DE2804982C2 - Vorrichtung zum Abgeben von flüssigem Kühlmittel in Form eines kohärenten Vorhanges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abgeben von flüssigem Kühlmittel in Form eines kohärenten Vorhanges, mit einem Behälter, in den das Kühlmittel einspeisbar ist, mit einer Düse, deren Einlaß und Auslaß einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben, deren Einlaß eine erhebliche größere Querschnittsfläche als deren Auslaß aufweist und innerhalb des Behälters liegt und deren Auslaß einen länglichen Schlitz in einer Wand des Behälters durchsetzt und außerhalb des Behälters endet und mit einem, in einem Mittelabschnitt der Düse angeordneten Einsatz, der den Mittelabschnitt in eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden, einzelnen Kanälen unterteilt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 20 447 bekannt. Sie wird eingesetzt beim Kühlen von Walzgut, insbesondere Bandmaterial beim Verlassen des Walzwerkes, damit das abgekühlte Walzgut anschließend problemlos auf einer Haspel aufgewickelt werden kann. Die besondere Ausgestaltung dieser Vorrichtung dient dem Zweck, eine möglichst gleichförmige Abkühlung des Walzgutes über dessen gesamte Breite und möglichst auch durch seine gesamte Dicke hindurch zu erreichen. Je gleichförmiger die Kühlung ist, desto geringer ist die Gefahr des Auftretens von ungleichmäßigen Spannungen im Walzgut und desto sicherer läßt sich durch den Kühlvorgang eine gewünschte metallurgische Struktur des Walzgutes erzielen.

Auch in der US-PS 38 56 281 ist eine Kühlvorrichtung für bandförmiges Walzgut offenbart, die einen kontinuierlichen Wasservorhang auf das Walzgut abgibt Dieser Wasservorhang soll sehr geringe Turbulenzen aufweisen, wie es für den Kühlvorgang erwünscht ist.
Versuche haben gezeigt, daß sich bekannte Kühlvorrichtungen mit zufriedenstellendem Ergebnis einsetzen lassen, solange die Höhe des erzeugten Kühlmittel-Vorhanges ein Maß von 1,7 m nicht übersteigt Größere Höhen des Vorhanges hatten zur Folge, daß der Kühlmittel-Film beim Herabfallen von der Vorrichtung zerreißt und die Turbulenz stark zunimmt so daß eine gleichförmige Kühlwirkung nicht mehr zu erreichen ist Andererseits ist man bestrebt die Kühlvorrichtung möglichst hoch über dem Walzgut anzuordnen, um Be-Schädigungen dieser Vorrichtung im Betrieb ru vermeiden bzw. gering zu halten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung so weiter zu entwikkeln, daß mit ihr ein kohärenter Vorhang von Kühlflüssigkeit erzeugbar wird, dessen Höhe über dem Walzgut größer als 1,7 m sein kann, ohne die Gleichförmigkeit der Kühlung zu beeinträchtigen.

Ausgehend von der eingangs genannten, bekannten Vorrichtung besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß erfindungsgemäß an den sich seitlich gegenüberliegenden Enden des Einsatzes mindestens jeweils ein Kanal so geneigt angeordnet ist, daß sein dem Auslaß der Düse benachbartes 'Ende gegenüber den verbleibenden Kanälen in der Ebene des Vorhanges nach außen gerichtet ist

Mit Vorteil ist vorgesehen, daß der Neigungswinkel der geneigten Kanäle in Richtung auf das auslaßseitige Ende des Einsatzes zunimmt und/oder daß die Stirnwände der Düse mit Bezug auf die nicht geneigten Kanäle geneigt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz im Querschnitt wabenförmig ausgebildet

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlvorrichtung läßt sich ein Kühlmittel-Vorhang aufrechterhalten, der eine Höhe von mindestens 2ß<a hat, ohne daß der Vorhang zerreißen würde.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in einer Anordnung oberhalb eines zu kühlenden Metallstreifens;

Fig.2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung in Förderrichtung des Metallstreifens;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung quer zur Vorschubrichtung des Metallstreifens;

F i g. 4 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht der Vorrichtung und

F i g. 5 eine schematische Perspektivdarstellung einer vollständigen Kühlvorrichtung für einen Metallstreifen. Beim Walzen von Bandmaterial ist es notwendig, den das Walzwerk verlassenden Metallstreifen vor dem Aufwickeln abzukühlen. Man verwendet hierzu ein flüssiges Kühlmittel, gewöhnlich Wasser, welches zwischen dem letzten Walzenständer des Walzwerkes und der Haspel von oben und von unten auf das Walzgut abgegeben wird.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung wandert ein Metallstreifen 1 über einen nicht dargestellten Walzentisch und unter einem Kopfbehälter 3 hindurch, auf dessen Unterseite sich ein im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung des Metallstreifens 1 erstreckender länglicher Schlitz 5 befindet, der wesent-

Hch langer als breit ist Das Innere des Kopfbehälters 3 wird über Einlaßrohre 7 mit Wasser gefüllt

Eine im Innern des Kopfbehälters 3 befindliche Düse hat einen Einlaß 9 und einen Auslaß 11, beide von im wesentlichen rechteckiger Form, jedoch ist die Querschnittsfläche des Einlasses wesentlich größer als die des Auslasses. Ein zwischen Einlaß und Auslaß befindlicher Mittelabschnitt 13 mit parallelen Seiten ist durch einen konvergierenden Abschnitt 15 mit dem Einlaß 9, und das untere Ende des Mittelabschnitts 13 über einen anderen konvergierenden Abschnitt 19 mit einem weiteren Abschnitt 17 mit parallelen Seiten verbunden. Der durch die parallelen Seiten des Mittelabschnitts 13 eingegrenzte Innenraum der Düse ist in eine Vielzahl von individuellen aber aneinandergrenzenden Kanälen 21 unterteilt, welche in der Richtung zwischen Einlaß und Auslaß verlaufen und durch einen entsprechenden Einsatz 23 aus Metall oder Kunststoff unterteilt sind. Dieser Einsatz bildet eine Vielzahl von separaten Röhren, die einen rechteckigen oder anderen zweckentsprechenden Querschnitt haben.

In F i g. 3 bewegt sich der zu kühlende Metallstreifen 1 über Walzen 2 eines Walzentisches. Der in F i g. 3 und 4 nicht näher bezeichnete Kopfbehälter besit?,:in seiner Unterseite eine zentrale rechteckige Öffnung 17, durch die eine im Kopfbehälter angeordnete Düse 20 nach unten hindurchragt. Zu der Düse gehört ein Paar Seitenplatten 25, deren Enden an Endplatten 27 befestigt sind. Seiten- und Endplatten 25, 27 enden oberseitig unterhalb der Oberseite des Kopibehälters, und ihre unteren Enden sind wasserdicht in die öffnung 17 eingepaßt Aufgrund der Formgebung der Seitenplatten 25 hat die Düse 20 einen zwischen schrägen Teilen 29 gebildeten ersten konvergierenden Abschnitt, einen zwischen vertikalen Teilen 31 gebildeten vertikalen Abschnitt mit parallelen Seiten, einen zwischen nach innen geneigten Teilen 33 geformten zweiten konvergierenden Abschnitt und schließlich einen kurzen Endabschnitt, der sich durch die Öffnung 17 erstreckt und durch parallele vertikale Teile 35 gebildet ist

Zwischen den vertikalen Teilen 31 im Vertikalabschnitt der Düse 20 befindet sich ein Führungseinsatz 37, welcher die Düse in eine Vielzahl von individuellen, jedoch benachbarten Kanälen 38 unterteilt welche mit Ausnahme an den Enden der Düse parallel und vertikal verlaufen. An den Düsenenden verlaufen diese Führungskanäle schräg bei zunehmenden Winkelbeträgen, wie mit 39 angedeutet ist. Weil die kanalwände an den Enden des Einsatzes gegenüber der Vertikalen geneigt verlaufen, ist der Zwischenraum zwischen ihnen und den Endwänden 27 durch massive Keile 41 ausgefüllt, die sich zum Düsenauslaß erstrecken. Die Kanäle 38 haben einen rechteckigen Querschnitt, und der Führungseinsatz 37 katin entweder aus Streckmetall, als Formteil oder als Stranggußteil aus Kunststoff hergestellt sein.

Im Betrieb der Anordnung wird Wasser mit einem niedrigen Druck von beispielsweise 03 bar in die Einlaßrohre 7 eingespeist und fließt dann mit geringer Geschwindigkeit über die durch die Oberkanten der schrägen Teile 29 der Düsen-Seitenplatten 25 gebildeten Überlaufkanten. Von dort fließt das Wasser glatt an den Innenoberflächen dieser Teile des Einsatzes herab, und aufgrund der vorhandenen Überlaufkanten erfolgt der Wasserzustrom in den Einsatz gleichmäßig über die gesamte Düsenlänge hinweg, d. h. in der parallel zur Öffnung 17 verlaufenden Dimension. Dann erfolgt das Füllen und gleichmäSige Hindurchfließen des Wassers durch alle Kanäle 38, die so dimensioniert sind, daß der Durchfluß durch jeden Kanal auf die Vertikalrichtung konzentriert wird und jegliche im eintretenden Wasser noch vorhandenen Turbulenzen beseitigt werden. Wenn schließlich das Wasser die Kanäle unten verläßt dann treten die individuellen Ströme als einheitlicher kohärenter Strom aus, welcher zwischen den nach innen geneigten Teilen 33 konvergiert und schließlich durch die durch die parallelen Teile 35 gebildete Mündung abgelassen wird, um als kohärenter Wasservorhang auf den

ίο Metallstreifen 1 zu fallen.

Die nicht-vertikalen Kanäle im schrägen Winkelbereich 39 geben dem Wasser an den Enden der Düse eine gewisse horizontale Geschwindigkeitskomponente mit weiche den die Düse verlassenden Vorhang divergieren läßt wie dies durch strich-punktierte Linien 30 an den Rändern des Vorhangs angedeutet ist Der Oberflächenspannungseffekt bewirkt ein Einwärtsziehen der Ränder des Vorhangs, mit dem Ergebnis, daß sich die Divergenz progressiv vermindert während das Wasser fällt und tatsächlich geht die Divergenz in eine Konvergenz über, wie dies durch Linien 31 angedeutet ist Die Neigungswinkel der Kanäle im Winke¹ bereich 39 gegenüber der Vertikalen sind so gewählt,<iaß die Breite des Vorhangs beim Auftreffen auf das Werkstück annähemd gleich der Breite der Düse an der Mündung ist also dem Abstand zwischen den Endplatten 27. Dementsprechend wird das Werkstück über seine ganze Breite hinweg gleichmäßig gekühlt.
Während sich die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung oberhalb eines Walzentisches befindet so ist es selbstverständlich möglich, eine ähnliche, gegebenenfalls modifizierte Vorrichtung unterhalb des Walzentisches anzuordnen, um das Werkstück auch von unten her mit Kühlmittel zu versorgen.

F i g. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Metallstreifens 1, welcher ein Walzwerk verläßt Der Metallstreifen läuft über Walzen 2, und die Oberseite und die Unterseite des Metallstreifens werden je mit einem Vorhang aus Kühlflüssigkeit 42 bzw. 43 gekühlt Der obere Vorhang wird erzeugt durch eine Düse 40, wie sie etwa in F i g. 3 und 4 dargestellt ist, und praktischerweise ist diese Düse so an£^ordnet, daß der Vorhang unmittelbar oberhalb eigner der Walzen 2 auf den Metallstreifen auftrifft

Die unterhalb des Metallstreifens 1 angeordnete Düse 41 ist gemäß F i g. 5 geneigt, so daß ein von ihr erzeugter Vorhang 43 unter einer Neigung gegenüber der Vertikalen auf die Unterseite des Metallstreifens auftrifft. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Wasser nicht auf den Vorhang zurückfällt, falls sich unmittelbar oberhalb des Vorhangs kein Metallstreifen befinden sollte, wie dies bei Beginn und Beendigung des Walzenvorgangs der Fall ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zum Abgeben von flüssigem Kühlmittel in Form eines kohärenten Vorhanges,
   mit einem Behälter, in den das Kühlmittel einspeisbar ist,

   mit einer Düse, deren Einlaß und Auslaß einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben, deren Einlaß eine erheblich größere Querschnittsfläche als deren Auslaß aufweist und innerhalb des Behälters liegt und deren Auslaß einen länglichen Schlitz in einer Wand des Behälters durchsetzt und außerhalb des Behälters endet und mit einem, in einem Mittelabschnitt der Düse angeordneten Einsatz, der den Mittelabschnitt in eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden, einzelnen Kanälen unterteilt,
   dadurch gekennzeichnet, daß an den sich seitlich gegenüberliegenden Enden des Einsatzes (23,37) mindestens jeweils ein Kanal (39) so geneigt angeordnet ist, daß sein dem Auslaß (33, 35) der Düse (20) benachbartes Ende gegenüber den verbleibenden Kanälen (38) in der Ebene des Vorhanges nach außen gerichtet ist.

   Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der geneigten Kanäle (39) in Richtung auf das auslaßseitige Ende des Einsatzes (23,27) zunimmt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (27,41) der Düse (20) mit Bezug auf die nicht geneigten Kanäle (38) geneigt sind.

   4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (23, 37) im Querschnitt wabenförmig ausgebildet ist.