WO2017186910A1 - Verfahren zum walzen eines walzgutes - Google Patents

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WO2017186910A1
WO2017186910A1 PCT/EP2017/060193 EP2017060193W WO2017186910A1 WO 2017186910 A1 WO2017186910 A1 WO 2017186910A1 EP 2017060193 W EP2017060193 W EP 2017060193W WO 2017186910 A1 WO2017186910 A1 WO 2017186910A1
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lubricant
rolling
rolling stock
additional
contact zone
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PCT/EP2017/060193
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English (en)
French (fr)
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Matthias Holzweber
Konrad Krimpelstaetter
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/0248—Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0251—Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates

Definitions

  • the invention relates to a method for rolling, in particular for cold rolling, a rolling stock, wherein the rolling stock through a nip between two work rolls of a
  • Rolling mill is guided and a contact zone, in which a contact surface of the rolling stock bears against a work roll, is lubricated.
  • the rolling stock is a metallic rolled strip, which is pulled by the rotating work rolls through the nip in order to reduce its thickness.
  • Contact zone in which the rolling stock is in contact with a work roll, reduces the friction between the rolling stock and the work roll.
  • the work rolls are usually cooled. There are different procedures and
  • Apparatuses for lubricating contact zones in which a rolling stock is in contact with work rolls are known.
  • EP 2 651 577 B1 discloses a method for applying a lubricant during rolling of a metallic rolled strip, which is guided in a nip between two work rolls.
  • a mixture of the lubricant and a carrier gas is generated in a atomizing device, and the mixture is applied with spray nozzles on the surface of at least one work roll and / or on the surface of the rolled strip.
  • WO 2013/029886 A1 discloses an operating method for a reversing rolling mill with at least one reversing rolling stand for rolling a rolling stock and a reel for reeling the rolling stock after a rolling pass.
  • a rolling oil application device which is arranged between the at least one reversing roll stand and the coiler, exclusively rolling oil without water as the carrier medium applied to the rolling stock.
  • WO 00/64605 A1 discloses a rolling arrangement with at least one rolling stand for rolling a metal strip and a rolling device associated with the lubricating device distributed over the metal strip width applying an amount
  • the lubricating device has a basic lubricating device and a
  • Additional lubrication device to be applied lubricant is adjustable. Behind the rolling mill is with a
  • Lubricant and / or at least one rolling parameter used are Lubricant and / or at least one rolling parameter used.
  • EP 1 750 864 B2 discloses a method and a device for cooling and / or lubricating rolls and / or rolling stock.
  • a cooling medium on the rollers and for lubrication on the other hand applied a base oil before the nip on the rolling
  • the cooling medium separated from the base oil on the rollers and excluding the base oil without water as a carrier medium in a relative to the usual amount of very small amount is applied directly to the rolling over its entire width.
  • EP 0 794 023 A2 discloses a rolling mill and a method for cold rolling a rolling stock in which rolling oil is introduced between the rolling stock and the work rolls immediately before a nip and cooling water is applied to the work rolls.
  • WO 2013/120750 Al discloses a device and a
  • Method for lubricating the rolls of a roll stand wherein a mixture of water and oil is produced by means of a mixing and spraying device and this mixture is sprayed onto at least one of the rolls of the roll stand and / or on the surface of the rolling stock.
  • JP H01 218710 A discloses a method for lubricating and cooling a rolling stock in a rolling mill, in which
  • a lubricant is applied to the rollers and wherein, if necessary, additional lubricant can be sprayed onto the rolled strip in front of the rolling stand.
  • WO2007 / 025682 AI is in a rolling mill
  • the invention has for its object to provide an improved method for rolling a rolled material, in which the rolling stock is guided through a nip between two work rolls of a roll stand and contact zones, in which the rolling stock is in contact with the work rolls,
  • the rolling stock is guided in a rolling direction through a nip between two work rolls of a roll stand and in a contact zone in which a
  • Process parameter of the rolling process determines, and with respect to the rolling direction in front of the nip at a predetermined Aufbringabstand from the nip is a
  • the method advantageously makes it possible, if necessary, to use an additional lubricant for lubricating a contact zone between the rolling stock and a work roll in addition to a cooling lubricant, if the introduced
  • the additional lubricant Due to the fact that the additional lubricant is applied to the rolling stock in a predetermined application distance upstream of the roll gap, the additional lubricant also acts on the rolling stock until it reaches the roll gap. Through this long exposure time advantageously improves the lubricating effect (the so-called plate-out) of the additional lubricant in the contact zone against an application of the
  • the invention provides that in the contact zone
  • cooling lubricant is reduced when additional lubricant is applied to the contact surface. This takes into account that additional lubricant can be washed off again by the cooling lubricant. Therefore, it is useful to reduce the amount of cooling lubricant when additional lubricant is applied to prevent or reduce this washing-off effect of the cooling lubricant.
  • a further embodiment of the invention provides that as a process parameter for determining the lubrication requirement a Walzgut Irish of the rolling stock and / or a compression strength of the rolling stock and / or roughness of the rolling stock and / or a relative speed between the contact surface of the rolling stock at a reference location and the surface the work roll and / or a thickness of the rolling stock and / or a viscosity of the cooling lubricant is or will be used.
  • Lubrication requirements depend heavily on the rolling stock speed.
  • the nip friction also depends significantly on the compressive strength and roughness of the rolling stock, which is why these material properties of the rolling stock are advantageous as a process parameter for determining the lubrication need.
  • the material properties of the rolling stock are advantageous as a process parameter for determining the lubrication need.
  • the relative speed between the contact surface of the rolling stock and the surface of the work roll depends on the location in which the speed of the contact surface is considered, since the thickness of the rolled material changes in the contact zone and the contact surface is slower in front of the nip and behind the nip moved faster than the surface of the work roll. Therefore, the relative speed between the contact surface of the rolling stock and the surface of the work roll must be related to a reference location fixed with respect to the nip. This relative speed is a measure of the
  • Reference location can be, for example, a current angular velocity and a radius of the work roll, a distance of the reference location of the roll gap, the thicknesses of the rolling before and behind the nip and a
  • Work roll at a reference location can thus at least approximately be determined from the above-mentioned variables, which can be easily determined by measurements and are usually recorded anyway.
  • a further embodiment of the invention provides that the amount of cooling lubricant introduced into the contact zone Dependent on the at least one process parameter of the rolling process is set.
  • the amount of cooling lubricant as a function of the at least one process parameter can be taken into account in particular that the additional lubrication reduces the rolling gap friction, whereby the heating of the work rolls and thus the cooling demand decrease and thus the amount of cooling lubricant used can be reduced accordingly.
  • Further embodiments of the invention provide that as
  • Additional lubricant is a pure lubricant, such as a rolling oil, or a lubricating emulsion, which has a higher lubricant content than the cooling lubricant, is used. According to these embodiments, the
  • Cooling lubricant so that even a relatively small amount of additional lubricant significantly increases the lubrication of the contact zone.
  • the use of a lubricating emulsion instead of a pure lubricant as an additional lubricant may be advantageous if the additional lubricant in addition to the lubricating effect and a cooling function for cooling the
  • a further embodiment of the invention provides that the additional lubricant is applied to the rolling stock with an additional lubrication device, regardless of a
  • Cooling lubrication device for introducing the cooling lubricant in the contact zone.
  • This embodiment of the invention thus provides a separation of the trades for the application of the Coolant and the additional lubricant before. This advantageously allows a flexible configuration of the entire cooling and lubricating complex for a rolling mill and easy retrofitting of existing facilities, without on the cooling lubricating devices for introducing a
  • Rolling process and / or determined during the rolling process Determining the lubrication requirement prior to the start of the rolling process allows one to be at least one
  • Process parameters adapted lubrication of the contact zone already at the beginning of the rolling process Determining the lubrication requirement during the rolling process allows the lubrication to be adjusted to changes in the at least one during the rolling process
  • Friction between the contact surface and the work roll in the contact zone is determined in dependence on at least one process parameter.
  • Stribeck diagrams are for example from J.B.A.F. Smeulders, "Lubrication in the Cold Rolling Process Described by a 3D Stribeck Curve", AISTech 2013 Proceedings, pp. 1681-1689
  • the mill stand can be assigned an operating point which determines the coefficient of friction of the rolling stand for the respective values of the rolling stand
  • Lubrication can be adjusted to optimize the rolling process, for example, in terms of the throughput of the rolling stock, the wear of the work rolls, the lubricant and coolant consumption and / or the required drive power for the work rolls.
  • a further embodiment of the invention provides that the additional lubricant on two opposite
  • Additional lubricant can be applied.
  • Rolled material advantageously allows a coordinated lubrication of both contact zones of the rolling stock with the Strippers.
  • the application of mutually different additional lubricant amounts of the additional lubricant on the two contact surfaces in particular allows to influence and optimize a torque distribution between the work rolls.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a rolling mill
  • Cooling lubricating device and an additional lubrication device Cooling lubricating device and an additional lubrication device
  • FIG. 3 shows schematically a rolling train of a rolling mill.
  • Figure 1 shows a block diagram of a rolling stand 1 for rolling a rolling stock 3, a cooling lubricating device 5 and an additional lubricating device 7.
  • the rolling stock 3 is a metallic rolled strip, for example a steel strip whose thickness is reduced by the rolling.
  • the rolling stand 1 has two superimposed
  • Rolling gap 11 are spaced.
  • the work rolls 9, 10 are set in rotation and the rolling stock 3 is pulled through the rolling work rolls 9, 10 in a rolling direction 13 through the nip 11.
  • the rolling stock 3 is in two contact zones 15, 16 in the area of the roll gap 11 with the work rolls 9, 10 in contact, wherein an upper contact surface 17 of the rolled material 3 in a first contact zone 15 bears against the upper work roll 9 and a lower contact surface 18 of the rolled material 3 in a second contact zone 16 at the lower
  • the cooling lubricant is a cooling lubricant emulsion consisting of a cooling fluid and lubricant, for example water as
  • Cooling lubricant emulsion is the cooling liquid, while the lubricant content of the cooling lubricant is only a few percent, for example, two to three percent.
  • the cooling lubricating device 5 comprises a
  • Coolant pump 19 at least one
  • Coolant spray bar 21 includes
  • Coolant lubricant nozzles for dispensing cooling lubricant to the respective work roll 9, 10.
  • the cooling lubricant is from the cooling lubricant pump 19 through the
  • Coolant spray bar 21 pumped and through the
  • Coolant spray bar 21 sprayed on the work rolls 9, 10.
  • the cooling lubricant quantities C respectively discharged from the cooling lubricant spray bars 21 are determined by the
  • Cooling lubricant control 25 by controlling the
  • Coolant pump 19 is set. By the rotation of the work rolls 9, 10 is on the work rolls 9, 10th
  • the additional lubricant is a pure lubricant
  • a rolling oil, or a lubricating emulsion of a carrier liquid and lubricant for example, water as the carrier fluid and rolling oil as a lubricant, wherein the lubricant content of the additional lubricant is higher than the lubricant content of the cooling lubricant and is for example about 20%.
  • the additional lubrication device 7 comprises a
  • Additional lubricant is from the additional lubricant pump 27 through the additional lubricant lines 31 to the
  • Additional lubricant spray bar 29 is pumped and by the additional lubricant spray bar 29 on the
  • Additional lubricant pump 27 is set. As a result of the movement of the rolling stock 3, additional lubricant sprayed onto the contact surfaces 17, 18 is transported to the contact zones 15, 16.
  • the additional lubricant spray bars 29 are arranged in a predetermined application distance D with respect to the rolling direction 13 in front of the nip 11 in order to apply the additional lubricant in this application distance D from the nip 11 to the rolling stock 3.
  • the additional lubricant acts on the contact surfaces 17, 18 of the rolling stock 3 until it reaches the nip 11. During this exposure time, the additional lubricant adheres to the
  • Contact zone 15, 16 determines a lubrication requirement in dependence on at least one process parameter of the rolling process. As a process parameter becomes a
  • the rolling stock speed v is, for example, of the
  • Additional lubrication control 33 from her supplied measurement signals 35 of a belt speed sensor 37 for detecting a belt speed of the rolled strip.
  • Process parameters for determining the lubrication requirement are material properties 41 of the respective rolling stock 3, for example a compressive strength and / or a roughness of the rolling stock 3, that of the additional lubrication control 33 as material property data 41 of one
  • Production system 43 are supplied.
  • relative speeds can be derived from the
  • Measuring signals 35 are determined by speed sensors 39 for detecting the rotational speeds of the work rolls 9, 10 and the thicknesses of the rolling stock 3 before and behind the nip 11, see, for. Eg equation (3.13) on page 113 in H.
  • process parameters for the determination of the lubrication requirement are a viscosity of the cooling lubricant and / or a thickness of the rolling stock 3. If required, the cooling lubricant quantities C currently present in the contact zones 15, 16 and / or the lubricant portion of the cooling lubricant can also be detected and used as process parameters become. In addition, between the cooling lubricant control 25 and the
  • Additional lubrication control 33 control data 45 are exchanged to adjust the settings of the coolant amounts C and additional amounts of lubricant A to each other.
  • the additional lubricant is applied to each contact surface 17, 18 as a function of the lubrication requirement determined for the contact zone 15, 16 of this contact surface 17, 18, when the amount of cooling lubricant C presently introduced into the contact zone 15, 16 is equal to that for the
  • Contact zone 15, 16 does not cover certain lubrication requirements, for example, because Walzgutieri changes v or a rolling 3 is rolled with an increased compression strength.
  • the amounts of cooling lubricant C applied to the work rolls 9, 10 are either kept constant or likewise depending on the at least one process parameter of the rolling process and / or on the contact surfaces 17, 18
  • Figure 2 illustrates a method for rolling a
  • Cooling device 5 and a
  • FIG. 2 shows curves v (t), C (t), A (t) as a function of a time t
  • Cooling lubricant quantity C which with the
  • Cooling device 5 is applied to a work roll 9, 10 of the roll stand 1, and a Additional lubricant quantity A, which with the
  • Additional lubricant amount A are each as per
  • FIG. 2 shows a case in which the rolling stock 3 is made
  • Additional lubricant amount A are in each case set by the cooling lubricant control 25 and the additional lubrication control 33 as a function of a lubrication requirement, which for the contact zone 15, 16 as a function of the
  • the lubrication requirement can be between the
  • Times t 0 and t 3 are covered by cooling lubricant alone, so that no additional lubricant is applied.
  • Rolling speed v 2 increases the lubrication requirement.
  • the increased lubrication requirement is covered by a corresponding increase in the amount of cooling lubricant C.
  • rollers of the second part of the rolled strip between the times t 6 and t 7 requires a larger amount of lubricant A and is applied to the rollers of the first transition region between the times t4 and t. 5
  • the applied amount of cooling lubricant C between the times t 3 and t 6 is reduced and kept constant between the times t 6 and t 7 , to wash off the applied
  • the applied additional lubricant amount A is first reduced for the rolling of the second transition region, and for the rolling of the third part of the rolling strip with the second rolling speed v 2 is no
  • Rolling stock speed v 5 requires a lubrication requirement that can not be covered by the cooling lubricant alone. Therefore, for the rolling of the third sectionwalzbandes with the fifth Walzgut Irish v 5 again
  • FIG. 3 schematically shows a rolling train 47 of a rolling mill with a plurality of roll stands 1 arranged one behind the other for rolling a rolling stock 3.
  • the rolling stands 1 each have two superposed work rolls 9, 10 and for each work roll a support roll 49.
  • the rolling train 47 does not have one for each rolling stand 1 in FIG.
  • Cooling lubricating devices 5 are each formed like the cooling lubricating device 5 shown in FIG. 1, and the auxiliary lubricating devices 7 are each formed like the auxiliary lubricating device 7 shown in FIG. 1, with the auxiliary lubricant spraying bars 29 each
  • Additional lubrication device 7 are arranged in the application distance D with respect to the rolling direction 13 in front of the nip 11 of the associated rolling stand 1.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen eines Walzgutes (3), wobei das Walzgut (3) durch einen Walzspalt (11) zwischen zwei Arbeitswalzen (9, 10) eines Walzgerüstes (1) geführt wird und in eine Kontaktzone (15, 16), in der eine Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) an einer Arbeitswalze (9, 10) anliegt, ein Kühlschmiermittel zur Schmierung der Kontaktzone (15, 16) eingebracht wird. Ferner wird ein Schmierungsbedarf der Kontaktzone (15, 16) in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter des Walzprozesses bestimmt und vor dem Walzspalt (11) in einem vorgegebenen Aufbringabstand (D) wird ein Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) aufgebracht, wenn eine momentan in die Kontaktzone (15, 16) eingebrachte Kühlschmiermittelmenge (C) den Schmierungsbedarf nicht deckt. Dabei ist der Aufbringabstand (D) so bemessen, dass sich ein Anhaften des Zusatzschmiermittels an die Kontaktoberfläche (17, 18) erhöht und sich die Schmierwirkung in der Kontaktzone (15, 16) gegenüber einem Aufbringen unmittelbar vor dem Walzspalt (11) verbessert. Zudem wird die in die Kontaktzone (15, 16) eingebrachte Kühlschmiermittelmenge (C) reduziert, wenn Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche (17, 18) aufgebracht wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Walzen eines Walzgutes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen, insbesondere zum Kaltwalzen, eines Walzgutes, bei dem das Walzgut durch einen Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen eines
Walzgerüstes geführt wird und eine Kontaktzone, in der eine Kontaktoberfläche des Walzgutes an einer Arbeitswalze anliegt, geschmiert wird.
Das Walzgut ist dabei ein metallisches Walzband, das von den rotierenden Arbeitswalzen durch den Walzspalt gezogen wird, um seine Dicke zu reduzieren. Das Schmieren einer
Kontaktzone, in der das Walzgut mit einer Arbeitswalze in Kontakt steht, reduziert die Reibung zwischen dem Walzgut und der Arbeitswalze. Um die Temperatur und den Verschleiß der Arbeitswalzen zu reduzieren, werden die Arbeitswalzen in der Regel gekühlt . Es sind verschiedene Verfahren und
Vorrichtungen zum Schmieren von Kontaktzonen, in denen ein Walzgut mit Arbeitswalzen in Kontakt steht, bekannt.
EP 2 651 577 Bl offenbart ein Verfahren zum Aufbringen eines Schmiermittels beim Walzen eines metallischen Walzbandes, das in einem Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen hindurch geführt wird. Dabei wird in einer Zerstäubungseinrichtung ein Gemisch aus dem Schmiermittel und einem Trägergas erzeugt, und das Gemisch wird mit Sprühdüsen auf die Oberfläche zumindest einer Arbeitswalze und/oder auf die Oberfläche des Walzbandes aufgebracht.
WO 2013/029886 AI offenbart ein Betriebsverfahren für ein Reversierwalzwerk mit zumindest einem Reversierwalzgerüst zum Walzen eines Walzgutes und einer Aufhaspel zum Aufhaspeln des Walzgutes nach einem Walzstich. Dabei wird mittels einer Walzölauftragsvorrichtung, welche zwischen dem zumindest einen Reversierwalzgerüst und der Aufhaspel angeordnet ist, ausschließlich Walzöl ohne Wasser als Trägermedium auf das Walzgut aufgetragen.
WO 00/64605 AI offenbart eine Walzanordnung mit mindestens einem Walzgerüst zum Walzen eines Metallbandes und einer dem Walzgerüst zugeordneten Schmiervorrichtung zum über die Metallbandbreite verteilten Aufbringen einer Menge an
Schmiermittel auf das Metallband. Die Schmiervorrichtung weist eine Grundschmiervorrichtung und eine
Zusatzschmiervorrichtung auf, wobei die Menge und die
Verteilung des von der Grundschmiervorrichtung
aufzubringenden Schmiermittels während eines Stiches konstant und die Menge und/oder die Verteilung des von der
Zusatzschmiervorrichtung aufzubringenden Schmiermittels einstellbar ist. Hinter dem Walzgerüst wird mit einer
Schmierungsverlauferfas sungseinrichtung über die
Metallbandbreite ein Schmierungsverlauf ermittelt und zur Einstellung der Menge und/oder der Verteilung des
Schmiermittels und/oder mindestens eines Walzparameters herangezogen .
EP 1 750 864 B2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung von Walzen und/oder Walzgut. Dabei wird aus mehreren Düsen/Düsenreihen einerseits ein Kühlmedium auf die Walzen und zur Schmierung andererseits ein Grundöl vor dem Walzspalt auf das Walzgut aufgebracht, wobei das Kühlmedium getrennt von dem Grundöl auf die Walzen und ausschließlich das Grundöl ohne Wasser als Trägermedium in einer bezogen auf die übliche Menge sehr kleinen Menge direkt auf das Walzgut über dessen gesamte Breite aufgebracht wird.
EP 0 794 023 A2 offenbart ein Walzwerk und ein Verfahren zum Kaltwalzen eines Walzgutes, bei dem unmittelbar vor einem Walzspalt Walzöl zwischen das Walzgut und die Arbeitswalzen eingebracht wird und Kühlwasser auf die Arbeitswalzen aufgebracht wird. WO 2013/120750 AI offenbart eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Schmierung der Walzen eines Walzgerüstes, wobei mittels einer Misch- und Sprüheinrichtung ein Gemisch aus Wasser und Öl erzeugt wird und dieses Gemisch auf mindestens eine der Walzen des Walzgerüstes und/oder auf die Oberfläche des Walzgutes gesprüht wird.
Die JP H01 218710 A offenbart ein Verfahren zum Schmieren und Kühlen eines Walzgutes in einem Walzgerüst, bei dem
auslaufseitig Kühlmittel und einlaufseitig ein Schmiermittel auf die Walzen aufgebracht wird und wobei bei Bedarf vor dem Walzgerüst zusätzliches Schmiermittel auf das Walzband aufgedüst werden kann. Gemäß der WO2007/025682 AI wird bei einem Walzgerüst
einlaufseitig Schmiermittel auf die Arbeitswalzen bzw. direkt auf die Ober- und Unterseite des Walzbandes aufgebracht, um bessere Bandqualitäten durch einen stabileren Walzprozess, insbesondere durch eine Reibungsanpassung im Walzspalt, zu erzielen. Dabei wird die insgesamt aufgegebene
Schmiermittelmenge durch ein Rechenmodell in Abhängigkeit von Prozessdaten gesteuert, sodass nur soviel Schmiermittel aufgetragen wird, wie im Walzprozess benötigt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Walzen eines Walzgutes anzugeben, bei dem das Walzgut durch einen Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüstes geführt wird und Kontaktzonen, in denen das Walzgut mit den Arbeitswalzen in Kontakt steht,
geschmiert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Walzen eines
Walzgutes wird das Walzgut in einer Walzrichtung durch einen Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüstes geführt und in eine Kontaktzone, in der eine
Kontaktoberfläche des Walzgutes an einer Arbeitswalze anliegt, wird ein Kühlschmiermittel zur Schmierung der
Kontaktzone eingebracht. Ferner wird ein Schmierungsbedarf der Kontaktzone in Abhängigkeit von wenigstens einem
Prozessparameter des Walzprozesses bestimmt, und bezüglich der Walzrichtung vor dem Walzspalt in einem vorgegebenen Aufbringabstand von dem Walzspalt wird ein
Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche des Walzgutes aufgebracht, wenn die momentan in die Kontaktzone
eingebrachte Kühlschmiermittelmenge den Schmierungsbedarf nicht deckt .
Das Verfahren ermöglicht also vorteilhaft, bedarfsweise zusätzlich zu einem Kühlschmiermittel ein Zusatzschmiermittel zur Schmierung einer Kontaktzone zwischen dem Walzgut und einer Arbeitswalze einzusetzen, wenn die eingebrachte
Kühlschmiermittelmenge keine ausreichende Schmierung
ermöglicht. Die Zusatzschmierung verringert die
Walzspaltreibung zwischen dem Walzgut und der Arbeitswalze in der Kontaktzone und ermöglicht dadurch vorteilhaft eine Energieersparnis durch eine geringere benötigte
Antriebsleistung für die Arbeitswalze. Durch eine mittels des Zusatzschmiermittels verbesserte Schmierung entsteht ferner die Möglichkeit, auch höherfestes Walzgut bei akzeptabler Stichabnahme zu walzen, da beim Walzen höherfesten Walzgutes erhöhte Walzkräfte entstehen und daher ein erhöhter
Schmierungsbedarf entsteht. Dadurch wird die mit dem
Walzgerüst erzeugbare Produktpalette vorteilhaft erweitert. Durch eine produkt- und/oder prozessabhängige Wahl des verwendeten Zusatzschmiermittels kann die
Produktionsflexibilität weiter gesteigert werden. Durch das bedarfsweise Aufbringen des Zusatzschmiermittels wird außerdem eine von der Kühlung unabhängige Schmierung
ermöglicht . Dadurch, dass das Zusatzschmiermittel in einem vorgegebenen Aufbringabstand vor dem Walzspalt auf das Walzgut aufgebracht wird, wirkt das Zusatzschmiermittel außerdem solange auf das Walzgut ein bis es den Walzspalt erreicht. Durch diese lange Einwirkzeit verbessert sich vorteilhaft die Schmierwirkung (das so genannte Plate-Out) des Zusatzschmiermittels in der Kontaktzone gegenüber einem Aufbringen des
Zusatzschmiermittels auf das Walzgut unmittelbar vor dem Walzspalt .
Die Erfindung sieht vor, dass die in die Kontaktzone
eingebrachte Kühlschmiermittelmenge reduziert wird, wenn Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche aufgebracht wird. Dies berücksichtigt, dass Zusatzschmiermittel durch das Kühlschmiermittel wieder abgewaschen werden kann. Daher ist es sinnvoll, die Kühlschmiermittelmenge zu reduzieren, wenn Zusatzschmiermittel aufgebracht wird, um diese Abwaschwirkung des Kühlschmiermittels zu verhindern bzw. zu reduzieren.
Der Einsatz der Zusatzschmierung erhöht zudem die
Walzgutoberflächensauberkeit, d. h. verringert den auf dem Walzgut nach dem Walzen verbleibenden Eisenabrieb. Daher kann die Zusatzschmierung auch vorteilhaft zur Produktion von Walzgut mit erhöhten Anforderungen an die
Walzgutoberflächensauberkeit eingesetzt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die auf die Kontaktoberfläche des Walzgutes aufgebrachte
Zusatzschmiermittelmenge in Abhängigkeit von dem für die
Kontaktzone bestimmten Schmierungsbedarf eingestellt wird. Dadurch kann die eingesetzte Zusatzschmiermittelmenge vorteilhaft dem Schmierungsbedarf angepasst werden, so dass einerseits eine jederzeit ausreichende Schmierung der
Kontaktzone erreicht wird und andererseits eine überhöhte
Zusatzschmiermittelmenge, die ein Rutschen der Arbeitswalze auf dem Walzgut hervorrufen würde, vermieden wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes eine Walzgutgeschwindigkeit des Walzgutes und/oder eine Kompressionsfestigkeit des Walzgutes und/oder eine Rauheit des Walzgutes und/oder eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes an einem Bezugsort und der Oberfläche der Arbeitswalze und/oder eine Dicke des Walzgutes und/oder eine Viskosität des Kühlschmiermittels verwendet wird oder werden.
Die Verwendung der Walzgutgeschwindigkeit als
Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes ist besonders vorteilhaft, weil die Walzspaltreibung zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen und damit der
Schmierungsbedarf stark von der Walzgutgeschwindigkeit abhängen. Die Walzspaltreibung hängt außerdem wesentlich von der Kompressionsfestigkeit und Rauheit des Walzgutes ab, weshalb sich auch diese Materialeigenschaften des Walzgutes vorteilhaft als Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes eignen. Außerdem ermöglicht die
Berücksichtigung dieser Materialeigenschaften des Walzgutes insbesondere vorteilhaft eine produktspezifische Schmierung der Kontaktzone. Die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der Oberfläche der Arbeitswalze hängt von dem Ort ab, in dem die Geschwindigkeit der Kontaktoberfläche betrachtet wird, da sich die Dicke des Walzgutes in der Kontaktzone ändert und sich die Kontaktoberfläche daher vor dem Walzspalt langsamer und hinter dem Walzspalt schneller als die Oberfläche der Arbeitswalze bewegt. Daher muss die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der Oberfläche der Arbeitswalze auf einen Bezugsort bezogen werden, der gegenüber dem Walzspalt fest ist. Diese Relativgeschwindigkeit ist ein Maß für die
Relativbewegung der Kontaktoberfläche zu der Arbeitswalze in der Kontaktzone. Diese Relativbewegung führt zu plastischen Verformungen der Oberflächenmikrostruktur des Walzgutes und beeinflusst dadurch die Verteilung des in Vertiefungen der Kontaktoberfläche anhaftenden Zusatzschmiermittels, wodurch wiederum die Walzspaltreibung beeinflusst wird. Daher eignet sich auch die Relativgeschwindigkeit zwischen der
Kontaktoberfläche des Walzgutes an einen Bezugsort und der Oberfläche der Arbeitswalze als Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes.
Die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der Oberfläche der Arbeitswalze an einem
Bezugsort lässt sich beispielsweise aus einer momentanen Winkelgeschwindigkeit und einem Radius der Arbeitswalze, einem Abstand des Bezugsortes von dem Walzspalt, den Dicken des Walzgutes vor und hinter dem Walzspalt und einer
Walzgutgeschwindigkeit vor oder hinter dem Walzspalt
errechnen, siehe dazu z. B. Gleichung (3.13) auf Seite 113 in H. Hoffmann, R. Neugebauer und G. Spur (Hrsg.), „Handbuch Umformen", 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, 2012, ISBN 978-3- 446-42778-5. Die Relativgeschwindigkeit zwischen der
Kontaktoberfläche des Walzgutes und der Oberfläche der
Arbeitswalze an einem Bezugsort kann somit aus den genannten Größen, die leicht durch Messungen ermittelt werden können und meist ohnehin erfasst werden, zumindest näherungsweise bestimmt werden.
Eine Berücksichtigung der genannten Prozessparameter bei der Bestimmung des Schmierungsbedarfes ermöglicht es daher insbesondere, durch eine den Prozessparametern angepasste Zusatzschmierung die benötigte Antriebsleistung für die Arbeitswalzen zu verringern, Walzgut mit hoher
Kompressionsfestigkeit zu walzen oder aber auch den
Gesamtdurchsatz des Walzprozesses durch eine Erhöhung der Walzgutgeschwindigkeit und/oder eine Verringerung von
Walzunterbrechungen aufgrund mangelnder Schmierung zu erhöhen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die in die Kontaktzone eingebrachte Kühlschmiermittelmenge in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Prozessparameter des Walzprozesses eingestellt wird. Durch eine Einstellung auch der Kühlschmiermittelmenge in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Prozessparameter kann insbesondere berücksichtigt werden, dass die Zusatzschmierung die Walzspaltreibung verringert, wodurch auch die Erwärmung der Arbeitswalzen und damit der Kühlungsbedarf sinken und somit die eingesetzte Kühlschmiermittelmenge entsprechend verringert werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass als
Zusatzschmiermittel ein reiner Schmierstoff, beispielsweise ein Walzöl, oder eine Schmieremulsion, die einen höheren Schmierstoffanteil als das Kühlschmiermittel hat, verwendet wird. Gemäß diesen Ausgestaltungen hat das
Zusatzschmiermittel eine höhere Schmierwirkung als das
Kühlschmiermittel, so dass bereits eine relativ geringe Zusatzschmiermittelmenge die Schmierung der Kontaktzone deutlich erhöht. Die Verwendung einer Schmieremulsion statt eines reinen Schmierstoffes als Zusatzschmiermittel kann vorteilhaft sein, wenn das Zusatzschmiermittel zusätzlich zur Schmierwirkung auch eine Kühlfunktion zur Kühlung des
Walzgutes haben soll.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das Zusatzschmiermittel durch Sprühen auf das Walzgut aufgebracht wird, und/oder dass das Zusatzschmiermittel gleichmäßig über eine gesamte Walzgutbreite des Walzgutes auf die
Kontaktoberfläche des Walzgutes aufgebracht wird. Diese Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen vorteilhaft eine gleichmäßige Verteilung des Zusatzschmiermittels in der Kontaktzone .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zusatzschmiermittel mit einer Zusatzschmiervorrichtung auf das Walzgut aufgebracht wird, die unabhängig von einer
Kühlschmiervorrichtung zum Einbringen des Kühlschmiermittels in die Kontaktzone ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung sieht also eine Trennung der Gewerke für die Aufbringung des Kühlschmiermittel und des Zusatzschmiermittels vor. Dies ermöglicht vorteilhaft eine flexible Konfiguration des gesamten Kühl- und Schmierkomplexes für ein Walzgerüst sowie eine einfache Nachrüstbarkeit bestehender Anlagen, ohne an deren Kühlschmiervorrichtungen zum Einbringen eines
Kühlschmiermittels Änderungen vornehmen zu müssen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schmierungsbedarf der Kontaktzone vor Beginn des
Walzprozesses und/oder während des Walzprozesses bestimmt wird. Eine Bestimmung des Schmierungsbedarfs vor Beginn des Walzprozesses ermöglicht eine dem wenigstens einen
Prozessparameter angepasste Schmierung der Kontaktzone bereits zu Beginn des Walzprozesses. Eine Bestimmung des Schmierungsbedarfs während des Walzprozesses ermöglicht eine Anpassung der Schmierung an während des Walzprozesses auftretende Änderungen des wenigstens einen
Prozessparameters, beispielsweise an Änderungen der
Walzgutgeschwindigkeit, Kompressionsfestigkeit und/oder Rauheit des Walzgutes.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schmierungsbedarf der Kontaktzone unter Verwendung eines Stribeck-Diagramms für einen Reibungskoeffizienten der
Reibung zwischen der Kontaktoberfläche und der Arbeitswalze in der Kontaktzone in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter bestimmt wird. Derartige Stribeck-Diagramme sind beispielsweise aus J.B.A.F. Smeulders, „Lubrication in the Cold Rolling Process Described by a 3D Stribeck Curve", AISTech 2013 Proceedings, S. 1681-1689 bekannt. Die
Ermittlung eines Reibungskoeffizienten der Reibung zwischen der Kontaktoberfläche und der Arbeitswalze in der Kontaktzone ermöglicht vorteilhaft eine quantitative Bestimmung des Schmierungsbedarfs in Abhängigkeit von dem ermittelten
Reibungskoeffizienten.
Insbesondere besteht für ein Walzgerüst eine starke
Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten (und damit der benötigten Antriebsleistung für die Arbeitswalzen) von der Walzgutgeschwindigkeit und der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der
Oberfläche der Arbeitswalze, die durch ein dreidimensionales Stribeck-Diagramm für den Reibungskoeffizienten als Funktion der Walzgutgeschwindigkeit und dieser Relativgeschwindigkeit beschrieben werden kann. Dabei hängt die spezifische Form dieser Funktion von den Schmiereigenschaften des Systems ab, insbesondere von den Eigenschaften des Schmierstoffs selbst, dessen Anhaftung an der Walzgutoberfläche und der Rauhigkeit des Walzgutes . Dem Walzgerüst kann anhand dieser Funktion ein Arbeitspunkt zugeordnet werden, der den Reibungskoeffizienten des Walzgerüstes für die jeweiligen Werte der
Walzgutgeschwindigkeit und der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der
Oberfläche der Arbeitswalze unter Berücksichtigung der
Schmiereigenschaften des Systems bestimmt. Dies ermöglicht eine sehr differenzierte und den spezifischen
Schmiereigenschaften des Systems angepasste Bestimmung des Schmierungsbedarfs der Kontaktzone in Abhängigkeit von der Walzgutgeschwindigkeit und der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Walzgutes und der
Oberfläche der Arbeitswalze, wodurch eine gezieltere
Schmierung eingestellt werden kann, um den Walzprozess beispielsweise hinsichtlich der Durchsatzmenge des Walzgutes, des Verschleißes der Arbeitswalzen, des Schmiermittel- und Kühlmittelverbrauchs und/oder der benötigten Antriebsleistung für die Arbeitswalzen zu optimieren. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zusatzschmiermittel auf zwei sich gegenüber liegende
Kontaktoberflächen des Walzgutes aufgebracht wird. Dabei können auf die beiden Kontaktoberflächen des Walzgutes voneinander verschiedene Zusatzschmiermittelmengen des
Zusatzschmiermittels aufgebracht werden. Das Aufbringen des Zusatzschmiermittels auf beide Kontaktoberflächen des
Walzgutes ermöglicht vorteilhaft eine aufeinander abgestimmte Schmierung beider Kontaktzonen des Walzgutes mit den Arbeitswalzen . Das Aufbringen voneinander verschiedener Zusatzschmiermittelmengen des Zusatzschmiermittels auf die beiden Kontaktoberflächen ermöglicht insbesondere, eine Drehmomentenaufteilung zwischen den Arbeitswalzen zu beeinflussen und zu optimieren.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1 ein Blockdiagramm eines Walzgerüsts, einer
Kühlschmiervorrichtung und einer Zusatzschmiervorrichtung,
FIG 2 zeitliche Verläufe einer Walzgutgeschwindigkeit, einer Kühlschmiermittelmenge und einer
Zusatzschmiermittelmenge, und
FIG 3 schematisch eine Walzstraße eines Walzwerkes.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Walzgerüsts 1 zum Walzen eines Walzgutes 3, einer Kühlschmiervorrichtung 5 und einer Zusatzschmiervorrichtung 7. Das Walzgut 3 ist ein metallisches Walzband, beispielsweise ein Stahlband, dessen Dicke durch das Walzen reduziert wird.
Das Walzgerüst 1 weist zwei übereinander angeordnete
Arbeitswalzen 9, 10 auf, die voneinander durch einen
Walzspalt 11 beabstandet sind. Zum Walzen des Walzgutes 3 werden die Arbeitswalzen 9, 10 in Rotation versetzt und das Walzgut 3 wird durch die rotierenden Arbeitswalzen 9, 10 in einer Walzrichtung 13 durch den Walzspalt 11 gezogen. Dabei steht das Walzgut 3 in zwei Kontaktzonen 15, 16 im Bereich des Walzspaltes 11 mit den Arbeitswalzen 9, 10 in Kontakt, wobei eine obere Kontaktoberfläche 17 des Walzgutes 3 in einer ersten Kontaktzone 15 an der oberen Arbeitswalze 9 anliegt und eine untere Kontaktoberfläche 18 des Walzgutes 3 in einer zweiten Kontaktzone 16 an der unteren
Arbeitswalze 10 anliegt.
Mit der Kühlschmiervorrichtung 5 wird ein Kühlschmiermittel in die Kontaktzonen 15, 16 eingebracht. Das Kühlschmiermittel ist eine Kühlschmieremulsion, die aus einer Kühlflüssigkeit und Schmierstoff, beispielsweise aus Wasser als
Kühlflüssigkeit und Öl als Schmierstoff, sowie eventuell aus Emulgatoren besteht. Die Hauptkomponente der
Kühlschmieremulsion ist dabei die Kühlflüssigkeit, während der Schmierstoffanteil des Kühlschmiermittels nur wenige Prozent, beispielsweise zwei bis drei Prozent, beträgt.
Die Kühlschmiervorrichtung 5 umfasst eine
Kühlschmiermittelpumpe 19, wenigstens einen
Kühlschmiermittelsprühbalken 21 für jede Arbeitswalze 9, 10, Kühlschmiermittelleitungen 23 und eine
Kühlschmiersteuerung 25. Jeder
Kühlschmiermittelsprühbalken 21 umfasst
Kühlschmiermitteldüsen zur Ausgabe von Kühlschmiermittel auf die jeweilige Arbeitswalze 9, 10. Das Kühlschmiermittel wird von der Kühlschmiermittelpumpe 19 durch die
Kühlschmiermittelleitungen 23 zu den
Kühlschmiersprühbalken 21 gepumpt und durch die
Kühlschmiermittelsprühbalken 21 auf die Arbeitswalzen 9, 10 gesprüht. Die von den Kühlschmiermittelsprühbalken 21 jeweils ausgegebenen Kühlschmiermittelmengen C werden von der
Kühlschmiersteuerung 25 durch Ansteuerung der
Kühlschmiermittelpumpe 19 eingestellt. Durch die Rotation der Arbeitswalzen 9, 10 wird auf die Arbeitswalzen 9, 10
gesprühtes Kühlschmiermittel zu den Kontaktzonen 15, 16 transportiert . Mit der Zusatzschmiervorrichtung 7 ist ein
Zusatzschmiermittel auf das Walzgut 3 aufbringbar. Das Zusatzschmiermittel ist ein reiner Schmierstoff,
beispielsweise ein Walzöl, oder eine Schmieremulsion aus einer Trägerflüssigkeit und Schmierstoff, beispielsweise aus Wasser als Trägerflüssigkeit und Walzöl als Schmierstoff, wobei der Schmierstoffanteil des Zusatzschmiermittels höher als der Schmierstoffanteil des Kühlschmiermittels ist und beispielsweise etwa 20 % beträgt.
Die Zusatzschmiervorrichtung 7 umfasst eine
Zusatzschmiermittelpumpe 27, jeweils wenigstens einen
Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 für jede
Kontaktoberfläche 17, 18 des Walzgutes 3,
Zusatzschmiermittelleitungen 31 und eine
Zusatzschmiersteuerung 33. Jeder
Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 weist
Zusatzschmiermitteldüsen zur Ausgabe von Zusatzschmiermittel auf die jeweilige Kontaktoberfläche 17, 18 auf. Das
Zusatzschmiermittel wird von der Zusatzschmiermittelpumpe 27 durch die Zusatzschmiermittelleitungen 31 zu den
Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 gepumpt und durch die Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 auf die
Kontaktoberflächen 17, 18 gesprüht. Die von den
Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 jeweils ausgegebenen Zusatzschmiermittelmengen A werden von der
Zusatzschmiersteuerung 33 durch Ansteuerung der
Zusatzschmiermittelpumpe 27 eingestellt. Durch die Bewegung des Walzgutes 3 wird auf die Kontaktoberflächen 17, 18 gesprühtes Zusatzschmiermittel zu den Kontaktzonen 15, 16 transportiert .
Die Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 sind dabei in einem vorgegebenen Aufbringabstand D bezüglich der Walzrichtung 13 vor dem Walzspalt 11 angeordnet, um das Zusatzschmiermittel in diesem Aufbringabstand D von dem Walzspalt 11 auf das Walzgut 3 aufzutragen. Dadurch wirkt das Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberflächen 17, 18 des Walzgutes 3 ein bis es den Walzspalt 11 erreicht. Während dieser Einwirkzeit erhöht sich ein Anhaften des Zusatzschmiermittels an den
Kontaktoberflächen 17, 18. Dadurch verbessert sich
vorteilhaft die Schmierwirkung (das so genannte Plate-Out) des Zusatzschmiermittels in den Kontaktzonen 15, 16 gegenüber einem Aufbringen des Zusatzschmiermittels auf die
Kontaktoberflächen 17, 18 unmittelbar vor dem Walzspalt 11.
Um die auf die Kontaktoberflächen 17, 18 aufzubringenden Zusatzschmiermittelmengen A einzustellen, wird für jede
Kontaktzone 15, 16 ein Schmierungsbedarf in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter des Walzprozesses bestimmt. Als ein Prozessparameter wird dabei eine
Walzgutgeschwindigkeit v des Walzgutes 3 verwendet. Die Walzgutgeschwindigkeit v wird dabei beispielsweise von der
Zusatzschmiersteuerung 33 aus ihr zugeführten Messsignalen 35 eines Bandgeschwindigkeitssensors 37 zur Erfassung einer Bandgeschwindigkeit des Walzbandes. Optionale weitere
Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes sind Materialeigenschaften 41 des jeweiligen Walzgutes 3, beispielsweise eine Kompressionsfestigkeit und/oder eine Rauheit des Walzgutes 3, die der Zusatzschmiersteuerung 33 als Materialeigenschaftsdaten 41 von einem
Produktionssystem 43 zugeführt werden.
Ferner können als Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes optional Relativgeschwindigkeiten zwischen den Kontaktoberflächen 17, 18 des Walzgutes 3 an festgelegten Bezugsorten und den Oberflächen der
Arbeitswalzen 9, 10 verwendet werden. Diese
Relativgeschwindigkeiten können beispielsweise aus der
Walzgutgeschwindigkeit v an einem Bezugsort und
Messsignalen 35 von Drehzahlsensoren 39 zur Erfassung der Drehzahlen der Arbeitswalzen 9, 10 sowie den Dicken des Walzgutes 3 vor und hinter dem Walzspalt 11 ermittelt werden, siehe dazu z. B. Gleichung (3.13) auf Seite 113 in H.
Hoffmann, R. Neugebauer und G. Spur (Hrsg.), „Handbuch
Umformen", 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, 2012, ISBN 978-3- 446-42778-5. Weitere optionale Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes sind eine Viskosität des Kühlschmiermittels und/oder eine Dicke des Walzgutes 3. Falls erforderlich können ferner die in den Kontaktzonen 15, 16 jeweils momentan vorhandenen Kühlschmiermittelmengen C und/oder der Schmierstoffanteil des Kühlschmiermittels erfasst und als Prozessparameter verwendet werden. Außerdem können zwischen der Kühlschmiersteuerung 25 und der
Zusatzschmiersteuerung 33 Steuerungsdaten 45 ausgetauscht werden, um die Einstellungen der Kühlschmiermittelmengen C und Zusatzschmiermittelmengen A aufeinander abzustimmen.
Das Zusatzschmiermittel wird auf jede Kontaktoberfläche 17, 18 in Abhängigkeit des für die Kontaktzone 15, 16 dieser Kontaktoberfläche 17, 18 bestimmten Schmierungsbedarfes aufgebracht, wenn die momentan in die Kontaktzone 15, 16 eingebrachte Kühlschmiermittelmenge C den für die
Kontaktzone 15, 16 bestimmten Schmierungsbedarf nicht deckt, beispielsweise weil sich Walzgutgeschwindigkeit v ändert oder ein Walzgut 3 mit einer erhöhten Kompressionsfestigkeit gewalzt wird. Die auf die Arbeitswalzen 9, 10 aufgebrachten Kühlschmiermittelmengen C werden dabei entweder konstant gehalten oder ebenfalls in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Prozessparameter des Walzprozesses und/oder von den auf die Kontaktoberflächen 17, 18 aufgebrachten
Zusatzschmiermittelmengen A eingestellt, siehe dazu die Beschreibung von Figur 2.
Figur 2 illustriert ein Verfahren zum Walzen eines
Walzgutes 3 mit einem Walzgerüst 1, einer
Kühlschmiervorrichtung 5 und einer
Zusatzschmiervorrichtung 7, die jeweils gemäß Figur 1 ausgebildet sind. Dazu zeigt Figur 2 in Abhängigkeit von einer Zeit t Verläufe v(t), C(t), A(t) einer
Walzgutgeschwindigkeit v des Walzgutes 3, einer
Kühlschmiermittelmenge C, die mit der
Kühlschmiervorrichtung 5 auf eine Arbeitswalze 9, 10 des Walzgerüstes 1 aufgebracht wird, und einer Zusatzschmiermittelmenge A, die mit der
Zusatzschmiervorrichtung 7 auf eine in einer Kontaktzone 15, 16 an der Arbeitswalze 9, 10 anliegenden
Kontaktoberfläche 17, 18 des Walzgutes 3 aufgebracht wird. Die Kühlschmiermittelmenge C und die
Zusatzschmiermittelmenge A sind dabei jeweils als pro
Zeiteinheit aufgebrachtes Volumen definiert.
Figur 2 zeigt einen Fall, in dem das Walzgut 3 aus
verschiedenen Teilwalzbändern besteht, die miteinander verschweißt werden. Dabei wird zunächst zwischen Zeitpunkten t0 und t4 ein erstes Teilwalzband gewalzt. Anschließend wird zwischen Zeitpunkten t4 und t5 ein erster Übergangsbereich zwischen dem ersten Teilwalzband und einem zweiten
Teilwalzband mit einer diese beiden Teilwalzbänder
verbindenden ersten Schweißnaht gewalzt. Anschließend wird zwischen Zeitpunkten ts und tg das zweite Teilwalzband gewalzt. Anschließend wird zwischen Zeitpunkten t8 und t9 ein zweiter Übergangsbereich zwischen dem zweiten Teilwalzband und einem dritten Teilwalzband mit einer diese beiden
Teilwalzbänder verbindenden zweiten Schweißnaht gewalzt .
Anschließend wird ab dem Zeitpunkt t9 das dritte Teilwalzband gewalzt. Das zweite Teilwalzband hat dabei eine höhere
Kompressionsfestigkeit als das erste Teilwalzband und das dritte Teilwalzband, welche dieselbe Kompressionsfestigkeit aufweisen .
Die Kühlschmiermittelmenge C und die
Zusatzschmiermittelmenge A werden dabei jeweils von der Kühlschmiersteuerung 25 und der Zusatzschmiersteuerung 33 in Abhängigkeit von einem Schmierungsbedarf eingestellt, der für die Kontaktzone 15, 16 in Abhängigkeit von der
Walzgutgeschwindigkeit v und von der Kompressionsfestigkeit des jeweiligen Teilbandes sowie optional von weiteren oben genannten Prozessparametern bestimmt wird. Zur Bestimmung des Schmierungsbedarfs wird beispielsweise ein so genanntes Stribeck-Diagramm für einen Reibungskoeffizienten der Reibung zwischen der Kontaktoberfläche 17, 18 und der Arbeitswalze 9, 10 in der Kontaktzone 15, 16 in Abhängigkeit von den
Prozessparametern verwendet wie es beispielsweise aus
J.B.A.F. Smeulders, „Lubrication in the Cold Rolling Process Described by a 3D Stribeck Curve", AISTech 2013 Proceedings, S. 1681-1689 bekannt ist.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und ti wird das erste
Teilwalzband mit einer ersten Walzgutgeschwindigkeit vi gewalzt. Zwischen den Zeitpunkten ti und t2 wird die
Walzgutgeschwindigkeit v auf eine zweite
Walzgutgeschwindigkeit v2 erhöht. Die zweite
Walzgutgeschwindigkeit v2 wird bis zu dem Zeitpunkt t3 beibehalten. Der Schmierungsbedarf kann zwischen den
Zeitpunkten t0 und t3 durch Kühlschmiermittel allein gedeckt werden, so dass kein Zusatzschmiermittel aufgebracht wird. Die Erhöhung der Walzgutgeschwindigkeit v von der ersten Walzgutgeschwindigkeit vi auf die zweite
Walzgutgeschwindigkeit v2 erhöht den Schmierungsbedarf. Der erhöhte Schmierungsbedarf wird durch eine entsprechende Erhöhung der Kühlschmiermittelmenge C gedeckt.
Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird die
Walzgutgeschwindigkeit v von der zweiten
Walzgutgeschwindigkeit v2 auf eine dritte
Walzgutgeschwindigkeit v3 stark reduziert, um das Walzen des ersten Übergangsbereiches zwischen dem ersten Teilwalzband und dem zweiten Teilwalzband mit der ersten Schweißnaht vorzubereiten. Der erste Übergangsbereich wird danach zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 mit der dritten
Walzgutgeschwindigkeit v3 gewalzt. Anschließend wird die
Walzgutgeschwindigkeit v zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 auf eine vierte Walzgutgeschwindigkeit v4 erhöht, mit der das zweite Teilwalzband zwischen den Zeitpunkten te und ti gewalzt wird.
Der Schmierungsbedarf für das Walzen des ersten
Übergangsbereiches erhöht sich dabei gegenüber dem
Schmierungsbedarf für das Walzen des ersten Teilwalzbandes aufgrund der sehr geringen dritten Walzgutgeschwindigkeit V3. Der Schmierungsbedarf für das Walzen des zweiten
Teilwalzbandes ist aufgrund der hohen Kompressionsfestigkeit des zweiten Teilwalzbandes noch höher als der
Schmierungsbedarf für das Walzen des ersten
Übergangsbereiches . Daher wird ab dem Zeitpunkt t3
Zusatzschmiermittel aufgebracht, wobei für das Walzen des zweiten Teilwalzbandes zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 eine größere Zusatzschmiermittelmenge A als für das Walzen des ersten Übergangsbereiches zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 aufgebracht wird. Gleichzeitig wird die aufgebrachte Kühlschmiermittelmenge C zwischen den Zeitpunkten t3 und t6 verringert und zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 konstant gehalten, um ein Abwaschen von aufgebrachtem
Zusatzschmiermittel durch das Kühlschmiermittel zu verhindern bzw. zu reduzieren.
Zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 wird die
Walzgutgeschwindigkeit v von der vierten
Walzgutgeschwindigkeit v4 wieder auf die dritte
Walzgutgeschwindigkeit v3 reduziert, um das Walzen des zweiten Übergangsbereiches zwischen dem zweiten Teilwalzband und dem dritten Teilwalzband mit der zweiten Schweißnaht vorzubereiten. Der zweite Übergangsbereich wird danach zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 mit der dritten
Walzgutgeschwindigkeit v3 gewalzt. Anschließend wird die Walzgutgeschwindigkeit v zwischen den Zeitpunkten t9 und ti0 auf die zweite Walzgutgeschwindigkeit v2 erhöht, mit der das dritte Teilwalzband zwischen den Zeitpunkten ti0 und tu gewalzt wird.
Entsprechend wird die aufgebrachte Zusatzschmiermittelmenge A zunächst für das Walzen des zweiten Übergangsbereiches verringert, und für das Walzen des dritten Teilwalzbandes mit der zweiten Walzgutgeschwindigkeit v2 wird gar kein
Zusatzschmiermittel aufgebracht. Gleichzeitig wird die aufgebrachte Kühlschmiermittelmenge C wieder erhöht. Zwischen den Zeitpunkten tu und ti2 wird die
Walzgutgeschwindigkeit v von der zweiten
Walzgutgeschwindigkeit v2 auf eine fünfte
Walzgutgeschwindigkeit v5 verringert, mit der das dritte Teilwalzband ab dem Zeitpunkt ti2 gewalzt wird.
Das Walzen des dritten Teilwalzbandes mit der fünften
Walzgutgeschwindigkeit v5 bedingt einen Schmierungsbedarf, der mit dem Kühlschmiermittel allein nicht gedeckt werden kann. Daher wird für das Walzen des dritten Teilwalzbandes mit der fünften Walzgutgeschwindigkeit v5 wieder
Zusatzschmiermittel aufgebracht und gleichzeitig die
aufgebrachte Kühlschmiermittelmenge C verringert, wobei die aufgebrachte Zusatzschmiermittelmenge A und die aufgebrachte Kühlschmiermittelmenge C aufeinander abgestimmt werden, so dass der Schmierungsbedarf gedeckt wird und ein Abwaschen von aufgebrachtem Zusatzschmiermittel durch das Kühlschmiermittel verhindert bzw. reduziert wird. Figur 3 zeigt schematisch eine Walzstraße 47 eines Walzwerkes mit mehreren hintereinander angeordneten Walzgerüsten 1 zum Walzen eines Walzgutes 3. Die Walzgerüste 1 weisen jeweils zwei übereinander angeordnete Arbeitswalzen 9, 10 und für jede Arbeitswalze eine Stützwalze 49 auf. Die Walzstraße 47 weist für jedes Walzgerüst 1 eine in Figur 3 nicht
dargestellte Kühlschmiervorrichtung 5 und eine
Zusatzschmiervorrichtung 7 auf. Die
Kühlschmiervorrichtungen 5 sind jeweils wie die in Figur 1 dargestellte Kühlschmiervorrichtung 5 ausgebildet und die Zusatzschmiervorrichtungen 7 sind jeweils wie die in Figur 1 dargestellte Zusatzschmiervorrichtung 7 ausgebildet, wobei die Zusatzschmiermittelsprühbalken 29 jeder
Zusatzschmiervorrichtung 7 in dem Aufbringabstand D bezüglich der Walzrichtung 13 vor dem Walzspalt 11 des zugehörigen Walzgerüstes 1 angeordnet sind.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Walzen eines Walzgutes (3), wobei
- das Walzgut (3) in einer Walzrichtung (13) durch einen Walzspalt (11) zwischen zwei Arbeitswalzen (9, 10) eines
Walzgerüstes (1) geführt wird,
- in eine Kontaktzone (15, 16), in der eine
Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) an einer
Arbeitswalze (9, 10) anliegt, ein Kühlschmiermittel zur Schmierung der Kontaktzone (15, 16) eingebracht wird,
- ein Schmierungsbedarf der Kontaktzone (15, 16) in
Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter des
Walzprozesses bestimmt wird
- bezüglich der Walzrichtung (13) vor dem Walzspalt (11) in einem vorgegebenen Aufbringabstand (D) von dem Walzspalt (11) ein Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) aufgebracht wird, wenn eine momentan in die Kontaktzone (15, 16) eingebrachte Kühlschmiermittelmenge (C) den Schmierungsbedarf nicht deckt, wobei der Aufbringabstand (D) so bemessen ist, dass sich ein Anhaften des
Zusatzschmiermittels an die Kontaktoberfläche (17, 18) erhöht und sich die Schmierwirkung des Zusatzschmiermittels in der Kontaktzone (15, 16) gegenüber einem Aufbringen des
Zusatzschmiermittels auf die Kontaktoberfläche (17, 18) unmittelbar vor dem Walzspalt (11) verbessert
- und die in die Kontaktzone (15, 16) eingebrachte
Kühlschmiermittelmenge (C) reduziert wird, wenn
Zusatzschmiermittel auf die Kontaktoberfläche (17, 18) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die
Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) aufgebrachte Zusatzschmiermittelmenge (A) in Abhängigkeit von dem für die Kontaktzone (15, 16) bestimmten Schmierungsbedarf eingestellt wird .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessparameter für die Bestimmung des Schmierungsbedarfes eine
Walzgutgeschwindigkeit (v) des Walzgutes (3) und/oder eine Kompressionsfestigkeit des Walzgutes (3) und/oder eine
Rauheit des Walzgutes (3) und/oder eine
Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3) an einem Bezugsort und der Oberfläche der Arbeitswalze (9, 10) und/oder eine Dicke des
Walzgutes (3) und/oder eine Viskosität des Kühlschmiermittels verwendet wird oder werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Kontaktzone (15, 16) eingebrachte Kühlschmiermittelmenge (C) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Prozessparameter des Walzprozesses eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzschmiermittel ein reiner Schmierstoff verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzschmiermittel eine Schmieremulsion verwendet wird, die einen höheren
Schmierstoffanteil als das Kühlschmiermittel hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschmiermittel durch Sprühen auf das Walzgut (3) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschmiermittel
gleichmäßig über eine gesamte Walzgutbreite des Walzgutes (3) auf die Kontaktoberfläche (17, 18) des Walzgutes (3)
aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschmiermittel mit einer Zusatzschmiervorrichtung (7) auf das Walzgut (3) aufgebracht wird, die unabhängig von einer
Kühlschmiervorrichtung (5) zum Einbringen des
Kühlschmiermittels in die Kontaktzone (15, 16) ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierungsbedarf der
Kontaktzone (15, 16) vor Beginn des Walzprozesses und/oder während des Walzprozesses bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierungsbedarf der
Kontaktzone (15, 16) unter Verwendung eines Stribeck- Diagramms für einen Reibungskoeffizienten der Reibung zwischen der Kontaktoberfläche (17, 18) und der
Arbeitswalze (9, 10) in der Kontaktzone (15, 16) in
Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter bestimmt wird .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschmiermittel auf zwei sich gegenüber liegende Kontaktoberflächen (17, 18) des Walzgutes (3) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass auf die beiden
Kontaktoberflächen (17, 18) des Walzgutes (3) voneinander verschiedene Zusatzschmiermittelmengen (A) des
Zusatzschmiermittels aufgebracht werden.
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