EP0692314B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit Download PDF

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EP0692314B1
EP0692314B1 EP95108373A EP95108373A EP0692314B1 EP 0692314 B1 EP0692314 B1 EP 0692314B1 EP 95108373 A EP95108373 A EP 95108373A EP 95108373 A EP95108373 A EP 95108373A EP 0692314 B1 EP0692314 B1 EP 0692314B1
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liquid
flow
bath
slot nozzle
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Wolfgang Denker
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus to intensify the contact between a rolled strip and a liquid in a cooling or pickling device, wherein the liquid under pressure from a supply to an outlet member and exiting from this with an energetic flow in a closed beam with one extending across and across the width of the roll relatively narrow flow profile at high speed perpendicular to the rolled strip discharged, then the beam is continuously deflected into a flow parallel to the strip and the flow along a contact path on the rolled strip guided in parallel flow and then from the rolled strip is dissipated.
  • the belt cooling is preferably relaxed Water and a suitable for descaling the surface Pickling liquid used.
  • FR-A-2.223.096 is a cooling machine known for cooling sheet metal, consisting of two in parallel running flat walls, between which the sheet is guided becomes.
  • a cooling water flow in circulation brought below and above the Sheet metal formed chambers.
  • the cooling water flow that over Lines arranged perpendicular to the sheet on the sheet abandoned and discharged by gravity or removed from a storage container by means of a pump.
  • the belt runs through the pickling agent in the immersion bath. This results in the requirement that partially used Stain exchanged for fresh stain as soon as possible and this is fed over the bandwidth. Because it depends the pickling effect and accordingly the permissible speed of the strip as it passes through the pickling bath. With others The duration of the tape is within the words Pass-through route in direct connection with to be conveyed and fresh stain to be brought into contact with the belt.
  • the invention has for its object a method and specify a device with which it is possible to sufficiently large amount of coolant or pickling liquid in intensive contact with a rolled strip for cooling or pickling bring with the liquid with predetermined Flow energy and in an even distribution over the Width and length of a wetting surface of the belt without danger a hooking of the band to be threaded can be fed and a corresponding device a particularly simple and should have robust construction.
  • the problem is solved with a method of Preamble of claim 1 type with the invention in that the exit of the closed Liquid jet from the mouthpiece of the as a slot nozzle trained outlet member of the cooling or pickling device below the level of a still liquid bath at such a high speed that by transmission from kinetic energy of the highly accelerated liquid jet to the stationary one Parts of this liquid bath entrained and are conveyed through the contact path.
  • a device for performing the method is with a Storage container for the liquid with attached Booster pump designed and with a pressure line and one connected to it, at least one Outlet member for the pressure chamber containing liquid equipped, with the exit organ one over the Width of the band extending slot nozzle, the transverse to Wide, relatively narrow mouthpiece perpendicular to the band is directed against this, to the slot nozzle downstream then a mouthpiece lengthening Flow guide body is arranged, one in the direction which forms a continuously curved flow guide surface downstream after deflection by approximately 90 ° parallel to the belt and in given distance to this below Formation of a contact line extends into one Liquid drain channel opens.
  • the cooling or pickling device is so deep immersed in a still liquid bath that the The mouthpiece of the slot nozzle is below the bath level and that forming the contact path parallel to the rolled strip extending part of the flow guide body above the Bath level.
  • the invention is based on a pure represented schematic drawing. As the figure shows the belt (1) moves in the direction of the arrow (2) over the Device (40) for supplying liquid.
  • the Device (40) occasionally in any number can be arranged one behind the other.
  • the device (40) has a storage container (20) for the Liquid with a booster pump arranged on it (21) and a pressure line (22). To the pressure line (22) a pressure chamber (23) closes with an outlet member (24). This is considered to be across the width of the band (1) extending slot nozzle (24) with a transverse to the width relatively narrow mouthpiece (25). The slot nozzle (24) with its mouthpiece (25) is perpendicular to the band (1) directed against this. This will work under all circumstances avoided that a newly threaded band (1) on or in the Can hook nozzle (24). At the slot nozzle (24) or that Mouthpiece (25) downstream is a Flow guide body (27) arranged.
  • This has an in Direction of flow flow continuously curved downstream (28), which are parallel after deflection by approximately 90 ° to the belt (1) and at a specified distance from it below Forming a contact path (26) extends. This ends into a liquid drain channel (29).
  • the contact route (26) is between the flow guide surface (28) and the belt (1) formed with a predetermined flow cross-section and has a predetermined length.
  • a cooler (30) is arranged in the liquid drain channel (29) . It is on the tape (1) the coolant transferred heat and dissipated to this Way ensured that the circuit of the coolant is not is sustainably heated or can be supported by the Liquid in the closed circuit the temperature of the Liquid kept at a certain temperature level become.
  • the figure further shows that the device (40) in turn is trained to be at rest Liquid (13) in the form of a liquid bath with the Bath level (12) partially immersed.
  • the resting Liquid (13) parts of this entrained and through the Contact path (26) within the flow (11) conveyed through.
  • Large quantities of liquid are in Movement set and through the contact path (26) promoted.
  • the figure also shows that the design of the device (40) is very simple and robust. It results from the forced flow (11) in the contact path (26) a large Wetting distance with a defined relative speed between the flow (26) and the belt (1). Next is too notice that at low belt speed the Flow direction of the contact section also the direction of tape travel can be rectified.
  • the device is (40) for supplying liquid by 180 ° compared to the Display rotated. Because in the contact line (26) no high specific pressure against the tape (1) is built up and also a uniform Pressure distribution over the cooling or pickling cross section given is the method or the trained for this Device also for cooling thinly cast tapes be used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit in einer Kühl- oder Beizvorrichtung, wobei die Flüssigkeit unter Druck aus einem Vorrat zu einem Austrittsorgan und aus diesem austretend mit einer energiereichen Strömung in geschlossenem Strahl mit einem sich über die Breite des Walzbandes erstreckenden und quer dazu relativ engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das Walzband ausgetragen, sodann der Strahl in eine zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung stetig umgelenkt und die Strömung über eine Kontaktstrecke am Walzband mit paralleler Strömung entlang geführt und danach vom Walzband abgeführt 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.
Aus der FR-A-2.223.096 ist beispielsweise eine Kühlmaschine zum Kühlen von Blechen bekannt, bestehend aus zwei parallel verlaufenden planen Wänden, zwischen denen das Blech geführt wird. Durch die auf diese Weise unterhalb und oberhalb des Bleches gebildeten Kammern wird ein Kühlwasserstrom in Umlauf gebracht. Quer zur Längsrichtung des Bleches sind Führungsrollen angeordnet, um die der Kühlwasserstrom teilweise geführt wird. Der Kühlwasserstrom, der über senkrecht zum Blech angeordnete Leitungen auf das Blech aufgegeben und wieder abgeführt wird, wird durch Schwerkraft oder mittels einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter entnommen.
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 zu 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 der Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahls aus dem Mundstück des als Schlitzdüse ausgebildeten Austrittsorgans der Kühl- oder Beizvorrichtung unterhalb des Badspiegels eines ruhenden Flüssigkeitsbades mit einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, dass durch Übertragung von kinetischer Energie des hochbeschleunigten Flüssigkeitsstrahls an das ruhende Flüssigkeitsbad Teile dieses Flüssigkeitsbades mitgerissen und durch die Kontaktstrecke hindurch gefördert werden.
Durch diese Maßnahmen werden große Mengen Flüssigkeit in Bewegung gesetzt und durch die Kontaktstrecke hindurch gefördert, da nicht nur die aus dem Austrittsorgan ausgetragene Flüssigkeit, sondern auch noch mitgerissene Flüssigkeitsteile aus dem ruhenden Flüssigkeitsbad durch die Kontaktstrecke geführt werden.
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.
Der in geschlossenem Kreislauf nach ihrem Austritt aus der Kontaktstrecke wieder in den Vorrat zurückgeförderten Flüssigkeit wird im Falle einer Walzbandkühlung die vom Walzband übertragene Wärme durch Zwischenkühlung entzogen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit mit daran angeordneter Druckerhöhungspumpe ausgebildet sowie mit einer Druckleitung und einer an diese angeschlossenen, wenigstens ein Austrittsorgan für die Flüssigkeit aufweisenden Druckkammer ausgestattet, wobei 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 deren Mundstück verlängernder 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 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.
Gemäß der Erfindung ist die Kühl- oder Beizvorrichtung so tief in ein ruhendes Flüssigkeitsbad eingetaucht, dass das Mundstück der Schlitzdüse sich unterhalb des Badspiegels und der die Kontaktstrecke bildende parallel zum Walzband sich erstreckenden Teil des Strömungsleitkörpers sich oberhalb des Badspiegels befindet.
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) 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 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, ist im Flüssigkeitsablaufkanal (29) ein Kühler (30) angeordnet. 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 bzw. kann bei Förderung der Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf die Temperatur der Flüssigkeit auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden.
Die Figur zeigt weiterhin, dass die Vorrichtung (40) ihrerseits so ausgebildet ist, dass sie in eine ruhende Flüssigkeit (13) in Form eines Flüssigkeitsbades mit dem Badspiegel (12) teilweise eintaucht. 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° gegenüber 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 (5)

  1. Verfahren zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband (1) und einer Flüssigkeit in einer Kühl- oder Beizvorrichtung (40), wobei die Flüssigkeit unter Druck aus einem Vorrat (20) zu einem Austrittsorgan und aus diesem austretend mit einer energiereichen Strömung in geschlossenem Strahl mit einem sich über die Breite des Walzbandes (1) erstreckenden und quer dazu relativ engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das Walzband (1) ausgetragen, sodann der Strahl in eine zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung stetig ungelenkt und die Strömung über eine Kontaktstrecke (26) am Walzband (1) mit paralleler Strömung (11) entlang geführt und danach vom Walzband (1) zurück zum Vorrat (20) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahls (10) aus dem Mundstück (25) des als Schlitzdüse (24) ausgebildeten Austrittsorgans der Kühl- oder Beizvorrichtung (40) unterhalb des Badspiegels (12) eines ruhenden Flüssigkeitsbades (13) mit einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, dass durch Übertragung von kinetischer Energie des hochbeschleunigten Flüssigkeitsstrahls (10) an das ruhende Flüssigkeitsbad (13) Teile dieses Flüssigkeitsbades (13) mitgerissen und durch die Kontaktstrecke (26) hindurch gefördert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst senkrecht gegen das Walzband (1) aus der Schlitzdüse (24) ausgetragene Flüssigkeitsstrahl (10) über einen Strömungsleitkörper (27), dessen Strömungsleitfläche (28) das Mundstück (25) der Schlitzdüsen (24) stromabwärts (in Pfeilrichtung (11)) verlängert, stetig um annähernd 90° parallel zum Walzband (1) umgelenkt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei langsamer Walzbandgeschwindigkeit die Strömungsrichtung (11) der Flüssigkeit in der Kontaktstrecke (26) der Walzbandförderrichtung (in Pfeilrichtung (2)) entspricht.
  4. Vorrichtung mit
    a) einer Druckkammer (23), die mit einer Druckerhöhungspumpe (21) über eine Druckleitung (22) in Verbindung steht und deren Austrittsorgan in Form einer sich über die gesamte Breite des Walzbandes (1) erstreckende Schlitzdüse (24) ausgebildet ist, und
    b) mit einem stromabwärts das Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) verlängernden Strömungsleitkörper (27), der eine stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche (28) bildet, die sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel zum Walzband (1) unter Ausbildung einer Kontaktstrecke (26) erstreckt und in einen Flüssigkeitsablaufkanal (29) einmündet,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, oder 3, die Kühl- oder Beizvorrichtung (40) so tief in ein ruhendes Flüssigkeitsbad (13) eintaucht, dass das Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) sich unterhalb des Badspiegels (12) und der die Kontaktstrecke (26) bildende, parallel zum Walzband (1) sich erstreckende Teil des Strömungsleitkörpers (27) sich oberhalb des Badspiegels (12) befindet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) mit der Strömungsleitfläche (28) zur Bandlaufrichtung (2) gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet angeordnet ist.
EP95108373A 1994-06-16 1995-06-01 Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit Expired - Lifetime EP0692314B1 (de)

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EP0692314A2 EP0692314A2 (de) 1996-01-17
EP0692314A3 EP0692314A3 (de) 1996-12-11
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