WO2021197720A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen eine walze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen eine walze Download PDF

Info

Publication number
WO2021197720A1
WO2021197720A1 PCT/EP2021/054790 EP2021054790W WO2021197720A1 WO 2021197720 A1 WO2021197720 A1 WO 2021197720A1 EP 2021054790 W EP2021054790 W EP 2021054790W WO 2021197720 A1 WO2021197720 A1 WO 2021197720A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
coolant
roll
cooling
water area
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/054790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Kipping
Johannes Alken
Ralf Seidel
Hartmut Hof
Magnus TREUDE
Original Assignee
Sms Group Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sms Group Gmbh filed Critical Sms Group Gmbh
Publication of WO2021197720A1 publication Critical patent/WO2021197720A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B21B2027/103—Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cooling a roll in a roll stand for rolling a rolling stock, in particular a metal strip.
  • the US patent application discloses wipers which are arranged at a distance from the respective cooling device in the circumferential direction.
  • the scrapers are each arranged between the cooling device and the rolling stock to be rolled. Their task is to prevent the rolling stock to be rolled from damaging the cooling device or from penetrating the coolant gap in the event of a malfunction.
  • the wiper also has the task of preventing coolant from hitting the rolling stock and possibly impairing its surface quality in this way. Even if not explicitly disclosed, it can be assumed that a coolant reservoir with a dead water area located therein is formed in a corner area between the scraper and the roller. To illustrate this phenomenon, see attached FIG.
  • FIG. 5 for the case of spray cooling and also attached FIG. 6 for the example of convection cooling.
  • the reference number 20 denotes a roll, in particular a work roll
  • the reference number 40 the coolant
  • the reference number 42 the coolant reservoir
  • the reference number 110 the cooling device
  • 112 a nozzle of the cooling beam
  • 120 the scraper
  • the reference number 30 the rolling stock.
  • WR denotes the direction of transport of the rolled material.
  • the dead water area is characterized by the fact that it is only slightly traversed by a flow of the coolant and that therefore there is hardly any exchange of the coolant in this area.
  • smaller eddies form due to the rotation of the roller; at most, these move the coolant already present in the dead water area; however, they do not ensure an effective coolant exchange.
  • the above-described coolant reservoir instead forms between the cooling device and the spaced-apart scraper .
  • the coolant reservoir then contains the aforementioned dead water area.
  • the coolant reservoir is limited by part of the surface of the roller and consequently covers it.
  • ⁇ over which the dead water area 44 extends, see FIGS The coolant is replaced.
  • the circumferential angular range ⁇ of the roller 20 is thus lost for effective cooling of the roller. This also applies because the coolant in the dead water area warms up over time due to the heat of the roller and then makes only a small contribution to cooling the roller.
  • the invention is based on the object of developing a known method and a known device for cooling a roll in a roll stand for rolling rolling stock in a design-related coolant reservoir with an integrated dead water area to the effect that the cooling of the roll is improved.
  • this object is achieved by the method according to claim 1. Accordingly, this solution is characterized by the following process step: Injection of additional coolant into the dead water area in a second direction of flow towards the roller to be cooled.
  • first flow direction and “second flow direction” relate only to the area where the two flows run essentially parallel to the longitudinal direction of the scraper, albeit essentially in the opposite direction.
  • the coolant from the cooling device 110 is sprayed away from the roller by the scraper in the first flow direction and the additional coolant is sprayed onto the roller in the second flow direction in the direction of the dead water area.
  • the additional coolant is sprayed under such high pressure that it penetrates the dead water area and directly hits the surface of the roller. In this way, the turbulence and the exchange of coolant in the area of the dead water area are significantly increased and, as a result, the cooling effect as well.
  • the improved cooling is of course particularly effective when the temperature of the additional injected coolant is lower than the temperature of the coolant in the dead water area.
  • the temperature of the coolant in the dead water area is then reduced due to the injected colder additional coolant and the desired cooling of the roller is thereby significantly improved.
  • a further increase in the cooling effect can be achieved in that the additional coolant is injected into the dead water area not only over a partial area, but over the entire width of the roller.
  • the above-mentioned object of the invention is further achieved by the device according to claim 5.
  • This solution is characterized by at least one injection nozzle for injecting additional coolant in a second flow direction into the dead water area and towards the roller to be cooled.
  • the injection nozzle for spraying the additional coolant is mounted on the scraper; this construction is particularly simple.
  • the cooling device can be designed either in the form of a nozzle bar or a cooling shell.
  • spray cooling takes place; the coolant is sprayed onto the surface of the roller by means of nozzles.
  • convection cooling takes place; the coolant flows in a cooling gap between the surface of the roll and the complementary, d. H. concave shaped cooling shell along the surface of the roller and in this way causes the same to be cooled.
  • the injection nozzle for spraying the additional coolant is positioned at such an angle a against the scraper that the following applies to the angle a between the longitudinal extension of the scraper and the second flow direction: 0 ° ⁇ a ⁇ 90 °, preferably less than 70 °, particularly preferred less than 45 °.
  • the angle ⁇ is preferably as small as possible, ie the second flow direction should run parallel to the longitudinal extension of the scraper for as long as possible.
  • the distance a also has an influence on the angle a and thus on the size of the remaining dead water area, which denotes the length of the flow path of the additional coolant between its coolant outlet from the injection nozzle and the contact point of the scraper and the work roll. If the distance is relatively small and the angle ⁇ is relatively large, then the coolant outlet moves relatively close to the contact point wiper / roller. The remaining dead water area would then be relatively small, as desired.
  • the optimum angle of attack should be selected as small as possible, ie the angle a should approach 0 °. It would be ideal for the coolant outlet to be aligned with the center of the roller. With a small distance a and a corresponding angle a, the dead water area can be minimized accordingly. Is this for certain reasons, e.g. B. the environment dictates, is not possible, the dead water area can be minimized with the help of the applied current. The rotation of the roll, especially the work roll, is helpful here.
  • FIG. 1 shows the invention using the example of a work roll attached above the rolling stock
  • FIG. 2 shows the invention using the example of a work roll attached below the rolling stock
  • FIG. 3 FIG. 1 with a different injection angle for the additional cooling medium
  • FIG. 4 shows a possible spray pattern, ie a cooling pattern over the width of the roll;
  • FIG. 5 shows the prior art for spray cooling;
  • Figure 6 shows the prior art for convection cooling.
  • the invention is described in detail below in the form of exemplary embodiments with reference to the figures mentioned. In all figures, including FIGS. 5 and 6 relating to the prior art, the same technical elements are denoted by the same reference symbols.
  • FIG. 1 shows a section from FIGS. 5 and 6 relating to the upper work roll in each case, enlarged, but with an addition according to the invention.
  • FIG. 1 shows a roller 20 which is arranged above a rolling stock to be rolled and rotates counterclockwise in the direction of the arrow U1. The arrow simultaneously designates the circumferential direction U1 of the roller 20.
  • the inventive device for cooling the roller has at least one additional injection nozzle 130 for injecting additional coolant 48 in a second flow direction D2 into the dead water area 44 and pointing to the roller 20 to be cooled.
  • the injection nozzle for injecting the additional coolant 48 is mounted on the wiper 120, as shown in FIG.
  • the injection nozzle 130 is supplied with the additional coolant via a feed line 132.
  • the coolant is preferably water.
  • the additional coolant is preferably injected into the dead water area 44 of the coolant reservoir 42 not only via one, but via a plurality of spray nozzles 130, which are arranged distributed over the width of the roller 20.
  • the injection is preferably carried out in such a way that the extent of the dead water area is minimized as far as possible. The smaller the dead water area and the smaller the remaining dead water area, the greater the cooling effect on the roller 20.
  • FIG Dead water area 44 is injected.
  • the angle a is at least approximately 0 °.
  • the angle a can then also be selected greater than 0 with 0 ° ⁇ a ⁇ 90 °, preferably preferably 70 °, particularly preferably 45 °, see FIG. 3.
  • the distance also influences the angle a and thus the size of the dead water area 44 a according to FIG. 1.
  • This distance a describes the length between the exit of the additional coolant 48 from the injection nozzle 130 and the contact point or corner point between the scraper 120 and the surface of the roller 20. If the distance a becomes smaller, ie the exit of the additional coolant moves closer Coolant is relatively close to the scraper / roller contact point, the angle a to enlarge, see Figure 3.
  • the additional coolant is preferably fresh water, which is preferably significantly colder than the water in the original dead water area 44. It is preferably sprayed through the dead water area 44 onto the surface of the roller 20; there is then an exchange of heat with the roll surface.
  • the cooling effect of the roller 20 is significantly improved overall in this way because the dead water area 44, represented by the angular range ⁇ , which traditionally contributed little or no contribution to cooling, can be significantly reduced.
  • the distance a is minimized and the angle a, which denotes the second flow direction D2 for the additional coolant 48, is increased in such a way that an optimal cooling effect is produced, see FIG. 3.
  • the present invention particularly improves or increases the effectiveness of the cooling of the roller 20 in those cases in which a coolant reservoir 42 forms between the roller surface and the scraper 120 during operation of the roller.
  • a dead water area 44 present in the coolant lake is reduced in its extent, which is represented by the angle ⁇ . This has the advantage that a larger circumferential angular range of the roller can be effectively cooled.
  • the dead water area 44 is typically reduced counter to the direction of rotation U1 of the roller.
  • FIG. 4 shows a plan view of a rolling stock 30 to be rolled, in particular a metal strip, while it is being rolled by a roller 20.
  • the roller is assigned a plurality of individual injection nozzles 130 distributed over the width of the roller, which in turn are supplied via a feed line 132.
  • the nozzles 130 are used to spray the additional coolant onto the roller 20.
  • these nozzles 130 can be controlled or arranged or designed in any way so that they can generate any spray pattern or cooling pattern 133 distributed over the width of the roller 20.
  • the distribution of the applied additional coolant z.
  • the distribution can preferably be changed at any time.
  • the cooling pattern 133 can be designed in such a way that it is at least approximately proportional to the so-called thermal crown, ie the radial extension of the roller over its width. This means: where the radial expansion of the roller is greatest, the cooling should also be greatest, and vice versa. In this case, the additional coolant not only serves to reduce the dead water area, but also to reduce said thermal crown.
  • Coolant Coolant reservoir 44 Dead water area 48 Additional coolant 100
  • Cooling device 112 Nozzle 115 Coolant gap 120 Wiper 130 Injection nozzle

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Walze (20) in einem Walzgerüst zum Walzen von einem Walzgut (30). Das Walzgerüst weist eine Kühleinrichtung (110) zum Kühlen der Walze und einen gegen die Walze angestellten Abstreifer (120) auf. Wenn Kühlmittel (40) mit Hilfe der Kühleinrichtung (110) auf die Oberfläche der Walze (20) aufgebracht wird, um diese zu kühlen, bildet sich im Bereich des Abstreifers (120) ein Kühlmittelstausee (42) aus mit einem darin enthaltenen Totwassergebiet (44) in einem von der Walze (20) und dem Abstreifer (120) aufgespannten Eckbereich. Das Kühlmittel (40) wird dann entlang des Abstreifers in eine erste Strömungsrichtung (D1) von der Walze weg abgeleitet. Um die Effektivität der Kühlung der Walze weiter zu verbessern, sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet, zusätzliches Kühlmittel (48) in das Totwassergebiet (44) hinein in einer zweiten Strömungsrichtung (D2) auf die zu kühlende Walze (20) hineinzuspritzen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Walze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von einem Walzgut, insbesondere Metallband.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der internationalen Patentanmeldung US 2010/0089112 A1. In den Figuren dort ist ein Walzgerüst gezeigt mit jeweils zwei gegenüberliegenden Arbeitswalzen, welche einen Walzspalt aufspannen zum Dickenreduzieren eines zu walzenden Walzgutes, insbesondere Metallbandes. Seitlich von den Arbeitswalzen sind Kühleinrichtungen angeordnet, entweder in Form eines Düsenbalkens mit Düsen zum Sprühen von Kühlmittel auf die Oberfläche der Walze (Sprühkühlung). Alternativ zu dieser Sprühkühlung offenbart die US-Patentanmeldung auch die Möglichkeit, eine Kühlschale vorzusehen, welche beabstandet gegen die Oberfläche der Walze angestellt wird zur Durchführung einer Wasserkissenkühlung. In beiden Fällen, d. h. sowohl bei der Sprühkühlung wie auch bei der Wasserkissenkühlung offenbart die US- Patentanmeldung Abstreifer, welche in Umfangsrichtung beabstandet zu der jeweiligen Kühleinrichtung angeordnet sind. Die Abstreifer sind jeweils zwischen der Kühleinrichtung und dem zu walzenden Walzgut angeordnet. Sie haben die Aufgabe, zu verhindern, dass im Falle einer Störung das zu walzende Walzgut die Kühleinrichtung beschädigt oder in den Kühlmittelspalt eindringt. Weiterhin hat der Abstreifer die Aufgabe, zu verhindern, dass Kühlmittel auf das Walzgut auftrifft und auf diese Weise dessen Oberflächengüte eventuell beeinträchtigt. Wenn auch nicht explizit offenbart, so kann davon ausgegangen werden, dass sich in einem Eckbereich zwischen dem Abstreifer und der Walze ein Kühlmittelstausee mit einem darin befindlichen Totwassergebiet ausbildet. Zur Veranschaulichung dieses Phänomens siehe die beigefügte Figur 5 für den Fall einer Sprühkühlung und die ebenfalls beigefügte Figur 6 für das Beispiel einer Konvektionskühlung. In diesen beiden Figuren 5 und 6, welche jeweils den Stand der Technik repräsentieren, bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Walze, insbesondere eine Arbeitswalze, das Bezugszeichen 40 das Kühlmittel, das Bezugszeichen 42 den Kühlmittelstausee, das Bezugszeichen 110 die Kühleinrichtung, 112 eine Düse des Kühlungsbalkens, 120 den Abstreifer und das Bezugszeichen 30 das Walzgut. WR bezeichnet die Transportrichtung des Walzgutes.
Das Totwassergebiet zeichnet sich dadurch aus, dass es nur geringfügig von einer Strömung des Kühlmittels durchzogen wird und dass deshalb auch kaum Austausch des Kühlmittels in diesem Bereich erfolgt. In dem Totwasserbereich bilden sich zwar aufgrund der Rotation der Walze kleinere Wirbel aus; diese bewegen allenfalls das im Totwassergebiet bereits vorhandene Kühlmittel; sie sorgen jedoch nicht für einen wirksamen Kühlmittelaustausch.
In dem Fachartikel „Implementation of High-Turbulence Roll Cooling at ArcelorMittal Dofasco’s Hot Strip Mill“ in AIST.org, November 2014 ist offenbart, dass eine deutliche verbesserte Kühlwirkung an der Oberfläche der Walzen eines Walzgerüstes, insbesondere der dortigen Arbeitswalzen dadurch erreicht werden kann, dass eine hochturbulente Strömung entweder auf der Oberfläche der zu kühlenden Walze oder in einem Kühlspalt zwischen der Walzenoberfläche und einer Kühlschale generiert wird. Bei dem besagten Fachartikel ist der durch die Kühlschale aufgespannte Kühlmittelspalt bei der oberen Arbeitswalze nach unten, d. h. zu dem zu walzenden Walzgut hin abgedichtet. Die turbulente Strömung kann deshalb dort bereits unmittelbar oberhalb der besagten Abdichtung ansetzen und sie erstreckt sich typischerweise über die gesamte Länge des Kühlspaltes.
In anderen Fällen dagegen, bei denen die besagte Abdichtung an der Unterseite der Kühlschale fehlt und bei welchen stattdessen der oben beschriebene Abstreifer zwischen der Kühleinrichtung und dem Walzgut angeordnet ist, bildet sich stattdessen der oben ebenfalls beschriebene Kühlmittelstausee zwischen der Kühleinrichtung und dem dazu beabstandeten Abstreifer aus. Der Kühlmittelstausee beinhaltet dann das besagte Totwassergebiet. Der Kühlmittelstausee wird durch einen Teil der Oberfläche der Walze begrenzt und bedeckt diesen folglich. Insbesondere über einen Winkelbereich ß, über den sich das Totwassergebiet 44 erstreckt, siehe Figuren 5 und 6 zum Stand der Technik, ist die Ausbildung einer turbulenten Strömung zur Verbesserung der Kühlung der Walze nicht möglich, weil, wie gesagt, in dem Totwassergebiet nur ein minimaler Austausch des Kühlmittels erfolgt. Der Umfangswinkelbereich ß der Walze 20 geht insofern für eine effektive Kühlung der Walze verloren. Das gilt auch deshalb, weil sich das Kühlmittel in dem Totwasserbereich im Laufe der Zeit aufgrund der Wärme der Walze aufwärmt und dann erst recht nur einen geringen Beitrag mehr zur Kühlung der Walze leistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Kühlen einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von Walzgut bei konstruktionsbedingt vorhandenem Kühlmittelstausee mit integriertem Totwassergebiet dahingehend weiterzubilden, dass die Kühlung der Walze verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Demnach ist diese Lösung gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: Einspritzen von zusätzlichem Kühlmittel in das Totwassergebiet hinein in einer zweiten Strömungsrichtung auf die zu kühlende Walze hin.
Durch das Einspritzen des zusätzlichen Kühlmittels in das Totwassergebiet wird das darin befindliche Kühlmittel aufgemischt und zusammen mit dem zusätzlich eingespritzten Kühlmittel weitgehend aus dem Totwassergebiet entfernt. Das Totwassergebiet als solches wird auf diese Weise deutlich reduziert, indem das darin ursprünglich befindliche Kühlmittel durch das zusätzlich zugeführte Kühlmittel permanent ausgetauscht wird. Alleine schon durch die beschriebene Entstehung der Turbulenz in dem Totwassergebiet wird eine verbesserte Kühlwirkung auf die Walze erreicht. Die Begriffe „erste Strömungsrichtung“ und „zweite Strömungsrichtung“ beziehen sich lediglich auf den Bereich, wo die beiden Strömungen im Wesentlichen parallel zur Längserstellung des Abstreifers verlaufen, wenn auch im Wesentlichen in umgekehrter Richtung. Konkret werden das Kühlmittel aus der Kühleinrichtung 110 durch den Abstreifer in der ersten Strömungsrichtung von der Walze weg und das zusätzliche Kühlmittel in der zweiten Strömungsrichtung in Richtung des Totwassergebietes auf die Walze zu gespritzt.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zusätzliche Kühlmittel unter solch hohem Druck gespritzt, dass es das Totwassergebiet durchdringt und unmittelbar auf die Oberfläche der Walze trifft. Auf diese Weise wird die Turbulenz und der Kühlmittelaustausch im Bereich des Totwassergebietes deutlich gesteigert und damit einhergehend auch die Kühlwirkung.
Besonders effektiv ist die verbesserte Kühlung natürlich dann, wenn die Temperatur des zusätzlichen eingespritzten Kühlmittels geringer ist als die Temperatur des Kühlmittels in dem Totwassergebiet. Die Temperatur des Kühlmittels in dem Totwassergebiet verringert sich dann aufgrund des eingespritzten kälteren zusätzlichen Kühlmittels und die angestrebte Kühlung der Walze wird dadurch deutlich verbessert.
Eine weitere Steigerung der Kühlwirkung kann dadurch erreicht werden, dass das zusätzliche Kühlmittel nicht nur über einen Teilbereich, sondern über die gesamte Breite der Walze in das Totwassergebiet eingespritzt wird.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 5. Diese Lösung ist gekennzeichnet durch mindestens eine Einspritzdüse zum Einspritzen von zusätzlichem Kühlmittel in einer zweiten Strömungsrichtung in das Totwassergebiet hinein und auf die zu kühlende Walze hin. Die Vorteile dieser vorrichtungstechnischen Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die Einspritzdüse zum Spritzen des zusätzlichen Kühlmittels auf dem Abstreifer montiert; diese Konstruktion ist besonders einfach.
Die Kühleinrichtung kann entweder in Form eines Düsenbalkens oder einer Kühlschale ausgebildet sein. Im Falle des Kühlbalkens erfolgt eine Sprühkühlung; das Kühlmittel wird mittels Düsen auf die Oberfläche der Walze aufgesprüht. Im Falle einer Kühlschale erfolgt eine Konvektionskühlung; das Kühlmittel strömt in einem Kühlspalt zwischen der Oberfläche der Walze und der komplementär, d. h. konkav ausgeformten Kühlschale an der Oberfläche der Walze entlang und bewirkt auf diese Weise eine Kühlung derselben.
Die erfindungsgemäße Verringerung des Totwasserbereiches mit einhergehender Verbesserung der Walzenkühlung kann sowohl angewandt werden auf Walzen, die oberhalb des zu walzenden Walzgutes angeordnet sind, wie auch auf Walzen, welche unterhalb des zu walzenden Walzgutes angeordnet sind. Die Einspritzdüse zum Spritzen des zusätzlichen Kühlmittels ist erfindungsgemäß in einem solchen Winkel a gegen den Abstreifer angestellt, dass für den Winkel a zwischen der Längserstreckung des Abstreifers und der zweiten Strömungsrichtung gilt: 0° < a < 90°, bevorzugt kleiner 70°, besonders bevorzugt kleiner 45°. Vorzugsweise ist der Winkel a möglichst klein, d. h. die zweite Strömungsrichtung sollte möglichst lange parallel zur Längserstreckung des Abstreifers verlaufen. Dadurch wird erreicht, dass das zusätzliche Kühlmittel tatsächlich in den Eckbereich zwischen dem Abstreifer und der Walze gelangen kann und auf diese Weise das Totwassergebiet möglichst weitgehend zerstört wird. Durch umgebungsbedingte Einschränkungen kann es jedoch sein, dass dies nicht möglich ist; dann muss der Winkel a entsprechend vergrößert werden. Einfluss auf den Winkel a und somit auf die Größe des verbleibenden Totwassergebietes hat auch der Abstand a, welcher die Länge des Strömungsweges des zusätzlichen Kühlmittels zwischen seinem Kühlmittelaustritt aus der Einspritzdüse und dem Kontaktpunkt von Abstreifer und Arbeitswalze bezeichnet. Wird der Abstand relativ klein und ist der Winkel a relativ groß, dann rückt der Kühlmittelaustritt relativ nahe an den Kontaktpunkt Abstreifer/Walze. Das verbleibende Totwassergebiet wäre dann relativ klein, wie gewünscht. Umgekehrt, wenn der Abstand a groß ist, so ist der optimale Anströmwinkel möglichst klein zu wählen, d. h. der Winkel a sollte gegen 0° gehen. Optimal wäre, dass der Kühlmittelaustritt auf den Mittelpunkt der Walze ausgerichtet ist. Mit einem kleinen Abstand a und einem korrespondierenden Winkel a kann das Totwassergebiet entsprechend minimiert werden. Ist dies aus bestimmten Gründen, die z. B. die Umgebung vorgibt, nicht möglich, so kann das Totwassergebiet mit Hilfe der angelegten Strömung minimiert werden. Dabei ist die Drehung der Walze, insbesondere der Arbeitswalze hilfreich.
Der Erfindung sind insgesamt 6 Figuren beigefügt, wobei Figur 1 die Erfindung am Beispiel einer oberhalb des Walzgutes angebrachten Arbeitswalze;
Figur 2 die Erfindung am Beispiel einer unterhalb des Walzgutes angebrachten Arbeitswalze;
Figur 3 Figur 1 mit einem anderen Einspritzwinkel für das zusätzliche Kühlmedium;
Figur 4 ein mögliches Spritzbild, d. h. Kühlmuster über der Walzenbreite Figur 5 den Stand der Technik für eine Sprühkühlung; und Figur 6 den Stand der Technik für eine Konvektionskühlung zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form vom Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren, auch den Figuren 5 und 6 zum Stand der Technik, sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus den Figuren 5 und 6 betreffend jeweils die obere Arbeitswalze in Vergrößerung, allerdings mit erfindungsgemäßer Ergänzung. Figur 1 zeigt eine Walze 20, welche oberhalb eines zu walzenden Walzgutes angeordnet ist und sich in Pfeilrichtung U1 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Der Pfeil bezeichnet gleichzeitig die Umfangsrichtung U1 der Walze 20.
Im Unterschied zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen der Walze mindestens eine zusätzliche Einspritzdüse 130 auf zum Einspritzen von zusätzlichem Kühlmittel 48 in einer zweiten Strömungsrichtung D2 in das Totwassergebiet 44 hinein und auf die zu kühlende Walze 20 hin. Der Verlauf der Strömung des zusätzlich eingespritzten Kühlmittels 48 ist in Figur 1 durch die Pfeillinien dargestellt. Es ist gut zu erkennen, dass das zusätzliche Kühlmittel unter einem Einspritzwinkel a von hier beispielhaft a = 0° zum Abstreifer 120 direkt in das Totwassergebiet 44 hineingespritzt wird und dieses aufmischt. Das ursprünglich kaum bewegte Kühlmittel in dem Totwasserbereich, d. h. im Eckbereich zwischen dem Abstreifer 120 und der Walze 20, wird durch das zusätzlich eingespritzte Kühlmittel 48 aus dem Totwasserbereich verdrängt und zusammen mit dem Kühlwasser aus der Kühleinrichtung 110 letzten Endes in der ersten Strömungsrichtung D1 aus dem Kühlmittelstausee von der Walze weg abgeleitet. Alleine schon durch den besagten Kühlmittelaustausch in dem Totwassergebiet 44 wird bereits eine verbesserte Kühlung der Walze im Winkelbereich ß der Walze bewirkt. Dies gilt jedoch erst recht dann, wenn das zusätzliche Kühlmittel deutlich kälter ist als das ursprünglich in dem Totwassergebiet 44 angesammelte und von der Walze 20 erwärmte Kühlmittel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einspritzdüse zum Einspritzen des zusätzlichen Kühlmittels 48 auf dem Abstreifer 120 montiert, wie in Figur 1 gezeigt. Die Einspritzdüse 130 wird über eine Zuleitung 132 mit dem zusätzlichen Kühlmittel versorgt. Das Kühlmittel ist vorzugsweise Wasser. Das zusätzliche Kühlmittel wird vorzugsweise nicht nur über eine, sondern über eine Mehrzahl von Sprühdüsen 130, welche über die Breite der Walze 20 verteilt angeordnet sind, in das Totwassergebiet 44 des Kühlmittelstausees 42 eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt vorzugsweise so, dass die Ausdehnung des Totwassergebietes möglichst minimiert wird. Je kleiner das Totwassergebiet wird und je kleiner das verbleibende Totwassergebiet ist, desto größer ist die Kühlwirkung auf die Walze 20. Gemäß Figur 1 ist die Einspritzdüse 130 so ausgerichtet, dass das zusätzliche Kühlmittel in der zweiten Strömungsrichtung D2 parallel zur Längserstreckung des Abstreifers 120 in das Totwassergebiet 44 eingespritzt wird. Der Winkel a ist in diesem Fall zumindest näherungsweise 0°.
Aufgrund von umgebungsbedingten Einschränkungen kann es sein, dass es nicht möglich ist, den Strahl des zusätzlichen Kühlmittels parallel zum Abstreifer 120 zu führen. Dann kann der Winkel a auch größer 0 mit 0° < a < 90°, vorzugsweise bevorzugt 70°, besonders bevorzugt 45°gewählt werden, siehe Figur 3. Einfluss auf den Winkel a und somit auf die Größe des Totwassergebietes 44 hat auch der Abstand a gemäß Figur 1. Dieser Abstand a beschreibt die Länge zwischen dem Austritt des zusätzlichen Kühlmittels 48 aus der Einspritzdüse 130 und dem Kontaktpunkt bzw. Eckpunkt zwischen dem Abstreifer 120 und Oberfläche der Walze 20. Wird der Abstand a kleiner, d. h. rückt der Austritt des zusätzlichen Kühlmittels relativ nahe an den Kontaktpunkt Abstreifer/Walze, so ist der Winkel a zu vergrößern, siehe Figur 3. Dort gilt a1 < a und a > 0°, hier beispielhaft a = 47°. Das Totwassergebiet 44 ist dann relativ klein. Umgekehrt, wenn der Abstand a groß gewählt wird, so ist der optimale Anströmwinkel möglichst klein zu wählen, bzw. sollte dann der Winkel a gegen 0° gehen. Abgekürzte Schreibweise: je größer der Abstand a ist, desto kleiner sollte der Winkel a gewählt werden; und umgekehrt. Die Parameter Abstand a und Winkel a sind den jeweiligen Umgebungsbedingungen anzupassen und können dann jeweils optimal gewählt werden. Optimal bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das verbleibende Totwassergebiet möglichst klein werden soll
Bei dem zusätzlichen Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um frisches Wasser, welches vorzugsweise deutlich kälter ist als das in dem ursprünglichen Totwassergebiet 44 befindliche Wasser. Es wird vorzugsweise durch das Totwassergebiet 44 hindurch auf die Oberfläche der Walze 20 gespritzt; dort findet dann ein Wärmeaustausch mit der Walzenoberfläche statt. Die Kühlwirkung der Walze 20 wird auf diese Weise insgesamt deutlich verbessert, weil das Totwassergebiet 44, repräsentiert durch den Winkelbereich ß, der traditionell nicht oder nur wenig zur Kühlung beitrug, deutlich verringert werden kann. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird der Abstand a minimiert und der Winkel a, welcher die zweite Strömungsrichtung D2 für das zusätzliche Kühlmittel 48 bezeichnet, derart vergrößert, dass eine optimale Kühlwirkung entsteht, siehe Figur 3.
Diese Betrachtungen gelten analog für eine Walze, insbesondere eine Arbeitswalze und einen Kühlmittelstausee 42, die auf der Unterseite des Walzgutes angeordnet sind; siehe Figur 2. Wie gesagt, bewirkt die vorliegende Erfindung insbesondere eine Verbesserung bzw. eine Steigerung der Effektivität der Kühlung der Walze 20 in den Fällen, in denen sich während des Betriebs der Walze ein Kühlmittelstausee 42 zwischen der Walzenoberfläche und dem Abstreifer 120 bildet. Durch die Erfindung wird ein in dem Kühlmittelsee vorhandenes Totwassergebiet 44 in seiner Ausdehnung, welche durch den Winkel ß repräsentiert wird, verringert. Dies hat den Vorteil, dass ein größerer Umfangswinkelbereich der Walze effektiv gekühlt werden kann. Die Verringerung des Totwassergebietes 44 erfolgt mit Hilfe der vorliegenden Erfindung typischerweise entgegen der Drehrichtung U1 der Walze. Dies bedeutet, dass sich der Winkel ß insofern verkleinert, als dass sich der dem Eckpunkt Walzenoberfläche/Abstreifer 120 abgewandte Schenkel des Winkels ß auf den Schenkel zubewegt, welcher durch den besagten Eckpunkt geht. In Drehrichtung der Walze gesehen bedeutet dies vorteilhafterweise, dass der Zeitpunkt des Beginns der Kühlung in Drehrichtung der Walze zeitlich früher liegt, als wenn das Totwassergebiet 44 noch vollständig ausgedehnt ist, wie im Stand der Technik üblich. Auf diese Weise wird damit auch die Zeitdauer minimiert, die der Wärme zur Verfügung steht, um in die Walze 20 einzudringen. Gemeint ist dabei diejenige Wärme, die durch die Temperatur des Walzgutes und den Umformprozess des Walzens in die Oberfläche der Walze 20 eingebracht wird.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf ein zu walzendes Walzgut 30, insbesondere ein Metallband während dieses von einer Walze 20 gewalzt wird. Der Walze ist eine Mehrzahl einzelner Einspritzdüsen 130 über der Breite der Walze verteilt zugeordnet, die wiederum über eine Zuleitung 132 versorgt werden. Die Düsen 130 dienen zum Aufspritzen des zusätzlichen Kühlmittels auf die Walze 20. Erfindungsgemäß können diese Düsen 130 in beliebiger Weise angesteuert werden bzw. angeordnet oder ausgebildet sein, sodass sie ein beliebiges Spritzbild bzw. Kühlmuster 133 über der Breite der Walze 20 verteilt erzeugen können. So kann die Verteilung des ausgebrachten zusätzlichen Kühlmittels z. B. parabolisch, konkav oder konvex, rechteckförmig, dreiecksförmig oder aus einer Kombination der genannten unterschiedlichen Formen gestaltet sein. Die Verteilung ist vorzugsweise jederzeit änderbar. Das Kühlmuster 133 kann so ausgestaltet sein, dass es zumindest näherungsweise proportional zu dem sogenannten thermischen Crown, d. h. der radialen Ausdehnung der Walze über ihre Breite ausgebildet ist. D. h.: Dort wo die radiale Ausdehnung der Walze am größten ist, soll auch die Kühlung am größten sein, und umgekehrt. In diesem Fall dient das zusätzliche Kühlmittel nicht nur zur Verringerung des Totwassergebietes, sondern auch dazu, den besagten thermischen Crown zu reduzieren.
Bezugszeichenliste
20 Walze 30 Walzgut
40 Kühlmittel 42 Kühlmittelstausee 44 Totwassergebiet 48 zusätzliches Kühlmittel 100 Vorrichtung 110 Kühleinrichtung 112 Düse 115 Kühlmittelspalt 120 Abstreifer 130 Einspritzdüse
132 Zuleitung
133 Spritzmuster a Spritzwinkel der Einspritzdüse zum Abstreifer ß Winkel Größe Überdeckungsbereich Totwassergebiet a Abstand
D1 erste Strömungsrichtung
D2 zweite Strömungsrichtung
U1 Umfangsrichtung/Drehrichtung der Walze
WR Förderrichtung des zu walzenden Walzgutes

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kühlen einer Walze (20) in einem Walzgerüst zum Walzen von einem Walzgut (30), wobei das Walzgerüst eine Kühleinrichtung (110) zum Kühlen der Walze (20) und einen gegen die Walze angestellten Abstreifer (120) zum Abschirmen der Kühleinrichtung (110) gegen das zu walzende Walzgut (30) aufweist, wobei der Abstreifer (120) in Umfangsrichtung (U1) der Walze (20) beabstandet zu der Kühleinrichtung (110) angeordnet ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Aufbringen von Kühlmittel (40) auf die Oberfläche der Walze (20) mit Hilfe der Kühleinrichtung (110) unter Ausbildung eines Kühlmittelstausees (42) mit einem darin enthaltenen Totwassergebiet (44) in einem von der Walze (20) und dem Abstreifer (120) aufgespannten Eckbereich; Umlenken des Kühlmittels (40) in Form eines Kühlmittelstromes aus dem
Kühlmittelstausee (42) entlang des Abstreifers (120) in einer ersten Strömungsrichtung (D1) weg von dem Totwassergebiet (44) und weg von der Oberfläche der Walze (20); gekennzeichnet durch Einspritzen von zusätzlichem Kühlmittel (48) in das Totwassergebiet (44) hinein in einer zweiten Strömungsrichtung (D2) auf die zu kühlenden Walze (20) hin.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlichen Kühlmittel (48) durch das Totwassergebiet (44) hindurch unmittelbar auf die Oberfläche der Walze (20) gespritzt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des zusätzlich eingespritzten Kühlmittels (48) geringer ist als die Temperatur des Kühlmittels in dem Totwassergebiet (44); und dass sich die Temperatur des Kühlmittels in dem Totwassergebiet (44) aufgrund des eingespritzten kälteren zusätzlichen Kühlmittels (48) verringert.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kühlmittel (48) vorzugsweise über die gesamte Breite der Walze (20) weiter vorzugsweise proportional zur radialen thermischen Ausdehnung der Walze über deren Breite verteilt, in das Totwassergebiet (44) eingespritzt wird,
5. Vorrichtung (100) zum Kühlen einer Walze (20) zum Walzen von einem Walzgut (30), insbesondere Metallband, aufweisend: eine Kühleinrichtung (110) zum Aufbringen von Kühlmittel (40) auf die Oberfläche der Walze (20); einen in Umfangsrichtung der Walze beabstandet zu der Kühleinrichtung (110) angeordneten Abstreifer (120) zum Abschirmen der Kühleinrichtung gegen das zu walzende Walzgut (30) und zum Umlenken des Kühlmittels aus einem Kühlmittelstausee (42), welcher in einem Eckbereich zwischen dem Abstreifer (120) und der Walze (20) mit einem enthaltenen Totwassergebiet (44) ausbildbar ist, in einer ersten Strömungsrichtung (D1) weg von dem Totwassergebiet (44) und weg von der Oberfläche der Walze (20); gekennzeichnet durch mindestens eine Einspritzdüse (130) zum Einspritzen von zusätzlichem Kühlmittel (48) in einer zweiten Strömungsrichtung (D2) in das Totwassergebiet (44) hinein und auf die zu kühlende Walze (20) hin.
6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (130) auf dem Abstreifer (120) montiert ist.
7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einspritzdüse (130) mit Austrittsöffnungen für das zusätzliche Kühlmittel (48) über die gesamte Breite des Abstreifers erstreckt.
8. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (110) in Form eines Düsenbalkens ausgebildet ist zum Sprühen des Kühlmittels aus Düsen (112) auf die Oberfläche der Walze (20).
9. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (110) in Form einer Kühlschale ausgebildet ist zur beabstandeten Anstellung gegen die Oberfläche der Walze (20) unter Ausbildung eines Kühlmittelspaltes (115).
10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Walze (20) um eine Walze, insbesondere eine
Arbeitswalze in einem Walzgerüst handelt, welche oberhalb des zu walzenden Walzgutes (30), insbesondere Metallband angeordnet ist; oder dass es sich bei der Walze (20) um eine Walze, insbesondere eine
Arbeitswalze in einem Walzgerüst handelt, welche unterhalb des zu walzenden Walzgutes (30), insbesondere Metallband angeordnet ist.
11. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (120) jeweils zwischen der zu kühlenden Walze (20) und dem zu walzenden Walzgut (30) angeordnet ist.
12. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (130) in einem solchen Winkel a gegen den Abstreifer (120) angestellt ist, dass für den Winkel a zwischen der Längsstreckung des Abstreifers (120) und der zweiten Strömungsrichtung D2 gilt: 0° < a < 90°.
13. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (130) in Form eines Düsenbalkens ausgebildet ist zum Sprühen des zusätzlichen Kühlmittels über der gesamten Breite der Walze (20) in das Totwassergebiet (44).
PCT/EP2021/054790 2020-04-02 2021-02-26 Verfahren und vorrichtung zum kühlen eine walze WO2021197720A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020204309.4A DE102020204309A1 (de) 2020-04-02 2020-04-02 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eine Walze
DE102020204309.4 2020-04-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021197720A1 true WO2021197720A1 (de) 2021-10-07

Family

ID=74844891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/054790 WO2021197720A1 (de) 2020-04-02 2021-02-26 Verfahren und vorrichtung zum kühlen eine walze

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020204309A1 (de)
WO (1) WO2021197720A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01205806A (ja) * 1988-02-15 1989-08-18 Kawasaki Steel Corp 熱間圧延機のロール冷却方法
US20100089112A1 (en) 2007-02-09 2010-04-15 Centre De Recherches Metallurgiques Asbl Device and Method for Cooling Rollers Used for Rolling in a Highly Turbulent Environment
DE102009053074A1 (de) * 2009-03-03 2010-09-09 Sms Siemag Ag Verfahren und Kühlvorrichtung zum Kühlen der Walzen eines Walzgerüstes
EP3552722A1 (de) * 2016-12-12 2019-10-16 Posco Walzanlage und walzverfahren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01205806A (ja) * 1988-02-15 1989-08-18 Kawasaki Steel Corp 熱間圧延機のロール冷却方法
US20100089112A1 (en) 2007-02-09 2010-04-15 Centre De Recherches Metallurgiques Asbl Device and Method for Cooling Rollers Used for Rolling in a Highly Turbulent Environment
DE102009053074A1 (de) * 2009-03-03 2010-09-09 Sms Siemag Ag Verfahren und Kühlvorrichtung zum Kühlen der Walzen eines Walzgerüstes
EP3552722A1 (de) * 2016-12-12 2019-10-16 Posco Walzanlage und walzverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020204309A1 (de) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2634281C3 (de) Düsenplatte zum Ziehen von Glasfasern
EP2162246B1 (de) Kühlvorrichtung zum kühlen eines metallbandes
DE102007010375A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung eines Metallbandes
EP3184182B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum reinigen eines körpers mit einer abzutragenden oberflächenschicht
EP0708203A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Befeuchten einer vorbeilaufenden Materialbahn
DE2053947A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Gießsträngen aus Metall, insbesondere aus Stahl
EP0931600A2 (de) Vorrichtung zum Entzundern von Walzgut
WO2021197720A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kühlen eine walze
WO2012171514A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kühlen einer arbeitswalze
EP0047731A2 (de) Hydraulische Entzunderungseinrichtung für langgestrecktes Walzgut
DE60306362T2 (de) Düsen für eine reinigungsanlage einer druckmaschine
EP4178781A1 (de) Beschichtungsanlange und verfahren zur beschichtung
EP2734304B1 (de) Rollenmühle und verfahren zum betreiben einer rollenmühle
AT391431B (de) Vorrichtung zum entzundern von flachstahl
DE2143962C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen mittels Sprühdüsen und Führen eines Stranges in der Sekundärkühlzone einer Stranggießanlage
DE4009707A1 (de) Vorrichtung zur partiellen kuehlung zum thermischen richten von gewalzten sonderprofilen
EP3686291B1 (de) Einrichtung und verfahren zum abkühlen von metallischem blech
DE3733131A1 (de) Drehbarer duesenbalken einer hydraulischen entzunderungsanlage
WO2000071958A1 (de) Verfahren und einrichtung zum reinigen der wärmetauschenden flächen eines umlaufenden regenerativwärmetauschers
DE3937626C1 (de)
CH694010A5 (de) Stranggiesskokille mit Verschleissschutz.
WO2018068985A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum entzundern einer bramme
WO2007112813A1 (de) Vorrichtung zum stützen/abstützen eines giessstranges
WO2020020592A1 (de) Walzgerüst mit hybrider kühleinrichtung
DE3207668C2 (de) Verfahren und Düsenstock zum Kühlen von Gußsträngen aus Metall

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21708965

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21708965

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1