DE3616070A1 - Walzenkuehlvorrichtung und -verfahren - Google Patents

Description

1. HITACHI, LTD., Tokyo

2. KAWASAKI STEEL CORPORATION,

Chuo-ku, Kobe City-Japan

TL5 Walzenkühlvorrichtung und -verfahren

Die Erfindung betrifft eine Walzenkühlvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Kühlen der Arbeitswalzen eines 2Q WalzgerüstSf insbesondere zum Kühlen der Arbeitswalzen eines Bandwalzgerüsts, in dem Bleche oder Bandstahl gewalzt werden.

Beim Walzvorgang werden die Walzen eines Walzgerüsts stän-2= dig erhitzt, und zwar durch die bei der plastischen Formänderung des Walzguts entwickelte Walzhitze, die zwischen dem Walzgut und den Walzen erzeugte Reibungswärme u. dgl. Da beim Warmwalzen das Walzgut auf einer hohen Temperatur von ca. 1200 "C gehalten wird, wird insbesondere die resul-_SQ tierende Temperatur des Walzguts erheblich höher. Außerdem werden die Walzen weiter erhitzt durch die infolge von Schlupf zwischen ihnen und dem Walzgut erzeugte Wärme.

Die Erwärmung der Walze beginnt an der Walzenoberfläche, „e die mit dem Walzgut in Kontakt gelangt, und wird dann von der Oberfläche nach radial innen zum Zentrum der Walze geleitet. Hinsichtlich der Walzenlängsrichtung wird die Wärme von der Walzenmitte in Längsrichtung zu beiden Wal-

zenenden geleitet. Infolgedessen ist hinsichtlich der Walzenlängsrichtung die Temperatur der Walzenmitte am höchsten und nimmt allmählich zu beiden Walzenenden hin ab. Infolge der Wärmedehnung wird somit der Walzendurchmesser im zentralen Teil größer als an beiden Enden. Beim Warmwalzen erreicht diese Differenz des Walzendurchmessers infolge der Wärmedehnung ca. 0,1-0,4 mm.

Wenn die Walze im zentralen Teil größeren und an beiden IQ Endabschnitten kleineren Durchmesser hat, ist die Dicke des zentralen Teils des Walzguts geringer als an den Rändern des Walzguts, so daß die Walzgenauigkeit verschlechtert wird. Wenn ferner die Temperatur der Walze hoch ist, haftet die Walze wärmebedingt am Walzgut, was eine Verschlechte- ^g rung der Produktgüte zur Folge hat.

Daher müssen die Walzen eines Walzwerks während des Walzvorgangs ständig gekühlt werden. Das Kühlen der Walzen erfolgt bisher durch Spritzen von Kühlwasser aus Sprühdüsen

„_n auf die Walzenoberfläche von einer von den Walzen entfernten Stelle aus. Die mittlere WärmeÜbergangszahl vom Walzen-

mantel ist auf 3000 kcal/m h ⁰C begrenzt, so daß die Kühlleistung begrenzt ist. Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden verschiedene Versuche unternommen, um den Kühlwas-

_,. serdurchsatz oder den Kühlwasserdruck zu steigern. Dieser ist jedoch ebenfalls begrenzt und genügt nicht zum Kühlen der Walzen.

Zur Lösung des Problems der unzureichenden Kühlung wird in der geprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 12322/1980 ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen. Dabei ist eine Kühlwasserführung, deren Form dem Außenumfang einer Walze entspricht, in gleichbleibendem Abstand zur Walze angeordnet, und Kühlwasser wird in einen Zwischenraum zwischen der Kühlwasserführung und der Walze gedrückt, so daß die mittlere Wärmeübergangszahl etwa um den vierfachen Wert der herkömmlichen Wärmeübergangszahl erhöht wird. Dieses bekannte Verfahren weist jedoch die folgenden Nachteile auf.

(1) Die Walze verschleißt durch die Walzarbeit, und ihr Durchmesser wird periodisch um 0,1-0,5 mm abgetragen. Bei der vorstehenden Kühlvorrichtung besteht die Kühlwasserführung aus biegsamem Werkstoff und wird durch den Flüssigkeitswiderstand des zwischen Kühlwasserführung und Walze zuzuführenden Wassers verformt, so daß die Kühlwasserführung der Durchmesseränderung der Walze folgen kann. Wenn jedoch die Kühlwasserführung durch Nutzung des Flüssigkeitsdrucks verformt wird, kann ein erhöhter Flüssigkeitsdruck nicht erzielt werden, und es ist schwierig, die Verformung zu vergrößern. Die resultierende Verformung reicht nur aus, um einer Änderung des Walzendurchmessers von einigen mm zu folgen. Andererseits erreicht jedoch der Walzen-

,c verschleiß bis zum Einsatz neuer Walzen ca. 10 % des Walzendurchmessers. Die Verformung der Kühlwasserführung kann einer solchen Durchmesseränderung der Walze nicht folgen, und somit kann die Walze nicht ausreichend gekühlt werden. Wenn ferner der Kühlwasserdurchsatz aus irgendeinem Grund

2Q vermindert wird, besteht die Gefahr, daß der Flüssigkeitsdruck abnimmt, so daß die Kühlwasserleitplatte und die Walze einander berühren wurden. Dabei tritt das Problem auf, daß die Leitplatte an der Walze haften bleibt.

2g (2) Da die Kühlwasserführung sehr nahe der Walze positioniert ist, muß beim Walzenwechsel die Kühlwasserführung von der Walze wegbewegt werden. Dies kompliziert die Konstruktion und verlängert die für den Walzenwechsel benötigte Zeit.

Vom Kostenstandpunkt ist es vorteilhaft, wenn der Spielraum

oder Spalt zwischen der Kühlwasserleitplatte und der Walze so klein wie möglich ist, so daß durch den Spielraum (Kühlwasserkanal) zu leitendes Kühlwasser eingespart werden _o_ kann. Um den sehr kleinen Spielraum exakt einhalten zu können, müssen Leitungen und Schläuche biegsam sein, damit die Kühlwasserführung wie beschrieben bewegt werden kann. Die üblicherweise verwendeten Gummischläuche wurden jedoch

die Kühlwasserführung wegen ihrer Steifigkeit lokal belasten, so daß es schwierig wäre, den Spielraum konstantzuhalten.

Die ungeprüfte JP-Patentveröffentlichung Nr. 83658/1979 zeigt eine Walzenkühlvorrichtung, in deren Innerem Kühlwasserverteiler ausgebildet sind und Walzenkühlblöcke, die mehrere mit den Kühlwasserverteilern verbundene Kühlwassereinspritzöffnungen aufweisen, in Lagerkörpern abgestützt

IQ sind. Bei dieser konventionellen Walzenkühlvorrichtung wird jedoch, da die Kühlwasserzuführung zu den Kühlblöcken unter Verwendung von Wasserzuführöffnungen erfolgt, die die Lagerkörper durchsetzen, die mechanische Festigkeit der Lagerkörper verringert, so daß es im Hinblick auf den WaI-

IC zenwechsel erforderlich ist, Mittel zum Befestigen/Lösen von externen Wasserzuführschläuchen, die an die in den Lagerkörpern befindlichen Wasserzuführlöcher angeschlossen sind, vorzusehen. Dadurch wird die Konstruktion komplex, und für den Walzenwechsel wird mehr Zeit benötigt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst, wobei die Walzen ausreichend gekühlt werden können, während gleichzeitig ein Spielraum zwischen der Kühlwasserleitplatte und der Walze

„c auch dann unterhalten wird, wenn der Walzendurchmesser sich wesentlich ändert; dabei soll das Anbringen/Lösen von Kühlwasserzu- und -ableitrohren in bezug auf einen Kühlblock beim Walzenwechsel ohne weiteres möglich sein; ferner sollen die Walzen bei Zuführung von Kühlwasser zu Kühlwassermänteln, die entlang den Walzen vorgesehen sind, mit hohem Wirkungsgrad gekühlt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist die Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst gekennzeichnet durch wenig-„p. stens eine Kühlwasserleitplatte, die entlang einer Umfangsrichtung der zugehörigen Walze eine gekrümmte Fläche hat und die nahe der zugehörigen Walze angeordnet ist, durch Kühlwasserzufuhrmittel zur Zufuhr von Kühlwasser in einen

Kühlwasserkanal, der zwischen der Kühlwasserleitplatte und der Walze definiert ist, durch Kühlwasserableitmittel zur Ableitung des von den Kühlwasserzufuhrmitteln zugeführten Kühlwassers aus dem Kühlwasserkanal, durch ein die Kühlwasserleitplatte tragendes Tragelement und durch Krümmungseinstellorgane, die die Krümmung der Kühlwasserleitplatte entsprechend dem Durchmesser der Walze ändern und die an dem Tragelement vorgesehen sind, so daß die Krümmung der Kühlwasserleitplatte entsprechend einer Durchmesseränderung ^q der Walze änderbar ist und der Zwischenraum zwischen der Kühlwasserleitplatte und der Walze richtig erhalten bleibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Walzenkühlvorrichtung gekennzeichnet durch wenigstens eine Kühl-

j^ wasserleitplatte, die entlang einer ümfangsrichtung der zugehörigen Walze eine gekrümmte Fläche hat und die nahe der zugehörigen Walze angeordnet ist, durch Kühlwasserzufuhrmittel zur Zufuhr von Kühlwasser in einen Kühlwasserkanal, der zwischen der Kühlwasserleitplatte und der Walze

2Q definiert ist, durch Kühlwasserableitmittel zur Ableitung des von den Kühlwasserzufuhrmitteln zugeführten Kühlwassers aus dem Kühlwasserkanal·, und durch ein die Kühlwasserleitplatte tragendes Tragelement, wobei die Dicke der Kühlwasserleitplatte von jedem Randabschnitt ausgehend zum Mittenabschnitt der Leitplatte in Ümfangsrichtung der Walze zunimmt, so daß bei einer Änderung der Krümmung der Kühlwasserleitplatte der Zwischenraum zwischen ihr und der Walze in geeigneter Weise aufrechterhalten werden kann.

_O(_ Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist die Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst gekennzeichnet durch wenigstens eine Kühlwasserleitplatte, die von Lagerkörpern jeweils zugehöriger Walzen abgestützt und entlang einer Umfangsfläche der Walze gekrümmt ist und die gemeinsam mit

_o_ der umfangsfläche der Walze einen Kühlwasserkanal begrenzt, durch einen Wasserzufuhrverteiler, der dem Kühlwasserkanal Kühlwasser zuführt, durch einen Wasserableitverteiler, der das Kühlwasser aus dem Kühlwasserkanal ableitet, durch ein

mit dem Wasserzufuhrverteiler kommunizierendes Wasserzufuhrrohr, durch ein mit dem Wasserableitverteiler kommunizierendes Wasserableitrohr, durch Verbindungsmittel, die mit einem Kühlblock lösbar verbunden sind, und durch Ver-Schiebemittel zum Verschieben der Verbindungsmittel zur Walze bzw. davon weg, so daß bei einem Walzenwechsel das Befestigen/Lösen der Wasserzu- und -ableitrohre des Kühlblocks in einfacher Weise durchführbar ist.

jQ Das Walzenkühlverfahren nach der Erfindung zum Kühlen der Walzen eines Walzgerüsts während des Walzvorgangs, wobei Kühlwassermäntel entlang Außenumfangsflachen der Walzen so angeordnet werden, daß Kühlwasser die Walzenaußenflächen kontaktiert, und das Kühlwasser in die Kühlwassermäntel

je zugeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spielraum zwischen jedem Kühlmantel und der Außenfläche der zugehörigen Walze im Bereich von 2-5 mm liegt, und daß die Kühlwasser-Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlwassermänteln im Bereich von 5-30 m/s liegt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst;

Fig. 2 teils im Querschnitt und teils in Draufsicht die Walzenkühlvorrichtung von Fig. 1 in Axialrichtung der Walze;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Hauptteil eines

Mehrwalzen-Walzgerüsts mit der Walzenkühlvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines beispielsweisen

_O1_ Wasserzu- und -ableitblocks zur Zu- bzw. Ab-

leitung von Kühlwasser zu bzw. von der Walzenkühlvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 5 die Verformung einer Wasserleitplatte, die an

der Walzenkühlvorrichtung von Fig. 1 angebracht ist;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil ^q der Walzenkühlvorrichtung von Fig. 6 zeigt;

Fig. 8 die Beziehung zwischen dem Kühlwasserdurchsatz und der Kühlleistung in der Walzenkühlvorrichtung nach Fig. 6, bezogen auf den Zwischen-

jg raum zwischen den Kühlwassermänteln und den

Arbeitswalzen; und

Fig. 9 die Beziehung zwischen dem Kühlwirkungsgrad

und der Kühlwasser-Strömungsgeschwindigkeit in 2Q der Kühlvorrichtung nach Fig. 6, bezogen auf

den Zwischenraum zwischen den Kühlwassermänteln und den Arbeitswalzen.

Fig. 1 zeigt eine obere und eine untere Arbeitswalze 10 und „ς 12 zum Walzen von Walzgut 14. Die Kühlvorrichtung 16 ist in Kontakt mit der oberen Arbeitswalze 10 angeordnet. Ferner ist eine weitere Kühlvorrichtung für die untere Arbeitswalze 12 vorgesehen, die noch erläutert wird. Ein Kühlblock 18 der Kühlvorrichtung 16 weist an seiner der oberen Ar- _~ beitswalze 10 zugewandten Seite ein Kühlwasserleitblech 20 auf. Dieses ist an seinen Rändern dünn und im zentralen Abschnitt dick. Das Leitblech 20 ist mit dem Kühlblock 18 einstückig ausgeführt. Das Leitblech 20 verläuft entlang der Achse der oberen Arbeitswalze 10 und ist entlang dem Umfang der oberen Arbeitswalze 10 gekrümmt, so daß zwischen dem Leitblech 20 und der oberen Arbeitswalze 10 ein Kühlwasserkanal 22 gebildet ist. Der Kühlblock 18 weist in einem zentralen Teil des Leitblechs 20 eine Mehrzahl Gewin-

delöcher in Axialrichtung der oberen Arbeitswalze 10 auf. Eine Mehrzahl Bolzen 26, die einen Bezugsträger 24 durchsetzen, ist in die Gewindelöcher geschraubt, so daß der Kühlblock 18 von dem Bezugsträger 24 gehaltert ist. Die Vorderenden von Schrauben 28 und 30, die in den Bezugsträger 24 geschraubt sind, liegen an einem oberen und einem unteren Randabschnitt an der Rückseite des Kühlblocks 18 an, so daß dieser geschoben oder gezogen werden kann. Ferner sind der Kühlblock 18 und der Bezugsträger 24 mitein-

^O ander durch ausfahrbare und rückziehbare Rohrverbinder 32 und 34, z. B. Balgen, verbunden. Die Rohrverbinder 3 2 und 34 stehen mit einem Wasserableitverteiler 36 und einem Wasserzufuhrverteiler 38 über Flüssigkeitsleitungen im Kühlblock 18 in Verbindung. Der Wasserableitverteiler 36

!5 kommuniziert mit dem Kühlwasserkanal 22 über Wasserableitöffnungen 40, die am oberen Randabschnitt der Leitplatte ausgebildet sind, während der WasserZufuhrverteiler 38 mit dem Kühlwasserkanal 22 über Schlitzdüsen 42 kommuniziert, die am unteren Randabschnitt des Leitblechs 20 ausgebildet

«ο sind. Der Kühlblock 18 weist Dichtabschnitte 44 und 46 auf, die am oberen und unteren Randabschnitt der Leitplatte 20 in Kontakt mit der oberen Arbeitswalze 10 gehalten sind.

Hinter dem Bezugsträger 24 befindet sich ein Wasserzu- und 2g -ableitblock 48, der noch im einzelnen erläutert wird.

Dieser Wasserzu- und -ableitblock 48 ist an der Kolbenstange 54 eines Druckluftzylinders 52 aufgehängt, der an einem oberen Teil einer Halterung 50 befestigt ist. Ein Wasserzuleitrohrende 5 6 und ein Wasserableitrohrende 58 sind in „Q den Bezugsträger 24 eingesetzt. Ein Bolzen 64, der eine drehbare Rolle 62 trägt, ist drehbar in ein im Block 48 ausgebildetes Bolzenloch 60 eingesetzt. Der Bolzen 64 ist nach rechts in Fig. 1 durch eine Feder 66 beaufschlagt, so daß die Rolle 62 in Kontakt mit einer an einer Seitenwand „p. der Halterung 50 befindliche«Grundplatte 68 gebracht wird.

Unter dem Kühlblock 18 und dem Wasserzu- und -ableitblock 48 ist eine obere Leitplatte 70 vorgesehen, deren Hebel-

abschnitt 72 in ein in der Halterung 50 ausgebildetes Loch eingesetzt ist. An einer Oberseite der oberen Leitplatte ist eine Kette 76 montiert und ihrerseits mit einem Haken eines Schwenkarms 78 in Eingriff, der am oberen Teil der Halterung 50 vorgesehen ist. Der Schwenkarm 78 ist an der Halterung 50 schwenkbar mittels eines Bolzens 80 montiert und weist entgegengesetzt zum Haken ein Gegengewicht 82 auf. Somit wird der Schwenkarm 78 durch das Gegengewicht mit einer Drehkraft (im Uhrzeigersinn in Fig. 1) um den Bolzen 80 beaufschlagt; d. h. die obere Leitplatte 70 wird mit einer Drehkraft im Uhrzeigersinn um den Hebelabschnitt 72 beaufschlagt, so daß das Vorderende 84 der oberen Leitplatte 70 in Kontakt mit der oberen Arbeitswalze 10 gebracht wird.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die entgegengesetzten axialen Enden der oberen Arbeitswalze 10 auf Lagerkörpern 86 und 88 montiert, während der Bezugsträger 24 in Führungsnuten 90 und 92 eingesetzt ist, die in den Lagerkörpern 86 und 88, die die obere Arbeitswalze 10 drehbar haltern, ausgebildet sind. Ferner ist in dem Wasserzu- und -ableitblock 48 eine Nut 9 4 ausgebildet, in die ein Eingriffsteil 96 der Halterung 50 eintritt, so daß der Wasserzu- und -ableitblock 48 und die Halterung 50 gemein-

2g sam bewegbar sind. An einer Vorderseite des Wasserzu- und -ableitblocks 48 ist ein zylindrischer Kopplungsvorsprung 98 ausgebildet, der in eine im Bezugsträger 24 gebildete zugehörige Bohrung eingesetzt ist.

oQ Wie Fig. 3 zeigt, ist die den Wasserzu- und -ableitblock tragende Halterung 50 an einem Träger 100 festgelegt. Der Träger 100 stützt über eine Feder 104 einen Wasserzu- und -ableitblock 102 ab, der dem Block 48 gleicht. Über dem Wasserzu- und -ableitblock 102 und einem in Kontakt mit der

,,_ unteren Arbeitswalze befindlichen Kühlblock 106 befindet sich eine an dem Träger 100 festgelegte untere Leitplatte 108. Ferner ist an der Rückseite der unteren Leitplatte eine an dem Träger 100 befestigte Leitplatte 110 angeord-

net. Der Träger 100 ist mit einer Kolbenstange 114 eines Zylinders 112 so verbunden, daß bei betätigtem Zylinder der Träger 100 rückwärts oder vorwärts in bezug auf die obere und untere Arbeitswalze 10 und 12 bewegt wird, wodurch entweder die Wasserzu- und -ableitblöcke 48 und von den Bezugsträgern 24 und 116 wegbewegt oder die Bezugsträger 24 und 116 auf die Blöcke zu bewegt werden.

Wie Fig. 4 zeigt, sind die Wasserzu- und -ableitblöcke 48 IQ und 102 an zwei WasserZuleitungen 118 und 120 und zwei

Wasserableitungen 122 und 124 angeschlossen. Es ist zu beachten, daß die Bezugsträger 24 und 116 so angeordnet sind, daß ihr jeweils erstes Ende (rechts in Fig. 4) einen geringen Abstand von den Lagerkörpern hat, wodurch eine gegen- ^g seitige störende Beeinflussung infolge von Wärmedehnung verhindert ist. Fig. 3 zeigt einen Walzenständer 117, der die Arbeitswalzen 10 und 12 od. dgl. des Walzgerüsts trägt. Ferner sind Stützwalzen 150 und 151 vorgesehen, die die obere und die untere Arbeitswalze 10 und 12 abstützen.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert.

Das Kühlwasser zur Kühlung der oberen Arbeitswalze 10 wird „r durch die Wasserzuleitung 118 zum Wasserzu- und -ableitblock 48 geleitet und aus dem Rohrende 56 des Blocks 48 durch den Rohrverbinder 34 in den Wasserzufuhrverteiler geleitet. Dann wird das Kühlwasser aus den Schlitzdüsen auf die ümfangsflache der oberen Arbeitswalze 10 gespritzt und kühlt diese, während das Wasser durch den Kühlwasserkanal 22 nach oben steigt. Das Wasser wird durch die Wasserableitöffnung 40 in den Wasserableitverteiler 36 geleitet. Ferner tritt das Kühlwasser in den Rohrverbinder 32 des Wasserableitverteilers 36 ein und wird durch das Ab-

_O1_ leitrohrende 58 zum Wasserzu- und -ableitblock 48 geführt ob

und aus dem Wasserableitrohr 122 nach außen abgeleitet. Dieser Vorgang findet in gleicher Weise bei der Kühlung der unteren Arbeitswalze 12 statt.

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Der Walzenwechsel zum Nacharbeiten der Arbeitswalzen findet wie folgt statt. Zuerst wird der Zylinder 112 (Fig. 3) betätigt und zieht die Kolbenstange 114 zurück. Dann wird der an der Kolbenstange 114 befestigte Träger 100 nach rechts in Fig. 3 bewegt. Infolgedessen werden die obere Leitplatte 70 und der Wasserzu- und -ableitblock 48 zur Kühlung der oberen Arbeitswalze, die an der mit dem Träger 100 einstückigen Halterung 50 gehaltert sind, sowie die untere Leitplatte 108, die Leitplatte 110 und der Wasserzu- und -ableitblock 102 an dem Träger 100 zur Kühlung der unteren Arbeitswalze 12 zusammen mit dem Träger 100 nach rechts in Fig. 3 bewegt. Somit werden die Verbindungen zwischen den Wasserzu- und -ableitblöcken 48, 102 und den

je Bezugsträgern 24, 116 gelöst und die Blöcke 48, 102 nach außerhalb des Walzenständers 117 gebracht, wobei die Blöcke an die WasserZuleitungen 118, 120 und die Wasserableitungen 122, 124 angeschlossen sind. Mittels eines Walzenwechselwagens, der auf Schienen (nicht gezeigt) verfahrbar ist,

2Q werden die obere und die untere Arbeitswalze 10 und 12 nach außerhalb des Walzenständers verbracht, wobei die Kühlblöcke 18, 106 und die Bezugsträger 24, 116 auf den Lagerkörpern montiert sind. Wenn z. B, die obere Arbeitswalze 10 durch eine neue Arbeitswalze ersetzt wird, wird die Krümmung der Kühlwasserführung durch Nachstellen der Schrauben 28 und 30 eingestellt, so daß ein geeigneter Kühlwasserkanal 22 erhalten wird. Nachdem die obere und die untere Arbeitswalze 10 und 12 in den Walzenständer 117 eingebaut sind, wird der Träger 100 vom Zylinder 112 vorwärtsbewegt,

„Q so daß die Wasserzu- und -ableitblöcke 48, 102 und die obere Leitplatte 70, die untere Leitplatte 108 sowie die Leitplatte 110 in vorbestimmten Stellungen festgelegt werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der bevorzugten Ausführungsform möglich, die Lage der Kühlwasserleitplatte 20 relativ zur Arbeitswalze durch Justieren der Bolzen 26 einzustellen. Ferner wird der Kühlwasserblock 18 durch das

Nachstellen der Schrauben 28 und 30 auf die Walze zu bzw. davon weg bewegt, wodurch die Krümmung der Kühlwasserleitplatte 20 entsprechend dem Walzendurchmesser geändert wird, so daß ein geeigneter Kühlwasserkanal 22 aufrechterhalten und die Arbeitswalze ausreichend gekühlt wird. Da ferner die Verformung der Kühlwasserleitplatte 20 auf der Bezugslage des auf den Lagerkörpern der Arbeitswalze montierten Bezugsträgers basiert, kann die Kühlwasserleitplatte relativ zur Arbeitswalze genau eingestellt werden. Ferner sind der Bezugsträger und der Kühlwasserblock durch die ausfahrbaren und zusammenziehbaren Rohrverbinder miteinander verbunden, so daß die Konstruktion der Verformung der Kühlwasserleitplatte 20 (und damit der Verformung des Kühlwasserblocks 18) entsprechen kann, wodurch das Wasser gleich-

^5 mäßig zugeführt wird. Da ferner bei der bevorzugten Ausführungsform die Wasserzu- und -ableitblöcke 48 und 102, an die die Wasserzuleitungen 118, 120 und die Wasserableitungen 122, 124 angeschlossen sind, in bezug auf die Walzen zusammen mit der oberen Leitplatte 70, der unteren Leitplatte 108 und der Leitplatte 110 hin- und herbewegt werden, wodurch das Verbinden/Lösen zwischen den Kühlwasserblöcken 18, 106 und den Wasserzu- und -ableitblöcken 48, 106 erfolgt, ist ein Walzenwechsel ohne weiteres durchführbar. Die bevorzugte Walzenkühlvorrichtung eignet sich vorteilhaft für ein Warmband-Tandemwalzwerk. Dabei wird ein Band, das 1,2-12 mm dick und 900-1600 mm breit ist, mit einer Höchstgeschwindigkeit von ca. 1200 m/min gewalzt. Das Warmband-Tandemwalzwerk ist aus sechs oder sieben Walzgerüsten aufgebaut, deren Walzen jeweils einen Durchmesser

_g0 von 600-700 mm und eine Länge von 1800 mm haben.

Wenn ferner die Kühlvorrichtung bei einem Dickband-Walzgerüst mit einem großen Walzendurchmesser von z. B. 1200 mm Anwendung findet, kann die Anzahl Schrauben zum Verschieben _ot- des Kühlwasserblocks 18 relativ zur Walze erhöht werden. Z.B. sind die Schrauben zwischen dem Bolzen 26 und der Schraube 28 sowie zwischen dem Bolzen 26 und der Schraube 30 vorzusehen, wodurch ihre Wirkung verstärkt wird. Bei der

bevorzugten Ausführungsform hat der Bolzen 26 zwar nur die Funktion der Abstützung des Kühlblocks 18, er kann jedoch ebenso wie die Schrauben 28 und 30 so ausgebildet sein, daß er auch zum Einstellen des Kühlwasserkanals 22 dienen kann.

Wie vorstehend beschrieben, kann auch bei großen Änderungen des Walzendurchmessers infolge von Verschleiß der Walze der Zwischenraum zwischen der Walze und der Kühlwasserleit- IQ platte in geeigneter Weise so nachgestellt werden, daß die Walze ausreichend gekühlt werden kann.

Da ferner bei der bevorzugten Ausführungsform die Wasserzuleitungen und die Wasserableitungen an den an der Halte-5 rung abgestützten Wasserzu- und -ableitblock angeschlossen sind, wird der Kühlwasserblock nicht mit örtlichen Belastungen beaufschlagt. Dadurch kann der Kühlwasserkanal 22 in geeigneter Weise erhalten bleiben.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Wasserzu- und Wasserableitungen des Kühlblocks ohne weiteres beim Walzenwechsel montiert oder demontiert werden können.

Im übrigen ist bei dieser Ausführungsform die Kühlwasserleitplatte 20 so konstruiert, daß ihre Dicke an den entgegengesetzten Randabschnitten verringert ist, während ihre Dicke im Mittenabschnitt in ümfangsrichtung der Walze vergrößert ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nunmehr die Auswirkung dieser Konstruktion, bei der die Randabschnitte «Ο der Leitplatte 20 dünn sind und der Mittenabschnitt dick ist, erläutert. Wenn die y-Achse in bezug auf einen Referenzpunkt des Oberendes 20a der Kühlwasserleitplatte 20 festgelegt ist und nach unten verläuft, wird ein die Leitplatte 20 beaufschlagendes Moment M durch die folgende „κ Gleichung ausgedrückt:

M = y · W

wobei W die Verformungskraft der Leitplatte 20 ist. Die Leitplatte 20 wird durch das Moment entsprechend der folgenden Gleichung (1) gebogen:

_M yW _ 1 (1 )

EI ~ EI " .p

mit E = Elastizitätsmodul;

Bh³ .
^τ * ~Ϊ2— ^;

B = Breite der Platte;

h = Dicke der Platte; und

γ = Krümmungsradius aufgrund der Durchbiegung.

um den Wert f in der obigen Gleichung konstant zu halten, muß der Wert von yW/EI konstantgehalten werden. Da W und E Konstanten sind, genügt es in diesem Fall, y/I konstant zu halten. Aus I = Bh /12 erhält man die folgende Gleichung:

r,

y/I = 12y/Bh°

Da in dieser Gleichung B eine Konstante ist, genügt es schließlich, y/h konstant zu halten.

Wenn y/h = K (Konstante),

„_n Aus Gleichung (2) folgt, daß f konstant gehalten werden kann, wenn die Plattendicke entsprechend einer arithmetischen Wurzel aus y erhöht wird.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Beziehung ergibt sich die fol-

„_ gende Gleichung:

^hb - ^ha ³

18
ι wobei h und h, die Dicken an den Positionen y = y bzw.

el 0 3-

y = y. sind.

Wenn z. B. y =50 mm, h =3 mm und y, = 220 mm, so erhält.

et 3. D

man die folgende Gleichung:

- 3^J ^/220/50 S= 4,9 mm

^q Wenn die Plattendicke h zusammen mit y vergrößert wird, wird der aufgrund der Durchbiegung resultierende Krümmungsradius 9 im wesentlichen konstant gehalten, und die Verformung kann entlang einer im wesentlichen gekrümmten Form erhalten werden.

Wenn bei der bevorzugten Ausführungsform die dem Mantel der

Arbeitswalze gegenüberliegende Kühlwasserleitplatte durch den Verschiebeeinstellmechanismus am Bezugsträger unter Krafteinwirkung verformt wird, kann der Spalt zwischen der 2Q Arbeitswalze und der Kühlwasserleitplatte konstant gehalten werden, was einen idealen Ausgleich im Hinblick auf die Änderung des Walzendurchmessers erlaubt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde zwar ein Vierfachwalzgerüst erläutert, die Erfindung ist jedoch auch bei einem Sechsfachwalzgerüst anwendbar.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird nachstehend eine Vorrichtung zur Durchführung des WalzenkühlVerfahrens für _on eirr Walzgerüst erläutert.

Bei der Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7 ist entlang einem Außenumfang jeder Walze 10, 12 ein Kühlwassermantel 212 vorgesehen, so daß das Kühlwasser im Kontakt mit dem Außen-

_o_ umfana jeder Walze 10, 12 gehalten wird. Bei dem Kühlver-Ob

fahren, bei dem das Walzenkühlwasser in die Kühlwassermäntel 212 geleitet wird, um die Walzen 10, 12 zu kühlen, wird ein Zwischenraum t zwischen einer Bodenfläche 213A eines

viereckigen, jeder Walze 10, 12 gegenüberliegenden Teils

213 jedes Kühlwassermantels 212 und der Umfangsfläche jeder Walze im Bereich von 2-5 mm gehalten, und die Kühlwasser-Strömungsgeschwindigkeit V innerhalb des Kühlmantels 212 wird im Bereich von 5-30 m/s gehalten.

In Axialrichtung der Walze gesehen sind an jedem Ende des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 drei Kontaktrollen

214 vorgesehen, die in Berührung mit dem Außenumfang der Walzen 10, 12 abrollen und in Umfangsrichtung voneinander gleichbeabstandet sind, so daß sie von der Bodenfläche des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 vorspringen. Gleichzeitig ist eine Labyrinthdichtung auf dem gesamten Umfangsrand des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 des Kühl-Wassermantels 212 gebildet.

Der die Kontaktrollen 214 aufweisende Kühlwassermantel 212 wird von einem Schubmechanismus 218 (der teilweise gezeigt ist) zur Außenumfangsflache der Arbeitswalze 10 bzw. 12 hin beaufschlagt. Fig. 6 zeigt ein Kühlwassersystem 240 für die Kreislaufzuführung des Kühlwassers in den Kühlwassermantel 212. Das Kühlwassersystem 240 umfaßt eine Pumpe 242 und einen Wärmetauscher 244 und ist an einen Wasserzufuhranschluß 246 und einen Wasserableitanschluß 248, die im Kühl-Wassermantel 212 ausgebildet sind, angeschlossen. Stützwalzen 150 und 152 liegen in Kontakt mit oberen und unteren Abschnitten der Arbeitswalzen 10 und 12 und rotieren unter Steuerung der Lagen der Arbeitswalzen 10 und 12. Führungsmittel 252 sind für den ruhigen Ein- und Auslauf des WaIzguts 14 zwischen die bzw. aus den Arbeitswalzen vorgesehen.

Wenn das Kühlwasser unter Kreislaufrückführung aus dem Kühlwassersystem 240 dem Inneren des Kühlwassermantels 212 bei umlaufenden Arbeitswalzen 10 und 12 zugeführt wird, _OI_ wird zwischen dem Kühlwassermantel 212 und der Arbeitswalze 10 bzw. 12 durch die Labyrinthdichtung 216, die eng am Außenumfang der Walze 10 bzw. 12 gehalten ist, ein Dichteffekt erreicht, so daß entlang dem Außenumfang der Walze

χ 10 bzw. 12 ein Kühlwasserkanal gebildet ist. Infolgedessen werden die Arbeitswalzen 10 und 12 durch das Kühlwasser gekühlt, das im Kühlwassermantel 212 mit einer Strömungsgeschwindigkeit V von 5-30 m/s im Kreislauf geführt wird.

Es ist zu beachten, daß der Spielraum t zwischen dem Außenumfang der Walze 10 bzw. 12 und der Bodenfläche 213A des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 des Kühlwassermantels 212 konstant im Bereich von 2-5 mm gehalten wird.

Die vorgenannten Bereiche V = 5-30 m/s und t = 2-5 mm sind durch verschiedene Experimente bestätigt worden, die von den Erfindern durchgeführt wurden.

Xg Im einen Fall wies die Umfangsflache der Walze 10 bzw. 12 von der Bodenfläche 213A des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 einen Abstand t von 2 mm, 3 mm, 5 mm bzw. 6 mm auf; dabei wurde folgende Beziehung zwischen dem Durchsatz Q des zwischen den Spielraum und die Außenfläche der Arbeitswalze 10 bzw. 12 zugeführten Wassers und der Wärmeübergangszahl 0( erhalten: Je kleiner der Spielraum t oder je höher der Durchsatz Q, desto größer wird die Wärmeübergangszahl ßc, wie Fig. 8 zeigt.

Gegenüber einem konventionellen Sprühverfahren, das in Fig. 8 in Strichlinien angedeutet ist, wurde gefunden, daß bei einem Spielraum t von nicht mehr als 5 mm und einem Durchsatz Q von 100 m /h-m oder mehr die Kühlleistung des Mantelkühlverfahrens derjenigen des Sprühverfahrens weit iiberlegen war. In diesem Fall entspricht der Durchsatz Q von 100 m /h-m der Strömungsgeschwindigkeit V von 5 m/s im Fall von t = 5 mm. Bei t = 2 mm lag die Kühlleistung oberhalb Q = 200 m /h-m im Sättigungsbereich, wie Fig. 8 zeigt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Strömungsgeschwindigkeit V des

Kühlwassers, die dem Durchsatz Q von 200 m /h-m entspricht, 30 m/s.

Wenn dagegen der Zwischenraum t kleiner als 2 mm ist, würde zwar die Kühlleistung je Wassermengeneinheit des Kühlwassers erhöht werden, die mechanischen Komponenten zur Unterhaltung des Spielraums t auf weniger als 2 mm wären jedoch nur mit Schwierigkeiten realisierbar, und der Druckverlust würde steigen. Infolgedessen müßte der Druck des zuzuführenden Kühlwassers erhöht werden. In diesem Fall kann daher keine Stromeinsparung erzielt werden.

^q Es ist daher vorzuziehen, daß der Spielraum t 2 mm oder mehr beträgt. Bevorzugt liegt also der Spielraum t im Bereich von 2-5 mm, und die Strömungsgeschwindigkeit V des dem Spielraum zugeführten Kühlwassers liegt im Bereich von 5-30 m/s.

Zwar sind bei der erläuterten Ausführungsform die drei Kontaktrollen 214 in Umfangsrichtung gleichbeabstandet an jedem axialen Ende der Arbeitswalze in dem der Walze gegenüberliegenden Teil 213 des Wasserkühlmantels 212 vorgese-

2Q hen; selbstverständlich ist die Erfindung aber nicht darauf beschränkt, sondern die Anzahl Kontaktrollen kann je nach dem Durchmesser der Arbeitswalzen 10 und 12 erhöht oder verringert werden.

Zur Aufrechterhaltung des Bereichs von 2-5 mm für den Spielraum t zwischen der Bodenfläche 213A des der Walze gegenüberliegenden Teils 213 im Kühlmantel 212 und der Arbeitswalze 10 bzw. 12 ist die Anmeldung nicht auf die Anwendung der Kontaktrollen 214 beschränkt. Es kann jede

_q Konstruktion verwendet werden, die den Spielraum in geeigneter Weise unterhält.

Zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs durch Andrücken des Kühlwassermantels 212 an die Außenfläche der Arbeits-„j. walze 10 bzw. 12 wird hier die viereckige Labyrinthdichtung 216 in Verbindung mit dem der Walze gegenüberliegenden Teil 213 angewandt; wenn jedoch eine andere Dichtvorrichtung

1 verfügbar ist, ist die Konstruktion nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt.

Mit der angegebenen Kühlvorrichtung ist es möglich, die 5 Arbeitswalzen unter Verwendung von Kühlwassermänteln mit hohem Wirkungsgrad zu kühlen.

Claims (7)

Patentansprüche

1.' Walzenkuhlvorrichtung für ein Walzgerüst, gekennzeichnet durch

- wenigstens eine Kühlwasserleitplatte (20), die entlang einer Umfangsrichtung der zugehörigen Walze (10) eine gekrümmte Fläche hat und die nahe der zugehörigen Walze (10) angeordnet ist;

- Kühlwasserzufuhrmittel (38, 42) zur Zufuhr von Kühlwasser in einen Kühlwasserkanal (22), der zwischen der Kühlwasserleitplatte (20) und der Walze (10) definiert ist;

- Kühlwasserableitmittel (36, 40) zur Ableitung des von den Kühlwasserzufuhrmitteln zugeführten Kühlwassers aus dem Kühlwasserkanal (22);

- ein die Kühlwasserleitplatte (20) tragendes Tragelement (24); und

- Krümmungseinstellorgane (28, 30), die die Krümmung der Kühlwasserleitplatte (20) entsprechend dem Durchmesser der Walze (10) ändern und die an dem Tragelement (24) vorgesehen sind.

2. Walzenkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserleitplatte (20) mit ihrem Mittenabschnitt an dem Tragelement (24) in ümfangsrichtung der Walze (10)

81-B794-02

gehaltert ist und daß die Krümmungseinstellorgane (28, 30) entgegengesetzte Randabschnitte der Leitplatte (20) zur Walze (10) hin bzw. davon weg verschieben.

3. Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst, gekennzeichnet durch

- wenigstens eine Kühlwasserleitplatte (20), die entlang einer Umfangsrichtung der zugehörigen Walze (10) eine gekrümmte Fläche hat und die nahe der zugehörigen Walze (10) angeordnet ist;

- Kühlwasserzufuhrmittel (38, 42) zur Zufuhr von Kühlwasser in einen Kühlwasserkanal (22), der zwischen der Kühlwasserleitplatte (20) und der Walze (10) definiert ist;

- Kühlwasserableitmittel (36, 40) zur Ableitung des von den Kühlwasserzufuhrmitteln zugeführten Kühlwassers aus dem Kühlwasserkanal (22); und

- ein die Kühlwasserleitplatte (20) tragendes Tragelement (24);

- wobei die Dicke der Kühlwasserleitplatte (20) von jedem Randabschnitt ausgehend zum Mittenabschnitt der Leitplatte in Umfangsrichtung der Walze (10) zunimmt.

4. Walzenkühlvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Krümmungseinstellorgane (28, 30), die die Krümmung der Kühlwasserleitplatte (20) nach Maßgabe des Durchmessers der Walze (10) einstellen, wobei ein oberer und ein unterer Randabschnitt der Kühlwasserleitplatte (20), die der Walze (10) gegenüberliegen, durch die Krümmungseinstellorgane (28, 30) einstellbar positioniert sind.

5. Walzenkühlvorrichtung für ein Walzgerüst, gekennzeichnet durch

- wenigstens eine Kühlwasserleitplatte (20), die von Lagerkörpern (86; 88) jeweils zugehöriger Walzen (10; 12)

abgestützt und entlang einer ümfangsflache der Walze gekrümmt ist und die gemeinsam mit der ümfangsflache der Walze einen Kühlwasserkanal (22) begrenzt;

- einen Wasserzufuhrverteiler (38), der dem Kühlwasserkanal (22) Kühlwasser zuführt;

- einen Wasserableitverteiler (36), der das Kühlwasser aus dem Kühlwasserkanal (22) ableitet; - ein mit dem Wasserzufuhrverteiler (36) kommunizierendes Wasserzufuhrrohr (56);

- ein mit dem Wasserableitverteiler (36) kommunizierendes Wasserableitrohr (58);

- Verbindungsmittel (32, 34, 56, 58, 48), die mit einem ^q Kühlblock (18) lösbar verbunden sind; und

- Verschiebemittel zum Verschieben der Verbindungsmittel (32, 34, 56, 58, 48) zur Walze bzw. davon weg.

6. Walzenkühlvorrichtung nach Anspruch 5,

,r dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (32, 34, 56, 58, 48) an einer Halterung (50) montiert sind, die ein Leitorgan (70) für das Walzgut (14) trägt, und daß die Verschiebemittel einen Antrieb zum Hin- und Herbewegen der Halterung (50) in bezug

2Q auf die Walze (10) aufweisen.

7. Walzenkühlverfahren zum Kühlen der Walzen eines WaIzgerüsts während des Walzvorgangs, wobei Kühlwassermäntel entlang Außenumfangsflächen der Walzen so angeordnet wer-

2g den, daß Kühlwasser die Walzenaußenflachen kontaktiert, und das Kühlwasser in die Kühlwassermäntel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spielraum (t) zwischen jedem Kühlmantel und der zugehörigen Außenfläche der Walze im Bereich von 2-5 mm

_or. liegt, und daß die Kühlwasser-Strömungsgeschwindiqkeit (V) in den Kühlwassermänteln im Bereich von 5-30 m/s liegt.