Walzenwechsel oder -verschleiß hervorgerufen werden. Es ist auch möglich, dass nichtvorhersehbare Sprünge der Walze 1 im Walzbetrieb auftreten. Eine vorliegende Spalthöhe führt zu einem vorliegenden Kühlmitteldruck Pist (Regelgröße), welcher durch einen Drucksensor 13 (Messglied) feststellbar ist. Diesem gemessenen (Ist-)Druck pist wird mit Hilfe einer Druck-Abstand-Kennlinie gemäß Figur 3a eine (Ist-)Höhe des Spalts h|St zugeordnet. Diese Höhe h|St wird folgend mit einem Sollwert der Spalthöhe hSon verglichen. Eine möglicherweise vorhandene Differenz eh zwischen Ist- und Sollhöhe (Regeldifferenz) wird bevorzugt einer Regeleinrichtung (Regler) zugeführt. Die Regeleinrichtung gibt dann bevorzugt einen Verstellwert Ssteii an eine Anstellvorrichtung (Stellglied) aus. Diese verstellt dann entsprechend den Spaltabstand h, sodass der gewünschte Abstand hS0ii (zumindest kurzfristig) wieder hergestellt wird. Je nach Auslegung des Systems kann die Regeldifferenz auch direkt einer AnStelleinrichtung zugeführt werden. 3a shows an example of a possible regulation or adjustment of the gap height h, which is changed, for example, by a position change of the roll surface (disturbance variable). Such positional change can be caused by a roll change or wear. It is also possible that unpredictable cracks of the roll 1 occur in the rolling operation. An existing gap height leads to a present coolant pressure Pist (controlled variable), which can be detected by a pressure sensor 13 (measuring element). This measured (actual) pressure pi st with the aid of a pressure-distance characteristic according to Figure 3a, an (actual) height of the gap h Assigned to St. This height h | St is compared below with a target value of the gap height h So n. A possibly existing difference e h between actual and desired height (control difference) is preferably fed to a control device (controller). The control device then preferably outputs an adjustment value Ssteii to a setting device (actuator). This then adjusts the gap distance h accordingly, so that the desired distance h S0 ii (at least in the short term) is restored. Depending on the design of the system, the control difference can also be fed directly to a starting device.
Alternativ ist es gemäß Figur 3b möglich, dass ein Drucksensor 13 einen Kühlmittedruck pist (Regelgröße) bestimmt und dieser Ist-Wert einem Differenzglied bzw. Differenzbildner zugeführt und dort mit einem Sollwert des Kühlmitteldrucks pSoii verglichen wird. Dieser Solldruck pSon kann bevorzugt aus einer Druck-Abstand-Kennlinie resultieren, wobei ein Sollabstand des Spalts hSoii vorgegeben wird und mit Hilfe der Druck-Abstand-Kennlinie dem Sollabstand des Spalts hsoii ein Solldruck des Kühlmittels pSoii zugeordnet wird. Die sich aus dem Vergleich des Istdrucks p!st und des Solldrucks pSoii ergebende Regeldifferenz wird bevorzugt der Regeleinrichtung zugeführt, welche einen Stellwert für die Anstelleinrichtung ausgibt, sodass der Spaltabstand h auf Basis der ermittelten Druckdifferenz ep eingestellt bzw. verstellt werden kann. Alternatively, it is possible according to FIG. 3 b that a pressure sensor 13 determines a coolant pressure pi st (controlled variable) and supplies this actual value to a differential element or differential former where it is compared with a desired value of the coolant pressure p So ii. This desired pressure p So n may preferably result from a pressure-distance characteristic, wherein a desired distance of the gap h So ii is specified and with the aid of the pressure-distance characteristic of the desired distance of the Spalts hsoii a target pressure of the coolant p So ii is assigned. The control difference resulting from the comparison of the actual pressure p ! St and the setpoint pressure p So ii is preferably fed to the control device, which outputs a control value for the adjusting device, so that the gap distance h can be adjusted or adjusted on the basis of the determined pressure difference e p .
In den gemäß den Figuren 3a und 3b beschriebenen Fällen wird jeweils bevorzugt angenommen, dass der Volumenstrom V des Kühlmittels konstant gehalten wird und ein gemessener Kühlmitteldruck pist mittels einer Druck-Abstand-Kennlinie Kx (entsprechend dem konstant gehaltenen Volumenstrom V) mit einer Sollhöhe hSon verglichen wird. Eine ermittelte Regeldifferenz eh, ep kann nachfolgend zur Verstellung des Spaltabstands h verwendet werden. In the cases described according to FIGS. 3 a and 3 b, it is preferably assumed that the volume flow V of the coolant is kept constant and a measured coolant pressure p i st by means of a pressure-distance characteristic K x (corresponding to the constant volume flow V) with a desired height h is n So compared. A determined control difference e h , e p can subsequently be used to adjust the gap distance h.
Alternativ ist es wie in Figur 4a dargestellt möglich, dass der Kühlprozess durch einen Volumenstrommesser 13 (Messglied) überwacht wird. Ändert sich die Spalthöhe h führt dies zu einem geänderten Kühlmittel-Volumenstrom V|St (Regelgröße). Der gemessene (Ist-)Volumenstrom V|St kann mit Hilfe einer Volumenstrom-Abstand-Kennlinie Kx(px) bei einem bekannten, festen Druck px in eine Ist-Spalthöhe h|St umgewandelt werden. Analog zur Figur 3a kann dann der mit Hilfe der Kennlinie Kx ermittelte Wert der Ist-Spalthöhe h|St mit einer gewünschten Soll-Spalthöhe hSoii verglichen werden. Dieser Vergleich kann zu einer Regeldifferenz eh führen. Dies kann an eine Regeleinrichtung (Regler) geleitet werden, welche bevorzugt einen Verstellwert Ssteii an eine Anstelleinrichtung (Stellglied) ausgibt. Die Anstelleinrichtung stellt dann entsprechend den Spaltabstand h ein, sodass der gewünschte Abstand hSon wieder hergestellt wird. Ähnlich wie für die Figur 3b und eine Messung des Drucks beschrieben, kann die Kennlinie gemäß der Figur 4b dazu dienen, einem Sollabstand hSoii einen Soll- Volumenstrom Vsoii zuzuordnen, wobei letzterer mit einem durch einen Volumenstrommesser 13 ermittelten Ist-Volumenstrom V|St verglichen werden kann. Eine aus einem solchen Vergleich resultierende Regeldifferenz ev kann nachfolgend durch eine Regeleinrichtung in einen Stellwert umgerechnet werden, um den gewünschten Sollabstand hSon nach Maßgabe der Regeldifferenz ev einzustellen. Alternatively, as shown in FIG. 4 a, it is possible for the cooling process to be monitored by a volumetric flow meter 13 (measuring element). If the gap height h changes, this leads to a changed coolant volume flow V | St (controlled variable). The measured (actual) volume flow V | St can with the help of a volume flow-distance characteristic K x (p x ) at a known, fixed pressure p x in an actual gap height h St be transformed. Analogously to FIG. 3 a, the value of the actual gap height h 1 determined using the characteristic curve K x can then be determined St are compared with a desired desired gap height h So ii. This comparison can lead to a control difference e h . This can be passed to a control device (controller), which preferably outputs an adjustment value Ssteii to an adjusting device (actuator). The adjuster then adjusts the gap distance h accordingly, so that the desired distance h So n is restored. As described for FIG. 3b and a measurement of the pressure, the characteristic curve according to FIG. 4b can be used to assign a nominal volume flow Vsoii to a desired distance h So ii, the latter being determined by an actual volume flow V | St can be compared. A control difference e v resulting from such a comparison can subsequently be converted into a manipulated variable by a control device in order to set the desired setpoint distance h So n in accordance with the control difference e v .
In den gemäß den Figuren 4a und 4b beschriebenen Fällen wird jeweils bevorzugt angenommen, dass der Druck p des Kühlmittels konstant gehalten wird und ein gemessener Volumenstrom V|St mittels einer Volumenstrom-Abstand-Kennlinie Kx(Px) (entsprechend dem konstant gehaltenen Druck p) mit einer Sollhöhe hSoii verglichen wird. Eine ermittelte Regeldifferenz eh, ev kann schließlich zur Verstellung des Spaltabstands h verwendet werden. In the cases described according to FIGS. 4 a and 4 b, it is preferably assumed in each case that the pressure p of the coolant is kept constant and a measured volume flow V 1 St by means of a volume flow-distance characteristic K x (Px) (corresponding to the constant held pressure p) with a desired height h So ii is compared. A determined control difference e h , e v can finally be used to adjust the gap distance h.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen vor allem dem besseren Verständnis der Erfindung und sollten nicht einschränkend verstanden werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Patentanmeldung ergibt sich aus den Patentansprüchen. Above all, the embodiments described above serve to better understand the invention and should not be understood as limiting. The scope of protection of the present patent application results from the patent claims.
Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. The features of the described embodiments can be combined or replaced with each other.
Ferner können die beschriebenen Merkmale durch den Fachmann an vorhandene Gegebenheiten oder vorliegende Anforderungen angepasst werden. Bezugszeichenliste Furthermore, the features described can be adapted by the skilled person to existing circumstances or existing requirements. LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Walze I roller
3 Kühlmittel /-flüssig keit  3 coolant / liquid speed
5 Düse 5 nozzle
7 Spalt  7 gap
9 Kühlschale / erster Teil einer Kühlschale 9 cooling shell / first part of a cooling shell
10 Vorrichtung zum Kühlen einer Walze10 Device for cooling a roller
I I Kühlschale / zweiter Teil einer Kühlschale 13 Drucksensor / VolumenstrommesserI I Cooling shell / second part of a cooling shell 13 Pressure sensor / volumetric flow meter
15 Metallband 15 metal band
17 Abstreifer  17 scrapers
100 Walzvorrichtung  100 rolling device
A Schwenkachse  A pivot axis
ΑΪ erster Arbeitspunkt Α Ϊ first working point
A2 zweiter Arbeitspunkt A 2 second operating point
D Drehrichtung der Walze  D Direction of rotation of the roller
eh Regeldifferenz e h control difference
ep Regeldifferenz e p control difference
ev Regeldifferenz e v control difference
h Spalthöhe hist Ist-Spalthöhe h gap height hist Is gap height
hS0ii Soll-Spalthöhe h S0 ii target gap height
U Umfangsrichtung der Walze  U circumferential direction of the roller
p Küh Im itteldruck p Küh Im itteldruck
pist Ist-Kühlmitteldruck Pist is actual coolant pressure
Psoii Soll-Kühlmitteldruck  Psoii desired coolant pressure
Pmax maximaler Arbeitsdruck  Pmax maximum working pressure
pmin minimaler Arbeitsdruck p min minimum working pressure
px Druck x (definierter Druck) p x pressure x (defined pressure)
hmax maximale Spalthöhe h max maximum gap height
hmin minimale Spalthöhe hmin minimum gap height
V Volumenstrom  V flow rate
V|St Ist-Volumenstrom V | St actual volumetric flow
Vsoii Soll-Volumenstrom  Vsoii Target volumetric flow
Vmax maximaler Volumenstrom V max maximum volume flow
Vmin minimaler Volumenstrom V min minimum volumetric flow
Vx Volumenstrom x (definierter Volumenstrom)V x volume flow x (defined volume flow)
Kx Kennlinie K x characteristic
Ssteii Verstellwert für die AnStelleinrichtung  Ssteii Adjustment value for the starting device

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Verfahren zur Kühlung einer Walze (1 ), insbesondere einer Arbeitswalze (1 ) einer Warmwalzanlage, welches die folgenden Schritte umfasst: 1 . Method for cooling a roll (1), in particular a work roll (1) of a hot rolling plant, comprising the following steps:
Zuführen von Kühlmittel (3) mittels mindestens einer Düse (5) in einen Spalt (7) zwischen zumindest einem Teil der Walzenoberfläche und einer an den Teil der Walzenoberfläche anstellbaren Kühlschale (9, 1 1 ), Supplying coolant (3) by means of at least one nozzle (5) into a gap (7) between at least part of the roll surface and a cooling shell (9, 11) which can be set against the part of the roll surface,
Einstellen der Spalthöhe (h) zwischen der Kühlschale (9, 1 1 ) und der Adjusting the gap height (h) between the cooling shell (9, 1 1) and the
Walzenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (pist) des zugeführten Kühlmittels (3) gemessen wird und die Spalthöhe (h) auf Basis des gemessenen Drucks (pist) eingestellt wird; oder Roll surface, characterized in that the pressure (pi st ) of the supplied coolant (3) is measured and the gap height (h) on the basis of the measured pressure (pi st ) is set; or
der Volumenstrom (V|St) des zugeführten Kühlmittels (3) gemessen wird und die Spalthöhe (h) auf Basis des gemessenen Volumenstroms (V|St) eingestellt wird. the volume flow (V | St ) of the supplied coolant (3) is measured and the gap height (h) is set on the basis of the measured volume flow (V | St ).
2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Spalthöhe (h) zwischen der Walze (1 ) und der Kühlschale (9, 1 1 ) vergrößert wird, wenn der gemessene Kühlmitteldruck (pist) oder der gemessene Volumenstrom (V|St) über einem vorgebbaren oberen Grenzwert liegt; und/oder wobei die Spalthöhe (h) zwischen der Walze (1 ) und der Kühlschale (9, 1 1 ) verringert wird, wenn der gemessene Kühlmitteldruck (pist) oder der gemessene Volumenstrom (V|St) unter einem vorgebbaren unteren Grenzwert liegt. 2. The method according to claim 1, wherein the gap height (h) between the roller (1) and the cooling shell (9, 1 1) is increased when the measured refrigerant pressure (pi st ) or the measured volume flow (V | St ) over is a predetermined upper limit; and or wherein the gap height (h) between the roller (1) and the cooling shell (9, 1 1) is reduced when the measured refrigerant pressure (pi st ) or the measured volume flow (V | St ) is below a predetermined lower limit.
3. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle der Messung des Drucks, das Kühlmittel (3) mit einem definierten Volumenstrom (Vx) dem Spalt (7) zugeführt wird und die Einstellung der Spalthöhe (h) zwischen der Walze (1 ) und der Kühlschale (9, 1 1 ) nach3. The method according to one of the preceding claims, wherein in the case of measuring the pressure, the coolant (3) with a defined volume flow (V x ) the gap (7) is fed and the setting of the gap height (h) between the roller ( 1) and the cooling shell (9, 1 1) after
Messung des Kühlmitteldrucks (pist) anhand einer zuvor ermittelten Druck- Abstand-Kennlinie (Kx) zu dem definierten Volumenstrom (Vx) des Kühlmittels (3) erfolgt; oder wobei im Falle der Messung des Volumenstroms, das Kühlmittel (3) mit einem definierten Druck (px) dem Spalt (7) zugeführt wird und die Einstellung der Spalthöhe (h) zwischen der Walze (1 ) und der Kühlschale (9, 1 1 ) nach Messung des Volumenstroms (V|St) anhand einer zuvor ermittelten Measurement of the coolant pressure (pi st ) on the basis of a previously determined pressure-distance characteristic (K x ) to the defined volume flow (V x ) of the coolant (3); or wherein in the case of the measurement of the volume flow, the coolant (3) with a defined pressure (p x ) the gap (7) is supplied and the adjustment of the gap height (h) between the roller (1) and the cooling shell (9, 1 1) after measuring the volume flow (V | St ) on the basis of a previously determined
Volumenstrom-Abstand-Kennlinie (Kx) zu dem definierten Druck (px) des Kühlmittels (3) erfolgt. Volume flow-distance characteristic (K x ) to the defined pressure (p x ) of the coolant (3) takes place.
4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei im Falle der Messung des Drucks, der gemessene Kühlmitteldruck (pist) mit Hilfe der Druck-Abstand-Kennlinie (Kx) mit einer vorgebbaren Sollhöhe (hSoii) des Spalts (7) verglichen wird und nach Maßgabe einer sich aus diesem4. The method according to claim 3, wherein in the case of measuring the pressure, the measured refrigerant pressure (pi st ) using the pressure-distance characteristic (K x ) with a predetermined target height (h So ii) of the gap (7) compared will and in accordance with a get out of this
Vergleich ergebenden Differenz ein Verstellwert (Ssteii) für die Einstellung der Spalthöhe (h) ausgegeben wird; und im Falle der Messung des Volumenstroms, der gemessene Volumenstrom (V|St) mit Hilfe der Volumenstrom-Abstand-Kennlinie (Kx) mit einer Comparison resulting difference an adjustment value (Ssteii) is output for the setting of the gap height (h); and in the case of the measurement of the volume flow, the measured volume flow (V | St ) with the help of the volume flow distance characteristic (K x ) with a
vorgebbaren Sollhöhe (hSoii) des Spalts (7) verglichen wird und nach predetermined target height (h So ii) of the gap (7) is compared and after
Maßgabe einer sich aus diesem Vergleich ergebenden Differenz ein  A difference resulting from this comparison
Verstellwert (SSteii) für die Einstellung der Spalthöhe (h) ausgegeben wird. Adjustment value ( S e t e ii) for setting the gap height (h) is output.
5. Das Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Kennlinie (Kx) mittels einer numerischen Simulation oder experimentell ermittelt wird. 5. The method according to claim 3 or 4, wherein the characteristic curve (K x ) is determined by means of a numerical simulation or experimentally.
6. Das Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei im Falle eines definierten zugeführten Volumenstroms die Kennlinie (Kx) für eine Vielzahl von verschiedenen Volumenströmen (V) ermittelt wird, insbesondere für mindestens einen zur Kühlung der Walze (1 ) verwendeten Volumenstrom (Vx) des Kühlmittels (3); oder wobei im Falle eines definierten zugeführten Drucks die Kennlinie (Kx) für eine Vielzahl von verschiedenen Drücken (p) ermittelt wird, insbesondere für mindestens einen zur Kühlung der Walze (1 ) verwendeten Druck (px) des Kühlmittels (3). 6. The method according to claim 4 or 5, wherein in the case of a defined supplied volumetric flow the characteristic curve (K x ) for a plurality of different volume flows (V) is determined, in particular for at least one used for cooling the roller (1) volume flow (V x ) the coolant (3); or wherein in the case of a defined supplied pressure, the characteristic curve (K x ) for a plurality of different pressures (p) is determined, in particular for at least one used for cooling the roller (1) pressure (p x ) of the coolant (3).
7. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Kennlinie (Kx) im Falle der Messung des Drucks durch eine Zuordnung von Kühlmitteldruck gegen die Spalthöhe (h) zwischen Walzenoberfläche und Kühlschale (9, 1 1 ) gegeben ist; oder im Falle der Messung des Volumenstroms durch eine Zuordnung von 7. The method according to any one of claims 3 to 6, wherein the characteristic (K x ) in the case of measuring the pressure by an allocation of refrigerant pressure against the gap height (h) between the roll surface and cooling shell (9, 1 1) is given; or in the case of the measurement of the volume flow by an assignment of
Volumenstrom gegen die Spalthöhe (h) zwischen Walzenoberfläche und Kühlschale (9, 1 1 ) gegeben ist. Volume flow against the gap height (h) between the roll surface and cooling shell (9, 1 1) is given.
Eine Vorrichtung (10) zum Kühlen einer Arbeitswalze (1 ), vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) Folgendes umfasst: eine an die Walze (1 ) anstellbare Kühlschale (9, 1 1 ), welche eine zu einem Bereich der Walzenoberfläche im Wesentlichen komplementäre Form aufweist und sich zumindest über einen Teilbereich der axialen Breite der Walze (1 ) sowie zumindest über einen Teil des Umfangs (U) der Walze (1 ) erstreckt; eine Düse (5) zum Zuführen eines Kühlmittels (3) in einen Spalt (7) zwischen der Kühlschale (9, 1 1 ) und der Walze (1 ); und einen Drucksensor (13) zur Messung des Kühlmitteldrucks, vorzugsweise im Bereich der Düse (5) sowie eine Einrichtung zur Einstellung der Spalthöhe (h) zwischen der Kühlschale (9, 1 1 ) und der Walze (1 ) in Abhängigkeit des durch den Drucksensor (13) gemessenen Kühlmitteldrucks (pist); oder einen Volumenstrommesser (13) zur Messung des Kühlmittelvolumenstroms, vorzugsweise im Bereich der Düse (5) sowie eine Einrichtung zur Einstellung der Spalthöhe (h) zwischen der Kühlschale (9, 1 1 ) und der Walze (1 ) in Abhängigkeit des durch den Volumenstrommesser (13) gemessenen A device (10) for cooling a work roll (1), preferably for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the device (10) comprises: a cooling shell (9, 11) which can be set against the roll (1) a shape substantially complementary to a region of the roll surface and extending over at least a portion of the axial width of the roll (1) and at least over part of the circumference (U) of the roll (1); a nozzle (5) for supplying a coolant (3) into a gap (7) between the cooling shell (9, 1 1) and the roller (1); and a pressure sensor (13) for measuring the coolant pressure, preferably in the region of the nozzle (5) and a device for adjusting the gap height (h) between the cooling shell (9, 1 1) and the roller (1) as a function of the pressure sensor (13) measured refrigerant pressure (pi st ); or a volumetric flow meter (13) for measuring the coolant volume flow, preferably in the region of the nozzle (5) and a device for adjusting the gap height (h) between the cooling shell (9, 1 1) and the roller (1) in dependence on the volume flow meter (13) measured
Volumenstroms (V|St). Flow rate (V | St ).
9. Eine kühlbare Walzvorrichtung (100), vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: eine zum Walzen eines Metallbandes (15) anstellbare Walze (1 ); und eine Vorrichtung (10) zum Kühlen der Walze (1 ) gemäß Anspruch 8. 9. A coolable rolling apparatus (100), preferably for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, comprising: a roll (1) which can be set to roll a metal strip (15); and a device (10) for cooling the roller (1) according to claim 8.
Das Verfahren oder eine Vorrichtung (10, 100) gemäß einem der The method or apparatus (10, 100) according to any one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düse (13) das Kühlmittel (3) im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung (U), tangential an die Walze (1 ) heranführt.  preceding claims, wherein the nozzle (13) the coolant (3) substantially parallel to the circumferential direction (U), tangentially to the roller (1) leads.
1 1 . Das Verfahren oder eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (3) im Spalt (7) der Drehrichtung (D) der Walze (1 ) entgegengesetzt ist. 1 1. The method or a device according to one of the preceding claims, wherein the flow direction of the cooling liquid (3) in the gap (7) opposite to the direction of rotation (D) of the roller (1).
Das Verfahren oder die Vorrichtung (10, 100) gemäß Anspruch 1 1 , wobei die Düse (5) in Bezug auf die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (3) im Spalt (7) an einem stromaufwärtsliegenden Ende der Kühlschale (9, 1 1 ) angeordnet ist. Das Verfahren oder eine Vorrichtung (10, 100) gemäß Anspruch 1 1 oder 12, wobei in Bezug auf die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (3) im Spalt (7) ein Abstreifer (17) zum Abstreifen von Kühlmittel (3) von der The method or device (10, 100) according to claim 1 1, wherein the nozzle (5) with respect to the flow direction of the cooling liquid (3) in the gap (7) at an upstream end of the cooling shell (9, 1 1) is arranged , The method or apparatus (10, 100) according to claim 1 1 or 12, wherein with respect to the flow direction of the cooling liquid (3) in the gap (7), a scraper (17) for stripping coolant (3) from the
Walzenoberfläche am stromabwärtsliegenden Ende der Kühlschale (9, 1 1 ) angeordnet ist, sodass weniger Kühlmittel (3) auf ein zu walzendes Roll surface at the downstream end of the cooling shell (9, 1 1) is arranged so that less coolant (3) to be rolled to a
Metallband (15) gelangt. Metal strip (15) passes.
Das Verfahren oder eine Vorrichtung (10, 100) gemäß einem der The method or apparatus (10, 100) according to any one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlschale (9, 1 1 ) durch ein previous claims, wherein the cooling shell (9, 1 1) by a
Verkippen der Kühlschale (9, 1 1 ) und/oder eine translatorische Bewegung der Kühlschale (9,1 1 ) an die Walzenoberfläche anstellbar ist. Tilting of the cooling shell (9, 1 1) and / or a translational movement of the cooling shell (9.1, 1) to the roll surface can be adjusted.
Das Verfahren oder eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlschale (9, 1 1 ) in Umfangsrichtung (U) der Walze (1 ) gesehen, mindestens zweiteilig ausgebildet ist und beide Teile (9, 1 1 ) der Kühlschale (9, 1 1 ) miteinander schwenkbar um eine parallel zur Achsrichtung der Walze (1 ) liegende Achse (A) verbunden sind. The method or a device according to one of the preceding claims, wherein the cooling shell (9, 1 1) seen in the circumferential direction (U) of the roller (1), at least two parts and both parts (9, 1 1) of the cooling shell (9, 1 1) are pivotally connected to each other about an axis parallel to the axial direction of the roller (1) lying axis (A) are connected.
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