Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus Metall nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Ein Warmwalzband weist bei seinem Austritt aus einem Warmwalzwerk üblicherweise eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 300 und 500°C auf. Zur Herstellung von Platten werden diese unmittelbar nach dem Austritt des warmgewalzten Bandes aus dem Warmwalzwerk zugeschnitten. Da es kein geeignetes Dichtungsmaterial für Vakuumsaugnäpfe gibt, das bei Temperaturen oberhalb von 300°C eingesetzt werden kann, müssen die heissen Platten zum Stapeln mit Greifwerkzeugen vom Rollgang genommen werden. Dieses Handling der Platten ist einerseits personalintensiv, andererseits können auf der Plattenoberfläche unerwünschte Spuren von den Greifwerkzeugen zurückbleiben. Eine rasche Abkühlung der Platten könnte zwar grundsätzlich durch die Walzemulsion bei Durchführung von Leerdurchgängen ohne Stichabnahme erfolgen. Die daraus resultierenden grossen Temperaturdifferenzen am Warmwalzband würden jedoch zu unakzeptablen Abweichungen von der Planheit der Platten führen.

[0003] Oftmals ist es auch vorteilhaft, zum Weiterwalzen eines warmgewalzten Bandes dieses beim Einführen in das Tandemgerüst einer Fertigstrasse oder in ein Reversiergerüst abzukühlen. Dabei ist es wichtig, dass am Band keine Planheitsabweichungen auftreten.

[0004] Aus der EP-A-0 343 103 ist ein Verfahren zum Kühlen von Pressprofilen und Walzbändern bekannt, bei welchen mittels Spraydüsen ein Wassernebel erzeugt wird. Dieses Verfahren ist jedoch für das rasche Inline-Kühlen von Warmwalzplatten einer Dicke von mehr als etwa 5 mm wegen des zu geringen Wärmeübergangs nicht geeignet. Dieses vorbekannte Kühlverfahren mittels Spraydüsen ist in der EP-A-0 429 394 zum Kühlen gegossener Metallstränge beschrieben.

[0005] Bei einem aus der SU-A-509315 bekannten Verfahren zum Kühlen eines warmgewalzten Metallbandes wird die zu kühlende Bandoberfläche über Flachstrahldüsen mit Kühlwasser beaufschlagt. Die Flachstrahldüsen werden von achsparallelen, am Umfang eines in einem Gehäuse drehbar gelagerten Kollektors gebildet. Beim Rotieren des Kollektors um seine in Bandlaufrichtung liegende Drehachse werden die Ebenen der aus den Schlitzen austretenden Wasserstrahlen entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Kollektors gedreht und führen eine von der Bandmitte gegen den Bandrand gerichtete Wischbewegung aus.

[0006] In der EP-A-0 578 607 ist ein Inline-Verfahren zum Kühlen von aus einer Strangpresse austretenden Profilen offenbart, bei welchem die aus der EP-A-0 343 103 bekannten Spraydüsen in Module eingebaut sind.

[0007] Angesichts dieser Gegebenheiten haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welcher Platten und Bänder kontrolliert und möglichst rasch auf eine Temperatur von maximal etwa 250°C abgekühlt werden können, ohne dass an den Platten Planheitsabweichungen auftreten.

[0008] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führen die Merkmale von Anspruch 1.

[0009] Spezielle und weiterführende Ausführungsarten der erfindungsgemässen Vorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.

[0010] Mit dem Einsatz von Flachstrahldüsen ergibt sich beim Auftreffen des Wasserstrahls auf der Platten- oder Bandoberfläche eine schmale Auftreffläche mit hohem Wärmeübergang. Dieser lokal hohe Wärmeübergang führt zusammen mit der Wischbewegung zu einem gleichmässigen Wärmeentzug. Die Inline-Abkühlung der Platten oder Bänder auf eine Temperatur von weniger als 300°C führt zu einer erhebli-chen Produktionssteigerung. Zudem können Platten nach dem Durchlaufen der Kühlstation mit konventionellen Vakuumsystemen vom Rollgang genommen und gestapelt werden.

[0011] Zur Ausführung einer Wischbewegung wird der aus der Flachstrahldüse austretende Wasserstrahl bevorzugt um einen Winkel in einem Bereich zwischen 30 und 120° geschwenkt.

[0012] Der Abstand von der Austrittsöffnung der Flachstrahldüse zur Platten- oder Bandoberfläche wird bevorzugt auf etwa 100 bis 200 mm eingestellt.

[0013] Die Auftreffläche des Wasserstrahls auf der Platten- oder Bandoberfläche weist eine vorzugsweise Breite von etwa 5 bis 10 mm auf, wobei das Verhältnis Länge: Breite zwischen etwa 5 : 1 und 100 : 1 liegt.

[0014] Eine geeignete Frequenz für die Wischbewegung liegt zwischen etwa 0,1 und 20 Hz. Bevorzugt wird die Wischbewegung mit einer Frequenz von etwa 0,5 bis 2 Hz ausgeführt.

[0015] Die Düsenleisten können in seperat mit Wasser speisbare Module unterteilt oder aus solchen Modulen aufgebaut sein.

[0016] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung weisen die Düsenleisten oder Module einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper auf, in welchen die Flachstrahldüsen auswechselbar eingesetzt sind. Hierbei sind dem Grundkörper bevorzugt Luftkammer bildende Abdeckungen mit einem auf die Düsenaustrittsöffnungen gerichteten Luftspalt aufgesetzt und die Luftkammern über Verbindungskanäle mit den Luftkanälen verbunden.

[0017] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

- Fig. 1a

eine Uebersichtsdarstellung eines Warmwalzwerks mit anschliessender Kühlstation;

- Fig. 1b

einen Teil einer Fertigstrasse mit einer Kühlstation;

- Fig. 2

einen Querschnitt durch die Kühlstation von Fig. 1a;

- Fig. 3

eine Schrägsicht auf ein Modul einer Düsenleiste von Fig. 2;

- Fig. 4

eine Ansicht eines Moduls entgegen der Strahlrichtung;

- Fig. 5

einen Schnitt durch Fig. 4 entlang deren Linie I-I;

- Fig. 6

den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks in einem ersten Luftkanal;

- Fig. 7

den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks in einem zweiten Luftkanal.

[0018] Aus einem Warmwalzwerk 10 tritt gemäss Fig. 1a ein Warmwalzband 12 aus, welches mittels einer Schere oder Säge 14 zu Platten 16 abgelängt und über einen Rollgang 18 in Transportrichtung x durch eine Kühlstation 20 bewegt wird. Die in der Kühlstation 20 abgekühlten Platten 16 werden bis zur Weiterverarbeitung als Stapel 22 zwischengelagert.

[0019] In Fig. 1b durchläuft ein abgelängtes Warmwalzband 12a die Kühlstation 20, welche hier vor dem Tandemwalzgerüst 21 einer Fertigstrasse angeordnet ist. Anstelle des Tandemwalzgerüstes 21 könnte auch ein Reversiergerüst stehen.

[0020] Innerhalb der Kühlstation 20 sind gemäss Fig. 2 untere und obere Düsenleisten 24 in Platten- oder Bandtransportrichtung x angeordnet. In den Fig. 3 und 4 sind Module 26 mit drei Flachstrahldüsen 52 dargestellt. Die von den Flachstrahldüsen 52 sichtbaren Düsenaustrittsöffnungen 53, die einen Abstand von beispielsweise 150 mm zur Oberfläche 32 der Platte 16 oder des Bandes 12a aufweisen, sind in regelmässigen Abständen von beispielsweise 100 bis 200 mm angeordnet. Den Düsenaustrittsöffnungen 52 benachbart sind beidseits Abdeckungen 34, 36 für Luftkammern 38, 40 sichtbar. Wahlweise sind zusätzliche Wasserdüsen 60 vorgesehen. Diese Wasserdüsen 60 werden dann zugeschaltet, wenn bei dickeren Platten 16 oder Bändern 12a bei der vorgegebenen Transportgeschwindigkeit die Kühlwirkung der Flachstrahldüsen 52 ungenügend ist.

[0021] Mit ihren Stirnseiten 27 direkt aneinanderliegend oder in kurzem Abstand zueinander aufgereiht bilden die Module 26 die unteren und oberen Düsenleisten 24. Jedes Modul 26 ist seperat mit Wasser und Luft speisbar. Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, weist das Modul 26 einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper 42 mit einem längslaufenden zentralen Wasserkanal 46 sowie beidseitig des Wasserkanals 46 angeordnete längslaufende Luftkanäle 48, 50 auf.

[0022] Die Luftkanäle 48, 50 sind über Verbindungskanäle 62, 64 mit Luftkammern 38, 40 verbunden. Diese Luftkammern 38, 40 werden durch am Grundkörper 42 angeschraubte Abdeckungen 34, 36 gebildet. Zwischen der Abdeckung 34, 36 und der um etwa 45° geneigten Fläche des Grundkörpers 42 ist ein auf die Düsenaustrittsöffnung 53 gerichteter Luftspalt 54, 56 angeordnet.

[0023] Der Wasserkanal 46 ist über Stichkanäle 58 mit den Flachstrahldüsen 52 verbunden. Die Speisung der zusätzlichen Wasserdüsen 60 erfolgt im Bedarfsfall über einen weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Wasserkanal.

[0024] Nachfolgend wird die Betriebsweise eines Moduls 26 anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert.

[0025] Aus den Flachstrahldüsen 52 tritt ein im wesentlichen ebener Wasserstrahl W aus. Dieser Wasserstrahl W wird nun wechselweise mit Luftstrahlen A, B, die aus den Luftspalten 54 bzw. 56 austreten, in seiner Richtung abgelenkt, sodass sich insgesamt ein Schwenkwinkel α ergibt.

[0026] Die Luftdruckverhältnisse für die beiden Luftstrahlen A, B in Abhängigkeit von der Zeit t sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Einstellung des Luftdrucks p erfolgt jeweils im entsprechenden Luftkanal 48 bzw. 50. Der Wasserstrahl W wird zunächst aus seiner Normalstellung durch den ersten Luftstrahl A maximal ausgelenkt und wieder in die Normallage zurückgeführt. Nun folgt die Auslenkung des Wasserstrahls W durch den zweiten Luftstrahl B in die andere Richtung bis zur maximalen Auslenkung und hernach wieder zurück in die Normalstellung. Diese wechselseitige periodische Auslenkung mit einer Periodendauer T erfolgt beispielsweise mit einer Frequenz von etwa 1 Hz.

[0027] Die Luftstrahlen A und B zur Ablenkung des Wasserstrahls W können grundsätzlich durch Wasserstrahlen ersetzt werden, wobei in diesem Fall die sich aus dem Wasserstrahl W und den ablenkenden Wasserstrahlen zusammensetzende Gesamtwassermenge bevorzugt konstant gehalten wird.

[0028] Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, verläuft die Wischbewegung des aus den Flachstrahldüsen 52 austretenden Wasserstrahls W quer zur Transportrichtung x der Platten 16 oder des Bandes 12a, wobei aufeinanderfolgende Düsen jeweils gegenläufige Wischbewegungen ausführen.

[0029] Die Länge 1 der Auftreffläche 30 des Wasserstrahls W auf der Oberfläche 32 der Platten 16 oder des Bandes 12a beträgt beispielsweise 200 mm, die Breite b beispielsweise 5 mm. Die Flachstrahldüsen 52 sind in den Düsenleisten 24 bzw. Modulen 26 derart angeordnet, dass sich die Auftrefflächen 30 benachbarter Wasserstrahlen W bei der Wischbewegung etwa berühren.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten (16) und Bändern (12a) aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Vorrichtung Mittel (18) zum kontinuierlichen Transport der Platten und eine Kühlstation (20) mit Flachstrahldüsen (52) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Flachstrahldüsen (52) auf in Laufrichtung (x) der Platten (16) oder Bänder (12a) verlaufenden Düsenleisten (24) angeordnet sind, die Düsenleisten (24) einen längslaufenden Wasserkanal (46) und zwei längslaufende, beidseits der Wasserkanals (46) augeordnete Luftkanäle (48,50) umfassen, vom Wasserkanal (46) Stichkanäle (58) zu den Flachstrahldüsen (52) abzweigen,und die Luftkanäle (48,50) in auf die Düsenaustrittsöffnungen (53) gerichteten Luftspalten (54,56) enden, wobei der Wasserstrahl zur Ausführung einer Wischbewegung unmittelbar nach seinem Austritt aus der Flachstrahldüse mittels Luft- oder Wasserstrahlen aus einer Normallage wechselseitig periodisch Auslenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (24) in separat mit Wasser speisbare Module (26) unterteilt oder aus solchen Modulen (26) aufgebaut sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (24) oder Module (26) einen vorzugsweise stranggepressten Grundkörper (42) aufweisen, in welchen die Flachstrahldüsen (52) auswechselbar eingesetzt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (42) Luftkammern (38,40) bildende Abdeckungen (34,36) mit einem auf die Düsenaustrittsöffnungen (53) gerichteten Luftspalt (54,56) aufgesetzt sind und die Luftkammern (38,40) über Verbindungskanäle (62,64) mit den Luftkanälen (38,40) verbunden sind.

Claims

1. Device for cooling hot-rolled plates (16) and strips (12a) of metal, in particular of aluminium or an aluminium alloy, the device including means (18) for the continuous transport of the plates and a cooling station (20) with flat-spray nozzles (52), characterised in that the flat-spray nozzles (52) are arranged on nozzle strips (24) extending in the running direction (x) of the plates (16) or strips (12a), the nozzle strips (24) include a longitudinally extending water channel (46) and two longitudinally extending air ducts (48, 50) arranged on either side of the water channel (46), branch channels (58) leading to the flat-spray nozzles (52) branch off from the water channel (46) and the air ducts (48, 50) end in air gaps (54, 56) directed towards the nozzle outlet openings (53), wherein the jet of water can alternately be deflected periodically from its normal position by means of jets of air or water immediately after it emerges from the flat-spray nozzle in order to execute a wiping movement.

2. Device according to claim 1, characterised in that the nozzle strips (24) are divided into modules (26) which can be supplied separately with water or are made up of modules (26) of this kind.

3. Device according to claim 1 or claim 2, characterised in that the nozzle strips (24) or modules (26) have a preferably extruded main body (42) in which the flat-spray nozzles (52) are replaceably inserted.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterised in that covers (34, 36) with an air gap (54, 56) directed towards the nozzle outlet openings (53) and forming air chambers (38, 40) are placed on the main body (42) and the air chambers (38, 40) are connected to the air ducts (38, 40) by means of connecting ducts (62, 64).

Revendications

1. Dispositif de refroidissement de tôles (16) et de bandes (12a), en métal, en particulier en aluminium ou en alliage d'aluminium, laminées à chaud, dans lequel le dispositif comporte des moyens (18) pour le transport continu des tôles ainsi qu'une station de refroidissement (20) avec des buses à jet plat (52),
   caractérisé par le fait
   que des buses à jet plat (52) sont disposées sur des barreaux porte-buses (24) orientés selon la direction d'avance (x) des tôles (16) ou des bandes (12a), que les barreaux porte-buses (24) comportent une gaine d'eau (46) orientée longitudinalement et deux gaines d'air (48, 50) orientées longitudinalement et disposées des deux côtés de la gaine d'eau (46), que de la gaine d'eau (46), des gaines de dérivation (58) dérivent en direction des buses à jet plat (52), et que les gaines d'air (48, 50) se terminent dans des fentes (54, 56) orientées en direction des ouvertures de sortie des buses (53), le jet d'eau pouvant, pour l'exécution du mouvement de balayage, être périodiquement et alternativement dévié hors de sa position normale, immédiatement après sa sortie de la buse à jet plat (52), au moyen de jets d'air ou d'eau.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les barreaux porte-buses (24) se divisent en modules (26) alimentés séparément en eau, ou sont constitués de tels modules (26).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les barreaux porte-buses (24) ou les modules (26) présentent un corps de base (42) qui est obtenu de préférence par extrusion et dans lequel les buses à jet plat (52) sont insérées avec liberté d'échange.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que sur le corps de base (42) sont posés des couvercles (34, 36), formant chambres à air (38, 40), avec une fente (54, 56) orientée vers les ouvertures de sortie des buses (53) et que les chambres à air (38, 40) sont réunies aux gaines d'air (38, 40) par l'intermédiaire de gaines de liaison (32, 64).

Zeichnung