DE2102614B2 - Vorrichtung zum kuehlen eines sich waagerecht bewegenden metallstreifens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines sich waagerecht bewegenden Metallstreifens mittels laminarer Kühlwasserstrahlen, bestehend aus einer Anzahl von in Bewegungsrichtung des Metallstreifens hintereinander und quer zum Metallstreifen angeordneten Wasserkästen, von denen jeder eine große Anzahl von aufwärts gerichteten, parallelen und auf gleiche Abstände verteilten Kühlmittel-Auslaßöff- ss nungen aufweist.

Derartige Kühlvorrichtungen werden häufig in Warmbandwalzwerken eingesetzt. Vordem Aufhaspeln nach dem Auswalzen wird das Band bzw. der Metallstreifen zunächst um mehrere Hundert ⁰C abgekühlt, wozu eine Besprühung mit Kühlwasser an der Ober- und Unterseite des Metallstreifens erfolgt.

Das Besprühen des sich bewegenden Bands mit Kühlwasser von seiner Unterseite her erfolgt mit Hilfe einer großen Anzahl von aufwärts gerichteten Kühlwasscr drüsen, welche eine möglichst gleichmäßige Kühlung gewährleisten sollen. Um diese Kühlung mit geringstmöL'lichem Kostenaufwand durchzuführen und Belästigungen durch unter hohem Druck herumspritzendes Kühlwasser zu vermeiden, wird das Kühlwasser von unten in Form von Strahlen auf das Band gesprüht, welche nur einen niedrigen Förderdruck besitzen. Hierdurch ergibt sich aber die ernstliche Schwierigkeit der gleichmäßigen Verteilung der Kühlwasserstrahlen über die Bandoberfläche. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß es sehr wohl möglich ist, eine gleichmäßige Verteilung der Strahlen dadurch zu erreichen, daß die Wasserkästen mit äußerst hoher Präzision gefertigt werden und außerdem innerhalb der Wasserkästen eine beträchtliche Drosselung und ein Druckabfall des mit sehr hohem Druck in die Wasserkästen einströmenden Kühlwassers erfolgt. Ein solches System hat jedoch den Nachteil sehr hoher Anschaffungs- und Betriebskosten. Außerdem ist eine derartige, mit hoher Präzision gefertigte Vorrichtung sehr empfindlich.

Eine Vorrichtung zum Kühlen der eingangs bezeichneten Gattung ist aus der US-PS 34 79 853 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind oberhalb des Metallstreifens eine Anzahl von Siphonrohren angeordnet, aus denen laminare Kühlwasserstrahlen austreten und die Oberseite des Metallstreifens beaufschlagen. Unterhalb des Metallstreifen sind an der Oberseite einer Hauptleitung eine Anzahl von rohrförmigen Sprühköpfen angeordnet, durch die das Kühlwasser unter hohem Druck austritt. Diese Sprühköpfe müssen gesondert gefertigt und auf der Hauptleitung parallel zueinander angebracht werden. Da die Anordnung der rohrförmigen Sprühköpfe nebeneinander nur eine begrenzte Anzahl erlaubt, ist ein unter hohem Druck stehender, sich zerteilender Sprühstrahl notwendig, um eine große Fläche des Metallstreifens mit Kühlwasser zu beaufschlagen. Zum Schutz für die hervorstehenden Sprühköpfe gegen Beschädigungen sind gesonderte Schutzschienen vorgesehen, da schon leichte Verformungen eine ungleichmäßige Kühlung des Metallstreifens nach sich ziehen, so daß diese Vorrichtung konstruktiv zu aufwendig ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen der eingangs bezeichneten Gattung so weiterzubilden, daß sie einfach und wirtschaftlich gefertigt werden kann, daß sie mit niedrigen Wasserdrücken arbeitet und gegenüber Beschädigungen weitgehend unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Oberseite jedes Wasserkastens eine aufrecht stehende, beidseitig plane Leiste vorgesehen ist, in der quer zur Längsrichtung der Wasserkästen von diesen ausgehende und Kühlmittel-Auslaßöffnungen darstellende Bohrungen angeordnet sind.

Dadurch, daß im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung zum Kühlen eine massive, plane Leiste vorgesehen ist, kann mit einfachen Mitteln eine sehr kompakte Vorrichtung zum Kühlen wirtschaftlich gefertigt werden. Diese Vorrichtung zum Kühlen ist gegenüber Beschädigungen weitgehend unempfindlich, so daß gesonderte Schutzeinrichtungen überflüssig sind. Die Anordnung von Bohrungen in der Leiste gestattet es, mit niedrigen Kühlwasserdrücken zu arbeiten, da auf diese Weise eine Vielzahl von Kühlmittel-Auslaßöffnungen auf engem Raum nebeneinander angeordnet sein können, so daß der für einen breit gefächerten Sprühstrahl notwendige ,hohe Druck überflüssig ist. Schließlich gewährleistet die Anordnung der Bohrungen in der Leiste gleichmäßig dichte und parallele Kühlmittelstrahlen, da eine Beschädigung der gebohr-

ten Kühlmittel-Auslaßöffnungen nicht vorkommen kann.

Aus der US-PS 20 95 430 ist es /war bekannt. Kühlmittel-Auslaßöffnungen in der Form von Bohrungen vorzusehen. Jedoch handelt es sich hierbei um eine Vorrichtung zum Kühlen mit Luft, bei der völlig andere technologische Gegebenheiten zu beachien sind als bei einer Vorrichtung zum Kühlen mit unter niedrigem Druck stehenden Kühlwasserstrahlen. Darüber hinaus sind die Bohrungen bei dieser bekannien Vorrichtung zum Kühlen in einer Rohrwand angebracht und nicht in einer planen Leiste.

Eine sehr kostensparende Konstruktion ergibt sich insbesondere dann, wenn in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung jeder Wasserkasten zusammen mit der pianen Leiste aus einem einstückigen Gußstück besteht. Ein solches Gußstück besitzt den weiteren Vorteil, daß es auf einfache Weise korrosionsbeständig hergestellt werden kann. Bereits eine Ausführungsform in normalem Gußeisen bzw. Grauguß ermöglicht beim Betrieb der Kühlanlage eine beträchtlich längere Lebensdauer als eine Schweißkonstruktion aus normalem Stahl.

In der Regel wird das Kühlwasser am einen Ende der Wasserkasten zugeführt. Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers ergibt sich in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung auf besonders einfache Weise dann, wenn sich innerhalb des Wasserkastens über dessen Gesamtlänge hinweg ein Speiserohr für das Kühlwasser erstreckt, das an auf gleiche Abstände voneinander verteilten Stellen mit Querbohrungen versehen ist. Diese Querbohrungen gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers nach Menge und Strömungsrichtung in die Auslaßöffnungen. Wenn das Kühlwasser nur an einem Ende der Wasserkästen zugeführt wird, ist das Speiscrohr am anderen Ende verschlossen.

Insbesondere dann, wenn diese Querbohrungen sehr klein ausgebildet sind, wirft diese Verteilung keine Schwierigkeiten auf. Jedoch wird dadurch der Strömungswiderstand des Kühlwassers beim Durchströmen der Querbohrungen erhöht. Werden die Querbohrungen aber größer ausgebildet, so nimmt zwar der Widerstand ab, jedoch strömt das Kühlwasser in ungleichmäßiger Menge mit hoher Geschwindigkeit und, was noch nachteiliger ist, in ungleichen Richtungen aus diesen Bohrungen aus, so daß das Kühlwasser auch ungleichmäßig auf die Auslaßöffnungen verteilt wird. Wenn jedoch in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Querbohrungen jeweih unter einem anderen Winkel gegenüber der Achse des Speiserohrs in den Wasserkasten münden und der jeweilige Winkel eine Richtungskomponente entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kühlwassers im Speiserohr in der betreffenden Zone erhält, wobei dieser Winkel fortschreitend weniger von 90° abweicht, so ist es auch bei Anwendung größerer Querbohrungen im Speiserohr möglich, eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die Auslaßöffnungen zu erreichen.

Dieser Ausströmwinkel der Querbohrungen kann experimentell dadurch ermittelt werden, daß man das Kühlwasser aus dem Speiserohr ausströmen läßt, ohne daß der Wasserkasten um das Speiserohr herum angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Ausströmwinkel des Kühlwassers aus den Querbohrungen variiert und hierbei der Fall ermittelt werden, in welchem das Kühlwasser aus allen Querbohrungen in zueinander paralleler Richtung senkrecht zur Achse des Speiserohrs ausströmt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige aufwendige Versuche überflüssig sind, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Rück warts-Abweichwinkel der Mündung jeder Querbohrung im Bogenmaß ausgedrückt dem Quotienten der kombinierten Fläche der betreffenden Querbohrung und aller nachgeschalteten Querbohrungen, dividiert durch die Quersehniusfläche des Speiserohrs entspricht. Wenn die betreffenden Winkel auf diese Weise berechnet werden, können die Querbohrungen jeweils unter dem berechneten Winkel gebohrt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

I" i g. 1 eine Draufsicht auf das Speiseende eines Wasserkastens der Vorrichtung zum Kühlen, F i g. 2 einen Längsschnitt gemäß Linie 11-11 in F i g. i.

F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie 111-111 in F ι g. 2 und

F i g. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Ausschnitt gemäß Kreis IV in F i g. 2.

In den Figuren sind einander entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein aus Gußeisen bzw. Grauguß bestehender Wasserkasten 1 vorgesehen, an dessen Oberseite einstückig eine Leiste 2 angegossen ist. weiche sich praktisch über die Gesamtlänge des Wasserkastens 1 hinweg erstreckt. Die Leiste 2 ist unter einem kleinen Winkel gegenüber der Lotrechten angeordnet. Die Leiste 2 wird von einer beträchtlichen Anzahl von parallelen Kanälen bzw. Bohrungen 3 durchsetzt, über welche das Kühlwasser in Aufwärtsrichtung ausströmt.

Das Kühlwasser wird in das Innere des Wasserkastens über ein Speiserohr 4 aus rostfreiem Stahl zugeführt, aus welchem das Wasser über öffnungen bzw. Querbohrungen 5 in das Innere des Wasserkastens 1 einströmt.

Die ganze Konstruktion ist zusätzlich durch eine Anzahl von Versteifungsstegen 6 versteift, welche sich zwischen der Leiste 2 und dem übrigen Aufbau des Wasserkastens 1 erstrecken.

Das Speiserohr 4 ist durch Schweißen an einem rohrförmigen Teil 7 des Gußstücks am Wasserkasten 1 befestigt. Dieser rohrförmige Teil 7 ist mit einem Flansche versehen.

Die Querbohrungen 5 münden unter einem von 90° abweichenden Winkel gegenüber der Achse des Speiserohrs 4. Hierdurch erhalten die aus den Querbohrungen 5 ausströmenden Wasserstrahlen einen Impuls, der eine entgegengesetzt zur Strömungsrichlung des Kühlwassers im Speiserohr 4 gerichtete Bewegungskomponente besitzt.

Zum Ende des Speiserohrs 4 hin sind die Querbohruiigen S in stärkerem Maß senkrecht zur Speiserohr-Wand angeordnet. Der Detailausschnitt IV in F ig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab am Beispiel einer der Querbohrungen die Art und Weise der Ausbildung dieser Querbohrungen. Zunächst werden nämlich die Bohrungen auf normale Weise senkrecht zur Wand des Speiserohrs 4 gebohrt, worauf in jede dieser Bohrungen ein Bolzen 9 eingesetzt wird. Der konische, mit seinem dickeren Ende nach oben gerichtete Bolzen 9 wird nunmehr in Richtung des Pfeils gemäß F i g. 4 in solchem AuMViaL' geneigt bzw. verkantet, daß die Wand der Bohrung derart verforml wird, daß sich die Bohrungsachse in die gewünschte Richtung erstreckt. Indem zuerst Kühlwasser durch das Speiserohr 4 hindurchgeleitet wird und die Winkel gemessen werden, unter

welchen die Wassersirahlen über die verschiedenen Querbohrungen 5 aus dem Speiserohr 4 austreten, kann ohne weiteres bestimmt werden, in welchem Ausmaß der Richtungsverlauf der Querbohrungen 5 durch Verformung mittels des Bolzens 9 korrigiert werden muß. Diese Korrektur besteht darin, daß die Bolzen über einen Winkel verkantet bzw. geneigt werden, der, in Bogenmaß gemessen, dem Quotienten der Impulse, welchen die ausströmenden Kühlerwasserstrahlen besitzen wurden, wenn sie das Speiserohr genau in Richtung der Querbohrungen verlassen wurden, dividiert durch die Impulse in Längsrichtung für jeden Kühlwasserstrahl entspricht. Dies entspricht dem Quotienten der Summe der kombinierten Flächen jeder Querbohrung sowie aller stromabwärts nachgeschalteten Querbohrungen zusammen, dividiert durch die Querschnittsfläche des Speiserohrs.

Es hat sich herausgestellt, daß es unter Verwendung einer Vorrichtung zum Kühlen vorstehend beschriebener Art mit Hilfe einfacher und kostensparender Mittel möglich ist, eine ziemlich wirksame, gleichmäßige und zuverlässige Kühlung eines Metallstreifens zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen eines sich waagerecht bewegenden Metallstreifens mittels laminarer Kühl- S Wasserstrahlen, bestehend aus einer Anzahl von in Bewegungsrichtung des Metallstreifens hintereinander und quer zum Metallstreifen angeordneten Wasserkästen, von denen jeder eine große Anzahl von aufwärts gerichteten, parallelen und auf gleiche Abstände verteilten Kühlmittel-Auslaßöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite jedes Wasserkastens (1) eine aufrecht stehende, beidseitig plane Leiste (2) vorgesehen ist, in der quer zur Längsrichtung der Wasseikästen (1) is von diesen ausgehende und Kühlmittel-Auslaßöffnungen darstellende Bohrungen (3) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wasserkasten (1) zusammen mit der planen Leiste (2) aus einem einstückigen Gußstück besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Wasserkastens (1) über dessen Gesamtlänge hinweg ein Speiserohr (4) für das Kühlwasser erstreckt, das an auf gleiche Abstände voneinander verteilten Stellen mit Querbohrungen (5) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (5) jeweils unter einem anderen Winkel gegenüber der Achse des Speiserohrs (4) in den Wasserkasten (1) münden und daß der jeweilige Winkel eine Richtungskomponente entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kühlwassers im Speiserohr in der Detreffenden Zone enthält, wobei dieser Winkel fortschreitend weniger von 90° abweicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückwärts-Abweichwinkel der Mündung jeder Querbohrung (5), im Bogenmaß ausgedrückt dem Quotienten der kombinierten Fläche der betreffenden Querbohrung und aller nachgeschalteten Querbohrungen, dividiert durch die Querschnittsfläche des Speiserohres (4) entspricht.

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