AT406834B

AT406834B - Kühlvorrichtung zum kühlen eines heissen bewegten metallbandes

Info

Publication number: AT406834B
Application number: AT0213897A
Authority: AT
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2000-09-25
Also published as: ATE226118T1; EP0924003A3; US6178768B1; DE59805962D1; ATA213897A; EP0924003A2; EP0924003B1

Description


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  AT 406 834 B 
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines heissen bewegten Metallbandes mittels laminarer Kühlmittelstrahlen, bestehend aus mindestens einem quer zur Bandlaufrichtung angeordneten Wasserkasten, in den mindestens eine Kühlmittelzuführleitung mündet und aus dem eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kühlmittelableitungen austreten. 



   Die Abkühlung eines gewalzten Warmbandes im Bereich einer   Warmwalzstrasse,   im besonderen am Auslaufrollgang einer Fertigstrasse erfolgt üblicherweise in einer Laminarkuhlstrecke Das Warmband wird hierbei von laminaren Kühlwasserstrahlen abgekühlt, wobei die Kühlwirkung sehr stark von der Ausbildung dieser Kühlwasserstrahlen abhängt Ein laminarer Kühlwasserstrahl führt zu einer deutlich stärkeren Abkühlung als ein turbulenter Strahl, da ein laminarer Kühlwasserstrahl in der Lage ist, die sich an der Warmbandoberfläche bildende Dampfschicht zu durchbrechen und so eine höhere Kühlwirkung zu erzielen. 



   Eine laminare Kühlwasserstrecke besteht im wesentlichen aus mehreren hintereinander angeordneten, sich quer zur Bandlaufrichtung erstreckenden Wasserkästen Um den Austritt des Kühlwassers aus einem Wasserkasten unter laminaren Strömungsbedingungen zu gewährleisten, sind zwei grundsätzliche Konstruktionsprinzipien bekannt Nach einer Ausführungsform wird die Kühlwasser-Austrittsoffnung von einem quer zur Bandlaufrichtung angeordneten über die gesamte Bandbreite durchgehenden Spalt gebildet und so ein durchgehender Kühlmittelvorhang erzeugt Diese aus der DE-35 23 829 A1 und der DE-37 04 599 A1 bekannte Ausführungsform weist jedoch den Nachteil auf, dass bei Absperren der Kühlwasserzufuhr ein gleichzeitiges Beenden der Kühlwasseraufbringung über die Bandbreite nicht eintritt.

   Die Aufrechterhaltung eines laminaren Kühlmittelvorganges ist bei Verwendung leicht verschmutzten Kühlwassers nicht möglich. Nach einer zweiten Ausführungsform verfügt jeder Wasserkasten über eine Vielzahl von Kuhlwasserableitungen Eine derartige Kuhlvorrichtung ist aus der DE-21 07 664 A1 bereits bekannt. Hier werden die Kühlwasserableitungen von quer zur Bandlaufrichtung nebeneinander angeordneten Siphonrohren gebildet, durch die das Kühlwasser auf die Bandoberflache aufgebracht wird. 



   Beim Einschalten der Kühlvorrichtung ist es erstrebenswert, dass sich der laminare Kühlwasserstrahl unmittelbar einstellt, um sofort eine gleichmässige Kühlwirkung zu erreichen. Ein turbulenter Kühlwasserstrahl würde nach dem Einshalten zu einer verminderten und nicht reproduzierbaren Kühlwirkung führen. Ebenso ist eine definierte Situation beim Abschalten der Kühlvorrichtung erforderlich. Nachteilig bei Kühlvorrichtungen der oben zitierten Art ist, dass nach dem Abschalten der Kühlvorrichtung noch beträchtliche Mengen an Kühlwasser nachfliessen, wobei dieses Nachfliessen teilweise vollig ungleichmässig erfolgt, sodass widerum nicht reproduzierbare Verhältnisse auftreten und nur eine sehr eingeschränkte Regelbarkeit gegeben ist. 



   Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines heissen bewegten Metallbandes mittels laminarer Kühlmittelstrahlen vorzuschlagen, bei der nicht nur während des laufenden Betriebes sondern auch in der Einschalt- und Abschaltphase der Kühlvorrichtung gleichmässige Strömungsverhältnisse in den Kühlmittelstrahlen auftreten und insbesondere nach dem Abschalten ein unkontrolliertes Nachfliessen von Kühlmittel sicher vermieden wird. 



   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder Kühlmittelableitung in an sich bekannter Weise austrittsseitig ein Absperrorgan zugeordnet ist. Das Absperrorgan ist als Schieber oder Kugelhahn ausgebildet. 



   Eine wesentliche Vereinfachung der Kühleinrichtung ergibt sich dadurch, dass mehrere oder alle der einzelnen Kühlmittelableitungen zugeordneten Absperrorgane mechanisch gekoppelt und mit einem gemeinsamen Verstellantrieb verbunden sind. 



   Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die mechanisch gekoppelten Absperrorgane von einer Schaltwelle gebildet sind, die quer zur Längsachse der Schaltwelle im Abstand der Kühlmittelableitungen zueinander Durchgangsöffnungen aufweist und die mit einem Verstellantrieb von einer Position, in der die Durchgangsöffnungen mit den Kühlmittelableitungen fluchten, in eine Position, in der die Schaltwelle die Kühlmittelableitungen sperrt, verstellbar ist und umgekehrt. 



  Hierbei ist die Schaltwelle in einem mehrteiligen Gehäuse gelagert, in welches die Kühlmittelableitungen münden, und im Bereich der von Durchgangsöffnungen durchsetzten Schaltwelle in die Gehäuseschalen eingesetzte ringförmige Dichtschalen angeordnet sind, welche mit den Kühlmittelableitungen und den die Schaltwelle durchsetzenden Durchgangsoffnungen 

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 fluchtende Durchtrittsöffnungen aufweisen 
Eine weitere Stabilisierung der Strömungsverhältnisse wird dadurch erzielt, dass jeder Kühlmittelableitung ein Diffusor zur Bündelung des Kühlmittelstrahles zugeordnet ist, wobei das Absperrorgan dem Diffusor nachgeordnet ist und der Durchmesser der Durchgangsöffnung grösser ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung im Diffusor 
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kühlmittelableitungen als Fallrohre ausgebildet,

   die im Wasserkasten im wesentlichen vertikal nach oben ragen Gegenüber den aus der DE-21 07 664 A1 bekannten U-Rohren ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, die zu einer wesentlichen Verbilligung der Kühleinrichtung führen. Insgesamt entsteht eine wesentlich kompaktere Baugruppe, wodurch die Gefahr von Schäden durch aufsteigendes oder steckengebliebenes Band deutlich vermindert wird 
Eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse ergibt sich weiters dadurch, dass in jede Kühlmittelableitung ein Strömungsstabilisator eingebaut ist Dieser Stromungsstabilisator ist von mindestens einem Einsatz gebildet, der vorzugsweise aus zwei im rechten Winkel zueinander stehenden, in die Kühlmittelableitung eingesetzten und die Querschnittsfläche der Kühlmittelableitung in Segmente teilenden Leitelementen,

   vorzugsweise Blechen zusammengesetzt ist 
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispieles, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen : 
Fig 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemasse Kühlvorrichtung zum Kühlen eines 
Metallbandes,. 



   Fig 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Kühlvorrichtung zum Kühlen eines 
Metallbandes, 
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Absperrorgan 
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung zum Kühlen eines bewegten heissen Metallbandes 1 mittels laminarer Kühlmittelstrahlen. Als Kühlmittel wird gereinigtes und gegebenenfalls aufbereitetes Wasser verwendet. Das heisse Metallband 1 wird hierbei auf einem durch eine Rollgangsrolle 2 angedeuteten Transportrollgang aus einer nicht dargestellten Walzstrasse oder einem einzelnen Walzgerüst ausgefördert und im Abstand unterhalb der Kuhlvorrichtung mit einer vorgewählten Transportgeschwindigkeit transportiert. Die Kühlvorrichtung besteht aus mehreren hintereinander in Bandlaufrichtung angeordneten Wasserkästen 3, von denen einer in den Fig 1 und 2 dargestellt ist.

   Der Wasserkasten 3 weist eine zentrale Kühlmittelzufuhr 4 und eine Vielzahl von in zwei Reihen angeordneten Kühlmittelableitungen 5 auf (Fig 2), die als Fallrohre ausgebildet sind und im Inneren des Wasserkastens 3 vertikal nach oben ragen. Austrittsseitig schliessen an die Kühlmittelableitungen 5 Absperrorgane 6 an, mit denen der Austritt von Kühlmittel aus allen Kühlmittelableitungen 5 gleichzeitig unterbrochen oder in Gang gesetzt werden kann. Die Art der Absperrorgane ist weitgehend beliebig wählbar Einschränkend ist hierbei nur zu berücksichtigen, dass der das Absperrorgan 6 verlassende Kühlmittelstrahl laminare Strömungseigenschaften aufweisen muss. 



  Die Absperrorgane 6 können beispielsweise als Schieber oder Kugelhähne ausgebildet sein In Fig. 1 und Fig. 2 sind die Absperrorgane 6 durch eine gemeinsame Schaltwelle 7 gekoppelt, die über ein Gestänge 8 mit einem gemeinsamen Verstellantrieb 9 verbunden ist. 



   In Fig. 3 ist dieses durch eine durchgehende Schaltwelle 7 und ein mehrteiliges Gehäuse 10, 11,12 zu einem einzigen kompakten Bauteil verbundene Absperrorgan 6 im Detail dargestellt. Die Schaltwelle 7 ist im Abstand der Mittelachsen 13,14 der Kühlmittelableitungen 5 von Durchgangsöffnungen 15 durchsetzt, die in der Offen-Position der Schaltwelle 7 mit den Kühlmittelableitungen 5 fluchten. Mit dem Verstellantrieb 9 ist die Schaltwelle 7 in eine um 90  verschwenkte, den Durchfluss des Kühlmittels sperrende Geschlossen-Position verdrehbar. Die Schaltwelle 7 ist in einem von zwei Gehäuseschalen 10,11 gebildeten zweiteiligen Gehäuse über Radiallager 16, 17 drehbar gelagert und mittels Axiallager 18 in ihrer Position zu den Kühlmittelableitungen 5 festgelegt.

   Im Bereich der die Schaltwelle 7 durchsetzenden Durchgangsöffnungen 15 sind in die Gehäuseschalen 10,11 eingesetzte, ringförmige, die Schaltwelle 7 umgreifende Dichtschalen 19 eingesetzt, die mit den Kühlmittelableitungen 5 und den Durchgangsöffnungen 15 der Schaltwelle 7 fluchtende Durchtrittsöffnungen 20 aufweisen.

   Die 

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 Kühlmittelableitungen 5 münden im Gehause 12, wobei jeder Kühlmittelableitung 5 ein in das Gehäuse 12 dichtend eingesetzter Diffusor 21 zur Bündelung der Kühlmittelstrahlen zugeordnet ist Die lichte Weite der Durchtrittsöffnung nimmt im Diffusor 21 in Strömungsrichtung linear ab und erweitert sich im Anschluss daran im Absperrorgan 6 sprunghaft, sodass der Durchmesser der Durchgangsöffnung 15 grösser ist als der Durchmesser der Durchtrittskanal im Diffusor 21 
Zur Stabilisierung der Strömung ist in jeder Kühlmittelableitung 5 ein Stromungsstabilisator 22 eingebaut, der von zwei in rechten Winkel kreuzförmig zueinander stehenden Leitelementen 23, 24, vorzugsweise Blechen gebildet ist, durch die die offene Querschnittsfläche der Kühlmittelableitung auf einer begrenzten Wegstrecke in vier gleich grosse Segmente geteilt wird. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Kühlvorrichtung zum Kuhlen eines heissen bewegten Metallbandes (1) mittels laminarer 
Kühlmittelstrahlen, bestehend aus mindestens einem quer zur Bandlaufrichtung angeordneten Wasserkasten (3), in den mindestens eine Kühlmittelzuführleitung (4) mündet und aus dem eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten 
Kühlmittelableitungen (5) austreten, dadurch gekennzeichnet, dass jeder 
Kuhlmittelableitung (5) in an sich bekannter Weise austrittsseitig ein Absperrorgan (6) zugeordnet ist.

Claims

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (6) als Schieber ausgebildet ist 3 Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (6) als Kugelhahn ausgebildet ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle der einzelnen Kühlmittelableitungen (5) zugeordneten Absperrorgane (6) mechanisch gekoppelt und mit einem gemeinsamen Verstellantrieb (9) verbunden sind.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch gekoppelten Absperrorgane (6) von einer Schaltwelle gebildet (7) gebildet sind, die quer zur Längsachse der Schaltwelle (7) im Abstand der Kühlmittelableitungen (5) zueinander Durchgangsoffnungen (15) aufweist und die mit einem Verstellantrieb (9) von einer Position in der die Durchgangsöffnungen (15) mit den Kühlmittelableitungen (5) fluchten in eine Position, in der die Schaltwelle (7) die Kühlmittelableitungen (5) sperrt, verstellbar ist und umgekehrt 6.

Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (7) in einem mehrteiligen Gehäuse (10,11) gelagert ist, in welches die Kühlmittelableitungen (5) münden, und im Bereich der von Durchgangsöffnungen (15) durchsetzten Schaltwelle (7) in die Gehäuseschalen eingesetzte ringförmige Dichtschalen (19) angeordnet sind, welche mit den Kühlmittelableitungen (5) und den die Schaltwelle (7) durchsetzenden Durchgangsöffnungen (15) fluchtende Durchtrittsöffnungen (20) aufweisen 7.

Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kühlmittelableitung (5) zusätzlich ein Diffusor (21) zur Bündelung des Kühlmittelstrahles zugeordnet ist, wobei das Absperrorgan (6) dem Diffusor (21) nachgeordnet ist und der Durchmesser der Durchgangsöffnung (15) grösser ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung im Diffusor (21).

8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelableitungen (6) als Fallrohre ausgebildet sind, die im Wasserkasten (3) im wesentlichen vertikal nach oben ragen.

9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Kühlmittelableitung (5) ein Strömungsstabilisator (22) eingebaut ist 10 Kühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsstabilisator (22) von mindestens einem Einsatz gebildet ist, der vorzugsweise aus zwei im rechten Winkel zueinanderstehenden, in die Kühlmittelableitung eingesetzten und die Querschnittsfläche der Kühlmittelableitung in Segmente teilenden Leitelementen (23, 24), vorzugsweise Blechen zusammengesetzt ist. <Desc/Clms Page number 4>

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