DE102016223049A1 - Kühlvorrichtung und Kühlanordnung zum Kühlen eines Metallbands sowie Kühlstrecke - Google Patents

Kühlvorrichtung und Kühlanordnung zum Kühlen eines Metallbands sowie Kühlstrecke Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (2) zum Kühlen eines Metallbands (4), aufweisend wenigstens eine oberhalb des Metallbands (4) angeordnete obere Kühleinrichtung (9) und wenigstens eine unterhalb des Metallbands (4) angeordnete untere Kühleinrichtung (10), wobei jede Kühleinrichtung (9, 10) wenigstens eine Düse zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands (4) aufweist. Um eine kostengünstiger und einzubauende Kühlung für ein Metallband (4) bereitzustellen, die speziell für den eingeschränkten Bauraum an Kaltwalzwerken geeignet ist, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Kühleinrichtungen (9, 10) zur Ausbildung einer baulichen Einheit über wenigstens einen Kopplungsmechanismus (11) mechanisch miteinander verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Metallbands, aufweisend wenigstens eine oberhalb des Metallbands angeordnete obere Kühleinrichtung und wenigstens eine unterhalb des Metallbands angeordnete untere Kühleinrichtung, wobei jede Kühleinrichtung wenigstens eine Düse zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands aufweist.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kühlanordnung zum Kühlen eines Metallbands sowie eine Kühlstrecke für eine Bandkühlung einer Kaltwalzanlage.
  • Beim Walzen von Metallband wird Umformungsenergie zur Reduktion der Banddicke benötigt. Ein Teil der Umformungsarbeit resultiert in einer Erhöhung der Bandtemperatur nach dem Umformvorgang. Zur Sicherstellung geeigneter Walzparameter, die von der Bandtemperaturerhöhung beeinflusst werden, wird das Metallband und/oder die jeweilige Walze gekühlt. In Kaltwalzanlagen wird bevorzugt eine Zwischenkühlung verwendet, um die erhöhte Bandtemperatur zu verringern.
  • Aus WO 2009/000421 A1 ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Metallbands nach einer Umformung des Metallbands in einem Walzgerüst bekannt. Die Kühlvorrichtung umfasst eine oberhalb des Metallbands angeordnete obere Kühleinrichtung und eine unterhalb des Metallbands angeordnete untere Kühleinrichtung. Jede Kühleinrichtung umfasst eine Platte und einen daran angeordneten Düsenbalken zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands. Die Kühlvorrichtung umfasst zudem für jede Kühleinrichtung eine separate Positionierungsvorrichtung, mit welcher die jeweilige Kühleinrichtung von einer Betriebsposition in eine Wartungsposition, und umgekehrt, verschwenkt werden kann.
  • Entsprechende Schwenkbewegungen von Kühleinrichtungen einer Kühlvorrichtung erfordern viel Bauraum und komplizierte Rohrleitungs- und Schlauchführungen für die Versorgung der Kühleinrichtungen mit dem Kühlmedium. Zudem werden durch schwenkbare Kühleinrichtungen auch die Zugangsmöglichkeiten für Personal zu Einbauten in einem Ein- und Auslauf einer entsprechenden Kühlstrecke stark eingeschränkt; ortsfeste Zugänge sind nahezu unmöglich. Beim Schwenken einer Kühleinrichtung werden üblicherweise große Gewichte bewegt, die für einen sicheren Zugang zu Einbauten der Kühlstrecke gesichert werden müssen. Die hohen Gewichte entstehen vor allem durch die notwendigen Aufnahmen für die Schwenkbewegungen von Kühltischen von Kühleinrichtungen, die eine kanalförmige Kühlstrecke bilden können. Nach einer aufwändigen Montage der schwenkbaren Kühleinrichtungen in der Kühlvorrichtung sind zudem aufwändige Ausrichtarbeiten notwendig. Dabei wird üblicherweise zunächst die untere Kühleinrichtung zum Bandlauf des Metallbands und anschließend die obere Kühleinrichtung zur unteren Kühleinrichtung ausgerichtet.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstiger einzubauende Kühlung für ein Metallband bereitzustellen, die speziell für den eingeschränkten Bauraum an Kaltwalzwerken geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen und in der Figur angegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen vorteilhaften oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Metallbands umfasst wenigstens eine oberhalb des Metallbands angeordnete obere Kühleinrichtung und wenigstens eine unterhalb des Metallbands angeordnete untere Kühleinrichtung, wobei jede Kühleinrichtung wenigstens eine Düse zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands aufweist und die Kühleinrichtungen zur Ausbildung einer baulichen Einheit über wenigstens einen Kopplungsmechanismus mechanisch miteinander verbunden sind.
  • Erfindungsgemäß ist die Kühlvorrichtung als Baugruppe bzw. Baueinheit konstruiert, wobei die obere Kühleinrichtung und die untere Kühleinrichtung über den mechanischen Kopplungsmechanismus zu einer konstruktiven bzw. baulichen Einheit miteinander kombiniert sind. Dies ermöglicht es, die Kühlvorrichtung als Ganzes an einem bestimmungsgemäßen Einsatzort innerhalb einer Kaltwalzanlage anzuordnen bzw. von diesem Einsatzort, beispielsweise zu Wartungs- oder Reparaturarbeiten, zu entfernen. Es müssen also nicht die obere Kühleinrichtung und die untere Kühleinrichtung unabhängig voneinander bzw. einzeln montiert bzw. demontiert werden. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann zur Ausbildung einer mehrere Kühlvorrichtungen aufweisenden Kühlstrecke eingesetzt werden. Bevorzugt wird die Kühlvorrichtung zwischen zwei in Bandlaufrichtung des Metallbands benachbart hintereinander angeordneten Walzgerüsten eingesetzt, um das Metallband nach einer Umformung des Metallbands in dem bezüglich des gegebenen Materialflusses stromauf angeordneten Walzgerüst kühlen zu können.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlvorrichtung als bauliche Einheit ermöglicht eine vereinfachte Vormontage der Kühlvorrichtung abseits einer hüttentechnischen Anlage. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann somit vormontiert und voreingestellt in eine hüttentechnische Anlage eingebaut werden, was den Montageaufwand und Einstellaufwand stark reduziert und eine vorhergehende Funktionsprobe in einer Werkstatt möglich macht. Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlvorrichtung als bauliche Einheit ein einfacherer Einbau der vormontierten Kühlvorrichtung in eine Kaltwalzanlage möglich im Vergleich zu einem separaten Einbau einer oberen Kühleinrichtung, einer unteren Kühleinrichtung und weiteren Komponenten einer herkömmlichen Kühlvorrichtung. Dies vereinfacht zudem auch die Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung bzw. einer damit ausgestatteten Kaltwalzanlage. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlvorrichtung als bauliche Einheit ermöglicht zudem auf einfache Art und Weise einen ortsveränderlichen Einsatz der Kühlvorrichtung innerhalb einer oder mehrerer Kaltwalzanlagen, da der Ausbau und Einbau der Kühlvorrichtung sowie deren Transport durch ihre Ausbildung als bauliche Einheit vereinfacht ist. Des Weiteren kann eine mit erfindungsgemäßen Kühlvorrichtungen ausgestattete Kühlstrecke in dem jeweiligen Anlagenbereich neu positioniert werden, insbesondere um den Ausbau einer Kaltwalzanlage, vorzugsweise zur Bedienseite, zu erleichtern.
  • Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann als Reserveeinheit bevorratet werden, was eine schnelle und einfache Reparatur einer Kühlstrecke möglich macht, indem eine defekte Kühlvorrichtung gegen die Reservekühleinrichtung ausgetauscht wird.
  • Zudem unterliegen Kühlstrecken bzw. deren Komponenten, insbesondere deren Kühleinrichtungen, im Betrieb einer relativ starken Verschmutzung, was eine Reinigung der Kühleinrichtungen in bestimmten Zeitabständen erforderlich macht. Dies kann bei einer Kühlstrecke mit erfindungsgemäßen Kühlvorrichtungen einfach realisiert werden, indem eine zu reinigende Kühlvorrichtung schnell und einfach gegen eine Reservekühlvorrichtung ausgetauscht wird, so dass eine Kaltwalzanlage bzw. deren Kühlstrecke zur Reinigung einer Kühlvorrichtung nur sehr kurzzeitig oder gar nicht stillgelegt werden muss.
  • Mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist ein modularer Aufbau einer Kühlstrecke einer Kaltwalzanlage einfach möglich. Insbesondere kann eine Kühlstrecke hinsichtlich der Anzahl der verwendeten Kühlvorrichtungen und der jeweiligen Einsatzorte der Kühlvorrichtungen innerhalb der Kühlstrecke je nach Anwendungsfall sehr variabel gestaltet werden. Hierdurch können Investitionskosten gesenkt werden, wenn beispielsweise bei einem bestimmten Anwendungsfall unter Zuhilfenahme wenigstens einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eine kürzere Kühlstrecke als herkömmlich realisiert werden kann. Zudem ist eine Nachrüstung einer vorhandenen Kühlstrecke mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung durch deren Ausgestaltung als bauliche Einheit auf einfache Art und Weise möglich.
  • Von Vorteil ist des Weiteren, dass die gesamte erfindungsgemäße Kühlvorrichtung bei ihrem Einbau in eine Kaltwalzanlage lediglich einmal relativ zum Bandlauf ausgerichtet werden muss. Es sind nicht, wie herkömmlich, separate Ausrichtarbeiten bezüglich der unteren Kühleinrichtung und der oberen Kühleinrichtung erforderlich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kopplungsmechanismus wenigstens eine Führungseinrichtung, über welche die obere Kühleinrichtung zur Variation eines Abstands zwischen der oberen Kühleinrichtung und der unteren Kühleinrichtung linear bewegbar an dem Kopplungsmechanismus gelagert ist. Hiernach kann also die obere Kühleinrichtung relativ zu der unteren Kühleinrichtung in der Höhe verstellt werden, wodurch der Abstand in Höhenrichtung zwischen den beiden Kühleinrichtungen variiert wird. Bei der Führungseinrichtung kann es sich insbesondere um eine lineare Führungseinrichtung handeln, die beispielsweise wenigstens eine Schiene und wenigstens einen linear verschiebbar an der Schiene angeordneten Schlitten oder beispielsweise ein oder mehrere Spindelhubelemente aufweist. Die obere Kühleinrichtung kann beispielsweise zum Einfädeln des Metallbands in die Kühlvorrichtung und/oder zur Störungsbeseitigung angehoben werden.
  • Durch die lineare Bewegbarkeit der oberen Kühleinrichtung entfallen Aufnahmen und Aktuatoren, die für eine herkömmliche Schwenkbewegung einer Kühleinrichtung erforderlich sind. Hierdurch kann die Kühlvorrichtung stark gewichtsreduziert werden. Zudem kann die Kühlvorrichtung deutlich kostengünstiger hergestellt und in eine Kaltwalzanlage integriert werden. Des Weiteren ist eine lineare Bewegbarkeit der oberen Kühleinrichtung in Höhenrichtung unter geringerem Bauraum realisierbar als eine herkömmliche Schwenkbarkeit einer Kühleinrichtung.
  • Zudem können bei einer linearen Bewegbarkeit der oberen Kühleinrichtung auch Rohrleitungen und Schlauchführungen zur Versorgung der Kühlvorrichtung mit einem Kühlmedium stark vereinfacht konstruiert werden und teilweise sogar wegfallen, was ebenfalls die Kosten für eine Kaltwalzanlage reduziert. Insbesondere kann eine ortsfeste Kopplung der Medienanschlüsse an die Kühlvorrichtung realisiert werden, vorzugsweise auf der Antriebsseite einer Kaltwalzanlage. Zudem können Rohrleitungen und Schlauchleitungen vereinfacht und vormontiert werden.
  • Durch den Entfall von Aufnahmen und Aktuatoren für eine herkömmliche Schwenkbewegbarkeit einer Kühleinrichtung und den dadurch eingesparten Bauraum werden insbesondere an die Kühlvorrichtung angrenzende Einrichtungen einer Kaltwalzanlage besser zugänglich, wodurch insbesondere ortsfeste Zugänge im gewonnenen Bauraum möglich werden. Auch können ortsfeste Zugänge zum Anlagenbereich unterhalb der Kühlvorrichtung geschaffen werden. Zudem werden Einschränkungen von an die Kühlvorrichtung angrenzenden Einrichtungen der Kaltwalzanlage, die für herkömmliche Mechanismen für die Schwenkbewegbarkeit von Kühleinrichtungen erforderlich sind, verringert oder vollständig beseitigt, insbesondere da der lineare Bewegungsmechanismus deutlich platzsparender ausgebildet werden kann. Die lineare Bewegbarkeit der oberen Kühleinrichtung ermöglicht zudem eine einfachere Sicherung der jeweiligen Stellung der oberen Kühleinrichtung, so dass eine Zugangssicherheit für Personal erhöht wird und einfacherer realisierbar ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kopplungsmechanismus wenigstens einen Stellantrieb zum linearen Bewegen der oberen Kühleinrichtung. Der Stellantrieb kann elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein. Der Stellantrieb kann elektrisch ansteuerbar sein.
  • Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen eines Metallbands nach einer Umformung des Metallbands in einem Walzgerüst umfasst wenigstens eine Kühlvorrichtung nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander und wenigstens eine bodenseitige Führungseinheit, die derart ausgebildet ist, dass die Kühlvorrichtung quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbands von einer in eine Walzlinie eingerückten Kühlstellung in eine aus der Walzlinie ausgerückte Wartungsstellung, und umgekehrt, bewegbar ist.
  • Mit der Kühlanordnung sind die oben mit Bezug auf die Kühlvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Zusätzlich zu der Kühlvorrichtung umfasst die Kühlanordnung die bodenseitige Führungseinheit. Die bodenseitige Führungseinheit kann beispielsweise Schienen aufweisen, auf denen die Kühlvorrichtung quer zu der Bandlaufrichtung geführt ist. Vorzugsweise ist die bodenseitige Führungseinheit derart ausgebildet, dass die Kühlvorrichtung zur Bedienseite einer Kaltwalzanlage aus dieser herausgezogen werden kann. Die Kühlanordnung kann zur Ausbildung einer mehrere Kühlanordnungen aufweisenden Kühlstrecke eingesetzt werden. Bevorzugt kann die Kühlanordnung zwischen zwei in Bandlaufrichtung des Metallbands benachbart hintereinander angeordneten Walzgerüsten eingesetzt werden, um das Metallband nach einer Umformung des Metallbands in dem bezüglich des gegebenen Materialflusses stromauf angeordneten Walzgerüst kühlen zu können.
  • Eine erfindungsgemäße Kühlstrecke für eine Bandkühlung einer Kaltwalzanlage umfasst wenigstens eine vorgenannte Kühlanordnung.
  • Mit der Kühlstrecke sind die oben mit Bezug auf die Kühlvorrichtung bzw. die Kühlanordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Kühlstrecke kann kanalförmig ausgebildet sein und einen Abschnitt einer hüttentechnischen Anlage bilden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen vorteilhaften oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
    • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kühlanordnung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kühlanordnung 1 mit einer Kühlvorrichtung 2 und einer schematisch angedeuteten bodenseitigen Führungseinheit 3, die derart ausgebildet ist, dass die Kühlvorrichtung 2 quer zu einer in der Darstellungsebene liegenden Bandlaufrichtung eines Metallbands 4 von der in 1 gezeigten, in eine Walzlinie eingerückten Kühlstellung in eine nicht gezeigte, aus der Walzlinie ausgerückte Wartungsstellung, und umgekehrt, bewegbar ist. Unterhalb der Kühlvorrichtung 2 wird ein ortsfester Zugang zum Anlagenbereich ausgebildet.
  • Die Kühlanordnung 1 ist zwischen zwei Walzgerüsten 5 und 6 angeordnet, deren Aufbau dem Fachmann bekannt ist, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. Zwischen den Walzgerüsten 5 und 6 und der Kühlanordnung 1 ist jeweils eine Einrichtung 7 bzw. 8 zur Beeinflussung des Bandlaufs angeordnet, deren Aufbau dem Fachmann ebenfalls bekannt ist.
  • Die Kühlvorrichtung 2 umfasst eine oberhalb des Metallbands 4 angeordnete obere Kühleinrichtung 9 und eine unterhalb des Metallbands 4 angeordnete untere Kühleinrichtung 10. Jede Kühleinrichtung 9 bzw. 10 umfasst wenigstens eine nicht gezeigte Düse zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands 4.
  • Die Kühleinrichtungen 9 und 10 sind zur Ausbildung einer baulichen Einheit über wenigstens einen Kopplungsmechanismus 11 mechanisch miteinander verbunden. Der Kopplungsmechanismus 11 umfasst wenigstens eine nicht gezeigte Führungseinrichtung, über welche die obere Kühleinrichtung 9 zur Variation eines Abstands zwischen der oberen Kühleinrichtung 9 und der unteren Kühleinrichtung 10 linear bewegbar an dem Kopplungsmechanismus gelagert ist. In 1 ist die obere Kühleinrichtung 9 in einer unteren Kühlstellung (9a) und einer in 1 darüber gezeigten angehobenen Stellung (9b) gezeigt. Der Kopplungsmechanismus 11 umfasst ferner wenigstens einen Stellantrieb 12 zum linearen Bewegen der oberen Kühleinrichtung 9 über ein nicht gezeigtes Spindelhubelement.
  • An der unteren Kühleinrichtung 10 sind auf der Antriebsseite nicht gezeigter Medienkupplungen angeordnet, an denen Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen einer Versorgung der Kühlvorrichtung 2 mit einem Kühlmedium angeordnet. Da die untere Kühleinrichtung 10 ortsfest gehalten wird, können aufwändige Kupplungen und dergleichen entfallen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühlanordnung
    2
    Kühlvorrichtung
    3
    bodenseitige Führungseinheit
    4
    Metallband
    5
    Walzgerüst
    6
    Walzgerüst
    7
    Einrichtung (Zugregelung)
    8
    Einrichtung (Zugregelung)
    9
    obere Kühleinrichtung
    9a
    untere Kühlstellung von 9
    9b
    angehobene Stellung von 9
    10
    untere Kühleinrichtung
    11
    Kopplungsmechanismus
    12
    Stellantrieb
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/000421 A1 [0004]

Claims (5)

  1. Kühlvorrichtung (2) zum Kühlen eines Metallbands (4), aufweisend wenigstens eine oberhalb des Metallbands (4) angeordnete obere Kühleinrichtung (9) und wenigstens eine unterhalb des Metallbands (4) angeordnete untere Kühleinrichtung (10), wobei jede Kühleinrichtung (9, 10) wenigstens eine Düse zum Aufspritzen eines Kühlmediums auf eine Oberseite bzw. Unterseite des Metallbands (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtungen (9, 10) zur Ausbildung einer baulichen Einheit über wenigstens einen Kopplungsmechanismus (11) mechanisch miteinander verbunden sind.
  2. Kühlvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus (11) wenigstens eine Führungseinrichtung aufweist, über welche die obere Kühleinrichtung (9) zur Variation eines Abstands zwischen der oberen Kühleinrichtung (9) und der unteren Kühleinrichtung (10) linear bewegbar an dem Kopplungsmechanismus (11) gelagert ist.
  3. Kühlvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus (11) wenigstens einen Stellantrieb (12) zum linearen Bewegen der oberen Kühleinrichtung (9) aufweist.
  4. Kühlanordnung (1) zum Kühlen eines Metallbands (4), aufweisend wenigstens eine Kühlvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine bodenseitige Führungseinheit (3), die derart ausgebildet ist, dass die Kühlvorrichtung (2) quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbands (4) von einer in eine Walzlinie eingerückten Kühlstellung in eine aus der Walzlinie ausgerückte Wartungsstellung, und umgekehrt, bewegbar ist.
  5. Kühlstrecke für eine Bandkühlung einer Kaltwalzanlage, gekennzeichnet durch wenigstens eine Kühlanordnung (1) nach Anspruch 4.
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