DE1558798B2 - PROCESS FOR COOLING MOLDED BODIES MADE OF COPPER, ALUMINUM OR ALLOYS OF THESE METALS THAT HAVE A TEMPERATURE ABOVE 371 DEGREES C. - Google Patents
PROCESS FOR COOLING MOLDED BODIES MADE OF COPPER, ALUMINUM OR ALLOYS OF THESE METALS THAT HAVE A TEMPERATURE ABOVE 371 DEGREES C.Info
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Description
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In der Metallindustrie spielt das Erhitzen und die Wärmeübertragung eine überaus wichtige Rolle, z. B. bei den Fabrikationsstufen des Gießens, Vorerhitzens, Warmwalzens, Anlassens, des Lösungsglühens, des Abschreckens und Alterns.In the metal industry, heating and heat transfer play an extremely important role, e.g. B. in the manufacturing stages of casting, preheating, hot rolling, tempering, solution annealing, des Deterrence and aging.
Insbesondere erfordern Formkörper, wie Bänder, Bleche oder Preßstücke aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen dieser Metalle ein schnelles Abkühlen von Temperaturen über 371°C auf Umgebungstemperaturen, wobei das Arbeiten um so wirtschaftlicher ist, desto schneller das Abkühlen erfolgt.In particular, molded bodies such as strips, sheets or pressed pieces made of copper, aluminum or require Alloys of these metals cool down rapidly from temperatures above 371 ° C to ambient temperatures, the more economical the work, the faster the cooling takes place.
Außerdem werden derartige Verarbeitungsschritte häufig am sich fortbewegenden Band durchgeführt, so daß es außerordentlich erwünscht ist, ein Verfahren zu entwickeln, das eine extrem schnelle Wärmeabführung erlaubt, damit Größe und Kosten von Abschreckanlagen begrenzt werden können.In addition, such processing steps are often performed on the moving belt, see above that it is extremely desirable to develop a method which has extremely rapid heat dissipation allowed so that the size and cost of deterrent systems can be limited.
Bei derartigen Verarbeitungsschritten müssen die Formkörper, wie Bleche, Bänder oder Preßlinge, innerhalb von Sekunden auf Umgebungstemperaturen gekühlt werden.In such processing steps, the moldings, such as sheets, strips or compacts, be cooled to ambient temperatures within seconds.
Das Abkühlen eines sich schnell bewegenden Bandes erläutert die Probleme, denen man sich in der Technil gegenübersieht. Beispielsweise bewegt sich ein Kupfer oder Aluminiumband von 2,54 cm Dicke längs eine: Produktionsstraße mit einer Geschwindigkeit von 182,S Meter pro Minute, wobei das Band von eine; Anfangstemperatur von 538°C auf unter 1490C gekühk wird. Bei der Verwendung üblicher Abschreckverfah ren, wie das Bespritzen des Bandes mit Wasser untei Verwendung von Spritzdüsen, die bei einem Druck vor 4,2 kp/cm2 arbeiten, oder Durchleiten des Bandes durch einen Tauchtank mit gerührtem kalten Wasser sine wenigstens 8 Sekunden nötig, um die gewünschte Abkühlung zu erreichen. Da die Bandgeschwindigkeii 182,9 Meter pro Minute beträgt, bewegt sich das Band in 8 Sekunden 24,3 Meter weit fort. Dies bedeutet, daß eine übliche Abschreckanlage für das heiße Band wenigstens 24,3 Meter lang sein muß. Aus praktischen Gesichtspunkten wäre es daher sehr erwünscht, die Länge der Kühlzone abzukürzen, wobei offenbar eine Erhöhung der Kühlgeschwindigkeit die Kühlzone verkürzen und beträchtliche finanzielle Ersparnisse zur Folge haben würde.The cooling of a fast moving belt explains the problems faced in the technology. For example, a copper or aluminum strip 2.54 cm thick moves along a: production line at a speed of 182.5 meters per minute, with the strip from one; Initial temperature from 538 ° C to below 149 0 C is cooled. When using the usual quenching methods, such as spraying the tape with water and using spray nozzles that work at a pressure of 4.2 kp / cm 2 , or passing the tape through an immersion tank with stirred cold water, at least 8 seconds are necessary, to achieve the desired cooling. Since the belt speed is 182.9 meters per minute, the belt will travel 24.3 meters in 8 seconds. This means that a typical hot strip quenching system must be at least 24.3 meters long. From a practical point of view it would therefore be very desirable to shorten the length of the cooling zone, and apparently increasing the cooling speed would shorten the cooling zone and result in considerable financial savings.
Leider wird jedoch die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit durch eine feste Oberfläche auf ein flüssiges Kühlmittel durch den Aufbau eines Dampffilmes in Berührung mit der Oberfläche, der als Sperre gegenüber der Wärmeübertragung wirkt, begrenzt. Dieser Dampffilm wird durch teilweises Verdampfen des flüssigen Kühlmittels an der auf hoher Temperatur befindlichen Oberfläche gebildet, und die niedrige Wärmeübertragungsgeschwindigkeit durch diesen Film reduziert drastisch die Kühlungsgeschwindigkeit, die durch die Verwendung flüssiger Kühlmittel erreicht werden kann.Unfortunately, however, the rate of heat transfer through a solid surface is reduced to one liquid coolant through the build-up of a vapor film in contact with the surface, which acts as a barrier acts against the heat transfer, limited. This vapor film is produced by partial evaporation of the liquid coolant formed on the high temperature surface, and the low The rate of heat transfer through this film drastically reduces the rate of cooling that can be achieved through the use of liquid coolants.
Versuche, diese niedrigen Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten durch Aufspritzen von Wasser auf die heißen Metalloberflächen mit einer Temperatur oberhalb 371°C mittels üblicher Kühlmittelspritzdüsen bei Drücken bis zu 4,9 kp/cm2 zu erhöhen, haben keine wesentlich höheren Abkühlungsgeschwindigkeiten erzielt als die durch Tauchabschreckung, also durch unmittelbares Eintauchen des erhitzten Formkörpers in eine unbewegte oder bewegte Flüssigkeitsmenge erzielbaren.Attempts to increase these low heat transfer rates by spraying water onto the hot metal surfaces at a temperature above 371 ° C using conventional coolant spray nozzles at pressures of up to 4.9 kp / cm 2 have not achieved significantly higher cooling rates than those achieved by immersion quenching, i.e. by direct immersion of the heated shaped body in a stationary or moving amount of liquid can be achieved.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Kühlungsverfahren für Formkörper aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen dieser Metalle mit einer Temperatur über 371 °C zur Verfügung zu stellen, bei dem die gesamte Oberfläche extrem schnell auf Umgebungstemperaturen abkühlt und welches sich auch im technischen Maßstab ohne speziellen Aufwand durchführen läßt.The object of the invention was therefore to provide a cooling method for shaped bodies made of copper, aluminum or To provide alloys of these metals with a temperature above 371 ° C, at which the entire Surface cools down extremely quickly to ambient temperatures and which also in the technical Scale can be carried out without special effort.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von eine Temperatur von über 37 Γ C aufweisenden Formkörpern aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen dieser Metalle mit einer Oberflächenabkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 83° C/s, ist dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Oberfläche mit einem Strahl wäßriger Flüssigkeit in Tröpfchenform bespritzt wird, wobeiThe inventive method for cooling a temperature of over 37 ° C having Shaped bodies made of copper, aluminum or alloys of these metals with a surface cooling rate of at least 83 ° C / s, is characterized in that the entire surface with a Jet of aqueous liquid is sprayed in droplet form, wherein
(1) der Strahl aus einer 15 bis 61 cm von der Metalloberfläche entfernten Düse gespritzt wird,(1) the jet is sprayed from a nozzle 15 to 61 cm from the metal surface,
(2) der Strahl mit einem Druck von 10,5 bis 42 kp/cm2 aufgespritzt wird,(2) the jet is sprayed with a pressure of 10.5 to 42 kp / cm 2,
(3) die Tröpfchen eine Geschwindigkeit von 30,5 bis 92 Meter pro Sekunde besitzen und(3) the droplets have a velocity of 30.5 to 92 meters per second and
(4) die Kühlmittelmenge wenigstens 0,081 Liter pro Minute pro cm2 der Oberfläche über die Aufschlagfläche beträgt.(4) the amount of coolant is at least 0.081 liters per minute per cm 2 of the surface on the impact surface.
Erfindungsgemäß wird die Wärme aus der gesamten Oberfläche eines Formkörpers mit einer hohen Körpertemperatur, die über dem Siedepunkt einer wäßrigen Kühlflüssigkeit liegt, dadurch abgeführt, daß die Materialoberfläche der Einwirkung von Tröpfchen mit kleinem Radius der Kühlflüssigkeit bei einer sehr hohen Geschwindigkeit, die zur Durchdringung des auf der Oberfläche durch Verdampfung der Flüssigkeit gebildeten Dampffilms ausreicht, ausgesetzt wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß es auf diese Weise möglich ist, die gesamte Oberfläche eines großen Formkörpers aus Kupfer oder Aluminium oder Legierungen dieser Metalle von Temperaturen über dem Siedepunkt der wäßrigen Kühlflüssigkeit mit einer bedeutend größeren Geschwindigkeit als die durch Tauchabschreckung erzielbare Kühlgeschwindigkeit abzukühlen.According to the invention, the heat from the entire surface of a molded body with a high Body temperature which is above the boiling point of an aqueous cooling liquid, removed by that the material surface of the action of droplets with a small radius of the cooling liquid at a very high speed leading to the penetration of the on the surface due to evaporation of the liquid Sufficient vapor film formed is exposed. Surprisingly, it was found to be on this Way is possible, the entire surface of a large molded body made of copper or aluminum or Alloys of these metals from temperatures above the boiling point of the aqueous cooling liquid with a speed significantly greater than the cooling speed achievable by immersion quenching to cool off.
Es wurde jedoch gefunden, daß eine solche »Superabschreckung«, d. h. eine größere Kühlgeschwindigkeit als die durch unmittelbares Eintauchen erreichbare Geschwindigkeit, nur dann erzielt werden kann, wenn die Flüssigkeit an die zu kühlende Metalloberfläche in der Form räumlich voneinander getrennter Flüssigkeitströpfchen von kleinem Radius gebracht wird und wenn außerdem die lineare Geschwindigkeit der an die zu kühlende Oberfläche gebrachten Flüssigkeit ausreichend hoch ist, um ein Durchdringen und Passieren des an der Formkörperoberfläche gebildeten Dampffilms zu gestatten. Die hohe lineare Geschwindigkeit der auf die Metalloberfläche gespritzten Kühlflüssigkeit ist wesentliehe Bedingung für die Verwirklichung sehr hoher Kühlgeschwindigkeiten über diejenige Kühlgeschwindigkeit hinaus, die durch Tauchabschreckung entweder in ruhender oder in fließender Kühlflüssigkeit erhalten wird. Zum Beispiel wird bei einer Oberflächentemperatür von 482°C erfindungsgemäß eine Oberflächenkühlgeschwindigkeit von etwa 166,6° C pro Sekunde erzielt, wenn das wäßrige Kühlmittel bei einem Druck von 14kp/cm2 aufgespritzt wird. Im Gegensatz hierzu sind die durch Tauchabschreckung oder Spritzabschreckung bei Drücken bis zu 4,9 kp/cm2 erreichbaren Kühlgeschwindigkeiten auf etwa 27,8° C pro Sekunde begrenzt, wenn die Oberflächentemperatur des abzuschreckenden Formkörpers 482° C beträgt.However, it has been found that such a "superquenching", ie a cooling speed greater than that which can be achieved by direct immersion, can only be achieved if the liquid is brought to the metal surface to be cooled in the form of spatially separated liquid droplets with a small radius and also when the linear velocity of the liquid brought to the surface to be cooled is sufficiently high to allow penetration and passage of the vapor film formed on the surface of the molded body. The high linear speed of the cooling liquid sprayed onto the metal surface is an essential condition for the realization of very high cooling speeds beyond that which is obtained by immersion quenching either in stationary or in 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 if the aqueous coolant is sprayed on at a pressure of 14 kp / cm 2. In contrast to this, the cooling speeds that can be achieved by immersion quenching or spray quenching at pressures of up to 4.9 kp / cm 2 are limited to about 27.8 ° C. per second if the surface temperature of the shaped body to be quenched is 482 ° C.
Es war bereits bekannt, bei Metallbändern oder -blechen dadurch eine bestimmte Gefügestrüktur im Anschluß an eine Walzbehandlung auszubilden, daß man durch einseitiges Aufspritzen von Kühlmittel auf den betreffenden Teil der Oberfläche einen Temperaturgradienten innerhalb des Walzgutes erzeugt, wobei die Inhomogenität des Abkühlungsvorganges Voraussetzung für den angestrebten technischen Effekt ist. Demgemäß werden auch keine speziellen Bedingungen für die Art, in welcher das Kühlmittel auf die Oberfläche auftreffen muß, genannt, sondern es kommt nur darauf an, in dem Formkörper einen Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten, bis sich die gewünschte Gefügestruktur stabilisiert hat.It was already known that in the case of metal strips or sheets, this results in a certain structure in the Form connection to a rolling treatment that you can by spraying coolant on one side the part of the surface in question generates a temperature gradient within the rolling stock, with the inhomogeneity of the cooling process is a prerequisite for the desired technical effect. Accordingly, there are also no special conditions for the manner in which the coolant is applied to the surface must meet, called, but it only depends on a temperature gradient in the molded body to be maintained until the desired microstructure has stabilized.
Erfindungsgemäß muß hingegen die gesamte Oberfläche des abzukühlenden Formkörpers mit den Kühlmitteltröpfchen in Berührung kommen, wobei die Mindestkühlmittelmenge je Flächeneinheit durch das Merkmal (4) vorgegeben ist und nicht unterschritten werden darf.According to the invention, however, the entire surface of the shaped body to be cooled with the Coolant droplets come into contact, the minimum amount of coolant per unit area through the Feature (4) is specified and must not be fallen below.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf das Kühlen von Formkörpern aus Aluminium oder Kupfer bzw. aus Legierungen dieser Metalle anwendbar, deren gesamte Oberfläche eine Temperatur über 37 ΓC, vorzugsweise über 426° C hat, da dann die vorstehend erörterten Probleme einer Dampfsperrenwirkung besonders deutlich auftreten.The inventive method is aimed at the cooling of moldings made of aluminum or copper or from Alloys of these metals can be used, the entire surface of which has a temperature above 37 ΓC, preferably above 426 ° C, since then the problems of a vapor barrier effect discussed above are particularly evident appear.
Formkörper aus Kupfer und Aluminium und aus Legierungen dieser Metalle geben Anlaß zu besonderen Kühlungsproblemen wegen der Tatsache, daß sie Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit sind und ein hohes Wärmediffusionsvermögen besitzen. Das Wärmediffusionsvermögen ist eine Materialeigenschaft, die als Wärmeleitfähigkeit dividiert durch die Wärmekapazität pro Volumeneinheit definiert ist. Das Wärmediffusionsvermögen eines Materials gibt eine genaue Anzeige dafür, wie schnell die Wärme aus dem Innern eines Materials zu dessen Oberfläche diffundiert, wenn ein Formkörper daraus abgeschreckt wird.Shaped bodies made of copper and aluminum and of alloys of these metals give rise to special Cooling problems due to the fact that they are materials with high thermal conductivity and a have high thermal diffusivity. The thermal diffusivity is a material property that is defined as the thermal conductivity divided by the heat capacity per unit volume. The heat diffusivity A material gives an accurate indication of how quickly the heat is released from the inside of a material diffuses to its surface when a molded article is quenched therefrom.
Zum Beispiel betragen bei Kupfer und Aluminium die Wärmediffusionswerte etwa 0,9 cm2/sec. Zum Vergleich beträgt das Wärmediffusionsvermögen für Flußstahl etwa 0,129 cm2/sec. Diese Werte zeigen, daß bei gleicher Gestalt in Formkörpern aus Aluminium oder Kupfer die Wärme etwa siebenmal schneller fließt als in Formkörpern aus Flußstahl.For example, with copper and aluminum, the thermal diffusion values are around 0.9 cm 2 / sec. For comparison, the heat diffusivity for mild steel is about 0.129 cm 2 / sec. These values show that with the same shape in molded bodies made of aluminum or copper, the heat flows about seven times faster than in molded bodies made of mild steel.
Wegen dieses schnelleren Wärmeflusses im Inneren der Formkörper ist es schwieriger, die Oberflächen von Formkörpern aus Kupfer und Aluminium schneller abzukühlen als die Oberfläche von Flußstahl. Sobald Wärme aus der Oberfläche der Kupfer- und Aluminiumformkörper abgezogen wird, wandert Wärme aus dem Innern schnell an die Oberfläche und hält diese Oberfläche auf fast der gleichen Temperatur wie das Innere des Formkörpers. Im Gegensatz dazu fließt zum Beispiel bei Wärmeentzug aus der Oberfläche eines Flußstahlformkörpers die Wärme aus dem Innern langsamer nach und erleichtert so die Abkühlung der Oberfläche auf eine Temperatur, die wesentlich niedriger ist als die des Innern.Because of this faster heat flow inside the molded body, it is more difficult to remove the surfaces from Cooling moldings made of copper and aluminum faster than the surface of mild steel. As soon Heat is withdrawn from the surface of the copper and aluminum moldings, heat migrates from the Inside quickly to the surface and keeps that surface at almost the same temperature as that Interior of the molded body. In contrast to this, for example, when heat is extracted from the surface, a Mild steel molding the heat from the inside more slowly and thus facilitates the cooling of the Surface to a temperature that is significantly lower than that of the interior.
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 vorzugsweise aus einer Entfernung von 15 bis 38,1 cm von der Metalloberfläche aufgedüst, wobei der Spritzdruck vorzugsweise 14 bis 28 kp/cm2 beträgt.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 preferably sprayed from a distance of 15 to 38.1 cm from the metal surface, the spray pressure preferably being 14 to 28 kgf / cm 2 .
Bei größeren Entfernungen der Düse von der Metalloberfläche neigt die Tröpfchengeschwindigkeit zur Verlangsamung, und die Tröpfchen werden weniger wirksam bei der Durchdringung der Dampfsperre.At greater distances between the nozzle and the metal surface, the speed of the droplets tends to increase to slow down, and the droplets become less effective in penetrating the vapor barrier.
Drücke oberhalb 28 kp/cm2 sind zwar aufwendiger zu realisieren und erfordern kompliziertere Vorrichtungen, sie können jedoch bei Bedarf für bestimmte Ausführungsformen ohne Schwierigkeiten angewendet werden. Pressures above 28 kp / cm 2 are more complex to implement and require more complicated devices, but they can, if required, be used without difficulty for certain embodiments.
Die Kühlmittelmenge beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,81 Liter pro Minute pro cm2 der Oberfläche über die Aufschlagfläche.The amount of coolant is preferably between 0.2 and 0.81 liters per minute per cm 2 of the surface over the impact surface.
Erfindungsgemäß läßt sich ein überraschender Effekt der »Superabschreckung« erhalten, d. h. die gesamte Metalloberfläche wird mit einer überraschenden Geschwindigkeit von vorzugsweise mehr als 138,9° C pro Sekunde abgekühlt. Bei Drücken über 21 kp/cm2 werden sogar Kühlgeschwindigkeiten von mehr als 222°C pro Sekunde erhalten. Diese Geschwindigkeiten werden auf Momentanbasis bestimmt, d. h. sie werden bestimmt in dem Augenblick, wo die Formkörperoberfläche auf 482°C ist. Anders ausgedrückt, befindet sich der Formkörper auf 482° C, so kühlt er in diesem Augenblick mit mindestens dieser Geschwindigkeit ab.According to the invention, a surprising "superquenching" effect can be obtained, ie the entire metal surface is cooled at a surprising rate of preferably more than 138.9 ° C. per second. At pressures above 21 kp / 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 moment when the surface of the molded body is at 482 ° C. In other words, if the molded body is at 482 ° C., it will cool down at this moment at least at this rate.
Diese Geschwindigkeiten können durch übliche Methoden errechnet werden, oder sie können durch Aufzeichnung von genau gemessenen Oberflächentemperaturen als Funktion der Abschreckzeit erhalten werden.These speeds can be calculated by conventional methods, or they can be calculated by Record of precisely measured surface temperatures as a function of quenching time will.
Die Erfindung ist insbesondere auf Bänder, Bleche oder Preßlinge von Aluminium und Kupfer bzw. Legierungen dieser Metalle anwendbar und kann am vorteilhaftesten angewendet werden, wenn diese Formkörper transportiert werden. Bei großtechnischer Anwendung wird bevorzugt, eine Vielzahl in Abständen voneinander angebrachter Wasserstrahlen zu verwenden, insbesondere wenn große Formkörper vorliegen.The invention is particularly applicable to strips, sheets or compacts of aluminum and copper or Alloys of these metals are applicable and can be applied most advantageously when these Shaped body are transported. In the case of large-scale use, it is preferred to use a large number at intervals to use jets of water attached to each other, especially when large shaped bodies are present.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf jeden Formkörper aus Aluminium, Kupfer, Aluminiumlegierungen oder Kupferlegierungen anwendbar. Es wird ein Kühlmittel auf der Basis von Wasser verwendet. Dem Wasser können Substanzen zugesetzt sein, oder das Wasser kann mit anderen Kühlmitteln vermischt sein, um besondere Resultate gemäß der Erfindung zu erzielen. Zum Beispiel können dort, falls bei bestimmten Kühlvorgängen chemische Reaktionen mit der Oberfläche oder Fleckenbildung vermieden werden sollen, dem Kühlwasser chemische Inhibitorzusätze zugegeben werden. Es können auch oberflächenaktive Mittel oder ähnliche Substanzen verwendet werden.The method according to the invention is applicable to every shaped body made of aluminum, copper, aluminum alloys or copper alloys can be used. A water-based coolant is used. To the Substances can be added to water or the water can be mixed with other coolants, to achieve particular results according to the invention. For example, there, if at certain Cooling processes, chemical reactions with the surface or the formation of stains should be avoided Chemical inhibitor additives can be added to cooling water. There can also be surfactants or similar substances can be used.
Wasser ist das bevorzugte Kühlmittel, da es in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht und eine besonders hohe latente Verdampfungswärme von annähernd 550 cal/g besitzt.Water is the preferred coolant because it is available in sufficient quantities and a has particularly high latent heat of vaporization of approximately 550 cal / g.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.The following examples explain the process according to the invention.
B e i s ρ i e 1 1B e i s ρ i e 1 1
Eine quadratische Aluminiumplatte von 1,27 cm Dicke und 15,2 cm Kantenlänge wurde auf der Rückseite isoliert und wie folgt mit Thermoelementen versehen:A square aluminum plate 1.27 cm thick and 15.2 cm edge length was placed on the Insulated back and provided with thermocouples as follows:
1. ein Thermoelement wurde in die Platte nahe deren Vorderfläche eingebettet;1. a thermocouple was embedded in the plate near its front surface;
2. ein Thermoelement wurde 1,27 cm von der Oberfläche entfernt nahe der Rückseite eingebettet. 2. A thermocouple was embedded 1.27 cm from the surface near the back.
Die Thermoelemente wurden so angebracht, daß sie kontinuierlich die Temperaturen an der Vorderseite und der Rückseite der Platte messen und wiedergeben konnten.The thermocouples were placed so that they could continuously monitor the temperatures on the front and could measure and reproduce the back of the plate.
Die isolierte Platte mit den Thermoelementen wurde dann auf eine Temperatur von etwa 537° C erhitzt. Die Platte wurde mit Wasser in der Form kleiner Tröpfchen bei einem Druck von etwa 19,3 kp/cm2 und einer Geschwindigkeit von etwa 45,6 m/sec bespritzt. Das Wasser wurde auf die Oberfläche der Platte in Form kleiner Tröpfchen aufgespritzt, um die Dampfsperre zu durchdringen, die sich auf der Plattenoberfläche durch Verdampfung der Flüssigkeit ausbildete. Die Eingangstemperatur des Wassers betrug etwa 32°C. Das Wasser strömte mit einer Geschwindigkeit von annähernd 0,405 Litern pro Minute pro cm2 Oberfläche über die Aufschlagfläche.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 kgf / 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 that was formed on the plate surface by evaporation of the liquid. The inlet temperature of the water was about 32 ° C. The water flowed over the impact surface at a rate of approximately 0.405 liters per minute per cm 2 of surface area.
Sowohl die Vorder- wie die Rückseite der Platte wurden in weniger als Vh Sekunden auf unter 149°C gekühlt, obwohl kein Wasser auf die Rückseite gespritzt wurde und die Rückseite mit Isoliermaterial bedeckt war. Im Gegensatz dazu wurde das gleiche Probestück, das in der gleichen Weise isoliert war, durch Eintauchen in Wasser von 32° C gekühlt. Die Vorderfläche erreichte 149°C in etwa 5 Sekunden, und die Rückseite erreichte 149° C auch nach etwa 7 Sekunden noch nicht.Both the front and the back of the plate were cooled to below 149 ° C in less than 1 hour seconds, although no water was splashed on the back and the back was covered with insulating material. In contrast, the same test piece isolated in the same manner was cooled by immersion in water of 32 ° C. The front surface reached 149 ° C in about 5 seconds, and the back did not reach 149 ° C even after about 7 seconds.
Die momentane Kühlgeschwindigkeit bei etwa 482°C des bespritzten Probestückes betrug 161°C pro Sekunde bei der Vorderfläche, während bei dem durch Eintauchen abgeschreckten Probestück die Kühlgeschwindigkeit nur etwa 27,8° C pro Sekunde betrug.The instantaneous rate of cooling at about 482 ° C of the sprayed specimen was 161 ° C per Second for the front surface, while for the immersion quenched specimen, the cooling rate was only about 27.8 ° C per second.
Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2
Eine Stahlplatte mit den gleichen Abmessungen wie die Aluminiumplatte in Beispiel 1 wurde isoliert und in dergleichen Weise wie in Beispiel 1 mit Thermoelementen versehen. Das Verfahren in diesem Versuch war sonst identisch wie in Beispiel 1. Die Stahlplatte wurde dann auf eine Temperatur von etwa 537°C erhitzt und mit einem Spritzstrahl kleiner Tröpfchen wie in Beispiel 1 gekühlt.A steel plate with the same dimensions as the aluminum plate in Example 1 was insulated and placed in Equipped with thermocouples in the same way as in Example 1. The procedure in this experiment was otherwise identical to example 1. The steel 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 aufgezeichnet. Die Vorderfläche wurde auf weniger als 149° C in etwa 6 Sekunden abgekühlt, während die Rückseite wesentlich länger brauchte und nach 6 Sekunden noch immer etwa 315,5°C hatte. Die momentane Kühlgeschwindigkeit an der Vorderfläche betrug 361 ° C pro Sekunde.The temperatures on the front and back of the steel plate were measured continuously and recorded. The front surface was cooled to less than 149 ° C in about 6 seconds, while the back took much longer and was still around 315.5 ° C after 6 seconds. the instantaneous cooling rate on the front surface was 361 ° C per second.
Diese Zahlen bestätigen das ganz unterschiedliche Verhalten der Metalle Aluminium bzw. Stahl. Insbesondere ist beachtlich, daß die Rückseite der Stahlplatte mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gekühlt wurde, verglichen mit der Vorderseite, was auf der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Stahls beruht.These figures confirm the very different behavior of the metals aluminum and steel. In particular it is noteworthy that the back of the steel plate was cooled at a very low speed, compared to the front, which is due to the relatively poor thermal conductivity of the steel.
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde unter den gleichen Spritzbedingungen wiederholt, jedoch wurde der Spritzdruck variiert. Die Kühlgeschwindigkeiten sind in folgender Tabelle angegeben:The procedure according to Example 1 was repeated under the same spraying conditions, but was the injection pressure varies. The cooling speeds are given in the following table:
Der scharfe Anstieg der Kühlgeschwindigkeit bei Drücken über 10,5 kp/cm2 ist deutlich und zeigt die Wichtigkeit des Spritzens bei hohen Drücken. Es ist überraschend, daß bei den niedrigeren Druckbereichen nur ein kleiner Anstieg der Kühlgeschwindigkeit erhalten wird, während im scharfen Gegensatz dazu die höheren Drücke einen wesentlichen Anstieg der Kühlgeschwindigkeit ermöglichen.The sharp increase in the cooling rate at pressures above 10.5 kp / 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 allow a substantial increase in cooling rate.
Claims (7)
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1967
- 1967-04-24 DE DE1967O0012453 patent/DE1558798B2/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1558798A1 (en) | 1970-04-23 |
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