WO2012034887A1 - Bearing arrangement for a roller and method for using said bearing arrangement - Google Patents
Bearing arrangement for a roller and method for using said bearing arrangement Download PDFInfo
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- WO2012034887A1 WO2012034887A1 PCT/EP2011/065305 EP2011065305W WO2012034887A1 WO 2012034887 A1 WO2012034887 A1 WO 2012034887A1 EP 2011065305 W EP2011065305 W EP 2011065305W WO 2012034887 A1 WO2012034887 A1 WO 2012034887A1
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
- B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
- B21B31/074—Oil film bearings, e.g. "Morgoil" bearings
Definitions
- the invention relates to a bearing arrangement for a roll in a roll stand, wherein the roll is mounted with its roll neck on a lubricant film in the bearing assembly, wherein the bearing assembly has a rotationally symmetrical surface surrounding the roll neck and in the surface outlet nozzles of lines for supplying a lubricant for the realization of the lubricant film are arranged.
- the invention further relates to a method for controlling the carrying capacity of such bearing assemblies.
- roller bearing which is designed as a plain bearing in the form of a thrust bearing with an oil lubrication.
- a rolling bearing surrounding a cylindrical bearing surface nozzles for supplying and discharging a lubricant are arranged.
- the nozzles are each at half height relative to an upper and a lower point, which have the roll neck and the surrounding surface in cross section.
- rollers mounted in thrust bearings have become known, for example from JP 201 1206 A, in which the thickness of an oil film is determined by a pump supplying the oil at high pressure.
- a sensor measures the lubricant film thickness which is processed by a controller. By adjusting the pressure of the oil, the lubricant film thickness is adjusted.
- the prior art includes the supply of a serving as a lubricant medium for hydrodynamic bearings in a rolling mill stand by hydrodynamic or hydrostatic pockets.
- the feed temperature of the medium is kept at a constant value by the use of cooling systems.
- the lubricating film thickness and the load capacity of such a plain bearing are highly dependent on the viscosity of the oil used.
- the viscosity is again a physical property of the oil, which depends strongly on its temperature.
- the lubricant film thickness and thus the position of the roll neck changes.
- this shift In order to produce a constant thickness of the rolling stock, this shift must be compensated by a thickness control. This control process can take place only with a time delay, which inevitably leads to fluctuations in the thickness at the beginning of the rolling process.
- the load zone determined by the operating point of the bearing, is the lower bearing area of the roll neck on the surface.
- the outlet nozzles are arranged at most 30 ° before a line indicating the maximum load absorption within the load zone.
- a cooling device for cooling the lubricant to a low temperature such that the cooled lubricant can be introduced from the outlet nozzles into the bearing.
- the lubricant flows in a circuit in which the temperature and / or the pressure of the lubricant are controlled by a control device.
- the temperature, pressure and thus, mathematically, the viscosity of the lubricant can be detected.
- FIG. 1 shows a perspective view of the scheme of a bearing assembly using the example of a plain bearing, as used for example for a working or support roll of a rolling mill for rolling a steel strand.
- a slide bearing 1 (FIG. 1)
- a roll neck of a roller rotates in the direction of an arrow A on a lubricant film formed in particular by an oil.
- a load zone 2 In the lower part of the bearing 1 there is a load zone 2. Due to the load of the roller there arise the highest temperatures in the oil film within the bearing 1, which also leads to the lowest viscosity of the oil film.
- injection nozzles 3 are arranged in the immediate vicinity of the load zone 2 to cool oil there as a lubricant in the Inject existing oil film, which increases the "mixing viscosity", and thus the oil film thickness.
- the oil or any other used lubricant is circulated and led out through outlets from the sliding bearing again.
- a regulating device is preferably provided for regulating the temperature and the pressure of the lubricant.
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Abstract
The invention relates to a bearing arrangement for a roller in a roller frame, in particular in a strand roller device, having roller journals supported by means of a lubricant film, wherein the bearing arrangement comprises a rotationally symmetrical surface enclosing one of the roller journals, and discharge nozzles (3) of lines for feeding a lubricant are disposed in the surface. Said bearing arrangement is characterized in that the discharge nozzles (3) of the lines for the lubricant are disposed in the direction of rotation directly in front of the respective load zone (2), in which the respective roller journal exerts a force on the surface of each bearing (1). The invention further relates to a method for controlling the load-bearing capacity and lubricant film thickness of such a bearing.
Description
Lageranordnung für eine Walze und Verfahren zur Verwendung dieser Lageranordnung Bearing assembly for a roller and method of using this bearing assembly
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Walze in einem Walzgerüst, wobei die Walze mit ihrem Walzenzapfen über einen Schmiermittelfilm in der Lageranordnung gelagert ist, wobei die Lageranordnung eine den Walzenzapfen umgebende rotationssymmetrische Fläche aufweist und in der Fläche Aus- trittsdüsen von Leitungen zur Zuführung eines Schmiermittels zur Realisierung des Schmiermittelfilms angeordnet sind. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Regelung der Tragfähigkeit derartiger Lageranordnungen. The invention relates to a bearing arrangement for a roll in a roll stand, wherein the roll is mounted with its roll neck on a lubricant film in the bearing assembly, wherein the bearing assembly has a rotationally symmetrical surface surrounding the roll neck and in the surface outlet nozzles of lines for supplying a lubricant for the realization of the lubricant film are arranged. The invention further relates to a method for controlling the carrying capacity of such bearing assemblies.
Aus der US 4,944,609 ist ein Walzenlager bekannt, das als Gleitlager in Form eines Axiallagers mit einer Ölschmierung ausgebildet ist. In einer einen Walzenzapfen umgebenden zylindrischen Lagerfläche sind Düsen zur Zuführung und Ableitung eines Schmiermittels angeordnet. Die Düsen befinden sich jeweils auf halber Höhe gegenüber einem oberen und einem unteren Punkt, den der Walzenzapfen und die ihn umgebende Fläche im Querschnitt aufweisen. From US 4,944,609 a roller bearing is known, which is designed as a plain bearing in the form of a thrust bearing with an oil lubrication. In a rolling bearing surrounding a cylindrical bearing surface nozzles for supplying and discharging a lubricant are arranged. The nozzles are each at half height relative to an upper and a lower point, which have the roll neck and the surrounding surface in cross section.
Andererseits sind in Axiallagern gelagerte Walzen bekannt geworden, beispielsweise aus der JP 201 1206 A, in denen die Dicke eines Ölfilms durch eine das Öl unter Hochdruck zuführende Pumpe bestimmt wird. Ein Sensor misst die Schmierfilmdicke, die einer Steuereinrichtung verarbeitet wird. Durch die An- passung des Drucks des Öls wird die Schmierfilmdicke eingestellt. On the other hand, rollers mounted in thrust bearings have become known, for example from JP 201 1206 A, in which the thickness of an oil film is determined by a pump supplying the oil at high pressure. A sensor measures the lubricant film thickness which is processed by a controller. By adjusting the pressure of the oil, the lubricant film thickness is adjusted.
Aus der WO 2009 037766 A1 ist es bekannt, Vorabinformationen über eine sich einstellende Schmierfilmdicke zur Regelung der Dicke eines Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen einer Walzvorrichtung zu verwenden. Die vorab ge- messenen Schmierfilmdicken werden in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung in eine Einrichtung zur Walzspaltregelung eingespeist. Der Walzen-
abstand wird dann so geregelt, dass das Walzgut die gewünschte Dicke aufweist. From WO 2009 037766 A1 it is known to use preliminary information about a lubricant film thickness that is obtained to control the thickness of a roll gap between two work rolls of a rolling device. The pre-measured lubricant film thicknesses are fed into a roll gap control device as a function of speed and load. The roller distance is then controlled so that the rolling stock has the desired thickness.
Zum Stand der Technik gehört die Zuführung eines als Schmiermittel dienenden Mediums für hydrodynamische Gleitlager in einem Walzwerksgerüst durch hydrodynamische oder hydrostatische Taschen. Die Zuführtemperatur des Mediums wird durch den Einsatz von Kühlanlagen auf einem konstanten Wert gehalten. Die Schmierfilmdicke und die Tragfähigkeit eines solchen Gleitlagers sind in hohem Maße von der Viskosität des verwendeten Öls abhängig. Die Viskosität ist wiederum eine physikalische Eigenschaft des Öls, die stark von dessen Temperatur abhängt. Bei einer stark dynamischen Änderung des Belastungszustands an einem Lager in einer Stranggieß- und walzanlage, beispielsweise beim Anstich einer Bramme, verändert sich die Schmierfilmdicke und damit die Position des Walzenzapfens. Um eine konstante Dicke des Walzguts zu erzeugen, muss diese Verlagerung durch eine Dickenregelung ausgeglichen werden. Dieser Regelprozess kann nur zeitverzögert stattfinden, was zwangsläufig zu Schwankungen der Dicke zu Beginn des Walzprozesses führt. The prior art includes the supply of a serving as a lubricant medium for hydrodynamic bearings in a rolling mill stand by hydrodynamic or hydrostatic pockets. The feed temperature of the medium is kept at a constant value by the use of cooling systems. The lubricating film thickness and the load capacity of such a plain bearing are highly dependent on the viscosity of the oil used. The viscosity is again a physical property of the oil, which depends strongly on its temperature. In a highly dynamic change of the load condition of a bearing in a continuous casting and rolling plant, for example when piercing a slab, the lubricant film thickness and thus the position of the roll neck changes. In order to produce a constant thickness of the rolling stock, this shift must be compensated by a thickness control. This control process can take place only with a time delay, which inevitably leads to fluctuations in the thickness at the beginning of the rolling process.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bekannte Lageranordnung für eine Walze dahingehend weiterzubilden, dass die Dicke des Schmierfilms in der La- geranordnung auf einfachere Weise zu beeinflussen ist. Es ist darüber hinaus eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen Lageranordnungen dynamisch und gegebenenfalls ohne Zeitverzögerung auf variable Lastzustände eingeregelt werden können Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten mit einer Lageranordnung, umfassend die Merkmale des Anspruchs 1 , sowie mit einem Verfahren, umfassend die Merkmale des Anspruchs 6, gelöst. It is the object of the invention to develop a known bearing arrangement for a roller in such a way that the thickness of the lubricating film in the bearing arrangement can be influenced in a simpler manner. It is also an object of the invention to provide a method by means of which bearing arrangements can be controlled dynamically and optionally without time delay to variable load conditions According to the invention this object is achieved with an arrangement of the aforementioned with a bearing assembly, comprising the features of claim 1, and a method comprising the features of claim 6, dissolved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü- chen.
Mit Vorteil wird vorgesehen, dass die Lastzone, durch den Betriebspunkt des Lagers bestimmt, der untere Auflagebereich des Walzenzapfens auf der Fläche ist. Advantageous developments of the invention will become apparent from the subclaims. It is advantageously provided that the load zone, determined by the operating point of the bearing, is the lower bearing area of the roll neck on the surface.
Um den Abstand der Austrittsdüsen zur Lastzone des Walzenzapfens nicht zu groß werden zu lassen, wird vorgesehen, dass die Austrittsdüsen höchstens 30° vor einer die maximale Lastaufnahme innerhalb der Lastzone bezeichnenden Linie angeordnet sind. In order not to let the distance of the outlet nozzles to the load zone of the roll neck be too large, it is provided that the outlet nozzles are arranged at most 30 ° before a line indicating the maximum load absorption within the load zone.
Ebenfalls lässt sich als zusätzliche Maßnahme mit Vorteil eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Schmiermittels auf eine niedrige Temperatur einbringen, dass sich das abgekühlte Schmiermittel aus den Austrittsdüsen in das Lager einbringen lässt. Likewise, as an additional measure, it is advantageous to introduce a cooling device for cooling the lubricant to a low temperature such that the cooled lubricant can be introduced from the outlet nozzles into the bearing.
Vorzugsweise fließt das Schmiermittel in einem Kreislauf, in dem die Tempera- tur und/oder der Druck des Schmiermittels durch eine Regeleinrichtung geregelt werden. Mittels Sensoren lassen sich hierbei Temperatur, Druck und damit rechnerisch die Viskosität des Schmiermittels erfassen. Preferably, the lubricant flows in a circuit in which the temperature and / or the pressure of the lubricant are controlled by a control device. By means of sensors, the temperature, pressure and thus, mathematically, the viscosity of the lubricant can be detected.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Ansicht des Schemas einer Lageranordnung am Beispiel eines Gleitlagers, wie es beispielsweise für eine Arbeits- oder Stützwalze einer Walzanlage zum Walzen eines Stahlstrangs zum Einsatz kommt. In einem Gleitlager 1 (Figur) dreht sich in Richtung eines Pfeils A ein Walzenzapfen einer Walze auf einem insbesondere von einem Öl gebildeter Schmiermittelfilm. Im unteren Bereich des Lagers 1 besteht eine Lastzone 2. Durch die Belastung der Walze entstehen dort die höchsten Temperaturen im Ölfilm innerhalb des Lagers 1 , was ebenfalls zu der geringsten Viskosität des Ölfilms führt. In Drehrichtung vor der Lastzone 2 sind Injektionsdüsen 3 in unmittelbarer Nähe der Lastzone 2 angeordnet, um dort kühles Öl als Schmiermittel in den
vorhandenen Ölfilm einzuspritzen, wodurch sich die„Mischviskosität", und damit die Ölfilmdicke erhöht. The invention will be explained in more detail in an embodiment. The single figure shows a perspective view of the scheme of a bearing assembly using the example of a plain bearing, as used for example for a working or support roll of a rolling mill for rolling a steel strand. In a slide bearing 1 (FIG. 1), a roll neck of a roller rotates in the direction of an arrow A on a lubricant film formed in particular by an oil. In the lower part of the bearing 1 there is a load zone 2. Due to the load of the roller there arise the highest temperatures in the oil film within the bearing 1, which also leads to the lowest viscosity of the oil film. In the direction of rotation in front of the load zone 2 injection nozzles 3 are arranged in the immediate vicinity of the load zone 2 to cool oil there as a lubricant in the Inject existing oil film, which increases the "mixing viscosity", and thus the oil film thickness.
Je nach der gewünschten Beeinflussung der Schmierfilmdicke ließe sich durch die Austritts- oder Injektionsdüsen 3 auch Öl höherer Temperatur einspritzen, wenn beabsichtigt wird, die Dicke des Ölfilms zu verringern. Depending on the desired effect on the lubricant film thickness, it would also be possible to inject higher-temperature oil through the outlet or injection nozzles 3 if it is intended to reduce the thickness of the oil film.
Vorzugsweise wird das Öl oder jedes andere zum Einsatz kommende Schmiermittel in einem Kreislauf geführt und über Auslässe aus dem Gleitlager wieder herausgeführt. Dabei ist vorzugsweise eine Regeleinrichtung zur Rege- lung der Temperatur und des Drucks des Schmiermittels vorgesehen.
Preferably, the oil or any other used lubricant is circulated and led out through outlets from the sliding bearing again. In this case, a regulating device is preferably provided for regulating the temperature and the pressure of the lubricant.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gleitlager1 slide bearing
2 Lastzone2 load zone
3 Injektionsdüsen
3 injection nozzles
Claims
1 . Lageranordnung für eine Walze in einem Walzgerüst, wobei die Walze mit ihrem Walzenzapfen über einen Schmiermittelfilm in der Lageranordnung (1 ) gelagert ist, wobei die Lageranordnung eine rotationssymmetrische Fläche zur Aufnahme des Walzenzapfens aufweist und in der Fläche Austrittsdüsen (3) von Leitungen zur Zuführung eines Schmiermittels zur Realisierung des Schmiermittelfilms angeordnet sind, 1 . Bearing assembly for a roll in a roll stand, wherein the roll is mounted with its roll neck on a lubricant film in the bearing assembly (1), wherein the bearing assembly has a rotationally symmetrical surface for receiving the roll neck and in the surface outlet nozzles (3) of lines for supplying a Lubricant for the realization of the lubricant film are arranged,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Austrittsdüsen (3) der Leitungen für das Schmiermittel in Drehrichtung jeweils unmittelbar vor einer Lastzone (2) angeordnet sind, in der der jeweilige Walzenzapfen eine Druck im Schmierfilm erzeugt und dadurch eine Kraft auf die Fläche des jeweiligen Lagers (1 ) ausübt. in that the outlet nozzles (3) of the lines for the lubricant are arranged in the direction of rotation immediately before a load zone (2) in which the respective roll neck generates a pressure in the lubricating film and thereby exerts a force on the surface of the respective bearing (1).
2. Anordnung nach Anspruch 1 , 2. Arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Lastzone (2), durch den Betriebspunkt des Lagers bestimmt, der auf die Walze wirkenden Kraft gegenüberliegenden Fläche der Lagerschale entspricht. in that the load zone (2), determined by the operating point of the bearing, corresponds to the force acting on the roller force opposite surface of the bearing shell.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Arrangement according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Austrittsdüsen (3) höchstens 30° vor einer die maximale Lastaufnahme innerhalb der Lastzone (2) bezeichnenden Linie angeordnet sind. in that the outlet nozzles (3) are arranged at most 30 ° before a line indicating the maximum load absorption within the load zone (2).
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Arrangement according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Anordnung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Schmiermittels auf eine niedrige Temperatur umfasst und dass das abgekühlte Schmiermittel aus den Austrittsdüsen (3) in das Lager einbringbar ist. in that the arrangement comprises a cooling device for cooling the lubricant to a low temperature and that the cooled lubricant from the outlet nozzles (3) can be introduced into the bearing.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Arrangement according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Schmiermittel in einem Kreislauf fließt und dass die Temperatur und/oder der Druck des Schmiermittels durch eine Regeleinrichtung geregelt werden. that the lubricant flows in a circuit and that the temperature and / or the pressure of the lubricant are controlled by a control device.
6. Verfahren zur Regelung der Tragfähigkeit bzw. der Schmierfilmdicke eines hydrodynamischen Lagers einer Walze eines Walzgerüstes, bei dem bei erhöhtem Belastungszustand Schmiermittel mit niedrigerer Temperatur und/oder höherer Viskosität in das Lager eingebracht wird. 6. A method for controlling the carrying capacity or the lubricating film thickness of a hydrodynamic bearing of a roll of a roll stand, in which at elevated load condition lubricant with lower temperature and / or higher viscosity is introduced into the camp.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das zusätzliche Schmiermittel unmittelbar vor einem erhöhten Belastungszustand, beispielsweise unmittelbar vor dem Anstich eines Walzguts, eingebracht wird. that the additional lubricant is introduced immediately before an elevated load condition, for example immediately before the piercing of a rolling stock.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, 8. The method according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass es mit einer Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird. that it is carried out with a bearing arrangement according to one of claims 1 to 5.
Applications Claiming Priority (2)
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