DE102009054205A1 - Cooling and cleaning in belt processing lines - Google Patents
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- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung und Reinigung in Gießanlagen, Walzanlagen oder sonstigen Bandprozessanlagen, wobei Gießprodukte, Walzgut 17 oder Bestandteile der Anlagen 11, 12, 13, 14, 15, 16 durch ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch gleichzeitig gekühlt und gereinigt sowie eventuell geschmiert und versiegelt werden. Ebenso umfasst die Erfindung eine entsprechende Walzanlage und/oder Prozesslinie. Dabei werden jeweils die Nachteile der alleinigen Reinigung mit Gas und die der Kühlung und Reinigung von Flüssigkeitsemulsionen vermieden.The invention relates to a method for cooling and cleaning in casting plants, rolling plants or other strip processing plants, whereby casting products, rolling stock 17 or components of the plants 11, 12, 13, 14, 15, 16 are simultaneously cooled and cleaned by a gas-liquid mixture and possibly be lubricated and sealed. The invention also includes a corresponding rolling plant and / or process line. The disadvantages of cleaning with gas alone and cooling and cleaning of liquid emulsions are avoided.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft die Kühlung und Reinigung von Komponenten und Erzeugnissen in Bandprozessanlagen bzw. -linien, insbesondere in Walzstraßen und Gießanlagen.The invention relates to the cooling and cleaning of components and products in belt processing plants or lines, especially in rolling mills and casting plants.
Stand der TechnikState of the art
Einerseits sind aus dem Stand der Technik Walzanlagen bekannt, in denen zur Kühlung und/oder zur Reinigung der Walzen, der Rollen und des Walzgutes eine Flüssigkeit verwendet wird. Auch für die Schmierung eines Walzspaltes wird üblicherweise eine Flüssigkeit verwendet. Dies sind in der Regel Emulsionen aus Wasser und Öl. Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, haben gute wärmeabführende Eigenschaften, die etwa durch eine anfängliche Temperaturdifferenz relativ zu dem zu kühlenden Material oder durch die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeiten weiter erhöht werden können. Auch die reinigenden Eigenschaften sind oft in einem ausreichenden Maß gegeben. Nachteilig ist allerdings die große Feuchtigkeit bzw. Nässe, die als Folge dieser Methode in Bandprozessanlagen, insbesondere im Walzgerüst und auf den Walzen, oder auf dem Walzgut vorliegt. Einerseits kann diese Nässe zu einer erhöhten Korrosion verschiedener Materialien führen und andererseits generell die Qualität des Walzgutes und dessen weitere Bearbeitung negativ beeinflussen. Ein weiterer Nachteil der Verwendung einer Emulsion als solcher ist, dass diese meist eine Temperatur von mindestens 50°C bis 60°C aufweisen muss, damit sie hinreichend emulgiert und die gewünschten Schmiereigenschaften aufweist. Auch die notwendigerweise höhere Temperatur der Emulsion steht der Kühlung entgegen. Desweiteren ist in der Regel eine ständige Filtrierung der Emulsion notwendig.On the one hand, rolling plants are known from the prior art in which a liquid is used for cooling and / or for cleaning the rolls, the rolls and the rolling stock. Also for the lubrication of a roll gap, a liquid is usually used. These are usually emulsions of water and oil. Liquids, especially water, have good heat-dissipating properties, which can be further increased by an initial temperature difference relative to the material to be cooled or by the flow rate of the liquids. Also, the cleaning properties are often given in a sufficient degree. A disadvantage, however, is the great moisture or moisture that is present as a result of this method in belt processing plants, especially in the rolling stand and on the rollers, or on the rolling stock. On the one hand, this wetness can lead to increased corrosion of various materials and on the other hand generally adversely affect the quality of the rolling stock and its further processing. Another disadvantage of using an emulsion as such is that it usually has to have a temperature of at least 50 ° C to 60 ° C, so that it emulsifies sufficiently and has the desired lubricating properties. The necessarily higher temperature of the emulsion is opposed to the cooling. Furthermore, a constant filtration of the emulsion is usually necessary.
So offenbart zum Beispiel die internationale Veröffentlichung
Bekannterweise wird in Walzanlagen auch reine Luft zur Reinigung verwendet. Die Luft ist dabei insbesondere hilfreich bei der Trocknung von Teilen der Einrichtung oder des Walzgutes. Nachteilig sind jedoch die schlechten wärmeabführenden Eigenschaften der Luft.As is known, pure air is used for cleaning in rolling plants. The air is particularly helpful in the drying of parts of the device or the rolling stock. However, the disadvantage is the poor heat-dissipating properties of the air.
Demnach sind zwar Verfahren zum Kühlen und Reinigen in Bandprozesslinien, insbesondere in Walzstraßen, aus dem Stand der Technik bekannt, diese weisen jedoch die oben beschrieben Nachteile auf.Accordingly, although methods for cooling and cleaning in strip processing lines, in particular in rolling mills, are known from the prior art, but these have the disadvantages described above.
Daher stellt sich die technische Aufgabe, zumindest einen der oben genannten Nachteile zu überwinden oder die bekannten Verfahren und/oder Vorrichtungen weiterzuentwickeln.Therefore, the technical problem of overcoming at least one of the above-mentioned disadvantages or to further develop the known methods and / or devices.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende technische Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst. Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Kühlung und zur Reinigung in Gießanlagen, Walzanlagen oder sonstigen Bandprozessanlagen, wobei Gießprodukte, Walzgut oder sonstige Bestandteile der Anlagen durch ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch gleichzeitig gekühlt, geschmiert und gereinigt werden. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß mit Gas und Flüssigkeit gleichzeitig gereinigt und gekühlt. Dadurch entstehen mehrere Vorteile. Dadurch, dass Gas und Flüssigkeit gleichzeitig aufgebracht werden, wird der Nachteil einer Reinigung mit reiner Luft überwunden, da die gleichzeitig vorhandene Flüssigkeit gute Kühleigenschaften gewährleistet. Andererseits werden die Nachteile der reinen Flüssigkeitskühlung überwunden, wobei deren größter Nachteil dadurch gegeben ist, dass durch diese eine große Feuchtigkeitsmenge bzw. Nässe auf dem Walzgut oder den Anlagenkomponenten entsteht, die die Qualität des Walzguts und dessen weitere Bearbeitung, oder die Haltbarkeit der Anlagen negativ beeinflusst. Erfindungsgemäß kann insbesondere die Bandplanheit verbessert werden, wie auch die mechanischen Eigenschaften, wie Korngrößen oder Streckgrenzen. Zusätzlich ist ebenso eine Verbesserung der erzeugten Bandoberfläche möglich, wie etwa das Ermöglichen einer geringeren Rauhigkeit und größeren Sauberkeit.The present technical problem is solved by the method and apparatus of the invention. The invention comprises a method for cooling and for cleaning in casting plants, rolling mills or other strip processing plants, wherein castings, rolling or other components of the plants are simultaneously cooled, lubricated and cleaned by a gas-liquid mixture. In contrast to the methods of the prior art described above, according to the invention gas and liquid are simultaneously cleaned and cooled. This creates several advantages. The fact that gas and liquid are applied simultaneously, the disadvantage of cleaning with clean air is overcome, since the coexisting liquid ensures good cooling properties. On the other hand, the disadvantages of pure liquid cooling are overcome, with their biggest disadvantage is that it creates a large amount of moisture or moisture on the rolling or plant components, the quality of the rolling stock and its further processing, or the durability of the plants negative affected. In particular, the strip flatness can be improved according to the invention, as can the mechanical Properties, such as grain sizes or yield strengths. In addition, an improvement in the produced strip surface is also possible, such as allowing less roughness and greater cleanliness.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit des Gas-Flüssigkeits-Gemischs gemeinsam zur Kühlung und Reinigung verströmt. Das bedeutet, dass sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit von einem gemeinsamen Ort aus auf das Walzgut oder auf einen Teil der Anlage aufgebracht werden. Das heißt zum Beispiel, dass das Gas-Flüssigkeits-Gemisch mittels einer gemeinsamen Düse oder allgemein mit Hilfe eines gemeinsamen Auslasses verströmt wird. Natürlich können vorzugsweise auch mehrere solcher Düsen oder Auslässe vorgesehen sein. Von dort aus gelangt der Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Strom auf das Walzgut bzw. die Anlage. Insbesondere kann so auch ein Nebel aus Flüssigkeit und Gas aufgebracht werden, das bedeutet insbesondere, dass sich in dem Gas Tröpfchen der Flüssigkeit befinden.In an advantageous embodiment of the invention, both the gas and the liquid of the gas-liquid mixture are co-exuded for cooling and cleaning. This means that both the gas and the liquid are applied from a common location to the rolling stock or to a part of the plant. This means, for example, that the gas-liquid mixture is emitted by means of a common nozzle or generally by means of a common outlet. Of course, preferably also several such nozzles or outlets may be provided. From there, the gas-liquid mixture stream reaches the rolling stock or the plant. In particular, it is thus also possible to apply a mist of liquid and gas, which means in particular that there are droplets of the liquid in the gas.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Gas des Gas-Flüssigkeits-Gemischs Luft, insbesondere Druckluft, verwendet. Durch die Verwendung von Druckluft kann die Reinigungswirkung und Kühlwirkung weiter verbessert werden.In a further preferred embodiment of the method, air, in particular compressed air, is used as the gas of the gas-liquid mixture. By using compressed air, the cleaning effect and cooling effect can be further improved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Flüssigkeit des Gas-Flüssigkeits-Gemischs Wasser, Ethanol, Kerosin oder Öl verwendet. Insbesondere die Verwendung von Kerosin oder Ethanol erhöht die Kühl- und Reinigungswirkung, da diese Stoffe schnell verdampfen und dafür Phasenumwandlungswärme benötigen, so dass bei deren Phasenübergang von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase für das warme Walzgut oder für die warmen Anlagenbauteile eine erhebliche Temperaturreduzierung auftritt.In a further preferred embodiment of the method, water, ethanol, kerosene or oil is used as the liquid of the gas-liquid mixture. In particular, the use of kerosene or ethanol increases the cooling and cleaning effect, since these substances evaporate quickly and require phase transformation heat, so that their phase transition from the liquid phase into the gaseous phase for the warm rolling or warm plant components, a significant temperature reduction occurs ,
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Gas oder Luft des Gas-Flüssigkeits-Gemischs durch einen Ventilator oder einen Kompressor in Bewegung gebracht. Damit kann je nach konkreter Anwendung gesteuert werden, ob sich das Gemisch langsam in Form eines sich langsam bewegenden Nebels auf das entsprechende Material hinzu bewegt oder in Form eines sich schneller bewegenden Strahls, insbesondere Druckluftstrahls, auf das zu kühlende und zu reinigende Objekt trifft.In a further preferred embodiment of the method, the gas or air of the gas-liquid mixture is set in motion by a fan or a compressor. This can be controlled depending on the specific application, whether the mixture slowly moves in the form of a slowly moving mist on the corresponding material or in the form of a faster moving jet, in particular compressed air jet, meets the object to be cooled and cleaned.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens enthält das Gas-Flüssigkeits-Gemisch zusätzlich Festkörper. Diese Festkörper bzw. Feststoffe, wie zum Beispiel Eiskristalle oder feste Phasen anderer Gase oder Flüssigkeiten, die sich bei Berührung mit dem Walzgut verflüssigen und/oder verdampfen, können die Reinigungswirkung und/oder die Kühlwirkung weiter erhöhen. Zum einen wird die Reinigungswirkung durch einen ballistischen Effekt verstärkt, also durch das Auftreffen der Festkörper bzw. Partikel auf die Oberfläche des Walzguts oder des Anlagenbauteils. Zum anderen führen die Phasenübergänge von fest nach flüssig und gegebenenfalls von flüssig nach gasförmig zu zusätzlichen Temperaturerniedrigungen des zu kühlenden Materials durch die notwendigen Verdunstungs- bzw. Sublimationswärmen im Rahmen der Phasenübergänge.In a further preferred embodiment of the method, the gas-liquid mixture additionally contains solids. These solids or solids, such as ice crystals or solid phases of other gases or liquids, which liquefy and / or vaporize on contact with the rolling stock, can further increase the cleaning effect and / or the cooling effect. On the one hand, the cleaning effect is enhanced by a ballistic effect, that is to say by the impact of the solids or particles on the surface of the rolling stock or of the plant component. On the other hand, the phase transitions from solid to liquid and possibly from liquid to gaseous lead to additional temperature reductions of the material to be cooled due to the necessary evaporation or sublimation heat in the phase transitions.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Gas des Gas-Flüssigkeits-Gemischs ein Gasgemisch verwendet und/oder als Flüssigkeit ein Flüssigkeitsgemisch verwendet. Je nach Anwendung können auch mehrere Gase oder Flüssigkeiten gleichzeitig zur Kühlung und Reinigung eingesetzt werden bzw. gemeinsam verströmt werden, wodurch sich unter anderem durch unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen der verwendeten Flüssigkeiten eine gleichmäßigere Abkühlung des zu kühlenden Materials erreicht werden kann und nicht die gesamte Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur verdampft. Die Qualität des Bandes kann so weiter gesteigert werden.In a further preferred embodiment of the method, a gas mixture is used as the gas of the gas-liquid mixture and / or a liquid mixture is used as the liquid. Depending on the application, a plurality of gases or liquids can also be used simultaneously for cooling and cleaning or can be flowed together, whereby a uniform cooling of the material to be cooled can be achieved, inter alia, by different phase transition temperatures of the liquids used and not the entire liquid at a certain Temperature evaporates. The quality of the tape can be further increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Gas-Flüssigkeits-Gemisch wahlweise eine oder mehrere der folgenden Komponenten: gasförmigen Stickstoff, flüssigen Stickstoff, Luft, Argon, Wasser, vollentsalztes Wasser, Öl, Ethanol, Kerosin.In a further preferred embodiment of the method, the gas-liquid mixture optionally comprises one or more of the following components: gaseous nitrogen, liquid nitrogen, air, argon, water, demineralized water, oil, ethanol, kerosene.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in einer Walzanlage zum Walzen eines Metallbandes durchgeführt, welche mindestens ein Rollenpaar oder Walzenpaar umfasst zwischen dem das Metallband hindurch läuft, wobei die Kühlung und die Reinigung sowie eventuell auch die Schmierung durch das Gas-Flüssigkeits-Gemisch auf der Einlaufseite einer Rolle und/oder auf der Auslaufseite einer Rolle, auf der Einlaufseite des Rollenpaars und/oder auf der Auslaufseite des Rollenpaars erfolgt und/oder unterhalb des Metallbandes und/oder oberhalb des Metallbandes erfolgt. Durch die guten sowohl reinigenden als auch kühlenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es insbesondere an vielerlei Stellen einer Walzanlage Anwendung finden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ermöglichen keine derart flexible Anwendung.In a further preferred embodiment, the method is carried out in a rolling mill for rolling a metal strip, which comprises at least one pair of rollers or rollers between which the metal strip passes, wherein the cooling and the cleaning and possibly also the lubrication by the gas-liquid mixture the inlet side of a roll and / or on the outlet side of a roll, takes place on the inlet side of the roller pair and / or on the outlet side of the roller pair and / or below the metal strip and / or above the metal strip. Due to the good both cleaning and cooling properties of the method according to the invention, it can be found in particular in many places a rolling mill application. The methods known from the prior art do not allow such a flexible application.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Gas-Flüssigkeits-Gemisch durch Beschleunigung des Gases erzeugt oder die Flüssigkeit nachträglich in einen Gasstrom eingeleitet bevor es einen gemeinsamen Auslass oder eine gemeinsame Düse verlässt.In a further preferred embodiment of the method, the gas-liquid mixture is generated by accelerating the gas or the liquid subsequently in a gas stream introduced before it leaves a common outlet or a common nozzle.
Zusätzlich zu dem bereits genannten Verfahren umfasst die Erfindung eine Walzanlage zum Walzen eines Metallbandes, insbesondere zur Durchführung des oben genannten Verfahrens, welche mindestens ein Rollenpaar oder Walzenpaar umfasst, zwischen dem das Metallband hindurch läuft und die weiterhin mindestens einen Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslass umfasst, welcher zum gleichzeitigen Verströmen des Gas-Flüssigkeits-Gemischs ausgebildet ist. Eine solche Anlage weist im Wesentlichen die gleichen Vorteile auf, wie das oben beschriebene Verfahren.In addition to the already mentioned method, the invention comprises a rolling plant for rolling a metal strip, in particular for carrying out the above-mentioned method, which comprises at least one pair of rolls or pair of rollers between which the metal strip passes and which further comprises at least one gas-liquid mixture outlet comprises, which is designed for simultaneous flow of the gas-liquid mixture. Such a system has substantially the same advantages as the method described above.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Walzanlage ist der Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslass durch eine Düse oder durch ein Auslassrohr eines Spritzbalkens gebildet.In a preferred embodiment of the rolling mill, the gas-liquid mixture outlet is formed by a nozzle or by an outlet pipe of a spray bar.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden wird kurz eine Figur eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen.In the following, a figure of an embodiment will be briefly described. Further details can be found in the detailed description of the embodiments.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
Insbesondere sind in der Abbildung mehrere Auslässe
Trotz der Vielzahl an dargestellten Auslässen
Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch kann bevorzugt wie folgt zusammengesetzt sein: Als Gas des Gas-Flüssigkeits-Gemischs kann insbesondere Luft, optional auch unter Druck, das heißt Druckluft, verwendet werden. Die Luft kann dabei durch einen Ventilator oder einen Kompressor in Bewegung gebracht werden. Als Bestandteil der Flüssigkeit des Gas-Flüssigkeits-Gemischs finden insbesondere Wasser, Ethanol, Kerosin oder Öl Verwendung. Vorteilhaft enthält das Gas-Flüssigkeits-Gemisch zusätzlich Festkörper bzw. Feststoffe. Dies können natürliche Feststoffe der Luft sein, wie zum Beispiel Eiskristalle oder auch durch andere zugesetzte Feststoffe gebildet sein. Darüberhinaus kann als Gas des Gas-Flüssigkeits-Gemischs ein Gasgemisch verwendet werden und/oder anstelle einer einzelnen Flüssigkeit des Gas-Flüssigkeits-Gemischs ein Flüssigkeitsgemisch verwendet werden. Weitere verwendete Gase und Flüssigkeiten, bzw. Komponenten oder Stoffe können zum Beispiel gasförmiger Stickstoff, flüssiger Stickstoff, Argon oder vollentsalztes Wasser sein. Die Konstruktion entsprechender Auslässe, die zur Durchführung erfindungsgemäßen des Verfahrens dienen, ist dem Fachmann bekannt.The gas-liquid mixture may preferably be composed as follows: As the gas of the gas-liquid mixture, in particular air, optionally also under pressure, that is compressed air, may be used. The air can be moved by a fan or a compressor. As part of the liquid of the gas-liquid mixture, in particular water, ethanol, kerosene or oil are used. Advantageously, the gas-liquid mixture additionally contains solids or solids. These may be natural solids of the air, such as ice crystals or may be formed by other added solids. Moreover, a gas mixture may be used as the gas of the gas-liquid mixture and / or a liquid mixture may be used instead of a single liquid of the gas-liquid mixture. Other gases and liquids or components or substances used can be, for example, gaseous nitrogen, liquid nitrogen, argon or demineralized water. The construction of corresponding outlets which serve to carry out the method according to the invention is known to the person skilled in the art.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich, ist das Verfahren sowohl für Warm- als auch für Kaltwalzstraßen anwendbar.In particular, but not exclusively, the method is applicable to both hot and cold rolling mills.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- linker, äußerer Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslass, oberhalb des Walzgutesleft, outer gas-liquid mixture outlet, above the rolling stock
- 22
- linker, äußerer Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslass, unterhalb des Walzgutesleft, outer gas-liquid mixture outlet, below the rolling stock
- 33
- eingangsseitig, oberhalb des Walzguts angeordneter und auf die Arbeitswalzen gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslasson the input side, above the rolling stock arranged and directed to the work rolls gas-liquid mixture outlet
- 44
- einlaufseitig unterhalb des Walzguts angeordneter und auf die Arbeitswalzen gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-AuslassOn the inlet side below the rolling stock arranged and directed to the work rolls gas-liquid mixture outlet
- 55
- auslaufseitig oberhalb des Walzguts auf den Walzspalt gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslassoutlet side of the rolling stock on the roll gap directed gas-liquid mixture outlet
- 66
- auslaufseitig unterhalb des Walzguts auf den Walzspalt gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-AuslassOn the outlet side below the rolling stock on the roll gap directed gas-liquid mixture outlet
- 77
- auslaufseitig oberhalb des Walzguts auf Arbeitswalze und Stützwalze gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslasson the outlet side above the rolling stock on the work roll and back-up roller directed gas-liquid mixture outlet
- 88th
- auslaufseitig unterhalb des Walzguts auf Arbeitswalze und Stützwalze gerichteter Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslassdownstream of the rolling stock on the work roll and back-up roll directed gas-liquid mixture outlet
- 99
- Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslass zur Kühlung und Reinigung einer RolleGas-liquid mixture outlet for cooling and cleaning a roll
- 1010
- rechter, äußerer, oberhalb des Walzguts liegender Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Auslassright, outer, above the rolling gas-liquid mixture outlet
- 1111
- Walzgerüstrolling mill
- 1212
- obere Stützwalzeupper support roller
- 1313
- obere Arbeitswalzeupper stripper
- 1414
- untere Arbeitswalzelower stripper
- 1515
- untere Stützwalzelower support roller
- 1616
- Rollerole
- 1717
- Walzgutrolling
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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