DE3638332A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung von walzband - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Kühlung von warmem Walzband auf einem horizontalen Transportweg, insbesondere einem Rollgang, mit einer Vielzahl quer zur Bandlaufrichtung in vorbestimmten Abständen zueinander in Längsrichtung des Walzbandes angeordneten Kühlrohren, die über je ein Zentralrohr mit Kühlwasser versorgt werden und an deren Enden sich Düsenöffnungen zum Austritt des Kühlwassers von oben auf das Walzband befinden.

Unmittelbar nach Beendigung des Warmwalzens wird bekanntermaßen Walzband aus kontinuierlichen Bandstraßen, bzw. werden auch diskontinuierlich gewalzte einzelne Stahlblechtafeln, mit einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa 600 -900 Grad Celsius, auf eine Temperatur von beispielsweise bis zu 550 Grad Celsius abgekühlt, bei einer Abkühlgeschwindigkeit von in etwa 3-15 Grad Celsius.

Im allgemeinen ist bei der Abkühlung nach den bekannten Verfahren und Vorrichtungen die Temperaturverteilung in Richtung der Breite des Walzbandes bzw. der Stahlblechtafel unmittelbar nach Beendigung des Warmwalzens nicht gleichmäßig. Insbesondere ist die Temperatur an den Seitenrandabschnitten geringer als im Mittelabschnitt.

Die Kühlung des Walzbandes bzw. der Stahlblechtafel erfolgt zumeist durch oberhalb und unterhalb des Bandes angeordnete Spritzrohre, die mit Düsen zum Aufspritzen von Kühlwasser auf die Oberflächen versehen sind. Der Temperaturunterschied zwischen den Seitenabschnitten und dem Mittelabschnitt des Bandes unmittelbar nach Beendigung der Abkühlung wird noch dadurch weiter vergrößert, daß das Kühlwasser der oberen Spritzrohre zu beiden Seiten des Walzbandes herunterströmt und über die Breite gesehen somit das Walzband an den Seitenrandabschnitten stärker abgekühlt wird als im mittleren Abschnitt. Ferner ergibt sich aus dem Mechanismus der Wärmeleitung bei Wasserkühlung im Hochtemperaturbereich, daß die Seitenrandabschnitte stärker gekühlt werden als der Mittelabschnitt, da in den Randzonen die Wärme schneller abgeführt werden kann. Infolge der ungleichmäßigen Wärmeabfuhr kommt es zu erheblichen Abweichungen in den Werkstoffeigenschaften, beispielsweise der Zugfestigkeit, mit nachteiligen Wirkungen auf die Tiefzieheigenschaften. Ferner können sich wellige Oberflächen mit Nachteilen bei der Weiterverarbeitung ergeben.

Nach einer aus der deutschen Patentschrift 32 30 866 bekannten Vorrichtung ist vorgesehen, daß Spritzrohre in Breitenrichtung direkt über dem Walzband angeordnet sind und eine Länge haben, die im wesentlichen gleich der Breite des Walzbandes ist. Die Spritzrohre sind mit mehreren Düsen zum Ausspritzen von Kühlwasser auf das Walzband bzw. die Stahlblechtafel versehen. Im Bereich der beiden Seitenränder sind Abschirmglieder bzw. Abschirmplatten zum Unterbrechen der Kühlwasserstrahlen angeordnet, deren Böden von der Mitte des Bandes aus nach unten geneigt sind, wobei die Abschirmplatten mittels einer Verschiebeeinrichtung aufeinander zu und voneinander weg in beiden Richtungen der auf dem Rollgang liegenden Stahlblechtafeln bewegbar sind. Mittels der verwendeten Abschirmplatten kann zwar der Kühlwasseraustritt in etwa an die Walzgutbreite angepaßt werden, eine Verringerung des Kühlwasserverbrauchs ist jedoch nicht gegeben.

Ferner ist die Kühlvorrichtung mit ortsfesten Führungsrahmen, Stützrahmen etc. ausgerüstet, wodurch diese Anordnung insbesondere durch die fest angeordneten Spritzrohre über dem Walzband bei Wartungsarbeiten bzw. bei der Entfernung von Schrott aus dem Kühlschacht schwer zugänglich ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, mittels derer die genannten Nachteile vermieden und die Schwierigkeiten ausgeräumt werden können. Insbesondere soll eine Abkühlung des Walzbandes nach Beendigung des Warmwalzvorganges bei gleichmäßiger Temperaturverteilung über die gesamte Bandbreite und minimalem Kühlwasserverbrauch ermöglicht werden. Ferner soll die Vorrichtung leicht zugänglich und damit wartungsfreundlich sein. Aus diesem Grunde sollte auch der über dem Rollgang befindliche Schacht nur eine geringe Höhe aufweisen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß die Düsenöffnungen zu beiden Seiten vom Walzband und mit Abstand von den Bandkanten parallel dazu angeordnet und derart gezielt mit Kühlwasser beaufschlagt werden, daß sich auf der Oberfläche des Walzbandes nach Lage und Größe vorbestimmte Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen bilden, die je nach Breite und Temperaturverteilung des Walzbandes zu- bzw. abgeschaltet werden. Auf diese Weise kann bei geringstem Kühlwasserverbrauch die Temperaturverteilung des Walzbandes vorzugsweise unmittelbar nach dem Warmwalzen vergleichmäßigt, aber gegebenenfalls auch gezielt verändert werden. Ferner ist bei der aufgezeigten Verfahrensweise der Kühlschacht leicht zugänglich.

Infolge des schrägen Auftreffens der Kühlwasserstrahlen auf die Oberfläche des Walzbandes mit Wirkungskomponenten von beiden Seiten in Richtung auf die Bandmitte wird das Wasser besser auf dem Band gehalten und sorgt auf diese Weise für eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung. Insbesondere gilt das für schmales Walzband.

Um das bei der Kühlung unter dem Wasserfilm befindliche Dampfpolster zu durchschlagen und frisches Kühlwasser unmittelbar auf die Oberfläche des Walzbandes zu bringen muß bei schmalem Band die kinetische Energie des Wassers, d.h. die Auftreffgeschwindigkeit geringer sein als bei breiterem Band, bei dem auch der Wasserfilm und das Dampfpolster in Bandmitte dicker sind. Die Auftreffgeschwindigkeit v in m/s wird nach der Gleichung berechnet

wobei bekanntermaßen g als Gravitationskonstante mit 9,81 m/s² anzusetzen ist und h die Fallhöhe in m bezeichnet. Im Ergebnis muß bei schmalem Band also mit einer geringeren Fallhöhe gearbeitet werden als bei breiterem Walzband. Statt unterschiedlicher Fallhöhen kann aber auch mit Druckerhöhung der Kühlwasserstrahlen gearbeitet werden.

In einer Ausbildung des Verfahrens ist daher vorgesehen, daß die Lage und Größe der Auftreffstellen über eine Veränderung des Wasserdruckes und/oder die Höhe der Düsenöffnungen eingestellt wird. Bei einer Erhöhung des Wasserdrucks kann beispielsweise die Bauhöhe des Kühlschachts bzw. der Düsenöffnungen äußerst gering gehalten werden.

Vorteilhaft kann die Lage der Auftreffstellen auch mittels einer winkligen Anordnung der Düsenöffnungen eingestellt werden.

Ferner kann die Lage der Auftreffstellen über den seitlichen Abstand der Düsenöffnungen zu den Bandkanten eingestellt werden, gegebenenfalls auch in Verbindung mit den vorgenannten Einstellmöglichkeiten.

Mit Vorteil können die Auftreffstellen in einem bestimmten Neigungswinkel symmetrisch zu beiden Seiten der Bandmitte in Bandlaufrichtung angeordnet werden. Mit dieser Maßnahme kann eine Zu- bzw. Abschaltung von Kühlwasserstrahlen auf einfache Weise erfolgen. Dabei werden eine Vielzahl derartig symmetrisch angeordneter Gruppen von Auftreffstellen in Bandlaufrichtung hintereinander gebildet.

Darüberhinaus können die Auftreffstellen nebeneinander rechtwinklig zur Bandlaufrichtung eingestellt werden, wobei vorzugsweise in Bandlaufrichtung hintereinanderliegende Gruppen von Auftreffstellen die Lücken zwischen den davor gelegenen Auftreffstellen überdecken. Hierdurch kann eine besonders genaue Anpassung der Kühlung bzw. des Kühlwasserverbrauchs je nach Breite des Walzbandes durch Zu- bzw. Abschalten von Kühlwasserstrahlen vorgenommen werden.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, daß mit pulsierendem Kühlwasserdruck gearbeitet wird. Durch Verwendung eines pulsierenden Wasserdruckes kann nahezu stufenlos die gesamte Walzbandbreite zur Erzielung einer optimierten Wärmeverteilung bestrichen werden.

Für die Vorrichtung zur Kühlung von Walzband, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß die Düsenöffnungen zu beiden Seiten vom Walzband und mit Abstand von den Bandkanten parallel dazu in einer vorbestimmten Höhe angeordnet sind. Vorteilhaft ist die Kühlanlage bzw. der Kühlschacht durch diese Maßnahme von oben frei zugänglich. Bei einer notwendigen Schrottbeseitigung aus dem Kühlschacht brauchen infolge der seitlichen Anordnung der Kühlrohre bzw. der Düsenöffnungen diese nicht geschwenkt zu werden.

Vorteilhaft können an der Kühlvorrichtung die Düsenöffnungen zur gezielten Beaufschlagung der Oberfläche des Walzbandes mit Kühlwasserstrahlen höhenverstellbar ausgebildet sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsenöffnungen zur gezielten Beaufschlagung der Oberfläche des Walzbandes mit Kühlwasserstrahlen winklig anstellbar ausgebildet.

Zweckmäßigerweise sind die Düsenöffnungen so verstellbar ausgebildet und angeordnet, daß die Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen in einem bestimmten Winkel zur Bandlaufrichtung hintereinander liegend jeweils eine Hälfte der gesamten Breite des Walzbandes abdecken. Mit dieser Maßnahme wird eine besonders einfache Zu- bzw. Abschaltung der Kühlwasserstrahlen erzielt, wobei jeweils gleichartig ausgebildete Gruppen von Auftreffstellen in Bandlaufrichtung hintereinandergeschaltet sind.

Darüberhinaus können die Düsenöffnungen so verstellbar ausgebildet und angeordnet sein, daß die Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen im rechten Winkel zur Bandlaufrichtung liegen, wobei die Auftreffstellen dabei die Lücken zwischen den in Bandlaufrichtung vorher liegenden Auftreffstellen überdecken.

Zweckmäßigerweise sind die Düsenöffnungen verschließbar ausgebildet, wobei als Verschlußeinrichtung vorzugsweise Flacheisen vorgesehen sind, die an einer Zugstange befestigt und parallel zu den Düsenöffnungen verschiebbar sind. Auf diese Weise ist ein besonders einfaches Verschließen der nicht benötigten Düsenöffnungen möglich. Es können sich aber auch andere bekannte Verschlußmöglichkeiten für die Düsenöffnungen im Einzelfall als zweckmäßig erweisen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung mehrerer in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 eine schematische, ausschnittweise Darstellung der Düsenöffnungen mit Verschlußeinrichtung parallel zur Bandlaufrichtung,

Fig. 3 schematische Draufsicht auf das Walzband mit Anordnung der Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen in einem bestimmten Winkel zur Bandlaufrichtung,

Fig. 4 schematische Draufsicht auf das Walzband mit Anordnung der Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen im rechten Winkel zur Bandlaufrichtung.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zur Kühlung von Walzband (1) unmittelbar nach dem Warmwalzen auf einem horizontalen Rollgang (2) in einem Kühlschacht (3) mit Schachtwänden (4, 5) und sich gegenüberliegenden Schachtbühnen (6, 7). Entsprechend der tatsächlichen Bandbreite (8) des Walzbandes (1), beispielsweise im Bereich von 200 bis 650 mm, kann die Bandführung mittels einer Verstelleinrichtung (9) angepaßt werden.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl quer zur Bandlaufrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) in vorbestimmten Abständen zueinander in Längsrichtung beidseitig des Kühlschachtes (3) auf den Schachtbühnen (6, 7) angeordneten Kühlrohren (10, 11), die über je ein Zentralrohr (12, 13) mit Kühlwasser über Versorgungsleitungen (14, 15) gespeist werden. Die Kühlrohre (10, 11) münden auslaufseitig in Düsenköpfe (16, 17) mit Düsenöffnungen (18, 19) zum Austritt des Kühlwassers in Form von Kühlwasserstrahlen (20, 21) von oben auf das Walzband (1), wobei die Düsenöffnungen (18, 19) zu beiden Seiten vom Walzband (1) und mit Abstand von den Bandkanten parallel dazu in einer vorbestimmten Höhe (22) angeordnet sind. Das Walzband (1) wird ebenfalls von unten mittels einer bekannten Unterkühleinrichtung (23) mit Sprühbreitenverstellung (24, 25) wassergekühlt. Die laminaren Kühlwasserstrahlen (20, 21) bilden auf der Oberfläche des Walzbandes (1) sogenannte Auftreffstellen bzw. Wasserlachen mit je einem Wellental in der Mitte und einem nahezu konzentrisch angeordneten Wellenberg. Infolge des schrägen Auftreffens der Kühlwasserstrahlen (20, 21) auf das Walzband (1) erhalten die Wasserteilchen eine horizontale Kraftkomponente in Richtung auf die Bandmitte.

Gemäß Fig. 2 können die im Düsenkopf (16) angeordneten Düsenöffnungen (18) auf beiden Seiten des Kühlschachts (Kühlschacht und gegenüberliegende Kühlseite nicht dargestellt) auf einfache Weise mittels an einer Zugstange (30) befestigter und in Pfeilrichtung (31) verschiebbarer Verschlußplatten bzw. Flacheisen (32) geöffnet und verschlossen werden.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein schmales Walzband (1) mit einer Breite von etwa 250 mm sowie ein Mittelband (1′) mit einer Breite von etwa 600 mm und einer Anordnung der Auftreffstellen (40, 41) der Kühlwasserstrahlen (20, 21; 20′, 21′) in einem bestimmten Winkel (42, 43) zur Bandlaufrichtung (44), beispielsweise einem Winkel von 26,6 Grad. Die Kühlwasserstrahlen (20, 21; 20′, 21′) treten dabei aus den nicht dargestellten Düsenöffnungen parallel in Richtung auf die Bandmitte aus. Mittels der in Fig. 2 dargestellten Verschlußeinrichtung können die Düsenöffnungen (Fig. 1, Ziffern 18, 19) zur Anpassung an die Bandbreiten (1, 1′) geöffnet oder verschlossen werden, wobei die Kühlwasserstrahlen (20′, 21′) entsprechend zu- oder abgeschaltet werden, so daß die Auftreffstellen (40, 41) nur das Walzband selbst bzw. auch nur gegebenenfalls Teilbereiche zum Ausgleich aufgetretener Temperaturunterschiede unmittelbar nach dem Warmwalzvorgang kühlen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf die linke Hälfte eines Walzbandes (1′′), das mit etwa 400 mm Breite zwischen dem Mittelband (1′) und dem schmalen Band (1) liegt. Die Anordnung der Auftreffstellen (50, 51) der Kühlwasserstrahlen (52, 53) liegt im rechten Winkel zur Bandlaufrichtung (54). Die Auftreffstellen (51) überdecken dabei die Lücken zwischen den in Bandlaufrichtung vorher liegenden Auftreffstellen (50). Die Düsenöffnungen (nicht dargestellt), aus denen die Kühlwasserstrahlen (52, 53) auslaufen, sind dabei zur Erreichung der gewünschten Anordnung der Auftreffstellen (50, 51) winklig angestellt. Die Anordnung der Auftreffstellen kann aber auch in anderer Weise zur Erreichung dergleichen Wirkung beispielsweise so sein, daß die randseitigen Auftreffstellen von in Bandlaufrichtung vorn liegenden Kühlwasserstrahlen erzeugt werden, während die zur Bandmitte gelegenen Auftreffstellen von den übrigen Düsenöffnungen beaufschlagt werden.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist die erfindungsgemäße Kühlung bei anderen warmen bandförmigen Werkstoffen und/oder in Verbindung mit beliebigen Fördereinrichtungen anzuwenden. Beispielsweise können das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch zur Zwischengerüstkühlung dienen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Kühlung von warmem Walzband auf einem horizontalen Transportweg, insbesondere einem Rollgang, mit einer Vielzahl quer zur Bandlaufrichtung in vorbestimmten Abständen zueinander in Längsrichtung des Walzbandes angeordneten Kühlrohren, die über je ein Zentralrohr mit Kühlwasser versorgt werden und an deren Enden sich Düsenöffnungen zum Austritt des Kühlwassers von oben auf das Walzband befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen zu beiden Seiten vom Walzband und mit Abstand von den Bandkanten parallel dazu angeordnet und derart gezielt mit Kühlwasser beaufschlagt werden, daß sich auf der Oberfläche des Walzbandes nach Lage und Größe vorbestimmte Auftreffstellen der Kühlwasserstrahlen bilden, die je nach Breite und Temperaturverteilung des Walzbandes zu- bzw. abgeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und Göße der Auftreffstellen über eine Veränderung des Wasserdruckes und/oder die Höhe der Düsenöffnungen eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Auftreffstellen mittels einer winkligen Anordnung der Düsenöffnungen eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Auftreffstellen über den seitlichen Abstand der Düsenöffnungen zu den Bandkanten eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstellen in einem bestimmten Neigungswinkel symmetrisch zu beiden Seiten der Bandmitte in Bandlaufrichtung angeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstellen nebeneinander rechtwinklig zur Bandlaufrichtung eingestellt werden, wobei vorzugsweise in Bandlaufrichtung hintereinanderliegende Gruppen von Auftreffstellen die Lücken zwischen den davor gelegenen Auftreffstellen überdecken.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit pulsierendem Kühlwasserdruck gearbeitet wird.

8. Vorrichtung zur Kühlung von warmem Walzband auf einem horizontalen Transportweg, insbesondere einem Rollgang, mit einer Vielzahl quer zur Bandlaufrichtung in vorbestimmten Abständen zueinander in Längsrichtung des Walzbandes angeordneten Kühlrohren, die über je ein Zentralrohr mit Kühlwasser versorgt werden und an deren Enden sich Düsenöffnungen zum Austritt des Kühlwassers von oben auf das Walzband befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) zu beiden Seiten vom Walzband (1, 1′, 1′′) und mit Abstand von den Bandkanten parallel dazu in einer vorbestimmten Höhe (22) angeordnet sind.

9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) zur gezielten Beaufschlagung der Oberfläche des Walzbandes (1, 1′, 1′′) mit Kühlwasserstrahlen (20, 21) höhenverstellbar ausgebildet sind.

10. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) zur gezielten Beaufschlagung der Oberfläche des Walzbandes (1, 1′, 1′′) mit Kühlwasserstrahlen (20, 21) winklig anstellbar ausgebildet sind.

11. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) so verstellbar ausgebildet und angeordnet sind, daß die Auftreffstellen (40, 41) der Kühlwasserstrahlen (20, 21, 20′, 21′) in einem bestimmten Winkel (42, 43) zur Bandlaufrichtung (44) hintereinander liegend jeweils eine Hälfte der gesamten Breite des Walzbandes (1, 1′) abdecken.

12. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) so verstellbar ausgebildet und angeordnet sind, daß die Auftreffstellen (50, 51) der Kühlwasserstrahlen (52, 53) im rechten Winkel zur Bandlaufrichtung (54) liegen, wobei die Auftreffstellen (51) dabei die Lücken zwischen den in Bandlaufrichtung (54) vorher liegenden Auftreffstellen (50) überdecken.

13. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (18, 19) verschließbar ausgebildet sind, wobei als Verschluß vorzugsweise Flacheisen (32) vorgesehen sind, die an einer Zugstange (30) befestigt und parallel zu den Düsenöffnungen (18, 19) verschiebbar sind.