WO2001010042A1 - Verfahren und einrichtung zum kühlen eines metallbandes - Google Patents

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WO2001010042A1
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Siegbert Steidl
Christoph Baare
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60—Aqueous agents

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cooling a metal strip, in particular a metal strip which runs out of an aluminum stand, the rolling stock being sprayed with water after the roll stand.
  • the object is achieved according to the invention by a method or a device according to claim 1 or claim 11.
  • a metal strip in particular a metal strip that runs out of a roll stand
  • the metal strip after the roll stand is sprayed with water in the form of small drops against the rolling stock, at least 60%, advantageously 80%, of the drops being smaller than 150 ⁇ m.
  • the rolling stock can be cooled significantly faster, which on the one hand allows the use of a shorter cooling section and on the other hand enables special qualities of the metal strip.
  • the cooling capacity can be regulated much better by the invention. For example, the cooling down times are reduced. All these advantages allow a better dimensioning of cooling sections, what can lead to a significant reduction in the investment costs of cooling lines.
  • the water throughput is significantly reduced when using the invention.
  • At least 80% of the drops are larger than 20 ⁇ m and smaller than 150 ⁇ m.
  • At least 80% of the drops are larger than 40 ⁇ m and smaller than 150 ⁇ m.
  • At least 60% of the drops are larger than 40 ⁇ m and smaller than 130 ⁇ m.
  • At least 40% of the drops are larger than 50 ⁇ m and smaller than 110 ⁇ m.
  • the drops are produced with at least one nozzle, a pressure between 0.5 bar and 150 bar, advantageously 50 bar, being present in the nozzle.
  • the drops are generated with at least one nozzle, a pressure between 2 bar and 20 bar being present in the nozzle.
  • the drops are generated with at least one nozzle, a pressure between 4 bar and 10 bar being present in the nozzle.
  • the cooling capacity that is to say the cooling of the metal strip, is achieved by regulates the flow through the nozzle, the pressure or pre-pressure in the nozzle and / or the number of active nozzles.
  • the cooling can of course be carried out by several (valve-controlled) nozzles both in the longitudinal and in the transverse direction to the rolling stock.
  • the water is sprayed onto the metal strip at a main spray direction angle of 15 ° to 45 °, advantageously 15 ° to 30 °.
  • the water is sprayed onto the metal strip with a main spray direction component that is aligned with at least one outer edge of the metal strip. In this way, the cooling is further improved.
  • the water is sprayed onto the metal strip with a main spray direction component in the running direction of the metal strip.
  • the metal strip is sprayed with water from above and from below.
  • such small amounts of water are sprayed onto the metal strip that the suffering frost effect does not occur.
  • the amount of cooling water is advantageously set depending on the speed of the metal strip.
  • FIG. 1 shows a cooling device for cooling rolling stock
  • FIG. 2 shows a cooling device for cooling rolling stock with double-sided cooling
  • FIG. 3 shows an alternative cooling device for cooling rolling stock
  • FIG. 4 shows a further alternative cooling device for cooling rolling stock.
  • the rolling stock 3 is cooled by a spray device after leaving the last rolling stand.
  • the spraying device has coolant lines 4, 41, 42, 43 with nozzles 31, 45, 46, 47, from which coolant 5, 51, 52, 53 is sprayed onto the rolling stock 3.
  • the coolant 5, 51, 52, 53 is usually water, which is sprayed under pressure in the form of small drops against the rolling stock, 80% of the drops being smaller than 150 ⁇ m, in particular larger than 20 ⁇ m and smaller than 150 ⁇ m , It is advantageously provided that 80% of the drops are larger than 40 ⁇ m and smaller than 150 ⁇ m.
  • the rolling stock 3 is cooled by a spray device after leaving the last rolling stand.
  • the spray device has coolant lines 4, 41, 42, 43 and 6, 61, 62, 63 with nozzles 21, 45, 46, 47 and 64, 65, 66, 67, from which coolants 5, 51, 52, 53 and 7 , 71, 72, 73 is sprayed onto the rolling stock 3.
  • the coolant 5, 51, 52, 53 and 7, 71, 72, 73 is usually water, which is sprayed under pressure in the form of small drops against the rolling stock 3, 80% of the drops being smaller than 150 ⁇ m, in particular larger than 20 ⁇ m and smaller than 150 ⁇ m. It is advantageous provided that 80% of the drops are larger than 40 microns and smaller than 150 microns.
  • the coolant line 4 has slanted nozzles 31, 32, 33, 34.
  • the nozzles 31 and 32 have a main spray angle ⁇ of -20 °. That is, the main spray direction of the coolant 5, 55, which emerges from the nozzles 31 and 32, is inclined by 20 ° to the vertical of the surface of the rolling stock 3.
  • Blasting of coolant 56 and 57 applies accordingly, these having a main spray angle 1 ⁇ of 20 °.
  • the nozzles 31, - 32, 33, 34 spray with a main spray direction component to the respective outer edges of the rolling stock 3.
  • the main spray direction also deviates in the running direction 38 of the rolling stock 3 from the vertical of the surface of the rolling stock 3.
  • the coolant line 4 is replaced by a coolant line 35.
  • the coolant line 35 has a nozzle 36 which sprays water 37 onto the rolling stock 3.
  • the spray direction of the nozzle 36 with respect to the running direction 38 of the rolling stock 3 deviates by an angle ⁇ from the vertical of the surface of the rolling stock 3.
  • ⁇ is advantageously 15 ° to 45 °.
  • ⁇ 25 °.
  • the nozzles are inclined both by a main spray angle ⁇ and by an angle ⁇ .
  • the orientations of the nozzles according to FIG. 3 and FIG. 4 are correspondingly transferred to nozzles 7, 71, 72, 73 below the rolling stock 3 according to FIG.
  • the inclination of nozzles is disclosed in German patent application 198 52 759.

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Abstract

Verfahren und Einrichtung zum Kühlen eines Metallbandes (3), das z.B. aus einem Walzgerüst ausläuft, wobei das Metallband (3) nach dem Walzgerüst mit Wasser in Form kleiner Tropfen besprüht wird, wobei mindestens 60 %, vorteilhafterweise 80 %, der Tropfen kleiner als 150 mu m sind.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum Kühlen eines Metallbandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Kühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes, das aus einem alzgerüst ausläuft, wobei das Walzgut nach dem Walzgerüst mit Wasser besprüht wird.
Zur Kühlung von Metallbändern, insbesondere von Stahlbändern, ist es bekannt, auf diese große Mengen von Wasser aufzubringen. Zudem ist aus der DE 196 37 916 bekannt, Stahlbänder mit warmem Wasser zu kühlen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur verbesserten Kühlung von Walzgut anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 11 gelöst. Dabei wird zum Kühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes, das aus einem Walzgerüst ausläuft, das Metallband nach dem Walzgerüst mit Wasser in Form kleiner Tropfen gegen das Walzgut besprüht, wobei mindestens 60 %, vorteilhafterweise 80 %, der Tropfen kleiner sind als 150 μm. Auf diese Weise kann das Walzgut deutlich schneller abgekühlt werden, was zum einen die Verwendung einer kürzeren Kühl- strecke erlaubt und zum anderen besondere Qualitäten des Metallbandes ermöglicht. Außerdem hat es sich gezeigt, daß auf diese Weise die Bildung von Zunder deutlich verringert bzw. vorhandener Zunder beim Auslaufen des Walzguts aus dem Walzgerüst (zum Teil) entfernt wird. Neben der verbesserten Kühlung bedingt durch die Erfindung ist die Kühlleistung durch die Erfindung deutlich besser regelbar. So werden z.B. die Totzeiten bei der Kühlung verringert. All diese Vorteile erlauben eine bessere Dimensionierung von Kühlstrecken, was zu einer erheblichen Verringerung der Investitionskosten von Kühlstrecken führen kann. Ferner ist der Wasserdurchsatz bei Einsatz der Erfindung deutlich verringert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80 % der Tropfen größer als 20 μm und kleiner als 150 μm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 150 μm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 60 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 130 μm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 40 % der Tropfen größer als 50 μm und kleiner als 110 μm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt, wobei in der Düse ein Druck zwischen 0,5 bar und 150 bar, vorteilhafterweise 50 bar, ansteht.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt, wobei in der Düse ein Druck zwischen 2 bar und 20 bar ansteht.
In weiterhin vorteilhaf er Ausgestaltung der Erfindung werden die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt, wobei in der Düse ein Druck zwischen 4 bar und 10 bar ansteht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Kühlleistung, also die erzielte Kühlung des Metallbandes, durch den Durchfluß durch die Düse, den Druck bzw. Vordruck in der Düse und/oder die Anzahl der aktiven Düsen geregelt.
Die Kühlung kann selbstverständlich durch mehrere (ventilge- steuerte) Düsen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zum Walzgut erfolgen.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser unter einem Hauptsprührichtungswinkel von be- tragsmäßig 15° bis 45°, vorteilhafterweise 15° bis 30°, auf das Metallband gesprüht.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird das Wasser mit einer auf zumindest eine Außenkante des Metallbandes ausgerichteten Hauptsprührichtungskomponente auf das Metallband gesprüht. Auf diese Weise wird die Kühlung weiter verbessert .
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser mit einer Hauptsprührichtungskomponente in Lauf- richtung des Metallbandes auf das Metallband gesprüht.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Metallband von oben und von unten mit Wasser besprüht .
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden derart geringe Mengen Wasser auf das Metallband gesprüht, daß der Leidenfrosteffekt unterbleibt. Die Menge des Kühlwassers wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Metallbandes eingestellt.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprü- chen. Im einzelnen zeigen: FIG 1 eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Walzgut, FIG 2 eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Walzgut mit zweiseitiger Kühlung, FIG 3 eine alternative Kühleinrichtung zum Kühlen von Walz- gut,
FIG 4 eine weitere alternative Kühleinrichtung zum Kühlen von Walzgut.
FIG 1 zeigt ein Walzgut 3, insbesondere Stahl, bei Austritt aus dem letzten Gerüst einer Warmwalzstraße, angedeutet durch die Walzen 1 und 2. Das Walzgut 3 wird nach Austritt aus dem letzten Walzgerüst durch eine Sprüheinrichtung abgekühlt. Die Sprüheinrichtung weist Kühlmittelleitungen 4, 41, 42, 43 mit Düsen 31, 45, 46, 47 auf, aus denen Kühlmittel 5, 51, 52, 53 auf das Walzgut 3 gesprüht wird. Das Kühlmittel 5, 51, 52, 53 ist in der Regel Wasser, das unter Druck in Form kleiner Tropfen gegen das Walzgut gesprüht wird, wobei 80 % der Tropfen kleiner sind als 150 μm, insbesondere größer als 20 μm und kleiner als 150 μm sind. Es ist vorteilhafterweise vorge- sehen, daß 80 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 150 μm sind.
FIG 2 zeigt ein Walzgut 3 bei Austritt aus dem letzten Gerüst einer Warmwalzstraße, angedeutet durch die Walzen 1 und 2. Das Walzgut 3 wird nach Austritt aus dem letzten Walzgerüst durch eine Sprüheinrichtung abgekühlt. Die Sprüheinrichtung weist Kühlmittelleitungen 4, 41, 42, 43 und 6, 61, 62, 63 mit Düsen 21, 45, 46, 47 und 64, 65, 66, 67 auf, aus denen Kühlmittel 5, 51, 52, 53 und 7, 71, 72, 73 auf das Walzgut 3 ge- sprüht wird. Das Kühlmittel 5, 51, 52, 53 und 7, 71, 72, 73 ist in der Regel Wasser, das unter Druck in Form kleiner Tropfen gegen das Walzgut 3 gesprüht wird, wobei 80 % der Tropfen kleiner sind als 150 μm, insbesondere größer als 20 μm und kleiner als 150 μm sind. Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß 80 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 150 μm sind.
FIG 3 zeigt eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß FIG 1. Dabei weist die Kühlmittelleitung 4 schräg gestellte Düsen 31, 32, 33, 34 auf. Die Düsen 31 und 32 weisen einen Hauptsprühwinkel α von -20° auf. Das heißt, die Hauptsprührichtung des Kühlmittels 5, 55, das aus den Düsen 31 und 32 austritt, ist um 20° zur Senkrechten der Oberfläche des Walzgutes 3 geneigt. Für die Düsen 33 und 34 bzw. die entsprechenden
Strahlen von Kühlmittel 56 und 57 gilt entsprechendes, wobei diese einen Hauptsprühwinke1 α von 20° aufweisen. Auf diese Weise sprühen die Düsen 31,- 32, 33, 34 mit einer Hauptsprührichtungskomponente zu den jeweiligen Außenkanten des Walzgutes 3.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weicht die Hauptsprührichtung auch in Laufrichtung 38 des Walzgutes 3 von der Senkrechten der Oberfläche des Walzgutes 3 ab. Eine derartige Ausführung offenbart FIG 4. Dabei ist die Kühlmittelleitung 4 durch eine Kühlmittelleitung 35 ersetzt. Die Kühlmittelleitung 35 weist eine Düse 36 auf, die Wasser 37 auf das Walzgut 3 sprüht. Die Sprührichtung der Düse 36 in Bezug auf die Laufrichtung 38 des Walzgutes 3 weicht um einen Winkel ß von der Senkrechten der Oberfläche des Walzgutes 3 ab. ß beträgt vorteilhafterweise 15° bis 45°. In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß FIG 4 ist ß = 25°. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Düsen sowohl um einen Hauptsprühwinkel α als auch um einen Winkel ß schräg gestellt. In vorteilhafter Ausgestaltung werden die Ausrichtungen der Düsen gemäß FIG 3 und FIG 4 entsprechend auf Düsen 7, 71, 72, 73 unterhalb des Walzgutes 3 gemäß FIG 2 übertragen. Die Schrägstellung von Düsen ist in der deutschen Patentanmeldung 198 52 759 offenbart.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen eines Metallbandes (3), insbesondere eines Metallbandes, das aus einem Walzgerüst ausläuft, wobei das Metallband (3) nach dem Walzgerüst mit Wasser besprüht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wasser in Form kleiner Tropfen gegen das Metallband (3) gesprüht wird, wobei mindestens 60 %, vorteilhafterweise 80 %, der Tropfen kleiner als 150 μm sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß mindestens 80 % der Tropfen größer als 20 μm und kleiner als 150 μm sind.
3. Verfahren 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 mindestens 80 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 150 μm sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens 60 % der Tropfen größer als 40 μm und kleiner als 130 μm sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens 40 % der Tropfen größer als 50 μm und kleiner als 110 μm sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei in der Düse ein Druck zwischen 0,5 bar und 150 bar an- steht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wo- bei in der Düse ein Druck zwischen 2 bar und 20 bar ansteht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wo- bei in der Düse ein Druck zwischen 4 bar und 10 bar ansteht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wo- bei die Kühlleistung über den - Durchfluß von Wasser durch die Düse oder die Anzahl der aktiven Düsen geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei die Kühlleistung über den Druck in der Düse geregelt wird.
11. Einrichtung zum Kühlen eines Metallbandes (3), insbeson- dere zum Kühlen eines Metallbandes (3) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Kühlen des Metallbandes (3) eine nach dem Walzgerüst angeordnete Sprüheinrichtung zum Besprühen des Metallbandes (3) mit Wasser aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sprüheinrichtung derart ausgestaltet ist, daß das Wasser in Form kleiner Tropfen gegen das Metallband (3) gesprüht wird, wobei mindestens 80 % der Tropfen kleiner sind als 0, 1 mm.
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