DE1501372B2 - Kuehlsystem fuer bandfoermiges, im wesentlichen waagerecht bewegtes walzgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für bandförmiges, im v/esentlichen waagerecht bewegtes Walzgut, mit einer Anzahl von oberhalb des Walzgutes mit nach unten gekehrter Mündung angeordneten, an eine Kühlfüssigkeit heranführende Leitung angeschlossenen Abflußrohren, deren Durchfluß-Querschnitt kleiner als der der Leitung ist, und aus denen die Kühlfüssigkeit im wesentlichen in laminarer Strömung austritt.

Für das Kühlen von gewalzten Profilen oder Blechen ist es bekannt, das Kühlwasser durch Syphonwirkung aus einem Vorratsbehälter bzw. Sammelrohr auf das Walzgut abzugeben. Hierbei werden an den Behälter bzw. das Sammelrohr angeschlossene Syphonrohre mit nach unten gekehrter Mündung benutzt, die oberhalb des Walzgutes enden, deren Durchflußquerschnitt kleiner als der der Sammelleitung od. dgl. ist und aus denen die Kühlflüssigkeit im wesentlichen unter atmosphärischem Druck und in laminarer Strömung austritt. Dieses in vielen Walzwerken benutzte Kühlsystem hat aufgrund des Syphonprinzips den grundlegenden Nachteil, daß ein schnelles An- und Abstellen des Kühlwasserflusses nicht möglich ist. Wenn nämlich zum Abstellen des Kühlwassers dessen Zufluß zur heranführenden Sammelleitung gesperrt wird, dann läuft immer noch solange Wasser aus den Abflußrohren hinaus, bis der Pegel in der Sammelleitung unter das Niveau der Anschlußenden der Abflußrohre abgesunken ist. Umgekehrt muß zum Wiederanstellen zunächst ein erhebliche Wassermenge zugeführt werden, bevor die Syphonwirkung eintritt.

Es ist in der Vergangenheit viel Mühe darauf verwendet worden, den geschilderten Nachteil zumindest teilweise zu beseitigen. So ist in der DT-PS 14 27 912 eine Möglichkeit vorgeschlagen worden, das Steuerungsverhalten eines Syphon-Kühlsystems zu verbessern. Bei diesem Vorschlag handelt es sich ebenso wie beim Stand der Technik um ein statisches Gefällesystem, bei dem das Kühlwasser aus einer unter Atmosphärendruck stehenden Flüssigkeitskammer mit einstellbarem Niveau unter natürlichem Gefälle zunächst in ein Sammelrohr, von dort in seitlich angesetzte Abgaberohre und schließlich in Syphonrohre fließt, deren Krümmungs-Scheitelpunkt tiefer liegt als die Flüssigkeitssäule im Sammelrohr.

Zum Anstellen und Absperren des Kühlwasserstromes dienen nach diesem Vorschlag Ventile in der Verbindungsleitung zwischen der Flüssigkeitskammer und dem Sammelrohr sowie Ventile in Überlaufrohren der Flüssigkeitskammer. Auf diese Weise wird zwar eine schnellere Unterbrechung des Kühlwasseraustritts gegenüber dem Stand der Technik erreicht, jedoch ist hierzu ein erheblicher apparativer Aufwand notwendig und es steht zu befürchten, daß beim Wiedereinschalten des Kühlwasserstromes Regelschwierigkeiten bzw. -Verzögerungen auftreten.

Auch der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Nachlaufen von Wasser nach dem Absperren zu verringern und die Zeit zwischen Kühl-Befehl und Beginn des Kühlwasseraustritts zu verkürzen.

Bei einem Kühlsystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an die Leitung angeschlossene Ende jedes Abflußrohres über eine Drosselstelle, deren Durchlaß-Querschnitt kleiner als der des Abflußrohres selbst ist, mit dem Innenraum der Leitung verbunden und daß in der Leitung vor der Drosselstelle im Kühlbetrieb ein Überdruck vorhanden ist.

Diese Lösung unterscheidet sich vom Stand der Technik völlig insoweit, als auf das dort und auch auf das in dem genannten Vorschlag verwendete Syphonprinzip verzichtet wird. Durch den Überdruck-Betrieb wird eine dynamische und wirklich schnelle Flüssigkeitssteuerung möglich. Dabei ist der in der Zuführleitung herrschende Druck in weiten Grenzen unkritisch und hat keinen wesentlichen Einfluß auf die Kühlfüssigkeits-Abgabemenge an der Mündung der Abflußrohre pro Zeiteinheit. Beim öffnen eines Absperrventils von der Zuführleitung tritt sofort ein laminarer Flüssigkeitsstrom aus den Mündungen der Abflußrohre heraus, und der Absperrvorgang verläuft ähnlich spontan.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einiger in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele näher erläutert. In.den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den mittleren Teil eines Kühlsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;

F i g. 2 ein Schnitt gemäß der Linie H-II der F i g. 1;

Fig.3 eine schematische Ansicht einer Leitung und eines Abflußrohrs gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.4 ein Axialschnitt durch ein Abflußrohr der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform; und

Fig.5 ein Axialschnitt durch eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Kühlungsanordnung weist eine rohrförmige Leitung 12 auf, die sich in waagerechter Lage quer über die ganze Breite der Walzgutbahn erstreckt. Die Leitung ist mit einem kurzen senkrechten Anschlußrohr 13 versehen, dessen Ende durch bei 15 miteinander verschraubte Abschlußplatten 14 abgedeckt ist.

Längs der Leitung 12 sind an dieser eine Reihe von mit Abstand voneinander angeordneten Abflußrohren 16 von umgekehrter U-Form vorgesehen, von denen nur zwei in F i g. 1 gezeigt sind. Es ist jedoch ersichtlich, daß weitere Rohre 16 an gegenüberliegenden Seiten der senkrechten Mittelebene der Leitung abwechselnd angeordnet sind.

Jedes Abflußrohr 16 ist an seinem einen Ende an der Leitung 12 an deren höchstem Punkt angeschweißt und erstreckt sich in einem Bogen von der Leitung nach oben, bevor es in einem gerade nach unten gerichteten Abschnitt etwas unterhalb der Leitung endet. Die Abflußrohre 16 stehen mit der Leitung 12 über Drosselstellen 17 in Verbindung. Ein Ende der Leitung ist an eine Wasserzuführungsleitung angeschlossen, die mit einem nichtgezeigten Ventil zur Regelung des Wasserzuflusses versehen ist. Andererseits kann die Leitung auch mit der Wasserzuführungsleitung über das Rohr 13 verbunden sein. In diesem Falle sind die Enden der Leitung durch Platten abgeschlossen, so daß, falls erforderlich, das Innere der Leitung von den Enden aus zugänglich ist.

Im Betrieb wird unter Druck stehendes Kühlwasser der Leitung 12 zugeführt und füllt diese vollständig aus. Das Wasser strömt dann durch die Drosselstellen 17 und durch die Abflußrohre 16, bevor es von den Enden dieser Rohre nach unten auf das sich unter ihm bewegende Material ausfließt. Aufgrund der Drosselstellen 17 ist der in den Abflußrohren 16 an deren Verbindungsstellen mit der Leitung 12 herrschende Druck im Verhältnis zum Druck innerhalb der Leitung 12 klein. Das Abflußrohr 16 ist so ausgebildet, daß das Kühlwasser von seinem unteren Ende in einem ununterbrochenen Strahl von geringer Geschwindigkeit auf das sich bewegende Material herabströmt. Mit anderen Worten gesagt, trifft das Wasser auf das Material in einem kontinuierlichen Strom auf und ist nicht in Wasserteilchen unterteilt. Das Wasser wird daher auf dem sich bewegenden Material in Form einer kontinuierlichen Schicht mitgeführt, wodurch verhindert wird, daß sich zwischen dem Material und dem Wasser eine Zwischenschicht aus Dampf bildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel endet zum Erreichen dieser wünschenswerten Wirkung der gerade Abschnitt jedes Abflußrohres 16 18 cm unterhalb der Achse der Rohrleitung 12, wobei sich das Material etwa 1,2 bis 1,5 m unterhalb der Abflußrohre entlangbewegt. Der Außendurchmesser der Abflußrohre 16 beträgt 27 mm und die Wandstärke der Rohre beträgt etwa 4 mm.

Die Menge des dem Material zugeführten Wassers kann einfach durch Änderung des Wasserzuflusses zur Rohrleitung 12 geregelt werden. Wenn der Zufluß abgestellt wird, hört das Ausströmen von Kühlwasser praktisch sofort auf, wobei die Rohrleitung 12 und die dieser benachbarten Teile des Rohrs 16 mit Wasser gefüllt bleiben. In ähnlicher Weise wird ein Wiederanstellen des Wasserzuflusses fast augenblicklich zu einem Ausfluß von Wasser aus den Abflußrohren führen, da nur diejenigen Teile dieser Rohre wieder mit Wasser gefüllt werden müssen, die sich beim Abstellen des Wasserzuflusses entleert hatten. Auf diese Weise läßt sich also eine praktisch sofort wirksame und fast stufenlose Regelung des über das System zugeführten Kühlwassers erreichen.

Das Wasser tritt aus den Abflußrohren 16 nicht aufgrund von Syphonwirkung aus, sondern aufgrund des in der Rohrleitung herrschenden Druckes. Aus diesem Grunde ist die Kühlwassermenge einstellbar. Die Abflußrohre 16 erstrecken sich zunächst von der Leitung nach oben, um sicherzustellen, daß diese sich beim Abstellen des Wasserzuflusses nicht entleeren kann; der halbkreisförmige Bogen gewährleistet eine unter Berücksichtigung der Richtungsänderung weitmöglichst glatte Strömung des Wassers.

Die Rohrleitung 22 der Fig.3 ähnelt im allgemeinen der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Leitung und ist in der gleichen Weise mit einer unter Druck stehenden Wasserzuflußleitung über ein Ventil verbunden. Eine Reihe von in Längsrichtung der Leitung mit Abstand voneinander angeordneten Abflußrohren 23 ist an der Leitung vorgesehen. Wie dargestellt, ist jedes der Rohre 23 senkrecht in der senkrechten Mittelebene der Leitung 22 angeordnet; die oberen Enden dieser Rohre liegen oberhalb der waagerechten Mittelebene der Leitung.

Wie in F i g. 4 gezeigt, hat jedes der Abflußrohre eine zylindrische Außenwand 24, die an ihrer in der in F i g. 3 gezeigten Einbaustellung des Rohres oben liegenden Stelle mit einer Drosselstelle 25 versehen ist. Anschließend an die Drosselstelle 25 ist eine kurze Ausbreitungszone 26 vorgesehen, die zu einer Strömungsausrichtungseinrichtung 27 führt, welche sich über den größeren Teil der Länge des Rohrs 23 erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht diese Einrichtung aus einer Anzahl von Rohren, die einen erheblich kleineren Durchmesser als das Rohr 23 haben und parallel zu dessen Achse angeordnet sind. Es können aber auch andere Ausrichtungseinrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Leitbleche. Anschließend an die Strömungsausrichtungseinrichtung 27 befindet sich am Austrittsende des Abflußrohres 23 eine konvergierende Düse 28, in welcher das durch die verschiedenen öffnungen der Ausrichtungseinrichtung hindurchströmende Wasser zusammengefaßt wird, und aus welcher das Wasser in einem etwas konvergierenden Strom austritt.

Die Leitung 22 ist so angeordnet, daß sich die unteren Enden der Abflußrohre 23 in einem solchen Abstand über dem zu kühlenden Material befinden, daß die aus ihnen austretenden Kühlmittelstrahlen vor ihrem Auftreffen auf das Material die Form eines kontinuierlichen Strahls beibehalten. Die Düsen 28 können dabei etwa 1,50 m oberhalb der Bewegungsbahn des Materials

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angeordnet sein, damit die Strömung laminar bleibt, wobei angenommen ist, daß die Durchflußmenge 25 Liter je Minute oder weniger beträgt und der Durchmesser des Strahls nahe des Materials 7,5 mm nichfübersteigt. Es ist ersichtlich, daß diese Werte den Werten einer Laminarströmung entsprechen, deren Reynold'sche Zahl nicht größer als 2000 ist. Eine der Laminarströmung ähnliche Strömung, die eine wirkungsvolle Kühlung des Materials ermöglicht, kann jedoch auch mit höheren als den angegebenen Werten erhalten werden.

In einem Ausführungsbeispiel hatte jedes Abflußrohr einen Durchmesser von 2,5 cm und eine Länge von 15 cm. Die Strömungsausrichtungseinrichtung 27 enthielt Rohre mit einer lichten Weite von etwa 6 mm und einer Länge von etwa 10 cm. Der Ausflußdurchmesser der Düse 18 kann etwa 22 mm betragen.

Bei der in Fig.5 gezeigten Ausführungsform ist ebenfalls eine mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnete Leitung mit einer Anzahl von Abflußrohren 23 vorgesehen. In diesem Falle erstrecken sich die Abflußrohre nach oben durch die obere Wand 22A der Rohrleitung und enden etwas oberhalb dieser Wand. Der nach oben über die Wand 22A vorstehende Abschnitt des Rohrs 23 ist von einem halbkugelförmigen, an. der Wand 22A angeschraubten Dom 30 umgeben, der mit Abstand vom oberen Ende des Rohrs 23 angeordnet ist. Eine Anzahl von Öffnungen 31, beispielsweise vier solcher Öffnungen, ist in der Wand 22/4 vorgesehen. Diese Öffnungen dienen als Drosselöffnungen, durch welche Wasser aus der Leitung 22 in das Innere des Doms eintritt und dann in das Abflußrohr 23 gelangt, ohne daß ein zu großer Druckabfall in der Leitung hervorgerufen wird. Das Abflußrohr enthält ebenfalls eine Strömungsausrichtungseinrichtung, die aus Rohren 27 kleinen Durchmessers besteht. An die Strömungsausricritungseinrichtung schließt sich eine Sammlungszone 32 an, der ein kovergierender Abschnitt 33 folgt. Die beim Durchströmen des Wassers durch die Drosselöffnungen 31 hervorgerufene Turbulenz wird beim Durchströmen des Doms und beim Hindurchströmen durch die Ausrichtungseinrichtung beseitigt.

Bei einer gebauten Ausführungsform betrug der Durchmesser der in gleichem Abstand auf einem 10 cm Kreis angeordneten vier Drosselöffnungen 31 4,8 mm. Die Leitung 22 bestand aus einem 10 χ 10 cm Kastenträger, während die Ausrichtungseinrichtung wiederum eine Länge von 10 cm hatte und aus Rohren mit etwa 6 mm lichter Weite gebildet war. Der Auslaßdurchmesser der Abflußrohre 23 war 22 mm.

Vorzugsweise ist der Dom 30 an seinem oberen Ende mit einer nicht gezeigten Eindrückung versehen, deren tiefster Punkt etwas in das obere Ende des Abflußrohres 23 hineinragt. Diese Ausbildung ist für ein glattes Einströmen des Wassers in das Rohr 23 förderlich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

15 Ol 372 Patentansprüche:

1. Kühlsystem für bandförmiges, im wesentlichen waagerecht bewegtes Walzgut, mit einer Anzahl von oberhalb des Walzgutes mit nach unten gekehrter Mündung angeordneten, an eine Kühlflüssigkeit heranführende Leitung angeschlossenen Abflußrohren, deren Durchfluß-Querschnitt kleiner als der der Leitung ist, und aus denen die Kühlflüssigkeit im wesentlichen in laminarer Strömung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Leitung (12; 22) angeschlossene Ende jedes Abflußrohres (16; 23) über eine Drosselstelle (17; 25; 31), deren Durchlaß-Querschnitt kleiner als der des Abflußrohres selbst ist, mit dem Innenraum der Leitung verbunden und daß in der Leitung vor der Drosselstelle im Kühlbetrieb ein Überdruck vorhanden ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abflußrohr (16; 23) die Strömung der Kühlflüssigkeit ausrichtende Einrichtungen vorhanden sind.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausrichtenden Mittel darin bestehen, daß die Abflußrohre (16) sich von der Leitung (12) kreisbogenförmig erstrecken und in senkrecht nach unten gerichteten Abschnitten enden (F ig. 2).

4. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausrichtenden Mittel aus einer Anzahl kleinerer Rohre (27) oder aus Leitblechen bestehen (F i g. 4 und 5).

5. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußrohre (23) die Unterseite der Leitung (22) abgedichtet durchragen und auf ihrer im Innern der Leitung befindlichen Eingangsöffnung eine die Drosselstelle bildende Verengung (25) besitzen.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung (25) düsenförmig gestaltet ist(Fig.4).

7. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Leitung (22) in Verbindung stehende Ende jedes Abflußrohres (23) in einer oberhalb der Leitung angeordneten Kammer (30) endet, die mit der Leitung durch Drosselstellen (31) verbunden ist.

8. Kühlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) als domförmiger Aufsatz ausgebildet ist, der einen eingezogenen Abschnitt aufweist, dessen tiefster Punkt in das obere Ende des Abflußrohres (23) hineinragt.