WO2005082555A1 - Hydraulisch vorrichtung zum entzundern von warmem walzgut - Google Patents

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    • B21B45/08—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 de-scaling, e.g. by brushing hydraulically
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Definitions

  • the invention relates to a device for descaling warm rolling stock that is moved relative to the device by irradiation with high-pressure water with at least one row of nozzle heads with a plurality of nozzle heads that span the rolling stock width, each nozzle head being able to be driven by a motor about an axis of rotation that is essentially perpendicular to the surface of the rolling stock and at least two eccentrically has nozzles arranged on the axis of rotation.
  • the nozzles in each nozzle head are arranged at different angles to the axis of rotation in order to achieve a uniform treatment of the rolling stock surface, so that the spray pattern of each nozzle covers a different radial area with respect to the axis of rotation of the nozzle head.
  • the surface of the rolling stock to be treated by a nozzle head is to be descaled uniformly over the entire radius of the nozzle head.
  • the nozzle arrangement and inclination of the nozzles of each nozzle head is made dependent on the distance of the nozzle heads from the surface of the rolling stock and on the distance between adjacent nozzle heads so that each nozzle head generates a spray pattern on the surface of the rolling material, which spray pattern of the one or more in the nozzle head row Nozzle heads at least tangent, better overlapped. This ensures that there are no more surface strips on the surface of the rolling stock during irradiation in which no or only inadequate descaling has taken place.
  • the nozzles of each nozzle head are inclined radially outwards.
  • the nozzles are also circumferential and in the direction of rotation, i.e. prematurely inclined with respect to the rotational movement of the nozzle head.
  • Figure 1 shows a device according to the prior art in a perspective schematic representation.
  • FIG. 3 shows a nozzle according to the prior art with the spray pattern generated therefrom
  • FIG. 4 shows a schematic view of two nozzle heads arranged next to one another in a row of nozzle heads above the rolling stock according to the invention
  • FIG. 5 is a view of the two nozzle heads in the direction of arrow V in Fig. 4th
  • the device for descaling rolling stock 17 shown in FIG. 1 has two rows 18 arranged transversely to the direction of movement F of the rolling stock 17 and on both sides thereof, each with five stationary nozzle heads 20, one of which is shown in detail in FIG. 2.
  • Each nozzle head 20 has four flat jet nozzles 21 distributed over the circumference, which are attached to a rotatably drivable ring 22 of the nozzle head 20 and are supplied via lines 9 with pressurized water at a pressure of 300 to 1000 bar.
  • the ring 22 is driven at a speed in the range of 200 to 1000 rpm.
  • the nozzle heads 20 are arranged at a distance a of the nozzles 21 from the surface of the rolling stock of the rolling stock moved in the direction of arrow F under the stationary row of nozzle heads. This distance is chosen so that the length t of the major axis and the length s of the minor axis of the elliptical jet pattern of each nozzle 21 according to FIG. 3 correspond to the desired values.
  • the opening angle of the flat jet is between 0 ° and 15 °.
  • the flattened ellipse 10 of the spray pattern according to FIG. 2 rotates due to the rotation of the nozzles 21 about the vertical axis of rotation A of the nozzle head 20, the rolling stock 17 being moved further under the nozzle heads 20 in the direction of arrow F.
  • the rolling stock advances per revolution of the nozzle head 20 Amount d before.
  • the distance d corresponds to a quarter to a fifth of the nozzle head radius. In this way, a spiral spray, ild according to FIG. 2 is generated overall.
  • jet cones 28 of adjacent nozzle heads 20 do not touch each other or do not overlap sufficiently in areas between the nozzle heads, it can happen that surface strips 29 remain on the surface of the rolling stock which have not been descaled or have not been adequately descaled. This stands in the way of the desired realization of a uniform surface quality of the rolling stock over its entire width.
  • each nozzle head a total of eight nozzles 1 to 8 are arranged evenly distributed over the circumference, the nozzle orifices on the underside of each nozzle head 20 being radially as far out as possible, i.e. are arranged as close as possible to the outermost circumference 25 of each nozzle head.
  • the eight nozzles 1 to 8 are aligned along nozzle axes la to 8a.
  • these nozzle axes la to 8a are radially outward by the angle ⁇ and also in the circumferential direction in the direction of rotation, i.e. leading in the direction of rotation f or f of the nozzle heads, inclined by the angle ⁇ . This results in a total inclination of each nozzle both in the radial direction and in the circumferential direction, the angles ⁇ and ⁇ do.
  • Adjacent nozzle heads 20 rotate in the opposite direction in the embodiment shown. This means that in the gap b between two adjacent nozzle heads 20, their nozzles each reflect in the same direction, e.g. 5, the nozzles 7, 7 as a mirror image of one another obliquely upward. This is advantageous in terms of achieving a uniform surface quality.
  • the torques of adjacent nozzle heads are compensated for by driving the nozzle heads in pairs.
  • the number of rows of nozzle heads can be even or odd. Depending on the width of the rolling stock to be descaled, this number is larger or smaller. If different rolling stock widths are to be descaled on a rolling mill system, it is advantageous if the nozzle heads 20 can be switched off or switched on in pairs or groups.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Entzundern von warmem, relativ zu der Vorrichtung bewegtem Walzgut (17) durch Bestrahlen mittels Hochdruckwasser, mit mindestens einer die Walzgutbreite überstreichenden Düsenkopfreihe mit mehreren Düsenköpfen (20), wobei jeder Düsenkopf um eine zur Walzgutoberfläche im wesentlichen senkrechte Drehachse (A) motorisch drehangetrieben ist und mindestens zwei auβermittig bezüglich der Drehachse angeordnete Düsen (1 bis 8) aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daβ die Düsen (1 bis 8) jedes Düsenkopfs (20) so nahe wie konstruktiv möglich am Umfang (25) des Düsenkopfes angeordnet sind, derart, daβ er ein Spritzbild auf der Walzgutoberfläche erzeugt, welches das Spritzbild des in der Düsenkopfreihe benachbarten Düsenkopfes zumindest tangiert.

Description

HYDRAULISCHE VORRICHTUNG ZUM ENTZUNDERN VON WARMEN WALZGUT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entzundern von warmem, relativ zu der Vorrichtung bewegten Walzgut durch Bestrahlen mittels Hochdruckwasser mit mindestens einer die Walzgutbreite überstreichenden Düsenkopfreihe mit mehreren Düsenköpfen, wobei jeder Düsenkopf um eine zur Walzgutoberfläche im wesentlichen senkrechte Drehachse motorisch drehantreibbar ist und mindestens zwei außermittig bezüglich der Drehachse angeordnete Düsen aufweist.
Bei einer aus der DE 43 28 303 bekannten Vorrichtung dieser Art sind zur Erzielung einer gleichmäßigen Behandlung der Walzgutoberfläche die Düsen in jedem Düsenkopf mit zur Drehachse unterschiedlichen Winkeln angeordnet, so daß das Spritzbild jeder Düse bezogen auf die Drehachse des Düsenkopfs einen unterschiedlichen radialen Bereich überdeckt. Hierdurch soll die von einem Düsenkopf zu behandelnde Walzgutoberfläche über den gesamten Radius des Dusenkopfes gleichmäßig entzundert werden.
Die DE 43 28 303 schweigt sich darüber aus, wie eine gleichförmige Entzunderung in Breitenrichtung der Walzgutoberfläche zu erreichen ist. Zur Erzielung einer gleichförmigen Be- strahlungsintensität ist der Abstand zwischen den Düsen und dem zu bestrahlenden Walzgut und der Düsenneigungswinkel bezüglich der Senkrechten zur Walzgutoberfläche sowie der Strahlöffhungswinkel des Strahlkegels möglichst klein gehalten werden. Andererseits ist zwischen in Breitenrichtung des Walzgutes benachbarten Düsenköpfen der Düsenkopfreihe jeweils ein Mindestabstand einzuhalten. Bei einer quer zur Bewegungsrichtung des Walzgutes angeordneten Düsenkopfreihe kann es dann dazu kommen, daß zwischen benachbarten Düsenköpfen Oberfϊächenstreifen verbleiben, die nicht oder nicht ausreichend entzundert sind. Es ist Aufgabe der Erfindung, hier eine Abhilfe zu schaffen und eine Vorrichtung zum Entzundern der eingangs bescliriebenen Art anzugeben, die ein gleichmäßiges Entzrundern von Walzgut über dessen ganze Breite ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Bei der Erfindung ist die Düsenanordnung und -neigung der Düsen eines jeden Düsenkopfes abhängig vom Abstand der Düsenköpfe von der Walzgutoberfläche und vom Abstand benachbarter Düsenköpfe so getroffen, daß jeder Düsenkopf ein Spritzbild auf der Walzgutoberfläche erzeugt, welches das Spritzbild des oder der in der Düsenkopfreihe benachbarten Düsenköpfe zumindest tangiert, besser noch überlappt. Dadurch wird gewährleistet, daß auf der Walzgutoberfläche beim Bestrahlen keine Oberflächenstreifen mehr entstehen, in denen keine oder nur eine unzureichende Entzunderung stattgefunden hat.
Bei einer bevorzugten Vorrichtung nach der Erfindung sind die Düsen jedes Düsenkopfes radial nach außen geneigt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrung sind die Düsen auch noch in Umfangsrichtung und im Drehsinn, d.h. bezüglich der Drehbewegung des Düsenkopfes voreilend geneigt.
Werden die Düsenköpfe einer Düsenkopfreihe gleichsinnig angetrieben, so hat dies zur Folge, daß die Düsenstrahlen im Bereich des Spaltes zwischen zwei Düsenköpfen spiegelbildlich einander entgegengerichtet aneinander vorbeidrehen. Hierdurch kann es zu unerwünschter gegenseitiger Strahlbeeinflussung mit dem Ergebnis von Turbulenzen kommen, die einer gleichmäßigen Entzunderung abträglich sind. Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, dem abzuhelfen. Zu diesem Zweck ist bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, daß in der Düsenkopfreihe benachbarte Düsenköpfe gegensinnig drehend antreibbar sind. Dieser Gedanke ist sowohl in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 als auch nur in Verbindung mit den Merkmalen von dessen Oberbegriff von Bedeutung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüche angegeben, z.B. bevorzugte Winkelbereiche für die radiale Neigung der Düsen und für die Neigung der Düsen in Umfangsrichtung und bevorzugte Anzahlen von gleichmäßig um den Umfang jedes Düsenkopfes verteilt angeordneten Düsen. Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer perspektivischen schematischen Darstellung;
Fig. 2 einen Düsenkopf der bekannten Vorrichtung mit dem von dessen Düsen erzeugten Spritzbild;
Fig. 3 eine Düse gemäß dem Stand der Technik mit dem davon erzeugten Spritzbild;
Fig. 4 eine schematische Ansicht zweier in einer Düsenkopfreihe über dem Walzgut nebeneinander angeordneten Düsenköpfe gemäß der Erfindung, und
Fig. 5 eine Ansicht der beiden Düsenköpfe in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Entzundern von Walzgut 17 weist zwei quer zur Bewegungsrichtung F des Walzgutes 17 und beidseitig davon angeordnete Reihen 18 mit je fünf ortsfesten Düsenköpfen 20 auf, von denen einer in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist. Jeder Düsenkopf 20 hat am Umfang vier über den Umfang verteilt angeordnete Flachstrahldüsen 21, die an einem drehantreibbaren Ring 22 des Düsenkopfes 20 angebracht sind und über Leitungen 9 mit Druckwasser eines Druckes von 300 bis 1000 bar versorgt werden.
Der Ring 22 wird mit einer Drehzahl im Bereich von 200 bis 1000 U/min angetrieben.
Die Düsenköpfe 20 sind mit einem Abstand a der Düsen 21 von der Walzgutoberfläche des in Richtung des Pfeiles F unter der ortsfesten Düsenkopfreihe bewegten Walzgutes angeordnet. Dieser Abstand ist so gewählt, daß die Länge t der großen Hauptachse und die Länge s der kleinen Hauptachse des ellipsenförmigen Strahlbildes jeder Düse 21 gemäß Fig. 3 gewünschten Werten entspricht. Der Öffnungswinkel des Flachstrahles liegt zwischen 0° und 15°.
Die flachgedrückte Ellipse 10 des Spritzbildes gemäß Fig. 2 rotiert aufgrund der Rotation der Düsen 21 um die vertikale Drehachse A des Düsenkopfes 20, wobei das Walzgut 17 unter den Düsenköpfen 20 in Richtung des Pfeiles F weiterbewegt wird. Bei einer Drehzahl von 1000 U/min und einer Bewegungsgeschwindigkeit v des Walzgutes bezüglich der feststehenden Düsenköpfe 20 von 0,8 m/s rückt das Walzgut je Umdrehung des Düsenkopfes 20 um den Betrag d vor. Die Strecke d entspricht einem Viertel bis einem Fünftel des Düsenkopfradius. Auf diese Weise wird insgesamt ein spiraliges Spritzt, ild gemäß Fig. 2 erzeugt.
Wenn die Strahlkegel 28 benachbarter Düsenköpfe 20 in Bereichen zwischen den Düsenköpfen einander nicht tangieren oder nicht ausreichend überlappen, kann es dazu kommen, daß Oberflächenstreifen 29 auf der Walzgutoberfläche bleiben, die nicht oder nicht ausrei-chend entzundert sind. Dies steht der erwünschten Verwirklichung einer gleichmäßigen Oberflächenqualität des Walzgutes über dessen gesamte Breite im Wege.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei benachbarte Düsenkö >fe einer Düsenkopfreihe gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. In jedem Düsenkopf sind insgesamt acht Düsen 1 bis 8 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, wobei die Düsenmündungen an der Unterseite jedes Düsenkopfes 20 radial so weit außen wie möglich, d.h. so nah wie konstruktiv möglich am äußersten Umfang 25 jedes Düsenkopfes angeordnet sind. Die acht Düsen 1 bis 8 sind längs Düsenachsen la bis 8a ausgerichtet.
Diese Düsenachsen la bis 8a sind gemäß Fig. 4 radial nach außen um den Winkel α und außerdem in Umfangsrichtung im Drehsinn, d.h. in Drehrichtung f oder f der Düsenköpfe voreilend, um den Winkel ß geneigt. Daraus ergibt sic eine Gesamtneigung jeder Düse sowohl in radialer -Richtung als auch in Umfangsrichtung tun die Winkel α und ß. Der Winkel α liegt im Bereich zwischen 0° und 20°, vorzugsweise im Bereich von α = 12° -t 2°.
Der Winkel ß liegt im Bereich zwischen 0° und 30°-- vorzugsweise im Bereich zwischen ß = 15° ± 2°.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß bei einem Abstand a zwischen der Unterseite 26 der Düsenköpfe 20 und der zu entzundernden Oberfläche 27 des Walzgutes die äußeren Mäntel der in Fig. 4 gestrichelt angedeuteten Strahlkegel am Punkt P der Düsen 7,7 im Spalt b zwischen den zwei benachbarten Düsenköpfen, d.h. in ihrer kleinsten Entfernung voneinander, gerade einander tangieren, so daß die gesamte Breite der Walzgutoberfläche durch die Düsenstrahlen abgedeckt wird und keine Streifen 29 (Fig. 1) mit nicht oder nur unzureichend entzunderter Oberfläche verbleiben
Durch Verringern des Abstandes a und/oder Vergrößern des radialen Neigungswinkels α und/oder Vergrößern des Strahlöffnungswinkels ε ließe sich ohne weiteres eine gewünschte Überlappung der Düsenstrahlen der Düsen 7 der benachbarten Düsenköpfe erreichen, um die beschriebene Streifenbildung mit Sicherheit auszuschließen.
Benachbarte Düsenköpfe 20 rotieren bei der gezeigten Ausführung in entgegengesetzter Richtung. Dies bedeutet, daß im Spalt b zwischen zwei benachbarten Düsenköpfen 20 deren Düsen jeweils spiegelbildlich in die gleiche Richtung strahlen, z.B. die Düsen 7,7 gemäß Fig. 5 spiegelbildlich zueinander schräg nach oben. Dies ist hinsichtlich der Erzielung einer gleichförmigen Oberflächenqualität von Vorteil. Außerdem werden durch den paarweisen gegensinnigen Antrieb der Düsenköpfe die Drehmomente benachbarter Düsenköpfe ausgeglichen.
Die Anzahl der Düsenkopfreihen kann gradzahlig oder ungradzahlig sein. Je nach der Breite des zu entzundernden Walzgutes ist diese Anzahl größer oder kleiner. Sind auf einer Walzwerkanlage unterschiedliche Walzgutbreiten zu entzundern, so ist von Vorteil, wenn die Düsenköpfe 20 paar- oder gruppenweise abschaltbar bzw. zuschaltbar sind.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Entzundern von warmem, relativ zu der Vorrichtung bewegtem Walzgut durch Bestrahlen mittels Hochdruckwasser, mit mindestens einer die Walzgutbreite überstreichenden Düsenkopfreihe mit mehreren Düsenköpfen (20), wobei jeder Düsenkopf um eine zur Walzgutoberfläche (27) im wesentlichen senkrechte Drehachse (A) motorisch drehangetrieben ist und mindestens zwei außermittig bezüglich der Drehachse (A) angeordnete Düsen (1 bis 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1 bis 8) jedes Düsenkopfs (20) so nahe wie konstruktiv möglich am Umfang (25) des Düsenkopfes angeordnet sind, derart, daß er ein Spritzbild auf der Walzgutoberfläche (27) erzeugt, welches das Spritzbild des in der Düsenkopfreihe benachbarten Düsenkopfes (20) zumindest tangiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzbilder der in der Düsenkopfreihe benachbarten Düsenköpfe (20) einander überlappen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1 bis 8) radial nach außen geneigt im Düsenkopf (20) unter einem radialen Neigungswinkel (α) im Bereich von 0° < α < 20°, insbesondere im Bereich von α ~ 12° -t 2° angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in Umfangsrichtung (f, f ) der Drehung des Düsenkopfes (20) geneigt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ß) der Düsen in Umfangsrichtung in einem Winkelbereich 0°<ß<30° liegt, insbesondere im Winkelbereich von ß ~ 15° ± 2° angeordnet sind.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff ds Anspruchs 1 oder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsenkopfreihe benachbarte Düsenköpfe (20, 20) gegensinnig drehend angetrieben sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlöffhungs winkel (ε) des aus den Düsen (1 bis 8) austretenden Strahles nicht mehr als 15°, insbesondere nicht mehr als 10°, beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens sechs Düsen gleichmäßig um den Umfang jedes Düsenkopfes verteilt angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß acht Düsen (1 bis 8) gleichmäßig um den Umfang jedes Düsenkopfes (20) verteilt angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Anpassung an unterschiedlich Walzgutbreiten Paare oder Gruppen von Düsenköpfen der Düsenkopfreihe ab- oder zuschaltbar sind.
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