DE10320095B3 - Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung und Kühlvorrichtung an Strangpressen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung (1) an Strangpressen, insbesondere zum Herstellen von Strangprofilen aus Kupfer oder Kupferlegierungen, umfassend ein einen im Auslauf der Strangpresse vorgesehenen Wassertank (2) mit derem Gegenholm (5) verbindendes, dort unmittelbar vor der einem Blockaufnehmer in Pressrichtung (9) folgend angeordneten Strangpressmatrize mündendes Kühlrohr (3), das aus einem Innenrohr (6) und einem dieses über eine Teillänge in seinem hinteren, der Matrize zugewandten Bereich unter Bildung eines Stauwasser-Ringraumes (7), der über eine Zulaufleitung (28) an den Wassertank (2) angeschlossen ist, konzentrisch umschließendes Außenrohr (8) besteht, wobei dem hinteren Ende des Kühlrohres (3) eine Staudüse (12) zugeordnet ist, wird nach dem Stauchen des Blockes in dem Aufnehmer und mit dem Beginn des Auspressens des Stranges (10) der Stauwasserzulauf (28) abgeschaltet sowie einhergehend mit einem Öffnen eines Düsenspaltes (30) der Staudüse (12) auf Tankrücklauf umgeschaltet und gleichzeitig in dem Innenrohr (6) im Gegenstrom (31) zum Stauwasserrücklauf (32) und zur Pressrichtung (9) Kühlwasser zugeführt. Das Außenrohr (8) ist hierzu als Verschieberohr ausgebildet sowie mit der Staudüse (12) verbunden und das Innenrohr (6) ist mit mindestens einer an einen Wasserzulauf (20) angeschlossenen Gegenstromdüse (18) versehen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung an Strangpressen, insbesondere zum Herstellen von Strangprofilen aus Kupfer oder Kupferlegierungen, umfassend ein einen im Auslauf der Strangpresse vorgesehenen Wassertank mit deren Gegenholm verbindendes, dort unmittelbar vor der einem Blockaufnehmer in Pressrichtung folgend angeordneten Strangpressmatrize mündendes Kühlrohr, das aus einem Innenrohr und einem dieses über eine Teillänge in seinem hinteren, der Matrize zugewandten Bereich unter Bildung eines Stauwasser-Ringraumes, der über eine Zulaufleitung an den Wassertank angeschlossen ist, konzentrisch umschließendes Außenrohr besteht, wobei dem hinteren Ende des Kühlrohres eine Staudüse zugeordnet ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung an Strangpressen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
• Ein eine Strangpresse mit einem stationären Wasserbecken verbindendes Kühlrohr ist durch die DE 1 527 859 A1 bekanntgeworden. Es besitzt an seinem Umfang in Bewegungsrichtung des ausgepressten Stranges weisende Spritzdüsen, über die über Rohrzuleitungen unter hohem Druck Kühlflüssigkeit in einen Ringraum gelangt, um in dem Kühlrohr einen Flüssigkeitsstau zu erzeugen, der verhindert, dass die in dem Wassertank mit ihrem Spiegel oberhalb des Kühlrohres stehende Flüssigkeit in Richtung der Werkzeuge der Strangpresse läuft. Während der Tot- bzw. Außerbetriebszeit der Strangpresse soll das Ausströmen des Wassers aus dem Wasserbecken durch die Strangpresse unterbunden werden.
• Bei in der Praxis bekannten Strangpressen ist an dem der Matrize zugewandten, hinteren Ende des Kühlrohres eine Staudüse angeordnet, die mit dem Beginn des Anpressens abgeschaltet wird und gewährleistet, dass aus dem Wassertank zufließendes Wasser bis an die Matrize strömt.
• Es wird mit diesen Kühlrohren versucht, eine Zunderbildung an der Oberfläche der ausgepressten Stränge zu verhindern und durch die direkte Kühlung das Kornwachstum des Gefüges zu beeinflussen. Für die wirtschaftliche Weiterverarbeitung von stranggepreßten Halbzeugen aus insbesondere Kupfer oder Kupferlegierungen sind ein feinkörniges Gefüge und eine oxydarme Oberfläche nämlich von ausschlaggebender Bedeutung. Allerdings hat sich gezeigt, dass sich das stehende Wasser im Innenrohr und im Stauwasser-Ringraum stark erwärmt. Einen Haupteinfluß auf die Wassertemperatur nimmt hierbei die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kühlgut, d.h. dem auszupressenden Strang und dem Wasser.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen sich die vorgenannten Nachteile vermeiden fassen und die insbesondere eine effektivere Kühlung ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass nach dem Stauchen des Blockes in dem Aufnehmer und mit dem Beginn des Auspressens des Stranges der Stauwasserzulauf abgeschaltet sowie einhergehend mit einem Öffnen eines Düsenspaltes der Staudüse auf Tankrücklauf umgeschaltet wird und gleichzeitig in dem Innenrohr im Gegenstrom zum Stauwasserrücklauf und zur Pressrichtung Kühlwasser zugeführt wird. Es lässt sich damit dem zunächst direkt in stehendes Kühlwasser gepressten Strang immer frisches Wasser in einem Kreislauf zuleiten. Denn das Kühlwasser des Innenrohres wird gegen die Pressrichtung durch die geöffnete Staudüse gedrückt und fließt im Gegenstrom über den Stauwasser-Ringraum und der jetzt als Ablauf dienenden Zulaufleitung zurück in ein Sammelbecken. Der Strang kann nicht oxydieren und wegen des stets frisch zugeführten Kühlwassers mit dadurch optimierter Kühlwirkung wird die Rekristallisationszone schnell unterschritten, so dass ein feinkörniges Ausgangsprodukt erreicht werden kann. Wegen der schnellen Abkühlung kann die Strangpresse mit einer größeren Auspressgeschwindigkeit arbeiten, was die Produktivität der Pressanlage erhöht. Außerdem wird eine sehr viel größere Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kühlgut und dem Wasser erreicht.
• Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Düsenspaltöffnung der Staudüse stufenlos einstellbar ist. Die variabel einstellbare Spaltweite ermöglicht in einfacher Weise Veränderungen des Durchflussvolumens und über einen damit möglichen pro Zeiteinheit mehr oder weniger schnellen Wasseraustausch eine Einflussnahme auf die Kühlwirkung. Damit lässt sich die Kühlrate abhängig von dem Werkstoff des gerade laufenden Pressprogramms zum Wachstum des Korns unterstützend beeinflussen.
• Eine Vorrichtung zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens, sieht vor, dass das Außenrohr als Verschieberohr ausgebildet sowie mit der Staudüse verbunden ist und das Innenrohr mit mindestens einer an einen Wasserzulauf angeschlossenen Gegenstromdüse versehen ist. Der gewünschte Düsenspalt kann somit durch Verschieben, vorzugsweise mittels eines Verstellzylinders, des abgedichtet auf dem Innenrohr geführten Außenrohres eingestellt werden, sobald der von dem Pressstempel in dem Aufnehmer gestauchte Block den Aufnehmer abdichtet, so dass ab diesem Zeitpunkt kein Wasser über den Aufnehmer und damit die Strangpresse abströmen kann.
• Die zu diesem Zeitpunkt geschaltete Gegenstromdüse, vorteilhaft ausgebildet als Gegenstrom-Ring und/oder Hochdruck-Runddüse, die vorteilhaft am tankseitigen Ende des Innenrohres angeordnet ist, sorgt dann dafür, dass das frische Kühlwasser gegen die Pressrichtung durch die geöffnete Staudüse gedrückt wird und im Gegenstrom über den Stauwasser-Ringraum abläuft. Das Zu- und Abschalten der Düsen sowie die Pumpentätigkeit zur Zuführung des Kühlwassers entweder aus dem Wassertank und/oder aus externen Versorgungsquellen, z.B. einem Sammelbecken, wird hierbei von der übergeordneten Steuereinheit der Pressanlage übernommen.
• Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Staudüse einen mit dem Verschieberohr verbundenen Ring, der in seiner dem Innenrohr zugewandten Stirnfläche eine Ringnut aufweist, der ein an dem Innenrohr ausgebildeter Sperrkopf zugeordnet ist. Bei Verstellungen des Verschieberohres entfernt sich der Ring der Staudüse entsprechend dem Verschiebeweg von dem Sperrkörper und gibt damit den Weg für das zuströmende frische Kühlwasser zum Ablauf über den Stauwasser-Ringraum und dessen Anschlussleitung frei.
• Wenn die Ringnut und der Sperrkopf vorteilhaft eine die Umlenkung der Wasserströmung unterstützende Kontur besitzen, z.B. das Ende des Sperrkopfes mit gezielter Ausrichtung auf die Ringnut und die Ringnut mit Ausrichtung auf den Stauwasser-Ringraum, lässt sich der gewünschte schnelle Wasseraustausch im Gegenstrom begünstigen.
• Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Diese zeigt als Einzelheit einer hinlänglich bekannten Pressanlage in einer schematischen, teilgeschnittenen Längsansicht eine im Übergang von der eigentlichen Strangpresse zu deren Auslauf angeordnete Kühleinrichtung 1. Diese umfasst einen Wassertank 2 und ein Kühlrohr 3, das den stationären Wassertank 2 mit der Strangpresse verbindet, wozu es mit seinem hinteren Ende in einer Druckplatte 4 des Pressen-Gegenholms 5 angeordnet ist. Das Kühlrohr 3, dass sich aus einem Innenrohr 6 und einem dieses vorne im Bereich des Gegenholms 5 unter Bildung eines Stauwasser-Ringraumes 7 konzentrisch umschließenden Außenrohr 8 zusammen setzt, ist in Pressrichtung 9 eines auszupressenden Stranges 10 ausgangsseitig am Gegenholm 5 mittels Anbauteilen 11 angeflanscht. An seinem hinteren Ende ist es mit einer Staudüse 12 versehen, die unmittelbar vor einer nicht gezeigten Matrize der Strangpresse angeordnet ist.
• Die Staudüse 12 besteht aus einem Ring 13, der in seiner dem Innenrohr 6 zugewandten Stirnfläche eine strömungsoptimierte, tropfenartige Ringnut 14 aufweist, der am Innenrohr 6 ein ebenfalls strömungsweisend konturierter Sperrkopf 15 zugeordnet ist. Der Staudüsen-Ring 13 ist mit dem Außenrohr 8 verbunden, dass als Verschieberohr abgedichtet geführt auf dem Innenrohr 6 angeordnet ist. Zum Verschieben des Außenrohres 8 und damit des Staudüsen-Ringes 13 dient ein Verstellzylinder 16.
• Am vorderen Ende des unterhalb des Wasserspiegels 17 mit seinem Innenrohr 6 in den Wassertank 2 mündenden Endes des Kühlrohres 3 ist eine Gegenstromdüse 18, im Ausführungsbeispiel ausgebildet als Hochdruck-Runddüse 19, vorgesehen. An diese ist ein pumpenversorgter Kühlwasserzulauf 20 angeschlossen. In einem Einbauraum zwischen dem Anbauteil 11 und dem Wassertank 2 befindet sich ein weiterer Kühlwasserzulauf 21, der in ein Mantelrohr 22 mündet, dass mit Luft eine Anzahl von dort in dem Innenrohr 6 vorgesehenen, gegen die Pressrichtung 9 ausgerichteten Düsenbohrungen 23 umschließt.
• Dem Innenrohr 6 sind im Bereich des Wassertanks 2 weiterhin ein Not-Absperrschieber 24, der beispielsweise bei einem Stromausfall den freien Querschnitt des Innenrohres 6 verschließt, so dass aus dem Wassertank 2 kein Wasser ablaufen kann, und tankseitig eine von einem Pneumatikzylinder 25 über einen Schwenkhebel 26 betätigbare Regelklappe 27 zugeordnet, über die sich der Austritt eines ausgepressten Stranges 10 zum Auslösen einer im Auslauf nachgeschalteten Auszieheinrichtung ermitteln und an die Maschinensteuerung weiterleiten lässt.
• Bei Totzeiten der Strangpresse, in der kein Strang ausgepresst wird, befindet sich die Staudüse 12 in ihrer in der oberen Hälfte der 1 gezeigten Position, in der ein ca. 2–3 mm Düsenspalt gebildet wird, durch den ein Staudruck erzeugt wird, so dass kein Wasser durch den Gegenholm 5 und damit über die Presse austreten kann.
• Sobald der Block im Aufnehmer von dem vorwärts bewegten Presstempel gestaucht worden ist, wird der Zulauf von Stauwasser über den Zulauf 28 in Pfeilrichtung 29 zum Stau-Ringraum 7 abgeschaltet. Damit einhergehend wird das Außenrohr 8 gegen die Pressrichtung 9 verschoben, so dass die Ringnut 14 der Staudüse 2 von dem Sperrkopf 15 mit einer entsprechenden Düsenspaltöffnung 30 zum Stau-Ringraum 7 freikommt, wie in der unteren Hälfte der Zeichnungsfigur dargestellt, und außerdem der Zulauf 28 auf Ablauf umgeschaltet sowie weiterhin die Gegenstromdüse 19 mit hohem Druck beaufschlagt. Damit gelangt im Gegenstrom – verdeutlicht durch den dick ausgezeichneten Pfeil 31 – zur Pressrichtung 9 des auszupressenden Stranges 10 stets frisches Wasser an das vordere Ende des Kühlrohres 3 und damit die Matrize. Dort wird das Wasser von dem Sperrkopf 15 und der Ringnut 14 der Staudüse 12 über die Düsenspaltöffnung 30 umgelenkt und gelangt gemäß dick ausgezeichnetem Pfeil 32 seinerseits im Gegenstrom zu dem frischen Kühlwasser (Pfeil 31) über den umgeschalteten Zulauf 28 und einer daran angeschlossenen Rohrleitung 33 zurück in ein Sammelbecken.
• Während des Auspressbetriebes wird damit ein stetiger Kreislauf von frisch zugeführtem und im Gegenstrom ablaufendem Kühlwasser aufrechterhalten. Hingegen wird in den Totzeiten der Strangpresse das Wasser durch die Staudüse 12 im Innenrohr 6 gestaut.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung (1) an Strangpressen, insbesondere zum Herstellen von Strangprofilen aus Kupfer oder Kupferlegierungen, umfassend ein einen im Auslauf der Strangpresse vorgesehenen Wassertank (2) mit deren Gegenholm (5) verbindendes, dort unmittelbar vor der einem Blockaufnehmer in Pressrichtung (9) folgend angeordneten Strangpressmatrize mündendes Kühlrohr (3), das aus einem Innenrohr (6) und einem dieses über eine Teillänge in seinem hinteren, der Matrize zugewandten Bereich unter Bildung eines Stauwasser-Ringraumes (7), der über eine Zulaufleitung an den Wassertank (2) angeschlossen ist, konzentrisch umschließendes Außenrohr (8) besteht, wobei dem hinteren Ende des Kühlrohres (3) eine Staudüse (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Stauchen des Blockes in dem Aufnehmer und mit dem Beginn des Auspressens des Stranges (10) der Stauwasserzulauf (28) abgeschaltet sowie einhergehend mit einem Öffnen eines Düsenspaltes (30) der Staudüse (12) auf Tankrücklauf umgeschaltet wird und gleichzeitig in dem Innenrohr (6) im Gegenstrom (31) zum Stauwasserrücklauf (32) und zur Pressrichtung (9) Kühlwasser zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspaltöffnung (30) der Staudüse (12) stufenlos eingestellt wird.
3. Kühlvorrichtung (1) an Strangpressen, insbesondere zum Herstellen von Strangprofilen aus Kupfer oder Kupferlegierungen, umfassend ein einen im Auslauf der Strangpresse vorgesehenen Wassertank (2) mit deren Gegenholm (5) verbindendes, dort unmittelbar vor der einem Blockaufnehmer in Pressrichtung (9) folgend angeordneten Strangpressmatrize mündendes Kühlrohr (3), das aus einem Innenrohr (6) und einem dieses über eine Teillänge in seinem hinteren, der Matrize zugewandten Bereich unter Bildung eines Stauwasser-Ringraumes (7), der über eine Zulaufleitung (28) an den Wassertank (2) angeschlossen ist, konzentrisch umschließendes Außenrohr (8) besteht, wobei dem hinteren Ende des Kühlrohres (3) eine Staudüse (12) zugeordnet ist, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (8) als Verschieberohr ausgebildet sowie mit der Staudüse (12) verbunden ist und das Innenrohr (6) mit mindestens einer an einen Wasserzulauf (20) angeschlossenen Gegenstromdüse (18) versehen ist.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromdüse (18) als Gegenstrom-Ring und/oder Hochdruck-Runddüse (19) ausgebildet ist.
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Runddüse (19) am tankseitigen Ende des Innenrohres (6) angeordnet ist.
6. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudüse (12) einen mit dem Verschiebe- oder Außenrohr (8) verbundenen Ring (13) besitzt, der in seiner dem Innenrohr (6) zugewandten Stirnfläche eine Ringnut (14) aufweist, der ein an dem Innenrohr (6) ausgebildeter Sperrkopf (15) zugeordnet ist.
7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (14) und der Sperrkopf (15) eine die Umlenkung der Wasserströmung unterstützende Kontur besitzen.
8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch einen das Verschiebe- oder Außenrohr (8) beaufschlagenden Verstellzylinder (16).