VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM KÜHLEN EINES METALLBANDES

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Kühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes, das aus einem Walzgerüst ausläuft, wobei das Metallband nach dem Walzgerüst mittels einer wenigstens eine Düse aufweisenden Sprüheinrichtung mit Wasser besprüht wird.

[0002] 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.

[0003] Die DE 44 30 856 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung und Steuerung der Oberflächenverzunderung beim Warmwalzen von Flachprodukten, insbesondere Warmbändern, bei dem das durchlaufende Walzgut zwecks gleichzeitiger Abkühlung mit Wasser beaufschlagt wird. Gemäß der DE 44 30 856 A1 wird zur Verdrängung des Luftsauerstoffs aus einem Teil des Wassers durch mechanische Feinzerstäubung ein Tröpfchen-Nebel erzeugt, mit dem die Oberflächen des Walzgutes umhüllt werden. Es wird vorgeschlagen, Wasser derart fein zu zerstäuben, dass die Tröpfchengröße im Mittel zwischen 10 und 100 µm liegt, wenn die Zerstäubung gegen Atmosphärendruck erfolgt.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur verbesserten Kühlung von Walzgut anzugeben.

[0005] 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 mittels einer wenigstens eine Düse aufweisenden Sprüheinrichtung mit Wasser in Form kleiner Tropfen gegen das Walzgut besprüht, wobei mindestens 60 %, vorteilhafterweise 80 %, der Tropfen kleiner sind als 150 µm, wobei wenigstens eine Düse das Wasser mit einer sowohl zur Laufrichtung des Walzgutes als auch quer zur Laufrichtung unter einem Winkel stehenden Hauptsprührichtung sprüht. Auf diese Weise kann das Walzgut deutlich schneller abgekühlt werden, was zum einen die Verwendung einer kürzeren Kühlstrecke 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.

[0006] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80 % der Tropfen größer als 20 µm und kleiner als 150 µm.

[0007] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80 % der Tropfen größer als 40 µm und kleiner als 150 µm.

[0008] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 60 % der Tropfen größer als 40 µm und kleiner als 130 µm.

[0009] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 40 % der Tropfen großer als 50 µm und kleiner als 110 µm.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt, wobei in der Düse ein Druck zwischen 4 bar und 10 bar ansteht.

[0013] 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.

[0014] Die Kühlung kann selbstverständlich durch mehrere (ventilgesteuerte) Düsen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zum Walzgut erfolgen.

[0015] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser unter einem Hauptsprührichtungswinkel von betragsmäßig 15° bis 45°, vorteilhafterweise 15° bis 30°, auf das Metallband gesprüht.

[0016] 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.

[0017] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser mit einer Hauptsprührichtungskomponente in Laufrichtung des Metallbandes auf das Metallband gesprüht.

[0018] In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Metallband von oben und von unten mit Wasser besprüht.

[0019] 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.

[0020] Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen. 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 Walzgut,

FIG 4

eine weitere alternative Kühleinrichtung zum Kühlen von Walzgut.

[0021] 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 vorgesehen, daß 80 % der Tropfen größer als 40 µm und kleiner als 150 µm sind.

[0022] 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 gesprüht 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.

[0023] 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 a 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 Hauptsprühwinkel α von 20° aufweisen. Auf diese Weise sprühen die Düsen 31, 32, 33, 34 mit einer Hauptsprührichtungskomponente zu den jeweiligen Außenkanten des Walzgutes 3.

[0024] 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 β von der Senkrechten der Oberfläche des Walzgutes 3 ab. β beträgt vorteilhafterweise 15° bis 45°. In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß FIG 4 ist β = 25°. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Düsen sowohl um einen Hauptsprühwinkel α als auch um einen Winkel β 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.

[0025] Die Schrägstellung von Düsen ist in der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 198 52 759 offenbart.

Ansprüche

1. Verfahren zum Kühlen eines Metallbandes (3), insbesondere eines Metallbandes, das aus einem Walzgerüst ausläuft, wobei das Metallband (3) nach dem Walzgerüst mittels einer wenigstens eine Düse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) aufweisenden Sprüheinrichtung mit Wasser besprüht wird, wobei das Wasser in Form kleiner Tropfen gegen das Metallband (3) gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 60%, vorteilhafterweise 80%, der Tropfen kleiner als 150 µm sind, und wobei die wenigstens eine Düse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) das Wasser mit einer sowohl zur Laufrichtung des Walzgutes als auch quer zur Laufrichtung unter einem Winkel stehenden Hauptsprührichtung sprüht.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80% der Tropfen größer als 20 µm und kleiner als 150 µm sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80% der Tropfen größer als 40 µm und kleiner als 150 µm sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 60% der Tropfen größer als 40 µm und kleiner als 130 µm sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 40% der Tropfen größer als 50 µm und kleiner als 110 µm sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei in der Düse ein Druck zwischen 0,5 bar und 150 bar ansteht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei in der Düse ein Druck zwischen 2 bar und 20 bar ansteht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei in der Düse ein Druck zwischen 4 bar und 10 bar ansteht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen mit zumindest einer Düse erzeugt werden, wobei 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,
dadurch gekennzeichnet, 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), insbesondere zum Kühlen eines Metallbandes (3) gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Kühlen des Metallbandes (3) eine nach einem Walzgerüst angeordnete Sprüheinrichtung mit wenigstens einer Düse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) zum Besprühen des Metallbandes (3) mit Wasser in Form kleiner Tropfen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung derart ausgestaltet ist, dass wenigstens 80% der Tropfen kleiner sind als 150 µm, und dass die Düse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) eine sowohl zur Laufrichtung des Walzgutes als auch quer zur Laufrichtung unter einem Winkel stehende Hauptsprührichtung aufweist.

Claims

1. Method for cooling a metal strip (3), in particular a metal strip which is rolled out of a rolling stand, the metal strip (3) being sprayed with water downstream of the rolling stand by means of a spraying apparatus having at least one nozzle (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67), the water being sprayed in the form of small drops against the metal strip (3), characterized in that at least 60%, advantageously 80%, of the drops are smaller than 150 µm, and the at least one nozzle (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) spraying the water with a principal spraying direction lying at an angle both to the running direction of the rolled material and transversely to the running direction.

2. Method according to Claim 1, characterized in that at least 80% of the drops are larger than 20 µm and smaller than 150 µm.

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that at least 80% of the drops are larger than 40 µm and smaller than 150 µm.

4. Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that at least 60% of the drops are larger than 40 µm and smaller than 130 µm.

5. Method according to Claim 1, 2, 3 or 4,
characterized in that at least 40% of the drops are larger than 50 µm and smaller than 110 µm.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drops are produced by means of at least one nozzle, a pressure of between 0.5 bar and 150 bar prevailing in the nozzle.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drops are produced by means of at least one nozzle, a pressure of between 2 bar and 20 bar prevailing in the nozzle.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drops are produced by means of at least one nozzle, a pressure of between 4 bar and 10 bar prevailing in the nozzle.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drops are produced by means of at least one nozzle, the cooling rate being regulated via the flow of water through the nozzle or the number of active nozzles.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drops are produced by means of at least one nozzle, the cooling rate being regulated via the pressure in the nozzle.

11. Apparatus for cooling a metal strip (3), in particular for cooling a metal strip (3) in accordance with a method according to one of the preceding claims, the apparatus for cooling the metal strip (3) comprising a spraying apparatus disposed downstream of the rolling stand and having at least one nozzle (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67)for spraying the metal strip (3) with water in the form of small drops, characterized in that the spraying apparatus is so configured that at least 80% of the drops are smaller than 150 µm and that the nozzle (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) has a principal spraying direction lying at an angle both to the running direction of the rolled material and transversely to the running direction.

Revendications

1. Procédé de refroidissement d'un feuillard (3) métallique, notamment d'un feuillard métallique qui sort d'une cage de laminoir, en aspergeant le feuillard (3) métallique, après la cage de laminoir, d'eau au moyen d'un dispositif de projection ayant au moins une buse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67), l'eau étant projetée sur le feuillard (3) métallique sous la forme de petites gouttes, caractérisé en ce qu'au moins 60 %, et avantageusement 80 %, des gouttes sont plus petites que 150 µm et la au moins une buse projette l'eau suivant une direction principale de projection faisant un angle à la fois avec la direction de passage du produit laminé et transversalement à la direction de passage.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins 80 % des gouttes sont plus grandes que 20 µm et sont plus petites que 150 µm.

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins 80 % des gouttes sont plus grandes que 40 µm et plus petites que 150 µm.

4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins 60 % des gouttes sont plus grandes que 40 µm et plus petites que 130 µm.

5. Procédé suivant la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins 40 % des gouttes sont plus grandes que 50 µm et plus petites que 110 µm.

6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on produit les gouttes par au moins une buse, une pression comprise entre 0,5 bar et 150 bar étant appliquée à la buse.

7. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on produit les gouttes par au moins une buse, une pression comprise entre 2 bar et 20 bar étant appliquée à la buse.

8. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on produit les gouttes par au moins une buse, une pression comprise entre 4 bar et 10 bar étant appliquée à la buse.

9. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on produit les gouttes par au moins une buse, la puissance de refroidissement étant réglée par le débit de l'eau dans la buse ou par le nombre des buses actives.

10. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on produit les gouttes par au moins une buse, la puissance de refroidissement étant réglée par la pression dans la buse.

11. Dispositif de refroidissement d'un feuillard (3) métallique, notamment de refroidissement d'un feuillard (3) métallique suivant un procédé selon l'une des revendications précédentes, le dispositif comprenant pour le refroidissement du feuillard (3) métallique un dispositif de projection disposé en aval d'une cage de laminoir et ayant au moins une buse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) de projection d'eau sous forme de petites gouttes sur le feuillard (3) métallique, caractérisé en ce que le dispositif de projection est réalisé de façon à ce qu'au moins 80 % des gouttes soient plus petites que 150 µm et en ce que la buse (31, 32, 33, 34, 45, 46, 47, 64, 65, 66, 67) a une direction principale de projection qui fait un angle à la fois avec la direction de passage du produit laminé et transversalement à cette direction.

Zeichnung