DE3523829C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Kühl­ wasserstroms in einer Einrichtung zum Erzeugen eines Kühlwas­ servorhangs zum Kühlen warmen flachgewalzten Walzgutes, mit Kühlwasserzuführungen, die in einer Wasserkammer münden und mit einer Kammer zur Erzeugung des Wasservorhangs mit einer quer zur Bewegungsrichtung des Walzgutes angeordneten Schlitz­ düse, die in Längsrichtung durch Führungswandungen begrenzt ist, die gegen die Düsenöffnung konvergieren.

Eine solche Vorrichtung ist bekanntgeworden durch die DE-AS 22 35 063, in der der Querschnitt der Schlitzdüse durch ein senkrecht bewegliches Element steuerbar ist, wobei zwei Vor­ hänge abgegeben werden und das Wasser wird dabei zentral aus einer Kammer zugeführt.

Eine laminare Ausströmung ist mit dieser Bauart nicht möglich. Im allgemeinen sind Vorrichtungen zum Kühlen solchen Walzgu­ tes bekannt, die das Kühlwasser in Strahlen liefern, deren Breite begrenzt, verglichen mit der des Kühlbetts, ist. Es handelt sich meist um Strahlen kleinen zylindrischen Quer­ schnitts, deren Kühlwirkungsgrad begrenzt ist, und die Rege­ lung ist im allgemeinen nur als "voll ein" oder "voll aus" möglich.

Die obengenannte DE-AS gehört zur zweiten Gruppe, die Wasser in Form eines dünnen Vorhangs quer über das Kühlbett liefert; obwohl als laminar bezeichnet, sind die Strahlen doch, wenn auch gering, turbulent; der Kühlwirkungsgrad ist zwar ausge­ zeichnet; die gelieferte Wassermenge kann aber nicht in ein­ facher und wirksamer Weise über die Breite des Kühlbetts ge­ steuert werden.

Bei flachem Walzgut, insbesondere bei Platten und Bändern, wird aber die genaue Temperaturkontrolle der Temperaturab­ nahme sowohl längs wie quer über die Breite des Bettes immer wichtiger, um die notwendige Gleichförmigkeit der Kühlung und somit der Homogenität und Flachheit des Gutes sicherzustellen:

Dadurch werden teure Vorgänge beim Nachwalzen, der Wärmebe­ handlung sowie mechanische Behandlungsvorgänge wie z. B. Glät­ ten, eliminiert oder wenigstens stark vermindert.

Die differenzielle Kühlung ist von besonderer Wichtigkeit im Falle von Platten, wo die Bildung ungleichmäßiger Temperatu­ ren leicht ein besonderes Gewicht, im wesentlichen aufgrund des ungünstigen Flächen-Volumenverhältnisses des Werkstücks erreicht, was zu einer schnelleren Kühlung der Kanten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, wirk­ same, kontinuierliche Veränderung in der Größe der Kühlung über die Breite des Walzgutes sicherzustellen: Ein breiter Regelbereich der Wasserströmung nicht nur im Absolutwert, son­ dern auch längs der gesamten Länge der Düsen soll möglich wer­ den.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art überraschend durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1. Der Wasserstrahl tritt praktisch in Form eines langen, sehr dünnen Blattes geringer Turbulenz auf Platte oder Band aus. Wichtig ist, daß die Wasserstrahlerzeugerkam­ mer von der Wasserkammer getrennt ist, und daß die Trennung durch Wandungen erfolgt, die gegen die Schlitzdüse konvergie­ ren. Die in Querrichtung relativ große Anzahl kleinerer Kam­ mern, die durch die Umlenkbleche unterteilt sind, schafft die­ se Voraussetzungen.

Vorzugsweise enden diese Unterteiler- oder Umlenkbleche kurz vor der äußeren Schlitzkante. So steht jede der kleineren Was­ servorhangerzeugerkammern in Verbindung mit Einrichtungen zur Wasserzuführung über wenigstens eine vollständig mit Strömungs­ variator ausgestatteter Einrichtung.

Jede der Kammern liefert so ihren eigenen Wasserstrahl (Was­ serblatt), und zwar in einer Strömungsbeaufschlagung, die für die gewünschte Kühlung erforderlich ist. Benachbarte Wasser­ strahlen kommen wieder innerhalb der Einrichtung unter einem gewissen Abstand von der Schlitzdüse zusammen, so daß eine Trennung der verschiedenen Ströme derart vermieden wird, daß der Endteil der gegen den Schlitz konvergierenden Wandungen die Strömung linear werden läßt. Ein einziger Strahl mit un­ terschiedlichen Strömungsdurchsätzen über die Breite des Kühl­ bettes wird so möglich. Es wird so eine Modifizierung der ge­ lieferten Wassermenge gegen die zu kühlenden Platten, und zwar mittels eines fast nicht-turbulenten Strahl begrenzter Dicke ermöglicht; die Modifizierung der Strahlintensität er­ folgt quer über die zu kühlende Platte; es wird sichergestellt, daß keinerlei Temperaturinhomogenität quer über die Platte sich einstellt; eine gleichförmige Struktur wird erhalten.

Die Wasserstrahllieferkammer ist also in Querrichtung in ei­ ne Anzahl kleinerer Kammern unterteilt, die jede über ihre eigene verstellbare Wasserzuführung, sei es innerhalb oder (wenn besondere Anforderungen an die Strömungsvariatoren (Ventile) gestellt werden) außerhalb, verfügt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigt in

Fig. 1 eine teilgeschnittene, perspektivische Darstellung einer verbesserten Vorrich­ tung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch Fig. 1;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch Fig. 1 längs der Ebene A-A der Fig. 2; und

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt einer sich von Fig. 1 unterscheidenden Vorrichtung, die jedoch auf dem gleichen Prinzip beruht.

Nach den Fig. 1 bis 3 besteht die Vorrichtung nach der Erfin­ dung aus einem äußeren Gehäusemantel 1 länglicher Gestalt, das an beiden Enden durch Stirnwandungen 2 und 3 geschlossen ist. Die Stirn­ wandung 3 verfügt über Kanäle 4 und 5 für die Zuführung von Wasser gegen die Innenseite der Vorrichtung, nämlich an die Wasserkammern 6 und 7; das Wasser wird der Vorrichtung über die Sammelleitung 8 zugeleitet und an die Wasserkammern 6 und 7 über den Verteiler 9 und die Rohre 10 und 11 verteilt, die jeweils mit den Kanälen 5 und 4 verbunden sind.

Die Wasserkammern 6 und 7 werden gebildet durch die inneren Führungswandungen 12 bzw. 13, die an den Wandungen des Gehäu­ semantels 1 fest sind sowie den Stirnwandungen 2 und 3 und dem die Führungswandungen 12 und 13 überspannenden Bogenstück des Gehäusemantels 1. Die inneren Führungswandungen 12 und 13 bil­ den innen andererseits eine Kammer 15, die ebenfalls durch Teil der Gehäusewandung 1 begrenzt ist und nach außen über ei­ ne Öffnung (Schlitzdüse) 16 offen ist, die in Längsrichtung über die Vorrichtung durchläuft und durch die Lippen der Füh­ rungswandungen 12 und 13 gebildet ist.

Die Kammer 15 ist in Querrichtung durch eine Anzahl von Leitblechen 17 unterteilt, die eine Anzahl kleinerer Teilkammern 18 getrennt voneinander bilden und miteinander nicht bis auf eine kleine Entfernung von der Schlitzdüse 16 in Verbindung stehen; tatsächlich enden die Leitbleche 17 innerhalb der Kammer 15 ein kurzes Stück vor der Schlitzdüse 16 in einer sich verjüngenden Kante 17′ (siehe Fig. 3).

Führungswandungen 12 und 13 verfügen über eine Anzahl von Zulaufeinrichtungen 14, die die Wasserkammern 6 und 7 in Verbindung mit der Kammer 15 setzen, so daß jede der kleineren innerhalb der Kammer 15 durch die Leitbleche 17 erzeugten Kammern 18 in Verbindung mit den Wasserkammern 6 und 7 steht.

Zulaufeinrichtungen 14 sind mit bekannten Einrichtungen ausgestattet, um die Größe der Öffnungen zu verändern, so daß sie in die Lage versetzt sind, die Kühlwasserströmung zu verändern, die aus den Wasserkammern 6 und 7 in die kleineren Teilkammern 18 tritt.

Im Betrieb füllt das aus der Sammelleitung 8 zugeführte und auf die Wasserkammern 6 und 7 mittels eines Verteilers 9 und Rohren 10 und 11 verteilte Wasser diese Kammern und strömt von diesen über die Zulaufeinrichtungen 14, um die kleineren Teilkammern 18 zu füllen. Hier ist die Turbulenz erheblich vermindert, im Extremfall wird die Strömung laminar aufgrund der Gestalt und den Propor­ tionen der Abmessungen der Führungswandungen 12 und 13 und der kleineren Teilkammern 18. Das Wasser strömt dann durch die Schlitzdüse 16 gegen die zu kühlende Platte.

Die Leitbleche 17 enden in einer verjüngten Kante 17′ ein kurzes Stück vor der Schlitzdüse 16, so daß die verschiedenen, von den einzelnen kleineren Teilkammern 18 gelieferten Ströme sich vereinigen und ein einziges kontinuierliches sogenanntes "Wasserblatt" bilden, dessen Dicke sehr klein verglichen mit seiner Länge und dessen Turbulenz sehr gering ist.

Die beschriebene Konfiguration ist besonders geeignet für die Fälle, bei denen sehr einfache mechanische strömungsverändern­ de Einrichtungen vorgesehen sind, wie gebohrte Schieber, die bewegt werden können, um die Zulaufeinrichtungen 14 in größerem oder geringerem Ausmaß zu schließen.

Wünscht man kompliziertere Strömungsvariatoren, wie Magnetven­ tile der Ein/Aus Bauart oder von der Bauart, die allmählich öffnen und schließen, so ist die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 weniger zu empfehlen, vor allen Dingen, da es Schwie­ rigkeit macht, die strömungsverändernden Einrichtungen zu war­ ten.

Für diesen Fall greift man zweckmäßig zu einer Ausführungsform, bei der die Ventile außerhalb der Einrichtung angebracht werden, wie bei der im Querschnitt in Fig. 4 zu sehenden Anordnung. Bei dieser Konfiguration richten Führungswandungen 12 und 13 nicht nur die Strömung zur Bildung des sogenannten Wasserblatts; sie bilden auch die Außenwand der Vorrichtung zusammen mit der Wandung 19, auf der die Wasserzuführungsleitung (Rundgehäuse 20) getragen ist. Leitungen der Zulaufeinrichtung 21 gehen von dieser Leitung ab und stellen die Verbindung zu Durchlässen oder zur Zulaufeinrichtung 14 her. Diese Zweigleitungen verfügen über Ventile 22, um die Wasser­ strömung zu steuern.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung läßt sich der von jeder der kleineren Kammer gelieferte Wasserdurchsatz leicht steuern; es wird auch möglich, ein sogenanntes Wasserblatt zu erhalten, das durch die einzelnen Ströme gebildet ist, die durch die verschiedenartigen kleineren Kammern geliefert sind. Dieses sogenannte Wasserblatt ist kompakt und verfügt über einen Strömungsdurchsatz, der vom Rand zur Mitte hin variabel ist.

Abhängig von den Querschnittsabmessungen des Walzwerks und den Anforderungen an die Kühlung lassen sich die Anzahl der kleineren Teilkammern 18 sowie die Größe des Schlitzes der Schlitzdüse 16 zweck­ mäßig modifizieren, um eine sehr feine Kontrolle der Strö­ mungen sicherzustellen, was mit den bekannten Einrichtungen völlig unmöglich ist, während der hohe Kühlwirkungsgrad aufrechterhalten wird, der typisch für solche Einrichtungen ist.

Versuche im Pilotmaßstab zeigen, daß zwei benachbarte kleinere Teilkammern 18 Wasserströme liefern können, die um wenigstens 33% sich unterscheiden, ohne daß irgendeine Ver­ schlechterung in Kompaktheit und Wirkungsgrad des sogenann­ ten Wasserblattes als Ganzes eintreten.

Aufgrund konstruktiver Begrenzungen der Pilotanlage war es bisher nicht möglich, die experimentelle Stufe zu überwinden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Steuern des Kühlwasserstroms in einer Einrichtung zum Erzeugen eines Kühlwasservorhangs zum Kühlen warmen flachgewalzten Walzgutes, mit Kühlwasser­ zuführungen, die in einer Wasserkammer münden, und mit einer Kammer zur Erzeugung des Wasservorhangs mit einer quer zur Bewegungsrichtung des Walzgutes angeord­ neten Schlitzdüse, die in Längsrichtung durch Führungs­ wandungen begrenzt ist, die gegen die Düsenöffnung konver­ gieren, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Wasserkammer (6; 7) getrennte Kammer (15) zur Erzeugung des Wasservorhangs durch eine Vielzahl von quer zur Schlitzdüse (16) angeordneten Leitblechen (17) in eine Vielzahl von Teilkammern unterteilt ist und daß jede dieser Teilkammern (18) über mindestens eine einzeln durchflußeinstellbare Zulaufeinrichtung (14) mit der Was­ serkammer verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkammer (6; 7) durch innen gelegene, fest mit dem Gehäuse verbundene Führungswandungen (12; 13) sowie Stirnwandungen (2; 3) und schließlich dem Gehäusemantel (1) selbst gebildet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkammern als Rundgehäuse (20), die Verteilerkam­ mern aus nunmehr außen angeordneten Führungswandungen (12; 13) und die Zuführung zu den Verteilerkammern über außenliegende, über Zulaufeinrichtung (21; 14) gelegte Ventile (22) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trennenden Leitbleche (17) in einer sich verjüngen­ den Kante (17′) jeweils kurz vor der Schlitzdüse (16) enden.