EP1624078A1 - Apparatus for cooling sheet metal strip - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for cooling a metal strip with arranged in transverse rows to the tape feed direction below the sheet metal strip nozzles for ceremoniessprühende on the underside of the belt coolant.
- the invention is therefore based on the object, a device for cooling a metal strip of the type described in such a way that the metal strip can be uniformly cooled over its width, despite high cooling rates while avoiding attributable to differences in thickness longitudinal stripes.
- the invention solves the problem set by the fact that the jet nozzles designed as nozzles form a common central jet area per transverse row and that in the spray area of the nozzles laterally adjacent to the plate covers are provided.
- the covers are aligned with the underside of the sheet metal.
- the side covers which are aligned with the band underside form a spraying surface which extends beyond the band width and which enables comparable reflection conditions for the sprayed-on cooling liquid beyond the edge of the band.
- the covers can be displaced transversely to the feed direction as a function of the longitudinal edge of the sheet metal strip, which can be realized in a simple manner constructively, for example, with a scan of the tape longitudinal edges and acted upon by this scan control device for the actuators of the covers.
- the spray range of the nozzle in the tape feed direction can be limited by a provided below the metal strip deflection device for the cooling liquid.
- the sprayed from the nearest nozzle transverse row against the deflection liquid content is thus derived from the tape before it strikes the lower side of the belt, which creates advantageous design conditions in terms of the limitation of the spray range, especially if the nozzles of the front and rear in the tape feed direction transverse rows in their inclination to a can be adjusted in the direction of the transverse row axis.
- the device shown for cooling a sheet-metal strip 1, which is conveyed for example from a continuous furnace 2 by means of a supporting air cushion, has a plurality of transversely to the feed direction 3 of the sheet metal strip 1 extending spray bar 4 and 5 below the sheet metal strip 1, wherein the flat nozzle formed as nozzles. 6 the nozzle bars 4 and 5 are arranged in mutually offset transverse rows, as shown in FIG. 1 can be removed. Within each transverse row, the nozzles each form a common central jet area 7, as indicated in phantom in FIG. 2. This means that the spray cone 8 of the flat jet nozzles 6 overlapping each other in the region of the sheet metal lower side, shown in phantom in FIG.
- lateral coverings 10 adjoin the longitudinal edges of the sheet-metal strip 1 along the cooling path defined by the nozzle bars 4 and 5 on both sides of the sheet-metal strip 1.
- These covers 10 are aligned with the lower side of the belt, which is thus widened in terms of Aufsprüh Structure by the covers 10.
- the side covers 10 do not only secure themselves over the Band edge continuing away, constant reflection conditions for the sprayed coolant, but also prevent coolant in the longitudinal edge region of the sheet metal strip 1 reaches the top of the sheet metal.
- the covers 10 are slidably mounted in transverse to the feed direction 3 guides 11 and connected to actuators 12, which according to FIG. 1 via a control device 13 in Depending on the longitudinal edge of the sheet metal strip 1 are controlled.
- the longitudinal edge profile of the sheet-metal strip 1 is scanned via sensor 14, with the output signals of which the control device 13 is acted upon.
- this cooling section is limited by provided below the sheet metal strip 1 deflecting means 15 for the cooling liquid.
- These deflection devices 15 each consist of a boundary wall 16 with a spacing crossover deflection profile 17, as can be seen in particular from FIG.
- the spraying region of the edge-side nozzle bar 4 can be structurally determined because the portion of the cooling liquid sprayed against the deflecting device 17 is discharged from the spraying area so that interference due to reflections of the cooling liquid on walls of the cooling device provided in this area is avoided.
- the pivotability of the edge nozzle bar 4 is indicated in the drawing by pivot axes 18.
Abstract
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.The invention relates to a device for cooling a metal strip with arranged in transverse rows to the tape feed direction below the sheet metal strip nozzles for aufzusprühende on the underside of the belt coolant.
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.For rapidly cooling hot metal strips, it is known (EP 0 695 590 A1) to spray a cooling liquid, in particular water, against the lower and upper side of the sheet metal strip, with the aid of flat jet nozzles which extend in the band feed direction over the bandwidth Longitudinal rows are arranged and each longitudinal row lie in a common central jet area. The aligned in the tape feed direction flat jets of the nozzles are deflected by means of compressed air transversely to the tape feed direction alternately to both sides in order to achieve a uniform cooling of the metal strip, but this succeeds only inadequately. To avoid the dependence of Aufsprühfläche on the swivel angle of the flat spray nozzles and the uneven accumulation of cooling water on the top of the tape has been proposed (DE 102 07 584 A1) to use full jet nozzles with respect to. The tape feed direction below the sheet metal strip are arranged in transverse rows, so that the cooling liquid sprayed only against the underside of the sheet metal strip. Since in full-jet nozzles, which are acted upon with cooling liquid under a preferred, comparatively low pressure up to 1 bar, the central spray area brings about a high cooling effect, with one of these central spray areas outgoing To expect shrinkage of the sheet metal strip, which leads to thickness variations over the bandwidth, which can not be avoided even if combined in the nozzle beam full jet nozzles are moved transversely to the tape feed oscillating back and forth. Added to this is that in the longitudinal edge region inevitably a relation to the intermediate area different distribution of the sprayed cooling liquid occurs, so that with the aid of this known device, although a more uniform cooling can be achieved, this cooling but higher requirements for a rapid and uniform strip cooling is not enough.
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.The invention is therefore based on the object, a device for cooling a metal strip of the type described in such a way that the metal strip can be uniformly cooled over its width, despite high cooling rates while avoiding attributable to differences in thickness longitudinal stripes.
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.The invention solves the problem set by the fact that the jet nozzles designed as nozzles form a common central jet area per transverse row and that in the spray area of the nozzles laterally adjacent to the plate covers are provided.
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.The use of flat jet nozzles whose rays form a common central jet area per transverse row, permits a substantially uniform distribution of the cooling liquid over the spray surface, if it is assumed that a predetermined, during the cooling beam uniform alignment with respect to the lower side of the belt, because in particular over the longitudinal extent the spraying region of the individual flat jet nozzles can be sufficiently compensated for uneven liquid distribution by a corresponding overlap of the individual spray areas. In addition, by the laterally adjoining the sheet metal, aligned with the band undersides covers also in the longitudinal edge region of the conditions in the area between the longitudinal edges corresponding cooling can be ensured because otherwise occurring due to unavoidable turbulent flow wetting the top of the tape avoided in the longitudinal edge region is, so that the desired uniform cooling over the bandwidth can be guaranteed in the longitudinal edge region.
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.Particularly advantageous boundary conditions can then be met if the covers are aligned with the underside of the sheet metal. Namely, the side covers which are aligned with the band underside form a spraying surface which extends beyond the band width and which enables comparable reflection conditions for the sprayed-on cooling liquid beyond the edge of the band.
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.To be able to take advantage of the desired effect of the side covers advantageous to ensure a small distance between the tape longitudinal edges and the laterally adjacent covers. For this purpose, the covers can be displaced transversely to the feed direction as a function of the longitudinal edge of the sheet metal strip, which can be realized in a simple manner constructively, for example, with a scan of the tape longitudinal edges and acted upon by this scan control device for the actuators of the covers.
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.The uniform, sudden use of the belt cooling must not be affected by interference, for example, by cooling liquid reflected on the housing walls. The same applies to the outlet area of the cooling section. To avoid such interference on the one hand and to ensure a constructive limitation of the cooling section on the other hand, the spray range of the nozzle in the tape feed direction can be limited by a provided below the metal strip deflection device for the cooling liquid. The sprayed from the nearest nozzle transverse row against the deflection liquid content is thus derived from the tape before it strikes the lower side of the belt, which creates advantageous design conditions in terms of the limitation of the spray range, especially if the nozzles of the front and rear in the tape feed direction transverse rows in their inclination to a can be adjusted in the direction of the transverse row axis.
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.
- 1 shows a device according to the invention for cooling a sheet-metal strip in a schematic plan view,
- Fig. 2 shows this device in a side view and
- 3 is a section along the line III-III of FIG. 2nd
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.The device shown for cooling a sheet-
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.As can be seen in particular in FIGS. 1 and 3,
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.In order to keep the distance between the longitudinal edges of the sheet-
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.Thus, even in the front and rear end of the
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.It probably does not need to be emphasized that a change in the distance between the
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