DE2659099A1

DE2659099A1 - Verfahren und anlage zum symmetrischen abkuehlen von erwaermten werkstuecken

Info

Publication number: DE2659099A1
Application number: DE19762659099
Authority: DE
Inventors: Joseph Irwin Greenberger
Original assignee: Wean United Inc
Current assignee: Wean United Inc
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1977-08-11
Also published as: BR7700805A; JPS5710931B2; NL7701186A; BE851160A; GB1569671A; AU509818B2; FI770412A; CA1056181A; JPS5296915A; AU2167577A; SE437034B; SE7701339L; IT1066670B; US4047985A; FR2340155A1; MX146171A; FR2340155B1

Description

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22oll„19 - El

Wean-United, F.i t. bsburgh, Penn. 15 222, U₀SqA,

Verfahren und Anlage zum symmetrischen Abkühlen von erwärmten Werkstücken

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Anlage zum Abkühlen eines erwärmten oder heißen Werkstückes, beispielsweise eines Warmbandes oclur einer Bramme, beim Verlassen der Walzenstraße oder der Brammen-Stranggußanlayc_o Das sich in Längsrichtung bewegende Werkstück wird dabei zwischen mehreren Kühlmittel-Sprührohren, die über und unter dem Werkstück angeordnet sind, zur Abkühlung hindurchgeführt, wobei sich jedoch für die obere Fläche und für die untere Fläche des Werkstückes uri t.ersch Ledliche Abkühlgeschwindigkeiten ergeben_o Zur Herbeiführung einer symmetrischen Abkühlung des Werkstückes wird die Fördermenge der Kühlmittel-Sprührohre derart gesteuert und geregelt, daß die Abkühlungsgeschwindigkeiten der oberen Fläche und der unteren Fläche des Werkstückes einander angeglichen werden,,

Die Herstellung warmgearbeiteter Metallerzeugnisse, beispielsweise von kohlonstoffarmen Stahl, von Brammen, Warmband, Feinblechen und Groblechen, die bestimmte Verarbeitungsanforderungen erfüllen, ist immer schon problematisch gewesen und wird immer problematischer« Die derzeitige Produktionsverfahren werden in zwei Bereichen ernsthaft untersucht und erforscht, einmal in der Abkühlung von Brammen, die im kontinuierlichen Stranggußverfahren gegossen werden und zum anderen in der Abkühlung von warmgewalzten Stahlband,,

Das au ι' einer typischen modernen Warmband-Walzstraße fertiggewalzte Warmband wird nach dem Austreten aus

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der Warmband-Walzstraße einem Ai, j lauf rollgang zugeführt, der zwischen dem letzten Gerüst der Warmband- ¥alzstraße und dem Haspel angeordnet ist, auf dem die Warmbänder zu Bunden gewickelt werden,, Die dem Auslaufrollgang zugeordneten und im Abstand zueinander angeordneten angetriebenen Rollen haben die untere Fläche der FarmbändtT dann ^u halten, wenn diese von der Warmband-Walzstraße aus in Horizontalrichtung zu den Haspelanlagen geführt werden_o Zum Auslaufrolxgang gehört ein Auslaufrollgang-Kühlsystem mit mehreren Sprühdüsen oder Laminarkühlungs-Sprührohren ^Wm Abkühlen der oberen F Lache dex· warmgewalzten Bänclei sowie mit einer Ueihe von Sprühdüsen zum Abkühlen der unteren Fläche dieser Warmbänder, Den unteren Sprühdüsen ist eine Dop;elfunktion zugewiesen, sie müssen nicht nur die untere Fläche des warmgewalzten Bandes kühlen, sondern auch die Rollen des Auslauf rollgcmges „ Die Horizontalführung des warmgewalzten Bandes auf dem Auslaufrollgang und der zwischen dem Warmband und den Auslaufrollgangsrollen bestehende Kontakt haben zur Folge, daß die Abkühlung der oberen I¹ lache und der unteren Fläche des warmgewalzten Bandes mit unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten durchgeführt wird, wobei ein auf die Ciuerschnittsdicke bezogenes a ,mmetrisch gekühltes Band entsteht, und zwar unter den bisher bekannten Walzverfahren» Bei einem sehr dünnen warmgewalzten Band mit einer Dicke von weniger als 5/16" (7,9^ mm) sind nur geringfügige oder keine beeinträchtigenden metallurgischen Auswirkungen zu verzeichnen, wohingegen bei Banddicken von

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5/16" (7,94 mm) oder mindestens 3/8" (9,53 mm) und mehr eine beträchtliches asymmetrisches Temperaturprofil und eine beträchtliche asymmetrische Gefügestruktur entsteht, was in bestimmten Fällen die Verarbeitung des Walzproduktes stark beeinträchtigen kann,, So kann bon spielsweise bei einem für die Rohrherstellung proiiussiurten Band das asymmetrische Mikrogefüge, damit aber auch die physikalischen Eigenschaften, die aus dom asymmetrischen Mikrogefüge entstehen, zu ven verschiedensten Formgebung:= Schwierigkeiten führen,,

Theoretisch ist eine symmetrische Warmwalz-Mikrostruktur höchst wünschenswert, wenn nicht sogar für manche Anwendungsfälle unerläßlich. Was zuvor im Zusanintenhang mit der Herstellung von Warmband gesagt worden ist, gilt in gleichem Maße auch für Brammen, die unter Verwendung einer kontinuierlichen Stranggußanlage oder unter Verwendung eines Brammen-Walzwerkes hergestellt werden. In diesem Falle spielt jedoch auch die Verformung der Brammen eine Rolle, d_oh. das Verbiegen oder die bogenförmige Verformung als Folge einer ungleichmäßigen Abkühlung, was wiederum Probleme beim Transport odor bei der Weiterverarbeitung der Brammen aufkommen läßt₀

Ein anderes im Zusammenhang mit der Abkühlung heißer Produkte schon immer bestehendes Problem, beispielsweise bei der Abkühlung von warmgewalzten Band oder bei der Abkühlung von Brammen, hat seine Ursache darin, daß es bisher unmöglich gewesen ist, mit den Wassersprührohren oder den Sprühdüsen die größtmögliche

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Kühlleistung oder Kühlwirkung zu erzielen. Ganz früher, und in gewissem Ausmaße sogar noch heute, sind Hochdruck-Sprühdüsen zum Abkühlen der oberen Fläche und der unteren Fläche des Werkstückes verwendet und eingesetzt worden. Später sind dann Niedruck-Laminardüsen zum Kühlen der oberen Fläche des warmgewalzten Bandes verwendet worden, während die untere Fläche dieses warmgewalzten Bandes noch immer mit Hochdruck-Düsen gekühlt wurde_o Wenn vom Standpunkt der Abkühlungsgeschwindigkeit und des wirksamen Einsätze.-; des Kühlmittels aus betrachtet dem Laminarsystem der Vorzug gegeben wird, so besteht dennoch ein starker Bedarf an einer Verbesserung, um die Gesamtkühlungskosten zu verringern und um die Länge des Auslaufrollganges zu verkürzen. Unter Berücksichtigung der zuvor gemachten Ausführung ist zu bedenken, daß eine moderne Warmband-Walzstraße für einen großen Produktbereich und für eine Vielzahl von Produkten ausgelegt ist, wobei diese Produkte einen großen Dickenbereich aufweisen, der an die Leistungsfähigkeit, an den Einsatz und an die Flexibilität des Auslaufrollgang-Kühlsystemes große Ansprüche stellt.

Das asymmetrische Kühlprofil, welches dann entsteht, wenn zum Zwecke der Abkühlung die erwärmten und heißen unteren und oberen Flächen von langen Werkstücken in Horizontallage durch eine Kühlstation geführt werden, soll anhand einer Untersuchung behandelt werden, die im Hinblick auf das Abkühlen der oberen und unteren Flächen einer 9-1/2" (24l,3 nun) dicken Stahlbratnme

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mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,23 unter Verwendung eines einen Wasservorhang ausschüttendes Kühlmittel-Sprührohrsystemes durchgeführt worden ist. Die Details dieses bestimmten Eühlsystemes werden später angeführt, weil diese Informationen zum Verstehen dieser Erörterungen und für die Schlußfolgerungen betreffend die asymmetrische Abkühlung der oberen und unteren Brammenhälften nicht erforderlich sind ο

Λ0 Die Fördergeschwindigkeit der Bramme betrug 60" in der Minute ( 15,24 m/min)„ Die obere Fläche wurde einem einem 1-1/2" (38,1 mm) breiten Kühlmittelvorhang über die ganze Breite ihrer Oberfläche ausgesetzt, um eine wärmeableitende Kühlung durch Wasser mit einer Temperatur von 80 F (26,7 C) durchzuführen₀ Die daraus resultierende Abkühlung wurde errechnet auf der Basis eines einzigen Wasservorhanges und der Zeit, die die Bramme brauchen würde, um zum nächsten Sprührohr zu gelangen, das im Abstand von 4'6" ( 1.40 m) angeordnet ist₀ Nach dem Durchlaufen des Wasservorhanges konnte ein starker Abfall in der Oberflächentemperatur festgestellt werden, Das zwischen den oberen Sprührohren auf die Oberfläche der Bramme fließende Waasor wurde derart angenommen, daß ein effektiver

Oberflächenabkühlungakoeffizient von 130 BTU/FT²,HR F^o erzielt wurde β

Was nun die untere Brammenfläche betrifft, für sie wurden mit Ausnahme des zwischen den Rollgangsrollen und der unteren Brammenfläche bestehenden Berührungskontaktes und des NichtVorhandenseins des "Wasseran-

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sammlungseffektes", wie dieser bei der oberen Bramraenflache gegeben ist, die gleichen Parameter verwendete Der berechnete Oberflächenkoeffzient, der sich der normalen Abstrahlung und Konvektion fast annähert, wurde überschlägig mit unter 20 HTlf/PT , HR F festgehalten., Dieser Oberf lächenkoeff izieiit liegt beträchtlich unter dem für die ober.: Brammenfläche bestimmten Oborflhfhenkoeffizienten von 130 BTU/FT HR i . Mit dieser Untersuchung ist demon-ΙΟ striert worden, daß dann, wenn für das KUJi Lung.· >-stem der unteren Brammenflache der gleiche Spriihrohrabstand und iiie gleiche Was sei· vorhangbreite Verwendung finden, die untere untere Brammenflache viellangsamer abges i.hlt wird, als die von den oberen Sprührohren abgekühlte obere Brammenflachen, und zwii tus dem eirunde, wi-il Kühliui_£',skoeffizient zwischen den Spinln ^hren viel kleiner ist_o

Ziel dieser Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfalirens und einer Anlage zum symmetrischen Abkühlen der Querachnittsdicke eines relativ dicken und langen Werks Ltickes, das sich über eine im wesentlichen horizontalen tluhn bewegt.

Ein anderes Ziel, dieser En indung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Anlage , durch die die Abkühlung von langen und heißen Werkstücken dadurch bewerkstelligt wird, daß dessen Querschnittsdicke dann s' »metrisch abgekühlt wird, wenn das Werkstück über einen gegebenen Abschnitt transportiert wird, wenn das Werkstück während seiner Bewegung über diesen bestimmten Ab.schnitt an seiner unteren Fläche

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von zueinander in einem bestimmten Abstand angeordneten Vorrich.tvin.gen gehalten wird, wenn die Werkstücke, die derart gehalten werden, zwischen unteren und oberen Kühlmittel-Sprührohren hindurchgeführt werden, wobei es zu einer Abkühlung der unteren Werkstuekhälfte und zu einer Abkühlung der oberen Werkstückhälfte kommt, wobei während dieses Abkühlungsvorganges die untere Hälfte mit einer anderen Abkühlungsgeschwindigkeit gekühlt wird, als dies bei der oberen Werkstuekhälfte der Fall ist, wobei im Hinblick auf das andere Sprühdüsenrohr die Förderleistung von mindestens einem dieser Sprühdüsenrohre derart gesteuert und geregelt wird, daß sich zur Erzielung eines Ausgleiches in den Abkühlungsgeschwindigkeiten der oberen und unteren WerkstückhäIfLen die Abkühlungsgeschwindigkeit der entsprechenden Werkstückhälfte verändert«

Ein weiteres und mit den vorerwähnten Zielsetzungen übereinstimmendes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer Anlage und eines Verfahrens, bei denen mehrere Sprühdüsenrohre zur Herbeiführung der bereits zuvor angeführten Abkühlung der oberen und unteren Werkstückhälften auf beiden Seiten der vom Werkstück zu durchlaufenden Bahn angeordnet sind, daß weiterhin Düsen-prüliröhre vorgesehen und angeordnet sind, die der Kühlung der unteren Werkstückhälfte dienen und derart ausgelegt sind, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit der unteren Hälfte im Vergleich mit der Abkühlungsgeschwindigkeit der oberen Hälfte beschleunigt werden kann.

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Ein wiederum andi res und mit den bisher erwähnten Zielsetzungen übereinstimmendes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, mit der jede Dif1 ;renz in den Temperaturen der oberen und unteren Werkstückhälften gemessen und bestimmt werden kann und durch die in Übereinstimmung mit dem gemessenen Temperaturunterschied die Förderleistung von mindestens einem der Düsensprühröhre derart gesteuert und geregelt werden kann, daß die Abkühlgeschwindigkeit en der vorerwähnten oberen und unteren Vim kstückhälften im wesentlichen einander angeglichen wei'den können _o

Ein weiteres und mit den bereits angeführten Zielsetzung Μ übereinstimmende* Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Kühlmittelvorhanges von mindestens einem der unteren Düsensprühröhre und, falls dies erforderlich soin sollte, eine Veränderung der Kühlmittelvorhangs Iji oi te zur Steuerung und Regelung der Abkiihlungsgeschwiiniigkeit in der unteren Hälfte des Werkstückes„

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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellfon Ausführungsbeispieles ( der in Zeichnung .!arges ι eilten Ausfühiungsbeispiele) näher erläutert. Diu Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Die Ansicht eines Aub.l aui'i'ollgangus für eine

kontinuierliche Warmband-Walzstraße.

Fig. 2 Eine vergrößerte Seitenansicht des zum Toll im Querschnitt dargestellte 11 unteren Teiles von einem der Kühlungs-Düsenspruhröhre, die in Figo 1 dargestellt sind.

Fig. 3 Eine Temperaturkennlinie, die alle beim Abkühlen der heißen Bramme existierenden Tempexviturverhältnisse und beim Kühion der Bramme einwirkenden Verhältnisse wiedergibt,,

Fig. 4 Drei Temperaturen ofil-Kennlinien für die mit

Fig_o 3 dargestellte Bramme, und zwar an drei verschiedenen Punkten des Abkühlung^Vorganges„

Wie aus Fig. 1 acheraatisch zu erkennen ist, durchläuft das Band "S" die Walzen 10 des zu einer Warmband-Walzstraße gehörendetL letzten Valzgerii.ites, Nach dem Austreten aus der Walzenstrnße wird dab warmgewalzte Band auf seinem Weg zu einem Abwärtshaspel lk über einen Auflaufrollgang 12 geführt. In dur Nähe der Haspelanlage lV ist eine Trt? ibrollen-Einheit l6 angeordnet« Zwischen den Walzen 10 des zur Warmband-Walzstraße gehörenden lezten Walzgerüstes und der Treibrollen-Einheit l6 be rindet sich ein Auslaufrollgang-Külil sy stern, zu dem mehrere Gruppen von Wasser-Düsensprührohren gehören, von denen nur die beiden oberen Sprühdüsenrohre 18 und die beiden unteren Sprüh-

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düsenrohre 20 in do: Zeichnung wiedergegeben sind. Die zuvor beschriebene Ausstattung und Anordnung ibt den Fachleuten bereits gut bekannt und baucht deshalb nicht ausfülirlich boschrieben zu werden_u

Diese Ex^finduny be Γ.ißt sich mit dem -Jharakter oder der Form, mit dem und in der von den Düseiu ohrvorrichtungeii die Wasserzuführung zum warmgewalzten Band hin erfolgt. Diese Erfindung befaßt sich weiterhin mit ilur /. uf Lihrung des Wassers au! das Warmband, darin eingeschlossen die Steuerung und Regelung der Wasserzuführung und die auf die oboro Bandhälfte und auf dio untere Bandhälfte bezogii.n Abkühlungsgeschwindigko i r _u

Wie aus Fi^- 1 wnitei'hin zu erkennen ist, sind den oberen Düsensprührohr-vorrichtungen 18 die Durchflußregeleinheiten 22 und eine Hauptregelung 2'j zugeordnet. Soch Rügulvorriclitungen, die jedoch nicht dargestellt . Liid, gehören auch zu i.on unteren DüsenspriihroiirvoT··· ichfcungeri 20„ ίi. t der allgemeinen Hinweiszahl 2Ί gekt Miiziilcluie t in>l Temperaturmeßvorriclitungen, beiäpielsweise ritr.i . .nngsp< rometer, die aie Temperaturen der oberen und unteren Band flächen zu messen Ilaben und im weiteren Verlauft· dieser L-utentanmeldung riui h ausführlich erltiutert werden»

2^r) ¥enn auch dio Düsenspi uhr ohr vor richtungen 18 und so konstruiert sein können, daß sie in bekmniter Form das Wasser unter hohem Druck zuführen kornu tv, beispielsweise als öprühnebel oder als Wassers ι !-uhl, oder aber in d* r ebenfalls gut bekannten eint- von (.inn Spt . iidUst;iirohrtm IS austretwnden säuxenartigen

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Laminarströmung sowie als Sprühnebel oder Wasserstrahl aus den unteren Sprühdüsenrohren 20, durch die ein Ausgleich zwischen den unteren und oberen Abkühlungsgeschwindigkeiten erzielt werden kann, so ist doch festgestellt worden, daß sich eine weit wirksamere Verwendung des Kühlmittels dadurch erzielen laßt, daß mindestens eine der Sprühdüsi.-i!rührvorrichtung und "vorzugsweise' für beide eine Laminarflußkühlung vorgesehen wird_o Der Aufbau und die An-Ordnung einer wirksamen Laminarflußkühlung ist bereits gut bekannt und zur Zeil auch existent, so daß ausführliche Erklärungen nicht gegeben zu werden brauchen.

Figo 2 zeigt das untere Ende eiii^i· Austrittsöffnung eines einzelnen Sprühdüsenrohrus 25 der Spriidüsenrohrvorrichtungen 18 und 20„ In den Austrittsteil 26 des Sprühdüsenrohres 25 wird nichtturbulentes Wasser von einem (nicht dargestellten) Einlaufteil des Sprührohres 25 eingelassen, und zwar derart, daß i-in Laminarvorhang aus Wasser entsteht, der unter dex· allgemeinen Hinweiszahl 28 vergrößert wieder ;i:_f;eben ist. Die Austrittsöffnung 26, dio mit Fig. 2 wiedergegeben ist, stellt eines der Sprühdüsenrohre 25 der oberen Sprühdüsenrohrvorrichtiang 18 dar, weshalb auch dei Wasservorhang 28 so dargestellt i .-> I , daß ur die obere Fläche des warmgewalzten Bandes ¹S¹ berührt₀

Die effektive Netto-Förderleistuug des Düsensprührohres kann in der üblichen Weise dadurch gestouort und geregelt werden, daß u\,^v die Re ge lvorr ich Lungen Z^ und/oder 22 der Druck ounr das Volumen eingestellt wird,

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die Förderleistung kann aber auch dadurch gesteuert und geregelt werden, daß die .Breite des Wasservorhang j s eingestellt und verstellt ,ard, Dieser Fasservorhang, der sich über die volle Breite des vom Walzwerk gewalzten Warmbandes erstreckt, läßt wich dadurch in sehr einfacher Weise einstellen, um die Dicke des WasserVorhanges zu verändern, daß die Austrittselemente 30, die am unteren Ende der Sprühdüsenrohr." 25 der Sprüiidüsenrohrvorrir: ungen 18 und

lü 20 angeordnet siii-.i, verstellt werden, und zwar in Richtung der mit Fi^, <. 2 wiedergo.,ebenen Pfeilo. Wie im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch dargelegt wird, kann diese Verstellung der Wasservorhangs- Ii reite zum Zwecke der Kompensierung, oder mindestens einer Teilkompensierung, der unterschiedlich großen Abkühlungsgeschwindigkeiten in den oberen und unteren Bandhälften vorgenommen werden. Mit Fig_e3 sind zwt.i Wasservorhaii^sdicken go^oben, und zwar eine mit 1,5" und die andere mit 2_O25"_O

Das zusammengesetzte Temperatur-Diagramm nach Fig. ist derart angelegt, daß es die Toiuperaturdifferenz vier oberen und unteren Flächen einer heißen Bramme wiedergibt und aufzeigt, wie fü.· die beiden Flächen ein Ausgleich in dun Abkühlungsgeschwindigkeiten erreicht werden kann, Wie aus Fig_o 3 hervorgeht, ist die iumperatur eingetragen als Funktion des Abstandes und des von der Bramme für uen Bewegungsabschnitt gebi auch: .m Zeit sowie als Funktion dor Sprühdüsenrohre 25, an denen sich die Bramme vorbeibewegt hat.

Die Brammen-Parameter sowie die zugehörigen Daten

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sind, bereits zuvor angeführt worden und werden im Zusammenhang mit Fig_o 3 und Fig_o k wiederholt.

Bei einem ersten Ver, leicii dor Kennlinien 32» 3^ und 36 - diese Kennlinien stehen für die Abkühlung der unteren Fläche mit Sprühdüsenrohre, die zueinander im Abstand von k^f6" angeordnet sind und mit einer Wuss ervoi'Jiangsd icke von 1_O5" - mit den Konnlinien 38, hO und k2 - diese Kennlinien stehen für die Abkühlung der oberen Fläche mit dem gleichen Sprühdüsunrohr-Abs Land und mit der gleichen Wassex¹-vorhangsdicke, dann ist l>ui den ersten I50' und nach einer Durchlaufzeit von 30 Minuten eine beträchtliche Temperaturdirt'erenz zu erkennen,,

Zu erkennen ist ala-r auch die Mö>, i Lchkeit, daß diese Tempt) ruturdiff er enz sehr stark dadurch verringert werden kann, daß der Abstand zwischen den unteren Kühlrohren auf 2'3" geändert wird, was, wie aus Fig.l hervorgehi , zu einer Erhöhung der Kühlrohranzahl führt, und daß ein Vassex vorhang verwendet wird, doc 2.25" dick ist. Die drei Kennlinien kk, 46 und k8 stehen für die gemeinsamen Brammen-Bezugspiuikte für den veränderten Betriobszuatand, Diese Kennlinien y.-Lgen auch die Brammen-Temperaturrückwirkung, wenn die Bramme zwischen den Kühlrohren hindurchgeführt wird_o llfenn die Kennlinien aus Fig«, 3 auch zeigen, daß die Temperaturdifferenz zwischen der oberen Fläche und der unteren Flächο beträchtlich reduziert werden kann durch Veränderung der Kühlxohrabslindes und der Anzahl der verwendeten Kühlrohre sowie durch Veränderung- der Kühlvorhangsdicke, so können jedoch auch andere Alternativen

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zur Steuerung und Regelung der tatsächlichen Abkühlungsgeschwindigkeit der beiden ¥erkstücksseiten herangezogen und verwende I, werden, beispielsweise - und dies ist bereits angeführt worden - der Druck und das Volumen der Kühlrohrvorrichtungen 18 und 20.

Die mit Fig_o 4 angeführten KennJinien 50» 52 und 54 stehon für die Temperaturprofile der Bramme unter den voxi den Kennlinien 38 bis k2 und kk bis k8 reflektierten Betriebsbedingungen, und zwar dann, wenn die Bramme den Bereich der oberen und unteren Kühlrohre 25, 35 und 47 - diese sind in Fig. 1 dargestellt und goL^nnzeichnet,- Vt Läßt_o

¥ird bei den unti.--.;n luxulrohren eine ¥asservorhangskühlung verwendet, dann werden, um ein Zurückfallen des Vassera auf die Wasserströmung, und damit auch eine Verwirbelung uieses Wasserstromes, zu vermeiden, die mit Figo 2 wiedergegebenen Austrittsteile 26 in der mit Fig₀ 1 klar dargestellten Weise schräg zur Vertikalen der vom heißen Werkstück zurückzulegenden Bahn angeordnete

Bereits erwähnt worden ist, daß für manche Anwundungsfälle ei m: automatische Steuerung und Regelung der Kühlmitte I zur Erzielung eines optimalen Temperaturausgleiches \,M(i .cheiiöwert ist_o Aus diesem Grunde sind J-n Fig. 1 auch die Temperatur-Meßsysteme 2k vorgesehen, die in Kombination mit dem Kühlmitteldurchflußregelsystem die effektive Geriamtkühlleistung der Kühlrohre oder Kühluiittelzuführungsvorrichtungeii derart steuern und reguLn, daß im Hinblick die einander -ugimüber angeordneten Werkstückhälften ein Temperatur-

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ausgleich gewährleistet ist. Wie es bei derartigen System üblich ist, können sie als Optimierungsregelsysteme oder als Rückführungsregelsysteme ausgelegt sein, wobei das zuletzt erwähnte Regelsystem in Kombination mit dem in Fig 1 dargestellten Pyroinett r als Feinregelung arbeitet. ¥enn bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Werkstück so dargestellt und beschrieben worden ist, als würde es sich liontinuiea ί ich längs einer vorgegebenen Bahn bewegen, wenn der Kühlvorgang durchgeführt wird, so kann die Anwendung gleicher Abkühluiigsgeschwindigkeiten für die obere Hälfte und die untere Hälfte eines erwärmten und heißsn. Werkstückes auch dann erfolgen , wenn das Werkstück bewegungslos in seiner Position gehalten wird_o

In Übereinstimmung mit den einschlägigen Patentvorschriften sind das Prinzip und die Funktion dieser Erfindung an einem Ausführungsbeitspiel beschrieben worden, das für das beste Ausführurgsbeispiel gehalten wird.

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Claims

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Wean-United, Pittsburgh, Penn, 15 222, Up S.A.

Pa tent an.- prüclie : -

Verfahren, mit dem ein erwärmtes/heißes und langes Werkstück derart abgekühlt wird, daß dessin Querschrilttsdicke dann symmetrisch gekühlt wird, wenn sich das Werkstück in der HorizontalLige befindet» Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die untere tläche dieses Werkstückes von zueinander im Abstand angeordneten Voriiehtungen gehalten wird, wenn sich das Werkstück in der genanntuii Position befindet; daß das derart gehaltene Werkstück zur Herbeii'ühruiig einer entsprechenden Abkühlung der oberen und unteren Werkstückhälften zwischen unteren und oberen Kühlmittelzuführungsrohren hin>durchgeführt wird, wobei sich eine Abkühlung der oberen und unter-im W .rkstückhälf ten mit einer unterschiedlich großen Abkühlungsgeschwindigkeit jeweils ergibt; daß das Kühlmittel von mindestens einem der unteren Kühlmittelzuführungsrohre. an der Stelle, wo das Kühlmittel das Workstuck berührt, in Form eines Kühlmittel vorheriges mit einem im wesentlichen gleichförmigen Vorhangsquerschnitt zugeführt wird; daß die Förderleistung von mindestens einem der vorerwähnten Kühlmittelzuführungs rohre im Hinblick auf das andere Kühlmitt&Lzut ulirungsiohr steuernd und regelnd verändert werden kann, um dadurch die Abkühlungrigeschwindigkeit der entsprechenden Ha Lf te des Werkstückes so zu steuern iui-l zu regeln, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit en der Lu ition Werkstückhälften im wesentlii-heu ausgeglichen wird,,

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten zusätzlichen Einzelschritte gehören:- die Anordnung von mehreren Kühlmittelzuführungsrohrο auf beiden Seiten der Durchlaufbahn für die oberen und unteren ¥erks tiickhälf ten, die die vorerwähnte Abkühlung zu bewerkstelligen haben; schließlich auch noch die Anordnung der zum Kühlen der unteren Workstückhälfte bestimmten unteren Kühlmittelzuführungsrohre in einer solchen Weise, daß im Vergleich mit der Abkühlungsgeschwindigkeit der oberen Werkstückhälfte, die Abkühlungsgeschwündigkeit der unteren Werkstückhälfte beschleim Lgt wir« ι .

ο Verfahren nach Ansp .eh 1,

dadurch ;. t kennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten zusätzlichen Einzelschritte gehören:- die Ermittlung und Bestimmung jeglicher Temperaturunterschiede zwischen der oberen Werkstücksfläche und der unteren Werkstücksfläche sowie in Übereinstimmung mit dem gemessenen Temperaturunterschied die Steuerung und Regelung der Fördermenge von min-

-5 destens einem der vorei wähnten Kühlmittelzuführungsrohre, um dadurch im wesentlichen zu einem Ausgleich zwischen den Abkühlungsgeschwindigkeiten diir oberen und unteren Werkstückhälften zu kommen,,

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k, Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichne-t, daß zu ihm die nachstehend angeführten zusätzlichen Einzelschritte gehören:- die Kühlmittelzuführung durch die vorerwähnten oberen und unteren Kühlraittelzuführungsrohre derart einzustellen, daß an der Stelle, an der es zum Kontakt zwischen Küulinittel und Werkstück kommt, das Kühlmittel in dor Form eines Laminarstrom-Kühlraittel-Vorhanges zugeführt wird_o

5. Verfahren nach Anspruch h_t

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten zusätzlichen Einzelschritte gehören:- bei dem bereits angeführten oboren Kühlmittelzuführungsrohr die Kühlmittelzuführung so t.inzus tollen, daß diese Kühlmittelzuführuiig senkrecht zur benachbarten Oberfläche des durchlaufenden Werkstückes durchgeführt wird; die Kühlmittelzuführung durch die bereits erwähnten unteren Kühlmittelzuführungsrohre derart einzustelLen, daß diese Kühlmittelzuführung schräg zur Vertikalen der Werkstückdurchlaufrii htung erfolgt.

6„ Verfahren nacu Anspruch h_t

dadurch. gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten zusätzlichen Einzelschritte gehören:- die steuernde und regelnde Veränderung der zum unteren KühJ-mittelzuführungsrohr gehörenden Querschnitts«!.! cke des Kühlmittelvorhanges, um dadurch im Vergleich

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zur Abkühlungsgeschwindigkeit ler oberen Wex'kstückhälfte die AbkühlungsgescJiwindigkeit der imterün Werkstückhälfte steuerung und regelnd zu verändern.

7. Anlage zum Abkühlen von langen und heißen Metallwerkstücken, wobei da,:, Werkstück in Horizontalposition derart gekühlt wird, daß es zu einer symmetrischen Abkühlung der Qu -rschnittsdicke • lieses Werkstückes kommt. Wiese Anlage dadurch gekennzeichnet, daß zu ihr gehören:- im Abstand zueinander angeordnete Vorrichtungt i, die die untere Fläche di>:> Werkstückes dann zu halten haben, wenn dieses Werkstück sich in der vorerwähnten Horizontallage bo findet; obere und untere Kühlmitte Lziführungsx'ohre, die entlang der Durchlauf bahn des Werkstücken .mgeordnet sind, wobei das von den vorerwähnLon. Vorrichtungen gehaltene Werkstück zwischen dun Kühlmittelzuführungsrohren derart hindurchgeführt wird, daß die untere Hälfte und die obere Hälfte dieses Werkstückes gekühlt werden, wobei während des Kühlvorganges Unterschiede in den Abkühlungs,=■;·< ^chwindl^keiten für die gekühlten oberen und unteren Werkstückhälften aufkommen; Vorrichtungen, mit denen der Auslaß von mindestem einem der unteren Kühlmittelzuführungsrolrre derart eingestellt werden kann, daß dort, wo das Kühlmittel auf das Werkstück auftrifft, der I aminarstrom-Kiihlmittelvorhang

TO im wesentlichen uinen Reehteckquerschnitt hat;

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schließlich, auch noch eine Vorm 11 lung, durch die die Förderleistung von mindestens einem der angeführten Kühlmit telzuf Uhrun-gsrohre verändert werden kann, um dadurch steuernd und regelnd zur HerboLführung einus Ausgleichs in den Abkühlungsgeschwindigkeiten dex' beidun Werks t.ück halften die zugeführte. "Kühlmit t elf lüssigkeit zu steuern und zu regeln»

Anlage nach Anspruch 7>

dadurch g e k e η η ζ e i c Ji η e t, daß zu ihr auch noch gehören:- eine Vorrichtung zum Anbringen mehrerer Kühlmittelzuführungsrohre an beiden Seiten des Werkt. fcück-Durchlaufwegos zur Herbeiführung der Kühlung der oberen Werksfcückhalf tt; und der unteren Werkstückhälfte des Werkstücki:a'; st:lilieiJli-ch auch noch ein.; Vorx'ichtung, durch die die KühlmittsIzuführungsrohre der unteren Werkstückhälft«; derart angebracht und angeordnet werden können, daß irn . . ,,i.eich mit der Abkühlungsüosclii,· Lncligkeit der oberen Werks tuekhälftt die Abkühlun,",sgeSf liwindigkeit dor unteren Wurk-.-itückhälfte besi;hli--..iigt wex'den kann»

9. AnIa. Ij .. h Anspruch 7»

d a d u 1· c 1, gekennzeichnet , daß zu ihr weiterhin noch g. . -foil : Vorrichtung zum .i.issen und Erfasse, aller Temperaturunterschied, zwischen den >·ι>«;ΐ · .. unti iitii<iX"en Flächen ■ los W.rksiückes; schließlich au. ti noch Vorrichiiingi .ι zum Steuern und Regeln dt-i Förderleistung von mindesten=: einem der Kühlrait telzui .iluungsrolire, um iladurch einen Ausgleich in den AbkühlungsgesclLwiiiiiigkeiten der oberen und untei en Werstücklialfteii nerbexzufuhren.

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IO„ Anlage nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß wiederum noch zu ihr gehören:- Vorrichtungen, durch die die Aus tx 1.1; ts öffnungen der vorerwähnten unteren und oberen Kühlmittelzuführungsi'ohre dazu gebx'acht werden, daß dort, wo das Kühlmittel auf das Werkstück auftrifl't, die Kühlmi t telzuführimg die Form eines Laminai's troiu-KUhlmi.ttelvorhanges mit Rechteckquerschnitt hat_o

*O 11, Anlage nach Auspx'uch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin zu ilu· gehöruu:- Vorrichtungen die eine vertikal gerichtete Kühlmittelzufüht Ling auf die benachbarte Fläche des durchlauf eriden W rkstückes ermöglichen; schließlich auch noch Vorrichtungen l'iir die Schräganordiiung der unteren Kiihlmittelzuführung zur Vertikalen d.-r Wox'ks t ück-Dux'chlauf χ iclitung ο

l'.l _u Anlage n.tnli. An. _t.ruch 10,

d a d a r c h gekennzeichnet, daß zu ihr weiterhin gehören:- eine Vorrichtung, über dia .lie Querschnittsdicke des zum unteren Kühlmi ι l.elzurührungsrohres gei. u'enden Kühlmitt£ilvorh£iiiges steuernd und regelnd verändert wird,

5 um dadurch im Vergleich mit der Abkühlungsge-

schwindigkeLt der oberen Halftu des Werkstückes (IjLe Abkühlungsgeschwindigke i t. der untere^ Hallte des Werks L in Ue. zu verändern«

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13. Abküli I ungsverf ahnm für lang« und heiße Metallwerks tücke, bei dem die Quersclin.it I sdicke eines sich, .in der Horizontallage befindlichen Werkstükkes symmetrisch abgekühlt wird. Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die η■abstehend angeführten Einzelschritte gehören:- da« Halten dieses sich .in der Horizontalla^o befindlichen Werkstückes von Vorrichtungen, die zueinander im Abstand angeordnet und montiert sind; zur Erzielung einer Abkühlung der oberen und unteren Werkstückhälften das Durchführen dieses Werkstückes durch obere und untere Kühlmittelzuführuiigsrolire, wobei sich während dieses Abkühluiii'-svorganges di.; oberen und unteren Werkstückhälllen mit unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten abkühlen; die Steuerung und Regelung von mindestens einem der vorerwähnten Kühlmittelzuführungsrohre, und zwar derart, daß dort, wo das zugeführte Kühlmittel auf das Werkstück auftriff 1 , die Kühlmittelzuführung in Form eines Laminares trömungs-Kühlmittelvorhanges mit Rechteckquerschnitt erfolgt; schließlich auch noch die Steuerung und Regelung der Kühlmittel Förderleistung bei minde.- ens einem der vorerwähnten Kühlmittelzuführung::.; '.Jtre 'im Hinblick auf das bereits angeführte andere Kühlmittelzul'ührungsrohr, um dadurch im wesentlichen einen Ausgleich in den Abkühluiigsgeschwindigkeiten der beidtu tferkstückhälf ten durch ' .!ränderung der Abkühlungsgeschwindigkeit der betreffenden einen Werkstückhälfte zu em ichen_c

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Ik. Anlage zum Abkühlen von langen und heißen Metallwerks tunken, auf der das Werkstück in Horizontallage derart abgekühlt wird, daß es zu einer symmetrischen Abkühlung der Quersclinittsdicke des Wexkstückes kommt„ Diese Anlage d.a durch gekennzeichnet, daß zu ihr gehören:- Vorrichtungen, die im Abstand zueinander angeordnet und montiert sind und das sich in der Horizontallage befindliche Werkstück zu halten haben; obere und untere Kühlmittelzuführungsrohre, die entlang dex Durchlaufbann des Werkstückes derart angeordnet und montiert sind, daß das Werkstück, das von den vorerwähnten Vorrichtungen gehalten wird, zwecks Kühlung der oberen und unteren Hälften dieses Werkstückes zwischen den vorerwähnten oberen und unteren Kühlmittelzuführungsrohren hindurchgeführt wird, wobei sich diese oberen und unteren Werkstückshälften mit unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten abkühlan; Vorrichtungen, durch die der Auslaß von mindestens einem der vorerwähnten Kühlmittelzuführungsrohre derart g. -teuert und geregelt werden kann, daß dort, wo das zugeführte Kühlmittel auf da« Werkstück auf trifft, diese Kühlmittelzuführung in dei Form eines ianiinarströmuu^s-Kühlmittelvorhanges mit rechteckigem Querschnitt erfolyt; schließlich auch nocht eine Vorrichtung, durch die die Förderleistung von mindestens oinem der Kühlmittelzuführungsrohre steuernd und regelnd verändert werden kann, um dadurch zur Erzielung eines Ausgleiches im Hinblick auf die Abkühlungsgeschwindigkeit en der beiden Werkstückfehälften die Abkuhlungsgeschwindigkeit der betreffenden Werkstückhälfte steuernd und regelnd zu verändern,

- Ende -

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