EP3993917A1 - KÜHLSTRECKE MIT VENTILEN UND DRUCKGEFÄßEN ZUR VERMEIDUNG VON DRUCKSCHLÄGEN - Google Patents

KÜHLSTRECKE MIT VENTILEN UND DRUCKGEFÄßEN ZUR VERMEIDUNG VON DRUCKSCHLÄGEN

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EP3993917A1
EP3993917A1 EP20733964.9A EP20733964A EP3993917A1 EP 3993917 A1 EP3993917 A1 EP 3993917A1 EP 20733964 A EP20733964 A EP 20733964A EP 3993917 A1 EP3993917 A1 EP 3993917A1
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EP
European Patent Office
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water
cooling devices
cooling
pressure vessel
valves
Prior art date
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EP20733964.9A
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French (fr)
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EP3993917C0 (de
EP3993917B1 (de
Inventor
Klaus Weinzierl
Erich Opitz
Lukas PICHLER
Florian POESCHL
Alois Seilinger
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Publication of EP3993917B1 publication Critical patent/EP3993917B1/de
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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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    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Definitions

  • Cooling section with valves and pressure vessels to avoid pressure surges
  • the present invention is based on a device for cooling a metallic rolling good rolled in a rolling train,
  • the device has several cooling devices to which water is supplied via a respective branch line and by means of which the water is brought onto the rolling stock,
  • the valves are each assigned a drive via which the respective valve is controlled.
  • Such a device is known, for example, from WO 2018/080 669 A2.
  • this device is the
  • Branch lines a single bypass line arranged in parallel.
  • the bypass line is intended to avoid pressure surges that could otherwise occur in the event of a rapid interruption of the volume flow flowing through the branch lines.
  • the bypass line must be actively opened and closed.
  • a cooling section for a flat rolling stock is known, the cooling section having a plurality of spray bars, each of which is preceded by a valve.
  • a device for cooling a metallic roll rolled in a rolling train is also known from WO 2013/143 902 A1.
  • the cooling nozzles of the local cooling section are connected to a water reservoir via a line.
  • the water supply to the cooling nozzles is controlled by a valve or several valves.
  • There is a pressure vessel which is arranged upstream of the valve or valves as seen in the direction of flow of the water.
  • the pressure vessel is partly filled with water and partly with air. In this embodiment, pressure surges, which can otherwise occur in the event of a rapid interruption of the volume flow flowing through the branch lines, can be avoided or at least reduced in strength due to the buffer effect of the pressure vessel.
  • the rolling stock is cooled.
  • Exact temperature control in the cooling section is customary in order to set the desired material properties and keep them as constant as possible.
  • Several cooling devices are installed along the transport direction of the rolling stock, by means of which water is applied to at least one side of the rolling stock.
  • the cooling devices can be designed as cooling bars, for example.
  • the amounts of water applied via the cooling devices are adjusted via valves arranged upstream of the cooling devices. It is particularly problematic when the valves are closed quickly. Because if the valves are closed too quickly, pressure surges often occur, also known as pressure surges in specialist circles. In order to avoid excessive loads, the switch-off time is therefore usually limited to 1 second. This is true even if the valves could be closed more quickly.
  • pneumatic valves are generally used. These can usually not be faster than 1 Switch second. In individual cases, however, shorter switching times of 0.6 seconds can also be achieved.
  • WO 2013/143 902 A1 From WO 2013/143 902 A1 it is known to connect a pressure vessel in the feed line to the cooling section.
  • This pressure vessel is mainly used to keep the pressure in the supply of the cooling section constant, but also causes a reduction in pressure surges to a certain extent.
  • the pressure vessel there is designed for a volume of several cubic meters. Specifically mentioned in WO 2013/143 902 A1 is a typical volume between 10 and 20 cubic meters.
  • the object of the present invention is to provide a device for cooling a metallic rolling stock which is rolled in a rolling train and which has superior operating properties.
  • a device for cooling a metallic rolling stock that is rolled in a rolling train having the features of claim 1.
  • Advantageous configurations of the device are the subject of dependent claims 2 to 6.
  • a device for cooling a metallic rolling stock of the type mentioned above that is rolled in a rolling train is configured by
  • cooling devices form several groups, each of which has its own proprietary pressure vessel assigned,
  • Connection point is connected to a respective feed line, via which the water is fed to the stub lines of the cooling devices of the corresponding group, so that the respective Connection point is upstream of the valves of the respective group of cooling devices.
  • the device can be designed as a cooling section which is arranged downstream of the rolling train.
  • the device can be designed as a group of inter-stand cooling systems, one of the inter-stand cooling systems being arranged between each two roll stands of the rolling train.
  • the device can also be arranged upstream of the rolling train, for example if the device is angeord net between (at least) one roughing stand and a multi-stand finishing train. Mixed forms are also possible.
  • the rolling stock often consists of steel.
  • it can be a flat rolled product, i.e. a strip or heavy plate.
  • the cooling devices can alternatively apply water to the flat rolling stock only on the upper side, only on the lower side or both on the upper side and on the lower side.
  • the amount of water they apply to the rolling stock can be individually adjusted via their valves. It is possible for the groups of cooling devices to be "real" groups of cooling devices, each comprising more than one cooling device. In many cases, however, at least some of the groups of cooling devices each comprise only a single cooling device. In particular, it is It is possible for all groups to each comprise only a single cooling device, in which case the groups of cooling devices are degenerate.
  • the drives assigned to the valves can be designed as required.
  • they can be designed as electrical drives, for example as stepper motors.
  • the pressure vessel that is proprietarily assigned to a respective group of cooling devices has a vessel volume.
  • the vessel volume is preferably between nx 20 1 and nx 200 1 where n is the number of cooling devices in the respective group.
  • the vessel volume is particularly preferably between nx 50 1 and nx 125 1.
  • a respective volume flow flows in the respective supply line, provided that the valves of the cooling devices of the respective group are all fully open.
  • the respective flow resistance is preferably dimensioned such that the respective volume flow, if it flows over the respective flow resistance, causes a pressure drop that is at least 25% and a maximum of 75% of the respective line pressure, in particular about half the respective line pressure .
  • minor deviations are acceptable.
  • a rolling stock 1 is rolled in a rolling train. Only the last roll stand 2 of a multi-stand rolling train is shown in FIG.
  • the rolling stock 1 is often a fla ches rolling stock, so a strip or a heavy plate.
  • the rolling stock 1 can, however, also have a different format. For example, it can be a profile or a rod-shaped rolling stock 1.
  • the rolling stock 1 often consists of steel, sometimes of aluminum and in rare cases of another metal or a corresponding alloy.
  • a cooling section 3 is arranged downstream of the rolling train.
  • the rolling stock 1 is cooled in the cooling section 3.
  • the cooling section 3 is thus a device for cooling the rolled metal rolled in the rolling train 1.
  • the term "cooling section” is therefore used in the sense of the device mentioned.
  • the present invention can also be implemented if the device is arranged within the rolling train, that is, between the rolling stands 2 of the multi-stand rolling train. Furthermore, it can also be implemented then bar when the device is upstream of the rolling train.
  • the cooling section 3 has a plurality of cooling devices 4.
  • Water 5 is applied to the rolling stock 1 by means of the cooling devices 4.
  • the cooling devices 4 are generally designed as spray bars which apply the water 5 over the entire width of the rolling stock 1 onto the rolling stock 1.
  • the water 5 in its entirety is fed to the cooling section 3 via a supply line 6.
  • the water 5 is distributed until it enters stub lines 7 through which the water 5 is supplied to the respective cooling device 4.
  • a (1) valve 8 is arranged, by means of which the amount of water 5 that the respective cooling device 4 per time unit is fed, can be adjusted.
  • the amount of water 5 that is supplied to the respective cooling device 4 per unit of time represents a respective water flow.
  • FIG. 1 a total of eight cooling devices 4 are shown, wherein in the illustration of Figure 1, a part of thedeein devices 4 brings the water 5 from above onto the rolling stock 1 and another part of the cooling devices 4 what water 5 from below on the rolling stock 1 applies. Furthermore, the cooling devices 4 are arranged in a staggered manner one behind the other as seen in the transport direction x of the rolling stock 1.
  • these facts are purely exemplary. More or fewer than eight cooling devices 4 can easily be present.
  • the water 5 to be applied to the rolling stock 1 exclusively from above or exclusively from below by means of the cooling devices 4. If the rolled product 1 is a flat rolled product, it is furthermore possible, as shown in the illustration in FIG.
  • the valves 8 is assigned to a drive 9 as an actuator.
  • the drives 9 are designed as electric drives according to the Dar position in FIG.
  • the respective valve 8 is controlled via the respective drive 9. This situation is also the case with the valves 8 in FIG. However, this is not shown in FIG. 1 in order not to overload FIG. Due to the design of the actuating devices as electrical drives, switching times can be implemented for the valves 8 that are well below 1 second, for example 0.2 seconds or less. Furthermore, electric drives can be set very quickly and precisely. This makes both a quick one as well as a precise setting of each valve position is possible.
  • the electric drives can be designed as stepping motors, for example. Stepper motors can be easily adjusted by 90 ° in less than 0.2 seconds. This angle also corresponds to the angle of rotation of a conventional valve 8 between the completely closed and the completely open position. Thus, in a time of 0.2 seconds and less, the respective valve 8 can be transferred from the fully closed position to the fully open position and vice versa. Furthermore, the adjustment in a stepper motor usually takes place in angular steps that are well below 1 ° (mechanically), for example at 0.1 ° (or a similarly small angle). In this case, the respective valve 8 can be adjusted between the fully closed and fully open positions in steps of 0.1 ° (or a similarly small angle). Furthermore, the control electronics of an electric drive are sufficiently simple and inexpensive. Wear and failure risk are many times smaller than with a pneumatic drive. The required encapsulation to protect against splash water and the like (for example in protection class IP 65) can be easily implemented. This applies both to the respective electric drive itself and to its control electronics.
  • the cooling devices 4 continue to form several groups as shown in FIG. A separate pressure vessel 10 is assigned to each group in a proprietary manner.
  • the term "proprietary assigned” is intended to mean that the respective pressure vessel 10 interacts with the cooling devices 4 of the respective group and only interacts with these cooling devices 4.
  • the respective pressure vessel 10 is connected to a respective connection point 11 to a respective supply line 12. Via the respective supply line 12, the water 5 is fed to the branch lines 7 of the cooling l devices 4 supplied to the corresponding group. Seen in the direction of flow of the water 5, the respective connection point 11 is thus arranged upstream of the valves 8 of the respective group of cooling devices 4.
  • the water 5 is not fed to the stub lines 7 from other cooling devices 4 via the respective supply line 12. Seen in the flow direction of the water 5, the respective connection point 11 is therefore not upstream of the valves 8 of other groups of cooling devices 4.
  • the respective pressure vessel 10 thus defines the respective group of cooling devices 4: All cooling devices 4, the water 5 of which flows via the respective connection point 11, form one (1) group of cooling devices 4. All other cooling devices 4 do not belong to this group.
  • the respective connection point 11 for the respective pressure vessel 10 should be arranged as close to the valves 8 of the respective group as possible. If - see on the left in FIG. 3 - the respective group of cooling devices 4 comprises only a single cooling device 4, the respective connection point 11 should thus be arranged as close as possible to the valve 8 of this cooling device 4. If - see in Figure 3 right - the respective group of cooling devices 4 comprises several cooling devices 4, the respective connection point 11 should be arranged as close as possible to a distribution point 13 at which the supply line 12 to thedeein directions 4 of the respective Group branched out for the first time.
  • some of the groups of cooling devices 4 each include only a single cooling device 4. In the illustration of FIG. 3, this is specifically the case with the two cooling devices 4 shown on the left. In these cases, the respective feed line 12 is identical to the respective stub line 7.
  • the groups of cooling devices 4 each comprise a plurality of cooling devices 4. In the illustration of FIG. 3, this is specifically the case with the two cooling devices 4 shown on the right. In these cases the respective lige supply line 12 vorgeord the respective stub lines 7 net.
  • the decisive criterion for the arrangement of the pressure vessels 10 is the amount of water 5 that is between the respective connection point 11 and the respective valves 8 or - in the case of a single downstream valve 8 - the respective valve 8 - is located. This is because this amount of water cannot be diverted into the corresponding pressure vessel 10. This amount must therefore be braked directly and quickly with a rapid closing of the respective valves 8 in front of the respective valves 8. As a rule, this is not critical if the distances between the respective valves 8 and the respective pressure vessel 10 are small enough, for example 10 m or less, in particular less than 5 m. This should be illustrated using an example for a single valve 8.
  • a 10 m long water column does not have to be braked with 1.0 times the acceleration due to gravity, but a 5 m long water column with the 1.5 times the acceleration of the earth.
  • this water column generates a pressure of 0.75 bar in 0.2 seconds when braking from 3.0 m / s to 0 m / s.
  • pressure vessels 10 are used to equalize the water budget. They should therefore be able to take up water 5 from the supply line 12 to which they are connected, on the one hand, and be able to feed water 5 back into the supply line 12 in the event of a sudden increase in the water demand, on the one hand. So that the pressure vessels 10 can take this water 5 and feed it back, the pressure vessels 10 are respectively partially filled with water 5 and partially with air 14 in accordance with the illustration in FIG. As a rule, a degree of filling F of water 5 (see FIG. 4) of about 50% should be aimed for. However, certain deviations - for example between 40% and 60% - are quite possible. The pressure vessel 10 are therefore intended to be partially filled with water 5 and partially with air 14 during operation.
  • the pressure vessels 10 can have a respective air valve 15, for example. Via the respective air valve 15, air 14 can be supplied to the respective pressure vessel 10 or air 14 can be discharged from the respective pressure vessel 10.
  • the respective air valve 15 is a manually operated check valve (such as the valve of a bicycle or other road vehicle with air-filled tires).
  • the respective pressure vessel 10 preferably has a level indicator and / or a pressure indicator.
  • the level indicator can, for example, be a simple sight glass, the pressure indicator a common manometer.
  • the respective air valve 15 of a control device (not shown) of the cooling section 3 can be controlled.
  • the respective air valve 15 is preferably divided into two valve paths, one of the two valve paths for refilling air 14 in the respective pressure vessel 10 being connected to a compressed air supply and the other of the two valve paths for releasing air 14 from the respective pressure vessel 10 has an outlet to the environment. Furthermore, in this case the respective degree of filling F and / or the pressure prevailing in the respective pressure vessel 10 are preferably detected by measurement and transmitted to the named control device.
  • the respective pressure vessel 10 Through the respective pressure vessel 10, the amount of water moving in the respective supply line 12 is thus gently braked Stand. Due to the fact that the groups of cooling devices 4 are generally relatively small - usually not more than six to ten cooling devices 4 - the pressure vessels 10 can still be made relatively small. This is explained below in connection with FIGS. 4 to 6 for an embodiment in which the respective group of cooling devices 4 comprises only a single cooling device 4. However, the corresponding explanations can also be applied if the respective group of cooling devices 4 comprises several cooling devices 4. In this case, the following statements must be modified to the effect that uniform control of the valves 8 of the respective group is assumed.
  • the respective pressure vessel 10 were not present, a high pressure surge would occur with the closing of the respective valve 8, since the respective volume flow V flowing in the respective supply line 12 would have to be abruptly reduced to zero. Due to the respective pressure vessel 10, the respective volume flow V can, however, be deflected in the respective pressure vessel 10. As a result, the respective pressure vessel 10 is filled further beyond its previous filling level F. However, by filling the respective pressure vessel 10, the air 14 located in the respective pressure vessel is compressed, so that the air pressure there increases. The increased air pressure opposes an increasing resistance to the further supply of water 5 into the respective pressure vessel. The respective degree of filling F therefore initially increases from the point in time t0, but then reaches a maximum and then decreases again.
  • the entire previously flowing respective volume flow V must be recorded as shown in FIG. If the respective volume flow V were retained unchanged, the respective pressure vessel would be corresponding to the illustration in FIG 10, calculated from time t0, for example completely filled after 0.5 seconds. In 0.5 seconds, 50% of the volume of the respective pressure vessel 10 would flow into the respective pressure vessel 10. Accordingly, 100% of the volume of the respective pressure vessel 10 would flow into the respective pressure vessel 10 in 1 second. According to the illustration in FIG. 4, a quotient of the respective vessel volume (unit: liter or cubic meter) and the respective volume flow V (unit: liter / second or cubic meter / second) is 1 second. Certain deviations from this value (1 second) are possible.
  • the quotient mentioned should preferably be in the range between 0.2 seconds and 2.0 seconds. In practice, this corresponds to a volume between 20 1 and 200 1 for an individual cooling device 4, mostly in the range between 50 1 and 125 1 , in particular about 100 1. If the group comprises several cooling devices 4, the volume values mentioned must be scaled accordingly.
  • the volume flow V through the supply line 12, measured at the respective connection point 11 and shown in FIG. 5, causes a pressure drop dr at a respective flow resistance 16 on its way from the respective connection point 11 to the respective pressure vessel 10, which occurs between the respective connection point 11 and the respective pressure vessel 10 is arranged.
  • the pressure drop dr is preferably approximately half as great as the respective line pressure pO.
  • the respective line pressure p must rise abruptly to a value which corresponds approximately to 1.4 times to 1.6 times the value pO, i.e. approximately 1.5 times.
  • the pressure drop dr is in practice mostly of the order of magnitude of 1 bar. The respective line pressure p then falls again.
  • the respective flow resistance 16 can be adjusted as a result by appropriate dimensioning of the respective connection line between the respective connection point 11 and the respective pressure vessel 10, in particular by dimensioning the cross section of the entire respective connection line or the cross section of a section of the respective connection line. Suitable dimensioning of the flow resistance 16 is in particular one
  • the present invention has many advantages.
  • pressure surges can be avoided, although the valves 8 are switched very quickly (with switching times well below 1 s).
  • the influence of the pressure vessels 10 on the amounts of water actually supplied to the cooling devices 4 can be taken into account with a corresponding model of the cooling section 3 or simply compensated for using basic automation of the cooling section 3.
  • the pressure vessels 10 further reduce pressure oscillations within the fluid power system (consisting of the supply line 6, the supply lines 12 and the stub lines 7).
  • the regulation of pumps that deliver the water 5 is simplified. This is especially true when pressure measurements are used to control the pumps.
  • Druckein breaks when switching on valves 8 are reduced, since in this case water 5 from the pressure vessels 10 into the corresponding supply lines 12 is fed.
  • the design of the drives 9 as electrical drives enables simple Way a reliable and fast control of the valves
  • connection points 12 supply lines

Landscapes

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

Abstract

Eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts (1) weist mehrere Kühleinrichtungen (4) auf, denen über eine jeweilige Stichleitung (7) Wasser (5) zugeführt wird und mittels derer das Wasser (5) auf das Walzgut (1) aufgebracht wird. In den Stichleitungen (7) ist jeweils ein Ventil (8) angeordnet, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung (7) durchfließende Wasserstrom eingestellt wird. Den Ventilen (8) ist jeweils ein Antrieb (9) zugeordnet, über den das jeweilige Ventil (8) angesteuert wird. Die Kühleinrichtungen (4) bilden mehrere Gruppen, denen jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß (10) zugeordnet ist. Das jeweilige Druckgefäß (10) ist an einer jeweiligen Anschlussstelle (11) an eine jeweilige Zuleitung (12) angeschlossen, über die das Wasser (5) den Stichleitungen (7) der Kühleinrichtungen (4) der entsprechenden Gruppe zugeführt wird. In Strömungsrichtung des Wassers (5) gesehen ist somit die jeweilige Anschlussstelle (11) den Ventilen (8) der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen (4) vorgeordnet.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Kühlstrecke mit Ventilen und Druckgefäßen zur Vermeidung von Druckschlägen
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walz guts,
- wobei die Vorrichtung mehrere Kühleinrichtungen aufweist, denen über eine jeweilige Stichleitung Wasser zugeführt wird und mittels derer das Wasser auf das Walzgut aufge bracht wird,
- wobei in den Stichleitungen jeweils ein Ventil angeordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung durch fließende Wasserstrom eingestellt wird,
- wobei den Ventilen jeweils ein Antrieb zugeordnet ist, über den das jeweilige Ventil angesteuert wird.
Stand der Technik
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2018/080 669 A2 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist den
Stichleitungen eine einzelne Bypassleitung parallelgeordnet. Mittels der Bypassleitung sollen Druckstöße vermieden werden, die anderenfalls bei einer raschen Unterbrechung des die Stichleitungen durchströmenden Volumenstroms auftreten kön nen. Die Bypassleitung muss aktiv geöffnet und geschlossen werden .
Aus der EP 2 767 353 Al ist eine Kühlstrecke für ein flaches Walzgut bekannt, wobei die Kühlstrecke mehrere Spritzbalken aufweist, denen jeweils ein Ventil vorgeordnet ist. Aus der WO 2013/143 902 Al ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walz guts bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind die Kühldüsen der dortigen Kühlstrecke mit einem Wasserreservoir über eine Zu leitung verbunden. Die Wasserzufuhr zu den Kühldüsen wird über ein Ventil oder mehrere Ventile gesteuert. Es ist ein Druckgefäß vorhanden, das dem Ventil bzw. den Ventilen in Strömungsrichtung des Wassers gesehen vorgeordnet ist. Das Druckgefäß ist teilweise mit Wasser und teilweise mit Luft gefüllt. Bei dieser Ausgestaltung können Druckschläge, die anderenfalls bei einer raschen Unterbrechung des die Stich leitungen durchströmenden Volumenstroms auftreten können, aufgrund der Pufferwirkung des Druckgefäßes vermieden oder zumindest in ihrer Stärke reduziert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
In der Kühlstrecke eines Walzwerks wird nach dem Walzen eines metallischen Walzguts das Walzgut abgekühlt. Üblich ist eine exakte Temperaturführung in der Kühlstrecke, um die gewünsch ten Materialeigenschaften einzustellen und so konstant wie möglich zu halten. Dabei sind entlang der Transportrichtung des Walzguts mehrere Kühleinrichtungen verbaut, mittels derer auf mindestens eine Seite des Walzguts Wasser aufgebracht wird. Die Kühleinrichtungen können beispielsweise als Kühl balken ausgebildet sein. Die über die Kühleinrichtungen auf gebrachten Wassermengen werden über den Kühleinrichtungen vorgeordnete Ventile eingestellt. Problematisch ist insbeson dere, wenn die Ventile schnell geschlossen werden. Denn wenn die Ventile zu schnell geschlossen werden, treten oftmals Druckstöße auf, in Fachkreisen auch als Druckschläge bezeich net. Um übermäßige Belastungen zu vermeiden, wird daher die Ausschaltzeit in der Regel auf 1 Sekunde begrenzt. Dies gilt sogar dann, wenn die Ventile schneller geschlossen werden könnten .
Im Stand der Technik werden in der Regel pneumatische Ventile verwendet. Diese können in der Regel nicht schneller als 1 Sekunde schalten. In Einzelfällen können aber auch geringere Schaltzeiten von 0,6 Sekunden erreicht werden.
Aus der eingangs genannten WO 2018/080 669 A2 ist eine Kühl strecke eines Walzwerks bekannt, bei welcher die Kühleinrich tungen über elektrisch angesteuerte Ventile geschaltet wer den .
Aus der WO 2013/143 902 Al ist bekannt, in der Zuleitung zur Kühlstrecke ein Druckgefäß anzuschließen. Dieses Druckgefäß dient hauptsächlich der Konstanthaltung des Drucks in der Versorgung der Kühlstrecke, bewirkt aber auch in gewissem Um fang eine Reduzierung von Druckschlägen. Das dortige Druckge fäß ist für ein Volumen von etlichen Kubikmetern ausgelegt. Konkret genannt ist in der WO 2013/143 902 Al ein typisches Volumen zwischen 10 und 20 Kubikmetern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts zu schaffen, die überlegene Betriebsei genschaften aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Kühlen eines in ei ner Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass die Kühleinrichtungen mehrere Gruppen bilden, denen jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß zugeordnet ist,
- dass das jeweilige Druckgefäß an einer jeweiligen An
schlussstelle an eine jeweilige Zuleitung angeschlossen ist, über die das Wasser den Stichleitungen der Kühlein richtungen der entsprechenden Gruppe zugeführt wird, so dass in Strömungsrichtung des Wassers gesehen die jeweilige Anschlussstelle den Ventilen der jeweiligen Gruppe von Küh leinrichtungen vorgeordnet ist.
Die Vorrichtung kann als Kühlstrecke ausgebildet sein, die der Walzstraße nachgeordnet ist. Alternativ kann die Vorrich tung als Gruppe von Zwischengerüstkühlungen ausgebildet sein, wobei je eine der Zwischengerüstkühlungen zwischen je zwei Walzgerüsten der Walzstraße angeordnet ist. Im Einzelfall kann die Vorrichtung der Walzstraße auch vorgeordnet sein, beispielsweise wenn die Vorrichtung zwischen (mindestens) ei nem Vorgerüst und einer mehrgerüstigen Fertigstraße angeord net ist. Auch Mischformen sind möglich.
Das Walzgut besteht oftmals aus Stahl. Es kann sich insbeson dere um ein flaches Walzgut handeln, also um ein Band oder ein Grobblech. Im Falle eines flachen Walzguts können die Kühleinrichtungen das flache Walzgut alternativ nur auf der Oberseite, nur auf der Unterseite oder sowohl auf der Ober seite als auch auf der Unterseite mit Wasser beaufschlagen.
Für die Kühleinrichtungen ist über ihre Ventile individuell einstellbar, welche Menge an Wasser sie auf das Walzgut auf bringen. Es ist möglich, dass die Gruppen von Kühleinrichtun gen „echte" Gruppen von Kühleinrichtungen sind, die jeweils mehr als eine Kühleinrichtung umfassen. In vielen Fällen um fasst jedoch zumindest ein Teil der Gruppen von Kühleinrich tungen jeweils nur eine einzige Kühleinrichtung. Insbesondere ist es sogar möglich, dass alle Gruppen jeweils nur eine ein zige Kühleinrichtung umfassen. In diesem Fall sind die Grup pen von Kühleinrichtungen entartet.
Die den Ventilen zugeordneten Antriebe können nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können sie als elektrische An triebe ausgebildet sein, beispielsweise als Schrittmotoren.
Das einer jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen proprietär zugeordnete Druckgefäß weist ein Gefäßvolumen auf. Das Gefäß volumen liegt vorzugsweise zwischen n x 20 1 und n x 200 1 liegt, wobei n die Anzahl an Kühleinrichtungen der jeweiligen Gruppe ist. Besonders bevorzugt liegt das Gefäßvolumen zwi schen n x 50 1 und n x 125 1.
Vorzugsweise ist zwischen der jeweiligen Anschlussstelle und dem jeweiligen Druckgefäß ein jeweiliger Strömungswiderstand angeordnet. Es ist also eine Einrichtung vorhanden, deren Sinn und Zweck es ist, der Wasserströmung einen Widerstand entgegenzusetzen (= Strömungswiderstand) .
Wie bereits erwähnt, fließt in der jeweiligen Zuleitung ein jeweiliger Volumenstrom, sofern die Ventile der Kühleinrich tungen der jeweiligen Gruppe alle vollständig geöffnet sind. In diesem Zustand herrscht in der jeweiligen Zuleitung im Be reich der jeweiligen Anschlussstelle ein jeweiliger Leitungs druck. Der jeweilige Strömungswiderstand ist vorzugsweise derart bemessen, dass der jeweilige Volumenstrom, sofern er über den jeweiligen Strömungswiderstand fließt, einen Druck abfall hervorruft, der mindestens 25 % und maximal 75 % des jeweiligen Leitungsdruckes beträgt, insbesondere in etwa halb so groß wie der jeweilige Leitungsdruck ist. Geringfügige Ab weichungen sind jedoch hinnehmbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 ein Walzgerüst und eine Kühlstrecke,
FIG 2 einen Teil einer Kühlstrecke,
FIG 3 eine Kühlstrecke,
FIG 4 ein Zeitdiagramm eines Füllgrades und
FIG 5 ein Zeitdiagramm eines Volumenstroms,
FIG 6 ein Zeitdiagramm eines Druckes. Beschreibung der Ausführungsformen
Gemäß FIG 1 wird in einer Walzstraße ein Walzgut 1 gewalzt. Dargestellt ist in FIG 1 nur das letzte Walzgerüst 2 einer mehrgerüstigen Walzstraße. Das Walzgut 1 ist oftmals ein fla ches Walzgut, also ein Band oder ein Grobblech. Das Walzgut 1 kann jedoch auch ein anderes Format aufweisen. Beispielsweise kann es sich um ein Profil oder um ein stabförmiges Walzgut 1 handeln. Das Walzgut 1 besteht oftmals aus Stahl, manchmal aus Aluminium und in seltenen Fällen aus einem anderen Metall bzw. einer entsprechenden Legierung.
Der Walzstraße ist eine Kühlstrecke 3 nachgeordnet. In der Kühlstrecke 3 wird das Walzgut 1 gekühlt. Die Kühlstrecke 3 ist somit eine Vorrichtung zum Kühlen des in der Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts 1. In Verbindung mit der in FIG 1 dargestellten Kühlstrecke 3, die der Walzstraße nachge ordnet ist, wird die vorliegende Erfindung erläutert. Der Be griff „Kühlstrecke" wird also im Sinne der genannten Vorrich tung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist aber auch dann realisierbar, wenn die Vorrichtung innerhalb der Walzstraße angeordnet ist, also zwischen den Walzgerüsten 2 der mehrge rüstigen Walzstraße. Weiterhin ist sie auch dann realisier bar, wenn die Vorrichtung der Walzstraße vorgeordnet ist.
Die Kühlstrecke 3 weist gemäß FIG 1 mehrere Kühleinrichtungen 4 auf. Mittels der Kühleinrichtungen 4 wird Wasser 5 auf das Walzgut 1 aufgebracht. Die Kühleinrichtungen 4 sind in der Regel als Spritzbalken ausgebildet, die das Wasser 5 über die gesamte Breite des Walzguts 1 auf das Walzgut 1 aufbringen. Das Wasser 5 in seiner Gesamtheit wird der Kühlstrecke 3 über eine Versorgungsleitung 6 zugeführt. Innerhalb der Kühlstre cke 3 wird das Wasser 5 verteilt, bis es in Stichleitungen 7 eintritt, über welche das Wasser 5 der jeweiligen Kühlein richtung 4 zugeführt wird. In den Stichleitungen 7 ist je weils ein (1) Ventil 8 angeordnet, mittels dessen die Menge an Wasser 5, die der jeweiligen Kühleinrichtung 4 pro Zeit- einheit zugeführt wird, eingestellt werden kann. Es besteht somit eine 1 : 1-Zuordnung von Kühleinrichtungen 4, Stichlei tungen 7 und Ventilen 8. Die Menge an Wasser 5, die der je weiligen Kühleinrichtung 4 pro Zeiteinheit zugeführt wird, stellt einen jeweiligen Wasserstrom dar.
In FIG 1 sind insgesamt acht Kühleinrichtungen 4 dargestellt, wobei in der Darstellung gemäß FIG 1 ein Teil der Kühlein richtungen 4 das Wasser 5 von oben auf das Walzgut 1 auf bringt und ein weiterer Teil der Kühleinrichtungen 4 das Was ser 5 von unten auf das Walzgut 1 aufbringt. Weiterhin sind die Kühleinrichtungen 4 in Transportrichtung x des Walzguts 1 gesehen gestaffelt hintereinander angeordnet. Diese Sachver halte sind jedoch rein beispielhaft. So können ohne weiteres auch mehr oder weniger als acht Kühleinrichtungen 4 vorhanden sein. Auch ist es möglich, dass mittels der Kühleinrichtungen 4 das Wasser 5 ausschließlich von oben oder ausschließlich von unten auf das Walzgut 1 aufgebracht wird. Wenn das Walz gut 1 ein flaches Walzgut ist, ist es entsprechend der Dar stellung in FIG 2 weiterhin möglich, dass in Breitenrichtung y des Walzguts 1 gesehen mehrere Kühleinrichtungen 4 nebenei nander angeordnet sind. Entscheidend ist, dass in der jewei ligen Stichleitung 7 das jeweilige Ventil 8 angeordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung 7 durchfließen de jeweilige Wasserstrom einstellbar ist.
Den Ventilen 8 ist als Betätigungseinrichtung jeweils ein An trieb 9 zugeordnet. Die Antriebe 9 sind entsprechend der Dar stellung in FIG 2 als elektrische Antriebe ausgebildet. Über den jeweiligen Antrieb 9 wird das jeweilige Ventil 8 ange steuert. Dieser Sachverhalt ist auch bei den Ventilen 8 von FIG 1 der Fall. In FIG 1 ist dies jedoch nicht dargestellt, um FIG 1 nicht zu überfrachten. Aufgrund der Ausbildung der Betätigungseinrichtungen als elektrische Antriebe lassen sich für die Ventile 8 Schaltzeiten realisieren, die deutlich un ter 1 Sekunde liegen, beispielsweise bei 0,2 Sekunden oder darunter. Weiterhin können elektrische Antriebe sehr schnell genau eingestellt werden. Dadurch ist sowohl eine schnelle als auch eine präzise Einstellung einer jeweiligen Ventil stellung möglich.
Die elektrischen Antriebe können beispielsweise als Schritt motoren ausgebildet sein. Schrittmotoren lassen sich problem los in einer Zeit, die unter 0,2 Sekunden liegt, um 90° ver stellen. Dieser Winkel entspricht auch dem Drehwinkel eines üblichen Ventils 8 zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständigen geöffneten Stellung. Somit ist mit einer Zeit von 0,2 Sekunden und weniger das jeweilige Ventil 8 von der vollständig geschlossenen Stellung in die vollständig ge öffnete Stellung und umgekehrt überführbar. Weiterhin erfolgt das Verstellen bei einem Schrittmotor üblicherweise in Win kelschritten, die deutlich unter 1° (mechanisch) liegen, bei spielsweise bei 0,1° (oder einem ähnlich kleinen Winkel) . In diesem Fall ist ein Verstellen des jeweiligen Ventils 8 zwi schen der vollständig geschlossenen und der vollständigen ge öffneten Stellung in Schritten von 0,1° (oder einem ähnlich kleinen Winkel) möglich. Weiterhin ist die Steuerelektronik eines elektrischen Antriebs hinreichend einfach und kosten günstig. Verschleiß und Ausfallrisiko sind um ein Vielfaches kleiner als bei einem pneumatischen Antrieb. Die erforderli che Kapselung zum Schutz vor Spritzwasser und dergleichen (beispielsweise in der Schutzart IP 65) ist ohne weiteres re alisierbar. Dies gilt sowohl für den jeweiligen elektrischen Antrieb selbst als auch für dessen Steuerelektronik.
Unabhängig von der konkreten geometrischen Anordnung der Küh leinrichtungen 4 bilden die Kühleinrichtungen 4 weiterhin entsprechend der Darstellung in FIG 3 mehrere Gruppen. Den Gruppen ist jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß 10 zu geordnet. Der Begriff „proprietär zugeordnet" soll bedeuten, dass das jeweilige Druckgefäß 10 mit den Kühleinrichtungen 4 der jeweiligen Gruppe zusammenwirkt und nur mit diesen Küh leinrichtungen 4 zusammenwirkt. Insbesondere ist das jeweili ge Druckgefäß 10 an einer jeweiligen Anschlussstelle 11 an eine jeweilige Zuleitung 12 angeschlossen. Über die jeweilige Zuleitung 12 wird das Wasser 5 den Stichleitungen 7 der Küh- leinrichtungen 4 der entsprechenden Gruppe zugeführt. In Strömungsrichtung des Wassers 5 gesehen ist die jeweilige An schlussstelle 11 somit den Ventilen 8 der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen 4 vorgeordnet. Hingegen wird über die jeweilige Zuleitung 12 nicht das Wasser 5 zu den Stichleitun gen 7 von anderen Kühleinrichtungen 4 geführt. In Strömungs richtung des Wassers 5 gesehen ist die jeweilige Anschluss stelle 11 somit den Ventilen 8 anderer Gruppen von Kühlein richtungen 4 nicht vorgeordnet. Das jeweilige Druckgefäß 10 definiert somit die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4: Alle Kühleinrichtungen 4, deren Wasser 5 über die jeweilige Anschlussstelle 11 fließt, bilden eine (1) Gruppe von Küh leinrichtungen 4. Alle anderen Kühleinrichtungen 4 gehören nicht zu dieser Gruppe.
Die jeweilige Anschlussstelle 11 für das jeweilige Druckgefäß 10 sollte so nahe an den Ventilen 8 der jeweiligen Gruppe an geordnet sein, wie dies möglich ist. Wenn - siehe in FIG 3 links - die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 nur eine einzige Kühleinrichtung 4 umfasst, sollte die jeweilige An schlussstelle 11 somit so nahe wie möglich am Ventil 8 dieser Kühleinrichtung 4 angeordnet sein. Wenn - siehe in FIG 3 rechts - die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 mehrere Kühleinrichtungen 4 umfasst, sollte die jeweilige Anschluss stelle 11 so nahe wie möglich an einem Verteilerpunkt 13 an geordnet sein, an dem die Zuleitung 12 sich zu den Kühlein richtungen 4 der jeweiligen Gruppe hin erstmals verzweigt.
Entsprechend der Darstellung in FIG 3 umfasst ein Teil der Gruppen von Kühleinrichtungen 4 jeweils nur eine einzige Küh leinrichtung 4. In der Darstellung von FIG 3 ist dies konkret bei den beiden links dargestellten Kühleinrichtungen 4 der Fall. In diesen Fällen ist die jeweilige Zuleitung 12 mit der jeweiligen Stichleitung 7 identisch. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Gruppen von Kühleinrichtungen 4 jeweils mehrere Kühleinrichtungen 4 umfassen. In der Darstellung von FIG 3 ist dies konkret bei den beiden rechts dargestellten Kühleinrichtungen 4 der Fall. In diesen Fällen ist die jewei- lige Zuleitung 12 den jeweiligen Stichleitungen 7 vorgeord net .
Entscheidendes Kriterium für die Anordnung der Druckgefäße 10 ist die Menge an Wasser 5, die sich zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und den jeweiligen Ventilen 8 bzw. - im Falle eines einzigen nachgeordneten Ventils 8 - dem jeweili gen Ventil 8 - befindet. Denn diese Menge an Wasser kann nicht in das entsprechende Druckgefäß 10 umgeleitet werden. Diese Menge muss somit bei einem schnellen Schließen der je weiligen Ventile 8 vor den jeweiligen Ventilen 8 direkt und schnell abgebremst werden. In der Regel ist dies unkritisch, wenn die Abstände der jeweiligen Ventile 8 vom jeweiligen Druckgefäß 10 klein genug ist, beispielsweise 10 m oder weni ger beträgt, insbesondere weniger als 5 m. Dies soll anhand eines Beispiels für ein einzelnes Ventil 8 verdeutlicht wer den .
Man nehme an, die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers 5 in der entsprechenden Stichleitung 7 liege bei 3 m/s. Das jewei lige Ventil 8 werde binnen 0,2 Sekunden vollständig geschlos sen. Dann muss das Wasser 5 binnen 0,2 Sekunden von 3 m/s auf 0 m/s abgebremst werden. Somit ergibt sich eine mittlere Be schleunigung von 15 m/s2, also ungefähr das 1,5-fache der Erdbeschleunigung. Weiterhin ist bekannt, dass eine 10 m hohe Wassersäule einen Druck von 1 bar erzeugt. Gleiches gilt für eine 10 m lange Wassersäule, die mit Erdbeschleunigung abge bremst wird. Man nehmen weiterhin an, der Abstand der jewei ligen Anschlussstelle 11 zum jeweiligen Ventil 8 betrage 5 m. In diesem Fall muss nicht eine 10 m lange Wassersäule mit dem 1,0-fachen der Erdbeschleunigung abgebremst werden, sondern eine 5 m lange Wassersäule mit dem 1,5-fachen der Erdbe schleunigung. Somit erzeugt diese Wassersäule unter den gege benen Betriebsbedingungen beim Abbremsen von 3,0 m/s auf 0 m/s in 0,2 Sekunden einen Druck von 0,75 bar.
Bei einem raschen Schließen eines jeweiligen Ventils 8 würde es ohne die Druckgefäße 10 hingegen zu einem hohen Druckstoß kommen, da in diesem Fall auch das in der Zuleitung 12 flie ßende Wasser 5, soweit es sich in Strömungsrichtung des Was sers 5 gesehen vor der jeweiligen Anschlussstelle 11 befin det, abgebremst werden müsste. Durch die Druckgefäße 10 kön nen derartige Druckstöße jedoch deutlich abgemildert werden, da in diesem Fall das in der jeweiligen Zuleitung 12 fließen de Wasser 5 in das der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtun gen 4 proprietär zugeordnete Druckgefäß 10 umgeleitet wird.
Wie allgemein bekannt, dienen Druckgefäße 10 dazu, den Was serhaushalt zu vergleichmäßigen. Sie sollen daher nach Bedarf zum einen bei einer schnellen Reduzierung des Wasserbedarfs Wasser 5 aus der Zuleitung 12, an die sie angeschlossen sind, aufnehmen können und zum anderen bei einer plötzlichen Erhö hung des Wasserbedarfs Wasser 5 in die Zuleitung 12 zurück speisen können. Damit die Druckgefäße 10 dieses Wasser 5 auf nehmen und zurückspeisen können, sind die Druckgefäße 10 ent sprechend der Darstellung in FIG 3 im Betrieb jeweils teil weise mit Wasser 5 und teilweise mit Luft 14 gefüllt. In der Regel sollte ein Füllgrad F an Wasser 5 (siehe FIG 4) von et wa 50 % angestrebt werden. Gewisse Abweichungen - beispiels weise zwischen 40 % und 60 % - sind jedoch durchaus möglich. Die Druckgefäßes 10 sind also dazu bestimmt, im Betrieb teil weise mit Wasser 5 und teilweise mit Luft 14 gefüllt zu sein.
Um den jeweiligen Füllgrad F einstellen zu können, können die Druckgefäße 10 beispielsweise ein jeweiliges Luftventil 15 aufweisen. Über das jeweilige Luftventil 15 kann dem jeweili gen Druckgefäß 10 Luft 14 zugeführt werden oder Luft 14 aus dem jeweiligen Druckgefäß 10 abgelassen werden. Im einfachs ten Fall ist das jeweilige Luftventil 15 ein manuell betätig tes Rückschlagventil (so wie beispielsweise das Ventil eines Fahrrads oder eines anderen Straßenfahrzeugs mit luftgefüll ten Reifen) . In diesem Fall weist das jeweilige Druckgefäß 10 vorzugsweise eine Füllgradanzeige und/oder eine Druckanzeige auf. Die Füllgradanzeige kann beispielsweise ein einfaches Schauglas sein, die Druckanzeige ein übliches Manometer. Al ternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Luftventil 15 von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) der Kühlstrecke 3 ansteuerbar sein. In diesem Fall ist das jeweilige Luftventil 15 vorzugsweise in zwei Ventilpfade aufgeteilt, wobei einer der beiden Ventilpfade zum Nachfüllen von Luft 14 in das je weilige Druckgefäß 10 mit einer Druckluftversorgung verbunden ist und der andere der beiden Ventilpfade zum Ablassen von Luft 14 aus dem jeweiligen Druckgefäß 10 einen Auslass an die Umgebung aufweist. Weiterhin werden in diesem Fall der jewei lige Füllgrad F und/oder der im jeweiligen Druckgefäß 10 herrschende Druck vorzugsweise messtechnisch erfasst und an die genannte Steuereinrichtung übermittelt.
Durch das jeweilige Druckgefäß 10 wird somit die sich in der jeweiligen Zuleitung 12 bewegende Wassermenge sanft abge bremst. Aufgrund des Umstands, dass die Gruppen von Kühlein richtungen 4 in der Regel relativ klein sind - meist nicht mehr als sechs bis zehn Kühleinrichtungen 4 - können die Druckgefäße 10 weiterhin relativ klein dimensioniert werden. Dies wird nachstehend in Verbindung mit den FIG 4 bis 6 für eine Ausgestaltung erläutert, bei welcher die jeweilige Grup pe von Kühleinrichtungen 4 nur eine einzige Kühleinrichtung 4 umfasst. Die entsprechenden Ausführungen sind jedoch auch an wendbar, wenn die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 mehrere Kühleinrichtungen 4 umfasst. In diesem Fall müssen die nachfolgenden Ausführungen dahingehend modifiziert wer den, dass von einer einheitlichen Ansteuerung der Ventile 8 der jeweiligen Gruppe ausgegangen wird.
Wenn das jeweilige Ventil 8 vollständig geöffnet ist, fließt in der jeweiligen Zuleitung 12 - die im Fall einer Gruppe mit einer einzigen Kühleinrichtung 4 mit der Stichleitung 7 iden tisch ist - ein jeweiliger Volumenstrom V an Wasser 5, bei spielsweise 100 Liter pro Sekunde. Dieser Zustand ist in FIG 5 links dargestellt. Der Füllgrad F liegt entsprechend der Darstellung in FIG 4 zunächst bei etwa 50 %. Das jeweilige Druckgefäß 10 ist also zu in etwa gleichen Teilen mit Wasser 5 und Luft 14 gefüllt. Zu einem Zeitpunkt tO wird das entsprechende Ventil 8 von der vollständig geöffneten in die vollständig geschlossene Stel lung überführt. Das Überführen von der vollständig geöffneten in die vollständig geschlossene Stellung erfolgt so schnell wie möglich, beispielsweise in einer Zeit von 0,1 Sekunden oder 0,2 Sekunden. Um die Dimensionierung des jeweiligen Druckgefäßes 10 besser erläutern zu können, wird nachfolgend angenommen, dass das Schließen des entsprechenden Ventils 8 völlig abrupt erfolgt, die zum Schließen benötigte Zeitspanne als solche also vernachlässigt werden kann.
Wäre das jeweilige Druckgefäß 10 nicht vorhanden, träte mit dem Schließen des jeweiligen Ventils 8 ein hoher Druckstoß auf, da der in der jeweiligen Zuleitung 12 fließende jeweili ge Volumenstrom V abrupt auf Null abgesenkt werden müsste. Aufgrund des jeweiligen Druckgefäßes 10 kann der jeweilige Volumenstrom V jedoch in das jeweilige Druckgefäß 10 umge lenkt werden. Dadurch wird das jeweilige Druckgefäß 10 über seinen vorherigen Füllgrad F hinaus weiter gefüllt. Durch das Füllen des jeweiligen Druckgefäßes 10 wird die im jeweiligen Druckgefäß befindliche Luft 14 jedoch komprimiert, so dass sich der dortige Luftdruck erhöht. Der erhöhte Luftdruck setzt dem weiteren Zuführen von Wasser 5 in das jeweilige Druckgefäß einen steigenden Widerstand entgegen. Der jeweili ge Füllgrades F steigt daher ab dem Zeitpunkt tO zwar zu nächst an, erreicht dann aber ein Maximum und sinkt danach wieder. Gegebenenfalls kann eine geringfügige, meist deutlich gedämpfte Oszillation auftreten. Dies ist aufgrund des Vor zeichenwechsels des Volumenstroms am besten in FIG 5 erkenn bar. Das Maximum des Füllgrades F wird meist innerhalb 1 Se kunde erreicht, manchmal sogar schon in einer geringeren Zeit von beispielsweise nur 0,5 Sekunden.
Zum Zeitpunkt tO selbst, also zu Beginn des Abbremsens, muss entsprechend der Darstellung in FIG 4 der gesamte zuvor flie ßende jeweilige Volumenstrom V aufgenommen werden. Würde der jeweilige Volumenstrom V unverändert beibehalten, wäre ent sprechend der Darstellung in FIG 4 das jeweilige Druckgefäß 10, gerechnet ab dem Zeitpunkt tO, beispielsweise nach 0,5 Sekunden vollständig gefüllt. In 0,5 Sekunden würden somit 50 % des Volumens des jeweiligen Druckgefäßes 10 in das jeweili ge Druckgefäß 10 fließen. Demzufolge würden in 1 Sekunde 100 % des Volumens des jeweiligen Druckgefäßes 10 in das jeweili ge Druckgefäß 10 fließen. Gemäß der Darstellung in FIG 4 liegt somit ein Quotient des jeweiligen Gefäßvolumens (Ein heit: Liter oder Kubikmeter) und des jeweiligen Volumenstroms V (Einheit: Liter/Sekunde oder Kubikmeter/Sekunde) bei 1 Se kunde. Es sind zwar gewisse Abweichungen von diesem Wert (1 Sekunde) möglich. Vorzugsweise sollte der genannte Quotient jedoch im Bereich zwischen 0,2 Sekunden und 2,0 Sekunden lie gen. In der Praxis entspricht dies für eine einzelne Kühlein richtung 4 einem Volumen zwischen 20 1 und 200 1, meist im Bereich zwischen 50 1 und 125 1, insbesondere etwa 100 1. Um fasst die Gruppe mehrere Kühleinrichtungen 4, müssen die ge nannten Volumenwerte entsprechend skaliert werden.
Aufgrund des Widerstands, den - gerechnet ab der jeweiligen Anschlussstelle 11 - die jeweilige Stichleitung 7 und die je weilige Kühleinrichtung 4 aufweisen, herrscht in dem Zustand, von dem in den FIG 4 und 5 zunächst ausgegangen wird - wenn also das entsprechende Ventil 8 sich in der vollständig ge öffneten Stellung befindet -, im Bereich der jeweiligen An schlussstelle 11 ein jeweiliger Leitungsdruck pO. Der aktuel le jeweilige Leitungsdruck p weist also den Wert pO auf. Dies ist in FIG 6 links dargestellt. Da vor dem Zeitpunkt tO ein Gleichgewichtszustand herrscht, steht die Luft 14 im jeweili gen Druckgefäß 10 ebenfalls unter dem Druck pO. Zu dem Zeit punkt tO, also zum Zeitpunkt des Schließens des jeweiligen Ventils 8, muss zunächst der in der jeweiligen Zuleitung 12 fließende jeweilige Volumenstrom V vollständig in das jewei lige Druckgefäß 10 umgelenkt werden. Der Volumenstrom V durch die Zuleitung 12, gemessen an der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dargestellt in FIG 5, ruft auf seinem Weg von der je weiligen Anschlussstelle 11 zum jeweiligen Druckgefäß 10 ei nen Druckabfall dr an einem jeweiligen Strömungswiderstand 16 hervor, der zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dem jeweiligen Druckgefäß 10 angeordnet ist. Der Druckabfall dr ist vorzugsweise in etwa halb so groß wie der jeweilige Leitungsdruck pO. Demzufolge muss der jeweilige Leitungsdruck p abrupt auf einen Wert ansteigen, der in etwa dem 1,4-fachen bis 1,6-fachen des Wertes pO entspricht, also in etwa dem 1,5-fachen. In absoluten Werten liegt der Druckabfall dr in der Praxis meist in der Größenordnung von 1 bar. Danach sinkt der jeweilige Leitungsdruck p wieder ab.
Der jeweilige Strömungswiderstand 16 kann im Ergebnis durch entsprechende Dimensionierung der jeweiligen Verbindungslei tung zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dem je weiligen Druckgefäß 10 eingestellt werden, insbesondere durch die Dimensionierung des Querschnitts der gesamten jeweiligen Verbindungsleitung oder des Querschnitts eines Abschnitts der jeweiligen Verbindungsleitung. Durch geeignete Dimensionie rung des Strömungswiderstands 16 wird insbesondere eine
Schwingungsneigung unterdrückt und gedämpft.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere können Druckschläge vermieden werden, obwohl die Ventile 8 sehr schnell (mit Schaltzeiten weit unter 1 s) geschaltet werden. Der Einfluss der Druckgefäße 10 auf die den Kühlein richtungen 4 tatsächlich zugeführten Wassermengen lässt sich mit einem entsprechenden Modell der Kühlstrecke 3 berücksich tigen oder über eine Basisautomatisierung der Kühlstrecke 3 einfach ausgleichen. Durch die Druckgefäße 10 werden weiter hin innerhalb des fluidtechnischen Systems (bestehend aus der Versorgungsleitung 6, den Zuleitungen 12 und den Stichleitun gen 7) Druckschwingungen vermindert. Die Regelung von Pumpen, welche das Wasser 5 fördern, wird dadurch vereinfacht. Dies gilt insbesondere dann, wenn Druckmessungen zur Regelung der Pumpen herangezogen werden. Weiterhin werden auch Druckein brüche beim Zuschalten von Ventilen 8 verringert, da in die sem Fall Wasser 5 aus den Druckgefäßen 10 in die entsprechen den Zuleitungen 12 eingespeist wird. Die Ausgestaltung der Antriebe 9 als elektrische Antriebe ermöglicht auf einfache Weise eine zuverlässige und schnelle Ansteuerung der Ventile
8.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen.
Bezugszeichenliste
1 Walzgut
2 Walzgerüst
3 Kühlstrecke
4 Kühleinrichtungen
5 Wasser
6 Versorgungsleitung
7 Stichleitungen
8 Ventile
9 elektrische Antriebe
10 Druckgefäße
11 Anschlussstellen 12 Zuleitungen
13 Verteilerpunkt
14 Luft
15 Luftventile
16 Strömungswiderstand
F Füllgrad
p, pO Leitungsdruck tO Zeitpunkt
V Volumenstrom
x Transportrichtung y Breitenrichtung dr Druckabfall

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts (1),
- wobei die Vorrichtung mehrere Kühleinrichtungen (4) auf weist, denen über eine jeweilige Stichleitung (7) Wasser (5) zugeführt wird und mittels derer das Wasser (5) auf das Walzgut (1) aufgebracht wird,
- wobei in den Stichleitungen (7) jeweils ein Ventil (8) an geordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung (7) durchfließende Wasserstrom eingestellt wird,
- wobei den Ventilen (8) jeweils ein Antrieb (9) zugeordnet ist, über den das jeweilige Ventil (8) angesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass die Kühleinrichtungen (4) mehrere Gruppen bilden, de nen jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß (10) zugeord net ist,
- dass das jeweilige Druckgefäß (10) an einer jeweiligen An schlussstelle (11) an eine jeweilige Zuleitung (12) ange schlossen ist, über die das Wasser (5) den Stichleitungen (7) der Kühleinrichtungen (4) der entsprechenden Gruppe zu geführt wird, so dass in Strömungsrichtung des Wassers (5) gesehen die jeweilige Anschlussstelle (11) den Ventilen (8) der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen (4) vorgeordnet ist .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zumindest ein Teil der Gruppen von Kühleinrichtungen (4) jeweils nur eine einzige Kühleinrichtung (4) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Antriebe (9) als elektrische Antriebe ausgebildet sind .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrischen Antriebe als Schrittmotoren ausgebildet sind .
5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass das einer jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen (4) proprietär zugeordnete Druckgefäß (10) ein Gefäßvolumen aufweist, und
- dass das Gefäßvolumen zwischen n x 20 1 und n x 200 1
liegt, wobei n die Anzahl an Kühleinrichtungen (4) der je weiligen Gruppe ist.
6. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zwischen der jeweiligen Anschlussstelle (11) und dem je weiligen Druckgefäß (10) ein jeweiliger Strömungswiderstand (16) angeordnet ist.
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