DD159610A1

DD159610A1 - Kuehlrohr in walzwerken

Info

Publication number: DD159610A1
Application number: DD23077381A
Authority: DD
Inventors: Walter Worgt; Peter Gensch
Original assignee: Walter Worgt; Peter Gensch
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1983-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kuehlrohr in Walzwerken zur gesteuerten Zufuhr des Kuehlmittels beim Abkuehlen von Walzdraht, der mit sehr hoher Geschwindigkeit mehrere hintereinander angeordnete Kuehlrohre durchlaeuft und anschliessend von einem Windungsleger auf einen endlosen Foerderer in Schlingen abgelegt und durch selektive Luftzufuhr weiter abgekuehlt wird. Ziel der Aufgabe der Erfindung ist es, den Walzdraht ueber die gesamte Aderlaenge gleichmaessig abzukuehlen und das Kuehlmittel so ins Innere des Kuehlrohres zu bringen, dass wahlweise eine Fluessigkeit, ein Gas-Luftgemisch oder nur ein Gasgemisch das Walzgut umgibt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, das vor der trichterfoermigen Einlaufseite des Fuehrungsrohres 1 ein mit mehreren am Umfang zentrisch angeordneten Bohrungen 15 versehenes Einbaustueck 6 angeordnet ist, wobei den Bohrungen 15 jeweils eine mit wasser beaufschlagbare Duese 7 achsfluchtend vorgeordnet ist. Die Bohrungen 15 koennen durch die Oeffnung 16 regelbar mit Luft beaufschlagt werden. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung Kühlrohr in Walzwerken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kühlrohr in Walzwerken zur ge~ steuerten Zufuhr des Kühlmittels beim Abkühlen von Walzdraht bei hohen Walzgeschwindigkeiten in einem Durchmesserbereich von 5>5 - 12 mm, wobei der aus der letzten Walzeinheit eines Drahtblockes austretende Walzdraht geradlinig mehrere hintereinander angeordnete Kühlrohre durchläuft und dann von einem Windungsleger auf einen endlosen- Förderer abgelegt und durch selektive-Luftzufuhr weiter abgekühlt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der Einsatz von Kühlrohren zur schnellen Kühlung von Walzdraht ist seit langem bekannt« Bei diesen Kühlrohren wird durch geeignete Elemente ein Kühlmittel in größerer Menge, hauptsächlich Wasser mit höherem Druck, so an den Walzdraht gebracht, daß zwischen Walzdraht und Kühlmittel ein sehr intensiver Wärmeaustausch erfolgt„ Damit werden sehr hohe Abkühlgeschwindigkeiten erreichte

Die einfachsten Kühlrohre sind die, die aus einem glatten Rohr bestehen und bei denen das Kühlmittel in der Mitte des Kühlrohres durch Tangentialöffnungen zugeführt wird (DE-PS 16 98 327)„ · Der Innendurchmesser der Rohre ist meistens doppelt so groß wie der größte Drahtdurchmesser«· Durch den Wassereintritt in der Rohrmitte besteht das ¹KUhIrohr praktisch zur Hälfte aus einem Gleichlauf- und einem G-egenlaufrohr, wobei durch das

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Gegenlaufrohr außer der Kühlung noch eine stärkere Bremswirkung auf den Draht ausgeübt wird«

In der weiteren Entwicklung erfolgte ein Eintritt des Kühlmittels durch Flachstrahldüsen (DE~PS 16 02 129) oder durch Ringdüsen (DE-PS 24 18 854), wobei besonders die Ringdüsen bei nicht gereinigtem Kühlmittel infolge Zusetzens nicht von Vorteil sind* Besser ist der Eintritt des Kühlmittels durch Bohrungen, deren Durchmesser 5 - 10 mm betragen soll (DE-OS 27 27 362)„

Pur Walzdraht mit größerem Durchmesser ist auch die Anordnung von Gleich- und Gegenstromrohr mit einem Abfluß in der Mitte (DD-PS 139 218), die Erreichung eines möglichst hohen statischen Druckes im Kühlmedium, die Erzeugung einer Turbulenz der Strömung im Kühlrohr und die Vermeidung der unkontrollierten Luft einsaugung (DD-PS 119 723) von Bedeutung. Zur Vermeidung bzwο Unterdrückung der Lufteinsaugung sind doppelte Ringdüsen (US-PS 3 395 560), die Anordnung von Injektoren vor einem Ringspalt (DE-OS 25 13 174) bzw. das Eintauchen des gesamten Kühlrohres in einen mit Wasser gefüllten Behälter bekannt (DD-PS 100 644)ο Zur besseren Strömung des Kühlmittels im Kühlrohr und zum besseren Abstreifen des Kühlmittels vom Walzdraht am Kühlrohrende ist das Kühlrohr nach DD-PS 111 723 austrittsseitig als Diffusor ausgebildet,¹ Insbesondere bei Walζdraht mit gerippter Oberfläche ist das Abstreifen des Kühlmittels nicht problemlos.' Nach Verlassen der Kühlrohre soll zur Vermeidung von unkontrollierten Abkühlungen in nachfolgenden Führungsrohren und Störungen an anderen Maschinen einer Walzanlage der Walzdraht "trocken" sein. Durch spiralförmige Abweiskörbe, Rohrbogen (SU-PS 205 860), Abstreifdüsen mit verstellbarem Ringspalt (US-PS 3 395 560 und DE-OS 24 18 854) und geöffnete Krümmer (DE-OS 25 13 174) sol dies erreicht werden. Als Kühlmittel hat sich 'international Wasser, mehr oder weniger verschmutzt, durchgesetzte Bei den vorstehend beschriebenen Kühlrohren und bei Einsatz von Druckwasser zeigen sich Nachteile, die mit steigender Walzgeschwindigkeit bei gleichzeitig kleinem Durchmesser nicht zu umgehen sind« Durch die Inkompressibilität des Wassers und die hohe Geschwindigkeit des Walzdrahtes über 50 m/s ist es -j _U4. ~u„n^^u An^ uroi^-ndirh -in rH« mit: Kühlwasser beauf—

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schlagt en Kühlrohre einlaufen zu lassen,, Insbesondere die Spitze des Walzdrahtes wird dabei derartig gebremst, daß es sofort zu einer Havarie kommen würde* Dieses Problem wird z. Z₀'¹ dadurch gelöst, daß zum Passieren der Kühlrohre für die Walzdrahtspitze das Kühlmittel abgeschaltet ist, do ho die Kühlrohre sind leer_o Me Folge ist, daß der Aderanfang nicht ausreichend gekühlt wird und sich andere Werkstoffeigenschaften als die gewünschten für die gesamte Ader ergeben·' Unter Beachtung der hohen Forderungen an die Qualität des Walzdrahtes sind die nicht ausreichend gekühlten Aderanfänge Schrott und müssen entsprechend geschöpft werden ο Die Länge der nicht brauchbaren Aderanfänge erhöht sich mit steigender Walzgeschwindigkeit₀ ^: Hinzu kommt, daß die Kühlrohre nicht schlagartig ihren Betriebszustand erreichen bzw» verlieren. Es dauert nämlich einige Zeit, bis sie leergelaufen sind und ein ungestörtes Passieren des nächsten Walzaderanfanges möglich ist» Folglich sind größere Abstände zwischen dem Aderende und Aderanfang der folgenden Walzader notwendig, wodurch die Produktivität einer Walzanlage gemindert wird«

Weiterhin sind zum Ab- bzw»' Zuschalten des Kühlwassers aufwendige Schaltventile notwendig, die außerdem zum öffnen bzw« Absperren eines Flüssigkeitsstromes sehr störanfällig sind, wenn diese Flüssigkeit unter dem notwendigen hohen Druck steht.

/ Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, auch Aderanfang und Aderende qualitätsgerecht abzukühlen, so daß nur noch der notwendige Schopf— schnitt der verdickten Enden als Schrott anteil anfällt o¹

Darlesung des .Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Kühlmittel so in das Innere des Kühlrohres zu bringen, daß wahlweise eine Flüssigkeit, ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch oder nur ein Gas das Walzgut umgibt, wobei der Gasanteil im Gemisch mit einfachen Mitteln so variiert werden kann, daß hinsichtlich der Kompressibilität des Gemisches auch der Walzaderanfang bei Walzdrähten geringen Durchmessers und maximaler Walzgutgeschwindigkeit die Kühlrohre bei aus-

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reichendem Kühleffekt ohne Havarie durchläuft.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der trichterförmigen Einlaufseite des Führungsrohres ein mit mehreren am Umfang zentrisch angeordneten Bohrungen versehenes Einbaustück angeordnet ist, wobei den Bohrungen jeweils eine mit Wasser beaufschlagbare Düse achsfluchtend vorgeordnet ist_o Es ist wichtig, daß die Mitten der Bohrungen und der Düsen unter einem Neigungswinkel von < 10° zur Kühlrohrachse angeordnet sindo Dabei beträgt das Verhältnis des Durchmessers der Bohrungen und der Düsen _2_ a 1,85 „.< > 2,5«

Zur einwandfreien Gemischbildung im Düsensystem sind die Bohrungen kühlmittelaustrittsseitig als Diffusor und zur Düse hin konisch ausgebildet. Dadurch, daß die Bohrungen zur Düse hin konisch ausgebildet sind und die Spitze der Düse in die konische Ausbildung hineinragt, ist hier ein Ringspalt für den Gaseintritt vorhanden. Der Ringspalt soll eine Breite s > 2 mm aufweisen. Die Düsen selbst sind vom Einbaustück getrennt und sind zentrisch am Umfang einer im Kühlrohrgehäuse angeflanschten Düsenhalterung angeordnet, die gleichzeitig drahteinlaufseitig trichteförmig ausgebildet ist_o

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Kühlrohr an der Einlaufseite

Fig. 2 die Fortsetzung der Fig. 1 mit den Abstreifdüsen

Fig. 3 die Einzelheit X der Fig. 1

Fig. 4 ein Schema des Schaltventils

Das Kühlrohr besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus dem das Mittelteil bildenden Führungsrohr 1 und dem es umgebenden Mantelrohr 2, dem walzdrahteinlaufseitig angeflanschten.Gehäuse 3 der Einlaufarmatur 8 und dem zum Führungsrohr hin weisenden Zwischenteil 4. Im Zwischenteil 4 befindet sich

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das Einbaustück 6 mit den zentrisch angeordneten Bohrungen und den vor den Bohrungen 15 liegenden Düsen 7· Drahtausiaufseitig befindet sich die Zentrierbuchse 9 und die Abstreifdüsen mit dem geteilten Gehäuse 10 und den Düsenkörpern 11 und 12β Der Walzdraht durchläuft in Pfeilrichtung, wie in S¹Xg₀ 1 eingezeichnet, das Kühlrohre Vor Walzbeginn wird der Zulauf des flüssigen Kühlmittels, vorzugsweise Wasser, eingeschaltet und dem Kühlrohr wird durch die Kühlwasseröffnung eine definierte Menge bei definiertem Druck zugeführt_o Das Kühlwasser durchströmt die Düsen 7 und durch die den Düsen zugeordneten Bohrungen 15 des Einbaustückes 6 in das Führungsrohr 1o Bei geschlossener Gasöffnung 16 durch ein Schaltventil 13 und nach Füllung des Mantelrohres 2 bis zur Oberkante des Überlaufes 17 — wodurch die Luftansaugung in die Düsen— haltung 5 vermieden wird — erfolgt die bekannte Intensivkühlung für größere Drahtdurchmesser bei geringerer Durchlaufgeschwindigkeit o' Das Wasser verläßt das Kühlrohr im wesentlichen durch den Ablauf 18, nachdem es das Führungsrohr 1 durchströmt hat und durch dessen Diffusor vor der Zentrierbuchse 9 auseinandergezogen wurde und der Wasseranteil, der durch die Zentrierbuchse 9 noch hindurchgetreten ist, von den Abstreifdüsen zurückgehalten wurde, wodurch der Walzdraht zufriedenstellend wasserfrei das Kühlrohr verläßt_Q Eine gute Abstreifwirkung wird erreicht, wenn die Zuführöffnung 19 mit einer definierten Wassermenge und die Zuführungsöffnung 20 mit einer definierten Luftmenge mit höherem Druck beaufschlagt wird. Dies kann wahlweise für beide Zuführungsöffnungen 19» 20 geschehene Durch die Düsenkörper 11 und 12, die wie die Düsen 7 und das Einbaustück 6 aus rostfreiem Material bestehen, wird ein schräger Ringspalt gebildet, dessen Breite so zu wählen ist, daß eine optimale Abstreifwirkung erzielt wirdo Das Ab'st reif wasser kann das geteilte Gehäuse 10 durch die Abflußöffnung 21 verlassen·' Wenn bei dieser Flüssigkeitskühlung ein Walzdraht kleineren Durchmessers von etwa 6 mm bei den heute üblichen Geschwindigkeiten größer 50 m/s einläuft, wird er. so stark abgebremst, daß sofort eine Havarie entsteht. Dies wird jedoch verhindert, wenn dur.ch das Schaltventil 13 die Gasöffnung 16 zur Umgebungs-

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öffnung 22 oder zur Drucköffnung 23 freigegeben wird. Nach dem Injektorprinzip wird durch den Wasserstrahl, der mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsen 7 strömt, §ine gesteuerte Gasmenge, vorzugsweise Luft, mitgerissen, wobei diese Luftmenge durch die Parameter des Wasserstrahles, durch die Spaltbreite s zwischen den Düsen 7 und den konischen Einlauf der Bohrungen 15 und durch den Luftdruck bestimmt wird₀ In den Bohrungen 15 als eine Art Mischkammer erfolgt eine innige Vermischung von V/asser und Luft. Dieses Gemisch, mehrmals am Umfang erzeugt, füllt das Führungsrohr 1 voll aus und bewirkt bei der notwendigen Kompressibilität zum störungsfreien Durchlauf des Walzdrahtanfanges eine ausreichende Kühlwirkung₀ Im Mantelrohr 2 wird dieses Gemisch drucklos und nach erfolgter Entmischung verläßt die Luft das Mantelrohr 2 durch die Öffnung24, während das Wasser, wie beschrieben, abfließt_o Die Leerlauf öffnung 25 dient zum Entleeren des Kühlrohres bei Un-* terbrechung des Kühlbetriebes <> Zur Regulierung des Luftanteils bestehen drei einfache Möglichkeiten:

1. Verbindung von Gasöffnung 16 über das Steuerventil 13 zur Umgebungsöffnung 22.^! Die Gemischbildung erfolgt selbsttätig nach den jeweiligen Parametern.

2ο Verbindung von Gasöffnung 16 über das Steuerventil 13. zur Drucköffnung 23ο Jetzt wird dem System eine Luftmenge mit einem höheren als dem Umgebungsdruck zugeführt und der Luftanteil im Gemisch erhöht sich entsprechend.

3o Entfernung des Überlaufes 17q Jetzt-wird das Kühlwasser im Gehäuse 3 nicht mehr gestaut und infolge der'Injektorwirkung wird durch die Eintrittsöffnung im Düsenhalter 5 zusätzlich Luft angesaugt, welche sich im Führungsrohr 1 mit dem erzeugten Gemisch vermischt«¹

Zur einwandfreien Gemischbildung im Düsensystem sind die Bohrungen 15 zu den Düsen 7 kia konisch und zum Führungsrohr 1 hin als Diffusor 26 ausgebildet· Wichtig für die Funktion des gesamten Systems ist der Neigungswinkel fr zwischen der Achse des Kühlrohres und der Mitte der Bohrungen 15·>^;

Claims

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Erfindungsanspruch

ο Kiihlrohr zur gesteuerten Zufuhr des Kühlmittels beim Abkühlen von Walzdraht, der aus der letzten Walzeinheit eines Drahtblockes mit hoher Walzendgeschwindigkeit austritt und mehrere hintereinander angeordnete Kühlrohre durchläuft, wobei das innere Führungsrohr von einem mit Kühlmittel gefüllten Mantelrohr umschlossen ist und drahteinlaufseitig Kühlmitteleinspritzdüsen und drahtauslaufseitig Kühlmittelabstreifdüsen angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß vor der trichterförmigen Einlaufseite des Führungsrohres (1) ein mit mehreren am Umfang zentrisch angeordneten Bohrungen (15) versehenes Einbaustück (6) angeordnet ist, wobei den Bohrungen (15) jeweils eine mit Wasser beaufschlagbare Düse (7) achsfluchtend vorgeordnet ist ο

Kühlrohr nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bohrungen (15) und die Düsen 07) unter einem Winkelt zur Kühlrohrachse angeordnet sind.

3. Kühlrohr nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis des Durchmessers der Bohrungen (15) und der Düsen (7) ^d2 =1,85 «..2,5 ist_o

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4-O Kühlrohr nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Bohrungen (15) kühlmittelaustrittsseitig als Diffusor (26) ausgebildet und kühlmitteleintrittsseitig konisch ausgebildet sind«

5ο Kühlrohr nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Spitzen der Düsen (7) in die konische Ausbildung der Bohrungen (15) hineinragen»

6ο Kühlrohr nach Punkt 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der konischen Ausbildung der Bohrungen (15) und den Spitzen der Düsen (7) ein Ringspalt mit der Breite •si 2 mm bestehto¹

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Kühlrohr nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Düsen (7) zentrisch am Umfang einer im Gehäuse (3) angeflanschten Düsenhalterung (5) angeordnet sind, die gleichzeitig draht einlaufseitig trichterförmig ausgebildet ist»

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen