DE4421082A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband mit einer Flüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband mit einer FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und
einer Flüssigkeit, wobei diese unter Druck aus einem Vorrat zu
einem Austrittsorgan und aus diesem austretend mit einer
energiereichen Strömung gegen das Band gefördert wird.
Bei Bandanlagen von Warm- und Kaltwalzwerken sowie Beizen ist
es in vielen Fällen erforderlich, daß das Band von einer oder
beiden Seiten mit einem flüssigen Medium in intensiven Kontakt
gebracht wird, und zwar:
- - bei Warm- und Kaltwalzwerken zur Bandkühlung,
- - beim Beizen zur Oberflächenentzunderung.
Entsprechend wird zur Bandkühlung vorzugsweise entspanntes
Wasser und zur Oberflächenentzunderung eine geeignete
Beizflüssigkeit verwendet.
Bisher wurden bei Kaltwalzwerken Einzeldüsen oder kurze
Schlitzdüsen eingesetzt. Bauartbedingt muß der Düsenaustritt
gegen Einhaken des Bandes geschützt sein. Darüber hinaus ist
eine Einstellung der Düsen nach Bandbreite erforderlich. Bei
Warmwalzwerken werden üblicherweise sogenannte
Laminarkühlstrecken verwendet, die aus einer Vielzahl von mit
Düsen bestückten Einzelrohren bestehen.
Beim Beizen durchläuft das Band das Beizmittel im Tauchbad.
Hierbei ergibt sich die Forderung, daß teilweise verbrauchte
Beize so schnell wie möglich gegen frische Beize ausgetauscht
und diese über die Bandbreite zugeführt wird. Denn davon hängt
die Beizwirkung und entsprechend die zulässige Geschwindigkeit
des Bandes beim Durchlauf durch das Beizbad ab. Mit anderen
Worten steht die Verweildauer des Bandes innerhalb der
Durchlaufstrecke in direktem Zusammenhang mit nachzufördernder
und mit dem Band in Kontakt zu bringender frischer Beize.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen es gelingt, eine
ausreichend große Menge an Kühl- oder Beizflüssigkeit in
intensiven Kontakt mit einem Walzband zum Kühlen oder Beizen
;u bringen, wobei die Flüssigkeit mit vorgegebener
Strömungsenergie sowie in gleichmäßiger Verteilung über die
Breite und Länge einer Benetzungsfläche des Bandes ohne Gefahr
eines Einhakens des einzufädelnden Bandes zuführbar sein und
eine entsprechende Vorrichtung eine besonders einfache und
robuste Bauweise aufweisen soll.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im
Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung
dadurch, daß die Flüssigkeit in geschlossenem Strahl mit einem
sich über die Breite des Bandes erstreckenden und quer dazu
relativ engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit
senkrecht gegen das Band ausgetragen, sodann der Strahl in
eine zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung stetig
umgelenkt und die Strömung über eine Kontaktstrecke von
vorgegebener Breite und Länge am Band entlang und danach vom
Band abgeführt wird.
Mit großem Vorteil wird durch die zwangsweise Zuführung der
Flüssigkeit eine vorgegebene Menge an Kühl- oder
Beizflüssigkeit gleichmäßig über die Breite des Bandes
zugeführt, wobei sich über die gesamte Kontaktstrecke im
Gleichgewicht zwischen dem dort ausgebildeten
Strömungsquerschnitt und der zugeführten Flüssigkeitsmenge
zwangsweise eine Strömungsgeschwindigkeit ausbildet, die zu
einer Intensivierung des Kontaktes zwischen Walzband und
Flüssigkeit führt.
Dabei ergibt sich im Falle der Bandkühlung ein vergleichsweise
hoher Wärmeübergang zwischen der strömenden Kühlflüssigkeit
und dem Band, und im Falle der Beizung ein intensiver
Austausch von verbrauchter Beize gegen frische Beize durch die
erzwungene und damit intensive Strömung der Flüssigkeiten mit
hoher Relativgeschwindigkeit zum Band.
Durch Umlenkung der Austrittsrichtung der druckbeaufschlagten
Flüssigkeit um 90° ist es möglich, ein Strömungsprofil über
die gesamte Breite des Bandes aufzubauen, ohne daß die Gefahr
besteht, daß das Band am Austrittsorgan einhaken könnte.
Eine Ausgestaltung sieht vor, daß die Flüssigkeit im
geschlossenen Kreislauf aus dem Vorrat gegen das Band und von
diesem wieder in den Vorrat zurückgefördert und dabei der
Flüssigkeit vom Band übertragene Wärme durch Zwischenkühlung
entzogen wird.
Bei einer alternativen Ausführung kann von der Maßnahme
Gebrauch gemacht sein, daß der Austritt der Flüssigkeit aus
dem Austrittsorgan unterhalb des Badspiegels einer ruhenden
Flüssigkeit vorgenommen wird. Dabei werden durch Übertragung
von kinetischer Energie des hoch beschleunigten
Flüssigkeitsstrahls an die ruhende Flüssigkeit Teile dieser
mitgerissen und durch die Kontaktstrecke hindurchgefördert.
Dabei wird die Menge der in Bewegung befindlichen bzw. in
Bewegung gesetzten Flüssigkeit wesentlich erhöht und damit der
Kontakt zwischen Walzband und Flüssigkeit intensiviert.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem
Vorratsbehälter für die Flüssigkeit mit daran angeordneter
Druckerhöhungspumpe, einer Druckleitung und einer an diese
angeschlossenen, wenigstens ein Austrittsorgan für die
Flüssigkeit aufweisenden Druckkammer, ist in der Weise
ausgebildet, daß das Austrittsorgan eine sich über die Breite
des Bandes erstreckende Schlitzdüse ist, deren quer zur Breite
relativ enges Mundstück im Abstand vom Band lotrecht gegen
dieses gerichtet ist, wobei an die Schlitzdüse stromabwärts
anschließend ein über deren Mundstück überstehender
Strömungsleitkörper angeordnet ist, der eine in Richtung
stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche bildet, die
sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel zum Band und im
vorgegebenen Abstand zu diesem gegen dessen Laufrichtung unter
Ausbildung einer Kontaktstrecke erstreckt und in einen
Flüssigkeitsablaufkanal einmündet.
Mit großem Vorteil ergibt sich durch Ausbildung des
Strömungsleitkörpers ein definierter Strömungsweg entlang
einer Kontaktstrecke von vorgegebener Breite und Länge je nach
Anordnung unterhalb oder oberhalb oder zu beiden Seiten des
Bandes, wobei im Bereich dieser Kontaktstrecke eine intensive
Benetzung bzw. Bespülung der Bandoberfläche mit Kühl- oder
Beizflüssigkeit zwangsläufig gegeben ist.
Zweckmäßigerweise ist die Kontaktstrecke zwischen der
Strömungsleitfläche und dem Band mit einem vorgegebenen
Strömungsquerschnitt ausgebildet, so daß sich darin nach
Maßgabe der Fördermenge zwangsweise eine einstellbare
Strömungsgeschwindigkeit ausbildet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß im
Flüssigkeitsablaufkanal ein Kühler angeordnet ist. Damit kann
bei Förderung der Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf die
Temperatur der Flüssigkeit auf einem bestimmten
Temperaturniveau gehalten werden. Weitere Ausgestaltungen sind
entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer rein
schematischen Zeichnung dargestellt. Wie die Figur zeigt,
bewegt sich das Band (1) in Richtung des Pfeiles (2) über die
Vorrichtung (40) zur Zuführung von Flüssigkeit hinweg. Dabei
sei bemerkt, daß derartige Vorrichtungen (40) sowohl unterhalb
als auch oberhalb des Bandes (1) und fallweise in beliebiger
Anzahl hintereinander angeordnet sein können.
Die Vorrichtung (40) weist einen Vorratsbehälter (20) für die
Flüssigkeit mit einer daran angeordneten Druckerhöhungspumpe
(21) und einer Druckleitung (22) auf. An die Druckleitung (22)
schließt sich eine Druckkammer (23) mit einem Austrittsorgan
(24) an. Dieses ist als eine sich über die Breite des Bandes
(1) erstreckende Schlitzdüse (24) mit einem quer zur Breite
relativ engen Mundstück (25) ausgebildet. Die Schlitzdüse (24)
mit ihrem Mundstück (25) ist im Abstand vom Band (1) lotrecht
gegen dieses gerichtet. Dadurch wird unter allen Umständen
vermieden, daß ein neu eingefädeltes Band (1) an oder in die
Düse (24) einhaken könnte. An die Schlitzdüse (24) bzw. das
Mundstück (25) stromabwärts anschließend ist ein überstehender
Strömungsleitkörper (27) angeordnet. Dieser weist eine in
Richtung stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche
(28) auf, die sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel
zum Band (1) und im vorgegebenen Abstand zu diesem unter
Ausbildung einer Kontaktstrecke (26) erstreckt. Diese mündet
in einen Flüssigkeitsablaufkanal (29) ein. Die Kontaktstrecke
(26) ist zwischen der Strömungsleitfläche (28) und dem Band
(1) mit einem vorgegebenen Strömungsquerschnitt ausgebildet
und weist eine vorgegebene Länge auf.
Wie die Figur weiterhin zeigt, kann im Flüssigkeitsablaufkanal
(29) ein Kühler (30) angeordnet sein. Darin wird vom Band (1)
auf die Kühlflüssigkeit übertragene Wärme abgeführt und auf
diese Weise dafür gesorgt, daß der Kreislauf des Kühlmittels
nicht nachhaltig aufgeheizt wird.
Die Figur zeigt weiterhin eine Anordnung, bei welcher die
Vorrichtung (40) ihrerseits so ausgebildet ist, daß sie eine
ruhende Flüssigkeit (13) in Form eines Flüssigkeitsbades mit
dem Badspiegel (12) aufnimmt. In diesem Falle liegt der
Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahles (10) aus dem
Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) austretend unterhalb des
Badspiegels (12) der ruhenden Flüssigkeit (13). Dabei werden
durch Übertragung von kinetischer Energie des hoch
beschleunigten Flüssigkeitsstrahles (10) an die ruhende
Flüssigkeit (13) Teile dieser mitgerissen und durch die
Kontaktstrecke (26) innerhalb der Strömung (11)
hindurchgefördert. Dabei werden große Mengen Flüssigkeit in
Bewegung gesetzt und durch die Kontaktstrecke (26) hindurch
gefördert.
Die Figur zeigt ferner, daß die Bauart der Vorrichtung (40)
sehr einfach und robust ist. Dabei ergibt sie durch die
erzwungene Strömung (11) in der Kontaktstrecke (26) eine große
Benetzungsstrecke mit definierter Relativgeschwindigkeit
zwischen der Strömung (26) und dem Band (1). Weiter ist zu
bemerken, daß bei geringer Bandgeschwindigkeit die
Strömungsrichtung der Kontaktstrecke auch der Bandlaufrichtung
gleichgerichtet sein kann. In diesem Falle ist die Vorrichtung
(40) zur Zuführung von Flüssigkeit um 180° gegen über der
Darstellung gedreht angeordnet. Weil in der Kontaktstrecke
(26) kein hoher spezifischer Druck gegen das Band (1)
aufgebaut wird und darüberhinaus eine gleichmäßige
Druckverteilung über den Kühl- bzw. Beizquerschnitt gegeben
ist, kann das Verfahren bzw. die hierfür ausgebildete
Vorrichtung auch zum Kühlen von dünn gegossenen Bändern
eingesetzt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem
Walzband (1) und einer Flüssigkeit, wobei diese unter Druck
aus einem Vorrat (20) zu einem Austrittsorgan (24) und aus
diesem austretend mit einer energiereichen Strömung gegen das
Band (1) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flüssigkeit in geschlossenem Strahl (10) mit einem sich über
die Breite des Bandes (1) erstreckenden und quer dazu relativ
engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht
gegen das Band (1) ausgetragen, sodann der Strahl (10) in eine
zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung (11) stetig
umgelenkt und die Strömung (11) über eine Kontaktstrecke (26)
von vorgegebener Breite und Länge am Band (1) entlang und
danach vom Band (1) abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf aus dem Vorrat (20)
gegen das Band (1) und von diesem wieder in den Vorrat (20)
zurückgefördert und dabei der Flüssigkeit vom Band (1)
übertragene Wärme durch Zwischenkühlung entzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Austritt der Flüssigkeit aus dem Austrittsorgan (24)
unterhalb des Badspiegels (12) einer ruhenden Flüssigkeit (13)
vorgenommen wird, wobei durch Übertragung von kinetischer
Energie des hochbeschleunigten Flüssigkeitsstrahles (10) an
die ruhende Flüssigkeit (13) Teile dieser mitgerissen und
durch die Kontaktstrecke (26) hindurchgefördert werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem
Vorratsbehälter (20) für die Flüssigkeit mit daran
angeordneter Druckerhöhungspumpe (21), einer Druckleitung (22)
und einer an diese angeschlossenen, wenigstens ein
Austrittsorgan (24) für die Flüssigkeit aufweisenden
Druckkammer (23), dadurch gekennzeichnet, daß das
Austrittsorgan eine sich über die Breite des Bandes (1)
erstreckende Schlitzdüse (24) ist, deren quer zur Breite
relativ enges Mundstück (25) im Abstand vom Band (1) lotrecht
gegen dieses gerichtet ist, wobei an die Schlitzdüse (24)
stromabwärts anschließend ein über deren Mundstück (25)
überstehender Strömungsleitkörper (27) angeordnet ist, der
eine in Richtung stromabwärts stetig gekrümmte
Strömungsleitfläche (28) bildet, die sich nach Umlenkung um
annähernd 90° parallel zum Band (1) und im vorgegebenen
Abstand zu diesem unter Ausbildung einer Kontaktstrecke (26)
erstreckt und in einen Flüssigkeitsablaufkanal (29) einmündet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktstrecke (26) zwischen der Strömungsleitfläche (28)
und dem Band (1) mit einem vorgegebenen Strömungsquerschnitt
ausgebildet ist und eine vorgegebene Länge aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß im Flüssigkeitsablaufkanal (29) ein Kühler (30) angeordnet
ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (40) mit der
Strömungsleitfläche (27) zur Bandlaufrichtung (2)
gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß diese unterhalb und/oder oberhalb
des Bandes (1) und fallweise zu mehreren in Reihe angeordnet
ist.
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