CN104768667A - 为冷却金属带或其他轧件的冷却设备动态供给冷却剂的方法和装置 - Google Patents

为冷却金属带或其他轧件的冷却设备动态供给冷却剂的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于为冷却金属带或其他轧带的冷却设备、特别是具有至少一个喷射梁动态地供给冷却剂的方法。根据该方法提供预加速的冷却剂流，该冷却剂流绕过冷却设备(1)并且被引入回流部(3)中。此外，监测待冷却的金属带或其他轧件的存在和/或温度并且根据金属带或其他轧件的存在和/或温度将冷却剂流转向到冷却设备(1)，其中冷却剂流不再绕过冷却设备(1)和被引到回流部(3)中，而是被输送到用于冷却金属带或其他轧件的冷却设备(1)中。此外，本发明包括一种用于实施该方法的相应的装置。

Description

为冷却金属带或其他轧件的冷却设备动态供给冷却剂的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于为冷却金属带或其他轧件的冷却设备动态地供给冷却剂的一种方法以及一种装置。冷却设备可特别地包括一个或多个喷射梁。
背景技术
从现有技术中已知多种用于为在热连轧机中的层流冷却或压力冷却从高位储存箱中提供冷却水的系统。为了冷却热的轧件需要相当大量的冷却水，以根据对制成的产品的要求充分地限定并快速地冷却轧带。为达到规定的冷却速度所需的水量经常以每秒数百或甚至上千立方米的数量级运动。这种极其巨大的水量例如通过可由阀节流的管路系统从高位储存箱被输送到喷射梁。
在图1中示例性地示出了根据现有技术的这种系统。在高位储存箱4中储存的水通过管路2被输送到中央分配器6。从共同的分配器6中水通过另外的管路被输送到各个喷射梁1。然而这种已知的布置形式带来一些弊端。对于现代的金属合金或钢，大的冷却速度必须同样尽可能精确地可调或可控。然而由于所使用的巨大的水量这很难实现。特别是通过大多包括调节阀的现存的设计方案不能令人满意地快速进行接通和断开过程，由此冷却的接通过程常常需要多于10秒以达到所期望的冷却速度。然而因为在许多情况中轧件以每秒数米的速度运动经过设备，一段大的轧带长度没有以所期望的冷却速度被冷却，结果导致这段轧带区段的质量损失。
另一弊端在于，在冷却的开关过程中有大的力作用在管路系统或冷却设备上。特别是在供给冷却水的快速的开关过程中存在强的压力冲击损坏冷却系统的危险。这种压力峰值甚至可能导致冷却系统的故障并且由此导致整个连轧机的故障。
鉴于所述现有技术，本发明的技术目的在于，提供改善的、特别是在接通过程中避免或者至少明显减少压力冲击的冷却剂供给装置。此外技术目的可在于，比目前更快速地达到所期望的冷却速度，以尽可能以最佳方式为所轧制的轧带供给冷却剂。
发明内容
通过根据权利要求1所述的用于为冷却金属带或其他轧件的冷却设备、特别是至少一个喷射梁动态地供给冷却液的方法的特征实现所提出的技术目的。在此，该方法至少包括：提供步骤，提供被预加速的或流动的冷却剂流，其中冷却剂流绕过冷却设备并且被引到回流部中；以及监测步骤，监测待冷却的金属带或其他轧件的存在和/或其温度。根据本发明，根据金属带或其他轧件的存在和/或其温度使预加速的冷却剂流变道或转向到冷却设备，其中代替使冷却剂流绕过冷却设备并且引到回流部中，而将冷却剂流预加速地输送到用于冷却金属带或其他轧件的冷却设备中。
通过冷却剂的预加速和经过预加速的冷却剂流的变道和转向可避免或大幅减少作用到设备部件上的压力冲击。此外，显著改善了冷却的反应时间。转向过程可比远程的、静止的水量的加速过程进行得快得多。此外，可更快速且更精确地达到或者调节到所期望的冷却速度。由此一般而言改善了所使用的体积流量的可调节性。
根据一种优选的实施方式，在绕过冷却设备时预加速的冷却剂流的压力损失和在将预加速的冷却剂流输送到冷却设备时的压力损失彼此相差少于50％、优选少于20％或者甚至少于10％。这两个值优选为基本相同。由此，在冷却剂流转向以输送到冷却设备时，通过冷却剂流的转向避免了冷却剂流的压力冲击。换言之，在绕行或者引导到冷却设备时对冷却剂流动的流动阻力基本上相同或者差异少于上述值。
转向过程的进行优选少于5s或者甚至少于1.5s。正是在这个转换时间相对较短的情况下，根据本发明的方法是特别有利的。
根据一种优选的实施方式，冷却剂流的转向在冷却设备(1)的上游少于5m、优选少于1m的位置进行(使得在转向位置(5)和用于冷却轧带的冷却设备(1)的出口(7)之间保持尽可能短的冷却剂流的行程)。
根据另一优选的实施方式，冷却剂或冷却剂流的待转向的体积流量达到高于150m3/h、优选高于400m3/h。正是鉴于如此高的体积流量，本发明是特别有利的。
此外，本发明同样涉及一种用于冷却金属带、优选用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置。首先，该装置包括用于冷却金属带或其他轧件的冷却设备，该冷却设备包括至少一个具有冷却剂出口的喷射梁用于将冷却剂输出到金属带上。此外，该装置包括用于将冷却剂流从冷却剂源输送到喷射梁的管路部件，以及用于将冷却剂流从管路部件引到回流部中的绕行部件。该装置的可切换的转向部件构造用于可切换地将冷却剂流通过管路部件引到喷射梁或者用于将冷却剂流从管路部件导流到绕行部件中。
所述装置的优点基本上相应于已经描述的方法的优点。
在一种优选的实施方式中，所述装置可包括至少一个阀用于调节(流动)经过管路部件的冷却剂流的体积流量，其中转向部件设置在调节阀的下游。
在另一优选的实施方式中，可切换的转向部件可分别包括至少一个可切换的活瓣用于将冷却剂流导向喷射梁或绕行部件中。
在另一优选的实施方式中，管路部件还包括用于提高由冷却剂源提供的体积流量的泵。借助于这种泵可提供被更快地预加速的体积流量。
在另一优选的实施方式中，冷却剂流可借助于旁路绕过泵。通过这种布置形式可以实现用在没有此泵的情况下所提供的冷却剂压力进行冷却。例如可通过高架罐提供冷却水压力。
由此总而言之，可提供很小的体积流量(例如层流运行模式)，并且同样也可提供很大的体积流量(借助于泵的压力运行模式)。
在另一优选的实施方式中，多个喷射梁、优选最多十个喷射梁组合成第一冷却组，其中可通过第一管路部件将冷却剂输送到第一冷却组并且分别为第一冷却组的喷射梁中的最多三个喷射梁设置用于将冷却剂流从第一管路部件导向回流部的可切换的转向部件，使得第一冷却组的最多三个喷射梁的冷却剂流可与第一冷却组的其余喷射梁分开地被导流到绕行部件或回流部中。
在另一优选的实施方式中，多个另外的喷射梁、优选最多十个另外的喷射梁组合成第二冷却组，其中可通过第二管路部件将冷却剂输送到第二冷却组并且分别为第二冷却组的喷射梁中的最多三个喷射梁设置用于将冷却剂流从第二管路部件导向回流部的可切换的转向部件，使得第二冷却组的最多三个喷射梁的冷却剂流可与第二冷却组的其余喷射梁分开地被导流到绕行部件或回流部中。
在另一优选的实施方式中，第一和第二冷却组可彼此分开地由冷却剂源输送或供给冷却剂。
在另一优选的实施方式中，可通过泵独立地提高每个单独的冷却组的体积流量。
在另一优选的实施方式中，所述装置包括多个喷射梁，其中每个喷射梁相对于其他喷射梁独立地配有可切换的转向部件，使得可通过管路部件将预加速的冷却剂流输送到每个喷射梁或者可通过分配给喷射梁的转向部件将冷却剂流输送到绕行部件。
在另一优选的实施方式中，喷射梁中的至少一个喷射梁由支承设备承载并且可切换的转向部件装配在该支承设备上。作为替代或补充，可切换的转向部件设置在喷射梁上游少于5m、优选少于3m的位置处。
上述实施方式的所有特征可互相组合或者彼此交换。
附图说明
下面简短地说明实施例的附图。其他细节可从实施例的详细说明中得出。附图中：
图1示出了用于为多个喷射梁供给冷却剂的装置(现有技术)；
图2示出了根据本发明的用于冷却金属带或其他轧件的装置的实施例的示意图；以及
图3示出了根据本发明的用于冷却金属带或其他轧件的装置的另一实施例的示意图。
具体实施方式
为了更好的理解首先参考图1所示的现有技术。图中所绘的是用作冷却剂储存器的高位储存箱4。通过管路通常可将冷却剂输送到分配器6或分配管6。从分配器6可将冷却剂输送到多个喷射梁1。在此，喷射梁1分别包括多个出口7以向金属带施加冷却剂。如图所示，在分配器6和相应的喷射梁1之间可设置测量传感器15(例如用于探测冷却剂压力或冷却剂体积流量)、调节阀9或关闭旋塞8。通过这些元件可监测并调节被导入相应的喷射梁1的冷却剂流。
图2示出了根据本发明的实施例的示意图。与根据图1的现有技术类似，通过储存器4提供冷却剂。而与根据图1的布置形式相反，图2的根据本发明的实施例优选地不包括分配器6。而是从储存器4独立地通过管路2向每个喷射梁1输送冷却剂。可通过泵11、11’或增压泵11、11’提高所提供的冷却剂流量。另外，例如可通过旁路13使冷却剂流绕过泵11、11’。旁路13可构造为可开关的形式，使得冷却剂流通过泵11、11’输送，或者绕过泵11、11’并仅仅通过储存器4的(静态)压力经由管路系统2输送。此外，可通过测量传感器15监测和/或通过调节阀9调节体积流量。然而体积流量的具体调节方式不是本发明的核心并且例如可通过已知的调节技术手段实现。关键在于，根据本发明的装置具有可切换的转向部件5，该转向部件可将预加速的冷却剂流从喷射梁1转移走。因此，流动的或预加速的体积流例如可首先被引到泄流口或溢流口3中。这些冷却剂流例如接下来可被输送到储存器4。省去了对冷却剂的其他处理，因为冷却剂在通过转向部件5被导流时没有受到污染。转向部件5通常可包括两个可开关的断流阀或关闭旋塞或截流瓣，使得体积流被输送到喷射梁1或者回流部3。然而只有一个可开关的活瓣的布置形式同样也是可行的。通过所描述的布置形式可提供已经预加速的冷却剂流，该冷却剂流可通过转向部件5在需要时被输送到喷射梁1。转向部件5例如可借助于传感器被切换，该传感器记录轧带的存在或进出。作为替代或附加，也可利用温度传感器监测轧带的温度。由此优选地可根据作为控制量的温度切换或调整转向部件5(调节环节)，以将冷却剂的流动(调节量)调节为经由喷射梁1及其出口7流到轧带上。
图3示出了根据本发明的另一实施例的冷却装置的示意图。与图1所示的装置不同，在此多个喷射梁1组合成第一冷却组10并且另外的喷射梁1’组合成第二冷却组10’。在每个冷却组10、10’的内部，每个单独的喷射梁1、1’(在上游)配有转向装置50’、50。也就是说，可通过所分配的转向部件50、50’向每个喷射梁1、1’输送预加速的体积流。转向部件50、50’优选地分别尽可能地靠近要供给冷却剂的喷射梁1、1’，以使体积流在通过转向部件5转向的位置和喷射梁之间的区段上所需的时间保持很短，由此显著提高了系统的反应速度和可调节性。
通常转向部件5、50、50’例如可电动、气动或液压地切换。
上述实施例主要用于更好地理解本发明并且不应理解为限制性的。本专利申请的保护范围由权利要求书中给出。
所描述的实施例的特征可互相组合或者彼此交换。
此外，技术人员可调整所描述的特征使其适应于现有的条件或现行的要求。
附图标记列表
1   喷射梁
1’  喷射梁
2   管路部件
3   绕行部件/回流部
4   源/高位储存箱
5   可切换的转向部件/开关阀
6   分配管
7   喷射梁的冷却剂出口
8   关闭旋塞
9   调节阀
10  第一冷却组
10’ 第二冷却组
11  泵/增压泵
11’ 第二泵
13  旁路
15  测量传感器
20  第一管路部件
20’ 第二管路部件
50  可切换的第一转向部件
50’ 可切换的第二转向部件

Claims (15)

1.一种用于为冷却金属带或其他轧件的冷却设备(1、1’)、特别是至少一个喷射梁(1、1’)动态地供给冷却剂的方法，其包括：
a)提供预加速的冷却剂流，其中冷却剂流绕过所述冷却设备(1、1’)并且被引到回流部(3)中；
b)监测待冷却的金属带或其他轧件的存在和/或其温度；
c)根据金属带或其他轧件的存在和/或限定的温度使已经预加速的冷却剂流转向到所述冷却设备(1、1’)，从而冷却剂流不再绕过所述冷却设备(1、1’)和被引到回流部中，而是已经预加速地被输送到用于冷却金属带或其他轧件的冷却设备(1、1’)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在绕过所述冷却设备(1、1’)时冷却剂流的压力损失和在将冷却剂流输送到所述冷却设备(1、1’)时的压力损失彼此相差少于20％或基本相同，避免了在已经预加速的冷却剂流被转向到所述冷却设备(1、1’)时产生压力冲击。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，冷却剂流的转向在所述冷却设备(1、1’)的出口的上游少于5m、优选少于3m的位置处进行，以使在冷却剂流的转向位置和所述冷却设备(1、1’)的出口之间的行程最小化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，冷却剂流的待转向的体积流量高于150m3/h、优选高于400m3/h。
5.一种用于冷却金属带、优选用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置，其包括：
用于冷却金属带或其他轧件的冷却设备，该冷却设备包括至少一个具有冷却剂出口的喷射梁(1、1’)用于将冷却剂输出到金属带上；
管路部件(2、20、20’)，其用于将冷却剂流从冷却剂源(4)输送到所述喷射梁(1、1’)；
绕行部件，其用于将冷却剂流从所述管路部件(2、20、20’)引到回流部(3)中；
可切换的转向部件(5、50、50’)，其构造用于可切换地将冷却剂流通过所述管路部件(2、20、20’)引到所述喷射梁(1)或者将冷却剂流从所述管路部件(2、20、20’)导流到所述绕行部件中。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述装置(10)包括至少一个阀(9)用于调节流经所述管路部件(2、20、20’)的冷却剂流的体积流量，其中所述转向部件(5、50、50’)设置在所述调节阀(9)的下游。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述可切换的转向部件(5、50、50’)分别包括至少一个可切换的活瓣用于将冷却剂流导向所述喷射梁(1)或所述绕行部件中，以及/或者所述可切换的转向部件(5、50、50’)在少于5s内、优选在少于1.5s内进行切换过程。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其中，所述管路部件(2、20、20’)还包括泵(11、11’)用于提高由所述冷却剂源(4)提供的冷却剂的体积流量。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，冷却剂流能借助于旁路(13)绕过所述泵(11、11’)。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其中，多个喷射梁(1)、优选最多十个喷射梁(1)组合成第一冷却组(10)并且能通过第一管路部件(20)将冷却剂输送到所述第一冷却组(10)，并且分别为所述第一冷却组(10)的喷射梁(1)中的最多三个喷射梁设置可切换的转向部件(50)，以将冷却剂流从所述第一管路部件(20)导向回流部中，使得所述第一冷却组(10)的最多三个喷射梁(1)的冷却剂流能独立于所述第一冷却组(10)的其余喷射梁被导流到所述绕行部件中。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，多个另外的喷射梁(1’)、优选最多十个另外的喷射梁(1’)附加地组合成第二冷却组(10’)并且能通过第二管路部件(20’)将冷却剂输送到所述第二冷却组(10’)，并且分别为所述第二冷却组(10’)的喷射梁(1’)中的最多三个喷射梁设置可切换的转向部件(50’)，以将冷却剂流从所述第二管路部件(20’)导向回流部中，使得所述第二冷却组(10’)的最多三个喷射梁(1’)的冷却剂流能独立于所述第二冷却组(10’)的其余喷射梁(1’)被导流到所述绕行部件中。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一冷却组和第二冷却组(10、10’)能彼此分开地由所述冷却剂源(4)供给冷却剂。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，每个单独的冷却组(10、10’)的体积流量能分别独立地通过泵(11、11’)提高。
14.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其中，所述装置包括多个喷射梁(1)并且所述喷射梁(1)中的最多三个喷射梁相对于其他喷射梁(1)独立地配有可切换的转向部件(5)，使得能通过管路部件(2)将预加速的冷却剂流输送到所述最多三个喷射梁(1)或者能通过分配给所述最多三个喷射梁(1)的转向部件(5)将冷却剂流输送到所述绕行部件；或者特别是所述喷射梁(1)中的每个喷射梁都相对于其他喷射梁(1)独立地配有可切换的转向部件(5)，使得能通过管路部件(2)将预加速的冷却剂流输送到每个喷射梁(1)或者能通过分配给所述喷射梁(1)的转向部件(5)将冷却剂流输送到所述绕行部件。
15.根据权利要求5至14中任一项所述的装置，其中，所述喷射梁(1)中的至少一个喷射梁由支承设备承载并且所述可切换的转向部件(5)装配在所述支承设备上；以及/或者所述可切换的转向部件(5)位于所述喷射梁(1)的上游少于5m的位置处。
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