DE1558798A1

DE1558798A1 - Cooling process for metals

Info

Publication number: DE1558798A1
Application number: DE1967O0012453
Authority: DE
Inventors: Joseph Clumpner
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1967-04-24
Filing date: 1967-04-24
Publication date: 1970-04-23
Also published as: DE1558798B2

Description

11Kühlverfehren für Metalle" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen Abführung von Wärme aus Formkörpern aus Kupfer und Aluminium von hoher Temperatur. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, zur schnellen Abkühlung von Formkörpprn aus Kupfer und Alu- minium, die im Zusammenhang mit den Metallverarbeitunge- und Herstellungsvorgängen erhitzt worden waren.11Kühlverfehren für Metals "The invention relates to a method for the rapid removal of heat from moldings made of copper and aluminum at a high temperature. In particular, the invention relates to a method for the rapid cooling of moldings made of copper and aluminum , which are used in connection with metal processing. and manufacturing operations had been heated.

Es gibt zahlreiche Verfahren bei verschiedenen Industriezweigen, bei denen das Erhitzen und Abkühlen von Metallen wichtig ist.--In der Betallindustrie spielt das Erhitzen und ,die Wärmeübertregung eine überaus wichtige Rolle bei den' Pabrikationsatufen des Giessens, Vorerhitzenst Warmwalzens, Anlassens, der Warmbehandlung mit Lösungen, des Abschreckens und Alterns. There are numerous processes in various branches of industry in which the heating and cooling of metals is important - In the metal industry, heating and, heat transfer, play an extremely important role in the manufacturing stages of casting, preheating, hot rolling, tempering and heat treatment Solutions, deterrence and aging.

Zum Beispiel erfordern Bänder, Bleche oder Pressatücke aus Kupfer und Aluminium ein schnelles Abkiiblen aus erhöhten Temperaturen über 371 0 C auf Umgebungstemperaturen. Diese Verarbeitungestufen werden gewöhnlich auf der Grundlage von Montagebandarbeit durchgeführt, so dass das Arbeiten umso wirtschaftlicher wird, desto schneller das Abkühlen erfolgt. For example, strips, sheets or pressed pieces made of copper and aluminum require rapid cooling from elevated temperatures above 371 ° C. to ambient temperatures. These processing steps are usually performed on an assembly line basis, so the faster the cooling, the more economical the work will be.

Ausserdem werden derartige Verarbeitungeschritte häufig am laufenden Fliessband durchgeführt, so dase es auseerordentlich erwünacht ist, ein Verfahren zu entwickeln, das eine extrem schnelle Wärmeabführung erlaubt, damit Grässe und Kosten von Abschreckanlagen begrenzt werden können.In addition, such processing steps are often ongoing Assembly line carried out so that it is extraordinarily awakened, a procedure to develop that allows an extremely fast heat dissipation, so size and Costs of deterrent systems can be limited.

Bei derartigen Verarbeitungeschritten müssen die Blocheg .Bänder oder Preeslinge auf Umgebungetemperaturen innerhalb von Seklinden gekühlt werden. Eine Zeitspanne von wenigen Sekunden ist bei diesen Verarbeitungeschritten äusaerst wichtig und jedes Verfahren, das die während einer um ein paar Sekunden kürzeren Zeitspanne als bei bereite bestehenden Verfahren ermöglicht, stellt eine b'etitehtliche wirtschaftliche Ersparnis dar. Das Abkühlen eines sich schnell bewegenden Bande erläutert die Probleme, denen man sich in der Technik gegenübersieht. Beispielsweise bewegt-sich ein Kupfer- oder Aluminiumband von 2p54 cm Dicke entlang eines Produktionsbandes mit einer Geschwindigkeit von 182,9 Meter pro Minute, wobei das Band von anfangs 538DC auf unter 149()C gekühlt wird. Bei der Verwendung üblicher Abschreckverfahren wie das Bespritzen des Bandes mit Wasser unter Verwendung von Spritzdüsen, die bei einem Druck von 4,2 kg/cm 2 arbeiten, oder das Durchführen des Bandes untergetaucht durch einen Tank mit gerührtem kalten'Wasser sind wenigstens acht Sekunden nötig, um das gewünschte Abkühlen zu erreichen. Da die Bandgeschwindigkeit 182,9 Meter pro Minute beträgt, bewegt sich das Band in acht Sekunden 24,3 Meter weit fort. Dies bedeutet, daso eine übliche Abschreckanlage für das heisee Band wenigstens 24,3 Meter lang sein muss. Aus der Praxis heraus ist es am«enacheinlich sehr erwUnscht, die Länge der Klihlzone abzukürzen, wobei offenbar eine Erhöhung der Kühlgeachwindigkeit die KUhlzone verkürzen und beträchtliche finanzielle Ersparnisse zur Polge haben wird.In such processing steps, the Blocheg tapes or preslings must be cooled to ambient temperatures within Seklinden. A period of a few seconds is extremely important in these processing steps, and any process that enables the process to be performed in a period of time a few seconds shorter than the existing process represents a substantial economic saving Problems that one faces in technology. For example, a copper or aluminum strip 2p54 cm thick moves along a production line at a speed of 182.9 meters per minute, the strip being cooled from an initial 538DC to below 149 () C. When using conventional quenching methods such as spraying the tape with water using spray nozzles that work at a pressure of 4.2 kg / cm 2, or passing the tape submerged through a tank with stirred cold water, at least eight seconds are required to achieve the desired cooling. Since the belt speed is 182.9 meters per minute, the belt moves 24.3 meters in eight seconds. This means that a common quenching system for the hot strip must be at least 24.3 meters long. From practice, it is very enacheinlich erwUnscht on "to shorten the length of the Klihlzone, with apparently increasing the Kühlgeachwindigkeit shorten the KUhlzone and have considerable financial savings to Polge is.

Dementsprechend ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr von der Oberfläche eines Formkörpers aus Kupfer oder Aluminium zu schaffen. Weiter ist es Ziel der Erfindung, ein solches Verfahren zu schaffen.'das die gesamte Oberfläche de,9 Kupfer- oder Alu,-miniumformkörpers, insbesondere in der Form von Blech, Band oder Presolingen, schnell abkühlt.Accordingly, the aim of the invention is to provide a method for increasing the speed of heat dissipation from the surface of a shaped body made of copper or to create aluminum. Another aim of the invention is to provide such a method to create. That the entire surface of the, 9 copper or aluminum, -minium molded body, in particular in the form of sheet metal, strips or presolings, cools down quickly.

Es soll weiterhin ein derartiges Verfahren geschaffen werden, daso ein extrem schnelles Abkühlen der gesamten Oberfläche von Formkörpern aus Kupfer oder Aluminium von Temperaturen über 371 OC auf Umgebungstemperaturen ermöglicht, und insbesondere ein Verfahren, das dieses Kühlen in Sekunden bewirkt. A further aim is to create a method of this type which enables the entire surface of shaped bodies made of copper or aluminum to be cooled extremely quickly from temperatures above 371 ° C. to ambient temperatures, and in particular a method which effects this cooling in seconds.

Das Verfahren soll ausserdem leicht an die Verwendung im technischen Maßstab anpasebar sein.The method should also be easy to use in technical Scale to be adaptable.

Es wurde gefunden, dass die genannten Ziele und VorzUge'erreicht werden können. Das erfindungegemässe Verfahren zur Ab- kühlung von Formkörpern aus Aluminium oder Kupfer, wobei A. die gesamte Oberfläche den Metalle eine Temperatur über 371 OC, vorzugsweise über 426'DC besitztv ist dadurch geke=-zeichnet, dann B. praktisch die ganze Oberfläche den Metalle mit einem Strahl wäseriger Flüssigkeit hoher Geschwindigkeit in Tröpfehenform beBpritzt wird, wobei die an der Oberfläche den Metalle durch Verdampfen der Flüssigkeit gebildete Dampfsperre*durchbrochen wird, und wobei (1) der Strahl aus einer 15 bis 61 cm von der Betalloberfläche entfernten DUse gespritzt wird, (2) der Strahl mit einem Druck von 10,5 bis 42 kg/cm 2 aufgespritzt wird, die Tröpfchen eine Geschwindigkeit von 30,5 bis 92 Meter pro Sekunde besitzen und (4) die; Kiüilmittelmenge wenigstens 0.081 Liter pro Minute pro cm 2 der Obei-fläche über die Aufschlagfläche beträgt, wodurch C. die Gesamtoberfläche des Metalle mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 830C pro Sekunde gekiihlt wird. Das erfindungegemässe Verfahren ist vorzugsweise auf Blechep Bänder oder Presolinge aus Kupfer oder Aluminium anwendbar4 Uhglücklicherweise ist einer der Faktoren, die die Wärmeübertragungsgeechwindigkeit durch eine feste Oberfläöhe.auf ein flüssiges Kühlmittel begrenzeng der Aufbau eines Dampffilme in Berührung mit der Oberfläche, der als Sperre gegenüber der Wärmeübertregung wirkt. Dieser Dampffilm, wird durch teilweises Verdampfen des flUseigen Kilblmitteln an der auf hoher Temperatur befindlichen Oberfläche gebildet, und die niedrige Wärmeübertragungegeschwindigkeit durch diesen Film reduziert drastisch die KUhlungegeschwindigkeit, die durch die Verwendung- flüssiger Kühlmittel erreicht waAen kann. It has been found that the stated goals and advantages can be achieved. The method for waste erfindungegemässe cooling of molded articles of aluminum or copper, wherein A. the entire surface of the metal to a temperature above 371 OC, preferably about besitztv 426'DC is characterized -zeichnet geke =, then as practically the whole surface of the metals is sprayed with a jet of aqueous liquid at high speed in droplet form, whereby the vapor barrier * formed on the surface of the metals by evaporation of the liquid is broken, and wherein (1) the jet is sprayed from a nozzle 15 to 61 cm from the concrete surface, (2) the jet is sprayed at a pressure of 10.5 to 42 kg / cm 2, the droplets have a speed of 30.5 to 92 meters per second and (4) the; The amount of coolant is at least 0.081 liters per minute per cm 2 of the surface above the impact surface, whereby C. the total surface of the metal is cooled at a rate of at least 830C per second. The method according to the invention is preferably applicable to sheet metal strips or presolings made of copper or aluminum. Fortunately, one of the factors that limit the rate of heat transfer through a solid surface to a liquid coolant is the build-up of a vapor film in contact with the surface, which acts as a barrier to heat transfer works. This vapor film is formed by partial evaporation of the liquid refrigerant on the high temperature surface, and the low rate of heat transfer through this film drastically reduces the cooling rate that can be achieved by using liquid refrigerant.

Versuche, die niedrigen Wärzaübertragungegeschwindigkeiten durch Aufspritzen von Wasser auf die heissen Oberflächen oberhalb 37100 mittels üblicher Kühlmittelspritzdüsen bei Drücken bis zu 4,9 k&.lcm2 zu erhöhen, haben-keine wesentlich höheren Abkühlungsgeschviindigkeiten erzielt als die durch Tauchabschreckung, also durch unmittelbares Eintauchen des erhitzten Gegenstands in eine unbewegte oder bewegte Flüssigkeitemenge erzielbaren.Attempts to increase the low heat transfer rates by spraying water onto the hot surfaces above 37100 using conventional coolant spray nozzles at pressures of up to 4.9 k & .lcm2 have not achieved any significantly higher cooling rates than those achieved by immersion quenching, i.e. by directly immersing the heated object achievable in a stationary or moving amount of liquid.

Erfindungegemäss wird die Wärme aus der gesamten Oberfläche eines Formkörpers aus Kupfer oder Aluminium mit einer hohen Eingangstemperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur einer Kühlflüssigkeit dadurch abgeführt, daso die Materialoberfläche der Einwirkung von Strahlen oder Tröpfchen eines kleinen Radius der Kühlflüssigkeit bei einer sehr hohen Geschwindigkeit, die zur Durchdringung des auf der Oberfläche durch Verdampfung der Flüssigkeit gebildeten Dampffilme ausreicht, ausgesetzt wird. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dase es möglich ist, die gesamte Oberfläche eines grossen Formkörpers aus Kupfer oder Aluminium von Temperaturen über dem Siedepunkt der Kühlflüssigkeit mit einer bedeutend grösseren Geschwindigkeit als die durch Tauchabschreckung erzielbare Kühlgeschwindigkeit abzukühlen. Die grössere als die durch Tauchabschreckung erzielbare Kühlgeschwindigkeit kann daher erreicht werden, weil den Teilchen oder Strahlen der Flüssigkeit eine lineare Geschwindigkeit erteilt wird, die ausreicht, den auf der Oberfläche des Formkörpers gebildeten Dampffilm zu durchdringen und zu passieren.According to the invention, the heat from the entire surface becomes one Shaped body made of copper or aluminum with a high inlet temperature above the evaporation temperature of a cooling liquid is removed by the fact that the material surface the action of jets or droplets of a small radius of the cooling liquid at a very high speed leading to the penetration of the on the surface Sufficient vapor films formed by evaporation of the liquid is exposed. Surprisingly, it has now been found that it is possible to use the entire surface a large molded body made of copper or aluminum at temperatures above the boiling point the coolant at a significantly greater speed than that through Dip quenching to cool the achievable cooling rate. The bigger than that The cooling speed achievable by immersion quenching can therefore be achieved because it gives a linear velocity to the particles or jets of the liquid sufficient to remove the vapor film formed on the surface of the molded article to penetrate and pass.

Es wurde gefunden, daso eine "Superabrichreckung", d.h. eine grössere KUhlgeschwindigkeit#ql» die durch unmittelbaren Eintauchen erreichbare Geschwindigkeitg nur dann erzielt werden kann, wenn die Flüssigkeit an die zu kühlende Oberfläche in der Form voneinander räumlich ketrennter Flüssigkeitestrahlen oder Tröpfchen von kleinem Radius gebracht wird und wenn die lineare Geschwindigkeit der an die Oberfläche hoher Temperatur gebrachten Flüssigkeit ausreichend hoch istv die Durchdringung und das Passieren der Kühlflüssigkeit durch den kontinuierlich an der Formkörperoberfläche gebildeten Dampffilm zu gestatten. Die hohe lineare Geschwindigkeit der auf die Oberfläche gedüsten Flüssigkeit ist ein Schlüssel für die Erzeugung sehr hoher Kühlgeschwindigkeiten über die Kühlgeschwindigkeit hinaus, die durch Tauchabschreckung entweder in ruhender oder in fliessender Kühlflüssigkeit erhalten wird. Zum Beispiel wird bei einer Oberflächentemperatur von 482 0 C eine Oberflächenkiihlgeschwindigkeit von etwa 166,6 0 C pro Sekunde erfindungegemäas erzielt, wenn das wässrige Kühlmittel bei einem Druck von 14 kg/cm2 aufgespritzt wird. Dagegen stehen die durch Tauchabschreckung oder Spritzabschreckung bei Drücken bis z u 4,9 kg/om 2 erreichbaren Kühlgeschwindigkeiteng die auf etwa 27,8,DC pro Sekunde begrenzt sind, wenn die Oberflächentemperatur des abzusehreckenden Formkörpers 482 0 C beträgt, in scharfem Gegen-Satz. It has been found that a "super-quenching", ie a greater cooling speed # ql »the speed that can be achieved by direct immersion, can only be achieved if the liquid is brought to the surface to be cooled in the form of spatially separated liquid jets or droplets of small radius and when the linear velocity of the liquid brought to the surface of high temperature is sufficiently high to allow the penetration and passage of the cooling liquid through the vapor film continuously formed on the molded body surface. The high linear velocity of the liquid sprayed onto the surface is a key to generating very high cooling velocities in excess of the cooling velocity obtained by immersion quenching in either static or flowing cooling liquid. For example, at a surface temperature of 482 ° C., a surface cooling rate of about 166.6 ° C. per second is achieved according to the invention when the aqueous coolant is sprayed on at a pressure of 14 kg / cm 2. In contrast, the cooling speeds that can be achieved by immersion quenching or spray quenching at pressures of up to 4.9 kg / om 2, which are limited to about 27.8 DC per second when the surface temperature of the shaped body to be quenched is 482 ° C. , are in sharp contrast.

'Es wurde gefunden, daso die Verfahrensbedingungen kzLtioch fUr die Ersielung der Wirkung einer Superabschreckung sind, die das überraschende Merkmal. der Erfindung ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auf das Kühlen von Formkörpern aus AluminitLn. oder Kupfer anwendbar, deren gesamte Oberfläche eine Temperatur über j71 0 C, vorzugsweise über 426 0 C hat. Bei Temperaturen unter 3710LAO wird die durch wässrige Kühlmittel gebildete Dampfsperre weniger stabil und es können im allgemeinen hohe Kühlgeschwindigkeiten bei Drücken unter 10,5 kg/cm2 erzielt werden. Bei noch niedrigeren Oberflächentemperaturen unter 1210C können durch Tauchabschreckung hohe Kühlgeschwindigkeiten erreicht werden und es gibt keinen besonderen Vorteil, wenn mit Tröpfchen hoher Geschwindigkeit abgeschreckt wird. Andererseits Aind Temperaturen oberhalb 371 OC hinsichtlich des Problems der Dampfsperre besonders mit Schwierigkeiten verbunden. In diesem Temperaturbereich werden deshalb die überraschenden Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens erreicht. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auf Formkörper aus Kupfer und Aluminium und aus Legierungen dieser Metalle anwendbar. Diese Materialien geben Anlase zu besonderen KUhlungsproblemen wegen der Tatsache, dass sie Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit sind und ein hohes Wärmediffusionsvermögen besitzen. Das Wärmediffusionsvermögen ist eine Materialeigenschaft, die als Wärmeleitfi#higkeit dividiert durch die Wärmekapazität pro Volumeinheit definiert ist. Das Wärmediffusionsvermögen eines Materials gibt eine genaue Anzeige dafür, wie schnell die Wärme aus dem Inneren eines Materials zu dessen Oberfläche diffundiert, wenn ein Formkörper daraus abgeschreckt wird. Zum Beispiel betragen bei Kupfer und Alum-inium die Wärmediffusionswerte etwa oeg CM.2/see. Zum,Yergleich beträgt das Wärmediffusionavermögen für Flußstahl etwa 0,129 cm 2/see . Diese Werte zeigen, daas in Formkörpern aus Aluminium oder Kupfer die Wärme etwa siebenmal schneller fliesst als in Formkörpern aus Flußstahl der gleichen Form.It has been found that the process conditions are short for the superquenching effect to be achieved, which is the surprising feature. of the invention. The method according to the invention is based on the cooling of molded bodies made of aluminite. or copper applicable whose entire surface has a temperature above J71 0 C, preferably above 426 0 C. At temperatures below 3710LAO, the vapor barrier formed by aqueous coolants becomes less stable and, in general, high cooling rates can be achieved at pressures below 10.5 kg / cm2. At even lower surface temperatures below 1210C, high cooling speeds can be achieved by immersion quenching and there is no particular advantage in quenching with high speed droplets. On the other hand, temperatures above 371.degree . C. are particularly problematic in terms of the vapor barrier problem. The surprising advantages of the process according to the invention are therefore achieved in this temperature range. The method according to the invention can be used on shaped bodies made of copper and aluminum and of alloys of these metals. These materials give rise to particular cooling problems due to the fact that they are materials with high thermal conductivity and have a high thermal diffusivity. The thermal diffusivity is a material property that is defined as the thermal conductivity divided by the thermal capacity per unit volume. The thermal diffusivity of a material gives an accurate indication of how quickly the heat from the interior of a material diffuses to its surface when a molded article is quenched from it. For example, with copper and aluminum, the heat diffusion values are about above CM.2 / see. For the same reason, the heat diffusion capacity for mild steel is about 0.129 cm 2 / see . These values show that in moldings made of aluminum or copper the heat flows about seven times faster than in moldings made of mild steel of the same shape.

W egen dieses schnelleren Wärmeflusses im Inneren ist es schwierigerg die Oberflächen,von Formkörpern aus Kupfer und Aluminium schnell abzukühlen als die Oberfläche von Flußstahl. Da die Wärme aus der Oberfläche der Kupfer- und Aluminiumformkörper entfernt wird, wandert Wärme aus dem Inneren schnell an die Oberfläche und hält diese Oberfläche auf fast der gleichen Temperatur wie das Innere des Gegenstands. Im Gegensatz dazu fliesst zum Beispiel bei der Abführung von Wärme aus der Oberfläche eines Flußstahlformkörpers die Wärme aus dem Inneren langsamer ab und erleichtert die Abkühlung de.r Oberfläche auf eine Temperatur, die wesentlich niedriger ist als die des Inneren.Because of this faster flow of heat inside, it is more difficult to cool the surfaces of molded bodies made of copper and aluminum quickly than the surface of mild steel. Since the heat is removed from the surface of the copper and aluminum moldings, heat from the inside quickly migrates to the surface and keeps that surface at almost the same temperature as the inside of the object. In contrast, a Flußstahlformkörpers flows for example in the removal of heat from the surface of the heat from the interior slower and facilitates the cooling de.r surface to a temperature which is than that of the interior of much lower.

Wegen der Tatsache, daas das hohe Wärmediffusionsvermögen von Kupfer und Aluminium dazu beiträgt, die Oberflächentemperatur auf einem hohen Wert zu halten, erfordert das schnelle Absenken der mittleren Temperatur ein Abschreckverfahren, das sehr schnelle und in der Tat überraschende Wärmeabfuhrgeschwindigkeiten bei Oberflächentemperaturen über 371'DC erzielt. Nach dem erfindungegemäauen Verfahren wird diaoen Erfordernis in hervorragendem Manne erfüllt und eine überraschend hohe Kühlgeschwindigkeit erzielt. Erfindungsgemäss-wird praktisch die gesamte Oberfläche des Formkörpers mit einem Strahl hoher Geschwindigkeit einer-wässrigen Flüssigkeit bespritzt, der die Form kleiner Tröpfchen hat, um die Dampfsperre zu durchdringen. Der Strahl wird aus einer Entfernung von 15 bis 61 cm von der Metalloberfläche aufgedüst bei 2 einem Spritzdruck von 10,5 bis 42 kg/cm Bevorzugt ist.eine Entfernung vo m Metall von 15 biz 38,1 cm. Bei grösseren Entfernungen neigt die Tröpfchengeschwindigkeit zur Verlangsamung und die Tröpfchen werden weniger wirksam bei der Durchdringung der Dampfsperre. Die bevorzugten ArbeitsdrUcke liegen bei 14 bis 28 kg/cm 2. Drücke oberhalb 28 kg/cm 2 sind aufwendiger zu erreichen und erfordern kompliziertere Vorrichtunge4; sie können jedoch bei Bedarf für eine bestimmte Anwendung leicht erreicht werden.Due to the fact that the high thermal diffusivity of copper and aluminum helps to keep the surface temperature at a high level, the rapid lowering of the mean temperature requires a quenching process which achieves very fast and indeed surprising heat removal rates at surface temperatures above 371'DC . According to the process according to the invention, the requirement is met in an excellent manner and a surprisingly high cooling rate is achieved. According to the invention, practically the entire surface of the shaped body is sprayed with a high-speed jet of an aqueous liquid, which is in the form of small droplets, in order to penetrate the vapor barrier. The jet is sprayed from a distance of 15 to 61 cm from the metal surface at a spray pressure of 10.5 to 42 kg / cm. A distance from the metal of 15 to 38.1 cm is preferred. At greater distances, the droplet speed tends to slow down and the droplets become less effective in penetrating the vapor barrier. The preferred working pressures are 14 to 28 kg / cm 2. Pressures above 28 kg / cm 2 are more difficult to achieve and require more complicated devices4; however, they can easily be achieved if necessary for a particular application.

Der Kühlmittelfluß soll wenigstens 0.081 Liter pro Minute pro cm 2 über die Aufachlegfläche der Oberfläche betragen, vorzugeweiae 2 zwischen 0,2 und 0,81 Liter pro Minute pro cm Die Tröpfchen werden mit einer Geschwindigkeit von 30,5 bis 92 Meter pro Sekunde gespritzt. Der Druck, die Entfernung und die Geschwindigkeit der Tröpfchen sind wesentlich für die Durchdringung der durch die Verdampfung der wäserigen Flüssigkeit an der Metalloberfläche gebildeten Dampfsperre. Es wurde gefundeng dasri ein überraschender Effekt der "Superabschreckung" erhalten wird, d.h. die geramte Dietalloberfläche wird mit einer überraschenden Geschwindigkeit von wenigstens 33 0 0 pro Sekunde und im allgemeinen über 138,9 oder 166,70 C pro Sekunde abgekühlt. Bei Drücken über 21 kg/cm 2 werden' Kühlgeächwindigkeiten von mehr als 222 0 C pro Sekunde erhalten. Diese Geschwindigkeiten werden auf Momentanbasis-bestimmt, d.h. sie werden bestimmt in dem Augenblick, bei dem die Formkörperoberfläche auf 4820C ist. Anders ausgedrückt, ist der Formkörper auf 482oC, so kühlt er in diesem Augenblick mit mindestens dieser Geschwindigkeit ab. Diese Geschwindigkeiten können durch übliche Methoden errechnet werden oder sie können durch Aufzeichnung von genau gemessenen Oberflächentemperaturen als Punktion der Abschreckzeit erhalten werden.The coolant flow should be at least 0.081 liters per minute per cm 2 over the Aufachlegfläche the surface, preferably 2 between 0.2 and 0.81 liters per minute per cm. The droplets are sprayed at a speed of 30.5 to 92 meters per second. The pressure, the distance and the speed of the droplets are essential for the penetration of the vapor barrier formed by the evaporation of the aqueous liquid on the metal surface. It was gefundeng dasri a surprising effect of the "Super deterrence" is obtained, ie the geramte Dietalloberfläche is cooled at a startling rate of at least 33 0 0 per second and generally about 138.9 or 166.70 C per second. At pressures above 21 kg / cm 2 , cooling speeds of more than 222 ° C. per second are obtained. These speeds are determined on an instantaneous basis, ie they are determined at the instant at which the molding surface is at 4820C. In other words, if the molding is at 482oC, it will cool down at at least this speed at this moment. These speeds can be calculated by conventional methods or they can be obtained by recording precisely measured surface temperatures as a puncture of the quenching time.

Die Erfindung ist insbesondere auf Bänder, Bleche oder Preselinge von Aluminium -und Kupfer anwendbar und kann am vorteilhaftesten angewendet werden, wenn diese Formkörper sich bewegen. Bei grosetechnischer Anwendung wird bevorzugt, eine Vielzahl in Abständen voneinander angebrachten Wasserstrahlen zu verwenden, insbesondere wenn grosse Formkörper vorliegen.The invention is particularly applicable to strips, sheets or preselings of aluminum and copper and can be used most advantageously when these shaped bodies move. In the case of large-scale use, it is preferred use multiple jets of water spaced apart from each other, especially when large moldings are present.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist auf jeden Formkörper aus -Aluminium, Kupfer, Aluminiumlegierungen oder Kupferlogierungen anwendbar. Das verwendete Kühlmittel kann jedes Kühlmittel auf der Basis von Wasser sein. Dem Wasser können Substanzen zugesetzt sein oder das Wasser kam mit anderen Kühlmitteln vermischt sein, um besondere Resultate gemäas der Erfindung zu erzielen. Zum Beispiel können dort, wo bei bestimmten Kühlvorgängen chemische Reaktionen mit der Oberfläche oder deren Befleckung vermieden werden solleng chemische Inhibitorzuoätze dem Kühlwasser zugegeben werden. Es können auch oberflächenaktive Mittel oder ähnliche Substanzen verwendet werden. Natürlich ist Wasser das bevorzugte Kühlmittel, da es das bei grosstechnischen Anwendungen übliche Kühlmittel ist und eine besonders hohe latente Verdampfungswärme von annähernd 550 eal/g besitzt.The method according to the invention can be applied to any shaped body made of aluminum, copper, aluminum alloys or copper alloys. The coolant used can be any water-based coolant. Substances can be added to the water or the water can be mixed with other coolants in order to achieve particular results according to the invention. For example, where chemical reactions with the surface or its contamination should be avoided during certain cooling processes, chemical inhibitor additives can be added to the cooling water. It can also be surface-active agents or similar substances. Of course, water is the preferred coolant because it is the usual coolant in large-scale technical applications and has a particularly high latent heat of vaporization of approximately 550 eal / g.

Die nachfolgenden Beispiela erläutern das erfindungegemässe Verfahren.The following examples explain the process according to the invention.

Beispiel 1 Eine kluminiumplatte von 1,27 cm Dicke und 15,2 cm im Quadrat wurde auf der Rückseite isoliert und wie folgt mit Thermc,-elementen versehen: 1. ein Thermoelement wurde in die Platte nahe deren Vorderfläche eingebettet; 2. ein Thermoelement wurde 1,27 cm von der Oberfläche entfernt nahe der Rückseite eingebettet. Example 1 A cluminum plate 1.27 cm thick and 15.2 cm square was insulated on the back and thermocoupled as follows: 1. A thermocouple was embedded in the plate near its front surface; 2. A thermocouple was embedded 1.27 cm from the surface near the back.

Die Thermoelemente wurden so angebracht, dase sie kontinuierlich die Temperaturen an der Vorderseite und der Rückseite der Platte messen und wiedergeben-,ko#mten.- Die-isolierte Platte mit den Thermoelementen wurde dann auf eine Temperatur von etwa 537 0 C erhitzt. Die Platte wurde mit Wasser in der Form kleiner Tröpfchen bei einem Druck von etwa 19,3 kg/cm 2 und einer Geschwindigkeit von etwa 45,6 m/sec'bespritzt. Das Wasser wurde auf die Oberfläche der Platte in Form kleiner Tröpfchen gespritzt, um die Dampfsperre zu durchdringen, die auf der Plattenoberfläche durch Verdampfung der Flüssigkeit gefunden wurde. Die Eingangstemperatur des Wassers betrug etwa 32 0 C. Das Wasser strömte mit einer Geschwindigkeit von annähernd 0.405 Litern pro Minute pro ein?- Oberfläche über die Aufschlagfläche.The thermocouples were attached in such a way that they continuously measure and reproduce the temperatures at the front and the rear of the plate -, could. - The insulated plate with the thermocouples was then heated to a temperature of about 537 ° C. The plate was sprayed with water in the form of small droplets at a pressure of about 19.3 kg / cm 2 and a speed of about 45.6 m / sec '. The water was sprayed onto the surface of the plate in the form of small droplets to penetrate the vapor barrier found on the plate surface by evaporation of the liquid. The inlet temperature of the water was about 32 ° C. The water flowed at a rate of approximately 0.405 liters per minute per one? - surface over the impact surface.

Sowohl die Vorder- wie die Rückseite wurde auf unter 14900 in weniger als 3 1/2 Sekunden gekühlt, trotzdem-kein Wasser auf die Rückseite gespritzt wurde und die Rückseite mit Iooliermaterial bedeckt war. Im Gegensatz dazu wurde das gleiche Probestück, das in der gleichen Weise isoliert war, durch Eintauchen in Wasser von 32 0 C gekühlt. Die Vorderfläche erreichte 149 0 C in etwa 5 Sekunden und die Rückseite erreichte 149 0 0 nach etwa 7 Sekunden noch nicht.Both the front and back were cooled to below 14900 in less than 3 1/2 seconds, even though no water was splashed on the back and the back was covered with looling material. In contrast, the same specimen isolated in the same way was cooled by immersion in water at 32 ° C. The front surface reached 149 0 C in about 5 seconds and the back did not reach 149 0 0 after about 7 seconds.

Weiter betrug die momentane Uhlgeschwindigkeit bei etwa 482 0 C des bespritzten Probestücks 161 0 C pro Sekunde bei der Vorderfläche, während bei den.durch Eintauchen abgeschreckten Probestück die Kühlgeschwindigkeit etwa 27,8DC pro Sekunde betrug. Beisl)lel 2 Eine Stahlplatte der pleichen*Dimensionen wie die Aluminiumplatte in Beispiel 1 wurde isoliert und in der gleichen Weise wie in Beiapiel 1 mit Thermoe)-menten versehen. Das Verfahren in diesem Versuch war das gleiche wie in Beispiel 1, ausser das eine Stahlplatte anstelle der Aluminiumplatte verwendet wurde. Die Platte wurde da= auf eine Temperatur von etwa 537 0 C erhitzt und mit einem Spritzstrahl kleiner Tröpfchen wie in Beispiel 1 gekühlt.Next the instantaneous Uhlgeschwindigkeit at about 482 0 C of the sprayed specimen was 161 0 C per second at the front surface, while the cooling rate was at den.durch immersion-quenched specimen about 27,8DC per second. Example 2 A steel plate of the same dimensions as the aluminum plate in Example 1 was insulated and provided with thermal elements in the same way as in Example 1. The procedure in this experiment was the same as in Example 1 except that a steel plate was used in place of the aluminum plate. The plate was then heated to a temperature of about 537 ° C. and cooled with a spray jet of small droplets as in Example 1.

Die Temperaturen auf der Vorderseite und der Rückseite der Stahlplatte wurden kontinuierlich gemessen und au fgezeichnet. Die Vorderfläche wurde auf weniger als 149 0 C in etwa 6 Sekunden abgekühlt, während die Mokaeite wesentlich länger brauchte, und nach 6 Sekunden nooh imer etwa 31595 0 0 hatte. Die momentane KUhlgeschwindigkeit an der Vorderfläche betrug 36100 Pro Sekunde.. Diese Zahlen sollen den Zahlen den Beispiele 1 scharf gegenübergeatellt worden, und es soll besonders herausgestellt werden, daso die Rückseite der Stahlplatte mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit gekühlt wurde, verglichen mit der Vorderseite, wegen der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Stahls. Dies trifft trotz der schnellen Kühlgeschwindigkeit an der Vorderfläche zu. Beis2iel Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde unter den gleichen Spritzbedingungen wiederholt, jedoch wurde der Spritzdruck variiert. Die Kühlgeschwindigkeiten sind in folgender Tabelle angegeben. Tabelle I Spritzdruck, kg/cm 2 Momenta feschwindigkeit bei 4 2 C, in Chgee 2798 3v5 27,8 5P3 3899 7t0 5595 1095 13393 14 16696 18 194p4 21 22292 25 250 Der schatZu Anstieg der Kühlgeschwindigkeit bei Drücken über lQ,5 kg/cm 2 ist deutlich und zeigt die Wichtigkeit des Spritzens bei hohen Drücken. Es ist überraschend, dase bei den niedrigeren Druckbereichen nur ein kleiner Anstieg der Kühlgeschwindigkeit erhalten wird,'während im scharfen Gegensatz dazu die höheren Drücke einen wesentlichen KühlgeschWindigkeitsänstieg verzeichnen.The temperatures on the front and the rear of the steel plate were continuously measured and recorded. The front surface was cooled to less than 149 0 C in about 6 seconds while the Mokaeite took much longer and was after 6 seconds Nooh imer about 31595 0 0th The instantaneous cooling speed on the front surface was 36100 per second. These numbers should be contrasted sharply with the numbers in Examples 1 , and it should be emphasized that the rear of the steel plate was cooled at a very slow speed compared to the front because of the relatively poor thermal conductivity of steel. This is true despite the rapid cooling speed on the front surface. Example The process according to Example 1 was repeated under the same spraying conditions, but the spraying pressure was varied. The cooling speeds are given in the table below. Table I. Injection pressure, kg / cm 2 instantaneous speed at 4 2 C, in Chgee 2798 3v5 27.8 5P3 3899 7t0 5595 1095 13393 14 16696 18 194p4 21 22292 25 250 The increase in the cooling rate at pressures above 1.5 kg / cm 2 is clear and shows the importance of spraying at high pressures. It is surprising that only a small increase in cooling rate is obtained at the lower pressure ranges, while in sharp contrast the higher pressures show a substantial increase in cooling rate.

Claims

Patent claim A method for cooling a nonferrous metal molded article of aluminum or copper, wherein the whole surface thereof has a temperature above 371 0 C, characterized g 9 k ennzeic hn e tg daso practically the whole surface with einem'Strahl * wäneriger liquid high speed beapritzt in Tröpfehenform, whereby the vapor barrier formed on the surface of the metal by evaporation of the liquid is broken, and wherein (1) the jet is sprayed from a nozzle 15 to 61 cm away from the metal surface, (2) the jet with a pressure of 10.5 am 42 kg / cm2 is sprayed on, (3) the lWptohen have a speed of 30.5 to 92 meters per second and (4) the ID'hlmittelmeffl is at least 0.081 liters per minute per cm2 of the surface over the impact area.