CN111971131A - 冷却装置和用于运行所述冷却装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对金属物料、尤其是金属带进行冷却的冷却装置(100)以及一种用于运行所述冷却装置的方法。这样的冷却装置具有多个成组地平行地布置的、用于将冷却剂(300)施加到金属物料(200)上的冷却条(110‑n)，所述冷却装置在现有技术中已知。还已知的是，各个冷却条沿着其纵向方向比如具有至少两个不同的加载区域(I、II)，所述加载区域能够通过具有阀(130)的控制装置(120)单个地进行操控。为了能够在所述金属物料的宽度范围内尽可能精确地设定所述冷却剂的所期望的分布函数，按本发明的冷却装置规定，一组G的内部的至少两个冷却条(110‑1、110‑2)中的相同类型的加载区域关于其轮廓和/或关于其表面分别是不同的。

Description

冷却装置和用于运行所述冷却装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对金属物料、尤其是金属带进行冷却的冷却装置以及一种用于运行所述冷却装置的方法。
背景技术
这样的冷却装置具有多个平行地布置的、用于将冷却剂施加到金属物料上的冷却条，所述冷却装置在现有技术中足够熟知，比如由欧洲专利文献EP 0 081 132和德国公开文献DE 198 54 675 A1中已知。
因此，所提到的欧洲专利文献公开了一种具有多个冷却条的冷却装置，所述冷却条沿着有待冷却的金属物料的运送方向或者纵向方向延伸。但是，同时这些冷却条中的多个冷却条沿着金属物料的宽度方向来布置。每个冷却条都能单个地用冷却剂的体积流量来加载。通过这种方式，能够在有待冷却的金属物料的宽度范围内实现冷却剂的体积流量的不同的分布。
公开文献DE 198 54 675 A1公开了一种具有多个冷却条的冷却装置，所述冷却条相应地横向于有待冷却的金属物料的纵向方向来延伸并且并行地布置。每个冷却条在其长度范围内分布的情况下、也就是在金属物料的宽度范围内分布的情况下拥有多个加载小管或者喷嘴，其又能够分别单个地关于有待施加的冷却剂体积流量进行操控。通过这种方式，同样可以在有待冷却的金属物料的范围内实现冷却剂-体积流量的非常独特的分布。
最后，欧洲专利文献EP 2 986 400 B1公开了一种具有权利要求1的前序部分的所有特征的冷却装置。具体来讲，在那里公开的冷却装置具有至少一个用于将冷却剂施加到金属物料上的冷却条，其中每个冷却条沿着其纵向方向具有至少一个左边的、一个中间的和一个右边的加载区域。所述加载区域沿着冷却条的纵向方向成对地相邻并且在其表面和/或轮廓方面不同。具体来讲，在所述专利文献中，所有三个区域被构造为三角形。为每个加载区域分配了自己的泵和阀，以用于控制或者调节各个加载区域中的冷却剂-体积流量。
已知的冷却装置虽然允许在轧件的宽度范围内对冷却剂-体积流量的分布进行有限的调节，但是用于分布的调节可行方案受到了限制。因此，用这些有限的调节可行方案并不总是能够合适地对具有不同宽度的带材或者板材做出反应并且根据带宽度在带宽度的范围内施加特定的冷却剂-量分布。在一组冷却条的内部，对于冷却条中的相同的冷却剂-量分布来说，很窄的金属物料难以被掩蔽，而对于宽的金属物料的掩蔽则进行得太深。此外，对于一组冷却条来说，加载区域的相同类型在与冷却条中的、用于冷却剂的排出口的列状的分布的组合中势必在轧件的宽度范围内导致阶梯形的冷却剂加载。由此，存在金属物料的条带状的冷却的危险。
发明内容
本发明的任务是，如此改进一种已知的冷却装置、一种已知的用于运行所述冷却装置的方法以及一种已知的具有这样的冷却装置的轧制装置，从而改进在金属物料的宽度范围内设定冷却剂的特定的分布的可行方案。
该任务通过权利要求1的主题来解决。因此，所述按本发明的冷却装置的特征在于，所述第一冷却条的第一加载区域在其轮廓和/或表面方面与同一组中的相邻的第二冷却条的第一加载区域不同。
通过一个组内部的相邻的冷却条的、相同的加载区域的、要求权利的不同的设计方案，优选在与额外地要求权利的、用于对每个加载区域中的冷却剂的压力或者体积流量进行调节的独特的可行方案的组合中，能够在轧件的宽度范围内实现冷却剂的几乎任意的分布。通过将多个具有单个的加载区域以及优选额外每个加载区域的单个的冷却剂加载的平行的冷却条分配给一个组这种方式，可以在金属物料的宽度范围内实现冷却剂的尤其在技术上优选的抛物线状的分布。每个加载区域中的独特的压力或者体积流量并不排除不同的加载区域中的相同的压力或者体积流量。
术语“表面”是指面积。
术语“组”在本说明书中是指多个平行地布置的冷却条，其中每组的冷却条的数量通过冷却剂的、在轧件上的最终所期望的或者预先确定的分布来确定。被分配给一个组的成员或者冷却条越多，就能够越精细地或者越精确地实现所期望的冷却剂分布。
术语“成对地相邻”是指，在每个冷却条的至少三个所设置的加载区域中，不是所有三个加载区域都同时彼此间相邻。所述加载区域典型地在每个冷却条中沿着纵向方向依次布置，因而典型地总是仅仅各两个、也就是一对加载区域相邻。
术语“左边、中间和右边”涉及所述加载区域在附图中的图示。在实际上任意地将所述冷却条布置在空间中时，这些名称可以适当地改变。
术语“第一”和“第二”冷却条仅仅用于在实体上区分冷却条；它们并不表示所述组的内部的冷却条的顺序或排次。
所述第一冷却条的第一加载区域和所述第二冷却条的第一加载区域如此布置并且构成，使得其尽管其区别也用冷却剂基本上对物料的相同的或者共同的第一宽度区段进行喷射。在这个意义上，所述第一冷却条的第一加载区域和所述第二冷却条的第一加载区域在本说明书的意义上是相同的或者相同类型。
类似地，这种表述也适用于所有另外的加载区域和所有另外的宽度区段。所述第一和另外的宽度区段应该彼此有别。
对于不同的冷却条来说分别对物料的其他宽度区域进行喷射的加载区域的混合组合、比如不同的冷却条中的第一和第三或者第二和第三的加载区域的混合组合被从术语“相同的加载区域”中排除出去。
冷却条的两个相邻的加载区域之间的界限分别通过分界线来标记。所述分界线绝对不必直线地伸延，而是也可能弯曲地或者阶梯形地在相应的冷却条的各根加载小管或者喷嘴之间伸延。如果在以下说明中提到所述分界线以角度α相对于相应的冷却条的纵轴线倾斜，那就假设实际的或者虚拟的笔直的分界线。如果所述分界线在实际上不是笔直地、而是阶梯形的或者波浪形地构成，那么对于所述角度α的定义来说就假设从实际上非笔直的分界线中穿过的虚拟的笔直的分界线。所述虚拟的笔直的分界线而后用作从实际上非笔直的分界线中穿过的代表线或者中心线。
按照所述按本发明的冷却装置的第一种实施例，同一个组的两个相邻的冷却条中的相同的加载区域之间的不同的设计方案能够通过以下方式来实现，即：两个可以对照的冷却条上的分界线要么以不同的角度α相对于各自的冷却条的纵轴线倾斜并且/要么所述分界线沿着冷却条的纵轴线沿着x方向定位不同，也就是说沿着x方向相对于彼此偏移。这两种替代方案在实际上都引起用于在金属物料的宽度范围内设定冷却剂的所期望的分布的可行方案的扩展。
此外，本发明的上面所提到的任务通过一种轧制设备来解决，所述轧制设备具有至少一个用于对金属物料进行轧制的轧制机架并且具有典型地布置在所述轧制机架下游的、按照本发明的冷却装置。在此，能够布置按本发明的第一组冷却条，以用于向所述金属物料的上侧面加载冷却剂，并且能够设置至少一个第二组冷却条，以用于向所述金属物料的下侧面加载冷却剂。
最后，本发明的上面所提到的任务也通过一种用于运行所述按本发明的冷却装置的方法来解决。按照这种方法，所述组的内部的至少一个冷却条的各个加载区域中的冷却剂的压力或体积流量分别根据轧件的以下参数中的至少一个参数来调节：金属物料的宽度、有待冷却的轧件的在其宽度范围内的温度分布和/或其化学成分。按谈及预控制或者谈及调节的情况，所提到的参数能够在所述冷却装置的入口处或者出口处来测量或计算。
要求权利的轧制设备和要求权利的方法的优点相应于上面参照要求权利的冷却装置所提到的优点。
最后，也可能的是，在所述金属物料通过冷却装置的期间根据所述参数来单个地改变冷却剂的、在各根冷却条的长度范围内的压力或体积流量的分布。
所述按本发明的装置及按本发明的方法的另外的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
附图说明
说明书随附了五张附图，其中：
图1示出了按照本发明的冷却装置，其具有一组示范性地五根冷却条，其中所述冷却条的加载区域以第一种图案或者第一种实施例的形式来构成；
图2示出了用于所述组的内部的加载区域的布置的第二种图案或者实施例；
图3示出了用于所述组的内部的加载区域的布置的第三种图案或者实施例；
图4示出了一种按照本发明用于冷却剂的、在金属物料的宽度范围内的体积流量的分布的实施例；并且
图5示出了按照图4的分布的、通过金属物料的边缘区域中的冷却剂的体积流量的变化引起的变型方案。
下面参照所提到的附图以实施例的形式对本发明进行详细描述。在所有实施例中，相同的技术元件用相同的附图标记来表示。
具体实施方式
图1示出了一种用于对金属物料200、尤其是金属带进行冷却的冷却装置100。所述冷却装置包括多个平行地布置的、用于将冷却剂300施加到金属物料200上的冷却条110-n，其中n＝1…N，在这里N示范性地等于5。所述冷却剂借助于泵160和阀130被从储箱泵送到冷却条110中。每个冷却条110-n沿着其纵向方向被划分为至少一个左边的、一个中间的和一个右边的加载区域I、II、III，其具有各自的加载小管或者喷嘴150。在此，各两个加载区域相邻，因此本说明书也谈及成对地相邻。为冷却条的每个加载区域I、II、III分配了自已的阀130，从而能够向各个区域单个地加载冷却剂的压力或体积流量。在图1中所有左边的加载区域I示范性地被连接到同一个阀130-I上并且就此而言并联连接。同样，所述冷却条110-n的所有中间的加载区域II被连接到同一个阀130-II上并且由此同样并联连接，其中N＝1-5。类似地，所有右边的加载区域III被连接到第三阀130-III上。
在一种详细说明的变型方案中，所述相应同样类型的加载区域I、II、III关于冷却剂供给不是分别并联连接，而是作为替代方案也能够为每个冷却条的每个加载区域分配自已的阀。在图1所示出的实施例中所述组G具有五根分别带有三个加载区域的冷却条110-1…-5，在该实施例中而后比如应该为这个组设置3*5＝15个调节阀。原则上，也能够考虑所有子情况，其中而后各个相同类型的加载区域分别仅仅部分地并联连接。
通过这种方式，尤其所述各个加载区域I、II、III中的冷却剂的压力或者体积流量能够至少成组地、在这里对所绘出的组G来说单个地调节。
所有阀130和所有泵160被连接到控制装置120上并且由这个控制装置单个地进行操控。
在图1所示出的第一种实施例中，所述冷却条110-1…-5的加载区域I、II、III分别在其表面的大小方面、也就是在其表面方面彼此有别。具体来讲可以看出，所述各根冷却条中的分界线140-n沿着冷冷却条的纵向方向分别定位不同，其中n＝1…-5。在图1所示出的实施例中，虽然所有分界线140的斜率全部相同，因此所述角度α1和α2也处处相同，不过出发点xn、xn’在这里示范性地在所述组G的所有冷却条110-1…-5中各自不同，其中x＝1…5。具体来讲，梯形的中间的加载区域II的表面由此从冷却条110-1到冷却条110-5变得越来越大，而同时所述左边的和右边的加载区域I、III的表面则逐渐地变得越来越小。其原因在于，每个单个的冷却条的总喷射面即使在分界线140偏移时也始终保持相同。
此外，可以看出，对于所述冷却条110-1…-4来说，所有加载区域始终被构造为梯形，而对于第五冷却条110-5来说，两个外部的加载区域I和III则相应地是三角形并且仅仅中间的冷却区域II被构造为梯形。
每个冷却条在每个加载区域中具有至少一个、但是典型地多个加载小管或者喷嘴150，其中这些加载小管或者喷嘴也能够仅仅以冷却条中的简单的开口的形式来构成。所述冷却条110-n以其纵轴线横向于轧件200的运送方向T来延伸。
与在图1中所示出的情况不同，一组G的各根冷却条110原则上也能够至少部分地具有不同数量的加载区域。
一组G的冷却条110-n通过所述冷却剂300的、在金属物料200的宽度范围内的所期望的分布来定义。所期望的分布函数通过所述组G的内部的各根冷却条的各个分布函数的叠加来产生。在一个组中所合并的、具有不同地构成的加载区域I、II、III的冷却条越多，则能够越精确地实现用于冷却剂的所期望的总分布函数。尤其而后可以实现在技术上优选的精细的抛物线状的、用冷却剂300对金属物料200进行的加载。
图2示出了用于加载区域的设计的第二种实施例，所述加载区域相应地在其表面方面并且在其轮廓方面从冷却条到冷却条而彼此有别。在第二种实施例中，两个外部的、也就是左边的和右边的加载区域I、III相应地被构造为三角形并且中间的区域相应地被构造为梯形。在所述第二种实施例中，在表面和轮廓方面的不同的构造通过以下方式来实现，即：分界线140从冷却条到冷却条相对于冷却条的纵轴线分别不同地倾斜。倾角α1…-α5从所述组G的第一个冷却条110-1到最后一个冷却条110-5变得越来越大。由此，梯形的中间的加载区域始终扩大，而相应的外部的加载区域I和III则成比例地缩小。在图2所示的第二种实施例中，所述分界线140分别在左下角中并且在右下角中开始。这意味着，在所述第二种实施例中，不同的加载区域仅仅通过所述分界线的、相对于冷却条的纵轴线的角度α的变化来产生，而所述分界线140则没有沿着x轴定位不同。
图3示出了用于一组G的五根冷却条中的加载区域I、II的设计方案的第三种实施例。在所述第三种实施例中，各个加载区域的从冷却条到冷却条的区别通过以下方式来实现，即：不仅相对于冷却条的纵轴线的倾角α1…-α5而且所述分界线的沿着x轴或者冷却条的纵轴线的位置x1…-x5都从冷却条110-1到冷却条110-5分别有变化。
图4示范性地示出了所述冷却剂300的、在金属物料200的宽度范围内的平均的体积流量的分布函数。所示出的分布函数是一种用于如何能够如在图1到3中所示出的那样用一个组G内部的多个分别带有不同的加载区域I、II、III的冷却条110-1…-5的组合来实现在金属物料的宽度范围内的连续的抛物线状的分布的实施例。在这里要强调字眼“连续”。也就是说，所述分布函数的各个直线区段之间的过渡区没有阶跃，而是换而言之相对平滑地伸延。所述组中的冷却条越多并且一个组内部的加载区域叠加得越多，则能够将所述过渡区设计得越平滑。与在图4中所示出的对称的分布有差别的是，也能够考虑左右两侧的非对称的调节。
图5首先示出了与在图4中相同的分布函数，参见图5中的中间函数。此外，图5示出了一种相对于中间函数在边缘区域中更大程度地弯曲的或者削弱的函数；该函数通过边缘区带中的水量的降低来实现。最后，在图4的函数的上方可以看出一种不一样地改动的分布函数；这种分布函数通过边缘区带中的水量的相应的提高来实现。特别有利的是，在此在一个组的内部不是所有相同类型的边缘区带关于冷却剂加载都并联连接、也就是说用所述冷却剂的相同的体积流量或者相同的压力来加载，而是这些调节参数能够通过每个冷却条的单个地为各个加载区域设置的调节阀来进行调节。
在总体上，图5示出了在一个组的各个加载区域中的冷却剂的冷却剂量或压力的变化的同时利用一组冷却条中的不同的加载区域的可行方案。
所述按本发明的冷却装置100典型地布置在轧制设备的最后一个轧制机架的下游。在所述冷却装置中，布置有至少一个第一组G的冷却条110，以用于将冷却剂施加到金属物料的上侧面上，和/或布置有至少一个第二组的冷却条，以用于将冷却剂施加到所述金属物料的下侧面上。
所述组G内部的至少一个冷却条110的各个加载区域I、II和III中的冷却剂300的压力或体积流量能够相应地根据以下参数中的至少一个参数来调节：金属物料的宽度、有待冷却的金属物料的在其宽度范围内的温度分布或者材料的化学成分或者金属物料的材料特性。
这些所提到的参数要么能够在冷却装置的入口处并且/要么在其出口处测量和/或计算。如果对其的检测在冷却装置的入口处进行，则谈及预控制；而如果对于参数的检测在冷却装置的出口处进行，则可能涉及调节。
在每个按本发明的冷却装置中分别固定地预先给定了各个加载区域I、II和III的、示范性地在图1到3中示出的设计，而在所述金属物料200通过冷却装置100的期间则能够根据上面所提到的参数来改变所述冷却剂300的、在冷却条100的长度范围内或者在各个加载区域I、II和III中的压力或者体积流量的分布。
附图标记列表：
100 冷却装置
110-n 冷却条
110-1 第一冷却条
110-2 第二冷却条
120 控制装置
130 阀
140 冷却条(组)的两个相邻的冷却条之间的分界线
150 加载小管或加载喷嘴
200 金属物料、尤其是轧件
300 冷却剂
G 组
T 轧件的运送方向
X 纵向方向
I 左边的加载区域
II 中间的加载区域
III 右边的加载区域
α 角度

Claims (16)

1.一种用于对金属物料(200)、尤其是金属带进行冷却的冷却装置(100)，所述冷却装置具有：
至少一个组(G)，该组具有至少一个第一冷却条和平行地布置的第二冷却条(110-n)，其用于将冷却剂(300)施加到所述金属物料(200)上，
其中，每个冷却条(110)具有带有加载小管或加载喷嘴(150)的至少一个第一加载区域和至少一个第二加载区域(I、II)，其沿着所述冷却条的纵向方向(X)依次布置；以及
带有阀(130)的控制装置(120)，其用于单个地调节每个加载区域(I、II、III)中的冷却剂(300)的压力和/或体积流量；
其特征在于，
所述第一冷却条(110-1)的第一加载区域(I)在其轮廓和/或表面方面与同一个组(G)中的相邻的第二冷却条(110-2)的第一加载区域(I)不同。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述第一冷却条(110-1)的第一加载区域和第二加载区域(I-II；II-III)之间的分界线(140-1)以及所述第二冷却条的第一加载区域和第二加载区域之间的分界线(140-2)以不同的角度α相对于相应的冷却条的纵轴线倾斜；和/或
所述第一冷却条(110-1)的第一加载区域和第二加载区域(I-II)之间的分界线(140-1)以及所述第二冷却条(110-2)的第一加载区域和第二加载区域(I-II)之间的分界线(140-2)沿着所述冷却条的纵轴线(x)定位(x1、x2…)不同。
3.根据权利要求2所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
对于所述角度α来说适用：-90°≤α≤90°；优选-70°≤α≤70°，或者进一步优选-30°≤α≤+30°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置，
其特征在于，
每个冷却条除了所述第一加载区域、比如左边的加载区域(I)和所述第二加载区域、比如中间的加载区域(II)之外还具有第三加载区域、比如右边的加载区域(III)；并且
所述第一冷却条(110-1)的左边的加载区域(I)在其轮廓和/或表面方面与该组(G)中的第二冷却条(110-2)的左边的加载区域(I)不同；和/或
所述第一冷却条(110-1)的中间的加载区域(II)在其轮廓和/或表面方面与该组(G)中的第二冷却条(110-2)的中间的加载区域(II)不同，和/或
所述第一冷却条(110-1)的右边的加载区域(III)在其轮廓和/或表面方面与该组(G)中的第二冷却条(110-2)的右边的加载区域(III)不同。
5.根据权利要求4所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述左边的加载区域(I)和右边的加载区域(III)相应地被构造为三角形并且所述中间的加载区域(II)被构造为梯形。
6.根据权利要求4所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述左边的加载区域、中间的加载区域和右边的加载区域相应地被构造为梯形。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述组的冷却条中的至少一个冷却条具有至少两排平行的加载小管或加载喷嘴(150)，其中所述分界线(140)在加载小管或加载喷嘴之间伸延。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
一组(G)冷却条(110)横向于其纵轴线(X)分别直接相邻。
9.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述组(G)的至少两个冷却条(110)具有相同或不同数量的加载区域(I、II、III)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述组(G)的第一冷却条与平行的第二冷却条(110-1、110-2)中的相同的加载区域(I-I、II-II、III-III)连接到同一个阀。
11.根据权利要求4所述的冷却装置(100)，
其特征在于，
所述组的第一冷却条与平行的第二冷却条中的左边的加载区域(I)和右边的加载区域(II)连接到同一个阀(130)。
12.一种轧制设备，其具有：
至少一个用于对金属物料(200)进行轧制的轧制机架；以及
典型地布置在所述轧制机架下游的、根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(100)，
其中布置有至少一个第一组(G)冷却条(110)，其用于将冷却剂(300)喷射到所述金属物料(200)的上侧面上，并且布置有至少一个第二组冷却条，以用于将冷却剂喷射到所述金属物料的下侧面上。
13.一种用于运行根据权利要求1到10中任一项所述的冷却装置(100)的方法，
其特征在于，
所述组(G)的内部的至少一个冷却条(110)的各个加载区域(I、II、III)中的冷却剂(300)的压力或体积流量分别根据以下参数中的至少一个参数来调节：金属物料的宽度、有待冷却的金属物料在其宽度范围内的温度分布、所述金属物料的化学成分。
14.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于，
对所述金属物料的成分进行化学分析。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，
其特征在于，
在所述冷却装置的入口处和/或出口处测量和/或计算所述参数。
16.根据权利要求13到15中任一项所述的方法，
其特征在于，
在所述金属物料(200)通过所述冷却装置(100)的期间根据所述参数来改变所述冷却剂(300)的、在冷却条(110)的长度范围内的压力或体积流量的分布。
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