Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet des Walzens eines metallischen Walzgutes, insbesondere eines in einem Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen hindurch geführten Walzbandes, wobei zum Zwecke der Schmierung ein Schmiermittel verwendet wird.
Es ist bekannt, dass beim Walzen von metallischem Walzgut, beispielsweise eines Metallbandes, zum Zwecke der Schmierung und der Kühlung flüssige oder gasförmige Behandlungsmedien verwendet werden. Diese Behandlungsmedien sind je nach Typ des Walzprozesses unterschiedlich: beim Warmwalzen, bei dem das Walzgut auf mehrere 100°C erhitzt wird, wird üblicherweise eine Wasser-Öl-Emulsion verwendet; beim Kaltwalzen, bei dem die Temperatur des Walzgutes vor dem Walzvorgang üblicherweise unterhalb von 100° C liegt, erfolgt die Schmierung im Walzspalt meist durch ein Kaltwalzöl, wobei zusätzlich eine Kühlflüssigkeit verwendet wird.
Aus der
Obwohl die zugeführte Walzflüssigkeit sowohl beim Warmwalzen als auch beim Kaltwalzen am Gerüstboden aufgefangen und nach einer Aufbereitung im Walzprozess prinzipiell wieder verwendet werden kann, ist man bestrebt, den Verbrauch an Schmier- und Kühlmittel möglichst gering zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Schmiermittels beim Walzen eines metallischen Walzgutes anzugeben, bei dem der Schmiermittelverbrauch möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird als Medium zur Walzspaltschmierung nicht eine Walzflüssigkeit, sondern ein Spray, das heißt ein Gemisch aus Walzöl und einem Trägergas verwendet. Das Schmiermittel wird in einem Zerstäuber in fein verteilte Flüssigkeitstropfen zerteilt und mittels des Trägergases in den Walzspalt eingetragen. Dies Aufbringen beziehungsweise Einbringen in den Walzspalt kann entweder durch Sprühen auf die Oberfläche der Arbeitswalzen, und/oder auf die Oberfläche des in den Walzspalt einlaufenden Walzgutes erfolgen. Durch den homogenen Auftrag des Schmiermittels als Spray, kann der Schmiermittel-Verbrauch vergleichsweise gering gehalten werden. Das in Tröpfchenform vorliegende Schmiermittel benetzt sehr gezielt nur jene Bereiche der Oberfläche von Arbeitswalze und/oder Walzgut, welche für die Reibung beim Walzen maßgeblich sind. Entscheidend ist dabei lediglich, dass eine zur Schmierung ausreichende Ölmenge in den Walzspalt gelangt; dies kann grundsätzlich durch ein Aufsprühen auf die Oberfläche der Arbeitswalzen oder auf die Oberfläche des einlaufenden Walzbandes, oder auf beide Oberflächen erreicht werden. Verglichen mit einer Emulsion, ist die Konzentration des Schmiermittels im Walzspalt deutlich höher. Damit erhöht sich die Effizienz des eingesetzten Schmierstoffs, denn in den Walzspalt gelangt gerade so viel Walzöl, wie je nach Art des Walzgutes zur Verringerung der Reibung im Walzspalt gefordert ist. In Breitenrichtung des Walzbandes gesehen ermöglicht die Erfindung einen gleichmäßigen Auftrag des Schmiermittels. Dadurch verringert sich die Gefahr, dass sich im Walzspalt in Breitenrichtung unterschiedliche Reibungsverhältnisse einstellen. Dies ist insbesondere beim Kaltwalzen von besonderem Vorteil, da die gewünschte Enddicke des Metalls vergleichsweise gering ist und es leicht zu einem lokalen Brechen des Schmierfilms kommen kann. Außerdem wird beim Kaltwalzen in der Regel eine gute Oberflächenqualität des Metallbandes angestrebt, was eine ausreichende Schmierung im Walzspalt voraussetzt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der Schmierstoff in reiner Form, dass heißt nicht in Form einer Emulsion, verwendet wird, so dass ein Emulgator im Schmierstoff nicht erforderlich ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Öl verhältnismäßig leicht vom Kühlmittel, z.B. Wasser, getrennt und gegebenenfalls nach einer Aufbereitung wieder verwendet, das heißt in einem Umlauf geführt werden kann.
Um eine über die Querschnittsfläche des Sprühstrahls gesehen möglichst homogene Verteilung des Schmiermittels zu erreichen, werden Sprühdüsen verwendet, die zumindest zwei Austrittsöffnungen aufweisen. Je nach Form dieser zumindest zwei Austrittsöffnungen lässt sich sehr gut eine gleichmäßige Flächenkonzentration des Schmiermittels beim Auftrag erreichen.
Günstig ist, wenn das Auftragen des Schmiermittels durch einzelne Sprühdüsen erfolgt, welche in einer Reihe angeordnet sind und jeweils einen im Querschnitt gesehen im Wesentlichen flach ausgebildeten Sprühstrahl erzeugen. Die einzelnen Querschnitte können sich dabei im Randbereich überlagern. Auf diese Weise kann über die Breite des Walzbandes gesehen ein fächerförmiger Gesamt-Sprühstrahl erzeugt werden, mit dem das Schmiermittel homogen und gezielt in den Walzspalt eingebracht werden kann.
Für einen gleichmäßigen Schmiermittel-Auftrag kann es günstig sein, wenn Düsen verwendet werden, die ein sphärisch gekrümmtes Mundstück aufweisen. Auf diesem gekrümmten Mundstück sind zwei bezüglich einer Symmetrieachse symmetrisch ausgebildete C-förmige Schlitze vorgesehen. Dadurch kann mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Düsen ein Spray gebildet werden, der das Schmiermittel gleichmäßig aufträgt. Je nach Tiefe und Winkellage dieser Schlitze kann der Querschnitt dieser Sprühstrahlen beeinflusst werden.
Um das Schmiermittel möglichst effizient in den Walzspalt einzubringen kann es vorteilhaft sein, wenn der Spray aus einer Aneinanderreihung von einzelnen Sprühstrahlen gebildet wird, wobei jeder dieser Sprühstrahlen in seiner Breitenrichtung gesehen etwa parallel zur Achse der beiden Arbeitswalzen gerichtet wird.
Als Trägermedium für die Schmierstofftröpfchen kann in einfacher Ausgestaltung des Verfahrens Luft verwendet werden.
Hinsichtlich des Energieeinsatzes kann es von besonderem Vorteil sein, wenn Walzöl verwendet wird, welches nicht erhitzt, sondern im Wesentlichen mit einer Temperatur verwendet wird, welche der Umgebungstemperatur entspricht.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind.
Es zeigen:
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Wie unten stehend noch näher erläutert, wird in der Zerstäubungseinrichtung 4 ein Gemisch aus Luft und Schmiermittelteilchen gebildet, welches mittels einer Anordnung von Sprühdüsen 5 als Spray aufgetragen wird. Dieser Spray schlägt sich auf der Oberfläche 21 der Arbeitswalzen 2' und 2'' und/oder an der Oberfläche 23 des Walzbandes 28 nieder, wodurch die angestrebte Herabsetzung der Reibungsverhältnisse im Walzspalt 8 bewirkt wird. In der Wanne 17 wird Walzöl zusammen mit dem Kühlmittel aufgefangen und mittels einer Förder- und Wiederaufbereitungsanlage recycelt.
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Dank der Erfindung bildet sich im Walzspalt 8 eine verglichen mit Emulsions-Schmierung höhere Konzentration von Schmiermittel aus. Abhängig von der Walzgeschwindigkeit, der Walzenrauheit und anderen Prozessgrößen kann ein vergleichsweise niedriger Ölverbrauch von 50 ml pro Minute bis 200 ml pro Minute pro Walzgerüst erreicht werden. Bei der Herstellung von Walzband ist dies ein erheblicher Kostenvorteil. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die sehr stark verringerte Reibung im Walzspalt, wodurch die Walzkräfte und Walzmomente für den Walzprozess verringert werden können. Insbesondere beim Kaltwalzen kann eine sehr gute Oberflächenqualität des Walzbandes erzielt werden.
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