DE3780041T2

DE3780041T2 - Vorrichtung zum kuehlen von band.

Info

Publication number: DE3780041T2
Application number: DE8787400258T
Authority: DE
Inventors: Koichi High Tec Res Hashiguchi; Masahiko High Tec Resea Morita; Shinobu High Tec Researc Okano; Akio High Tec Research Tosaka
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2007-02-05
Also published as: CA1263818A; DE3780041D1; KR870008040A; KR940006493B1; EP0235015A1; EP0235015B1; US4709557A

Description

Vorrichtung zum Kühlen von Band

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Band wie Stahlband und dergleichen. Spezieller gesagt betrifft die Erfindung ein neues und vorteilhaftes Laminarstromkühlsystem zur Bildung einer laminaren Strömung des Kühlfluids zum Kühlen von Bändern mit im wesentlichen gleichförmiger Kühlgeschwindigkeit über die gesamte Breite der Bänder. Noch spezieller gesagt betrifft die Erfindung ein Laminarstromkühlsystem, bei dem die Strömungsmenge eines Kühlfluids als Kühlmedium zur Einstellung der Kühlleistung einstellbar ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Laminarstromkühlvorrichtungen werden beispielsweise in Heißbandwalzwerkstraßen zum Kühlen von Stahlbändern verwendet. Eine derartige Kühlvorrichtung ist zwischen einer Oberflächenbearbeitungswalze und einer Aufnahmewalze zum Kühlen des Bandes angeordnet, das einem Auslauftisch zugeführt wird. Bei einer derartigen Laminarstromkühlvorrichtung wird allgemein Wasser als Kühlmedium verwendet und in Form von mehreren blätterförmigen Laminarströmen in Richtung des Bandes abgegeben, die in Breitenrichtung des Bandes ausgerichtet sind, oder in Form eines geschlitzten Laminarstromes, der sich in Breitenrichtung des Bandes erstreckt, um so die gesamte Breite des Bandes abzudecken. Derartige Laminarstromkühlsysteme haben eine höhere Kühlleistung als ein Sprüh-Kühlsystem, bei dem Wasser unter hohem Druck gegen das Band gesprüht wird, da das erstgenannte System einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten hat als das letztere. Aus diesem Grund sind solche Laminarstromkühlsysteme bekannt, die eine Produktion von Stahlbändern in Heißbandwalzwerkstraßen mit höherer Geschwindigkeit ermöglichen. Außerdem kann insbesondere im Fall der Schlitzlaminarströmung des Kühlwassers eine hochgradig gleichförmige Temperaturverteilung in der Breite des Bandes erzielt werden, und zwar wegen der gleichförmigen Kühlleistung über die gesamte Breite des Bandes.
Eine Art der Laminarstromkühlsysteme ist als Rohr-Laminarstromkühlsystem" bekannt. Bei diesem System wird von Rohrlaminarstromdüsen eine Wasser-Stabform des Laminarstroms erzeugt. Die andere Art des Laminarstromkühlsystems ist als "Schlitzlaminarstromkühlsystem" bekannt. Dieses System verwendet Schlitzlaminarstromdüsen zur Erzeugung des Schlitzlaminarstromes des Kühlwassers. Das Rohrlaminarstromkühlsystem ist beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Showa 56-41848 offenbart. Andererseits ist ein Schlitzlaminarstromkühlsystem in der japanischen Patentveröffentlichung Showa 58-77710 und in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Showa 57-170812 offenbart. Bei den bekannten Laminarstromkühlsystemen ist es bekannt, daß Schlitzlaminarstromkühlsysteme eine Kühlleistung in einer Größe haben, die etwa 1,5 bis 2,0mal größer ist als diejenige von Rohrlaminarstromkühlsystemen.
Das Schlitzlaminarstromkühlsystem hat jedoch die folgenden Nachteile. Zunächst sind Schlitzlaminarstromkühlvorrichtungen kompliziert in ihrem Aufbau im Vergleich zu Rohrlaminarstromkühlvorrichtungen. Zweitens - und wichtiger - hat eine herkömmliche Schlitzlaminarstromkühlvorrichtung eine feststehende Kühlwasserstromfläche, um den Bereich der Kühlwasserstromgeschwindigkeitsvariation zu begrenzen. Wenn nämlich eine relativ niedrige Kühlleistung gewünscht ist, wird es schwierig, die Kühlwasserstromgeschwindigkeit ohne ein Unterbrechen der Schlitzlaminarströmung ausreichend zu reduzieren. Wenn andererseits eine erheblich höhere Kühlleistung erforderlich ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers übermäßig und ruft ein Sprühen des Kühlwassers auf das Band hervor, wodurch die Kühlleistung sinkt. Daher ist es bekannt, daß das Schlitz- bzw. Spaltlaminarstromkühlsystem nur innerhalb eines begrenzten Bereichs der Kühlleistung wirkungsvoll ist. Um die Spaltlaminarströmung des Kühlwassers mittels der Spaltlaminarströmungsdüse auszubilden, muß zudem der Spaltzwischenraum eng genug sein, d. h. etwa 20 bis 30 mm. Dies kann eine Ansammlung von Fremdstoffen wie Kesselstein verursachen. Die Ansammlung von Fremdstoffen ruft eine Variation des Kühlwasserbahnbereichs hervor und damit eine Variation der Kühlleistung. Daher ist es bei herkömmlichen Spaltlaminarströmungsdüsen erforderlich, diese regelmäßig zu reinigen.
Um einen breiten Einstellbereich der Kühlwasserströmungsmenge in der Laminarströmung zu ermöglichen, die durch eine Spaltlaminarstromkühlvorrichtung erzeugt wird, sind verbesserte Spaltlaminarstromkühlsysteme mit einstellbaren Spalt- bzw. Schlitzgrößen vorgeschlagen worden. Ein solches Laminarstromkühlsystem ist in der japanischen Patentveröffentlichung Showa 57-103728 und der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Showa 59-171761 offenbart worden. Gemäß den Offenbarungen dieser Veröffentlichungen ist eine von zwei Strömungsführungsplatten gegenüber der anderen Strömungsführungsplatte bewegbar, um den Zwischenraum zwischen den Fluidführungsplatten einzustellen und damit den Kühlwasserbahnbereich einstellen zu können. Obwohl solche System einen breiteren Einstellbereich der Kühlwasserströmungsmenge und/oder der Kühlwasserströmungsgeschwindigkeit ermöglichen, erfordern sie Mechanismen zur beweglichen Halterung der bewegbaren Strömungsführungsplatten. Dies macht die Konstruktion der Kühlvorrichtungen noch komplizierter. Außerdem erfordern solche Systeme eine relativ komplizierte und aufwendige Handeinstellung der Zwischenräume zwischen den Strömungsführungsplatten.
Es sind auch andere Arten von Laminarstromkühlsystemen vorgeschlagen worden, die eine Einstellung der Kühlwasserströmungsmenge zur Veränderung der Kühlleistung zum Zwecke der Steuerung der Korngröße von Stahl, der Materialmikrostruktur des Stahlbandes usw. zur Steuerung der Qualität des Bandes ermöglichen. Solche Laminarstromkühlsysteme sind in der japanischen Patentveröffentlichung Showa 51-28560, Showa 54-575414, Showa 55-88921 und Showa 59-50911 beispielsweise offenbart. Gemäß den Offenbarungen der japanischen Patentveröffentlichungen Showa 51-28560, Showa 54-57414 und Showa 55-88921 sind Strömungssteuerventile in den Kühlwasserzufuhrleitungen zur Zufuhr von Kühlwasser zu den Laminarströmungsdüsen angeordnet. Andererseits offenbart die japanische Patentveröffentlichung Showa 59-50911 ein Laminarstromkühlsystem mit einem Strömungssteuerventil in der Kühlwasserzufuhrleitung und einer Strömungsblockierplatte zum Unterbrechen der Strömung von der Laminarströmungsdüse, um eine EIN/AUS-Steuerung des Wassers, das die Bandoberfläche erreicht, zu ermöglichen. Diese Systeme ermöglichen eine gewisse Strömungssteuerung des Kühlwassers entsprechend der gewünschten Kühlleistung. Wegen der mechanischen Verzögerungszeit des Strömungssteuerventils und wegen der Verzögerung bei der Veränderung der Kühlwasserströmungsmenge in den Kühlwasserzufuhrleitungen ist das Ansprechen auf die Wassermengensteuerung nicht hoch genug. Selbst bei dem letztgenannten System, das in der japanischen Patentveröffentlichung Showa 59-50911 offenbart ist, ist die Steuerung der Kühlwasserströmung auf EIN oder AUS begrenzt. Obwohl demnach die Strömungsmenge des Kühlwassers bei den offenbarten Systemen variabel ist, ist die Steuermöglichkeit abgesehen von der EIN/AUS-Steuerung gering. Variable Einstellungen der Strömungsmenge sind nur in einem relativ kleinen Bereich möglich.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laminarstromkühlvorrichtung für Bänder anzugeben, die einen vereinfachten Aufbau hat und die Möglichkeit bietet, die Kühlleistung des Bandes in einem weiten Bereich einzustellen, die eine Kühlfluidströmungsmenge mit hohem Ansprechvermögen präzise steuert und die den Kühlfluidbahnbereich einer Laminarströmungsdüse automatisch einstellen kann.
Die wesentlichen Merkmale der Laminarstromkühlvorrichtung und der Laminardüse gemäß der Erfindung sind in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 31 offenbart. Die Oberbegriffe dieser Ansprüche enthalten die Merkmale, die aus der JP-A-57 103 728 bekannt sind.
In der bevorzugten Konstruktion ist eine weitere Laminardüse oder Düsen stromaufwärts der oben erwähnten Laminardüse mit dem verformbaren Plattenbauteil zur Zufuhr des Laminarstromkühlfluids angeordnet.
Es ist auch möglich, eine Strömungssteuereinrichtung anzuordnen, die zwischen den Laminardüsen zur Einstellung der Kühlfluidmenge, die der stromabwärtigen Düse zugeführt wird, angeordnet ist. In der bevorzugten Konstruktion enthält die Strömungssteuereinrichtung eine Verschlußplatte mit einem Umfangsende, das mit zahlreichen Ausschnitten versehen ist, damit eine Fluidströmung durchtreten kann. Die Platte der Strömungssteuereinrichtung ist mit Bezug auf die Kühlfluidbahn zwischen den Düsen zwischen einer vollständig geschlossenen Position zum Verschließen der Kühlfluidzufuhr zu der stromabwärtigen Düse und einer vollständig offenen Position zur Zufuhr der vollen Menge des Kühlfluids zu der stromabwärtigen Düse bewegbar. An der Zwischenposition zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig geöffneten Position ist die Kühlfluidzufuhrmenge dadurch begrenzt, daß das Laminarstromfluid von der stromaufwärtigen Düse nur durch die Ausschnitte durchtritt.
Nach einem Aspekt der Erfindung enthält eine Bandkühlvorrichtung eine Laminarstromdüse, die durch eine erste und eine zweite Platte gebildet ist, die nebeneinander angeordnet sind, um zwischen sich eine Fluidbahn eines Kühlfluids zu begrenzen, um eine Spaltlaminarströmung im wesentlichen senkrecht zu einer Bandbahn hervorzurufen, durch die das Band befördert wird, wobei die erste Platte gegenüber der zweiten Platte verlagerbar ist, um den Bahnbereich bzw. die Bahnfläche der Fluidbahn zu variieren, wobei eine Kühlfluidzufuhreinrichtung eine gesteuerte Menge des Kühlfluids durch die Fluidbahn fließen läßt und die erste Platte auf den Fluiddruck in der Fluidbahn anspricht, um eine Verlagerung zu der zweiten Platte in einer Größe hervorzurufen, die dem Fluiddruck entspricht.
Die erste Platte besteht aus einem verformbaren Material zum Hervorrufen einer Verformung entsprechen dem Fluiddruck in der Fluidbahn, und die Kühlzufuhreinrichtung enthält eine Laminarströmungsdüse zur Zufuhr des Kühlfluids in einer im wesentlichen gleichmäßigen Strömungsmengenverteilung über im wesentlichen die gesamte Breite der Fluidbahn.
Die erste und die zweite Platte sind so angeordnet, daß sie einen minimalen Bahnbereich der Fluidbahn in einer Ausgangsposition begrenzen, und die erste Platte wird von der zweiten Platte in einem Umfang weg verlagert, der dem Fluiddruck in der Fluidbahn zur Verbreiterung des Bahnbereichs entspricht. Durch den variablen Strömungsbereich der Fluidbahn durch die Laminarströmungsdüse ist ein sehr breiter Einstellbereich der Kühlfluidströmungsmenge möglich, ohne daß die Laminarströmung unterbrochen wird.
Die Bandkühlvorrichtung kann ferner eine Strömungsblockiereinrichtung haben, die zwischen der Kühlfluidzufuhreinrichtung und der Laminarströmungsdüse zur Begrenzung der Kühlfluidbahn zwischen der Kühlfluidzufuhreinrichtung und der Laminarströmungsdüse zur Einstellung der Kühlfluidzufuhrmenge zu der Laminarströmungsdüse angeordnet ist. Die Strömungsblockiereinrichtung ist bewegbar, um die Strömungsblockiergröße entsprechend der Breite des zu kühlenden Bandes einzustellen. Die Strömungsblokkiereinrichtung enthält zwei Strömungsblockierbauteile, die entlang dem oberen Rand der Laminarströmungsdüse zur Einstellung der Strömungsblockiergröße horizontal bewegbar sind. Das Blokkieren der Strömung zur Einstellung der Kühlfluidzufuhrmenge relativ zu der Breite des Bandes kann eine gleichmäßige Verteilung der Kühlfluidströmungsmenge im wesentlichen über die gesamte Breite des Bandes hervorrufen.
Alternativ hierzu kann die Bandkühlvorrichtung außerdem eine Strömungssteuereinrichtung haben, die zwischen der Kühlfluidzufuhreinrichtung und der Laminarströmungsdüse zur Einstellung der Zufuhrmenge des Kühlfluids von der Kühlwasserzufuhreinrichtung zu der Laminarströmungsdüse angeordnet ist. Die Strömungssteuereinrichtung ist horizontal im wesentlichen parallel zu der Beschickungsrichtung des Bandes bewegbar, um eine begrenzte Menge der Kühlfluidzufuhr entsprechend der gewünschten Kühlleistung einzustellen. Die Strömungssteuereinrichtung fängt einen Teil des Kühlwassers auf, das von der Kühlwasserzufuhreinrichtung zugeführt wird, um die Kühlwasserzufuhrmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen. In der bevorzugten Konstrukton erhöht und verringert die Strömungssteuereinrichtung linear die aufgefangene bzw. abgeschnittene Menge des Kühlwassers zur linearen Einstellung der Kühlfluidzufuhrmenge zu der Laminarströmungsdüse. In der alternativen Konstruktion variiert die Strömungssteuereinrichtung die Abfangmenge des Kühlfluids stufenweise, um die Kühlfluidzufuhrmenge stufenweise einzustellen.
Die Strömungssteuereinrichtung gemäß der Erfindung arbeitet mechanisch und steuert direkt die Kühlfluidzufuhrmenge des Kühlfluids zu der Laminarströmungsdüse. Daher ist das Ansprechvermögen der Strömungsmengeneinstellung hoch genug, um den Anforderungen des Kühlsystems für eine Heißbandwalzwerkstraße zu genügen.
Auf der anderen Hand enthält die Bandkühlvorrichtung ferner eine Einrichtung zum Zwängen der ersten Platte in Richtung der zweiten Platte mit einer vorgegebenen Kraft, um die Verlagerung der ersten Platte relativ zu der zweiten Platte entsprechend des Fluiddrucks in der Fluidbahn zu begrenzen. Die Zwängeinrichtung enthält ein Stabbauteil, das sich im wesentlichen parallel zu der ersten Platte erstreckt, und ein Betätigungsglied, welches das Stabbauteil mit einem gesteuerten Druck gegen die erste Platte preßt. Die erste Platte besteht aus einem elastisch verformbaren Material und ist an einem stationären Bauteil an dessen oberen Rand befestigt, um eine elastische Kraft in der ersten Platte in sich hervorzurufen, um diese elastisch gegen die zweite Platte vorzuspannen und die Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte zu beschränken. Die Beschränkung der Verlagerung der ersten Platte kann eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsmenge des Kühlfluids in der Laminarströmung selbst dann hervorrufen, wenn eine sehr große Strömungsmenge des Kühlfluids zur Erzielung einer hohen Kühlleistung erforderlich ist.
Bei der bevorzugten Konstruktion ist die Laminarströmungsdüse schräg zu einer vertikalen Ebene angeordnet, entlang der das Kühlfluid von der Kühlfluidzufuhreinrichtung zugeführt wird. Vorzugsweise wirkt die Laminarströmungsdüse mit einer Einrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Laminarströmungsdüse gegenüber der vertikalen Ebene zusammen. Die geneigte Laminarströmungsdüse kann das Kühlfluid abgeben, um eine laminare Strömung in ausgewählter Richtung des Kühlfluids auf das Band hervorzurufen. Dies trägt dazu bei, schnell das Kühlfluid von der Bandoberfläche zu entfernen, so daß die Steuerung der Kühlleistung leichter wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Spaltlaminarströmungsdüse zum Kühlen eines langgestreckten Bandes, welches durch eine vorbestimmte Bandbahn befordert wird, eine erste und eine zweite Platte, die nebeneinander angeordnet sind, um zwischen sich eine Fluidbahn für ein Kühlfluid zu beschränken, zur Erzeugung einer Spaltlaminarströmung, die im wesentlichen senkrecht zu einer Bandbahn verläuft, durch welche das Band befördert wird, und eine Einrichtung, die auf den Fluiddruck in der Fluidbahn anspricht und eine Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte in einer Größe hervorruft, die dem Fluiddruck entspricht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung noch besser verständlich, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die besondere Ausführungsform beschränkt ist, die der Erläuterung und dem Verständnis der Erfindung dient.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische perspektivische Ansicht der ersten und grundsätzlichen Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine fragmentarische Vorderansicht der ersten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung entlang einer Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Darstellung, die das zulässige Minimum der Kühlwasserströmungsmenge in Relation zur Dicke eines Spaltzwischenraums zeigt, der in einer Spaltlaminarströmungsdüse der ersten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet ist;
Fig. 5 ein Diagramm, das die Kühlwasserströmungsmengenverteilung in Richtung der Breite eines zu kühlenden Bandes zeigt;
Fig. 6 und 7 zeigen die relative Kühlleistung bei verschiedenen Kühlwasserströmungsbeschränkungsgrößen;
Fig. 8 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Modifikation der ersten Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung, die auch die grundsätzliche Ausführungsform der Erfindung bildet;
Fig. 9 eine fragmentarische perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 10 eine Darstellung, die die Kühlwasserströmung auf dem Band zeigt;
Fig. 11-13 vergrößerte Querschnitte der Spaltlaminarströmungsdüse, die bei der zweiten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 9 verwendet wird;
Fig. 14 eine fragmentarische Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 8;
Fig. 15 ein vergrößerter Querschnitt der zweiten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung entlang einer Linie XII-XII in Fig. 14;
Fig. 16 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 8;
Fig. 17 eine fragmentarische perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 18 ein Querschnitt der dritten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 17;
Fig. 19 ein Querschnitt einer modifizierten Ausführungsform der dritten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 17;
Fig. 20 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer weiteren Modifikation der dritten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 17;
Fig. 21 ein Querschnitt der modifizierten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 20;
Fig. 22 ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung, die von der Ausführungsform gemäß Fig. 20 abgeleitet ist;
Fig. 23(A) und (B) Darstellungen, die die Kühlwasserströmungsmengenverteilung in Richtung der Breite des Bandes zeigen;
Fig. 24 eine fragmentarische perspektivische Ansicht der vierten Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht eines Strömungssteuerbauteils, das in der vierten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 24 verwendet wird.
Fig. 26 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Modifikation der vierten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 24;
Fig. 27 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Konstruktion eines Strömungssteuerbauteils, das in der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 26 verwendet wird;
Fig. 28 eine Darstellung, die die Veränderung der Kühlwasserzufuhrmenge zeigt, die von dem Strömungssteuerbauteil gemäß den Fig. 25 und 27 gesteuert wird;
Fig. 29 eine Seitenansicht der fünften und praktischen Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 30 eine Vorderansicht des unteren Teils der fünften Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 29 und
Fig. 31 eine Vorderansicht des oberen Teils der fünften Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 29, wobei der untere Teil, der sich mit dem oberen Teil überlappt, vernachlässigt ist, um den Teil zu zeigen, der von dem unteren Teil überdeckt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird nun auf die Zeichnungen, insbesondere auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen, wo die erste und grundsätzliche Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung abgebildet ist. Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bandkühlvorrichtung kann allgemein eine Spaltlaminarströmung eines Kühlfluids zum Kühlen eines Bandes hervorrufen. Die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung ist insbesondere in einer Warmbandwalzwerkstraße anwendbar, die Stahlbänder erzeugt, um ein Stahlband 10 zu kühlen, das von einem Nachwerk (nicht dargestellt) einer Aufnahmewalze (nicht dargestellt) entlang eines Auslaufstischs transportiert wird. Die Spaltlaminarströmung des Kühlfluids wird so erzeugt, daß sie sich im wesentlichen vertikal und senkrecht zur Längsachse des Stahlbandes erstreckt. In der Praxis verwendet die dargestellte Ausführungsform der Stahlbandkühlvorrichtung Kühlwasser als Kühlfluid. Daher bezieht sich die nachfolgende Offenbarung auf Bandkühlvorrichtungen zum Kühlen von Band durch Hervorrufen einer Spaltlaminarströmung von Kühlwasser. Es wird jedoch betont, daß das Kühlfluid durch jedes beliebige Kühlmedium im Fluidzustand ersetzt werden kann, wenn dies gewünscht ist.
Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, verwendet die erste Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung eine Spaltlaminarströmungsdüse 20 zum Hervorrufen einer Spaltlaminarströmung 12 von Kühlwasser.
Das Kühlwasser wird durch eine Kühlwasserzufuhreinrichtung 30 zugeführt, die mit einer (nicht dargestellten) Kühlwasserquelle verbunden ist. Die Spaltlaminarströmungsdüse 20 und die Kühlwasserzuführeinrichtung 30 sind im wesentlichen vertikal aufeinander ausgerichtet. Wie Fig. 1 zeigt, verwendet die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung eine Rohrlaminarströmungsdüse als Kühlwasserzuführeinrichtung 30.
Die rohrförmige Laminarströmungsdüse als Kühlwasserzuführeinrichtung 30 befindet sich oberhalb der Spaltlaminarströmungsdüse 20. Die Spaltlaminarströmungsdüse 20 enthält zwei Strömungsführungsplatten 22 und 24. Die Strömungsführungsplatten 22 und 24 sind nebeneinander liegend vertikal angeordnet und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Bandes 10. Die Strömungsführungsplatten 22 und 24 sind mit einem vorgegebenen Zwischenraum voneinander beabstandet. Der Zwischenraum zwischen den Strömungsführungsplatten 22 und 24 dient als Schlitzspalt 26, durch den das Kühlwasser fließt, das von der Kühlwasserzuführeinrichtung zugeführt ist. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Strömungsführungsplatten 22 und 24 bestimmt eine Dicke t des Schlitzspaltes 26.
Die Strömungsdüse bzw. das Strömungsrohr 30 enthält ein Grundrohr 32 größeren Durchmessers und mehrere Auslaßrohre 36, die in axialer Ausrichtung auf die Achse des Grundrohres angeordnet sind. Das Grundrohr 32 erstreckt sich in Richtung der Breite des Stahlbandes 10, wobei diese Richtung senkrecht zur Förderrichtung des Stahlbandes 10 liegt. Das Grundrohr 32 ist mit einer Kühlwasserquelle (nicht dargestellt) durch ein Kühlwasserzuführrohr 34 verbunden. Unter Druck stehendes Kühlwasser wird durch das Kühlwasserzuführrohr 24 zugeführt und in das Grundrohr 32 eingeleitet. Der Druck des Kühlwassers, das durch das Kühlwasserzuführrohr 34 fließt, kann auf einen vorgegebenen Druck gesteuert sein, der einen gewünschten Kühlwasserauslaßmenge durch die Auslaßmenge 36 entspricht. Die Auslaßrohre 36 sind mit dem Grundrohr 32 an einen Enden verbunden und nach unten gerichtet, um dem Schlitzspalt 26 der Spaltlaminarströmungsdüse 20 an den anderen Enden gegenüber zu liegen. Da der Schlitzspalt 26 der Spaltlaminarströmungsdüse 20 sich im wesentlichen senkrecht zu der Förderrichtung des Stahlbandes 10 erstreckt, sind die auslaßenden der Auslaßrohre 36 der Rohrlaminarströmungsdüse 30 in einer Richtung ausgerichtet, die parallel zu der Schlitzöffnung 26 der Spaltlaminarströmungsdüse liegt.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Strömungsführungsplatten 22 und 24 beweglich von einer geeigneten Stützeinrichtung (nicht dargestellt) gehalten, so daß sie relativ zueinander entsprechend dem Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt 26 verlagert werden können. Außerdem sind in der dargestellten Ausführungsform die Strömungsführungsplatten 22 und 24 aus dünnen, verformbaren, rostfreien Platten gebildet. In der Praxis können die Strömungsführungsplatten jedoch aus jedem geeigneten und elastisch oder federnd verformbaren Material bestehen, beispielsweise aus einer Zinnplatte, Aluminiumplatte, Teflon (Fluon), Polyäthylen, Polypropylen usw. Es wird außerdem betont, daß der Abstand zwischen der Rohrlaminardüse 30 und der Schlitzlaminardüse 20 auf ein gewünschtes Maß festgelegt werden kann. Allerdings ist es wünschenswert, den Abstand so zu wählen, daß die Rohrlaminarströmungsdüse 30 nahe genug an dem oberen Ende der Spaltlaminarströmungsdüse 20 liegt, um die Höhe der Vorrichtung zu reduzieren. Außerdem ist es möglich, daß untere Ende der jeweiligen Auslaßrohre 36 in den Schlitzspalt 26 der Spaltlaminarströmungsdüse 14 einzusetzen.
Es wird ferner betont, daß die Rohrlaminarströmungsdüse 30 nur zu dem Zweck der Kühlwasserzufuhr zu der Schlitzlaminardüse 20 angeordnet ist. Deshalb ist es bei der Rohrlaminardüse 30 nicht erforderlich, daß die Auslaßmenge durch jedes Auslaßrohr 36 übereinstimmt. In dieser Hinsicht brauchen die Auslaßrohre, die bei der Rohrlaminarströmungsdüse 30 verwendet werden, keine genaue kreisförmige Konfiguration haben, sondern können jede gewünschte Form aufweisen, beispielsweise eine ovale Form, polygonale Form und dergleichen. Da die Rohrlaminarströmungsdüse 30 als Kühlwasserzuführeinrichtung zudem nur erforderlich ist, um eine ausreichende Menge von Kühlwasser zuzuführen, um die Spaltlaminarströmung 12 des Kühlwassers als Abgabe durch die Spaltlaminarströmungsdüse 20 zu bilden, ist sie nicht auf die Ausbildung als Rohrlaminarströmungsdüse begrenzt, sondern kann durch jede andere Art von Wasserzuführeinrichtung ersetzt werden. Rohrlaminarströmungsdüse oder Schlitzlaminarströmungsdüsen können jedoch bevorzugt sein, um eine Gleichförmigkeit der Wasserzufuhr an verschiedenen Teilen des Schlitzspaltes der Spaltlaminarströmungsdüse 20 hervorzurufen.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, enthält die erste Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung außerdem Verschlußbauteile 40, die allgemein an Stellen angeordnet sind, die den seitlichen Enden der Spaltlaminardüse 20 entsprechen. Die Verschlußbauteile 40 sind seitlich entlang des Schlitzspalts 26 beweglich, um einen Teil der Kühlwasserzufuhr durch die Rohrlaminarströmungsdüse 30 zu unterbrechen. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, hat jedes Verschlußbauteil 40 eine Kanal-förmige Gestalt und begrenzt darin eine Rinne zum Ableiten von darin aufgenommenem Kühlwasser. Die Verschlußbauteile 40 sind mit (nicht dargestellten) Betätigungsorganen verbunden, die sie horizontal antreiben, um die Größe der Strömungsbegrenzung einzustellen. Wenn die Verschlußbauteile 40 aufeinander zu bewegt werden, werden die stabförmigen Laminarströme, die aus den Auslaßrohre 36 austreten, von den Verschlußbauteilen aufgenommen, wodurch sie im erhöhten Maße abgeführt werden, so daß sich die Strömungsbeschränkungsgröße erhöht. In der Praxis sind die Positionen der Verschlußbauteile 40 so festgelegt, daß sie der Breite S des zu kühlenden Streifens entsprechen.
Es ist bevorzugt, daß die oberen Enden der Strömungsführungsplatten 22 und 24 so gebogen sind, daß der obere Öffnungsmund 28a des Schlitzspalt 26 im Vergleich zu dem Auslaß 28b aufgeweitet ist, um die Aufnahme des Kühlwassers sicherzustellen, das aus den Auslaßrohren 36 der Rohrlaminarströmungsdüse 30 abgegeben wird.
Nachfolgend wird der Kühlleistungseinstellvorgang bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bandkühlvorrichtung beschrieben.
Das durch die Rohrlaminarströmungsdüse 30 zugeführte Kühlwasser wird in den Schlitzspalt 26 zwischen den Strömungsführungsplatten 22 und 24 in Form von Stab-förmigen Laminarströmen eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kühlwasserzuführbereich in dem Schlitzspalt 26 entsprechend der Breite S des zu kühlenden Bandes 10 eingestellt, durch Einstellung der Positionen der Verschlußbauteile 40. Das in den Schlitzspalt 26 eintretende Kühlwasser dehnt sich entlang den Strömungsführungsplatten 22 und 24 wegen der Oberflächenspannung des Kühlwassers aus. Daher wird eine Gitter-förmige Laminarkühlwasserströmung 12 durch die Spaltlaminarströmungsdüse 20 gebildet.
Um die Kühlwasserströmungsmenge zur Einstellung der Kühlleistung zu steuern, kann die Auslaßmenge des Kühlwassers durch die Rohrlaminarströmungsdüse 30 eingestellt werden. Die Einstellung der Auslaßmenge aus der Rohrlaminarströmungsdüse 30 kann bewerkstelligt werden, indem die Kühlwasserzuführmenge zu dem Grundrohr 32 von der Kühlwasserquelle durch das Kühlwasserzuführrohr 34 eingestellt wird, oder durch Einstellen des Kühlwasserdrucks in dem Grundrohr 32. Durch Einstellen der Auslaßmenge des Kühlwassers, das aus der Rohrlaminardüse 30 abgegeben wird, wird die Kühlwasserströmungsmenge durch den Schlitzspalt 26 verändert. Dies bewirkt eine Variation des Kühlwasserdrucks in dem Schlitzspalt 26 infolge der Strömungsbeschränkung durch die Bahnfläche, die in dem Spalt gebildet ist. Wenn der Kühlwasserdruck ansteigt, werden die Strömungsführungsplatten 22 und 24 der Spaltlaminarströmungsdüse 26 voneinander weg verlagert in einem Maße, welches der Größe des Kühlwasserdrucks in der Spaltlaminarströmungsdüse entspricht, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 3 angedeutet ist. Gleichzeitig werden die Strömungsführungsplatten 22 und 24 elastisch oder federnd durch den Druck deformiert. Die Verlagerung und Deformation der Strömungsführungsplatten 22 und 24 vergrößern die Breite t des Schlitzspalts 26 und erweitern den Bahnbereich für das Kühlwasser. Die Größe der relativen Verlagerung und Deformation der Strömungsführungsplatten 22 und 24 wird somit automatisch in Abhängigkeit von dem Kühlwasserdruck, der durch Strömungsbeschränkung entsteht, bestimmt. Die Verlagerung und Deformation der Strömungsführungsplatten 22 und 24 werden nämlich in einer Größe hervorgerufen, so daß die Elastizität der Strömungsführungsplatten 22 und 24 und der Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt 26 im Gleichgewicht stehen. Daher kann durch automatisch Verlagerung und Verformung der Strömungsführungsplatten 22 und 24 der Kühlwasserdruck, der durch die Spaltlaminarströmungsdüse 20 abgegeben wird, im wesentlichen bei einem konstanten Druck gehalten werden. Infolgedessen kann durch Auswahl der Elastizität der Strömungsführungsplatten 22 und 24 und der Charakteristika von deren Verlagerung der Kühlwasserdruck so eingestellt werden, daß das Kühlwasser daran gehindert ist, mit einem übermäßigen Druck ausgelassen zu werden, der ein Versprühen des Wassers auf das Stahlband 10 zur Folge hätte. Da außerdem die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung eine Expansion des Schlitzspalts 26 in der Spaltlaminarströmung ermöglicht, kann die anfängliche Breite t des Schlitzspalts klein genug sein, um die zulässige minimale Kühlwasserströmungsmenge zu verringern, die erforderlich ist, um eine Spaltlaminarströmung ohne Zusammenbrechen der Laminarströmung aufrecht zu erhalten.
Da die Spaltlaminarströmungsdüse 20 den Schlitzspalt 26 in Abhängigkeit von dem Kühlwasserdruck in dem Spalt verändern kann, um den Kühlwasserströmungsbahnbereich zu erhöhen, wenn der Kühlwasserdruck steigt, können die Strömungsführungsplatten 22 und 24 in quer angeordneten Positionen angeordnet sein, um eine sehr schmale Durchgangsbahnfläche zu begrenzen. In dieser Ausgangsposition begrenzen die Strömungsführungsplatten 22 und 24 den minimalen Kühlwasserströmungsbahnbereich in dem Schlitzspalt 26. Da der minimale Spalt schmal genug sein kann, um das zulässige Minimum der Kühlwasserströmungsmenge zu senken, wird die geringste Bandkühlungsleistung kleiner als bei herkömmlichen Spaltlaminarströmungsdüsen. Diese Vorteile der dargestellten Ausführungsform sind aus Fig. 4 ersichtlich. In Fig. 4 ist die zulässige minimale Kühlwasserströmungsmenge in einer Einheitsbereite durch die durchgezogene Linie dargestellt. Andererseits ist die Menge der Einheitskühlwasserströmungsmenge, d. h. Kühlwasserströmungsmenge in der Einheitsbreite, gemäß der dargestellten Ausführungsform durch die strichpunktierte Linie in Fig. 4 abgebildet, wobei die Breite des Schlitzspalt zwischen der Anfangsbreite t (beispielsweise 3 mm) und der maximalen Breite t' (beispielsweise 8 mm) variiert. Wenn zudem eine herkömmliche Spaltlaminarströmungsdüse einen feststehenden Schlitzspalt von 6 mm hat, ist die erforderliche minimale Kühlwasserströmungsmenge 0,55 m³/min. Durch Festsetzen der minimalen Dicke in dem Schlitzspalt 46 auf 3 mm kann andererseits die erforderliche minimale Kühlwasserströmungsmenge auf 0,2 m³/min reduziert werden. Daher bietet diese erste Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung einen breiten Einstellungsbereich der Kühlwasserauslaßmenge und hierdurch eine breite Einstellungsmöglichkeit der Kühlleistung des Bandes auf dem Auslauftisch in dem Walzprozeß.
Andererseits kann, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, die Kühlwasserströmungsmengenverteilung an verschiedenen Teilen der Spaltlaminardüse 20 im wesentlichen gleichförmig an dem mittleren Teil sein. Die Strömungsmenge an den Seitenabschnitten ist auf lineare Weise wesentlich reduziert. Diese Strömungsmengenverringerungseigenschaften an beiden seitlichen Bereich der Schlitzlaminarströmungsdüse 20 kann eingestellt werden, indem die Position der Verschlußbauteile 40 eingestellt wird. Die Beziehung zwischen den Strömungsmengenverteilungsänderungseigenschaften und der Position der Verschlußbauteile 40 ist aus den Fig. 6 und 7 zu ersehen. Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Eigenschaften sind aus Experimenten abgeleitet, die in einem Zustand ausgeführt wurden, bei dem der Durchmesser jedes Auslaßrohres 36 20 mm, der Zwischenraum zwischen den Auslaßrohren 50 mm, die Gesamtbreite W der Spaltlaminarströmungsdüse 2300 mm und die Kühlwasserströmungsmenge durch jedes Auslaßrohr 36 0,015 m³/min betrug, wobei die Einheitskühlwasserströmungsmenge durch die Spaltlaminarströmungsdüse 20 0,69 m³/min betrug. Unter dieser Bedingung wurde das erste Experiment zum Kühlen des Stahlbandes einer Breite von 1500 m mit Blockieren des Stab-förmigen Laminarstroms des Kühlwassers durch 0,2 und 6 Auslaßrohre 36 ausgeführt. Das Ergebnis ist in einer relativen Kühlleistung an verschiedenen seitlichen Abschnitten des Bandes dargestellt. Aus dem Ergebnis ist zu sehen, daß zur Erzielung einer im wesentlichen gleichförmigen Kühlleistung über die Gesamtbreite des Bandes 2 Stab-förmige Laminarströmungen durch zwei Auslaßrohre 36 blockiert werden müssen. Der zweite Versuch wurde zum Kühlen des Stahlbandes einer Breite von 2000 mm durch Blockieren von 0, 1, 2 und 4 Stab-förmigen Laminarströmungen durch 0, 1, 2 und 4 Auslaßrohre 36 ausgeführt. Aus dem Ergebnis ist zu ersehen, daß dann, wenn zwei stabförmige Laminarströmungen blockiert sind, im wesentlichen ein gleichförmiger Kühleffekt über die gesamte Breite des Bandes 10 erzielt werden kann. Daraus ergibt sich, daß es vorteilhaft ist, die Kühlwasserzuführmenge durch Blockieren eines Teils des Laminarstroms, der der Spaltlaminarströmungsdüse 20 zugeführt wird, zu begrenzen, um eine gleichförmige Kühlleistung über die gesamte Breite zu erhalten.
Wie oben erwähnt, sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Modifikationen der ersten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung möglich. Eine dieser Modifikationen ist in Fig. 8 abgebildet. In der modifizierten Ausführungsform der Fig. 8 ist eine Spaltlaminarströmungsdüse 30a als Kühlwasserzufuhreinrichtung verwendet. Die Spaltlaminarströmungsdüse 30a ist oberhalb einer Spaltlaminarströmungsdüse 20a angeordnet, die Strömungsführungsplatten 22a und 24 enthält. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ist die Strömungsführungsplatte 22a aus einem dünnen und elastischen oder federnd verformbaren Material ausgebildet, wie aus einer dünnen rostfreien Platte.
Andererseits ist bei der dargestellten Ausführungsform die Strömungsführungsplatte 24a aus einem starren Material, wie beispielsweise aus einer relativ dicken rostfreien Platte gebildet. Die Strömungsführungsplatte 24a ist fest entlang der Kühlwasserbahn befestigt, um die stationäre Wand zu bilden, die den Schlitzspalt 26a begrenzt. Die Strömungsführungsplatte 22a ist durch geeignete Halterung beweglich gehalten, so daß sie sich in Richtung der Strömungsführungsplatte 24a oder von dieser weg bewegen kann, um die Dicke des Schlitzspalts entsprechend dem Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt 26a einzustellen.
Bei dieser Konstruktion ist die Breite des Schlitzspalts in Abhängigkeit von dem Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt variabel durch Verlagerung der Strömungsführungsplatte 22a relativ zu der Strömungsführungsplatte 24a und durch federnde Verformung der Strömungsführungsplatte 22a. Daher ist ein breiter Bereich der Kühlwasserströmungsmengeneinstellung wie bei der obigen ersten Ausführungsform ermöglicht.
Obwohl die Ausführungsform der Fig. 8 nicht mit den Verschlußbauteilen versehen ist, die in den Fig. 2 und 3 der ersten Ausführungsform dargestellt sind, sind ähnliche Strömungsbegrenzungen durch Anordnung der Verschlußbauteile möglich. In einem solchen Fall wird die Gleichförmigkeit der Kühlleistungsverteilung in Abhängigkeit von der Größe der Strömungsbeschränkung variabel.
Die Fig. 9 bis 13 zeigen die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bandkühlvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform hat die Rohrlaminarströmungsdüse 30 denselben Aufbau wie bei der ersten Ausführungsform, wo sie als Kühlwasserzufuhreinrichtung verwendet ist. Andererseits hat die Spaltlaminarströmungsdüse 550 eine ähnliche Konstruktion wie die Laminarströmungsdüse 20a in Fig. 8. Daher enthält die Spaltlaminarströmungsdüse 50 eine verformbare und verlagerbare Strömungsführungsplatte 52 und eine starre Strömungsführungsplatte 54. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Spaltlaminarströmungsdüse 550 geneigt in einer Ebene angeordnet, die sich schräg zu der im wesentlichen vertikalen Ebene erstreckt. In der bevorzugten Konstruktion beträgt der Neigungswinkel der Spaltlaminarströmungsdüse 50 gegenüber der vertikalen Ebene etwa 50º.
Wie die Fig. 11, 12 und 13 zeigen, verlagert sich die Strömungsführungsplatte 52 gegenüber der Strömungsführungsplatte 54 in Abhängigkeit von der Kühlwasserströmungsmenge in der Spaltlaminardüse 50. Fig. 11 zeigt die Ausgangsposition der Strömungsführungsplatte 52. In diesem Zustand wird kein Kühlwasser oder nur eine sehr kleine Strömungsmenge des Kühlwassers in die Laminarströmungsdüse 50 eingeführt, um den Schlitzspalt 56 bei der minimalen und anfänglichen Breite zu halten. Fig. 12 zeigt einen Zustand, in dem eine relativ kleine Strömungsmenge des Kühlwassers, die deutlich größer ist als im Anfangszustand, der Spaltlaminarströmungsdüse 50 zugeführt wird. Durch Zufuhr der erhöhten Menge des Kühlwassers wächst der Druck in dem Schlitzspalt 56, wodurch die Strömungsführungsplatte 52 gegenüber Strömungsführungsplatte 54 verlagert wird, und eine größere Kühlwassermenge hindurchfließen kann. Wenn die Kühlwasserzuführmenge weiter erhöht wird, wird die Strömungsführungsplatte 52 weiter weg von der Strömungsführungsplatte 54 verlagert, wodurch sich die Breite des Schlitzspalts 56 erhöht. Dadurch kann die Kühlwasserströmungsmenge automatisch durch Variation der Breite des Schlitzspalts eingestellt werden, ohne daß eine signifikante Änderung des Auslaßdrucks des Kühlwassers durch die Spaltlaminarströmungsdüse 50 verursacht wird.
Infolge des Neigungswinkels der Spaltströmungslaminardüse 50 hat die Strömungsenergie des durch die Düse fließenden Kühlwassers eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente. Wie sich versteht, hat die horizontale Komponente in der Mitte der Spaltlaminarströmung ihr Maximum und an den seitlichen Rändern ihr Minimum. Dadurch wird die Spaltlaminarströmung 12, die von der Spaltlaminarströmungsdüse 50 gebildet wird, im Querschnitt bogenförmig, wie die Fig. 9 und 10 zeigen. Dies hat eine Strömungsrichtung für das Kühlwasser zur Folge, welches im wesentlichen in radialer Richtung auf das Stahlband 10 fließt, um das Kühlwasser auf dem Band in einer kürzeren Zeitspanne zu entfernen. Da die Bandkühlleistung nicht nur von der Kühlwasserströmungsmenge abhängt, die auf das Stahlband abgegeben wird, sondern auch von der Zeitspanne, in der das Kühlwasser auf dem Band verbleibt, wird die Zeitspanne, in der das Kühlwasser gehalten ist, ein allgemein unbestimmter Faktor bei der präzisen Steuerung der Bandkühlleistung. Dies kann durch Verkürzen der Zeitspanne gelöst werden, in der das Kühlwasser gehalten wird, durch radiale Strömungseigenschaften des Kühlwassers auf dem Band. Dies macht es leichter, die Kühlleistung der Einheitskühlwasserströmungsmenge zu bestimmen, wodurch die Kühlleistung präziser gesteuert werden kann.
Die Fig. 14-16 zeigen eine Modifikation der vorstehenden zweiten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Laminarströmungsdüse 60 als Ersatz der Rohrlaminarströmungsdüse zur Zufuhr von Kühlwasser zu der Spaltlaminarströmungsdüse 50 verwendet. Außerdem verwendet die dargestellte Modifikation die Verschlußbauteile 40, die weiter oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3 beschreiben sind.
Wie aus Fig. 15 zu ersehen ist, enthält die Spaltlaminarströmungsdüse 60 einen Behälterabschnitt 62 und einen Düsenabschnitt 64. Der Behälterabschnitt 62 ist mit der (nicht dargestellten) Kühlwasserquelle verbunden und an sich bekannt. Das in dem Behälterabschnitt 62 angesammelte Kühlwasser wird dem Auslaßabschnitt 64 durch einen Verbindungsbereich 66 zugeführt, der sich zwischen dem Behälterabschnitt und dem Düsenabschnitt befindet. Andererseits werden die Verschlußbauteile 40 horizontal verlagert, um einen Teil der Kühlwasserzufuhr zu blockieren und die Kühlleistung in verschiedenen Teilen des Bandes so einzustellen, daß sie im wesentlichen gleichförmig ist.
Die Fig. 17 und 18 zeigen die dritte Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Spaltlaminarströmungsdüse 60 identisch mit der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 14 bis 16. Die Spaltlaminarströmungsdüse 60 ist oberhalb einer Spaltlaminarströmungsdüse 70 angeordnet, die eine Laminarströmung 12 des Kühlwassers hervorrufen kann. Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform enthält die Spaltlaminarströmungsdüse 70 allgemein eine elastisch verformbare und bewegbare Strömungsführungsplatte 72 und eine starre Strömungsführungsplatte 74. Die Strömungsführungsplatte 74 ist starr zu der Ebene einer Strömungsführungsplatte im wesentlichen parallel zu der Laminarströmung des Kühlwassers aus der Spaltlaminardüse 60 befestigt. Andererseits ist die Strömungsführungsplatte 72 nahe der Strömungsführungsplatte 74 in seitlicher Relation angeordnet, um dazwischen einen Schlitzspalt 76 zu begrenzen. Außerdem enthält die Spaltlaminarströmungsdüse 70 obere und untere Druckbauteile 78a und 78b. Vorzugsweise enthalten die Druckbauteile 78a und 78b jeweils eine zylindrische Stange. In der bevorzugten Konstruktion erstrecken sich die Druckbauteile 78a und 78b der zylindrischen Stangen jeweils nahe dem oberen und unteren Rand der Strömungsführungsplatte 72. Die Druckbauteile 78a und 78b arbeiten mit nicht dargestellten Betätigungsorganen 89c und 78d zusammen. Bei der dargestellten Ausführungsform enthalten die Betätigungsorgane 78c und 78d Betätigungszylinder wie Luftzylinder, Hydraulikzylinder und dergleichen, um die Druckbauteile 78a und 78b gegen die Strömungsführungsplatte 72 und von dieser weg zu bewegen. Die Betätigungsorgane können jedoch auch Federbauteile usw. enthalten. Die Betätigungsorgane betätigen die Druckbauteile 78a und 78b, so daß diese Druckkräfte F&sub1; und F&sub2; auf die Strömungsführungsplatte 72 ausüben. Die Druckkräfte, die durch die Druckbauteile 78a und 78b ausgeübt werden, dienen als Begrenzungskraft zur Begrenzung der Verlagerung der Strömungsführungsplatte 72 gegenüber die Strömungsführungsplatte 74 und zur Begrenzung der Größe der Verformung der Strömungsführungsplatte 72.
Im tatsächlichen Betrieb werden die Betätigungsorgane 78c und 78d in Betrieb gesetzt, um eine Druckkraft einer vorgegebenen Größe über die Druckbauteile 78a und 78b auf die Strömungsführungsplatte 72 auszuüben. Daher tritt niemals eine Verlagerung der Strömungsführungsplatte 72 auf, solange der Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt 76 kleiner ist als die Druckkraft der Druckbauteile 78a und 78b. Dadurch kann der Auslaßdruck des Kühlwassers, das aus der Spaltlaminardüse 70 abgegeben wird, durch die Druckkraft der Betätigungsorgane 78c und 78d bestimmt werden. Die Beschränkung der Verlagerung und Verformung der Strömungsplatte 72 bewirkt eine höhere Gleichförmigkeit der Kühlwasserströmungsmengenverteilung über die Breite des Bandes.
Fig. 19 ist eine modifizierte Konstruktion der dritten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß den Fig. 17 und 18. Bei dieser Modifikation ist die Spaltlaminarströmungsdüse 70 schräg zu der vertikalen Ebene angeordnet, wie dies bereits oben im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung diskutiert ist. Die dünne rostfreie Platte ist als Strömungsführungsplatte 72 verwendet. Die Strömungsführungsplatte 72 ist an einer Walze oder einer drehbaren Stange 78e an dem oberen Rand 72a befestigt. Da die Strömungsführungsplatte 72 an der drehbaren Stange 78e nur an ihrem oberen Ende befestigt ist, wird eine elastische Kraft zur Rückkehr in den flachen Zustand auf die Gesamtstruktur der Strömungsführungsplatte 72 ausgeübt, so daß der Hauptteil davon elastisch an der Strömungsführungsplatte 74 anliegt. Die Federkraft, die durch die Strömungsführungsplatte 72 selbst erzeugt wird, kann durch Einstellen der Position ihres oberen Randes durch Drehen der drehbaren Stange 78e eingestellt werden. Andererseits ist nahe dem unteren Rand der Strömungsführungsplatte 72 das Druckbauteil 78b vorgesehen. Ähnlich wie bei der vorgehenden Ausführungsform arbeitet das Druckbauteil 78b mit dem Betätigungsorgan 78d zusammen, so daß es in Richtung der Strömungsführungsplatte und von diesem weg bewegbar ist und eine Druckkraft einer gesteuerten Größe ausübt.
Bei dieser Konstruktion kann die Beschränkung der Verformung und Verlagerung der Strömungsführungsplatte 72 erreicht werden.
Die Fig. 20 und 21 zeigen eine weitere Modifikation der dritten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung der Fig. 17 und 18. Bei dieser Modifikation enthält die Spaltlaminarströmungsdüse 20 zwei elastisch verformbare und bewegbare Strömungsführungsplatten 22 und 24 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Fig. 1 bis 3. Die Druckbauteile 78a und 78f sind nahe dem oberen Rand der jeweiligen Strömungsführungsplatten angeordnet, um die relative Verlagerung der Strömungsführungsplatten zu beschränken. Eine ähnliche Beschränkung der Verlagerung kann durch die Konstruktion der Fig. 22 erreicht werden. Bei der Modifikation der Fig. 22 sind die oberen Ränder der elastisch verformbaren Strömungsführungsplatten 22 und 24 an drehbaren Walzen oder Stangen 78g und 78h befestigt. Durch Befestigung der oberen Ränder an den drehbaren Stangen 78g und 78h wird eine elastische Kraft von den Strömungsführungsplatten selbst erzeugt, so daß die Strömungsführungsplatten elastisch gegenübereinander gedrückt werden.
Daher kann in beiden Modifikationen die Größe der Verformung und Verlagerung der verformbaren Strömungsführungsplatten 22 und 24 beschränkt werden.
Die Fig. 23A und 23B zeigen Kühlwasserströmungsmengenverteilungen über die gesamte Breite der Spaltlaminarströmungsdüsen 70 und 20. Fig. 23A zeigt die Strömungsmengenverteilung, wenn die Verformung und Verlagerung der verformbaren Strömungsführungsplatten nicht begrenzt sind. Wie hieraus zu ersehen ist, ist durch Erhöhen der Einheitsströmungsmenge dem Kühlwassers durch die Spaltlaminardüse 60 der Bereich der Spaltlaminarströmung 12, der mit der gleichförmigen Menge des Kühlwassers versehen sein soll, schmaler geworden. Andererseits kann durch Beschränkung er verformbaren Strömungsführungsplatte durch Begrenzen der Größe der Verformung und Verlagerung ein relativ breiter, gleichförmiger Strömungsmengenbereich erhalten werden, wie aus Fig. 23B zu ersehen ist.
Fig. 24 zeigt die vierte Ausführungsform einer Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform verwendet die Spaltlaminarströmungsdüse 60 und 70 einer identischen Konstruktion wie in den Fig. 17, 18 und 19. Ein Strömungssteuerbauteil 80 ist zwischen den vertikal angeordneten Spaltlaminarströmungsdüse 60 und 70 angeordnet.
Wie Fig. 25 zeigt, enthält das Strömungssteuerbauteil 80 eine Verschlußplatte 81 und ein Betätigungsorgan 82, welches die Verschlußplatte 81 in Richtung der Kühlwasserbahn zwischen der oberen und der unteren Spaltlaminarströmungsdüse 60 und 70 und von dieser weg bewegen kann. Wie Fig. 10 zeigt, enthält die Verschlußplatte 81 einen sich im wesentlichen horizontal erstreckenden hauptsächlichen flachen Abschnitt 84 mit mehreren allgemein rechtwinkligen Ausschnitten 84a an ihrem vorderen Ende. Die Verschlußplatte 81 ist außerdem mit einem Rinnenabschnitt 85 versehen, welcher integral an dem rückwärtigen Ende des hauptsächlich flachen Abschnitts 84 angeformt ist. Eine vertikale Vorderwand 83a ist integral mit den Seitenwänden 83b ausgebildet. Deshalb begrenzt der Hauptabschnitt 84 mit der Vorderwand 83a und der Seitenwand 83b einen Kühlwasserverschlußraum zur Aufnahme eines Teils oder der gesamten Menge des Kühlwassers, welches von der oberen Laminarströmungsdüse 60 abgegeben wird, um dieses durch den Rinnenabschnitt 85 abzuführen.
Da die dreieckigen Aussparungen 84a mit der Vorderwand 83a eine Kühlwasserströmungsaussparung begrenzen, erweitert sich der Bahnbereich zunehmend zu dem vorderen Ende, und der Kühlwasserbahnbereich wird zunehmend reduziert, wenn die Verschlußplatte 81 nach vorne in Richtung der Kühlwasserbahn zwischen der oberen und der unteren Spaltlaminardüse 60 und 70 mittels des Betätigungsorgans 82 bewegt wird. Dadurch kann die Kühlwasserzuführmenge durch Steuerung der Position der Verschlußplatte 81 eingestellt werden.
Wie oben ausgeführt ist, kann die Abgabemenge des Kühlwassers durch die Spaltlaminarströmungsdüse durch Steuerung der Verschlußplattenposition eingestellt werden, da die Größe der Verformung der verformbaren Strömungsführungsplatte 72 und 74 variabel ist, um die Breite bzw. Dicke des Schlitzspaltes 76 der Spaltlaminarströmungsdüse 70 in Abhängigkeit von dem Kühlwasserdruck in dem Schlitzspalt variiert. Hierdurch kann die Kühlleistung des Stahlbandes eingestellt werden.
Fig. 26 zeigt eine Modifikation der vierten Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung der Fig. 24 und 25. Bei dieser Modifikation wird die Rohrlaminarströmungsdüse 30 als Kühlwasserzuführeinrichtung zur Zufuhr des Kühlwassers zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 verwendet. Eine modifizierte Konstruktion eines Strömungssteuerbauteils 70 ist zwischen der Rohrlaminarströmungsdüse 30 und der Schlitzlaminarströmungsdüse 70 angeordnet. Das Strömungssteuerbauteil 70 enthält allgemein eine Verschlußplatte 91 und eine Betätigungsorgan 92, welches die Verschlußplatte horizontal in Richtung einer Kühlwasserbahn zwischen der Rohrlaminarströmungsdüse 30 und der Spaltlaminarströmungsdüse 70 und von dieser weg bewegt.
Wie Fig. 27 zeigt, enthält die Verschlußplatte 91 einen im wesentlichen platten und horizontal sich erstreckenden Hauptabschnitt 94, einen Rinnenabschnitt 95 entlang eines Randes des Hauptabschnitts entfernt von der oben erwähnten Kühlwasserbahn, wobei sich der Rinnenabschnitt parallel zu den Strömungsführungsplatten 15 und 16 erstreckt. Das äußere Ende des Hauptabschnitts hat stufenförmige Ausschnitte 94a, die jeweils dünnere Ausschnitte 94b und tiefere Ausschnitte 24c aufweisen. Eine vertikale Vorderendwand 93a erstreckt sich entlang des Randes des Hauptabschnitts 94 mit den Ausschnitten 94a. Die vertikale Vorderwand 93a ist integral mit Seitenwänden 93b ausgebildet, die sich entlang den seitlichen Rändern des Hauptabschnitts 94 erstrecken. Daher schließen die vertikale Vorderwand 93a und die Seitenwände 93b die horizontale Ebene des Hauptabschnitts 94 ein, um das aufgenommene Kühlwasser auf der horizontalen Ebene zu dem Rinnenabschnitt 95 zu führen. Der Rinnenabschnitt 95 führt das Kühlwasser zu einem Abflußkanal zur Abführung. Der vordere Rand der Verschlußplatte 91 wird in Richtung der Kühlwasserbahn und von dieser weg bewegt, um die Kühlwasserzuführmenge zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 einzustellen und ist bewegbar zwischen einer ersten entfernten Position, bei der sich die Verschlußplatte 91 von der Kühlwasserbahn entfernt befindet, so daß die volle Menge des aus der Rohrlaminarströmungsdüse 30 abgegebenen Kühlwassers in die Spaltlaminarströmungsdüse 70
gelangt, und einer zweiten Verschlußposition bewegbar, in der die Verschlußplatte die Kühlwasserbahn vollständig verschließt, um die Kühlwasserzufuhr der Spaltlaminardüse 70 abzusperren. Die Verschlußplatte 91 kann an jeder Position während der Bewegung zwischen der zurückgezogenen Position und der Verschlußposition angehalten werden. Beispielsweise kann die Verschlußplatte 91 an einer Stelle stoppen, an der das vordere Ende des Hauptabschnitts sich innerhalb der Kühlwasserbahn befindet, wodurch ein Teil des aus der Rohrlaminarströmungsdüse 30 abgegebenen Kühlwassers durchgeht und durch die dünneren und tieferen Ausschnitte 94b und 94c zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 gelangt. Daher wird eine begrenzte Menge des Kühlwassers von der Rohrlaminarströmungsdüse 30 der Spaltlaminarströmungsdüse 70 zugeführt. Der Anteil der Verringerung der Zuführmenge des Kühlwassers kann durch das Verhältnis des offenen Bereichs, d. h. der Breite der dünneren und tieferen Aussparungen zu den Abschnitten 94d bestimmt werden. Wenn die Verschlußplatte 91 weiter in Richtung der Kühlwasserbahn verlagert wird, treten die dünneren Ausschnitte 94b durch die Kühlwasserbahn hindurch. In diesem Fall wird von der Rohrlaminarströmungsdüse 30 zugeführtes Kühlwasser der Spaltlaminarströmungsdüse 70 nur durch die tieferen ausgeschnittenen Abschnitte 94c zugeführt. Daher wird der Anteil der Wasserzufuhr zu der Schlitzlaminarströmung 70 weiter begrenzt. Wie sich hieraus ergibt, kann gemäß der Erfindung die Kühlwasserzuführmenge von der Rohrlaminarströmungsdüse so gesteuert werden, daß sie vollständig verschlossen ist (0), daß eine erste begrenzte Menge und eine zweite begrenzte Menge, die kleiner als die erste begrenzte Menge ist, und die volle Menge zugeführt werden.
Wie aus Fig. 26 zu ersehen ist, wird bei Beschränkung der Kühlwasserzufuhr auf die oben erwähnte erste oder zweite begrenzte Menge das überschüssige Kühlwasser von dem Hauptabschnitt 94 der Verschlußplatte 94 aufgenommen und zu der Kühlwasserquelle abgeführt oder zurückgeführt.
Da die Spaltlaminarströmungsdüse 70 die verformbaren Strömungsführungsplatten 72 und 74 hat, ist bei dieser Ausführungsform eine Einstellung des Bahnbereichs in dem Schlitzspalt 76 zur Einstellung der Abgabemenge möglich, und der Auslaßdruck des Kühlwassers durch die Spaltlaminarströmungsdüse 70 wird wie bei der ersten Ausführungsform hervorgerufen.
Außerdem ermöglicht gemäß der dargestellten fünften Ausführungsform die Verschlußplatte 91 eine zusätzliche Einstellung der Kühlwasserzuführmenge zu der Spaltlaminarströmungsdüse. Da die Verschlußplatte 91 von dem Betätigungsorgan 92 mechanisch oder elektrisch angetrieben werden kann, kann die Einstellung der Kühlwasserzuführmenge zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 schnell stattfinden, wodurch das Ansprechvermögen der Kühlwasserzuführeinstellung verbessert ist. Somit ist eine noch präzisere Kühlungssteuerung für das gewalzte Stahlband 10 möglich.
In der bevorzugten Ausführungsform stimmt die Breite der dünneren Ausschnitte 94b, der tieferen Ausschnitte 94c und der verbleibenden Bereiche 94d miteinander überein. In diesem Fall wird die Kühlwasserzuführmenge eingestellt zwischen 0, 1/3, 2/3 und 1.
Wie oben erwähnt, kann bei den Strömungssteuerbauteilen 80 und 90 der Ausführungsformen der Fig. 24 bis 27 die Kühlwasserzuführmenge eingestellt werden, indem die Position der Verschlußplatten 81 und 91 auf eine Weise eingestellt wird, die Fig. 28 zeigt. Wenn die Verschlußplatte 81 in der Bandkühlvorrichtung gemäß Fig. 24 verwendet wird, wird eine Strömungsbeschränkung zur Veränderung der Kühlwasserzuführmenge zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 auf lineare Weise erreicht, wie durch die Linie A dargestellt ist. Wenn die Verschlußplatte 91 hingegen verwendet wird, wird die Kühlwasserzuführmenge stufenweise variiert, wie durch die Linie B dargestellt ist. In beiden Fällen wird ein relativ schnelles Ansprechen bei der Einstellung der Kühlwasserzuführmenge zu der Spaltlaminarströmungsdüse 70 erreicht, da die Verschlußplatten 81 und 91 mittels der zugehörigen Betätigungsorgane 82 und 92 mechanisch angetrieben sind. Dadurch kann die Steuerung der Kühlleistung mit einem verbesserten Ansprechvermögen erfolgen.
Die Fig. 29 und bis 31 zeigen die fünfte und praktische Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung gemäß der Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung enthält allgemein eine obere Laminarströmungsdüse 100 und eine untere Laminarströmungsdüse 200. Die obere Spaltlaminarströmungsdüse 100 enthält einen Behälterabschnitt 102 und einen Düsenabschnitt 104, der mit dem Behälterabschnitt über einen Verbindungskanal 106 verbunden ist. Der Behälterabschnitt 102 ist an dem oberen Kühlwasserzuführrohr 108 befestigt, welches mit einem unteren Kühlwasserzuführrohr 110 über vertikale Rohre 112 verbunden ist. Die oberen und unteren Kühlwasserzufuhrrohre 108 und 110 sind mit einer nicht dargestellten Kühlzuführquelle über Kühlwasserzuführleitungen verbunden, um das Kühlwasser dem Behälterabschnitt 102 zuzuführen. Das untere Kühlwasserzuführrohr 110 ist fest an einem Tragrahmen 114 befestigt, und hält das obere Kühlwasserzuführrohr 108 und die obere Spaltlaminarströmungsdüse 100 über die vertikalen Rohre 112.
Die untere Spaltlaminarströmungsdüse 120 enthält eine verformbare Strömungsführungsplatte 122 und eine starre Strömungsführungsplatte 124. Die Strömungsführungsplatten 122 und 124 begrenzen einen Schlitzspalt 126. Das obere Ende der starren Strömungsführungsplatte 124 ist schwenkbar an einem Arm 128 eines Basisrahmens 130 befestigt. Die Strömungsführungsplatte 124 ist um ein Gelenk 132 schwenkbar, wodurch der Neigungswinkel der Spaltlaminarströmungsdüse 120 einstellbar ist. Die Strömungsführungsplatte 124 ist mit einem Stopperstift 134 verbunden, der in eine von mehreren Stopperöffnungen 136 eingreifen kann, die durch den Basisrahmen 130 hindurchgehen, um die Strömungsführungsplatte 124 in einer ausgewählten geneigten Winkellage zu halten.
Das obere Ende der Strömungsführungsplatte 122 ist fest an einem zylindrischen drehbaren Rohr 136 befestigt, welches drehbar auf einem Rahmenwinkel 138 gehalten ist, der an dem Basisrahmen 130 befestigt ist. Durch Befestigung des oberen Randes der Strömungsführungsplatte 122 ist eine Federkraft, die die Strömungsführungsplatte 122 gegen die Strömungsführungsplatte 124 drückt, variabel in Abhängigkeit von der Winkellage des oberen Randes relativ zu dem drehbaren Rohr 136. Zur Einstellung der Federkraft ist das drehbare Rohr 136 drehbar an dem Rahmenwinkel 130 zur Drehung um eine Achse 140 gehalten. Um das drehbare Rohr 136 in einer ausgewählten Winkellage zu halten, ist eine Stopperschraube 142 vorgesehen. Die Stopperschraube 142 steht mit einem Ende in Kontakt mit der Umfangsfläche des drehbaren Rohres 136, um die Drehung des letzteren an einer Verriegelungsposition zu vermeiden. Andererseits kann die Stopperschraube 142 gedreht werden, um das Ende von dem drehbaren Rohr 136 freizugeben, und die Drehung des Rohres zuzulassen, während die Winkellage des oberen Randes der Strömungsführungsplatte 122 zur Einstellung der Federkraft eingestellt wird.
Außerdem verwendet die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung Druckstangen 144 und 146. Die Druckstangen 144 und 146 erstrecken sich seitlich zu der Strömungsführungsplatte 122 und üben eine elastische Kraft auf diese aus. Die Druckstangen 144 und 146 sind mit Kolbenstangen 148 und 150 von Luftzylindern 152 und 154 versehen, die schwenkbar an dem Basis rahmen 130 über Befestigungsarme 156 und 158 befestigt sind. Wie bei der dritten Ausführungsform ausgeführt ist, erzeugen die Luftzylinder 152 und 154 eine elastische Anpreßkraft zur elastischen Begrenzung der Verformung und Verlagerung der Strömungsführungsplatte 122. Die von der Strömungsführungsplatte selbst erzeugte Federkraft infolge der Befestigung des oberen Randes an dem drehbaren Rohr 136 kann zusammenwirken mit der von den Druckstangen 144 und 146 ausgeübten Druckkraft, um die Verformung und Verlagerung der Strömungsführungsplatte 122 zu beschränken.
Außerdem verwendet die dargestellte Ausführungsform der Bandkühlvorrichtung zwei Verschlußbauteile 160 und 162. Jedes Verschlußbauteil 160 und 162 hat im wesentlichen eine U-förmige Konfiguration und bildet eine Rinne zum Abführen des darin aufgenommenen Kühlwassers. Die Verschlußbauteile 160 und 162 sind mit Rohren 164 und 146 zur Rezirkulation des Kühlwassers zu dem Kühlwasserbehälter oder zur Wasserableitung verbunden.
Unter Verwendung der oben erwähnten Konstruktion der Bandkühlvorrichtung sind Versuche ausgeführt worden, um die beste Einstellung zu finden. Die Versuche wurden ausgeführt für eine Kühlwasserströmungsmenge von 170 m³/h. Als Ergebnis der Versuche kann die gewünschte Spaltlaminarströmung des Kühlwassers durch die Spaltlaminarströmungsdüse 120 hervorgerufen werden, wenn die Strömungsführungsplatte 124 in einem Winkel von 20º angeordnet ist und eine Druckkraft von 5 kg·f/m auf die Strömungsführungsplatte 120 von den Druckstangen 144 und 146 ausgeübt wird. Die erzielte Laminarströmung des Kühlwassers erzeugt im wesentlichen kein Versprühen oder Verspritzen des Wassers beim Kontakt mit der Bandstreifenoberfläche. Unter derselben Bedingung wird die Kühlwasserströmungsmenge innerhalb eines Bereichs von 50 m³/h bis 250 m³/h eingestellt. Dabei kann keine wesentliche Änderung in der durch die Spaltlaminarströmungsdüse 120 hervorgerufenen Spaltlaminarströmung beobachtet werden. Dies ist ein guter Beweis dafür, daß die erfindungsgemäße Bandkühlvorrichtung einen sehr breiten Kühlwasserströmungsmengeneinstellbereich bietet, ohne daß sich die Laminarströmungsbedingung wesentlich ändert.
Andere Versuche wurden durchgeführt, indem die Verschlußbauteile 160 und 162 durch die Strömungssteuerbauteile 90 der vierten Ausführungsform ersetzt wurden. Die Ansprechzeit bei der Einstellung der Kühlwasserzuführmenge und damit bei der Einstellung der Strömungsmenge der von der Spaltlaminarströmungsdüse 120 erzeugten Spaltlaminarströmung wurde untersucht. Im Ergebnis ist der Fehler in der Kühlwasserströmungsmenge in der Laminarströmung ±5%, und die Ansprechzeit beträgt weniger oder gleich 1 s. Die ist hinreichend für die Kühlung von Stahlbändern auf einem Heißlauftisch in einer Heißwalzwerkstraße.
Die oben offenbarte, bevorzugten Ausführungsformen verwenden eine elastisch verformbare Platte zum Hervorrufen einer leichten Verformung der Platte und Erweiterung des Kühlwasserbahnbereichs an der seitlichen Mitte der Spaltlaminarströmungsdüse, um eine geringfügig höhere Kühlleistung als in dem anderen Bereich zu erzielen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung des zu kühlenden Bandes aus. Außerdem werden in den dargestellten Ausführungsform Rohrlaminarströmungsdüsen und Spaltlaminarströmungsdüsen als Kühlwasserzuführeinrichtungen zur Zufuhr von Kühlwasser zu den Spaltlaminarströmungsdüsen verwendet, die die Spaltlaminarströmung zum Kühlen des Bandes erzeugen.

Claims

1. Vorrichtung zum Kühlen von Band mit einer quer verlaufenden, einstellbaren Laminarströmung, mit einer Laminarströmungsdüse (20), die durch eine erste (22) und eine zweite Platte (24) gebildet ist, die nebeneinander angeordnet sind, um zwischen sich eine Fluidbahn eines Kühlfluids zu begrenzen und eine Spaltlaminarströmung (12) zu bilden, die im wesentlichen senkrecht zu einer Bandbahn verläuft, durch die das Band befördert wird, wobei die erste Platte (22) relativ zu der zweiten Platte (24) verformbar ist, um den Bahnbereich der Fluidbahn zu variieren, und mit einer Kühlfluidzuführeinrichtung zur Zufuhr einer gesteuerten Menge des Kühlfluids zum Fließen durch die Fluidbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (22) frei beweglich gegenüber der zweiten Platte (24) gehalten und so angeordnet ist, daß sie auf den Fluiddruck in der Fluidbahn anspricht, wodurch eine Verformung gegenüber der zweiten Platte (24) in einer Größe hervorgerufen wird, die dem Fluiddruck entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzuführeinrichtung (30) eine Laminarströmungsdüse (20) zur Zufuhr des Kühlfluids mit im wesentlichen gleichmäßiger Strömungsmengenverteilung über im wesentlichen die gesamte Breite der Fluidbahn aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (22) und die zweite Platte (24) so angeordnet sind, daß sie eine minimale Bahnfläche der Fluidbahn in einer Ausgangsposition begrenzen, und daß die erste Platte (22) von der zweiten Platte (24) in einem Umfang weg verlagert wird, der dem Fluiddruck in der Fluidbahn entspricht, um die Bahnfläche zu verbreitern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Strömungsblockiereinrichtung zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung (30) und der Laminarströmungsdüse (20) angeordnet ist, um die Kühlfluidbahn zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung und der Laminarströmungsdüse zu begrenzen, um die Kühlfluidzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung bewegbar ist, um den Strömungsblockierumfang entsprechend der Breite des zu kühlenden Bandes einzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung zwei Strömungsblockierbauteile (78) aufweist, die entlang des oberen Randes der Laminarströmungsdüse horizontal bewegbar sind, um den Strömungsblockierumfang einzustellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Strömungssteuereinrichtung zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung (30) und der Laminarströmungsdüse (20) angeordnet ist, um die Zuführmenge des Kühlfluids von der Kühlwasserzuführeinrichtung zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung horizontal in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur Förderrichtung des Bandes verläuft, bewegbar ist, um den Begrenzungsumfang der Kühlfluidzufuhr entsprechend der gewünschten Kühlleistung einzustellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung einen Teil des von der Kühlwasserzuführeinrichtung zugeführten Wassers auffängt, um die Kühlwasserzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die aufgefangene Menge des Kühlwassers linear vergrößert und verkleinert, um die Kühlwasserzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse linear einzustellen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die Auffanggröße des Kühlfluids stufenweise variiert, um die Kühlfluidzuführmenge stufenweise einzustellen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorspannen der ersten Platte (22) gegen die zweite Platte (24) mit einer vorgegebenen Kraft, um die Verlagerung der ersten Platte relativ zu der zweiten Platte entsprechen dem Fluiddruck in der Fluidbahn zu begrenzen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung ein Stabbauteil (78) aufweist, das sich im wesentlichen parallel zu der ersten Platte erstreckt, sowie ein Betätigungsorgan, welches das Stabbauteil gegen die erste Platte mit einem gesteuerten Druck anpreßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (22) aus einem elastisch verformbaren Material besteht und an einem stationären Bauteil an ihrem oberen Rand befestigt ist, um eine Federkraft in der ersten Platte in sich zu erzeugen, um diese elastisch gegen die zweite Platte vorzuspannen und die Verlagerung der ersten Platte relativ zu der zweiten Platte zu beschränken.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminarströmungsdüse schräg zu einer vertikalen Ebene angeordnet ist, entlang der das Kühlfluid von der Kühlfluidzuführeinrichtung zugeführt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Laminarströmungsdüse gegenüber der vertikalen Ebene.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (22) aus einem verformbaren Material ausgebildet ist, um eine Verformung entsprechend dem Fluiddruck in der Fluidbahn hervorzurufen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzuführeinrichtung eine Laminarströmungsdüse zur Zufuhr des Kühlfluids mit im wesentlichen gleichmäßiger Strömungsmengenverteilung über im wesentlichen die gesamte Breite der Fluidbahn aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (22) und die zweite Platte (24) so angeordnet sind, daß sie eine minimale Bahnfläche in der Fluidbahn in einer Ausgangsposition begrenzen, und daß die erste Platte von der zweiten Platte in einem Umfang weg verlagert wird, der dem Fluiddruck in der Fluidbahn entspricht, um die Bahnfläche zu erweitern.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsblockiereinrichtung zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung und der Laminarströmungsdüse zur Begrenzung der Kühlfluidbahn zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung und der Laminarströmungsdüse angeordnet ist, um die Kühlfluidzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung bewegbar ist, um die Strömungsblockiergröße entsprechend der Breite des zu kühlenden Bandes einzustellen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung zwei Strömungsblockierbauteile aufweist, die entlang des oberen Randes der Laminarströmungsdüse horizontal bewegbar sind, um die Strömungsblockiergröße einzustellen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Strömungssteuereinrichtung zwischen der Kühlfluidzuführeinrichtung und der Laminarströmungsdüse (20) angeordnet ist, um die Zuführmenge des Kühlfluids von der Kühlwasserzuführeinrichtung zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung horizontal in einer Richtung bewegbar ist, die im wesentlichen parallel zu der Förderrichtung des Bandes verläuft, um die Begrenzungsgröße der Kühlfluidzufuhr entsprechend der gewünschten Kühlleistung einzustellen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung einen Teil des Kühlwassers auffängt, welches von der Kühlwasserzuführeinrichtung zugeführt wird, um die Kühlwasserzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die Auffangmenge des Kühlwassers linear erhöht und verringert, um die Kühlfluidzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse linear einzustellen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die Auffangmenge des Kühlfluids stufenweise variiert, um die Kühlfluidzuführmenge stufenweise einzustellen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 15, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorspannen der ersten Platte in Richtung der zweiten Platte mit einer vorgegebenen Kraft um die Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte entsprechend dem Fluiddruck in der Fluidbahn zu begrenzen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung ein Stabbauteil aufweist, das sich wesentlichen parallel zu der ersten Platte (22) erstreckt, sowie ein Betätigungsorgan, welches das Stabbauteil gegen die erste Platte mit einem gesteuerten Druck anpreßt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (22) aus einem elastisch verformbaren Material besteht und an ihrem oberen Rand an einem stationären Bauteil befestigt ist, um eine Federkraft in der ersten Platte in sich zu erzeugen und diese elastisch gegen die zweite Platte (24) vorzuspannen, um die Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte zu beschränken.

31. Spaltlaminarströmungsdüse zum Kühlen eines langgestreckten, entlang einer vorgegebenen Bahn transportierten Bandes, mit einer ersten (22) und einer zweiten Platte (24), die nebeneinander angeordnet sind und zwischen sich eine Fluidbahn eines Kühlfluids begrenzen, um eine Spaltlaminarströmung im wesentlichen senkrecht zu einer Bandbahn zu erzeugen, durch die das Band transportiert wird, wobei die erste Platte (22) gegenüber der zweiten Platte (24) verformbar ist, so daß die Bahnfläche der Fluidbahn verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (22) frei beweglich gegenüber der zweiten Platte (24) gehalten und so angeordnet ist, daß sie auf den Fluiddruck in der Fluidbahn anspricht, um eine Verformung gegenüber der zweiten Platte (24) in einem Umfang hervorzurufen, der dem Druck entspricht.

32. Spaltlaminarströmungsdüse gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (22) und die zweite Platte (24) so angeordnet sind, daß sie eine minimale Bahnfläche der Fluidbahn in einer Ausgangsposition begrenzen, und daß die erste Platte (22) von der zweiten Platte (24) in einem Umfang weg verlagert wird, der dem Fluiddruck in der Fluidbahn entspricht, um die Bahnfläche aufzuweiten.

33. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Strömungsblockiereinrichtung oberhalb des Einlasses der Laminarströmungsdüse angeordnet ist, um die Bahnfläche des Einlasses zu begrenzen und die Kühlfluidzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse einzustellen.

34. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung bewegbar ist, um die Strömungsblockiergröße entsprechend der Breite des zu kühlenden Bandes einzustellen.

35. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsblockiereinrichtung zwei Strömungsblockierbauteile aufweist, die horizontal entlang des oberen Randes der Laminarströmungsdüse zur Einstellung der Strömungsblockiergröße bewegbar sind.

36. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Strömungssteuereinrichtung oberhalb der Laminarströmungsdüse angeordnet ist, um die Zuführmenge des Kühlfluids einzustellen, wobei die Strömungssteuereinrichtung in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Förderrichtung des Bandes horizontal bewegbar ist, um die Beschränkungsgröße der Kühlfluidzufuhr entsprechend der gewünschten Kühlleistung einzustellen.

37. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung einen Teil des Kühlwassers auffängt, das der Laminarströmungsdüse zugeführt wird.

38. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die Auffangmenge des Kühlwassers linear erhöht und verringert, um die Kühlfluidzuführmenge zu der Laminarströmungsdüse linear einzustellen.

39. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtung die Auffangmenge des Kühlfluids stufenweise variiert, um die Kühl- TEXT fehlt

40. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 31, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorspannen der ersten Platte gegen die zweite Platte mit einer vorgegebenen Kraft, um die Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte entsprechend dem Fluiddruck in der Fluidbahn zu begrenzen.

41. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung ein Stabbauteil aufweist, das sich im wesentlichen parallel zu der ersten Platte erstreckt, sowie eine Betätigungsorgan, welches das Stabbauteil mit einem gesteuerten Druck gegen die erste Platte andrückt.

42. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte aus einem elastisch verformbaren Material besteht und an ihrem oberen Rand an einem stationären Bauteil befestigt ist, um eine Federkraft in der ersten Platte in sich zu erzeugen und diese elastisch gegen die zweite Platte vorzuspannen, um die Verlagerung der ersten Platte gegenüber der zweiten Platte zu beschränken.

43. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminarströmungsdüse schräg zu einer vertikalen Ebene, entlang der das Kühlfluid zugeführt wird, angeordnet ist.

44. Spaltlaminarströmungsdüse nach Anspruch 43, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Laminarströmungsdüse gegenüber der vertikalen Ebene.