DE2805172A1 - Vorrichtung und verfahren zum abkuehlen von metallerzeugnissen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum abkuehlen von metallerzeugnissen

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DE2805172A1
DE2805172A1 DE19782805172 DE2805172A DE2805172A1 DE 2805172 A1 DE2805172 A1 DE 2805172A1 DE 19782805172 DE19782805172 DE 19782805172 DE 2805172 A DE2805172 A DE 2805172A DE 2805172 A1 DE2805172 A1 DE 2805172A1
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Jean Nautet
Stephan Wilmotte
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Description

PATENTANWALT 4000 DÖSSELDORF-BENRATH 13 7· 2· 1978
_ C\ BENRATHER SCHLOSSALUEE 89 „τ /τ
DIPL-ING. ULRICH PLÖGER Ό telefon 713234 und 718997 - _P£./Ja.
TELEX 8587941
Λ PL/Ja
REG. NR. 323 6
CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif
Vereniging zonder winstoogmerk
47, rue Montoyer* Brüssel / Belgien
Vorrichtung und Verfahren zum. Abkühlen von Metallerzeugnissen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen von Metallerzeugnissen, die kontinuierlich an einer Kühlvorrichtung vorbeilaufen, welche in der Regel am Austritt des letzten Fertiggerüsts eines Walzwerks angeordnet wird und besonders zur Kühlung großflächiger Walzprodukte wie zum Beispiel von Blechen geeignet ist.
Die nachfolgende Beschreibung ist auf die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Metallblechen gerichtet, doch stellt dies keine Einschränkung der Erfindung dar und hat lediglich als Beispiel zu gelten, da das Verfahren auch auf Erzeugnisse kleinerer Abmessungen aus Metall/anwendbar ist, wie beispielsweise auf Flachstäbe, Profile, Band sowie Walzen von Walzgerüsten. Alle diese WalzerZeugnisse sowie die Walzen sind unter dem vereinfachten einheitlichen Begriff "Erzeugnis" zusammengdässt.
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Das Problem der Kühlung von WalzerZeugnissen im Zuge des Walzprozesses oder am Ausgang der Pertiggerüste war stets Gegenstand besonderer Beachtung, weil diese Kühlbehandlung in erster Linie ein gleichmässiges Gefüge im Walzerzeugnis ergibt bzw. eine regelmässige Entwicklung desselben im Laufe der Zeit bewirkt.
Unter diesem Gesichtspunkt besteht eine der zur Sicherstellung einer solchen Abkühlung gebräuchlichsten Verfahrensweisen darin, dass dem an Düsen vorbeilaufenden WalzerZeugnis ein entsprechendes Medium wie beispielsweise Luft, Wasser, Dampf oder Wasserdampf einzeln, kombiniert oder zerstäubt, wobei im letzteren Falle eines dieser Medien zur Zerstäubung eines anderen dienen kann, mit Hilfe von Düsen beaufschlagt wird, die in Gruppen so angeordnet sind, dass möglichst gleichmässig die Kühlzone, die das WalzerZeugnis durchlaufen muss, bestrichen wird.
Auf den ersten Blick scheint also das Problem auf relativ einfache Art und Weise lösbar zu sein, doch sei daran erinnert, dass in der unmittelbaren Umgebung eines im Walzprozess stehenden Erzeugnisses im allgemeinen sehr wenig Platz zur Verfügung steht, und dies insbesondere in den Gerüsten, zwischen den Walzen und am Gerüstaustritt zwischen den das Erzeugnis tragenden Rollen.
Zur Ausschaltung dieses Nachteils wurden bereits Vorrichtungen vorgeschlagen und realisiert, die aus einer grossen Entfernung, beispielsweise aus 50 cm bis 1 m, einen Kühlmittelstrahl auf das Walzerzeugnis aufspritzen. Hierdurch lässt sichdie Kühlung eines WalzerZeugnisses bewerkstelligen, indem ein solcher Strahl auf das Produkt gerichtet wird, der sich auf einfache Weise durch zwei benachbarte und selbst eng zusammenstehende Rollen hindurchleiten lässt. ■■-■'
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Es ist jedoch erkennbar, und dies ist ein wesentlicher Nachteil, dass im Moment des Auftreffens auf das Walzerzeugnis der Strahl weit davon entfernt ist, eine gleichmässige Dichte aufzuweisen, was sich unter Beibehaltung eines entsprechenden Abstands nicht vermeiden lässt und was die Bildung einer zueinander gut parallelen Strahlengruppe nicht gerade einfach macht. Ausserdem besteht bei diesen Entfernungen keine Möglichkeit, dem Kühlmittel die jeweils optimale und gegebenenfalls regulierbare Struktur mitzugeben, welche erforderlich wäre, um gleichmässig eine effektive Kühlung des betreffenden Walzerzeugnisses zu bewirken.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Abkühlung metallischer Erzeugnisse, mit der sich eine gut gleichmässige Kühlung erreichen und einstellen lässt, und dies selbst zwischen zwei benachbarten Walzen, zwischen denen sich jeweils das Erzeugnis befindet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch zwei Hohlkästen, von denen der eine im Innern des anderen Kastens angeordnet ist und deren Länge der Breite des zu kühlenden Erzeugnisses angepasst ist, wobei die Querfläche des Aussenkastens so gewählt ist, dass der Kasten an der jeweils gewünschten Stelle (zum Beispiel zwischen zwei benachbarten das Erzeugnis tragenden Roljitn) im geringen Abstand vom Erzeugnis, vcr*ugeweise von weniger als 10 cm, eingebaut werden kann; durch eine gewisse Zahl von öffnungen in der Vorderseite eines jeden der beiden Kästen, d.h. in derjenigen Fläche, von der aus die Beaufschlagung mit Kühlmedium erfolgt, wobei jede öffnung im AussenkaHten jeweils gegenüber und koaxial mit einer Öffnung im Innenkasten angeordnet ist, und wobei in jedes Öffnungspaar eine entsprechende Düee eingesetzt ist; und durch eine Verbindung zwischen den beiden Kästen, vorzugsweise mit
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Hilfe von Hohlprofilen (beispielsweise Rohren), die gleichzeitig als Kühlmittel-Zuleitungen zu den Kästen dienen.
,Die vorerwähnte Verbindung zwischen den beiden Kasten kann wahlweise an den Rückseiten oder den Seitenflächen erfolgen, wobei jedoch nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieseVerbindung auch mit Hilfe von Innenstreben hergestellt werden kann, was den Vorteil bietet, dass die Kühlwasserzufuhr zu den Düsen auf sehr kurzem Wege von für alle Düsen weitgehendst gleicher Länge bewirkt wird, was die gleichmässige Beschaffenheit des Kühlmediums noch verstärkt.
Die so ausgebildete Gesamtvorrichtung aus zwei mit den entsprechenden Düsen bestückten Kästen kann auf einfache Weise an der jeweils gewünschten Stelle, beispielsweise zwischen zwei benachbarten, das Erzeugnis tragenden Rollen am Walzwerksaustritt in der Weise angeordnet werden, dass die Vorderseite der Vorrichtung einen Abstand vom Erzeugnis hat, der in vielen Fällen kleiner ist als 10 cm. So lässt sich in kurzer Entfernung vom zu kühlenden Erzeugnis eine Kühlmittelbeaufschlagung mit Hilfe von Düsen bewerkstelligen, die ein Medium liefern, dessen Dichte auf einer derart kurzen Entfernung auf der von jeder Düse zu bestreichenden Fläche des Produkts gleichmässig gehalten werden kann. Durch versetzte Anordnung dieser Düsen ist es möglich, auf einfachem Wege und auf eine vorgegebene Länge quasi gleichmässig praktisch jede Breite des betreffenden Erzeugnisses zu bestreichen.
Diese Vorrichtung ermöglicht auf zweierlei Art die Regulierung der Kühlstärke, nämlich einmal durch Düsenaustausch und zum anderen durch Veränderung des Drucks bzw. der Drücke der zugeführten Medien.
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In dem speziellen Fall, wo es sich um Walzen eines Walzgerüsts handelt, sind die Phänomene einer gleichmässigen Kühlung derselben von besonderer Beschaffenheit und Bedeutung. .
Es ist nämlich bestens bekannt, dass das Warm- oder Kaltwalzen von Metallen in den Walzen des Walzgerüsts jeweils zu einer Temperaturerhöhung führt, die in Walzenlängsrichtung über das Profil verteilt nicht gleichmässig ist, sondern in Walzenmitte grosser ist als an den Rändern der mit dem Walzprodukt in Kontakt stehenden Fläche.
Diese Temperaturerhöhung führt ihrerseits wieder zu einer entsprechenden Dehnung der Walzen mit dem Resultat, dass die zu walzenden Erzeugnisse nicht an allen Stellen dickengleich sindj es besteht eine Tendenz dahingehend, dass sie im Mittelabschnitt eine gewisse Höhlung aufweisen, die sich bis zum Lähgsbruch des WalzerZeugnisses verstärken und ausbilden kann. Zu diesem Fehler gesellt sich entsprechend ein Mangel an Ebenheit. Diese beiden Fehler ergeben sich gleichzeitig und wirken wechselweise aufeinander ein.
Hier ist klar und deutlich die Bedeutung sichtbar, die einer möglichst gleichmässigen Verteilung der Temperaturerhöhung in den Gerüstwalzen zukommt, um die vorgeschilderten Nachteile auszuschalten.
Unter diesem Aspekt besteht eine der zur Zeit üblichen Ver« fahrensweisen darin, die Walzenkühlung soweit wie möglich zu intensivieren, was insbesondere mit Hilfe der erf indungsgemässen Vorrichtung möglich ist.
Di· erfindungsgemässe Vorrichtung zur Kühlung von Gerüstwalzen ist im wesentlichen gekennzeichnet durch zwei, vorzugsweise drei, Gruppen aus je zwei Hohlkästen, wobei
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der eine Kasten im Innern des anderen angeordnet ist, die Länge der Kästen der Länge der jeweils zu kühlenden Walze angepasst ist und die Querfläche eines jeden Aussenkastens so gewählt ist, dass der Kasten an der jeweils gewünschten Stelle montiert werden kann; durch eine gewisse Zahl von Öffnungen in der Vorderseite eines jeden der jeweils zwei Kästen, d.h. in der der zu kühlenden Walze gegenüberliegenden Fläche, wobei jede Öffnung im Aussenkasten jeweils gegenüber und koaxial mit einer Öffnung im Innenkasten angeordnet ist, und wobei in jedes Öffnungspaar eine entsprechende Düse eingesetzt ist; durch Mittel zur Versorgung einer jeden Gruppe mit dem vorgesehenen Kühlmedium; durch Mittel zur Veränderung des Mediumvorlaufdrucks in einer Gruppe oder in mehreren Gruppen; und durch Mittel zur Zuschaltung oder Abschaltung einer oder mehrerer dieser Gruppen.
Diese Vorrichtung bietet den Vorteil, dass durch Änderung des Vorlaufdrucks bzw. der Zahl der in Betrieb befindlichen Gruppen eine wirksame Regulierung der Kühlleistung meglich ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist jede Gruppe gerade verlaufend angeordnet und sind die Düsen pro Gruppe nicht gleichmässig verteilt, sondern wird vorzugsweise der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Düsen umso stärker verringert, je näher es auf die Mitte der Gruppe (über die Länge gesehen) zugeht, wobei die so erzielte Verteilung eine stärkere Abkühlung in der Walzenmitte zulässt.
Bei. einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung erfolgt die Verteilung der Düsen in Längsrichtung pro Gruppe in Glockenform, jedoch auf unterschiedlichen Kurven, so dass die Möglichkeit besteht, durch Veränderung der Anzahl der in
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Betrieb befindlichen Gruppen oder des Zulaufdrucks einer oder mehrerer dieser Gruppen auf unterschiedlichste Weise die Walzenkühlung zu bewirken, wobei das System besonders geeignet ist, in seinen Leistungsmerkmalen sofort und absolut gezielt den über ein mathematisches Modell gelieferten Daten angepasst zu werden.
In der vorbeschriebenen Vorrichtung ist die Verwendung einer grossen Zahl der verschiedensten Düsen und Speise« medien möglich, doch gelangen bevorzugt solche Düsen zum Einsatz, die über den Innenkasten axial mit Luft und über den Aussenkasten seitlich mit durch Luft zu zerstäubendem Wasser beschickt werden.
Im Rahmen der Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Kühlung von Gerüstwalzen ermefelicht ein besonders interessantes Verfahren eine beträchtliche Reduzierung der durch Temperaturanstieg bedingten Balligkeit der Walzen und somit die Ausschaltung der verschiedenen Nachteile, die einer solchen Temperaturerhöhung zuzuschreiben sind.
Das beim Walzen metallischer Erzeugnisse eingesetzte erfin·* dungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen gekennzeichnet durch Bestimmung der Balligkeit mindestens einer der Gerüstwalzen; durch Vergleichen der so ermittelten Balligkeit mit einem als ideal anzusehenden Balligkeitswert; und durch entsprechende Änderung der Punktioneweise einer Walzenkühlvorrichtung in der Weise, dass jede Differenz zwischen der ermittelten und der al« ideal geltenden Balligkeit verringert oder beseitigt wird, wobei die Kühlvorrichtung mit Mitteln versehen ist, um auf kurze Distanz, vorzugsweise 10 cm oder weniger, eine über die Längsachse der Walze differenzierte Kühlung zu gewährleisten.
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Dieses Verfahren, das sich in Verbindung mit den bekannten Vorrichtungen zur Abkühlung von Walzerzeugnissen als unzureichend erwiesen hat, ist dank der stark höheren Leistungsfähigkeit der anmeldungsgemässen Kühlvorrichtung schnell genug geworden, um als interessant zu gelten.
Nach einer ersten Ausgestaltung wird die Balligkeit durch Profilmessung quer über die WalzerZeugnisse bestimmt.
Eine zweite Ausgestaltung sieht die Anwendung eines mathematischen Modells vor, das in Jedem Augenblick die effektive Balligkeit der betreffenden Walze erkennen lässt, und beinhaltet desweiteren eine Veränderung der Kühlbedingungen, sobald die Abweichung zwischen der rechnerischen und der idealen Balligkeit an einer oder mehreren Stellen des Profils einen vorgegebenen Wert erreicht. Diese Abwandlung ermöglicht innerhalb bestimmter Grenzen, den wahrscheinlichen künftigen Balligkeitszustand vorherzubestimmen und im voraus die zur Korrektur geeigneten Massnahmen zu treffen.
Gemäss einer vorteilhaften Abwandlung dieses Verfahrens erfolgt die über ihre Längsachse differenzierte Kühlung der Walze gleichzeitig über mehrere Bereichej was die Kühlwirkung des Verfahrens noch weiter verstärkt.
Schliesslich ist im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Abwandlung des Verfahrens vorgesehen, Je nach Bedarf die Anzahl der Bereiche, in denen die Beaufschlagung der Walze mit Kühlmittelstrahlen erfolgt, bzw. den Druck oder die Verteilung der Strahlen zu variieren.
Die beiliegenden Schemazeichnungen, die lediglich als Beispiel ohne einschränkende Wirkung zu betrachten und nicht maßstabgerecht sind, vermitteln eine Vorstellung vom Aufbau
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einer erfindungsgemassen Vorrichtung, wobei Pig. I und 2 auf die Kühlung von Blechen und Fig. 3 bis 5 auf die Kühlung von Walzen bezogen sind. Pig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Walzrichtung und zeigt bei 1 und 2 zwei benachbarte Trägerrollen, die in Richtung der Pfeile 5 und 6 um ihre Achsen 3 und 4 drehen. Diese beiden Rollen treiben in Pfeilrichtung 8 ein WalzerZeugnis J. Zwischen den beiden Rollen befindet sich eine Vorrichtung zur Kühlung der Innenseite des Walzprodukts J. Diese Vorrichtung umfasst zwei Kästen 9 und 10, wobei ein Kasten im anderen angeordnet ist, deren Oberseiten über Düsen 11 in vier Reihen in versetzter Anordnung miteinander verbunden sind.
Fig. 2 zeigt in schematischer Anordnung die Verteilung der Düsen auf der Oberseite 12 des Aussenkastens 9. Die Speisung der Düsen erfolgt paarweise über Leitungen 1J> (Schnitt A-A) mit Luft und üüer Leitungen 14 (Schnitt B-B) mit Wasser, wobei die Luft den Düsen aus dem Innenkasten, auf Achse 15 zugeführt wird, während das Wasser den Düsen seitlich zwischen den beiden Kästen 9 und 10 zuläuft.
Eine ähnliche Vorrichtung (16-17) mit Anordnung genau der vorbeschriebenen gegenüber lässt sich jeweils gegen die Oberseite des WalzerZeugnisses richten, wodurch eine praktisch gleiche Kühlung der beiden Blechoberflächen selbst zwischen den Tragrollen möglich ist. Diese Vorrichtung wird jedoch nur gelegentlich eingesetzt, da die Kühlung von unten in den meisten Fällen ausreicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind Vorder- und Rückseite des Innenkastens über Hohlprofile miteinander verbunden, was den direkten Durchtritt des Kühlwassers bis in Dtisennähe gestaätet. Somit braucht das
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Kühlwasser nicht mehr der Kontour des Innenkastens zu folgen, um zu den Düsen zu gelangen.
Fig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt senkrecht durch das Walzwerk die Walzen eines mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung ausgestatteten Kühlvorrichtung, während Pig. 4 als Querschnitt senkrecht durch eine Walze schematisch die erfindungsgemässe Vorrichtung darstellt und Fig. 5 als Frontansicht eine mögliche Verteilung der Düsen in den drei Gruppen aufzeigt.
Fig. 3 zeigt bei 1 und 2 die beiden Stützwalzen des betreffenden Gerüsts, die in Richtung der Pfeile 3 bzw. 4 von einem (nicht dargestellten) Gerüstantriebsmotor getrieben werden. Diese beiden Walzen treiben ihrerseits die beiden Arbeitswalzen 5 und 6 in Pfeilrichtung 7 (bzw. 8) an; der Vorschub des Walzerzeugnisses 9 zwischen den beiden Walzen 5" und 6 erfolgt in Richtung des Pfeils 10.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist durch den Pfeil angedeutet; ihre Kühlwirkung ist nach unten gegen die Vorderseite der Walze 5 gerichtet.
Fig. 4 zeigt die in Richtung des Pfeils 5 drehende Walze Drei Gruppen I5-I6-17 mit Düsenreihen 18-19-20, die über 21-22-25-24 mit Wasser und über 25-26-27-28 mit Luft beschickt werden, spritzen in Form von Strahlen I2-I3 - 14 Kühlmittel auf die Walze 5· Die Versorgungskreise sind mit Regulierschiebern für Luft und Wasser versehen. Es ist sogleich ersichtlich, dass durch Betätigung der vorerwähnten Schieber eine, zwei oder auch drei der dargestellten Gruppen betrieblich zugeschaltet werden können sowie separat eine Veränderung des Drucks möglich ist, mit dem sie beschickt werden. Notwendigenfalls kann der Einsatz einer vierten Gruppe vorgesehen werden.
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Pig. 5 zeigt auf der linken Seite eine schematische Ansicht von insgesamt drei aus Kästen und Düsen bestehenden Gruppen 15-I6-I7 und auf der rechten Seite die gleichen Gruppen in der Seitenansicht. Auf den Vorderseiten der drei Gruppen befinden sich in entsprechend verteilter Anordnung die Düsen 18-19-20, deren Zwischenabstand in der Mitte der Gruppen jeweils geringer ist als an deren Enden, wobei jedoch die absoluten Werte dieser Abstände von einer Gruppe zur anderen verschieden sind. Man beachte, dass bei den Gruppen Ib und I7 eine versetzte Düsenanordnung gewählt ist, um über eine grössere Walzenbreite hinweg die jeweils vorzunehmende Kühlung gleichmässig zu gestalten.
Es wurde bereits an anderer Stelle ausgeführt, dass die Veränderung des LeistungsVerhaltens der Walzenkühlvorrichtung in Abhängigkeit von einem mathematischen Modell erfolgen könnte, das in jedem gegebenen Augenblick unter gegebenen Betriebsbedingungen eine Vorherbestimmung der temperaturbedingten Balligkeit einer Walze ermcüglicht. Ziel einer solchen Vorherbeetimmung ist es, eine Anpassung der Kühlung hinsichtlich sowohl der Verteilung als auch Stärke auf den Gerüsten in einer Weise vorzunehmen, dass aufgrund der jeweils erzielten wärmebedingten Balligkeit;
- die Profilunregelmfcssigkeiten des Bandmaterials beim Austritt aus dem Walzwerk unter einem vorgegebenen Wert liegen,
- die Ebenheit des Bandes gut ist (nach einem vorgegebenen Kriterium), und
- die Beständigkeit des Bandes während des Walzens als zufriedenstellend angesehen werden kann.
Wie an anderer Stelle bereits erläutert, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung für die verschiedensten Verwendungo-
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zwecke einsetzbar ist unter gleichzeitiger Beibehaltung und Wahrung ihrer besonderen Vorteile, die da sindj -erhöhte spezifische Kühlleistung (bis 5MW/m2),
- grösserer Regelbereichs bei ein- und derselben Düse ist das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler spezifischer Leistung höher als 30,
- gleiehmässige Kühlung*
Die normalen Arbeitsbedingungen dieser Düsen sind wie folgt:
%asser = 3*5 Icg/cm (Bereichί 0 «4.5 kg/cm ) pLuft = *'°*S/™2 (PLttft - %aSser +-° 5 *&™2> Wobei
2 kg/cm als Mindestwert gilt) Düsenleistungen bei den vorgenannten Drücken:
%asser ^
Nachfolgend seien einigeEinsatzmöglichkeiten für diese Vor richtung näher erläutert?
1. Kühlung von in einer horizontalen Ebene passierenden Flachprodukten (Blechen oder Bändern) \
Beispiels
Düsenstrecken zur Kühlung von unteit in einer Warmbreitbandstrasse.
Gemessene spezifische Kühlleistungj 1.6 MW pro m Gesamt fläche. - Spezifische Durchsatzmenge; 14 l/m . Sek. (gegenüber 0.44 MW/m max. bei herkömmlichen Vorrichtungen mit gleichem spezifischen Durchsatz). Einsatz von 6 Nebelstrecken (zwischen ?· aufeinanderfolgenden Rollgangsrollen) ermöglichte Reduzierung der Haspel temperatur um 4o°C bei mit 9"· 5 m/Sek passierendem Bandmaterial von 2 mm Dicke.
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2. Kühlung von in einer senkrechten Ebene passierenden Flachprodukten (Bändern) ;
Beispiel:
Düsenstrecken beiderseits der Kühlrinne am Ausgang einer Bandstrasse, in welcher das Produkt in senkrechter Ebene bzw. stehend vorwärtsbewegt wird.
Gesamtlänge der Rinne: 7 πι.
Effektive Länge der Kühlvorrichtung: 4, 5m. Spezifische Kühlleistung (Mittelwert der Gesaratfläche): 1.85 MW/m2.
Bei einem Produkt von 6 mm Dicke, das mit einer Geschwindigkeit von 5·5 m/Sek. passiert, beträgt das Temperaturgefälle 15O0C.
3· Kühlung von Profilen
Beispiel:
Einsatz von Nebelstrecken zur Kühlung der Planschinnen- und Flansehaussenflächen.
Gesaratlänge der Anlage; 7.5 m.
Effektive Länge der Kühlvorrichtung 6 m (4 Abschnitte mit je 1.5 m).
Spezifische Kühlleistung (Mittelwert der Gesamtfläche):
1.80 MW/m2.
Bei einem die Strecke mit einer Geschwindigkeit von 2.8 m/Sek. passierenden Träger des Type 100 m (Flanschdicke 22 mm) beträgt die Abnahme des mittleren Temperaturwerts im Bereich der Flanschdicke HO0C.
4. Kühlung von Walzen
Versuche zur Kühlung der Walzen einer Bandstrasse (Anlage mit Nebelstrecken zur Besprühung der Oberwalzen der beiden letzten Gerüste auf der Austrittsseite).
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Ergebnisse;
Im Vergleich mit einer herkänmlichen Kühlanlage wurde fest« gestellt:
eine Reduzierung der Wassermenge um mehr als die Hälfte, eine Verbesserung des Bandprofils (weniger häufig vorkommende Oberflächen-unregelmässigkeit beim Hochgeschwindigkeitswalzen von Bändern für die Herstellung von Rohren),
eine GeschwindigkeitserhShung um J>0 % beim Walzen dünnen und harten Bandmaterials, und
eine leichte Minderung des Walzenverschleisses.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüberhinaus ein Verfahren, das in Verbindung mit einer Vorrichtung der vorbe§chriebenen Art zur Kühlung von Walzerzeugnissen eine wesentliche Senkung des Geräuschpegels zulässt. Ausserdem lassen sich mit ihm Emissionen von Dämpfen und Nebeln, die sich in den Hallen ausbreiten, verhindern.
Es wurden bereits Vorrichtungen entwickelt zur Senkung des Geräuschpegels in Kühlanlagen der vorbeschriebenen Art, wobei hier besonders die Unterbringung des Kühlsysteme in einem die Kühlstrecke(n) überdeckenden Kanal zu erwähnen wäre. Sicherlich ermöglichten diese Vorrichtungen eine weitgehende Verringerung des Pegels der Geräuschemiesionen quer zu den Kühlstrecken, führten jedoch andererseits den Schallpegel in Längsrichtung am Tunneleingang und Tunnelausgang auf höhere Werte.
Darüberhinaus war eine schnelle und intensive Ausbreitung der beim Kühlprozess freigesetzten Nebel und Dämpfe in den Hallen, in denen die Kühlung erfolgte, zu verzeichnen, was sich in vielen Fällen als am Arbeitsort der Gesundheit abträglich erwies.
Das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem eine in einem Längstunnel installierte Anlage zur Kühlung metallischer WaIz-
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erzeugnisse zum Einsatz gelangt, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen an den Tunnelenden mit einem geschlossenen Wasservorhang von entsprechender Dicke verschlossen werden, dessen nach unten gerichteter Verlauf so gewählt ist, dass seine Innenseite mit der jeweiligen Öffnung über den gesamten Umfang derselben in Berührung steht, ohne dass der Öffnungsrand an irgendeiner Stelle ausser Eingriff mit dem Vorhang gelangt.
In der Senkrechtebene gesehen ist die wohl vorteilhafteste Lage dieses Vorhangs in vielen Fällen lotrecht zur Längsachse der Anlage, da hierbei die Vorrichtung, welche die Durchführung des beschriebenen Verfahrens ermöglicht, besonders einfach sein kann.
In der Praxis sind die beiden Enden des die Kühlanlage aufnehmenden Tunnels vollkommen eben (ohne Vorsprünge), senkrecht und umrissmässig ohne Unterbrechungen oder Absätze ausgeführt und wird der Wasservorhang geschlossen senkrecht nach unten gerichtet angeordnet in der Weise, dass seine der Anlage zugewandte Seite gerade soeben mit den beiden Enden und insbesondere mit dem vollen Umfang derselben in Kontakt kommt und gehalten wird, was den perfekten Abschluss dieser Enden bewirkt, jedoch ausgenommen diejenige Zone des Vorhange, durch welche das die Kühlanlage passierende Walzer zeugnis den Vorhang durchstösst.
Es wurde festgestellt, dass ein Verschluss dieser Art nicht nur eine weitgehende Reduzierung des aus der Kühlanlage und insbesondere den Nebel- oder Zerstäuberdüsen kommenden Geräuschs ermöglichte, sondern darüberhinaus praktisch vollständig die Verteilung von Nebel, Brüden und Dämpfen in der Umgebung der Anlage verhinderte, was einen zusätzlichen Vorteil darstellt, der unter dem Aspekt der Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz besonders interessant ist.
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Λ,
Die Herstellung eines solchen Wasservorhangs und die kontrolliert genaue Ausrichtung und Positionierung desselben sind nach den verschiedensten Methoden möglich, doch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, diesen Vorhang in einer langgestreckten Rinne mit Auslassöffnung im unteren Teil herzustellen, wobei die Auslassöffnung die Form eines dünnen Schlitzes (von beispielsweise 2 mm Breite) hat, dessen beide Längsseiten zumindest in der Wasserbewegungsrichtung durch eine glatte Führung in Form eines dünnen Leitblechs, das die Bahn des aus dem Schlitz kommenden Wasservorhangs bestimmt, verlängert sind...--"
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorbeschriebenen Vorrichtung weist eines der beiden Leitbleche in Wasserströmungsrichtung grössere Abmessungen auf als das andere und wird dieses grössere Leitblech auf der der Anlage zugewandten Seite so installiert, dass über den Tunnel vorstehend die Ebene seiner Innenfläche mit derjenigen des benachbarten Tunnelendes zusammenfällt, wobei der Schlitz därüberhinaus so angeordnet ist, dass der aus ihm kommende Wasservorhang die Auslassöffnung oben beginnend vollständig abschliesst.
Die Speisung einer solchen Rinne kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, doch wurde als besonders wirksam festge-Steiltj. die Versörung über einen länglichen Kasten mit Anordnung über der Rinne zu bewerkstelligen, dessen Auslassöffnung in der Rinnenlängsachse gesehen aus zwei vorzugsweise glätten konvergierenden Wandelementen gebildet wird, die in die Rinne einmünden, wobei der Einlass derselben ebenfalls ein konvergierender Abschnitt ist, der sich vorzugsweise bis zum Auslaßschlitz erstreckt.
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Die beiliegende Fig. 6, die lediglich ein in einem nicht einschränkenden Sinne zu betrachtendes Beispiel in schematischer Darstellung wiedergibt, lässt erkennen, wie auf einfache Weise ein solcher Wasservorhang hergestellt und so angeordnet werden kann, dass er zur Erreichung · des angestrebten Ziels voll wirksam ist. Dieses Schema zeigt ziemlich verallgemeinert im Längsschnitt bzw. halb als Schnitt und halb als Draufsicht, eine Anlage zur Kühlung von WalzerZeugnissen der vorbeschriebenen Art, die mit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens versehen ist.
Die Schemazeichnung betrifft den Fall eines aus dem Fertiggerüst in Richtung des Pfeils 2 austretenden Stahlblechs Dieses Blech tritt in eine Kühlvorrichtung bestehend aus zwei Tragrollen 3 und 4 sowie einem Kühlkasten 5 mit Nebeldüsen 6, die auf die Unterseite 7 des Blechs wirken, ein.
Diese Anlage ist untergebracht in einem langgestreckten Tunnel mit seitlichen Wänden 8 und 9 sowie einer oberen Abdeckung 10, dessen eintragseitiges Ende plan ist und von einem planen und senkrechten Verstärkungsrahmen 11 begrenzt wird. Ein Wasservorhang 12 ist am Tunneleingang über eine gerade unäquerverlaufende Rinne 1]5 hinweg ausgebildet, wobei eine der Auslasswandungen 14 eine senkrechte Innenfläche 15 aufweist, deren Ebene genau mit der Aussenfläche des Rahmens 11 fluchtet. Diese Fläche 15, die nach unten etwas über die ihr gegenüberliegende Fläche vorsteht, gewährleistet, dass der aus der Rinne austretende Wasservorhang durch Kapillarität bedingt an der Fläche 15 "kleben bleibt", so dass der absolute Kontakt mit der Aussenseite des Verstärkungsrahmens 11 gewährleistet ist und der Tunnel perfekt ohne ein Abreissen des Wasserfilms verschlossen wird, über ihr konvergierendes Ende wird die
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Rinne Ij aus dem quadratischen Querkasten 16 mit Wasser versorgt, das aus dem konvergierenden unteren Ende 17 austritt.
Es versteht sich, dass der Rahmen der Erfindung nicht verlassen wird durch Zugabe einer Substanz zum Wasser, gelöst oder in Suspension, die besonders geeignet ist, um die Haftung des Wasservorhangs an der Endfläche des Tunnels zu vereinfachen oder zu verstärken.
PATENTANSPRÜCHE
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE :
    /i. JVorrichtung zum Abkühlen von Metallerzeugnxssen, —dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Hohlkästen (9,10) aufweist, von denen der eine (10) im Innern des anderen Kastens (9) angeordnet ist, und deren Länge der Breite des zu kühlenden Erzeugnissen (7) angepasst ist, wobei die Querfläche des Außenkastens (9) derart gewählt ist, daß er sich an der jeweils gewünschten Stelle im geringen Abstand vom Erzeugnis (71 anordnen läßt, und daß mehrere Öffnungen .".- in der Vorderseite eines jeden der beiden Kästen bestehen, von der aus die Beaufschlagung mit Kühlmedium erfolgt, von denen jede Öffnung im Außenkasten jeweils gegenüber und koaxial mit einer öffnung im Innenkasten angeordnet ist, und wobei in jedes Öffnungspaar eine entsprechende Düse (11) eingesetzt ist, und daß eine Verbindung zwischen den beiden Kästen vorzugsweise aus Hohlprofilen, insbesondere Rohren, besteht, die gleichzeitig als Kühlmittel-Zuleitungen zu den Kästen dienen.
    2. Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Außenfläche der Düsen (11) mindestens 10 cm ; von dem zu kühlenden Erzeugnis (7) entfernt ist.
    3..Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Kästen mit Hilfe von Innenstreben derart hergestellt ist, daß die Kühlwasserzufuhr zu den Düsen auf sehr kurzem Wege eine für alle Düsen praktisch gleicher Länge ist.
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    i/U
    «tr
    M-. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Lei einem abzukühlenden Walzprodukt die Querfläche des Außenkastens zwischen zwei benachbarten Tragrollen für das Erzeugnis angeordnet ist. i
    5. Vorrichtung nach Anspruch I9 zur Kühlung der Walze eines Walzgerüsts, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei, vorzugsweise drei Gruppen (15,16,17) aus je zwei Hohlkästen der eine Kasten im Innern des andren untergebracht und die Länge der Kästen der Länge der jeweils zu kühlenden Walze angepasst sowie die Querfläche eines jeden Außenkastens derart gewählt ist, daß sich der Kasten an der jeweils gewünschten Stelle anordnen läßt, und daß mehrere Öffnungen in der der zu kühlenden Walze gegenüberliegenden Vorderseite eines jeden der jeweils zwei Kästen, jeweils gegenüber und koaxial angeordnet und in jedes Öffnungspaar eine entsprechende Düse (18,19,20) eingesetzt ist und daß der Medienversorgungsdruck in einer oder in mehreren, wahlweise zuschaltbaren und abschaltbaren Gruppen veränderbar ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe gerade verlaufend angeordnet Ist und die Düsen je Gruppe ungleichmäßig mit vorzugsweise umso stärker verringertem Abstand zwischen zwei benachbarten Düsen verteilt sind, je näher es über die Länge gesehen auf die Mitte der Gruppe zugeht.
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    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in Längsrichtung pro Gruppe in Glockenform, jedoch auf unterschiedlichen Kurven verlaufend, verteilt sind.
    8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Düsen über den Innenkasten axial mit Luft und über den Außenkasten seitlich mit durch Luft zu zerstäubendem Wasser beschickt werden.
    9. Verfahren zur Unterdrückung der'Balligkeit von Gerüstwalzen während des Walzens von Metallerzeugnissen unter Verwendung der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bzw. 2 sowie 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer der Gerüstwalzen die Balligkeit bestimmt, und dann mit einem als ideal anzusehenden Balligkeitswert verglichen wird, und daß durch entsprechende Änderung der Funktionsweise einer Walzenkühlvorriehtung eine Differenz zwischen der ermittelten und der als ideal geltenden Balligkeit verringert oder beseitigt wird, wobei mittels der Kühlvorrichtung auf kurze Distanz eine über die Längsachse der Walze differenzierte Kühlung erfolgt.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierte Kühlung gleichzeitig in einer Mehrzahl von Bereichen erfolgt.
    11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Bereiche, von denen aus die Walze mit Kühlmedium beaufschlagt wird, veränderbar gehalten wird.
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    12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck bzw. die Verteilung der Kühlmediumstrahlen den Erfordernissen entsprechend variiert wird.
    13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Balligkeit durch Profilmessung quer über die WalzerZeugnisse erfolgt.
    14. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein mathematisches Modell angewendet wird, das in jedem Augenblick die effektive Balligkeit der betreffenden Walze erkennen läßt, und daß dfe Kühlbedingungen verändert werden, sobald die Abweichung zwischen der rechnerischen und der als ideal anzusehenden Balligkeit an einer oder mehreren Stellen des Profils einen vorgegebenen Wert erreicht.
    15. Verfahren zur Abkühlung metallischer Walzerzeugnisse unter Verwendung einer Anlage zur Kühlung metallischer Walzprodukte nach der in Anspruch i+ offenbarten Art, die in einem Längstunnel untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen an den Tunnelenden mit einem geschlossenen Wasservorhang verschlossen gehalten werden, dessen Innenseite mit dem Rand der Öffnung über den gesamten Umfang derselben in Berührung steht, ohne daß der Kontakt zwischen Rand und Wasservorhang an irgendeiner Stelle unterbrochen wird oder der Rand den Wasservorhang an irgendeiner Stelle durchstößt.
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    16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet» daß der Wasservorhang in der Senkrechtebene lotrecht zur Längsachse der Anlage steht.
    17.; Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, :! daß der Wasservorhang in einer langgestreckten Rinne hergestellt wird, die im unteren Teil eine Auslaßöffnung aufweist, wobei die Auslaßöffnung die Form .eines dünnen Schlitzes hat (beispielsweise von 2 mm Breite), dessen beide Längsseiten zumindest in der Wasserbewegungsrichtung durch eine glatte Führung in Form eines dünnen Leitblechs, das die Bahn des aus dem Schlitz austretenden WasserVorhangs bestimmt, verlängert wird.
    18.; Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Leitbleche, das in Wasserströmungsrichtung größer ist als das andere, auf der der Anlage zugewandten Seite derart installiert - wird, daß über den Tunnel· vorstehend die Ebene seiner .Innenfläche mit derjenigen des benachbarten Tunnel-
    -■■'■"-. endes fluchtet, wobei der Schlitz darüberhinaus so angeordnet ist, daß der .aus ihm austretende Wasservorhang oben beginnend die Auslaßöffnungen vollständig abschließt.
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