WO1993007974A1 - Warmwalzverfahren und warmwalzwerk für metallband - Google Patents

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WO1993007974A1 PCT/EP1992/002314 EP9202314W WO9307974A1 WO 1993007974 A1 WO1993007974 A1 WO 1993007974A1 EP 9202314 W EP9202314 W EP 9202314W WO 9307974 A1 WO9307974 A1 WO 9307974A1
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cooling liquid
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Waldemar Wolpert
Friedrich Heymann
Manfred MÖHLENKAMP
Günter Pietzko
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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
    • 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
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • 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

Definitions

  • the invention has for its object to provide a hot rolling method and a hot rolling mill for metal strip, with which it is possible to roll metal strips without surface defects caused by defects (peeling points or deposits) due to the surfaces of the work rolls.
  • the invention is based on a method for hot-rolling metal strip in one or more passes, spraying it on the inlet side and, if appropriate, on the outlet side of the roll stand (s) together with the work rolls a cooling liquid is cooled.
  • the solution according to the invention consists in the fact that the spraying of cooling liquid on the inlet side takes place in an area extending over the entire width of the metal strip as close as possible in front of the roll gap onto the metal strip and onto the jackets of the work rolls, in such a way that the The temperature on the surface of the jackets of the work rolls immediately before the roll gap is below the boiling temperature of the cooling liquid.
  • a hot rolling mill for metal strips consisting of one or more work rolls comprising rolling stands with the work rolls, at least on their inlet side, assigned spray nozzles for a cooling liquid.
  • the solution according to the invention consists in that the spray nozzles arranged on the feed side are directed onto or into the roll gap, such that the jackets of the work rolls and the metal strip are as close as possible in front of the one across the entire width of the metal strip to be rolled Cooling liquid extending region are applied.
  • the cooling of work rolls in hot rolling mills is optimally used to keep the jackets of the work rolls at a temperature that is not critical for a deformation of the jackets.
  • cooling liquid is not only selectively applied to the jackets of the work rolls, but also to the sides of the incoming warm metal strip facing the work rolls, the cooling liquid sprayed onto the metal strip protects the jackets of the work rolls from the radiant heat of the metal strip . Reheating of the already cooled surfaces of the work rolls shortly before entering the roll gap, as happens according to the method known from DE-C2 26 52 845 with wipers on the feed side, does not take place with it.
  • the cooling liquid preferably consists predominantly of water. Common lubricants can be added to the water. The boiling point of the coolant thus depends on the type and composition of the coolant.
  • a cooling liquid should be used, with which the surface temperature of the work rolls is kept below a temperature of 90 ° C to 110 ° C.
  • the surface temperature should preferably be brought to and maintained at a value of ⁇ 75 ° C., in particular ⁇ 50 ° C.
  • the area to which cooling liquid is applied and which extends into the roll gap should have a maximum width of 800 mm, preferably less than 500 mm, in the rolling direction.
  • the cooling intensity of the sprayed-on cooling liquid is particularly high when the spray nozzles are directed with their core jets onto the jackets of the work rolls.
  • the cooling liquid primarily hits the jackets and is deflected into the roll gap and onto the metal strip.
  • favorable turbulence is generated for uniform cooling of the metal strip, so that no strips which are detrimental to the strip quality can form or be avoided on the metal strip surfaces.
  • the roll stand has a lower and an upper work roll 1, 2 and supporting rolls 3, 4 supporting them.
  • An incoming warm metal strip 5, in particular steel strip, with a thickness D is reduced to a thickness d in this roll stand.
  • Spray nozzles 6, 7, 8, 9 for a cooling liquid are arranged on the inlet side of the metal strip 5 and on the outlet side over the entire width of the metal strip. While the outlet-side spray nozzles 8, 9 are directed towards the jackets of the work rolls 1, 2, the inlet-side spray nozzles 6, 7 are essentially directed towards or into the roll gap.
  • At least the spray nozzles 6, 7 on the inlet side are designed as flat jet nozzles, the spray cones of which overlap at an angle ⁇ in the edge regions such that uniform cooling over the width of the metal strip 5 is thereby achieved. While the core jets 10 of the lower spray nozzles 6 are directed exactly into the roll gap, the core jets 11 of the spray nozzles 7 are deflected by an angle ⁇ with respect to the jet direction in the roll gap, so that they hit the jacket of the work roll 2 at an angle and here in Direction of the tape 5 are deflected.
  • This second setting of the core jets 11 is preferred because this leads to greater turbulence of the cooling liquid and the area on the metal strip 5 covered by the spray cone with an opening angle ⁇ has a smaller width a than the width a 'of the spray cone the core jets 10 which are directed exactly into the roll gap.
  • this second setting causes, in particular, uniform cooling of the metal strip in the regions with the widths a and a '.
  • the shells of the work rolls 1, 2 are assigned temperature sensors 12, 13. They can be used to determine the surface temperature of the jackets in order to relate to the coolant to be sprayed on Adjust the temperature and volume in such a way that the jackets of the work rolls 1, 2 have a surface temperature at least immediately before the roll gap, which is below the boiling point of the cooling liquid. For this dimensioning, other influencing variables, such as the throughput speed of the metal strip 5 and possibly the surface temperature of the metal strip 5, can be taken into account, which can be determined by further sensors 14, 15.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Warmwalzverfahren und ein Warmwalzwerk für Metallband (5) aus einem oder mehreren Walzgerüsten mit Arbeitswalzen (1, 2). Zur Vermeidung von Oberflächenfehlern auf den Arbeitswalzen (1, 2) wird eine Kühlflüssigkeit in einem schmalen sich unmittelbar vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich aufgesprüht und dabei sowohl die Mäntel der Arbeitswalzen (1, 2) als auch das Metallband (5) beaufschlagt. Dabei wird die Temperatur an der Oberfläche der Mäntel der Arbeitswalzen (1, 2) so eingestellt, daß mindestens unmittelbar vor dem Walzspalt eine Temperatur erreicht wird, die unter der Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit liegt.

Description

i*
Warmwalzverfahren und Warmwalzwerk für Metallband
Beim Warmwalzen von Metallband in einem aus einem oder mehre¬ ren Walzgerüsten bestehenden Walzwerk verformen sich die Ar¬ beitswalzen infolge von Erwärmung in einem solchen Maß, daß mit ihnen ebene Bänder nicht mehr gewalzt werden können. Um dieser
Verformung entgegenzuwirken, ist es aus der DE-C22652845 bekannt, die Arbeitswalzen durch direktes Aufsprühen von Kühlflüssigkeit auf deren Mäntel zu kühlen. Dieses Aufsprühen geschieht primär e auf der Auslaufseite der Walzgerüste, wobei an den Arbeitswalzen, insbesondere auf der Zulaufseite der Gerüste wenn das Aufsprü¬ hen der Kühlflüssigkeit auch auf dieser Seite erfolgt, Abstrei- fer angestellt sind, die verhindern sollen, daß die Kühlflüs¬ sigkeit mit dem warmen einlaufenden Metallband in Berührung kommt.
Darüber hinaus ist es bekannt, sowohl auf der Zulaufseite als auch auf der Auslaufseite der Walzgerüste die Arbeitswalzen durch Aufsprühen von Kühlflüssigkeit ausschließlich und un- mittelbar auf die Mäntel der Arbeitswalzen zu kühlen (EP-Bl 0 191 199). In diesem Fall fehlen auf der Zulaufseite an die Arbeitswalzen angestellte Abstreifer, so daß die Kühlflüssig¬ keit durch die Walzendrehung in den Walzspalt und damit über die Breite des einlaufenden Metallbandes ungleichmäßig verteilt mit dem Metallband vor Eintritt in den Walzspalt in Kontakt ge¬ langen kann. Dies führt aufgrund der nicht gesteuerten bzw. ge¬ regelten und damit nicht gleichmäßigen Abkühlung des Bandes über seine Breite zur Ausbildung unerwünschter Streifen (sog. "Kühlstreifen") auf den Metallbandoberflächen, die in jedem Fall aus Qualitätsgründen zu vermeiden sind. Zwar hat die Pra¬ xis gezeigt, daß es mit dieser Art der Walzenkühlung möglich ist, einer Verformung der Arbeitswalzen entgegenzuwirken; es treten jedoch an den Oberflächen der Arbeitswalzen auch bei An¬ wendung dieses Verfahrens nach wie vor Oberflächenfehler in Form von umlaufenden Schälstellen (Abtragungen) auf, die wie die Ausbildung der Streifen ebenfalls nachteilig für die Ober¬ flächenqualität der zu walzenden Metallbänder sind.
Schließlich ist noch bekannt, nicht nur die Mäntel der Arbeits¬ walzen, sondern auch das Band mit Kühlflüssigkeit zu beauf¬ schlagen (EP-Bl 0 138 503). Wie dabei die gleichzeitige Beauf¬ schlagung des Metallbandes und der Arbeitswalzenoberflächen, insbesondere auf der Zulaufseite, im einzelnen verwirklicht werden soll, ist diesem vorbekannten Stand der Technik jedoch nicht zu.entnehmen. Im Ausführungsbeispiel sind lediglich auf der Auslaufseite des Walzgerüstes den Arbeitswalzen Sprühdüsen zugeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Warmwalzverfahren und ein Warmwalzwerk für Metallband zu schaffen, mit dem es möglich ist, Metallbänder ohne durch auf den Oberflächen der Arbeitswalzen auftretende Fehler (Schälstellen bzw. Abla¬ gungen) bedingte Oberflächenfehler zu walzen. Bei der verfahrensmäßigen Lösung dieser Aufgabe geht die Erfin¬ dung von einem Verfahren zum Warmwalzen von Metallband in einem oder mehreren Stichen aus, wobei es auf der Zulaufseite und ge¬ gebenenfalls auf der Auslaufseite des bzw. der Walzgerüste zu¬ sammen mit den Arbeitswalzen durch Aufsprühen einer Kühlflüs¬ sigkeit gekühlt wird. Die erfindungsgemäße Lösung besteht dabei darin, daß das Aufsprühen von Kühlflüssigkeit auf der Zulauf- seite in einem sich über die gesamte Breite des Metallbandes möglichst nah vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich auf das Metallband und auf die Mäntel der Arbeitswalzen erfolgt, der¬ art, daß die Temperatur an der Oberfläche der Mäntel der Ar¬ beitswalzen unmittelbar vor dem Walzspalt unterhalb der Siede¬ temperatur der Kühlflüssigkeit liegt.
Vorrichtungsmäßig wird bei der Lösung dieser Aufgabe von einem Warmwalzwerk für Metallbänder aus einem oder mehreren Arbeits¬ walzen umfassenden Walzgerüsten ausgegangen mit den Arbeits¬ walzen mindestens auf deren Zulaufseite zugeordneten Sprühdüsen für eine Kühlflüssigkeit. Die erfindungsgemäße Lösung besteht dabei darin, daß die auf der Zulaufseite angeordneten Sprühdü¬ sen auf bzw. in den Walzspalt gerichtet sind, derart, daß die Mäntel der Arbeitswalzen und das Metallband in einem sich über die gesamte Breite des zu walzenden Metallbandes möglichst nah vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich mit der Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden.
Mit der Erfindung wird die Kühlung von Arbeitswalzen in Warmwalzwerken optimal genutzt, um die Mäntel der Arbeitswalzen auf einer Temperatur zu halten, die für eine Verformung der Mäntel unkritisch ist. Da jedoch nicht nur die Mäntel der Arbeitswalzen gezielt mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden, sondern auch die den Ar¬ beitswalzen zugekehrten Seiten des einlaufenden warmen Me¬ tallbandes, schützt die auf das Metallband aufgesprühte Kühl¬ flüssigkeit die Mäntel der Arbeitswalzen vor der Strahlungs¬ wärme des Metallbandes. Eine Wiedererwärmung der bereits ab¬ gekühlten Oberflächen der Arbeitswalzen kurz vor Eintritt in den Walzspalt, wie dies nach dem aus der DE-C2 26 52 845 be¬ kannten Verfahren mit Abstreifern auf der Zulaufseite ge¬ schieht, findet damit nicht statt.
Da darüber hinaus das Aufsprühen der Kühlflüssigkeit auf das Metallband auf einen unmittelbar vor dem Walzspalt befindlichen Bereich beschränkt wird, wird das Metallband auf beiden Seiten nur in einer sehr dünnen äußeren Zone abgekühlt, so daß dies für die anschließende Verformung zwischen den Arbeitswalzen unkritisch ist. Eine für den Walzschritt bzw. die Verformung nachteilige Abkühlung des Metallbandes über die Banddicke wird in jedem Fall vermieden.
Die Kühlflüssigkeit besteht vorzugsweise überwiegend aus Was¬ ser. Dabei können dem Wasser übliche Schmiermittel zugesetzt sein. Die Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit hängt somit von der Art und Zusammensetzung der Kühlflüssigkeit ab. Es sollte eine solche Kühlflüssigkeit verwendet werden, mit der die Ober¬ flächentemperatur der Arbeitswalzen unterhalb einer Temperatur von 90°C bis 110°C gehalten wird. Vorzugsweise sollte die Ober¬ flächentemperatur auf einen Wert von < 75°C, insbesondere < 50°C gebracht und gehalten werden. Der mit Kühlflüssigkeit beaufschlagte, bis in den Walzspalt reichende Bereich sollte in Walzrichtung eine maximale Breite von 800 mm, vorzugsweise von weniger als 500 mm haben.
Die Kühlintensität der aufgesprühten Kühlflüssigkeit ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung dann besonders groß, wenn die Sprühdüsen mit ihren Kernstrahlen auf die Mäntel der Arbeits- walzen gerichtet sind. In diesem Fall trifft die Kühlflüssig¬ keit primär zunächst auf die Mäntel auf und wird in den Walz¬ spalt und auf das Metallband abgelenkt. Dadurch werden für eine gleichmäßige Kühlung des Metallbandes günstige Turbulenzen er¬ zeugt, so daß sich auf den Metallbandoberflächen keine für die Bandgualität nachteiligen Streifen ausbilden können bzw. diese vermieden werden. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die Schematisch in Seitenansicht einen Schnitt durch ein Walzgerüst eines Warmwalzwerkes zeigt.
Das Walzgerüst weist eine untere und eine obere Arbeitswalze 1, 2 sowie diese abstützende Stützwalzen 3, 4 auf. In diesem Walz¬ gerüst wird ein einlaufendes warmes Metallband 5, insbesondere Stahlband, mit einer Dicke D auf eine Dicke d reduziert. Auf der Zulaufseite des Metallbandes 5 und auf der Auslaufseite sind über die gesamte Breite des Metallbandes verteilt Sprüh¬ düsen 6, 7, 8, 9 für eine Kühlflüssigkeit angeordnet. Während die auslaufseitigen Sprühdüsen 8, 9 auf die Mäntel der Arbeits¬ walzen 1, 2 gerichtet sind, sind die zulaufseitigen Sprühdüsen 6, 7 im wesentlichen auf bzw. in den Walzspalt gerichtet.
Zumindest die zulaufseitigen Sprühdüsen 6, 7 sind als Flach¬ strahldüsen ausgebildet, deren Sprühkegel mit einem Winkel ß in den Randbereichen derart überlappen, so daß schon dadurch eine gleichmäßige Kühlung über die Breite des Metallbandes 5 er¬ reicht wird. Während die Kernstrahlen 10 der unteren Sprühdüsen 6 exakt in den Walzspalt gerichtet sind, sind die Kernstrahlen 11 der Sprühdüsen 7 gegenüber der Strahlrichtung in den Walz- spalt um einen Winkel α abgelenkt, so daß sie schräg auf den Mantel der Arbeitswalze 2 treffen und hier in Richtung des Bandes 5 abgelenkt werden. Diese zweite Einstellung der Kern¬ strahlen 11 ist bevorzugt, weil es dadurch zu größeren Turbu¬ lenzen der Kühlflüssigkeit kommt und der vom Sprühkegel mit einem Öffnungswinkel ß erfaßte Bereich auf dem Metallband '5 eine kleinere Breite a hat als die Breite a' des Sprühkegels mit den exakt in den Walzspalt gerichteten Kernstrahlen 10. Darüber hinaus bewirkt diese zweite Einstellung insbesondere eine gleichmäßige Kühlung des Metallbandes in den Bereichen mit der Breite a und a' .
Den Mänteln der Arbeitswalzen 1, 2 sind Temperaturfühler 12, 13 zugeordnet. Mit ihnen läßt sich die Oberflächentemperatur der Mäntel feststellen, um das aufzusprühende Kühlmittel bezüglich Temperatur und Volumen derart einzustellen, daß die Mäntel der Arbeitswalzen 1, 2 mindestens unmittelbar vor dem Walzspalt eine Temperatur an der Oberfläche haben, die unterhalb der Siedetemperatur der Kühlflüsεigkeit liegt. Für diese Bemessung können weitere Einflußgrößen, wie die Durchlaufgeschwindigkeit des Metallbandes 5 und gegebenenfalls die Oberflächentemperatur des Metallbandes 5 berücksichtigt werden, die durch weitere Fühler 14, 15 festgestellt werden können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Warmwalzen von Metallband in einem oder mehreren Stichen, wobei es auf der Zulaufseite und gegebenenfalls der Auslaufseite des bzw. der Walzgerüste zusammen mit deren Ar¬ beitswalzen durch Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Aufsprühen von Kühlflüssigkeit auf der Zulaufseite in einem sich über die gesamte Breite des Metallbandes möglichst nah vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich auf das Metallband und auf die Mäntel der Arbeitswalzen erfolgt, derart, daß die Temperatur an der Ober¬ fläche der Mäntel der Arbeitswalzen unmittelbar vor dem Walz¬ spalt unterhalb der Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kühl¬ flüssigkeit überwiegend aus Wasser besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur an der Oberfläche der Mäntel der Arbeitswalzen auf unter 90°C bis 110°C gebracht und gehalten wird.
. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur auf einem Wert unter 75°C, insbesondere unter 50°C, gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der bis in den Walzspalt reichende Bereich auf dem Metallband eine maximale Breite (a,a') von 800 mm, vorzugsweise von weniger als 500 mm, hat.
6. Warmwalzwerk für Metallbänder (5) aus einem oder mehreren Arbeitswalzen (1,2) umfassenden Walzgerüsten mit den Arbeitswalzen (1,2) mindestens auf deren Zulaufseite zugeordneten Sprühdüsen (6,7) für eine Kühlflüssigkeit, zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die auf der Zulau seite angeordneten Sprühdüsen (6,7) auf bzw. in den Walzspalt gerichtet sind, derart, daß die Mäntel der Arbeitswalzen (1,2) und das Metallband (5) in einem sich auf die gesamte Breite des zu walzenden Metallbandes (5) möglichst nah vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden.
. Warmwalzwerk nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sprühdüsen (7) mit ihren Kernstrahlen (11)- auf die Mäntel der Arbeitswalzen (2) gerichtet sind.
PCT/EP1992/002314 1991-10-18 1992-10-08 Warmwalzverfahren und warmwalzwerk für metallband WO1993007974A1 (de)

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