EP1624078A1

EP1624078A1 - Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes

Info

Publication number: EP1624078A1
Application number: EP05450119A
Authority: EP
Inventors: Peter Ebner
Original assignee: Ebner Industrieofenbau GmbH
Current assignee: Ebner Industrieofenbau GmbH
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-02-08
Also published as: AT414102B; US20060027163A1; JP2006043773A; ATA13362004A; US7582251B2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes (1) mit in Querreihen zur Bandvorschubrichtung (3) unterhalb des Blechbandes (1) angeordneten Düsen (6) für eine auf die Bandunterseite aufzusprühende Kühlflüssigkeit beschrieben. Um vorteilhafte Kühlbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß die als Flachstrahldüsen ausgebildeten Düsen (6) je Querreihe eine gemeinsame mittlere Strahlfläche (7) bilden und daß im Sprühbereich der Düsen (6) seitlich an das Blechband (1) anschließende Abdeckungen (10) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes mit in Querreihen zur Bandvorschubrichtung unterhalb des Blechbandes angeordneten Düsen für eine auf die Bandunterseite aufzusprühende Kühlflüssigkeit.
Zum raschen Abkühlen heißer Blechbänder ist es bekannt (EP 0 695 590 A1), eine Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, gegen die Unter- und Oberseite des Blechbandes zu sprühen, und zwar mit Hilfe von Flachstrahldüsen, die in über die Bandbreite verteilten, in Bandvorschubrichtung verlaufenden Längsreihen angeordnet sind und je Längsreihe in einer gemeinsamen mittleren Strahlfläche liegen. Die in Bandvorschubrichtung ausgerichteten Flachstrahlen der Düsen werden mit Hilfe von Druckluft quer zur Bandvorschubrichtung abwechselnd nach beiden Seiten abgelenkt, um eine gleichmäßige Kühlung des Blechbandes zu erreichen, was jedoch nur unzureichend gelingt. Zur Vermeidung der Abhängigkeit der Aufsprühfläche vom Schwenkwinkel der Flachstrahldüsen und der ungleichmäßigen Ansammlung von Kühlwasser auf der Bandoberseite wurde bereits vorgeschlagen (DE 102 07 584 A1), Vollstrahldüsen einzusetzen, die in Querreihen bzgl. der Bandvorschubrichtung unterhalb des Blechbandes angeordnet sind, so daß die Kühlflüssigkeit nur gegen die Unterseite des Blechbandes gesprüht wird. Da bei Vollstrahldüsen, die mit Kühlflüssigkeit unter einem bevorzugten, vergleichsweise niedrigen Druck bis zu 1 bar beaufschlagt werden, der mittige Sprühbereich eine hohe Kühlwirkung mit sich bringt, ist mit einer von diesen mittigen Sprühbereichen ausgehenden Schrumpfung des Blechbandes zu rechnen, was zu Dickenschwankungen über die Bandbreite führt, die selbst dann nicht vermieden werden können, wenn die in Düsenbalken zusammengefaßten Vollstrahldüsen quer zum Bandvorschub oszillierend hin und her bewegt werden. Dazu kommt noch, daß im Längsrandbereich zwangsläufig eine gegenüber dem dazwischen liegenden Bereich unterschiedliche Verteilung der aufgesprühten Kühlflüssigkeit auftritt, so daß mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtung zwar eine gleichmäßigere Kühlung erreicht werden kann, diese Kühlung jedoch höheren Anforderungen an eine rasche und gleichmäßige Bandkühlung nicht genügt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß das Blechband über seine Breite trotz hoher Abkühlraten unter Vermeidung von auf Dickenunterschiede zurückzuführenden Längsstreifen gleichmäßig gekühlt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die als Flachstrahldüsen ausgebildeten Düsen je Querreihe eine gemeinsame mittlere Strahlfläche bilden und daß im Sprühbereich der Düsen seitlich an das Blech anschließende Abdeckungen vorgesehen sind.
Der Einsatz von Flachstrahldüsen, deren Strahlen je Querreihe eine gemeinsame mittlere Strahlfläche bilden, läßt eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit über die Aufsprühfläche zu, wenn von einer vorgegebenen, während der Kühlung gleichbleibenden Strahlausrichtung gegenüber der Bandunterseite ausgegangen wird, weil die sich insbesondere über die Längserstreckung des Aufsprühbereiches der einzelnen Flachstrahldüsen ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung durch eine entsprechende Überlappung der einzelnen Sprühbereiche ausreichend ausgleichen läßt. Dazu kommt, daß durch die seitlich an das Blech anschließenden, mit der Bandunterseite fluchtenden Abdeckungen auch im Längsrandbereich eine den Verhältnissen im Bereich zwischen den Längsrändern entsprechende Kühlung sichergestellt werden kann, weil eine sonst aufgrund unvermeidbarer turbulenter Strömungen auftretende Benetzung der Bandoberseite im Längsrandbereich vermieden wird, so daß die angestrebte gleichmäßige Kühlung über die Bandbreite bis in den Längsrandbereich gewährleistet werden kann.
Besonders vorteilhafte Randbedingungen können dann eingehalten werden, wenn die Abdeckungen mit der Blechunterseite fluchten. Die mit der Bandunterseite fluchtenden seitlichen Abdeckungen bilden nämlich eine sich über die Bandbreite hinaus erstreckende Aufsprühfläche, die vergleichbare Reflexionsbedingungen für die aufgesprühte Kühlflüssigkeit über den Bandrand hinaus ermöglicht.
Um die angestrebte Wirkung der seitlichen Abdeckungen vorteilhaft ausnützen zu können, ist für einen geringen Abstand zwischen den Bandlängsrändern und den seitlich anschließenden Abdeckungen zu sorgen. Zu diesem Zweck können die Abdeckungen in Abhängigkeit vom Längsrandverlauf des Blechbandes quer zur Vorschubrichtung verlagert werden, was beispielsweise mit einer Abtastung der Bandlängsränder und einer von dieser Abtastung beaufschlagten Steuereinrichtung für die Stelltriebe der Abdeckungen in einfacher Weise konstruktiv verwirklicht werden kann.
Der gleichmäßige, schlagartige Einsatz der Bandkühlung darf durch Störeinflüsse, beispielsweise durch an Gehäusewänden reflektierte Kühlflüssigkeit, nicht beeinträchtigt werden. Gleiches gilt für den Auslaufbereich der Kühlstrecke. Zur Vermeidung solcher Störeinflüsse einerseits und zur Sicherstellung einer konstruktiven Begrenzung der Kühlstrecke anderseits kann der Sprühbereich der Düsen in Bandvorschubrichtung durch eine unterhalb des Blechbandes vorgesehene Umlenkeinrichtung für die Kühlflüssigkeit begrenzt werden. Der von der nächstliegenden Düsenquerreihe gegen die Umlenkeinrichtung gesprühte Flüssigkeitsanteil wird somit vom Band abgeleitet, bevor er auf die Bandunterseite auftrifft, was hinsichtlich der Begrenzung des Sprühbereiches vorteilhafte konstruktive Voraussetzungen schafft, insbesondere wenn die Düsen der in Bandvorschubrichtung vorderen und hinteren Querreihen in ihrer Neigung um eine in Richtung der Querreihe verlaufende Achse eingestellt werden können.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes in einer schematischen Draufsicht,
Fig. 2 diese Vorrichtung in einer Seitenansicht und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Die dargestellte Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes 1, das beispielsweise aus einem Durchlaufofen 2 mit Hilfe eines tragenden Luftkissens ausgefördert wird, weist mehrere quer zur Vorschubrichtung 3 des Blechbandes 1 verlaufende Sprühbalken 4 und 5 unterhalb des Blechbandes 1 auf, wobei die als Flachstrahldüsen ausgebildeten Düsen 6 der Düsenbalken 4 und 5 in gegeneinander versetzten Querreihen angeordnet sind, wie dies der Fig. 1 entnommen werden kann. Innerhalb jeder Querreihe bilden die Düsen jeweils eine gemeinsame mittlere Strahlfläche 7, wie sie in der Fig. 2 strichpunktiert angedeutet sind. Dies bedeutet, daß die einander im Bereich der Blechunterseite überschneidenden, in der Fig. 3 strichpunktiert eingezeichneten Sprühkegel 8 der Flachstrahldüsen 6 einen in der Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten Aufsprühbereich 9 auf der Blechunterseite ergeben, der im Zusammenwirken mit den Aufsprühbereichen der übrigen Düsen einer Querreihe eine ausreichend gleichmäßige, streifenförmige Aufbringung der Kühlflüssigkeit über die Bandbreite zur gleichmäßigen Abkühlung des Blechbandes 1 sorgt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die ungleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit der Sprühkegel in Richtung der Düsenbalken 4, 5 durch die Überlappung der Aufsprühbereiche 9 weitgehend ausgeglichen werden kann.
Wie insbesondere den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, schließen entlang der durch die Düsenbalken 4 und 5 bestimmten Kühlstrecke zu beiden Seiten des Blechbandes 1 seitliche Abdeckungen 10 an die Längsränder des Blechbandes 1 an. Diese Abdeckungen 10 fluchten mit der Bandunterseite, die somit hinsichtlich der Aufsprühfläche durch die Abdeckungen 10 verbreitert wird. Dies bedeutet, daß sonst unvermeidbare Störeinflüsse auf das Aufsprühen der Kühlflüssigkeit im Längsrandbereich vermieden werden können. Die seitlichen Abdeckungen 10 gewährleisten nämlich nicht nur sich über den Bandrand hinweg fortsetzende, gleichbleibende Reflexionsbedingungen für die aufgesprühte Kühlflüssigkeit, sondern verhindern auch, daß Kühlflüssigkeit im Längsrandbereich des Blechbandes 1 auf die Blechoberseite gelangt. Durch das Ausschalten der randbedingten Störeinflüsse wird im Zusammenwirken mit den ausgerichteten Sprühkegeln 8 der Flachstrahidüsen 6 eine vorteilhafte Bandkühlung sichergestellt, die trotz einer hohen Abkühlrate zu keinen ungleichförmigen Bandverformungen führt.
Um den Abstand zwischen den Längsrändern des Blechbandes 1 und den seitlichen Abdeckungen 2 ausreichend klein zu halten, sind die Abdeckungen 10 in quer zur Vorschubrichtung 3 verlaufenden Führungen 11 verschiebbar gelagert und mit Stelltrieben 12 verbunden, die gemäß der Fig. 1 über eine Steuereinrichtung 13 in Abhängigkeit vom Längsrandverlauf des Blechbandes 1 gesteuert werden. Zu diesem Zweck wird der Längsrandverlauf des Blechbandes 1 über Fühler 14 abgetastet, mit deren Ausgangssignalen die Steuereinrichtung 13 beaufschlagt wird.
Damit auch im vorderen und hinteren Endbereich der durch die Düsenbalken 4, 5 bestimmten Kühlstrecke von Störeinflüssen weitgehend befreite Kühlbedingungen eingehalten werden können, wird diese Kühlstrecke durch unterhalb des Blechbandes 1 vorgesehene Umlenkeinrichtungen 15 für die Kühlflüssigkeit begrenzt. Diese Umlenkeinrichtungen 15 bestehen jeweils aus einem eine Begrenzungswand 16 mit Abstand übergreifenden Umlenkprofil 17, wie dies insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht. Durch diese Umlenkeinrichtungen 15 kann der Sprühbereich der randseitigen Düsenbalken 4 konstruktiv festgelegt werden, weil der gegen die Umlenkeinrichtung 17 gesprühte Anteil der Kühlflüssigkeit aus dem Sprühbereich abgeleitet wird, so daß Störeinflüsse aufgrund von Reflexionen der Kühlflüssigkeit an in diesem Bereich vorgesehenen Wänden der Kühlvorrichtung vermieden werden. Im Zusammenhang mit einer schwenkbaren Lagerung der Düsenbalken 4 können somit die Kühlbedingungen am Anfang und am Ende der Kühlstrecke den jeweiligen Verhältnissen entsprechend eingestellt werden. Die Verschwenkbarkeit der randseitigen Düsenbalken 4 ist in der Zeichnung durch Schwenkachsen 18 angedeutet.
Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß durch eine Änderung des Abstandes der Düsenbalken 4 und 5 von der Blechunterseite und durch eine Änderung des Beaufschlagungsdruckes der Kühlflüssigkeit zusätzlich Einfluß auf die Kühlwirkung genommen werden kann. Als vorteilhafter Beaufschlagungsdruck für die Kühlflüssigkeit hat sich ein Druck zwischen 1 bar und 3,5 bar herausgestellt.

Claims

Vorrichtung zum Kühlen eines Blechbandes mit in Querreihen zur Bandvorschubrichtung unterhalb des Blechbandes angeordneten Düsen für eine auf die Bandunterseite aufzusprühende Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die als Plachstrahldüsen ausgebildeten Düsen (6) je Querreihe eine gemeinsame mittlere Strahlfläche (7) bilden und daß im Sprühbereich der Düsen (6) seitlich an das Blechband (1) anschließende Abdeckungen (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen (10) mit der Bandunterseite fluchten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen (10) in Abhängigkeit vom Längsrandverlauf des Blechbandes (1) quer zur Vorschubrichtung (3) verlagerbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühbereich (9) der Düsen (6) in Blechvorschubrichtung (3) durch wenigstens eine unterhalb des Blechbandes (1) vorgesehene Umlenkeinrichtung (15) für die Kühlflüssigkeit begrenzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (6) der in Bandvorschubrichtung (3) vorderen und hinteren Querreihen in ihrer Neigung um eine in Richtung der Querreihe verlaufende Achse (18) einstellbar sind.