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Die Erfindung betrifft eine Emulsionsumlaufanlage für ein Walzgerüst mit zwei Walzen, insbesondere zum Kaltwalzen von Metallband, insbesondere von Stahlband. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Walzgerüst mit einer derartigen Emulsionsumlaufanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben der Emulsionsumlaufanlage. Die Erfindung betrifft ausschließlich Anwendungsfälle, bei denen sowohl als Kühlmittel wie auch als Schmiermittel jeweils Emulsionen verwendet werden. Das ist insbesondere beim Walzen von Stahlband der Fall. Andere Anwendungsfälle, bei denen als Schmiermittel reines Kerosin oder reines Walzöl, also keine Emulsionen verwendet werden, sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere Emulsionsumlaufanlagen zur Kühlung und Schmierung von Walzen und Metallband beim Kaltwalzen grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der
europäischen Patentschrift 0 367 967 B1 . Diese Patentschrift offenbart eine Emulsionsumlaufanlage mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Bei dieser Emulsionsumlaufanlag werden Emulsionen sowohl zum Kühlen der Walzen wie auch zum Schmieren der Walzen bzw. des zu walzenden Metallbandes verwendet. Sowohl die zur Kühlung verwendete Emulsion wie auch die zum Schmieren des Walzspaltes verwendete Emulsion werden gemäß der besagten Patentschrift von einer unterhalb des Walzgerüstes angeordneten Sammelwanne zentral aufgefangen, dabei miteinander gemischt und einer Aufbereitung zugeführt. Weil, wie gesagt, auch die zur Schmierung des Walzspaltes verwendete Emulsion in der gemeinsamen Sammelwanne mit aufgefangen wird, ist der Ölanteil der aufgefangenen Emulsion relativ hoch. In der besagten Aufbereitung der Emulsion wird jeweils ein bestimmter Ölanteil ausgetragen, der nicht wiederverwendet werden kann.
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Bei klassischen Kaltwalzstraßen mit beispielsweise einer Jahresproduktion von 2 Mio. Tonnen laufen pro Minute in der Emulsionsumlaufanlage ca. 30 000 I Schmier- und Kühlmittelemulsion um. Der Austrag von nicht wiederverwertbarem Öl beträgt beispielsweise 3 %; das entspricht bei einer Kaltwalzstraße der genannten Größenordnung einem Ölverlust bzw. einem Ölaustrag von nicht wiederverwendbarem Öl von 140 t pro Jahr.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Emulsionsumlaufanlage, ein bekanntes Verfahren zu deren Betrieb sowie ein bekanntes Walzgerüst mit einer derartigen Emulsionsumlaufanlage dahingehend weiterzubilden, dass der Austrag an nicht wiederverwendbarem Öl deutlich reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beanspruchte Emulsionsumlaufanlage gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiereinrichtung weiterhin aufweist: eine Schmiermittel-Sammelwanne und einen damit fluidleitend verbundenen zweiten Tank zum Auffangen des Schmiermittels nach dessen Gebrauch; eine Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten des gebrauchten Schmiermittels aus dem zweiten Tank durch Abscheiden einer zweiten Ölphase und zum Zuführen des aufbereiteten Schmiermittels zu der Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung und dass die Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung ausgebildet ist, das Schmiermittel auch auf Basis des aufbereiteten Schmiermittels zu erzeugen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene separate Schmiermittel-Sammelwanne zusätzlich und unabhängig von der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmittel-Sammelwanne bietet den Vorteil, dass das Schmiermittel, hier in Form einer zweiten Emulsion, im Wesentlichen getrennt von dem Kühlmittel aufgefangen und nach Aufbereitung einer Wiederverwendung zugeführt werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft vor dem Hintergrund, dass das Schmiermittel, d. h. die zweite Emulsion typischerweise einen höheren Ölanteil als das Kühlmittel, d. h. die erste Emulsion aufweist. Sowohl das Schmiermittel wie auch das Kühlmittel werden erfindungsgemäß nach ihrem Gebrauch getrennt aufgesammelt und aufbereitet und jeweils wieder verwendet. Aufgrund bzw. mit Hilfe dieser Trennung ist es möglich, insbesondere den Ölaustrag der Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung deutlich zu reduzieren. Das aufbereitete Kühlmittel hat nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung typischerweise nur noch einen Ölanteil von k < 1 %, während bisher galt 2 % < k < 5 %. Bei der sehr großen umlaufenden Menge an Kühlmittel ist diese Reduzierung des Ölaustrags erheblich.
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Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung und die Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung grundsätzlich ähnlich aufgebaut. Beide Aufbereitungseinrichtungen können jeweils ein Vorfilter zum Abschöpfen von auf dem gebrauchten Schmier- oder Kühlmittel aufschwimmenden Ölphasen, ein Magnetfilter und / oder ein Vakuumfilter aufweisen zum Reduzieren des Ölgehaltes in dem gebrauchten Schmiermittel oder dem gebrauchten Kühlmittel. Die beiden Aufbereitungseinrichtungen unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Dimension: Während die Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung bei einer klassischen Kaltwalzstraße für mehrere 10 000 Liter ausgelegt ist, muss die erfindungsgemäße Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung bei der gleichen Anlage lediglich für einige 100 Liter Schmiermittel ausgelegt sein. Weiterhin unterscheiden sich die beiden Aufbereitungseinrichtungen in ihrem Ölaustrag: Während die Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung dafür ausgelegt sein muss, den Ölanteil in dem gebrauchten Kühlmittel auf unter ca. 1 % zu reduzieren, genügt es bei der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung, wenn diese ausgebildet ist, den Ölanteil in dem gebrauchten Schmiermittel auf beispielsweise 3 % zu reduzieren. Weitere konkrete Ausgestaltungen der beanspruchten Emulsionsumlaufanlage sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.
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Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Walzgerüst zum Kaltwalzen von Metallband gelöst, wobei das Walzgerüst mindestens zwei Arbeitswalzen aufweist, die einen Walzspalt aufspannen, und darüber hinaus eine Emulsionsumlaufanlage gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, dass die Schmiermittel-Spritzdüsen auf der Einlaufseite des Walzgerüstes angeordnet sind zum Spritzen des Schmiermittels auf die Arbeitswalzen und/oder auf das zu walzende Metallband, dass die Kühlmittel-Spritzdüsen auf Auslaufseite des Walzgerüstes angeordnet sind zum dortigen Aufsprühen des Kühlmittels auf die Walzen des Walzgerüstes, dass die Kühlmittelsammelwanne unterhalb der Kühlmitteldüsen, vorzugsweise unterhalt des Walzgerüstes angeordnet ist zum Auffangen des Kühlmittels nach dessen Gebrauch und dass die erfindungsgemäß separat ausgebildete Schmiermittelsammelwanne auf der Einlaufseite des Walzgerüstes im Bereich der unteren Arbeitswalze angeordnet ist zum Auffangen des Schmiermittels nach dessen Gebrauch. Diese beanspruchte getrennte Anordnung der einzelnen Komponenten der Kühleinrichtung und der Schmiereinrichtung auf den beiden unterschiedlichen Seiten des Walzgerüstes ermöglicht vorteilhafterweise eine getrennte Sammlung und Aufbereitung des gebrauchten Schmiermittels und des gebrauchten Kühlmittels.
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Trotz dieser konstruktiven Trennung von der Kühleinrichtung auf der Auslaufseite und der Schmiereinrichtung auf der Einlaufseite des Walzgerüstes können Ölverluste bzw. Ölausträge während des Walzbetriebs nicht vollständig verhindert werden. So geht Schmiermittel und insbesondere auch der Ölanteil im Schmiermittel verloren, wenn geringe Teile des Schmiermittels auf der Oberfläche des Metallbandes anhaften und den Walzspalt passieren. Weitere Ölverluste können dadurch entstehen, dass Teile des Schmiermittels und des Kühlmittels in Form von Tröpfchen in der Umgebungsluft des Walzgerüstes angereichert sind und dann mit der Dunstabsaugeinrichtung unwiederbringlich abgesaugt werden. Der größte Anteil der Ölverluste entsteht jedoch in der Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung und der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung; in beiden Einrichtungen erzeugen die Magnetfilter jeweils einen nicht wiederverwertbaren Ölaustrag.
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Während der Ölaustrag durch die Dunstabsaugung und die Passage des mit Öl benetzten Metallbandes durch den Walzspalt auch mit der vorliegenden Erfindung nicht verhindert werden kann, bewirkt die Erfindung jedoch vorteilhafterweise eine deutliche Reduzierung des Ölaustrags aufgrund der getrennten Sammlung und Aufbereitung des Schmiermittels und des Kühlmittels. Im Stand der Technik wurden das Kühl- und Schmiermittel gemeinsam aufgesammelt und dabei miteinander vermischt. Aufgrund des höheren Ölanteils im Schmiermittel, war dann auch der Ölanteil in der Mischung relativ hoch. Um die Mischung auch als Kühlmittel wieder verwenden zu können war es erforderlich, bei der Aufbereitung relativ viel Öl auszutragen, um den Ölgehalt wieder auf unter 1 % zu bringen, wie für Kühlmittel üblich. Die große Menge an ausgetragenem, d. h. nicht wiederverwertbarem Öl fiel auch deshalb an, weil die Menge an benötigtem Kühlmittel sehr groß ist, beispielsweise mehrere 10 000 l. Aufgrund der getrennten Sammlung von Kühl- und Schmiermittel ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Ölgehalt in dem separat aufgesammelten Kühlmittel von vorneherein viel geringer als im Stand der Technik, weil darin jetzt keine Ölanteile des Schmiermittels mehr enthalten sind. Um die gleiche Menge an Kühlmittel aufzubereiten, muss deshalb bei der vorliegenden Erfindung nur noch viel weniger Öl ausgetragen werden als im Stand der Technik. Bei der großen Menge an umlaufendem Kühlmittel ist die Reduzierung des Ölaustrags deshalb erheblich.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Walzgerüstes in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Emulsionsumlaufanlage sind Gegenstand der abhängigen Walzgerüst-Ansprüche.
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Schließlich wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung auch durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Ansprüchen 13 bis 15 gelöst.
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Der Beschreibung ist eine 1 beigefügt, welche ein Walzgerüst mit der erfindungsgemäßen Emulsionsumlaufanlage zeigt. Eine 2 zeigt den Aufbau der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung und der Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben.
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1 zeigt zunächst das Walzgerüst 200 mit zwei Arbeitswalzen 210, welche einen Walzspalt aufspannen zum Kaltwalzen von Metallband, insbesondere von Stahlband. Die Arbeitswalzen werden vorzugsweise durch eine obere und eine untere Stützwalze abgestützt.
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In der Umgebung des Walzgerüstes 200 ist die erfindungsgemäße Emulsionsumlaufanlage 100 angeordnet. Diese besteht aus einer Kühleinrichtung 110 und einer Schmiereinrichtung 120.
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Beschreibung der Kühleinrichtung 110:
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Auf der Auslaufseite des Walzgerüstes befinden sich Kühlmitteldüsen 114 zum Aufsprühen des Kühlmittels K auf die Walzen des Walzgerüstes um diese zu kühlen. Unterhalb des Walzgerüstes ist eine Kühlmittel-Sammelwanne 116 angeordnet zum Auffangen des Kühlmittels K nach dessen Gebrauch. Die Kühlmittel-Sammelwanne ist fluidleitend mit einer Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung 118 verbunden zum Aufbereiten des gebrauchten Kühlmittels aus der Kühlmittel-Sammelwanne 116 durch Abscheiden einer ersten Ölphase O1 und durch Zufuhr von Frischwasser.
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Das so aufbereitete Kühlmittel wird in einem ersten Tank 112 gesammelt und steht dann für eine weitere Verwendung bzw. weitere Umläufe zur Verfügung. Konkret wird dieses aufbereitete Kühlmittel wieder als Kühlmittel den besagten Kühlmitteldüsen 114 zugeführt, um von diesen zu Kühlzwecken insbesondere auf die Arbeitswalzen 210 aufgespritzt zu werden. Die Zuführung erfolgt mittels einer Pumpe 140, die von einem Motor M angetrieben wird.
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Beschreibung der Schmiereinrichtung 120:
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Konkret sind auf der Einlaufseite des Walzgerüstes Schmiermitteldüsen 122 angeordnet zum Spritzen des Schmiermittels S auf die Arbeitswalzen und / oder auf das Metallband. Die Schmiermittel-Spritzdüsen 122 sind Teil der Schmiereinrichtung 120. Diese umfasst neben den Spritzdüsen 122 eine Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung 130 zum Erzeugen des von den Schmiermittel-Spritzdüsen 122 gespritzten Schmiermittels S. Die Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung 130 wird aus verschiedenen Quellen mit flüssigen Komponenten zum Erzeugen des Schmiermittels gespeist.
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Die besagte Schmiermittel-Erzeugungseinrichtung 130 zum Erzeugen des Schmiermittels für die Schmiermitteldüsen 122 besteht im Einzelnen aus folgenden Komponenten: Einer ersten Mischeinrichtung 132 zum Mischen des von der Kühlmittelpumpe 140 zugeführten aufbereiteten Kühlmittels aus dem ersten Tank 112 mit erfindungsgemäß in einer Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 aufbereitetem Schmiermittel. Am Ausgang der ersten Mischeinrichtung steht dann eine erste Zwischenemulsion Z1 bereit. Diese erste Zwischenemulsion Z1 wird einer zweiten Mischeinrichtung 134 zugeführt, welcher diese erste Zwischenemulsion soweit erforderlich mit Frischwasser, d. h. insbesondere mit demineralisiertem Wasser aus einem Frischwassertank 126 zu einer zweiten Emulsion Z2 mischt.
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Die zweite Emulsion wiederum wird mit Hilfe einer dritten Mischeinrichtung 136 in geeignetem Mengenverhältnis mit noch ungebrauchtem Walzöl aus einem Frischöltank 128 zu dem gebrauchsfertigen Schmiermittel S vermischt. Der Ausgang bzw. die Ausgänge der dritten Mischeinrichtung 136 sind fluidleitend mit den Schmiermittel-Spritzdüsen 122 verbunden, um diese mit dem Schmiermittel S zu speisen.
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Die Schmiermitteldüsen 122 können in einer Einhausung 119 eingehaust bzw. aufgenommen sein. Die Einhausung ist ggf. auf der Einlaufseite des Walzgerüstes 200 montiert. Der Boden dieser Einhausung 119 ist vorteilhafterweise in Form der Schmiermittel-Sammelwanne 125 ausgebildet und das Dach der Einhausung 119 ist vorzugsweise in Form einer weiteren Kühlmittel-Sammelwanne 117 ausgebildet. Die weitere Kühlmittel-Sammelwanne 117 dient insbesondere zum Auffangen von kondensiertem Kühlmitteldunst, welcher von der Ausgangsseite des Walzgerüstes auf die Eingangsseite gelangt ist. Die Einhausung 119 ist typischerweise als nahezu allseitig geschlossener Kasten mit Öffnungen lediglich für die Durchführung des Metallbandes und für die Zuführung und Ableitung des Schmiermittels sowie für das Aufspritzen des Schmiermittels auf die Arbeitswalzen. Zu den Arbeitswalzen hin ist die Einhausung deshalb offen ausgebildet.
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Sowohl auf der Einlaufseite E und der Auslaufseite A des Walzgerüstes 200 sind vorteilhafterweise Dunstabsaugeinrichtungen 230 vorgesehen zum Absaugen der mit Schmiermittel und Kühlmittel kontaminierten Luft/Dunst in der Umgebung des Walzgerüstes 200. Die von der Absaugeinrichtung 230 mit der Umgebungsluft abgesaugten Mengen an Schmiermittel und Kühlmittel und damit auch die darin enthaltenen Ölanteile werden unwiederbringlich ausgetragen.
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Das von der Schmiermittel-Sammelwanne 125 aufgesammelte Schmiermittel auf der Einlaufseite des Walzgerüstes wird beispielsweise mit Hilfe einer Verbindungsleitung 123 in einen zweiten Tank 124 geleitet und dort gesammelt. Das dort gesammelte gebrauchte Schmiermittel wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 aufbereitet.
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Gemäß 2 weist die Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127 zu diesem Zweck vorteilhafterweise ein Vorfilter I zum Abschöpfen bzw. Abskimmen einer zweiten Ölphase O2 von der Oberfläche des gebrauchten Schmiermittels in dem zweiten Tank 124, ein Magnetfilter II zum Austragen weiterer Ölanteile aus dem gebrauchten Schmiermittel und / oder vorzugsweise auch ein Vakuumfilter III zum Austragen von noch weiteren Ölanteilen aus dem gebrauchten Schmiermittel auf. Die genannten Filter I, II, III sind vorzugsweise in Reihe fluidleitend miteinander verbunden. Das so aufbereitete gebrauchte Schmiermittel wird, wie gesagt, erfindungsgemäß der ersten Mischeinrichtung 132 in der Schmiermittelerzeugungseinrichtung 130 zugeführt, um von der ersten Mischeinrichtung mit dem aufbereiteten Kühlmittel zu der ersten Zwischenemulsion Z1 vermischt zu werden.
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Die Aufbereitung des gebrauchten Kühlmittels aus der Kühlmittel-Sammelwanne 116 erfolgt mit Hilfe einer Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung 118; diese ist grundsätzlich gleichartig aufgebaut wie die besagte Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung 127. Insbesondere kann die Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung 118 gemäß 2 auch ein Vorfilter I, ein Magnetfilter II und ein Vakuumfilter III aufweisen zum Aufbereiten des gebrauchten Kühlmittels durch Austragen von Ölanteilen. Die genannten Filter I, II, III sind vorzugsweise in Reihe fluidleitend miteinander verbunden. Das so aufbereitete Kühlmittel wird anschließend dem ersten Tank 112 zugeführt, wo es, ggf. nach Zufuhr von Frischwasser, für eine Wiederverwendung zur Verfügung steht. Wie aus 1 ersichtlich, kann dieses aufbereitete Kühlmittel aus dem ersten Tank 112 mit Hilfe der Kühlmittelpumpe 140 entweder direkt als Kühlmittel den Kühlmitteldüsen 114 oder als Grundstoff für das Schmiermittel S der Schmiermittelerzeugungseinrichtung 130, und darin insbesondere der ersten Mischeinrichtung 132 zum Vermischen mit dem aufbereiteten Schmiermittel zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Emulsionsumlaufanlage
- 110
- Kühleinrichtung
- 112
- erster Tank
- 114
- Kühlmittel-Spritzdüsen
- 116
- Kühlmittel-Sammelwanne
- 117
- weitere Kühlmittel-Sammelwanne
- 118
- Kühlmittel-Aufbereitungseinrichtung
- 119
- Einhausung
- 120
- Schmiereinrichtung
- 122
- Schmiermittel-Spritzdüsen
- 123
- Verbindungsleitung
- 124
- zweiter Tank
- 125
- Schmiermittel-Sammelwanne
- 126
- Frischwassertank
- 127
- Schmiermittel-Aufbereitungseinrichtung
- 128
- Frischöltank
- 130
- Schmiermittelerzeugungseinrichtung
- 132
- erste Mischeinrichtung
- 134
- zweite Mischeinrichtung
- 136
- dritte Mischeinrichtung
- 140
- Kühlmittelpumpe
- 200
- Walzgerüst
- 210
- (Arbeits)-Walze
- 230
- Dunstabsaugeinrichtung
- A
- Auslaufseite des Walzgerüstes
- E
- Einlaufseite des Walzgerüstes
- K
- Kühlmittel
- M
- Antrieb für Kühlmittelpumpe
- O1
- erste Ölphase
- O2
- zweite Ölphase
- S
- Schmiermittel
- Z1
- erste Zwischenemulsion
- Z2
- zweite Zwischenemulsion
- k
- Mengenverhältnis von Ölanteil zu Wasseranteil in dem Kühlmittel
- s
- Mengenverhältnis von Ölanteil zu Wasseranteil in dem Schmiermittel
- x
- Verhältnis von in Umlauf befindlicher Kühlmittelmenge zu in Umlauf befindlicher Schmiermittelmenge
- I
- Vorfilter
- II
- Magnetfilter
- III
- Vakuumfilter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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