DE102019101948A1 - Device and method for cooling metallic sheet - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abkühlen von metallischem Blech, umfassend,eine Rollenbahn mit mindestens einer Transportrolle (2a, 2b), die in Kontakt mit dem Blech (1) steht, um das Blech während des Abkühlens in eine Bewegungsrichtung (B) zu bewegen,eine obere Düsenvorrichtung (3a), die in Bewegungsrichtung (B) des Bleches stromab der Transportrolle (3a) angeordnet ist, wobei die obere Düsenvorrichtung (3a) ein Gehäuse (4a) mit mindestens einem Kühlmittel-Einlass (5a), mit einer ersten Düsenöffnung (8a) und mit einer zweiten Düsenöffnung aufweist (8a`), wobei die Düsenöffnungen (8a, 8a') in Bewegungsrichtung (B) beabstandet voneinander schräg auf die Oberseite des Bleches gerichtet sind, wobei jede Düsenöffnung (8a, 8a') als Spalt ausgebildet ist, der sich über die Breite des Bleches (1) quer zur Bewegungsrichtung (B) erstreckt. Erfindungsgemäß verläuft in dem Gehäuse (4a) ein erster Kühlmittel-Strömungskanal (6a) unter einem Winkel (α) zur Horizontalen und ein zweiter Strömungskanal (7a) unter einem Winkel (β) zur Horizontalen. Der erste bzw. zweite Strömungskanal (6a, 7a) wird jeweils von einer inneren Seitenwand (9a, 9a') und einer äußeren Seitenwand (9c, 9c`) gebildet, die planparallel verlaufen und zwischen sich die erste bzw. zweite Düsenöffnung (8a, 8a') bilden. Die inneren Seitenwände (9a, 9a') des ersten und des zweiten Strömungskanals (6a, 7a) sind mittels eines Einstellelements (11a) in vertikaler Richtung bewegbar, um die Breite der ersten und zweiten Düsenöffnung (8a, 8a') einzustellen.The invention relates to a device for cooling metallic sheet metal, comprising a roller conveyor with at least one transport roller (2a, 2b) which is in contact with the sheet metal (1) in order to move the sheet metal in one direction of movement (B) during cooling , an upper nozzle device (3a) which is arranged downstream of the transport roller (3a) in the direction of movement (B) of the sheet metal, the upper nozzle device (3a) being a housing (4a) with at least one coolant inlet (5a), with a first Has nozzle opening (8a) and with a second nozzle opening (8a`), wherein the nozzle openings (8a, 8a ') in the direction of movement (B) at a distance from each other are directed obliquely towards the top of the sheet, each nozzle opening (8a, 8a') as A gap is formed which extends across the width of the sheet (1) transversely to the direction of movement (B). According to the invention, a first coolant flow channel (6a) runs in the housing (4a) at an angle (α) to the horizontal and a second flow channel (7a) at an angle (β) to the horizontal. The first and second flow channels (6a, 7a) are each formed by an inner side wall (9a, 9a ') and an outer side wall (9c, 9c`), which run plane-parallel and between them the first and second nozzle openings (8a, 8a '). The inner side walls (9a, 9a ') of the first and second flow channels (6a, 7a) can be moved in the vertical direction by means of an adjusting element (11a) in order to adjust the width of the first and second nozzle openings (8a, 8a').
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abkühlen von metallischem Blech, umfassend, eine Rollenbahn mit mindestens einer Transportrolle, die in Kontakt mit dem Blech steht, um das Blech während des Abkühlens in eine Bewegungsrichtung zu bewegen, eine obere Düsenvorrichtung, die in Bewegungsrichtung des Bleches stromab der Transportrolle angeordnet ist, wobei die obere Düsenvorrichtung ein Gehäuse mit mindestens einem Kühlmittel-Einlass, mit einer ersten Düsenöffnung und mit einer zweiten Düsenöffnung aufweist, wobei die Düsenöffnungen in Bewegungsrichtung beabstandet voneinander schräg auf die Oberseite des Bleches gerichtet sind, wobei jede Düsenöffnung als Spalt ausgebildet ist, der sich über die Breite des Bleches quer zur Durchlaufrichtung (D) erstreckt.The invention relates to a device for cooling metallic sheet metal, comprising a roller conveyor with at least one transport roller which is in contact with the sheet metal in order to move the sheet metal in one direction of movement during cooling, an upper nozzle device which is downstream in the direction of movement of the sheet metal the transport roller is arranged, wherein the upper nozzle device has a housing with at least one coolant inlet, with a first nozzle opening and with a second nozzle opening, the nozzle openings being directed obliquely at a distance from one another in the direction of movement toward the top of the sheet metal, each nozzle opening as a gap is formed, which extends across the width of the sheet transverse to the direction of passage (D).
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abkühlen von metallischem Blech in einer Einrichtung mit einer Rollenbahn mit mindestens einer Transportrolle, zum Bewegen des Bleches während des Abkühlens in eine Bewegungsrichtung, wobei das Blech vor dem Abkühlen in einem Industrieofen auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt worden ist.The invention further relates to a method for cooling metal sheet in a device with a roller conveyor with at least one transport roller, for moving the sheet during cooling in one direction of movement, the sheet having been heated to a predetermined temperature in an industrial furnace before cooling.
Unter dem begriff „Blech“ werden Bleche verschiedener Stärken, Bänder oder andere Flachprodukte verstanden. Unter dem Begriff „metallisch“ werden verschiedene Stahlsorten und Nichteisenmetalle, insbesondere Aluminium oder Messing verstanden.The term “sheet metal” means sheets of different thicknesses, strips or other flat products. The term “metallic” means different types of steel and non-ferrous metals, especially aluminum or brass.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet für die Erfindung ist die Wärmebehandlung von Stahl-Grobblechen, die üblicherweise eine Dicke von 2mm bis 250mm haben.An important area of application for the invention is the heat treatment of heavy steel sheets, which usually have a thickness of 2 mm to 250 mm.
Die Bleche werden zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Härten in Wärmebehandlungsanlagen in einem Industrieofen erhitzt und anschließend im Durchlaufverfahren abgekühlt bzw. abgeschreckt. Durch Abkühlen bzw. Abschrecken von erhitztem Stahl lassen sich dessen mechanische Eigenschaften, wie insbesondere Härte oder Zugfestigkeit, gezielt verändern.The sheets are heated in an industrial furnace for heat treatment, in particular for hardening in heat treatment plants, and then cooled or quenched in a continuous process. By cooling or quenching heated steel, its mechanical properties, such as hardness or tensile strength in particular, can be specifically changed.
Häufige Wärmebehandlungsverfahren sind:
- - Erhitzung und Abkühlung von kohlenstoffhaltigen Stahlblechen zur Einstellung einer martensitischen oder bainitischen Härte;
- - Erhitzung und gezieltes Abkühlen von kohlenstoffhaltigen Stahlblechen mit Verzögerung zum Erreichen eines perlitischen Gefüges;
- - Erhitzung und sanftes Abkühlen von kohlenstoffarmen Stahlblechen zum Erreichen eines ferritischen Gefüges;
- - Erhitzung und gestuftes Abkühlen von höher legierten Blechen aus Stahl, Edelstahl, einer Nickelbasislegierung oder andere Nichteisenmetallen.
- - Heating and cooling of carbon steel sheets to set a martensitic or bainitic hardness;
- - Heating and targeted cooling of carbon-containing steel sheets with a delay to achieve a pearlitic structure;
- - Heating and gentle cooling of low-carbon steel sheets to achieve a ferritic structure;
- - Heating and gradual cooling of higher alloy sheets made of steel, stainless steel, a nickel-based alloy or other non-ferrous metals.
Die Grobbleche müssen im Rahmen von Wärmebehandlungen in der Regel sehr schnell und schroff abgekühlt werden. Dazu werden insbesondere Kühlvorrichtungen in Form von Schlitzdüsen eingesetzt, die das Blech über dessen Breite mittels eines flüssigen Abkühlmittels, in der Regel Wasser, schnell abkühlen bzw. abschrecken.As a rule, the heavy plates have to be cooled very quickly and abruptly as part of heat treatments. For this purpose, cooling devices in the form of slot nozzles are used in particular, which rapidly cool or quench the sheet across its width by means of a liquid coolant, usually water.
Beispielsweise wird ein Grobblech, das zunächst auf Austenitisierungstemperatur, typischerweise auf 800°C bis 950°C, erwärmt bzw. erhitzt wurde, im Durchlaufverfahren mit einem Kühlmittel, in der Regel Wasser, mittels Vollstrahldüsen sehr schnell abgekühlt, um ein martensitisches oder bainitisches Gefüge zu erzeugen.For example, a heavy plate, which was initially heated or heated to austenitizing temperature, typically 800 ° C to 950 ° C, is cooled very quickly in a continuous process with a coolant, usually water, using full jet nozzles in order to create a martensitic or bainitic structure produce.
Zum Härten von Stahl-Grobblech werden Ofenanlagen eingesetzt, an die sich eine Durchlauf-Abschreckeinrichtung, auch Durchlaufquette genannt, anschließt. Beim Abkühlvorgang wird in der Regel sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der Bleche auf gleiche Weise abgekühlt. Während der Abkühlung werden die Bleche mittels einer Rollenbahn, die nur untere Transportrollen oder untere und obere Transportrollen aufweisen kann, kontinuierlich in Durchlaufrichtung durch mindestens eine Kühlzone bewegt. Das Blech läuft in der Regel zwischen oberen und unteren Transportrollen, die paarweise in Durchlaufrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind.Furnace systems are used for the hardening of heavy plate steel, followed by a continuous quenching device, also known as a continuous quench. During the cooling process, both the top and the bottom of the sheets are usually cooled in the same way. During the cooling, the sheets are continuously moved in the direction of passage through at least one cooling zone by means of a roller conveyor which can have only lower transport rollers or lower and upper transport rollers. The sheet usually runs between upper and lower transport rollers, which are arranged in pairs at a distance from one another in the direction of passage.
Zur schnellen Abkühlung werden Düsenkörper mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung verwendet. Die schlitzförmige Düsenöffnung wird auch Schlitzdüse genannt. Die Düsenöffnung kann sich über die gesamte Breite des Bleches erstrecken, die beispielsweise 4m betragen kann. Aus der Praxis ist bekannt, drei über die Breite des Bleches in Reihe nebeneinander angeordnete Düsenöffnungen zu verwenden, um das Blech über dessen Breite mit unterschiedlicher Geschwindigkeit oder Intensität und/oder Dauer abschrecken zu können.Nozzle bodies with a slit-shaped nozzle opening are used for rapid cooling. The slot-shaped nozzle opening is also called the slot nozzle. The nozzle opening can extend over the entire width of the sheet, which can be, for example, 4 m. It is known from practice to use three nozzle openings arranged side by side across the width of the sheet in order to be able to quench the sheet across its width at different speeds or intensities and / or durations.
Um bei der Verwendung von Wasser als Kühlmittel zu gewährleisten, dass sich kein Wasserdampf-Film zwischen dem noch sehr heißen Blech und dem nachströmenden Waser ausbilden kann, muss das Kühlwasser mit einem hohen Austrittsimpuls auf das abzuschreckende Blech einwirken. Daher steht das Kühlwasser unter erhöhtem Druck. Ein Wasserdampf-Film würde den direkten Kontakt der Blechoberfläche mit dem Kühlwasser verhindern und die Abschreckgeschwindigkeiten deutlich reduzieren. Dieses Phänomen ist in der Technik als Leidenfrost-Problematik bekannt und betrifft beispielsweise alle Abschreckvorgänge, die mit Hilfe von Wasserbecken durchgeführt werden.In order to ensure that no water vapor film can form between the still very hot sheet and the inflowing water when using water as a coolant, the cooling water must act on the sheet to be quenched with a high exit impulse. The cooling water is therefore under increased pressure. A water vapor film would prevent the sheet metal surface from coming into direct contact with the cooling water and would significantly reduce the quenching speeds. This phenomenon is known in the art as the Leidenfrost problem and affects, for example, everyone Quenching operations that are carried out with the help of water basins.
Zur Abschreckung eines Bleches im Durchlaufverfahren müssen dessen Oberseite und dessen Unterseite gekühlt werden. Daher wird bzw. werden auf jeder Seite des Bleches eine Düsenöffnung bzw. Schlitzdüse oder mehrere über die Breite des Bleches nebeneinander angeordnete Düsenöffnungen bzw. Schlitzdüsen benötigt. Mindestens eine sich über die Breite des Bleches erstreckende Düsenöffnung ist von oben auf die Oberseite des Bleches gerichtet und eine weitere Düsenöffnung wird auf der gegenüberliegenden Seite von unten auf das Blech gerichtet.To quench a sheet in a continuous process, its top and bottom must be cooled. Therefore, one nozzle opening or slot nozzle or a plurality of nozzle openings or slot nozzles arranged next to one another over the width of the sheet is or are required on each side of the sheet. At least one nozzle opening that extends across the width of the sheet is directed from above onto the top of the sheet, and a further nozzle opening is directed onto the sheet on the opposite side from below.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass beim Abkühlen von relativ dünnen Grobblechen mit einer einzigen Schlitzdüse, die in Bewegungsrichtung gerichtet ist, Verbesserungsbedarf besteht, weil sich stromab der Transportrolle eine Strecke undefinierter Wasserbeaufschlagung mit einer unerwünschten Dampfpolsterbildung bildet.In practice it has been shown that there is a need for improvement when cooling relatively thin heavy plates with a single slot nozzle, which is directed in the direction of movement, because a path of undefined water exposure with an undesirable formation of vapor pads forms downstream of the transport roller.
Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Möglichkeit zu schaffen, im Durchlaufverfahren unterschiedlich dicke Blech im Rahmen von unterschiedlichen Wärmebehandlungen auf verschiedene Art und Weise flexibel abzukühlen.The object of the invention is accordingly to provide a possibility of flexibly cooling sheet metal of different thicknesses in the course of different heat treatments in different ways in the continuous process.
Ein wesentlicher Aspekt der Aufgabe ist, dünne Bleche in Durchlaufverfahren optimal abzukühlen.An essential aspect of the task is to optimally cool thin sheets in a continuous process.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by claim 1.
Die erste und die zweite Düsenöffnung verlaufen über die Breite des Bleches parallel. Die Auftreff-Fläche der beiden Kühlmittel-Stahlen ist jeweils rechteckig bzw. linienförmig. Eine Düsenöffnung kann sich über die gesamte Breite des Bleches erstrecken. Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere Düsenöffnungen über die Breite des Bleches quer zu dessen Bewegungsrichtung nebeneinander vorgesehen werden.The first and second nozzle openings run parallel across the width of the sheet. The impact surface of the two coolant steels is rectangular or linear. A nozzle opening can extend over the entire width of the sheet. Within the scope of the invention, a plurality of nozzle openings can also be provided next to one another across the width of the sheet transverse to its direction of movement.
Erfindungsgemäß verlaufen in dem Gehäuse ein erster Strömungskanal unter einem ersten Winkel (
Die Breite des aus den Düsenöffnungen jeweils austretenden Kühlmittelstrahls kann je nach Erfordernis variiert werden. Die inneren Seitenwände der beiden Strömungskanäle sind mittels eines Einstellelements in vertikaler Richtung bewegbar, um die Breite der ersten und zweiten Düsenöffnung, d. h. die Breite des Kühlmittelstrahls in Bewegungsrichtung des Bleches auf einfache Art und Weise auf die jeweils optimale Breite einzustellen.The width of the coolant jet emerging from the nozzle openings can be varied as required. The inner side walls of the two flow channels can be moved in the vertical direction by means of an adjusting element in order to adjust the width of the first and second nozzle openings, i.e. H. adjust the width of the coolant jet in the direction of movement of the sheet to the optimum width in a simple manner.
Im Rahmen der Erfindung ist unterhalb des Bleches eine untere Düsenvorrichtung vorgesehen, die gleich ausgebildet ist wie die obere Düsenvorrichtung und spielbildlich zu der oberen Düsenvorrichtung angeordnet ist, so dass eine erste und eine zweite Düsenöffnung der untere Düsenvorrichtung auf die Unterseite des Bleches gerichtet sind. Somit sich während des Abkühlen von oben und unten des Bleches spiegelbildlich erste bzw. zweite Düsenöffnung auf das Blech gerichtet.In the context of the invention, a lower nozzle device is provided below the sheet metal, which is of the same design as the upper nozzle device and is arranged in a play-like manner with respect to the upper nozzle device, so that a first and a second nozzle opening of the lower nozzle device are directed towards the underside of the sheet metal. Thus, during cooling from the top and bottom of the sheet, the first and second nozzle openings are directed in mirror image onto the sheet.
Auf der Oberseite bzw. der Unterseite des Bleches bildet sind jeweils ein Abkühlbereich mit hohem Wärmeübergang und im Wesentlichen gleichen Abkühlbedingungen aus. Dadurch wird eine optimale Abkühlung der Oberseite und der Unterseite des Bleches erreicht.A cooling area with high heat transfer and essentially the same cooling conditions is formed on the top and bottom of the sheet. This ensures optimal cooling of the top and bottom of the sheet.
Vorzugsweise werden die inneren Seitenwände des ersten und des zweiten Strömungskanals von einem Verteilelement gebildet, welches mit dem Gehäuse mittels des Einstellelements lösbar verbunden ist. Das Verteilelement ist im Querschnitt im Wesentlichen A-förmig und erstreckt sich über die Breite des Gehäuses, welches sich ebenfalls über die Breite der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtung erstreckt.The inner side walls of the first and second flow channels are preferably formed by a distribution element which is detachably connected to the housing by means of the adjusting element. The distribution element is essentially A-shaped in cross section and extends over the width of the housing, which also extends over the width of the upper and lower nozzle device.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Kühlmittel-Einlass ein für das Kühlmittel durchlässiges bzw. durchgängiges Befestigungsmittel zur Verbindung des Einstellelements mit dem Gehäuse befindet. Das Befestigungsmittel, welches sich in dem Kühlmittel-Einlass befindet, kann beispielsweise als Rahmen oder Gitter ausgebildet sein. Das Einstellelement ist zentrisch in dem Kühlmittel-Einlass angeordnet. Das Einstellelement ist vorzugsweise als Einstellschraube ausgebildet, deren Kopf an dem Verteilelement angreift und deren Ende mit dem Befestigungsmittel verbunden ist.An advantageous embodiment is characterized in that there is in the coolant inlet a coolant which is permeable or continuous for the connection of the adjusting element to the housing. The Fastening means, which is located in the coolant inlet, can be designed, for example, as a frame or grid. The adjusting element is arranged centrally in the coolant inlet. The adjusting element is preferably designed as an adjusting screw, the head of which engages the distributing element and the end of which is connected to the fastening means.
Vorteilhafterweise wirkt auf das Einstellelement eine definierte Vorspannung eines Federelements ein. Anders ausgedrückt ist das Einstellelement schwimmend gelagert. Vorzugsweise befindet sich das Federelement zwischen dem Einstellstellelement und dem Befestigungsmittel. Vorzugsweise ist das Federelement als Tellerfeder ausgebildet.A defined bias of a spring element advantageously acts on the adjusting element. In other words, the setting element is floating. The spring element is preferably located between the adjusting actuator and the fastening means. The spring element is preferably designed as a plate spring.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Eingangsbereich des Kühlmittel-Einlasses, d.h. stromauf des Befestigungselements ein Strömungsgleichrichter angeordnet. Der Querschnitt des Kühlmittel-Einlasses ist vorzugsweise kreisförmig. Im Rahmen der Erfindung sind andere Querschnittsformen möglich. Der Strömungsgleichrichter ist im Querschnitt oder von oben betrachtet gitterförmig ausgebildet. Der Strömungsgleichrichter bewirkt die Vergleichmäßigung des Kühlmittel-Volumenstroms über die Breite und zur Vergleichmäßigung der Verteilung des Kühlmittels auf die beiden Strömungskanäle. Im Rahmen der Erfindung können mehrere Kühlmittel-Einlässe über die Breite der Düsenvorrichtung verteilt zum Einleiten des Kühlmediums vorgesehen werden. Zusammen entsprechen die Durchtrittsflächen aller Kühlmittel-Einlässe mindestens der Querschnittsflächen der Strömungskanäle.In a preferred embodiment, in the entrance area of the coolant inlet, i.e. a flow straightener arranged upstream of the fastening element. The cross section of the coolant inlet is preferably circular. Other cross-sectional shapes are possible within the scope of the invention. The flow straightener is designed in the form of a grid in cross section or viewed from above. The flow straightener causes the coolant volume flow to be made more uniform across the width and to equalize the distribution of the coolant over the two flow channels. Within the scope of the invention, a plurality of coolant inlets distributed over the width of the nozzle device can be provided for introducing the cooling medium. Together, the passage areas of all coolant inlets correspond to at least the cross-sectional areas of the flow channels.
Vorzugsweise beträgt die Länge des ersten bzw. zweiten Strömungskanals in Strömungsrichtung des Kühlmittels mindestens das 3fache der Breite des ersten bzw. zweiten Strömungskanals, der sich vorzugsweise bis zu dem Kühlmittel-Einlass erstreckt. Die Breite des ersten bzw. zweiten Strömungskanals entspricht der Breite der ersen bzw. zweiten Düsenöffnung, so dass die Länge des des ersten bzw. zweiten Strömungskanals das 3fache der Breite der ersten bzw. zweiten Düsenöffnung entspricht.The length of the first or second flow channel in the flow direction of the coolant is preferably at least 3 times the width of the first or second flow channel, which preferably extends to the coolant inlet. The width of the first or second flow channel corresponds to the width of the first or second nozzle opening, so that the length of the first or second flow channel corresponds to 3 times the width of the first or second nozzle opening.
Vorzugsweise beträgt die Breite des ersten bzw. zweiten Strömungskanals bzw. die Breite der ersten bzw, zweiten Düsenöffnung zwischen 0,8mm und 3mm.The width of the first or second flow channel or the width of the first or second nozzle opening is preferably between 0.8 mm and 3 mm.
Erfindungsgemäß beträgt der erste Winkel (
Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten bzw. zweiten Düsenöffnung mittels mindestens einer ersten bzw. zweiten Justierschraube justierbar ist, die an der inneren und der äußeren Seitenwand des im Wesentlichen senkrecht zum ersten bzw. zweiten Strömungskanal angreift.A further development of the invention is characterized in that the width of the first or second nozzle opening can be adjusted by means of at least one first or second adjusting screw which engages the inner and the outer side wall of the substantially perpendicular to the first or second flow channel.
Bei einer Länge der Düsenöffnungen zwischen etwa 2,0m und 5,0m quer zur Bewegungsrichtung
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass außen an dem Gehäuse der oberen Düsenvorrichtung zumindest teilweise parallel zum ersten Strömungskanal und gegen die Durchlaufrichtung gerichtet mindestens ein Abweiselement in einem vorgegebenen Abstand zu dem Blech angebracht ist, um das Blech von der Düsenöffnungen abzuweisen und dass sich das Abweiselement wenigstens teilweise über die Breite der Düsenvorrichtung erstreckt.A further advantageous embodiment is characterized in that on the outside of the housing of the upper nozzle device, at least partially parallel to the first flow channel and directed against the direction of flow, at least one deflector element is attached at a predetermined distance from the plate in order to reject the plate from the nozzle openings and the deflecting element extends at least partially across the width of the nozzle device.
Der vorgegebene Abstand zwischen dem Abweiselement und dem Blech muss geringer sein als der Mindestabstand zwischen der erste bzw. zweiten Düsenöffnungen und dem Blech.The predetermined distance between the deflector element and the sheet must be less than the minimum distance between the first and second nozzle openings and the sheet.
Die Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, dass der Abstand der ersten und der zweiten Düsenöffnung zum Blech einstellbar ist.The invention offers the advantageous possibility that the distance between the first and the second nozzle opening from the sheet metal can be adjusted.
Erfindungsgemäß ist die erste Düsenöffnung entgegen der Bewegungsrichtung auf das Blech auf die Stelle
Stromab der zweiten Düsenöffnung befindet sich eine Kühlmittel-Führungsrolle, die in einen vorgegebenen vertikalen Abstand zu der Oberseite des Bleches angeordnet ist, so dass ein, von dem Kühlmittel durchströmbarer Spalt gebildet wird, um zumindest einen Teil des Kühlmittel von der Oberseite des Bleches in Bewegungsrichtung abzuführen.Downstream of the second nozzle opening there is a coolant guide roller which is arranged at a predetermined vertical distance from the top of the plate, so that a gap through which the coolant can flow is formed around at least part of the coolant from the top of the plate in the direction of movement dissipate.
Die Kühlmittel-Führungsrolle kann profiliert sein und Rillen aufweisen, welches das Abführen des Kühlmittel begünstigen, so dass zumindest ein Teil des Kühlmittels über die Oberfläche des Bleches unterhalb einer Kühlmittel-Führungsrolle gezielt abläuft. The coolant guide roller can be profiled and have grooves which promote the removal of the coolant, so that at least some of the coolant runs off specifically over the surface of the sheet below a coolant guide roller.
Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch das folgende Verfahren gelöst:
- Verfahren zum Abkühlen von metallischem Blech in einer Einrichtung mit einer Rollenbahn mit mindestens einer Transportrolle, zum Bewegen des Bleches während des Abkühlens in eine Bewegungsrichtung, wobei das Blech vor dem Abkühlen in einem Industrieofen auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt worden ist, mit den Schritten,
- -Einleiten eines Kühlmittels in den Kühlmittel-Einlass im Gehäuse einer oberen Düsenvorrichtung,
- -Leiten des Kühlmittels durch einen ersten und einen zweiten Strömungskanal zu einer ersten und einer zweiten Düsenöffnung,
- -Abkühlen der Oberseite des Bleches mittels der oberen Düsenvorrichtung, die in Bewegungsrichtung stromab der Transportrolle angeordnet ist, wobei die obere Düsenvorrichtung ein Gehäuse mit mindestens einem Kühlmittel-Einlass und mit einer ersten Düsenöffnung zum Erzeugen eines ersten KühlmittelStrahls und einer zweiten Düsenöffnung zum Erzeugen eines zweiten Kühlmittelstrahls aufweist, wobei die Kühlmittelstrahlen in Bewegungsrichtung beabstandet voneinander schräg auf die Oberseite des Bleches gerichtet sind, wobei jede Düsenöffnung als Spalt ausgebildet ist, der sich über die Breite des Bleches quer zur Bewegungsrichtung erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel im Gehäuse in einem ersten Strömungskanal geführt wird, der unter einem Winkel(
α ) zur Horizontalen verläuft und in einem zweiten Strömungskanal geführt wird, der unter einem Winkel(β ) zur Horizontalen verläuft, dass jeder Strömungskanal eine äußere Seitenwand und eine innere Seitenwand aufweist, die planparallel verlaufen und die erste bzw. zweite Düsenöffnung bilden und dass die inneren Seitenwände des ersten und zweiten Strömungskanals mittels eines Einstellelements in vertikaler Richtung beweglich sind, um die Breite der ersten und zweiten Düsenöffnung einzustellen.
- Method for cooling metallic sheet in a device with a roller conveyor with at least one transport roller, for moving the sheet during cooling in one direction of movement, the sheet having been heated to a predetermined temperature in an industrial furnace before cooling, with the steps,
- Introducing a coolant into the coolant inlet in the housing of an upper nozzle device,
- Directing the coolant through a first and a second flow channel to a first and a second nozzle opening,
- Cooling the top of the sheet by means of the upper nozzle device, which is arranged downstream of the transport roller, the upper nozzle device having a housing with at least one coolant inlet and with a first nozzle opening for generating a first coolant jet and a second nozzle opening for generating a second Has coolant jet, wherein the coolant jets are directed at a distance from each other obliquely towards the top of the sheet, each nozzle opening is designed as a gap which extends across the width of the sheet transverse to the direction of movement, characterized in that the coolant in the housing in a first Flow channel is guided, which is at an angle (
α ) runs to the horizontal and is guided in a second flow channel, which is at an angle (β ) to the horizontal runs that each flow channel has an outer side wall and an inner side wall, which run plane-parallel and form the first and second nozzle openings and that the inner side walls of the first and second flow channels are movable in the vertical direction by means of an adjusting element by the width the first and second nozzle opening.
Im Rahmen der Erfindung wird im Regelfall auch die Unterseite des Bleches abgekühlt, indem auf die Unterseite des Bleches erste und zweite Düsenöffnungen einer unteren Düsenvorrichtung gerichtet sind, die gleich aufgebaut ist wie die obere Düsenvorrichtung.In the context of the invention, the underside of the sheet is generally also cooled, in that first and second nozzle openings of a lower nozzle device, which has the same structure as the upper nozzle device, are directed onto the underside of the sheet.
Vorzugsweise beträgt der Vordruck des Kühlmittels am Kühlmittel-Einlass etwa 2bar bis 8bar, d.h. es handelt sich um ein Hochdruckabschreckverfahren.The admission pressure of the coolant at the coolant inlet is preferably approximately 2 bar to 8 bar, i.e. it is a high pressure quenching process.
Im Rahmen der Erfindung werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
- - Primäres Abkühlen der Oberseite des Bleches, indem der erste Kühlmittelstrahls aus der ersten Düsenöffnung entgegen der Durchlaufrichtung auf die Kontaktstelle (
X ) der Transportrolle mit dem Blech gerichtet wird, - - Nachkühlen der Oberseite des Bleches, indem der zweiten Kühlmittelstrahl aus der zweiten Düsenöffnung in Bewegungsrichtung auf die Oberseite des Bleches gerichtet wird, Abführen des Kühlmittels von der Oberseite des Bleches in Bewegungsrichtung mittels einer Kühlmittel-Führungsrolle, die mit vertikalem Abstand zu der Oberseite des Bleches stromab der zweiten Düsenöffnung angeordnet ist.
- - Primary cooling of the top of the sheet by the first coolant jet from the first nozzle opening against the direction of flow onto the contact point (
X ) the transport roller is straightened with the sheet, - - After cooling the top of the sheet by directing the second coolant jet from the second nozzle opening in the direction of motion onto the top of the sheet, removing the coolant from the top of the sheet in the direction of motion by means of a coolant guide roller which is at a vertical distance from the top of the sheet is arranged downstream of the second nozzle opening.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawings.
Es zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer oberen oder unteren Düsenvorrichtung; -
2 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine obere Düseneinrichtung.
-
1 a schematic representation of a longitudinal section through an inventive device with an upper or lower nozzle device; -
2nd shows a schematic representation of a longitudinal section through an upper nozzle device.
In
Eine nicht dargestellte Rollenbahn weist eine Vielzahl von Transportrollen auf, die in Bewegungsrichtung des Bleches einen Abstand relativ zueinander aufweisen. In
Die obere Transportrolle
Die obere und die untere Transportrolle (
Eine obere Düsenvorrichtung
Die untere Düsenvorrichtung
Die obere und untere Düseneinrichtung bildet die erste Kühlmittel-Beaufschlagszone für das Grobblech nach dessen Austritt aus dem Industrieofen.The upper and lower nozzle devices form the first coolant application zone for the heavy plate after it has left the industrial furnace.
Wie in
Im Gehäuse
Die Strömungskanäle
Folglich ist der von dem Kühlmittel durchströmbare freie Durchtrittsquerschnitt von jedem Strömungskanal
Die innere Seitenwand
Die erste Düsenöffnung
Der erste Winkel
Die Länge des ersten bzw. zweiten Strömungskanals
Die Breite des ersten bzw. zweiten Strömungskanals
Sämtliche Düsenöffnungen
Die Düsenöffnungen
Die inneren Seitenwände
Das Einstellelement
Im Eingangsbereich des Kühlmittel-Einlasses
Der Querschnitt des Kühlmittel-Eintritt
Auf das Einstellelement
Mittels des Einstellelements
Die Breite der ersten bzw. zweiten Düsenöffnung
Die Düsenöffnungen erstrecken sich quer zur Bewegungsrichtung des Bleches und können mehrere Meter lang sein. Bei einer Länge der Düsenöffnungen zwischen etwa 2,0m und 5,0m quer zur Bewegungsrichtung
Außen an dem Gehäuse
In der Regel beträgt der Abstand zwischen der ersten 8a, 8b bzw. zweiten Düsenöffnung
Die erste Düsenöffnung
Die zweite Düsenöffnung
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei dünnen Grobblechen eine gezielte Abkühlung des Bleches direkt hinter dem Transportrollen-Paar
Durch die zweite Düsenöffnung kann auf konstruktiv einfache Art und Weise eine Nachkühlung erfolgen, die ansonsten mit gesonderte Kühleinrichtung erfolgen müsste.After-cooling can take place in a structurally simple manner through the second nozzle opening, which would otherwise have to be carried out with a separate cooling device.
Stromab der zweiten Düsenöffnung ist eine Kühlmittel-Führungsrolle
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft zu verstehen. Merkmale oder Verfahrensschritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, können auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Verfahrensschritten anderer beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.The embodiments described above are to be understood as examples. Features or method steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or method steps of other described exemplary embodiments without leaving the scope of protection of the patent claims.
Die Merkmale, welche zusammen mit anderen Merkmalen beschrieben sind, definieren unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung.The features, which are described together with other features, independently of whether they are disclosed in the description, the claims, the figures or otherwise, also individually define essential components of the invention.
Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungen möglich. So kann das Einstellelement anders ausgebildet sein, als das Aufführungsbeispiel.Modifications are possible within the scope of the invention without further notice. So the setting element can be designed differently than the exemplary embodiment.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „aufweisend“ keine Bauteile oder Elemente ausschließt, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen keine Beschränkung darstellen und dass „ein“ oder eine“ eine Vielzahl einschließt.Finally, it is pointed out that the term “having” does not exclude components or elements, that reference signs in the claims do not represent any restriction and that “a” or “a” includes a large number.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- Blechsheet
- 1a, 1b1a, 1b
- Oberseite, Unterseite des BlechesTop, bottom of the sheet
- 2a, 2b2a, 2b
- Obere bzw. untere TransportrolleUpper or lower transport roller
- 3a, 3b3a, 3b
- Obere bzw. untere DüsenvorrichtungUpper or lower nozzle device
- 4a, 4b4a, 4b
- Gehäuse der oberen bzw. unteren Düsenvorr.Upper and lower nozzle housing.
- 5a, 5b5a, 5b
- Kühlmittel-Einlass der oberen bzw. unten DüsenvorrichtungCoolant inlet of the upper or lower nozzle device
- 6a, 6b 6a, 6b
- erster Strömungskanal der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtungfirst flow channel of the upper and lower nozzle device
- 7a, 7b7a, 7b
- zweiter Strömungskanal der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtung.second flow channel of the upper and lower nozzle device.
- 8a, 8a',8b, 8b`8a, 8a ', 8b, 8b`
- erste bzw. zweite Düsenöffnung der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtungfirst and second nozzle openings of the upper and lower nozzle devices
- 9a, 9a', 9b, 9b`9a, 9a ', 9b, 9b`
- innere Seitenwand des ersten bzw. zweiten Strömungskanals der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtunginner side wall of the first and second flow channels of the upper and lower nozzle device
- 9c, 9c', 9d, 9d'9c, 9c ', 9d, 9d'
- äußere Seitenwand des ersten bzw. zweiten Strömungskanals der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtungouter side wall of the first and second flow channels of the upper and lower nozzle device
- 10a, 10b10a, 10b
- Verteilelement der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungDistribution element of the upper and lower nozzle device
- 11a, 11b11a, 11b
- Einstellelement der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungAdjustment element of the upper or lower nozzle device
- 12a, 12b12a, 12b
- Befestigungselement der oberen bzw. unteren Düsenvorrichtung Befestigungselement der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungFastening element of the upper and lower nozzle device Fastening element of the upper and lower nozzle device
- 13a, 13b13a, 13b
- Federelement der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungSpring element of the upper and lower nozzle device
- 14a, 14a', 14b, 14b`14a, 14a ', 14b, 14b'
- Justierschraube der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungAdjusting screw of the upper and lower nozzle device
- 15a, 15b15a, 15b
- Strömungsgleichrichter der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungFlow straightener of the upper and lower nozzle device
- 16a, 16b16a, 16b
- Abweiselement der der oberen bzw. unteren DüsenvorrichtungDeflection element of the upper or lower nozzle device
- 17a, 17b17a, 17b
- Kühlmittel-FührungsrolleCoolant guide roller
- 18a, 18b18a, 18b
- Spalt zwischen Kühlmittel-Führungsrolle u. Blech Gap between coolant guide roller u. sheet
- BB
- Bewegungsrichtung des BlechesDirection of movement of the sheet
- RR
- Richtung des KühlmittelstrahlsDirection of the coolant jet
- XX
- Blech-Kontaktstelle der TransportrolleSheet contact point of the transport roller
- αα
- erster Winkel des ersten Strömungskanalsfirst angle of the first flow channel
- ββ
- zweiter Winkel des zweiten Strömungskanalssecond angle of the second flow channel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2015/075041 A1 [0014]WO 2015/075041 A1 [0014]
Claims (15)
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EP20153427.8A EP3686291B1 (en) | 2019-01-25 | 2020-01-23 | Apparatus and method for cooling metallic sheet |
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-
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- 2020-01-23 EP EP20153427.8A patent/EP3686291B1/en active Active
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Also Published As
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