DE10033644C2 - Method and device for cooling metal long products produced by thermoforming - Google Patents
Method and device for cooling metal long products produced by thermoformingInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von durch Warmverformen erzeugten metallischen Langprodukten, insbesondere Spundbohlen aus Stahl. Langprodukte dieser Art werden, nachdem sie beispielsweise durch Warmwalzen in einer Walzstraße warmgeformt worden sind, üblicherweise weiteren Produktionsschritten, wie einem Richten, unterzogen. Voraussetzung für das Eintreten in den jeweils nach der Warmverformung folgenden Produktionsschritt ist in der Regel jedoch, daß die Langprodukte bis auf eine bestimmte Eintrittstemperatur abgekühlt sind.The invention relates to a method and a device for cooling by hot forming metallic long products, especially sheet piles Steel. Long products of this type are used after for example by hot rolling in a rolling mill have been thermoformed, usually others Undergo production steps such as straightening. Prerequisite for entering the respective after the The following production step is in the hot forming Rule, however, that the long products except for a certain one Inlet temperature have cooled.
Ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung der voranstehenden Art zum Abkühlen von Brammen bzw. Barren hoher Temperatur sind aus der DE 23 08 124 A bekannt. Die Brammen werden in Richtung ihrer Breite in Form von Losen, die jeweils aus mehreren Brammen bestehen, in enger Berührung Seite an Seite über ein Kühlbett befördert.A method and an associated device of the above type for cooling slabs or ingots high temperature are known from DE 23 08 124 A. The Slabs are shaped in the direction of their width Lots, each consisting of several slabs, in close contact side by side over a cooling bed promoted.
Im ersten Abschnitt des Kühlbettes werden die noch plastisch verformbaren Brammen, die mit Temperaturen von 900°C bis 1100°C aus einem Blockwalzwerk übernommen werden, an der Luft abgekühlt und dabei in kurzen Zyklen von speziellen Vorrichtungen gedreht. Nach Unterschreiten der Temperatur im Umwandlungspunkt A1 folgt eine stufenweise Abkühlung über verschiedene Zeitintervalle abwechselnd mit Kühlwasser und an der Luft. Dabei wird sich während der Abkühlintervalle an der Luft der Temperaturausgleich zwischen der wassergekühlten Oberfläche und dem heißen Kern der Bramme zu Nutze gemacht. In diesem zweiten Kühlabschnitt ist wegen der bereits erreichten, niedrigeren Temperatur der Brammen nicht in jedem Fall ein Drehen erforderlich, eine Anordnung in Losen bleibt jedoch bestehen.In the first section of the cooling bed, the still plastically deformable slabs, which are taken from a block mill at temperatures of 900 ° C to 1100 ° C, are cooled in the air and rotated in short cycles by special devices. After falling below the temperature in transition point A 1, there is a gradual cooling over different time intervals alternating with cooling water and in the air. The temperature compensation between the water-cooled surface and the hot core of the slab is used during the cooling intervals in the air. In this second cooling section, because of the lower temperature of the slabs that has already been reached, turning is not always necessary, but an arrangement in lots remains.
Mit diesem Verfahren werden erhöhte Kühlgrade erzielt und gleichzeitig eine Verformung der Brammen aufgrund thermischer Spannungen vermieden. Nachteilig ist die sich in der Kühlabfolge sowie in der Beförderung der Werkstücke manifestierende Auslegung auf das Abkühlen massiver Brammen bzw. Balken mit rundem oder vieleckigem Querschnitt.With this method, increased degrees of cooling are achieved deformation of the slabs at the same time thermal stresses avoided. The disadvantage is itself in the cooling sequence as well as in the transportation of the Workpiece-manifesting design for cooling massive slabs or beams with round or polygonal ones Cross-section.
Ein Problem bei der Abkühlung von Langprodukten besteht darin, daß es insbesondere bei Produkten mit einer komplexen Querschnittsform und über den Querschnitt wechselnden Dicken im Zuge der Abkühlung zu Verformungen aufgrund der örtlich unterschiedlich schnellen Temperaturabnahme im Produkt kommen kann. Besonders bestehen diese Probleme bei der Fertigung von durch Warmwalzen erzeugten Spundbohlen, bei denen die jeweils seitlichen, gegenüber einem Mittelabschnitt abgewickelten Abschnitte eine geringere Wandstärke aufweisen. Bei derartigen Langprodukten besteht die Gefahr, daß sie sich im Zuge des Abkühlens so stark verbiegen, daß sie unbrauchbar werden oder aufwendige Nacharbeiten erforderlich sind, um ihre Verwendbarkeit wieder herzustellen.There is a problem with the cooling of long products in that it is particularly in the case of products with a complex cross-sectional shape and across the cross-section changing thicknesses in the course of cooling to deformation due to the different local speeds Decrease in temperature in the product may occur. Especially these problems exist when manufacturing through Hot rolling produced sheet piles, each of which lateral, developed against a central section Sections have a smaller wall thickness. at Such long products are at risk of becoming unsuitable bend so much in the course of cooling that they become unusable or expensive rework are required to restore their usability manufacture.
Der Gefahr der Verformung im Zuge der Abkühlung kann derzeit nur mit aufwendigen Kühlapparaturen begegnet werden, welche durch eine entsprechend verteilte Ausbringung des Kühlmediums eine über den Querschnitt des jeweiligen Produktes gleichmäßige Abkühlung sicherstellen. Derartige Apparaturen erfordern einen hohen Investitionsaufwand und führen zu ebenso hohen Betriebskosten.The risk of deformation in the course of cooling can currently only met with complex cooling equipment be distributed by an appropriately distributed Application of the cooling medium over the cross section of the uniform cooling of the respective product to ensure. Such equipment requires one high investment costs and lead to equally high Operating cost.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen sich Langprodukte, insbesondere Spundbohlen, auf kostengünstige Weise ohne die Gefahr einer ungewollten Verformung abkühlen lassen.The object of the invention is a method and to provide a device with which Long products, especially sheet piles inexpensive way without the risk of unwanted Let the deformation cool.
Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren zum Abkühlen von durch Warmverformen erzeugten, metallischen Langprodukten, insbesondere Spundbohlen aus Stahl, dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt die Langprodukte zunächst über ein Kühlzeitintervall durch Benetzen mit einem Kühlfluid um eine Temperaturdifferenz abgekühlt werden und daß in einem zweiten Schritt über ein Ausgleichszeitintervall ohne die Einwirkung eines Kühlmittels ein Temperaturausgleich in dem Langprodukt hergestellt wird, wobei die Schritte der stufenweisen Abkühlung und des Temperaturausgleichs wiederholt werden, bis eine Soll-Endtemperatur in dem Langprodukt erreicht ist. This task is carried out in relation to the procedure for Cooling of metallic, produced by thermoforming Long products, especially sheet piles made of steel, solved that in a first step Long products first through a cooling time interval Wetting with a cooling fluid by a temperature difference be cooled and that in a second step over an equalization interval without the influence of a Coolant temperature compensation in the long product is produced, the steps of the gradual Cooling and temperature compensation are repeated, until a target final temperature in the long product is reached is.
Gemäß der Erfindung wird die Abkühlung der Langprodukte in mehrere Kühlschritte aufgeteilt, wobei zwischen jedem Kühlschritt eine Zeit vergeht, welche ausreicht, um einen Temperaturausgleich im jeweiligen Produkt herzustellen. Einhergehend mit dem Temperaturausgleich gleichen sich die aufgrund der vorangehenden Abkühlung eventuell vorhandenen Verformungen des Werkstücks ebenso aus. Durch die erfindungsgemäße schrittweise Abkühlung mit jeweils zwischengeschalteten ausreichend langen Temperaturausgleichsphasen ist die Gefahr einer durch die Abkühlung verursachten bleibenden Verformung des Langprodukts auf ein Minimum reduziert. Dabei lassen sich die Länge der Kühlphasen, die Intensität der Abkühlung in jedem Kühlzeitintervall, die Höhe der jeweils erzielten Temperaturabnahme und die Länge des Ausgleichszeitintervalls auf einfache Weise so aufeinander abstimmen, daß ein optimales Abkühlergebnis erzielt wird.According to the invention, the cooling of the long products divided into several cooling steps, between each Cooling step a time passes which is sufficient to one Establish temperature compensation in the respective product. Along with the temperature compensation, they are the same the possibly due to the previous cooling existing deformations of the workpiece as well. By the gradual cooling according to the invention with each intermediately long enough Temperature compensation phases is the danger of one through the Cooling caused permanent deformation of the Long product reduced to a minimum. Doing so the length of the cooling phases, the intensity of the cooling in each cooling time interval, the amount of each achieved Decrease in temperature and the length of the Compensation time interval in a simple way like this coordinate with each other that an optimal cooling result is achieved.
In den meisten Anwendungsfällen wird die Länge des Ausgleichszeitintervalls um ein Vielfaches größer sein als die Länge des Kühlzeitintervalls. Praktische Versuche mit zuvor warmgewalzten Spundbohlen haben gezeigt, daß sich gute Ergebnisse einstellen, wenn die Länge des Ausgleichszeitintervalls um das 10- bis 30-fache größer ist als die Länge des Kühlzeitintervalls. Als Kühlmedium kann dabei in üblicher Weise Wasser oder eine wasserhaltige Emulsion verwendet werden.In most applications, the length of the Compensation time interval can be many times larger than the length of the cooling time interval. Practical trials with previously hot-rolled sheet piles have shown that get good results if the length of the Compensation time interval 10 to 30 times larger is the length of the cooling time interval. As a cooling medium can be water or a water-based emulsion can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit denkbar einfachen, kostengünstigen Mitteln durchführen. So sind in der Regel einfache, zentral auf die Oberfläche der Langprodukte gerichtete Düsen ausreichend, um die betreffenden Produkte schrittweise abzukühlen.The method according to the invention can also be conceived carry out simple, inexpensive means. So are usually simple, central to the surface of the Long products directed nozzles sufficient to the to gradually cool the relevant products.
Im Hinblick auf die Verwirklichung eines kontinuierlich ablaufenden Produktionsprozesses wird die oben genannte Aufgabe allerdings in besonders vorteilhafter Weise durch eine Vorrichtung zum Abkühlen von durch Warmverformen erzeugten, metallischen Langprodukten, insbesondere Spundbohlen aus Stahl, gelöst, die mit einer Fördereinrichtung zum Transport der Langprodukte über einen Förderweg und mit am Förderweg in Förderrichtung beabstandet zueinander angeordneten Kühldüsen ausgestattet ist, aus denen jeweils über ein Kühlzeitintervall ein Kühlfluid austritt, wobei das Zeitintervall, welches für den Transport zwischen zwei Kühldüsen benötigt wird, um ein Vielfaches länger ist als das jeweilige Kühlzeitintervall. Dabei sind vorzugsweise jeweils mehrere sich quer zur Förderrichtung des Langproduktes erstreckende und in Förderrichtung beabstandet zueinander angeordnete Reihen von mehreren Kühldüsen vorhanden.With a view to realizing a continuous ongoing production process is the above Task in a particularly advantageous manner a device for cooling by thermoforming produced, metallic long products, in particular Steel sheet piles, solved with a Conveyor for transporting the long products over a conveying path and along the conveying path in the conveying direction spaced-apart cooling nozzles is equipped, each of which has a Cooling time interval, a cooling fluid emerges, the Time interval for the transport between two Cooling nozzles is required to be many times longer than the respective cooling time interval. Are preferred several each transverse to the conveying direction of the Long product extending and in the conveying direction spaced rows of several Cooling nozzles available.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Transportzeiten zwischen den einzelnen Kühldüsen und die Kühlzeitintervalle, über die das jeweilige Langprodukt in einem der Kühlschritte abgekühlt wird, so aneinander angepaßt, daß am Ende des Förderweges die gewünschte Endtemperatur erreicht ist. Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren problemlos auch in einem kontinuierlich ablaufenden Produktionsprozeß verwirklichen. Auch lassen sich bestehende Produktionsanlagen, insbesondere solche, bei denen die jeweiligen Produkte schrittweise über eine Kühlstrecke gefördert werden, mit einfachen Mitteln und zu geringen Kosten zu erfindungsgemäßen Vorrichtungen umrüsten. Da jeweils ausreichend Zeit für den Temperaturausgleich zwischen den einzelnen Kühlschritten zur Verfügung gestellt werden kann, muß die Plazierung der Düsen dabei nicht nach dem Gesichtspunkt einer möglichst homogenen Ausbringung der Kühlflüssigkeit vorgenommen werden, sondern kann sich nach den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten richten. Im Ergebnis stellt die Erfindung damit eine kostengünstig herstellbare und besonders wirtschaftlich betreibbare Vorrichtung zur Verfügung, mit denen sich Langprodukte der hier in Rede stehenden Art ohne die Gefahr einer durch den Abkühlvorgang hervorgerufenen Verformung abkühlen lassen.In a device according to the invention Transport times between the individual cooling nozzles and the Cooling time intervals over which the respective long product in one of the cooling steps is cooled, so together adjusted that the desired at the end of the conveyor Final temperature is reached. That way you can The inventive method without problems in one continuous production process realize. Even existing ones can Production facilities, especially those where the respective products gradually over a cooling section be promoted with simple means and too little Convert costs to devices according to the invention. There sufficient time for temperature compensation between the individual cooling steps can be placed, the placement of the nozzles not from the point of view of being as homogeneous as possible Application of the coolant, but can vary according to the respective local Straighten the circumstances. As a result, the invention provides thus an inexpensive to manufacture and special economically operable device available with long products of the type in question without the risk of cooling off Allow any deformation caused to cool.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:The invention is based on a Exemplary embodiment drawing closer explained. They show schematically:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Abkühlen von Spundbohlen in einer Ansicht von oben; Figure 1 shows a device for cooling sheet piles in a view from above.
Fig. 2 die zeitliche Abfolge der Kühl- und Ausgleichszeitintervalle in einem Diagramm. Fig. 2 shows the time sequence of cooling and equalizing time intervals in a diagram.
Die Vorrichtung 1 umfaßt ein herkömmlich ausgebildetes Hubbalken-Kühlbett 2, durch das in einer nicht dargestellten Warmwalzstraße erzeugte Spundbohlen S, S1 schrittweise in einer quer zu ihrer Längserstreckung gerichteten Förderrichtung Q schrittweise gefördert werden. In einem mittleren Abschnitt 3 des dabei zurückgelegten geradlinigen Förderwegs 4 sind in gleichmäßigen Abständen fünf sich quer zur Förderrichtung Q erstreckende Reihen R1-R5 von Kühldüsen 5 angeordnet. The device 1 comprises a conventionally designed walking beam cooling bed 2 , through which sheet piles S, S1 produced in a hot rolling mill, not shown, are conveyed step by step in a conveying direction Q directed transversely to their longitudinal extent. In a central section 3 of the straight conveying path 4 covered thereby, five rows R1-R5 of cooling nozzles 5 extending transversely to the conveying direction Q are arranged at regular intervals.
Die Kühldüsen 5 jeder Reihe R1-R5 sind ebenfalls mit regelmäßigen Abständen zueinander positioniert.The cooling nozzles 5 of each row R1-R5 are also positioned at regular intervals from one another.
Jeder der Reihen von Kühldüsen 5 ist jeweils eine Versorgungsleitung 6, 7, 8, 9, 10 zugeordnet, an welche die Kühldüsen 5 der jeweiligen Reihe R1-R5 jeweils gemeinsam angeschlossen sind. Über eine Steuereinrichtung 11 sind die Versorgungsleitungen 6-10 an eine zentrale Kühlwasserversorgung 12 angeschlossen.Each of the rows of cooling nozzles 5 is assigned a supply line 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , to which the cooling nozzles 5 of the respective row R1-R5 are each connected together. The supply lines 6-10 are connected to a central cooling water supply 12 via a control device 11 .
Die aus der nicht dargestellten Warmwalzstraße mit einer Anfangstemperatur kommenden Spundbohlen S, S1 werden von den ebenfalls nicht gezeigten Hubbalkenbförderern des Kühlbetts 2 aufgenommen und schrittweise über den Förderweg 4 des Kühlbetts 2 gefördert. Im ersten Abschnitt des Förderweges 4 erfolgt dabei die Abkühlung der Spundbohle S1 auf eine Temperatur T0 an Luft.Coming from the non-illustrated hot rolling mill at an initial temperature piles S, S1 of the cooling bed 2 are received and conveyed step by step of the cooling bed 2 through the feed path 4 of the Hubbalkenbförderern also not shown. In the first section of the conveyor path 4 , the sheet pile S1 is cooled to a temperature T0 in air.
Sobald die jeweilige Spundbohle S1 die erste Reihe R1 von Kühldüsen 5 im mittleren Abschnitt 3 des Kühlbetts 2 erreicht hat, beaufschlagt die Steuereinrichtung 11 diese Reihe R1 für ein erstes, beispielsweise 1,5 Sekunden dauerndes Kühlzeitintervall K1 mit Kühlwasser, so daß die betreffende Spundbohle S1 um eine Temperaturdifferenz ΔT1 abgekühlt wird. Anschließend vergeht zwischen dem Transport von der Reihe R1 zur Reihe R2 ein Ausgleichszeitintervall E1, dessen Länge beispielsweise um das 20-fache größer ist als das Kühlzeitintervall K1. Innerhalb des Ausgleichszeitintervalls E1 nimmt die Spundbohle S1 eine gleichmäßig verteilte Temperatur T1 ein. As soon as the respective sheet pile S1 has reached the first row R1 of cooling nozzles 5 in the central section 3 of the cooling bed 2 , the control device 11 applies cooling water to this row R1 for a first cooling time interval K1, for example 1.5 seconds, so that the sheet pile S1 in question is cooled by a temperature difference ΔT1. A compensation time interval E1 then passes between the transport from row R1 to row R2, the length of which is, for example, 20 times greater than the cooling time interval K1. The sheet pile S1 assumes a uniformly distributed temperature T1 within the compensation time interval E1.
Wenn die eine derart gleichmäßig verteilte Temperatur T1 aufweisende Spundbohle S1 die Reihe R2 erreicht hat, werden die Kühldüsen 5 dieser Reihe R2 durch die Steuereinrichtung 11 für ein Kühlzeitintervall K2 mit Kühlwasser beaufschlagt. Die Spundbohle S1 wird dadurch um eine Temperatur ΔT2 abgekühlt. Innerhalb eines Ausgleichszeitintervalls E2 wird die Spundbohle S1 dann zur dritten Reihe R3 von Kühldüsen 5 transportiert. In diesem Zeitintervall E2 gleicht sich ihre Temperatur aus, so daß sie die Reihe R3 mit einer gleichmäßig verteilten Temperatur T2 erreicht.When the sheet pile S1 having such a uniformly distributed temperature T1 has reached the row R2, the cooling nozzles 5 of this row R2 are acted upon by the control device 11 with cooling water for a cooling time interval K2. The sheet pile S1 is thereby cooled by a temperature ΔT2. The sheet pile S1 is then transported to the third row R3 of cooling nozzles 5 within a compensation time interval E2. In this time interval E2, its temperature is equalized so that it reaches row R3 with a uniformly distributed temperature T2.
Die Abfolge der schrittweisen Abkühlung über jeweils ein Kühlzeitintervall K3, K4, K5 mit einer darin jeweils erreichten Abkühlung um eine Temperaturdifferenz ΔT3, ΔT4 und dem anschließenden Ausgleich der Temperatur T3, T4 in einem Ausgleichszeitintervall E3, E4 wiederholt sich, bis die Spundbohle S1 mit einer Temperatur T5 den mittleren Abschnitt 3 des Kühlbetts 2 verläßt. Auf dem letzten Teilstück des Förderweges 4 erfolgt dann der Ausgleich der am Ende des Kühlzeitintervalls K5 erreichten Temperatur T5 bei gleichzeitiger langsamer Abkühlung an Luft, bis die Spundbohle S1 mit der geforderten Endtemperatur ET das Kühlbett 2 verläßt.The sequence of the gradual cooling over a cooling time interval K3, K4, K5 with a cooling achieved in each case by a temperature difference ΔT3, ΔT4 and the subsequent compensation of the temperature T3, T4 in a compensation time interval E3, E4 is repeated until the sheet pile S1 with a Temperature T5 leaves the middle section 3 of the cooling bed 2 . The equalization of the temperature T5 reached at the end of the cooling time interval K5, while slowly cooling in air until the sheet pile S1 with the required final temperature ET then carried out on the last part of the conveying path 4 exits the cooling bed. 2
Der Ablauf der Kühlung ist voranstehend am Beispiel der Spundbohle S1 erläutert worden. Parallel dazu werden selbstverständlich die gleichzeitig mit der Spundbohle S1 in der Vorrichtung 1 befindlichen, kontinuierlich schrittweise weitergeförderten Spundbohlen S1 in gleicher Weise stufenweise abgekühlt, sobald sie den mittleren Abschnitt 3 des Förderwegs 4 erreicht haben. The cooling process has been explained above using the example of sheet pile S1. In parallel to this, the sheet piles S1, which are located in the device 1 at the same time as the sheet piles S1, are gradually and gradually cooled in the same way as soon as they have reached the middle section 3 of the conveyor path 4 .
11
Vorrichtung
contraption
22
Hubbalken-Kühlbett
Walking beam cooling bed
33
mittlerer Abschnitt des Förderwegs middle section of the conveyor path
44
44
Förderweg
conveying
55
Kühldüsen
cooling nozzles
66
, .
77
, .
88th
, .
99
, .
1010
Versorgungsleitung
supply line
1111
Steuereinrichtung
control device
1212
Kühlwasserversorgung
E1, E2, E3, E4, E5 Ausgleichszeitintervalle
K1, K2, K3, K4, K5 Kühlzeitintervalle
Q Förderrichtung
R1-R5 Reihen von Kühldüsen Cooling water supply
E1, E2, E3, E4, E5 compensation time intervals
K1, K2, K3, K4, K5 cooling time intervals
Q direction of conveyance
R1-R5 rows of cooling nozzles
55
S, S1 Spundbohlen
T1, T2, T3, T5, ET Temperaturen
ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5 Temperaturdifferenzen
S, S1 sheet piles
T1, T2, T3, T5, ET temperatures
ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5 temperature differences
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |