DE69103100T2

DE69103100T2 - Kühlsystem zum Kühlen eines bewegten Metallbandes.

Info

Publication number: DE69103100T2
Application number: DE69103100T
Authority: DE
Inventors: Philip Anthony Bond; Ditzhuijzen Gustaaf Adelbe Van
Original assignee: Hoogovens Groep BV
Current assignee: Tata Steel Ijmuiden BV
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: CA2045442C; US5186018A; EP0464890A1; EP0464890B1; ES2057737T3; NL9001462A; AU7923491A; CA2045442A1; DE69103100D1; AU643530B2; ATE109037T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem zum Kühlen eines Metallbandes, das sich im wesentlichen horizontal entlang eines Rollenförderers z.B. in einer Stahlwerksanlage bewegt. Das Kühlsystem weist Wasserbehälter auf, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Rollen des Förderers befinden, wobei jeder Wasserbehälter nach oben gerichtete Auslaßkanäle hat, die sich parallel zueinander und durch einen einheitlichen Abstand voneinander getrennt erstrecken. Die Erfindung bezieht sich ebenso auf einen wasserbehälter zum Gebrauch in einein derartigen Kühlsystem.
Ein Kühlsystem und ein Wasserbehälter gemäß den Oberbegriffsteilen der Ansprüche 1 und 5 wird jeweils in der JP-A-60-43434 erläutert.
Ein wie oben beschriebenes Kühlsystem ist aus der NL-A-145 782 bekannt, in dem Figur 3 zeigt, daß die Auslaßkanäle mit einer Abweichung von der Horizontalen verlaufen. Nachdem diese Veröffentlichung die Richtung, in der sich das Band bewegt, nicht angibt, ist jedoch die Bedeutung der Schräge der Auslaßkanäle nicht klar. Ein durch Angestellte des Patentinhabers verfaßter Artikel im "Iron and Steel Engineer", Seite 84, März 1971, Figur 6 zeigt, daß die Schräge der Auslaßkanäle in der Richtung des Metallbandes sein soll, so daß austretendes Wasser ebenso eine Bewegungskomponente in der Bewegungsrichtung des Bandes hat. Diese Schrägenrichtung der Auslaßkanäle wird ebenso in allen den gegenwärtig durch den Patentinhaber und seinen Rechtsnachfolgern gebauten Anlagen als auch in Zeichnungen und Berichten des Patentinhabers gefunden, die nur intern erhältlich sind.
Die Erwünschtheit einer derartigen Schräge war aus Gründen des Kühleffekts, den sie der nachfolgenden Rolle im Rollenförderer vermitteln kann allgemein anerkannt, und weiterhin, weil gedacht wurde, daß der Impuls in der Bewegungsrichtung des Bandes gerichteten Wasserstrahlen einen maximalen Effekt für den intensiven Kontakt von Fluid und Bandoberfläche erreichte.
Jedoch hat ein neues Verständnis zu einer weiteren Ausgestaltung des Kühlsystems geführt. Es ist herausgefunden worden, daß die Bewegung des Fluids in dem eingeschränkten Freiraum zwischen Rollen, Wasserbehälter und sich bewegendem Band teilweise wegen der hohen Geschwindigkeit der Rollen und des Bandes extrem komplex ist, und es ist ebenso möglich, daß die großen Temperaturdifferenzen zwischen Band und Wasserstrahl eine Rolle spielen können. Es ist herausgefunden worden, daß ein Wasserfilm existiert, der nicht leicht durchdringbar ist und der auf der Unterseite des Bandes eine inkonsistente Dicke hat. Dieser Film ist nicht einfach regulierbar und führt zu einem ebenso inkonsistenten und folglich unerwünschten oder nicht-regulierbarem Kühleffekt.
Es muß angenommen werden, daß der Wasserfilm auf der Unterseite des Bandes infolge der beschriebenen komplexen Wasserbewegung, die gleichzeitig teilweise eine Zerstäubung bewirkt, eine geringere Dicke hat, nachdem das Band die vorhergehende Rolle verlassen hat, als wenn es auf die nächste Rolle aufläuft.
Dieses neue Verständnis führte zu der unten beschriebenen Erfindung, und Experimente haben gezeigt, daß die Neuausgestaltung der Auslaßkanäle überraschenderweise zu einem besseren Kühleffekt führt.
Anderer anzuführender Stand der Technik beinhaltet die GB-A-1 568 483, in der Wasserbehälter komprimierte Luftkammern haben, um das Wasser als nicht-laminare Strahlen anzutreiben. An der Unterseite des Bandes sind die Strahlen bezüglich der Bandbewegungsrichtung sowohl nach vorne als auch nach hinten geneigt. Es wird keine Angabe über die Kühlung der Rollen des Förderers durch das Wasser von den Strahlen gemacht.
Die JP-A-60-43434 offenbart ein Kühlsystem für eine dicke Stahl-Platte (kein Band), das Düsen hat, um Kühlflüssigkeit auf beide Oberflächen der Platte in der Richtung nach hinten zu richten.
Gasdüsen verhindern eine Verteilung der Kühlflüssigkeit in der Vorwärtsrichtung. Die FR-A-1 471 847 offenbart ein weiteres System zum Kühlen einer Stahlplatte oder einer Bramme, in dem Kühlflüssigkeitsöffnungen sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsrichtung gerichtet sind. Die FR-A-12 552 448 zeigt in Figur 16 ein ähnliches System, das sowohl auf eine Platte als auch auf eine Tafel anwendbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem für ein bewegtes Metallband bereitzustellen, das eine verbesserte Kühlung des Metallbandes, insbesondere eine gleichförmigere und besser regulierbare Kühlung bereitstellt. Die Erfindung basiert auf dem neuenoben beschriebenen Verständnis.
In einem Kühlsystem, das die Erfindung verkörpert, sind die Auslaßkanäle alle so geformt und ausgerichtet, daß dem Kühlwasser eine Richtungskomponente gegeben wird, die zu der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzt ist, und dadurch, daß jeder Wasserbehälter derart geformt ist und sich so bezüglich der in der Bewegungsrichtung des Bandes gesehen vorhergehenden Rolle befindet, daß während des Betriebs diese vorhergehende Rolle durch den Wasserbehälter gekühlt wird, der sich direkt nach ihr befindet. Diese Kühlung der vorhergehenden Rolle kann dann auch stattfinden, wenn eine Kühlung des Bandes nicht benötigt wird und es gibt nur einen minimalen Kühlwasserfluß aus dem Wasserbehälter, der auch ausreicht, um eine Verunreinigung der Ausflußkanäle zu verhindern.
Die Orientierung der Auslaßkanäle gemäß der Erfindung kann nun eine ausgezeichnete und vor allem regulierbare Kühlung bewirken, weil der unregelmäßige Wasserfilm, der durch die Geschwindigkeit des Bandes gebildet wird, effektiv durchbrochen wird. Ein bedeutender Teil des versprühten Wassers fließt auf die vorhergehende Rolle zurück. Dies hat den Effekt der Kühlung dieser Rolle.
Es ist als wichtig für diese Rolle herausgefunden worden, daß die Kühlung regelmäßig über die gesamte Länge der Rolle erfolgt, weil unregelmäßig gekühlte Rollen ansonsten eine unregelmäßigere Temperaturverteilung über die Breite und die Länge des Metallbandes verursachen können. Es ist herausgefunden worden, daß es möglich ist, eine merkliche Verbesserung in der Gleichförmigkeit der Kühlung über die Breite des Bandes zu erreichen, indem die obere Oberfläche der Wasserbehälter geeignet geformt wird.
Gemäß der Erfindung hat der Wasserbehälter folglich eine obere Oberfläche, in der sich Ausgangsmündungen der Wasserkanäle befinden, wobei die Oberfläche in der zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes entgegengesetzten Richtung nach unten zu einer Tropfkante abfällt, die sich nahe bei und über der Oberfläche der besagten nächsten vorhergehenden Rolle befindet. Wasser, das diese obere Oberfläche hinabfließt, fällt über die Tropfkante auf besagte nächste vorhergehende Rolle. Weiterhin hat der Wasserbehälter vorzugsweise im Querschnitt parallel zur Bewegungsrichtung des Metallbandes gesehen angrenzend an besagte Tropfkante eine unterhöhlte Form, so daß die Tropfkante das äußerste Ende eines Vorsprungs des besagten Wasserbehälters ist. Der Vorsprung kann in seiner unteren Oberfläche in der Nähe der Tropfkante eine Rinne haben.
Auf diese Weise sammelt sich praktisch das gesamte von dem Band herunterfallende Wasser auf der oberen Oberfläche des Wasserbehälters und fließt von dort über die Tropfkante auf die vorhergehende Rolle. Die Tropfkante verteilt den Wasserfluß gleichmäßig über die Breite der Rolle. Die regelmäßige und kontrollierte Freisetzung des Tropfwassers wird insbesondere dadurch verbessert, daß die Rinne in der unteren Oberfläche des Vorsprungs vorgesehen wird. Die obere Oberfläche des Wasserbehälters erstreckt sich vorzugsweise wenigstens von den Auslaßmündungen der Auslaßkanäle bis nahe zu der Oberfläche der nächsten vorhergehenden Rolle.
Die Erfindung ist besonders auf den Fall anwendbar, in dem Kühlung nur durch das Werfen von Wasser auf die Unterseite des Bandes bewirkt wird. Weiterhin kann die Erfindung einen laminaren Fluß des Wassers von dem Wasserbehälter und folglich, verglichen mit düsenartigen Vorrichtungen, einen relativ niedrigen Wasserdruck, z.B. ungefähr 2 bar nutzbar machen. Aus diesem Grund sind die Auslaßkanäle vorzugsweise gerade, haben eine zylindrische Form und haben eine Länge, die mindestens ihrem doppelten Durchmesser entspricht, so daß in dem Kanal ein gerader laminarer Fluß des Kühlwassers geschaffen wird.
Die Erfindung wird weiterhin in einem zum Gebrauch in dem erfindungsgemäßen Kühlsystem geeigneten Wasserbehälter verkörpert.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die einzige Zeichnung veranschaulicht werden, die mittels eines nicht-einschränkenden Beispiels ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Figur 1 zeigt in der Seitenansicht ein Teilstück eines Rollenförderers, der mit einem Kühlsystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist.
Figur 2 zeigt den Wasserbehälter aus Figur 1 in einer vergrößerten Querschnittsansicht.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht von drei Rollen (1, 2, 3), die einen Teil eines Auslaufrollenförderers für heiße Stahlbänder bilden, der in herkömmlicher Weise aus vielen weiteren solcher Rollen bestehen kann. Die Rollen sind dafür geeignet und dafür ausgelegt, einen Metallstreifen (11) zu bewegen, der von einer Rollenanordnung auf der linken Seite, die zu der bekannten Art zählt und deshalb nicht in der Zeichnung gezeigt ist, in der Förderrichtung ankommt, die durch einen Pfeil A angegeben ist. Das Band bewegt sich nach der Kühlung in der Richtung einer Aufwickelanlage auf der rechten Seite, die ebenso bekannt ist und nicht in der Zeichnung gezeigt wird. Der Umfang jeder Rolle (1, 2, 3) wird durch eine unterbrochene Linie angezeigt. Figur 1 zeigt auch Seitenführungen (12) für das Band.
Ein Wasserbehälter (4) befindet sich zwischen jedem angrenzenden Paar der Rollen. Jeder Wasserbehälter (4) ist mit einem Zuflußrohr (5) zur Zufuhr von Kühlwasser versehen (siehe ebenso Figur 2). In dem Teil des Zuflußrohres (5) im Inneren des Wasserbehälters (4) sind Löcher vorgesehen, die es dem Kühlwasser erlauben, in den Wasserbehälter (4) auszufließen. Der Wasserbehälter (4) ist weiterhin mit einer großen Anzahl von Auslaßkanälen (6) zum Versprühen von Kühlwasser in einer durch die Kanäle (6) vorbestimmten Richtung auf das Band (11) zu versehen. Die Wasserbehälter (4) sind so zwischen den Rollen (1, 2, 3) angeordnet, daß die horizontale Richtungskomponente des Kühlwassers entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Bandes (11) ist, Die Kanäle (6) jedes Wasserbehälters (4) sind parallel und mit einem einheitlichen Abstand voneinander getrennt über die Breite des Bandes angeordnet. Ihre Achsen liegen in einer gemeinsamen Ebene. Jeder Kanal (6) hat eine zylindrische Form und ist gerade. Sein Durchmesser ist ungefähr gleich einem Sechstel seiner Länge, so daß am Ausgangsende ein gerader laminarer Fluß des Wassers erreicht wird.
Weiterhin ist jeder Wasserbehälter (4) in der Bewegungsrichtung des Bandes derart nahe neben der vorhergehenden Rolle (1, 2 oder 3) angeordnet, daß während des Betriebs diese vorhergehende Rolle (1, 2 oder 3) durch das Wasser von dem Wasserbehälter (4) gekühlt wird, der sich direkt nach ihr befindet.
Figur 2 zeigt, daß sich die flache obere Oberfläche (7) des Wasserbehälters (4) in der Bewegungsrichtung des Bandes gesehen nach hinten abfallend bis nahe zu der Oberfläche und über die Mitte der nächsten vorhergehenden Rolle erstreckt. Diese obere Oberfläche (7) geht über eine Tropfkante (8) in die Hinterfläche (9) des Wasserbehälters (4) über. Die Hinterfläche (9) ist unterschnitten oder zurückgehend, so daß die Tropfkante (8) das äußerste Ende eines rückwärtigen Vorsprunges des Behälters ist, die sich über dem hohlen, wasserbeinhaltenden Bereich des Behälters (4) befindet. Wasser, das aus dem Wasserbehälter (4) ausgeworfen wird und von dem Band (11) zurückfällt, wird folglich durch die Oberfläche (7) gesammelt und über die Tropfkante (8) auf die Rolle geleitet. Um zu unterstützen, daß das Wasser in einer kontrollierten und einheitlichen Weise auf die Rolle freigegeben wird, ist der Wasserbehälter (4) ebenso mit einer Tropfrinne (10) an der Unterseite dieses Vorsprungs versehen. Die Tropfkante (8) ist mit einem Abstand von den Auslaßmündungen der Kanäle (6) getrennt angeordnet, der größer ist als der fünffache Durchmesser der Kanäle (6). Dies stellt eine geeignete Breite der Oberfläche (7) sicher, um das zurückfallende Wasser zu sammeln.

Claims

1. Kühlsystem zum Kühlen eines Metallbandes, das sich horizontal entlang eines Rollenförderers bewegt, das eine Vielzahl von Wasserbehältern (4) hat, die zwischen den Rollen (1, 2, 3) des Rollenförderers angeordnet sind und die alle nach oben gerichtete Auslaßkanäle (6) haben, von denen Kühlwasser auf die Unterseite des Metallbandes geworfen wird, wobei besagte Kanäle (6) parallel zueinander sind und über die Breite des Bandes einen einheitlichen Abstand haben, wobei besagte Auslaßkanäle (6) alle so geformt und ausgerichtet sind, daß sie das Kühlwasser mit einer zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes entgegengesetzten Bewegungskomponente auswerfen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wasserbehälter eine obere Oberfläche (7) hat, in der sich Ausgangsmündungen der besagten Auslaßkanäle (6) befinden, wobei die Oberfläche (7) in der zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes entgegengesetzten Richtung nach unten zu einer Tropfkante (8) abfällt, die sich nahe bei und über der Oberfläche der besagten nächsten vorhergehenden Rolle befindet, so daß Wasser, das über besagte Oberfläche (7) nach unten fließt, über besagte Tropfkante (8) auf besagte nächste vorhergehende Rolle (1, 2, 3) fällt, so daß während des Betriebs das von jedem Wasserbehälter ausgeworfene Wasser ebenso die nächste vorhergehende Rolle kühlt, wobei die Tropfkante (8) so ausgebildet ist, daß der Wasserfluß einheitlich über die Breite der Rolle verteilt wird.

2. Kühlsystem gemäß Anspruch 1,

bei dem besagter Wasserbehälter (4) im Querschnitt parallel zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes gesehen angrenzend an besagte Tropfkante (8) eine unterhöhlte Form hat, so daß besagte Tropfkante (8) das äußerste Ende eines Vorsprungs des besagten Wasserbehälters ist.

3. Kühlsystem gemäß Anspruch 2,

bei dem besagter Vorsprung in der Nähe der besagten Tropfkante (8) in seiner unteren Oberfläche eine Rinne (10) hat.

4. Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem besagte Auslaßkanäle (6) gerade sind und eine zylindrische Form haben und eine Länge haben, die mindestens ihrem doppelten Durchmesser entspricht, so daß in dem Kanal ein gerader laminarer Fluß des Kühlwassers geschaffen wird.

5. Ein Wasserbehälter (4) für ein Kühlsystem zum Kühlen eines Metallbandes, das sich horizontal entlang eines Rollenförderers bewegt, wobei besagter Wasserbehälter (4) zum Anbringen zwischen zwei benachbarten Rollen des besagten Förderers geeignet ist und eine Vielzahl von nach oben gerichteten Auslaßkanälen (6) hat, um Wasser auf die Unterseite des Hetallbandes zu werfen, wobei besagte Kanäle (6) parallel zueinander sind und über die Breite des Bandes einen einheitlichen Abstand haben, wobei alle besagten Kanäle (6) derart geformt und ausgerichtet sind, daß das Kühlwasser mit einer zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes entgegengesetzten Bewegungskomponente ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter (4) eine obere Oberfläche (7) hat, in der besagte Auslaßkanäle ihre Ausgangsmündungen haben, wobei die obere Oberfläche iin Gebrauch der Vorrichtung nach unten in der zu der Bewegungsrichtung des Metallbandes entgegengesetzten Richtung abfällt und bei einer Tropfkante (8) endet, die mit einem Abs-and von den besagten Auslaßmündungen der Auslaßkanäle (6) angeordnet ist, der wenigstens dem fünffachen Durchmesser der Auslaßkanäle entspricht, wobei die Tropfkante (8) derart ausgebildet ist, daß der Wasserfluß davon im Gebrauch einheitlich über die Breite verteilt wird.