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EP2892664B1 - Verfahren und vorrichtung zur dynamischen versorgung einer kühleinrichtung zum kühlen von metallband oder sonstigem walzgut mit kühlmittel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur dynamischen versorgung einer kühleinrichtung zum kühlen von metallband oder sonstigem walzgut mit kühlmittel Download PDF

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EP2892664B1
EP2892664B1 EP13734746.4A EP13734746A EP2892664B1 EP 2892664 B1 EP2892664 B1 EP 2892664B1 EP 13734746 A EP13734746 A EP 13734746A EP 2892664 B1 EP2892664 B1 EP 2892664B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
coolant flow
coolant
spray bars
spray
Prior art date
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Active
Application number
EP13734746.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2892664A1 (de
Inventor
Johannes Alken
Uwe BAUMGÄRTEL
Ulrich Cramer
Wolfgang Fuchs
Rudolf-Franz JÄGER
Jens KIESSLING-ROMANUS
Matthias Krüger
Frank Theobald
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
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    • B05B13/0207—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the work being an elongated body, e.g. wire or pipe
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Definitions

  • the present invention is directed to a method and apparatus for dynamically supplying a cooling device for cooling metal strip or other rolling stock with coolant.
  • the cooling device may in particular comprise one or more spray bars.
  • FIG. 1 Such a system according to the prior art is exemplary in the FIG. 1 shown.
  • the stored in the high tank 4 water is supplied via lines 2 a central manifold 6. From this common distributor 6, the water is supplied to the individual spray bars 1 via further lines.
  • this known arrangement has some disadvantages.
  • large cooling rates must also be as precisely adjustable or controllable as possible. However, this is made more difficult by the very large amounts of water used.
  • on and off operations can not be carried out satisfactorily fast by existing concepts, which usually include control valves, creating a switch-on of the Cooling often takes more than 10 seconds to reach the desired cooling rate.
  • a large strip length is not cooled at the desired cooling rate, resulting in quality losses of this band section result.
  • Another disadvantage is the high forces that act on switching operations of cooling on the piping systems or cooling systems.
  • Such pressure peaks can even lead to failure of the cooling system and thus the entire rolling mill.
  • the WO 2012/011578 A1 discloses a device for cooling a metal strip according to the preamble of claim 5 and a method for cooling a metal strip according to the preamble of claim 1.
  • the cooling device comprises a plurality of directed onto the metal strip spray nozzle groups, which are arranged in a common housing and at least one Supply line to be supplied with coolant.
  • the technical object of the invention is to provide an improved coolant supply, which in particular avoids or at least significantly reduces pressure surges during switch-on processes. Furthermore, the technical task may be to achieve a desired cooling rate faster than before in order to optimally supply a rolled strip with coolant.
  • the asked technical problem is solved by the features of the method for dynamic supply of a cooling device, in particular of at least one spray bar, for cooling metal strip or other rolling stock with coolant according to claim 1.
  • the method comprises at least the steps of providing a pre-accelerated or flowing coolant flow, wherein the coolant flow bypasses the cooling device and is guided into a return, as well as monitoring the presence and / or the temperature of a metal strip or other rolling stock to be cooled.
  • the pre-accelerated coolant flow to the cooling device is dependent on the presence and / or the temperature of the metal strip or Coolant solved according to claim 1.
  • the method comprises at least the steps of providing a pre-accelerated or flowing coolant flow, wherein the coolant flow bypasses the cooling device and is guided into a return, as well as monitoring the presence and / or the temperature of a metal strip or other rolling stock to be cooled.
  • the pre-accelerated coolant flow is diverted to the cooling device in dependence on the presence and / or temperature of the metal strip or other rolling stock, the coolant flow being bypassed and guided into a return instead of the cooling device, the cooling device for cooling the metal strip or the other rolling stock is supplied pre-accelerated.
  • the pressure loss of the pre-accelerated coolant flow when bypassing the cooling device and the pressure loss when supplying the pre-accelerated coolant flow to the cooling device are less than 50%, preferably less than 20% or even less than 10%. Preferably, both values are substantially the same.
  • the flow resistance for the coolant flow at bypass or line is substantially equal to or different from the cooling device as stated above.
  • the redirecting operation preferably takes place in less than 5 seconds or even less than 1.5 seconds. Especially with such relatively short switching times, the inventive method is of particular advantage.
  • the deflection of the coolant flow is less than 5 m, preferably less than 1 m upstream of the cooling device (1) (so that the path of the coolant flow between the location of the deflection (5) and the outlets (7) of the cooling device (1). is kept as low as possible to cool the belt).
  • the volume flow of the coolant or coolant flow to be deflected is more than 150 m 3 / h and preferably more than 400 m 3 / h. Especially in view of such large volume flows, the present invention is particularly advantageous.
  • the apparatus initially comprises a cooling device for cooling metal strip or other rolling stock, which comprises at least one spray bar with coolant outlets for dispensing the coolant onto the metal strip. Further, the apparatus includes conduit means for directing a flow of coolant from a source of coolant to the spray bar, and bypass means for directing the flow of refrigerant from the conduit means into a return line. Switchable diverting means of the apparatus are adapted to switchably direct the flow of refrigerant through the conduit means to the spray bar or to divert the flow of refrigerant from the conduit means into the bypass means.
  • the device may comprise at least one valve for adjusting a volumetric flow of the coolant flow (flowing) through the conduit means, the diverting means being located downstream of the control valve.
  • the switchable bypass means may each comprise at least one switchable flap for directing the coolant flow to the spray bars or into the bypass means.
  • the conduit means further comprises a pump for increasing the volumetric flow provided by the source.
  • a pump for increasing the volumetric flow provided by the source.
  • the pump can be bypassed by means of a bypass through the coolant flow.
  • a bypass through the coolant flow.
  • the water pressure can be provided by a high tank, for example.
  • a plurality of spray bars are combined to form a first cooling group, wherein the first cooling group can be supplied with coolant via first conduit means and at most three of the spray bars of the first Cooling group switchable bypass means are provided for directing the flow of coolant from the first conduit means in a return, so that the coolant flow of at most three spray bars of the first cooling group is separated from the remaining spray bars of the first cooling group in the bypass means or in the return flow.
  • a plurality of further spray bars preferably a maximum of ten further spray bars, combined to form a second cooling group, wherein the second cooling group is supplied via second conduit coolant and at each of at least three of the spray bars of the second cooling group switchable bypass means for directing the flow of coolant from the second line means are provided in a return, so that the coolant flow of at most three spray bars of the second cooling group is separated from the remaining spray bars of the second cooling group in the bypass means or in the return flow.
  • the first and the second cooling group are fed or supplied separately by the source with coolant.
  • the volume flow to each individual cooling group can be increased separately by a pump.
  • the device comprises a plurality of spray bars, wherein each spray bar is assigned a switchable diverting means separately from the further spray bars, so that either the pre-accelerated coolant flow can be fed to each spray bar via the conduit means or the coolant flow can be supplied to the bypass means via the diverting means assigned to the spray bar.
  • At least one of the spray bars is supported by a support device and the switchable diverting means is mounted on this support means.
  • the switchable diverting means is arranged less than 5 m, preferably less than 3 m, upstream of the spray bar.
  • FIG. 1 Pictured is a high tank 4, which serves as storage for coolant.
  • the coolant is usually a distributor 6 and a manifold 6 can be fed. From this distributor 6, the coolant can be supplied to a plurality of spray bars 1.
  • the spray bars 1 for applying a metal strip with the coolant in each case a plurality of outlets 7.
  • a transducer 15 for example, for coolant pressure or volume flow
  • a control valve 9 or a Stopcock 8 may be arranged between the manifold 6 and the respective spray bar 1.
  • the guided to the respective spray bar 1 coolant flow can monitor and adjust.
  • FIG. 2 shows a schematic of an embodiment of the invention. Coolant is similar to the prior art according to the FIG. 1 provided by a memory 4. In contrast to the arrangement according to FIG. 1 includes the embodiment of the invention the FIG. 2 However, preferably no distributor 6. Rather, each spray bar 1 is fed separately via a line 2 coolant from the memory 4.
  • the provided coolant flow can be increased by a pump 11, 11 'or booster pump 11, 11'.
  • this pump 11, 11 'for the coolant flow for example, by a bypass 13 can be bypassed.
  • This bypass 13 may be designed to be switchable so that the coolant flow either through the pump 11, 11 'is promoted or the pump 11, 11' bypasses and is passed only by the (static) pressure of the memory 4 through the conduit system 2.
  • the volume flow can also be monitored by a measuring transducer 15 and / or be adjustable by a control valve 9.
  • the specific regulation of the volume flow is not core of the invention and can be done for example by already known control engineering measures.
  • the device according to the invention has switchable deflection means 5 which can redirect a pre-accelerated coolant flow away from the spray bar 1.
  • a flowing or pre-accelerated volumetric flow can first be conducted into an overflow or overflow 3.
  • Such a coolant flow may, for example, subsequently follow the reservoir 4 to be led back.
  • a further treatment of the coolant is eliminated, since the coolant is not polluted when diverted by the means 5.
  • the deflection means 5 may generally comprise two switchable shut-off valves or valves, so that a volume flow is supplied to either the spray bar 1 or the return 3. However, it is also an arrangement with only one switchable flap possible. By the described arrangement, an already pre-accelerated coolant flow can be provided, which can be supplied to the spray bar 1 by the deflection means 5 as required.
  • the means 5 can be switched, for example, by means of a sensor which registers the presence or the entry or exit of a band. Alternatively or additionally, the temperature of the belt can be monitored with a temperature sensor. Depending on the temperature as a control variable, the deflection means 5 (actuator) can thus preferably be switched or set in order to adjust the inflow of the coolant (control variable) via the spray bars 1 and their outlets 7 to the belt.
  • FIG. 3 discloses a schematic of a cooling device according to another embodiment of the invention. Unlike in the FIG. 1 As shown, several spray bars 1 are combined to form a first cooling group 10 and further spray bars 1 'are combined to form a second cooling group 10'. Within each of the groups 10, 10 ', a deflecting device 50', 50 is associated with each individual spray bar 1, 1 '(upstream). That is, each spraying bar 1, 1 'can be supplied with a volume flow pre-accelerated by an associated deflecting means 50, 50'.
  • the deflecting means 50, 50 ' are preferably located as close as possible to the spray bar 1, 1' to be supplied, in order to minimize the time needed for the distance between the location of the deflection by the means 5 and the spray bar, whereby the reaction speed or the controllability of the system is significantly improved.
  • the deflection means 5, 50, 50 ' can generally be switched, for example, electrically, pneumatically or hydraulically.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur dynamischen Versorgung einer Kühleinrichtung zum Kühlen von Metallband oder sonstigem Walzgut mit Kühlmittel gerichtet. Die Kühleinrichtung kann insbesondere einen oder mehrere Spritzbalken umfassen.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Systemen zur Bereitstellung von Kühlwasser aus einem Hochtank für Laminar- oder Druckkühlungen in Warmwalzstraßen bekannt. Zur Kühlung von heißem Walzgut werden beachtliche Mengen Kühlwasser benötigt, um je nach Anforderung an das gefertigte Produkt das Band hinreichend definiert und schnell abzukühlen. Die zum Erreichen einer bestimmten Kühlrate benötigten Wassermengen bewegen sich häufig in der Größenordnung von mehreren hundert oder gar tausend Kubikmetern pro Stunde. Diese außerordentlich großen Wassermengen werden zum Beispiel über durch Ventile drosselbare Leitungssysteme von einem Hochtank zu den Spritzbalken geleitet.
  • Ein solches System gemäß dem Stand der Technik ist exemplarisch in der Figur 1 dargestellt. Das in dem Hochtank 4 gespeicherte Wasser wird über Leitungen 2 einem zentralen Verteiler 6 zugeführt. Von diesem gemeinsamen Verteiler 6 wird das Wasser über weitere Leitungen den einzelnen Spritzbalken 1 zugeführt. Diese bekannte Anordnung bringt allerdings einige Nachteile mit sich. Für moderne Metalllegierungen oder Stähle müssen große Kühlraten ebenfalls möglichst exakt einstellbar bzw. regelbar sein. Dies wird allerdings durch die sehr großen verwendeten Wassermengen erschwert. Insbesondere können Ein- und Ausschaltvorgänge durch bestehende Konzepte, welche meistens Regelventile umfassen nicht befriedigend schnell durchgeführt werden, wodurch ein Einschaltvorgang der Kühlung oftmals mehr als 10 Sekunden benötigt um die gewünschte Kühlrate zu erreichen. Da sich jedoch das Walzgut in vielen Fällen mit mehreren Metern pro Sekunde durch die Anlage bewegt, wird eine große Bandlänge nicht mit der gewünschten Kühlrate gekühlt, woraus Qualitätseinbußen dieses Bandabschnitts resultieren.
  • Ein weiterer Nachteil besteht in den hohen Kräften, welche bei Schaltvorgängen der Kühlung auf die Leitungssysteme bzw. die kühlanlagen wirken. Insbesondere besteht bei schnellen Schaltvorgängen der Kühlwasserversorgung die Gefahr, dass starke Druckstöße das Kühlsystem beschädigen. Solche Druckspitzen können sogar zum Ausfall der Kühlanlage und somit der gesamten Walzstraße führen.
  • Die WO 2012/011578 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Kühlung eines Metallbandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5 sowie ein Verfahren zur Kühlung eines Metallbandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Kühleinrichtung umfasst eine Vielzahl von auf das Metallband gerichteten Sprühdüsengruppen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und über mindestens eine Zuleitung mit Kühlmittel versorgt werden.
  • Angesichts des geschilderten Stands der Technik besteht die technische Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Kühlmittelversorgung bereitzustellen, welche insbesondere Druckstöße bei Einschaltvorgängen vermeidet oder zumindest deutlich verringert. Ferner kann die technische Aufgabe darin bestehen, schneller als bisher eine gewünschte Kühlrate zu erreichen, um ein gewalztes Band möglichst optimal mit Kühlmittel zu versorgen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die gestellte technische Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens zur dynamischen Versorgung einer Kühleinrichtung, insbesondere von mindestens einem Spritzbalken, zur Kühlung von Metallband oder sonstigem Walzgut mit Kühlmittel gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren umfasst dabei zumindest die Schritte des Bereitstellens eines vorbeschleunigten bzw. fließenden Kühlmittelstroms, wobei der Kühlmittelstrom die Kühleinrichtung umgeht und in einen Rücklauf geführt wird, sowie des Überwachens der Anwesenheit und/oder der Temperatur eines zu kühlenden Metallbandes oder sonstigen Walzgutes. Erfindungsgemäß wird der vorbeschleunigte Kühlmittelstrom zu der Kühleinrichtung in Abhängigkeit der Anwesenheit und/oder der Temperatur des Metallbandes oder Kühlmittel gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren umfasst dabei zumindest die Schritte des Bereitstellens eines vorbeschleunigten bzw. fließenden Kühlmittelstroms, wobei der Kühlmittelstrom die Kühleinrichtung umgeht und in einen Rücklauf geführt wird, sowie des Überwachens der Anwesenheit und/oder der Temperatur eines zu kühlenden Metallbandes oder sonstigen Walzgutes. Erfindungsgemäß wird der vorbeschleunigte Kühlmittelstrom zu der Kühleinrichtung in Abhängigkeit der Anwesenheit und/oder der Temperatur des Metallbandes oder dem sonstigen Walzgut umgeleitet bzw. umgelenkt, wobei der Kühlmittelstrom anstatt die Kühleinrichtung zu umgehen und in einen Rücklauf geführt zu werden, der Kühleinrichtung zur Kühlung des Metallbands oder dem sonstigen Walzgut vorbeschleunigt zugeführt wird.
  • Durch die Vorbeschleunigung des Kühlmittels und das Umleiten bzw. Umlenken dieses vorbeschleunigten Kühlmittelstroms können auf die Anlagenbauteile wirkende Druckstöße vermieden bzw. erheblich verringert werden. Ferner verbessert sich die Reaktionszeit der Kühlung deutlich. Der Umlenkvorgang kann wesentlich schneller als der Vorgang des Beschleunigens einer entfernten, stehenden Wassermenge erfolgen. Zudem kann schneller und präziser eine gewünschte Kühlrate erreicht bzw. eingestellt werden. Im Allgemeinen wird somit die Einstellbarkeit der eingesetzten Volumenströme verbessert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, weichen der Druckverlust des vorbeschleunigten Kühlmittelstroms bei Umgehung der Kühleinrichtung und der Druckverlust bei Zuführung des vorbeschleunigten Kühlmittelstroms zu der Kühleinrichtung weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 20% oder sogar weniger als 10% voneinander ab. Vorzugsweise sind beide Werte im Wesentlichen gleich. Somit werden durch das Umlenken des Kühlmittelstroms Druckstöße des Kühlmittelstroms bei Umlenken des Kühlmittelstroms zur Zuführung von diesem zu der Kühleinrichtung vermieden. Mit anderen Worten ist der Strömungswiderstand für die Kühlmittelströmung bei Umgehung oder Leitung zu der Kühleinrichtung im Wesentlichen gleich oder unterscheidet sich weniger als oben angegeben.
  • Der Umlenkvorgang findet vorzugsweise in weniger als 5 s oder sogar in weniger als 1,5 s statt. Gerade bei solch relativ kurzen Umschaltzeiten ist das erfindungsgemäße Verfahren von besonderem Vorteil.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Umlenkung des Kühlmittelstroms weniger als 5 m, vorzugsweise weniger als 1 m stromaufwärts der Kühleinrichtung (1) (sodass der Weg des Kühlmittelstroms zwischen dem Ort der Umlenkung (5) und den Auslässen (7) der Kühleinrichtung (1) zur Kühlung des Bandes möglichst gering gehalten wird).
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der umzulenkende Volumenstrom des Kühlmittels bzw. Kühlmittelstroms mehr als 150 m3/h und vorzugsweise mehr als 400 m3/h. Gerade angesichts solch großer Volumenströme ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft.
  • Ferner ist die Erfindung ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Kühlung eines Metallbands, vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gerichtet. Die Vorrichtung umfasst zunächst eine Kühleinrichtung zur Kühlung von Metallband oder sonstigen Walzgut, welche mindestens einen Spritzbalken mit Kühlmittelauslässen zur Abgabe des Kühlmittels auf das Metallband umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung Leitungsmittel zur Leitung eines Kühlmittelstroms von einer Kühlmittelquelle zu dem Spritzbalken, sowie Umgehungsmittel zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den Leitungsmitteln in einen Rücklauf. Schaltbare Umleitungsmittel der Vorrichtung sind zum schaltbaren Leiten des Kühlmittelstroms durch die Leitungsmittel zu dem Spritzbalken oder zum Umleiten des Kühlmittelstroms von den Leitungsmitteln in die Umgehungsmittel ausgebildet.
  • Die Vorteile der Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen jenen des bereits beschriebenen Verfahrens.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung mindestens ein Ventil zum Einstellen eines Volumenstroms des durch die Leitungsmittel (fließenden) Kühlmittelstroms umfassen, wobei die Umleitungsmittel stromabwärts des Regelventils angeordnet sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die schaltbaren Umleitungsmittel jeweils mindestens eine schaltbare Klappe zum Leiten des Kühlmittelstroms zu den Spritzbalken oder in die Umgehungsmittel umfassen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Leitungsmittel ferner eine Pumpe zum Erhöhen des von der Quelle bereitgestellten Volumenstroms. Mittels solch einer Pumpe kann ein noch stärker vorbeschleunigter Volumenstrom bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpe mittels eines Bypasses durch den Kühlmittelstrom umgehbar. Durch eine solche Anordnung ist eine Kühlung mit dem ohne jegliche Pumpe zur Verfügung stehenden Kühlmitteldruck möglich. Der Wasserdruck kann zum Beispiel durch einen Hochbehälter zur Verfügung gestellt werden.
  • Insgesamt wird somit die Bereitstellung von sehr kleinen Volumenströmen (z. B. Laminarbetrieb) und ebenso von sehr großen Volumenströmen (Druckbetrieb mittels Pumpe) ermöglicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Spritzbalken, vorzugsweise maximal zehn Spritzbalken, zu einer ersten Kühlgruppe zusammengefasst, wobei der ersten Kühlgruppe über erste Leitungsmittel Kühlmittel zuführbar ist und zu jeweils höchstens drei der Spritzbalken der ersten Kühlgruppe schaltbare Umleitungsmittel zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den ersten Leitungsmitteln in einen Rücklauf vorgesehen sind, sodass der Kühlmittelstrom der höchstens drei Spritzbalken der ersten Kühlgruppe getrennt von den restlichen Spritzbalken der ersten Kühlgruppe in die Umgehungsmittel bzw. in den Rücklauf umleitbar ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere weitere Spritzbalken, vorzugsweise maximal zehn weitere Spritzbalken, zu einer zweiten Kühlgruppe zusammengefasst, wobei der zweiten Kühlgruppe über zweite Leitungsmittel Kühlmittel zuführbar ist und zu jeweils höchstens drei der Spritzbalken der zweiten Kühlgruppe schaltbare Umleitungsmittel zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den zweiten Leitungsmitteln in einen Rücklauf vorgesehen sind, sodass der Kühlmittelstrom der höchstens drei Spritzbalken der zweiten Kühlgruppe getrennt von den restlichen Spritzbalken der zweiten Kühlgruppe in die Umgehungsmittel bzw. in den Rücklauf umleitbar ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Kühlgruppe getrennt voneinander durch die Quelle mit Kühlmittel speis- bzw. versorgbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Volumenstrom zu jeder einzelnen Kühlgruppe separat durch eine Pumpe erhöhbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mehrere Spritzbalken wobei jedem Spritzbalken separat von den weiteren Spritzbalken ein schaltbares Umleitungsmittel zugeordnet ist, sodass jedem Spritzbalken entweder der vorbeschleunigte Kühlmittelstrom über die Leitungsmittel zuführbar ist oder über das dem Spritzbalken zugeordnete Umleitungsmittel der Kühlmittelstrom den Umgehungsmitteln zuführbar ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der Spritzbalken durch eine Abstützeinrichtung getragen und das schaltbare Umleitungsmittel an dieser Abstützeinrichtung montiert. Alternativ oder zusätzlich ist das schaltbare Umleitungsmittel weniger als 5 m, vorzugsweise weniger als 3 m, stromaufwärts des Spritzbalkens angeordnet.
  • Sämtliche Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen:
    • Figur 1
    (Stand der Technik) eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Spritzbalken mit Kühlmittel;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Kühlung von Metallband oder sonstigem Walzgut; und
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Kühlung von Metallband oder sonstigem Walzgut.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der besseren Verständlichkeit halber wird zunächst Bezug auf den in der Figur 1 offenbarten Stand der Technik genommen. Abgebildet ist ein Hochtank 4, welcher als Speicher für Kühlmittel dient. Über Leitungen ist das Kühlmittel in der Regel einem Verteiler 6 bzw. einem Verteilerrohr 6 zuführbar. Von diesem Verteiler 6 kann das Kühlmittel einer Vielzahl von Spritzbalken 1 zugeführt werden. Dabei umfassen die Spritzbalken 1 zum Beaufschlagen eines Metallbands mit dem Kühlmittel jeweils eine Vielzahl von Auslässen 7. Wie dargestellt, können zwischen dem Verteiler 6 und dem jeweiligen Spritzbalken 1 ein Messgeber 15 (zum Beispiel für Kühlmitteldruck oder -volumenstrom), ein Regelventil 9 oder ein Absperrhahn 8 angeordnet sein. Durch diese Elemente lässt sich der zu dem jeweiligen Spritzbalken 1 geleitete Kühlmittelstrom überwachen und einstellen.
  • Die Figur 2 zeigt ein Schema eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Kühlmittel wird ähnlich wie im Stand der Technik gemäß der Figur 1 durch einen Speicher 4 bereitgestellt. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Figur 1 umfasst das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der Figur 2 jedoch bevorzugt keinen Verteiler 6. Vielmehr wird jedem Spritzbalken 1 separat über eine Leitung 2 Kühlmittel von dem Speicher 4 zugeführt. Der zur Verfügung gestellte Kühlmittelstrom kann durch eine Pumpe 11, 11' bzw. Booster-Pumpe 11, 11' erhöht werden. Zusätzlich kann diese Pumpe 11, 11' für den Kühlmittelstrom zum Beispiel durch einen Bypass 13 umgehbar sein. Dieser Bypass 13 kann schaltbar ausgebildet sein, sodass der Kühlmittelstrom entweder durch die Pumpe 11, 11' gefördert wird oder die Pumpe 11, 11' umgeht und lediglich durch den (statischen) Druck des Speichers 4 durch das Leitungssystem 2 geleitet wird. Der Volumenstrom kann ferner durch einen Messgeber 15 überwacht werden und/oder durch ein Regelventil 9 einstellbar sein. Die konkrete Regulierung des Volumenstroms ist allerdings nicht Kern der Erfindung und kann zum Beispiel durch bereits bekannte regelungstechnische Maßnahmen erfolgen. Entscheidend ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung über schaltbare Umlenkmittel 5 verfügt, welche einen vorbeschleunigten Kühlmittelstrom von dem Spritzbalken 1 weg umleiten können. So kann ein fließender bzw. vorbeschleunigter Volumenstrom zum Beispiel zunächst in einen Ab- oder Überlauf 3 geführt werden. Solch ein Kühlmittelstrom kann zum Beispiel nachfolgend dem Speicher 4 zurückgeführt werden. Eine weitere Aufbereitung des Kühlmittels entfällt, da das Kühlmittel bei Umleitung durch die Mittel 5 nicht verschmutzt wird. Die Umlenkmittel 5 können im Allgemeinen zwei schaltbare Absperrventile bzw. - hähne oder -klappen umfassen, sodass ein Volumenstrom entweder dem Spritzbalken 1 oder dem Rücklauf 3 zugeführt wird. Es ist allerdings ebenfalls eine Anordnung mit lediglich einer schaltbaren Klappe möglich. Durch die beschriebene Anordnung kann ein bereits vorbeschleunigter Kühlmittelstrom bereitgestellt werden, welcher durch die Umlenkmittel 5 bei Bedarf dem Spritzbalken 1 zuführbar ist. Die Mittel 5 können zum Beispiel mittels eines Sensors geschaltet werden, welcher die Anwesenheit bzw. den Ein- oder Auslauf eine Bands registriert. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur des Bandes mit einem Temperatursensor überwacht werden. In Abhängigkeit der Temperatur als Regelgröße können somit bevorzugt die Umlenkmittel 5 (Stellglied) geschaltet bzw. eingestellt werden, um den Zufluss des Kühlmittels (Stellgröße) über die Spritzbalken 1 und deren Auslässe 7 auf das Band einzustellen.
  • Die Figur 3 offenbart ein Schema einer Kühlvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zu der in der Figur 1 gezeigten Vorrichtung sind mehrere Spritzbalken 1 zu einer ersten Kühlgruppe 10 zusammengefasst und weitere Spritzbalken 1' zu einer zweiten Kühlgruppe 10' zusammengefasst. Innerhalb jeder der Gruppen 10, 10' ist jedem einzelnen Spritzbalken 1, 1' (stromaufwärts) eine Umlenkvorrichtung 50', 50 zugeordnet. Das heißt, jedem Spritzbalken 1, 1' ist ein durch ein zugeordnetes Umlenkmittel 50, 50' vorbeschleunigter Volumenstrom zuführbar. Bevorzugt befinden sich die Umlenkmittel 50, 50' jeweils möglichst nahe am zu versorgenden Spritzbalken 1, 1', um die Zeit welcher der Volumenstrom für die Strecke zwischen dem Ort der Umlenkung durch die Mittel 5 und dem Spritzbalken benötigt gering zu halten, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit bzw. die Regelbarkeit des Systems deutlich verbessert wird.
  • Die Umlenkmittel 5, 50, 50' können im Allgemeinen zum Beispiel elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch geschaltet werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen vor allem dem besseren Verständnis der Erfindung und sollten nicht einschränkend verstanden werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Patentanmeldung ergibt sich aus den Patentansprüchen.
  • Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.
  • Ferner können die beschriebenen Merkmale durch den Fachmann an vorhandene Gegebenheiten oder vorliegende Anforderungen angepasst werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spritzbalken
    1'
    Spritzbalken
    2
    Leitungsmittel
    3
    Umgehungsmittel / Rücklauf
    4
    Quelle / Hochtank
    5
    schaltbare Umlenkmittel / Schaltarmatur
    6
    Verteilerrohr
    7
    Kühlrnittelauslässe aus Spritzbalken
    8
    Absperrhahn
    9
    Regelarmatur
    10
    erste Kühlgruppe
    10'
    zweite Kühlgruppe
    11
    Pumpe / Booster-Pumpe
    11'
    zweite Pumpe
    13
    Bypass
    15
    Messgeber
    20
    erste Leitungsmittel
    20'
    zweite Leitungsmittel
    50
    erste schaltbare Umlenkmittel
    50'
    zweite schaltbare Umlenkmittel

Claims (15)

  1. Verfahren zur dynamischen Versorgung einer Kühleinrichtung (1, 1'), insbesondere mindestens eines Spritzbalkens (1, 1'), zur Kühlung von Metallband oder sonstigem Walzgut mit Kühlmittel,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    a) Bereitstellen eines vorbeschleunigten Kühlmittelstroms, wobei der Kühlmittelstrom die Kühleinrichtung (1, 1') umgeht und in einen Rücklauf (3) geführt wird;
    b) Überwachen der Anwesenheit und/oder der Temperatur eines zu kühlenden Metallbandes oder sonstigen Walzgutes; und
    c) Umlenken des bereits vorbeschleunigten Kühlmittelstroms zu der Kühleinrichtung (1, 1') in Abhängigkeit der Anwesenheit und/oder einer definierten Temperatur des Metallbandes oder des sonstigen Walzgutes, so dass der Kühlmittelstrom anstatt die Kühleinrichtung (1, 1') zu umgehen und in einen Rücklauf geführt zu werden, der Kühleinrichtung (1, 1') zur Kühlung des Metallbands oder des sonstigen Walzgutes bereits vorbeschleunigt zugeführt wird.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1,
    wobei der Druckverlust des Kühlmittelstroms bei Umgehung der Kühleinrichtung (1, 1') und der Druckverlust bei Zuführung des Kühlmittelstroms zu der Kühleinrichtung (1, 1') weniger als 20% voneinander abweichen oder im Wesentlichen gleich sind, sodass Druckstöße bei dem Umlenken des bereits vorbeschleunigten Kühlmittelstroms zu der Kühleinrichtung (1, 1') vermieden werden.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Umlenkung des Kühlmittelstroms zur Minimierung des Wegs zwischen dem Ort der Umlenkung des Kühlmittelstroms und Auslässen der Kühleinrichtung (1, 1') weniger als 5 m, vorzugsweise weniger als 3 m stromaufwärts der Auslässe der Kühleinrichtung (1, 1') erfolgt.
  4. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der umzulenkende Volumenstrom des Kühlmittelstroms mehr als 150 m3/h und vorzugsweise mehr als 400 m3/h beträgt.
  5. Eine Vorrichtung zur Kühlung eines Metallbands, vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
    eine Kühleinrichtung zur Kühlung von Metallband oder sonstigem Walzgut, welche mindestens einen Spritzbalken (1, 1') mit Kühlmittelauslässen zur Abgabe des Kühlmittels auf das Metallband umfasst;
    Leitungsmittel (2, 20, 20') zur Leitung eines Kühlmittelstroms von einer Kühlmittelquelle (4) zu dem Spritzbalken (1, 1');
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin Folgendes umfasst:
    Umgehungsmittel zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den Leitungsmitteln (2, 20, 20') in einen Rücklauf (3); und
    schaltbare Umleitungsmittel (5, 50, 50'), ausgebildet zum schaltbaren Leiten des Kühlmittelstroms durch die Leitungsmittel (2, 20, 20') zu dem Spritzbalken (1) oder Umleiten des Kühlmittelstroms von den Leitungsmitteln (2, 20, 20') in die Umgehungsmittel.
  6. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (10) mindestens ein Ventil (9) zum Regulieren eines Volumenstroms des durch die Leitungsmittel (2, 20, 20') fließenden Kühlmittelstroms umfasst, wobei die Umleitungsmittel (5, 50, 50') stromabwärts des Regelventils (9) angeordnet sind.
  7. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die schaltbaren Umleitungsmittel (5, 50, 50') jeweils mindestens eine schaltbare Klappe zum Leiten des Kühlmittelstroms zu den Spritzbalken (1) oder in die Umgehungsmittel umfassen und/oder wobei die schaltbaren Umleitungsmittel (5, 50, 50') den Schaltvorgang in weniger als 5 s, vorzugsweise in weniger als 1,5 s durchführen.
  8. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Leitungsmittel (2, 20, 20') ferner eine Pumpe (11, 11') zum Erhöhen des von der Quelle (4) bereitgestellten Volumenstroms des Kühlmittels umfassen.
  9. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Pumpe (11, 11') mittels eines Bypasses (13) durch den Kühlmittelstrom umgehbar ist.
  10. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei mehrere Spritzbalken (1), vorzugsweise maximal zehn Spritzbalken (1), zu einer ersten Kühlgruppe (10) zusammengefasst sind und der ersten Kühlgruppe (10) über erste Leitungsmittel (20) Kühlmittel zuführbar ist und zu jeweils höchstens drei der Spritzbalken (1) der ersten Kühlgruppe (10) schaltbare Umleitungsmittel (50) zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den ersten Leitungsmitteln (20) in einen Rücklauf vorgesehen sind, sodass der Kühlmittelstrom von den höchstens drei Spritzbalken (1) der ersten Kühlgruppe (10) unabhängig von den restlichen Spritzbalken der ersten Kühlgruppe (10) in die Umgehungsmittel umleitbar ist.
  11. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei zusätzlich mehrere weitere Spritzbalken (1'), vorzugsweise maximal zehn weitere Spritzbalken (1'), zu einer zweiten Kühlgruppe (10') zusammengefasst sind und der zweiten Kühlgruppe (10') über zweite Leitungsmittel (20') Kühlmittel zuführbar ist und zu jeweils höchstens drei der Spritzbalken (1') der zweiten Kühlgruppe (10') schaltbare Umleitungsmittel (50') zum Leiten des Kühlmittelstroms aus den zweiten Leitungsmitteln (20') in einen Rücklauf vorgesehen sind, sodass der Kühlmittelstrom von den höchstens drei Spritzbalken (1') der zweiten Kühlgruppe (10') unabhängig von den restlichen Spritzbalken (1') der zweiten Kühlgruppe (10') in die Umgehungsmittel umleitbar ist.
  12. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die erste und die zweite Kühlgruppe (10, 10') getrennt voneinander durch die Quelle (4) mit Kühlmittel versorgbar sind.
  13. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Volumenstrom zu jeder einzelnen Kühlgruppe (10, 10') jeweils separat durch eine Pumpe (11, 11') erhöhbar ist.
  14. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Vorrichtung mehrere Spritzbalken (1) umfasst und
    maximal drei der Spritzbalken (1) separat von den weiteren Spritzbalken (1) ein schaltbares Umleitungsmittel (5) zugeordnet ist, sodass den maximal drei Spritzbalken (1) entweder der vorbeschleunigte Kühlmittelstrom über die Leitungsmittel (2) zuführbar ist oder über das den maximal drei Spritzbalken (1) zugeordnete Umleitungsmittel (5) der Kühlmittelstrom den Umgehungsmitteln zuführbar ist; oder insbesondere
    jedem der Spritzbalken (1) separat von den weiteren Spritzbalken (1) ein schaltbares Umleitungsmittel (5) zugeordnet ist, sodass jedem Spritzbalken (1) entweder der vorbeschleunigte Kühlmittelstrom über die Leitungsmittel (2) zuführbar ist oder über das dem Spritzbalken (1) zugeordnete Umleitungsmittel (5) der Kühlmittelstrom den Umgehungsmitteln zuführbar ist.
  15. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei zumindest einer der Spritzbalken (1) durch eine Abstützeinrichtung getragen ist und das schaltbare Umleitungsmittel (5) an diese Abstützeinrichtung montiert ist; und/oder wobei das schaltbare Umleitungsmittel (5) sich weniger als 5 m stromaufwärts des Spritzbalkens (1) befindet.
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