Walzenkühlung — Metaltehnomash Ltd.

Entwicklung wirksamer kostengünstiger Lösungen zur Verbesserung des Arbeitswalzenkühlsystems der Fertiggerüste der WS HSM 2000.

Zeitraum: 2004–2005
Auftraggeber: OJSC „NLMK“

Ziel der Arbeit ist die Analyse des aktuellen Zustands des Arbeitswalzenkühlsystems und die Ausarbeitung von Vorschlägen zur Steigerung seiner Wirksamkeit mit minimalen Kosten in kürzester Zeit.

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HAUPTABSCHNITTE DER ARBEIT:

1. BESTANDSAUFNAHME DES BESTEHENDEN WALZENKÜHLSYSTEMS

2. ANALYSE DER BETRIEBSTEMPERATUR DER WALZEN

3. BEWERTUNG DES TEMPERATUREINFLUSSES AUF DEN WALZENBETRIEB UND DIE AUSBILDUNG DES QUERPROFILS DER BÄNDER

4. MODELLIERUNG DER KÜHLBEDINGUNGEN DER WALZEN

5. AUSARBEITUNG VON EMPFEHLUNGEN ZUR VERBESSERUNG DES KÜHLSYSTEMS DER ARBEITSWALZEN

ANHANG 1. BEGRÜNDUNG DER PARAMETERWAHL, ANORDNUNGSSCHEMA UND KENNWERTE DES ARBEITSWALZENKÜHLSYSTEMS IN DEN FERTIGGERÜSTEN.
ANHANG 2. PRÜFBESCHEINIGUNG DES BESTEHENDEN WALZENKÜHLSYSTEMS IN DEN FERTIGGERÜSTEN DER WS HRM 2000 2000.

Übereinstimmung der Strahlspuren mit ihrer Position
und Ausrichtung an den Kühlkollektoren
Oval eingekreist sind eine Düse und ihre Spur; die Geraden markieren die Stoßstellen der Sektionen und die entsprechenden Unterbrechungen der Kühlzonen in einem dreiteiligen Kollektor

Oberflächenabwicklung des bestehenden Kühlsystems mit zweireihigem Kollektor in einem der Gerüste sowie Wasserdurchfluss über die Ballenlänge der Walze.

Vorgeschlagene Konfiguration des Kühlsystems der Oberwalze in einem der Gerüste der Fertigstaffel der WS HRM 2000.

Oberflächenabwicklung der Walze mit Kühlzonen auf der Einlauf- und Auslaufseite sowie Gesamtkühlmitteldurchfluss über die Ballenlänge der Walze gemäß einer der vorgeschlagenen Kühlkonfigurationen.

Wesentliche Ergebnisse
1. Bestimmt wurden die Werte der ungleichmäßigen Kühlung und der Temperaturgradienten über die Ballenlänge der Walzen, die Kennwerte der Wirksamkeit des Kühlsystems, die Stellen ungenauer Fertigung der Kollektoren sowie die Ausrichtung der Düsenaufnahmen in den Kollektoren.
2. Untersuchungen zur Stabilität der Walzentemperatur, ihres Verschleißes und des Querprofils der gewalzten Bänder zeigten die Ursachen für die Entstehung lokaler Verdickungen und Verdünnungen im Querprofil warmgewalzter Bänder auf.
3. Auf der Grundlage von Messungen und mit der Methode der experimentellen Bestimmung der Kühltopographie der Walzen (Spray Impact Method) wurde das tatsächliche Kühlschema der Arbeitswalzen in allen Fertiggerüsten ermittelt. In Verbindung mit Messungen der Walzentemperatur (sowie weiterer Parameter des Walzens und der Kühlung) ermöglichte dies, das mathematische Modell des thermischen Zustands der Walzen anzupassen und die Verbesserungsmöglichkeiten des bestehenden Kühlsystems zu bestimmen.
4. Die erforderlichen Düsentypen, die Gesamtzahl der Düsen und ihre Ausrichtungsparameter wurden angepasst; es wurde eine Kollektorkonstruktion entwickelt, die die Wirksamkeit und Gleichmäßigkeit der Walzenkühlung verbessert. Erreicht wurde eine Senkung der Arbeitswalzentemperatur in den thermisch am stärksten belasteten Gerüsten um 5–6 °C, was den Walzenverschleiß verringerte, den Oberflächenzustand der warmgewalzten Bänder verbesserte und lokale Verdickungen im Querprofil reduzierte.

Untersuchung des Kühlmittelzufuhrsystems an den Walzen der 4-gerüstigen Walzstraße 1400 der SRS-5 und Ausarbeitung von Empfehlungen zur Steigerung seiner Wirksamkeit

Zeitraum: 2005
Auftraggeber: OJSC „NLMK“

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung und Analyse des bestehenden Kühlmittelzufuhrsystems sowie die Ausarbeitung von Vorschlägen zur Steigerung seiner Wirksamkeit.

Weitere Informationen

HAUPTABSCHNITTE DER ARBEIT:

1. BESTANDSAUFNAHME DES BESTEHENDEN KÜHLMITTELZUFUHRSYSTEMS
1.1 Allgemeine Merkmale des Systems
1.2 Spezifikation der Düsen
1.3 Tatsächliche Kühlmittelzufuhrschemata, Zustand der Kühlkollektoren, Ausrichtung der Düsen
1.4 Experimentelle Untersuchung der Auftreff-(Wirk-)Zonen der Düsen an den Arbeits- und Stützwalzen
1.5 Analyse der Versuchsergebnisse, wesentliche Schlussfolgerungen

2. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG DER BETRIEBSTEMPERATUR DER WALZEN
2.1 Walzregime und die damit verbundenen Änderungen der mittleren Temperatur der Arbeitswalzen
2.2 Messung der Temperaturverteilung über die Ballenlänge der Arbeitswalzen
2.3 Thermografie und Temperaturmessung von Walzen und Band

3. AUSARBEITUNG VON EMPFEHLUNGEN ZUR VERBESSERUNG DES KÜHLMITTELZUFUHR- SYSTEMS
3.1 Modellierung der Kühlmittelzufuhr auf die Walzen im bestehenden System
3.2 Wahl rationaler Parameter des Kühlmittelzufuhrsystems
3.3 Erwartete Wirksamkeit der Modernisierung des Kühlmittelzufuhrsystems

ANHANG 1. PRÜFBESCHEINIGUNG DES BESTEHENDEN WALZENKÜHL- SYSTEMS

Falsch ausgerichtete Düsen des Arbeitswalzen-Kühlkollektors
und defekte Düse in der Mitte

Übereinstimmung der Strahlspuren mit ihrer Position und Ausrichtung
in den Kühlkollektoren (Versuchsergebnisse).

Bestehendes Schema der Kühlmittelzufuhr und -verteilung über die Länge der Arbeitswalze in einem der Gerüste

Beispiel für den Einfluss einer ungleichmäßigen Kühlmittelzufuhr auf das Temperaturfeld der Arbeitswalze

Wesentliche Ergebnisse
1. Lokale und allgemeine Probleme des bestehenden Systems der Kühlmittelzufuhr auf die Walzen wurden ermittelt.
2. Die Betriebstemperatur der Walzen wurde untersucht; dabei zeigte sich eine erhebliche Ungleichmäßigkeit der Temperaturfelder über die Ballenlänge der Walzen, die die Planheit und den Oberflächenzustand der Bänder verschlechtert sowie die thermischen Spannungen in den Walzen und deren Ausbrüche (Spalling) erhöht.
3. Vorschläge zur Steigerung der Wirksamkeit des Kühlmittelzufuhrsystems wurden ausgearbeitet. Insbesondere wurden die Parameter der Kühlmittelzufuhr auf die Arbeits- und Stützwalzen in Abhängigkeit von ihrem Zweck und ihrer Anordnung berechnet (Düsentypen, ihre Durchflusskennlinien, Spritzwinkel, Neigungswinkel der Düsen und Einbau in die Kollektoren, Düsenteilung).