EP2809460A1 - Device for straightening a flow for cooling a roll or a metal strip - Google Patents

Device for straightening a flow for cooling a roll or a metal strip

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EP2809460A1
EP2809460A1 EP13702979.9A EP13702979A EP2809460A1 EP 2809460 A1 EP2809460 A1 EP 2809460A1 EP 13702979 A EP13702979 A EP 13702979A EP 2809460 A1 EP2809460 A1 EP 2809460A1
Authority
EP
European Patent Office
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hollow body
cooling medium
metal strip
cooling
tube
Prior art date
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Granted
Application number
EP13702979.9A
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German (de)
French (fr)
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EP2809460B1 (en
Inventor
Matthias Kipping
Johannes Alken
Ralf Seidel
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Siemag AG
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
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    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B21B2027/103—Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally

Definitions

  • the present invention relates to a device for directing a flow for cooling a roll or a metal strip or a flow straightener. Furthermore, the present invention relates to a device for cooling a roller or a metal strip.
  • cooling medium viademediumauslässe is simply applied in large quantities on the roll to be cooled or the belt to be cooled.
  • the disadvantage of this is, inter alia, a large amount of used cooling medium, which is either lost for further processes or consuming recycled and possibly processed.
  • Another disadvantage is the poor heat transfer rate per unit volume of applied cooling medium.
  • a controlled and different degrees of cooling in the width direction of the roller or the belt is not possible with many known devices.
  • spray bars which extend across the width of the belt or roller.
  • Such spray bars often comprise a hollow body which can be filled with cooling water and which comprises outlet openings along the width direction, from which cooling water can reach the strip.
  • JP 1 1057837 A discloses a cooling device in which water can be passed from a container to the metal strip via a slot extending in the width direction of a metal strip.
  • a disadvantage of such constructions is that the water still flows undirected on the metal strip. The relative velocity between the water to be cooled and the metal strip is low and the water used is not sufficiently used for cooling.
  • the exiting from such a cooling device streams are highly turbulent, undirected and / or have at their exit a considerable boundary layer thickness. Turbulent coolant flows or coolant flows with high boundary layer thickness generally result in a relatively poor heat transfer coefficient and thus reduce the efficiency of the cooling.
  • Another disadvantage is that the currents generated are not sufficiently defined or known or calculable, whereby the control or regulation of the cooling is difficult.
  • the technical problem is to provide a device that contributes to a more efficient cooling of a roll or metal strip.
  • an apparatus should be provided for directing a flow which may produce a low turbulence, low boundary layer or directional flow.
  • Another object is to provide an improved apparatus for cooling a roll or strip of metal.
  • This device for directing a cooling medium flow for cooling a roll or a metal strip according to claim 1.
  • This device preferably comprises a hollow body extending over at least part of the width of the roll or the metal strip and a tube arranged in the hollow body and extending in the width direction (perpendicular to the casting or rolling direction) of the roll or metal strip, the hollow body being in the width direction the roller or the metal strip is divided into a plurality of chambers (segments) and the tube openings for introducing cooling medium into the chambers of the hollow body and the chambers each comprise an opening for the outflow of cooling medium from the hollow body.
  • the chambers according to the invention each comprise a channel formed between the inner wall of the hollow body and the pipe for conducting cooling medium from the openings of the pipe to the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body, wherein the flow cross-section of the channel tapers at least at its downstream end or extended to its downstream end.
  • the fluid is accelerated and directed.
  • turbulence can be reduced and the boundary layer can be reduced.
  • the term of the boundary layer is familiar to those skilled in the field of fluid dynamics.
  • the thickness of the boundary layer of fluid flow is considered to be the thickness in which the flowing fluid has less than 99% of its free outer velocity.
  • the openings of the tube are preferably in all embodiments on the side facing away from the opening of the hollow body side, so that the cooling medium leaves the tube in a flow direction, which is directed opposite to the flow direction at exit from the hollow body substantially. After its exit from the tube, the cooling medium is therefore deflected by appropriate guidance along the outside of the tube.
  • the tube is arranged in the interior of the hollow body and at least for the most part (more than half of its Circumference) of cooling medium flow around.
  • the tube can be arranged substantially centered with respect to the hollow body or its inner wall.
  • the channel formed tapers downstream at least from half its length continuously up to the opening for outflow from the hollow body.
  • the chambers are each separated from each other by a partition wall.
  • the partition separates the cavity of the hollow body in the width direction, but the flow of cooling medium through the tube is still possible.
  • the partitions extend in a direction substantially perpendicular to the width direction of the roll or the metal strip.
  • At least some of the chambers of the hollow body comprise a flow dividing wall extending essentially opposite the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body, and at least two openings arranged in the pipe for passing coolant into the respective chamber.
  • the openings for conducting coolant into the respective chamber are each arranged on one of the sides of the flow dividing wall for dividing cooling medium emerging from the openings of the pipe into two partial flows, so that when cooling medium leaks out of the openings of the pipe, the two partial flows each ( between tube and inner wall of the hollow body or the respective chamber delimited) are separated from each other on opposite sides of the tube in the direction of the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body to be passed and unite there to the cooling medium flow or a common cooling medium flow.
  • a partial flow within a chamber from one of the two openings of the tube in a region opposite the outlet of the hollow body between the inner wall of the hollow body and the outer wall of the tube is preferably directed into a tapered channel to the outlet of the hollow body.
  • the channel tapers at least in sections.
  • the two partial flows are preferably separated from each other in a region of the hollow body opposite the outlet of the hollow body by a flow dividing wall.
  • a shape of the hollow body or of the tube can in particular be made easily and is also extremely effective for producing a directed and accelerated flow.
  • the distance between an inner wall extending in the direction of the outlet of the hollow body and an outer wall of the pipe lying opposite this inner wall preferably decreases in the flow direction of the cooling medium or downstream. Furthermore, such a form simplifies the predictability of a cooling flow through the device. In general, flows through the cooler can be calculated or approximated using numerical simulations.
  • the hollow body and optionally also the tube perpendicular to the width direction of the roller or the metal strip on a teardrop-shaped cross-section a teardrop-shaped cross-section.
  • the hollow body at the tip of the drop-shaped cross section on the outlet of the hollow body serves to generate even less turbulent flows. In particular, accounts in such a form all corners and edges.
  • the inner wall of the cavity is edge-free.
  • the inner wall of the cavity is free of protruding edges or free of protruding kinks.
  • the present invention comprises a device for cooling a roll or a metal strip with a cooling shell which can be set against a roll or a metal strip and at least one nozzle for introducing a flow of cooling medium into a gap between the cooling shell and the roll or the metal strip, wherein the nozzle has an inlet region and an outlet region for the cooling medium flow and the device for cooling a roll or a metal strip further comprises a device for directing a cooling medium flow according to one of the above embodiments, wherein the openings for discharging cooling medium from the hollow body open into the inlet of the nozzle.
  • a directed flow can be used particularly advantageously and efficiently for cooling.
  • the outlet region of the nozzle opens into the gap between the cooling shell and the roll or metal strip.
  • the outlet region of the nozzle is connected to the cooling shell and at least partially enclosed by the cooling shell so that cooling medium can flow from the nozzle into the cooling shell.
  • the nozzle is arranged to introduce a cooling medium flow substantially tangentially to the metal strip or roll surface in the gap.
  • outlets of the hollow body open into the inlet region of the nozzle and are optionally connected to the nozzle.
  • the cooling shell extends over at least part of the width and / or circumference of the roll. If a metal strip is to be cooled, the cooling shell preferably extends over at least part of the width and / or the length of the metal strip.
  • the outlet of the nozzle can be arranged such that the metal strip surface or the roll surface against the direction of movement of the roller or the belt can be flowed through the nozzle.
  • FIG. 1 shows a part of a device according to the invention for cooling a
  • Figure 2 is a lying perpendicular to the width direction schematic
  • Figure 3 is a lying in the direction of width schematic cross section of
  • Figure 2 is a direction perpendicular to the width direction of a schematic cross section of a flow chter according to another embodiment of the invention
  • Figure 5 shows an apparatus for cooling a metal strip according to an embodiment of the invention
  • FIG. 1 discloses a part of a device according to the invention for cooling a roll 2.
  • the roll may be a work roll 2 for rolling a metal strip 200.
  • Such a roll 2 may also be supported by a backing roll 300 and cooled by cooling medium (such as gas, air, water, oil or mixtures of these materials) for cooling the roll surface.
  • a cooling shell 40 can preferably be attached to a part of the circumference U of the roll 2.
  • a nozzle 41 a cooling medium flow into the gap 43 between the roller surface and the cooling shell 40, as through the Marked flow lines, initiated.
  • the cooling shell 40 extends at least over part of the roll width in the width direction B.
  • the width direction B is perpendicular to the rolling or casting or strip running direction W.
  • the distance of the cooling shell 40 of the roll surface (the gap height) can be variable or be adjustable.
  • a suitable adjusting device (not shown) are used, which can for example hydraulically, pneumatically mechanically or electromechanically adjust the gap distance.
  • the flow is as laminar as possible or less turbulent.
  • the reduction of turbulence and / or the reduction of the boundary layer thickness results in that the heat transfer between the roller and the cooling medium flow in the gap 43 is improved.
  • the flow rate has a significant influence on the heat transfer coefficient and thus on the cooling effect.
  • the flow is preferably introduced counter to the direction of rotation D of the roller 2 in the gap 43.
  • the nozzle 42 may include a downstream tapered shape for conducting the cooling medium, which includes an inlet region 45 and an outlet region 46.
  • the nozzle 41 preferably leads the cooling medium into the gap 43 in a curved line or shape tangentially to the roll surface.
  • the nozzle 41 can form part of the cooling shell 43 or be connected to it.
  • the nozzle 43 may extend over at least part of the width of the roller 2 and / or the cooling shell 40 extend.
  • the nozzle 40 may be formed slit-like or formed by a plurality of separate, arranged in the width direction of B nozzles.
  • a scraper 400 which has a substantially plate-like shape, can also be arranged at the downstream end of the cooling shell 40.
  • a scraper may for example be made of wood, hard tissue or metal.
  • the nozzle inlet 45 must be supplied with cooling medium. This can be done, for example, with a variant according to the invention of a onflow device or a flow straightener 1, as shown in FIG.
  • the device 1 shown in FIG. 2 for directing a cooling medium flow may preferably have one or more openings 8, from which cooling medium can be fed to the inlet region 45 of the nozzle 41.
  • the opening 9 may have the same cross-section A 'as the nozzle inlet 45 (cross-section A) to reduce turbulence.
  • the device 1 preferably comprises a hollow body 3, which can extend in the width direction B.
  • a (distributor) tube 5 is preferably arranged, which also extends in the width direction B, whose outer diameter is preferably smaller than the inner diameter of the hollow body 3.
  • the tube 5 can be filled via at least one inlet 6.
  • Inlets or feed pipes 6 can generally be introduced into the pipe 5 in any desired manner, for example radially or axially to the pipe 5. Furthermore, several feeds 6 can be distributed along the pipe 5 (in the width direction B).
  • the tube 5 comprises openings (for example bores) which enter the hollow body 3 open. Preferably, these openings are arranged on one side of the tube 5, which is opposite to the opening 8 of the hollow body 3 substantially.
  • the exact shape or the exact cross section of the hollow body 3 or the tube 5 is irrelevant to the invention.
  • a channel formed between the inner wall of the hollow body and the tube 5 should taper in the direction of the opening 9 of the hollow body 3.
  • the hollow body 9 should enclose a channel which tapers towards a downstream end at least in sections or tapers at a downstream end.
  • the inner wall of the hollow body is edge-free or free of protruding corners or edges.
  • the device 1 preferably comprises a partition wall 15, which extends in a fluid-tight manner substantially between the side of the tube 5 opposite the opening 8 and the inner wall of the hollow body 3.
  • at least two outflow openings 9 are preferably arranged in the tube 5 such that in each case one of the outflow openings 9 directs cooling medium out of the tube 5 onto one of the two sides of the dividing wall 15.
  • the various outflow openings 9 of the tube 5 may preferably have different flow cross-sections in the width direction B.
  • the number of openings 9 varies in the width direction B.
  • the hollow body 3 in one of its opening 8 facing half, in the direction of the opening 8 converging inner walls. From the openings 9 exiting cooling medium is thus preferably divided into two partial streams and passed between the tube 5 and the inner wall of the hollow body 3 in the direction of the opening 8 of the hollow body.
  • the device 1 is subdivided in the width direction B into a plurality of chambers 7 or coolant-carrying chambers 7, wherein FIG. 2 shows a cross-section perpendicular to the width direction B through one of the chambers 7.
  • the cross section in the width direction B shown in FIG. 7 shows the chambers 7 lying next to one another in the width direction, which are preferably separated from one another by partitions 14.
  • the partitions 14 extend perpendicular to the width direction B.
  • the partitions are preferably interrupted only by the pipe 5 or the leads 6. Further elements of the device 1 are shown in FIG. 3 with the same reference numerals as in FIG.
  • An opening 8 and two openings 9 for introducing cooling medium into the chamber 7 are preferably arranged in at least one of the chambers 7.
  • the openings 9 are preferably arranged on two sides of a flow dividing wall 15. Additional openings or outlets 8, 9 are possible.
  • the preferably fluid-tight segmentation or chamber-like subdivision of the hollow body 3 in the width direction B ensures that the currents generated by the device 1 are aligned perpendicular to the width direction.
  • the chamber width can vary depending on the cooling medium used. It may for example be between 0.5 and 15 cm and preferably between 2 and 10 cm.
  • Such a segmentation can also serve to provide different amounts of cooling medium or different streams in the width direction B.
  • the device 1 additionally comprises a movable or pivotable diaphragm or shell
  • the illustrated aperture 13 essentially comprises a shape which is at least partially complementary to the inner shape of the tube 5. Wherein the aperture 13, the openings 9 pivoting
  • the diaphragms 13 are preferably arranged inside the tube 0 5, but may also be arranged outside the tube 5.
  • a width-varying volume flow of cooling medium can be generated.
  • the panels are designed adjustable so that the belt or 5 roll center is more coolable by applying larger amounts of coolant than the edge regions. In principle, however, viewed in the direction of width, edge-emphasized cooling is also possible or a constant application of cooling medium over the strip or roll width.
  • An adjustment of the aperture 13 or valves can be done, for example, mechanically hydraulic, electric, pneumatic and optionally wirelessly controlled.
  • FIG. 5 discloses an embodiment according to the invention of a device for cooling a metal strip 20.
  • the metal strip 20 moves in the rolling direction W, which is perpendicular to the width direction B of the metal strip 20.
  • a cooling shell 60 On at least one of the broad sides of the belt 20 is a cooling shell 60.
  • such cooling shells 60 are arranged on both sides of the belt 20. It is possible that the distance of the cooling shells 60 from the surface of the metal strip 20 is adjustable. For this purpose, devices can serve as they have already been described analogously with reference to FIG.
  • the cooling medium is preferably introduced into the gap 63 via a nozzle 61.
  • Such a nozzle 61 may include an inlet 65 and an outlet region 66.
  • cooling medium is preferably introduced counter to the direction of the surface to be cooled.
  • the cooling medium flow from the nozzle 61 is preferably guided tangentially to the metal strip surface in the gap 63.
  • the apparatus shown in FIG. 5 further comprises a device 10 according to the invention for directing a cooling medium flow.
  • This device 10 may, for example, correspond to one of the devices illustrated in FIGS. 2 to 4 and 6 and 7.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a flow straightener 11 according to the invention.
  • the hollow body 30 or its inner wall is formed substantially with a triangular cross-section.
  • a tube 50 is arranged, which exerts an analogous function to the tube 5 of Figure 2.
  • the tube 50 has a triangular cross-section.
  • a channel 22 is formed, which tapers in the direction of the outlet 80 from the hollow body or the chamber 7 shown.
  • a flow dividing wall 15 can be arranged between the two openings 90.
  • Coolant exiting from the openings 90 can thus be divided into two partial flows, which are conducted on opposite sides of the tube 50 between the tube 50 and the inner wall of the hollow body 30 in the direction of the outlet 80 from the hollow body 30 or the segment 7 of the hollow body 30 ,
  • the channel may include two (separate) channels on both sides of the tube.
  • the flow cross-section may preferably taper or reduce in size in both channels downstream or in the direction of the outlet from the hollow body.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a flow straightener 11 1 according to the invention.
  • the structure is basically similar to the structure shown in FIG.
  • the hollow body 33 and the tube 55 have a teardrop-shaped cross-section.
  • Such a cross-section may also be described by a shape having at one end a round substantially semicircular or semi-elliptical shape and subsequently closing in an acute converging shape.
  • the channel 222 formed between the tube 55 and the inner wall of the cavity 33 opens into an outlet 88, which preferably has the cross section A 'and is arranged substantially at the tip of the drop shape.
  • openings 99 are in the Pipe 55 is provided, which are provided substantially on a side opposite to the outlet 88 of the tube 55.
  • a flow dividing wall 15 is preferably formed between at least two such openings 99.
  • two partial flows can be generated, which each extend from one of the openings 99 of the tube 55 to the outlet 88 of the hollow body 33 and the respective chamber 7.
  • the flow cross-section of the channel 222 or of the channels is reduced at least from half of the channel length (considered in the flow direction).
  • a nozzle 41, 61 and / or a device 1, 10, 1 1, 1 1 1 can be optimized by means of numerical simulations.
  • the skilled person can regulate the pressure of the cooling medium or the volume flow provided.
  • a numerical simulation can take into account the pressure, the volumetric flow rate, the material constant of the coolant or the temperature. This may also depend on the shape and arrangement of the nozzle 41, 61 used.
  • the gap height between a cooling shell and a roll or strip surface to be cooled can be, for example, between 0.1 cm and 2.5 cm and preferably between 0.2 cm and 1 cm.
  • the inlet region of the nozzle may, for example, have a light dimension or a flow cross-section which corresponds to 2 to 20 times the gap height.
  • the outlet area of the nozzle may preferably taper to a dimension which corresponds to 1 to 3 times the gap height.
  • Cooling medium may preferably be supplied to the device 1, 10, 11 or 11 1, for example at pressures of less than 5 bar or, in particular, at pressures of less than 1 bar.

Abstract

The invention is directed to a device (1) for straightening a stream of cooling medium for cooling a roll or a metal strip. This device (1) comprises a hollow body (3), extending over at least part of the width of the roll or the metal strip, and a tube (5), arranged in the hollow body (3) and extending in the direction of the width (B) of the roll or the metal strip, wherein the hollow body (3) is divided in the direction of the width (B) of the roll or the metal strip into a number of chambers and the tube (5) comprises openings (9) for introducing cooling medium into the chambers of the hollow body (3) and the chambers respectively comprise an opening for the flowing out of cooling medium from the hollow body (3). Furthermore, according to the invention the chambers respectively comprise a channel (12), formed between the inner wall of the hollow body (3) and the tube (5), for conducting cooling medium from the openings (9) of the tube (5) to the opening for the flowing out of cooling medium from the hollow body (3), wherein the flow cross section of the channel (12) narrows at least at its downstream end.

Description

Vorrichtung zum Richten einer Strömung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes  Device for directing a flow for cooling a roll or a metal strip
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Richten einer Strömung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes bzw. einen Strömungsrichter. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes. The present invention relates to a device for directing a flow for cooling a roll or a metal strip or a flow straightener. Furthermore, the present invention relates to a device for cooling a roller or a metal strip.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Kühlvorrichtungen zum Kühlen von Walzen, Metallbändern oder -blechen bekannt, wobei zur Kühlung zum Beispiel Luft, Ölemulsionen oder Wasser verwendet werden. Numerous cooling devices for cooling rolls, metal strips or metal sheets are known in the prior art, with air, oil emulsions or water being used for cooling, for example.
In einigen Fällen wird Kühlmedium über Kühlmediumauslässe einfach in großen Mengen auf die zu kühlende Walze oder das zu kühlende Band aufgebracht. Nachteilig daran ist unter anderem ein große verwendete Menge an Kühlmedium, welche entweder für weitere Prozesse verloren geht oder aufwendig zurückgeführt und möglicherweise aufbereitet werden muss. Ein weiterer Nachteil besteht in der schlechten Wärmeübertragungsrate pro Volumeneinheit an aufgebrachtem Kühlmedium. Auch eine kontrollierte und unterschiedlich starke Kühlung in Breitenrichtung der Walze oder des Bandes ist mit vielen bekannten Vorrichtungen nicht möglich. In some cases, cooling medium via Kühlmediumauslässe is simply applied in large quantities on the roll to be cooled or the belt to be cooled. The disadvantage of this is, inter alia, a large amount of used cooling medium, which is either lost for further processes or consuming recycled and possibly processed. Another disadvantage is the poor heat transfer rate per unit volume of applied cooling medium. Also, a controlled and different degrees of cooling in the width direction of the roller or the belt is not possible with many known devices.
Weiter entwickelte Vorrichtungen umfassen Spritzbalken, welche sich über die Breite des Bandes oder der Walze erstrecken. Solche Spritzbalken umfassen häufig einen mit Kühlwasser befüllbaren Hohlkörper, welcher entlang der Breitenrichtung Austrittsöffnungen umfasst, aus denen Kühlwasser auf das Band gelangen kann. Further developed devices include spray bars which extend across the width of the belt or roller. Such spray bars often comprise a hollow body which can be filled with cooling water and which comprises outlet openings along the width direction, from which cooling water can reach the strip.
Die JP 1 1057837 A offenbart zum Beispiel eine Kühlvorrichtung, bei der über einen sich in Breitenrichtung eines Metallbandes erstreckender Schlitz Wasser aus einem Behälter auf das Metallband geleitet werden kann. Nachteilig an derartigen Konstruktionen ist allerdings, dass das Wasser nach wie vor ungerichtet auf das Metallband strömt. Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu kühlenden Wasser und dem Metallband ist gering und das verwendete Wasser wird nicht hinreichend zur Kühlung genutzt. Zudem sind die aus einer solchen Kühlvorrichtung austretenden Ströme stark turbulent, ungerichtet und/oder weisen bei Ihrem Austritt eine erhebliche Grenzschichtdicke auf. Turbulente Kühlmittelströmungen bzw. Kühlmitteströmungen mit großer Grenzschichtdicke resultieren im Allgemeinen in einem relativ schlechten Wärmeübergangskoeffizienten und mindern somit die Effizienz der Kühlung. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die erzeugten Strömungen nicht hinreichend definiert bzw. bekannt oder berechenbar sind, wodurch die Steuerung bzw. Regelung der Kühlung erschwert ist. Zusammengefasst besteht die technische Aufgabe darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche zu einer effizienteren Kühlung einer Walze oder eines Metallbands beiträgt. JP 1 1057837 A, for example, discloses a cooling device in which water can be passed from a container to the metal strip via a slot extending in the width direction of a metal strip. A disadvantage of such constructions, however, is that the water still flows undirected on the metal strip. The relative velocity between the water to be cooled and the metal strip is low and the water used is not sufficiently used for cooling. In addition, the exiting from such a cooling device streams are highly turbulent, undirected and / or have at their exit a considerable boundary layer thickness. Turbulent coolant flows or coolant flows with high boundary layer thickness generally result in a relatively poor heat transfer coefficient and thus reduce the efficiency of the cooling. Another disadvantage is that the currents generated are not sufficiently defined or known or calculable, whereby the control or regulation of the cooling is difficult. In summary, the technical problem is to provide a device that contributes to a more efficient cooling of a roll or metal strip.
Insbesondere sollte eine Vorrichtung zum Richten einer Strömung bereitgestellt werden, welche eine wenig turbulente, eine geringe Grenzschicht aufweisende oder eine gerichtete Strömung erzeugen kann. In particular, an apparatus should be provided for directing a flow which may produce a low turbulence, low boundary layer or directional flow.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Kühlen einer Walze oder eines Metallbandes bereitzustellen. Another object is to provide an improved apparatus for cooling a roll or strip of metal.
Bevorzugt sollte mindestens einer der oben genannten Nachteile vermieden werden. Preferably, at least one of the above-mentioned disadvantages should be avoided.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die gestellte technische Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms zum Kühlen einer Walze oder eines Metallbandes gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese Vorrichtung umfasst bevorzugt einen sich über zumindest einen Teil der Breite der Walze oder des Metallbandes erstreckenden Hohlkörper sowie ein in dem Hohlkörper angeordnetes und sich in Breitenrichtung (senkrecht zur Gieß- oder Walzrichtung) der Walze oder des Metallbands erstreckendes Rohr, wobei der Hohlkörper in Breitenrichtung der Walze oder des Metallbandes in mehrere Kammern (Segmente) unterteilt ist und das Rohr Öffnungen zum Einleiten von Kühlmedium in die Kammern des Hohlkörpers umfasst und die Kammern jeweils eine Öffnung zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper umfassen. Ferner umfassen die Kammern erfindungsgemäß jeweils einen zwischen der Innenwand des Hohlkörpers und dem Rohr gebildeten Kanal zum Leiten von Kühlmedium von den Öffnungen des Rohrs zu der Öffnung zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper, wobei sich der Strömungsquerschnitt des Kanals zumindest an seinem stromabwärts liegenden Ende verjüngt bzw. sich zu seinem stromabwärtsliegenden Ende hin erweitert. The asked technical problem is solved by the device for directing a cooling medium flow for cooling a roll or a metal strip according to claim 1. This device preferably comprises a hollow body extending over at least part of the width of the roll or the metal strip and a tube arranged in the hollow body and extending in the width direction (perpendicular to the casting or rolling direction) of the roll or metal strip, the hollow body being in the width direction the roller or the metal strip is divided into a plurality of chambers (segments) and the tube openings for introducing cooling medium into the chambers of the hollow body and the chambers each comprise an opening for the outflow of cooling medium from the hollow body. Furthermore, the chambers according to the invention each comprise a channel formed between the inner wall of the hollow body and the pipe for conducting cooling medium from the openings of the pipe to the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body, wherein the flow cross-section of the channel tapers at least at its downstream end or extended to its downstream end.
Durch diese Anordnung und das Vorsehen einer sich verjüngenden Form des Kanals wird das Fluid beschleunigt und gerichtet. Somit können Turbulenzen abgebaut und die Grenzschicht verringert werden. Der Begriff der Grenzschicht ist dabei dem Fachmann auf dem Gebiet der Strömungslehre geläufig. Meistens wird die Dicke der Grenzschicht einer Fluidstromung als die Dicke angesehen, in der das strömende Fluid weniger als 99% seiner freien Außengeschwindigkeit aufweist. Ferner kann durch die Unterteilung des Hohlkörpers in mehrere Kammern (in Breitenrichtung) ebenfalls eine Richtwirkung erzielt werden. By this arrangement and the provision of a tapered shape of the channel, the fluid is accelerated and directed. Thus, turbulence can be reduced and the boundary layer can be reduced. The term of the boundary layer is familiar to those skilled in the field of fluid dynamics. Most often, the thickness of the boundary layer of fluid flow is considered to be the thickness in which the flowing fluid has less than 99% of its free outer velocity. Furthermore, by the division of the hollow body into a plurality of chambers (in the width direction) also a directivity can be achieved.
Die Öffnungen des Rohres liegen vorzugsweise bei allen Ausführungsbeispielen auf der der Öffnung des Hohlkörpers abgewandten Seite, so dass das Kühlmedium das Rohr in einer Strömungsrichtung verlässt, welche der Strömungsrichtung bei Austritt aus dem Hohlkörper im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtet ist. Nach seinem Austritt aus dem Rohr wird das Kühlmedium deshalb durch entsprechende Führung entlang der Außenseite des Rohres umgelenkt. The openings of the tube are preferably in all embodiments on the side facing away from the opening of the hollow body side, so that the cooling medium leaves the tube in a flow direction, which is directed opposite to the flow direction at exit from the hollow body substantially. After its exit from the tube, the cooling medium is therefore deflected by appropriate guidance along the outside of the tube.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr im Inneren des Hohlkörpers angeordnet und zumindest größtenteils (mehr als die Hälfte seines Umfangs) von Kühlmedium umströmbar. Generell kann das Rohr im Wesentlichen zentriert in Bezug auf den Hohlkörper bzw. dessen Innenwand angeordnet sein. According to a preferred embodiment, the tube is arranged in the interior of the hollow body and at least for the most part (more than half of its Circumference) of cooling medium flow around. In general, the tube can be arranged substantially centered with respect to the hollow body or its inner wall.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der gebildete Kanal stromabwärts zumindest ab der Hälfte seiner Länge kontinuierlich bis zur Öffnung zum Ausströmen aus dem Hohlkörper. Durch eine kontinuierliche Verjüngung des Kanals in Strömungsrichtung, kann durch die Vorrichtung eine Strömung mit noch weniger Turbulenzen erzeugt werden. According to a further preferred embodiment, the channel formed tapers downstream at least from half its length continuously up to the opening for outflow from the hollow body. Through a continuous taper of the channel in the flow direction, a flow with even less turbulence can be generated by the device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kammern jeweils voneinander durch eine Trennwand getrennt. Die Trennwand separiert den Hohlraum des Hohlkörpers in Breitenrichtung, wobei jedoch der Durchfluss von Kühlmedium durch das Rohr weiterhin ermöglicht ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Trennwände in einer Richtung die im Wesentlichen senkrecht zur Breitenrichtung der Walze oder des Metallbandes liegt. According to a further preferred embodiment, the chambers are each separated from each other by a partition wall. The partition separates the cavity of the hollow body in the width direction, but the flow of cooling medium through the tube is still possible. Preferably, the partitions extend in a direction substantially perpendicular to the width direction of the roll or the metal strip.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen zumindest einige der Kammern des Hohlkörpers eine sich im Wesentlichen gegenüberliegend der Öffnung zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper erstreckende Strömungstrennwand sowie mindestens zwei in dem Rohr angeordnete Öffnungen zum Leiten von Kühlmittel in die jeweilige Kammer. Dabei sind die Öffnungen zum Leiten von Kühlmittel in die jeweilige Kammer jeweils auf einer der Seiten der Strömungstrennwand zum Teilen von aus den Öffnungen des Rohrs austretendem Kühlmedium in zwei Teilströme angeordnet, sodass, wenn Kühlmedium aus den Öffnungen des Rohrs ausstritt, die beiden Teilströme jeweils (zwischen Rohr und Innenwand des Hohlkörpers bzw. der jeweiligen Kammer begrenzt) getrennt voneinander auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs in Richtung der Öffnung zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper geleitet werden und sich dort zu dem Kühlmediumstrom bzw. einem gemeinsamen Kühlmediumstrom vereinigen. According to a further preferred embodiment, at least some of the chambers of the hollow body comprise a flow dividing wall extending essentially opposite the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body, and at least two openings arranged in the pipe for passing coolant into the respective chamber. In this case, the openings for conducting coolant into the respective chamber are each arranged on one of the sides of the flow dividing wall for dividing cooling medium emerging from the openings of the pipe into two partial flows, so that when cooling medium leaks out of the openings of the pipe, the two partial flows each ( between tube and inner wall of the hollow body or the respective chamber delimited) are separated from each other on opposite sides of the tube in the direction of the opening for the outflow of cooling medium from the hollow body to be passed and unite there to the cooling medium flow or a common cooling medium flow.
Mit anderen Worten wird bevorzugt jeweils ein Teilstrom innerhalb einer Kammer von einer der beiden Öffnungen des Rohrs in einem dem Auslass des Hohlkörpers gegenüberliegenden Bereich zwischen der Innenwandung des Hohlkörpers und der Außenwandung des Rohrs in einen sich verjüngenden Kanal zum Auslass des Hohlkörpers geleitet. Vorzugsweise verjüngt sich der Kanal zumindest abschnittweise. Die beiden Teilströme sind bevorzugt in einem dem Auslass des Hohlkörpers gegenüberliegenden Bereich des Hohlkörpers durch eine Strömungstrennwand voneinander getrennt. In other words, a partial flow within a chamber from one of the two openings of the tube in a region opposite the outlet of the hollow body between the inner wall of the hollow body and the outer wall of the tube is preferably directed into a tapered channel to the outlet of the hollow body. Preferably, the channel tapers at least in sections. The two partial flows are preferably separated from each other in a region of the hollow body opposite the outlet of the hollow body by a flow dividing wall.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Hohlkörper und wahlweise auch das Rohr senkrecht zur Breitenrichtung der Walze oder des Metallbandes einen dreieckigen Querschnitt auf, wobei sich der Auslass des Hohlkörpers im Wesentlichen an einer Spitze seines dreieckigen Querschnitts befindet. Eine derartige Form des Hohlkörpers oder des Rohrs kann insbesondere leicht gefertigt werden und ist zudem äußert effektiv zur Erzeugung einer gerichteten und beschleunigten Strömung. According to a further preferred embodiment, the hollow body and optionally also the tube perpendicular to the width direction of the roller or the metal strip on a triangular cross section, wherein the outlet of the hollow body is located substantially at a tip of its triangular cross section. Such a shape of the hollow body or of the tube can in particular be made easily and is also extremely effective for producing a directed and accelerated flow.
Der Abstand einer sich in Richtung des Auslasses des Hohlkörpers erstreckenden Innenwandung und einer dieser Innenwandung gegenüberliegenden Außenwandung des Rohrs verkleinert sich vorzugsweise in Strömungsrichtung des Kühlmediums bzw. stromabwärts. Ferner vereinfacht eine derartige Form die Berechenbarkeit bzw. Vorhersagbarkeit einer Kühlströmung durch die Vorrichtung. Im Allgemeinen können Strömungen durch die Kühlvorrichtung mithilfe numerischer Simulationen berechnet werden bzw. angenähert werden. The distance between an inner wall extending in the direction of the outlet of the hollow body and an outer wall of the pipe lying opposite this inner wall preferably decreases in the flow direction of the cooling medium or downstream. Furthermore, such a form simplifies the predictability of a cooling flow through the device. In general, flows through the cooler can be calculated or approximated using numerical simulations.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Hohlkörper und wahlweise auch das Rohr senkrecht zur Breitenrichtung der Walze oder des Metallbandes einen tropfenförmigen Querschnitt auf. Dabei weist der Hohlkörper an der Spitze des tropfenförmigen Querschnitts den Auslass des Hohlkörpers auf. Eine derartige tropfenartige Form dient dazu noch weniger turbulente Strömungen zu erzeugen. Insbesondere entfallen bei einer derartigen Form sämtliche Ecken und Kanten. According to a further preferred embodiment, the hollow body and optionally also the tube perpendicular to the width direction of the roller or the metal strip on a teardrop-shaped cross-section. In this case, the hollow body at the tip of the drop-shaped cross section on the outlet of the hollow body. Such a drop-like shape serves to generate even less turbulent flows. In particular, accounts in such a form all corners and edges.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Innenwandung des Hohlraums kantenfrei. Vorzugsweise ist die Innenwandung des Hohlraums frei von hervorstehenden Kanten bzw. frei von hervorstehenden Knicken. According to a further preferred embodiment, the inner wall of the cavity is edge-free. Preferably, the inner wall of the cavity is free of protruding edges or free of protruding kinks.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes mit einer an eine Walze oder ein Metallband anstellbaren Kühlschale sowie mindestens einer Düse zur Einleitung eines Kühlmediumstroms in einen Spalt zwischen der Kühlschale und der Walze oder dem Metallband, wobei die Düse einen Einlassbereich und einen Auslassbereich für den Kühlmediumstrom aufweist und die Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes zudem eine Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms gemäß einer der obigen Ausführungsformen umfasst, wobei die Öffnungen zum Auslassen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper in den Einlass der Düse münden. Gerade mittels einer solchen Anordnung kann eine gerichtete Strömung besonders vorteilhaft und effizient zur Kühlung eingesetzt werden. Furthermore, the present invention comprises a device for cooling a roll or a metal strip with a cooling shell which can be set against a roll or a metal strip and at least one nozzle for introducing a flow of cooling medium into a gap between the cooling shell and the roll or the metal strip, wherein the nozzle has an inlet region and an outlet region for the cooling medium flow and the device for cooling a roll or a metal strip further comprises a device for directing a cooling medium flow according to one of the above embodiments, wherein the openings for discharging cooling medium from the hollow body open into the inlet of the nozzle. Especially by means of such an arrangement, a directed flow can be used particularly advantageously and efficiently for cooling.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes mündet der Auslassbereich der Düse in den Spalt zwischen Kühlschale und Walze oder Metallband. According to a further preferred embodiment of the device for cooling a roll or a metal strip, the outlet region of the nozzle opens into the gap between the cooling shell and the roll or metal strip.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes ist der Auslassbereich der Düse mit der Kühlschale verbunden und zumindest teilweise von dieser umschlossen, sodass Kühlmedium aus der Düse in die Kühlschale strömen kann. According to a further preferred embodiment of the device for cooling a roll or a metal strip, the outlet region of the nozzle is connected to the cooling shell and at least partially enclosed by the cooling shell so that cooling medium can flow from the nozzle into the cooling shell.
Bevorzugt ist die Düse angeordnet, um eine Kühlmediumströmung im Wesentlichen tangential zur Metallband- oder Walzenoberfläche in den Spalt einzuleiten. Preferably, the nozzle is arranged to introduce a cooling medium flow substantially tangentially to the metal strip or roll surface in the gap.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes münden die Auslässe des Hohlkörpers in den Einlassbereich der Düse und sind wahlweise mit der Düse verbunden. According to a further preferred embodiment of the device for cooling a roller or a metal strip, the outlets of the hollow body open into the inlet region of the nozzle and are optionally connected to the nozzle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kühlung einer Walze oder eines Metallbandes erstreckt sich die Kühlschale über mindestens einen Teil der Breite und/oder des Umfangs der Walze. Falls ein Metallband gekühlt werden soll, erstreckt sich die Kühlschale bevorzugt über zumindest einen Teil der Breite und/oder der Länge des Metallbandes. Im Allgemeinen kann der Auslass der Düse derart angeordnet sein, dass die Metallbandoberfläche oder die Walzenoberfläche entgegen der Bewegungsrichtung der Walze oder des Bands durch die Düse anströmbar ist. According to a further preferred embodiment of the device for cooling a roll or a metal strip, the cooling shell extends over at least part of the width and / or circumference of the roll. If a metal strip is to be cooled, the cooling shell preferably extends over at least part of the width and / or the length of the metal strip. In general, the outlet of the nozzle can be arranged such that the metal strip surface or the roll surface against the direction of movement of the roller or the belt can be flowed through the nozzle.
Sämtliche Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. All features of the embodiments described above are combined or replaced with each other.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen: The figures of the embodiments will be briefly described below. Further details can be found in the detailed description of the embodiments. Show it:
Figur 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen einer 1 shows a part of a device according to the invention for cooling a
Walze;  Roller;
Figur 2 einen senkrecht zur Breitenrichtung liegenden schematischen Figure 2 is a lying perpendicular to the width direction schematic
Querschnitt eines Strömungsrichters gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;  Cross section of a flow straightener according to an embodiment of the invention;
Figur 3 einen in Breitenrichtung liegenden schematischen Querschnitt des Figure 3 is a lying in the direction of width schematic cross section of
Strömungsrichters gemäß Figur 2; Figur 4 einen senkrecht zur Breitenrichtung liegenden schematischen Querschnitt eines Strömungs chters gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; Figur 5 eine Vorrichtung zum Kühlen eines Metallbandes gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; Flow straightener according to Figure 2; Figure 4 is a direction perpendicular to the width direction of a schematic cross section of a flow chter according to another embodiment of the invention; Figure 5 shows an apparatus for cooling a metal strip according to an embodiment of the invention;
einen senkrecht zur Breitenrichtung liegenden schematischen Querschnitt eines Strömungsrichters gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und einen senkrecht zur Breitenrichtung liegenden schematischen Querschnitt eines Strömungsrichters gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. a vertical cross-sectional schematic cross section of a flow straightener according to another embodiment of the invention; and a plane perpendicular to the width direction of a schematic cross section of a flow straightener according to another embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele Detailed description of the embodiments
Figur 1 offenbart einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen einer Walze 2. Die Walze kann wie dargestellt eine Arbeitswalze 2 zum Walzen eines Metallbands 200 sein. Eine solche Walze 2 kann zudem von einer Stützwalze 300 gestützt sein und zwecks Kühlung der Walzenoberfläche durch Kühlmedium (wie z. B. Gas, Luft, Wasser, Öl oder Gemische aus diesen Stoffen) gekühlt sein. Dazu ist bevorzugt eine Kühlschale 40 an einen Teil des Umfangs U der Walze 2 anstellbar. Mittels einer Düse 41 kann ein Kühlmediumstrom in den Spalt 43 zwischen der Walzenoberfläche und der Kühlschale 40, wie durch die dargestellten Strömungslinien gekennzeichnet, eingeleitet werden. Dabei erstreckt sich die Kühlschale 40 zumindest über einen Teil der Walzenbreite in die Breitenrichtung B. Die Breitenrichtung B steht dabei senkrecht zur Walz- bzw. Gieß- oder Bandlaufrichtung W. Der Abstand der Kühlschale 40 von der Walzenoberfläche (die Spalthöhe) kann variabel bzw. verstellbar sein. Dazu kann eine geeignete Versteilvorrichtung (nicht dargestellt) dienen, welche zum Beispiel hydraulisch, pneumatisch mechanisch oder elektromechanisch den Spaltabstand verstellen kann. Durch das Leiten eines Kühlmediumstroms durch den Spalt 43 wird die Walzenoberfläche gekühlt. Dabei spielt u. a. neben dem Volumenstrom oder dem Druck des zugeführten Kühlmediums die Art bzw. Form der Strömung eine Rolle. FIG. 1 discloses a part of a device according to the invention for cooling a roll 2. As illustrated, the roll may be a work roll 2 for rolling a metal strip 200. Such a roll 2 may also be supported by a backing roll 300 and cooled by cooling medium (such as gas, air, water, oil or mixtures of these materials) for cooling the roll surface. For this purpose, a cooling shell 40 can preferably be attached to a part of the circumference U of the roll 2. By means of a nozzle 41, a cooling medium flow into the gap 43 between the roller surface and the cooling shell 40, as through the Marked flow lines, initiated. In this case, the cooling shell 40 extends at least over part of the roll width in the width direction B. The width direction B is perpendicular to the rolling or casting or strip running direction W. The distance of the cooling shell 40 of the roll surface (the gap height) can be variable or be adjustable. For this purpose, a suitable adjusting device (not shown) are used, which can for example hydraulically, pneumatically mechanically or electromechanically adjust the gap distance. By passing a cooling medium flow through the gap 43, the roll surface is cooled. Among other things, in addition to the volume flow or the pressure of the supplied cooling medium, the type or shape of the flow plays a role.
Insbesondere ist es wünschenswert, dass die Strömung möglichst laminar bzw. wenig turbulent ist. Aus der Verringerung von Turbulenzen und/oder der Verringerung der Grenzschichtdicke resultiert, dass die Wärmeübertragung zwischen Walze und Kühlmediumstrom in dem Spalt 43 verbessert wird. Ferner ist es wünschenswert eine möglichst hohe Relativgeschwindigkeit der Strömung und der zu kühlenden Oberfläche zu erreichen. Die Strömungsgeschwindigkeit hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Wärmeübergangskoeffizienten und somit auf die Kühlwirkung. Dazu wird die Strömung bevorzugt entgegen der Drehrichtung D der Walze 2 in den Spalt 43 eingeleitet. In particular, it is desirable that the flow is as laminar as possible or less turbulent. The reduction of turbulence and / or the reduction of the boundary layer thickness results in that the heat transfer between the roller and the cooling medium flow in the gap 43 is improved. Furthermore, it is desirable to achieve the highest possible relative velocity of the flow and the surface to be cooled. The flow rate has a significant influence on the heat transfer coefficient and thus on the cooling effect. For this purpose, the flow is preferably introduced counter to the direction of rotation D of the roller 2 in the gap 43.
Wie ebenfalls in der Figur 1 dargestellt, kann die Düse 42 eine sich stromabwärts verjüngende Form zum Leiten des Kühlmediums umfassen, welche einen Einlaufbereich 45 und einen Auslaufbereich 46 umfasst. Bevorzugt führt die Düse 41 das Kühlmedium in einer gebogenen Linie bzw. Form tangential zur Walzenoberfläche in den Spalt 43 hinein. Die Düse 41 kann dabei ein Teil der Kühlschale 43 bilden bzw. mit dieser verbunden sein. Ferner kann die Düse 43 sich über zumindest einen Teil der Breite der Walze 2 und/oder der Kühlschale 40 erstrecken. Die Düse 40 kann schlitzartig ausgebildet sein oder auch durch mehrere separate, in Breitenrichtung B angeordnete Düsen gebildet sein. As also shown in FIG. 1, the nozzle 42 may include a downstream tapered shape for conducting the cooling medium, which includes an inlet region 45 and an outlet region 46. The nozzle 41 preferably leads the cooling medium into the gap 43 in a curved line or shape tangentially to the roll surface. The nozzle 41 can form part of the cooling shell 43 or be connected to it. Furthermore, the nozzle 43 may extend over at least part of the width of the roller 2 and / or the cooling shell 40 extend. The nozzle 40 may be formed slit-like or formed by a plurality of separate, arranged in the width direction of B nozzles.
Um zu vermeiden, dass Kühlmedium auf das gewalzte Metallband 200 gelangt, kann zudem ein Abstreifer 400, welcher im Wesentlichen eine plattenartige Form aufweist, an dem stromabwärts liegenden Ende der Kühlschale 40 angeordnet sein. Solch ein Abstreifer kann zum Beispiel aus Holz, Hartgewebe oder Metall gebildet sein. In order to avoid that cooling medium reaches the rolled metal strip 200, a scraper 400, which has a substantially plate-like shape, can also be arranged at the downstream end of the cooling shell 40. Such a scraper may for example be made of wood, hard tissue or metal.
Um Kühlmedium in den Spalt 43 zu leiten, muss der Düseneinlass 45 mit Kühlmedium versorgt werden. Dies kann zum Beispiel mit einer erfindungsgemäßen Variante einer Anströmvorrichtung bzw. einem Strömungsrichter 1 erfolgen, wie er in der Figur 2 dargestellt ist. To direct cooling medium into the gap 43, the nozzle inlet 45 must be supplied with cooling medium. This can be done, for example, with a variant according to the invention of a onflow device or a flow straightener 1, as shown in FIG.
Die in der Figur 2 dargestellte Vorrichtung 1 zum Richten eines Kühlmediumstroms kann bevorzugt eine oder mehrere Öffnungen 8 aufweisen, aus denen Kühlmedium dem Einlassbereich 45 der Düse 41 zuführbar ist. Es ist zum Beispiel möglich, dass die Öffnung 9 denselben Querschnitt A' wie der Düseneinlass 45 (Querschnitt A) aufweist, um Verwirbelungen zu reduzieren. Die Vorrichtung 1 umfasst bevorzugt einen Hohlkörper 3, welcher sich in die Breitenrichtung B erstrecken kann. In dem Körper 3 ist bevorzugt ein (Verteiler- )Rohr 5 angeordnet, das sich ebenfalls in die Breitenrichtung B erstreckt, dessen Außendurchmesser jedoch bevorzugt kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlkörpers 3. Das Rohr 5 ist über mindestens einen Zulauf 6 befüllbar. Zuläufe bzw. Zuführrohre 6 können im Allgemeinen in beliebiger Art und Weise in das Rohr 5 hineingeführt werden, zum Beispiel radial oder axial zum Rohr 5. Ferner können mehrere Zuläufe 6 entlang des Rohrs 5 (in Breitenrichtung B) verteilt sein. Das Rohr 5 umfasst dabei Öffnungen (z. B. Bohrungen), welche in den Hohlkörper 3 münden. Bevorzugt sind diese Öffnungen auf einer Seite des Rohrs 5 angeordnet, die im Wesentlichen der Öffnung 8 des Hohlkörpers 3 gegenüberliegt. Die exakte Form bzw. der exakte Querschnitt des Hohlkörpers 3 oder des Rohrs 5 ist für die Erfindung unerheblich. Bevorzugt sollte sich jedoch ein zwischen der Innenwand des Hohlkörpers und dem Rohr 5 gebildeter Kanal in Richtung der Öffnung 9 des Hohlkörpers 3 verjüngen. Mit anderen Worten sollte der Hohlkörper 9 einen Kanal umschließen, welcher sich zu einem stromabwärts liegenden Ende hin zumindest abschnittsweise verjüngt oder sich an einem stromabwärtsliegenden Ende verjüngt. Bevorzugt ist die Innenwand des Hohlkörpers kantenfrei bzw. frei von hervorstehenden Ecken oder Kanten. Wie insbesondere in der Figur 2 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 1 bevorzugt eine Trennwand 15, welche sich im Wesentlichen zwischen der der Öffnung 8 gegenüberliegenden Seite des Rohrs 5 und der Innenwand des Hohlkörpers 3 fluiddicht erstreckt. Dabei sind bevorzugt mindestens zwei Ausströmöffnungen 9 in dem Rohr 5 derart angeordnet, dass jeweils eine der Ausströmöffnungen 9 Kühlmedium aus dem Rohr 5 auf eine der beiden Seiten der Trennwand 15 leitet. The device 1 shown in FIG. 2 for directing a cooling medium flow may preferably have one or more openings 8, from which cooling medium can be fed to the inlet region 45 of the nozzle 41. For example, it is possible for the opening 9 to have the same cross-section A 'as the nozzle inlet 45 (cross-section A) to reduce turbulence. The device 1 preferably comprises a hollow body 3, which can extend in the width direction B. In the body 3, a (distributor) tube 5 is preferably arranged, which also extends in the width direction B, whose outer diameter is preferably smaller than the inner diameter of the hollow body 3. The tube 5 can be filled via at least one inlet 6. Inlets or feed pipes 6 can generally be introduced into the pipe 5 in any desired manner, for example radially or axially to the pipe 5. Furthermore, several feeds 6 can be distributed along the pipe 5 (in the width direction B). In this case, the tube 5 comprises openings (for example bores) which enter the hollow body 3 open. Preferably, these openings are arranged on one side of the tube 5, which is opposite to the opening 8 of the hollow body 3 substantially. The exact shape or the exact cross section of the hollow body 3 or the tube 5 is irrelevant to the invention. Preferably, however, a channel formed between the inner wall of the hollow body and the tube 5 should taper in the direction of the opening 9 of the hollow body 3. In other words, the hollow body 9 should enclose a channel which tapers towards a downstream end at least in sections or tapers at a downstream end. Preferably, the inner wall of the hollow body is edge-free or free of protruding corners or edges. As shown in particular in FIG. 2, the device 1 preferably comprises a partition wall 15, which extends in a fluid-tight manner substantially between the side of the tube 5 opposite the opening 8 and the inner wall of the hollow body 3. In this case, at least two outflow openings 9 are preferably arranged in the tube 5 such that in each case one of the outflow openings 9 directs cooling medium out of the tube 5 onto one of the two sides of the dividing wall 15.
Die verschiedenen Ausströmöffnungen 9 des Rohrs 5 können bevorzugt in Breitenrichtung B unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Andererseits ist es möglich, dass die Anzahl an Öffnungen 9 in Breitenrichtung B variiert. Durch ein größere Anzahl von Öffnungen 9 in der Mitte der Vorrichtung 1 bzw. einem größeren Strömungsquerschnitt der Öffnungen 9 in der Mitte der Vorrichtung im Vergleich zu den in Breitenrichtung B liegenden Enden der Vorrichtung 1 bzw. des Rohrs 5 kann zum Beispiel die Walzenmitte oder die Bandmitte stärker gekühlt werden als die Randbereiche. The various outflow openings 9 of the tube 5 may preferably have different flow cross-sections in the width direction B. On the other hand, it is possible that the number of openings 9 varies in the width direction B. By a larger number of openings 9 in the center of the device 1 and a larger flow cross-section of the openings 9 in the center of the device compared to the ends lying in the width direction B of the device 1 and the tube 5, for example, the roll center or Melt center be cooled more than the edge areas.
Vorzugsweise umfasst der Hohlkörper 3 in einer seiner Öffnung 8 zugewandten Hälfte, in Richtung der Öffnung 8 aufeinander zulaufende Innenwände. Aus den Öffnungen 9 austretendes Kühlmedium wird somit bevorzugt in zwei Teilströme geteilt und zwischen Rohr 5 und Innenwand des Hohlkörpers 3 in Richtung der Öffnung 8 des Hohlkörpers geleitet. Preferably, the hollow body 3 in one of its opening 8 facing half, in the direction of the opening 8 converging inner walls. From the openings 9 exiting cooling medium is thus preferably divided into two partial streams and passed between the tube 5 and the inner wall of the hollow body 3 in the direction of the opening 8 of the hollow body.
Die Vorrichtung 1 ist in Breitenrichtung B in mehrere Kammern 7 bzw. kühlmittelführende Kammern 7 unterteilt, wobei die Figur 2 einen zur Breitenrichtung B senkrecht stehenden Querschnitt durch eine der Kammern 7 zeigt. The device 1 is subdivided in the width direction B into a plurality of chambers 7 or coolant-carrying chambers 7, wherein FIG. 2 shows a cross-section perpendicular to the width direction B through one of the chambers 7.
Der in der Figur 7 dargestellte Querschnitt in Breitenrichtung B zeigt die in Breitenrichtung nebeneinander liegenden Kammern 7, welche bevorzugt durch Trennwände 14 voneinander separiert sind. Mit anderen Worten erstrecken sich die Trennwände 14 senkrecht zur Breitenrichtung B. Die Trennwände werden dabei vorzugsweise nur durch das Rohr 5 oder die Zuleitungen 6 unterbrochen. Weitere Elemente der Vorrichtung 1 sind in der Figur 3 mit gleichen Bezugszeichen wie in der Figur 2 dargestellt. The cross section in the width direction B shown in FIG. 7 shows the chambers 7 lying next to one another in the width direction, which are preferably separated from one another by partitions 14. In other words, the partitions 14 extend perpendicular to the width direction B. The partitions are preferably interrupted only by the pipe 5 or the leads 6. Further elements of the device 1 are shown in FIG. 3 with the same reference numerals as in FIG.
Bevorzugt sind in mindestens einer der Kammern 7 eine Öffnung 8 sowie zwei Öffnungen 9 zum Einleiten von Kühlmedium in die Kammer 7 angeordnet. Die Öffnungen 9 sind dabei vorzugsweise auf zwei Seiten einer Strömungstrennwand 15 angeordnet. Zusätzliche Öffnungen bzw. Auslässe 8, 9 sind möglich. An opening 8 and two openings 9 for introducing cooling medium into the chamber 7 are preferably arranged in at least one of the chambers 7. The openings 9 are preferably arranged on two sides of a flow dividing wall 15. Additional openings or outlets 8, 9 are possible.
Durch die vorzugsweise fluiddichte Segmentierung bzw. kammerartige Unterteilung des Hohlkörpers 3 in Breitenrichtung B wird unter anderem erreicht, dass die durch die Vorrichtung 1 erzeugten Ströme senkrecht zur Breitenrichtung ausgerichtet werden. Die Kammerbreite kann je nach verwendetem Kühlmedium variieren. Sie kann zum Beispiel zwischen 0,5 und 15 cm und bevorzugt zwischen 2 und 10 cm liegen. The preferably fluid-tight segmentation or chamber-like subdivision of the hollow body 3 in the width direction B, inter alia, ensures that the currents generated by the device 1 are aligned perpendicular to the width direction. The chamber width can vary depending on the cooling medium used. It may for example be between 0.5 and 15 cm and preferably between 2 and 10 cm.
5 Auch kann eine derartige Segmentierung dazu dienen, unterschiedliche Mengen von Kühlmedium bzw. verschiedene Ströme in Breitenrichtung B bereitzustellen. Such a segmentation can also serve to provide different amounts of cooling medium or different streams in the width direction B.
Gemäß dem in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich eine bewegliche bzw. schwenkbare Blende oder SchaleAccording to the embodiment illustrated in FIG. 4, the device 1 additionally comprises a movable or pivotable diaphragm or shell
10 13 zum Variieren des lichten Durchmessers (des Strömungsquerschnitts) der Öffnungen 9 des Rohrs 5. Es ist möglich, dass für jede der Kammern 7 eine separat gesteuerte Blende 13 vorgesehen ist. Die dargestellte Blende 13 umfasst im Wesentlichen eine zu der Innenform des Rohrs 5 zumindest teilweise komplementäre Form. Wobei die Blende 13 die Öffnungen 9 schwenkend10 13 for varying the clear diameter (the flow cross section) of the openings 9 of the tube 5. It is possible that for each of the chambers 7, a separately controlled aperture 13 is provided. The illustrated aperture 13 essentially comprises a shape which is at least partially complementary to the inner shape of the tube 5. Wherein the aperture 13, the openings 9 pivoting
15 verschließen kann. Jedoch sind auch weitere Formen der Blende 13 möglich wie zum Beispiel stopfenartige Blenden, die in einer im Wesentlichen senkrecht zur Öffnung 9 stehenden Bewegung die Öffnung 9 verschließen und wieder freigeben können. Andernfalls können auch steuerbare Ventile an den Öffnungen 9 vorgesehen werden. Generell sind die Blenden 13 bevorzugt innerhalb des Rohrs 0 5 angeordnet, können jedoch auch außerhalb des Rohr 5 angeordnet sein. 15 can close. However, other shapes of the aperture 13 are possible, such as plug-like panels that close the opening 9 in a substantially perpendicular to the opening 9 movement and release it again. Otherwise, controllable valves can also be provided at the openings 9. In general, the diaphragms 13 are preferably arranged inside the tube 0 5, but may also be arranged outside the tube 5.
Durch Steuern der Mittel 13 zum variablen Verschließen der Öffnungen 9 kann ein über die Breite variierender Volumenstrom an Kühlmedium erzeugt werden. Bevorzugt sind die Blenden derart einstellbar ausgebildet, dass die Band- bzw. 5 Walzenmitte durch Aufbringen von größeren Kühlmittelmengen stärker kühlbar ist als die Randbereiche. Prinzipiell sind allerdings ebenso in Breitenrichtung betrachtet randbetonte Kühlungen möglich oder auch eine konstante Aufbringung von Kühlmedium über die Band- bzw. Walzenbreite. Eine Verstellung der Blenden 13 oder Ventile kann zum Beispiel mechanisch hydraulisch, elektrisch, pneumatisch und wahlweise drahtlos gesteuert erfolgen. By controlling the means 13 for variably closing the openings 9, a width-varying volume flow of cooling medium can be generated. Preferably, the panels are designed adjustable so that the belt or 5 roll center is more coolable by applying larger amounts of coolant than the edge regions. In principle, however, viewed in the direction of width, edge-emphasized cooling is also possible or a constant application of cooling medium over the strip or roll width. An adjustment of the aperture 13 or valves can be done, for example, mechanically hydraulic, electric, pneumatic and optionally wirelessly controlled.
Die Figur 5 offenbart ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Kühlen eines Metallbands 20. Wie dargestellt bewegt sich das Metallband 20 in die Walzrichtung W, welche senkrecht zur Breitenrichtung B des Metallbands 20 steht. Auf mindestens einer der Breitseiten des Bandes 20 befindet sich eine Kühlschale 60. In der Figur 5 sind solche Kühlschalen 60 auf beiden Seiten des Bandes 20 angeordnet. Es ist möglich, dass der Abstand der Kühlschalen 60 von der Oberfläche des Metallbandes 20 verstellbar ausgebildet ist. Dazu können Vorrichtungen dienen, wie sie bereits analog in Bezug auf die Figur 1 beschrieben wurden. Zwischen einer Kühlschale 60 und der Bandoberfläche befindet sich ein von Kühlmedium durchströmbarer Spalt 63. Das Kühlmedium wird dabei bevorzugt über eine Düse 61 in den Spalt 63 eingeleitet. Eine solche Düse 61 kann einen Einlauf- 65 und einen Auslaufbereich 66 umfassen. Wie bereits in Bezug auf die Figur 1 beschrieben, wird Kühlmedium bevorzugt entgegen der Richtung der zu kühlenden Oberfläche eingeleitet. Ferner wird der Kühlmediumstrom aus der Düse 61 bevorzugt tangential zur Metallbandoberfläche in den Spalt 63 hineingeführt. Die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung umfasst ferner eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Richten eines Kühlmediumstroms. Diese Vorrichtung 10 kann zum Beispiel einer der in den Figuren 2 bis 4 sowie 6 und 7 dargestellten Vorrichtungen entsprechen. FIG. 5 discloses an embodiment according to the invention of a device for cooling a metal strip 20. As shown, the metal strip 20 moves in the rolling direction W, which is perpendicular to the width direction B of the metal strip 20. On at least one of the broad sides of the belt 20 is a cooling shell 60. In Figure 5, such cooling shells 60 are arranged on both sides of the belt 20. It is possible that the distance of the cooling shells 60 from the surface of the metal strip 20 is adjustable. For this purpose, devices can serve as they have already been described analogously with reference to FIG. Between a cooling shell 60 and the strip surface there is a gap 63 through which cooling medium can pass. The cooling medium is preferably introduced into the gap 63 via a nozzle 61. Such a nozzle 61 may include an inlet 65 and an outlet region 66. As already described with reference to FIG. 1, cooling medium is preferably introduced counter to the direction of the surface to be cooled. Furthermore, the cooling medium flow from the nozzle 61 is preferably guided tangentially to the metal strip surface in the gap 63. The apparatus shown in FIG. 5 further comprises a device 10 according to the invention for directing a cooling medium flow. This device 10 may, for example, correspond to one of the devices illustrated in FIGS. 2 to 4 and 6 and 7.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Strömungsrichters 1 1 . Der Hohlkörper 30 bzw. dessen Innenwandung ist im Wesentlichen mit einem dreieckigen Querschnitt ausgebildet. In dem Hohlkörper 30 ist ein Rohr 50 angeordnet, welches eine analoge Funktion zu dem Rohr 5 aus Figur 2 ausübt. Im Gegensatz zu der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform, weist das Rohr 50 jedoch einen dreieckigen Querschnitt auf. Zwischen der Innenwand des Hohlkörpers 30 und der Außenwand des Rohrs 50 ist ein Kanal 22 gebildet, der sich in Richtung des Auslasses 80 aus dem Hohlkörper bzw. der dargestellten Kammer 7 verjüngt. Bevorzugt weist das Rohr 50 gegenüber der Öffnung 80 mit dem Querschnitt A' mindestens zwei Öffnungen 90 zum Leiten von Kühlmedium aus dem Rohr 50 in den Kanal 20 auf. Vorzugsweise kann zudem eine Strömungstrennwand 15 zwischen beiden Öffnungen 90 angeordnet werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Aus den Öffnungen 90 austretendes Kühlmittel kann somit in zwei Teilströme geteilt werden, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs 50 zwischen dem Rohr 50 und der Innenwand des Hohlkörpers 30 in Richtung des Auslasses 80 aus dem Hohlkörper 30 bzw. dem Segment 7 des Hohlkörpers 30 geleitet werden. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a flow straightener 11 according to the invention. The hollow body 30 or its inner wall is formed substantially with a triangular cross-section. In the hollow body 30, a tube 50 is arranged, which exerts an analogous function to the tube 5 of Figure 2. In contrast to the embodiment shown in FIG. 2, However, the tube 50 has a triangular cross-section. Between the inner wall of the hollow body 30 and the outer wall of the tube 50, a channel 22 is formed, which tapers in the direction of the outlet 80 from the hollow body or the chamber 7 shown. Preferably, the tube 50 opposite the opening 80 with the cross section A 'at least two openings 90 for conducting cooling medium from the tube 50 into the channel 20. Preferably, in addition, a flow dividing wall 15 can be arranged between the two openings 90. However, this is not essential. Coolant exiting from the openings 90 can thus be divided into two partial flows, which are conducted on opposite sides of the tube 50 between the tube 50 and the inner wall of the hollow body 30 in the direction of the outlet 80 from the hollow body 30 or the segment 7 of the hollow body 30 ,
Im Allgemeinen kann der Kanal zwei (separate) Kanäle auf beiden Seiten des Rohrs umfassen. Der Strömungsquerschnitt kann sich dabei vorzugsweise in beiden Kanälen stromabwärts bzw. in Richtung des Auslasses aus dem Hohlkörper verjüngen bzw. verkleinern. In general, the channel may include two (separate) channels on both sides of the tube. The flow cross-section may preferably taper or reduce in size in both channels downstream or in the direction of the outlet from the hollow body.
Die Figur 7 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Strömungsrichters 1 1 1 . Der Aufbau ist grundsätzlich ähnlich zu dem in der Figur 6 gezeigten Aufbau. Allerdings weisen der Hohlkörper 33 und das Rohr 55 einen tropfenförmigen Querschnitt auf. Ein solcher Querschnitt kann ebenfalls durch eine Form beschrieben werden, welche an einem Ende eine runde im Wesentlichen halbkreisförmige oder halbelliptische Form aufweist und sich daran anschließend in einer spitz aufeinander zu laufenden Form schließt. Der zwischen dem Rohr 55 und der Innenwand des Hohlraums 33 gebildete Kanal 222 mündet in einen Auslass 88, welcher vorzugsweise den Querschnitt A' aufweist und im Wesentlichen an der Spitze der Tropfenform angeordnet ist. Wie bereits zuvor in Bezug auf andere Ausführungsbeispiele beschrieben, sind Öffnungen 99 in dem Rohr 55 vorgesehen, welche im Wesentlichen an einer dem Auslass 88 gegenüberliegenden Seite des Rohrs 55 vorgesehen sind. Zwischen mindestens zwei solcher Öffnungen 99 ist bevorzugt eine Strömungstrennwand 15 ausgebildet. Durch die dargestellte Anordnung des Rohrs 55 in dem Hohlkörper 33 können zwei Teilströmungen erzeugt werden, welche sich jeweils von einer der Öffnungen 99 des Rohrs 55 zum Auslass 88 des Hohlkörpers 33 bzw. der jeweiligen Kammer 7 erstrecken. Bevorzugt verringert sich der Strömungsquerschnitt des Kanals 222 bzw. der Kanäle mindestens ab der Hälfte der (in Strömungsrichtung betrachteten) Kanallänge. FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a flow straightener 11 1 according to the invention. The structure is basically similar to the structure shown in FIG. However, the hollow body 33 and the tube 55 have a teardrop-shaped cross-section. Such a cross-section may also be described by a shape having at one end a round substantially semicircular or semi-elliptical shape and subsequently closing in an acute converging shape. The channel 222 formed between the tube 55 and the inner wall of the cavity 33 opens into an outlet 88, which preferably has the cross section A 'and is arranged substantially at the tip of the drop shape. As previously described with respect to other embodiments, openings 99 are in the Pipe 55 is provided, which are provided substantially on a side opposite to the outlet 88 of the tube 55. Between at least two such openings 99, a flow dividing wall 15 is preferably formed. The illustrated arrangement of the tube 55 in the hollow body 33, two partial flows can be generated, which each extend from one of the openings 99 of the tube 55 to the outlet 88 of the hollow body 33 and the respective chamber 7. Preferably, the flow cross-section of the channel 222 or of the channels is reduced at least from half of the channel length (considered in the flow direction).
Im Allgemeinen kann die Form einer Düse 41 , 61 und/oder einer Vorrichtung 1 , 10, 1 1 , 1 1 1 mittels numerischer Simulationen optimiert werden. Ferner kann der Fachmann je nach konkreter Anwendung den Druck des Kühlmediums oder den bereitgestellten Volumenstrom regulieren. Eine numerische Simulation kann zum Beispiel den Druck, den Volumenstrom, Material konstanten des Kühlmittels oder die Temperatur berücksichtigen. Dies kann ebenfalls von der Form und Anordnung der verwendeten Düse 41 , 61 abhängen. In general, the shape of a nozzle 41, 61 and / or a device 1, 10, 1 1, 1 1 1 can be optimized by means of numerical simulations. Furthermore, depending on the specific application, the skilled person can regulate the pressure of the cooling medium or the volume flow provided. For example, a numerical simulation can take into account the pressure, the volumetric flow rate, the material constant of the coolant or the temperature. This may also depend on the shape and arrangement of the nozzle 41, 61 used.
Die Spalthöhe zwischen einer Kühlschale und einer zu kühlenden Walzen- oder Bandoberfläche kann zum Beispiel zwischen 0,1 cm und 2,5 cm liegen und bevorzugt zwischen 0,2 cm und 1 cm liegen. The gap height between a cooling shell and a roll or strip surface to be cooled can be, for example, between 0.1 cm and 2.5 cm and preferably between 0.2 cm and 1 cm.
Der Einlaufbereich der Düse kann zum Beispiel ein lichtes Maß bzw. einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der dem 2- bis 20-fachen der Spalthöhe entspricht. Der Auslassbereich der Düse kann sich bevorzugt auf ein Maß verjüngen, das dem 1 - bis 3-fachen der Spalthöhe entspricht. Bevorzugt kann Kühlmedium zum Beispiel mit Drücken von unter 5 bar oder insbesondere mit Drücken von unter 1 bar der Vorrichtung 1 , 10, 1 1 oder 1 1 1 zugeführt werden. The inlet region of the nozzle may, for example, have a light dimension or a flow cross-section which corresponds to 2 to 20 times the gap height. The outlet area of the nozzle may preferably taper to a dimension which corresponds to 1 to 3 times the gap height. Cooling medium may preferably be supplied to the device 1, 10, 11 or 11 1, for example at pressures of less than 5 bar or, in particular, at pressures of less than 1 bar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen vor allem dem besseren Verständnis der Erfindung und sollten nicht einschränkend verstanden werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Patentanmeldung ergibt sich aus den Patentansprüchen. Above all, the embodiments described above serve to better understand the invention and should not be understood as limiting. The scope of protection of the present patent application results from the patent claims.
Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden oder gegeneinander ausgetauscht werden. Dies gilt insbesondere für die Ausführungsbeispiele der Figuren 2, 4, 6 und 7. The features of the described embodiments can be combined with each other or exchanged for each other. This applies in particular to the exemplary embodiments of FIGS. 2, 4, 6 and 7.
Ferner können die beschriebenen Merkmale durch den Fachmann an vorhandene Gegebenheiten oder vorliegende Anforderungen angepasst werden. Furthermore, the features described can be adapted by the skilled person to existing circumstances or existing requirements.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms / Strömungsrichter 5 2 Walze / Arbeitswalze I Apparatus for directing a cooling medium flow / flow straightener 5 2 roller / work roll
3 Hohlkörper  3 hollow body
5 Rohr  5 pipe
6 Zuleitung / Zuführrohr  6 supply line / feed tube
7 Kammer / Kammer  7 chamber / chamber
10 8 Öffnung zum Ausströmen bzw.  10 8 opening for outflow or
-lassen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper  Allowing cooling medium from the hollow body
9 Öffnung zum Einleiten von Kühlmittel aus dem Rohr in den Hohlkörper 9 opening for introducing coolant from the tube into the hollow body
10 Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms / Strömungsrichter10 Device for directing a cooling medium flow / flow straightener
I I Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms / Strömungsrichter 15 12 Kanal I I Apparatus for directing a cooling medium flow / flow straightener 15 12 channel
13 Blende  13 aperture
14 Trennwand zwischen zwei Kammern  14 partition between two chambers
15 Strömungstrennwand in einer Kammer  15 flow partition in a chamber
20 Metallband  20 metal band
20 22 Kanal  20 22 channel
33 Hohlkörper 40 Kühlschale 33 hollow body 40 cooling shell
41 Düse  41 nozzle
43 Spalt  43 gap
45 Einlaufbereich der Düse  45 inlet area of the nozzle
5 46 Auslassbereich der Düse  5 46 outlet area of the nozzle
33 Hohlkörper  33 hollow body
60 Kühlschale  60 cooling shell
61 Düse  61 nozzle
63 Spalt  63 gap
10 65 Einlaufbereich der Düse  10 65 Inlet area of the nozzle
66 Auslassbereich der Düse  66 outlet area of the nozzle
80 Öffnung zum Ausströmen des Kühlmediums aus dem Hohlkörper 80 opening for the outflow of the cooling medium from the hollow body
88 Öffnung zum Ausströmen des Kühlmediums aus dem Hohlkörper88 opening for outflow of the cooling medium from the hollow body
90 Öffnung zum Leiten von Kühlmedium aus dem Rohr in eine Kammer90 opening for directing cooling medium from the tube into a chamber
15 99 Öffnung zum Leiten von Kühlmedium aus dem Rohr in eine Kammer15 99 Opening for directing cooling medium out of the tube into a chamber
1 1 1 Vorrichtung zum Richten eines Kühlmediumstroms 1 1 1 Device for directing a cooling medium flow
200 Metallband  200 metal band
222 Kanal  222 channel
300 Stützwalze  300 support roller
20 400 Abstreifer  20 400 scrapers
A Querschnitt des Einlaufbereichs der Düse A' Querschnitt der Ausströmöffnung eines StrömungsrichtersA Cross section of the inlet area of the nozzle A 'Cross section of the discharge opening of a flow straightener
B Breitenrichtung B width direction
D Drehrichtung der Walze  D Direction of rotation of the roller
U Umfangsrichtung der Walze  U circumferential direction of the roller
W Walzrichtung / Bandlaufrichtung W rolling direction / strip running direction

Claims

Patentansprüche claims
1 . Eine Vorrichtung (1 , 10, 1 1 , 1 1 1 ) zum Richten eines Kühlmediumstroms zum Kühlen einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20), umfassend: einen sich über zumindest einen Teil der Breite der Walze (2) oder des Metallbandes (20) erstreckenden Hohlkörper (3, 30, 33); ein in dem Hohlkörper (3, 30, 33) angeordnetes und sich in Breitenrichtung (B) der Walze (2) oder des Metallbands (20) erstreckendes Rohr (5, 50, 55), wobei der Hohlkörper (3, 30, 33) in Breitenrichtung (B) der Walze (2) oder des Metallbandes (20) in mehrere Kammern (7) unterteilt ist und das Rohr (5, 50, 55) Öffnungen (9, 90, 99) zum Einleiten von Kühlmedium aus dem Rohr (5, 50, 55) in die Kammern (7) des Hohlkörpers (3, 30, 33) umfasst und die Kammern (7) jeweils eine Öffnung (8, 80, 88) zum Ausströmen von 1 . A device (1, 10, 11, 11) for directing a cooling medium flow for cooling a roll (2) or a metal strip (20), comprising: at least part of the width of the roll (2) or metal strip (20) extending hollow body (3, 30, 33); a tube (5, 50, 55) arranged in the hollow body (3, 30, 33) and extending in the width direction (B) of the roller (2) or the metal strip (20), the hollow body (3, 30, 33) in the width direction (B) of the roller (2) or the metal strip (20) into a plurality of chambers (7) is divided and the tube (5, 50, 55) openings (9, 90, 99) for introducing cooling medium from the tube ( 5, 50, 55) in the chambers (7) of the hollow body (3, 30, 33) and the chambers (7) each have an opening (8, 80, 88) for the outflow of
Kühlmedium aus dem Hohlkörper (3, 30, 33) umfassen; und wobei die Kammern (7) jeweils einen zwischen der Innenwand des  Cooling medium from the hollow body (3, 30, 33) include; and wherein the chambers (7) each one between the inner wall of the
Hohlkörpers (3, 30, 33) und dem Rohr (5, 50, 55) gebildeten Kanal (12, 22, 222) zum Leiten von Kühlmedium von den Öffnungen (9, 90, 99) des Rohrs (5, 50, 55) zu der Öffnung (8, 80, 88) zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper (3, 30, 33) umfassen und sich der Strömungsquerschnitt des Kanals (12, 22, 222) zumindest an seinem stromabwärts liegenden Ende verjüngt.  Hollow body (3, 30, 33) and the tube (5, 50, 55) formed channel (12, 22, 222) for conducting cooling medium from the openings (9, 90, 99) of the tube (5, 50, 55) to the opening (8, 80, 88) for the discharge of cooling medium from the hollow body (3, 30, 33) and the flow cross-section of the channel (12, 22, 222) tapers at least at its downstream end.
2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei das Rohr (5, 50, 55) derart im 2. The device according to claim 1, wherein the tube (5, 50, 55) in such
Inneren des Hohlkörpers (3, 30, 33) angeordnet ist, dass es größtenteils von Kühlmedium umströmbar ist. Inside the hollow body (3, 30, 33) is arranged, that it is largely flowed around by cooling medium.
3. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Kanal (12, 22, 222) stromabwärts betrachtet zumindest ab der Hälfte seiner Länge kontinuierlich verjüngt. 3. The apparatus of claim 1 or 2, wherein the channel (12, 22, 222) viewed downstream, at least from half its length continuously tapers.
4. Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammern (7) jeweils voneinander durch eine Trennwand (14) getrennt sind, welche den Hohlraum des Hohlkörpers (3, 30, 33) in Breitenrichtung (B) separiert, jedoch den Fluss von Kühlmedium durch das Rohr (5, 50, 55) zu den Kammern (7) ermöglicht. 4. The device according to one of the preceding claims, wherein the chambers (7) are separated from each other by a partition wall (14) which separates the cavity of the hollow body (3, 30, 33) in the width direction (B), but the flow of Cooling medium through the tube (5, 50, 55) to the chambers (7) allows.
5. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei sich die Trennwand (14) im 5. The device according to claim 4, wherein the partition wall (14) in the
Wesentlichen senkrecht zur Breitenrichtung (B) der Walze (2) oder des Metallbandes (20) erstreckt.  Extends substantially perpendicular to the width direction (B) of the roller (2) or the metal strip (20).
6. Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 6. The device according to one of the preceding claims, wherein
zumindest einige der Kammern (7) eine, sich im Wesentlichen gegenüberliegend der Öffnung (8, 80, 88) zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper (3, 30, 33) erstreckende Strömungstrennwand (15) umfassen und mindestens zwei in dem Rohr (5, 50, 55), im Wesentlichen gegenüberliegend der Öffnung (8, 80, 88) des Hohlkörpers (3, 30, 33) angeordnete Öffnungen (9, 90, 99) zum Einleiten von Kühlmedium in die Kammern (7) umfassen, wobei die Öffnungen (9, 90, 99) zum Einleiten von Kühlmedium in die Kammern (7) jeweils auf einer der Seiten der Strömungstrennwand (15) angeordnet sind und die Strömungstrennwand (15) aus den Öffnungen (9, 90, 99) des Rohrs (5, 50, 55) austretendes Kühlmedium in zwei Teilströme teilt, welche jeweils von dem Rohr (5, 50, 55) und der Innenwand des Hohlkörpers (3, 30, 33) begrenzt, getrennt voneinander auf at least some of the chambers (7) comprise a flow dividing wall (15) extending essentially opposite the opening (8, 80, 88) for the outflow of cooling medium from the hollow body (3, 30, 33) and at least two in the tube (5 , 50, 55), substantially opposite the opening (8, 80, 88) of the hollow body (3, 30, 33) arranged openings (9, 90, 99) for introducing cooling medium into the chambers (7), wherein the Openings (9, 90, 99) for introducing cooling medium into the chambers (7) are respectively arranged on one of the sides of the flow dividing wall (15) and the flow dividing wall (15) is formed from the openings (9, 90, 99) of the pipe (5 , 50, 55) separates the exiting cooling medium into two partial flows, each of which is defined by the tube (5, 50, 55) and the inner wall of the tube Hollow body (3, 30, 33) limited, separated from each other
gegenüberliegenden Seiten des Rohrs (5, 50, 55) in Richtung der Öffnung (8, 80, 88) zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper (3, 30, 33) geführt und dort zu einem gemeinsamen Kühlmediumstrom  opposite sides of the tube (5, 50, 55) in the direction of the opening (8, 80, 88) for the outflow of cooling medium from the hollow body (3, 30, 33) out and there to a common cooling medium flow
zusammengeführt sind.  are merged.
7. Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 7. The device according to one of the preceding claims, wherein
zumindest einige der Kammern (7) des Hohlkörpers (3, 30, 33), und wahlweise ebenfalls das Rohr (5, 50, 55), senkrecht zur Breitenrichtung (B) der Walze (2) oder des Metallbandes (20) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und sich die Auslässe (8, 80, 88) der Kammern (3, 30, 33) jeweils im Wesentlichen an einer Spitze des dreieckigen Querschnitts befinden.  at least some of the chambers (7) of the hollow body (3, 30, 33), and optionally also the tube (5, 50, 55), perpendicular to the width direction (B) of the roller (2) or the metal strip (20) has a triangular cross-section and the outlets (8, 80, 88) of the chambers (3, 30, 33) are each substantially at a tip of the triangular cross-section.
8. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 -6, wobei zumindest einige der Kammern (7) des Hohlkörpers (3, 30, 33), und wahlweise auch das Rohr (5, 50, 55), senkrecht zur Breitenrichtung (B) der Walze (2) oder des 8. The device according to one of claims 1-6, wherein at least some of the chambers (7) of the hollow body (3, 30, 33), and optionally also the tube (5, 50, 55), perpendicular to the width direction (B) of Roller (2) or the
Metallbandes (20) einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen und sich die Auslässe (8, 80, 88) der Kammern (3, 30, 33) jeweils im Wesentlichen an einer Spitze des tropfenförmigen Querschnitts befinden.  Metal strip (20) have a teardrop-shaped cross-section and the outlets (8, 80, 88) of the chambers (3, 30, 33) are each substantially at a tip of the teardrop-shaped cross-section.
9. Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenwand des Hohlkörpers (3, 30, 33) frei von hervorstehenden Kanten ist. 9. The device according to one of the preceding claims, wherein the inner wall of the hollow body (3, 30, 33) is free of protruding edges.
10. Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Einstellen der Durchflussmenge von 10. The device according to one of the preceding claims, wherein the device further comprises means for adjusting the flow rate of
Kühlmedium durch die Öffnungen (9, 90, 99) des Rohrs (5, 50, 55) umfasst, welche bevorzugt eine oder mehrere steuerbare, bewegliche Blenden (13) oder mindestens ein steuerbares Ventil umfassen. Cooling medium through the openings (9, 90, 99) of the tube (5, 50, 55), which preferably comprise one or more controllable, movable diaphragms (13) or at least one controllable valve.
1 1 . Eine Vorrichtung zur Kühlung einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20) , umfassend: eine Vorrichtung (1 , 10, 1 1 , 1 1 1 ) zum Richten eines Kühlmediumstroms gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; eine an eine Walze (2) oder ein Metallband (20) anstellbare Kühlschale (40, 60); mindestens eine Düse (41 , 61 ) zur Einleitung eines Kühlmediumstroms in einen Spalt (43, 63) zwischen der Kühlschale (40, 60) und der Walze (2) oder dem Metallband (20), wobei die Düse (41 , 61 ) einen Einlassbereich (45, 65) mit definiertem Durchfluss-Querschnitt (A, A') und einen Auslassbereich (46, 66) für den Kühlmediumstrom aufweist; wobei die Öffnungen (8, 80, 88) zum Ausströmen von Kühlmedium aus dem Hohlkörper (3, 30, 33) in den Einlassbereich (45, 65) der Düse (41 , 61 ) münden. 1 1. A device for cooling a roller (2) or a metal strip (20), comprising: a device (1, 10, 11, 11) for directing a cooling medium flow according to one of the preceding claims; a cooling shell (40, 60) attachable to a roll (2) or a metal strip (20); at least one nozzle (41, 61) for introducing a cooling medium flow into a gap (43, 63) between the cooling shell (40, 60) and the roller (2) or the metal strip (20), the nozzle (41, 61) having a Inlet section (45, 65) having a defined flow cross-section (A, A ') and an outlet region (46, 66) for the cooling medium flow; wherein the openings (8, 80, 88) for discharging cooling medium from the hollow body (3, 30, 33) in the inlet region (45, 65) of the nozzle (41, 61) open.
12. Die Vorrichtung zur Kühlung einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20) gemäß Anspruch 1 1 , wobei der Auslassbereich (46, 66) der Düse (41 , 61 ) in den Spalt (43, 63) zwischen Kühlschale (40, 60) und Walze (2) oder 12. The apparatus for cooling a roll (2) or a metal strip (20) according to claim 1 1, wherein the outlet region (46, 66) of the nozzle (41, 61) in the gap (43, 63) between the cooling shell (40, 60) and roller (2) or
Metallband (20) mündet.  Metal strip (20) opens.
13. Die Vorrichtung zur Kühlung einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20) gemäß Anspruch 1 1 oder 12, wobei der Auslassbereich (46, 66) der Düse (41 , 61 ) mit der Kühlschale (40, 60) verbunden und zumindest teilweise von dieser umschlossen ist. The apparatus for cooling a roller (2) or a metal belt (20) according to claim 11 or 12, wherein the outlet portion (46, 66) of the nozzle (41, 61) connected to the cooling shell (40, 60) and is at least partially enclosed by this.
14. Die Vorrichtung zur Kühlung einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20) gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei die Öffnungen (8, 80, 88) der Kammern (7) des Hohlkörpers (3, 30, 33) in den Einlassbereich (45, 65) der Düse (41 , 61 ) münden und wahlweise mit der Düse (41 , 61 ) verbunden sind. 14. The device for cooling a roller (2) or a metal strip (20) according to any one of claims 1 1 to 13, wherein the openings (8, 80, 88) of the chambers (7) of the hollow body (3, 30, 33) in the inlet region (45, 65) of the nozzle (41, 61) open and optionally with the nozzle (41, 61) are connected.
15. Die Vorrichtung zur Kühlung einer Walze (2) oder eines Metallbandes (20) gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14, wobei sich die Kühlschale (40, 60) über zumindest einen Teil der Breite und/oder des Umfangs (U) der Walze (2) erstreckt; oder über mindestens einen Teil der Breite des Metallbandes (20) in 15. The apparatus for cooling a roll (2) or a metal strip (20) according to any one of claims 1 1 to 14, wherein the cooling shell (40, 60) over at least a portion of the width and / or the circumference (U) of the Roller (2) extends; or over at least part of the width of the metal strip (20) in
Breitenrichtung (B) und/oder der Länge des Metallbandes (20) in  Width direction (B) and / or the length of the metal strip (20) in
Walzrichtung (W) erstreckt.  Rolling direction (W) extends.
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