EP0695590B1 - Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall - Google Patents

Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall Download PDF

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EP0695590B1
EP0695590B1 EP95810449A EP95810449A EP0695590B1 EP 0695590 B1 EP0695590 B1 EP 0695590B1 EP 95810449 A EP95810449 A EP 95810449A EP 95810449 A EP95810449 A EP 95810449A EP 0695590 B1 EP0695590 B1 EP 0695590B1
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    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling hot-rolled plates and strips made of metal according to the preamble of claim 1.
  • a hot rolling strip points out of a hot rolling mill usually a temperature in the range between about 300 and 500 ° C. For the production of plates this immediately after the hot-rolled strip emerges cut from the hot rolling mill. Since it is not a suitable one Sealing material for vacuum suction cups is there at temperatures can be used above 300 ° C the hot plates for stacking with gripping tools from Roller table can be taken. This handling of the plates is on the one hand personnel-intensive, on the other hand, the Plate surface unwanted traces from the gripping tools stay behind. A quick cooling of the plates could in principle by the roller emulsion when it is carried out of empty runs without stitch acceptance. The one from it resulting large temperature differences on the hot rolled strip would, however, lead to unacceptable deviations from the Lead flatness of the plates.
  • EP-A-0 343 103 describes a method for cooling pressed profiles and rolled strips are known, in which by means of spray nozzles a water mist is generated. This procedure is however, for the rapid inline cooling of hot rolled plates Thickness of more than about 5 mm due to insufficient heat transfer not suitable. This previously known cooling process spray nozzles are used for cooling in EP-A-0 429 394 Metal strands described.
  • a hot-rolled metal strip becomes the surface of the strip to be cooled supplied with cooling water via flat jet nozzles.
  • the flat jet nozzles are of axially parallel, on Scope of a collector rotatably mounted in a housing educated.
  • the collector rotates around its in the direction of belt travel lying axis of rotation are the planes from the Slitting escaping water jets according to the Rotation speed of the collector rotated and perform a wiping movement from the middle of the belt towards the edge of the belt out.
  • EP-A-0 578 607 describes an inline process for cooling profiles emerging from an extruder, at which the spray nozzles known from EP-A-0 343 103 in Modules are installed.
  • the inventors have the Task given a device of to create the type mentioned, with which plates and Tapes checked and brought to a temperature as quickly as possible can be cooled from a maximum of about 250 ° C without flatness deviations occur on the plates.
  • the flat jet nozzle is used escaping water jet preferably at an angle pivoted in a range between 30 and 120 °.
  • the distance from the outlet opening of the flat jet nozzle to Plate or tape surface is preferably from about 100 to 200 mm set.
  • the impact surface of the water jet on the plate or Band surface has a preferably width of about 5 to 10 mm, with the ratio length: width between about 5: 1 and 100: 1.
  • An appropriate frequency for the wiping movement is between about 0.1 and 20 Hz.
  • the nozzle strips can be separated into water-feedable modules be divided or built up from such modules.
  • the nozzle strips or modules preferably have a device extruded base body, in which the Flat jet nozzles are used interchangeably.
  • the Flat jet nozzles are used interchangeably.
  • air chamber covers forming the base body with one directed towards the nozzle outlet openings Air gap placed and the air chambers via connecting channels connected to the air ducts.
  • a hot rolling strip emerges from a hot rolling mill 10 according to FIG. 1a 12, which by means of scissors or saw 14 too Plates 16 cut to length and via a roller table 18 in the transport direction x is moved by a cooling station 20.
  • the in the Cooling station 20 cooled plates 16 are pending further processing temporarily stored as a stack 22.
  • a cut hot rolled strip 12a passes through Cooling station 20, which here in front of the tandem mill stand 21 Finished street is arranged.
  • the tandem mill stand 21 could also be a reversing scaffold.
  • lower and upper nozzle strips 24 in the plate or tape transport direction x arranged. 3 and 4 are modules 26 with three Flat jet nozzles 52 shown.
  • the flat jet nozzles 52 visible nozzle outlet openings 53, one Distance of, for example, 150 mm to the surface 32 of the plate 16 or of the band 12a are regular Intervals of, for example, 100 to 200 mm.
  • the Covers are adjacent to nozzle outlet openings 52 on both sides 34, 36 visible for air chambers 38, 40.
  • Optional additional water nozzles 60 are provided. These water jets 60 are switched on when thicker plates are used 16 or belts 12a at the predetermined transport speed the cooling effect of the flat jet nozzles 52 is insufficient is.
  • each module 26 With their end faces 27 directly adjacent or in The modules 26 form a short distance from one another the lower and upper nozzle bars 24.
  • Each module is 26 Can be fed separately with water and air. How especially out 5, the module 26 preferably has one extruded base body 42 with a longitudinal central water channel 46 and on both sides of the water channel 46 arranged longitudinal air channels 48, 50.
  • Air chambers 38, 40 are connected via connecting channels 62, 64 Air chambers 38, 40 connected. These air chambers 38, 40 are by covers 34, 36 screwed to the base body 42 educated. Between the cover 34, 36 and the by about 45 ° inclined surface of the base body 42 is on the nozzle outlet opening 53 directed air gap 54, 56 arranged.
  • the water channel 46 is via branch channels 58 with the flat jet nozzles 52 connected.
  • the feeding of the additional water jets 60 takes place via another, if necessary the drawing not shown water channel.
  • the air pressure ratios for the two air jets A, B depending on the time t are shown in FIGS. 6 and 7.
  • the air pressure p is set in each case corresponding air duct 48 or 50.
  • the water jet W is first from its normal position by the first air jet A deflected to the maximum and returned to the normal position. Now the deflection of the water jet W follows through the second air jet B in the other direction up to maximum deflection and then back to the normal position. This mutual periodic excursion with a period T takes place, for example, with a Frequency of about 1 Hz.
  • the air jets A and B for deflecting the water jet W can basically be replaced by water jets, in which case the water jet W and the deflecting water jets composing total amount of water is preferably kept constant.
  • the wiping movement runs of the water jet emerging from the flat jet nozzles 52 W transverse to the transport direction x of the plates 16 or of the band 12a, successive nozzles each counter-rotating Carry out wiping movements.
  • the length 1 of the impact surface 30 of the water jet W on the Surface 32 of the plates 16 or the band 12a is, for example 200 mm, the width b for example 5 mm.
  • the Flat jet nozzles 52 are in the nozzle strips 24 or modules 26 arranged such that the impact surfaces 30 are adjacent Touch water jets W when wiping.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Warmwalzband weist bei seinem Austritt aus einem Warmwalzwerk üblicherweise eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 300 und 500°C auf. Zur Herstellung von Platten werden diese unmittelbar nach dem Austritt des warmgewalzten Bandes aus dem Warmwalzwerk zugeschnitten. Da es kein geeignetes Dichtungsmaterial für Vakuumsaugnäpfe gibt, das bei Temperaturen oberhalb von 300°C eingesetzt werden kann, müssen die heissen Platten zum Stapeln mit Greifwerkzeugen vom Rollgang genommen werden. Dieses Handling der Platten ist einerseits personalintensiv, andererseits können auf der Plattenoberfläche unerwünschte Spuren von den Greifwerkzeugen zurückbleiben. Eine rasche Abkühlung der Platten könnte zwar grundsätzlich durch die Walzemulsion bei Durchführung von Leerdurchgängen ohne Stichabnahme erfolgen. Die daraus resultierenden grossen Temperaturdifferenzen am Warmwalzband würden jedoch zu unakzeptablen Abweichungen von der Planheit der Platten führen.
Oftmals ist es auch vorteilhaft, zum Weiterwalzen eines warmgewalzten Bandes dieses beim Einführen in das Tandemgerüst einer Fertigstrasse oder in ein Reversiergerüst abzukühlen. Dabei ist es wichtig, dass am Band keine Planheitsabweichungen auftreten.
Aus der EP-A-0 343 103 ist ein Verfahren zum Kühlen von Pressprofilen und Walzbändern bekannt, bei welchen mittels Spraydüsen ein Wassernebel erzeugt wird. Dieses Verfahren ist jedoch für das rasche Inline-Kühlen von Warmwalzplatten einer Dicke von mehr als etwa 5 mm wegen des zu geringen Wärmeübergangs nicht geeignet. Dieses vorbekannte Kühlverfahren mittels Spraydüsen ist in der EP-A-0 429 394 zum Kühlen gegossener Metallstränge beschrieben.
Bei einem aus der SU-A-509315 bekannten Verfahren zum Kühlen eines warmgewalzten Metallbandes wird die zu kühlende Bandoberfläche über Flachstrahldüsen mit Kühlwasser beaufschlagt. Die Flachstrahldüsen werden von achsparallelen, am Umfang eines in einem Gehäuse drehbar gelagerten Kollektors gebildet. Beim Rotieren des Kollektors um seine in Bandlaufrichtung liegende Drehachse werden die Ebenen der aus den Schlitzen austretenden Wasserstrahlen entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Kollektors gedreht und führen eine von der Bandmitte gegen den Bandrand gerichtete Wischbewegung aus.
In der EP-A-0 578 607 ist ein Inline-Verfahren zum Kühlen von aus einer Strangpresse austretenden Profilen offenbart, bei welchem die aus der EP-A-0 343 103 bekannten Spraydüsen in Module eingebaut sind.
Angesichts dieser Gegebenheiten haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welcher Platten und Bänder kontrolliert und möglichst rasch auf eine Temperatur von maximal etwa 250°C abgekühlt werden können, ohne dass an den Platten Planheitsabweichungen auftreten.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führen die Merkmale von Anspruch 1.
Spezielle und weiterführende Ausführungsarten der erfindungsgemässen Vorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Mit dem Einsatz von Flachstrahldüsen ergibt sich beim Auftreffen des Wasserstrahls auf der Platten- oder Bandoberfläche eine schmale Auftreffläche mit hohem Wärmeübergang. Dieser lokal hohe Wärmeübergang führt zusammen mit der Wischbewegung zu einem gleichmässigen Wärmeentzug. Die Inline-Abkühlung der Platten oder Bänder auf eine Temperatur von weniger als 300°C führt zu einer erhebli-chen Produktionssteigerung. Zudem können Platten nach dem Durchlaufen der Kühlstation mit konventionellen Vakuumsystemen vom Rollgang genommen und gestapelt werden.
Zur Ausführung einer Wischbewegung wird der aus der Flachstrahldüse austretende Wasserstrahl bevorzugt um einen Winkel in einem Bereich zwischen 30 und 120° geschwenkt.
Der Abstand von der Austrittsöffnung der Flachstrahldüse zur Platten- oder Bandoberfläche wird bevorzugt auf etwa 100 bis 200 mm eingestellt.
Die Auftreffläche des Wasserstrahls auf der Platten- oder Bandoberfläche weist eine vorzugsweise Breite von etwa 5 bis 10 mm auf, wobei das Verhältnis Länge: Breite zwischen etwa 5 : 1 und 100 : 1 liegt.
Eine geeignete Frequenz für die Wischbewegung liegt zwischen etwa 0,1 und 20 Hz. Bevorzugt wird die Wischbewegung mit einer Frequenz von etwa 0,5 bis 2 Hz ausgeführt.
Die Düsenleisten können in seperat mit Wasser speisbare Module unterteilt oder aus solchen Modulen aufgebaut sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung weisen die Düsenleisten oder Module einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper auf, in welchen die Flachstrahldüsen auswechselbar eingesetzt sind. Hierbei sind dem Grundkörper bevorzugt Luftkammer bildende Abdeckungen mit einem auf die Düsenaustrittsöffnungen gerichteten Luftspalt aufgesetzt und die Luftkammern über Verbindungskanäle mit den Luftkanälen verbunden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
- Fig. 1a
eine Uebersichtsdarstellung eines Warmwalzwerks mit anschliessender Kühlstation;
- Fig. 1b
einen Teil einer Fertigstrasse mit einer Kühlstation;
- Fig. 2
einen Querschnitt durch die Kühlstation von Fig. 1a;
- Fig. 3
eine Schrägsicht auf ein Modul einer Düsenleiste von Fig. 2;
- Fig. 4
eine Ansicht eines Moduls entgegen der Strahlrichtung;
- Fig. 5
einen Schnitt durch Fig. 4 entlang deren Linie I-I;
- Fig. 6
den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks in einem ersten Luftkanal;
- Fig. 7
den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks in einem zweiten Luftkanal.
Aus einem Warmwalzwerk 10 tritt gemäss Fig. 1a ein Warmwalzband 12 aus, welches mittels einer Schere oder Säge 14 zu Platten 16 abgelängt und über einen Rollgang 18 in Transportrichtung x durch eine Kühlstation 20 bewegt wird. Die in der Kühlstation 20 abgekühlten Platten 16 werden bis zur Weiterverarbeitung als Stapel 22 zwischengelagert.
In Fig. 1b durchläuft ein abgelängtes Warmwalzband 12a die Kühlstation 20, welche hier vor dem Tandemwalzgerüst 21 einer Fertigstrasse angeordnet ist. Anstelle des Tandemwalzgerüstes 21 könnte auch ein Reversiergerüst stehen.
Innerhalb der Kühlstation 20 sind gemäss Fig. 2 untere und obere Düsenleisten 24 in Platten- oder Bandtransportrichtung x angeordnet. In den Fig. 3 und 4 sind Module 26 mit drei Flachstrahldüsen 52 dargestellt. Die von den Flachstrahldüsen 52 sichtbaren Düsenaustrittsöffnungen 53, die einen Abstand von beispielsweise 150 mm zur Oberfläche 32 der Platte 16 oder des Bandes 12a aufweisen, sind in regelmässigen Abständen von beispielsweise 100 bis 200 mm angeordnet. Den Düsenaustrittsöffnungen 52 benachbart sind beidseits Abdeckungen 34, 36 für Luftkammern 38, 40 sichtbar. Wahlweise sind zusätzliche Wasserdüsen 60 vorgesehen. Diese Wasserdüsen 60 werden dann zugeschaltet, wenn bei dickeren Platten 16 oder Bändern 12a bei der vorgegebenen Transportgeschwindigkeit die Kühlwirkung der Flachstrahldüsen 52 ungenügend ist.
Mit ihren Stirnseiten 27 direkt aneinanderliegend oder in kurzem Abstand zueinander aufgereiht bilden die Module 26 die unteren und oberen Düsenleisten 24. Jedes Modul 26 ist seperat mit Wasser und Luft speisbar. Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, weist das Modul 26 einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper 42 mit einem längslaufenden zentralen Wasserkanal 46 sowie beidseitig des Wasserkanals 46 angeordnete längslaufende Luftkanäle 48, 50 auf.
Die Luftkanäle 48, 50 sind über Verbindungskanäle 62, 64 mit Luftkammern 38, 40 verbunden. Diese Luftkammern 38, 40 werden durch am Grundkörper 42 angeschraubte Abdeckungen 34, 36 gebildet. Zwischen der Abdeckung 34, 36 und der um etwa 45° geneigten Fläche des Grundkörpers 42 ist ein auf die Düsenaustrittsöffnung 53 gerichteter Luftspalt 54, 56 angeordnet.
Der Wasserkanal 46 ist über Stichkanäle 58 mit den Flachstrahldüsen 52 verbunden. Die Speisung der zusätzlichen Wasserdüsen 60 erfolgt im Bedarfsfall über einen weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Wasserkanal.
Nachfolgend wird die Betriebsweise eines Moduls 26 anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert.
Aus den Flachstrahldüsen 52 tritt ein im wesentlichen ebener Wasserstrahl W aus. Dieser Wasserstrahl W wird nun wechselweise mit Luftstrahlen A, B, die aus den Luftspalten 54 bzw. 56 austreten, in seiner Richtung abgelenkt, sodass sich insgesamt ein Schwenkwinkel α ergibt.
Die Luftdruckverhältnisse für die beiden Luftstrahlen A, B in Abhängigkeit von der Zeit t sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Einstellung des Luftdrucks p erfolgt jeweils im entsprechenden Luftkanal 48 bzw. 50. Der Wasserstrahl W wird zunächst aus seiner Normalstellung durch den ersten Luftstrahl A maximal ausgelenkt und wieder in die Normallage zurückgeführt. Nun folgt die Auslenkung des Wasserstrahls W durch den zweiten Luftstrahl B in die andere Richtung bis zur maximalen Auslenkung und hernach wieder zurück in die Normalstellung. Diese wechselseitige periodische Auslenkung mit einer Periodendauer T erfolgt beispielsweise mit einer Frequenz von etwa 1 Hz.
Die Luftstrahlen A und B zur Ablenkung des Wasserstrahls W können grundsätzlich durch Wasserstrahlen ersetzt werden, wobei in diesem Fall die sich aus dem Wasserstrahl W und den ablenkenden Wasserstrahlen zusammensetzende Gesamtwassermenge bevorzugt konstant gehalten wird.
Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, verläuft die Wischbewegung des aus den Flachstrahldüsen 52 austretenden Wasserstrahls W quer zur Transportrichtung x der Platten 16 oder des Bandes 12a, wobei aufeinanderfolgende Düsen jeweils gegenläufige Wischbewegungen ausführen.
Die Länge 1 der Auftreffläche 30 des Wasserstrahls W auf der Oberfläche 32 der Platten 16 oder des Bandes 12a beträgt beispielsweise 200 mm, die Breite b beispielsweise 5 mm. Die Flachstrahldüsen 52 sind in den Düsenleisten 24 bzw. Modulen 26 derart angeordnet, dass sich die Auftrefflächen 30 benachbarter Wasserstrahlen W bei der Wischbewegung etwa berühren.

Claims (4)

  1. Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten (16) und Bändern (12a) aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Vorrichtung Mittel (18) zum kontinuierlichen Transport der Platten und eine Kühlstation (20) mit Flachstrahldüsen (52) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Flachstrahldüsen (52) auf in Laufrichtung (x) der Platten (16) oder Bänder (12a) verlaufenden Düsenleisten (24) angeordnet sind, die Düsenleisten (24) einen längslaufenden Wasserkanal (46) und zwei längslaufende, beidseits der Wasserkanals (46) augeordnete Luftkanäle (48,50) umfassen, vom Wasserkanal (46) Stichkanäle (58) zu den Flachstrahldüsen (52) abzweigen,und die Luftkanäle (48,50) in auf die Düsenaustrittsöffnungen (53) gerichteten Luftspalten (54,56) enden, wobei der Wasserstrahl zur Ausführung einer Wischbewegung unmittelbar nach seinem Austritt aus der Flachstrahldüse mittels Luft- oder Wasserstrahlen aus einer Normallage wechselseitig periodisch Auslenkbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (24) in separat mit Wasser speisbare Module (26) unterteilt oder aus solchen Modulen (26) aufgebaut sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (24) oder Module (26) einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper (42) aufweisen, in welchen die Flachstrahldüsen (52) auswechselbar eingesetzt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (42) Luftkammern (38,40) bildende Abdeckungen (34,36) mit einem auf die Düsenaustrittsöffnungen (53) gerichteten Luftspalt (54,56) aufgesetzt sind und die Luftkammern (38,40) über Verbindungskanäle (62,64) mit den Luftkanälen (38,40) verbunden sind.
EP95810449A 1994-07-20 1995-07-07 Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall Expired - Lifetime EP0695590B1 (de)

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