WO2005115651A1 - Verfahren und vorrichtung zur kühlung und/oder schmierung von walzen und/oder walzgut - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kühlung und/oder schmierung von walzen und/oder walzgut Download PDF

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Ludwig Weingarten
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cooling and / or lubricating rolls and / or rolling stock, in which, on the one hand, a cooling medium is applied to the rolls from several nozzles / nozzle rows and, on the other hand, a base oil is applied to the rolling stock in front of the roll gap, whereby the nozzles / nozzle rows can be set up individually and independently of one another.
  • the lubricating components applied locally to strips of the strip to be rolled are intended to locally reduce the rolling force and thus also to reduce the local flattening of the rolls and also the local final thickness of the strip. Furthermore, flatness errors of the rolled strip are to be avoided by locally reducing the heat of friction of the rolls in a manner comparable to zone cooling.
  • a cooling liquid is sprayed on in a narrow area that extends directly in front of the roll gap, both the jackets of the work rolls and the metal strip being acted upon.
  • the temperature on the surface of the jackets of the work rolls is set so that a temperature is reached at least immediately before the roll gap, which is below the boiling point of the cooling liquid.
  • a method and a device are known from EP 0 367 967 B1, in which the concentration of an emulsion of rolling oil is influenced in a targeted manner and the emulsion or dispersion is collected and returned after exiting the roll gap or when it runs out before the roll gap is separated.
  • This makes it possible to produce the emulsion or dispersion that is introduced into the roll gap again and again with a certain concentration in good time before it is drawn into the roll gap.
  • the focus of this solution is on the current production of the emulsion and the separation of the media involved.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method and a device of the type mentioned at the outset without the disadvantages mentioned and of achieving them in particular with significantly improved lubrication in the roll gap.
  • this object is achieved in that the cooling medium is applied separately from the base oil to the rollers and only the base oil without water as a carrier medium in a very small amount, based on the usual amount, directly onto the rolling stock over its entire width .
  • the invention is based on the surprising finding, confirmed by numerous tests, that with the direct application only of the lubricating additive or oil, which is used in a sealed manner or separately from the cooling medium, the lubricating additive develops its full effect in the roll gap.
  • a proposal of the invention provides that the base oil on the inlet side on the top and / or on the bottom of the preferably cold-rolled Rolled good is applied.
  • the top and bottom application can be appropriate depending on the material properties of the rolling stock.
  • cooling medium is advantageously applied to the rollers both on the inlet side and on the outlet side, in addition to the belt cooling, washing of the work rollers can also be achieved at the same time before the rollers have completed their rotation to the inlet side. As it turned out, not only is the service life of the work rolls significantly increased, but in addition to almost sparkling bright rolls, the rolling stock surfaces are also significantly cleaner.
  • a media barrier e.g., between the nozzles / nozzle rows for applying the cooling medium to the rollers and the nozzles / nozzle rows for applying the base oil to the rolling stock.
  • a seal in the form of a bulkhead e.g., between the nozzles / nozzle rows for applying the cooling medium to the rollers and the nozzles / nozzle rows for applying the base oil to the rolling stock.
  • a base oil nozzle / nozzle row arrangement is directed vertically onto the surface of the rolling stock and another base oil nozzle / nozzle row arrangement is directed obliquely into the roll gap.
  • the manufacturing and assembly effort can be limited by preferably arranging the nozzles / nozzle rows in nozzle bars.
  • the nozzles / nozzle rows can be adjusted independently of one another or can be acted upon with different pressures.
  • coolant nozzles / rows of nozzles arranged on the outlet side can advantageously also be directed onto the rollers.
  • a rolling stock 3 is rolled out between an upper work roll 1 and a lower work roll 2 in the direction of passage indicated by the arrow 4; the rolling stock or strip 3 is deformed in the roll gap 15 between the work rolls 1, 2.
  • Nozzles / rows of nozzles 7, 7 'and 8, 8' and 9, 9 ', of which the nozzles / rows of nozzles 9, 9' are not shown, are arranged on the inlet side 5 of the roll stand (not shown) for the work rolls 1, 2 Apply the cooling medium supplied to the surface of the work rolls 1, 2.
  • an additive or oil is directly from the nozzles / nozzle rows 7, 7 'or 8, 8', vertically through the nozzles / nozzle rows 7 , 7 'on the top and bottom 10, 11 of the rolling stock or applied through the nozzles / nozzle rows 8, 8' with an oblique orientation in the roll gap 15 on the rolling stock 3.
  • the amount of additive or oil applied directly by the nozzles / nozzle rows 7, 7 'or 8, 8' is very small and can be supplied, for example, from a container. If the roll stand of the work rolls 1, 2 is operating in reversing operation, corresponding nozzles / rows of nozzles 7, 7 ', 8, 8' or 9, 9 'can also be provided on the outlet side 6.
  • the nozzles / nozzle rows 7, 7 ', 8, 8' and 9, 9 'arranged in the exemplary embodiment in nozzle bars 14, 14' can be acted upon separately and set up independently of one another, and can be acted upon with different pressures.
  • those for applying the additive or oil to the top 10 and / or bottom 11 of the rolling stock 3 can be vertically directed nozzles / nozzle rows 7, 7 'with a pressure of 2 to 5 bar, the additive / oil nozzles / nozzle rows 8, 8' directed obliquely onto the roll gap 15 with a pressure of 2 to 7 bar and the large amount of the cooling medium on the work rolls 1, 2 applying nozzles / nozzle rows 9, .9 'are supplied with a pressure of 2 to 10 bar.
  • the large amount of cooling medium is kept separate from the small amount of additive / oil by the seal formed in the exemplary embodiment as a bulkhead 12, 12 ', which thus fully unfolds in the roll gap 15.
  • the seal formed in the exemplary embodiment as a bulkhead 12, 12 ', which thus fully unfolds in the roll gap 15.
  • the cleaning of the work rolls 1, 2, 6 nozzles / nozzle rows 13, 13 ' are also arranged on the outlet side, which are directed towards the work rolls 1, 2.

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  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen (1, 2) und/oder Walzgut (3), bei dem aus mehreren Düsen/Düsenreihen(7, 7‘, 8, 8‘, 9 ,9‘),einerseits ein Kühlmedium auf die Walzen (1, 2) und zur Schmierung andererseits ein Grundöl vor dem Walzspalt (15) auf das Walzgut aufgebracht wird, wobei die Düsen/Düsenreihen (7, 7‘, 8, 8‘, 9 ,9‘) einzeln und unabhängig voneinander angestellt werden können, wird das Kühlmedium getrennt von dem Grundöl auf die Walzen (1, 2) und ausschließlich das Grundöl ohne Wasser als Trägermedium in einer bezogen auf die übliche Menge sehr kleinen Menge direkt auf das Walzgut (3) über dessen gesamte Breite aufgebracht. Hierzu ist zwischen den Düsen/Düsenreihen (9, 9‘) zur Aufbringung des Kühlmediums auf die Walzen (1, 2)und den Düsenreihen (7, 7‘, 8, 8‘) zur Aufbringung des Grundöls auf das Walzgut eine Mediensperre (12, 12‘) angeordnet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen und/oder Walzgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen und/oder Walzgut, bei dem aus mehreren Düsen/Düsenreihen einerseits ein Kühlmedium auf die Walzen und zur Schmierung andererseits ein Grundol vor dem Walzspalt auf das Walzgut aufgebracht wird, wobei die Düsen/Düsenreihen einzeln und unabhängig voneinander angestellt werden können.
Aus der EP 0 054 172 A2 ist es bekannt, zum spannungsfreien Walzen von Kaltband den Reibwert zwischen der Bandoberfläche und den Walzenballenmantelflächen durch Beaufschlagung mit Walzemulsion zu beeinflussen. Die Walzemulsion wird dabei in Abhängigkeit von hinter dem letzten Walzgerüst in Querrichtung des Bandes liegenden Zonen ermittelten partiellen Zugspannungen zugeführt. Damit bei geringem Erstellungs-, Unterhaltungs- und Betriebsaufwand unter den in der Stahl- und Aluminiumindustrie vorkommenden Arbeitsbedingungen der Kaltwalzgerüste kurze Regelzeiten erreichbar sind, wird dem Trägermedium Wasser der Walzemulsion ein Grundol vor dem Einlauf des Bandes in den Walzspalt in durch die ermittelten partiellen Zugspannungen bestimmter Menge und in örtlich begrenzten Bereichen zugegeben. Durch die lokal auf Streifen des zu walzenden Bandes aufgebrachten Schmierbestandteile soll durch die damit erreichte, lokal verbesserte Schmierung die Walzkraft lokal gesenkt und damit auch die lokale Abplattung der Walzen sowie auch die lokale Enddicke des Bandes verringert werden. Weiterhin sollen Planheitsfehler des gewalzten Bandes vermieden werden, indem vergleichbar mit einer Zonenkühlung die Reibungswärme der Walzen lokal verringert wird.
Durch die DE 41 34 599 C1 sind ein Warmwalzverfahren und ein Warmwalz- werk für Metallband aus einem oder mehreren Walzgerüsten bekanntgeworden.
Zur Vermeidung von Oberflächenfehlern auf den Arbeitswalzen wird eine Kühl- flüssigkeit in einem schmalen, sich unmittelbar vor dem Walzspalt erstreckenden Bereich aufgesprüht, wobei sowohl die Mäntel der Arbeitswalzen als auch das Metallband beaufschlagt werden. Die Temperatur an der Oberfläche der Mäntel der Arbeitswalzen wird so eingestellt, dass zumindest unmittelbar vor dem Walzspalt eine Temperatur erreicht wird, die unter der Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit liegt.
Aus der EP 0 367 967 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem bzw. der die Konzentration einer Emulsion an Walzöl gezielt beeinflusst und die Emulsion bzw. Dispersion nach dem Austritt aus dem Walzspalt bzw. beim Ablaufen vor dem Walzspalt aufgefangen und wieder getrennt wird. Hiermit wird es möglich, die Emulsion bzw. Dispersion, die in den Walzspalt eingebracht wird, immer wieder mit einer bestimmten Konzentration zeitgerecht vor Einzug in den Walzspalt herzustellen. Der Schwerpunkt dieser Lösung liegt in der aktuellen Herstellung der Emulsion und der Trennung der beteiligten Me- dien.
Den bekannten Kühl- und/oder Schmierverfahren bzw. -Vorrichtungen ist gemeinsam, dass bei den aufgetragenen Emulsionen der Schmierfilm, bestehend aus dem Trägermedium Wasser und den eigentlichen schmierenden Anteilen (Additiv bzw. Öl) nicht effektiv im Walzspalt ankommt. Als Folge der ungenügenden Schmierung kommt es zu unzureichenden Bandoberflächen, zu erhöhten Walzen- und Band- bzw. Walzguttemperaturen und auch zu einem sich e- benfalls nachteilig auf die Oberflächengüte des Walzgutes auswirkenden Gerüstrattern mit entsprechenden Rattermarken auf der Walzgut-Oberfläche. Eine Verbesserung konnte auch durch veränderte Anteile des Additivs und durch Veränderung der Walzgeschwindigkeit nicht erreicht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ohne die genannten Nachteile zu schaffen und mit insbesondere deutlich verbesserter Schmierung im Walzspalt zu erreichen. Diese Aufgabe wird für ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kühlmedium getrennt von dem Grundol auf die Walzen und ausschließlich das Grundol ohne Wasser als Trägermedium in einer bezogen auf die übliche Menge sehr kleinen Menge direkt auf das Walzgut über dessen gesamten Brei- te aufgebracht wird. Der Erfindung liegt die durch zahlreiche Versuche bestätigte überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Direktauftrag ausschließlich des schmierenden Additivs bzw. Öls, das abgedichtet bzw. getrennt von dem Kühlmedium zum Einsatz kommt, das schmierende Additiv im Walzspalt seine volle Wirkung entfaltet.
Hierbei wurde weiterhin erkannt, dass eine kleine Menge ausreicht, z.B. statt üblich bis 4.000 l/min nur noch etwa 1 bis 2 I pro Bund, weil sich das Öl als inkrompressible, trennende Schicht zwischen dem Walzgut und den Walzen in den Rauhigkeiten der Walzgut-Oberfläche ablagern kann. Das ist völlig anders bei den üblichen großen Auftragmengen, bei denen das schmierende Additiv unwirksam, nahezu komplett weggeschaltet wird.
Bei Walzversuchen mit Messing und Kupfer hat sich zudem gezeigt, dass trotz der erfindungsgemäß sehr kleinen Ölmenge keine Erhöhung der Walzgut- bzw. Bandtemperatur vorlag, diese vielmehr sogar niedriger als bei herkömmlichen Kühlverfahren ist. Durch die erfindungsgemäße Trennung von Kühlmedium und Öl bzw. Additiv durch Abdichtung zwischen den Walzen und dem Walzspalt kann das direkt aufgetragene Additiv bzw. Öl nicht von der Bandoberfläche abgewaschen werden. Damit wird die Reibung zwischen dem Walzband und dem Walzgut deutlich verringert, womit gleichzeitig die Wärmeentwicklung herabgesetzt wird. Gleichwohl wird aber eine notwendige geringe Reibung aufrechterhalten, um die Verformung des Walzgutes über den Walzspalt übertragen zu können.
Ein Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass das Grundol an der Einlaufseite auf die Oberseite und/oder auf die Unterseite des vorzugsweise kaltgewalzten Walzgutes aufgebracht wird. Das sowohl ober- als auch unterseitige Auftragen kann je nach Materialbeschaffenheit des Walzgutes zweckmäßig sein.
Wenn vorteilhaft das Kühlmedium sowohl einlaufseitig als auch auslaufseitig auf die Walzen aufgebracht wird, lässt sich neben der Bandkühlung gleichzeitig auch ein Waschen der Arbeitswalzen erreichen, noch bevor die Walzen ihre Umdrehung zur Einlaufseite beendet haben. Wie sich herausgestellt hat, wird nicht nur die Standzeit der Arbeitswalzen wesentlich erhöht, sondern neben nahezu blitzeblanken Walzen werden auch die Walzgutoberflächen deutlich sauberer.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zwischen den Düsen/Düsenreihen zur Aufbringung des Kühlmediums auf die Walzen und den Düsen/Düsenreihen zur Aufbringung des Grundöls auf das Walzgut eine Mediensperre, z.B. eine Abdichtung in Form eines Schotts, ange- ordnet. Das Kühlmedium wird dadurch sicher von dem Öl bzw. Additiv fern- bzw. getrenntgehalten, so dass das direkt auf die Walzgut-Oberfläche aufgetragene Additiv/Öl nicht abgewaschen werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Grundöl-Düsen- /Düsenreihenanordnung vertikal auf die Oberfläche des Walzguts und eine andere Grundöl-Düsen-/Düsenreihenanordnung schräg in den Walzspalt gerichtet. Damit lässt sich die gezielte Wirkung des Additivs/Öls am Ort des Geschehens, nämlich im Walzspalt mit höchster Wirkung erreichen.
Durch eine vorzugsweise Anordnung der Düsen/Düsenreihen in Düsenbalken lässt sich der Herstellungs- und Montageaufwand begrenzen.
Nach Ausgestaltungen der Erfindung sind die Düsen/Düsenreihen unabhängig voneinander anstellbar bzw. mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbar. Zur Begünstigung des Wascheffekts können vorteilhaft auch auslaufseitig angeordnete Kühlmittel-Düsen/Düsenreihen auf die Walzen gerichtet sein. Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer sehr schematischen Zeichnung. Die einzige Figur zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Walzenanordnung mit Düsen/Düsenreihen für das Walzgut, den Walzspalt und die Walzen.
Wie dargestellt, wird zwischen einer oberen Arbeitswalze 1 und einer unteren Arbeitswalze 2 ein Walzgut 3 in der mit dem Pfeil 4 angegebenen Durchlaufrichtung ausgewalzt; das Walzgut bzw. -band 3 wird im Walzspalt 15 zwischen den Arbeitswalzen 1 , 2 verformt.
An der Einlaufseite 5 des weiter nicht gezeigten Walzgerüstes für die Arbeitswalzen 1 , 2 sind Düsen/Düsenreihen 7, 7' und 8, 8' bzw. 9, 9' angeordnet, von denen die Düsen/Düsenreihen 9, 9' von einer nicht dargestellten Versorgungs- quelle zugeführtes Kühlmedium auf die Oberfläche der Arbeitswalzen 1 , 2 auftragen. Von diesen Kühlmedium-Düsen/Düsenreihen 9, 9' durch ein Schott 12, 12' getrennt, wird von den Düsen/Düsenreihen 7, 7' bzw. 8, 8' ein Additiv bzw. Öl direkt, vertikal durch die Düsen/Düsenreihen 7, 7' auf die Ober- und Unterseite 10, 11 des Walzguts aufgetragen bzw. durch die Düsen/Düsenreihen 8, 8' mit schräger Ausrichtung in den Walzspalt 15 auf das Walzgut 3 aufgetragen. Die Menge des von den Düsen/Düsenreihen 7, 7' bzw. 8, 8' direkt aufgetragenen Additivs bzw. Öls ist sehr gering und kann beispielsweise von einem Behälter zugeführt werden. Wenn das Walzgerüst der Arbeitswalzen 1 , 2 im Rever- sierbetrieb arbeitet, können entsprechende Düsen/Düsenreihen 7, 7', 8, 8' bzw. 9, 9' auch an der Auslaufseite 6 vorgesehen werden.
Die im Ausführungsbeispiel in Düsenbalken 14, 14' angeordneten Düsen/Düsenreihen 7, 7', 8, 8' bzw. 9, 9' können getrennt beaufschlagt und unabhängig voneinander angestellt sowie mit unterschiedlichen Drücken beauf- schlagt werden. So können beispielsweise die zum Auftragen des Additivs bzw. Öls auf die Oberseite 10 und/oder Unterseite 11 des Walzgutes 3 vertikal ge- richteten Düsen/Düsenreihen 7, 7' mit einem Druck von 2 bis 5 bar, die schräg auf den Walzspalt 15 gerichteten Additiv/Öl-Düsen/Düsenreihen 8, 8' mit einem Druck von 2 bis 7 bar und die die große Menge des Kühlmediums auf die Arbeitswalzen 1 , 2 aufbringenden Düsen/Düsenreihen 9, .9' mit einem Druck von 2 bis 10 bar versorgt werden.
Auf jeden Fall wird die große Menge Kühlmedium durch die im Ausführungsbeispiel als Schott 12, 12' ausgebildete Abdichtung getrennt von der geringen Menge an Additiv/Öl gehalten, das somit voll wirksam im Walzspalt 15 zur Entfaltung gelangt. Zur Verbesserung einerseits der Kühlung und andererseits der Reinigung der Arbeitswalzen 1 , 2 sind auch auf der Auslaufseite 6 Düsen/Düsenreihen 13, 13' angeordnet, die auf die Arbeitswalzen 1 , 2 gerichtet sind.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen und/oder Walzgut, bei dem aus mehreren Düsen/Düsenreihen einerseits ein Kühlmedium auf die Walzen und zur Schmierung andererseits ein Grundol vor dem Walzspalt auf das Walzgut aufgebracht wird, wobei die Dü- sen/Düsenreihen einzeln und unabhängig voneinander angestellt werden können, dad u rch geke nnzeich net, dass das Kühlmedium getrennt von dem Grundol auf die Walzen und ausschließlich das Grundol ohne Wasser als Trägermedium in einer bezogen auf die übliche Menge sehr kleinen Menge direkt auf das Walzgut über dessen gesamte Breite aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dad u rch gekennzeichnet, dass das Grundol an der Einlaufseite (5) der Walzen (1 , 2) auf die Oberseite (10) und/oder auf die Unterseite (11) des Walzgutes (2) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad urch gekennzeich net, dass das Kühlmedium sowohl einlaufseitig als auch auslaufseitig auf die Walzen (1 , 2) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dad u rch geke nnzeich net, dass kaltgewalztes Walzgut (3) gekühlt und/oder geschmiert wird.
5. Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen und/oder Walzgut, bei dem aus mehreren Düsen/Düsenreihen einerseits ein Kühlmedium auf die Walzen und zur Schmierung andererseits ein Grundol vor dem Walzspalt auf das Walzgut aufgebracht wird, wobei die Dü- sen/Düsenreihen einzeln und unabhängig voneinander angestellt werden können, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Düsen/Düsenreihen (9, 9') zur Aufbringung des Kühlmediums auf die Walzen (1, 2) und den Düsen/Düsenreihen (7, 7' bzw.8, 8') zur Aufbringung des Grundöls auf das Walzgut (3) eine Mediensperre (12, 12') angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundöl-Düsen-/Düsenreihenanordnung (7, 7') vertikal auf die Oberfläche des Walzguts (3) und eine andere Grundöl-Düsen- /Düsenreihenanordnung (8, 8') schräg in den Walzspalt (15) gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen/Düsenreihen (7, 7', 8, 8'; 9,9') für das Kühlmedium und für das Grundol in einem Düsenbalken (14, 14') angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen/Düsenreihen (7, 7', 8, 8'; 9, 9') unabhängig voneinander anstellbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen/Düsenreihen (7, 7', 8, 8'; 9, 9') mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt sind,
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auslaufseitig angeordnete Kühlmittel-Düsen/Düsenreihen (13, 13') auf die Walzen (1 , 2) gerichtet sind.
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