CN110536761B - 被轧制材料的冷却 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于冷却被轧制材料（5）的冷梁（1），所述被轧制材料（5）沿着运输方向（3）被移动，并且尤其用于减少被轧制材料（5）的温度在横过运输方向（3）的方向上的温度差。冷梁（1）包括若干完全射流喷嘴（11），通过完全射流喷嘴（11）可沿着分布方向（15）向轧制块（5）分布具有近似恒定射流直径的冷却剂的冷却剂束。本发明涉及包括至少两个这种类型的冷梁（1）的冷却设备（35）。

Description

被轧制材料的冷却

本发明涉及用于冷却被沿着运输方向移动的被轧制材料的冷却棒。而且，本发明涉及带有多个这种冷却棒的冷却设备以及还涉及用于操作这种冷却设备的方法。

在被轧制材料的热轧期间，例如扁锭的热轧期间，通过高温下的轧制使被轧制材料再成形。为了冷却被轧制材料，通常为水的冷却剂被施加到被轧制材料上。被轧制材料的温度在横过运输方向的方向上经常变化。这种温度差能损害被轧制材料的品质。已知有不同的冷却设备和方法用来减少所述温度差。

WO 2014/170139 A1公开了用于平坦的被轧制材料的带有多个喷洒棒的冷却设备，这些喷洒棒沿着横过被轧制材料的运输方向的方向延伸。当沿着横过运输方向的方向观察时，所述喷洒棒每一个都包括两个靠外区域和一个布置在这两个靠外区域之间的中心区域，液体冷却介质可由每个区域自己的、单独可控的阀设备供给到这些区域的每一个中。

DE 10 2007 053 523 A1公开了一种用于影响在扁锭或带的宽度上的温度分布的设备，至少一个带有喷嘴的冷却设备被提供以用于将冷却剂施加到扁锭或带上。分布在所述宽度上的喷嘴被布置和/或致动成使得冷却剂尤其被施加到可确定温度增加的位置处。

WO 2006/076771 A1公开了热轧机和操作该热轧机的方法，通过局部的冷却设备控制被轧制带的形状。冷却设备沿着工作辊间隔地布置在至少三个侧向区中。

DE 199 34 557 A1公开了一种用于利用至少一个冷却棒冷却沿着传送器段被传送的金属带或金属薄板的设备，尤其是位于轧制线的出口处的热轧金属带，所述至少一个冷却棒基本上在传送器段的整个宽度上延伸以将冷却剂施加到待被冷却的金属带或薄板。

EP 0 081 132 A1公开了一种用于厚钢板的均匀冷却的冷却设备，通过多个棒状分布器在该钢板的宽度的方向上输出期望量的水。

DE 198 54 675 A1公开了一种用于利用在金属带的整个宽度上布置分布的至少两个喷嘴冷却位于轧制线的出口处的金属带，尤其是热轧带的设备，控制和调节设备根据分配给相应喷嘴的金属带宽度的部分的登记温度独立地控制从每个喷嘴喷出的冷却剂流。

本发明背后的目的是提供一种用于冷却在运输方向上被移动的被轧制材料的设备以及操作该设备的方法，所述方法和设备尤其在均匀被轧制材料的在横过运输方向的方向上的温度差方面被改进。

该目的根据本发明由具有权利要求1的特征的冷却棒、具有权利要求8的特征的冷却设备和具有权利要求14的特征的方法实现。

本发明的有利设计时从属权利要求的目的。

根据本发明的一个实施例实现的用于冷却在运输方向被移动的被轧制材料的冷却棒包括可由冷却剂填充的喷洒腔和可从该喷洒腔供应冷却剂的多个完全射流喷嘴，通过每个完全射流喷嘴可沿着输出方向输出带有几乎恒定射流直径的冷却剂的冷却剂射流到被轧制材料。每个完全射流喷嘴包括管状喷嘴主体，其包括开口端，该开口端布置在冷却棒的位于喷洒腔内的靠上区域中以用于供应冷却剂到完全射流喷嘴内。在这种情况下，提供了用于冷却剂的中间存储的分布腔，该分布腔通过至少一个贯通开口连接到喷洒腔以用于用来自分布腔的冷却剂填充喷洒腔。每个贯通开口被优选地布置在分布腔的位于分布腔和喷洒腔之间的上侧上，并且完全射流喷嘴的管状喷嘴主体的所述开口端被布置在所述喷洒腔的所述上侧的高度之上。

上述冷却棒的实现使得可以借助完全射流喷嘴从喷洒腔输出冷却剂到被轧制材料。完全射流喷嘴要被理解为一种喷嘴，通过该喷嘴能够输出基本上笔直的冷却剂射流。使用完全射流喷嘴的优点是由于在宽范围内的基本上笔直的冷却剂射流，冷却棒和被轧制材料之间的距离是非关键的，这种宽范围通常高达约1500mm，并且因此所述距离能够在所述范围内变化，在这种情况下不会不利地影响冷却作用，因为冷却作用基本上仅在冷却剂射流的直接撞击区处发生。

完全射流喷嘴与通常使用的圆锥或平坦射流喷洒喷嘴相比的另一个优点源自于完全射流喷嘴产生的冷却剂在被轧制材料上的冲击压力比圆锥或平坦射流喷洒喷嘴更高，这是因为在冷却棒中以相同的冷却剂压力集束地输送冷却剂。更高的撞击压力对在被轧制材料的表面上的冷却作用起到正面作用，因为由于所施加的冷却剂的整体量较大，在那里总存在一定的冷却剂膜，该膜具有的厚度通常在几毫米和几厘米之间，该膜必须由撞击冷却剂射流尽可能完全地穿透以实现冷却剂相对于被轧制材料的表面的高相对速度，并因此实现良好的散热。而且，即使喷嘴布置得非常窄，完全射流喷嘴的冷却剂射流也不会像圆锥或平坦射流喷洒喷嘴的情况那样相互作用。

而且，完全射流喷嘴——例如与引起射流变宽并且因此要求更高的操作压力的圆锥或平坦射流喷洒喷嘴相比——由于高撞击压力而提供了以相对低的冷却剂压力操作根据本发明的冷却棒的可能性，这对能量消耗以及对选择更成本高效的外围设备，例如泵，具有有利影响。例如，根据本发明的冷却棒在高压操作中被供应高达10bar的冷却剂压力，仍然在单独的完全射流喷嘴处实现了比所述冷却剂压力低少于1bar的压力。不过，作为对此的替换，根据本发明的冷却棒也可被用在冷却剂压力例如是约仅1bar的层流操作中（低压操作）。

而且，完全射流喷嘴对机械影响相当不敏感，这是由于它们的设计与圆锥或平坦射流喷洒喷嘴相比更紧凑和坚固，这例如在带端被驱动的被轧制材料中有裂口的情况下是有利的。

在冷却棒被布置在被轧制材料之上且冷却剂被向下输出到被轧制材料时，即当输出方向至少近似地与重力方向匹配时，将冷却棒分成喷洒腔和分布腔并且用完全射流喷嘴实现该冷却棒是尤其有利的。在所述情况下，根据本发明的实现使得，即以有利的方式，在到冷却棒的冷却剂供应中断之后对被轧制材料的冷却中断的情况下，相对小量的冷却剂可以继续流出冷却棒并且被输出到被轧制材料上，而大量的冷却剂保留在冷却棒中。因此，当冷却恢复时，冷却棒也可被更快地填充冷却剂，这是由于与在冷却中断的情况下冷却棒被完全排空相比要填充的容积更小。实现这一点是因为在分布腔中的冷却剂中间存储，由此，通过适当地布置在喷洒腔和分布腔之间的至少一个贯通开口，尤其是布置在分布腔的上侧，在出现冷却剂供应中断时分布腔保持完全或部分地填充有冷却剂。而且，实现这一点是由于完全射流喷嘴的喷嘴主体在喷洒腔内向上延伸直到冷却棒的靠上区域，使得如果冷却剂供应存在中断，冷却剂仅能从喷洒腔的位于喷嘴主体的开口端之上的区域以及从喷嘴主体本身流出，而喷洒腔的其余容积则保持填充有冷却剂。

实现带有分布腔的冷却棒还使得可以以有利的方式减少在喷洒腔内的压力梯度和流动湍流，这是由于以合适的方式布置通向喷洒腔的所述至少一个贯通开口，尤其是通过将它布置在分布腔的上侧上，使得基本上相同的压力被作用在冷却棒的全部完全射流喷嘴上并且在喷洒腔中实现了基本上层流流动。

冷却棒的设计允许完全射流喷嘴的喷嘴密度或/和出口直径在横过运输方向的方向上变化。喷嘴密度在这里要被理解为每表面面积上的喷嘴数量。通过改变在横过运输方向的方向上的完全射流喷嘴的喷嘴密度或/和出口直径，实现了在横过运输方向的方向上的冷却棒的冷却作用的对应变化，由此可以有利地减少在横过运输方向的方向上的被轧制材料中的温度差。

根据本发明的冷却棒的另一设计允许完全射流喷嘴被布置在在横过运输方向的方向上延伸的至少一个喷嘴排中。冷却棒的所述设计的进一步发展允许完全射流喷嘴被布置在在横过运输方向的方向上延伸的多个喷嘴排中，并且不同喷嘴排的完全射流喷嘴在运输方向上彼此错开布置。这包括不同的喷嘴排的完全射流喷嘴被布置成不同的喷嘴排的完全射流喷嘴不是沿着运输方向被布置成一个在另一个后面，并且因此不形成任何沿着运输方向延伸的喷嘴排。由于不同的喷嘴排的完全射流喷嘴的彼此错开的所述布置，喷嘴排通过避免沿着运输方向延伸的且其中没有冷却剂被输出到被轧制材料上的“冷却槽”而实现了尤其均匀的冷却作用。

而且，每个喷嘴排的彼此邻近的完全射流喷嘴的喷嘴之间的距离可以变化。因此，以有利的方式可以尤其充分地减小被轧制材料的在横过运输方向的方向上变化的温度中的温度差。例如，喷嘴之间的距离可在冷却棒的输出侧的中心区域中最小并且可分别朝着边缘区域增大。完全射流喷嘴的这种分布能被有利地用于冷却被轧制材料，被轧制材料的温度在中心区域最高并且朝着边缘区域减小。

根据本发明的冷却棒的另一设计提供了至少一个冷却剂引导设备，用于引导由布置在喷洒腔的边缘区域中的完全射流喷嘴输出的冷却剂。所述所谓的边缘挡板能够有利地阻止太多的冷却剂流到被轧制材料的边缘区域上以及边缘区域由此被太严重地冷却。

根据本发明的用于冷却沿着运输方向被移动的被轧制材料的冷却设备包括多个冷却棒，所述冷却棒沿着运输方向被布置成一个在另一个后面并且每一个冷却棒都包括多个完全射流喷嘴，通过每一个完全射流喷嘴可以向所述被轧制材料输出具有几乎恒定射流直径的冷却剂的冷却剂射流。在这种情况下，所述冷却棒中的至少两个包括在横过运输方向的方向上彼此不同地变化的它们的完全射流喷嘴的喷嘴密度和/或出口直径。而且，该冷却设备包括温度测量设备以用来确定该被轧制材料的在横过运输方向的方向上的温度的温度分布。这有利地使得冷却棒可以被根据所确定的温度分布控制并且因此可在冷却该被轧制材料的同时考虑相应的温度分布。另外，根据本发明的冷却设备提供了控制设备以根据被轧制材料的在横过运输方向的方向上的温度的温度分布自动地控制到达各个冷却棒的冷却剂的流量。在这种情况下，可由温度测量设备记录温度分布，或者可从被轧制材料的模型和/或经验数据确定温度分布。控制设备例如包括控制阀，通过该控制阀可彼此独立地控制到达各个冷却剂带的冷却剂的流量。因此，可有利地彼此独立地控制各个冷却棒的冷却效果，使得整个冷却设备的冷却效果可被灵活地调整以适应被轧制材料的在横过运输方向的方向上的温度的温度分布。

这种冷却设备使得可以通过有针对性地使用被布置成一个在另一个后面的冷却棒来减少被轧制材料在横过运输方向的方向上的温度中的温度差。由于冷却设备包括的就是带有在横过运输方向的方向上彼此不同地变化的喷嘴密度和/或出口直径的冷却棒，所以可实现不同的冷却效果，这些冷却效果可适应于被轧制材料的温度的温度分布以减小在横过运输方向的方向上的温度差，这是由于所述冷却棒之间的相互作用，并且在必要时，还由于各个所述冷却棒的激活和去激活。在这种情况下，与上面提到的现有技术中公开的冷却设备不同，尤其是，冷却棒的完全射流喷嘴不是一个一个地被致动，而是仅仅每次致动单独的冷却棒，与各个喷嘴被致动相比，这显然减少了结构花费以及易失效性。

根据本发明的冷却设备的设计允许所述冷却棒中的两个冷却棒的喷嘴密度包括在横过运输方向的方向上被布置在冷却棒侧面的最大喷嘴密度，所述侧面彼此不同，或/和允许所述冷却棒中的两个冷却棒的完全射流喷嘴的出口直径包括在横过运输方向的方向上被布置在冷却棒的侧面上的最大出口直径，所述侧面彼此不同。通过所述设计，被轧制材料的不同侧面之间的温度差，例如在被轧制材料的相对定位的边缘区域之间的，可通过对被轧制材料的相应更热的一侧比另一侧更强烈地进行冷却来均衡。

作为对此的替换或在此基础上附加地，冷却设备可包括至少一个冷却棒，其中完全射流喷嘴的喷嘴密度和/或出口直径在该冷却棒的中心区域是最大的并且在横过运输方向的方向上朝着该冷却棒的边缘区域减小，和/或至少一个冷却棒，其中完全射流喷嘴的喷嘴密度和/或出口直径在该冷却棒的中心区域是最小的并且在横过运输方向的方向上朝着该冷却棒的边缘区域增大。因此，可有利地均衡被轧制材料的中心区域和边缘区域之间的温度差。

根据本发明的冷却设备的另一个设计允许至少一个冷却棒被布置在被轧制材料的上方并且至少一个冷却棒被布置在被轧制材料的下方。因此，被轧制材料可有利地在上侧和底侧同时被冷却，由此可以实现被轧制材料的更有效且更均匀的冷却。

根据本发明的冷却设备的另一个设计允许至少一个冷却棒，尤其是布置在被轧制材料的上方的至少一个冷却棒，被根据冷却棒的上述实施例实现。冷却设备的所述设计的优点来自于冷却棒的所述实施例的上述优点。

在根据本发明的用于操作根据本发明的冷却设备的方法的情况中，在横过运输方向的方向上确定被轧制材料的温度的温度分布并且根据所确定的温度分布控制到各个冷却棒的冷却剂的流量。

结合下面对示例性实施例的描述，本发明的上述特点、特征和优点以及它们的实现方式将变得更清楚和更加容易理解，将结合附图更具体地解释这些实施例。附图中：

图1示出了冷却棒的第一示例性实施例的立体图，

图2示出了图1中示出的冷却棒的截面图，

图3示出了图1中示出的冷却棒的底部视图，

图4示出了冷却棒的第二示例性实施例的底部视图，

图5示出了冷却棒的第三示例性实施例的底部视图，

图6示出了冷却棒的第四示例性实施例的底部视图，

图7示出了冷却棒的第五示例性实施例的底部视图，

图8示出了冷却棒的第六示例性实施例的底部视图，

图9示出了图1到8中示出的冷却棒所输出的冷却剂的根据位置的体积流量，

图10示出了根据冷却棒的第七示例性实施例的截面图，

图11示出了根据冷却棒的第八示例性实施例的截面图，以及

图12示出了带有用于冷却被轧制材料的冷却设备的用于热轧被轧制材料的轧制线。

在所有附图中相关的部分带有相同的附图标记。

图1到3示出了用于冷却在运输方向3（见图12）上被移动的被轧制材料5的冷却棒1的第一示例性实施例的示意图。在这种情况下，图1示出了冷却棒1的立体图，图2示出了冷却棒1的截图，并且图3示出了冷却棒1的底部视图。在这些图中，运输方向3定义了带有坐标X、Y、Z的笛卡尔坐标系的Y方向，其Z轴竖直地向上延伸，即沿着与重力方向相反的方向延伸。冷却棒1沿着X方向在被轧制材料5的整个宽度上横过于运输方向3地延伸。

冷却棒1包括喷洒腔7、分布腔9、多个完全射流喷嘴11和两个任选的冷却剂引导设备12。喷洒腔7和分布腔9每一个都被实现为带有纵向轴线的腔，所述纵向轴线沿着X方向横过运输方向3地延伸。在这种情况下，分布腔9包括在垂直于其纵向轴线的平面的基本上矩形的横截面。在垂直于其纵向轴线的平面内，喷洒腔7包括形状基本上是希腊大写字母Gamma的横截面，该Gamma的水平延伸部分在分布腔9的上方延伸。

喷洒腔7和分布腔9通过多个贯通开口13连接在一起。贯通开口13被布置在分布腔9的上侧上并且沿着X方向横过运输方向3地一个在另一个后面。分布腔9可从外部通过冷却剂入口（未示出）用冷却剂填充，例如用冷却水填充。喷洒腔7可经由贯通开口13用来自分布腔9的冷却剂填充。

借助每个完全射流喷嘴11，可从喷洒腔7沿着输出方向15从冷却棒1的一个输出侧17向被轧制材料5输出具有几乎恒定射流直径的冷却剂的冷却剂射流。输出方向15在这种情况下是重力方向，即，与Z方向相反的方向。输出侧17在这种情况下是冷却棒1的底侧。每个完全射流喷嘴11包括带有竖直延伸的纵向轴线的管状喷嘴主体19，即平行于Z轴。喷嘴主体19在喷洒腔7内从喷洒腔7的底部延伸到喷嘴主体19的开口端21，该开口端被布置在喷洒腔7的靠上区域内并且在分布腔9的上侧的高度之上，并且通过该开口端21来自喷洒腔7的冷却剂可被供给到完全射流喷嘴11内。喷嘴主体19被例如实现为中空圆筒形式或者它们分别从它们的开口端21朝着喷洒腔7的底部地圆锥形式地逐渐变细。完全射流喷嘴11每一个都包括出口开口22，其出口直径D例如在3mm和20mm之间，优选最多12mm。

冷却棒1的所述实现的效果有利地是在向分布腔9的冷却剂供应出现中断后被轧制材料5的冷却发生中断时，冷却剂仍能仅从喷洒腔7的位于喷嘴主体的开口端21上方的区域流出并且从喷嘴主体19本身流出到被轧制材料5，而喷洒腔7的其余容积和分布腔9保持填充有冷却剂。

冷却棒1还包括在横过运输方向3的方向上变化的完全射流喷嘴11的喷嘴密度，喷嘴密度在冷却棒1的中心区域最大并且朝着冷却棒1的边缘区域横过运输方向3地减小（见图3）。在这种情况下，完全射流喷嘴11被布置在三个喷嘴排23到25内，这些喷嘴排横过运输方向3地延伸，不同的喷嘴排23到25的完全射流喷嘴11被布置成在运输方向3上彼此错开。在横过运输方向3的方向上的喷嘴密度的变化的实现是由于每个喷嘴排23到25的彼此邻近的完全射流喷嘴11的喷嘴之间的距离d变化，该喷嘴之间的距离d在冷却棒1的中心区域最小并且朝着冷却棒1的边缘区域在横过运输方向3的方向上增大。例如，喷嘴之间的距离d从中心区域到冷却棒1的每个边缘区域抛物线地增大。因此，被轧制材料5中的温度差可在被轧制材料5的温度从被轧制材料5的中心区域向被轧制材料5的边缘区域减小时被有利地减小。喷嘴之间的距离d在25mm和70mm之间变化。

任选的冷却剂引导设备12每一个都被布置在喷洒腔7的边缘区域的下面并且被实现以用于收集和引导由布置在喷洒腔7的相应边缘区域中的完全射流喷嘴11所输出的冷却剂的目的（所谓的边缘挡板），使得冷却剂不会流到被轧制材料5的对应边缘区域上并过猛地冷却被轧制材料5的该边缘区域。为此目的，每个冷却剂引导设备12包括冷却剂收集容器12.1和冷却剂引导管12.2。冷却剂引导管12.2被布置在冷却剂收集容器12.1的底侧上并且用于引导收集在冷却剂收集容器12.1内的冷却剂。

图4到7每一个都示出了在冷却棒1的另外的示例性实施例中的相应冷却棒1的底部视图。所述示例性实施例的每一个的冷却棒1与图1到3中示出的冷却棒1的区别仅仅在于完全射流喷嘴11在横过运输方向3的方向上的分布。和在图1到3中所示的冷却棒1的情况一样，完全射流喷嘴11被布置在三个喷嘴排23到25中，这些喷嘴排横过运输方向地延伸，不同的喷嘴排23到25的完全射流喷嘴11被布置成在运输方向3上彼此错开。

图4示出的冷却棒1中，在每个喷嘴排23到25中彼此邻近的完全射流喷嘴11的喷嘴之间的距离d从冷却棒1的中心区域沿着横过运输方向3的方向朝着冷却棒1的边缘区域地减小（例如抛物线地），使得完全射流喷嘴11的喷嘴密度从冷却棒1的中心区域朝着冷却棒1的边缘区域地增大。因此，被轧制材料5中的温度差可在被轧制材料5的温度从被轧制材料5的中心区域向被轧制材料5的边缘区域增加时被有利地减小。

图5示出的冷却棒1中，全部喷嘴排23到25的彼此邻近的完全射流喷嘴11的喷嘴之间的距离d是相同的，但是喷嘴排23到25从冷却棒1的位于图5中的右侧的边缘区域向左延伸不同的量，使得喷嘴密度包括在位于右侧的该边缘区域中的最大喷嘴密度。因此，被轧制材料5中的温度差可以在被轧制材料5的温度从被轧制材料5的位于右侧的边缘区域向被轧制材料5的位于左侧的边缘区域减小时被有利地减小。

图6示出的冷却棒1中，全部喷嘴排23到25的彼此邻近的完全射流喷嘴11的喷嘴之间的距离d也是相同的，但是喷嘴排23到25从冷却棒1的位于图6中的左侧的边缘区域向右延伸不同的量，使得喷嘴密度包括在位于左侧的该边缘区域中的最大喷嘴密度。因此，被轧制材料5的温度差可在被轧制材料5的温度从被轧制材料5的位于左侧的边缘区域向被轧制材料5的位于右侧的边缘区域减小时被有利地减小。

图7示出的冷却棒1中，全部喷嘴排23到25的彼此邻近的完全射流喷嘴11的喷嘴之间的距离d是相同的且在横过运输方向3的方向上的喷嘴密度也是恒定的。这种冷却棒1因此带来了在横过运输方向3的方向上对被轧制材料5的均匀冷却。

图8示出的冷却棒1与图7中示出的冷却棒的区别仅由于完全射流喷嘴11的出口直径D在横过运输方向3的方向上变化。在这种情况下，出口直径D在冷却棒1的中心区域是最大的并且朝着冷却棒1的边缘区域沿着横过运输方向3的方向减小，所述减小例如可以是抛物线型的。

在图1到8中示出的冷却棒1的示例性实施例可以各种方式被改进。例如，分布腔9可每次都被省略，用冷却剂直接填充喷洒腔7而不是通过分布腔9。作为对此的替换，完全射流喷嘴11可以更小的距离延伸到喷洒腔7内或者根本不延伸到喷洒腔7内，即喷嘴主体19可被以更短的方式实现或者被完全省略。而且，完全射流喷嘴11可被布置在不同于三排的多个喷嘴排23到25中。

图8中示出的示例性实施例可还被改进以得到完全射流喷嘴11的出口直径D沿着横过运输方向3的方向以不同于图8中所示的冷却棒1的情况的方式变化的效果。例如，出口直径D可在冷却棒1的中心区域最小并且可沿着横过运输方向3的方向朝着冷却棒1的边缘区域增加，或者出口直径D可在冷却棒1的边缘区域中最大并且可沿着横过运输方向3的方向朝着定位在所述边缘区域对面的边缘区域减小。

图9示出了根据在横过运输方向3的方向上的位置由图1到8中示出的冷却棒输出的冷却剂的体积流量V₁到V₅的示意图。

第一体积流量V₁是由在图3和8中示出的冷却棒1生成的并且从冷却棒1的中心区域向边缘区域减小，所述减小例如是抛物线地减小。

第二体积流量V₂是由在图4中示出的冷却棒1生成的，并且从冷却棒1的中心区域向边缘区域增加，所述增加例如是抛物线地增加。

第三体积流量V₃是由图5中示出的冷却棒1生成的，并且从冷却棒1的第一边缘区域朝着第二边缘区域减小。

第四体积流量V₄是由图6中示出的冷却棒1生成的，并且从冷却棒1的第二边缘区域朝着第一边缘区域减小。

第五体积流量V₅是由在图7中示出的冷却棒1生成的，并且在横过运输方向3的方向上是恒定的。

图10示出了冷却棒1的另一示例性实施例的截面图。在所述示例性实施例的情况下，分布腔9被布置在喷洒腔7下方。再一次，喷洒腔7和分布腔9通过多个贯通开口13连接在一起并且冷却棒1包括多个完全射流喷嘴11，这些完全射流喷嘴每一个都包括带有竖直延伸的圆筒轴线的管状喷嘴主体19，即平行于Z轴。在所述示例性实施例的情况下，喷嘴主体19却分别从分布腔9的底部延伸通过分布腔9并进入喷洒腔7，在那里它们每一个都包括开口端21，通过开口端冷却剂被从喷洒腔7供应到完全射流喷嘴11内。完全射流喷嘴11再一次包括喷嘴密度，该喷嘴密度在横过运输方向3的方向上变化并且能够以类似于图1到6中所示的示例性实施例中任一个的方式分布布置。

图11示出了冷却棒1的另一个示例性实施例的截面图。在所述示例性实施例中分布腔9也被布置在喷洒腔7的下方。再一次，喷洒腔7和分布腔9通过多个贯通开口13连接在一起并且冷却棒1包括多个完全射流喷嘴11。完全射流喷嘴11在上侧处被从喷洒腔7引导出来并且笔直地向上定向，使得它们向上输出冷却剂。图11中示出的冷却棒1因此被提供以用于被布置在被轧制材料5下方以及在被轧制材料5的底侧上分布冷却剂的目的。完全射流喷嘴11可再一次包括喷嘴密度，该喷嘴密度在横过运输方向3的方向上变化。

图12示出了用于热轧在运输方向3被运输通过轧制线27的被轧制材料5的轧制线27的示意图。轧制线27包括精轧线29和冷却段31。多个轧机架33在精轧线29上被布置成一个位于另一个后面，借助轧机架33对被轧制材料5重新塑形。在图12中示例地示出流的两个轧机架33；然而，精轧线29也可包括不同数量的轧机架33。冷却段31连接到精轧线29并且包括用于冷却被轧制材料的冷却设备35。

冷却设备35包括多个冷却棒1、一个温度测量设备37和一个控制设备39。每个冷却棒1包括多个完全射流喷嘴11，通过每个完全射流喷嘴11能向被轧制材料5输出具有几乎恒定射流直径的冷却剂的冷却剂射流。一些冷却棒1被一个在另一个后面地布置在被轧制材料5上方并且向下地向被轧制材料5的上侧输出冷却剂射流。其它的冷却棒1被一个在另一个后面地布置在被轧制材料5的下面并且向上地向被轧制材料5的底侧输出冷却剂射流。图12作为示例示出了在被轧制材料5上方布置了5个冷却棒1和在被轧制材料5下面布置了5个冷却棒1；但是，冷却设备35还可以包括布置在被轧制材料5的上方和/或下面的其它数量的冷却棒1。

冷却棒1中的至少两个，然而优选地，相应地布置在被轧制材料5上方的冷却棒1中的至少四个和布置在被轧制材料5下面的冷却棒1中的至少四个包括在横过运输方向3的方向上彼此不同地变化的它们的完全射流喷嘴11的喷嘴密度和/或出口直径D。剩余的冷却棒1包括如图7中示出的示例性实施例一样的恒定的喷嘴密度。在这种情况下，带有变化的喷嘴密度和/或变化的出口直径D的冷却棒1优选地布置（参照运输方向3）在带有恒定的喷嘴密度的冷却棒1的上游。这里取得的成就是，在冷却段31的起始处，在那里被轧制材料5的温度仍然非常高，可通过带有在横过运输方向3的方向上变化的喷嘴密度的冷却棒1减少在横过运输方向3的方向上的局部温度差，而接下来的带有恒定喷嘴密度的冷却棒1仅减少在横过运输方向3的方向上均匀地被回火的被轧制材料5的整体温度。

例如，布置在被轧制材料5上方的前四个冷却棒1和布置在被轧制材料5下面的前四个冷却棒1每一者都包括带有从冷却棒1的中心区域向该冷却棒1的边缘区域减小的喷嘴密度的冷却棒1，与图3类似；带有从冷却棒1的中心区域向该冷却棒1的边缘区域增加的喷嘴密度的冷却棒1，与图4类似；带有从冷却棒1的第一边缘区域（位于图5的右侧）向该冷却棒1的第二边缘区域（位于图5的左侧）减小的喷嘴密度的冷却棒1，与图5类似；和带有从冷却棒1的第一边缘区域向该冷却棒1的第二边缘区域增加的喷嘴密度的冷却棒1，与图6类似。

而且，布置在被轧制材料5上方的冷却棒1优选地每一个都包括完全射流喷嘴11和/或喷洒腔7和分布腔9，如图1和2中示出的冷却棒1一样，以减少在向冷却棒1的冷却剂供应出现中断时从所述冷却棒1流到被轧制材料5上的冷却剂。布置在被轧制材料5下面的冷却棒1可以更简单的方式实现，即所述冷却棒1可包括简单实现的不带有细长的喷嘴主体19的完全射流喷嘴11和/或可未被分成喷洒腔7和分布腔9，因为在向冷却棒1的冷却剂供应出现中断时没有冷却剂能够从布置在被轧制材料5下面的冷却棒1流到被轧制材料5上。

温度测量设备37优选地被如图12所示地布置在冷却设备35的冷却棒1的上游。而且，另一个温度测量设备37可被布置在冷却设备35的冷却棒1的下游。温度测量设备37被实现以确定被轧制材料5的在横过运输方向3的方向上的温度的温度分布。例如，温度测量设备37包括红外扫描仪以用于以优选为±2°C的精度记录温度。

控制设备39被实现以用于根据由温度测量设备37确定的被轧制材料5的在横过运输方向3的方向上的温度的温度分布控制到各个冷却棒1的冷却剂的流量。控制设备39针对每个冷却棒1包括一个控制单元47、两个冷却剂泵49和一个控制阀51。

借助每个控制阀51可调节到达冷却棒1中的其中一个的冷却剂的流量。布置在被轧制材料5上方的冷却棒1的控制阀51被连接到两个冷却剂泵49中的其中一个，布置在被轧制材料5下面的冷却棒1的控制阀51被连接到另一个冷却剂泵49。代替两个冷却剂泵49，还可以提供不同数量的冷却剂泵49，例如仅一个冷却剂泵49，其被连接到所有的控制阀51，或者比两个多的冷却剂泵49，它们每一个都被连接到仅一个控制阀51或者被连接到控制阀51的一个子组。代替冷却剂泵49，还可以提供填充有冷却剂的顶置罐，其被布置在控制阀51上方的适当高度处并且借助该罐给控制阀51供应冷却剂。在冷却剂供应系统的供应压力，例如，水供应系统的，已经足够时，甚至可以完全摒弃冷却剂泵49或顶置容器。由于冷却棒1每一个都包括完全射流喷嘴11，所以原则上以约4bar的冷却剂压力供应冷却棒1就足够了。冷却棒1的冷却剂的典型流量是约175 m³/h。

由温度测量设备37探测到的测得信号被供应给控制单元47。控制单元47可控制冷却剂泵49和控制阀51。到各个冷却棒1的冷却剂的流量——尤其是到带有变化的喷嘴密度的那些冷却棒的——由控制单元47根据用温度测量设备37探测到的温度分布计算并且通过控制控制阀51而被调节，从而通过使用和适当地组合带有变化的喷嘴密度的冷却棒1来均衡被轧制材料5的温度在横过运输方向3的方向上的温度差以及将被轧制材料5的温度整体减小到期望值，例如卷取温度。在这种情况下，到各个冷却棒1的冷却剂的流量由控制单元47计算，例如借助由被轧制材料5的参数产生的模型，参数例如是它的厚度、温度和/或热容量。

尽管已经由优选的示例性实施例更深地图示和描述了本发明的细节，但是本发明不受公开的示例的限制，因此本领域技术人员能从中得到其他的变型而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 冷却棒

3 运输方向

5 被轧制材料

7 喷洒腔

9 分布腔

11 完全射流喷嘴

12 冷却剂引导设备

12.1 冷却剂收集容器

12.2 冷却剂引导管

13 贯通开口

15 输出方向

17 输出侧

19 喷嘴主体

21 开口端

22 出口开口

23到25 喷嘴排

27 轧制线

29 精轧线

31 冷却段

33 轧机架

35 冷却设备

37 温度测量设备

39 控制设备

47 控制单元

49 冷却剂泵

51 控制阀

d 喷嘴之间的距离

D 出口直径

X、Y、Z 笛卡尔坐标

V₁到V₅ 体积流量。

Claims (11)

1.一种用于冷却被轧制材料（5）的冷却棒（1），所述被轧制材料（5）在运输方向（3）上被移动，所述冷却棒（1）包括：

能够填充有冷却剂的喷洒腔（7），

用于所述冷却剂的中间存储的分布腔（9），所述分布腔（9）通过至少一个贯通开口（13）连接到所述喷洒腔（7）以用来自所述分布腔（9）的冷却剂填充所述喷洒腔（7），

其中每个贯通开口（13）都被布置在所述分布腔（9）的上侧上并且位于所述分布腔（9）和所述喷洒腔（7）之间，

以及多个完全射流喷嘴（11），所述完全射流喷嘴（11）能够被用来自所述喷洒腔（7）的冷却剂供应，所述完全射流喷嘴（11）中的每一个配置为沿输出方向（15）向所述被轧制材料（5）供应并输出冷却剂的冷却剂射流，并且配置为使得所述冷却剂射流在宽范围内是基本上笔直的且具有几乎恒定的射流直径，

其中每个完全射流喷嘴（11）都包括出口开口（22）和管状喷嘴主体（19），所述喷嘴主体（19）包括布置在所述冷却棒（1）的靠上区域中的位于所述喷洒腔（7）中的开口端（21）以供应冷却剂到所述完全射流喷嘴（11）内，

其中，所述开口端（21）被布置为高于所述分布腔（9）的所述上侧，

其中，所述喷嘴主体（19）或者在所述喷洒腔（7）内从所述喷洒腔（7）的底部处的所述出口开口（22）延伸到所述喷嘴主体（19）的布置在所述喷洒腔（7）的靠上区域中的所述开口端（21），或者从所述分布腔（9）的底部处的所述出口开口（22）通过所述分布腔（9）延伸到所述喷嘴主体（19）的布置到所述喷洒腔（7）内的所述开口端（21），并且

所述完全射流喷嘴（11）被布置在沿着横过所述运输方向（3）的方向上延伸的多个喷嘴排（23-25）中，并且不同的喷嘴排（23-25）的所述完全射流喷嘴（11）沿着所述运输方向（3）被彼此错开地布置。

2.如权利要求1所述的冷却棒（1），其特征在于，所述完全射流喷嘴（11）的喷嘴密度在横过所述运输方向（3）的方向上变化。

3.如权利要求1或2所述的冷却棒（1），其特征在于，所述完全射流喷嘴（11）的出口直径（D）在横过所述运输方向（3）的方向上变化。

4.如权利要求1所述的冷却棒（1），其特征在于，每个喷嘴排（23-25）的彼此邻近的完全射流喷嘴（11）的喷嘴之间的距离（d）变化。

5.如权利要求1或2所述的冷却棒（1），其特征在于，在所述喷洒腔（7）的边缘区域中布置至少一个用于引导由完全射流喷嘴（11）输出的冷却剂的冷却剂引导设备（12）。

6.一种用于冷却被轧制材料（5）的冷却设备（35），所述被轧制材料（5）被沿着运输方向（3）移动，所述冷却设备（35）包括：

-多个如权利要求1至5中任一项所述的冷却棒（1），所述冷却棒（1）沿着所述运输方向（3）被一个在另一个后面地布置，

-温度测量设备（37），其用于确定所述被轧制材料（5）在横过所述运输方向（3）的方向上的温度分布，

-控制设备（39），其用于根据所述被轧制材料（5）在横过所述运输方向（3）的方向上的温度分布自动地控制到各个冷却棒（1）的冷却剂的流量，

-其中，所述冷却棒（1）中的至少两个包括在横过所述运输方向（3）的方向上彼此不同地变化的它们的完全射流喷嘴（11）的喷嘴密度和/或出口直径（D）。

7.如权利要求6所述的冷却设备（35），其特征在于，所述冷却棒（1）中的两个冷却棒的所述喷嘴密度包括在横过所述运输方向（3）的方向上布置在所述冷却棒（1）的侧面的最大喷嘴密度，所述侧面彼此不同；或/和在于所述冷却棒（1）中的两个冷却棒的所述完全射流喷嘴（11）的所述出口直径（D）包括在横过所述运输方向（3）的方向上布置在所述冷却棒（1）的侧面的最大出口直径，所述侧面彼此不同。

8.如权利要求6或7所述的冷却设备（35），其特征在于，至少一个冷却棒（1）的所述完全射流喷嘴（11）的所述喷嘴密度和/或所述出口直径（D）在该冷却棒（1）的中心区域是最大的并且在横过所述运输方向（3）的方向上朝着所述冷却棒（1）的边缘区域减小。

9.如权利要求6或7所述的冷却设备（35），其特征在于，至少一个冷却棒（1）的所述完全射流喷嘴（11）的所述喷嘴密度和/或所述出口直径（D）在该冷却棒（1）的中心区域是最小的并且在横过所述运输方向（3）的方向上朝着所述冷却棒（1）的边缘区域增加。

10.如权利要求6或7所述的冷却设备（35），其特征在于，至少一个冷却棒（1）被布置在所述被轧制材料（5）的上方并且至少一个冷却棒（1）被布置在所述被轧制材料（5）的下面。

11.一种用于操作根据权利要求6到10中任一项所述的冷却设备（35）的方法，其中

-确定被轧制材料（5）在横过运输方向（3）的方向上的温度分布，

-以及根据所确定的温度分布控制流动到各个冷却棒（1）的冷却剂的流量。

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