EP3615237A2 - Kühlung eines walzguts - Google Patents

Kühlung eines walzguts

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Publication number
EP3615237A2
EP3615237A2 EP18719050.9A EP18719050A EP3615237A2 EP 3615237 A2 EP3615237 A2 EP 3615237A2 EP 18719050 A EP18719050 A EP 18719050A EP 3615237 A2 EP3615237 A2 EP 3615237A2
Authority
EP
European Patent Office
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cooling
coolant
transport direction
nozzle
rolling stock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18719050.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Opitz
Lukas PICHLER
Alois Seilinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=58632897&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3615237(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP3615237A2 publication Critical patent/EP3615237A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—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
    • 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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    • 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
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    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B21B2027/103—Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • 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
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • 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 by rolling at high temperatures
  • a coolant usually water
  • the temperature of the rolling stock often varies transversely to the transport direction.
  • 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.
  • Spray bars each have transversely to the transport direction seen on 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.
  • Cooling device is provided with nozzles for applying a coolant to the slab or on 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 Al discloses a hot rolling mill and a
  • a method of operation wherein the shape of a rolled strip is controlled by localized cooling devices.
  • the cooling devices are at intervals along
  • DE 199 34 557 A1 discloses a device for cooling metal belts or metal sheets conveyed on a conveyor line, in particular of hot rolled steel strips i outlet of a rolling train, with at least one cooling bar extending substantially over the width of the conveying line for applying cooling liquid to the metal strip to be cooled or sheet.
  • EP 0 081 132 A1 discloses a cooling device for
  • DE 198 54 675 AI discloses a device for cooling a metal strip, in particular a hot strip, in the outlet of a rolling mill with at least two distributed over the width of the metal strip arranged nozzles, wherein a control and regulating device emerging from each nozzle cooling fluid flow individually in response to a detects detected temperature of a width portion of the metal strip which is associated with the respective nozzle.
  • the invention is based on the object, a device for cooling a moving in a transport direction
  • the object is achieved by a chilled beam with the features of claim 1, a cooling device with the Characteristics of claim 8 and a method having the features of claim 14 solved.
  • Moving direction moving rolling comprises a fillable with a coolant spray chamber and several of the
  • Each jet nozzle has a tubular nozzle body having an open end disposed in an upper portion of the cooling beam within the spray chamber for supplying coolant into the nozzle
  • a distribution chamber for temporary storage of the coolant is provided, which communicates with the spray chamber through at least one passage opening for
  • Distribution chamber is connected. Preferably, each
  • Spray chamber disposed on an upper side of the distribution chamber and the open end of the tubular nozzle body of a
  • Full jet nozzle is above the height of the top of the
  • This embodiment of a cooling bar enables the discharge of coolant from the spray chamber to the rolling stock
  • a full jet nozzle is understood to mean a nozzle through which a substantially straighter
  • Beam diameter can be output. The usage of
  • 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 chilled beam according to the invention can also be used in a laminar mode (low pressure operation) at a coolant pressure of, for example, about only 1 bar.
  • full jet nozzles are due to their compact and stable construction to mechanical impacts significantly less sensitive compared to the conical or flat jet nozzles, which, for example, in the case of
  • Strip of the rolling stock with a beating end of the tape is an advantage.
  • Chilled beam is arranged above the rolling stock and the
  • Coolant is discharged down to the rolling stock, d. H. if the output direction is at least approximately equal to the
  • Cooling is completely emptied. This is done by the
  • Caching of coolant is achieved in the distribution chamber, whereby in a suitable arrangement of the
  • the distribution chamber remains completely or at least partially filled with coolant in an interruption of the coolant supply.
  • this is achieved in that the nozzle body of the
  • the embodiment of a cooling bar with a distributor 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 distributor chamber, to reduce pressure gradients and flow turbulences in the spray chamber so that all full jet nozzles of a cooling bar substantially be subjected to the same pressure and a substantially laminar
  • An embodiment of a cooling bar provides that a nozzle density and / or an outlet diameter of the
  • Full jet nozzles transversely to the transport direction varies.
  • Under the nozzle density is understood here a number of nozzles per area.
  • Transport direction a corresponding variation of the cooling effect of the cooling bar is achieved transversely to the transport direction, can be reduced by the advantageous temperature differences of the rolling transversely to the transport direction.
  • Cooling bar 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.
  • Full jet nozzles of different nozzle rows understood in which the full jet nozzles of different nozzle rows are not arranged along the transport direction one behind the other and therefore do not form extending in the transport direction nozzle rows.
  • a nozzle pitch may be adjacent to each other
  • Full jet nozzles of each nozzle row vary. This can advantageously transverse to the transport direction varying
  • 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.
  • Cooling bar provides at least onedeffenableitvoriques for the discharge of coolant, which in of a
  • the cooling device comprises a temperature measuring device for
  • Cooling device a control device for automatically controlling the flow rates of coolant to the
  • the temperature distribution can be detected by a temperature measuring device, or the temperature distribution can be determined from a model of the rolling stock and / or empirical data.
  • Control device has, for example, control valves, by the flow rates of coolant to the individual cooling bars are independently controllable.
  • the cooling effects of the individual cooling bars can advantageously be controlled independently of each other, so that the
  • Temperature distribution of the temperature of the rolling transversely to the transport direction can be adjusted.
  • Nozzle densities and / or outlet diameter can, through the interaction of these chilled beams and
  • Transport direction are arranged on mutually different sides of the chilled beam, or / and that the
  • Transport direction are arranged on mutually different sides of the chilled beams.
  • it is advantageously possible to compensate for differences in temperature between different sides of the rolling stock, for example between edge regions of the rolling stock lying opposite one another, by cooling the respective warmer side of the rolling stock more than the other side.
  • the cooling device may be any suitable cooling device.
  • the cooling device may be any suitable cooling device.
  • Full jet nozzles in a central region of the cooling beam is maximum and transverse to the transport direction to the
  • Edge regions of the cooling bar decreases, and / or
  • the nozzle density and / or the outlet diameter of the full jet nozzles in a central region of the cooling beam is minimal and transversely to the
  • Transport direction toward the edge regions of the cooling bar increases. This can be advantageous temperature differences be balanced between a central region and the edge regions of the rolling stock.
  • Cooling device 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.
  • Cooling device provides that at least one cooling bar, in particular at least one above the rolling stock
  • Embodiment of a cooling bar is formed.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first
  • Embodiment of a cooling beam, 2 shows a sectional view of that shown in FIG
  • Cooling beam, 3 is a bottom view of that shown in Figure 1
  • FIG. 4 is a bottom view of a second embodiment of a cooling bar
  • FIG. 5 is a bottom view of a third embodiment of a cooling bar
  • FIG. 6 is a bottom view of a fourth embodiment of a cooling bar
  • FIG 7 shows a bottom view of a fifth embodiment of a cooling bar
  • FIG 8 is a bottom view of a sixth
  • FIG. 9 shows volume flows of a coolant as a function of a position, which are output from cooling bars shown in FIGS. 1 to 8;
  • Embodiment of a cooling beam, 11 shows a sectional view of an eighth
  • FIG. 12 shows a rolling train for hot rolling a rolling stock with a cooling device for cooling the rolling stock.
  • Figures 1 to 3 show schematically a first
  • Embodiment of a cooling beam 1 for cooling a moving in a direction of transport 3 rolling stock 5 shows a perspective view of the cooling bar 1
  • Figure 2 shows a sectional view of the cooling beam 1
  • Figure 3 shows a bottom view of the cooling beam 1.
  • Figures a Y-direction of a Cartesian coordinate system with coordinates X, Y, Z, whose Z-axis vertically upwards, d. H. the direction of gravity is opposite.
  • the chilled beam 1 extends transversely to the
  • the cooling beam 1 comprises a spray chamber 7, a
  • Distribution chamber 9 a plurality of full-jet nozzles 11 and two optionaldeffenableitvoriquesen 12.
  • the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 are each as a cavity with a transverse to the transport direction 3 in the X direction
  • Distribution chamber 9 is a substantially rectangular
  • the spray chamber 7 has, in a plane perpendicular to its longitudinal axis, a cross-section which essentially has the shape of the Greek capital letter gamma, the horizontally extending section of the gamma extending above the distributor 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 transverse to the transport direction 3 in the X direction one behind the other at an upper side of the
  • 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.
  • 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 output direction 15 in this case is the direction of
  • Output side 17 is in this case the bottom of the
  • Each full jet nozzle 11 has a tubular nozzle body 19 with a vertical, d. H. 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 in an upper region of the spray chamber 7 above the height of the
  • Top of the distribution chamber 9 is arranged and can be fed by the coolant from the spray chamber 7 in the full-jet nozzle 11.
  • 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 has the advantageous effect that in the event of an interruption of the cooling of the rolling stock 5 after the interruption of the coolant supply to the
  • Distribution chamber 9 coolant only from the lying above the open ends 21 of the nozzle body 19 area of
  • Spraying chamber 7 as well as from the nozzle bodies 19 itself can track to the rolling stock 5, while the remaining volume of the spray chamber 7 and the distribution chamber 9 remain filled with coolant.
  • the chilled beam 1 further has a transverse to the
  • Transport direction 3 varying nozzle density of the
  • Cooling beam 1 decreases towards (see Figure 3).
  • the Full jet nozzles 11 arranged in three transverse to the transport direction 3 nozzle rows 23 to 25, wherein the full jet nozzles 11 different nozzle rows 23 to 25 are arranged offset in the transport direction 3 against each other.
  • the variation of the nozzle density transversely to the transport direction 3 is achieved in that a nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of each nozzle row 23 to 25 varies, the nozzle spacing d in the central region of the cooling bar 1 is minimal and transverse to the
  • Transport direction 3 increases towards the edge regions of the cooling beam 1 out.
  • the nozzle pitch d increases parabolically from the central region to each edge region of the cooling beam 1. This can be advantageous
  • 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 adapted to collect and dissipate coolant, which is output from disposed in the respective edge region of the spray chamber 7 full jet nozzles 11 (so-called edge
  • Thedeffenableitrohr 12.2 is disposed on an underside of the coolant collecting container 12.1 and serves to dissipate in the
  • FIGS. 4 to 7 each show a further one
  • the cooling beam 1 of each of these embodiments differs from that in the Figures 1 to 3 shown chilled beam 1 only by the distribution of the full jet nozzles 11 transverse to the
  • Nozzle rows 23 to 25 are arranged, wherein the
  • FIG. 4 shows a cooling beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full-jet nozzles 11 each
  • Cooling beam 1 increases to the edge regions of the cooling beam 1. This can be advantageous temperature differences of
  • Walzguts 5 increases from a central region of the rolling stock 5 to the edge regions of the rolling stock 5.
  • FIG. 5 shows a cooling beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of all
  • Nozzle rows 23 to 25 is the same, but the
  • Nozzle rows 23 to 25 extend differently far from an edge region of the cooling beam 1 located on the right in FIG. 5, so that the nozzle density in the right-lying edge region has a maximum nozzle density.
  • 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 cooling beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent full jet nozzles 11 of all
  • Nozzle rows 23 to 25 is also the same, but the
  • Nozzle rows 23 to 25 vary widely from one in 6 extend to the left on the edge region of the cooling bar 1 to the right, so that the nozzle density in the left-hand edge region has a maximum nozzle density. This can advantageously be reduced temperature differences of the rolling stock 5, when the temperature of the rolling stock 5 from the left
  • FIG. 7 shows a cooling beam 1, in which the nozzle spacing d of adjacent solid jet nozzles 11 of all
  • Nozzle rows 23 to 25 is the same and the nozzle density transversely to the transport direction 3 is constant. Such a cooling bar 1 therefore causes a uniform cooling of the rolling stock 5 transversely to the transport direction. 3
  • FIG. 8 shows a cooling beam 1, which differs from the cooling beam 1 shown in FIG. 7 only in that the outlet diameter D of the full-jet nozzles 11 varies transversely to the transport direction 3. It is the
  • Cooling beam 1 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.
  • cooling bars 1 shown in FIGS. 1 to 8 can be modified in various ways.
  • 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.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 8 can also be modified such that the outlet diameter D of the full-jet nozzles 11 varies transversely to the transport direction 3 in a different manner than in the case of the chilled beam 1 shown in FIG.
  • the outlet diameter D in the middle region of the cooling bar 1 may be minimal and transverse to the transport direction 3 to the edge regions of the
  • Increase the cooling bar 1, or the outlet diameter D may be a maximum in an edge region of the cooling bar 1 and decrease transversely to the transport direction 3 to the edge region opposite this edge region.
  • FIG. 9 shows schematically from FIGS. 1 to 8
  • illustrated cooling beams output volume flows Vi to V 5 of a coolant in dependence on a position transverse to the transport direction.
  • a first volume flow Vi is generated by the cooling bars 1 shown in FIGS. 3 and 8 and decreases from a central area of the cooling bar 1 to the edge areas, the decrease being parabolic, for example.
  • a second volume flow V 2 is from that in Figure 4
  • chilled beam 1 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 that in Figure 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 obtained from that 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 from that in Figure 7
  • illustrated chilled beam 1 generates and is transverse to the
  • FIG. 10 shows a sectional view of another
  • Embodiment of a cooling beam 1 Embodiment of a cooling beam 1.
  • the distribution chamber 9 is arranged below the spray chamber 7. Again, 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
  • 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.
  • Full jet nozzles 11 in turn have a transverse to the
  • Transport direction 3 varying nozzle density and may for example be arranged distributed analogously to any of the embodiments shown in Figures 1 to 6.
  • FIG. 11 shows a sectional view of another
  • Embodiment of a cooling beam 1 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.
  • a chilled beam 1 shown in FIG. 11 is therefore intended to be arranged below the rolling stock 5 and to discharge coolant onto an underside of the rolling stock 5.
  • the full jet nozzles 11 may in turn a transversely to the
  • FIG. 12 schematically shows a rolling train 27 for hot rolling a rolling stock 5, which is transported in a transporting direction 3 through the rolling train 27.
  • the rolling train 27 includes a finishing train 29 and a cooling section 31.
  • Prefabricated line 29 a plurality of rolling stands 33 are arranged one behind the other, with which the rolling stock 5 is formed.
  • FIG. 12 shows by way of example two rolling stands 33; 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
  • Each chilled beam 1 has a plurality of full jet nozzles 11, through each one
  • Walzguts 5 arranged and give coolant jets down on an upper surface of the rolling stock 5.
  • Chilled beams 1 are arranged one behind the other below the rolling stock 5 and emit coolant jets upwards onto an underside of the rolling stock 5.
  • FIG. 12 by way of example, five cooling beams 1 arranged above and five below the rolling stock 5 are shown; However, the cooling device 35 may also other numbers above and / or below the
  • Walzguts 5 arranged chilled beam 1 have. At least two of the cooling bars 1, but preferably at least four of the cooling bars 1 arranged above the rolling stock 1 and at least four of the cooling bars 1 arranged below the rolling stock 5, have different nozzle densities and / or outlet diameters D of their full-jet nozzles 11, different from one another transversely to the transport direction 3 ,
  • the remaining chilled beams 1 have a constant nozzle density like the embodiment shown in FIG.
  • the cooling bars 1 with varying nozzle densities and / or varying outlet diameters D preferably arranged (with respect to the transport direction 3) in front of the cooling beam 1 with constant nozzle densities. This ensures that at the beginning of the cooling section 31, where the temperature of the rolling stock 5 is still very high, local temperature differences across the transport direction 3 by chilled beam 1 with transverse to the
  • Transport direction 3 varying nozzle densities can be reduced while subsequent chilled beams 1 with
  • Constant nozzle densities only reduce the overall temperature of the transverse to the transport direction 3 evenly tempered rolling stock 5.
  • Walzguts 5 arranged cooling beam 1 and the first four arranged below the rolling stock 5 chilled beam 1 each have a chilled beam 1 with a nozzle density, which decreases analogous to Figure 3 from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions of the cooling beam 1, a chilled beam 1 with a nozzle density , which increases in a manner analogous to FIG. 4 from a central region of the cooling beam 1 to the edge regions of the cooling beam 1, a cooling beam 1 with a
  • Cooling beam 1 decreases, and a chilled beam 1 with a
  • Nozzle density analogous to FIG. 6, from the first edge region of the cooling beam 1 to the second edge region of the
  • Cooling bar 1 increases. Furthermore, they are arranged above the rolling stock 5
  • Chilled beam 1 preferably each full jet nozzles 11 and / or a spray chamber 7 and a distribution chamber 9 as shown in Figures 1 and 2, the cooling beam 1 to a
  • the arranged below the rolling stock 5 chilled beam 1 can be made simpler, ie these chilled beams 1 can be easily formed Full jet nozzles 11 without elongated nozzle body 19 and / or not in a spray chamber 7 and a
  • Distributed chamber 9 be divided, as from the below the rolling stock 5 arranged cooling beam 1 at an interruption of the coolant supply to the cooling beam 1 no coolant can run on the rolling stock 5.
  • the temperature measuring device 37 is preferably arranged in front of the cooling bars 1 of the cooling device 35, as shown in FIG. In addition, another
  • Temperature measuring device 37 may be arranged behind a chilled beam 1 of the cooling device 35.
  • 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 designed to
  • the control device 39 comprises a control unit 47, two coolant pumps 49 and one for each chilled beam 1
  • 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 connected. Instead of two
  • Coolant pumps 49 may also have a different number of
  • Coolant pumps 49 may be provided, for example, only one coolant pump 49, which is connected to all control valves 51 is, or more than two coolant pumps 49, which are each connected to only one control valve 51 or with a subset of the control valves 51. Instead of the
  • Coolant pumps 49 can also be provided with a high-pressure container filled with coolant, which is arranged at a suitable height above the control valves 51 and through which the control valves 51 are supplied with coolant. In cases where a supply pressure of a
  • Coolant supply system such as a
  • Full jet nozzles 11 it is usually sufficient to feed the chilled beam 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 are the of the
  • Temperature measuring device 37 supplied detected measurement signals.
  • the coolant pumps 49 and control valves 51 can be controlled by the control unit 47.
  • Flow rates of coolant to the individual chilled beams 1, in particular to those with varying nozzle densities, are calculated by the control unit 47 as a function of the temperature distribution detected by the temperature measuring device 37 and adjusted by controlling the control valves 51 to detect temperature differences of the temperature of the rolling stock 5 transversely to that Transport direction 3 through the use and a suitable combination of

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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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

Beschreibung
Kühlung eines Walzguts
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 AI 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 AI 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 AI 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 AI offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von auf einer Förderstrecke geförderten Metallbändern oder Metallblechen, insbesondere von warmgewalzten Stahlbändern i 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 AI offenbart eine Kühlvorrichtung zur
gleichmäßigen Kühlung einer dicken Stahlplatte, wobei eine gewünschte Wassermenge mit mehreren stabartigen Verteilern i der Breitenrichtung der Stahlplatte ausgegeben wird.
DE 198 54 675 AI 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, eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Ein gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
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 . Dabei ist eine Verteilerkammer zur Zwischenspeicherung des Kühlmittels vorgesehen, die mit der Sprühkammer durch wenigstens eine Durchlassöffnung zur
Befüllung der Sprühkammer mit Kühlmittel aus der
Verteilerkammer verbunden ist. Vorzugsweise ist jede
Durchlassöffnung zwischen der Verteilerkammer und der
Sprühkammer an einer Oberseite der Verteilerkammer angeordnet und das offene Ende des rohrartigen Düsenkörpers einer
Vollstrahldüse ist oberhalb der Höhe der Oberseite der
Verteilerkammer angeordnet. Diese Ausführung 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 und die Ausführung des Kühlbalkens mit
Vollstrahldüsen ist 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 ermöglicht nämlich die erfindungsgemäße Ausführung
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. Dies wird 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. Zudem 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 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 eines erfindungsgemäßen
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 eines erfindungsgemäßen
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. Weiter umfasst die Kühlvorrichtung 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. Überdies sieht die erfindungsgemäße
Kühlvorrichtung 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 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 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 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 der oben genannten
Ausführungsform eines Kühlbalkens ausgebildet ist. Die
Vorteile dieser Ausgestaltung der Kühlvorrichtung ergeben sich aus den oben genannten Vorteilen dieser Ausführungsform 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 Vi bis V5 eines Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Position quer zu der Transportrichtung 3.
Ein erster Volumenstrom Vi 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
I Kühlbalken
3 Transportrichtung
5 Walzgut
7 Sprühkammer
9 Verteilerkammer
II 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
Vi bis V5 Volumenstrom

Claims

Patentansprüche
1. Kühlbalken (1) zur Kühlung eines in einer
Transportrichtung (3) bewegten Walzguts (5), der
Kühlbalken (1) umfassend
- eine mit einem Kühlmittel befüllbare Sprühkammer (7),
- 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,
- wobei jede Durchlassöffnung (13) zwischen der
Verteilerkammer (9) und der Sprühkammer (7) an einer
Oberseite der Verteilerkammer (9) angeordnet ist,
- 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,
- wobei das offene Ende (21) oberhalb der Höhe der Oberseite der Verteilerkammer (9) angeordnet ist.
2. Kühlbalken (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsendichte der
Vollstrahldüsen (11) quer zu der Transportrichtung (3) variiert .
3. Kühlbalken (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassdurchmesser (D) der
Vollstrahldüsen (11) quer zu der Transportrichtung (3) variiert .
4. 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.
5. 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.
6. Kühlbalken (1) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsenabstand (d) einander benachbarter Vollstrahldüsen (11) jeder Düsenreihe (23 bis 25) variiert .
7. 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.
8. 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,
- eine Temperaturmessvorrichtung (37) zur Ermittlung einer Temperaturverteilung einer Temperatur des Walzguts (5) quer zu der Transportrichtung (3) ,
- 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) ,
- wobei wenigstens zwei der Kühlbalken (1) voneinander verschieden quer zu der Transportrichtung (3) variierende Düsendichten und/oder Auslassdurchmesser (D) ihrer
Vollstrahldüsen (11) aufweisen.
9. Kühlvorrichtung (35) nach Anspruch 8,
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.
10. Kühlvorrichtung (35) nach Anspruch 8 oder 9,
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 .
11. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 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 .
12. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlbalken (1) oberhalb des Walzguts (5) angeordnet ist und wenigstens ein Kühlbalken (1) unterhalb des Walzguts (5) angeordnet ist.
13. Kühlvorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlbalken (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
14. Verfahren zum Betrieb einer gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13 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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