CN111836687B - 层流冷却装置的冷却组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及层流冷却装置(1)的冷却组，在该冷却组中，至少一个冷却组布置在待冷却的带材的上方以及下方，以便为带材加载冷却液，该冷却组包括：中央输入部(2)，通过该中央输入部输送冷却液；由中央输入部(2)供给冷却液的分配管(3)；和多个加载单元(4)，其由分配管(3)供给冷却液，其中，在每个加载单元(4)处布置有多个冷却喷嘴(5)，通过冷却喷嘴将冷却液施加到带材上。为了使接通或断开的加载单元的数量的影响最小化并且在此具有尽可能低的投资花费，本发明规定，在中央输入部(2)中或在中央输入部(2)之前布置有体积流调节阀，通过该体积流调节阀每单位时间导引限定体积的冷却液通过中央输入部(2)。

Description

层流冷却装置的冷却组
技术领域
本发明涉及用于层流冷却装置的冷却组，在该冷却组中，至少一个冷却组布置在待冷却的带材的上方以及至少一个冷却组布置在待冷却的带材的下方，以便为带材加载冷却液，该冷却组包括：中央输入部，通过该中央输入部输送冷却液；由中央输入部供给冷却液的分配管；和多个加载单元，其由分配管供给冷却液，其中，在每个加载单元处布置有多个冷却喷嘴，通过冷却喷嘴将冷却液施加到带材上。
背景技术
典型地，用于冷却轧制的金属带材的层流冷却装置(层流冷却段)被分成单独的冷却组。每个冷却组包括中央输入部和分配管，分配管通到至少四个或更多个加载单元(冷却梁)中，加载单元布置在需冷却的金属带材的上方或下方。直接布置在轧制工艺之后的组优选地比位于冷却末端处或就布置在卷取部之前不远处的组具有更高的流量。
这种冷却装置在JPS5457414A中描述。DE 10 2010 049 020 A1、WO 2014/167138A1、JP H02 290923 A、CN103861879、CN102397888、CN102513385和CN203419952U公开了类似的以及其他的方案。
设定限定的冷却曲线以确定的冷却策略为先决条件，根据该冷却策略，冷却组的各加载单元如此释放水量，使得实现预设的冷却曲线，并且在工艺参数改变(例如轧制速度或最终轧制温度改变)时，在卷取期间保持力求达到的理论温度(卷取温度)。
对此的前提是，从各加载单元总是排出精确设定的、在最佳情况下相同的水量，而与在冷却组中出现什么样的切换状态无关。
为此，根据第一种已知的解决方案规定，到冷却组的输入部通过被冷却水填充的高位容器实现，通过该高位容器将固定的预压提供给冷却组的输送部。紧接在各加载单元之前的是切换部件，其或者完全打开，或者完全闭合，根据是否应从相应的单元将冷却水施加到金属带材上。
在这种情况中的缺点是，原本恒定的预压根据在导引系统中的流速而导致压力损失，其根据切换状态减少了在加载单元中的流动的水量。因此伴随的缺点是，通过加载单元的各流量取决于整个组的切换状态。因此，用于带材冷却的冷却策略仅可不精确地工作。
根据第二种已知的解决方案规定，在每个加载单元之前布置有流量调节部。因此此时与预压无关地设定期望的量。
然而，在该解决方案中的缺点是，为此要付出的工作量很高，并且因此需要很高的投资；此外，在此在调节技术上的花费显著高于之前说明的变体。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头提到的类型的层流冷却装置，使得接通或切断的加载单元的数量对水的流速和流量的影响保持最小。然而，在此要确保将投资花费保持得尽可能低。
本发明目的的解决方案的特征在于，在中央输入部中或在中央输入部之前布置有体积流调节阀，通过该体积流调节阀每单位时间导引限定体积的冷却液通过中央输入部，基于以下关系式确定所述体积流调节阀的设定
Figure GDA0003966227150000021
其中，
Figure GDA0003966227150000022
是总理论体积流，并且
Figure GDA0003966227150000023
是在各加载单元(4.1、4.2、……)中的理论子体积流，并且所述理论体积流/>
Figure GDA0003966227150000024
通过调节段来调节，通过该调节段改变所述体积流调节阀的设定，其中，所述调节段包括用于测量通过所述中央输入部的流量的流量测量部以及比较器，借助所述比较器比较测量的体积流实际值与体积流理论值。
通过根据本发明的解决方案以简单、然而高效的方式确保为加载单元提供精确的、对于设定冷却率所需的流体量。在考虑到下文的设计特征的情况下，在短的导引段上的压力损失可忽略不计，从而对冷却组的加载单元可均匀地供给。
层流冷却装置优选地构造成通过布置在待冷却的带材的下方或上方的装置在带的每侧导引在30m3/m2h和200m3/m2h之间的体积流。
分配管的横截面和加载单元的横截面的比优选地至少为1.0；特别优选地，为该比设置至少1.5的值。
在层流冷却装置布置在待冷却的带材上方的情况下，层流冷却装置优选地如此构造，即，在分配管中的流速与在加载单元中的流速的比在0.6和3.0之间的范围中。
在层流冷却装置布置在待冷却的带材下方的情况下，在分配管中的流速与在加载单元中的流速的比优选地在0.2和1.0之间的范围中。
在中央输入部、分配管和/或加载单元中的雷诺数优选地在2000和3000之间。在此，雷诺数是冷却介质的密度与流速和流经的主体的特征长度(参考长度)的乘积除以冷却介质的动态黏度。
层流冷却装置优选地如此构造，使得将布置在带材上方的加载单元中的压力保持高于0.05bar。
层流冷却装置优选地如此构造，使得将布置在带材下方的加载单元中的压力保持高于0.025bar。
优选地，通过调节段在考虑到用于流量设定的修正值(Korr.)的情况下调节理论体积流
Figure GDA0003966227150000031
每个加载单元的冷却水量根据本身已知的冷却策略的规定算出。总的冷却剂需求根据上述公式由各加载单元(1至n)的冷却水量的和得出。各加载单元的冷却水量在各单元中可相同或不同。
优选地，至少六个、特别优选地至少八个加载单元沿带材的输送方向相继地布置在冷却组中。
因此，所提出的方案是基于在每个冷却组之前放置体积流调节阀，该体积流调节阀独立于预压调节在组中的期望的流量。此外，以特殊的方式来选择输入部与冷却梁的直径之比(横截面之比)。由此保证组的加载单元的接通或切断(无论在哪种情况下)都不会影响各加载单元的局部流量。
因此，优选地设置成组调节的冷却段，在该冷却段中，在带的每侧设置在30m3/m2h和200m3/m2h之间的特定加载量。在此，在分配管/冷却梁之间的横截面之比至少为1.0，优选地至少为1.5。在上冷却组的分配管/加载单元之间的速度比优选地在0.6和3.0之间；在下冷却组的分配管/加载单元之间的速度比优选地在0.2和1.0之间。
上加载单元的运行压力至少为0.050bar，下加载单元的运行压力至少为0.025bar。
通过所提出的解决方案提供了一种用于冷却板坯或带材的冷却设备，利用该冷却设备可实现改善的冷却效果。
直接测量和调节冷却剂的流量，使得可精确地保持体积流的预先规定的值。为此设置至少一个调节段，以便调节流量范围。为此设置至少一个流量计和至少一个调节阀，它们布置在输入部的相应的位置处。
借此可改变冷却剂的量以及所加载的面积。
冷却设备和其冷却功率优选地集成到工艺模型中。
通过所提出的装置或相应的方法可在冷却加载的调节精度和调节速度方面(例如，关于“皮带加速”、结构设定和带材的不均匀性)实现改善。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。唯一的附图1以示意性的图示示出了层流冷却装置的冷却组，其冷却未示出的带材的上侧。
具体实施方式
在该实施例中，层流冷却装置1的冷却组包括五个加载单元4，其呈冷却梁的形式，加载单元沿(未示出的)带材的输送方向F相继布置。优选地，6至8个加载单元4联合成一个冷却组。出于简化图示的原因，在图1中已将其省略。冷却梁4设有多个冷却喷嘴5，冷却喷嘴将冷却剂从上面施加到(未示出的)带材上。
冷却剂通过中央输入部2供给，从该中央输入部为分配管3供给冷却剂。冷却剂从分配管3到达冷却梁4。
重要的是，在中央输入部2中或在中央输入部2之前布置有体积流调节阀6，通过该体积流调节阀导引每单位时间的限定的冷却液体体积通过中央输入部2。
通过中央输入部的流量借助于流量测量部7直接测量，并且根据测量结果进行调节。针对每个流量范围分别设置(至少)一个调节段8，在该调节段中比较测得的实际值与理论值，并且必要时通过用于流量设定的修正值(Korr.)改变调节阀6的设定。根据流量，在分开的线路处设置至少一个流量计和/或调节阀。
通过阀9可对各加载单元4.n在其流量方面进行设定，但还可接通或切断各加载单元。由此可不仅改变冷却率，而且可改变加载面积。替代地，阀9还可构造为纯粹的切换阀(开/关)，以仅仅设置开关面。通过结合到调节部中，在冷却剂需求的理论值预设中的改变可补偿各加载单元的冷却率和/或冷却面积，而没有产生负面作用。
在此可改变冷却剂量和加载面积。调节机构为应对背压(至少总压力损失的40％)而调节节流孔(Blende)，并且因此实现无级的、体积受控的、尤其在总水量的40％至100％之间的水量供给。
通过流量测量可检查期望的切换状态或在自动化中进行监测。
附加地，可设置用于检查冷却机构或加载单元的功能单元。为此可在运行中实现在工艺模块中的主动反应。在维护周期中可确定功能性故障。
整个水资源管理可在此集成在一起，并且可通过算出和设定的水量进行泵的控制。因此通过泵仅释放冷却任务所需的质量。
附图标记列表
1 层流冷却装置的冷却组
2 中央输入部
3 分配管
4 加载单元(冷却梁)
4.1 加载单元(冷却梁)
4.2 加载单元(冷却梁)
4.3 加载单元(冷却梁)
4.4 加载单元(冷却梁)
4.n 加载单元(冷却梁)
5 冷却喷嘴
6 体积流调节阀
7 流量测量部
8 调节段
9 阀
F 输送方向

Claims (12)

1.一种用于层流冷却装置(1)的冷却组，在该冷却组中，至少一个冷却组布置在待冷却的带材的上方并且至少一个冷却组布置在待冷却的带材的下方，以便为所述带材加载冷却液，该冷却组包括：中央输入部(2)，通过该中央输入部输送冷却液；由所述中央输入部(2)供给冷却液的分配管(3)；和多个加载单元(4)，其由所述分配管(3)供给冷却液，其中，在每个加载单元(4)处布置有多个冷却喷嘴(5)，通过该冷却喷嘴将冷却液施加到所述带材上，其特征在于，在所述中央输入部(2)中或在所述中央输入部(2)之前布置有体积流调节阀(6)，通过该体积流调节阀每单位时间导引限定体积的冷却液通过所述中央输入部(2)，基于以下关系式确定所述体积流调节阀(6)的设定
Figure FDA0003966227140000011
其中，
Figure FDA0003966227140000012
是总理论体积流，并且
Figure FDA0003966227140000013
是在各加载单元(4.1、4.2、……)中的理论子体积流，并且所述总理论体积流
Figure FDA0003966227140000014
通过调节段(8)来调节，通过该调节段改变所述体积流调节阀(6)的设定，其中，所述调节段(8)包括用于测量通过所述中央输入部(2)的流量的流量测量部(7)和比较器，借助所述比较器比较测量的体积流实际值与体积流理论值。
2.根据权利要求1所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，该冷却组构造成，通过布置在所述待冷却的带材的上方或下方的装置在带材的每侧导引在30m3/m2h和200m3/m2h之间的体积流。
3.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，所述分配管(3)的横截面和所述加载单元(4)的横截面的比至少为1.0。
4.根据权利要求3所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，所述分配管(3)的横截面和所述加载单元(4)的横截面的比至少为1.5。
5.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，在所述层流冷却装置(1)布置在所述待冷却的带材上方的情况下，该层流冷却装置构造成使得在所述分配管(3)中的流速与在所述加载单元(4)中的流速的比在0.6和3.0之间的范围中。
6.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，在所述层流冷却装置(1)布置在所述待冷却的带材下方的情况下，该层流冷却装置构造成使得在所述分配管(3)中的流速与在所述加载单元(4)中的流速的比在0.2和1.0之间的范围中。
7.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，在所述中央输入部(2)、所述分配管(3)和/或所述加载单元(4)中的雷诺数在2000和3000之间。
8.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，该冷却组构造成将布置在所述带材上方的加载单元(4)中的压力保持在0.05bar以上。
9.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，该冷却组构造成将布置在所述带材下方的加载单元(4)中的压力保持在0.025bar以上。
10.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，通过调节段(8)在考虑到用于进行流量设定的修正值(Korr.)的情况下调节所述总理论体积流
Figure FDA0003966227140000021
/>
11.根据权利要求1或2所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，至少六个加载单元(4)沿所述带材的输送方向(F)依次相继地布置。
12.根据权利要求11所述的用于层流冷却装置的冷却组，其特征在于，至少八个加载单元(4)沿所述带材的输送方向(F)依次相继地布置。
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