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Title:
COOLING SECTION WITH VALVES AND PRESSURE VESSELS FOR PREVENTING PRESSURE SHOCKS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/001162
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for cooling a metal rolling stock (1) rolled in a rolling train, having multiple cooling devices (4), to which water (5) is supplied via a respective branch line (7) and by means of which the water (5) is applied to the rolling stock (1). The branch lines (7) are equipped with a respective valve (8), by means of which the water flow flowing through the respective branch line (7) is adjusted. Each of the valves (8) is paired with a drive (9), via which the respective valve (8) is actuated. The cooling devices (4) form multiple groups, each of which is paired with a dedicated pressure vessel (10) in a proprietary manner. Each pressure vessel (10) is connected to a respective feed line (12) at a respective connection point (11), and the water (5) is supplied to the branch lines (7) of the cooling devices (4) of the corresponding group via said feed line. When viewed in the flow direction of the water (5), each connection point (11) is arranged upstream of the valves (8) of the respective group of cooling devices (4).

Inventors:
WEINZIERL KLAUS (DE)
OPITZ ERICH (AT)
PICHLER LUKAS (AT)
POESCHL FLORIAN (AT)
SEILINGER ALOIS (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/066970
Publication Date:
January 07, 2021
Filing Date:
June 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
PRIMETALS TECHNOLOGIES GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
B21B45/02
Domestic Patent References:
WO2018080669A12018-05-03
WO2013143902A12013-10-03
Foreign References:
EP2767353A12014-08-20
EP2644718A12013-10-02
EP2767353A12014-08-20
Attorney, Agent or Firm:
ZUSAMMENSCHLUSS METALS@LINZ, NR. 598 (AT)
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts (1),

- wobei die Vorrichtung mehrere Kühleinrichtungen (4) auf weist, denen über eine jeweilige Stichleitung (7) Wasser (5) zugeführt wird und mittels derer das Wasser (5) auf das Walzgut (1) aufgebracht wird,

- wobei in den Stichleitungen (7) jeweils ein Ventil (8) an geordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung (7) durchfließende Wasserstrom eingestellt wird,

- wobei den Ventilen (8) jeweils ein Antrieb (9) zugeordnet ist, über den das jeweilige Ventil (8) angesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass die Kühleinrichtungen (4) mehrere Gruppen bilden, de nen jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß (10) zugeord net ist,

- dass das jeweilige Druckgefäß (10) an einer jeweiligen An schlussstelle (11) an eine jeweilige Zuleitung (12) ange schlossen ist, über die das Wasser (5) den Stichleitungen (7) der Kühleinrichtungen (4) der entsprechenden Gruppe zu geführt wird, so dass in Strömungsrichtung des Wassers (5) gesehen die jeweilige Anschlussstelle (11) den Ventilen (8) der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen (4) vorgeordnet ist .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass zumindest ein Teil der Gruppen von Kühleinrichtungen (4) jeweils nur eine einzige Kühleinrichtung (4) umfasst.

3. Vorrichtung 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 die Antriebe (9) als elektrische Antriebe ausgebildet sind .

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrischen Antriebe als Schrittmotoren ausgebildet sind .

5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass das einer jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen (4) proprietär zugeordnete Druckgefäß (10) ein Gefäßvolumen aufweist, und

- dass das Gefäßvolumen zwischen n x 20 1 und n x 200 1

liegt, wobei n die Anzahl an Kühleinrichtungen (4) der je weiligen Gruppe ist.

6. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass zwischen der jeweiligen Anschlussstelle (11) und dem je weiligen Druckgefäß (10) ein jeweiliger Strömungswiderstand (16) angeordnet ist.

Description:
Beschreibung

Bezeichnung der Erfindung

Kühlstrecke mit Ventilen und Druckgefäßen zur Vermeidung von Druckschlägen

Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walz guts,

- wobei die Vorrichtung mehrere Kühleinrichtungen aufweist, denen über eine jeweilige Stichleitung Wasser zugeführt wird und mittels derer das Wasser auf das Walzgut aufge bracht wird,

- wobei in den Stichleitungen jeweils ein Ventil angeordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung durch fließende Wasserstrom eingestellt wird,

- wobei den Ventilen jeweils ein Antrieb zugeordnet ist, über den das jeweilige Ventil angesteuert wird.

Stand der Technik

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2018/080 669 A2 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist den

Stichleitungen eine einzelne Bypassleitung parallelgeordnet. Mittels der Bypassleitung sollen Druckstöße vermieden werden, die anderenfalls bei einer raschen Unterbrechung des die Stichleitungen durchströmenden Volumenstroms auftreten kön nen. Die Bypassleitung muss aktiv geöffnet und geschlossen werden .

Aus der EP 2 767 353 Al ist eine Kühlstrecke für ein flaches Walzgut bekannt, wobei die Kühlstrecke mehrere Spritzbalken aufweist, denen jeweils ein Ventil vorgeordnet ist. Aus der WO 2013/143 902 Al ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walz guts bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind die Kühldüsen der dortigen Kühlstrecke mit einem Wasserreservoir über eine Zu leitung verbunden. Die Wasserzufuhr zu den Kühldüsen wird über ein Ventil oder mehrere Ventile gesteuert. Es ist ein Druckgefäß vorhanden, das dem Ventil bzw. den Ventilen in Strömungsrichtung des Wassers gesehen vorgeordnet ist. Das Druckgefäß ist teilweise mit Wasser und teilweise mit Luft gefüllt. Bei dieser Ausgestaltung können Druckschläge, die anderenfalls bei einer raschen Unterbrechung des die Stich leitungen durchströmenden Volumenstroms auftreten können, aufgrund der Pufferwirkung des Druckgefäßes vermieden oder zumindest in ihrer Stärke reduziert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

In der Kühlstrecke eines Walzwerks wird nach dem Walzen eines metallischen Walzguts das Walzgut abgekühlt. Üblich ist eine exakte Temperaturführung in der Kühlstrecke, um die gewünsch ten Materialeigenschaften einzustellen und so konstant wie möglich zu halten. Dabei sind entlang der Transportrichtung des Walzguts mehrere Kühleinrichtungen verbaut, mittels derer auf mindestens eine Seite des Walzguts Wasser aufgebracht wird. Die Kühleinrichtungen können beispielsweise als Kühl balken ausgebildet sein. Die über die Kühleinrichtungen auf gebrachten Wassermengen werden über den Kühleinrichtungen vorgeordnete Ventile eingestellt. Problematisch ist insbeson dere, wenn die Ventile schnell geschlossen werden. Denn wenn die Ventile zu schnell geschlossen werden, treten oftmals Druckstöße auf, in Fachkreisen auch als Druckschläge bezeich net. Um übermäßige Belastungen zu vermeiden, wird daher die Ausschaltzeit in der Regel auf 1 Sekunde begrenzt. Dies gilt sogar dann, wenn die Ventile schneller geschlossen werden könnten .

Im Stand der Technik werden in der Regel pneumatische Ventile verwendet. Diese können in der Regel nicht schneller als 1 Sekunde schalten. In Einzelfällen können aber auch geringere Schaltzeiten von 0,6 Sekunden erreicht werden.

Aus der eingangs genannten WO 2018/080 669 A2 ist eine Kühl strecke eines Walzwerks bekannt, bei welcher die Kühleinrich tungen über elektrisch angesteuerte Ventile geschaltet wer den .

Aus der WO 2013/143 902 Al ist bekannt, in der Zuleitung zur Kühlstrecke ein Druckgefäß anzuschließen. Dieses Druckgefäß dient hauptsächlich der Konstanthaltung des Drucks in der Versorgung der Kühlstrecke, bewirkt aber auch in gewissem Um fang eine Reduzierung von Druckschlägen. Das dortige Druckge fäß ist für ein Volumen von etlichen Kubikmetern ausgelegt. Konkret genannt ist in der WO 2013/143 902 Al ein typisches Volumen zwischen 10 und 20 Kubikmetern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts zu schaffen, die überlegene Betriebsei genschaften aufweist.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einer Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Kühlen eines in ei ner Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

- dass die Kühleinrichtungen mehrere Gruppen bilden, denen jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß zugeordnet ist,

- dass das jeweilige Druckgefäß an einer jeweiligen An

schlussstelle an eine jeweilige Zuleitung angeschlossen ist, über die das Wasser den Stichleitungen der Kühlein richtungen der entsprechenden Gruppe zugeführt wird, so dass in Strömungsrichtung des Wassers gesehen die jeweilige Anschlussstelle den Ventilen der jeweiligen Gruppe von Küh leinrichtungen vorgeordnet ist.

Die Vorrichtung kann als Kühlstrecke ausgebildet sein, die der Walzstraße nachgeordnet ist. Alternativ kann die Vorrich tung als Gruppe von Zwischengerüstkühlungen ausgebildet sein, wobei je eine der Zwischengerüstkühlungen zwischen je zwei Walzgerüsten der Walzstraße angeordnet ist. Im Einzelfall kann die Vorrichtung der Walzstraße auch vorgeordnet sein, beispielsweise wenn die Vorrichtung zwischen (mindestens) ei nem Vorgerüst und einer mehrgerüstigen Fertigstraße angeord net ist. Auch Mischformen sind möglich.

Das Walzgut besteht oftmals aus Stahl. Es kann sich insbeson dere um ein flaches Walzgut handeln, also um ein Band oder ein Grobblech. Im Falle eines flachen Walzguts können die Kühleinrichtungen das flache Walzgut alternativ nur auf der Oberseite, nur auf der Unterseite oder sowohl auf der Ober seite als auch auf der Unterseite mit Wasser beaufschlagen.

Für die Kühleinrichtungen ist über ihre Ventile individuell einstellbar, welche Menge an Wasser sie auf das Walzgut auf bringen. Es ist möglich, dass die Gruppen von Kühleinrichtun gen „echte" Gruppen von Kühleinrichtungen sind, die jeweils mehr als eine Kühleinrichtung umfassen. In vielen Fällen um fasst jedoch zumindest ein Teil der Gruppen von Kühleinrich tungen jeweils nur eine einzige Kühleinrichtung. Insbesondere ist es sogar möglich, dass alle Gruppen jeweils nur eine ein zige Kühleinrichtung umfassen. In diesem Fall sind die Grup pen von Kühleinrichtungen entartet.

Die den Ventilen zugeordneten Antriebe können nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können sie als elektrische An triebe ausgebildet sein, beispielsweise als Schrittmotoren.

Das einer jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen proprietär zugeordnete Druckgefäß weist ein Gefäßvolumen auf. Das Gefäß volumen liegt vorzugsweise zwischen n x 20 1 und n x 200 1 liegt, wobei n die Anzahl an Kühleinrichtungen der jeweiligen Gruppe ist. Besonders bevorzugt liegt das Gefäßvolumen zwi schen n x 50 1 und n x 125 1.

Vorzugsweise ist zwischen der jeweiligen Anschlussstelle und dem jeweiligen Druckgefäß ein jeweiliger Strömungswiderstand angeordnet. Es ist also eine Einrichtung vorhanden, deren Sinn und Zweck es ist, der Wasserströmung einen Widerstand entgegenzusetzen (= Strömungswiderstand) .

Wie bereits erwähnt, fließt in der jeweiligen Zuleitung ein jeweiliger Volumenstrom, sofern die Ventile der Kühleinrich tungen der jeweiligen Gruppe alle vollständig geöffnet sind. In diesem Zustand herrscht in der jeweiligen Zuleitung im Be reich der jeweiligen Anschlussstelle ein jeweiliger Leitungs druck. Der jeweilige Strömungswiderstand ist vorzugsweise derart bemessen, dass der jeweilige Volumenstrom, sofern er über den jeweiligen Strömungswiderstand fließt, einen Druck abfall hervorruft, der mindestens 25 % und maximal 75 % des jeweiligen Leitungsdruckes beträgt, insbesondere in etwa halb so groß wie der jeweilige Leitungsdruck ist. Geringfügige Ab weichungen sind jedoch hinnehmbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 ein Walzgerüst und eine Kühlstrecke,

FIG 2 einen Teil einer Kühlstrecke,

FIG 3 eine Kühlstrecke,

FIG 4 ein Zeitdiagramm eines Füllgrades und

FIG 5 ein Zeitdiagramm eines Volumenstroms,

FIG 6 ein Zeitdiagramm eines Druckes. Beschreibung der Ausführungsformen

Gemäß FIG 1 wird in einer Walzstraße ein Walzgut 1 gewalzt. Dargestellt ist in FIG 1 nur das letzte Walzgerüst 2 einer mehrgerüstigen Walzstraße. Das Walzgut 1 ist oftmals ein fla ches Walzgut, also ein Band oder ein Grobblech. Das Walzgut 1 kann jedoch auch ein anderes Format aufweisen. Beispielsweise kann es sich um ein Profil oder um ein stabförmiges Walzgut 1 handeln. Das Walzgut 1 besteht oftmals aus Stahl, manchmal aus Aluminium und in seltenen Fällen aus einem anderen Metall bzw. einer entsprechenden Legierung.

Der Walzstraße ist eine Kühlstrecke 3 nachgeordnet. In der Kühlstrecke 3 wird das Walzgut 1 gekühlt. Die Kühlstrecke 3 ist somit eine Vorrichtung zum Kühlen des in der Walzstraße gewalzten metallischen Walzguts 1. In Verbindung mit der in FIG 1 dargestellten Kühlstrecke 3, die der Walzstraße nachge ordnet ist, wird die vorliegende Erfindung erläutert. Der Be griff „Kühlstrecke" wird also im Sinne der genannten Vorrich tung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist aber auch dann realisierbar, wenn die Vorrichtung innerhalb der Walzstraße angeordnet ist, also zwischen den Walzgerüsten 2 der mehrge rüstigen Walzstraße. Weiterhin ist sie auch dann realisier bar, wenn die Vorrichtung der Walzstraße vorgeordnet ist.

Die Kühlstrecke 3 weist gemäß FIG 1 mehrere Kühleinrichtungen 4 auf. Mittels der Kühleinrichtungen 4 wird Wasser 5 auf das Walzgut 1 aufgebracht. Die Kühleinrichtungen 4 sind in der Regel als Spritzbalken ausgebildet, die das Wasser 5 über die gesamte Breite des Walzguts 1 auf das Walzgut 1 aufbringen. Das Wasser 5 in seiner Gesamtheit wird der Kühlstrecke 3 über eine Versorgungsleitung 6 zugeführt. Innerhalb der Kühlstre cke 3 wird das Wasser 5 verteilt, bis es in Stichleitungen 7 eintritt, über welche das Wasser 5 der jeweiligen Kühlein richtung 4 zugeführt wird. In den Stichleitungen 7 ist je weils ein (1) Ventil 8 angeordnet, mittels dessen die Menge an Wasser 5, die der jeweiligen Kühleinrichtung 4 pro Zeit- einheit zugeführt wird, eingestellt werden kann. Es besteht somit eine 1 : 1-Zuordnung von Kühleinrichtungen 4, Stichlei tungen 7 und Ventilen 8. Die Menge an Wasser 5, die der je weiligen Kühleinrichtung 4 pro Zeiteinheit zugeführt wird, stellt einen jeweiligen Wasserstrom dar.

In FIG 1 sind insgesamt acht Kühleinrichtungen 4 dargestellt, wobei in der Darstellung gemäß FIG 1 ein Teil der Kühlein richtungen 4 das Wasser 5 von oben auf das Walzgut 1 auf bringt und ein weiterer Teil der Kühleinrichtungen 4 das Was ser 5 von unten auf das Walzgut 1 aufbringt. Weiterhin sind die Kühleinrichtungen 4 in Transportrichtung x des Walzguts 1 gesehen gestaffelt hintereinander angeordnet. Diese Sachver halte sind jedoch rein beispielhaft. So können ohne weiteres auch mehr oder weniger als acht Kühleinrichtungen 4 vorhanden sein. Auch ist es möglich, dass mittels der Kühleinrichtungen 4 das Wasser 5 ausschließlich von oben oder ausschließlich von unten auf das Walzgut 1 aufgebracht wird. Wenn das Walz gut 1 ein flaches Walzgut ist, ist es entsprechend der Dar stellung in FIG 2 weiterhin möglich, dass in Breitenrichtung y des Walzguts 1 gesehen mehrere Kühleinrichtungen 4 nebenei nander angeordnet sind. Entscheidend ist, dass in der jewei ligen Stichleitung 7 das jeweilige Ventil 8 angeordnet ist, mittels dessen der die jeweilige Stichleitung 7 durchfließen de jeweilige Wasserstrom einstellbar ist.

Den Ventilen 8 ist als Betätigungseinrichtung jeweils ein An trieb 9 zugeordnet. Die Antriebe 9 sind entsprechend der Dar stellung in FIG 2 als elektrische Antriebe ausgebildet. Über den jeweiligen Antrieb 9 wird das jeweilige Ventil 8 ange steuert. Dieser Sachverhalt ist auch bei den Ventilen 8 von FIG 1 der Fall. In FIG 1 ist dies jedoch nicht dargestellt, um FIG 1 nicht zu überfrachten. Aufgrund der Ausbildung der Betätigungseinrichtungen als elektrische Antriebe lassen sich für die Ventile 8 Schaltzeiten realisieren, die deutlich un ter 1 Sekunde liegen, beispielsweise bei 0,2 Sekunden oder darunter. Weiterhin können elektrische Antriebe sehr schnell genau eingestellt werden. Dadurch ist sowohl eine schnelle als auch eine präzise Einstellung einer jeweiligen Ventil stellung möglich.

Die elektrischen Antriebe können beispielsweise als Schritt motoren ausgebildet sein. Schrittmotoren lassen sich problem los in einer Zeit, die unter 0,2 Sekunden liegt, um 90° ver stellen. Dieser Winkel entspricht auch dem Drehwinkel eines üblichen Ventils 8 zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständigen geöffneten Stellung. Somit ist mit einer Zeit von 0,2 Sekunden und weniger das jeweilige Ventil 8 von der vollständig geschlossenen Stellung in die vollständig ge öffnete Stellung und umgekehrt überführbar. Weiterhin erfolgt das Verstellen bei einem Schrittmotor üblicherweise in Win kelschritten, die deutlich unter 1° (mechanisch) liegen, bei spielsweise bei 0,1° (oder einem ähnlich kleinen Winkel) . In diesem Fall ist ein Verstellen des jeweiligen Ventils 8 zwi schen der vollständig geschlossenen und der vollständigen ge öffneten Stellung in Schritten von 0,1° (oder einem ähnlich kleinen Winkel) möglich. Weiterhin ist die Steuerelektronik eines elektrischen Antriebs hinreichend einfach und kosten günstig. Verschleiß und Ausfallrisiko sind um ein Vielfaches kleiner als bei einem pneumatischen Antrieb. Die erforderli che Kapselung zum Schutz vor Spritzwasser und dergleichen (beispielsweise in der Schutzart IP 65) ist ohne weiteres re alisierbar. Dies gilt sowohl für den jeweiligen elektrischen Antrieb selbst als auch für dessen Steuerelektronik.

Unabhängig von der konkreten geometrischen Anordnung der Küh leinrichtungen 4 bilden die Kühleinrichtungen 4 weiterhin entsprechend der Darstellung in FIG 3 mehrere Gruppen. Den Gruppen ist jeweils proprietär ein eigenes Druckgefäß 10 zu geordnet. Der Begriff „proprietär zugeordnet" soll bedeuten, dass das jeweilige Druckgefäß 10 mit den Kühleinrichtungen 4 der jeweiligen Gruppe zusammenwirkt und nur mit diesen Küh leinrichtungen 4 zusammenwirkt. Insbesondere ist das jeweili ge Druckgefäß 10 an einer jeweiligen Anschlussstelle 11 an eine jeweilige Zuleitung 12 angeschlossen. Über die jeweilige Zuleitung 12 wird das Wasser 5 den Stichleitungen 7 der Küh- leinrichtungen 4 der entsprechenden Gruppe zugeführt. In Strömungsrichtung des Wassers 5 gesehen ist die jeweilige An schlussstelle 11 somit den Ventilen 8 der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtungen 4 vorgeordnet. Hingegen wird über die jeweilige Zuleitung 12 nicht das Wasser 5 zu den Stichleitun gen 7 von anderen Kühleinrichtungen 4 geführt. In Strömungs richtung des Wassers 5 gesehen ist die jeweilige Anschluss stelle 11 somit den Ventilen 8 anderer Gruppen von Kühlein richtungen 4 nicht vorgeordnet. Das jeweilige Druckgefäß 10 definiert somit die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4: Alle Kühleinrichtungen 4, deren Wasser 5 über die jeweilige Anschlussstelle 11 fließt, bilden eine (1) Gruppe von Küh leinrichtungen 4. Alle anderen Kühleinrichtungen 4 gehören nicht zu dieser Gruppe.

Die jeweilige Anschlussstelle 11 für das jeweilige Druckgefäß 10 sollte so nahe an den Ventilen 8 der jeweiligen Gruppe an geordnet sein, wie dies möglich ist. Wenn - siehe in FIG 3 links - die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 nur eine einzige Kühleinrichtung 4 umfasst, sollte die jeweilige An schlussstelle 11 somit so nahe wie möglich am Ventil 8 dieser Kühleinrichtung 4 angeordnet sein. Wenn - siehe in FIG 3 rechts - die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 mehrere Kühleinrichtungen 4 umfasst, sollte die jeweilige Anschluss stelle 11 so nahe wie möglich an einem Verteilerpunkt 13 an geordnet sein, an dem die Zuleitung 12 sich zu den Kühlein richtungen 4 der jeweiligen Gruppe hin erstmals verzweigt.

Entsprechend der Darstellung in FIG 3 umfasst ein Teil der Gruppen von Kühleinrichtungen 4 jeweils nur eine einzige Küh leinrichtung 4. In der Darstellung von FIG 3 ist dies konkret bei den beiden links dargestellten Kühleinrichtungen 4 der Fall. In diesen Fällen ist die jeweilige Zuleitung 12 mit der jeweiligen Stichleitung 7 identisch. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Gruppen von Kühleinrichtungen 4 jeweils mehrere Kühleinrichtungen 4 umfassen. In der Darstellung von FIG 3 ist dies konkret bei den beiden rechts dargestellten Kühleinrichtungen 4 der Fall. In diesen Fällen ist die jewei- lige Zuleitung 12 den jeweiligen Stichleitungen 7 vorgeord net .

Entscheidendes Kriterium für die Anordnung der Druckgefäße 10 ist die Menge an Wasser 5, die sich zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und den jeweiligen Ventilen 8 bzw. - im Falle eines einzigen nachgeordneten Ventils 8 - dem jeweili gen Ventil 8 - befindet. Denn diese Menge an Wasser kann nicht in das entsprechende Druckgefäß 10 umgeleitet werden. Diese Menge muss somit bei einem schnellen Schließen der je weiligen Ventile 8 vor den jeweiligen Ventilen 8 direkt und schnell abgebremst werden. In der Regel ist dies unkritisch, wenn die Abstände der jeweiligen Ventile 8 vom jeweiligen Druckgefäß 10 klein genug ist, beispielsweise 10 m oder weni ger beträgt, insbesondere weniger als 5 m. Dies soll anhand eines Beispiels für ein einzelnes Ventil 8 verdeutlicht wer den .

Man nehme an, die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers 5 in der entsprechenden Stichleitung 7 liege bei 3 m/s. Das jewei lige Ventil 8 werde binnen 0,2 Sekunden vollständig geschlos sen. Dann muss das Wasser 5 binnen 0,2 Sekunden von 3 m/s auf 0 m/s abgebremst werden. Somit ergibt sich eine mittlere Be schleunigung von 15 m/s 2 , also ungefähr das 1,5-fache der Erdbeschleunigung. Weiterhin ist bekannt, dass eine 10 m hohe Wassersäule einen Druck von 1 bar erzeugt. Gleiches gilt für eine 10 m lange Wassersäule, die mit Erdbeschleunigung abge bremst wird. Man nehmen weiterhin an, der Abstand der jewei ligen Anschlussstelle 11 zum jeweiligen Ventil 8 betrage 5 m. In diesem Fall muss nicht eine 10 m lange Wassersäule mit dem 1,0-fachen der Erdbeschleunigung abgebremst werden, sondern eine 5 m lange Wassersäule mit dem 1,5-fachen der Erdbe schleunigung. Somit erzeugt diese Wassersäule unter den gege benen Betriebsbedingungen beim Abbremsen von 3,0 m/s auf 0 m/s in 0,2 Sekunden einen Druck von 0,75 bar.

Bei einem raschen Schließen eines jeweiligen Ventils 8 würde es ohne die Druckgefäße 10 hingegen zu einem hohen Druckstoß kommen, da in diesem Fall auch das in der Zuleitung 12 flie ßende Wasser 5, soweit es sich in Strömungsrichtung des Was sers 5 gesehen vor der jeweiligen Anschlussstelle 11 befin det, abgebremst werden müsste. Durch die Druckgefäße 10 kön nen derartige Druckstöße jedoch deutlich abgemildert werden, da in diesem Fall das in der jeweiligen Zuleitung 12 fließen de Wasser 5 in das der jeweiligen Gruppe von Kühleinrichtun gen 4 proprietär zugeordnete Druckgefäß 10 umgeleitet wird.

Wie allgemein bekannt, dienen Druckgefäße 10 dazu, den Was serhaushalt zu vergleichmäßigen. Sie sollen daher nach Bedarf zum einen bei einer schnellen Reduzierung des Wasserbedarfs Wasser 5 aus der Zuleitung 12, an die sie angeschlossen sind, aufnehmen können und zum anderen bei einer plötzlichen Erhö hung des Wasserbedarfs Wasser 5 in die Zuleitung 12 zurück speisen können. Damit die Druckgefäße 10 dieses Wasser 5 auf nehmen und zurückspeisen können, sind die Druckgefäße 10 ent sprechend der Darstellung in FIG 3 im Betrieb jeweils teil weise mit Wasser 5 und teilweise mit Luft 14 gefüllt. In der Regel sollte ein Füllgrad F an Wasser 5 (siehe FIG 4) von et wa 50 % angestrebt werden. Gewisse Abweichungen - beispiels weise zwischen 40 % und 60 % - sind jedoch durchaus möglich. Die Druckgefäßes 10 sind also dazu bestimmt, im Betrieb teil weise mit Wasser 5 und teilweise mit Luft 14 gefüllt zu sein.

Um den jeweiligen Füllgrad F einstellen zu können, können die Druckgefäße 10 beispielsweise ein jeweiliges Luftventil 15 aufweisen. Über das jeweilige Luftventil 15 kann dem jeweili gen Druckgefäß 10 Luft 14 zugeführt werden oder Luft 14 aus dem jeweiligen Druckgefäß 10 abgelassen werden. Im einfachs ten Fall ist das jeweilige Luftventil 15 ein manuell betätig tes Rückschlagventil (so wie beispielsweise das Ventil eines Fahrrads oder eines anderen Straßenfahrzeugs mit luftgefüll ten Reifen) . In diesem Fall weist das jeweilige Druckgefäß 10 vorzugsweise eine Füllgradanzeige und/oder eine Druckanzeige auf. Die Füllgradanzeige kann beispielsweise ein einfaches Schauglas sein, die Druckanzeige ein übliches Manometer. Al ternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Luftventil 15 von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) der Kühlstrecke 3 ansteuerbar sein. In diesem Fall ist das jeweilige Luftventil 15 vorzugsweise in zwei Ventilpfade aufgeteilt, wobei einer der beiden Ventilpfade zum Nachfüllen von Luft 14 in das je weilige Druckgefäß 10 mit einer Druckluftversorgung verbunden ist und der andere der beiden Ventilpfade zum Ablassen von Luft 14 aus dem jeweiligen Druckgefäß 10 einen Auslass an die Umgebung aufweist. Weiterhin werden in diesem Fall der jewei lige Füllgrad F und/oder der im jeweiligen Druckgefäß 10 herrschende Druck vorzugsweise messtechnisch erfasst und an die genannte Steuereinrichtung übermittelt.

Durch das jeweilige Druckgefäß 10 wird somit die sich in der jeweiligen Zuleitung 12 bewegende Wassermenge sanft abge bremst. Aufgrund des Umstands, dass die Gruppen von Kühlein richtungen 4 in der Regel relativ klein sind - meist nicht mehr als sechs bis zehn Kühleinrichtungen 4 - können die Druckgefäße 10 weiterhin relativ klein dimensioniert werden. Dies wird nachstehend in Verbindung mit den FIG 4 bis 6 für eine Ausgestaltung erläutert, bei welcher die jeweilige Grup pe von Kühleinrichtungen 4 nur eine einzige Kühleinrichtung 4 umfasst. Die entsprechenden Ausführungen sind jedoch auch an wendbar, wenn die jeweilige Gruppe von Kühleinrichtungen 4 mehrere Kühleinrichtungen 4 umfasst. In diesem Fall müssen die nachfolgenden Ausführungen dahingehend modifiziert wer den, dass von einer einheitlichen Ansteuerung der Ventile 8 der jeweiligen Gruppe ausgegangen wird.

Wenn das jeweilige Ventil 8 vollständig geöffnet ist, fließt in der jeweiligen Zuleitung 12 - die im Fall einer Gruppe mit einer einzigen Kühleinrichtung 4 mit der Stichleitung 7 iden tisch ist - ein jeweiliger Volumenstrom V an Wasser 5, bei spielsweise 100 Liter pro Sekunde. Dieser Zustand ist in FIG 5 links dargestellt. Der Füllgrad F liegt entsprechend der Darstellung in FIG 4 zunächst bei etwa 50 %. Das jeweilige Druckgefäß 10 ist also zu in etwa gleichen Teilen mit Wasser 5 und Luft 14 gefüllt. Zu einem Zeitpunkt tO wird das entsprechende Ventil 8 von der vollständig geöffneten in die vollständig geschlossene Stel lung überführt. Das Überführen von der vollständig geöffneten in die vollständig geschlossene Stellung erfolgt so schnell wie möglich, beispielsweise in einer Zeit von 0,1 Sekunden oder 0,2 Sekunden. Um die Dimensionierung des jeweiligen Druckgefäßes 10 besser erläutern zu können, wird nachfolgend angenommen, dass das Schließen des entsprechenden Ventils 8 völlig abrupt erfolgt, die zum Schließen benötigte Zeitspanne als solche also vernachlässigt werden kann.

Wäre das jeweilige Druckgefäß 10 nicht vorhanden, träte mit dem Schließen des jeweiligen Ventils 8 ein hoher Druckstoß auf, da der in der jeweiligen Zuleitung 12 fließende jeweili ge Volumenstrom V abrupt auf Null abgesenkt werden müsste. Aufgrund des jeweiligen Druckgefäßes 10 kann der jeweilige Volumenstrom V jedoch in das jeweilige Druckgefäß 10 umge lenkt werden. Dadurch wird das jeweilige Druckgefäß 10 über seinen vorherigen Füllgrad F hinaus weiter gefüllt. Durch das Füllen des jeweiligen Druckgefäßes 10 wird die im jeweiligen Druckgefäß befindliche Luft 14 jedoch komprimiert, so dass sich der dortige Luftdruck erhöht. Der erhöhte Luftdruck setzt dem weiteren Zuführen von Wasser 5 in das jeweilige Druckgefäß einen steigenden Widerstand entgegen. Der jeweili ge Füllgrades F steigt daher ab dem Zeitpunkt tO zwar zu nächst an, erreicht dann aber ein Maximum und sinkt danach wieder. Gegebenenfalls kann eine geringfügige, meist deutlich gedämpfte Oszillation auftreten. Dies ist aufgrund des Vor zeichenwechsels des Volumenstroms am besten in FIG 5 erkenn bar. Das Maximum des Füllgrades F wird meist innerhalb 1 Se kunde erreicht, manchmal sogar schon in einer geringeren Zeit von beispielsweise nur 0,5 Sekunden.

Zum Zeitpunkt tO selbst, also zu Beginn des Abbremsens, muss entsprechend der Darstellung in FIG 4 der gesamte zuvor flie ßende jeweilige Volumenstrom V aufgenommen werden. Würde der jeweilige Volumenstrom V unverändert beibehalten, wäre ent sprechend der Darstellung in FIG 4 das jeweilige Druckgefäß 10, gerechnet ab dem Zeitpunkt tO, beispielsweise nach 0,5 Sekunden vollständig gefüllt. In 0,5 Sekunden würden somit 50 % des Volumens des jeweiligen Druckgefäßes 10 in das jeweili ge Druckgefäß 10 fließen. Demzufolge würden in 1 Sekunde 100 % des Volumens des jeweiligen Druckgefäßes 10 in das jeweili ge Druckgefäß 10 fließen. Gemäß der Darstellung in FIG 4 liegt somit ein Quotient des jeweiligen Gefäßvolumens (Ein heit: Liter oder Kubikmeter) und des jeweiligen Volumenstroms V (Einheit: Liter/Sekunde oder Kubikmeter/Sekunde) bei 1 Se kunde. Es sind zwar gewisse Abweichungen von diesem Wert (1 Sekunde) möglich. Vorzugsweise sollte der genannte Quotient jedoch im Bereich zwischen 0,2 Sekunden und 2,0 Sekunden lie gen. In der Praxis entspricht dies für eine einzelne Kühlein richtung 4 einem Volumen zwischen 20 1 und 200 1, meist im Bereich zwischen 50 1 und 125 1, insbesondere etwa 100 1. Um fasst die Gruppe mehrere Kühleinrichtungen 4, müssen die ge nannten Volumenwerte entsprechend skaliert werden.

Aufgrund des Widerstands, den - gerechnet ab der jeweiligen Anschlussstelle 11 - die jeweilige Stichleitung 7 und die je weilige Kühleinrichtung 4 aufweisen, herrscht in dem Zustand, von dem in den FIG 4 und 5 zunächst ausgegangen wird - wenn also das entsprechende Ventil 8 sich in der vollständig ge öffneten Stellung befindet -, im Bereich der jeweiligen An schlussstelle 11 ein jeweiliger Leitungsdruck pO. Der aktuel le jeweilige Leitungsdruck p weist also den Wert pO auf. Dies ist in FIG 6 links dargestellt. Da vor dem Zeitpunkt tO ein Gleichgewichtszustand herrscht, steht die Luft 14 im jeweili gen Druckgefäß 10 ebenfalls unter dem Druck pO. Zu dem Zeit punkt tO, also zum Zeitpunkt des Schließens des jeweiligen Ventils 8, muss zunächst der in der jeweiligen Zuleitung 12 fließende jeweilige Volumenstrom V vollständig in das jewei lige Druckgefäß 10 umgelenkt werden. Der Volumenstrom V durch die Zuleitung 12, gemessen an der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dargestellt in FIG 5, ruft auf seinem Weg von der je weiligen Anschlussstelle 11 zum jeweiligen Druckgefäß 10 ei nen Druckabfall dr an einem jeweiligen Strömungswiderstand 16 hervor, der zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dem jeweiligen Druckgefäß 10 angeordnet ist. Der Druckabfall dr ist vorzugsweise in etwa halb so groß wie der jeweilige Leitungsdruck pO. Demzufolge muss der jeweilige Leitungsdruck p abrupt auf einen Wert ansteigen, der in etwa dem 1,4-fachen bis 1,6-fachen des Wertes pO entspricht, also in etwa dem 1,5-fachen. In absoluten Werten liegt der Druckabfall dr in der Praxis meist in der Größenordnung von 1 bar. Danach sinkt der jeweilige Leitungsdruck p wieder ab.

Der jeweilige Strömungswiderstand 16 kann im Ergebnis durch entsprechende Dimensionierung der jeweiligen Verbindungslei tung zwischen der jeweiligen Anschlussstelle 11 und dem je weiligen Druckgefäß 10 eingestellt werden, insbesondere durch die Dimensionierung des Querschnitts der gesamten jeweiligen Verbindungsleitung oder des Querschnitts eines Abschnitts der jeweiligen Verbindungsleitung. Durch geeignete Dimensionie rung des Strömungswiderstands 16 wird insbesondere eine

Schwingungsneigung unterdrückt und gedämpft.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere können Druckschläge vermieden werden, obwohl die Ventile 8 sehr schnell (mit Schaltzeiten weit unter 1 s) geschaltet werden. Der Einfluss der Druckgefäße 10 auf die den Kühlein richtungen 4 tatsächlich zugeführten Wassermengen lässt sich mit einem entsprechenden Modell der Kühlstrecke 3 berücksich tigen oder über eine Basisautomatisierung der Kühlstrecke 3 einfach ausgleichen. Durch die Druckgefäße 10 werden weiter hin innerhalb des fluidtechnischen Systems (bestehend aus der Versorgungsleitung 6, den Zuleitungen 12 und den Stichleitun gen 7) Druckschwingungen vermindert. Die Regelung von Pumpen, welche das Wasser 5 fördern, wird dadurch vereinfacht. Dies gilt insbesondere dann, wenn Druckmessungen zur Regelung der Pumpen herangezogen werden. Weiterhin werden auch Druckein brüche beim Zuschalten von Ventilen 8 verringert, da in die sem Fall Wasser 5 aus den Druckgefäßen 10 in die entsprechen den Zuleitungen 12 eingespeist wird. Die Ausgestaltung der Antriebe 9 als elektrische Antriebe ermöglicht auf einfache Weise eine zuverlässige und schnelle Ansteuerung der Ventile

8.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen.

Bezugszeichenliste

1 Walzgut

2 Walzgerüst

3 Kühlstrecke

4 Kühleinrichtungen

5 Wasser

6 Versorgungsleitung

7 Stichleitungen

8 Ventile

9 elektrische Antriebe

10 Druckgefäße

11 Anschlussstellen 12 Zuleitungen

13 Verteilerpunkt

14 Luft

15 Luftventile

16 Strömungswiderstand

F Füllgrad

p, pO Leitungsdruck tO Zeitpunkt

V Volumenstrom

x Transportrichtung y Breitenrichtung dr Druckabfall