DE2426829B2

DE2426829B2 - Vorrichtung zum Kuhlen von Stangenmaterial und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE2426829B2
Application number: DE2426829A
Authority: DE
Inventors: Rudolph Edwin Beverwijk Cramer; Jacobus Anthonius Jozef Schagen Dekkers; Pieter Heemskerk Wijdekop
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Current assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-06-04
Publication date: 1980-08-07
Also published as: NO742009L; NL7307716A; NO139322B; SE7407266L; NL163142B; SE416741B; DE2426829A1; NL7907630A; DK139779B; DK296074A; NO139322C; GB1419916A; LU70228A1; NL163142C; BE815879A; FR2231440A1; FR2231440B1; NL168727C; DK139779C

Description

Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kühlrohre in dem Wasserkasten unterhalb des Spiegels innerhalb des Wasserkastens angeordnet sind und daß die öffnungen de? Innenrohre jeweils radial gerichtet sind.

Das Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stange in den in Durchlaufrichtung der Stange ersten Kühlrohren mit Wasser beaufschlagt wird, dessen Temperatur niedriger ist als die des in die nachfolgenden Kühlrohre eingeleiteten Wassers.

Dadurch, daß die Kühlrohre vollständig in das Wasser eingetaucht sind, wird bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Ansaugen von Luft in den Bereich zwischen Stangenmaterial und Innenrohr und damit eine inhomogene Kühlung des Stangenmaterials vermieden. Ferner wird dadurch, daß das Wasser etwa unter einem rechten W'nkel zum Stangenmaterial zugeführt wird, erreicht, daß das Wasser gleichmäßig um den l Imfang des Stangenmaterials herum verteilt wird, wodurch die homogene Kühlung über den Umfang des Stangenmaterials erheblich verbessert wird. Insbesondere hat die unter einem rechten Winkel zum Stangenmaterial erfolgende Wasserzufuhr einen großen Einfluß auf die Tiefe des Kühleffektes, weil auf diese Weise die Wassergrenzschicht besser aufgebrochen wird und dadurch der Wärmefluß zwischen dem Stangenmaterial und dem Kühlwasser ansteigt.

Bevorzugte konstruktive Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2—11 näher beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren trägt dem Umstand Rechnung, daß der Wärmeübertragungsfaktor und der Wärmefluß bei höheren Wassertemperaturen abfallen. Aus diesem Grund ist es ratsam, das kühlste Wasser mit dem heißesten Material in Berührung zu bringen und das bereits auf höherer Temperatur befindliche Wasser für weitere bzw. andere Kühlzwecke zu verwenden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Abfuhrrollganges eines Stangen- und Drahtwalzwerks,

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 3 eine Einzelheiten veranschaulichende Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 einen im vergrößerten Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 3 und

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein getrenntes bzw. einzelnes Innenrohr, das auf seinem Umfang mit zwei Sätzen von zueinander versetzten öffnungen versehen ist.

In F i g. 1 ist bei 30 das letzte Gerüst eines Stangen- und Drahtwalzwerks angedeutet. Unmittelbar hinter dem Gerüst 30 ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 40 angeordnet. Bei 77 ist eine Schere zum Zurechtschneiden des Walzmaterials in Stücke der gewünschten Länge angedeutet. Hinter der Schere sind mehrere, beim dargestellten Ausführungsbeispiel drei Kühlvorrichtungen 1, 2 und 3 sowie ein Abfuhrrollgang 4 vorgesehen.

Bei der in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellten, erfindungsgemälien Kühlvorrichtung 40 läuft das Walzmaterial mit ziemlich hoher Geschwindigkeit kontinuierlich durch. Fig. 2 zeigt eine teilweise im Schnitt gehaltene schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Kühlvorrichtung läuft das bei 5 angedeutete Stangenmaterial von links nach rechts durch. Ein langgestreckter, rechteckiger Kasten 6 ist zum größten Teil mit Wasser gefüllt, das auf noch zu beschreibende Weise in den Kasten eingeführt wird und aus diesem über ein im Boden vorgesehenes Auslaßrohr 7 austritt. Im Auslaßrohr 7 kann ein Ventil vorgesehen sein, mit dessen Hilfe der Wasserpegel innerhalb des Kastens 6 gesteuert werden kann.

Im Kasten sind gemäß Fig. 2 sieben Kühlrohre angeordnet, durch welche das zu kühlende Material, hindurchläuft. Diese Kühlrohre, die in Bewegungsrichtung des Walzmaterials mit 11,12, 13, 14, 15, 16 und 17 bezeichnet sind, sind jeweils mit einem Einlauftrichter versehen und doppelwandig ausgebildet.

Außerhalb des Kastens 6 ist auf einem Sockel 20 ein gesonderter Einlauftrichter 19 angeordnet. Dieser Trichter ist bei 21 schwenkbar gelagert, so daß er im Fall einer Störung wegschwenkbar ist, um Raum für das Walzgut zu schaffen und die Gefahr einer Beschädigung der Kühlvorrichtung durch das Stangenmaterial zu vermindern.

Wie erwähnt, sind die Kühlrohre 11 bis 17 doppelwandig ausgeführt, wobei das Innenrohr mit einer Anzahl von in Längsrichtung gleichmäßig um seinen Umfang herum verteilten öffnungen 22 versehen ist. Gemäß F i g. 2 sind die Öffnungen 22 in zwei Ebenen unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Innenrohrs angeordnet. Bei dieser Ausführungsform

ω sind somit zwei Sätze von jeweils 4 öffnungen vorgesehen, die jeweils einen Umfangsabstand von 90^c zueinander besitzen. Die aufeinanderfolgenden Öffnungen befinden sich dabei jeweils in der gleichen Position. Zur Gewähleistung einer gleichmäßigen Wasserströmung und zur Begünstigung der Kühlung aller Seiten des durchlaufenden Stangenmaterials ist es ratsam, die in einem Rohr vorgesehenen öffnungen in fortschreitenden Querebenen zueinander versetzt anzuordnen. Aus Fig. 5 geht hervor, daß der erste Satz von vier öffnungen 22a kreuzförmig, d. h. in einer lotrechten und einer waagerechten Ebene, angeordnet ist, während der zweite Satz von vier öffnungen 226 in Form eines »X« angeordnet, d. h. gegenüber dem ersten Öffnungssatz um 45° versetzt, ist. In den aufeinanderfolgenden

^5 Kühlrohren 11 bis 17 können die öffnungen 22 außerdem auch unter einem Winkel von 22,5° zueinander versetzt sein. Dies setzt voraus, daß die beiden Sätze von jeweils vier Öffnungen bei jedem der Kühlrohre 11, 13, 15 und 17 in einer einander entsprechenden Lage angeordnet sind, und das gleiche gilt auch für die Kühlrohre 12,14 und 16. Wenn mehr als vier öffnungen um den Umfang jede? Kühlrohres herum vorgesehen sind, gelten selbstverständlich andere Werte.

" Fig.3 veranschaulicht die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung in Aufsicht und zeigt gleichzeitig die Wasseranschlüsse zu den verschiedenen Kühlrohren. An der Außenseite des Kastens ist dabei ein Auslaßtrichter 23 vorgesehen.

Aus Fig.4, die einen lotrechten Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.3 darstellt, ist ersichtlich, daß die mittlere Bewegungsbahn des Stangenmaterials nicht mit der Mitte des Kastens 6 übereinstimmt. Die Wasserzufuhr erfolgt über die Rohre 25 und 26, worauf

^h> es in den Ringraum 27 zwischen Innenrohr 34 und Außenrohr 28 eintritt. In Fig. 4 sind auch die vier über den Umfang des Innenrohrs verteilten öffnungen 22 dargestellt. Durch diese öffnungen tritt das Wasser in

Form von Strahlen in das Innenrohr ein, so daß es von allen Seiten auf das Walzmaterial auftrifft. Das Wasser kann daraufhin an beiden Enden des Rohrs 14 aus diesem ausströmen. Da innerhalb des Kastens 6 ein gewisser Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten wird, besteht keine Gefahr dafür, daß Luftblasen in das Innenrohr hineingezogen werden, welche die Kühlwirkung beeinträchtigen wurden.

Zur Erzielung einer bestimmten MikroStruktur des Materials ist eine schnelle Kühlung von Bedeutung. Gleichzeitig ist eine schnelle Kühlung auch deshalb von Bedeutung, weil unterhalb einer bestimmten Temperatur die Oxidbildung wesentlich langsamer stattfindet. Im Fall einer Schnellkühlung kann auch der Abfuhrrollgang kürzer ausgebildet werden, woraus sich erhebliche Einsparungen an Investitionskosten ergeben. Da das Stangenmateria! mit hoher Wasserströmungsgeschwindigkeit und von allen Seiten her gekühlt wird, ist kein Schatteneffekt zu erwarten, wenn das Walzgut mit Querrippen versehen ist. Die Kühlung findet um den gesamten Stangenumfang herum statt, so daß ein homogenes Gefüge erzielt wird. Der Stangenkern behält während der Temperaturangleichung einen großen Teil seiner Wärme zurück, so daß nach dem Austritt aus dem Auslaßtrichter 23 ein Wärmefluß vom Kern zur Außenfläche hin stattfindet, durch den ein gewisses Tempern bzw. Anlassen gewährleistet wird.

Der Kasten 6 ist oberseitig offen und um seinen Rand herum mit einem Spritzblech 29 versehen.

Da die Wasserzufuhr über ein konzentrisches Außenrohr und Speiserohre mit großem Querschnitt erfolgt, ist der Strömungswiderstand besonders niedrig, so daß große Wassermengen bei vergleichsweise niedrigem Speise- bzw. Förderdruck zugeführt werde können. Die von vier Seiten her erfolgende Kühluni gewährleistet den bereits genannten Vorteil, daß d Kühlung über den Stangenquerschnitt hinweg gleichmä ^s ßig stattfindet. Ungeachtet der hohen Durchlaufg schwindigkeit des Stangenmaterials ist die Kühlung si intensiv, daß eine Temperatursenkung von mehrere hundert Grad möglich ist. Die unter einem rechte Winkel zum Stangenmaterial erfolgende Wasserzufuh hat einen großen Einfluß auf die Tiefe des Kühleffekt! weil auf diese Weise die Grenzschicht besser aufgebro chen wird und weil durch Vergrößerung des Wärme Übertragungsfaktors der Wärmefluß ansteigt. Diese Wärmefluß ist selbstverständlich durch die Wärmeleit 5 fähigkeit des Stangenmateriais begrenzt.

Bekanntlich kann beim Kühlen die Oberflächentem peratur des Stangenmaterials einen Einfluß auf di< Größe des Wärmeflusses haben. Sobald daher eii maximaler Wärmefluß erreicht ist, hat die Wasserströ mungsgeschwindigkeit keinen weiteren Einfluß meh Da es vom Standpunkt des Kühlens vorteilhaft is möglichst lange eine niedrige Temperatur aufrechtzuer halten, sollte in der Praxis der erste Teil des Kastens die größte Wassermenge enthalten. Dabei ist e möglich, die nachgeschalteten Kühlrohre mit ver gleichsweise kleineren Wassermengen zu beschicker um dabei nur die Oberflächentemperatur des Stangen materials aufrechtzuerhalten. In den Zufuhrrohren 2 für die Kühlrohre oder für Gruppen dieser Kühlrohr sind jeweils getrennte Ventile zur Regelung de Wasserverteilung über die Länge des Kastens 6 hinwej angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlstangenmaterial, bei der die Stange in Längsrichtung durch eine Anzahl von hintereinander in einem Wasserkasten angeordneten, an eine Wasserzufuhr angeschlossenen, doppelwandigen Kühlrohren mit jeweils einem Innenrohr und einem an den beiden Enden geschlossenen Außenrohr hindurchgeleitet wird, wobei das Innenrohr, welches von der Stange durchlaufen wird, eine Anzahl um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilte radiale Öffnungen und das Außenrohr einen Kühlwasseranschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11 — 17) in dem Wasserkasten (6) unterhalb des Spiegels innerhalb des Wasserkasteo.s (6) angeordnet sind und daß die Öffnungen (22,22a, 22b) der Innenrohre (18) jeweils radial gerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) in mehreren Querebenen angeordnet sind und daß in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Öffnungen (22a, 22b)gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Öffnungen in aufeinanderfolgenden Kühlrohren (1Ϊ —17) gegeneinander versetzt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) um jo den Umfang des Kühlrohrs herum auf Winkelabstände von 90° verteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr 2 Sätze von jeweils vier Öffnungen aufweist. ss

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgenden Kühlrohre (11 — 17) jeweils paarweise an die Wasserzufuhr (25) angeschlossen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) in seinem Auslaßrohr (7) ein Ventil aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (6) an seinem oberen Rand mit einem Spritzblech (29) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zufuhrrohre (24) für die einzelnen Kühlrohre (11 — 17) oder Gruppen ■> <> von Kühlrohren (11 — 17) jeweils getrennte Ventile zur Regelung der Wasserverteilung über die Länge des Kastens (6) hinweg eingeschaltet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11 —17) ^Γ)^Γ> innerhalb des Kastens (6) außermittig angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Kastens (6) ein getrennter Einlauftrichter (19) ω> angeordnet ist, der aufwärts schwenkbar gelagert ist.

12. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange in den in Durchlaufrichtung der Stange ersten Kühlrohren mit Wasser ^h"> beaufschlagt wird, dessen Temperatur niedriger ist als die des in die nachfolgenden Kühlrohre eingeleiteten Wassers.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlstangenmaterial, bei der die Stange in Längsrichtung durch eine Anzahl von hintereinander in einem Wasserkasten angeordneten, an eine Wasserzufuhr angeschlossenen, doppelwandigen Kühlrohren mit jeweils einem Innenrohr und einem an den beiden Enden geschlossenen Außenrohr hindurchgeleitet wird, wobei das Innenrohr, welches von der Stange durchlaufen wird, eine Anzahl um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilte radiale Öffnungen und das Außenrohr einen Kühlwasseranschluß aufweist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung.

Aus der US-PS 28 80 739 ist eine Vorrichtung der genannten Art zum Kühlen von drahtförmigem Material bekannt. Der Draht wird zum Kühlen in Längsrichtung durch eine Anzahl von hintereinander in einem Wasserauffangbehälter angeordneten und mit Wasser gespeisten Kühlrohren hindurchgeleitet, bevor er in einer Aufspulvorrichtung aufgewickelt wird. Die Kühlrohre sind jeweils doppelwandig ausgeführt und weisen ein Innenrohr und ein an den beiden Enden geschlossenes Außenrohr auf. Das Innenrohr, welches vom Draht durchlaufen wird, ist mit einer Anzahl von um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten Öffnungen versehen, wobei diese Öffnungen nicht radial, sondern jeweils in einem Winkel von etwa 45° zur jeweiligen Radiallinie gerichtet sind. Der Kühlwasseranschluß ist jeweils an dem Außenrohr eines jeden Kühlrohres angeordnet. Bei der nach der US-PS 28 80 739 bekannten Vorrichtung sind die Kühlrohre nicht in das im Wasserauffangbehälter angesammelte Wasser eingetaucht. Demgemäß befindet sich in dem relativ großen Zwischenraum zwischen dem Draht und dem Innenrohr eine große Menge Luft. Das Wasser wird durch die Öffnungen im Innenrohr lediglich in den Zwischenraum gesprüht, wobei die Kühlwasserstrahlen nicht einmal auf den zu kühlenden Draht, sondern an diesem vorbei in den genannten Zwischenraum gerichtet sind. Durch die nicht zu vermeidende Luft im Zwischenraum zwischen Draht und dem Innenrohr sowie die schräge Anordnung der Sprühöffnungen ist die Kühlung des Drahtes über die Länge und über den Umfang relativ ungleichförmig, so daß die bekannte Vorrichtung insbesondere für die Kühlung von Profilen mit Querrippen ungeeignet wäre. Es würden unweigerlich sog. »Schatteneffekte« auftreten.

Aus der DE-PS 21 21 712 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial bekannt, bei der die Stange in Längsrichtung durch eine Anzahl von Kühlrohren hindurchgeleitet wird, die jeweils hintereinander angeordnet und mit Wasser gefüllt sind, wobei jedes Kühlrohr einen Einlauftrichter und einen Wasserspeiseanschluß aufweist. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung besteht die Gefahr, daß bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten des Stangenmaterials Luft in das Kühlrohr eingesaugt wird. Es treten dann dieselben Nachteile auf wie bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 28 80 739.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine homogene Kühlung über den Umfang des zu kühlenden Stangenmaterials gewährleistet und die insbesondere zur Kühlung von mit Querrippen versehenen Stangen- oder Stangenmaterial geeignet ist.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung zu schaffen.