DE2107664A1

DE2107664A1 - Kuhlvorrichtung zum Kuhlen eines sich praktisch waagerecht bewegenden Metall Streifens bzw Metallbands

Info

Publication number: DE2107664A1
Application number: DE19712107664
Authority: DE
Inventors: Johannes H W Ijmuiden Ouwerkerk (Niederlande)
Original assignee: KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Current assignee: KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1971-02-17
Publication date: 1971-09-02
Also published as: NL156068B; FR2080568A1; NL7002196A; DE2107664B2; DE2107664C3; GB1324044A; FR2080568B1

Description

Kühlvorrichtung zum Kühlen eines sich praktisch waagerecht -

1 bewegenden Metallstreifens bzw. Metallbands

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines sich praktisch waagerecht bewegenden Metallstreifens bzw. Metallbands, mit mehreren Wasserkästen, die über dem Metallband in Bewegungsrichtung desselben hintereinander angeordnet sind und von einer Seite her mit Wasser beschickt werden, wobei jeder Wasserkasten mit einer beträchtlichen Anzahl von Wasserrohren bzw. Siphonrohren versehen ist, die mit seiner Oberseite verbunden sind und sich über einen gekrümmten Zwischenabschnitt in Abwärtsrichtung öffnen.

Kühlvorrichtungen dieser Art werden verbreitet beispielsweise in Anlagen zum V/armwalzen von Stahl-Streifen- bzw. Bandmaterial verwendet, wobei die Temperature«· von warmgewalztem Stahlband vor dem Aufspulen bzw. Haspeln mit Hilfe einer solchen bekannten Kühlvorrichtung um mehrere hundert Grad Celsius abgekühlt wird. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es gebräuchlich, als Kühlmittel Wasser auf die Ober- und Unterseite des sich bewegenden Stahlbands aufzubringen. Dabei ist es von ziemlicher Wichtigkeit, daß das auf das Stahlband gebrachte Wasser möglichst gleichmäßig verteilt wird, so daß die Kühlung des Stahlbands

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POSTZENTRALE: 8 München 90, Eduard-Schmid-Str. 2

möglichst gleichmäßig erfolgt und keine unerwünschten Eigenschaftsunterschiede des Stahls zwischen unterschiedlichen Zonen des Stahlbands auftreten.

Hierbei ist es auch wesentlich, daß die Kühlvorrichtung für das Kühlen von Stahlbändern mit unterschiedlicher Dicke sowie von Stahlbändern geeignet ist, die mit unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten gewalzt werden. Außerdem sollte die Kühlvorrichtung auch dann eine gleichmäßige Kühlung gewährleisten, wenn das Stahlband während des Auswalzens beschleunigt oder verzögert wird. Dafür ist es erforderlich, daß es je nach der jeweiligen Situation möglich sein sollte, auf noch nicht in Betrieb befindliche Wasserkästen umzuschalten und diejenigen Wasserkästen abzuschalten, die in Betrieb standen.

Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere beim Abschalten von Wasserkästen Schwierigkeiten auftreten können, da hierbei der in den Wasserkästen herrschende Wasserdruck allmählich vom einen Ende des Wasserkastens zum anderen abnimmt, weil die Wasserkästen nur vom einen Ende her mit Wasser beschickt werden,-

Infolgedessen wird das Aufsprühen von Kühlwasser auf das durchlaufende Metallband an dessen einer Seite eher beendet als an seiner anderen Seite. Wegen der hohen Bewegungsgeschwindigkeiten der Stahlbänder ergeben sich hierbei beträchtliche Bandstücke, in welchen sich die metallurgischen Eigenschaften über die Bandbreite hinweg ändern. Zudem ist es unmöglich, die Qualität des Stahlbands nach dem Abkühlen schnell an variierende Bedingungen anzupassen, was auf die Trägheit und die geringe Schnelligkeit des Abschaltens der Wasserkästen zurückzuführen ist. Im Hinblick auf diese Mangel und Schwierigkeiten schafft die Erfindung eine verbesserte Konstruktion einer solchen Kühlvorrichtung, die ein wesentlich schnelleres Abschalten der Wasserkästen ermöglicht und auf diese Weise die Zeitunterschiede beim Abschalten zwischen den beiden Enden des Wasserkastens wesentlich vermindert. - 3 -

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Dies wird bei einer Vorrichtung eingangs definierter Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mit einem Ende oder beiden Enden der Oberseite des Viasserkastens je ein Stehrohr verbunden ist, das frei mit der Außenluft kommuniziert. Wenn der Viasserdruck in den Wasserkästen abfällt, kann mithin Luft über das Stehrohr bzw. die Stehrohre in den Oberteil der Wasserkästen eintreten, so daß deren Wasserrohre augenblicklich von dem in den Wasserkästen selbst enthaltenen Wasser getrennt werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß beim Fehlexi solcher Stehrohre die Wasserrohre für einige Zeit noch eine Wasser-Siphonwirkung aufrechterhalten. Infolgedessen wird das Wasser aus den Wasserkästen über die Wasserrohre in unregelmäßigem, nicht gleichförmigem Strömungsschema solange noch ausgetragen, eis schließlich die Siphonwirkung aufhört. Erst von diesem Augenblick an wird dei> Wasserfluß durch die Wasseirrohre vom einen Ende des Viasserkastens sum anderen allmählich unterbrochen. Erfinäungsgemäß bildet sich dagegen im Oberteil der Viasserkästen schnell eine Luftschicht, durch Vielehe diese Siphonwirkung schnell unterbrochen wird,

Selbstverständlich ist es denkbar, die Stehrohre anstatt mit der Außeiiluft mit einem Luftbehälter zu verbinden. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß der Luftbehälter ein sehr großes Volumen besitzen müßte, um die Luft ebenso schnell wie bei

eine Luftschicht \y/r:!,, ein..Luftkissen _Ί , ,. einem offenen Stenronr, nerDeifunren zu lassen, welches die Wasser zufuhr zu den Viasserrohren unterbricht. Außerdem wäre hierfür eine aufwendige Konstruktion erforderlich.

Gleichermaßen könnte das Stehrohr bzw. könnten die Stehrohre nicht mit der Außenluft, sondern über ein Ventil mit einem Druckluftbehälter verbunden sein. Hierbei müßte sich das Ventil bei einem Abfall des im Wasserkasten herrschenden Viasserdrucks öffnen. Eine derartige Konstruktion ist jedoch aufwendig und scheint keine besseren Ergebnisse zu liefern als die erfindungsgemäße Verwendung eines gegenüber der t oIT en en Stehrohrs. - 4 -

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BAD OFIiQiNAl.

Speziell liefert die erfindungsgemaß vorgeschlagene Kühlvorrichtung die bestmöglichen Ergebnisse, wenn dafür gesorgt wird, daß sich das Luftpolster im Oberteil des Wasserkastens sehr schnell und gleichmäßig über die Gesamtlänge des Wasserkastens hinweg aufbauen kann. Dies läßt sich beispielsweise erfindungsgemaß dann erreichen, wenn bei Anbringung eines Stehrohrs am einen Ende des Wasserkastens dieser zumindest mit seiner Oberseite geneigt angeordnet ist, wobei diese Neigung nur sehr gering zu sein und beispielsweise nur etwa eine Bogenminute zu betragen braucht, wobei das stehrohrseitige Ende höher liegt als das andere Ende. Auf diese Weise wird eine schnelle Ausbreitung der Luftschicht in Längsrichtung des Wasserkastens geometrisch zuverlässiger gewährleistet, als wenn die Oberseite des Wasserkastens genau waagerecht verlaufen würde. Als Ergebnis dieser Neigung erfolgt die Ausdehnung der Luftschicht gleichmäßiger und schneller.

Wenn jeder Wasserkasten an beiden Enden mit je einem Stehrohr versehen ist, wird diese Neigung der Wasserkasten-Oberseite erfindungsgemaß dadurch realisiert, daß die Neigung von der Mitte des Wasserkastens aufwärts zu dessen Enden verläuft, so daß die Enden höher liegen als der Mittelteil.

Eine besonders gleichmäßige und schnelle Ausdehnung der Luftschicht wird erzielt, wenn das Gesamtvolumen, in welchem sich die Luftschicht über die Gesamtlänge des Wasserkastens hinweg bilden kann, klein ist. Dies wird erfindungsgemaß dadurch erreicht, daß die Oberseite des Wasserkastens über seine Gesamtlänge hinweg mit einem schmalen, ausgebeulten bzw. ausgebauchten Teil versehen wird, in welchen das Stehrohr bzw. die Stehrohre münden.

Es hat sich gezeigt, daß die vorgeschlagene Vorrichtung auch dann schneller reagiert, wenn die Wasserkästen nach dem Abschalten erneut betätigt werden, um das Metallband mit _ ^ _·

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Wasser zu besprühen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Wasserspiegel in den Wasserkästen hoch und sehr dicht an den Einmündungssteilen der Wasserrohre in den Wasserkasten bleibt, da die Siphonwirkung in den Wasseruhren beim Abschalten durch die sich ausbreitende Luftschicht schnell unterbrochen wird. Wenn nunmehr erneut Wasser in die Wasserkästen gefördert wird, reicht bereits eine kleine Wassermenge aus, die Luftschicht wieder auszutreiben und den Wasserdurchsatz durch die Wasserrohre wieder einzuleiten.

In dieser Hinsicht ist es von Bedeutung, daß die Luftschicht gleichmäßig und schnell herausgedrückt wird und daß darüber hinaus das Wasser mit ziemlich gleichmäßiger Durchsatzmenge in den Wasserkasten einströmt. Wenn letzteres nicht zutrifft, beginnen die Wasserrohre nicht gleichzeitig Wasser auszustoßen, sondern geben vielmehr ungleiche Wassermengen ab, und dies nicht nur während der Anfangszeitspanne, sondern sogar auch während einer längeren Betriebszeitspanne. Es hat sich herausgestellt, daß ein gleichmäßiger Betrieb der Wasserrohre und ein gleich« mäßiger Wasseraustrag gewährleistet wird, wenn an das Speiseende der Wasserkästen ein konischer Diffusor bzw. Trichter mit einem Kegelwinkel von weniger als 25° angeschlossen wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Wasserkastens mit den Merkmalen der Erfindung,

Hg, 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1 und

Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab und im Querschnitt gehaltene Teilansicht zur Veranschaulichung von Einzelheiten des Wasserkastens gemäß Fig. 2.

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Die in den Pig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemaße Kühlvorrichtung weist einen rohrförmigen Wasserkasten 1 auf, mit dessen oberem Ende eine große Anzahl von Wasserrohren 2 und 3 verbunden ist. Die verschiedenen Wasserrohre 2 und 3 erstrecken sich zunächst lotrecht nach oben, sind dann entgegengesetzt zueinander gekrümmt und verlaufen sodann abwärts zu einer Stelle kurz unterhalb der Ebene der Achse des praktisch zylindrischen Wasserkastens 1. Am geschlossenen Ende des Wasserkastens 1 ist ein mit seinem oberen Ende verbundenes Stehrohr K (ausgezogene Linien) vorgesehen, das etwa 35 cm über die Oberseiten der Wasserrohre 2 und 3 hinausragt.

Gemäß Fig. 1 ist der Wasserkasten 1 an dem vom Stehrohr K abgewandten Ende mit einem Plansch 5 versehen, der über einen Plansch 6 mit einem konischen Diffusor bzw. Trichter 7 verbunden ist. Dieser Diffusor bzw. Trichter besitzt in seinem konischen Teil eine Länge von 50 cm und sein Durchmesser nimmt von etwa 10 cm auf etwa JO cm am Flansch 6 zu. Die Gesamtlänge des Wasserkastens 1 beträgt etwa 3 m. Vorzugsweise ist dieser Wasserkasten so angeordnet, daß sein gemäß Fig. 1 linkes Ende einige Millimeter höher liegt als das rechte Ende.

In Fig. 3 ist der Anschluß von zwei Wasserrohren 2 und 3 am Wasserkasten 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Wie in Pig. 3 angedeutet, ist an der Oberseite des Wasserkastens 1 ein nach außen ausgebeulter Teil 8 vorgesehen, welcher sich vom Stehrohr 4 (Fig. 1) aus über die Gesamtlänge des Wasserkastens erstreckt. Die Wasserrohre 2 und 3 münden in die Oberseite dieser Ausbeulung 8 ein. Vorzugsweise sind die Mündungen 9 und 10 der Wasserrohre 3 bzw. 2 etwas enger als diese Wasserrohre selbst. Diese engeren Mündungen bewirken eine gleichmäßigere Verteilung des Wassers auf die einzelnen Wasserrohre. - 7 -

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Wenn nunmehr die Wasserzufuhr zum Wasserkasten 1 abgestellt werden soll, strömt das Wasser noch eine kurze Zeitspanne lang aus den Wasserrohren 2 und 3 aus, so daß der Wasserspiegel im Stehrohr 4 schnell unter die Oberseite des Wasserkastens 1 abfällt. Im Anschluß hieran bildet sich sehr schnell ein Luftpolster bzw. eine Luftschicht vom Stehrohr 4 aus in die Ausbeulung 8 hinein. Infolge des kleinen Volumens der Ausbeulung breitet sich diese Luftschicht sehr schnell über die Gesamtlänge des Wasserkastens 1 hinweg aus. Hierdurch gelangen alle Wasserrohre 2 und 3 nacheinander außer Verbindung mit dem im Wasserkasten 1 befindlichen Wasser, so daß der Wasserdurchfluß durch die Wasserrohre 2 und 3 unterbrochen wird.

Wenn hierauf dem Wasserkasten 1 über den Trichter 7 wieder Wasser zugeführt wird, reicht bereits eine sehr geringe Wassermenge aus, um die Luftschicht aus der Ausbeulung 8 auszutreiben, worauf der Wasserdurchsatz durch die Wasserrohre 2 und 3 wieder hergestellt wird. Dank dieser speziellen Form des Trichters 7 wird im Wasserkasten 1 ein ausreichend ruhiger und regelmäßiger Wasserdurchsatz gewährleistet. Durch dieses Merkmal wird mit Begünstigung durch die verengten Mündungen 9 und 10 nach der erneuten Wasserzufuhr zum Wasserkasten 1 sehr schnell ein gleichmäßiger Wasserdurchsatz durch alle Wasserrohre 2 und 3 erzielt.

Wahlweise kann auch ein zweites Stehrohr 4 (Fig. 1 gestrichelt) nahe dem Flansch 5 am Wasserkasten 1 vorgesehen sein, wobei auf die genannte Neigung des Wasserkastens verzichtet oder letzterer so angeordnet werden kann, daß die Oberseite der Ausbeulung von der Mitte des Wasserkastens aus zu dessen beiden Enden ansteigt. Dieses zweite Stehrohr 4 ist in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet.

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Die sehr geringe Neigung des Wasserkastens ist aus Fig. 1 nicht ersichtlich. Bei Verwendung von zwei Stehrohren und bei Aufwärtsneigung der Wasserkasten-Oberseite von der Mitte des Wasserkastens aus zu seinen beiden Enden hin kann der Wasserkasten selbst in waagerechter Lage angeordnet sein, so daß nur die Oberseite der Ausbeulung 8 eine geringe Neigung besitzt.

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Claims

Patentanspr ü c h e

Kühlvorrichtung zum Kühlen eines sich praktisch waagerecht bewegenden Metallstreifens bzw. Metallbands, mit mehreren Viasserkästen, die über dem Metallband in Bewegungsrichtung desselben hintereinander angeordnet sind und von einer Seite her mit Wasser beschickt werden, wobei jeder Wasserkasten mit einer beträchtlichen Anzahl von Wasserrohren bzw. Siphonrohren versehen ist, die mit seiner ' Oberseite verbunden sind und sich über einen gekrümmten Zwischenabschnitt in Abwärtsrichtung Öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ende oder beiden Enden der Oberseite des Wasserkastens (1) je ein Stehrohr (4) verbunden ist, das frei mit der Äußenluft kommuniziert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines Stehrohrs (4) lediglich am einen Ende jedes Wasserkastens (1) jeder Wasserkasten zumindest mit seiner Oberseite um etwa eine Bogenminute geneigt ist und daß das Ende, mit welchem das Stehrohr verbunden ist, höher liegt als das andere Ende.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von je einem Stehrohr (4) an beiden Enden jedes Wasserkastens (1) die Wasserkästen zumindest an ihren Oberseiten jeweils um etwa eine Bogenminute geneigt sind, wobei ihre beiden Enden höher liegen als der Mittelteil.

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4. Vorrichtimg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite jedes Wasserkastens (1) über seine Gesamtlänge hinweg mit einem schmalen, nach oben ausgebauchten Abschnitt (8) versehen ist, in welchen die Wasserrohre (2, J>) einmünden.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Wasser-Speiseende jedes Wasserkastens (1) ein konischer Diffusor bzw. Trichter (7) mit einem Kegelwinkel von weniger als 25° angeschlossen ist.

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