DE19608965A1 - Verfahren und Vorrichtung sowie Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung sowie Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen mittels eines Kühlmediums.
Bekannt ist langsames Abkühlen von Walzgut aus der Walzhitze, spielsweise auf einem Kühlbett mit ruhender Luft. Für schnelleres Abkühlen wird zwangsweise bewegte Luft in Form einer energiereichen Strömung aus Ventilatoren verwendet. Je nach den sich dabei einstellenden Parametern wie Masse oder Struktur des abzukühlenden Walzgutes, Geschwindigkeit der Kühlluftströmung, deren Temperatur und/oder Feuchte ergibt sich fallweise ein bis Faktor 3 gegenüber Abkühlung in ruhender Luft erhöhter Gradient der Temperaturerniedrigung beim abzukühlenden Walzgut.
Wegen des bei Kühlung in ruhender oder bewegter Luft relativ geringen Wärme-Übergangskoeffizienten zwischen Walzgut und Luft wird für die vorgesehene Temperaturerniedrigung eines Walzgutes eine vergleichsweise große Luftmenge benötigt. Im Falle eines Kühlbettes hat dies beispielsweise zur Folge, daß das Kühlbett eine große Länge und Breite erfordert und entsprechend hohe sowohl Investitions- als auch Betriebskosten, beispielsweise für Transport- und Betriebsmittel, erfordert. Im Falle zwangsweise beschleunigter Kühlluft zur Erzielung eines intensiveren Kühlverlaufes erfordert dies eine kostenträchtige Lüfterkapazität mit hohem Energieeinsatz, weil in vielen Fällen der energetische und/oder thermische Wirkungsgrad eines derartigen Kühlsystems relativ gering sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine zu dessen Ausführung geeignete Vorrichtung und ein Kühlmedium anzugeben, durch welche die vorgenannten Schwierigkeiten und Nachteile wenigstens größtenteils überwunden und die ökonomischen Daten einer Kühlvorrichtung wesentlich verbessert werden.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Kühlen walzwarmer Profile mit der Erfindung dadurch erreicht, daß als Kühlmedium Luft verwendet wird, der eine das Profil benetzende Flüssigkeit zugesetzt und darin als Aerosol homogen dispergiert wird.
Durch die Verwendung eines Aerosols als Kühlmittel wird der Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem strömenden Kühlmedium und der Oberfläche des zu kühlenden Walzgutes und damit der Gradient der Temperaturerniedrigung des Walzgutes signifikant verbessert. Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Organ zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung aufweist, welches eine an eine Druckluftquelle anschließbare, bevorzugt druckeinstellbare Beschleunigungsdüse und einen Anschluß an eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung besitzt.
Bevorzugt ist das Organ mit einem Anschluß für Ansaugluft als selbstansaugender Injektor für Flüssigkeit und Luft ausgebildet und besitzt Mittel zum anteilmäßigen Einstellen eines vorgegebenen Verhältnisses von Luft und darin dispergierbarer Flüssigkeit. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtungen sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Ein Kühlmedium für walzwarmes Walzprofil, welches überwiegend Luft enthält, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Luft Anteile von Flüssigkeit in homogener Dispersion unter Ausbildung eines Kühl-Aerosols enthält.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Organ zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung, im Schnitt,
Fig. 2 mehrere Aerosol erzeugende Organe in einer das Profil senkrecht schneidenden Ebene an einer gemeinsamen Halterung unter Ausbildung eines Kühlsystems, in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 mehrere in Transportrichtung des Profils unter Ausbildung einer Kühlstrecke vorgesehene Kühlsysteme, in Seitenansicht,
Fig. 4 vergleichendes Diagramm der Abkühlzeiten.
Fig. 1 zeigt ein Organ (10) zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung (26). Es besitzt eine an eine Druckluftquelle (11) anschließbare Beschleunigungsdüse (12) und wenigstens einen Anschluß (13) zum Ansaugen von Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitszufuhreinrichtung (14). Stromaufwärts der Beschleunigungsdüse (12) befindet sich ein Drosselventil (2) zum Einstellen der eingespeisten Druckluftmenge. Weiterhin befindet sich an dem Organ (10) ein Anschluß (15) für Ansaugluft. Sowohl im Anschluß (15) als auch in der Flüssigkeitszufuhreinrichtung (14) sind Mittel (16, 17) beispielsweise in Form von schwenkbaren Drosselscheiben zum anteilmäßigen Einstellen eines vorgegebenen Verhältnisses Luft/Flüssigkeit vorhanden. Das Organ (10) mit der Beschleunigungsdüse (12) und dem Gehäuse (3) ist als selbstansaugender Injektor für Flüssigkeit und Luft ausgebildet. Hierfür ist das Gehäuse (3) im Querschnittsbereich von Anschluß (13) nach Art eines Venturi-Rohres verengt und daran anschließend zum freien Ende stetig erweitert. Dadurch ergibt sich im Bereich des engsten Querschnittes und stromaufwärts davon eine Unterdruck-Zone, die es dem Organ (10) ermöglicht, selbsttätig Flüssigkeit und Luft anzusaugen und die beiden Medien zu einer intensiven Aerosol-Strömung (26) homogen zu dispergieren.
In der Fig. 2 ist eine beispielhafte Anordnung gezeigt, bei welcher mehrere Aerosol-erzeugende Organe (10), in Bewegungsrichtung (4) des Profils (1) hintereinander, in einer das Profil (1) senkrecht schneidenden Ebene jeweils an einer gemeinsamen Halterung (18), konzentrisch gegen das Profil (1) gerichtet, unter Ausbildung eines Kühlsystems angeordnet sind.
Und schließlich kann gemäß einer rein schematischen Darstellung in der Fig. 3 eine Anordnung vorgesehen sein, bei welcher mehrere in Transportrichtung (4) des Profils (1) vorgesehene Kühlsysteme unter Ausbildung einer Kühlstrecke (19) in Reihe angeordnet sind. Die von den Aerosol-erzeugenden Organen (10) gebildeten Aerosol-Ströme (26) umhüllen das Profil (1) mit dichten Aerosol-Wolken aus gerichteten energiereichen Strömungen, die gegen das Profil (1) geblasen werden und auf diese Weise für eine rasche Kühlung sorgen.
Fig. 4 zeigt vergleichende Kurven der Abkühlzeiten jeweils gleichartiger Walzprofile in Abhängigkeit von unterschiedlichen Kühlmedien. Die oberste Kurve I stellt den Abkühlverlauf eines Walzprofils von anfänglich 900°C auf 90°C innerhalb von 70 Minuten in ruhender, trockener Luft dar. Die mittlere Kurve II zeigt das Abkühlverhalten eines Walzprofils mit beschleunigter Luftströmung von anfänglich 900°C auf 90°C innerhalb von 26 Minuten. Nach der unteren Kurve III findet unter Verwendung einer beschleunigten Aerosolströmung eine rapide Abkühlung eines Walzprofils von 900°C auf 90°C in 7,5 Minuten statt. Damit ist erwiesen, daß die Abkühlung mit einem Wasser/Luft-Aerosol als Kühlmedium eine signifikante Verbesserung des Abkühlverhaltens bei walzwarmem Gut bewirkt.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt. Insbesondere können Vorrichtungen zur Erzeugung von Aerosol des Typs Wasser/Luft auf unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können Flüssigkeit und Luft zwangsweise gefördert, volumetrisch dosiert und zerstäubt werden. Auch die Anordnung bzw. Ausbildung von Kühlsystemen oder Kühlstrecken ist je nach betrieblicher Situation der Erfahrung des Fachmannes überlassen.
Die Erfindung ist unkompliziert und wirksam und ermöglicht außer sparsamem Einsatz des Trägermediums Luft eine Reduzierung der für die Kühlung walzwarmer Profile erforderlichen Anlagenteile und deren Energiebedarf. Insofern erfüllt die Erfindung in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (12)

1. Verfahren zum Kühlen von walzwarmen Profilen mittels eines Kühlmediums dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium Luft verwendet wird, der eine das Profil (1) benetzende Flüssigkeit zugesetzt und darin in Form feinster Tröpfchen als Aerosol homogen dispergiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zuzusetzende Flüssigkeit bevorzugt Wasser verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit korrosionshemmende Zusätze beigemischt oder darin gelöst werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aerosol in einer gerichteten, energiereichen Strömung gegen das Profil (1) geblasen wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gleichmäßige Kühlung unterschiedlicher Oberflächenbereiche des Profils (1) mehrere zentrisch gegen das Profil gerichtete Aerosolströme verwendet werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung des Profils (1) hintereinander mehrere Aerosolströme eingesetzt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Organ (10) zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung (26) besitzt, das mit einer an eine Druckluftquelle (11) anschließbaren, bevorzugt mit einem Drosselventil (2) einstellbaren Beschleunigungsdüse (12) und mit wenigstens einem Anschluß (13) an eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung (14) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (10) als selbstansaugender Injektor für Flüssigkeit und Luft ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (10) Mittel (16, 17) zum anteilmäßigen Einstellen eines vorgegebenen Verhältnisses von Luft und Flüssigkeit besitzt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aerosolerzeugende Organe (10) in einer das Profil (1) senkrecht schneidenden Ebene an einer gemeinsamen Halterung (18), konzentrisch gegen das Profil (1) gerichtet, unter Ausbildung eines Kühlsystems angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Transportrichtung des Profils (1) vorgesehene Kühlsysteme unter Ausbildung einer Kühlstrecke (19) in Reihe angeordnet sind.
12. Kühlmedium für walzwarmes Walzprofil, welches überwiegend Luft enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft Anteile von Flüssigkeit in homogener Dispersion unter Ausbildung eines Aerosols enthält.
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