EP3453466B1 - Walzstrasse zum walzen eines metallischen guts und verfahren zum betreiben einer walzstrasse - Google Patents

Walzstrasse zum walzen eines metallischen guts und verfahren zum betreiben einer walzstrasse Download PDF

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EP3453466B1
EP3453466B1 EP18190361.8A EP18190361A EP3453466B1 EP 3453466 B1 EP3453466 B1 EP 3453466B1 EP 18190361 A EP18190361 A EP 18190361A EP 3453466 B1 EP3453466 B1 EP 3453466B1
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EP
European Patent Office
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cooling
cooling element
construction
mode
rolling train
Prior art date
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EP18190361.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3453466A1 (de
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Matthias Kipping
Ralf Seidel
Johannes Alken
Magnus TREUDE
Jürgen Seidel
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B21B2027/103—Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems

Definitions

  • the invention relates to a rolling train for rolling a metallic material, comprising a cooling device for cooling the rolls of a rolling stand and / or the material to be rolled or rolled.
  • the invention also relates to a method for operating a rolling train with such a cooling device.
  • roller cooling devices are available for this in the prior art (for example spray cooling, shell cooling, high-turbulent cooling, roller cooling with water curtains, ultra-high pressure cooling and roller cooling with laminar tubes). It is always provided that a cooling concept for cooling the rolls is selected and then implemented in a rolling train.
  • a rebuilding of a roller cooling system is seldom encountered and is always associated with a relatively high effort and possibly with a risk; Furthermore, a conversion time is required for such a conversion during which the system is not available and thus causes a loss of production. This is particularly true if the cooling principle is fundamentally changed, i.e. if, for example, a changeover from high pressure to low pressure or another structural solution is to be used.
  • Spray cooling is often used as the roller cooling device, in which a large number of water jets emerge from nozzles from one or more distributor pipes under a pressure of approx. 5 to 25 bar. The water jets hit the work roll at different angles in the radial direction and cool it.
  • the DE 101 31 369 A1 Referenced show the EP 1 044 724 A2 , the WO 2013/167642 A1 and the DE 200 06 508 U1
  • the preamble of claim 1 is based on EP 1044724 A2 .
  • shell cooling systems are also known, as they are, for example, in FIG EP 2 846 940 B1 are described.
  • water or another cooling medium is guided between the work roll and a shell in a relatively narrow gap along the work roll and the work roll is thus cooled efficiently and mostly at low operating pressure.
  • the invention is based on the object of developing a rolling train of the generic type in such a way that it is possible in a simple manner to adapt the cooling to different desired cooling conditions. Furthermore, a corresponding method is to be proposed for this. In particular, the disadvantages described above when switching from one cooling concept to another are to be avoided.
  • the cooling device comprises at least one support frame for at least one cooling element, the support frame being equipped with at least one receiving element for receiving a cooling element, the cooling device comprising at least two cooling elements of different designs and on the receiving element alternatively, a cooling element of a selected type is added.
  • Two cooling elements of different designs are thus available in order to be able to alternatively receive a cooling element of a selected design on the receiving element.
  • the cooling element of one type can be a spray bar for spraying cooling medium onto the roller and / or onto the material to be rolled.
  • the cooling element of a (different) design can be at least one cooling nozzle with a cooling shell for applying cooling medium to the roller.
  • the receiving element of the supporting frame has a mechanical interface that is designed for mechanical connection to an adapter that is arranged on the cooling element, the adapters of all cooling elements being designed to match the mechanical interface of the receiving element.
  • the receiving element of the supporting frame can furthermore have a fluidic interface which is designed for fluidic connection to the cooling element.
  • At least one supply line for cooling medium is preferably arranged in the supporting frame, the supply line having means for adjusting the pressure of the cooling medium and / or the cooling medium volume flow.
  • a first cooling element is operated with a supply pressure between 3 bar and 30 bar, preferably between 7 bar and 15 bar, and that a second cooling element is operated with a supply pressure of less than 6 bar, preferably with a supply pressure between 1 bar and 5 bar.
  • a second cooling element can be operated by a high pressure media supply via a pressure reducing element (in this case, the media supply does not need to be converted from high pressure to low pressure). However, it can also be provided that, after a corresponding conversion of the media supply without a pressure reduction stage, said cooling element is operated by a low-pressure media supply.
  • the above-mentioned device and the explained method are proposed, which enable a simple conversion of work roll cooling methods and devices.
  • the mechanical conversion effort can also be kept small and at least a simple dismantling or alternative operation two different roller cooling devices. This also makes it possible in particular to be able to test different cooling systems in a simple manner before the one that has proven to be best for the specific application is selected.
  • a cooling device 1 can be seen with which the work rolls 2 of a rolling stand are cooled.
  • the cooling device 1 has a support frame 3 in which two cooling elements 4 'or 4 "of a certain type are mounted, namely one for cooling the upper work roll 2 and one for cooling the lower work roll 2.
  • the support frame 3 is in one piece in the exemplary embodiment
  • the supporting frame can of course alternatively also be designed as a multi-part structure (especially since upper and lower cooling elements are usually provided).
  • a cooling element 4 'of a first type is used, namely in the form of a spray bar.
  • a cooling element 4 ′′ of a second design different from the first type is used, namely in the form of cooling nozzles with a cooling shell for applying cooling medium to the roller 2.
  • the support frame 3 is equipped with receiving elements 5 (an upper one for the upper cooling element and a lower one for the lower cooling element).
  • the receiving elements 5 are designed in such a way that they can alternatively receive a cooling element 4 'or 4 ", that is to say alternatively either a cooling element of a first type or a cooling element of a second type.
  • the receiving elements 5 could also be used as mechanical holders for one cooling element 4 each ', 4 ".
  • Adapters 7, which are used to mechanically fix the cooling element 4 ', 4 "on the receiving element 5, are arranged on all cooling elements 4 ′, 4 ′′.
  • the receiving element 5 and the adapter 7 define a mechanical interface 6, which is designed according to the standard or standardized such that optionally different cooling elements 4 ′, 4 ′′ can be mechanically fastened to the day frame 3 via the receiving element 5.
  • FIG Figure 2 a cooling system in the form of spray bars which carry a large number of spray nozzles from which a cooling medium is sprayed against the work roll 2 (spray cooling).
  • the second, alternative roller cooling device is shown in FIG Figure 2 a cooling element in the form of cooling nozzles with cooling shells is provided, in which the same cooling medium is guided along the circumference of the work roll 2 against the direction of rotation of the work roll (shell cooling).
  • a possible actuating mechanism for pivoting the shell cooling unit is for the purpose of simplification in Figure 2 not shown.
  • the different work roll cooling devices for the top and / or bottom roll are designed in such a way that they can both be alternatively received or fastened in the support frame (support structure 3).
  • a spray cooling system can be installed in this support frame (support structure 3) or - alternatively - a shell cooling system for cooling the upper and / or lower roller can be attached in the same support frame.
  • the support frame is advantageously designed in such a way that fastening points (receiving elements 5) are provided which can optionally receive both roller cooling devices.
  • the fastening points for the two different roller cooling devices can be provided at the same position on the support frame (as indicated with the dimensions a, b, c or X, Y and Z) or at different positions.
  • the supporting frame 3 and the strippers 11, 12 and also the displacement cylinder 13 for the supporting frame 3 remain functionally and structurally unchanged.
  • Different connecting links or adapter links can be used between the different cooling devices and the support frame.
  • the two roller cooling systems are connected to the media supply with hose connections in order to be able to adapt to different cooling beam geometries and feed angles and to be able to compensate for a displacement of the support frame together with the respectively built-in roller cooling devices.
  • Figure 3 and Figure 4 show a high pressure media supply 24, Figure 5 a low pressure media supply 25.
  • Figure 3 there is a roller cooling device with spray cooling, while in the case of Figures 4 and 5 a roller cooling device with shell cooling is present.
  • the high operating pressure is regulated by the means 10 in the form of a control or on / off valve.
  • a low operating pressure which results via the means 10 in the form of the control or on / off valve 10 is set via a pressure reduction stage 10 '.
  • a lower operating pressure can also be set directly via the means 10 in the form of a control or on / off valve, since a low-pressure media supply 25 is present here.
  • the first roller cooling device according to Figure 1 with the cooling element 4 ' is operated with a supply pressure between 3 and 30 bar and the second roller cooling with the cooling element 4 ′′ with a supply pressure of less than 6 bar.
  • the first roller cooling device according to FIG Figure 1 in a supply pressure range of 7 to 15 bar (high pressure media supply 24) and the second roller cooling device according to FIG Figure 2 in a supply pressure range of 1 to 5 bar (low pressure media supply 25).
  • the amount of water used is according to the second roller cooling device Figure 2 (So with the shell cooling) less than or equal to the amount of water of the first roller cooling device according to Figure 1 (Spray cooling).
  • the second roller cooling device 4 ′′ can optionally be operated via a pressure reduction device 10 ′ with a high pressure medium supply 24 or without a pressure reduction stage directly with a low pressure medium supply 25.
  • the pressure reduction can be implemented in the form of a throttle valve, a pressure regulating or limiting valve or by means of other process valves for changing the pressure from a higher medium pressure supply to a lower operating pressure.
  • the pressure reduction can be carried out with an additional pressure reduction stage or, for example, only with an existing control valve (see the Figures 3 to 5 ).
  • the support frame can be designed to be displaceable in the horizontal direction together with the respective built-in cooling devices, so that the various roller cooling devices with support frame 3 can each be moved back and forth from the roller as required.
  • step c can very easily be restored to its initial state at a later point in time and operated in accordance with step a).
  • the second roll cooling device is shell cooling
  • the shell shape is adapted to the diameter range of the respective roll stand of a multi-stand rolling train and the base body of the shell cooling is chosen to be the same for all stands. After optimizing a roll stand, the neighboring stands can easily be exchanged using the same method and using the same second roll cooling devices with shell shapes adapted to the diameter.
  • a shell cooling system is used as a second roller cooling system and if this cooling device and its media outlet are tightly sealed off from its surroundings, then it can also be provided that neighboring units (support roller, chocks, possible cylinders, etc.) are cooled by small amounts of a cooling medium using, for example, spray cooling .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzstraße zum Walzen eines metallischen Guts, umfassend eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Walzen eines Walzgerüsts und/oder des zu walzenden oder gewalzten Guts. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße mit einer solchen Kühlvorrichtung.
  • Beim Betrieb von Walzstraßen werden typischerweise die Arbeitswalzen während des Walzbetriebs gekühlt. Hierfür stehen im Stand der Technik verschiedene Arten von Walzenkühleinrichtungen zur Verfügung (beispielsweise die Sprühkühlung, die Schalenkühlung, die Hochturbulent-Kühlung, die Walzenkühlung mit Wasservorhängen, die Ultrahochdruckkühlung und die Walzenkühlung mit Laminar-Röhrchen). Dabei ist stets vorgesehen, dass ein Kühlkonzept für die Kühlung der Walzen ausgewählt und dieses dann in einer Walzstraße umgesetzt wird.
  • Ein Umbau einer Walzenkühlung ist selten anzutreffen und in jedem Falle mit einem relativ hohen Aufwand sowie gegebenenfalls mit einem Risiko verbunden; des weiteren wird für einen solchen Umbau eine Umbauzeit benötigt, während der die Anlage nicht zur Verfügung steht und somit einen Produktionsausfall bedingt. Dies gilt insbesondere, wenn das Kühlprinzip grundlegend umgestellt wird, also wenn beispielsweise eine Umstellung von Hochdruck auf Niederdruck oder eine andere konstruktive Lösung eingesetzt werden soll.
  • Als Walzenkühleinrichtung wird häufig eine Sprühkühlung eingesetzt, bei der aus einem oder mehreren Verteilerrohren eine Vielzahl von Wasserstrahlen unter einem Druck von ca. 5 bis 25 bar aus Düsen austritt. Die Wasserstrahlen treffen unter verschiedenen Winkeln in radialer Richtung auf die Arbeitswalze und kühlen diese. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 101 31 369 A1 Bezug genommen. Weitere ähnliche Lösungen zeigen die EP 1 044 724 A2 , die WO 2013/167642 A1 und die DE 200 06 508 U1 Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf der EP 1044724 A2 .
  • Um die Kühleffizienz zu steigern bzw. die Walzenkühlung mit geringerem Wasserdruck und damit geringeren Energieaufwand zu betreiben, sind auch Schalenkühlungen bekannt, wie sie beispielsweise in der EP 2 846 940 B1 beschrieben sind. Hier wird Wasser oder auch ein anderes Kühlmedium zwischen der Arbeitswalze und einer Schale in einem relativ engen Spalt an der Arbeitswalze entlang geführt und so die Arbeitswalze effizient und zumeist bei niedrigem Betriebsdruck gekühlt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäßen Walzstraße so fortzubilden, dass es in einfacher Weise möglich ist, eine Anpassung der Kühlung an unterschiedliche gewünschte Kühlbedingungen vornehmen zu können. Ferner soll hierfür ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen werden. Dabei sollen insbesondere die oben beschriebenen Nachteile bei der Umstellung von einem Kühlkonzept auf ein anderes vermieden werden.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung mindestens ein Traggerüst für mindestens ein Kühlelement umfasst, wobei das Traggerüst mit mindestens einem Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Kühlelements ausgestattet ist, wobei die Kühlvorrichtung mindestens zwei Kühlelemente unterschiedlicher Bauart umfasst und wobei am Aufnahmeelement alternativ ein Kühlelement einer gewählten Bauart aufgenommen ist.
  • Somit stehen zwei Kühlelemente unterschiedlicher Bauart zur Verfügung, um alternativ ein Kühlelement einer gewählten Bauart am Aufnahmeelement aufnehmen zu können.
  • Das Kühlelement einer Bauart kann dabei ein Sprühbalken zum Aufsprühen von Kühlmedium auf die Walze und/oder auf das zu walzende Gut sein. Das Kühlelement einer (anderen) Bauart kann mindestens eine Kühldüse mit einer Kühlschale zum Aufbringen von Kühlmedium auf die Walze sein.
  • Weitere alternative Kühlelemente einer speziellen Bauart können eine Hochturbulent-Kühlung, eine Walzenkühlung mit Wasservorhang, eine Ultrahochdruckkühlung oder eine Walzenkühlung mit Laminar-Röhrchen sein.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement des Traggerüsts eine mechanische Schnittstelle aufweist, die zum mechanischen Verbinden mit einem Adapter ausgebildet ist, der am Kühlelement angeordnet ist, wobei die Adapter aller Kühlelemente zur mechanischen Schnittstelle des Aufnahmeelements passend ausgebildet sind.
  • Das Aufnahmeelement des Traggerüsts kann weiterhin eine fluidische Schnittstelle aufweisen, die zum fluidischen Verbinden mit dem Kühlelement ausgebildet ist.
  • In dem Traggerüst ist bevorzugt mindestens eine Versorgungsleitung für Kühlmedium angeordnet, wobei die Versorgungsleitung Mittel zum Einstellen des Drucks des Kühlmediums und/oder des Kühlmedien-Volumenstroms aufweist. Somit kann in einfacher Weise eine prozesstechnisch optimale Anpassung eines ausgewählten Kühlkonzepts erfolgen, in dem der Druck des Kühlmediums bzw. dessen Volumenstrom optimal eingestellt wird.
  • Das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße mit einer Kühlvorrichtung der oben genannten Art umfasst die Schritte:
    1. a) Betreiben der Walzstraße unter Verwendung mindestens eines Kühlelements einer ersten Bauart, wobei über das Kühlelement Kühlmedium mit einem ersten Druckniveau und/oder mit einem ersten Volumenstrom ausgebracht wird;
    2. b) Demontage des mindestens einen Kühlelements der ersten Bauart;
    3. c) Montage mindestens eines Kühlelements einer zweiten Bauart;
    4. d) Betreiben der Walzstraße unter Verwendung mindestens eines Kühlelements der zweiten Bauart, wobei über das Kühlelement Kühlmedium mit einem zweiten Druckniveau und/oder mit einem zweiten Volumenstrom ausgebracht wird, der sich vom ersten Druckniveau und/oder vom ersten Volumenstrom unterscheidet.
  • Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass ein erstes Kühlelement mit einem Versorgungsdruck zwischen 3 bar und 30 bar, vorzugsweise zwischen 7 bar und 15 bar, betrieben wird und dass ein zweites Kühlelement mit einem Versorgungsdruck von weniger als 6 bar, vorzugsweise mit einem Versorgungsdruck zwischen 1 bar und 5 bar, betrieben wird.
  • Ein zweites Kühlelement kann dabei über ein Druckreduzierelement von einer Hochdruckmedienversorgung betrieben werden (in diesem Falle ist kein Umbau der Medienversorgung von Hochdruck auf Niederdruck erforderlich). Allerdings kann auch vorgesehen werden, dass nach einem entsprechenden Umbau der Medienversorgung ohne Druckreduzierstufe besagtes Kühlelement von einer Niederdruck-Medienversorgung betrieben wird.
  • Gemäß dem obigen Vorschlag wird somit eine Verbesserung und Optimierung der Arbeitswalzenkühlung durch das genannte Umbaukonzept für eine Umstellung der Kühlung möglich.
  • Um einen reibungslosen und risikofreien Umbau zu ermöglichen bzw. um die Umbauzeit und damit den Produktionsausfall der Walzanlage zu minimieren, wird die genannte Vorrichtung und das erläuterte Verfahren vorgeschlagen, die eine einfache Umstellung von Arbeitswalzenkühlverfahren bzw. -einrichtungen ermöglicht. Hierdurch kann auch der mechanische Umbauaufwand klein gehalten werden und ein einfacher Rückbau bzw. ein alternativer Betrieb mindestens zweier verschiedener Walzenkühleinrichtungen durchgeführt werden. Dies ermöglicht es auch insbesondere, in einfacher Weise unterschiedliche Kühlsysteme testen zu können, bevor jenes ausgewählt wird, welches sich für den konkreten Anwendungsfall am besten erwiesen hat.
  • Für einen Umbau einer Walzenkühlung ist es sinnvoll, in Schritten vorzugehen, um das Risiko zu minimieren. Ferner möchte der Anwender die Sicherheit haben, bei Problemen wieder in einfacher Weise die Walzenkühlung zurückbauen zu können. Diese Anforderungen werden durch die vorgeschlagene Lösung in sehr vorteilhafter Weise erfüllt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Arbeitswalzen eines Walzgerüst, wobei ein Kühlelement einer ersten Bauart in Form eines Sprühbalkens eingesetzt wird,
    Fig. 2
    schematisch die Kühlvorrichtung gemäß Figur 1, wobei nunmehr ein Kühlelement einer zweiten Bauart in Form von Kühldüsen mit einer Kühlschale zum Aufbringen von Kühlmedium auf die Walze eingesetzt wird,
    Fig. 3
    schematisch die Versorgung der Kühlvorrichtung mit Kühlmedium bei einer Betriebsweise gemäß Figur 1,
    Fig. 4
    schematisch die Versorgung der Kühlvorrichtung mit Kühlmedium bei einer Betriebsweise gemäß Figur 2 und
    Fig. 5
    schematisch eine Variation der Lösung gemäß Figur 4.
  • In Figur 1 und Figur 2 ist eine Kühlvorrichtung 1 zu sehen, mit der die Arbeitswalzen 2 eines Walzgerüst gekühlt werden. Die Kühlvorrichtung 1 weist ein Traggerüst 3 auf, in dem jeweils zwei Kühlelemente 4' bzw. 4" einer bestimmten Bauart montiert sind, nämlich eines zur Kühlung der oberen Arbeitswalze 2 und eines zur Kühlung der unteren Arbeitswalze 2. Das Traggerüst 3 ist im Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet; natürlich kann das Traggerüst alternativ aber auch als mehrteilige Struktur ausgebildet werden (zumal ja in der Regel obere und untere Kühlelemente vorgesehen sind).
  • In Figur 1 wird dabei ein Kühlelement 4' einer ersten Bauart eingesetzt, nämlich in Form eines Sprühbalkens. In Figur 2 wird ein Kühlelement 4" einer zweiten, von der ersten Bauart unterschiedlichen Bauart eingesetzt, nämlich in Form von Kühldüsen mit einer Kühlschale zum Aufbringen von Kühlmedium auf die Walze 2.
  • Das Traggerüst 3 ist dabei mit Aufnahmeelementen 5 (ein oberes für das obere Kühlelement und ein unteres für das untere Kühlelement) ausgestattet. Die Aufnahmeelemente 5 sind dabei so ausgebildet, dass sie alternativ ein Kühlelement 4' oder 4" aufnehmen können, also alternativ entweder ein Kühlelement einer ersten Bauart oder ein solches einer zweiten Bauart. Die Aufnahmeelemente 5 könnte man auch als mechanische Halterungen für jeweils ein Kühlelement 4', 4" bezeichnen.
  • An allen Kühlelementen 4', 4" sind Adapter 7 angeordnet, die zum mechanischen Festlegen des Kühlelements 4', 4" am Aufnahmeelement 5 dient.
  • Die Konzeption sieht vor, dass das Aufnahmeelement 5 und der Adapter 7 eine mechanische Schnittstelle 6 definieren, die standardgemäß bzw. normiert dergestalt ausgeführt ist, dass wahlweise unterschiedliche Kühlelemente 4', 4" mechanisch über das Aufnahmeelement 5 am Taggerüst 3 befestigt werden können.
  • In analoger Weise besteht auch eine fluidische Schnittstelle 8, über die ein Kühlelement 4', 4" mit Kühlmedium versorgt werden kann. Auch hier liegt eine standardgemäße bzw. normierte Verbindung vor, so dass der Austausch der Kühlelemente 4', 4" problemlos möglich ist.
  • In den Figuren 1 und 2 ist mit den Abmessungen a, b und c für die obere mechanische Schnittstelle 6 und mit den Abmessungen X, Y und Z für die untere mechanische Schnittstelle 6 illustriert, dass quasi eine präzise und leichte Positionierung eines Kühlelements 4', 4" am Aufnahmeelement 5 möglich ist, so dass dieses leicht austauschbar ist. Analoges gilt für den Anschluss eines Kühlelements 4', 4" an der fluidischen Schnittstelle 8, wenngleich hierbei in den Figuren keine entsprechenden Abmessungen eingetragen sind.
  • Die leichte Anpassung der jeweils montierten Kühlelemente 4', 4" an eine prozesstechnisch optimale Kühlmedienversorgung ist in den Figuren 3 bis 5 illustriert, wo eine Versorgungsleitung 9 für Kühlmedium zu erkennen ist, mit der die Kühlelemente 4' bzw. 4" mit diesem versorgt werden. Vorgesehen sind hier Mittel 10 bzw. 10' zum Einstellen des Drucks bzw. des Volumenstroms des Kühlmediums. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass unterschiedliche Arten von Kühlelementen auch unterschiedliche Drücke bzw. Volumenströme benötigen, um effizient und ökonomisch arbeiten zu können.
  • Bei der ersten Walzenkühleinrichtung entsprechend Figur 1 handelt es sich also um ein Kühlsystem in Form von Sprühbalken, die eine Vielzahl von Spritzdüsen tragen, aus dem ein Kühlmedium gegen die Arbeitswalze 2 gespritzt wird (Sprühkühlung). Als zweite, alternative Walzenkühleinrichtung ist gemäß Figur 2 ein Kühlelement in Form von Kühldüsen mit Kühlschalen vorgesehen, bei dem das gleiche Kühlmedium entlang dem Umfang der Arbeitswalze 2 gegen die Drehrichtung der Arbeitswalze geführt wird (Schalenkühlung). Ein eventueller Betätigungsmechanismus zum Schwenken der Schalenkühleinheit ist zwecks Vereinfachung in Figur 2 nicht dargestellt.
  • Zum vorteilhaften Umbau der Arbeitswalzenkühlsysteme werden die unterschiedlichen Arbeitswalzenkühleinrichtungen für die Ober- und/oder Unterwalze so konzipiert, dass sie beide alternativ im Tragrahmen (Traggerüst 3) aufgenommen bzw. befestigt werden können.
  • Somit kann beispielsweise eine Sprühkühlung in diesem Tragrahmen (Traggerüst 3) eingebaut oder - alternativ - in demselben Tragrahmen eine Schalenkühlung für die Kühlung der Ober- und/oder Unterwalze befestigt werden. Der Tragrahmen wird vorteilhafterweise so gestaltet, dass Befestigungsstellen (Aufnahmeelemente 5) vorgesehen sind, die optional beide Walzenkühleinrichtungen aufnehmen können.
  • Die Befestigungsstellen für die beiden verschiedenen Walzenkühleinrichtungen können an der gleichen Position des Tragrahmens (wie mit den Abmessungen a, b, c bzw. X, Y und Z angegeben) oder an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein.
  • Bei einem Wechsel oder Umbau von einer ersten zur zweiten Walzenkühleinrichtung bleiben also das Traggerüst 3 sowie die Abstreifer 11, 12 und auch der Verfahrzylinder 13 für das Traggerüst 3 (Tragrahmen) funktionell bzw. baulich unverändert. Es können unterschiedliche Verbindungsglieder oder Adapterglieder zwischen den unterschiedlichen Kühleinrichtungen und dem Tragrahmen eingesetzt werden. Mit Schlauchverbindungen werden die beiden Walzenkühlsysteme an die Medienversorgung angeschlossen, um sich unterschiedlichen Kühlbalkengeometrien und Zuführwinkel anpassen zu können und eine Verschiebung des Tragrahmens zusammen mit den jeweils eingebauten Walzenkühleinrichtungen ausgleichen zu können.
  • In den Figuren 1 bzw. 2 sind noch die Kühlmedienzufuhr 14, die Befestigungsschrauben 15, der Anschlagspunkt Zylinder/Traggerüst 16, die Fahrbahn 17 für das Traggerüst 3, die Sprühdüsen 18, die Kühlschale 19, die Düse 20, das Gelenk 21 für die Kühlschale, der Anlenkhebel 22 und das Gelenk 23 für den Anlenkhebel markiert, gleichermaßen die Walzrichtung W.
  • Figur 3 und Figur 4 zeigen eine Hochdruck-Medienversorgung 24, Figur 5 eine Niederdruck-Medienversorgung 25. Im Falle der Figur 3 liegt eine Walzenkühleinrichtung mit Sprühkühlung vor, während im Falle der Figuren 4 und 5 eine Walzenkühleinrichtung mit Schalenkühlung vorliegt.
  • Gemäß Figur 3 wird der hohe Betriebsdruck durch das Mittel 10 in Form eines Regel- oder On/Off-Ventils geregelt. Bei der Lösung gemäß Figur 4 wird ein niedriger Betriebsdruck, der sich über das Mittel 10 in Form des Regel- oder On/Off-Ventils 10 ergibt, über eine Druckreduzierstufe 10' eingestellt. Gemäß Figur 5 kann ein niedriger Betriebsdruck allerdings auch direkt über das Mittel 10 in Form eines Regel- oder On/Off-Ventils eingestellt werden, da hier eine Niederdruck-Medienversorgung 25 vorliegt.
  • Die erste Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 1 mit dem Kühlelement 4' wird mit einem Versorgungsdruck zwischen 3 und 30 bar und die zweite Walzenkühlung mit dem Kühlelement 4" mit einem Versorgungsdruck von weniger als 6 bar betrieben. Besonders bevorzugt liegt die erste Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 1 in einem Versorgungsdruckbereich von 7 bis 15 bar (Hochdruckmedienversorgung 24) und die zweite Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 2 in einem Versorgungsdruckbereich von 1 bis 5 bar (Niederdruckmedienversorgung 25).
  • Weiterhin ist die eingesetzte Wassermenge der zweiten Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 2 (also bei der Schalenkühlung) kleiner oder gleich der Wassermenge der ersten Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 1 (Sprühkühlung). Vorteilhafterweise kann die zweite Walzenkühleinrichtung 4" optional über eine Druckreduzierung 10' mit einer Hochdruckmedienversorgung 24 oder ohne Druckreduzierstufe direkt mit einer Niederdruckmedienversorgung 25 betrieben werden.
  • Die Druckreduzierung kann dabei in Form eines Drosselventils, eines Druckregel- oder -begrenzungsventils oder mittels anderer Prozessventile zur Druckveränderung von einer höheren Mediendruckversorgung zum niedrigeren Betriebsdruck ausgeführt sein. Die Druckreduzierung kann mit einer zusätzlichen Druckreduzierstufe oder beispielsweise nur mit einem vorhandenen Regelventil durchgeführt werden (siehe hierzu die Figuren 3 bis 5).
  • Der Tragrahmen kann zusammen mit den jeweiligen eingebauten Kühleinrichtungen in horizontaler Richtung verschiebbar ausgeführt sein, so dass die verschiedenen Walzenkühleinrichtungen mit Traggerüst 3 bei Bedarf jeweils von der Walze hin- und wegbewegt werden können.
  • Die Umbauschritte vom Einsatz der ersten Walzenkühleinrichtung mit dem Kühlelement 4' bis zum Verwenden der zweiten Walzenkühleinrichtung mit dem Kühlelement 4" kann dabei wie folgt erfolgen:
    1. a) Betreiben der Walzanlage mit Einsatz der ersten Walzenkühleinrichtung gemäß Figur 1, die im Traggerüst 3 befestigt ist und deren Medienversorgung mit einem ersten Betriebsdruckniveau (oberhalb des Druckniveaus der zweiten Walzenkühleinrichtung) betrieben wird;
    2. b) Demontage der ersten Walzenkühleinrichtung, d. h. des Kühlelements 4';
    3. c) Einbau der zweiten Walzenkühleinrichtung, d. h. des Kühlelements 4" in demselben Traggerüst 3, die mit derselben Medienversorgung mit einem zweiten Betriebsdruckniveau (unterhalb des Betriebsdruckniveaus der ersten Walzenkühleinrichtung betrieben wird) und bei der eine Druckverminderung zur Anpassung an die Medienversorgung von dem ersten Betriebsdruckniveau an das zweite Betriebsdruckniveau durchgeführt wird;
    4. d) Optimieren oder Testen und/oder Betreiben der Walzstraße mit der zweiten Walzenkühleinrichtung mit der Medienversorgung entsprechend dem Schritt c);
    5. e) Anpassen der Medienversorgung vom ersten hohen Versorgungsdruckniveau an das zweite niedrigere Versorgungsdruckniveau (d. h. Umbau der Medienversorgung oder Änderung der Einstellungen);
    6. f) Ausbau der Druckreduzierstufe oder Veränderung der Druckreduzierung und Betreiben (ohne Druckverminderung) der zweiten Walzenkühleinrichtung mit einem niedrigen Betriebs- und Versorgungsdruckniveau entsprechend Schritt e).
  • Bezüglich der möglichen Umbauzustände betreffend die Medienversorgung für die verschiedenen Walzenkühleinrichtungen (Kühlelemente 4' oder 4") wird auf die Figuren 3 bis 5 Bezug genommen.
  • Will man die Walzenkühleinrichtung wieder ändern, so kann die umgebaute Walzenkühleinrichtung (Schritt c) sehr leicht wieder zu einem späteren Zeitpunkt in den Anfangszustand zurückgebaut und entsprechend Schritt a) betrieben werden.
  • Bei dem Umbau von einer ersten Walzenkühleinrichtung in eine zweite Walzenkühleinrichtung können nur die obere oder nur die untere Walzenkühlung oder beide Seiten geändert werden.
  • Die Kompatibilität der verschiedenen Einrichtungen und die leichte Austauschbarkeit der Aggregate in demselben Tragrahmen erlauben eine einfache, schnelle und flexible Umbaubarkeit und die Austauchbarkeit zweier verschiedener Walzenkühleinrichtungen.
  • Handelt es sich bei der zweiten Walzenkühleinrichtung um eine Schalenkühlung, so kann ergänzend vorgesehen sein, dass die Schalenform an den Durchmesserbereich des jeweiligen Walzgerüstes einer mehrgerüstigen Walzstraße angepasst und der Grundkörper der Schalenkühlung für alle Gerüste gleich gewählt wird. So ist nach Optimierung eines Walzgerüstes eine einfache Austauschbarkeit der Nachbargerüste mit dem gleichen Verfahren und mit gleichen zweiten Walzenkühleinrichtungen mit Durchmesser-angepassten Schalenformen durchführbar.
  • Wird eine Schalenkühlung als zweite Walzenkühlung eingesetzt und ist diese Kühleinrichtung und deren Medienablauf gegenüber seiner Umgebung dicht abgeschottet ausgeführt, so kann weiterhin vorgesehen sein, dass Nachbaraggregate (Stützwalze, Einbaustücke, eventuelle Zylinder, etc.) durch geringe Mengen eines Kühlmediums mittels beispielsweise Sprühkühlung gekühlt werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Kühlvorrichtung
    2
    Walze
    3
    Traggerüst
    4'
    Kühlelement der ersten Bauart
    4"
    Kühlelement der zweiten Bauart
    5
    Aufnahmeelement
    6
    mechanische Schnittstelle
    7
    Adapter
    8
    fluidische Schnittstelle
    9
    Versorgungsleitung
    10
    Mittel zum Einstellen des Drucks / des Volumenstroms
    10'
    Mittel zum Einstellen des Drucks / des Volumenstroms
    11
    Abstreifer
    12
    Abstreifer
    13
    Verfahrzylinder
    14
    Kühlmedienzufuhr
    15
    Befestigungsschrauben
    16
    Anschlagspunkt Zylinder/Traggerüst
    17
    Fahrbahn für Traggerüst
    18
    Sprühdüsen
    19
    Kühlschale
    20
    Düse
    21
    Gelenk für Kühlschale
    22
    Anlenkhebel
    23
    Gelenk für Anlenkhebel
    24
    Hochdruckmedienversorgung
    25
    Niederdruckmedienversorgung
    W
    Walzrichtung

Claims (13)

  1. Walzstraße zum Walzen eines metallischen Guts, umfassend eine Kühlvorrichtung (1) zum Kühlen der Walzen (2) eines Walzgerüsts und/oder des zu walzenden oder gewalzten Guts,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühlvorrichtung (1) mindestens ein Traggerüst (3) für mindestens ein Kühlelement (4', 4") umfasst, wobei das Traggerüst (3) mit mindestens einem Aufnahmeelement (5) zur Aufnahme eines Kühlelements (4', 4") ausgestattet ist, wobei die Kühlvorrichtung (1) mindestens zwei Kühlelemente (4', 4") unterschiedlicher Bauart umfasst und wobei am Aufnahmeelement (5) alternativ ein Kühlelement (4', 4") einer gewählten Bauart aufgenommen ist.
  2. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (4') einer Bauart ein Sprühbalken zum Aufsprühen von Kühlmedium auf die Walze (2) und/oder auf das zu walzende Gut ist.
  3. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (4") einer Bauart mindestens eine Kühldüse mit einer Kühlschale zum Aufbringen von Kühlmedium auf die Walze (2) ist.
  4. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement einer Bauart eine Hochturbulent-Kühlung ist.
  5. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement einer Bauart eine Walzenkühlung mit Wasservorhang ist.
  6. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement einer Bauart eine Ultrahochdruckkühlung ist.
  7. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement einer Bauart eine Walzenkühlung mit Laminar-Röhrchen ist.
  8. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (5) des Traggerüsts (3) eine mechanische Schnittstelle (6) aufweist, die zum mechanischen Verbinden mit einem Adapter (7) ausgebildet ist, der am Kühlelement (4', 4") angeordnet ist, wobei die Adapter (7) aller Kühlelemente (4', 4") zur mechanischen Schnittstelle (6) des Aufnahmeelements (5) passend ausgebildet sind.
  9. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (5) des Traggerüsts (3) eine fluidische Schnittstelle (8) aufweist, die zum fluidischen Verbinden mit dem Kühlelement (4', 4") ausgebildet ist.
  10. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Traggerüst (3) mindestens eine Versorgungsleitung (9) für Kühlmedium angeordnet ist, wobei die Versorgungsleitung (9) Mittel (10, 10') zum Einstellen des Drucks des Kühlmediums und/oder des Kühlmedien-Volumenstroms aufweist.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße mit einer Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte:
    a) Betreiben der Walzstraße unter Verwendung mindestens eines Kühlelements (4') einer ersten Bauart, wobei über das Kühlelement (4') Kühlmedium mit einem ersten Druckniveau und/oder mit einem ersten Volumenstrom ausgebracht wird;
    b) Demontage des mindestens einen Kühlelements (4') der ersten Bauart;
    c) Montage mindestens eines Kühlelements (4") einer zweiten Bauart;
    d) Betreiben der Walzstraße unter Verwendung mindestens eines Kühlelements (4") der zweiten Bauart, wobei über das Kühlelement (4") Kühlmedium mit einem zweiten Druckniveau und/oder mit einem zweiten Volumenstrom ausgebracht wird, der sich vom ersten Druckniveau und/oder vom ersten Volumenstrom unterscheidet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kühlelement (4') mit einem Versorgungsdruck zwischen 3 bar und 30 bar, vorzugsweise zwischen 7 bar und 15 bar, betrieben wird und dass ein zweites Kühlelement (4") mit einem Versorgungsdruck von weniger als 6 bar, vorzugsweise mit einem Versorgungsdruck zwischen 1 bar und 5 bar, betrieben wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Kühlelement (4") über ein Druckreduzierelement (10') von einer Hochdruckmedienversorgung (24) betrieben wird.
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