DE2539422A1

DE2539422A1 - Verfahren zum kuehlen heissgewalzter stangen, knueppel oder barren und kuehlsystem zur ausuebung des verfahrens

Info

Publication number: DE2539422A1
Application number: DE19752539422
Authority: DE
Inventors: David Edwin Beard; Ronald Francis Dewsnap; Andrew Douglas Higgins
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1974-09-10
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1976-03-25
Also published as: BE833242A; US4121954A; GB1514460A; JPS5152913A; US4084798A; NL7510678A

Description

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

BRITISH STEEL CORPORATION, 33 Grosvenor Place, London, S.W.1,

England

Verfahren zum Kühlen heißgewalzter Stangen, Knüppel oder Barren und Kühlsystem zur Ausübung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Kühlen heißgewalzter Stangen, Knüppel oder Barren.

Bei einer Art von Kühlsystem wird die heißgewalzte Stange in Ringe geformt und in einen Abkühlungstank gebracht, der stilles Wasser enthält. Die Metallringe werden gewöhnlich auf die Umgebungstemperatur des Wassers abgekühlt. Diese Technik kann auch für gerade Knüppel oder Barren verwendet werden. Es ist jedoch sehr schwierig, irgendeine Kontrolle über die Abkühlungsgeschwindigkeit oder die Endtemperatur, auf die das Metall nach der Behandlung abgekühlt ist, auszuüben. Eine bessere Steuerung kann man erreichen, wenn man dem Wasser lösliche Chemikalien zusetzt, um das Kühlverhalten des Wassers zu verändern.

Um die Abkühlung von Stangen besser steuern zu können, ist ein System entwickelt worden, in dem eine Anzahl von Wasserkammern vorhanden sind, die Wasserstrahlen unter hohem Druck enthalten, und durch die die Stangen mit Geschwindigkeiten laufen, die denjenigen eines modernen Stangenwalzwerkes entsprechen. Der Gedanke, Hochdruck-Wasserstrahlen zu verwenden, war, daß die Grenzschicht aus Wasserdampf, die sich an der Metalloberfläche bildet, durch den Strahl selbst fortwährend weggerissen wird. Die Kühlstrahlen arbeiten im allgemeinen

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mit Drücken zwischen 2,95 und 21 at. Ein Nachteil dieses Sy— stems besteht darin, daß sehr große Wasserströme mit beträchtlichem Druck zu einer effektiven Kühlung erforderlich sind· Das System ist also verschwenderisch hinsichtlich des Energiebedarfs zum Pumpen des Wassers, wenngleich das Wasser selbst im Kreis zirkulieren kann. Ein schwerwiegenderer Nachteil eines solchen Systems ist, daß die Stange oder der Barren vollständig in der Sprühkammer eingeschlossen ist (ausgenommen den Eintritt und den Austritt) und es äußerst schwierig ist, das System auszuräumen, wenn die Stange oder der Barren in der Kühlkammer gestaucht wird oder sonstwie festläuft.

Die Erfindung will ein Kühlsystem schaffen, in dem die Mängel der oben beschriebenen Systeme behoben sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen heißgewalzter Stangen, Knüppel oder Barren in einer Reihe von Stufen vor, bei dem jede Stufe eine Wanne aufweist, die an ihren Enden für den Eintritt und Austritt des Stangen-, Knüppel- oder Barrengutes offen ist, und bei dem das Gut durch die Wannen geleitet wird, Wasser unter Druck in eine oder mehrere der Wannen durch eine erste Gruppe von Wassereinlässen entlang wenigstens einer Seite jeder Wanne zugeführt wird und Wasser durch eine zweite Gruppe von Wassereinlässen, die nächst wenigstens einem Ende jeder Wanne angeordnet sind, in der Weise geleitet wird, daß Wasser in der Wanne zurückgehalten wird oder die Wasserströmung aus der Wanne gesteuert wird.

Weiter sieht die Erfindung ein Kühlsystem zur Ausübung des Verfahrens vor, das eine Reihe von Kühlstufen umfaßt, von denen jede eine Wanne aufweist, die an ihren Enden für den Ein- und Austritt des Stangen-, Knüppel- oder Barrengutes offen ist, sowie eine erste Gruppe von Wassereinlässen, die entlang wenigstens einer Seite der Wanne angeordnet sind, um Wasser unter Druck in die Wanne einzuleiten, sowie eine zweite Gruppe von Wassereinlässen, die nächst wenigstens einem Ende der Wan-

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ne vorgesehen sind, um Wasser derart in die Wanne zu leiten, daß diese Wassereinlässe im Betrieb dafür sorgen, daß Wasser in der Wanne zurückbleibt oder die Strömung des Wassers aus der Wanne gesteuert wird.

Vorzugsweise ist die zweite Gruppe von Wassereinlässen derart konstruiert, daß sie Wasser in die Wanne unter einem spitzen Winkel zur Richtung des Wassers einleiten, das die Wanne durch die erste Gruppe von Wassereinlässen betritt. Die Wassereinlässe können die Form von Sohlitzen haben. Me Schlitze können in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegen. Sie Wände der Wanne können praktisch über die ganze Länge der Wanne parallel zueinander sein. Alternativ kann ein Teil der Wanne zueinander schrägstehende Wände haben.

Die Wanne kann einen abnehmbaren Deckel haben, der im Betrieb verhindert, daß das Gut aus der Wanne hochsteigt, und außerdem die Effizienz des Systems hinsichtlich der Wärmeübertragung verbessern kann, indem er verhindert, daß Luft in das Kühlwasser eindringt·

Zwischen zwei Wannen kann eine angetriebene Walze eingebaut sein, die durch Reibung das Gut durch die Wannen vorantreibt.

Die Wände der Wannen können voneinander einen Abstand haben, der annähernd fünfmal so groß ist wie der Durchmesser des dicksten Knüppels oder Barrens, der gekühlt werden soll.

Nächst dem Auslaßende einer Wanne kann ein Zusatzwannenteil vorgesehen sein, der jedoch von der Wanne durch eine angetriebene Walze beabstandet ist, und in den Wänden dieses Zueatzwannenteils können schräge Einlasse vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

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Pig.1 eine Seitenansicht eines AusfUhrungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kühlsyatems}

Pig.2 eine Ansicht nach II-II der Fig.1; Fig.3 eine Ansicht nach III-III der Fig.1.

In Fig.1 sind drei Wannen 10, 11 und 12 gezeigt. Jede Wanne hat die gleiche Breite und Höhe. Eine heiße Stange 13 wandert durch die Wannen 10, 11 und 12 in der durch den Pfeil 14 angegebenen Richtung* Die erste Wanne 10 hat Kühlwassereinlässe 15 zu Verteilerkammern 16 an jeder Längswand der Wanne 10. Entsprechend hat die zweite Wanne 11 Kühlwassereinlässe 17 zu Verteilerkammern 18 entlang jeder Längswand der Wanne 11 und die dritte Wanne 12 hat Kühlwassereinlasse 19 zu Verteilerkammern 20 entlang beiden Längsseitenwänden der Wanne 12. Sie Wassereinlässe 15» 17 und 19 sind mit einer Wasserspeiseeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die Steuerschieber hat, um die Wasserzufuhr zu jeder Wanne unabhängig von der Zufuhr zu den anderen Wannen steuern zu können.

Zwischen der zweiten Wanne 11 und der dritten Wanne 12 ist eine Walze 21 vorgesehen, die von einem nicht gezeigten Antrieb um ihre Horizontalachse gedreht wird. Zwischen der Walze 21 und der dritten Wanne 12 ist ein Zusatzwannenteil 22 angeordnet, der seine eigene Verteilerkammer 23 und seinen eigenen Wassereinlaß 24 hat, die in gleicher Weise wie bei den drei Wannen 10, 11 und 12 angeordnet sind. Der Zusatzwannenteil 22 hat an seinem der zweiten Wanne 11 nahen Ende zwei Führungsplatten 25 und 26, die in einer Vertikalebene liegen, aber gegen die entsprechenden Wände des Zusatzwannenteils schräg nach außen laufen. Ähnliche Führungsplatten sind am Einlaß zur ersten und zweiten Wanne 10 und 11 angebracht, um zu gewährleisten, daß das Vorderende jeder Stange 13 in die betreffenden Wannen einläuft, selbst wenn es leicht gekrümmt ist.

Alle Wannen 10, 11 und 12 und auch der Zusatzwannenteil 22

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ruhen auf einem Unterbau 27, der aus Pig.3 ersichtlich ist, in Pig.1 aber der Übersichtlichkeit wegen weggelassen ist. Zwei Bodenplatten 28 sind auf dem Unterbau 27 mit Schrauben befestigt. Diese Bodenplatten 28 bilden die Böden der Wannen 10, 11 und 12 und auch den Boden der Verteilerkammern 16, 18 und 20. Am Boden jeder Wanne liegt auf der Bodenplatte 28 eine glatte Platte 30, die etwas weniger breit ist ale die Wannen, um zu verhindern, daß die Stange 13 die Schrauben 29 störend berührt. Die glatte Platte 30 in der dritten Wanne 12 erstreckt sich über die Bodenplatte 28 des Zusatzwannenteils 22 und ist an ihrem der Walze 21 benachbarten Ende derart beschnitten, daß der ausgeschnittene Teil über die Oberfläche der Walze 21 paßt, aber einen Abstand von der Oberfläche hat. In ähnlioher Weise ist auch das Unterende jeder Führungsplatte 25 und 26 am Ende der Wanne 11 nächst der Walze 21 abgeschnitten, um sich der Walze 21 eng anzupassen. Sin abnehmbarer Deckel 31 aus Stahl ist auf jede Wanne aufgesetzt, um zu verhindern, daß die Stange 13 aus der Wanne herausschießt.

In Abständen entlang jeder Seite der Wannen 10, 11 und 12 und des Zusatzwannenteils 22 sind eine Reihe von vertikalen Schlitzen vorgesehen. Diese Schlitze lassen Wasser aus der betreffenden Verteilerkammer in das Innere der Wannen gelangen. Dies wird aus Pig.2 deutlich. In der zweiten Wanne 11 sind einige Schlitze 32 entlang jeder Seite der Wanne beabstandet, so daß sie Wasser in einer zu den Wannenseitenwänden senkrechten Richtung leiten. An dem der Walze 21 nahen Ende der Wanne 11 sind zwei schräge Schlitze 33, einer auf jeder Seite der Wanne, vorgesehen, die Wasserstrahlen unter einem stumpfen Winkel zu der Riohtung, in der die Stange 13 sich fortbewegt, lenken. Ähnliche schräge Schlitze 34 liegen in den Seitenwänden des Zusatzwannenteils 22 und richten Wasserstrahlen unter einem stumpfen Winkel zur Portbewegungsrichtung der Stange 13· In der dritten Wanne 12 sind Schlitze 35 in den Seitenwänden vorgesehen, die Wasser im rechten Winkel zu den Seiten der Wanne 12 austreten lassen. Das Ende der dritten Wanne 12,

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das in Pig.2 nicht zu sehen ist, hat schräge Schlitze entsprechend denen am Ende der zweiten Wanne 11.

Im Betrieb wird Kaltwasser unter Druck zu den Wassereinlässen 15, 17, 19 und 23 gepumpt. Der Wasserdruck ist so gewählt, daß das Kühlwasser aus den Verteilerkammern 16, 18, 20 und 23 durch die Schlitze in die betreffenden Wannen 10, 11 und 12 und in den Zusatzwannenteil 22 unter einem Druck zwischen 0,7 und 1,05 at eintritt. Wasser wird also durch die Schlitze 32 und 35 senkrecht zu den Seitenwänden der Wannen in diese gelenkt, während das durch die sohrägen Schlitze 33 eingeleitete Wasser die Wirkung hat, Wasser in der Wanne 11 zurückzuhalten. Das Wasser aus den schrägen Schlitzen 34 im Zusatzwannenteil 22 trägt dazu bei, das Wasser in der Wanne 11 zurückzuhalten, und falls keine Wasserzufuhr in die Wanne 12 notwendig ist, sorgt es dafür, daß kein Wasser in die Wanne 12 fließt} durch eine abstreifende Wirkung verhindert es außerdem, daß Wasser durch die fortbewegte Stange aus der Wanne 11 in die Wanne 12 mitgenommen wird.

Die durch die Wannen wandernde Stange 13 wird dann von dem Wasser in den Wannen gekühlt. Der Druck des die Wannen betretenden Wassers ist so groß, daß das Wasser in der Wanne ständig durchgerührt wird, wodurch die Bildung einer Grenzschicht aus Dampf entlang der durch die Wannen laufenden Stange verhindert wird. Das Wasser bildet aufgrund der festhaltenden Wirkungen des durch die schrägen Schlitze 33 eingeleiteten Wassers in der Wanne ein bewegtes Bad.

Die Wasserzufuhr zu den das Kühlsystem bildenden Wannen kann so gesteuert werden, daß alle Wannen mit Wasser beliefert werden oder auch nur irgendeine Wanne. Auf diese Weise können unterschiedliche Kühlgeschwindigkeiten und Kühlungsabläufe für verschiedene Größen und Sorten des Stangenmaterials erzielt werden. Zusätzlich kann die Stärke der Kühlung (Wärmeübergangseffizienz) in jeder Kühlwanne oder -stufe dadurch vari-

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iert werden, daß der Speisedruok des den Schlitzen zugeführten Wassers gesteuert wird und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit dee Wassers und folglich das Ausmaß der Rührbewegung. Die Heftigkeit der Kühlung kann auch durch die Anzahl von Schlitzen in jeder Kühlstufe bestimmt werden. Auf diese Weise kann man mindestens eine vierfache Variation der Heftigkeit der Kühlung für unterschiedliche Abmessungen und Sorten des Stangenmaterials erzielen.

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Claims

Ansprüche

(^Verfahren zum Kühlen heißgewalzten Stangen-, Knüppel- oder Barrengutes in einer Reihe von Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe eine Wanne aufweist, die an ihren Enden zum Ein- und Austritt des Gutes offen ist, und daß das Gut durch die Wannen bewegt wird, daß Wasser unter Druck in eine oder mehrere der Wannen duroh eine erste Gruppe von Wassereinlässen entlang wenigstens einer Seite jeder Wanne eingeleitet wird und auch noch Wasser durch eine zweite Gruppe von Wassereinlässen eingespeist wird, die nächst wenigstens einem Ende jeder Wanne vorgesehen ist, wobei das durch die zweite Gruppe von Wassereinlässen zugeführte Wasser so gerichtet wird, daß es die Wirkung hat, Wasser in der Wanne zurückzuhalten oder die Strömung von Wasser aus der Wanne zu steuern.
2. Kühlsystem zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Reihe von Kühlstufen aufweist, von denen jede eine Wanne (11) mit offenen Enden zum Eintritt und Austritt der Stangen, Knüppel oder Barren (13) aufweist, die entlang wenigstens einer Seite mit einer ersten Gruppe von Wassereinlässen (32) versehen ist, die Wasser unter Druck in die Wanne (11) einleiten, und nächst wenigstens einem Ende mit einer zweiten Gruppe von Wassereinlässen (33), die derart angeordnet sind, daß sie Wasser in der Weise in die Wanne (11) lenken, daß sie im Betrieb die Wirkung haben, Wasser in der Wanne (11) festzuhalten oder die Strömung von Wasser aus der Wanne (11) zu steuern·
3· Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe von Wassereinlässen (33) derart konstruiert ist, daß sie Wasser in die Wanne (11) unter einem spitzen Winkel zu der Richtung einführen, in der das Wasser die Wanne (11) durch die erste Gruppe von Wassereinlässen (32) betritt.

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4. Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daS die Wassereinlässe (32, 33) die Form von Schlitzen haben·
5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze in einer praktisch vertikalen Ebene liegen.
6· Kühlsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Wanne (11) über die gesamte länge der Wanne (11) praktisch parallel zueinander verlaufen.
7· Kühlsystem naoh einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (11) einen abnehmbaren Deckel (31) hat.
8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeiohnet, daß zwischen zwei Wannen (11, 12) eine angetriebene Walze (21) eingebaut ist, die durch Reibung die Stangen (13) durch die Wannen (11, 12) transportiert.

9· Kühlsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Wanne bzw. der Wannen voneinander einen Abstand haben, der annähernd fünfmal so groß ist wie der Durchmesser der dicksten gewalzten Knüppel oder Barren, die in dem System gekühlt werden sollen.

10· Kühlsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nächst dem Auslaßende einer Wanne (11), aber von dieser durch eine angetriebene Walze (21) getrennt, ein Zusatzwannenteil (22) angebracht ist, der in seinen Wänden mit schrägen Wassereinlässen (34) versehen ist.

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