DE2432765B2 - Anlage zum kuehlen von gussteilen - Google Patents

Description

¹I

Kühlung in zwei Stufen nur im Verhältnis zu einer vorausgegangenen Kühlung an Luft zu sehen.

Ausgehend von dem zu Anfang Erläuterten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Kühlen von Gußteilen zu schaffen, welche ein schnelles, <, zeitsparendes Abkühlen unter gleichzeitiger Säuberung der Gußteile gestattet, eine Wärme- und Staubbelästigung verhindert und einen Transport mit kontinuierlicher, gleichbleibender Geschwindigkeit von regellos aufgegebenen zahlreichen Gußteilen der verschieden- _K, sten Form erlaubt

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die endlose Transportvorrichtung nach Art von Endlosförderbändern mit kontinuierlicher, gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben ist und die _(S unmittelbar aus der Gußform kommenden Gußteile regellos auf der Transportvorrichtung aufliegen, daß die Transportvorrichtung von der zweiten bis. zur letzten Kühlzone in einem Kühlkanal längsverlaufend angeordnet ist, daß jede Kühlzone feststehende Düsenkasten >₀ mit quer zur Förderrichtung verlaufenden Schlitzdüsen " aufweist, und daß eine Vorrichtung zur Kreislaufführung des Kühlmediums sowie mindestens zur Teilentstaubung vorgesehen ist. Auf diese Weise ergeben sich wesentliche Vorteile, und zwar kann einmal eine ^ beschleunigte Kühlung durch die wechselweise Wärmeabführung der sich ständig ändernden Beaufschlagung des Kühlmittels auf den Oberflächen der Gußstücke erreicht werden, womit letztlich auch das Innere der verdickten Bereiche der Gußteile beschleunigt gekühlt werden kann. Hierzu tragen auch die stets wechselnden Abströmverhältnisse des Kühlmittels bei. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine konvex verlaufende Abkühlkurve, die entsteht, wenn man in einem Diagramm über der Zeit die Temperaturwerte der jeweiligen Gußstücke aufträgt Nach allen bisher bekannten Kühlverfahren ergeben sich stets konkave langgestreckte Kurven und damit verhältnismäßig große Kühlzeiten. Ein weiterer Vorteil ist in der erzielbaren intensiven Kühlwirkung und damit in der Wirtschaftlichkeit der Anlage sowie in der einfachen Erfüllung der Umweltschutzbedingungen zu sehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht einer Vorrichtung zum Kühlen von Gußstücken,

Fig.2 einen Querschnitt hierzu gemäß Schnittlinie H-Il in Fig. 1, so

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie HI-Hl in Fig.l,

Fig.4 sechs verschiedene Ausschnitte aus diesen Gestaltungen, und zwar vereinfacht gezeichnet im Vertikalschnitt und in Draufsicht und

F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Abkühlungskurve im Diagramm.

F i g. 1 zeigt stark schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abkühlen von Gußstücken in fünf hintereinanderliegenden Kühlzonen I bis V. Die (,₀ Vorrichtung weist einen motorisch angetriebenen Förderer auf, der in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei endlosen Förderbändern 1 und 2 besteht, wobei das Förderband 1 zweckmäßigerweise als Plattengliederband, das Förderband 2 als Lauenband ausgebildet ist. Das Plattengliederband 1 ist um Umlenkrollen 3, 4 geführt, während zu dem Lattenband Umlenkrollen 5, fi vorgesehen sind, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß die zu kühlenden Gußstücke 7 von dem ersten Fürderband auf das zweite übergeben werden, wobei die Gußstücke nach dem Übergang eine neue Lage einnehmen können. Die erste Kühlzone I ist als Wärmeabstrahlungszone ausgebildet, d. h. während des langsamen Durchlaufes durch diese Zone kühlt sich das betreffende Gußstück durch Wärmeabstrahlung in natürlicher Weise um einen bestimmten Grad ab. Diese Kühlzone ist in ihrer Länge und aufgrund der Fördergeschwindigkeit so beschaffen, daß in ihr eine natürliche Gefügeumwandlung stattfinden kann.

Nach Durchlauf durch die Kühlzone I gelangt das Gußstück in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in den Bereich eines haubenartigen Düsenkastens 8, der in Längsrichtung in die beiden Kühlzonen H und Hl unterteilt ist, derart, daß in der Kühlzone II eine reine Konvektionskühlung stattfindet, und zwar mittels Kühlluft oder angewärmter Luft, die durch vereinfacht gezeichnete Düsen 9 auf das Gußstück aufgeblasen wird. Auch in der Kühlzone HI befinden sich Düsen 10, die im wesentlichen Kühlluft aufblasen, wobei jedoch dieser Kühlluft verdüstes bzw. in feinen Tröpfchen verteiltes Wasser beigegeben werden kann, und zwar in einer solchen Menge, daß die Wassertröpfchen beim Auftreffen auf dem heißen Gußstück sofort verdampfen. Die Düsen in dieser Kühlzone sind zweckmäßigerweise als kombinierte Wasser-Druckluft düsen ausgebildet.

Es schließt sich die Kühlzone IV an, und zwar in Form eines weiteren Düsenkastens ti mit Druckluftdüsen 12, denen man je nach Anwendungsgebiet ebenfalls fein verteiltes Wasser beigeben kann.

Die in den Düsenkasten 8, 11 wirksam werdende durch Düsen beaufschlagte Kühlluft wird zweckmäßigerweise im Kreislauf geführt. Frischluft wird mittels des Gebläses 13 und durch verstellbare Klappe 15 regelbar über die Ansaugleitung 14 zugeführt und über Verteilerleitungen bzw. Schächte 16, 17, 18 in die Düsenkästen 8, 11 eingeleitet. Vor dem Eintritt kann eine weitere Regelung durch verstellbare Klappen 19, 20 erfolgen. Nach Austritt der Kühlluft aus den Düsen und nach Auftreffen auf die Gußstücke strömt die Luft je nach Anwendungsfall und je nach besonderer Gestaltung der Düsenkasten wahlweise seitlich und/ oder in Längsrichtung ab und wird über entsprechende Kanäle und Anschlußleitungen 21, 22 sowie eine Sammelleitung 25 zu einem Zyklon 26 geführt. Auch in diesen Abführungsleitungen sind verstellbare Regelklappen 23, 24 vorgesehen. Der Zyklon 26 dient der Entstaubung der Kühlluft, die über die Leitungen 27 und 29 wieder zu dem Gebläse 13 gelangt, wobei eine weitere Regelklappe 28 die Durchsatzmenge der im Kreislauf geführten Kühlluft einzustellen gestattet. Die im Zyklon 26 ausfallenden und sich im unteren Bereich ansammelnden Verunreinigungen können von Zeit zu Zeit in einen Auffangbehälter 40 abgelassen werden. Die Regelklappe 28 dient ferner im Zusammenwirken mit der weiteren Regelklappe 31 der Abführung eines mehr oder weniger großen Teiles der Kühlluft über die Leitung 30 zu einem Luft-Naßwäscher 32, der dem Zyklon nachgeschaltet ist. Wenn also über die Leitung 14 Frischluft zugegeben wird, kann ein entsprechender Anteil verschmutzter Luft über die Leitung 30 und nach Reinigung in dem Naßwäscher 32 und weiter über die Umlenkvorrichtung 34, Leitung 35 und Gebläse 36 nach außen abgeleitet werden.

Das weiter oben erläuterte Lattenband 2 fördert die Gußstücke 7 durch die Kühlzone V, die von einem Düsenkasten 41 gebildet wird. Unter diesem Latten-

Förderband 2 ist ein Wassersammeikanal 41a angeordnet. Oberhalb des Lattenbandes befinden sich Wasser-Zerstäubungsdüsen 47, die über Verteilerleitungen 46 und eine Zuführungsleitung 45 durch eine Druckpumpe 44 beaufschlagt werden. Das auf die Gußstücke > aufstrahlende Wasser, das neben einer besonders intensiven Kühlwirkung gleichzeitig eine starke Reinigung der Gußstücke herbeiführt, fließt durch das Lattenband hindurch und sammelt sich im unteren Bereich 42 des Wassersammeikanals 4t a und es kann ι ο über die Leitung 43 in Richtung der eingezeichneten Pfeile zu der Pumpe 44 und somit im Kreislauf zurückgeführt werden. An der tiefsten Stelle 4t b des Kanals ist über die Leitung 48 eine Schlammpumpe 49 angeschlossen, die zum Abführen des sich sammelnden ι s Schlammes über eine weitere Leitung 50 in den Naßwäscher 32 dient, wobei sich in diesem der Schlamm im unteren Bereich 33 sammelt und über einen im Bodenbereich des Naßwäschers angeordneten Schlammbaggers 37 über Abwurfrolle 38 abgeführt und in einen Sammelbehälter 39 abgeworfen werden kann. Auch in dieser Zone V kann Druckluft zusätzlich zugeführt werden, die über seitliche Kanäle und eine Leitung 51 über Regelklappe 52 abgeführt und in Pfeilrichtung dem Naßwäscher 32 zugeleitet werden kann.

Fig.2 zeigt einen Querschnitt gemäß Schnittlinie 11-11 in Fig. 1 und veranschaulicht, daß die in Fig. 1 schematisch dargestellten Leitungen zumindest im Bereich der Düsenkästen schachtartig, d. h. mit großen jo Volumen ausgebildet sind. Des weiteren ist hier schematisch die Kombination von Luftdüsen 9 und Wasserdüsen 10 veranschaulicht, wobei die letzteren über Versorgungsleitungen 10a, 10c unter Zwischenschaltung eines Regelschiebers 10t angeschlossen sind, .vs Des weiteren ist ersichtlich, daß die Düsen über die gesamte Fläche innerhalb der Düsenkästen oberhalb des betreffenden Förderbandes verteilt sind. Das gleiche gilt auch für die Schnittdarstellung der F i g. 3 gemäß Schnittlinie ΙΙΙ-ΙΠ in F i g. 1. Wie die F i g. 2 und 3 ferner veranschaulichen, befinden sich auf der Unterseite der Endlosförderbänder I₁2 längsverlaufende Kanäle 8a, 41a.

F i g. 4 zeigt insgesamt sechs verschiedene Gestaltungen von Wasserdruckluftdüsen, d. h. in welcher Weise die Luftdüsen 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 60 bzw. 62,63 bzw. 66 bis 68 der betreffenden Düsenkasten 53 mit den Wasserdüsen 55, 57, 59. 61«, 64, 70 und deren Zuleitungen 55a, 57a, 61 kombiniert werden können, wobei die Draufsichten im unteren Teil des Bildes der F i g. 4 verschiedene Einstellungen, auch Schrägstellungen und Düsenaustrittsformen veranschaulichen. Außer den Schlitzdüsen für Luft oder Wasser, die quer oder schräg verlaufen, können auch Lochdüsen 66 bis 68 oder Ringdüsen 65, 71 vorgesehen werden. Bevorzugt kommen Flachstrahldüsen zum Einsatz, mit denen es möglich ist, eine Schlitzbreite von etwa 10 mm einzuhalten, ohne daß die Seitenränder übernetzt werden. Zwischen den jeweiligen Düsen, die beispielsweise als Schlitz- oder Runddüsen ausgebildet sind, können auch noch Flachstrahl- oder Vollkegeldüsen eingesetzt werden. Schließlich ist es auch möglich, eine Injektorwirkung zu benutzen.

F i g. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Abkühlungskurve 73 im Diagramm über der waagerechten Achse 74 auf der längenmäßig die Kühlzonen 1 bis V eingetragen sind, während über der vertikalen Achse 72 die Temperaturen aufgetragen sind. Man sieht, daß zunächst die Temperatur der gekühlten Metallteile insbesondere im Bereich der Kühlzonen 1 und II langsam absinkt, so daß die natürliche Gefügeumwandlung nicht beeinträchtigt wird, daß aber anschließend ein sehr schneller Temperaturabfal! und demgemäß eine intensive Kühlung bis hin zur Raumtemperatur erfolgt. Es wurde bereits zu Anfang darauf hingewiesen, daß ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der ausführlich erläuterten Vorrichtung darin besteht, neben der intensiven Abkühlung gleichzeitig eine gute Reinigung der zu kühlenden Metallteile herbeizuführen, ohne daC es zu einer Staubentwicklung kommt. Es kommt hinzu daß in der Kühlzone III und den eventuell nachfolgen den Kühlzonen das mit Preßluft zerstäubte Wassei durch die hohe Kühlluftgeschwindigkeit bis zurr Auftreffen auf das betreffende Gußstück stark beschleu nigt wird und somit mit Druck auf die Gußstückoberflä ehe auftrifft. Wenn sich an den Oberflächen dei Gußstücke, insbesondere wenn diese komplizier gestaltet sind. Formsand befindet, so reichert sich diesel infolge des hygroskopischen Verhaltens mit Feuchtig keit an. Infolge der hohen Temperatur des Formsande: verdampft das Wasser, so daß eine intensive Verdamp fungskühlung bis hin zu den inneren Wandungen de Gußstückes stattfindet, wobei gleichzeitig unerwünsch te Spannungen vermieden werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Kühlen von Gußteilen aus Noi'malglühtemperatur bis auf übliche Weiterverar- > beitungstemperatur, wobei eine erste Kühlzone vorgesehen ist, in welcher die Gußteile zunächst an der Luft durch Abstrahlungskühlung und natürliche Konvektion auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, bei der eine ι ο natürliche Gefügeumwandlung eintritt, abgekühlt werden, wobei anschließend mindestens zwei weitere Kühlzonen vorgesehen sind, in welchen die Gußteile einer Luft· und danach einer Konvektions- und/oder einer kombinierten Luft- und Wasser- is sprühabkühlung mit erzwungenem stark beschleunigtem Abkühlvorgang unterworfen sind, und wobei eine endlose Transportvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport der Gußteile vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Transportvorrichtung (1, 2) nach Art von Endlosförderbändern mit kontinuierlicher, gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben ist und die unmittelbar aus der Gußform kommenden Gußteile regellos auf der Transportvorrichtung aufliegen, daß die Transportvorrichtung von der zweiten bis zur letzten Kühlzone (H-V) in einem Kühlkanal (8a, 41a; längsverlaufend angeordnet ist, daß jede Kühlzone (il-V) feststehende Düsenkästen (8,11,41) mit quer zur Förderrichtung verlaufenden Schlitzdüsen (9,10, 12, 47) aufweist, und daß eine Vorrichtung zur Kreislaufführung des Kühlmediums sowie mindestens zur Teilentstaubung vorgesehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (1, 2) aus einem oder mehreren hintereinander angeordneten an sich bekannten Plattenbändern besteht, und daß die Düsenkästen (8, U; 41) mit dem Durchtritt der Gußteile gestattendem Abstand oberhalb der Plattenbänder angeordnet und haubenartig ausgebildet sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkästen aufeinanderfolgend mit Luftdüsen (9), Wasser-Druckluftdüsen (10) und Wasser-Zerstäubungsdüsen (47) ausgestattet sind.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Entstaubung einen Zyklon (26) aufweist, und daß dem Zyklon ein Luft-Naßwäscher (32) nachgeschaltet ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte mit Wasserzerstäubungsdüsen ausgestattete Kühlzone (V) ein Latten-Förderband (2) aufweist, unter welchem ein Wassersammelkanal (41a; angeordnet ist, daß an diesen Kanal eine Wasserpumpe (44) zum Zurückführen des Wassers im Kreislauf zu den Zerstäubungsdüsen (47) angeschlossen ist, und daß an die tiefste Stelle (416; des Kanals eine ho Schlammpumpe (49) zum Abführen des sich sammelnden Schlamms in einen Naßwäscher (32,33) angeschlossen ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlammbagger (37) im Bodenbereich »? des Naßwäschers angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Kühlen von Gußteilen aus Normalglühtemperatur bis auf übliche Weiterverarbeitungstemperatur, wobei eine erste Kühlzone vorgesehen ist, in welcher die Gußteile zunächst an der Luft durch Abstrahlungskühlung und natürliche Konvektion auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, bei der eine natürliche Gefügeumwandlung eintritt, abgekühlt werden, wobei anschließend mindestens zwei weitere Kühlzonen vorgesehen sind, in welchen die Gußteile einer Luft- und danach einer Konvektions- und/oder einer kombinierten Luft- und Wassersprühabkühlung mit erzwungenem stark beschleunigtem Abkühlvorgang unterworfen sind, und wobei eine endlose Transportvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport der Gußteile vorhanden ist. Unter Gußteilen werden Gußstücke verstanden, die beispielsweise in einer Gießerei anfallen oder aus einem Glühofen kommen, d. h., die Erfindung ist bei Stückgut anwendbar, welches hoch erhitzt ist, z. B. Temperaturen von 500" C bis 700⁰C aufweist und in welchem sich während des Abkühlens eine Gefügeumwandlung vollzieht.

Bisher müssen Gußteile bei Temperaturen von 500 bis 700⁰C nach dem Ausrütteln aus der Gußform vom Band genommen, geputzt und abgesetzt werden. Für den Arbeiter, welcher mit dem Transport und der Behandlung solcher Gußteile beschäftigt ist, tritt bei dieser Arbeit eine starke Wärme- und Staubbelästigung auf. Außerdem ist ein großer Zeitaufwand bis zur vollständigen Abkühlung der Gußteile bis zur Raumtemperatur erforderlich. Dies bedeutet einen großen Plfitzbedarf und einen Zeitverlust für die Produktion. Bei Stahlbändern hat man bereits den Kühlvorgang durch Aufsprühen von Wasser beschleunigt, was jedoch zu Unregelmäßigkeiten in der Abkühlung führt, und vor allem zu Unregelmäßigkeiten in der Gefügeausbildung.

Eine zu Anfang erläuterte Anlage zum Abkühlen von flachen, gegossenen Stahlstücken mit Verdickimgen ist aus der DT-AS 12 44 821 bekannt, und zwar wird hier das betreffende abzukühlende Gußstück zunächst an Luft auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, in diesem speziellen bekannten Fall auf eine Temperatur unter 693⁰C, abgekühlt, worauf eine Luft- und anschließend eine kombinierte Luft- und Wassersprühabkühlung erfolgt. Die bekannte Anlage ist auf ganz spezielle Gußteile abgestimmt, die der Abkühlung unterworfen werden, um nachträglich eine Gefügeumwandlung zu bewirken, was in der Fachsprache mit »Glühen« bezeichnet wird. Darüber hinaus handelt es sich um formmäßig besondere Stahlgußteile, und zwar sind flache gegossene Stahlstükke mit Verdickungen angesprochen, wie insbesondere scheibenartige Gußstücke mit einem verdickten Nabenteil für Wagenräder. Demgemäß ist in dieser Auslegeschrift eine besondere Vorrichtung beschrieben, deren Kühlteil ausschließlich auf die Verdickung des Gußstükkes gerichtet ist. Aus diesem Grunde ist in der bekannten Vorrichtung jedes einzelne Gußstück für sich in einer besonderen, wenn auch endlos arbeitenden Fördervorrichtung gehalten und wird schrittweise zu den beiden einzigen nacheinander wirkenden Kühlvorrichtungen transportiert, wobei diese Kühlvorrichtungen in Form von gebogenen Rohren auf die Verdickung geschwenkt werden, wenn das Gußstück während des Kühlvorganges seine Ruhestellung eingenommen hat. Selbst wenn in Spalte 4, Absatz 1, dieser Auslegeschrift von einem stark beschleunigten erzwungenen Abkühlvorgang der Nabe die Rede ist, so ist diese stufenweise