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EP0294407B1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen von walzen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen von walzen Download PDF

Info

Publication number
EP0294407B1
EP0294407B1 EP87907924A EP87907924A EP0294407B1 EP 0294407 B1 EP0294407 B1 EP 0294407B1 EP 87907924 A EP87907924 A EP 87907924A EP 87907924 A EP87907924 A EP 87907924A EP 0294407 B1 EP0294407 B1 EP 0294407B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
coolant
channels
roll
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87907924A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0294407A1 (de
Inventor
Wilhelm Friedrich Lauener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAUENER ENGINEERING AG
Original Assignee
Lauener Engineering AG
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 Lauener Engineering AG filed Critical Lauener Engineering AG
Priority to AT87907924T priority Critical patent/ATE61530T1/de
Publication of EP0294407A1 publication Critical patent/EP0294407A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0294407B1 publication Critical patent/EP0294407B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/02—Rotary drums or rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/068—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces
    • B22D11/0682—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting wheel

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cooling rolls, in particular in the continuous casting of aluminum and other metal strips, wherein a coolant is guided between a roll shell and a roll core through cooling channels arranged alternately in the axial direction in the counterflow principle.
  • the casting mold When metal is continuously poured between two rolls, the casting mold is essentially formed by the gap between the rolls and by end walls on the side.
  • the action time of the rollers is relatively short, and a large amount of heat must be dissipated over a short distance.
  • the rollers are cooled, which is done by injection molding them from the outside or by internal cooling. For operational reasons, the internal cooling of the rollers is preferred.
  • cooling channels are usually arranged between a roll core and a roll shell, through which a coolant flows.
  • This coolant usually cooling water, extracts heat from the roll shell.
  • great attention must be paid to the arrangement of the cooling ducts, since they are not only responsible for the amount of heat that is extracted from the material to be cooled, but can also determine the shape and dimensions of the roller itself during operation. If a roller is cooled differently along its length or circumference, stresses arise as a result of different thermal expansion. Among other things, this leads to a different deflection of the roll, which has a negative effect on the quality of the rolling stock. In particular, however, the uniform cooling of the casting material lengthways and crossways must be given the greatest attention.
  • CH-PS 429 042 shows casting rolls in which the cooling channels run helically between the roll core and casing, with their inlets in alternating order on one or the other end of the roll.
  • the feed and drain channels open into the same end face of the roll core.
  • a roll is also known in which the cooling channels are guided in the axial direction, the feed and drain channels opening into the same end face of the roll core.
  • the coolant introduced on one end of the roller is deflected at the other and used again for cooling in the opposite direction.
  • This has the disadvantage that the cooling is not uniform over the entire circumference of the roller, because the coolant guided in the opposite direction already has a higher temperature due to greater heating.
  • Cooling channels arranged in the axial direction with cooling media alternately guided in the countercurrent principle are known from US-A-2936158.
  • the cooling medium is guided in a serpentine manner through at least three cooling channels, that is to say it is deflected at least twice on one end of the roll. 4, six cooling channels are fed from the same radial inflow line, the cooling medium is divided and flows through three cooling channels to one outflow line, the heated cooling medium flowing out through adjacent outflow lines.
  • an irregular, coarse temperature profile arises, which does not allow regular cooling of the casting material which corresponds to current requirements. This is particularly the case if the cooling channels have a relatively large clear width, as can be seen in FIGS. 2, 3, 5 and 6 of the patent mentioned.
  • the efficiency of the cooling is reduced by using already heated cooling medium.
  • the inventor has set himself the task of creating a method and a device for cooling rolls of the type mentioned at the outset which cool the roll more uniformly lengthways and crossways over its entire circumference of the jacket.
  • the object is achieved according to the invention in that the coolant is introduced into the cooling channels in question on both end faces of the roller, guided to the other end face and from there is discharged again after a single flow through a cooling channel.
  • the coolant is preferably passed in pairs through two adjacent cooling channels alternately in the counterflow principle.
  • the object is achieved with respect to the device in that from one end of the roller a bore, divided into an axial channel and a pipe channel for the supply or removal of the coolant, to extends into the area of the other end face, and near the two end faces of the roll, alternating inflow and outflow lines for the cooling channels extending over the entire length of the roll core, formed from longitudinal grooves in the roll core and the roll shell, are arranged such that the coolant flows according to the countercurrent principle .
  • the alternating radially branching bores from the axial or tubular channel expediently lead to an exchangeable distributor flange which is flush with the outside of the roller body on both sides in the peripheral area and which feeds the coolant to the corresponding cooling channels or returns them from them.
  • the cold cooling medium is introduced into the cooling channels, in particular, alternately or in pairs.
  • the now heated coolant is taken over from the other distribution flange and returned to the pipe channel when the coolant is supplied via the axial channel. If, on the other hand, the coolant is introduced via the pipe duct, the heated coolant is returned to the axial duct.
  • the distributor flange which can be removed in just a few simple steps, also has the advantage that the cooling channels can be cleaned mechanically without removing the roller shell.
  • the cooling channels can then e.g. simply ejected with a suitable cleaning object.
  • 160 cooling channels are arranged for casting rolls with an outer circumference of 600 mm, and 240 cooling channels for those with a 900 mm circumference. This corresponds to a distance of the cooling channels of about 12 mm on the lateral surface.
  • the cooling channels are fed according to the invention, it is longitudinal and measured an extremely homogeneous temperature distribution across the roll surface. Even if two adjacent cooling channels are flowed through in the same direction by the coolant, it is thus ensured that the same heat is emitted at every point of the roll shell. There is neither a change in the roll geometry nor a loss in quality of the casting belts due to temperature differences.
  • roller 1 shows a roller 1 rotatably mounted in a roll stand. For the sake of clarity, it is from the support stand only a support frame 2 reproduced.
  • Rolling rollers 6, which form a rolling bearing, are located between the supporting frame and the roller, surrounded by a plurality of bearing shells 3, 4, 5.
  • the roller 1 consists essentially of a roller shell 7 and a roller core 8, which is extended over a shoulder 13 to an extension 9.
  • the rotatably mounted in the support frame 2 extension 9 of the roller is covered on the end face by a stuffing box 10, which has an inlet opening 11 and an outlet for the coolant, in practice cooling water.
  • the stuffing box 10 After the inlet opening 11, the stuffing box 10 has a collecting space 14, to which an axial channel 15 connects.
  • the cooling water is guided parallel to the longitudinal axis A of the roller up to the area of the opposite end of the roller.
  • the axial channel 15 is surrounded by a tube channel 16, which serves to return the heated cooling water and leads to the outlet 12.
  • the pipe channel 16 is separated from the axial channel 15 by a sleeve-shaped channel wall 17 which is coaxial with the longitudinal axis A.
  • the roller In the transition area from the roller core 8 to the extension 9, the roller is fitted with a distributor flange 20 which is flush with the outer surface with respect to the outer surface and which _ connected to the roller core 8 by screws 21_ fixes the roller shell 7 and serves for the distribution of the cooling water.
  • a distributor flange 20 which is flush with the outer surface with respect to the outer surface and which _ connected to the roller core 8 by screws 21_ fixes the roller shell 7 and serves for the distribution of the cooling water.
  • bores 22, 23, 24, 25 are provided in the roller core 8 itself for guiding the cooling water from the central to the peripheral area or from it back. Only the bores 22 and 25 lie in the sectional plane, the remaining bores 23 and 24 lie in a plane which is offset by a certain angle and leads through the longitudinal axis A. This angle depends on the number of holes. However, there is always one to the axial channel 15 and one to.
  • the number of bores 22, 23, 24, 25 is between 1 to half the number of cooling channels 26.
  • the cooling channels 26, which run in the axial direction of the roller, are recessed from the roller core 8 in the lateral surface 27 in the form of channels which are open to the outside. When the roller is ready for operation, they are covered by the inner surface of the roller shell 7.
  • the inner ring channels 30, 30a which are further away from the roller end faces 41, 41a, are located above branch channels 33, 33a, which, penetrating a distributor flange 20 in the radial direction, run obliquely inwards and open into the corresponding outer ring channel 32, 32a.
  • branch lines 34, 34a lead in the radial direction to the ends of the cooling channels 26 which are not connected to the outer ring channels 32, 32a.
  • the branch channels 34, 34a are grooves which are recessed from the inner end face of the distributor flange 20 a flat end face 41, 41a of the roller body 8 lying thereon be sealed.
  • each cooling channel 26 is connected at both ends to an outer ring channel 32, 32a or to a branch channel 34, 34a.
  • the cooling channels are alternately connected to the outer ring channels 32, 32a and the branch channels 34, 34a.
  • circuits of the coolant described above are shown again in a stylized manner in FIG. 3.
  • the alternating flow direction of the circuits is clearly visible.
  • FIG. 4 shows a variant of the coolant supply up to the distributor flanges 20 or for the coolant discharge.
  • the cooling water is supplied via the pipe channel 16, which extends only over part of the longitudinal axis A of the roller 1.
  • the supply of cooling water to the inner ring channel 30a of one distributor flange 20 takes place via eight bores 25 perpendicular to the longitudinal axis A.
  • the cooling water supply to the inner ring channel 31 of the other distributor flange 20 located on the distal end face of the roller 1 takes place via likewise eight radial channels 23 running in the diagonal direction .
  • the heated cooling water is discharged in the axial channel 15, which takes up the full bore over part of the longitudinal axis of the roll.
  • the eight bores 22 and 24 pass through the roller body 8 in a manner analogous to the bores 23 and 25.
  • the arrangement according to FIG. 4 has the advantage that no annular chamber 37 according to FIG. 2 with cooling water crossing one another has to be arranged.
  • a solidifying aluminum strip is on the roll shell 7 40 indicated.
  • FIG. 5 shows further details of an embodiment of the invention which is particularly advantageous in terms of production technology, with cooling channels 26 flowing through in alternating fashion from the cooling water and running in the radial direction.
  • the roller body 8 with the cooling channels 26 extending to the end face 41 is firmly connected to the distribution flange 20.
  • the roll shell which is drawn up in the working phase and not shown for reasons of clarity, lies on the lateral surface 27 of the roller body 8 and the lateral surface 42 of the distributor flange 20 and thereby closes the cooling channels 26, the pockets 44, the distribution and collection chambers 43 (depending on the direction of flow of the cooling water) and the outer ring channels 32.
  • the cooling water emerges from the distribution chambers 43 and is distributed over two adjacent cooling channels 26. On the other end of the roller body, the cooling water, which is now heated, is taken up and passed on by similarly designed collecting chambers 43.
  • the distribution and collection chambers 43 are recessed from the end face of the distributor flange 20.
  • the heated cooling water flowing back from the remaining cooling ducts 26 is passed in pairs into an outer opening through pockets 44 forming the outer surface 42 of the distributor flange 20 to the outer annular duct 32. From there, the cooling water flows into the branch channels 33 passing through the distributor flange 20.
  • the cooling water enters the outer ring channel from analog channels and enters the corresponding cooling channels 26 via a pocket.
  • the heated cooling water flows out through a collection chamber for two cooling channels each.
  • FIG. 6 shows on the one hand the transition from a branch channel 34 which supplies the cooling water into the distribution chamber 43 and from there into one of the two cooling channels 26.
  • branch channel 33 leading from the outer ring channel 32 to the inner ring channel 30 adjacent to the end face is shown.
  • FIG. 7 shows the transition of a cooling channel 26 carrying heated cooling water to the pocket 44 and from there into the outer ring channel 32.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Walzen, insbesondere beim kontinuierlichen Giessen von Aluminium- und andern Metallbändern, wobei zwischen einem Walzenmantel und einem Walzenkern ein Kühlmittel durch in axialer Richtung alternierend im Gegenstromprinzip angeordnete Kühlkanäle geführt wird.
  • Beim kontinuierlichen Giessen von Metall zwischen zwei Walzen wird die Giessform im wesentlichen durch den Spalt zwischen den Walzen und durch seitliche Abschlusswände gebildet. Die Einwirkzeit der Walzen ist verhältnismässig kurz, auf einer kleinen Strecke muss eine grosse Wärmemenge abgeführt werden. Hierzu werden die Walzen gekühlt, was durch deren Anspritzen von aussen oder durch eine Innenkühlung erfolgt. Aus betrieblichen Gründen wird die Innenkühlung der Walzen vorgezogen.
  • Bei der Innenkühlung von Walzen sind in der Regel zwischen einem Walzenkern und einem Walzenmantel Kühlkanäle angeordnet, durch welche ein Kühlmittel strömt. Dieses Kühlmittel, in der Regel Kühlwasser, entzieht dem Walzenmantel Wärme. Der Anordnung der Kühlkanäle muss grosse Aufmerksamkeit geschenkt werden, da sie nicht nur für die Wärmemenge, welche dem zu kühlenden Gut entzogen wird, verantwortlich sind, sondern während des Betriebs auch die Form bzw. die Abmessungen der Walze selbst mitbestimmen können. Wird eine Walze entlang ihrer Länge oder ihres Umfangs unterschiedlich abgekühlt, so entstehen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung Spannungen. Diese führen unter anderem zu einer unterschiedlichen Durchbiegung der Walze, welche sich negativ auf die Qualität des Walzguts auswirkt. Im speziellen ist aber auch der gleichmässigen Abkühlung des Giessmaterials längs und quer grösste Beachtung zu schenken.
  • Die CH-PS 429 042 zeigt Giesswalzen, bei denen die Kühlkanäle schraubenlinienförmig zwischen Walzenkern und -mantel verlaufen, wobei sie ihren Einlauf in wechselnder Reihenfolge an der einen oder anderen Stirnseite der Walze haben. Die Zuführungs- und Abflusskanäle münden in dieselbe Stirnseite des Walzenkerns.
  • Aus E. Herrmann, Handbook on continuous casting, 1980, Seite 64, Fig. 10, ist weiter eine Walze bekannt, bei der die Kühlkanäle in axialer Richtung geführt sind, wobei die Zuführungs- und Abflusskanäle in dieselbe Stirnseite des Walzenkerns münden. Das an der einen Walzenstirnseite eingeführte Kühlmittel wird jedoch an der andern umgelenkt und in umgekehrter Richtung nochmals zum Kühlen verwendet. Dies hat den Nachteil, dass die Kühlung nicht über den gesamten Umfang der Walze gleichmässig ist, weil das in Gegenrichtung geführte Kühlmittel wegen stärkerer Erwärmung bereits eine höhere Temperatur aufweist.
  • In axialer Richtung angeordnete Kühlkanäle mit alternierend im Gegenstromprinzip geführten Kühlmedien sind aus der US-A-2936158 bekannt. Das Kühlmedium wird schlangenlinienförmig durch wenigstens drei Kühlkanäle geführt, also wenigstens zweimal an einer Walzenstirnseite umgelenkt. Nach Fig. 4 werden sechs Kühlkanäle aus derselben radialen Zuflussleitung gespeist, das Kühlmedium wird aufgeteilt, fliesst durch je drei Kühlkanäle zu je einer Abflussleitung, wobei das erwärmte Kühlmedium durch benachbarte Abflussleitungen abfliesst. Offensichtlich entsteht gemäss der US-A 2936158 ein unregelmässiges, grobes Temperaturprofil, das kein den heutigen Erfordernissen entsprechendes, regelmässiges Abkühlen des Giessmaterials erlaubt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Kühlkanäle eine verhältnismässig grosse lichte Weite haben, wie Fig. 2, 3, 5 und 6 der erwähnten Patentschrift entnommen werden kann. Ueberdies wird der Wirkungsgrad der Kühlung dadurch herabgesetzt, dass bereits erwärmtes Kühlmedium verwendet wird.
  • Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Walzen der eingangs gennanten Art zu schaffen, welche die Walze über ihrem gesamten Mantelumfang hinweg längs und quer gleichmässiger kühlen.
  • Die Aufgabe wird in bezug auf das Verfahren erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Kühlmittel an beiden Stirnseiten der Walze in die betreffenden Kühlkanäle eingeleitet, zur andern Stirnseite geführt und von dort nach einmaligen Durchfluss durch einem Kühlkanal wieder abgeleitet wird.
  • Vorzugsweise wird das Kühlmittel durch je zwei benachbarte Kühlkanäle paarweise alternierend im Gegenstromprinzip geführt.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe in bezug auf die Vorrichtung dadurch gelöst, dass von einer Stirnseite der Walze eine Bohrung, unterteilt in einen Axialkanal und einen Rohrkanal für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Kühlmittels, bis in den Bereich der andern Stirnseite reicht, und nahe der beiden Walzenstirnseiten alternierend Zufluss- und Abflussleitungen für die sich über die ganze Länge des Walzenkerns erstreckenden Kühlkanäle, gebildet aus Längsrinnen im Walzenkern und dem Walzenmantel, derart angeordnet sind, dass das Kühlmittel nach dem Gegenstromprinzip fliesst.
  • Im Hinblick auf die Werkzeugkosten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die alternierend angeordneten Zufluss- und Abflussleitungen für das Kühlmittel mit je zwei benachbarten Kühlkanälen zu verbinden.
  • Die vom Axial- bzw. Rohrkanal alternierend radial abzweigenden Bohrungen führen zweckmässig zu einem beidseits im peripheren Bereich des Walzenkörpers an diesem aussenbündig anliegenden, auswechselbaren Verteilerflansch, welcher das Kühlmittel den entsprechenden Kühlkanälen zuleitet bzw. von ihnen zurückführt. Die Einleitung des kalten Kühlmediums in die Kühlkanäle erfolgt insbesondere einzeln oder paarweise alternierend. An der andern Walzenstirnseite wird das nun erwärmte Kühlmittel vom andern Verteilungsflansch übernommen und in den Rohrkanal zurückgeführt, wenn das Kühlmittel über den Axialkanal zugeführt wird. Wird dagegen das Kühlmittel über den Rohrkanal eingeführt, wird das erwärmte Kühlmittel in den Axialkanal zurückgeführt.
  • Der mit wenigen Handgriffen abnehmbare Verteilerflansch hat auch den Vorteil, dass die Kühlkanäle ohne Entfernen des Walzenmantels mechanisch gereinigt werden können. Die Kühlkanäle können dann z.B. einfach mit einem geeigneten Reinigungsgegenstand ausgestossen werden.
  • In der Praxis werden bei Giesswalzen mit einem äusseren Umfang von 600 mm 160 Kühlkanäle, bei solchen mit 900 mm Umfang 240 Kühlkanäle angeordnet. Dies entspricht auf der Mantelfläche einem Abstand der Kühlkanäle von etwa 12 mm. Bei erfindungsgemässer Speisung der Kühlkanäle wird längs und quer eine ausserordentlich homogene Temperaturverteilung auf der Walzenoberfläche gemessen. Auch wenn jeweils zwei benachbarte Kühlkanäle in der gleichen Richtung vom Kühlmittel durchflossen werden ist also gewährleistet, dass an jeder Stelle des Walzenmantels die gleiche Wärme abgeben wird. Es erfolgt weder eine Veränderung der Walzengeometrie noch eine Qualitätseinbusse der Giessbänder infolge von Temperaturunterschieden.
  • Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Teils eines Walzgerüstes im Bereich der Walzenlagerung, mit der Kühlmittelzufuhr und -abfuhr,
    • Fig. 2 einen vergrösserten hälftigen Längsschnitt durch eine verkürzt dargestellte Walze,
    • Fig. 3 eine stilisierte Darstellung des Kühlwasserflusses in einer Walze,
    • Fig. 4 einen weiteren vergrösserten hälftigen Längsschnitt durch eine verkürzt dargestellte Walze,
    • Fig. 5 eine Abwicklung des Uebergansbereichs vom Walzenkern zum Verteilerring, ohne Kühlmantel,
    • Fig. 6 einen Längsscnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 5, und
    • Fig. 7 einen Längsschnitt entlang der Linie VII-VII von Fig. 5.
  • Fig. 1 zeigt eine in einem Walzengerüst drehbar gelagerte Walze 1. Der Uebersichtlichkeit halber ist vom Traggerüst nur ein Tragrahmen 2 wiedergegeben. Zwischen dem Tragrahmen und der Walze befinden sich, von mehreren Lagerschalen 3, 4, 5 umfangen, Wälzrollen 6, welche ein Wälzlager bilden.
  • Die Walze 1 besteht im wesentlichen aus einem Walzenmantel 7 und einem Walzenkern 8, welcher über eine Schulter 13 zu einem Fortsatz 9 verlängert ist. Der drehbar im Tragrahmen 2 gelagerte Fortsatz 9 der Walze ist stirnseitig von einer Stopfbüchse 10 abgedeckt, welche eine Eintrittsöffnung 11 und einen Auslass für das Kühlmittel, in der Praxis Kühlwasser, aufweist. Die Stopfbüchse 10 weist nach der Eintrittsöffnung 11 einen Sammelraum 14 auf, an welchen ein Axialkanal 15 anschliesst. Im Axialkanal wird das Kühlwasser parallel zur Walzenlängsachse A bis in den Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite der Walze geführt. Der Axialkanal 15 ist von einem Rohrkanal 16 umgeben, welcher der Rückführung des erwärmten Kühlwassers dient und zum Auslass 12 führt. Der Rohrkanal 16 wird vom Axialkanal 15 durch eine zur Längsachse A koaxiale, hülsenförmige Kanalwand 17 getrennt.
  • Im Uebergangsbereich vom Walzenkern 8 zum Fortsatz 9 ist der Walze ein in bezug auf die Mantelfläche aussenbündiger Verteilerflansch 20 aufgesetzt, welcher _über Schrauben 21 mit dem Walzenkern 8 verbunden_ den Walzenmantel 7 festlegt und der Verteilung des Kühlwassers dient. In Fig. 1, wie auch in den nachfolgenden Figuren, ist die Fliessrichtung des Kühlwassers durch Pfeile angedeutet.
  • Im Walzenkern 8 selbst sind, in Fig. 2 dargestellt, Bohrungen 22, 23, 24, 25 zum Leiten des Kühlwassers vom zentralen in den peripheren Bereich oder von diesem zurück vorgesehen. Nur die Bohrungen 22 und 25 liegen in der Schnittebene, die übrigen Bohrungen 23 und 24 liegen in einer um einen bestimmten Winkel versetzten, durch die Längsachse A führenden Ebene. Dieser Winkel hängt von der Anzahl Bohrungen ab. Es liegen jedoch immer eine zum Axialkanal 15 und eine zum.
  • Rohrkanal 16 führende Bohrung auf derselben durch die Walzenlängsachse A führende Ebene. In der Praxis liegt die Anzahl der Bohrungen 22, 23, 24, 25 zwischen je 1 bis je der halben Anzahl von Kühlkanälen 26.
  • Die in axialer Richtung der Walze verlaufenden Kühlkanäle 26 sind in der Mantelfläche 27 in Form von nach aussen offenen Rinnen aus dem Walzenkern 8 ausgespart. Sie werden bei betriebsbereiter Walze von der Innenfläche des Walzenmantels 7 abgedeckt.
  • Der Verteilerflansch 20 ist über Ringdichtungen 28, 29 sowohl gegen den Walzenkern 8 als auch gegen den Walzenmantel 7 abgedichtet. Im Verteilerflansch 20 ausgesparte Ringnuten bilden mit der anliegenden Oberfläche des Walzenkerns 8 bzw. des -mantels 7 drei Ringkanäle:
    • In die von den äusseren Stirnflächen 41, 41a der Walze weiter entfernten, inneren Ringkanäle 30, 30a münden die Bohrungen 22, 25,
    • in die den äusseren Stirnflächen 41, 41a der Walze benachbarten, inneren Ringkanäle 31, 31a münden die Bohrungen 23, 24, und
    • in die äusseren Ringkanäle 32, 32a münden alternierend Kühlkanäle 26.
  • Weiter stehen die inneren, von den Walzenstirnflächen 41, 41a weiter entfernten Ringkanäle 30, 30a über Stichkanäle 33, 33a, welche, in radialer Richtung einen Verteilerflansch 20 durchsetzend, schräg nach innen laufen und in den entsprechenden äusseren Ringkanal 32, 32a münden. Von den andern inneren Ringkanälen 31, 31a führen in radialer Richtung Stichleitungen 34, 34a zu den nicht mit den äusseren Ringkanälen 32, 32a verbundenen Enden der Kühlkanäle 26. Die Stichkanäle 34, 34a sind aus der inneren Stirnseite des Verteilerflanschs 20 ausgesparte Nuten, welche von einer daraufliegenden ebenen Stirnfläche 41, 41a des Walzenkörpers 8 dichtend verschlossen werden.
  • Nach der Variante von Fig. 2 ist jeder Kühlkanal 26 beidends mit einem äusseren Ringkanal 32, 32a oder mit einem Stichkanal 34, 34a verbunden. Die Kühlkanäle sind alternierend an den äusseren Ringkanälen 32, 32a und den Stichkanälen 34, 34a angeschlossen.
  • Das im Axialkanal 15 in die Walze eintretende Kühlwasser kann also alternierend zwei Kreisläufe durchfliessen:
    • Das Kühlwasser durchfliesst das Walzenzentrum in der ganzen Längsrichtung, tritt durch die Ausgangsöffnung 35 in die Bohrungen/en 25 ein und fliesst in den inneren Ringkanal 30a, die Stichkanäle 33a und den äusseren Ringkanal 32a weiter und tritt dort über Taschen 44a in je zwei Kühlkanäle 26 ein, wobei alternierend zwei Kühlkanäle angeschlossen und zwei nicht angeschlossen sind. Unter Erwärmung fliesst das Kühlwasser zu der andern Stirnfläche 41 der Walze, tritt über Taschen 44 aus, sammelt sich im äusseren Ringkanal 32, fliesst über die Stichkanäle 33 zum Ringkanal 30 und wird schliesslich über die Bohrung/en 22 zum Rohrkanal 16 geleitet, durch welchen das erwärmte Kühlwasser zusammen mit dem übrigen verbrauchten Kühlwasser aus der Walze austritt.
    • Der andere Teil des frischen Kühlwassers tritt über längliche Austrittsöffnungen 36 in die Bohrung/en 23 ein, setzt den Weg über den inneren Ringkanal 31 und die Stichkanäle 34 zu den nicht mit dem äusseren Ringkanal 32 verbundenen Enden der Kühlkanäle 26 fort. Wiederum unter Erwärmung fliesst das Wasser durch die Kühlkanäle 26 zu der anderen Stirnfläche 41a, tritt dort in die Stichkanäle 34a ein und fliesst über den inneren Ringkanal 31a und die Bohrung/en 24 zum Rohrkanal 16.
  • Das aus dem Axialkanal 15 durch die länglich ausgebildeten.
  • Ausgangsöffnungen 36 austretende Kühlwasser sammelt sich in einer Ringkammer 37. Diese ist von Wandelementen 38 gegen den Rohrkanal 16 abgedichtet, wobei einzelne Segmente der Ringkammer 37 den Durchtritt von im Rohrkanal 16 zurückfliessendem, erwärmtem Kühlwasser erlauben.
  • Bei der Dimensionierung aller Leitungquerschnitte der Kreisläufe muss darauf geachtet werden, dass nirgends ein Rückstau entsteht.
  • Die oben beschriebenen Kreisläufe des Kühlmittels werden in Fig. 3 nochmals stilisiert dargestellt. Die alternierende Fliessrichtung der Kreisläufe ist gut ersichtlich.
  • Fig. 4 zeigt eine Variante der Kühlmittelzufuhr bis zu den Verteilerflanschen 20 bzw. zur Kühlmittelabfuhr. Die Zufuhr des Kühlwassers erfolgt über den Rohrkanal 16, welcher sich lediglich über einen Teil der Längsachse A der Walze 1 erstreckt. Die Zufuhr von Kühlwasser zum inneren Ringkanal 30a des einen Verteilerflanschs 20 erfolgt über acht zur Längsachse A rechtwinklige Bohrungen 25. Die Kühlwasserzufuhr zum an der entfernten Stirnseite der Walze 1 liegenden inneren Ringkanal 31 des andern Verteilerflanschs 20 erfolgt über ebenfalls acht in diagonaler Richtung verlaufende Radialkanäle 23.
  • Die Ableitung des erwärmten Kühlwassers erfolgt im Axialkanal 15, welcher über einen Teil der Walzenlängsachse die volle Bohrung in Anspruch nimmt. Die je acht Bohrungen 22 und 24 durchsetzen den Walzenkörper 8 sinngemäss wie die Bohrungen 23 und 25.
  • Die Anordnung nach Fig. 4 hat den Vorteil, dass keine Ringkammer 37 gemäss Fig. 2 mit sich kreuzendem Kühlwasser angeordnet werden muss.
  • Auf dem Walzenmantel 7 ist ein erstarrendes Aluminiumband 40 angedeutet.
  • Fig. 5 zeigt nähere Details einer fertigungstechnisch besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung mit paarweise alternierend vom Kühlwasser durchflossenen, in radialer Richtung verlaufenden Kühlkanälen 26. Der Walzenkörper 8 mit den sich bis an die Stirnfläche 41 erstreckenden Kühlkanälen 26 ist mit dem Verteilungsflansch 20 fest verbunden. Der in Arbeitsphase aufgezogene, aus Uebersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Walzenmantel liegt auf der Mantelfläche 27 des Walzenkörpers 8 und der Mantelfläche 42 des Verteilerflanschs 20 auf und verschliesst dabei die Kühlkanäle 26, die Taschen 44, die Verteil- und Sammelkammern 43 (je nach Fliessrichtung des Kühlwassers) und die äusseren Ringkanäle 32.
  • Das Kühlwasser tritt aus den Verteilkammern 43 aus und verteilt sich auf zwei benachbarte Kühlkanäle 26. An der andern Stirnseite des Walzenkörpers wird das nun erwärmte Kühlwasser von analog ausgebildeten Sammelkammern 43 aufgenommen und weitergeleitet. Die Verteil- und Sammelkammern 43 sind aus der Stirnfläche des Verteilerflanschs 20 ausgespart.
  • Das aus den übrigen Kühlkanälen 26 zurückfliessende erwärmte Kühlwasser wird paarweise in einen äusseren Durchbruch durch die Mantelfläche 42 des Verteilerflanschs 20 bildenden Taschen 44 zum äusseren Ringkanal 32 geleitet. Von dort fliesst das Kühlwasser in die den Verteilerflansch 20 durchsetzenden Stichkanäle 33.
  • Am andern nicht dargestellten Ende des Walzenkörpers tritt das Kühlwasser aus analog ausgebildeten Stichkanälen in den äusseren Ringkanal und tritt über eine Tasche in die entsprechenden Kühlkanäle 26 ein. Das erwärmte Kühlwasser fliesst durch eine Sammelkammer für je zwei Kühlkanäle aus.
  • Aus Fig. 5 ist die paarweise alternierende Anordnung der Kühlkanäle 26 besonders gut ersichtlich.
  • Fig. 6 zeigt einerseits den Uebergang von einem das Kühlwasser zubringenden Stichkanal 34 in die Verteilkammer 43 und von dort in einen der beiden Kühlkanäle 26. Andrerseits wird der vom äusseren Ringkanal 32 zum inneren, der Stirnseite benachbarten Ringkanal 30 führende Stichkanal 33 gezeigt.
  • Schliesslich zeigt Fig. 7 den Uebergang eines erwärmtes Kühlwasser führenden Kühlkanals 26 zur Tasche 44 und von dort in den äusseren Ringkanal 32.

Claims (10)

1. Verfahren zum Kühlen von Walzen, insbesondere beim kontinuierlichen Giessen von Aluminium- und andern Metallbändern (40), wobei zwischen einem Walzenmantel (7) und einem Walzenkern (8) ein Kühlmittel durch in axialer Richtung angeordnete Kühlkanäle (26) alternierend im Gegenstromprinzip geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel an beiden Stirnseiten (41, 41a) der Walze (1) in die betreffenden Kühlkanäle (26) eingeleitet, zur andern Stirnseite (41a, 41) geführt und von dort nach einmaligem Durchfluss durch einen Kühlkanal (26) wieder abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in den Kühlkanälen (26) paarweise alternierend im Gegenstromprinzip geführt wird.
3. Vorrichtung zum Kühlen von Walzen, insbesondere beim kontinuierlichen Giessen von Aluminium- und andern Metallbändern (40), mit zwischen einem Walzenmantel (7) und einem Walzenkern (8) in axialer Richtung angeordneten Kühlkanälen (26) zum Führen eines Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Stirnseite der Walze (1) eine Bohrung, unterteilt in einen Axialkanal (15) und einen Rohrkanal (16) für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Kühlmittels, bis in den Bereich der andern Stirnseite reicht, und nahe der beiden Walzenstirnseiten alternierend Zufluss- und Abflussleitungen, umfassend Bohrungen (22, 23, 24, 25), innere Ringkanäle (30, 30a, 31, 31a), Stichleitungen (33, 34) und äussere Ringkanäle (32, 32a), für die sich über die ganze Länge des Walzenkerns (8) erstreckenden Kühlkanäle (26), gebildet aus Längsrinnen im Walzenkern (8) und dem Walzenmantel (7), derart angeordnet sind, dass das Kühlmittel nach dem Gegenstromprinzip fliesst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die alternierend angeordneten Zufluss- und Abflussleitungen für das Kühlmittel mit je zwei benachbarten Kühlkanälen (26) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Axialkanal (15) bzw. Rohrkanal (16) alternierend radial abzweigenden bohrungen (22, 23, 24, 25) zu einem beidseits im peripheren Bereich des Walzenkörpers (8) an diesen in bezug auf die Mantelfläche aussenbündig anliegenden, auswechselbaren Verteilerflansch (20) führen, welcher vorzugsweise durch entsprechend ausgesparte Nuten Ringkanäle (30, 31, 30a, 31a) bildet, und von diesen alternierend Zufluss- bzw. Abflussleitungen für die Kühlkanäle (26) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vom von den Walzenstirnflächen (41, 41a) weiter entfernten, inneren Ringkanal (30, 30a) radiale, den Verteilerflansch (20) durchgreifende Stichkanäle (33, 33a) zu einem äusseren Ringkanal (32, 32a) führen, welcher über Taschen (44, 44a) in der Mantelfläche (42) des Verteilerflanschs (20) mit wenigstens einem Kühlkanal (26) verbunden ist, und vom den Walzenstirnflächen (41, 41a) benachbarten, inneren Ringkanal (31, 31a) durch radiale Nuten in der inneren Stirnseite des Verteilerflanschs (20) und dem Walzenkörper gebildete Stichkanäle (34, 34a), vorzugsweise über eine Verteil- bzw. Sammelkammer (43), zu wenigstens einem Kühlkanal (26) führen, wobei die Stichkanäle der beiden innern Ringkanäle alternierend mit Kühlkanälen verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Ringkanal (32, 32a) und die Taschen (44, 44a) durch entsprechend ausgebildete Aussparungen in der Mantelfläche (42) des Sammelflanschs (20) und den diese überdeckenden Walzenmantel (7) gebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkanal (15) Zuflusskanal für das Kühlmittel, der Rohrkanal (16) dessen Abflusskanal ist, wobei das einströmende Kühlmittel einends über Leitungen durch den Rohrkanal (16) zu der/den Bohrung/en (23) geführt und andernends über den den Rohrkanal (16) überragenden Axialkanal (15) direkt zu der/den Bohrungen (24) geleitet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Bohrungen (23) der Axialkanal (15) erweitert und im Rohrkanal eine Ringkammer (37) ausgebildet ist, wobei der Rückfluss des erwärmten Kühlmittels durch abgetrennte Segmente der Ringkammer erfolgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sich nur über einen Teil der Bohrung erstreckenden Rohrkanal (16) für die Zufuhr des Kühlmittels und in den sich nach dem Ende des Rohrkanals vorzugsweise erweiternden Axialkanal (15) für den Abfluss des Kühlmittels je radial zum benachbarten und diagonal zur entfernten Walzenstirnseite führende Bohrungen (22, 23, 24, 25), münden.
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