EP3810346A1 - Emulsionsumlaufanlage - Google Patents

Emulsionsumlaufanlage

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Publication number
EP3810346A1
EP3810346A1 EP19733443.6A EP19733443A EP3810346A1 EP 3810346 A1 EP3810346 A1 EP 3810346A1 EP 19733443 A EP19733443 A EP 19733443A EP 3810346 A1 EP3810346 A1 EP 3810346A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lubricant
coolant
emulsion
roll stand
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19733443.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Denker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3810346A1 publication Critical patent/EP3810346A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0269—Cleaning
    • B21B45/029—Liquid recovering devices
    • B21B45/0296—Recovering lubricants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0269—Cleaning
    • B21B45/029—Liquid recovering devices
    • B21B45/0293—Recovering coolants
    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to an emulsion circulation system for a roll stand with two rollers, in particular for cold rolling metal strip, in particular steel strip.
  • the invention relates to a roll stand with such an emulsion circulation system and a method for operating the emulsion circulation system.
  • the invention relates exclusively to applications in which emulsions are used both as coolants and as lubricants. This is particularly the case when rolling steel strip. Other applications in which pure kerosene or pure rolling oil, ie no emulsions, are used as lubricants are not the subject of the present invention.
  • both the emulsion used for cooling and the emulsion used to lubricate the roll gap are collected centrally from a collecting trough located below the roll stand, mixed together and fed to a preparation. Because, as I said, the emulsion used to lubricate the roll gap is also collected in the common collecting pan, the oil content of the collected emulsion is relatively high. In the preparation of the emulsion, a certain proportion of oil is discharged that cannot be reused.
  • non-recyclable oil is, for example, 3%; This corresponds to an oil loss or an oil discharge of non-reusable oil of 140 t per year on a cold rolling mill of the size mentioned.
  • the object of the invention is to further develop a known emulsion circulation system, a known method for its operation and a known rolling stand with such an emulsion circulation system in such a way that the discharge of non-reusable oil is significantly reduced.
  • Emulsion circulation system solved is characterized in that the lubrication device further comprises: a lubricant collecting trough and a second tank, fluidly connected thereto, for collecting the lubricant after its use; a lubricant preparation device for preparing the used lubricant from the second tank by separating a second oil phase and for supplying the prepared lubricant to the lubricant generation device and that the lubricant generation device is designed to also generate the lubricant on the basis of the prepared lubricant.
  • the separate lubricant collecting trough provided according to the invention additionally and independently of the coolant collecting trough already known from the prior art offers the advantage that the lubricant, here in the form of a second emulsion, is collected essentially separately from the coolant and, after preparation, is reused can be. This is particularly advantageous against the background that the Lubricant, ie the second emulsion typically has a higher oil content than the coolant, ie the first emulsion.
  • both the lubricant and the coolant are collected and processed separately after their use and are each reused. Because of or with the aid of this separation, it is possible, in particular, to significantly reduce the oil discharge from the coolant treatment device. After the treatment according to the invention, the conditioned coolant typically only has an oil content of k ⁇ 1%, whereas previously it was 2% ⁇ k ⁇ 5%. With the very large amount of coolant circulating, this reduction in oil discharge is considerable
  • the coolant treatment device and the lubricant treatment device are basically of a similar design. Both treatment devices can each have a prefilter for skimming off oil phases floating on the used lubricant or coolant, a magnetic filter and / or a vacuum filter for reducing the oil content in the used lubricant or the used coolant.
  • the two treatment devices differ significantly in their dimensions: While the coolant treatment device in a classic cold rolling mill is designed for several 10,000 liters, the lubricant according to the invention must
  • Processing device in the same system can only be designed for a few 100 liters of lubricant. Furthermore, the two differ
  • the lubricant spray nozzles are arranged on the inlet side of the roll stand for spraying the lubricant onto the work rolls and / or on the metal strip to be rolled, that the coolant spray nozzles are arranged on the outlet side of the roll stand for spraying on the there Coolant on the rollers of the roll stand, that the coolant collecting trough is arranged below the coolant nozzles, preferably under the roll stand, to collect the coolant after its use and that the lubricant collecting trough, which is designed separately according to the invention, is arranged on the inlet side of the roll stand in the region of the lower work roll to collect the lubricant after its use.
  • This claimed separate arrangement of the individual components of the cooling device and the lubrication device on the two different sides of the roll stand advantageously enables the used lubricant and the used coolant to be collected and processed separately.
  • the present invention does not prevent the discharge of oil by the vapor extraction and the passage of the metal strip wetted with oil through the roll gap, the invention advantageously brings about a significant reduction in the oil discharge due to the separate collection and treatment of the lubricant and the coolant.
  • the coolant and lubricant were collected together and mixed together. Due to the higher oil content in the lubricant, the oil content in the mixture was also relatively high. In order to be able to use the mixture as a coolant again, it was necessary to remove a relatively large amount of oil during the preparation in order to bring the oil content back to below 1%, as is customary for coolants.
  • the large amount of discharged, ie non-recyclable, oil was also obtained because the amount of coolant required is very large, for example several 10,000 I. Because of the separate collection of coolant and lubricant, the oil content in the present invention is separate Collected coolant from the outset much less than in the prior art, because it now no longer contains oil components of the lubricant. In order to process the same amount of coolant, only much less oil has to be discharged in the present invention than in the prior art. With the large amount of circulating coolant, the reduction in oil discharge is therefore considerable.
  • FIG. 1 first shows the roll stand 200 with two work rolls 210, which span a roll gap for cold rolling metal strip, in particular steel strip.
  • the work rolls are preferably supported by an upper and a lower backup roll.
  • the emulsion circulation system 100 is arranged in the vicinity of the roll stand 200. This consists of a cooling device 110 and a lubricating device 120.
  • coolant nozzles 114 On the outlet side of the roll stand there are coolant nozzles 114 for spraying the coolant K onto the rolls of the roll stand in order to cool them.
  • a coolant collecting trough 116 is arranged below the roll stand for collecting the coolant K after it has been used.
  • the coolant collecting trough is connected in a fluid-conducting manner to a coolant treatment device 118 for treating the used coolant from the coolant collecting trough 116 by separating a first oil phase 01 and by supplying fresh water.
  • the coolant prepared in this way is collected in a first tank 112 and is then available for further use or further circulations. Specifically, this conditioned coolant is again supplied as coolant to the said coolant nozzles 114, in order to be used by them for cooling purposes the work rolls 210 to be sprayed on.
  • the supply takes place by means of a pump 140 which is driven by a motor M.
  • lubricant nozzles 122 are arranged on the inlet side of the roll stand for spraying the lubricant S onto the work rolls and / or onto the metal strip.
  • the lubricant spray nozzles 122 are part of the lubrication device 120.
  • this includes a lubricant generation device 130 for generating the lubricant S sprayed by the lubricant spray nozzles 122.
  • the lubricant generation device 130 is produced from various sources with liquid components for generating the Lubricant fed.
  • Said lubricant generation device 130 for generating the lubricant for the lubricant nozzles 122 consists in detail of the following components: A first mixing device 132 for mixing the processed coolant supplied by the coolant pump 140 from the first tank 112 with lubricant processed according to the invention in a lubricant preparation device 127 , A first intermediate emulsion Z1 is then available at the outlet of the first mixing device. This first intermediate emulsion Z1 is fed to a second mixing device 134 which, if necessary, mixes this first intermediate emulsion with fresh water, ie in particular with demineralized water from a fresh water tank 126 to form a second emulsion Z2.
  • the second emulsion in turn is mixed with the aid of a third mixing device 136 in a suitable quantitative ratio with still unused rolling oil from a fresh oil tank 128 to form the ready-to-use lubricant S.
  • the output or the outputs of the third mixing device 136 are connected in a fluid-conducting manner to the lubricant spray nozzles 122 in order to supply them with the lubricant S.
  • the lubricant nozzles 122 can be housed or accommodated in a housing 119. The housing is possibly mounted on the inlet side of the roll stand 200.
  • the bottom of this housing 119 is advantageously designed in the form of the lubricant collecting trough 125 and the roof of the housing 119 is preferably designed in the form of a further coolant collecting trough 117.
  • the further coolant collecting trough 117 is used in particular to collect condensed coolant vapor, which has reached the input side from the output side of the roll stand.
  • the housing 119 is typically an almost all-round closed box with openings only for the passage of the metal strip and for the supply and discharge of the lubricant and for spraying the lubricant onto the work rolls. The housing is therefore open towards the work rolls.
  • vapor extraction devices 230 are advantageously provided for extracting the air / haze contaminated with lubricant and coolant in the vicinity of the roll stand 200 the oil components contained in it are therefore irretrievably discharged.
  • the lubricant collected by the lubricant collecting trough 125 on the inlet side of the roll stand is conducted, for example with the aid of a connecting line 123, into a second tank 124 and collected there.
  • the used lubricant collected there is processed according to the invention with the aid of the lubricant preparation device 127.
  • the lubricant preparation device 127 advantageously has a pre-filter I for skimming or skimming off a second oil phase 02 from the surface of the used lubricant in the second tank 124, a magnetic filter II for discharging further oil components from the used lubricant and / or preferably also a vacuum filter III for discharging even more oil from the used lubricant.
  • the filters I, II, III mentioned are preferably connected to one another in a fluid-conducting manner.
  • the used lubricant prepared in this way is fed according to the invention to the first mixing device 132 in the lubricant generation device 130 in order to be mixed by the first mixing device with the prepared coolant to form the first intermediate emulsion Z1.
  • the used coolant from the coolant collecting trough 116 is processed with the aid of a coolant treatment device 118; this is basically constructed in the same way as said lubricant treatment device 127.
  • the coolant treatment device 118 according to FIG. 2 can also have a pre-filter I, a magnetic filter II and a vacuum filter III for treating the used coolant by discharging oil components.
  • the filters I, II, III mentioned are preferably connected to one another in a fluid-conducting manner.
  • the coolant prepared in this way is then fed to the first tank 112, where it is available for reuse, if necessary after the supply of fresh water. As can be seen from FIG.
  • this conditioned coolant from the first tank 112 can be used with the aid of the coolant pump 140 either directly as a coolant for the coolant nozzles 114 or as a base material for the lubricant S of the lubricant generating device 130, and in particular the first mixing device 132 for mixing with the conditioned one Lubricants are supplied.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Emulsionsumlaufanlage und ein Walzgerüst mit einer solchen Emulsionsumlaufanlage. Die Emulsionsumlaufanlage umfasst eine Kühleinrichtung (110) zum Kühlen der Walzen des Walzgerüstes mit Hilfe eines Kühlmittels in Form einer ersten Emulsion und eine Schmiereinrichtung (120) zum Schmieren der Arbeitswalzen des Walzgerüstes oder des zu walzenden Metallbandes mit einem Schmiermittel in Form einer zweiten Emulsion. Um die Ölverluste bzw. den Ölaustrag der Emulsionsumlaufanlage deutlich zu reduzieren, sieht die erfindungsgemäße Emulsionsumlaufanlage nicht nur eine Kühlmittel-Sammelwanne (116) zum Aufsammeln von gebrauchtem Kühlmittel, sondern auch eine davon getrennte Schmiermittel-Sammelwanne (125) zum Auffangen des Schmiermittels nach dessen Gebrauch vor. Das Schmiermittel und das Kühlmittel werden nicht nur getrennt gesammelt, sondern auch in separaten Aufbereitungseinrichtungen (118, 127) getrennt aufbereitet und anschließend soweit wie möglich wiederverwendet. Insbesondere die getrennte Aufbereitung des Kühlmittels in der Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung (118) ermöglicht aufgrund der großen Menge an aufbereitetem Kühlmittel eine deutliche Reduzierung des Ölaustrags.

Description

Emulsionsumlaufanlage
Die Erfindung betrifft eine Emulsionsumlaufanlage für ein Walzgerüst mit zwei Walzen, insbesondere zum Kaltwalzen von Metallband, insbesondere von Stahlband. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Walzgerüst mit einer derartigen Emulsionsumlaufanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben der Emulsionsumlaufanlage. Die Erfindung betrifft ausschließlich Anwendungsfälle, bei denen sowohl als Kühlmittel wie auch als Schmiermittel jeweils Emulsionen verwendet werden. Das ist insbesondere beim Walzen von Stahlband der Fall. Andere Anwendungsfälle, bei denen als Schmiermittel reines Kerosin oder reines Walzöl, also keine Emulsionen verwendet werden, sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere Emulsionsumlaufanlagen zur Kühlung und Schmierung von Walzen und Metallband beim Kaltwalzen grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der europäischen Patentschrift 0 367 967 B1. Diese Patentschrift offenbart eine Emulsionsumlaufanlage mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1. Bei dieser Emulsionsumlaufanlag werden Emulsionen sowohl zum Kühlen der Walzen wie auch zum Schmieren der Walzen bzw. des zu walzenden Metallbandes verwendet. Sowohl die zur Kühlung verwendete Emulsion wie auch die zum Schmieren des Walzspaltes verwendete Emulsion werden gemäß der besagten Patentschrift von einer unterhalb des Walzgerüstes angeordneten Sammelwanne zentral aufgefangen, dabei miteinander gemischt und einer Aufbereitung zugeführt. Weil, wie gesagt, auch die zur Schmierung des Walzspaltes verwendete Emulsion in der gemeinsamen Sammelwanne mit aufgefangen wird, ist der Ölanteil der aufgefangenen Emulsion relativ hoch. In der besagten Aufbereitung der Emulsion wird jeweils ein bestimmter Ölanteil ausgetragen, der nicht wiederverwendet werden kann. Bei klassischen Kaltwalzstraßen mit beispielsweise einer Jahresproduktion von 2 Mio. Tonnen laufen pro Minute in der Emulsionsumlaufanlage ca. 30 000 I Schmier- und Kühlmittelemulsion um. Der Austrag von nicht wiederverwertbarem Öl beträgt beispielsweise 3 %; das entspricht bei einer Kaltwalzstraße der genannten Größenordnung einem Ölverlust bzw. einem Ölaustrag von nicht wiederverwendbarem Öl von 140 t pro Jahr.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Emulsionsumlaufanlage, ein bekanntes Verfahren zu deren Betrieb sowie ein bekanntes Walzgerüst mit einer derartigen Emulsionsumlaufanlage dahingehend weiterzubilden, dass der Austrag an nicht wiederverwendbarem Öl deutlich reduziert wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beanspruchte
Emulsionsumlaufanlage gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiereinrichtung weiterhin aufweist: eine Schmiermittel-Sammelwanne und einen damit fluidleitend verbundenen zweiten Tank zum Auffangen des Schmiermittels nach dessen Gebrauch; eine Schmiermittel- Aufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten des gebrauchten Schmiermittels aus dem zweiten Tank durch Abscheiden einer zweiten Ölphase und zum Zuführen des aufbereiteten Schmiermittels zu der Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung und dass die Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung ausgebildet ist, das Schmiermittel auch auf Basis des aufbereiteten Schmiermittels zu erzeugen.
Die erfindungsgemäß vorgesehene separate Schmiermittel-Sammelwanne zusätzlich und unabhängig von der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmittel-Sammelwanne bietet den Vorteil, dass das Schmiermittel, hier in Form einer zweiten Emulsion, im Wesentlichen getrennt von dem Kühlmittel aufgefangen und nach Aufbereitung einer Wiederverwendung zugeführt werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft vor dem Hintergrund, dass das Schmiermittel, d. h. die zweite Emulsion typischerweise einen höheren Ölanteil als das Kühlmittel, d. h. die erste Emulsion aufweist. Sowohl das Schmiermittel wie auch das Kühlmittel werden erfindungsgemäß nach ihrem Gebrauch getrennt aufgesammelt und aufbereitet und jeweils wieder verwendet. Aufgrund bzw. mit Hilfe dieser Trennung ist es möglich, insbesondere den Ölaustrag der Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung deutlich zu reduzieren. Das aufbereitete Kühlmittel hat nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung typischerweise nur noch einen Ölanteil von k < 1 %, während bisher galt 2 % < k < 5 %. Bei der sehr großen umlaufenden Menge an Kühlmittel ist diese Reduzierung des Ölaustrags erheblich
Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Kühlmittel-Aufbereitungs- einrichtung und die Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung grundsätzlich ähnlich aufgebaut. Beide Aufbereitungseinrichtungen können jeweils ein Vorfilter zum Abschöpfen von auf dem gebrauchten Schmier- oder Kühlmittel aufschwimmenden Ölphasen, ein Magnetfilter und / oder ein Vakuumfilter aufweisen zum Reduzieren des Ölgehaltes in dem gebrauchten Schmiermittel oder dem gebrauchten Kühlmittel. Die beiden Aufbereitungseinrichtungen unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Dimension: Während die Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung bei einer klassischen Kaltwalzstraße für mehrere 10 000 Liter ausgelegt ist, muss die erfindungsgemäße Schmiermittel-
Aufbereitungseinrichtung bei der gleichen Anlage lediglich für einige 100 Liter Schmiermittel ausgelegt sein. Weiterhin unterscheiden sich die beiden
Aufbereitungseinrichtungen in ihrem Ölaustrag: Während die Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung dafür ausgelegt sein muss, den Ölanteil in dem gebrauchten Kühlmittel auf unter ca. 1 % zu reduzieren, genügt es bei der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung, wenn diese ausgebildet ist, den Ölanteil in dem gebrauchten Schmiermittel auf beispielsweise 3 % zu reduzieren. Weitere konkrete Ausgestaltungen der beanspruchten Emulsionsumlaufanlage sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche. Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Walzgerüst zum Kaltwalzen von Metallband gelöst, wobei das Walzgerüst mindestens zwei Arbeitswalzen aufweist, die einen Walzspalt aufspannen, und darüber hinaus eine Emulsionsumlaufanlage gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, dass die Schmiermittel- Spritzdüsen auf der Einlaufseite des Walzgerüstes angeordnet sind zum Spritzen des Schmiermittels auf die Arbeitswalzen und/oder auf das zu walzende Metallband, dass die Kühlmittel-Spritzdüsen auf Auslaufseite des Walzgerüstes angeordnet sind zum dortigen Aufsprühen des Kühlmittels auf die Walzen des Walzgerüstes, dass die Kühlmittelsammelwanne unterhalb der Kühlmitteldüsen, vorzugsweise unterhalt des Walzgerüstes angeordnet ist zum Auffangen des Kühlmittels nach dessen Gebrauch und dass die erfindungsgemäß separat ausgebildete Schmiermittelsammelwanne auf der Einlaufseite des Walzgerüstes im Bereich der unteren Arbeitswalze angeordnet ist zum Auffangen des Schmiermittels nach dessen Gebrauch. Diese beanspruchte getrennte Anordnung der einzelnen Komponenten der Kühleinrichtung und der Schmiereinrichtung auf den beiden unterschiedlichen Seiten des Walzgerüstes ermöglicht vorteilhafterweise eine getrennte Sammlung und Aufbereitung des gebrauchten Schmiermittels und des gebrauchten Kühlmittels.
Trotz dieser konstruktiven Trennung von der Kühleinrichtung auf der Auslaufseite und der Schmiereinrichtung auf der Einlaufseite des Walzgerüstes können Ölverluste bzw. Ölausträge während des Walzbetriebs nicht vollständig verhindert werden. So geht Schmiermittel und insbesondere auch der Ölanteil im Schmiermittel verloren, wenn geringe Teile des Schmiermittels auf der Oberfläche des Metallbandes anhaften und den Walzspalt passieren. Weitere Ölverluste können dadurch entstehen, dass Teile des Schmiermittels und des Kühlmittels in Form von Tröpfchen in der Umgebungsluft des Walzgerüstes angereichert sind und dann mit der Dunstabsaugeinrichtung unwiederbringlich abgesaugt werden. Der größte Anteil der Ölverluste entsteht jedoch in der Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung und der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung; in beiden Einrichtungen erzeugen die Magnetfilter jeweils einen nicht wiederverwertbaren Ölaustrag. Während der Ölaustrag durch die Dunstabsaugung und die Passage des mit Öl benetzten Metallbandes durch den Walzspalt auch mit der vorliegenden Erfindung nicht verhindert werden kann, bewirkt die Erfindung jedoch vorteilhafterweise eine deutliche Reduzierung des Ölaustrags aufgrund der getrennten Sammlung und Aufbereitung des Schmiermittels und des Kühlmittels. Im Stand der Technik wurden das Kühl- und Schmiermittel gemeinsam aufgesammelt und dabei miteinander vermischt. Aufgrund des höheren Ölanteils im Schmiermittel, war dann auch der Ölanteil in der Mischung relativ hoch. Um die Mischung auch als Kühlmittel wieder verwenden zu können war es erforderlich, bei der Aufbereitung relativ viel Öl auszutragen, um den Ölgehalt wieder auf unter 1 % zu bringen, wie für Kühlmittel üblich. Die große Menge an ausgetragenem, d. h. nicht wiederverwertbarem Öl fiel auch deshalb an, weil die Menge an benötigtem Kühlmittel sehr groß ist, beispielsweise mehrere 10 000 I. Aufgrund der getrennten Sammlung von Kühl- und Schmiermittel ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Ölgehalt in dem separat aufgesammelten Kühlmittel von vorneherein viel geringer als im Stand der Technik, weil darin jetzt keine Ölanteile des Schmiermittels mehr enthalten sind. Um die gleiche Menge an Kühlmittel aufzubereiten, muss deshalb bei der vorliegenden Erfindung nur noch viel weniger Öl ausgetragen werden als im Stand der Technik. Bei der großen Menge an umlaufendem Kühlmittel ist die Reduzierung des Ölaustrags deshalb erheblich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Walzgerüstes in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Emulsionsumlaufanlage sind Gegenstand der abhängigen Walzgerüst-Ansprüche. Schließlich wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung auch durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Ansprüchen 13 bis 15 gelöst. Der Beschreibung ist eine Figur 1 beigefügt, welche ein Walzgerüst mit der erfindungsgemäßen Emulsionsumlaufanlage zeigt. Eine Figur 2 zeigt den Aufbau der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung und der Kühlmittel- Aufbereitungseinrich-tung. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben.
Figur 1 zeigt zunächst das Walzgerüst 200 mit zwei Arbeitswalzen 210, welche einen Walzspalt aufspannen zum Kaltwalzen von Metallband, insbesondere von Stahlband. Die Arbeitswalzen werden vorzugsweise durch eine obere und eine untere Stützwalze abgestützt.
In der Umgebung des Walzgerüstes 200 ist die erfindungsgemäße Emulsionsumlaufanlage 100 angeordnet. Diese besteht aus einer Kühleinrichtung 110 und einer Schmiereinrichtung 120.
Beschreibung der Kühleinrichtung 110:
Auf der Auslaufseite des Walzgerüstes befinden sich Kühlmitteldüsen 114 zum Aufsprühen des Kühlmittels K auf die Walzen des Walzgerüstes um diese zu kühlen. Unterhalb des Walzgerüstes ist eine Kühlmittel-Sammelwanne 116 angeordnet zum Auffangen des Kühlmittels K nach dessen Gebrauch. Die Kühlmittel-Sammelwanne ist fluidleitend mit einer Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung 118 verbunden zum Aufbereiten des gebrauchten Kühlmittels aus der Kühlmittel-Sammelwanne 116 durch Abscheiden einer ersten Ölphase 01 und durch Zufuhr von Frischwasser.
Das so aufbereitete Kühlmittel wird in einem ersten Tank 112 gesammelt und steht dann für eine weitere Verwendung bzw. weitere Umläufe zur Verfügung. Konkret wird dieses aufbereitete Kühlmittel wieder als Kühlmittel den besagten Kühlmitteldüsen 114 zugeführt, um von diesen zu Kühlzwecken insbesondere auf die Arbeitswalzen 210 aufgespritzt zu werden. Die Zuführung erfolgt mittels einer Pumpe 140, die von einem Motor M angetrieben wird.
Beschreibung der Schmiereinrichtung 120:
Konkret sind auf der Einlaufseite des Walzgerüstes Schmiermitteldüsen 122 angeordnet zum Spritzen des Schmiermittels S auf die Arbeitswalzen und / oder auf das Metallband. Die Schmiermittel-Spritzdüsen 122 sind Teil der Schmiereinrichtung 120. Diese umfasst neben den Spritzdüsen 122 eine Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung 130 zum Erzeugen des von den Schmiermittel-Spritzdüsen 122 gespritzten Schmiermittels S. Die Schmiermittel- Erzeugungseinrichtung 130 wird aus verschiedenen Quellen mit flüssigen Komponenten zum Erzeugen des Schmiermittels gespeist.
Die besagte Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung 130 zum Erzeugen des Schmiermittels für die Schmiermitteldüsen 122 besteht im Einzelnen aus folgenden Komponenten: Einer ersten Mischeinrichtung 132 zum Mischen des von der Kühlmittelpumpe 140 zugeführten aufbereiteten Kühlmittels aus dem ersten Tank 112 mit erfindungsgemäß in einer Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 aufbereitetem Schmiermittel. Am Ausgang der ersten Mischeinrichtung steht dann eine erste Zwischenemulsion Z1 bereit. Diese erste Zwischenemulsion Z1 wird einer zweiten Mischeinrichtung 134 zugeführt, welcher diese erste Zwischenemulsion soweit erforderlich mit Frischwasser, d. h. insbesondere mit demineralisiertem Wasser aus einem Frischwassertank 126 zu einer zweiten Emulsion Z2 mischt. Die zweite Emulsion wiederum wird mit Hilfe einer dritten Mischeinrichtung 136 in geeignetem Mengenverhältnis mit noch ungebrauchtem Walzöl aus einem Frischöltank 128 zu dem gebrauchsfertigen Schmiermittel S vermischt. Der Ausgang bzw. die Ausgänge der dritten Mischeinrichtung 136 sind fluidleitend mit den Schmiermittel-Spritzdüsen 122 verbunden, um diese mit dem Schmiermittel S zu speisen. Die Sch mierm itteldüsen 122 können in einer Einhausung 119 eingehaust bzw. aufgenommen sein. Die Einhausung ist ggf. auf der Einlaufseite des Walzgerüstes 200 montiert. Der Boden dieser Einhausung 119 ist vorteilhafterweise in Form der Schmiermittel-Sammelwanne 125 ausgebildet und das Dach der Einhausung 119 ist vorzugsweise in Form einer weiteren Kühlmittel-Sammelwanne 117 ausgebildet. Die weitere Kühlmittel-Sammelwanne 117 dient insbesondere zum Auffangen von kondensiertem Kühlmitteldunst, welcher von der Ausgangsseite des Walzgerüstes auf die Eingangsseite gelangt ist. Die Einhausung 119 ist typischerweise als nahezu allseitig geschlossener Kasten mit Öffnungen lediglich für die Durchführung des Metallbandes und für die Zuführung und Ableitung des Schmiermittels sowie für das Aufspritzen des Schmiermittels auf die Arbeitswalzen. Zu den Arbeitswalzen hin ist die Einhausung deshalb offen ausgebildet. Sowohl auf der Einlaufseite E und der Auslaufseite A des Walzgerüstes 200 sind vorteilhafterweise Dunstabsaugeinrichtungen 230 vorgesehen zum Absaugen der mit Schmiermittel und Kühlmittel kontaminierten Luft/Dunst in der Umgebung des Walzgerüstes 200. Die von der Absaugeinrichtung 230 mit der Umgebungsluft abgesaugten Mengen an Schmiermittel und Kühlmittel und damit auch die darin enthaltenen Ölanteile werden unwiederbringlich ausgetragen.
Das von der Schmiermittel-Sammelwanne 125 aufgesammelte Schmiermittel auf der Einlaufseite des Walzgerüstes wird beispielsweise mit Hilfe einer Verbindungsleitung 123 in einen zweiten Tank 124 geleitet und dort gesammelt. Das dort gesammelte gebrauchte Schmiermittel wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 aufbereitet.
Gemäß Fig. 2 weist die Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 zu diesem Zweck vorteilhafterweise ein Vorfilter I zum Abschöpfen bzw. Abskimmen einer zweiten Ölphase 02 von der Oberfläche des gebrauchten Schmiermittels in dem zweiten Tank 124, ein Magnetfilter II zum Austragen weiterer Ölanteile aus dem gebrauchten Schmiermittel und / oder vorzugsweise auch ein Vakuumfilter III zum Austragen von noch weiteren Ölanteilen aus dem gebrauchten Schmiermittel auf. Die genannten Filter I, II, III sind vorzugsweise in Reihe fluidleitend miteinander verbunden. Das so aufbereitete gebrauchte Schmiermittel wird, wie gesagt, erfindungsgemäß der ersten Mischeinrichtung 132 in der Schmiermittelerzeugungseinrichtung 130 zugeführt, um von der ersten Mischeinrichtung mit dem aufbereiteten Kühlmittel zu der ersten Zwischenemulsion Z1 vermischt zu werden. Die Aufbereitung des gebrauchten Kühlmittels aus der Kühlmittel-Sammelwanne 116 erfolgt mit Hilfe einer Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung 118; diese ist grundsätzlich gleichartig aufgebaut wie die besagte Schmiermittel- Aufbereitungseinrichtung 127. Insbesondere kann die Kühlmittel- Aufbereitungseinrichtung 118 gemäß Fig. 2 auch ein Vorfilter I, ein Magnetfilter II und ein Vakuumfilter III aufweisen zum Aufbereiten des gebrauchten Kühlmittels durch Austragen von Ölanteilen. Die genannten Filter I, II, III sind vorzugsweise in Reihe fluidleitend miteinander verbunden. Das so aufbereitete Kühlmittel wird anschließend dem ersten Tank 112 zugeführt, wo es, ggf. nach Zufuhr von Frischwasser, für eine Wiederverwendung zur Verfügung steht. Wie aus Figur 1 ersichtlich, kann dieses aufbereitete Kühlmittel aus dem ersten Tank 112 mit Hilfe der Kühlmittelpumpe 140 entweder direkt als Kühlmittel den Kühlmitteldüsen 114 oder als Grundstoff für das Schmiermittel S der Schmiermittelerzeugungseinrichtung 130, und darin insbesondere der ersten Mischeinrichtung 132 zum Vermischen mit dem aufbereiteten Schmiermittel zugeführt werden.
Bezugszeichenliste
100 Emulsionsumlaufanlage
110 Kühleinrichtung
1 12 erster Tank
114 Kühlmittel-Spritzdüsen
116 Kühlmittel-Sammelwanne
117 weitere Kühlmittel-Sammelwanne 118 Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung
119 Einhausung
120 Schmiereinrichtung
122 Schmiermittel-Spritzdüsen
123 Verbindungsleitung
124 zweiter Tank
125 Schmiermittel-Sammelwanne
126 Frischwassertank
127 Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung
128 Frischöltank
130 Schmiermittelerzeugungseinrichtung
132 erste Mischeinrichtung
134 zweite Mischeinrichtung
136 dritte Mischeinrichtung
140 Kühlmittelpumpe
200 Walzgerüst
210 (Arbeits)-Walze
230 Dunstabsaugeinrichtung
A Auslaufseite des Walzgerüstes
E Einlaufseite des Walzgerüstes K Kühlmittel
M Antrieb für Kühlmittelpumpe
01 erste Ölphase
02 zweite Ölphase
S Schmiermittel
Z1 erste Zwischenemulsion
Z2 zweite Zwischenemulsion k Mengenverhältnis von Ölanteil zu Wasseranteil in dem Kühlmittel s Mengenverhältnis von Ölanteil zu Wasseranteil in dem Schmiermittel x Verhältnis von in Umlauf befindlicher Kühlmittelmenge zu in Umlauf befindlicher Schmiermittelmenge
I Vorfilter
II Magnetfilter
III Vakuumfilter

Claims

Patentansprüche:
1 . Emulsionsumlaufanlage (100) für ein Walzgerüst (200) mit mindestens zwei Walzen (210), welche einen Walzspalt aufspannen zum Walzen von
Metallband, insbesondere von Stahlband, und wobei die
Emulsionsumlaufanlage aufweist: eine Kühleinrichtung (1 10) für die Walzen mit:
einem ersten Tank (1 12) für ein Kühlmittel (K) in Form einer aufbereiteten ersten Emulsion;
Kühlmittel-Spritzdüsen (1 14) zum Aufsprühen des Kühlmittels auf die Walzen (210) auf der Auslaufseite des Walzgerüstes (200), um diese zu kühlen;
einer Kühlmittelsammelwanne (1 16) zum Auffangen des Kühlmittels nach dessen Gebrauch;
einem Frischwassertank (126) für Frischwasser, insbesondere für demineralisiertes Wasser; und
einer Kühlmittelaufbereitungseinrichtung (1 18) zum Aufbereiten des
Kühlmittels aus der Kühlmittelsammelwanne (1 16) durch Abscheiden einer ersten Ölphase (01 ) und durch Zuführen von Frischwasser; und eine Schmiereinrichtung (120) mit:
einem Frischöltank (128) für ungebrauchtes Walzöl;
einer Schmiermittelerzeugungseinrichtung (130) zum Erzeugen eines
Schmiermittels in Form einer zweiten Emulsion durch Mischen des aufbereiteten Kühlmittels mit dem Frischwasser und mit dem
ungebrauchten Walzöl; und Schmiermittel-Spritzdüsen (122) zum Spritzen des Schmiermittels (S)auf die Walzen und/oder auf das Metallband jeweils auf der Einlaufseite (E) des Walzgerüstes; um diese/dieses zu schmieren;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmiereinrichtung (120) weiterhin aufweist:
eine Schmiermittelsammelwanne (125) und einen mit der
Schmiermittelsammelwanne fluidleitend verbundenen zweiten Tank (124) zum Auffangen des Schmiermittels (S) nach dessen Gebrauch;
eine Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung (127) zum Aufbereiten des gebrauchten Schmiermittels aus dem zweiten Tank (124) durch Abscheiden einer zweiten Ölphase (02) und zum Zuführen des aufbereiteten
Schmiermittels zu der Schmiermittelerzeugungseinrichtung (130); und dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmiermittelerzeugungseinrichtung (130) ausgebildet ist, das Schmiermittel auch auf Basis des aufbereiteten Schmiermittels zu erzeugen.
2. Emulsionsumlaufanlage (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmiermittelerzeugungseinrichtung (130) aufweist:
eine erste Mischeinrichtung (132) zum Mischen des aufbereiteten
Kühlmittels (K) aus dem ersten Tank (112) mit dem aufbereiteten
Schmiermittel zu einer ersten Zwischenemulsion (Z1 ), eine zweite
Mischeinrichtung (134) zum Mischen der ersten Zwischenemulsion mit dem Frischwasser aus dem Frischwassertank (128) zu einer zweiten
Zwischenemulsion (Z2) und eine dritte Mischeinrichtung (136) zum Mischen der zweiten Zwischenemulsion (Z2) mit dem Walzöl aus dem Frischöltank (128) zu dem Schmiermittel (S) in Form der zweiten Emulsion.
3. Emulsionsumlaufanlage (100) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung (118) aufweist:
ein Vorfilter zum Abschöpfen / Abskimmen der ersten auf dem Kühlmittel in dem ersten Tank aufschwimmenden Ölphase, ein Magnetfilter zum
Austragen weiterer Ölanteile aus dem Kühlmittel in Abhängigkeit von dessen Ölgehalt; und / oder ein Vakuumfilter zum Herausfiltern von noch weiteren Ölanteilen aus dem Kühlmittel; und eine Verbindungsleitung zum Rückführen des gefilterten Kühlmittels in den ersten Tank.
4. Emulsionsumlaufanlage (100) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis k von Ölanteil zu Wasseranteil in dem aufbereiteten Kühlmittel K in dem ersten Tank (112) gilt:
k < 1 %.
5. Emulsionsumlaufanlage (100) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung (127) aufweist:
ein Vorfilter zum Abschöpfen der auf dem gebrauchten Schmiermittel aufschwimmenden zweiten Ölphase (02) in dem zweiten Tank (124), ein Magnetfilter zum Austragen weiterer Ölanteile aus dem gebrauchten Schmiermittel und / oder ein Vakuumfilter zum Austragen von noch weiteren Ölanteilen aus dem gebrauchten Schmiermittel (S).
6. Emulsionsanlage (100) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Mengenverhältnis s von Ölanteil zu Wasseranteil in dem aufbereiteten Schmiermittel am Ausgang der Schmiermittel- Aufbereitungseinrichtung (127) gilt:
2 % < s < 8 %.
7. Walzgerüst (200) zum Kaltwalzen von Metallband, insbesondere von Stahlband, mit:
mindestens zwei Arbeitswalzen (210), welche einen Walzspalt aufspannen; und
einer Emulsionsumlaufanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
8. Walzgerüst (200) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmiermitteldüsen (122) auf der Einlaufseite des Walzgerüstes angeordnet sind zum Spritzen des Schmiermittels (S) in den Walzspalt; dass die Kühlmitteldüsen (114) auf der Auslaufseite (A) des Walzgerüstes angeordnet sind zum Aufbringen des Kühlmittels (K) auf die Walzen (210) des Walzgerüstes,
dass die Kühlmittelsammelwanne (116) unterhalb der Kühlmitteldüsen, vorzugsweise unterhalt des Walzgerüstes (200) angeordnet ist zum
Auffangen des Kühlmittels (K) nach dessen Gebrauch; und
dass die Schmiermittelsammelwanne (125) auf der Einlaufseite (E) des Walzgerüstes (200) im Bereich der unteren Arbeitswalze (210) angeordnet ist zum Auffangen des Schmiermittels (S) nach dessen Gebrauch.
9. Walzgerüst (200) nach Anspruch 7 oder 8,
gekennzeichnet durch
eine Dunstabsaugeinrichtung (230) zum Absaugen von Dunst, welcher beim Walzen durch VerdunstenA/erdampfen von Anteilen des Kühl- und / oder Schmiermittels entsteht.
10. Walzgerüst (200) nach einem der Ansprüche 7 - 9,
gekennzeichnet durch eine weitere Kühlmittelsammelwanne (117), welche auf der Einlaufseite des Walzgerüstes oberhalb der oberen Arbeitswalze angeordnet und
fluidleitend mit der Kühlmittelsammelwanne (116) oder mit der
Kühlmittelaufbereitungseinrichtung (118) verbunden ist.
11.Walzgerüst (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
gekennzeichnet durch
eine Einhausung (119) für die Schmiermittel-Spritzdüsen (122), wobei die Einhausung (119) auf der Einlaufseite des Walzgerüstes montiert ist zur Aufnahme der Schmiermittel-Spritzdüsen, und wobei der Boden der
Einhausung (119) in Form der Schmiermittel-Sammelwanne (125) und das Dach der Einhausung vorzugsweise in Form der weiteren Kühlmittel- Sammelwanne (117) ausgebildet ist.
12. Walzgerüst (200) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einhausung (119) als nahezu allseitig geschlossener Kasten mit Öffnungen lediglich für Durchführung des Metallbandes, zum Zuführen des Schmiermittels zu den Schmiermittel-Spritzdüsen, zum Sprühen des Schmiermittels auf die Arbeitswalzen und zum Abführen des Schmiermittels aus der Schmiermittel-Sammelwanne (125) ausgebildet ist.
13. Verfahren zum Betreiben der Emulsionsanlage (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis x von in Umlauf befindlicher Kühlmittelmenge zu in Umlauf befindlicher Schmiermittelmenge gilt: x < 2.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kühlmittel K für das Verhältnis k von Ölanteil zu Wasseranteil gilt: k < 1 %.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei dem Schmiermittel S für das Mengenverhältnis s von Ölanteil zu Wasseranteil gilt: 2 % < s < 8 %.
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