DE102006012985A1 - Method and device for rapid cooling of workpieces - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines Werkstücks (1) in einer Kaltbox (3) unter Einsatz eines Kühlmediums, das über eine Zuführung (4) in die Kaltbox (3) eintritt und über eine oder mehrere Düsen (5) in einen Raum (10) zur Aufnahme des Werkstücks (1) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein flüssiges Gas oder eine Flüssiggasgemisch eingesetzt wird, dessen Verdampfungswärme zur Kühlung der Kaltbox (3) und/oder zur Kühlung der Werkstückoberfläche verwendet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Vorrichtung für metallische Werkstücke.The invention relates to a method for cooling a workpiece (1) in a cold box (3) using a cooling medium which enters the cold box (3) via a feed (4) and into a room (1) via one or more nozzles (5). 10) for receiving the workpiece (1), characterized in that a liquid gas or a liquid gas mixture is used as the cooling medium, the heat of vaporization for cooling the cold box (3) and / or for cooling the workpiece surface is used. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method and the use of the device for metallic workpieces.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines Werkstücks (1), wobei das Werkstück in eine Kühlzone eingebracht wird, welche an eine Kaltbox angrenzt, und wobei ein Kühlmedium über eine Zuführung (4) der Kaltbox zugeführt und über eine oder mehrere Düsen (5) von der Kaltbox in die Kühlzone geleitet wird.The present invention relates to a method for cooling a workpiece ( 1 ), wherein the workpiece is introduced into a cooling zone, which is adjacent to a cold box, and wherein a cooling medium via a feed ( 4 ) fed to the cold box and via one or more nozzles ( 5 ) is passed from the cold box into the cooling zone.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Abkühlen eines Werkstücks mit einer einer Kaltbox mit einer Zuführung für ein Kühlmedium und einer oder mehreren Düsen und mit einer Kühlzone zur Aufnahme des Werkstücks.Further The invention relates to a device for cooling a workpiece with a cold box with a supply for a cooling medium and one or more Nozzles and with a cooling zone for receiving the workpiece.

Bekannt sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum Abkühlen. Beispielsweise im Bereich der Wärmebehandlung werden seit Jahrhunderten eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum Abkühlen und Abschrecken von Werkstücken eingesetzt. Geläufig ist z.B. das Abschrecken in Flüssigkeiten, wie Ölen, Wasser, Emulsionen oder anderen, das Abschrecken in Salzen oder mit Hilfe von Gasen. Gase werden herkömmlich in vielfältiger Form genutzt wie z.B. unter hohem Druck, wodurch die Fähigkeit des Gases Wärmeenergie zu transportieren erhöht wird. Mit dem gleichen Ziel werden Gase nach dem Stand der Technik mit hoher Relativgeschwindigkeit in Kontakt mit der heißen Oberfläche eines abzukühlenden Werkstücks gebracht. Gemäß einem relativ jungen Verfahren, dem sog. „Gasquenching", wird Gas unter hohem Druck und mit hoher Ausströmgeschwindigkeit mit der heißen Oberfläche des abzukühlenden Werkstücks in Kontakt gebracht.Known are a variety of methods and devices for cooling. For example in the field of heat treatment For centuries, a variety of methods and devices for cooling down and quenching workpieces used. common is e.g. quenching in liquids, like oils, Water, emulsions or others, quenching in salts or with the help of gases. Gases are conventionally in a variety of forms used as e.g. under high pressure, reducing the ability of the gas heat energy increased transport becomes. Gases of the prior art are used for the same purpose with high relative velocity in contact with the hot surface of a cooled workpiece brought. According to one relatively young processes, the so-called "gas quenching", gas is under high pressure and high velocity with the hot Surface of the cooled workpiece brought into contact.

Als nicht vorveröffentlichter Stand der Technik ist ein Abkühlverfahren für Rohre und andere Halbzeuge (z. B. Stäbe, Profile, Draht u.ä.) bekannt, bei dem die zu kühlenden Werkstücke, als Bündel oder auch einzeln, über ein formangepasstes Düsenfeld, über das Gas auf die Werkstücke geblasen wird, abgekühlt werden, während die Werkstücke durch das Düsenfeld bewegt werden. Dabei kann das Düsenfeld ebenso formangepasst eingehaust sein. Das Abkühlungsergebnis könnte jedoch noch besser sein, besonders für Werkstücke mit einer hohen Ausgangstemperatur von über 550°C.When not pre-published The prior art is a cooling method for pipes and other semi-finished products (eg rods, Profiles, wire, etc.) known in which the to be cooled Workpieces, as a bundle or also individually, over a shape-matched nozzle box over the Gas on the workpieces is blown, cooled be while the workpieces through the nozzle field to be moved. The nozzle field can be housed in the same shape. The cooling result could however even better, especially for workpieces with a high outlet temperature of over 550 ° C.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Abkühlung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen.task The present invention is an improved process as well a device for carrying out this method of cooling workpieces to disposal to deliver.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass das Werkstück in eine Kühlzone eingebracht wird, welche an eine Kaltbox angrenzt, und wobei ein Kühlmedium der Kaltbox zugeführt und über eine oder mehrere Düsen von der Kaltbox in die Kühlzone geleitet wird, wobei das Kühlmedium ein flüssiges Gas oder ein Flüssiggasgemisch umfasst, dessen Verdampfungswärme zur Kühlung der Kaltbox und/oder zur Kühlung der Werkstückoberfläche verwendet wird.The posed task is procedurally solved by that the workpiece introduced into a cooling zone which is adjacent to a cold box, and wherein a cooling medium supplied to the cold box and over one or more nozzles from the cold box to the cooling zone is passed, wherein the cooling medium a liquid Gas or a liquefied gas mixture includes, its heat of vaporization for cooling the cold box and / or for cooling the workpiece surface used becomes.

Erfindungsgemäß wird das über die Düsen in die Kühlzone eingeleitete Gas – im flüssigen oder gasförmigen Zustand – genutzt, um das Werkstück über Konvektion zu kühlen. Andererseits kühlt das Kühlmedium auch die Kaltbox, die an die Kühlzone angrenzt. Auf diese Weise wird der insbesondere bei hohen Temperaturen dominierende Wärmeübergang durch Strahlung verstärkt.According to the invention that over the Nozzles in the cooling zone Gas introduced liquid or gaseous Condition - used, around the workpiece via convection to cool. On the other hand, cool the cooling medium also the cold box, which adjoins the cooling zone. In this way, the dominant especially at high temperatures Heat transfer through Radiation amplified.

Als Kühlmedium wird vorzugsweise ein flüssiges Gas oder ein Gemisch aus Gasen in flüssiger und gasförmiger Form eingesetzt, dessen Verdampfungswärme zur Kühlung der Kaltbox und/oder zur Kühlung der Werkstückoberfläche verwendet wird. Die Umgebung des Werkstücks wird dabei auf eine Temperatur gebracht, die ein besonders effektives Abkühlen des Werkstücks ermöglicht. Besonders für den Fall, dass das Werkstück eine hohe Ausgangstemperatur von über 550°C aufweist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Vorherrschen der Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung, das in diesem Temperaturbereich gegenüber der Wärmeabgabe über Wärmetransport oder Konvektion vorliegt, Rechnung getragen werden.When cooling medium is preferably a liquid Gas or a mixture of gases in liquid and gaseous form used, its heat of vaporization for cooling the cold box and / or for cooling the workpiece surface used becomes. The environment of the workpiece is brought to a temperature which is a particularly effective cooling of the workpiece allows. Especially for the Case, that the workpiece has a high outlet temperature of about 550 ° C, can with the inventive method the prevalence of heat dissipation by heat radiation, that in this temperature range compared to the heat transfer via heat transfer or convection be taken into account.

Der Einsatz von flüssigem Gas oder oder eines Gemisches aus Gasen in flüssiger und gasförmiger Form weist zusätzlich zu der besonders vorteilhaft niedrigen Temperatur, die damit erreicht wird, die Vorteile eines sauberen, umweltfreundlichen Prozesses auf, in dem auf eine Nachreinigung des Werkstücks verzichtet werden kann, keine prozessbedingte Korrosion auftritt und der Prozessablauf aufgrund der guten Dosierbarkeit des Kühlmediums gut steuerbar ist. Insgesamt steht ein höchst effektives Abkühlungsverfahren in einer Vorrichtung mit lediglich geringer räumlicher Ausdehnung zur Verfügung.Of the Use of liquid Gas or or a mixture of gases in liquid and gaseous form indicates additionally to the particularly advantageous low temperature that reaches it the benefits of a clean, environmentally friendly process in which can be dispensed with a post-cleaning of the workpiece, no process-related corrosion occurs and the process flow due to the good metering of the cooling medium is well controllable. Overall, there is a highly effective cooling process in a device with only small spatial extent available.

Bevorzugt wird das flüssige Gas oder das Flüssiggasgemisch in der Kaltbox ganz oder teilweise verdampft, wobei die Verdampfungswärme ganz oder teilweise zur Kühlung der Kaltbox verwendet wird.Prefers becomes the liquid Gas or the liquid gas mixture in the cold box completely or partially evaporated, the heat of vaporization is completely or partly for cooling the cold box is used.

Alternativ oder zusätzlich wird das flüssige Gas oder ein Gemisch aus Gasen in flüssiger und gasförmiger Form vorteilhaft ganz oder teilweise direkt auf der Werkstückoberfläche durch Verdampfung wirksam, wobei die Verdampfungswärme ganz oder teilweise zur Kühlung der Werkstückoberfläche verwendet wird.alternative or additionally becomes the liquid gas or a mixture of gases in liquid and gaseous Shape advantageous in whole or in part directly on the workpiece surface Evaporation effective, the heat of vaporization in whole or in part to cooling the workpiece surface used becomes.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Werkstück durch die Kühlzone bewegt, wobei die Kühlzone der Form des Werkstücks angepasst ist, so dass das Kühlmedium einerseits hinreichend lange in der Kühlzone verbleibt, damit die Werkstückoberfläche ausreichend Wärme an das Kühlmedium abgeben kann und andererseits das nun aufgeheizte Kühlmedium mit hoher Geschindigkeit die Kühlzone verlässt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the workpiece is moved through the cooling zone, wherein the cooling zone of the mold is adapted to the workpiece, so that the cooling medium on the one hand sufficiently long remains in the cooling zone, so that the workpiece surface can deliver sufficient heat to the cooling medium and on the other hand leaves the now heated cooling medium at high speed the cooling zone.

Bevorzugt wird das flüssige Gas oder ein Gemisch aus Gasen in flüssiger und gasförmiger Form mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in die Kühlzone eingebracht.Prefers becomes the liquid Gas or a mixture of gases in liquid and gaseous form with a high flow rate in the cooling zone brought in.

Besonders bevorzugt wird als flüssiges Gas flüssiger Stickstoff, flüssiger Wasserstoff , flüssiges Helium oder flüssiges Argon eingesetzt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Flüssiggasgemisch eine Gemisch aus zwei oder mehr der vorstehend genannten flüssigen Gase eingesetzt.Especially is preferred as liquid Gas more fluid Nitrogen, more liquid Hydrogen, liquid helium or liquid Argon used. According to one advantageous embodiment is a mixture as a liquid gas mixture used from two or more of the above-mentioned liquid gases.

Mit besonderem Vorteil werden dem flüssigen Gas oder dem Flüssiggasgemisch eine oder mehrere weitere Komponenten zugesetzt. Beispielsweise werden dem flüssigen Gas oder Flüssiggasgemisch Kohlendioxid und/oder Methan beigemischt.With be particularly advantageous to the liquid Gas or the liquid gas mixture one or more other components added. For example become the liquid one Gas or liquid gas mixture Carbon dioxide and / or methane added.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Abkühlen eines Werkstücks mit einer Kaltbox mit einer Zuführung für ein Kühlmedium und einer oder mehreren Düsen und mit einer Kühlzone zur Aufnahme des Werkstücks gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zuführung und die Düse(n) für die Einleitung von flüssigem Gas oder einem Flüssiggasgemisch geeignet ausgebildet sind.the device side The object is achieved by a device for cooling a workpiece with a cold box with a feeder for a cooling medium and one or more nozzles and with a cooling zone for receiving the workpiece solved, which is characterized in that the feed and the nozzle (s) for the initiation from liquid Gas or a liquefied gas mixture are formed suitable.

Bevorzugt ist die Kaltbox als Einrichtung zur Verdampfung des flüssigen Gases oder des Flüssiggasgemisches vorgesehen.Prefers is the cold box as a device for evaporation of the liquid gas or the liquefied gas mixture intended.

Besonders bevorzugt ist die Kaltbox der Form des Werkstücks (1) angepasst ausgebildet, so dass lediglich ein sehr geringer Abstand zwischen den Düsen für das Kühlmedium und der Werkstückoberfläche vorgesehen ist. Die Kaltbox und die Kühlzone grenzen von Vorteil aneinander an, so dass einerseits das über die Düsen aus der Kaltbox austretende Kühlmedium schnell mit dem Werkstück in Wärmeaustausch tritt und andererseits die von dem Werkstück ausgehende Wärmestrahlung von der Kaltbox aufgenommen wird. Die Kaltbox ist hierzu vorzugsweise so ausgebildet, dass diese das Werkstück an mehreren Seiten umgibt.Particularly preferably, the cold box is the shape of the workpiece ( 1 ) adapted, so that only a very small distance between the nozzles for the cooling medium and the workpiece surface is provided. The cold box and the cooling zone are advantageously adjacent to one another so that, on the one hand, the cooling medium emerging via the nozzles from the cold box rapidly exchanges heat with the workpiece and, on the other hand, the heat radiation emanating from the workpiece is absorbed by the cold box. The cold box is for this purpose preferably designed so that it surrounds the workpiece on several sides.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kaltbox in zwei oder mehr Kaltboxabschnitte unterteilt, die jeweils durch einen Spalt im Düsenbereich voneinander beabstandet sind.According to one Particularly advantageous embodiment of the invention is the cold box divided into two or more cold box sections, each by a Gap in the nozzle area spaced apart from each other.

Desweiteren ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Abkühlung metallischer Werkstücke, insbesondere zur Abkühlung von Rohren oder anderen Halbzeugen wie Stäben, Profilen oder Draht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Furthermore is the use of the device described above for Cooling metallic workpieces, in particular for the cooling of Tubes or other semi-finished products such as rods, profiles or wire object of the present invention.

Die Erfindung bietet ein höchst effektives Abkühl- oder Abschreckverfahren, insbesondere für heiße Metallteile. Bei hohen Temperaturen erfolgt die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Wärmestrahlung. Erfindungsgemäß wird die Kaltbox durch das zugeführte Flüssiggas auf niedriger Temperatur gehalten. Unmittelbar angrenzend an die Kaltbox befindet sich die Kühlzone zur Aufnahme des Werkstücks. Die Temperaturdifferenz zwischen der Werkstückoberfläche und der Kaltbox wird durch die Kühlung der Kaltbox maximiert, so dass eine optimale Abkühlung durch Strahlung erfolgt. Zudem wird das Kühlmedium durch Düsenöffnungen in der Kaltbox auf die Werkstückoberfläche geführt. Diese Strömung bewirkt eine zusätzliche Abkühlung durch Konvektion. Insgesamt bietet die Erfindung damit eine besonders effiziente Ausnutzung der verschiedenen Wärmeübertragungsmechanismen.The Invention offers a most effective cooling or quenching process, especially for hot metal parts. At high temperatures the heat transfer takes place mainly by heat radiation. According to the invention Cold box through the supplied LPG kept at low temperature. Immediately adjacent to the Cold box is the cooling zone for receiving the workpiece. The temperature difference between the workpiece surface and the cold box is through the cooling the cold box maximizes, so that an optimal cooling by radiation takes place. In addition, the cooling medium through nozzle openings guided in the cold box on the workpiece surface. These flow causes an additional Cooling by convection. Overall, the invention thus offers a special efficient utilization of the various heat transfer mechanisms.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:The Invention and further embodiments of the invention are in Explained in detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. in the Show individual:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kaltbox mit Werkstück, 1 a schematic representation of a cold box according to the invention with workpiece,

2 eine schematische Dastellung einer erfindungsgemäßen Kaltbox, die in drei Kaltboxabschnitte unterteilt ist und 2 a schematic Dastellung a cold box according to the invention, which is divided into three cold box sections and

3 eine schematische Schnittdarstelltung der 2 entlang A-A. 3 a schematic Schnittdarstelltung the 2 along AA.

Die 1 zeigt ein Werkstück 1, hier ein Rohr 1, das entlang der durch den Pfeil 2 angezeigten Richtung durch die Kaltbox 3 bewegt wird, von der das Rohr 1 umhüllt wird. Die Kaltbox 3 ist der Form des Rohres 1 angepasst. Flüssiges Gas, hier z.B. flüssiger Stickstoff wird über die Zuführung 4 in die Kaltbox 3 kontinuierlich eingebracht. Je nach Erfordernis tritt über das Düsenfeld, das durch die Düsen 5 gebildet wird, das Gas noch als flüssiges Gas aus und wird unter Nutzung der Verdampfungswärme als sehr kaltes Kühlmedium mit hoher Strömungsgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Werkstücks 1 wirksam.The 1 shows a workpiece 1 , here a pipe 1 that goes along the arrow 2 indicated direction through the cold box 3 is moved, from which the pipe 1 is wrapped. The cold box 3 is the shape of the pipe 1 customized. Liquid gas, eg liquid nitrogen, is supplied via the feed 4 in the cold box 3 introduced continuously. As required, passes through the nozzle array, through the nozzles 5 is formed, the gas still as a liquid gas and is using the heat of vaporization as a very cold cooling medium with high flow velocity on the surface of the workpiece 1 effective.

Im anderen Fall wirkt die Kaltbox 3 als Verdampfer. Die Verdampfungswärme wird in diesem Fall dann zum Abkühlen und Kalthalten der Kaltbox 3 genutzt.In the other case, the cold box works 3 as an evaporator. The heat of evaporation is then in this case to cool and cold hold the cold box 3 used.

Bei beiden Varianten hat die Kaltbox 3 annähernd die Temperatur des flüssigen Gases. Das bedeutet, dass die Temperaturdifferenz zwischen Werkstückoberfläche und Kaltboxoberfläche dauerhaft sehr groß ist und es zu einer entsprechenden Abkühlung des Werkstücks 1 über den Strahlungsmechanismus kommt, der wirksam durch den Wärmetransport infolge der ursprünglich sehr kalten Gasströmung 6 unterstützt wird.Both versions have the cold box 3 Annæ Hernd the temperature of the liquid gas. This means that the temperature difference between the workpiece surface and cold box surface is permanently very high and it causes a corresponding cooling of the workpiece 1 comes through the radiation mechanism, which is effective by the heat transfer due to the originally very cold gas flow 6 is supported.

Die Wirkung dieses Verfahrens kann so optimiert werden, dass die Obergrenze für die abgeführte Wärmemenge nicht mehr durch die zugeführte Menge an flüssigem Gas und dessen thermische Eigenschaften bestimmt wird, sondern der Wärmeleitungsmechanismus des Werkstücks 1 die Obergrenze vorgibt.The effect of this method can be optimized so that the upper limit for the amount of heat removed is no longer determined by the amount of liquid gas supplied and its thermal properties, but the heat conduction mechanism of the workpiece 1 sets the upper limit.

Für das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel können folgende beispielhaften Werte angegeben werden: Ein Stahlrohr 1 mit einem Durchmesser von 60 mm und einer Wanddicke von 3 mm wird mit einer Geschwindigkeit von von 5 m/s durch die Kaltbox 3 bewegt. Die Ausgangstemperatur des Stahlrohrs 1 beträgt 1050°C. Die Endtemperatur nach der Abkühlung beträt z.B. 700°C. Dieses Endergebnis wird durch den Einsatz von flüssigem Stickstoff als Kühlmedium in einer Menge von 300 kg/h und einem Einspeisedruck von 3 bar erreicht. Das Düsenfeld weist hierbei 20 Düsen 5 mit einem Durchmesser von je 3 mm auf. Die Gesamtlänge der Kaltbox 3 beträgt 1200 mm.For that in the 1 illustrated embodiment, the following exemplary values can be given: A steel tube 1 with a diameter of 60 mm and a wall thickness of 3 mm is passed through the cold box at a speed of 5 m / s 3 emotional. The outlet temperature of the steel pipe 1 is 1050 ° C. The final temperature after cooling is eg 700 ° C. This end result is achieved by the use of liquid nitrogen as a cooling medium in an amount of 300 kg / h and a feed pressure of 3 bar. The nozzle field has 20 nozzles 5 with a diameter of 3 mm each. The total length of the cold box 3 is 1200 mm.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die 2. Hier ist die Kaltbox 3 in drei Kaltboxabschnitte 8 geteilt, zwischenen denen je über den Spalt 7 Gas in Form einer Gasströmung 6 austritt. Die Bewegung des Werkstücks erfolgt wieder in die durch den Pfeil 2 angezeigte Richtung. Das Werkstück 1 ist in diesem Beispiel ein Kupferprofil 1 mit einer größten Breite von 35 mm, das eine Strangpresse mit 100 m/min und einer Temperatur von 750°C verlässt. Die Endtemperatur nach der Abkühlung soll 200°C betragen. Das Kupferprofil 1 wird durch die in der 2 dargestellte Vorrichtung bewegt und dabei mit Hilfe eines über die Zuführung 4 eingespeisten und über die Düsen 5 in den einzelnen Kaltboxabschnitten 8 abgegebenen Flüssiggasgemisches abgekühlt. Dabei kommt entweder flüssiges Helium oder als kostengünstigere Variante ein Gemisch aus 95% flüssigem Stickstoff und 5% gasförmigem Wasserstoff zum Einsatz. Der Gasverbrauch beträgt 350 kg/h.Another embodiment shows the 2 , Here is the cold box 3 in three cold box sections 8th shared, between each of which across the gap 7 Gas in the form of a gas flow 6 exit. The movement of the workpiece is again in the direction indicated by the arrow 2 indicated direction. The workpiece 1 is a copper profile in this example 1 with a maximum width of 35 mm, which leaves an extruder at 100 m / min and a temperature of 750 ° C. The final temperature after cooling should be 200 ° C. The copper profile 1 is through the in the 2 shown device moves while using a via the feed 4 fed and over the nozzles 5 in the individual cold box sections 8th cooled discharged liquid gas mixture. In this case either liquid helium or, as a more cost-effective variant, a mixture of 95% liquid nitrogen and 5% gaseous hydrogen is used. The gas consumption is 350 kg / h.

Aufgrund der anderen Temperaturverhältnisse spielt in diesem Beispiel der Wärmetransport mit der Gasströmung 6 eine größere Rolle als in dem Beispiel der 1. Um die Strömungsverhältnisse für die Gasströmung 6 zu optimieren und den Gasaustritt trotz engster Spalte 9 zu gewährleisten, wurde hier die Kaltbox 3 in drei Kaltboxabschnitte 8 geteilt. Die Abstände 7 zwischen den Kaltboxabschnitten 8 könne je nach den konkreten Erfordernissen verschiedener Anwendungsfälle verändert und optimiert werden.Due to the different temperature conditions plays in this example, the heat transfer with the gas flow 6 a greater role than in the example of 1 , To the flow conditions for the gas flow 6 to optimize and the gas outlet despite the narrowest column 9 to ensure, here was the cold box 3 in three cold box sections 8th divided. The distances 7 between the cold box sections 8th could be changed and optimized according to the specific needs of different applications.

Die 3 zeigt eine Schnittdarstelltung der 2 entlang A-A. Hier ist besonders gut die dem Werkstück 1 angepasste Form der Kaltbox 3 bzw. des gezeigten Kaltboxabschnittes 8 zu erkennen, durch die die Düsen 5 vorteilhaft immer in einem gleichbleibend geringen Abstand 9 zur Werkstückoberfläche positioniert sind.The 3 shows a Schnittdarstelltung the 2 along AA. Here is especially good the the workpiece 1 adapted form of the cold box 3 or the cold box section shown 8th to recognize, through which the nozzles 5 always advantageous in a consistently small distance 9 are positioned to the workpiece surface.

Claims (15)

Verfahren zum Abkühlen eines Werkstücks (1), wobei das Werkstück (1) in eine Kühlzone (10) eingebracht wird, welche an eine Kaltbox (3) angrenzt, und wobei ein Kühlmedium der Kaltbox (3) zugeführt und über eine oder mehrere Düsen (5) von der Kaltbox (3) in die Kühlzone (10) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium ein flüssiges Gas oder ein Flüssiggasgemisch umfasst, dessen Verdampfungswärme zur Kühlung der Kaltbox (3) und/oder zur Kühlung der Werkstückoberfläche (1) verwendet wird.Method for cooling a workpiece ( 1 ), whereby the workpiece ( 1 ) in a cooling zone ( 10 ) which is connected to a cold box ( 3 ) and wherein a cooling medium of the cold box ( 3 ) and via one or more nozzles ( 5 ) from the cold box ( 3 ) into the cooling zone ( 10 ), characterized in that the cooling medium comprises a liquid gas or a liquid gas mixture whose heat of vaporization for cooling the cold box ( 3 ) and / or for cooling the workpiece surface ( 1 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Gas oder das Flüssiggasgemisch in der Kaltbox (3) ganz oder teilweise verdampft wird, wobei die Verdampfungswärme ganz oder teilweise zur Kühlung der Kaltbox (3) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that the liquid gas or the liquid mixture in the cold box ( 3 ) is completely or partially evaporated, wherein the heat of evaporation is wholly or partly for cooling the cold box ( 3 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Gas oder das Flüssiggasgemisch in der Kühlzone (10) ganz oder teilweise verdampft wird, wobei die Verdampfungswärme ganz oder teilweise zur Kühlung der Werkstückoberfläche verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid gas or the liquid gas mixture in the cooling zone ( 10 ) is completely or partially evaporated, wherein the heat of vaporization is used wholly or partly for cooling the workpiece surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) während der Abkühlung durch die Kühlzone (10) bewegt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the workpiece ( 1 ) during the cooling through the cooling zone ( 10 ) is moved. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlzone (10) der Form des Werkstücks (1) angepasst ist, so dass das Kühlmedium lediglich einen sehr geringen Weg (9) zwischen der oder den Düsen (5), durch die das Kühlmedium eingeleitet wird, und der Werkstückoberfläche zurücklegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling zone ( 10 ) the shape of the workpiece ( 1 ), so that the cooling medium only a very small way ( 9 ) between the nozzle or nozzles ( 5 ), through which the cooling medium is introduced, and the workpiece surface travels. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Gas oder Flüssiggasgemisch mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in die Kühlzone (10) eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the liquid gas or liquid mixture at a high flow rate into the cooling zone ( 10 ) is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiges Gas flüssiger Stickstoff, flüssiger Wasserstoff , flüssiges Helium oder flüssiges Argon eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that flüs as liquid gas nitrogen, liquid hydrogen, liquid helium or liquid argon. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssiggasgemisch eine Gemisch aus zwei oder mehr der in Anspruch 7 genannten flüssigen Gase eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that as a liquid gas mixture a mixture of two or more of the liquid gases mentioned in claim 7 is used. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Gas oder dem Flüssiggasgemisch eine oder mehrere weitere Komponenten zugesetzt werden.Method according to claim 7 or 8, characterized that the liquid Gas or the liquid gas mixture one or more other components are added. Verfahren nach Ansprudadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Gas oder Flüssiggasgemisch Kohlendioxid und/oder Methan beigemischt werden.Process according to claims characterized in that the liquid Gas or liquid gas mixture Carbon dioxide and / or methane are added. Vorrichtung zum Abkühlen eines Werkstücks (1) mit einer einer Kaltbox (3) mit einer Zuführung (4) für ein Kühlmedium und einer oder mehreren Düsen (5) und mit einer Kühlzone (10) zur Aufnahme des Werkstücks (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (4) und die Düse(n) (5) für die Einleitung von flüssigem Gas oder einem Flüssiggasgemisch geeignet ausgebildet sind.Device for cooling a workpiece ( 1 ) with a cold box ( 3 ) with a feeder ( 4 ) for a cooling medium and one or more nozzles ( 5 ) and with a cooling zone ( 10 ) for receiving the workpiece ( 1 ), characterized in that the feeder ( 4 ) and the nozzle (s) ( 5 ) are designed to be suitable for the introduction of liquid gas or a liquid gas mixture. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltbox (3) als Einrichtung zur Verdampfung des flüssigen Gases oder des Flüssiggasgemisches vorgesehen ist.Apparatus according to claim 11, characterized in that the cold box ( 3 ) is provided as means for evaporating the liquid gas or the liquid gas mixture. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltbox (3) der Form des Werkstücks (1) angepasst ausgebildet ist, so dass lediglich ein sehr geringer Abstand (9) zwischen den Düsen (5) für das Kühlmedium und der Werkstückoberfläche vorgesehen ist.Device according to claim 11 or 12 , characterized in that the cold box ( 3 ) the shape of the workpiece ( 1 ) adapted, so that only a very small distance ( 9 ) between the nozzles ( 5 ) is provided for the cooling medium and the workpiece surface. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltbox (3) in zwei oder mehr Kaltboxabschnitte (8) unterteilt ist, die jeweils durch einen Spalt (7) im Düsenbereich voneinander beabstandet sind.Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the cold box ( 3 ) into two or more cold box sections ( 8th ), each separated by a gap ( 7 ) are spaced from each other in the nozzle area. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 zur Abkühlung metallischer Werkstücke (1), insbesondere zur Abkühlung von Rohren oder anderen Halbzeugen wie Stäben, Profilen oder Draht.Use of the device according to one of claims 11 to 14 for cooling metallic workpieces ( 1 ), in particular for cooling pipes or other semi-finished products such as rods, profiles or wire.
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