EP3395463A1 - Kühlung eines walzguts - Google Patents

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EP3395463A1
EP3395463A1 EP17168241.2A EP17168241A EP3395463A1 EP 3395463 A1 EP3395463 A1 EP 3395463A1 EP 17168241 A EP17168241 A EP 17168241A EP 3395463 A1 EP3395463 A1 EP 3395463A1
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EP
European Patent Office
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cooling
coolant
transport direction
rolling stock
full
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EP17168241.2A
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French (fr)
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EP3395463B1 (de
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Erich Opitz
Lukas PICHLER
Alois Seilinger
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Priority to JP2019555876A priority patent/JP6946458B2/ja
Priority to US16/607,399 priority patent/US11358195B2/en
Priority to EP18719050.9A priority patent/EP3615237A2/de
Priority to PCT/EP2018/056437 priority patent/WO2018197100A2/de
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    • 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
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    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads

Definitions

  • the invention relates to a cooling beam for cooling a moving in a direction of transport rolling stock. Furthermore, the invention relates to a cooling device with a plurality of such cooling bars and a method for operating such a cooling device.
  • the rolling stock When hot rolling of rolling stock, such as a slab, the rolling stock is formed by rolling at high temperatures.
  • a coolant usually water
  • the temperature of the rolling stock often varies transversely to the transport direction. Such temperature differences can affect the quality of the rolling stock.
  • various cooling devices and methods are known.
  • WO 2014/170139 A1 discloses a cooling device for a flat rolling stock with a plurality of spray bars, which extend transversely to a transport direction of the rolling stock.
  • the spray bars each have transversely to the transport direction seen two outer regions and arranged between the two outer regions central region, wherein in the regions via a separate, individually controllable valve means, a liquid cooling medium can be fed.
  • DE 10 2007 053 523 A1 discloses a device for influencing the temperature distribution across the width of a slab or a belt, wherein at least one cooling device is provided with nozzles for applying a coolant to the slab or to the belt.
  • the nozzles are arranged distributed over the width and / or driven so that in particular positions at which an elevated temperature can be determined, a coolant is applied.
  • WO 2006/076771 A1 discloses a hot rolling mill and a method of operation thereof wherein the shape of a rolled strip is controlled by localized cooling devices.
  • the cooling devices are arranged at intervals along work rolls in at least three lateral zones.
  • DE 199 34 557 A1 discloses a device for cooling conveyed on a conveyor line metal strips or metal sheets, in particular of hot rolled steel strips in the outlet of a rolling train, with at least one extending substantially over the width of the conveying path cooling beam for applying cooling liquid to the metal strip or sheet to be cooled.
  • EP 0 081 132 A1 discloses a cooling apparatus for uniformly cooling a thick steel plate, wherein a desired amount of water is discharged with a plurality of rod-like manifolds in the width direction of the steel plate.
  • DE 198 54 675 A1 discloses a device for cooling a metal strip, in particular a hot strip, in the outlet of a rolling train with at least two nozzles distributed over the width of the metal strip, wherein a control and regulating device one exiting from each nozzle cooling fluid flow individually in response to a detected temperature of a width portion of Metal band controls which of the respective nozzle is assigned.
  • the invention has for its object to provide a device for cooling a moving in a direction of transport rolling stock and a method for operating the device, which are improved transversely to the transport direction, in particular with respect to the compensation of temperature differences of the rolling stock.
  • the object is achieved by a chilled beam with the features of claim 1, a chilled beam with the Characteristics of claim 3, a cooling device having the features of claim 11 and a method having the features of claim 19 solved.
  • a cooling beam formed according to a first embodiment of the invention for cooling a rolling stock moved in a transport direction comprises a spray chamber with a plurality of full jet nozzles and a distribution chamber for temporarily storing a coolant.
  • the distribution chamber is connected to the spray chamber through at least one passage opening for filling the spray chamber with coolant from the distribution chamber.
  • each passage opening between the distribution chamber and the spray chamber is arranged at an upper side of the distribution chamber.
  • a cooling beam designed in accordance with a second embodiment of the invention for cooling a rolling stock that is to be filled in a transport direction comprises a spray chamber which can be filled with a coolant and a plurality of full jet nozzles which can be fed with coolant from the spray chamber, through which in each case a coolant jet of a coolant having a virtually constant jet diameter in an exit direction the rolling stock can be dispensed.
  • Each full-jet nozzle has a tubular nozzle body which has an open end arranged in an upper region of the cooling bar within the spray chamber for feeding coolant into the full-jet nozzle.
  • a distribution chamber may be provided, which is connected to the spray chamber through at least one passage opening for filling the spray chamber with coolant from the distribution chamber.
  • a full-jet nozzle is understood to be a nozzle through which a substantially straight coolant jet having a virtually constant jet diameter can be dispensed.
  • the use of full jet nozzles has the advantage that the distance of the cooling beam from the rolling stock due to the substantially straight coolant jets in a wide range, typically up to about 1500 mm, is not critical and therefore can be varied in this range, without negatively affecting the cooling effect influence, since the cooling effect occurs substantially only at the immediate impact points of the coolant jets.
  • full jet nozzles offer, for example, in contrast to conical or flat jet nozzles, which cause a beam widening and therefore require a higher operating pressure.
  • the ability to operate a chilled beam according to the invention at relatively low coolant pressure which has an advantageous effect on the energy consumption and the choice of less expensive peripheral devices such as pumps.
  • a cooling bar according to the invention is fed in a high-pressure operation with a coolant pressure of up to 10 bar, whereby a pressure which is less than 1 bar below this coolant pressure is still reached at a single jet nozzle.
  • a cooling bar according to the invention can also be used in a laminar mode (low-pressure operation) at a coolant pressure of, for example, about 1 bar.
  • full jet nozzles are much less sensitive to mechanical impacts due to their compact and stable construction compared to the conical or flat jet nozzles, which is advantageous, for example, in the case of a strip breakage of the rolling stock with a beating strip end.
  • both embodiments advantageously allow that when the cooling of the rolling stock is interrupted after the interruption of the coolant supply to the cooling beam, a relatively small amount of coolant from the cooling beam travels and is discharged onto the rolling stock, while a large amount of coolant in the Chilled beam remains.
  • the cooling bar can also be filled with coolant more quickly than in the case of a resumption of the cooling due to the lower volume to be filled Case that the chilled beam is completely emptied when the cooling is interrupted.
  • this is achieved by the intermediate storage of coolant in the distribution chamber, whereby, with a suitable arrangement of the at least one passage opening between the spray chamber and the distribution chamber, in particular in an arrangement at an upper side of the distribution chamber, the distribution chamber at an interruption of the coolant supply completely or at least partially filled with coolant remains.
  • this is achieved in that the nozzle bodies of the full-jet nozzles extend within the spray chamber into an upper region of the cooling beam, so that in an interruption of the coolant supply coolant only from the lying above the open ends of the nozzle body portion of the spray chamber and can run after the nozzle bodies themselves, while the remaining volume of the spray chamber remains filled with coolant.
  • the embodiment of a cooling bar with a distribution chamber also advantageously makes it possible, by a suitable arrangement of the at least one passage opening to the spray chamber, in particular by an arrangement on an upper side of the distribution chamber, to reduce pressure gradients and flow turbulences in the spray chamber, so that all full jet nozzles of a cooling beam substantially be subjected to the same pressure and a substantially laminar flow is achieved in the spray chamber.
  • An embodiment of both embodiments of a cooling bar provides that a nozzle density and / or an outlet diameter of the full-jet nozzles varies transversely to the transport direction.
  • Under the nozzle density is understood here a number of nozzles per area.
  • a further embodiment of both embodiments of a cooling beam provides that the full-jet nozzles are arranged in at least one nozzle row extending transversely to the transport direction.
  • a further embodiment of this embodiment of a cooling bar provides that the full-jet nozzles are arranged in a plurality of rows of nozzles extending transversely to the transport direction, and that the full-jet nozzles of different rows of nozzles are arranged offset from one another in the transport direction. This is understood to mean an arrangement of the full-jet nozzles of different nozzle rows, in which the full-jet nozzles of different rows of nozzles are not arranged one behind the other along the transport direction and therefore do not form nozzle rows extending in the transport direction.
  • a nozzle spacing of adjacent full jet nozzles of each nozzle row may vary.
  • temperature differences of the temperature of the rolling stock, which vary transversely to the transport direction, can advantageously be reduced particularly well.
  • the nozzle pitch may be lowest in a central area of the discharge side of the cooling bar and increase toward the edge areas, respectively.
  • Such a distribution of the full-jet nozzles can advantageously be used for cooling a rolling stock whose temperature is highest in a central region and decreases towards the edge regions.
  • a further embodiment of both embodiments of a cooling bar provides at least onedeffenableitvoriques for the discharge of coolant before, in a Rand Scheme the spray chamber arranged full jet nozzles is issued.
  • edge masking it can be advantageously prevented that too much coolant reaches an edge region of the rolling stock and the edge region is thereby excessively cooled.
  • at least two of the cooling bars have different nozzle densities and / or outlet diameters of their jet nozzles, which are different from each other transversely to the transport direction.
  • Such a cooling device makes it possible to reduce temperature differences of the temperature of the rolling stock transversely to the transport direction by a targeted use of the cooling bars arranged one behind the other. Namely, since the cooling device has cooling bars having nozzle densities and / or outlet diameters differing from one another transversely to the transport direction, different cooling effects which can be adapted to the temperature distribution of the temperature of the rolling stock can be achieved by the interaction of these cooling bars and, if necessary, by activation and deactivation of these individual cooling bars to reduce temperature differences across the transport direction.
  • An embodiment of the cooling device provides that the nozzle densities of two of the cooling bars nozzle density maxima, which are arranged transversely to the transport direction on mutually different sides of the cooling bars, and / or that the outlet diameter of the full jet nozzles two of the chilled beam outlet diameter maxima, transverse to the transport direction are arranged on mutually different sides of the cooling bars.
  • the cooling device may have at least one cooling beam, in which the nozzle density and / or the outlet diameter of the full jet nozzles in a central region of the cooling beam is maximum and decreases transversely to the transport direction to the edge regions of the cooling beam, and / or at least one cooling bar, in which the nozzle density and / or the outlet diameter of the full-jet nozzles in a central region of the cooling beam is minimal and increases transversely to the transport direction towards the edge regions of the cooling beam.
  • This can be compensated advantageous temperature differences between a central region and the edge regions of the rolling stock.
  • a further embodiment of the cooling device according to the invention provides a temperature measuring device for determining a temperature distribution of a temperature of the rolling stock transversely to the transport direction. This advantageously makes it possible to control the cooling bars as a function of the determined temperature distribution and thus to cool the rolling stock, which takes into account the respective temperature distribution.
  • a further embodiment of the cooling device provides a control device for the automatic control of the flow rates of coolant to the individual cooling bars in dependence on a temperature distribution of the temperature of the rolling stock transversely to the transport direction.
  • the temperature distribution can be detected by a temperature measuring device as in the aforementioned embodiment of the invention, or the temperature distribution can be determined from a model of the rolling stock and / or empirical data.
  • the control device has, for example, control valves, by means of which flow rates of coolant to the individual cooling bars can be controlled independently of one another.
  • the cooling effects of the individual cooling bars can advantageously be controlled independently of each other, so that the cooling effect of the entire cooling device can be adapted flexibly to the temperature distribution of the temperature of the rolling stock transversely to the transport direction.
  • a further embodiment of the cooling device according to the invention provides that at least one cooling beam is arranged above the rolling stock and at least one cooling beam is arranged below the rolling stock.
  • the rolling stock can advantageously be cooled simultaneously both on the upper side and on the lower side, thereby enabling an even more effective and uniform cooling of the rolling stock.
  • a further embodiment of the cooling device according to the invention provides that at least one cooling beam, in particular at least one cooling beam arranged above the rolling stock, is designed according to one of the abovementioned embodiments of a cooling beam.
  • the advantages of this embodiment of the cooling device result from the abovementioned advantages of these embodiments of a cooling beam.
  • a temperature distribution of a temperature of the rolling stock transverse to the transport direction is determined and flow rates of coolant to the individual cooling bars are controlled as a function of the determined temperature distribution.
  • FIGS. 1 to 3 schematically show a first embodiment of a cooling bar 1 for cooling a moving in a direction of transport 3 rolling stock 5 (see FIG. 12 ).
  • FIG. 1 a perspective view of the cooling beam 1
  • FIG. 2 shows a sectional view of the cooling beam 1
  • FIG. 3 shows a bottom view of the chilled beam 1.
  • the transport direction 3 defines in the figures, a Y-direction of a Cartesian coordinate system with coordinates X, Y, Z, whose Z-axis is vertically upwards, ie opposite to the direction of gravity.
  • the cooling beam 1 extends transversely to the transport direction 3 in the X direction over the width of the rolling stock 5.
  • the cooling beam 1 comprises a spray chamber 7, a distribution chamber 9, a plurality of full jet nozzles 11 and two optionaldeffenableitvorraumen 12.
  • the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 are each formed as a cavity with a transversely to the transport direction 3 in the X direction extending longitudinal axis.
  • the distribution chamber 9 has a substantially rectangular Cross-section in a plane perpendicular to its longitudinal axis.
  • the spray chamber 7 has, in a plane perpendicular to its longitudinal axis, a cross-section substantially in the form of the Greek capital letter gamma, the horizontally extending portion of the gamma extending above the distribution chamber 9.
  • the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 are interconnected by a plurality of passage openings 13.
  • the passage openings 13 are arranged transversely to the transport direction 3 in the X direction one behind the other at an upper side of the distribution chamber 9.
  • the distributor chamber 9 can be filled from outside with a coolant, for example with cooling water, via a coolant inlet (not shown).
  • the spray chamber 7 can be filled via the passage openings 13 from the distribution chamber 9 with the coolant.
  • each full-jet nozzle 11 a coolant jet of the coolant with a nearly constant jet diameter from the spray chamber 7 can be dispensed from an output side 17 of the cooling beam 1 in an output direction 15 to the rolling stock 5.
  • the dispensing direction 15 in this case is the direction of gravity, ie opposite to the Z direction.
  • the discharge side 17 is in this case the underside of the cooling beam 1.
  • Each full-jet nozzle 11 has a tubular nozzle body 19 with a vertical, ie parallel to the Z-axis extending longitudinal axis.
  • the nozzle body 19 extends within the spray chamber 7 from a bottom of the spray chamber 7 to an open end 21 of the nozzle body 19, which is disposed in an upper region of the spray chamber 7 above the height of the top of the distribution chamber 9 and by the coolant from the spray chamber 7 in the full-jet nozzle 11 can be fed.
  • the nozzle body 19 are, for example, designed as a hollow cylinder or taper conically from their open end 21 to the bottom of the spray chamber 7 back.
  • the full-jet nozzles 11 each have an outlet opening 22 whose outlet diameter D is, for example, between 3 mm and 20 mm, preferably up to 12 mm.
  • This embodiment of the cooling bar 1 advantageously has the effect that, when the cooling of the rolling stock 5 is interrupted after the coolant supply to the distribution chamber 9 has been interrupted, coolant only from the region of the spray chamber 7 above the open ends 21 of the nozzle body 19 and from the nozzle bodies 19 themselves can track the rolling stock 5, while the remaining volume of the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 remain filled with coolant.
  • the cooling beam 1 further has a nozzle density of the full jet nozzles 11 which varies transversely to the transport direction 3, the nozzle density being maximal in a middle region of the cooling beam 1 and decreasing transversely to the transport direction 3 towards the edge regions of the cooling beam 1 (see FIG FIG. 3 ).
  • the full-jet nozzles 11 are arranged in three rows of nozzles 23 to 25 extending transversely to the transport direction 3, the full-jet nozzles 11 of different rows of nozzles 23 to 25 being offset in the transport direction 3 from one another.
  • the variation of the nozzle density transversely to the transport direction 3 is achieved by varying a nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of each nozzle row 23 to 25, the nozzle spacing d being minimal in the middle region of the cooling beam 1 and transverse to the transport direction 3 to the edge regions of the Cooling beam 1 increases toward.
  • the nozzle pitch d increases parabolically from the central region to each edge region of the cooling beam 1.
  • temperature differences of the rolling stock 5 can advantageously be reduced if the temperature of the rolling stock 5 decreases from a middle region of the rolling stock 5 to the edge regions of the rolling stock 5.
  • the nozzle spacing d varies, for example, between 25 mm and 70 mm.
  • the optionaldeffenableitvoriquesen 12 are each disposed below an edge region of the spray chamber 7 and to designed to collect and dissipate coolant, which is output from arranged in the respective edge region of the spray chamber 7 full jet nozzles 11 (so-called edge masking), so that the coolant does not reach the corresponding edge region of the rolling stock 5 and the edge region of the rolling stock 5 cools too much.
  • eachdeffenableitvortechnisch 12 a coolant collecting container 12.1 and améffenableitrohr 12.2.
  • Thedeffenableitrohr 12.2 is disposed on an underside of the coolant collecting container 12.1 and serves to dissipate captured in the coolant collecting container 12.1 coolant.
  • FIGS. 4 to 7 each show a further embodiment of a cooling beam 1 in a bottom view of the respective chilled beam 1.
  • the chilled beam 1 of each of these embodiments differs from that in the FIGS. 1 to 3 shown chilled beam 1 only by the distribution of the full jet nozzles 11 transverse to the transport direction 3.
  • the full jet nozzles 11 are arranged in three transverse to the transport direction 3 nozzle rows 23 to 25, wherein the full jet nozzles 11 of different rows of nozzles 23 to 25 are arranged offset in the transport direction 3 against each other.
  • FIG. 4 shows a chilled beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of each row of nozzles 23 to 25 from the central region of the cooling beam 1 transversely to the transport direction 3 to the edge regions of the cooling beam 1 towards (for example parabolic) decreases, so that the nozzle density of the jet nozzles 11 increases from the central region of the cooling beam 1 to the edge regions of the cooling beam 1.
  • temperature differences of the rolling stock 5 can advantageously be reduced if the temperature of the rolling stock 5 increases from a central region of the rolling stock 5 to the edge regions of the rolling stock 5.
  • FIG. 5 shows a chilled beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of all rows of nozzles 23 to 25 is equal, but the rows of nozzles 23 to 25 are different from one another in FIG. 5 extend to the right edge region of the cooling bar 1 to the left, so that the nozzle density in the right edge region has a nozzle density maximum.
  • temperature differences of the rolling stock 5 can advantageously be reduced if the temperature of the rolling stock 5 decreases from the edge region of the rolling stock 5 located on the right to the region of the rolling stock 5 on the left.
  • FIG. 6 shows a chilled beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of all rows of nozzles 23 to 25 is also the same, but the nozzle rows 23 to 25 are different from one another in FIG. 6 extend to the left on the left edge region of the cooling bar 1, so that the nozzle density in the left-hand edge region has a nozzle density maximum.
  • temperature differences of the rolling stock 5 can advantageously be reduced if the temperature of the rolling stock 5 decreases from the left-lying edge region of the rolling stock 5 to the right-lying edge region of the rolling stock 5.
  • FIG. 7 shows a chilled beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of all rows of nozzles 23 to 25 is the same and also the nozzle density is constant transversely to the transport direction 3.
  • Such a cooling bar 1 therefore causes a uniform cooling of the rolling stock 5 transversely to the transport direction.
  • FIG. 8 shows a chilled beam 1, which differs from the in FIG. 7 Chilled beam 1 only differs in that the outlet diameter D of the full-jet nozzles 11 varies transversely to the transport direction 3.
  • the outlet diameter D in the central region of the cooling bar 1 is maximum and takes transversely to the
  • Transport direction 3 from the edge regions of the cooling beam 1 out, the decrease may be, for example, parabolic.
  • the distribution chamber 9 can be omitted in each case, wherein the spray chamber 7 is filled directly with coolant instead of via the distribution chamber 9.
  • the full-jet nozzles 11 may extend less or not at all into the spray chamber 7, ie the nozzle bodies 19 may be made shorter or completely omitted.
  • the full-jet nozzles 11 can be arranged in a number of rows of nozzles 23 to 25 deviating from three.
  • outlet diameter D of the full-jet nozzles 11 transversely to the transport direction 3 in a different manner than in the FIG. 8 shown chilled beam 1 varies.
  • the outlet diameter D in the central region of the cooling beam 1 may be minimal and increase transversely to the transport direction 3 towards the edge regions of the cooling beam 1, or the outlet diameter D may be maximum in an edge region of the cooling beam 1 and transverse to the transport direction 3 remove this edge area opposite edge area.
  • FIG. 9 schematically shows in the FIGS. 1 to 8 illustrated cooling beams output volume flows V 1 to V 5 of a coolant in dependence on a position transverse to the transport direction.
  • a first volume flow V 1 is from the in the Figures 3 and 8th shown chilled beam 1 and decreases from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions down, the decrease, for example, parabolic.
  • a second volume flow V 2 is from the in FIG. 4 shown chilled beam 1 and increases from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions toward, wherein the increase, for example, parabolic.
  • a third volume flow V 3 is from the in FIG. 5 Cooling bar 1 shown generates and decreases from a first edge region to the second Ran Scheme of the cooling beam 1 down.
  • a fourth volume flow V 4 is separated from the one in FIG. 6 Cooling bar 1 shown generates and decreases from the second edge region to the first Ran Scheme of the cooling beam 1 down.
  • a fifth volume flow V 5 is generated by the in FIG. 7 shown chilled beam 1 generates and is transverse to the transport direction 3 constant.
  • FIG. 10 shows a sectional view of another embodiment of a cooling bar 1.
  • the distribution chamber 9 is arranged below the spray chamber 7.
  • the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 are interconnected by a plurality of passage openings 13 and the chilled beam 1 has a plurality of full jet nozzles 11, each having a tubular nozzle body 19 with a vertical, ie parallel to the Z-axis extending cylinder axis.
  • the nozzle body 19 extend in this embodiment, in each case from a bottom of the distribution chamber 9 through the distribution chamber 9 into the spray chamber 7, where they each have an open end 21, can be fed by the coolant from the spray chamber 7 in the full jet nozzle 11.
  • the full-jet nozzles 11 in turn have a transversely to the transport direction 3 varying nozzle density and can, for example, analogous to any of the in the FIGS. 1 to 6 be shown distributed embodiments arranged.
  • FIG. 11 shows a sectional view of another embodiment of a cooling bar 1.
  • the distribution chamber 9 is arranged below the spray chamber 7.
  • the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 are interconnected by a plurality of passage openings 13 and the chilled beam 1 has a plurality of full jet nozzles 11.
  • the full-jet nozzles 11 are led out of the spray chamber 7 at an upper side and directed straight upwards, so that they discharge coolant upwards.
  • An in FIG. 11 shown chilled beam 1 is therefore intended to be disposed below the rolling stock 5 and spend coolant on an underside of the rolling stock 5.
  • the full-jet nozzles 11 may in turn have a nozzle density varying transversely to the transport direction 3.
  • FIG. 12 schematically shows a rolling mill 27 for hot rolling of a rolling stock 5, which is transported in a transport direction 3 by the rolling mill 27.
  • the rolling train 27 includes a finishing train 29 and a cooling section 31.
  • a plurality of rolling stands 33 are arranged one behind the other, with which the rolling stock 5 is formed.
  • two rolling stands 33 are shown by way of example; However, the finishing train 29 may also have a different number of rolling stands 33.
  • the cooling section 31 adjoins the finishing train 29 and has a cooling device 35 for cooling the rolling stock 5.
  • the cooling device 35 comprises a plurality of cooling bars 1, a temperature measuring device 37 and a control device 39.
  • Each cooling bar 1 has a plurality of full jet nozzles 11, through which a respective coolant jet of a coolant having a nearly constant jet diameter can be output to the rolling stock 5.
  • Some chilled beams 1 are arranged one behind the other above the rolling stock 5 and emit coolant jets down to an upper side of the rolling stock 5.
  • the other chilled beams 1 are arranged one behind the other below the rolling stock 5 and give coolant jets up on a Bottom of the rolling stock 5 off.
  • FIG. 12 are exemplified five above and five below the rolling stock 5 arranged chilled beam 1; However, the cooling device 35 may also have other numbers above and / or below the rolling stock 5 arranged chilled beam 1.
  • the remaining chilled beams 1 have a constant nozzle density like that in FIG FIG. 7 shown embodiment.
  • the cooling bars 1 with varying nozzle densities and / or varying outlet diameters D are preferably arranged (with respect to the transport direction 3) in front of the cooling bars 1 with constant nozzle densities.
  • the first four cooling bars 1 arranged above the rolling stock 5 and the first four cooling bars 1 arranged below the rolling stock 5 each comprise a cooling bar 1 with a nozzle density which is analogous to FIG FIG. 3 decreases from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions of the cooling beam 1, a cooling beam 1 with a nozzle density, the analogous to FIG. 4 increases from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions of the cooling beam 1, a cooling beam 1 with a nozzle density, the analogous to FIG. 5 from one (in FIG. 5 right) first edge region of the cooling beam 1 to the (in FIG. 5 left) second edge region of the cooling beam 1 decreases, and a chilled beam 1 with a nozzle density, analogous to FIG. 6 increases from the first edge region of the cooling beam 1 to the second edge region of the cooling beam 1.
  • the cooling bars 1 arranged above the rolling stock 5 preferably each have full-jet nozzles 11 and / or a spray chamber 7 and a distribution chamber 9 like that in FIGS FIGS. 1 and 2 Cooling bar 1 shown in order to reduce run-off of coolant from these chilled beam 1 to the rolling stock 5 in an interruption of the coolant supply to the chilled beam 1.
  • the cooling bars 1 arranged below the rolling stock 5 can be made simpler, ie these cooling bars 1 can have simply formed full jet nozzles 11 without elongated nozzle bodies 19 and / or they can not be divided into a spray chamber 7 and a distributor chamber 9, since those arranged below the rolling stock 5 Chilled beam 1 when there is an interruption of the coolant supply to the chilled beam 1 no coolant can run on the rolling stock 5.
  • the temperature measuring device 37 is preferably as in FIG FIG. 12 shown in front of the chilled beam 1 of the cooling device 35.
  • a further temperature measuring device 37 may be arranged behind a cooling bar 1 of the cooling device 35.
  • the temperature measuring device 37 is designed to determine a temperature distribution of a temperature of the rolling stock 5 transversely to the transport direction 3.
  • the temperature measuring device 37 has an infrared scanner for temperature detection with an accuracy of preferably ⁇ 2 ° C.
  • the control device 39 is adapted to flow rates of coolant to the individual cooling bars 1 as a function of the temperature distribution of the temperature of the temperature measuring device 37 determined by the temperature measuring device 37 Walzguts 5 transverse to the transport direction 3 to control.
  • the control device 39 comprises a control unit 47, two coolant pumps 49 and, for each cooling beam 1, a control valve 51.
  • each control valve 51 the flow rate of coolant to one of the chilled beams 1 is adjustable.
  • the control valves 51 of the cooling bar 1 arranged above the rolling stock 5 are connected to one of the two coolant pumps 49, the control valves 51 of the cooling bars 1 arranged below the rolling stock 5 are connected to the other coolant pump 49.
  • a different number of coolant pumps 49 may be provided, for example, only one coolant pump 49 connected to all the control valves 51, or more than two coolant pumps 49, each with only one control valve 51 or with a subset of the control valves 51 are connected.
  • the coolant pumps 49 may also be provided with a coolant filled high tank, which is arranged at a suitable height above the control valves 51 and through which the control valves 51 are supplied with coolant.
  • a supply pressure of a coolant supply system for example a water supply system
  • the cooling bars 1 each have full jet nozzles 11, it is generally sufficient to supply the cooling bars 1 with a coolant pressure of about 4 bar.
  • a typical flow rate of coolant of a cooling bar 1 is about 175 m 3 / h.
  • the control unit 47 the detected by the temperature measuring device 37 measuring signals are supplied.
  • the coolant pumps 49 and control valves 51 can be controlled by the control unit 47. From the control unit 47 are flow rates of coolant to the individual chilled beam 1 - in particular to those with varying nozzle densities - in Depending on the temperature distribution detected by the temperature measuring device 37 calculated and adjusted by controlling the control valves 51 to compensate for temperature differences of the temperature of the rolling stock 5 transversely to the transport direction 3 through the insert and a suitable combination of the cooling bars 1 with varying nozzle densities and the temperature of the rolling stock total to a desired value, such as a reel temperature to reduce.
  • the flow rates of coolant to the individual cooling bars 1 are calculated by the control unit 47, for example, based on a model of parameters of the rolling stock 5 as its thickness, temperature and / or heat capacity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlbalken (1) zur Kühlung eines in einer Transportrichtung (3) bewegten Walzguts (5) und insbesondere zur Reduzierung von Temperaturunterschieden der Temperatur des Walzguts (5) quer zur Transportrichtung (3). Der Kühlbalken (1) weist mehrere Vollstrahldüsen (11) auf, durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser in einer Ausgaberichtung (15) zu dem Walzgut (5) ausgebbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung (35) mit wenigstens zwei derartigen Kühlbalken (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühlbalken zur Kühlung eines in einer Transportrichtung bewegten Walzguts. Ferner betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung mit mehreren derartigen Kühlbalken und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Kühlvorrichtung.
  • Beim Warmwalzen von Walzgut, beispielsweise einer Bramme, wird das Walzgut durch Walzen bei hohen Temperaturen umgeformt. Um das Walzgut abzukühlen, wird ein Kühlmittel, in der Regel Wasser, auf das Walzgut aufgebracht. Die Temperatur des Walzguts variiert oft quer zur Transportrichtung. Derartige Temperaturunterschiede können die Qualität des Walzguts beeinträchtigen. Um diese Temperaturunterschiede zu reduzieren, sind verschiedene Kühlvorrichtungen und - verfahren bekannt.
  • WO 2014/170139 A1 offenbart eine Kühleinrichtung für ein flaches Walzgut mit mehreren Spritzbalken, die sich quer zu einer Transportrichtung des Walzguts erstrecken. Die Spritzbalken weisen jeweils quer zur Transportrichtung gesehen zwei äußere Bereiche und einen zwischen den beiden äußeren Bereichen angeordneten mittleren Bereich auf, wobei in die Bereiche über je eine eigene, individuell ansteuerbare Ventileinrichtung ein flüssiges Kühlmedium einspeisbar ist.
  • DE 10 2007 053 523 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Temperaturverteilung über die Breite einer Bramme oder eines Bandes, wobei zumindest eine Kühlvorrichtung mit Düsen zur Aufbringung eines Kühlmittels auf die Bramme oder auf das Band vorgesehen ist. Die Düsen werden über die Breite derart verteilt angeordnet und/oder angesteuert, dass insbesondere Positionen, an welchen eine erhöhte Temperatur ermittelbar ist, ein Kühlmittel appliziert wird.
  • WO 2006/076771 A1 offenbart ein Warmwalzwerk und ein Verfahren zu dessen Betrieb, wobei die Form eines gewalzten Bandes durch lokalisierte Kühlvorrichtungen gesteuert wird. Die Kühlvorrichtungen sind in Abständen entlang von Arbeitswalzen in mindestens drei seitlichen Zonen angeordnet.
  • DE 199 34 557 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von auf einer Förderstrecke geförderten Metallbändern oder Metallblechen, insbesondere von warmgewalzten Stahlbändern im Auslauf einer Walzstraße, mit mindestens einem sich im Wesentlichen über die Breite der Förderstrecke erstreckenden Kühlbalken zum Aufbringen von Kühlflüssigkeit auf das zu kühlende Metallband oder -blech.
  • EP 0 081 132 A1 offenbart eine Kühlvorrichtung zur gleichmäßigen Kühlung einer dicken Stahlplatte, wobei eine gewünschte Wassermenge mit mehreren stabartigen Verteilern in der Breitenrichtung der Stahlplatte ausgegeben wird.
  • DE 198 54 675 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Warmbreitbandes, im Auslauf einer Walzstraße mit mindestens zwei über die Breite des Metallbandes verteilt angeordneten Düsen, wobei eine Steuer- und Regeleinrichtung einen aus jeder Düse austretenden Kühlfluidstrom einzeln in Abhängigkeit von einer erfassten Temperatur eines Breitenabschnitts des Metallbandes steuert, welcher der jeweiligen Düse zugeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kühlung eines in einer Transportrichtung bewegten Walzguts und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, die insbesondere hinsichtlich des Ausgleichs von Temperaturunterschieden des Walzguts quer zur Transportrichtung verbessert sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlbalken mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Kühlbalken mit den Merkmalen des Anspruchs 3, eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeter Kühlbalken zur Kühlung eines in einer Transportrichtung bewegten Walzguts umfasst eine Sprühkammer mit mehreren Vollstrahldüsen und eine Verteilerkammer zur Zwischenspeicherung eines Kühlmittels. Durch die Vollstrahldüsen ist jeweils ein Kühlmittelstrahl des Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser aus der Sprühkammer in einer Ausgaberichtung zu dem Walzgut ausgebbar. Die Verteilerkammer ist mit der Sprühkammer durch wenigstens eine Durchlassöffnung zur Befüllung der Sprühkammer mit Kühlmittel aus der Verteilerkammer verbunden. Vorzugsweise ist jede Durchlassöffnung zwischen der Verteilerkammer und der Sprühkammer an einer Oberseite der Verteilerkammer angeordnet.
  • Ein gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeter Kühlbalken zur Kühlung eines in einer Transportrichtung bewegten Walzguts umfasst eine mit einem Kühlmittel befüllbare Sprühkammer und mehrere aus der Sprühkammer mit Kühlmittel speisbare Vollstrahldüsen, durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser in einer Ausgaberichtung zu dem Walzgut ausgebbar ist. Jede Vollstrahldüse weist einen rohrartigen Düsenkörper auf, der ein in einem oberen Bereich des Kühlbalkens innerhalb der Sprühkammer angeordnetes offenes Ende zur Einspeisung von Kühlmittel in die Vollstrahldüse aufweist. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Verteilerkammer vorgesehen sein, die mit der Sprühkammer durch wenigstens eine Durchlassöffnung zur Befüllung der Sprühkammer mit Kühlmittel aus der Verteilerkammer verbunden ist.
  • Jede dieser Ausführungsformen eines Kühlbalkens ermöglicht die Ausgabe von Kühlmittel aus der Sprühkammer zu dem Walzgut durch Vollstrahldüsen. Unter einer Vollstrahldüse wird eine Düse verstanden, durch die ein im Wesentlichen gerader Kühlmittelstrahl mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser ausgebbar ist. Die Verwendung von Vollstrahldüsen hat den Vorteil, dass der Abstand des Kühlbalkens von dem Walzgut aufgrund der im Wesentlichen geraden Kühlmittelstrahlen in einem weiten Bereich, typischerweise bis etwa 1500 mm, unkritisch ist und daher in diesem Bereich variiert werden kann, ohne dabei die Kühlwirkung negativ zu beeinflussen, da die Kühlwirkung im Wesentlichen nur an den unmittelbaren Aufprallstellen der Kühlmittelstrahlen auftritt.
  • Ein weiterer Vorteil von Vollstrahldüsen im Vergleich zu üblicherweise verwendeten Kegel- oder Flachstrahldüsen resultiert daraus, dass Vollstrahldüsen durch die gebündelte Ausgabe des Kühlmittels bei gleichem Kühlmitteldruck in dem Kühlbalken einen höheren Aufschlagdruck des Kühlmittels auf dem Walzgut als Kegel- oder Flachstrahldüsen erzeugen. Der höhere Aufschlagdruck wirkt sich positiv auf die Kühlwirkung an der Walzgutoberfläche aus, weil dort aufgrund der insgesamt großen aufgebrachten Kühlmittelmenge stets ein bestimmter Kühlmittelfilm mit einer Dicke von typischerweise mehreren Millimetern bis Zentimetern besteht, der von den auftreffenden Kühlmittelstrahlen möglichst vollständig durchstoßen werden sollte, um eine hohe Relativgeschwindigkeit des Kühlmittels zur Walzgutoberfläche und damit eine gute Wärmeabfuhr zu erreichen. Zudem beeinflussen sich auch bei sehr enger Düsenanordnung die Kühlmittelstrahlen von Vollstrahldüsen nicht gegenseitig, wie dies bei den Kegel- oder Flachstrahldüsen der Fall sein kann.
  • Zudem bieten Vollstrahldüsen - beispielsweise im Unterschied zu Kegel- oder Flachstrahldüsen, die eine Strahlaufweitung verursachen und daher einen höheren Betriebsdruck benötigen - aufgrund des hohen Aufschlagdrucks die Möglichkeit, einen erfindungsgemäßen Kühlbalken bei relativ geringem Kühlmitteldruck zu betreiben, was sich vorteilig auf den Energieverbrauch und die Auswahl kostengünstigerer Peripheriegeräte wie Pumpen auswirkt. Beispielsweise wird ein erfindungsgemäßer Kühlbalken in einem Hochdruckbetrieb mit einem Kühlmitteldruck von bis zu 10 bar angespeist, wobei an einer einzelnen Vollstrahldüse noch immer ein Druck erreicht wird, der um weniger als 1 bar unter diesem Kühlmitteldruck liegt. Alternativ kann ein erfindungsgemäßer Kühlbalken aber auch in einem Laminarbetrieb (Niederdruckbetrieb) bei einem Kühlmitteldruck von beispielsweise etwa nur 1 bar eingesetzt werden.
  • Des Weiteren sind Vollstrahldüsen aufgrund ihres kompakten und stabilen Aufbaus gegenüber mechanischen Einwirkungen wesentlich unempfindlicher im Vergleich zu den Kegel- oder Flachstrahldüsen, was beispielsweise im Falle eines Bandrisses des Walzguts mit einem schlagenden Bandende von Vorteil ist.
  • Die Aufteilung des Kühlbalkens in eine Sprühkammer und eine Verteilerkammer im Falle der ersten Ausführungsform des Kühlbalkens und die Ausführung der Vollstrahldüsen im Falle der zweiten Ausführungsform des Kühlbalkens sind besonders vorteilhaft, wenn der Kühlbalken oberhalb des Walzguts angeordnet ist und das Kühlmittel nach unten auf das Walzgut ausgegeben wird, d. h. wenn die Ausgaberichtung wenigstens annähernd mit der Richtung der Schwerkraft übereinstimmt. In diesem Fall ermöglichen nämlich beide Ausführungsformen vorteilhaft, dass bei einer Unterbrechung der Kühlung des Walzguts nach der Unterbrechung der Kühlmittelzuführung zu dem Kühlbalken eine relativ geringe Menge von Kühlmittel aus dem Kühlbalken nachläuft und auf das Walzgut ausgegeben wird, während eine große Menge von Kühlmittel in dem Kühlbalken verbleibt. Dadurch kann der Kühlbalken bei einer Wiederaufnahme der Kühlung durch das geringere zu befüllende Volumen auch schneller mit Kühlmittel gefüllt werden als im Falle, dass der Kühlbalken bei einer Unterbrechung der Kühlung vollständig geleert wird. Im Falle der ersten Ausführungsform wird dies durch die Zwischenspeicherung von Kühlmittel in der Verteilerkammer erreicht, wodurch bei einer geeigneten Anordnung der wenigstens einen Durchlassöffnung zwischen der Sprühkammer und der Verteilerkammer, insbesondere bei einer Anordnung an einer Oberseite der Verteilerkammer, die Verteilerkammer bei einer Unterbrechung der Kühlmittelzuführung ganz oder zumindest teilweise mit Kühlmittel befüllt bleibt. Im Falle der zweiten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass sich die Düsenkörper der Vollstrahldüsen innerhalb der Sprühkammer bis in einen oberen Bereich des Kühlbalkens erstrecken, so dass bei einer Unterbrechung der Kühlmittelzuführung Kühlmittel nur aus dem oberhalb der offenen Enden der Düsenkörper liegenden Bereich der Sprühkammer sowie aus den Düsenkörpern selbst nachlaufen kann, während das übrige Volumen der Sprühkammer mit Kühlmittel befüllt bleibt.
  • Die Ausführung eines Kühlbalkens mit einer Verteilerkammer ermöglicht ferner vorteilhaft, durch eine geeignete Anordnung der wenigstens einen Durchlassöffnung zu der Sprühkammer, insbesondere durch eine Anordnung an einer Oberseite der Verteilerkammer, Druckgradienten und Strömungsturbulenzen in der Sprühkammer zu reduzieren, so dass alle Vollstrahldüsen eines Kühlbalkens im Wesentlichen mit demselben Druck beaufschlagt werden und eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Sprühkammer erzielt wird.
  • Eine Ausgestaltung beider Ausführungsformen eines Kühlbalkens sieht vor, dass eine Düsendichte oder/und ein Auslassdurchmesser der Vollstrahldüsen quer zu der Transportrichtung variiert. Unter der Düsendichte wird hier eine Düsenanzahl pro Fläche verstanden. Durch die Variation der Düsendichte oder/und des Auslassdurchmessers der Vollstrahldüsen quer zu der Transportrichtung wird eine entsprechende Variation der Kühlwirkung des Kühlbalkens quer zu der Transportrichtung erreicht, durch die vorteilhaft Temperaturunterschiede des Walzguts quer zu der Transportrichtung reduziert werden können.
  • Eine weitere Ausgestaltung beider Ausführungsformen eines Kühlbalkens sieht vor, dass die Vollstrahldüsen in wenigstens einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Düsenreihe angeordnet sind. Eine Weitergestaltung dieser Ausgestaltung eines Kühlbalkens sieht vor, dass die Vollstrahldüsen in mehreren quer zur Transportrichtung verlaufenden Düsenreihen angeordnet sind, und dass die Vollstrahldüsen verschiedener Düsenreihen in Transportrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Darunter wird eine Anordnung der Vollstrahldüsen verschiedener Düsenreihen verstanden, bei der die Vollstrahldüsen verschiedener Düsenreihen nicht entlang der Transportrichtung hintereinander angeordnet sind und daher keine in der Transportrichtung verlaufenden Düsenreihen bilden. Durch diese gegeneinander versetzte Anordnung der Vollstrahldüsen verschiedener Düsenreihen wird vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Kühlwirkung der Düsenreihen erreicht, indem in Transportrichtung verlaufende "Kühlriefen" vermieden werden, in denen kein Kühlmittel auf das Walzgut ausgegeben wird.
  • Ferner kann ein Düsenabstand einander benachbarter Vollstrahldüsen jeder Düsenreihe variieren. Dadurch können vorteilhaft quer zur Transportrichtung variierende Temperaturunterschiede der Temperatur des Walzguts besonders gut reduziert werden. Beispielsweise kann der Düsenabstand in einem mittleren Bereich der Ausgabeseite des Kühlbalkens am geringsten sein und zu den Randbereichen jeweils zunehmen. Eine derartige Verteilung der Vollstrahldüsen kann vorteilhaft zur Kühlung eines Walzguts verwendet werden, dessen Temperatur in einem mittleren Bereich am höchsten ist und zu den Randbereichen hin abnimmt.
  • Eine weitere Ausgestaltung beider Ausführungsformen eines Kühlbalkens sieht wenigstens eine Kühlmittelableitvorrichtung zur Ableitung von Kühlmittel vor, das von in einem Randbereich der Sprühkammer angeordneten Vollstrahldüsen ausgegeben wird. Durch dieses so genannte Edge Masking kann vorteilhaft verhindert werden, dass zu viel Kühlmittel auf einen Randbereich des Walzguts gelangt und der Randbereich dadurch zu stark abgekühlt wird.
  • Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zur Kühlung eines in einer Transportrichtung bewegten Walzguts umfasst mehrere Kühlbalken, die entlang der Transportrichtung hintereinander angeordnet sind und jeweils mehrere Vollstrahldüsen aufweisen, durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser zu dem Walzgut ausgebbar ist. Dabei weisen wenigstens zwei der Kühlbalken voneinander verschieden quer zu der Transportrichtung variierende Düsendichten und/oder Auslassdurchmesser ihrer Vollstrahldüsen auf.
  • Eine derartige Kühlvorrichtung ermöglicht, Temperaturunterschiede der Temperatur des Walzguts quer zu der Transportrichtung durch einen gezielten Einsatz der hintereinander angeordneten Kühlbalken zu reduzieren. Da die Kühlvorrichtung nämlich Kühlbalken mit voneinander verschieden quer zu der Transportrichtung variierenden Düsendichten und/oder Auslassdurchmesser aufweist, können durch das Zusammenwirken dieser Kühlbalken sowie erforderlichenfalls durch Aktivierung und Deaktivierung einzelner dieser Kühlbalken verschiedene Kühlwirkungen erzielt werden, die der Temperaturverteilung der Temperatur des Walzguts angepasst werden können, um Temperaturunterschiede quer zur Transportrichtung zu reduzieren. Dabei werden, im Unterschied zu oben genannten aus dem Stand der Technik bekannten Kühlvorrichtungen, insbesondere die Vollstrahldüsen der Kühlbalken nicht einzeln angesteuert, sondern nur jeweils die einzelnen Kühlbalken, was gegenüber einer Ansteuerung der einzelnen Düsen den konstruktiven Aufwand und die Störanfälligkeit deutlich reduziert.
  • Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sieht vor, dass die Düsendichten zweier der Kühlbalken Düsendichtenmaxima aufweisen, die quer zu der Transportrichtung auf voneinander verschiedenen Seiten der Kühlbalken angeordnet sind, oder/und dass die Auslassdurchmesser der Vollstrahldüsen zweier der Kühlbalken Auslassdurchmessermaxima aufweisen, die quer zu der Transportrichtung auf voneinander verschiedenen Seiten der Kühlbalken angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung können vorteilhaft Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Seiten des Walzguts, beispielsweise zwischen sich gegenüber liegenden Randbereichen des Walzguts, ausgeglichen werden, indem die jeweils wärmere Seite des Walzguts stärker gekühlt wird als die andere Seite.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlvorrichtung wenigstens einen Kühlbalken aufweisen, bei dem die Düsendichte und/oder der Auslassdurchmesser der Vollstrahldüsen in einem mittleren Bereich des Kühlbalkens maximal ist und quer zu der Transportrichtung zu den Randbereichen des Kühlbalkens hin abnimmt, und/oder wenigstens einen Kühlbalken, bei dem die Düsendichte und/oder der Auslassdurchmesser der Vollstrahldüsen in einem mittleren Bereich des Kühlbalkens minimal ist und quer zu der Transportrichtung zu den Randbereichen des Kühlbalkens hin zunimmt. Dadurch können vorteilhaft Temperaturunterschiede zwischen einem mittleren Bereich und den Randbereichen des Walzguts ausgeglichen werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sieht eine Temperaturmessvorrichtung zur Ermittlung einer Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts quer zu der Transportrichtung vor. Dies ermöglicht vorteilhaft die Steuerung der Kühlbalken in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturverteilung und somit eine Kühlung des Walzguts, die die jeweilige Temperaturverteilung berücksichtigt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sieht eine Steuerungsvorrichtung zur automatischen Steuerung der Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken in Abhängigkeit von einer Temperaturverteilung der Temperatur des Walzguts quer zu der Transportrichtung vor. Dabei kann die Temperaturverteilung wie bei der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung durch eine Temperaturmessvorrichtung erfasst werden, oder die Temperaturverteilung kann aus einem Modell des Walzguts und/oder empirischen Daten ermittelt werden. Die Steuerungsvorrichtung weist beispielsweise Steuerventile auf, durch die Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken unabhängig voneinander steuerbar sind. Dadurch können die Kühlwirkungen der einzelnen Kühlbalken vorteilhaft unabhängig voneinander gesteuert werden, so dass die Kühlwirkung der gesamten Kühlvorrichtung flexibel der Temperaturverteilung der Temperatur des Walzguts quer zur Transportrichtung angepasst werden kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein Kühlbalken oberhalb des Walzguts angeordnet ist und wenigstens ein Kühlbalken unterhalb des Walzguts angeordnet ist. Dadurch kann das Walzgut vorteilhaft gleichzeitig sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite gekühlt werden, wodurch eine noch effektivere und gleichmäßigere Kühlung des Walzguts ermöglicht wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein Kühlbalken, insbesondere wenigstens ein oberhalb des Walzguts angeordneter Kühlbalken, gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen eines Kühlbalkens ausgebildet ist. Die Vorteile dieser Ausgestaltung der Kühlvorrichtung ergeben sich aus den oben genannten Vorteilen dieser Ausführungsformen eines Kühlbalkens.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird eine Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts quer zu der Transportrichtung ermittelt und es werden Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturverteilung gesteuert.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
    • FIG 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlbalkens,
    • FIG 2 eine Schnittdarstellung des in Figur 1 gezeigten Kühlbalkens,
    • FIG 3 eine Untersicht auf den in Figur 1 gezeigten Kühlbalken,
    • FIG 4 eine Untersicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens,
    • FIG 5 eine Untersicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens,
    • FIG 6 eine Untersicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens,
    • FIG 7 eine Untersicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens,
    • FIG 8 eine Untersicht auf ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens,
    • FIG 9 von in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Kühlbalken ausgegebene Volumenströme eines Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Position,
    • FIG 10 eine Schnittdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels eines Kühlbalkens,
    • FIG 11 eine Schnittdarstellung eines achten Ausführungsbeispiels eines Kühlbalkens, und
    • FIG 12 eine Walzstraße zum Warmwalzen eines Walzguts mit einer Kühlvorrichtung zum Kühlen des Walzguts.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens 1 zur Kühlung eines in einer Transportrichtung 3 bewegten Walzguts 5 (siehe Figur 12). Dabei zeigt Figur 1 eine perspektivische Darstellung des Kühlbalkens 1, Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Kühlbalkens 1 und Figur 3 zeigt eine Untersicht auf den Kühlbalken 1. Die Transportrichtung 3 definiert in den Figuren eine Y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems mit Koordinaten X, Y, Z, dessen Z-Achse vertikal nach oben, d. h. der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzt verläuft. Der Kühlbalken 1 erstreckt sich quer zu der Transportrichtung 3 in X-Richtung über die Breite des Walzguts 5.
  • Der Kühlbalken 1 umfasst eine Sprühkammer 7, eine Verteilerkammer 9, mehrere Vollstrahldüsen 11 und zwei optionale Kühlmittelableitvorrichtungen 12. Die Sprühkammer 7 und die Verteilerkammer 9 sind jeweils als ein Hohlraum mit einer quer zu der Transportrichtung 3 in X-Richtung verlaufenden Längsachse ausgebildet. Dabei weist die Verteilerkammer 9 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einer zu ihrer Längsachse senkrechten Ebene auf. Die Sprühkammer 7 weist in einer zu ihrer Längsachse senkrechten Ebene einen Querschnitt auf, der im Wesentlichen die Form des griechischen Großbuchstaben Gamma hat, wobei der horizontal verlaufende Abschnitt des Gamma oberhalb der Verteilerkammer 9 verläuft.
  • Die Sprühkammer 7 und die Verteilerkammer 9 sind durch mehrere Durchlassöffnungen 13 miteinander verbunden. Die Durchlassöffnungen 13 sind quer zu der Transportrichtung 3 in X-Richtung hintereinander an einer Oberseite der Verteilerkammer 9 angeordnet. Die Verteilerkammer 9 ist über einen nicht dargestellten Kühlmitteleinlass von außen mit einem Kühlmittel, beispielsweise mit Kühlwasser, befüllbar. Die Sprühkammer 7 ist über die Durchlassöffnungen 13 aus der Verteilerkammer 9 mit dem Kühlmittel befüllbar.
  • Durch jede Vollstrahldüse 11 ist ein Kühlmittelstrahl des Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser aus der Sprühkammer 7 von einer Ausgabeseite 17 des Kühlbalkens 1 in einer Ausgaberichtung 15 zu dem Walzgut 5 ausgebbar. Die Ausgaberichtung 15 ist in diesem Fall die Richtung der Schwerkraft, d. h. der Z-Richtung entgegengesetzt. Die Ausgabeseite 17 ist in diesem Fall die Unterseite des Kühlbalkens 1. Jede Vollstrahldüse 11 weist einen rohrartigen Düsenkörper 19 mit einer vertikal, d. h. parallel zur Z-Achse verlaufenden Längsachse auf. Der Düsenkörper 19 verläuft innerhalb der Sprühkammer 7 von einem Boden der Sprühkammer 7 zu einem offenen Ende 21 des Düsenkörpers 19, das in einem oberen Bereich der Sprühkammer 7 oberhalb der Höhe der Oberseite der Verteilerkammer 9 angeordnet ist und durch das Kühlmittel aus der Sprühkammer 7 in die Vollstrahldüse 11 einspeisbar ist. Die Düsenkörper 19 sind beispielsweise hohlzylindrisch ausgeführt oder verengen sich jeweils konisch von ihrem offenen Ende 21 zu dem Boden der Sprühkammer 7 hin. Die Vollstrahldüsen 11 weisen jeweils eine Auslassöffnung 22 auf, deren Auslassdurchmesser D beispielsweise zwischen 3 mm und 20 mm, vorzugsweise bis 12 mm beträgt.
  • Diese Ausführung des Kühlbalkens 1 bewirkt vorteilhaft, dass bei einer Unterbrechung der Kühlung des Walzguts 5 nach der Unterbrechung der Kühlmittelzuführung zu der Verteilerkammer 9 Kühlmittel nur aus dem oberhalb der offenen Enden 21 der Düsenkörper 19 liegenden Bereich der Sprühkammer 7 sowie aus den Düsenkörpern 19 selbst zu dem Walzgut 5 nachlaufen kann, während das übrige Volumen der Sprühkammer 7 und die Verteilerkammer 9 mit Kühlmittel befüllt bleiben.
  • Der Kühlbalken 1 weist ferner eine quer zu der Transportrichtung 3 variierende Düsendichte der Vollstrahldüsen 11 auf, wobei die Düsendichte in einem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 maximal ist und quer zu der Transportrichtung 3 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 hin abnimmt (siehe Figur 3). Dabei sind die Vollstrahldüsen 11 in drei quer zur Transportrichtung 3 verlaufenden Düsenreihen 23 bis 25 angeordnet, wobei die Vollstrahldüsen 11 verschiedener Düsenreihen 23 bis 25 in Transportrichtung 3 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Variation der Düsendichte quer zur Transportrichtung 3 wird dadurch erreicht, dass ein Düsenabstand d einander benachbarter Vollstrahldüsen 11 jeder Düsenreihe 23 bis 25 variiert, wobei der Düsenabstand d in dem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 minimal ist und quer zu der Transportrichtung 3 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 hin zunimmt. Beispielsweise nimmt der Düsenabstand d von dem mittleren Bereich zu jedem Randbereich des Kühlbalkens 1 parabolisch zu. Dadurch können vorteilhaft Temperaturunterschiede des Walzguts 5 reduziert werden, wenn die Temperatur des Walzguts 5 von einem mittleren Bereich des Walzguts 5 zu den Randbereichen des Walzguts 5 abnimmt. Der Düsenabstand d variiert beispielsweise zwischen 25 mm und 70 mm.
  • Die optionalen Kühlmittelableitvorrichtungen 12 sind jeweils unter einem Randbereich der Sprühkammer 7 angeordnet und dazu ausgebildet, Kühlmittel aufzufangen und abzuleiten, das von in dem jeweiligen Randbereich der Sprühkammer 7 angeordneten Vollstrahldüsen 11 ausgegeben wird (so genanntes Edge Masking), damit das Kühlmittel nicht auf den entsprechenden Randbereich des Walzguts 5 gelangt und den Randbereich des Walzguts 5 zu stark abkühlt. Dazu weist jede Kühlmittelableitvorrichtung 12 einen Kühlmittelauffangbehälter 12.1 und ein Kühlmittelableitrohr 12.2 auf. Das Kühlmittelableitrohr 12.2 ist an einer Unterseite des Kühlmittelauffangbehälters 12.1 angeordnet und dient der Ableitung von in dem Kühlmittelauffangbehälter 12.1 aufgefangenen Kühlmittels.
  • Die Figuren 4 bis 7 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kühlbalkens 1 in einer Untersicht auf den jeweiligen Kühlbalken 1. Der Kühlbalken 1 jedes dieser Ausführungsbeispiele unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Kühlbalken 1 lediglich durch die Verteilung der Vollstrahldüsen 11 quer zu der Transportrichtung 3. Wie bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Kühlbalken 1 sind die Vollstrahldüsen 11 in drei quer zur Transportrichtung 3 verlaufenden Düsenreihen 23 bis 25 angeordnet, wobei die Vollstrahldüsen 11 verschiedener Düsenreihen 23 bis 25 in Transportrichtung 3 gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  • Figur 4 zeigt einen Kühlbalken 1, bei dem der Düsenabstand d einander benachbarter Vollstrahldüsen 11 jeder Düsenreihe 23 bis 25 von dem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 quer zu der Transportrichtung 3 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 hin (beispielsweise parabolisch) abnimmt, so dass die Düsendichte der Vollstrahldüsen 11 von dem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 zunimmt. Dadurch können vorteilhaft Temperaturunterschiede des Walzguts 5 reduziert werden, wenn die Temperatur des Walzguts 5 von einem mittleren Bereich des Walzguts 5 zu den Randbereichen des Walzguts 5 zunimmt.
  • Figur 5 zeigt einen Kühlbalken 1, bei dem der Düsenabstand d einander benachbarter Vollstrahldüsen 11 aller Düsenreihen 23 bis 25 gleich ist, aber die Düsenreihen 23 bis 25 sich unterschiedlich weit von einem in Figur 5 rechts gelegenen Randbereich des Kühlbalkens 1 nach links erstrecken, so dass die Düsendichte im rechts gelegenen Randbereich ein Düsendichtenmaximum aufweist. Dadurch können vorteilhaft Temperaturunterschiede des Walzguts 5 reduziert werden, wenn die Temperatur des Walzguts 5 vom rechts gelegenen Randbereich des Walzguts 5 zu dem links gelegenen Randbereich des Walzguts 5 abnimmt.
  • Figur 6 zeigt einen Kühlbalken 1, bei dem der Düsenabstand d einander benachbarter Vollstrahldüsen 11 aller Düsenreihen 23 bis 25 ebenfalls gleich ist, aber die Düsenreihen 23 bis 25 sich unterschiedlich weit von einem in Figur 6 links gelegenen Randbereich des Kühlbalkens 1 nach rechts erstrecken, so dass die Düsendichte im links gelegenen Randbereich ein Düsendichtenmaximum aufweist. Dadurch können vorteilhaft Temperaturunterschiede des Walzguts 5 reduziert werden, wenn die Temperatur des Walzguts 5 vom links gelegenen Randbereich des Walzguts 5 zu dem rechts gelegenen Randbereich des Walzguts 5 abnimmt.
  • Figur 7 zeigt einen Kühlbalken 1, bei dem der Düsenabstand d einander benachbarter Vollstrahldüsen 11 aller Düsenreihen 23 bis 25 gleich ist und auch die Düsendichte quer zu der Transportrichtung 3 konstant ist. Ein derartiger Kühlbalken 1 bewirkt daher eine gleichmäßige Kühlung des Walzguts 5 quer zu der Transportrichtung 3.
  • Figur 8 zeigt einen Kühlbalken 1, der sich von dem in Figur 7 gezeigten Kühlbalken 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass der Auslassdurchmesser D der Vollstrahldüsen 11 quer zu der Transportrichtung 3 variiert. Dabei ist der Auslassdurchmesser D in dem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 maximal und nimmt quer zu der
  • Transportrichtung 3 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 hin ab, wobei die Abnahme beispielsweise parabolisch sein kann.
  • Die in den Figuren 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele von Kühlbalken 1 können in verschiedener Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Verteilerkammer 9 jeweils entfallen, wobei die Sprühkammer 7 direkt statt über die Verteilerkammer 9 mit Kühlmittel befüllt wird. Alternativ können sich die Vollstrahldüsen 11 weniger weit oder gar nicht in die Sprühkammer 7 hinein erstrecken, d. h. die Düsenkörper 19 können kürzer ausgeführt sein oder ganz entfallen. Ferner können die Vollstrahldüsen 11 in einer von Drei abweichenden Anzahl von Düsenreihen 23 bis 25 angeordnet sein.
  • Das in Figur 8 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ferner dahingehend abgewandelt werden, dass der Auslassdurchmesser D der Vollstrahldüsen 11 quer zu der Transportrichtung 3 in anderer Weise als bei dem in Figur 8 gezeigten Kühlbalken 1 variiert. Beispielsweise kann der Auslassdurchmesser D in dem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 minimal sein und quer zu der Transportrichtung 3 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 hin zunehmen, oder der Auslassdurchmesser D kann in einem Randbereich des Kühlbalkens 1 maximal sein und quer zu der Transportrichtung 3 zu dem diesem Randbereich gegenüberliegenden Randbereich hin abnehmen.
  • Figur 9 zeigt schematisch von in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Kühlbalken ausgegebene Volumenströme V1 bis V5 eines Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Position quer zu der Transportrichtung 3.
  • Ein erster Volumenstrom V1 wird von den in den Figuren 3 und 8 dargestellten Kühlbalken 1 erzeugt und nimmt von einem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 zu den Randbereichen hin ab, wobei die Abnahme beispielsweise parabolisch verläuft. Ein zweiter Volumenstrom V2 wird von dem in Figur 4 dargestellten Kühlbalken 1 erzeugt und nimmt von einem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 zu den Randbereichen hin zu, wobei die Zunahme beispielsweise parabolisch verläuft.
  • Ein dritter Volumenstrom V3 wird von dem in Figur 5 dargestellten Kühlbalken 1 erzeugt und nimmt von einem ersten Randbereich zu dem zweiten Ranbereich des Kühlbalkens 1 hin ab.
  • Ein vierter Volumenstrom V4 wird von dem in Figur 6 dargestellten Kühlbalken 1 erzeugt und nimmt von dem zweiten Randbereich zu dem ersten Ranbereich des Kühlbalkens 1 hin ab.
  • Ein fünfter Volumenstrom V5 wird von dem in Figur 7 dargestellten Kühlbalken 1 erzeugt und ist quer zu der Transportrichtung 3 konstant.
  • Figur 10 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlbalkens 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verteilerkammer 9 unterhalb der Sprühkammer 7 angeordnet. Wiederum sind die Sprühkammer 7 und die Verteilerkammer 9 durch mehrere Durchlassöffnungen 13 miteinander verbunden und der Kühlbalken 1 weist mehrere Vollstrahldüsen 11 auf, die jeweils einen rohrartigen Düsenkörper 19 mit einer vertikal, d. h. parallel zur Z-Achse verlaufenden Zylinderachse aufweisen. Die Düsenkörper 19 verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch jeweils von einem Boden der Verteilerkammer 9 durch die Verteilerkammer 9 in die Sprühkammer 7 hinein, wo sie jeweils ein offenes Ende 21 aufweisen, durch das Kühlmittel aus der Sprühkammer 7 in die Vollstrahldüse 11 einspeisbar ist. Die Vollstrahldüsen 11 weisen wiederum eine quer zu der Transportrichtung 3 variierende Düsendichte auf und können beispielsweise analog zu irgendeinem der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele verteilt angeordnet sein.
  • Figur 11 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlbalkens 1. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verteilerkammer 9 unterhalb der Sprühkammer 7 angeordnet. Wiederum sind die Sprühkammer 7 und die Verteilerkammer 9 durch mehrere Durchlassöffnungen 13 miteinander verbunden und der Kühlbalken 1 weist mehrere Vollstrahldüsen 11 auf. Die Vollstrahldüsen 11 sind an einer Oberseite aus der Sprühkammer 7 herausgeführt und gerade nach oben gerichtet, so dass sie Kühlmittel nach oben ausgeben. Ein in Figur 11 dargestellter Kühlbalken 1 ist daher dazu vorgesehen, unterhalb des Walzguts 5 angeordnet zu werden und Kühlmittel auf eine Unterseite des Walzguts 5 auszugeben. Die Vollstrahldüsen 11 können wiederum eine quer zu der Transportrichtung 3 variierende Düsendichte aufweisen.
  • Figur 12 zeigt schematisch eine Walzstraße 27 zum Warmwalzen eines Walzguts 5, das in einer Transportrichtung 3 durch die Walzstraße 27 transportiert wird. Die Walzstraße 27 umfasst eine Fertigstraße 29 und eine Kühlstrecke 31. In der Fertigstraße 29 sind mehrere Walzgerüste 33 hintereinander angeordnet, mit denen das Walzgut 5 umgeformt wird. In Figur 12 sind beispielhaft zwei Walzgerüste 33 dargestellt; die Fertigstraße 29 kann jedoch auch eine andere Anzahl von Walzgerüsten 33 aufweisen. Die Kühlstrecke 31 schließt sich an die Fertigstraße 29 an und weist eine Kühlvorrichtung 35 zur Kühlung des Walzguts 5 auf.
  • Die Kühlvorrichtung 35 umfasst mehrere Kühlbalken 1, eine Temperaturmessvorrichtung 37 und eine Steuerungsvorrichtung 39. Jeder Kühlbalken 1 weist mehrere Vollstrahldüsen 11 auf, durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser zu dem Walzgut 5 ausgebbar ist. Einige Kühlbalken 1 sind hintereinander oberhalb des Walzguts 5 angeordnet und geben Kühlmittelstrahlen nach unten auf eine Oberseite des Walzguts 5 aus. Die anderen Kühlbalken 1 sind hintereinander unterhalb des Walzguts 5 angeordnet und geben Kühlmittelstrahlen nach oben auf eine Unterseite des Walzguts 5 aus. In Figur 12 sind beispielhaft fünf oberhalb und fünf unterhalb des Walzguts 5 angeordnete Kühlbalken 1 dargestellt; die Kühlvorrichtung 35 kann jedoch auch andere Anzahlen oberhalb und/oder unterhalb des Walzguts 5 angeordneter Kühlbalken 1 aufweisen.
  • Wenigstens zwei der Kühlbalken 1, vorzugsweise aber jeweils mindestens vier der oberhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 und mindestens vier der unterhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1, weisen voneinander verschieden quer zu der Transportrichtung 3 variierende Düsendichten und/oder Auslassdurchmesser D ihrer Vollstrahldüsen 11 auf. Die übrigen Kühlbalken 1 weisen eine konstante Düsendichte wie das in Figur 7 gezeigte Ausführungsbeispiel auf. Dabei sind die Kühlbalken 1 mit variierenden Düsendichten und/oder variierenden Auslassdurchmessern D vorzugsweise (bezogen auf die Transportrichtung 3) vor den Kühlbalken 1 mit konstanten Düsendichten angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass am Anfang der Kühlstrecke 31, wo die Temperatur des Walzguts 5 noch sehr hoch ist, lokale Temperaturunterschiede quer zur Transportrichtung 3 durch Kühlbalken 1 mit quer zu der Transportrichtung 3 variierenden Düsendichten reduziert werden können, während nachfolgende Kühlbalken 1 mit konstanten Düsendichten nur mehr die Gesamttemperatur des quer zu der Transportrichtung 3 gleichmäßig temperierten Walzguts 5 herabsetzen.
  • Beispielsweise umfassen die ersten vier oberhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 und die ersten vier unterhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 jeweils einen Kühlbalken 1 mit einer Düsendichte, die analog zu Figur 3 von einem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 abnimmt, einen Kühlbalken 1 mit einer Düsendichte, die analog zu Figur 4 von einem mittleren Bereich des Kühlbalkens 1 zu den Randbereichen des Kühlbalkens 1 zunimmt, einen Kühlbalken 1 mit einer Düsendichte, die analog zu Figur 5 von einem (in Figur 5 rechts gelegenen) ersten Randbereich des Kühlbalkens 1 zu dem (in Figur 5 links gelegenen) zweiten Randbereich des Kühlbalkens 1 abnimmt, und einen Kühlbalken 1 mit einer Düsendichte, die analog zu Figur 6 von dem ersten Randbereich des Kühlbalkens 1 zu dem zweiten Randbereich des Kühlbalkens 1 zunimmt.
  • Ferner weisen die oberhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 vorzugsweise jeweils Vollstrahldüsen 11 und/oder eine Sprühkammer 7 und eine Verteilerkammer 9 wie der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kühlbalken 1 auf, um ein Nachlaufen von Kühlmittel aus diesen Kühlbalken 1 auf das Walzgut 5 bei einer Unterbrechung der Kühlmittelzufuhr zu den Kühlbalken 1 zu reduzieren. Die unterhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 können einfacher ausgeführt sein, d. h. diese Kühlbalken 1 können einfach ausgebildete Vollstrahldüsen 11 ohne längliche Düsenkörper 19 aufweisen und/oder nicht in eine Sprühkammer 7 und eine Verteilerkammer 9 aufgeteilt sein, da aus den unterhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 bei einer Unterbrechung der Kühlmittelzufuhr zu den Kühlbalken 1 kein Kühlmittel auf das Walzgut 5 nachlaufen kann.
  • Die Temperaturmessvorrichtung 37 ist vorzugsweise wie in Figur 12 gezeigt vor den Kühlbalken 1 der Kühlvorrichtung 35 angeordnet. Zusätzlich kann eine weitere Temperaturmessvorrichtung 37 hinter einem Kühlbalken 1 der Kühlvorrichtung 35 angeordnet sein. Die Temperaturmessvorrichtung 37 ist dazu ausgebildet, eine Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts 5 quer zu der Transportrichtung 3 zu ermitteln. Beispielsweise weist die Temperaturmessvorrichtung 37 einen Infrarot-Scanner zur Temperaturerfassung mit einer Genauigkeit von vorzugsweise ±2°C auf.
  • Die Steuerungsvorrichtung 39 ist dazu ausgebildet, Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken 1 in Abhängigkeit von der mit der Temperaturmessvorrichtung 37 ermittelten Temperaturverteilung der Temperatur des Walzguts 5 quer zu der Transportrichtung 3 zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung 39 umfasst eine Steuereinheit 47, zwei Kühlmittelpumpen 49 und für jeden Kühlbalken 1 ein Steuerventil 51.
  • Durch jedes Steuerventil 51 ist die Durchflussmenge von Kühlmittel zu einem der Kühlbalken 1 einstellbar. Die Steuerventile 51 der oberhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 sind mit einer der beiden Kühlmittelpumpen 49 verbunden, die Steuerventile 51 der unterhalb des Walzguts 5 angeordneten Kühlbalken 1 sind mit der anderen Kühlmittelpumpe 49 verbunden. Statt zweier Kühlmittelpumpen 49 kann auch eine andere Anzahl von Kühlmittelpumpen 49 vorgesehen sein, beispielsweise nur eine Kühlmittelpumpe 49, die mit allen Steuerventilen 51 verbunden ist, oder mehr als zwei Kühlmittelpumpen 49, die jeweils mit nur einem Steuerventil 51 oder mit einer Untermenge der Steuerventile 51 verbunden sind. Statt der Kühlmittelpumpen 49 kann ferner ein mit Kühlmittel befüllter Hochbehälter vorgesehen sein, der in einer geeigneten Höhe über den Steuerventilen 51 angeordnet ist und durch den die Steuerventile 51 mit Kühlmittel versorgt werden. In Fällen, in denen ein Versorgungsdruck eines Kühlmittelversorgungssystems, beispielsweise eines Wasserversorgungssystems, bereits ausreichend ist, kann sogar ganz auf Kühlmittelpumpen 49 oder einen Hochbehälter verzichtet werden. Da die Kühlbalken 1 jeweils Vollstrahldüsen 11 aufweisen, genügt es in der Regel, die Kühlbalken 1 mit einem Kühlmitteldruck von etwa 4 bar anzuspeisen. Eine typische Durchflussmenge von Kühlmittel eines Kühlbalkens 1 ist etwa 175 m3/h.
  • Der Steuereinheit 47 werden die von der Temperaturmessvorrichtung 37 erfassten Messsignale zugeführt. Die Kühlmittelpumpen 49 und Steuerventile 51 sind von der Steuereinheit 47 steuerbar. Von der Steuereinheit 47 werden Durchflussmengen an Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken 1 - insbesondere zu jenen mit variierenden Düsendichten - in Abhängigkeit von der mit der Temperaturmessvorrichtung 37 erfassten Temperaturverteilung berechnet und durch Steuerung der Steuerventile 51 eingestellt, um Temperaturunterschiede der Temperatur des Walzguts 5 quer zu der Transportrichtung 3 durch den Einsatz und eine geeignete Kombination der Kühlbalken 1 mit variierenden Düsendichten auszugleichen und die Temperatur des Walzguts 5 insgesamt auf einen gewünschten Wert, beispielsweise eine Haspeltemperatur, zu reduzieren. Die Durchflussmengen an Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken 1 werden dabei von der Steuereinheit 47 beispielsweise anhand eines Modells aus Parametern des Walzguts 5 wie dessen Dicke, Temperatur und/oder Wärmekapazität berechnet.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühlbalken
    3
    Transportrichtung
    5
    Walzgut
    7
    Sprühkammer
    9
    Verteilerkammer
    11
    Vollstrahldüse
    12
    Kühlmittelableitvorrichtung
    12.1
    Kühlmittelauffangbehälter
    12.2
    Kühlmittelableitrohr
    13
    Durchlassöffnung
    15
    Ausgaberichtung
    17
    Ausgabeseite
    19
    Düsenkörper
    21
    offenes Ende
    22
    Auslassöffnung
    23 bis 25
    Düsenreihe
    27
    Walzstraße
    29
    Fertigstraße
    31
    Kühlstrecke
    33
    Walzgerüst
    35
    Kühlvorrichtung
    37
    Temperaturmessvorrichtung
    39
    Steuerungsvorrichtung
    47
    Steuereinheit
    49
    Kühlmittelpumpe
    51
    Steuerventil
    d
    Düsenabstand
    D
    Auslassdurchmesser
    X, Y, Z
    kartesische Koordinaten
    V1 bis V5
    Volumenstrom

Claims (19)

  1. Kühlbalken (1) zur Kühlung eines in einer Transportrichtung (3) bewegten Walzguts (5), der Kühlbalken (1) umfassend
    - eine Sprühkammer (7) mit mehreren Vollstrahldüsen (11), durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser aus der Sprühkammer (7) in einer Ausgaberichtung (15) zu dem Walzgut (5) ausgebbar ist,
    - und eine Verteilerkammer (9) zur Zwischenspeicherung des Kühlmittels, die mit der Sprühkammer (7) durch wenigstens eine Durchlassöffnung (13) zur Befüllung der Sprühkammer (7) mit Kühlmittel aus der Verteilerkammer (9) verbunden ist.
  2. Kühlbalken (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchlassöffnung (13) zwischen der Verteilerkammer (9) und der Sprühkammer (7) an einer Oberseite der Verteilerkammer (9) angeordnet ist.
  3. Kühlbalken (1) zur Kühlung eines in einer Transportrichtung (3) bewegten Walzguts (5), der Kühlbalken (1) umfassend
    - eine mit einem Kühlmittel befüllbare Sprühkammer (7)
    - und mehrere aus der Sprühkammer (7) mit Kühlmittel speisbare Vollstrahldüsen (11), durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser in einer Ausgaberichtung (15) zu dem Walzgut (5) ausgebbar ist,
    - wobei jede Vollstrahldüse (11) einen rohrartigen Düsenkörper (19) aufweist, der ein in einem oberen Bereich des Kühlbalkens (1) innerhalb der Sprühkammer (7) angeordnetes offenes Ende (21) zur Einspeisung von Kühlmittel in die Vollstrahldüse (11) aufweist.
  4. Kühlbalken (1) nach Anspruch 3,
    gekennzeichnet durch eine Verteilerkammer (9), die mit der Sprühkammer (7) durch wenigstens eine Durchlassöffnung (13) zur Befüllung der Sprühkammer (7) mit Kühlmittel aus der Verteilerkammer (9) verbunden ist.
  5. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsendichte der Vollstrahldüsen (11) quer zu der Transportrichtung (3) variiert.
  6. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassdurchmesser (D) der Vollstrahldüsen (11) quer zu der Transportrichtung (3) variiert.
  7. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vollstrahldüsen (11) in wenigstens einer quer zur Transportrichtung (3) verlaufenden Düsenreihe (23 bis 25) angeordnet sind.
  8. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vollstrahldüsen (11) in mehreren quer zur Transportrichtung (3) verlaufenden Düsenreihen (23 bis 25) angeordnet sind, und dass die Vollstrahldüsen (11) verschiedener Düsenreihen (23 bis 25) in Transportrichtung (3) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  9. Kühlbalken (1) nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsenabstand (d) einander benachbarter Vollstrahldüsen (11) jeder Düsenreihe (23 bis 25) variiert.
  10. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch wenigstens eine Kühlmittelableitvorrichtung (12) zur Ableitung von Kühlmittel, das von in einem Randbereich der Sprühkammer (7) angeordneten Vollstrahldüsen (11) ausgegeben wird.
  11. Kühlvorrichtung (35) zur Kühlung eines in einer Transportrichtung (3) bewegten Walzguts (5), die Kühlvorrichtung (35) umfassend
    - mehrere Kühlbalken (1), die entlang der Transportrichtung (3) hintereinander angeordnet sind und jeweils mehrere Vollstrahldüsen (11) aufweisen, durch die jeweils ein Kühlmittelstrahl eines Kühlmittels mit einem nahezu konstanten Strahldurchmesser zu dem Walzgut (5) ausgebbar ist,
    - wobei wenigstens zwei der Kühlbalken (1) voneinander verschieden quer zu der Transportrichtung (3) variierende Düsendichten und/oder Auslassdurchmesser (D) ihrer Vollstrahldüsen (11) aufweisen.
  12. Kühlvorrichtung (35) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendichten zweier der Kühlbalken (1) Düsendichtenmaxima aufweisen, die quer zu der Transportrichtung (3) auf voneinander verschiedenen Seiten der Kühlbalken (1) angeordnet sind, oder/und dass die Auslassdurchmesser (D) der Vollstrahldüsen (11) zweier der Kühlbalken (1) Auslassdurchmessermaxima aufweisen, die quer zu der Transportrichtung (3) auf voneinander verschiedenen Seiten der Kühlbalken (1) angeordnet sind.
  13. Kühlvorrichtung (35) nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendichte und/oder der Auslassdurchmesser (D) der Vollstrahldüsen (11) wenigstens eines Kühlbalkens (1) in einem mittleren Bereich des Kühlbalkens (1) maximal ist und quer zu der Transportrichtung (3) zu Randbereichen des Kühlbalkens (1) hin abnimmt.
  14. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendichte und/oder der Auslassdurchmesser (D) der Vollstrahldüsen (11) wenigstens eines Kühlbalkens (1) in einem mittleren Bereich des Kühlbalkens (1) minimal ist und quer zu der Transportrichtung (3) zu Randbereichen des Kühlbalkens (1) hin zunimmt.
  15. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    gekennzeichnet durch eine Temperaturmessvorrichtung (37) zur Ermittlung einer Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts (5) quer zu der Transportrichtung (3).
  16. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    gekennzeichnet durch eine Steuerungsvorrichtung (39) zur automatischen Steuerung von Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken (1) in Abhängigkeit von einer Temperaturverteilung der Temperatur des Walzguts (5) quer zu der Transportrichtung (3).
  17. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlbalken (1) oberhalb des Walzguts (5) angeordnet ist und wenigstens ein Kühlbalken (1) unterhalb des Walzguts (5) angeordnet ist.
  18. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlbalken (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  19. Verfahren zum Betrieb einer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18 ausgebildeten Kühlvorrichtung (35), wobei
    - eine Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts (5) quer zu der Transportrichtung (3) ermittelt wird
    - und Durchflussmengen von Kühlmittel zu den einzelnen Kühlbalken (1) in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturverteilung gesteuert werden.
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