DE60212778T2

DE60212778T2 - Verfahren und Vorrichtung zum beschleunigten Abkühlen im Durchlaufglühverfahren

Info

Publication number: DE60212778T2
Application number: DE60212778T
Authority: DE
Inventors: Philippe Klinkenberg; Pierre Simon; Paul Warnotte; Denis Bouqueneau
Original assignee: Cockerill Sambre SA; Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL; ArcelorMittal Liege Upstream SA
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: BE1014418A3; ATE331816T1; EP1300478A1; EP1300478B1; ES2267970T3; DE60212778D1

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Stahlbandes im Rahmen einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren.
Diese Erfindung gehört zum speziellen Anwendungsbereich der Wärmebehandlungen vom Typ Glühen im Durchlaufverfahren, wobei nacheinander zwei Kühlvorgänge bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen. Insbesondere beschäftigen wir uns mit der aufeinanderfolgenden Durchführung einer sogenannten langsamen Kühlung mit kochendem Wasser und einer zweiten sogenannten schnellen Kühlung mit Wasser (oder Abschrecken). Letztere ist vorzugsweise eine Kühlung in einem bewegten Wasserbad, dessen Temperatur unter seiner Siedetemperatur liegt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.
Außerdem betrifft die Erfindung das Verfahren zur Prozessregelung.
Technologischer Hintergrund und Stand der Technik
Glühen im Durchlaufverfahren ist eine Wärmebehandlung, die bei Stahlbändern nach dem Kaltwalzen zur Anwendung kommt. Das „Stahlband" ist das Produkt der Stahlindustrie, aus dem nach dem Schneiden Bleche zur Herstellung von Autokarosserien, Gehäuse für elektrische Haushaltsgeräte usw. hergestellt werden.
Das Verfahren des Glühens im Durchlaufverfahren besteht darin, dass ein Stahlband durch einen Ofen läuft, in dem es einer geregelten Erwärmung und Abkühlung ausgesetzt wird. Im Durchlaufglühofen läuft das Stahlband in senkrechter Richtung in einer Folge von noch oben und nach unten laufenden Teilen des Bandes durch, wobei es nacheinander die einzelnen Etappen der Behandlung durchläuft.
Die Behandlung des Bandes im Ofen umfasst im allgemeinen die folgenden, aufeinanderfolgenden thermischen Etappen:

– Vorwärmen und Erwärmen: das Band erreicht in 2–3 Minuten eine Temperatur von 700–850°C
– Halten bei Höchsttemperatur für rund 1 Minute
– langsame Abkühlung, zum Beispiel mit kochendem Wasser
– schnelle Abkühlung (Abschrecken), zum Beispiel mit flüssigem Wasser, das bei einer Temperatur, die bis zu seiner Siedetemperatur gehen kann, auf das Band gespritzt wird
– Überalterung
– Endkühlung

Diese einzelnen Etappen sind für die Anwendung der beabsichtigten metallurgischen Behandlung notwendig, nämlich für die Rekristallisation, Karbidausscheidung, Erreichen der Endstrukturen oder eines nicht alternden Stahls usw.
Seit einigen Jahren besteht insbesondere eine erhöhte Nachfrage, vor allem seitens der Automobilindustrie, nach Stahlbändern, die gleichzeitig eine verbesserte Festigkeit und eine verbesserte Formbarkeit aufweisen.
In diesem Zusammenhang spielt die Kühlphase eine besonders wichtige Rolle, da sie in bestimmten Fällen die Reduzierung der Konzentration kostspieliger Legierungselemente ermöglicht, die zur Herstellung besonderer mikroskopischer Strukturen erforderlich sind, wie zum Beispiel Dualphase, TRIP (Transformation Induced Plasticity), Multiphase, HLE (hohe Elastizitätsgrenze) usw. Die Kühlung ist somit von nicht vernachlässigbarem wirtschaftlichen und metallurgischen Interesse.
Diese Erfindung gehört zum speziellen Anwendungsbereich der Wärmebehandlungen, bei denen nacheinander zwei Kühlvorgänge bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen. Insbesondere beschäftigen wir uns mit der aufeinanderfolgenden Durchführung einer sogenannten langsamen Kühlung mit kochendem Wasser und einer zweiten sogenannten schnellen Kühlung mit Wasser (oder Abschrecken).
Insbesondere wird der zweite Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durch Spritzen von Wasser auf das Stahlband oder durch das Durchlaufen des Stahlbandes durch ein „bewegtes" Wasserbad oder durch Sprühen eines Wassernebels (Mischung von Neutralgas und Wasser) auf das Band durchgeführt. Insbesondere kann die Wassertemperatur bei der zweiten Kühlung unter seiner Siedetemperatur liegen.
Es wurde bereits nachgewiesen, dass eine langsame Kühlung des Stahlbandes vor der Durchführung des eigentlichen Abschreckens des Stahlbandes vorteilhaft ist. So sind nach dem Stand der Technik eine Reihe von Lösungen bekannt, die die Durchführung dieser zwei aufeinanderfolgenden Vorgänge ermöglichen (zum Beispiel EP-A-0 992 593, BE-A-887 507, EP-A-0 086 331).
Eine der Lösungen, die im Patentantrag EP-A-0 992 593 beschrieben ist, besteht vor allem darin, eine erste Kühlung durch Durchlaufen des Stahlbandes durch einen Behälter mit kochendem Wasser (Kühlgeschwindigkeit in der Größenordnung von 60 °C/s bei einem Band von 0,8 mm Dicke) mit einer direkt darauf folgenden schnelleren Wasserkühlung (zwischen 100 °C/s und 2500 °C/s) in einem dazu vorgesehenen Kasten zu kombinieren.
Diese Art Lösung hat den Nachteil, dass die Wassertemperatur bei der zweiten Kühlung unter der Wassertemperatur in dem Behälter mit kochendem Wasser liegen kann. Daher können Lecks von kälterem Wasser vom Kühlkasten zum Behälter mit kochendem Wasser zu einer ungleichmäßigen Abkühlung des Stahlbandes führen, wodurch möglicherweise bedeutende Ebenheitsfehler verursacht werden.
Der Patentantrag EP-A-0 992 593 beschreibt insbesondere eine Methode zur Verringerung von Lecks vom Kühlkasten für die schnelle Kühlung zum Behälter mit kochendem Wasser. Diese Methode besteht darin, die Eintauchtiefe des Kühlkastens für die schnelle Kühlung in den Behälter so zu regeln, dass die Wasserstände im Kasten und im Behälter mit kochendem Wasser gleich sind. Durch das Gleichgewicht des statischen Wasserdrucks am Übergang zwischen dem Kühlkasten und dem Behälter mit kochendem Wasser werden Lecks auf ein Mindestmaß begrenzt.
Jedoch ist es aus Gründen des Platzbedarfs und um den größtmöglichen Weg für den Durchlauf des Stahlbandes durch den Behälter mit kochendem Wasser zu erhalten, wünschenswert, dass sich die schnelle Kühlvorrichtung oberhalb des Wasserstandes des besagten Behälters befindet, was sofort zur Folge hat, dass die vorstehend beschriebene Methode zur Verhinderung von Lecks nicht mehr anwendbar ist.
Im übrigen hat die Erfahrung in einer industriellen Umgebung bezüglich des Abschreckens mit kochendem Wasser gezeigt, dass an der Oberfläche des Behälters mit kochendem Wasser bedeutende Wasserwirbel zu verzeichnen sind. Diese Wellen, die bis zu einem Meter hoch sein können, sind eine Folge der Dampferzeugung durch den Kontakt des kochenden Wassers mit dem heißen Stahlband (Leidenfrost-Effekt oder auch Filmsieden). Diese Wasserbewegungen, die ein ungeregeltes Verhalten aufweisen, können die Funktion der „schnellen" Kühlung beeinflussen, indem sie zu einer ungleichmäßigen Kühlung des Bandes führen.
Daher muss der Übergang zwischen der Kühlung mit kochendem Wasser und der „schnellen" Kühlung auf zufriedenstellende Weise geregelt werden.
Eine Lösung, die die nach dem Stand der Technik beschriebenen Probleme beheben soll, müsste drei Aufgaben erfüllen:

a) im Bereich der „schnellen" Kühlung eine Wassersäule mit geregelter Höhe aufrechterhalten
b) die Leckmenge kalten Wassers der „schnellen" Kühlung zur Kühlung mit kochendem Wasser steuern,
c) die Wirkung der Wellen und Wasserwirbel auf die sogenannte „schnelle" Kühlung steuern.

Der allgemeine Zweck dieser Lösung ist es, die geometrischen Eigenschaften des Stahlbandes zu steuern.
Bestimmte Lösungen wurden vorgeschlagen, um die Wirkungen der Wasserrieselung auf dem Stahlband zu kontrollieren, wenn man Kühlvorrichtungen verwendet, bei denen Wasser gespritzt wird. Zum Beispiel wird in der Druckschrift JP-A-2000 073 125 das senkrecht nach oben oder unten durchlaufende Stahlband in einem Kasten für schnelle Kühlung durch Aufspritzen eines Wassernebels gekühlt. Ein Luftkissensystem auf zwei Ebenen, das einen Überdruck im unteren Bereich des Kühlkastens erzeugt, ermöglicht es, Lecks nach unten zu begrenzen. Zwar ist es gut möglich, das Austreten von Tröpfchen aus dem Kühlkasten zu ermöglichen, jedoch ist es mit der vorgeschlagenen Vorrichtung nicht möglich, eine Wassersäule in dem Kasten aufrechtzuerhalten.
In der Druckschrift JP-A-7 179 951 wird ein Stahlband beschrieben, das nach unten durch das Kühlsystem läuft. Es wird durch Aufsprühen von Wasser gekühlt. Ein System mit drei Stufen von Rollenpaaren ermöglicht das Trocknen des besprühten Bandes und das Rückgewinnen des Rieselwassers. Wie im vorgehenden Fall wird auch hier nicht versucht, eine Wassersäule aufrechtzuerhalten.
Die Antragstellerin hat auch in der Vergangenheit bereits ein Alternativverfahren entwickelt, bei dem eine Kühlung durch einen Durchlauf durch einen Behälter mit kochendem Wasser zur Anwendung kommt, gefolgt von einer Kühlung durch Aufsprühen eines Wassernebels in einem vom ersten Behälter getrennten Behälter. In diesem Fall ist keine Vorrichtung zur Rückgewinnung des Wassers vorgesehen, obwohl das Verfahren am aufsteigenden Band durchgeführt wird, und daher die Wirkung des Rieselwassers auf dem heißen Band katastrophale Folgen für die geometrischen Eigenschaften des Bandes haben kann. Außerdem wird auch hier nicht versucht, eine Wassersäule aufrechtzuerhalten.
Ziele der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Stahlbandes im Rahmen einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren, bei dem ausgezeichnete geometrische Eigenschaften des Bandes nach der Kühlung gewährleistet werden können.
Insbesondere dient dieses Kühlverfahren der Durchführung von thermischen Zyklen im Rahmen einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren für die Herstellung von dünnen Stahlbändern mit verbesserten geometrischen Eigenschaften, verbesserter Festigkeit und Formbarkeit, um den aktuellen und künftigen Kriterien des Marktes, insbesondere des Automobilmarktes, zu entsprechen.
Wichtigste charakteristische Elemente der Erfindung
Gemäß Anspruch 1 betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Kühlung eines Stahlbandes im Durchlaufverfahren im Rahmen einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren, wobei das besagte Band wenigstens die folgenden Etappen durchläuft:

– das Band durchläuft eine erste, sogenannte langsame Kühlung mit kochendem Wasser,
– das Band durchläuft ein zweites sogenanntes schnelles Kühlverfahren bzw. Abschrecken mit Wasser,
– zwischen diesen beiden Kühlvorgängen wird das Band durch eine Schleuse oder abgedichtete Vorrichtung geführt, um einen Übergang, bei dem vorzugsweise der Druck und die Temperatur geregelt werden, zwischen der ersten langsamen Kühlung und der zweiten schnellen Kühlung zu gewährleisten, und gleichzeitig Wasserlecks in Richtung von der ersten Kühlung zur zweiten oder umgekehrt zu verhindern oder zu reduzieren;

Vorteilhafterweise wird die Temperatur des Bandes beim Austritt aus der Kühlung mit kochendem Wasser geregelt, indem die Behandlungszeit des Bandes in der Kühlung mit kochendem Wasser geändert wird, so dass die Temperatur des Bandes beim Austritt aus der Kühlung mit kochendem Wasser mehr als 290°C beträgt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt, indem Wasser auf beide Seiten des Bandes gespritzt wird, vorzugsweise durch Düsen, wobei dieser Vorgang mit geregelter Wassermenge und -temperatur durchgeführt wird.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt, indem Wassernebel auf beide Seiten des Bandes gespritzt wird, vorzugsweise mittels eines neutralen Trägergases; dieser Vorgang wird bei geregelten Bedingungen in Bezug auf die Wassermenge und -temperatur, sowie die Neutralgasmenge durchgeführt.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt, indem das Stahlband in einen Kasten geführt wird, der bewegtes Wasser enthält, wobei der Grad der Bewegung geregelt wird; dieser Vorgang wird bei geregelten Bedingungen in Bezug auf die Wassertemperatur in diesem Kasten durchgeführt; außerdem wird die Temperatur des Bandes beim Austritt aus dem besagten Kasten für die schnelle Kühlung geregelt, indem der Wasserstand in dem besagten Kasten geregelt wird.
Vorteilhafterweise wird die Temperatur des Stahlbandes beim Austritt aus der schnellen Kühlung geregelt, vorzugsweise mit Hilfe von Stellgliedern, die die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes durch die schnelle Kühlung oder die Wassermenge und/oder die Wassertemperatur des für die Durchführung dieser schnellen Kühlung verwendeten Wassers ändern.
Gemäß Anspruch 8 betrifft ein weiterer Aspekt dieser Erfindung eine Schleusenvorrichtung für die Anwendung des Durchlaufkühlverfahrens für ein Stahlband im Rahmen einer Durchlaufglühbehandlung. Diese Vorrichtung befindet sich an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes unmittelbar nach einem Kühlbehälter mit kochendem Wasser, der zur Durchführung der sogenannten langsamen Kühlung dieses Stahlbandes dient, und direkt vor einem Kühlkasten, der sich ebenfalls an diesem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes befindet und der Durchführung der sogenannten schnellen Kühlung dieses Stahlbandes dient. Diese Vorrichtung umfasst ebenfalls Mittel für einen Übergang mit Druck- und Temperaturregelung zwischen dem Behälter für die langsame Kühlung mit kochendem Wasser und dem Kühlkasten für die schnelle Kühlung. Die Begriffe „vor" und „nach" werden in Bezug auf die Durchlaufrichtung des Bandes verwendet.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht in vorteilhafter Weise aus einem Behälter, der mindestens zwei Stufen aufeinanderfolgender Rollenpaare umfasst. Vorteilhafterweise taucht das untere Rollenpaar in den Behälter mit kochendem Wasser ein.
Auf besonders vorteilhafte Weise begrenzen zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Rollenpaare eine sogenannte dichte Kammer in dem besagten Behälter. Diese Kammer ist gegenüber dem Behälter mit kochendem Wasser, gegenüber der oder den angrenzenden Kammer(n) oder auch gegenüber dem Kühlkasten für die schnelle Kühlung abgedichtet, wobei diese Abdichtung durch die zwei Rollenpaare, die die besagte Kammer begrenzen, und durch Abweiserbleche gewährleistet wird, die in Verbindung mit den besagten Rollen wirken, am Rahmen des Behälters befestigt sind und auf den jeweiligen Rollen aufliegen.
Auf noch vorteilhaftere Weise ist jede Kammer des Behälters mit Mitteln zum Einspritzen von Wasser in die besagte Kammer und zum Entziehen von Wasser aus der besagten Kammer ausgestattet.
Vorzugsweise sind die Mittel zum Einspritzen von Wasser und zum Entziehen von Wasser bei der besagten Kammer jeweils im unteren Bereich bzw. im oberen Bereich angebracht, wobei jede Kammer über Mittel verfügt, die der Regelung der Wassereinspritz- und Wasserentzugsmenge in bzw. aus der besagten Kammer dienen.
Gemäß einer weiteren Eigenschaft der Erfindung verfügt jede Kammer über Mittel, um die Temperatur des in die besagte Kammer eingespritzten Wassers zu regeln oder um die Temperatur und den Druck des Wassers im Inneren der besagten Kammer zu regeln.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung umfasst diese zwei Stufen Rollenpaare, die eine einzige Kammer im Schleusenbehälter begrenzen, wobei sich diese Kammer unmittelbar nach dem Behälter mit kochendem Wasser und unmittelbar vor dem Kasten für die schnelle Kühlung befindet.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelungsverfahren für die Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung vorzuschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und der Druck in jeder Kammer der besagten Vorrichtung geregelt werden, um das Auslaufen von flüssigem Wasser mit geringerer Temperatur oder Siedetemperatur vom Kühlkasten für die schnelle Kühlung zum Behälter mit kochendem Wasser zu verhindern.
Vorteilhafterweise wird wenigstens der Druck in der oberen Kammer geregelt, wobei sichergestellt wird, dass der besagte Druck über den Rollen, die die Kammer nach oben begrenzen, jederzeit höher ist als der Druck, der nach den Rollen durch das Wasser ausgeübt wird, das sich im unteren Teil des Kühlkastens für die schnelle Kühlung angesammelt hat.
Für den Fall, dass der Kasten für die schnelle Kühlung Wasser in geregelter Bewegung enthält, wird vorzugsweise der Druck in der Kammer der besagten Vorrichtung geregelt, um Wasserlecks vom Kühlkasten für die schnelle Kühlung zum Behälter mit kochendem Wasser zu verhindern oder zu reduzieren, und zwar so, dass der besagte Druck höher ist als Ps + p.g.h,wobei P_s, p, g und h jeweils dem hydrostatischen Druck, der auf die freie Fläche der im Kasten für die schnelle Kühlung aufrecht erhaltenen Wassersäule wirkt, der Volumenmasse des Wassers, der Beschleunigung der Schwerkraft und der Höhe der besagten Wassersäule entsprechen; diese Größen werden gemäß dem internationalen Einheitensystem ausgedrückt.
Vorzugsweise wird auch in die Schleusenkammer Wasser eingespritzt, dessen Temperatur seiner Siedetemperatur entspricht.
Weiterhin wird vorzugsweise das Wasser, das in die Schleusenkammer eingespritzt wird, direkt dem Behälter mit kochendem Wasser entnommen, der sich direkt vor der besagten Schleuse befindet.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt schematisch eine Kühlvorrichtung zur Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung aus 1.
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
Die Kühlvorrichtung zur Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist schematisch in 1 dargestellt. Diese Vorrichtung umfasst nacheinander einen Bereich für die „langsame" Kühlung mit kochendem Wasser 11, einen Übergangsbereich 12 und einen „schnellen" Kühlbereich 13.
Das Band S tritt in den Behälter mit kochendem Wasser 11 als senkrecht nach unten laufendes Band ein. Seine Laufrichtung wird durch einen Umlenkkorb 15 geändert, dessen Höhe in Bezug auf die Wasserstandshöhe im Behälter geregelt werden kann, um die Temperatur des Bandes bei seinem Austritt aus dem Behälter mit kochendem Wasser 11 zu regeln. Das Stahlband S tritt senkrecht nach oben steigend aus dem Behälter mit kochendem Wasser aus, durchläuft den Übergangsbereich 12 und gelangt schließlich in einen Kühlkasten für „schnelle" Kühlung 13, immer noch als senkrecht nach oben laufendes Band.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung wird die „schnelle" Kühlung in einem Behälter mit bewegtem Wasser bei geregelter Wassertemperatur und geregelter Wasserbewegung durchgeführt.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung wird die „schnelle" Kühlung durch das Spritzen von Wasser mit geregelter Temperatur und in geregelter Menge auf das Band durchgeführt.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung wird die „schnelle" Kühlung mittels eines „Wassernebels" („misting jet") durchgeführt, der aus Wassertröpfchen besteht, die in einem neutralen Gas in Suspension sind, wobei die Wassertemperatur und -menge sowie die Neutralgasmenge geregelt werden.
Eine bevorzugte Gestaltungsart für die in der nachfolgenden Beschreibung „Schleuse" oder auch „abgedichtete Vorrichtung" genannte Vorrichtung, die für den Übergang zwischen der Kühlung mit kochendem Wasser und der „schnellen" Kühlung dient, um das. Verfahren gemäß dieser Erfindung durchzuführen, ist schematisch in 2 gezeigt.
Die besagte Schleuse 12 umfasst mindestens zwei Stufen Rollenpaare 1, 1', 2, 2', 3, 3'.
Jede Kammer der abgedichteten Vorrichtung 12 wird durch zwei aufeinanderfolgende Rollenpaare begrenzt, zum Beispiel 1, 1' und 2, 2', und umfasst Mittel zum Einspritzen von Wasser 7, 7', 8, 8' und zum Entziehen von Wasser 9, 9', 10, 10' (2). Jede Kammer umfasst außerdem Mittel zur Regelung von Parametern wie dem Wasserdruck und der Wassertemperatur des Wassers, das die besagte Kammer füllt oder sich in ihr befindet. Der Wasserdruck zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollenpaaren wird geregelt, um Wasserlecks aus dem höheren „kälteren" Wasserbehälter zu verhindern. Der Druck auf die Rollen eines Rollenpaares ist ausreichend, um diese in Berührung mit dem Band zu halten.
Die Abdichtung jeder durch zwei Rollenpaare 1, 1', 2, 2', 3, 3' begrenzten Kammer des Übergangsbereichs 12 gegenüber – je nach Fall – der benachbarten (anschließenden) Kammer des gleichen Bereichs, dem Behälter mit kochendem Wasser oder dem Kasten für die schnelle Kühlung erfolgt durch Abweiserbleche 4, 4', 5, 5', 6, 6', die in Verbindung mit den besagten Rollen wirken, am Rahmen des betreffenden Bereichs 12 befestigt sind und auf den jeweiligen Rollen 1, 1', 2, 2', 3, 3' aufliegen.
Die Schleuse übernimmt die Rolle des Puffers, um den Einfluss der Wasserwirbel (Wellen bis zu einem Meter Höhe) an der Oberfläche 14 des Behälters mit kochendem Wasser durch den beim Kontakt zwischen dem kochenden Wasser und dem heißen Band erzeugten Dampf zu verhindern. Bei Fehlen einer Trennschleuse würden diese Wasserwirbel den Betrieb des schnellen Kühlsystems beeinflussen, indem sie zu einer ungleichmäßigen Kühlung des Stahlbandes führen, woraus sich möglicherweise eine Verschlechterung der geometrischen Eigenschaften dieses Bandes, vor allem seiner Ebenheit ergäbe.
Wie bereits zuvor angeführt, ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Druck und die Temperatur des Wassers zu regeln, das den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollenpaaren füllt:

a) Druck: um eine Wassersäule von geregelter Höhe im Kasten für die schnelle Kühlung 13 aufrechtzuerhalten und Lecks von möglicherweise kälterem Wasser vom Kasten für die schnelle Kühlung zum Behälter mit kochendem Wasser 11 (1) zu begrenzen,
b) Temperatur: um die Temperatur des Wassers zu regeln, das eventuell in den Behälter mit kochendem Wasser ausläuft, um insbesondere den Erhalt einer einheitlichen Temperatur über die gesamte Bandbreite zu erreichen.

Dies ermöglicht die Kontrolle der geometrischen Eigenschaften des Bandes am Übergang von der Kühlung mit kochendem Wasser zur „schnellen" Kühlung.
So wird der Einfluss des Auslaufens von kälterem Wasser in den Behälter mit kochendem Wasser begrenzt. Der Wasserdruck in der oberen Kammer der Schleuse ist höher als der Wasserdruck im unteren Bereich des Kühlkastens für die schnelle Kühlung. Bei einem Kasten mit bewegtem Wasser beträgt dieser P_s + p.g.h, wobei P_s, p, g und h jeweils dem hydrostatischen Druck, der auf die freie Fläche 16 der im Kasten für die schnelle Kühlung aufrechterhaltenen Wassersäule wirkt, der Volumenmasse des Wassers, der Beschleunigung der Schwerkraft und der Höhe der besagten Wassersäule entsprechen; diese Größen werden gemäß dem internationalen Einheitensystem ausgedrückt.
Bei dem oberen Rollenpaar ist es daher das Wasser der Schleuse, das nach oben steigt, und nicht andersherum.
Wegen dem engen Kontakt, der zwischen den Rollen eines Rollenpaares und dem Stahlband aufrechterhalten wird, kommen die Lecks von einer Kammer der Schleuse in eine andere, oder von einer Kammer der Schleuse in den Behälter mit kochendem Wasser oder auch von einer Kammer der Schleuse in den Kasten für die schnelle Kühlung im Wesentlichen von den Rändern des Bandes, an denen der Mindestabstand zwischen den Rollen eines Rollenpaares durch die Dicke des besagten Bandes begrenzt ist.
Es ist anzumerken, dass eine Schleusenvorrichtung mit mindestens zwei Rollenpaaren für die Kontrolle der Lecks vom Kasten für die schnelle Kühlung in den Behälter mit kochendem Wasser unerlässlich ist. Denn bei einem einzigen Rollenpaar besteht bei einem aufsteigenden Band die Gefahr, dass mögliche Lecks nach unten die Wassertemperatur im Behälter mit kochendem Wasser beeinflussen und folglich zu einer ungleichmäßigen Kühlung des Bandes vor seinem Eintritt in den Kühlkasten für die schnelle Kühlung (1) führen, was Probleme mit der Ebenheit des Bandes verursacht.

Claims

Verfahren zur Kühlung eines Stahlbandes im Durchlaufverfahren im Rahmen einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren, wobei das besagte Band wenigstens die folgenden Etappen durchläuft: – das Band durchläuft eine erste, sogenannte langsame Kühlung mit kochendem Wasser, – das Band durchläuft ein zweites sogenanntes schnelles Kühlverfahren bzw. Abschrecken mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das Band zwischen diesen beiden Kühlvorgängen durch eine Schleuse oder abgedichtete Vorrichtung läuft, die mindestens eine Kammer umfasst, und dass in der besagten Kammer die Temperatur (T, T') und der Druck (P, P') geregelt werden, um das Auslaufen flüssigen Wassers von der schnellen Kühlung in Richtung der langsamen Kühlung zu verhindern oder zu reduzieren; die Abfolge dieser drei Etappen erfolgt so, dass die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Etappen so kurz wie möglich und vorzugsweise gleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Bandes beim Austritt aus der Kühlung mit kochendem Wasser geregelt wird, indem die Behandlungszeit des Bandes in der Kühlung mit kochendem Wasser geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Bandes beim Austritt aus der Kühlung mit kochendem Wasser mehr als 290°C beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt wird, indem Wasser auf beide Seiten des Bandes gespritzt wird, vorzugsweise durch Düsen, wobei dieser Vorgang mit geregelter Wassermenge und -temperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt wird, indem Wassernebel auf beide Seiten des Bandes gespritzt wird, vorzugsweise mittels eines neutralen Trägergases; dieser Vorgang wird bei geregelten Bedingungen in Bezug auf die Wassermenge und – temperatur, sowie die Neutralgasmenge durchgeführt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schnelle Kühlvorgang an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes durchgeführt wird, indem das Stahlband in einen Kasten geführt wird, der bewegtes Wasser enthält, wobei der Grad der Bewegung geregelt wird; dieser Vorgang wird bei geregelten Bedingungen in Bezug auf die Wassertemperatur in diesem Kasten durchgeführt; außerdem wird die Temperatur des Bandes beim Austritt aus dem besagten Kasten für die schnelle Kühlung geregelt, indem der Wasserstand in dem besagten Kasten geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Stahlbandes beim Austritt aus der schnellen Kühlung geregelt wird, vorzugsweise mit Hilfe von Stellgliedern, die die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes durch die schnelle Kühlung oder die Wassermenge und/oder die Wassertemperatur des für die Durchführung dieser schnellen Kühlung verwendeten Wassers ändern.
Schleusenvorrichtung für die Anwendung des Durchlaufkühlverfahrens für ein Stahlband im Rahmen einer Durchlaufglühbehandlung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Vorrichtung sich an einem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes unmittelbar nach einem Kühlbehälter mit kochendem Wasser befindet, der zur Durchführung der sogenannten langsamen Kühlung dieses Stahlbandes dient, und direkt vor einem Kühlkasten, der sich ebenfalls an diesem senkrechten, nach oben laufenden Teil des Bandes befindet und der Durchführung der sogenannten schnellen Kühlung dieses Stahlbandes dient, und dadurch, dass die besagte Vorrichtung wenigstens eine Kammer und Mittel zur Regelung der Temperatur (T, T') und des Drucks (P, P') in jeder Kammer umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Behälter besteht, der mindestens zwei Stufen aufeinanderfolgender Rollenpaare (1, 1', 2, 2', 3, 3') umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Rollenpaar (3, 3') in den Behälter mit kochendem Wasser eintaucht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Rollenpaare eine sogenannte dichte Kammer in dem besagten Behälter begrenzen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kammer gegenüber dem Behälter mit kochendem Wasser, gegenüber der oder den angrenzenden Kammer(n) oder auch gegenüber dem Kühlkasten für die schnelle Kühlung abgedichtet ist, wobei diese Abdichtung durch die zwei Rollenpaare, die die besagte Kammer begrenzen, und durch Abweiserbleche (4, 4', 5, 5', 6, 6') gewährleistet wird, die in Verbindung mit den besagten Rollen wirken, am Rahmen des Behälters befestigt sind und auf den jeweiligen Rollen (1, 1', 2, 2', 3, 3') aufliegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer des Behälters mit Mitteln zum Einspritzen von Wasser (7, 7', 8, 8') in die besagte Kammer und zum Entziehen von Wasser (9, 9', 10, 10') aus der besagten Kammer ausgestattet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einspritzen von Wasser (7, 7', 8, 8') und zum Entziehen von Wasser (9, 9', 10, 10') bei jeder Kammer jeweils im unteren Bereich bzw. im oberen Bereich der jeweiligen Kammer angebracht sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer über Mittel verfügt, die der Regelung der Wassereinspritz- und Wasserentzugsmenge in bzw. aus der besagten Kammer dienen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer über Mittel verfügt, um die Temperatur des in die besagte Kammer eingespritzten Wassers zu regeln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer über Mittel verfügt, um die Temperatur und den Druck des Wassers im Inneren der besagten Kammer zu regeln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Stufen Rollenpaare umfasst, die eine einzige Kammer im Schleusenbehälter begrenzen, wobei sich diese Kammer unmittelbar nach dem Behälter mit kochendem Wasser und unmittelbar vor dem Kasten für die schnelle Kühlung befindet.
Regelungsverfahren für die Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Druck (P') in der oberen Kammer geregelt wird, wobei sichergestellt wird, dass der besagte Druck (P') über den Rollen (1, 1'), die die Kammer nach oben begrenzen, jederzeit höher ist als der Druck, der nach den Rollen (1, 1') durch das Wasser ausgeübt wird, das sich im unteren Teil des Kühlkastens für die schnelle Kühlung angesammelt hat.
Regelungsverfahren für die Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Kasten für die schnelle Kühlung Wasser in geregelter Bewegung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Kammer der besagten Vorrichtung geregelt wird, so dass der besagte Druck höher ist als P_s + p.g.h, wobei P_s, p, g und h jeweils dem hydrostatischen Druck, der auf die freie Fläche (16) der im Kasten für die schnelle Kühlung aufrecht erhaltenen Wassersäule wirkt, der Volumenmasse des Wassers, der Beschleunigung der Schwerkraft und der Höhe der besagten Wassersäule entsprechen; diese Größen werden gemäß dem internationalen Einheitensystem ausgedrückt.
Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schleusenkammer Wasser eingespritzt wird, dessen Temperatur seiner Siedetemperatur entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser, das in die Schleusenkammer eingespritzt wird, direkt dem Behälter mit kochendem Wasser entnommen wird, der sich direkt vor der besagten Schleuse befindet.