Apparat zum raschen steuerbaren Abschrecken von Blechen und Metallbändern Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum raschen steuerbaren Abschrecken von Blechen und Metallbändern aus Nichteisenlegierungen. Insbe sondere betrifft sie einen Apparat, mittels welchem Metallbänder oder Bleche von mittlerer oder geringer Stärke sehr rasch von einer hohen auf eine gewünschte Zwischen-Warmwalztemperatur oder auf Umlufttempe- ratur, je nach den Bedingungen und Umständen, ge kühlt werden kann.
In der metallurgischen Praxis ist schon lange be kannt, dass die Steuerung der Walztemperatur beim letzten Walzvorgang bei Blechen, Bändern oder Strei fen aus Nichteisenmetallen in der kontinuierlichen Pro duktion dieses Materials von wesentlicher Bedeutung ist. Es können zahlreiche Beispiele angeführt werden, in welchen die Steuerung dieser Temperatur nicht nur wünschenswert, sondern zum Erreichen von verschie denen Metallcharakteristika sogar unerlässlich ist.
Es hat sich z. B. bei gewissen Nichteisenlegierun- gen gezeigt, dass beträchtlich bessere physikalische Eigenschaften erzielbar sind, wenn das Blech- oder das Bandmaterial stufenweise abgekühlt wird, wobei es von der letzten Warmwalztemperatur auf eine immer noch beachtlich über die Umlufttemperatur liegende Zwi schentemperatur abgeschreckt wird,
worauf das Material durch normale Luftkühlung auf die Umlufttemperatur auskühlt. Es ist deshalb notwendig, einen Apparat mit einem ausreichenden Wärmeabfuhrvermögen zu schaf fen, der genügend genau steuerbar ist, um das Band von der letzten Warmwalztemperatur auf die ge wünschte Endtemperatur zu bringen.
Bisher ist kein zufriedenstellender, mit kontinuier licher Abschreckung arbeitender Apparat entwickelt worden, mit dem entweder die oben angeführten Ziele erreichbar wären oder der eine grössere Verbreitung gefunden hätte. Gemäss früherer technischer Praxis wurde das Material, wo eine Steuerung der Temperatur des Bleches oder Bandes beim letzten Warmwalzvor- gang als erforderlich betrachtet wurde, auf eine Zwi schendicke warmgewalzt, und dann mit Luft oder Was- ser auf die Normaltemperatur des Kühlmediums abge kühlt.
Das Material wurde dann erneut durch geeignete Mittel auf die Zwischentemperatur erhitzt, auf der es dem letzten Warmwalzvorgang unterworfen wurde, dann zwecks Erzielung der gewünschten Eigenschaften gewalzt und erneut abgeschreckt oder in der Luft auf die normale Temperatur abgekühlt.
Die Unwirtschaft lichkeit und die Unzulänglichkeiten in bezug auf Aus rüstung, Zeit- und Arbeitsaufwand bei diesem Verfah ren treten besonders bei kontinuierlicher Arbeitsweise hervor, wo das Band zuerst auf ein Vormass warm heruntergewalzt, auf eine bestimmte Zwischentempera tur abgeschreckt und dann unmittelbar auf eine dem Kaltwalzen vorausgehende Enddicke warmgewalzt wird.
Es ist auch offensichtlich, dass bisherige Ab schreckeinrichtungen die Anwendung des unterbroche nen Abschreckens nach dem Endwarmwalzen zwecks Erzieiens von besseren physikalischen Eigenschaften beträchtlich, wenn nicht vollständig, ausschlossen, da keine praktische Vorrichtung existierte, um das Aus- mass, auf das eine Abschreckoperation fortgesetzt wer den sollte, genau zu steuern.
Dies traf insbesondere zu, wo grössere Mengen von Blechen oder anderen Gegen ständen von begrenzter Länge in Behälter mit einem Abschreckmedium eingetaucht wurden. Es zeigte sich aber auch bei Versuchen zur Entwicklung eines geeig neten Spritzabschreckapparates unter Anwendung eines niedrigen bis mässigen Spritzwasserdruckes, dass die Wärmeabfuhr zu langsam war, so dass zwecks Er- reichens des gewünschten Temperaturgefälles in Ver bindung mit der erforderlichen Steuerbarkeit der Apparat viel zu gross wurde und z.
B. eine Spritzkam- mer 60 bis 90 m Länge nötig war.
Angesichts der Wichtigkeit einer sehr raschen Ab schreckung in Verbindung mit einer genauen Steuerung der Endtemperatur, schafft die Erfindung einen Appa rat, der diese Ziele zu erreichen gestattet. Er ist ge kennzeichnet durch eine langgestreckte, teilweise mit offenen Enden versehene Ummantelung mit Deckel, Boden und Seitenwänden, eine in dieser Ummantelung montierte und sich durch diese in Längsrichtung er streckende Vorrichtung zur Aufnahme und Förderung des Materials durch die Ummantelung,
eine in der Um mantelung über und unter der Trag- und Fördervor- richtung montierte und sich annähernd über die ganze Länge der Ummantelung erstreckende Sprühabschreck- vorrichtung, Mittel zum Zuführen eines flüssigen Kühl mittels unter Druck an die Sprühabschreckvorrichtung und Steuermittel zum Variieren des Ausmasses der Aufspritzung des Kühlmittels auf das Material durch die Sprühabschreckvorrichtung, wodurch eine vorbe stimmte Wärmemenge vom Material während des Durchlaufens durch die Ummantelung abgeführt wird.
Besondere Vorteile ergeben sich bei Hochdruck- Spritzabschreckung von Blechen oder Metallbändern bei Dicken von bis zu 50 mm. Bei solchem Material kann die Oberflächentemperatur rasch auf den Siede punkt des Kühlmediums gebracht werden und die im Material gespeicherte Wärme wird rasch an die Ober fläche abgeführt. Auf diese Weise können diese dicke ren Materialien viel rascher gekühlt werden als wenn sie zuerst mit unter Niederdruck versprühtem Kühlme dium oder mit anderen Abschreckmitteln abgeschreckt werden.
Ein anderer beachtlicher Vorteil einer mit Hoch druck-Spritzdüsen arbeitenden Abschreckung liegt in der Raschheit, mit der dünneres Blech oder Band in seiner ganzen Dicke abgeschreckt werden kann, um so das Verziehen zu vermeiden, das ziemlich oft bei einem langsamen oder ungleichmässigen Abschrecken auftritt.
Vorteilhaft ist auch, dass die Temperatur in weiten Grenzen bis zum Verlassen des Abschreckapparates gesteuert werden kann. Durch verschiedene, im Ab schreckapparat eingebaute Steuerorgane, kann der Kühlmitteldurchfluss oder Druck in verschiedenen Zonen des Apparates gesteuert werden, um das Aus- mass der Abkühlung zu ändern. Dadurch eignet sich der Apparat auch zum Abschrecken von Materialien, die nachfolgend auf Zwischentemperaturen warmge walzt werden oder von Zwischentemperaturen mit oder ohne Kaltwalzen langsam ausgekühlt werden sollen.
Weiter kann das Kühlwasser wirksamer ausgenützt werden, indem gegenüber früher weniger Kühlwasser pro weggeführte Wärmeeinheit erforderlich ist. Kühl wasser mit einer Temperatur von bis zu 50 C kann bei hartem Aufprallen des Wassers auf der Material oberfläche ohne nennenswerte Einbusse an Kühlwir kung benützt werden. Dadurch kann das Auffangen von verbrauchtem Kühlmittel vereinfacht und der Be darf an Rohrleitungen vermindert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 im Seitenriss ein erstes Beispiel des Appara tes nach der Erfindung, die Sprühkammer@Ummante- lung und die Abschreckvorrichtung in dieser; Fig.2 im Grundriss den oberen Teil der Ab schreckvorrichtung und einen Teil der Steuervorrich tung, wobei die Ummantelung zwecks klarerer Darstel lung zum Teil weggenommen ist; Fig. 3 ähnlich Fig. 2 eine erste Variante der Kühl mittelsteuerung;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 3; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 3; Fig.8 im Seitenriss den Apparat mit den zusätz- lichen Steuerteilen zum Schaffen einer halb- oder voll automatischen Steuerung; und Fig.9 ähnlich Fig.8 eine zweite Variante der Kühlmittelsteuerung.
In Fig.l bezeichnet 10 allgemein einen Teil der Sprüh-Abschreckeinrichtung nach der Erfindung. Die ser Teil weist eine Ummantelung 12 auf, die aus einem Boden 14, einer Decke 15, einem Paar Seitenwänden 16, 17 (Fig. 2) und Stirnwänden 18, 20 besteht. Diese Ummantelung 12 wird auf irgendeine zweckdienliche Art und Weise abgestützt und ist vorzugsweise auf einem Walzwerk-Auslauftisch montiert und in bezug auf die verschiedenen Walzwerke in einer Lokalität an geordnet, die bestimmt ist durch die spezielle Art und Weise der in Blech- oder Bandbehandlung ge wünschten Sprühabschreckung.
Für gewöhnlich befin det sich der Apparat zwischen einem Zerlegungs- und dem letzten Warmwalzwerk und besorgt das Abschrek- ken des vom Zerlegungs-Warmwalz-Temperaturbereich in einem Warmwalz-Zwischentemperaturbereich durch laufenden Blech- oder Bandmaterials, in dem gewisse gewünschte metallurgische Eigenschaften durch den letzten Warmwalzvorgang erhalten werden. Der Appa rat kann aber auch sonstwie aufgestellt werden, um die Notwendigkeiten individueller Situationen zu befriedi gen.
Jede der beiden Stirnwände 18, 20 weist Schlitzöff nungen 22 bzw. 24 auf, wobei die Öffnung 22 in der Stirnwand 18 als Einlass und die Öffnung 24 in der Stirnwand 20 als Auslass für eine durch die Ummante lung 12 begrenzte Sprühkammer 26 dient, durch die ein Blech oder Band 25 läuft. Am Boden 14 sind Ent wässerungskanäle vorgesehen, einschliesslich von Aus trittsleitungen 28, die mit geeigneten Verteilern und Pumpen (nicht gezeigt) in Verbindung stehen, die alle einen Teil eines kontinuierlichen Umwälzsystems bil den, das flüssiges Kühlmittel in die Sprühabschreck- vorrichtung abgibt, wie dies eingehender weiter unten beschrieben ist.
Der Apparat 10 weist ferner ein Dampf- und Luft absaugsystem für die Sprühkammer 26 auf, mit einer Anzahl von Abzugkanälen 30, die über einen Sammler 32 mit einen Abzuggebläse 34 verbunden sind, so dass in der Kammer 26 ein geringer Unterdruck aufrechtge- halten wird.
Zusätzlich zu seiner Funktion des Dampf abzuges liefert dieses Absaugsysten auch den zusätz lichen Vorteil der Aufrechthaltung eines kontinuier lichen Durchflusses von Luft durch den Einlass 22 und Auslass 24 in die Kammer 26, so dass die Möglichkeit eines Ausspritzens von Flüssigkeit durch diese Öffnun gen vermindert oder annähernd beseitigt wird.
Die Ummantelung weist ferner eine Vorrichtung auf zur Aufnahme des Bandes und dessen Förderung durch die Kammer 26. Diese Vorrichtung besteht aus einer Anzahl von Rollen 36, die von einer Kraftquelle synchron angetrieben werden. Falls erwünscht, kann diese Vorrichtung ein integraler Teil des Walzwerk- Ausfahrtisches sein.
Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, weist der Apparat 10 ferner eine in der Ummantelung 12 montierte Sprüh- abschreckvorrichtung 40, auf, aus, der das flüssige Kühlmittel direkt auf das durch die Kammer 26 lau fende Blech oder Band 25 spritzt. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Abschreckvorrichtung 40 in einen oberen und unteren Abschnitt 42 bzw. 44 geteilt, wobei der obere Abschnitt über dem Band 25 angeord net ist und seine Sprühregen abwärts und zum grössten Teil senkrecht auf die Oberseite des Bandes 25 gerich tet ist, mit den weiter unten beschriebenen Ausnah men.
Der untere Abschnitt 44 ist unter der Aufnahme- und Fördervorrichtung angeordnet und sein Sprühre gen ist aufwärts gegen die Unterseite des Bandes 25 und senkrecht zu dieser gerichtet. Die beiden Bandsei ten werden gleichzeitig abgeschreckt, um eine maxi male Wärmeabfuhr aus der Masse des Bandmaterials herbeizuführen.
Wie aus Fig. 1 bis 3 und insbesondere aus Fig. 2, 3 in bezug auf den oberen Abschnitt 42 der Abschreck- vorrichtung ersichtlich ist, reicht die Abschreckvorrich- tung 40 im wesentlichen über die ganze Länge der Kammer 26, und ist in eine Anzahl Zonen unterteilt, von denen jede andere Sprühcharakteristika aufweist und eine spezielle Funktion ausübt. Die Abschreckvor- richtung ist in eine erste, zweite und dritte Zone 46 bzw. 48 und 50 eingeteilt.
Die erste Zone 46 ist allge mein als eine Hochdruckzone mit starkem Aufprall, die zweite Zone 48 als eine Hochdruckzone mit mittel starkem Aufprall, und die dritte Zone 50 als eine Nie derdruckzone mit schwachem Aufprall bezeichnet. Jede dieser Zonen enthält eine Anzahl Reihen 52 von Brausen, die längs der Sprühkammer 26 verteilt sind. Jede Reihe 52 wiederum weist eine Anzahl von Brau sen 54 auf, aus denen der Sprühregen in einem be stimmten Sprühmuster austritt, wie es für die Funktion jeder der drei Zonen erforderlich ist. Obschon Brausen 54 von der in Fig. 4 gezeigten Art vorgezogen sind, die entweder feste oder verstellbare Anschlüsse aufweisen, können natürlich auch andere geeignete Brausen be nützt werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind alle Brau sen 54 einer Einzelreihe 52 an einem gemeinsamen Verteiler 56 sowohl im oberen wie im unteren Ab schnitt 42 bzw. 44 montiert. Je nach der Art und Weise der Kühlmittelauftragsteuerung, wie sie weiter unten eingehender beschrieben ist, stehen die Verteiler 56 jeder Zone 46, 48 und 50 ihrerseits mit Hauptver teilern 58A, 58B und 58C für jede Zone in Verbin dung, die wiederum an eine geeignete Druckquelle, wie z. B. Pumpen 60A bis 60E auf nachstehend beschrie bene Art und Weise angeschlossen sind.
Aus Fig. 1, 2 geht hervor, dass wenigstens die er sten Brausenreihen 52A und vorzugsweise auch die zweiten, etwas von der Lotrechten weg in der Wander richtung des Bandes 25 abgewinkelt sind. Diese wink lige Orientierung der Brausen bezweckt wiederum wäh rend des Betriebes des Apparates den Austritt von Kühlmittelspritzern durch die Einlassöffnung 22 zu verhindern. Aus Fig. 1 und 4 geht auch hervor, dass wenigstens zwei Düsen 54 von wenigstens einigen Rei hen 52 etwas seitlich zum Band 25 abgewinkelt sind, um eine teilweise Abfuhr von gebrauchtem Kühlmittel von der Bandoberseite herbeizuführen, das sonst die Kühlgeschwindigkeit von nachfolgenden Düsenreihen beeinträchtigen würde.
Die Hochdruckzone mit star kem Aufprall weist ferner eine Anzahl von Wischer brausen 54A auf, die klarer in Fig. 5 gezeigt sind, und die an den Seitenwänden 16, 17 der Ummantelung 12 angeordnet sind und einen relativ engen, aber Weitwin- kel-Fächerstrahl abgeben, der seitlich quer über die Kammer 26 gerichtet ist. Der Zweck dieser Brausen 54A besteht im Abwischen von überschüssigem Was ser von der Bandoberfläche, bevor das Band aus der ersten in die zweite Zone gelangt. Wird solches Wasser auf dem Band belassen, so kann es einen nachfolgen- den Kühlmittelauftrag beeinträchtigen und den Kühl wirkungsgrad der Kammer herabsetzen.
Die zweite Zone 48 weist Brausen 54 auf, die unter annähernd dem gleichen Hochdruck arbeiten wie die Brausen der ersten Zone, aber jede dieser Brausen be- aufschlagt eine breitere Fläche als die Brausen in der ersten Zone, wie dies durch die relativ grösseren Be- aufschlagungsmuster 64 angedeutet ist; so erzeugen z. B. in 30 cm Entfernung vom Band montierte Düsen ein 9 dm2 grosses Sprühmuster und weisen einen Durchsatz von ca. 0,25 Liter effektiver Beaufschla- gungsfläche auf.
Dieser kleinere Durchsatz pro Flä cheneinheit ergibt eine beträchtliche Wasserersparnis und ist solange wirksam als die Bandoberflächentem- peratur unter 425 C liegt. Diese kritische oder Grenz- temperatur schwankt etwas je nach der abzuschrecken den Legierung.
Aus Fig.2, 3 und 6 ist auch ersichtlich, dass wenigstens einige der Düsen 54 in einigen der An fangsreihen 52 der zweiten Zone 48 etwas seitlich von der Sprühkammer 26 abgewinkelt sind, und zwar aus dem gleichen Grund wie oben für die seitlich abgewin kelten Düsen. in der ersten Zone angegeben wurde.
Die dritte Kühlzone 50 benützt Düsen 54, die un ter einem beträchtlich niedrigerem Druck arbeiten als solche der ersten und zweiten Zone, gewöhnlich in der Grössenordnung von 10 kg/cm' und erzeugen ein Sprühmuster von ca. 20 dm2, wie dies durch die Be- aufschlagungsmuster 66 in Fig. 2 und 3 angedeutet ist. Der Wasserdurchsatz beträgt ca. 0,03 Liter pro cm' effektiver Aufprallfläche. Diese Zone wird wirksam, wenn die Bandoberflächentemperatur in den Bereich von 300 bis 200 C fällt, je nach der abzuschrecken den Legierung.
In der dritten Zone 50 befinden sich auch eine An zahl von Wischerdüsen 54B beim Austrittsende der Sprühkammer 26, welche Düsen sowohl seitlich des Bandes 25 als auch längs desselben von der Lotrechten abgewinkelt sind, um so eine Anzahl von fächerförmi gen Strahlen über die Oberseite des Bandes 25 und ge gen das Innere der Kammer 26 zu richten. Somit lie fern diese Düsen einen wirksamen Sprühvorhang zum Beseitigen von überschüssigem Kühlwasser von der Bandoberfläche unmittelbar bevor das Band die Sprüh kammer verlässt, und ebenfalls verhindern sie den Austritt von Kühlmittelnebel oder Spritzern aus der Öffnung 24.
Aus der bisherigen Beschreibung des Apparates geht hervor, dass in den Einlass 22 gefördertes Blech- oder Bandmaterial, das von den Rollen 36 aufgenom men und durch die Abschreckkammer 26 geführt wird, sofort von einer hohen Eingangs-Oberflächentempera- tur von den Hochdruckdüsen mit starkem Aufprall in der ersten Zone 46 auf eine Oberflächen-Zwischentem- peratur abgeschreckt wird, und dann weiter abgekühlt wird in der Hochdruckzone 48 mit mittlerem Aufprall auf eine noch niedrigere Oberflächen-Zwischentempe- ratur,
worauf dann das Material zum Schluss in der Niederdruckzone 50 mit leichtem Aufprall in einer kontinuierlichen Operation auf die gewünschte Aus gangsmassentemperatur abgekühlt wird. Ein bedeuten deres Merkmal der Erfindung liegt in der Flexibilität der Steuerung sowohl in bezug auf die Raschheit, mit der das Band oder Blech gekühlt wird, und die direkt von der Wärmeabfuhrgeschwindigkeit der Abschreck- vorrichtung in den verschiedenen Abschreckzonen ab hängt, als auch in bezug auf die Variation der Schluss- ausgangstemperatur,
die erreicht werden kann. Zu die sem Zweck weist der Apparat ein Steuersystem auf, das Steuervorrichtungen für den Kühlmitteldurchfluss für wenigstens einige der Zonen enthält, zusammen mit automatischen Steuerorganen und Teilen zum anfäng lichen Vorauseinstellen, fortlaufendem Warnen und Einstellen der Steuervorrichtungen für den Kühlmittel- durchfluss zum Kompensieren von Schwankungen in gewissen Betriebsvariabeln des Systems.
In Fig.2 und 8 ist ein Ausführungsbeispiel für die Kontrolle über das Ausmass der Kühlung gezeigt, die in der Sprühkammer durch Ändern des Druckes in den ersten zwei Zonen der Kammer stattfindet. Bei diesem Beispiel stehen der erste und zweite Hauptverteiler 58A bzw. 58B in Verbindung mit Durchfluss-Steuer- vorrichtungen, wie z. B.
Druckregler 70, 72 und Lei tung 74, welche ihrerseits durch einen weiteren vor den Reglern 70, 72 angeordneten Druckregler 76 mit der Pumpe 60A oder einer anderen geeigneten Quelle zum Aufrechthalten des flüssigen Kühlmittels auf einem gewünschten Druck verbunden ist. Der der Zone 50 zugeordnete Verteiler 58C (Fig.2) steht direkt mit der Pumpe 60A in Verbindung. Obschon es allgemein nicht als erforderlich erachtet wird, ist es doch augenscheinlich, dass die Zone 50 auch mit einem ähnlichen Druckreguliergerät versehen sein kann zwecks Regulierens des Kühlmitteldruckes in allen drei Zonen.
Durch geeignete Steuerung, die entweder handbetä tigt oder automatisch sein kann, wird der Kühlmittel druck in den Brausen der Zone 46 vermindert durch Verschliessen des Weges durch den Druckregler 70, wodurch die Wärmeabfuhrgeschwindigkeit in der Zone 46 vermindert wird. Ist die Bandauslauftemperatur an der Öffnung 24 niedriger als die gewünschte, so wird der Kühlmitteldruck an den Brausen der Zone 48 ver mindert durch ähnliches Begrenzen des Durchflusswe- ges durch den Druckregler 72.
Soll der Kühlmittel druck an den Düsen der Zonen 46, 48 entsprechend, und nicht unabhängig, variiert werden, so wird dies er reicht durch Beibehalten der Druckregler 70, 72 auf Volldurchfluss und Variieren der Durchflusskapazität am Druckregler 76. Auf diese Weise wird entweder eine unabhängige oder gleichzeitige Drucksteuerung an den Düsen der Zonen 46 und 48 erreicht.
Fig.8 zeigt schematisch ein Steuersystem zum automatischen Verändern des Kühlmitteldruckes und Durchflussgeschwindigkeit in der ersten und zweiten Zone 46, 48 im Gefolge von vorbestimmten Informa tionsposten in bezug auf gewisse Betriebsveränderliche des Apparates sowie von einigen überwachten Infor mationsposten, um eine Steuerung von anderen Be triebsveränderlichen zu erreichen und so eine bestän dige, gewünschte Bandauslauftemperatur zu gewährlei sten.
Zu diesem Zweck weist das Steuersystem eine elektronische Rechenanlage 80 auf, die mit Mitteln, wie einstellbare Nummernscheiben oder Vorrichtungen zum Ablesen von Datenkarten versehen ist, um vorbe stimmte Informationsposten betreffend den Betriebs veränderlichen des Apparates in bezug auf Legierungs material, Bandgeschwindigkeit, Kühlmitteltemperatur, Banddicke, geschätzte Bandanfangstemperatur und ge wünschte Bandendtemperatur aufzunehmen. Im Rech ner 80 ist eine Anzahl von Informationseingabequellen 82, 84, 86, 88, 90 und 92 für jede der oben genannten Betriebsveränderlichen vorgesehen zur Entgegennahme der erforderlichen Information durch geeignete Mittel.
Zwei zusätzliche Eingangsquellen 94, 96 sind vorgese- hen zur Aufnahme von Information in bezug auf die tatsächliche Bandanfangstemperatur und tatsächliche Bandendtemperatur, welche beiden Temperaturen fort laufend überwacht werden mittels einer Temperatur- fühlvorrichtung 98, 100, für die Anfangs- bzw.
End- temperatur. Die beiden Vorrichtungen 98, 100 beste hen vorzugsweise aus einem Paar von optischen Ver- hältnispyrometern, deren Information über Leitungen 102, 104 an den Rechner 80 weitergegeben werden.
Der Rechner 80 weist an sich bekannte elektroni sche Teile auf, um die so durch die vorbestimmten In formationseingänge 82 bis 92 und die überwachten In- formationseingänge 94, 96 gelieferte Information zu assimilieren und zu interpretieren. Diese elektronischen Teile können die Form variabler Steuersignalvorrich- tungen annehmen, die auf die in den Rechner eingege bene Information ansprechen und die Intensität eines variablen, durch eine im Rechner 80 vorgesehene Aus gangsvorrichtung 106 ausgegebenes elektrisches Signal zu steuern.
Das Steuersystem weist ferner ein pneuma tisches Steuer- und Einreihglied 108, das mittels einer Leitung<B>110</B> an den Rechner 80 angeschlossen ist und einen Eingang 112 aufweist zum Empfang des varia- blen, vom Rechner 80 ausgegebenen Signals. Dieses Glied weist pneumatische Steuerorgane und auf Druck ansprechende Richtröhren von an sich bekannter Kon struktion auf zum Umwandeln des veränderlichen elek trischen,
durch die Leitung<B>110</B> und den Eingang 112 empfangenen Signals in ein veränderliches pneumati sches Niederdruck-Nebensieuersignal durch übliche Mittel, das seinerseits eine pneumatische Meisterwalze betätigt, wie z. B. einen doppeltwirkenden Differential- Druckregler mit Membran, zum Steuern der Intensität eines durch eine Einlassleitung 114 aufgenommenen und durch eine von einer Anzahl Leitungen 116,<B>118</B> 120 abgegebenen Hochdruck-Steuerfluids auf eine nachstehend eingehender erläuterte Art und Weise.
Das Glied<B>108</B> weist ferner ein Handsteuerorgan auf zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Druck medium-Eingangsleitung 114 und der Ausgangsleitung 116 oder alternativ zwischen den Leitungen 114, 118 oder 114, 120 nacheinander. Die letztere alternative Verbindung zwischen den Leitungen 114, 118 oder 114, 120 wird gesteuert durch auf Druckdifferenzen ansprechende Richtventile von üblicher Konstruktion, wodurch die Verbindung im Gefolge eines Aufbaus oder einer Reduktion des Steuerfluiddruckes,
oder des Kühlmitteldruckes auf der Unterseite der Druckregula- toren 70, 72 und 76 verschoben werden kann. Die Lei tungen 116, 118 und 120 stehen in Verbindung mit Operatoren 77 bzw. 71 und 73 für die Druckregler 76 bzw. 70 und 72. Eine Anzahl von den Druck zurück leitenden Steuervorrichtungen 112, 124 und 126 sind verbunden mit den Kühlmittelleitungen unmittelbar un terhalb der Druckregler und stehen in Verbindung durch Leitungen 128, 130 und 132 respektive mit der pneumatischen Meisterwalze des Gliedes 108.
Weiter sind auf Druck ansprechende Richtventile vorgesehen, ähnlich den oben beschriebenen zum Herstellen einer Rückleitverbindung zwischen der Rückleitung 128 und der pneumatischen Meisterwalze, wenn die Leitung 116 Steuerfluid erhält, oder alternativ zwischen der Rückleitung 130 und der pneumatischen Meisterwalze, wenn die Leitung 118 Steuerfluid erhält, oder der Rückleitung 132 und der pneumatischen Meisterwalze, wenn die Leitung 120 Steuerfluid erhält.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Steuersystem, dessen Tätigkeit weiter unten beschrieben ist, weist die vorliegende Erfindung als spezielles Merkmal eine zu sätzliche Steuervorrichtung vor zum Voreinstellen der Betriebsveränderlichen des Systems, die das Ab schreckvermögen der verschiedenen Zonen steuern, be vor das abzuschreckende Band in die Abschreckkam- mer einläuft.
Der Vorteil dieses Merkmals beruht darin, dass angesichts der hohen Bandgeschwindigkeit und der Zeit, die für die Rechen- und Steuerglieder zur Vornahme von Einstellungen in den Kühlmitteldurch- fluss-Steuervorrichtungen beim Auftreten einer Schwankung in den überwachten Betriebsveränder lichen erforderlich ist, eine beträchtliche Materialver geudung auftritt, wenn das System nicht unter zum voraus eingestellten simulierten Bedingungen steht, die den Bedingungen oder Zuständen, die beim Bandein lauf in die Abschreckkammer vorherrschen werden, wenigstens annähernd entsprechen.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist an jedem Ende der Abschreckkammer ein Paar von elektrisch erhitzten Steuerplatten 134, 136 direkt unterhalb der Tempera- turfühlorgane 98 bzw. 100 angeordnet. Diese Platten werden von Handsteuerorganen 138, 140 auf die er wartete Anfangs- und die gewünschte Endtemperatur erwärmt und mittels thermostatischen, mit den Hand steuerorganen 138, 140 verbundenen überwachungs- vorrichtungen 142, 144 auf diesen Temperaturen ge halten.
Es können aber auch irgendwelche Alternativ- mittel zum Aufrechthalten einer vorbestimmten Tem peratur in den Steuerplatten 124, 126 vorgesehen sein.
Aus dem bis anhin beschriebenen Apparat und den Fig. 1, 2 und 8 geht hervor, dass die Funktion dessel ben folgende ist. Die bekannten Faktoren des Legie rungsmaterials, der Arbeitsgeschwindigkeit des Werkes, der Kühlmitteltemperatur, der Banddicke, der ge schätzten Bandanfangstemperatur, und der gewünsch ten Bandendtemperatur werden durch ihre entspre chenden Eingabemittel, wie z. B. Nummernscheiben einstellungen oder Datenlochkarten, in den Rechner 80 eingegeben.
Die Steuerplatten 134, 136 werden durch entspre chende Einstellungen der Steuerorgane 138 bzw. 140 auf die erwartete Bandein- bzw. Bandauslauftempera- tur erwärmt. Die Organe 98, 100 zum Fühlen der Ein- und Auslauftemperatur geben diese Information durch ihre entsprechenden Eingänge 94, 96 in den Rechner, worauf dieser dann die verschiedenen Informationspo sten assimiliert und interpretiert und ein elektrisches Signal durch den Ausgang 106 an das pneumatische Steuergerät und das Sequenzierglied 108 abgibt.
Letz teres empfängt das veränderliche elektrische Signal durch den Eingang 112 und wandelt es in ein pneuma tisches Schaltsignal um, das die verschiedenen Kühl- mitteldurchfluss-Steuervorrichtungen auf folgende Art und Weise steuert.
Unter der beispielsweisen Annahme eines Legie rungsmaterials, Werkarbeitsgeschwindigkeit, Kühlmit- teltemperatur, Banddicke, geschätzte Bandanfangs- und gewünschte Bandendtemperatur, die bedingen, dass der Apparat mit maximaler Kühlkapazität arbeitet, um die Bandtemperatur von einer sehr hohen Warmwalzab- bau- oder -zerlegungstemperatur, wie sie am Eingang 90 und an der Steuerplatte 134 eingestellt ist, auf eine relativ mässige gewünschte Auslauftemperatur, wie sie am Eingang 92 und an der Steuerplatte 136 eingestellt ist, zu vermindern,
und unter der weiteren Annahme, dass die Handsteuerung des Gliedes 108 auf die Ver bindung zwischen dem Hochdruckeinlass 114 und den Leitungen 118, 120 in Reihenfolge eingestellt ist, wirkt die pneumatische Meisterwalze und die Sequenziervor- richtung anfänglich dahin, den Durchlauf von Steuer fluid in eine der Leitungen 116, 118 oder 120 zu ver hindern. Da die Kühlmitteldruckregler normalerweise offen sind und durch Druck geschlossen werden, ver harren sie in der Stellung mit vollem Durchflussvermö- gen, bis ein Steuerdruck auf ihre entsprechenden Ope ratoren gelegt wird.
Beginnt nun das Band 25 seinen Durchlauf durch die Sprühkammer 26, so wird irgendeine Änderung zwischen der geschätzten und der tatsächlichen Band anfangstemperatur vom Fühlorgan 98 sofort an den Rechner 80 abgegeben, der dann eine entsprechende Berichtigung im veränderlichen, durch den Ausgang 106 ausgegebenen elektrischen Signal vornimmt.
Ist nun die tatsächliche Einlauftemperatur niedriger als die durch die Einstellungen am Rechnereingang 90 und an der Steuerplatte 134 erwartete, wodurch ein kleineres Kühlvermögen als erwartet bedingt ist, so wird eine Änderung in der Intensität des elektrischen Signals durch die Leitung 110 in eine entsprechende Änderung in der Intensität des pneumatischen Schaltsignals im Glied 108 umgewandelt, um einen Anstieg des Druckes des Steuerfluids zu beginnen, der mittels der oben er wähnten Richtsteuerventile in die Leitung 118 geleitet wird.
Dieser Anstieg im Steuerfluiddruck in der Lei tung 116 bewirkt eine Betätigung des Operators 71 zwecks Verminderung des Kühlmitteldurchflussweges durch den Regler 70, wodurch der Druck und der Durchsatz des Kühlmittels. in allen Spritzdüsen der Zone 46 verringert wird.
Dies verkleinert wirksam die gesamte Wärmeabfuhrkapazität dieser Abschreckzone. Die Druckrückführvorrichtung 124 nimmt den Kühl mitteldruckabfall wahr und übermittelt den abnehmen den Kühlmitteldruck durch die Leitung 130 zurück in die pneumatische Meisterwalze des Gliedes 108, die ihrerseits zum Stillstand kommt, wenn der neue Kühl mitteldruck auf den für die neuen auf sie über das elektrische Signal vom Rechner 80 übermittelten Zu stände und Bedingungen bedingten Stand abgefallen ist. An diesem Punkt wird das System passend einge stellt und setzt seine Funktion unter diesen neuen Be dingungen und Zuständen fort.
Beim Durchlaufen des Bandes durch die Sprüh kammer wird es unter der Einwirkung der unter hohem Druck und mit hoher Geschwindigkeit aus den verschiedenen Reihen der in den entsprechenden Zonen angeordneten Brausen austretenden Strahlen rasch abgeschreckt. Stimmt die Bandtemperatur am Austrittsende der Abschreckkammer, wie sie vom Fühlorgan 100 wahrgenommen und angegeben wird, mit der vorbestimmten gewünschten, am Rechnerein gang 92 festgesetzten Austrittstemperatur überein, so ist das System richtig eingestellt und fährt ohne Ände rung in seiner Tätigkeit fort.
Ist jedoch die Bandaus lauftemperatur niedriger als gewünscht, so wird das Differential zwischen der gewünschten Auslauftempe ratur, wie sie am Eingang 92 festgesetzt ist, und der tatsächlichen Auslauftemperatur, wie sie vom Fühlor- gan 100 angezeigt ist, wahrgenommen und durch die Leitung 104 in den Rechner 80 abgegeben, der dann wieder tätig wird, um die Intensität des elektrischen Signals durch den Ausgang 106 und die Leitung 110 zu ändern, wodurch wiederum die pneumatische Mei sterwalze des Gliedes 108 betätigt wird, um eine wei tere Erhöhung des Druckes in dem durch die Leitung 110 zum Operator 71 des Druckreglers 70 strömenden Steuerfluids herbeizuführen.
Dies bewirkt eine weitere Verminderung des Kühlmitteldurchflussweges durch den Regler 70 zwecks weiterer Verringerung des Kühl mitteldruckes an den Brausen der Zone 46. Wie oben beschrieben, wird diese weitere Kühlmitteldruckminde- rung von der Druckrückführvorrichtung 124 wahrge nommen und durch die Leitung 130 an die pneumati sche Meisterwalze des Gliedes 108 weitergegeben, die ihre Funktion einstellt, wenn der neue und noch niedri aere Kühlmitteldruck in der Zone 46 festgesetzt wor den ist.
Zeigen die Bandein- und die Bandauslauftempera- turen Zustände an, die nach einer niedrigeren Kühlka pazität rufen, als sie durch Verminderung des Kühlmit- teldruckes und -durchflussgeschwindigkeit in der Zone 46 auf ein vorbestimmtes Minimum erreicht werden kann, so wird das pneumatische Steuer- und Einreih- glied durch die auf Druck ansprechenden Richtventile in Tätigkeit versetzt und überträgt die Verbindung zwi schen dem Steuerfluideinlass 114 und der Leitung 118 auf die Leitung 120, und verschliesst die Leitung 118,
wodurch der in dieser vorhandene Druck aufrechter- halten wird. Ein weiterer Abbau des Wärmeabfuhrver- mögens der Abschreckkammer wird jetzt ermöglicht durch Erhöhen des Steuerfluiddruckes in der Leitung 120, wodurch der Operator 73 in Tätigkeit tritt und entsprechende Verminderung im Kühlmitteldurchfluss- weg durch den Regler 72 bewirkt.
Somit fallen der Kühlmitteldruck und die Durchflussgeschwindigkeit in den Spritzdüsen der Zone 48 ab, und damit auch das Wärmeabfuhrvermögen dieser Zone. Auf ähnliche Art und Weise wie oben beschrieben, überträgt die auf Druck ansprechende Rückführvorrichtung 126 Ände rungen im Kühlmitteldruck auf die pneumatische Mei sterwalze des Gliedes 108 durch die Leitung 132, um die Tätigkeit dieser Walze beim Erreichen der neuen Kühlmitteldruckzustände wie sie durch das veränder liche Signal durch die Leitung 110 vom Rechner 80 angegeben wird, einzustellen.
Zeigt entweder die Band ein- oder Auslauftemperatur ein Bedürfnis nach einem grösseren eher als einem kleineren Kühlvermögen an, arbeitet das System umgekehrt wie oben angeführt. Insbesondere werden durch geeignete, in die Steuer ventile eingebaute Anzapf- oder Entlüftungsmittel Reduktionen im Druck des Steuerfluids in der Leitung 120 herbeigeführt, um die Durchflusskapazität des Reglers 72 wieder auf ihr Maximum zu bringen, wonach dann das auf Druck ansprechende Richtsteuer- ventil die Verbindung mit der Leitung 118 wiederher stellt, um einer.
Druckabbau in dieser Leitung einzulei ten und so dem Regler 70 die Rückkehr in seine Voll- durchflusslage zu ermöglichen. Somit wird in der glei chen Reihenfolge von Operationen durch den Rechner 80, wie sie oben beschrieben ist, das Glied 108 wirk sam, um das Wärmeabfuhrvermögen der Zone 48 und 46 nacheinander und allmählich auf einen gewünschten Stand zu erhöhen, wie er von den überwachten Band temperaturzuständen angezeigt ist.
Die vorstehende Beschreibung ist anwendbar auf die Steuerung des Kühlmitteldruckes in den Zonen 46, 48 nacheinander und unabhängig voneinander. Es kann in gewissen Fällen wünschenswert sein, den Kühlmitteldruck und die Durchflusskapazität in den Zonen 46:, 48 gleichzeitig zu steuern, so dass der Kühl- mitteldurchfluss in jeder dieser Zonen in einer festen Beziehung bleibt. Dies kann bewerkstelligt werden durch Einstellen der Handsteuerung des Gliedes 108 zum Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Steuerfluideinlass 114 und den Leitungen 118, 120 und Erstellen der Verbindung zwischen dem Einlass 114 und der Leitung 116.
Wie in der vorherigen Be triebsbeschreibung, bewirkt das Glied 108, wenn die Bandauslauftemperatur - wie sie vom Fühlorgan 100 bestimmt ist - niedriger als die gewünschte ist, im Ge folge des veränderlichen Signals vom Rechner 80 eine Erhöhung des Druckes des Steuerfluids durch die Lei tung 116 auf den Operator 77 des Druckreglers 76, wodurch der Durchflussweg durch den Regler 76 ver engt, und damit der Druck und die Durchflussge- gschwindigkeit des Kühlmittels in die Leitung 74 herab gesetzt wird.
Da die Regler 70, 72 auf voller Durch- flusskapazität gehalten sind, so werden der Kühlmittel druck und die Durchflussgeschwindigkeit in den Brau sen der Zonen 46, 48 gleichzeitig und entsprechend vermindert, wodurch die gesamte Wärmeabfuhrkapazi- tät dieser beiden Zonen wirksam erniedrigt wird.
Diese Kühlmitteldruckverminderung in der Leitung 74 wird von der Rückführvorrichtung 122 wahrgenommen und durch die Leitung 128 an die pneumatische Meister rolle weitergegeben, die dann beim Erreichen des zweckdienlichen Kühlmitteldruckes zu funktionieren aufhört. Wie in der oben beschriebenen Art und Weise setzt sich diese Wirkung fort, bis die gewünschte End- auslauftemperatur erreicht ist, die dann durch das Fühlorgan 100 wahrgenommen und an den Rechner 80 weitergegeben wird, worauf dann das System wie derum stabilisiert wird.
Wie oben bereits kurz erwähnt, besteht eine Alter native für das Variieren der Wärmeabfuhrkapazität von einigen oder allen Abschreckzonen des Apparates darin, die Länge der einzelnen Abschreckzonen zu variieren. Dies geschieht durch Unterbrechen des Kühlmitteldurchflusses durch einige oder alle Reihen von Brausen innerhalb einer einzelnen Zone, wodurch die effektive Verweilzeit eines gegebenen Abschnittes des Bandes innerhalb einer gegebenen Zone verändert wird.
In Fig. 3 und 9 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt zum Steuern des Umfanges der in der Sprühkammer stattfindenden Kühlung durch Variieren der Länge der Abschreckzonen 46, 48 in einer speziellen Weise.
Aus Fig. 3 geht hervor, dass jeder der in den Zonen 46, 48 befindlichen gewöhnlichen Verteiler 56 ein in die Kühl- mittelleitung zwischen den verschiedenen, irgendeinem Verteiler 56 und den Hauptverteilern 58A, 58B ge meinsam Brausen 54 eingesetztes, normalerweise offe nes Auf- und Zuventil <B>150</B> aufweist.
Diese Ventile 150 wirken dahin, entweder die volle Durchflusskapazität zu einer gegebenen Reihe von Brausen 52 aufrechtzu- halten, oder den Kühlmitteldurchfluss an letztere voll ständig zu unterbinden. Vor den Verteilern 58A, 58B aber auch nach den Pumpen 60G, 60D befindet sich eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines gleich mässigen Kühlmitteldruckes in den entsprechenden Hauptverteilern.
Diese Vorrichtung kann ein automa tischer Druckregeler sein, mit einem variablen Ventil 152, einem Operator 154, einem von Hand voreinstell- baren Steuer- oder Schaltgerät 156 und einer den Druck wahrnehmenden Rückleitvorrichtung 158.
Es ist offensichtlich, dass - da einige der Ventile 150 ge- schlossen sind - eine Erhöhung des Kühlmitteldruckes in den noch inbetriebstehenden Brausen 54 eintritt, so fern keine geeignete Kompensation des Kühlmitteldruk- kes im Verteiler 58A stattfindet.
Dies wird bewerkstelligt mittels eines Reglers 152; ein erhöhter Kühlmitteldruck im Verteiler 58A wird von der Fühlvorrichtung 158 wahrgenommen, die diese Information an das Steuer gerät 156 weitergibt, das auf Aufrechthaltung eines festen Kühlmitteldruckes eingestellt worden ist. Das Steuergerät 156 sendet dann ein Signal an den Opera tor 154 zum Stilllegen der Verengung im Ventil 152, um so den Kühlmitteldruck im Verteiler 58A auf die gewünschte Höhe zu senken.
Die entsprechende, in die Kühlmittelleitung zwischen Verteiler 58B und Pumpe 60D eingeschaltete Vorrichtung funktioniert auf ähn liche Art und Weise für die Zone 48.
Durch geeignete Steuerung, die entweder manuell oder automatisch, wie aus Nachfolgendem hervorgeht, sein kann, wird die wirksame Länge der Abschreck- zone 46, 48 verkleinert oder vergrössert durch Schlies- sen oder Öffnen einiger oder aller einer speziellen Zone zugeordneter Ventile 150. Üblicher- aber nicht notwen digerweise werden die Ventile 150 der Reihe nach ge schlossen, beginnend am Einlassende der Zone 46.
Fig.9 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines vollautomatischen Steuersystems zum Ändern des Kühlvermögens durch Ändern der Abschreckzonen- länge. In manchen Belangen ist dieses System ähnlich dem oben unter Hinweis auf Fig.8 beschriebenen System; demgemäss weisen gleiche Glieder und Teile dieselben Überweisungszahlen auf und brauchen hier nicht wiederum eingehend beschrieben zu werden.
Es ist ein elektronischer Rechner 80 vorgesehen, der in jeglicher Hinsicht mit dem oben beschriebenen identisch ist, ausgenommen dass noch eine Eingangs quelle 93 für vorbestimmte Information vorhanden ist zur Aufnahme des Kühlmittelbetriebsdruckes, und die ser Rechner bewirkt dass Aussenden eines variablen elektrischen Signals durch die Leitung 110 an ein Steüergerätteil 208. Letzterer weist Verstärkungsmittel auf zur Aufnahme des variablen Signals von einem Eingang 212 und Verstärkung dieses Signals auf einen Intensitätspegel, bei welchem es von einem Signalkom- parator aufgenommen werden kann, wie z.
B. von einem elektronischen Nullabgleich-Komparator. Dieser vergleicht das verstärkte Signal aus dem Rechner 80 mit einem über die eine Seite der Komparatorbrücke aufgedrückten Innensignal, und gibt eine Differential- EMK ab, wenn das empfangene Signal nicht dieselbe Intensität wie das Standardsignal aufweist. Die vom Komparator ausgegebene Differential-EMK betätigt eine Einordnungsvorrichtung, deren Aufbau entweder mechanischer oder elektronischer Natur sein kann. So weist z.
B. eine mechanische Einordnungsvorrichtung eine Anzahl von Kontakten auf, ferner ein umkehrbar bewegliches Organ zum Schliessen und Öffnen einer Anzahl von Stromkreisen, von denen diese Kontakte einen Teil bilden, und kraftbetätigte Mittel zum Ver schieben des beweglichen Organs unter der Einwirkung der vom Komparator ausgegebenen Differential-EMK. Die eben erwähnten Stromkreise enthalten Relais zum Schliessen und Öffnen von Hochleistungssteuersignalen an die verschiedenen Ventile 150, die bequemerweise mittels Solenoiden betätigbar sind.
Diese Steuersignale werden durch im Steuergerätteil 208 vorgesehene Aus gangsquellen 160 ausgegeben und durch Leitungen 162 in die verschiedenen Ventile 150 geleitet.