AU2002325855B2 - Method for reconditioning rollers - Google Patents

Abstract

Processing of rollers (6) used in the manufacture of rolled products uses a liquid jet (9) to process the roller surface (8). <??>Preferred Features: The roller surface is processed exclusively with the liquid jet. The roller can be processed in situ. Water is used as the liquid. The liquid pressure is 20-250, preferably 50-250, especially 100-250 MPa.

Description

WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 Verfahren zur AUfarbeitung von Waizen Die Erfindung betrifft emn Verfahren zur Aufarbeitung von Waizen eines warmwalzgerastes fa~r Aluminiumwerkstoffe fa~r die H-erstellung von Walzwerkserzeugnissen, bei weichem die Waize nach oder w~hrend der Benutzung durch Bearbeitung der Walzenoberfl~che aufgearbeitet wird.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Waizen far die Herstellung von Walzwerkserzeugnissen eine an den jeweiligen Einsatzzweck angepasste Walzenoberf1l.che aufweisen. Zum Beispiel weisen Arbeitswalzen zum Warmoder Kaitwaizen von Metallb~ndern eine Walzenoberflache mit einer definierten Rauhigkeit auf, urn ein sicheres Greif en des Walzgutes durch die Waizen und die Herstellung einer definierten Oberfl~che des Walzgutes zu gewahrleisten. Auch andere Arten von Waizen, wie beispielsweise Staitzwalzen, Bandzugwalzen oder dergleichen weisen eine definierte Walzenoberf1l.che auf, die die einwandfreie Funktion dieser Waizen gewahrleistet.

Durch die beim Waizen von Walzwerkserzeugnissen, wie, beispielsweise B~ndern, Blechen, etc. auftretenden hohen Draicke bilden sich auf der Walzenoberflache regelrnhJig Ablagerungen, die nach einern gewissen Zeitraun der Benutzung der Waizen dazu fahren, dass der Walzvorgang WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 2 nicht rnehr einwandfrei ablauf en kann bzw. das Walzergebnis nicht l~nger zufriedenstellend ist.

Insbesondere beim Warmwalzen von Aluminiumb~ndern entstehen besonders hartn~ckige Ablagerungen Die beim Warmwalzen von Alutniniumb~.ndern eingesetzten Arbeitswalzen weisen auf ihrer Oberfl~che eine Schliffstruktur auf, die einerseits die Herstellung gewfdnschter Oberfl~cheneigenschaften des Walzgutes gew~hrleistet und andererseits zum sicheren Greif en des Walzgutes durch die Waizen beitr~gt, wodurch emn Rutschen imWaizspalt vermieden wird. in den Vertiefungen dieser Schliffstruktur setzen sich bei der Benutzung der Waizen Aluminiurnoxid- oder Aluminiumpartikel oder je nach gewalzter Legierung Magnesiumoxid- oder Magnesiumpartikel ab. Diese Partikel werden in den Vertiefungen durch die hohe Walzdruckkraft derart verdichtet, dass sie die Vertiefungen der Schliffstruktur kompakt und sehr widerstandsf~hig ausfallen. Dies wiederum fahrt dazu, dass die Schlitfstruktur an der Walzenoberfl&che nach einer gewissen Benutzungsdauer der Waize beirn Waizen nicht mehr wirksam ist. Die auf der Walzenoberfl~che gebildeten Ablagerungen bezeichnet man auch als Walzhemd.

Das Auffillen der Schliffstruktur der Walzenoberfl~che fihrt zu verschiedenen Effekten. Zum einen ist emn sicheres Greifen des Walzgutes durcb die Waizen nicht mehr gesichert und die Waizen beginnen zu rutschen. Auch sarnmeln sich an einigen Stellen der Walzenoberfl~che der Arbeitswalzen verst~rkt die oben genannten Partikel an und fiihren zu unerwLanschten Abdrilcken auf der gewalzten Bandoberf1l.che. Teiweise l6sen sich auch die WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 -3 angesammelten und kompaktierten Partikel in qr6fZeren Einheitei und verbleiben auf der Oberfl~che der Bander als sogenanntes Pickup.

Die genannten Effekte treten in unterschiedlicher Auspr~gung beim Warmwalzen verschiedener Walzwerkserzeugnisse aus untersehiedlichen Aluminiumlegierungen auf.

Da es sich bei Waizen urn kostenintensiv herzustiellende Erzeugnisse handelt, werden diese, wie aus dern Stand der Technik bekanit, nach der Bildurig eines Walzhemdes oder dergleichen nicht komplett ausgetauscht sondern ausgebaut und durch Bearbeitung der Walzoberfl~che aufgearbeitet.

Nach der Aufarbeitung weisen die Waizen an ihrer Walzenoberfl~che wieder die gewfinschten Eigenschaften auf und k~nnen weiter verwendet werden. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Waizen dadurch aufzuarbeiten, dass die Walzenoberfl~che mit mechanisch abrasiven Verfahren, wie beispielsweise Schleif en, bearbeitet wird.

Bei diesem Verfahren werden von der Walzenoberflache definiert die abgelagerten Verunreinigungen und das material der Waize selbst abgenommen, urn eine unverbrauchte Walzenoberfl~che herzustellen. Teilweise werden die walzenoberflachen nach der mechanisch abrasiven Behandlung auch einer erneuten Beschichtung oder H~rtung unterzogen.

Da die Walzendurchmesser bei wiederholter Aufarbeitung aufgrund der Abnahme von Waizenmaterial bei der mechanisch abrasiven Bearbeitung kontinuierlich abnimnt, sind die Waizen nach elner bestimmten Anzahl von Aufarbeitungen endgiiltig verbraucht, d.h. auch nach WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 -4 Aufarbeitung nicht wiederverwendbar. Dies ist einerseits in der Veranderung der geometrischen Eigenschaften bedingt andererseits aber auch in dem Erreichen von Materialschichten des Waizenmaterials, die sich Mfr eine weitere Aufarbeitung aufgrund fehiender Festiqkeit oder dergleichen nicht mehr eignen.

Diese aus dem Stand der Technik bekaunten Verfahren zur Aufarbeitung von Waizen weisen verschiedene Probleme auf.

Zuin einen rnassen die Walzen zur Aufarbeitung demontiert und durch neue bzw. aufgearbeitete Waizen ersetzt werden.

Hieraus-resultieren mit erheblichen Kosten verbundenen Stillstandszeiten der Walzwerke. Weiter ist eine Aufarbeitung der Waizen vor Ort in aller Regel nicht m6glich, so dass die aufzuarbeitenden Waizen Uber weitere Entfernungen transportiert werden mfissen. Schlieliich ff~hrt die Bearbeitung der Waizen mit rechansch abrasiven Verfahren zu einer relativ schnellen Abnutzung der kostspieligen walzen. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass beispielsweise Arbeitswalzen in Warmwalzgeriasten aufgrund der genannten Effekte mehrfach pro Woche aufgearbeitet werden m~ssen.

Weiter ist es bekannt zur VerJ.~ngerung der Standzeiten von Waizen in einem Warmwalzgerikst fiir Aluminiumwerkstoffe Reinigungsb-arsten vorzusehen, mit Hilfe derer die oberfl~.che der Waizen im eingebauten Zustand, vorzugsweise kontinuierlich, gebarstet werden.

Hierdurch wird die Bildung eines Walzhemdes auf der Walzenoberfldche zumindest reduziert. Bei den genannten Bidrsten handelt es sich urn Stahl- oder Kunststoffbarsten, deren Verwendung auf Dauer zu einer Veranderung der Walzenoberfl~.che &hnlich einer Politur fflhrt, wodurch WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 sich die Eignung der Waizen zu einem sicheren Greif en des Walzgutes durch die Waizen verringert.

Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik und den hiermit verbundenen Problemen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, emn Verfahren zur Aufarbeitung von Waizen E~r die Herstellung von Walzerzeugnissen anzugeben, weiches eine einfache, schnelle und kostengianstige Aufarbeitung der Waizen gew~hrleistet.

Erfindungsgem&Z ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gel~st, dass die Walzenoberf1l.che mit Hilfe eines Flassigkeitsstrahls bearbeitet wird und der Flf~ssigkeitsdruck bel Erzeugung des Flssigkeitsstrahls auf etwa 50 bis 250 MPa, vorzugsweise 70 bis 150 MPa, eingestellt wird.

Es hat sich iberraschenderweise gezeigt, dass die sich aut derWalzenoberfl&che ansammeInden, hochverdichteten Partikel und Ablagerungen mit Hilfe eines Pi~ssigkeitsstrahls nahezu rickstandsfrei entfernt werden k6nnen. Die Bearbeitung der Walzenoberfl&che mit Hilfe eines Flfissigkeitsstrahls ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass die urspriangliche Walzenoberfl&che hierdurch nahezu nicht ver~ndert wird, so dass beispielsweise keine Abnahme des Walzendurchmessers bei der Aufarbeitung auftritt. Dadurch, dass die eigentliche Walzenoberflhche bei der Bearbeitung mit Hilfe eines Flassigkeitsstrahls nahezu nicht ver~.ndert wird, bleibt die Waize auch nach der Aufarbeitung mai~haltig. Die Anforderungen an die Bearbeitung mit. Hilfe elnes Flassigkeitsstrahls sind also im Vergleich zu mechanisch WO 03/035292 PCT/EP02/07214 abrasiven Verfahren, bei denen die MaJ~haltigkeit gew~hrleistet werden muss, sehr vie. geringer.

Schlieglich kann die Bearbeitung der Walzenoberf1~che mit Hilfe eines Flilssigkeitsstrahls deutlich schneller erfolgei als die Bearbeitung der Walzenoberfl~che mit mechanisch abrasiven Verfahren wie dem Schleif en. Das erfindungsgemae Verfabren 1&sst sich jedoch auch mit den aus dern Stand der Technik bekannten mechanisch abrasiven Verfahren kornbinieren.

Dadurch, dass der Flissigkeitsdruck bei der Erzeugung des Flassigkeitsstrahls erfindungsgem&S auf etwa 50 bis 250 MPa (106 Pa), vorzugsweise 70 bis 150 MPa, eingestellt wird, ist ein sicheres Ahl6sen der R-hckst~nde und Verschmutzungen auf den Waizen gew~hrleistet. Zur Herstellung derartiger DraXcke warden in der lberwiegenden Zahi der F~11e mechanisch angetriebene Kolbenpumpen (Plungerpumpen) zum Tail unter zushtzlicher Verwendung von hydraulischen Druck~bersetzern eingesetzt.

Eine erste vortalhafte Ausgestaltung erfahrt das erfindungsgemgge Verfahren dadurch, dass die Walzenoberflache zur Aufarbeitung ausschlieglich mit Hilfe eines Fliassigkeitsstrahls bearbeitat wird. Es hat sich herausgestelit, dass die Bearbeitung der Walzenoberf1~che mit Hilfe amnes Flassigkeitsstrahls zur Aufarbeitung von Waizen derartig grL~ndlich ist, dass sich eine weitere Bearbeitung der WalzenoberfJlache insbesondere durch Biarsten erfabrigt. Insbesondere bleiben in der Regal auch Beschichtungen der Walzanoberfl~che, die baispielsweise zur Erh'5hung der Festigkeit der WalzenoberfIlche aufgetragen worden sind, in der Rega].

WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 -7 hel der Bearbeitung mit Hilfe eines Fltissigkeitsstrahls erhalt en.

D~ie bereits beschriebenen Eigerischaf ten des erfindungsgemAen Verfahrens lassen eine im H-inblick auf die Stillstandszeiten und den Arbeitsablauf hin optirnale Weiterentwicklung des Verfahrens dadurch zu, dass die Walzenoberflhche irn eingebauten Zustand der Waize mit 1Hile eines Flissigkeitsstrahls bearbeitet wird. Durch diese Aufarbeitung einer Waize im eingebauten Zustand mit der bereits erw~hnten hohen Geschwindigkeit der Bearbeitung der Walzenoberfl~che mit Hilfe eines Flassigkeitsstrahls lassen sich die durch die Aufarbeitung bedingten Stillstandszeiten eines Walzwerkes drastisch reduzieren.

Dadurch, dass die Bearbeitung kontinuierlich oder mit Tnterbrechungen wahrend des Waizens vorgenommen wird, werden Stillstandszeiten zur Aufarbeitung von Waizen vollst~ndig vermieden.

Alternativ zu der soeben beschricbenen Ausgestaltung wird die Erfindungsgem&Se Lehre vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass die Bearbeitung innerhalb von Walzpausen vorgenommen wird. Irn Walzprozess kommt es regelmRA~ig zu Walzpausen, die systembedingt beispielsweise aus dem Transport eines neuen Barrens zum Walzgerist oder &hnliches resuiltieren. ]Jiese Walzpausen k6nnen ohne weiteres genutzt werden, urn die Waizen erfindungsgemg aufzuarbeit en.

Beide Magnahrnen erm6glichen es', dass eine Autarbeitung durch, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die Waizen WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 8w~hrend des Waizens bilrstende Stahl- oder Kunststoffbfarsten entfallen kann. Hierdurch wird die Standzeit der Waizen weiter verbessert, da die Walzenoberflhche nicht durch die Stahlbiarsten ,poliert" wird.

Dadurch, dass als Flassigkeit Wasser verwendet wird, wird das erfindungsgem&Ze Verfahren. in I-inblick auf Umweltvertr~glichkeit, Arbeitssicherheit und die mit dem Verfahren verbundenen Kosten weiter optimiert. Mit der Verwendung von Wasser ist eine problemlose Einhaltung der Explosionssicherheit gew~hrleistet. DarLaber hinaus lMsst sich das bei der Aufarbeitung anfallende Wasser ohne weiteres im Rabmen iablicher Entsorgungsmai~nahmen behandein bzw. kann in einem Wasserkreislauf, beispielsweise dem Emulsionswasserkreislauf einer Warmwalze, verbleiben. Grunds~tzlich ist jedoch, je nach Anwendung, der Eineatz von alternativen Fl-Cissigkeiten zur Herstellung des zur Bearbeitung eingesetzten Flhssigkeitsstrahls m6glich. Die Qualitgt des eingesetzten Wassers ist der jeweijligen Anwendung anzupassen. Far bestimmte Anwendungen ist auch der Zusatz von Partikein in angepasster Dosierung denkbar, urn die Reinigungskratt zu erh~hen, bzw. die walzenoberfl~che form~ndernd zu bearbeiten.

Es existieren eine Vielzahl von M6glichkeiten der Ausgestailtung und Weiterbildung des erfindungsgem&iSen Verfabrens zur Aufarbeitung von Waizen far die 1-erstellung von Walzwerkserzeugnissen. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentanspra~che andererseits auf die Beschreibung eines WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 9- Ausf~hrungsbeispie1s in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch einen stark vergr61gerten Schnitt durch die Walzenoberfl~che elner Arbeitswalze und Fig. 2 eine perspektivische Ansichit auf eine Waize bei der Aufarbeitung mit Hilfe des erfindungsgem&Sen Verfahrens.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte stark vergrbi~erte Schnitt zeigt das Prof il einer Arbeitswalze eines Warmwalzger~istes fdr Alurniniumlegierungen.

Bei dern in Fig. 1 dargesteliten Schnitt ist der elgentliche Walzenwerkstoff 1 schraffiert dargestelit. urn vorliegenden Fall handelt es sich uim eine Stahiwaize. Far andere Anwendungen kommen z.B. auch Waizen aus Guigeisen zum Einsatz. Es ist deutlich erkennbar, dass die walzenoberf1~che in dem dargesteilten MaI~stab konturiert ist und eine Vielzahl von Erhebungen 2 und Vertiefungen 3 aufweist. Diese im Walzenwerkstoff 1 vorgesehenen Erhebungen 2 und Vertiefungen 3, im ailgemeinen als Rauhigkeit bezeichnet, gewghrleisten bei der Benutzung der dargesteilten Arbeitswalze, wie bereits erw~hnt, unter anderem ein zuverlhssiges Greifen des Walzgutes durch die Waizen und eine gew-anschte Oberfl~chenformgebung des Walzgutes. Dies wird durch den zwischen den Erhebungen 2 und den Vertiefungen 3 und dem gewalzten Aluminiumband entstehenden Reibsohiuss gew~hrleistet.

WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 10 Tn Fig. 1 1st welter dargestellt, dass aut der Walzenoberflhche eine Verchromung 4 hergestelit warden ist. Diese vo11fl~chige Verehromung 4 dient der Erh6hung der H~rte der Walzenoberfl~che und cdarit der Bestandigkeit der Erhebungen 2.

Die in Fig. 1 dargesteilte Walzenoberflhche gehdrt zu einer Waize, die bereits in erheblichem Umfang benutzt warden ist. Tm Rahmen dieser Benutzung haben sich helm Warmwalzen von Aluminiumb~.ndern in den Vertiefungen 3 Aluminiumaxid- und Aluminiumpartikel angesaurelt, die durch den hohen Walzdruck zu Ablagerungen 5 verdichtet warden sind. Wie deutlich erkennbar 1st, decken die in Fig. 1 dargesteilten Ablagerungen 5 bereits einen Tel der Erhebungen 2 ab, wodurch der Griff zwischen der Walzenoberfl~che und dem Walzgut reduziert ist. Hierdurch kammt es zunehmend zu Effekten wie dem Rutschen der Waizen, der Abldsung von Ablagerungen 5, die auf der Walzgutoberflache verbliben und zur punktuell st&rkeren Ansammi~ungen von Ablagerungen 5, die auf der Walzgutoberfl~che Abdr~Ycke hinterlassen.

Die in Fig. 1 dargestelite Walzenoberfl&che muss zur Herstellung von weiterhin elnwandtreiem walzgut aufgearbeitet werden. Nach dem erfindungsgem~gen Verfahren erfolgt die Aufarbeitung dadurch, dass die Walzenoberfl~che mit 1-ilfe eines Flissigkeitsstrahls, wie in Fig. 2 dargestelit, bearbeitet wird. Bei einer Arbeitswalze elnes Warmwalzgeristes fflr Aluminium wird als Flfhssigkeit vorzugsweise Wasser elngesetzt, da helm Warmwalzen selber eine Wasser/Ol-Emulsion verwendet wird, das Wasser also im ProzeiS keinen Fremdstoff darstelit.

WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 11 Eine in Fig. 2 dargestelite Waize 6 weist nach einer gewissen Benutzung emn aus den in Fig. 1 dargesteilten Ablagerungen 5 bestehendes Walzheml 7 auf, weiches bel der Aufarbeitung entfernt werden muss.

Nach dern erfindungsgem&Zen Verfahren erfolgt die Aufarbeitung dadurch, dass die Walzenoberfl~che 8 mit H-ilt e eines Flilssigkeitsstrahls 9, der aus einer Strahllanze 10 austritt, bearbeitet wird. In dem bereits mit Hilt e des Flfssigkeitsstrahls 9 bearbeiteten oberf1l.chenbereich 11 ist das *Walzhemd entfernt worden.

Die in Fig. 2 dargesteilte erfindungsqemae Aufarbeitung kann sowohi irn eingebauten als auch im ausgebauten Zustand der Waize 6 erfolgen. Dartber hinaus kann die Strahllanze 10 von Hand oder automatisch geffahrt werden.

Es bietet sich an, innerhaib des Walzgeriastes eine Vorrichtung anzuordnen, die die Strahllanze 10 bei der Aufarbeitung der Waize 6 automatisch detiniert -aber die Walzenoberf1~che 8 faihrt, urn das Walzhemd sobald dies notwendig ist zu entfernen. Dies ist auch wa.hrend des Walzvorgangs m6glich.

Bei der erfindungsgemRen Aufarbeitung einer Arbeitswalze eines warmwalzger~istes far Aluminiumlegierungen war folgendes zu beobachten. Die Rauhigkeit einer mit Hilt e von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren durch Schleifen aufgearbeiteten Waize hat im Laufe der Benutzung auf etwa 55% abgenommen, bevor die beschriebenen unerw-dnschten Effekte wie Rutschen oder dergleichen auftraten. Eine erfindungsgem&JSe Bearbeitung der Walzenoberfl5Lche mit Hilfe eines Wasserstrahls hat zu WO 03/035292 WO 03/35292PCT/EP02/07214 12 einer Anhebung der Rauhigkeit aut etwa 95% des ursprianglichen Wertes gef~ihrt. Damit konnte eine einwandfreie Weiterbenutzung der aufgearbeiteten Waize hergesteilt werden.

Zur Bearbeitung wurde bei der beschriebenen Aufarbeitung emn wasserstrahl mit elnem Druck von etwa 200 MPa ohne den Zusatz von Partikein verweridet.

Bei dem beschriebenen Ausfilhrunqsbeispiel, also einer Arbeitswalze zum Warmwalzei von Aluminium, hat sich gezeigt, dass die Waize nach melarfacher Aufarbeitung mit Hilfe des erfindungsgem&ASen Verfahrens konventionell, d.h. durch mechanisch abrasive Verfahren wie Schleif en und ansch1iei~ende Verchromung, aufgearbeitet werden solite, urn die Walzenoberfl~.che grundlegend aufzuarbeiten. Diese konventionelle Aufarbeitung ist bei dern beschriebenen Ausfilhrungsbeispiel nach mehrmaliger erfindungsgem&JZer Aufarbeitung erforderlich.

Claims (7)

1. A method for refurbishing rolls of a hot rolling stand for aluminum materials for the production of rolling mill products, in which the rolls are refurbished after or during usage by processing the roll surface, characterized in that the roll surface is processed by means of a liquid jet and the pressure of the liquid for generating the liquid jet is set to approximately 50 to 250 MPa, preferably 70 to 150 MPa.

2. The method according to Claim 1, characterized in that the roll surface is processed exclusively by means of a liquid jet for refurbishment.

3. The method according to Claim 1 or 2, characterized in that the roll surface is processed by means of a liquid jet with the roll built-in.

4. The method according to Claim 3, characterized in that the processing is performed continuously or with interruptions during rolling. 13 The method according to Claim 3, 0 O characterized in that the processing is performed during rolling breaks.

In In 00

6. The method according to one of Claims 1 through (N o characterized in that water is used as the liquid.

7. A method for refurbishing rolls of a hot rolling stand substantially as herein described.