DE2133411A1

DE2133411A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abkuehlen

Info

Publication number: DE2133411A1
Application number: DE19712133411
Authority: DE
Inventors: Kenji Araki; Haruo Kubotera; Takao Kurihara; Kazuhide Nakaoka
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1970-07-03
Filing date: 1971-07-05
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1324980A; JPS4917131B1; US3724826A; FR2100227A5; CA944265A; DE2133411B2

Description

DR. ING. E. HOFFMANN DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

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D-8000 MÖNCHEN SI . ARABEUASTRASSE 4 . TELEFON (0811) 911087 _n Λ ~ ~

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines laufenden Bandes in einer durchlaufenden Vergütungsstrecke auf eine Temperatur unterhalb 5oo C und eine Vorrichtung dafür. Sie betrifft insbesondere das fortlaufende wirksame Abkühlen niedriggekohlter Stahlbänder durch eine SheIf-Behandlung.

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Bei durchlaufenden Vergütungsverfahren wird der folgende Vergütungszyklus bei der Herstellung kaltgewalzter, niedriggekohlter Stahlbänder verwendet: nämlich Erwärmen der kaltgewalzten Bänder bis zu 7oo bis 800 C durch Strahlungswärme, Abschrecken auf eine Temperatur von weniger als 5oo°C mit einer Abschreckgeschwindigkeit von 500 bis 2ooo C/ sek, Halten bei 4oo bis 500 C für einen Zeitraum von 15 bis 60 sek. und einer kräftigen Luftkühlung bis die Temperatur die Raumtemperatur erreicht. Die Behandlung des Haltens des Bandes auf 4oo bis 500 C für 15 bis 60 sek. nach dem Abkühlen wird im folgenden als SheIf-Behändlung bezeichnet. Wenn das.Band beim Abschrecken die Arbeitsflüssigkeit berührt, wird an seiner Oberfläche ein Dampffilm gebildet. Dieser zerstört die Form des Bandes übermäßig und verursacht dadurch Nachteile, wenn das Band zum Ausrichten verwendet wird.

Die Erfinder führten verschiedene Versuche durch, welche die Nachteile dieser Abschreckbehandlung mit V/asser verbessern sollten. Auf der Basis ihrer von Grund auf beginnenden Beobachtungen fanden sie heraus, daß die Ursache für die zerstörte Form des Bandes von 7oo bis 800⁰C in Verbindung mit Wellen an den Kanten während des Abschreckens mit Wasser.in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Verfahren folgendermaßen vor sich geht:

Das Band wird unmittelbar mit einem Dampffilm bedeckt, wenn es mit dem Abschreckwasser in Berührung kommt. Der Film am seitlichen Rand des Bandes verschwindet eboEoschnell wieder, wobei dieser Teil wieder das Stadium eines kochenden Kernes annimmt und schnell abkühlt. Der Mittelteil andererseits hält das Stadium des Siedens im Film bis die Temperatur ungefähr 500 C erreicht. Die Abkühlgeschwindigkeit ist verglichen mit den seitlichen Rändern extrem langsam. Es ergibt sich daraus eine Differenz von mehr als 4oo°C zwischen den Temperaturen am Rande und im Mittelteil.

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Die;jG thermische Beanspruchung aufgrund solch einer Differenz ist die Ursache für die die schlechte Form begleitenden V,eilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren unu eine Vorrichtung zum Vergüten eines durchlaufenden Metallbandes zu schaffen, bei welchen die Bildung eines Dampffilmeε auf der Bandoberfläche und damit ein ungleichmäßiges Abschrecken wirksam vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungagemäßen Verfahren dadurch _(>elc5st, daß das Band in einer Lage, in welcher es nicht in V/asser getaucht ist durch Aufdüsen des Kühlwassers in otreifenfonr; von beiden Seiten des Bandes mit einem Aufpralldruck von 15 cm V/assersäule abgeschreckt wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung so beschaffen ist, da.!.-. .:ie an einer nicht ins Wasser getauchten Stelle angeordnet ist, Düsenplatten in einem Abstand von mehr als

4o rmn und an einander entsprechenden Stellen zu beiden oeiten des Bandes angeordnet sind, wobei Schlitze in jeder der Düsenplatten einen geringeren Abstand als die Düsenplatten aufweisen.

Es stellte sich heraus, daß beim Inberührungbringen des Düsenstromes des Abschreckwassers mit der Bandoberfläche der innev.'ohnende Druck, mit welchem die Flüssigkeit ausgestoßen wird den Dampffilm auf der gesamten Breite . wirksam verhindert und das Band gleichmäßig gekühlt wird.

Im fcl.;endc-\i v;ird die Erfindung zum besseren Verständnis im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fij. 1 eine Jars teilung des Verhältnisses des Düsendruckes des Abschreckwassers und der Temperaturdifferenz im mittleren Teil und am Rande des Bandes,

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'Pig. 2 eine Darstellung welche den Wechsel der Verteilung des Düsenstromdruckes darstellt,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Teiles, welches mit schwarzen Punkten des Düsenstromdruckes in Pig. 2 bezeichnet ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anlage in welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung zum durchgehenden Vergüten nach dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren verwendet wird,

Pig. 5 und 6 vergrößerte Ansichten der Vorrichtung zum Aufdüsen,

Fig. 7 eine vergrößerte Vorderansicht eines Verteilerrohres der Vorrichtung,

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt der Einrichtung der Fig. und

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung der Vorrichtung zum Aufdüsen des Bandes.

Mehr im einzelnen ist das Verhältnis des Druckes, welchem das Band ausgesetzt ist, wenn das Kühlwasser mit ihm in Berührung kommt (im folgenden als Aufpralldruck bezeichnet) und der Temperaturunterschied der Mitte und des Randes des Streifens in einer Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Das verwendete Muster war ein 1,6 mm dickes, j5oo mm breites, kaltgewalztes Stahlband, welches einer Aufwärmtemperatur von 71o°C ausgesetzt worden war. Die vieißen Flecken zeigen den Temperaturunterschied im mittleren Teil und bei einem Punkt 15 mm vom Rand entfernt an und die schwarzen Punkte zeigen die Temperaturdifferenz im mittleren Tel und an einem Punkt 45 mm vom Rand entfernt. Der Druck von 5 cm

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Viassersäule erwies sich als wirksam, jedoch zeigt die Darstellung, daß ein Druck von mindestens 15 cm Wassersäule notwendig ist,, um eine stabile Temperaturdifferenz von weniger als loo C sicherzustellen.

Bei der Herstellung des obigen Ergebnisses an einem Band im wirklichen Betrieb wird ein optimaler Einzelabstand des Kühlwassers in Streifenform und der Abstand der Düsen und des Bandes eingestellt und eine Zone geschaffen, in welcher das Band unaufhörlich der Abschreckflüssigkeit in Streifenform ausgesetzt ist, welche einen Aufpralldruck von mehr als 15 cm Wassersäule aufweist, bis das Band auf eine Temperatur unterhalb der bekannten Temperatur abgekühlt ist, welche als untere Grenze des Siedens des Filmes bekannt ist (5oo°C). Die Länge einer solchen Zone beträgt ungefähr 6o m wenn die Geschwindigkeit der Strecke l8o m/min, bei einem Band von o,8 mm Dicke beträgt .

. In Fig. 2 sind verschiedene Wechsel in der Verteilung des Aufpralldurckes abhängig von verschiedenen Kombinationen der Abst-ände des Düsenstromes und des Abstandes der Düsen und des Bandes dargestellt. In dieser Fig. beträgt bei einem besonderen Beispiel der Abstand zwischen den Schlitzen der Düse 2 mm und der Hydraulikdruck in den Verteilerrohren beträgt o,17 kg/cm , Wenn diese Bedingungen in einem Bereich von 1 bis 3 mm bzw. o,1 bis o,4 kg/cm gewechselt werden, ändert sich die Verteilung des Aufpralldruckes nicht wesentlich. Ein Beispiel der Aufpralldruckverteilung unter Bedingungen entsprechend den schwarzen Punkten (a) bis (d) in Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt.

Unter die Bedingungen, welche in den Bereich der unteren rechten Seite der Linie (A) fallen, geht der Teil, in welchem ein geringeis'Aufpralldruck als 15 cm Wassersäule

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an der Oberfläche des Bandes erzeugt wird, klar aus der Verteilungsfigur des Aufpralldurcks bei Punkt (b) hervor ((b) der Fig. j5) · Dieses ist für ein dauerndes Entfernen des Dampffilmes nicht zweckmäßig. Es ist sozusagen notwendig, daß der Abstand zwischen den Düsenströmen kleiner als das Zweifache des Abstands zwischen den Düsenstreifen und den Düsenplatten ist. Unter den Bedingungen, welche in den Bereich an der unteren Seite einer dünnen Linie B fallen, wird die Verteilung des Aufpralldruckes in Richtung der Bandbreite an den oberen und unteren Teilen des Bandes ungleichmäßig und der Aufpralldruck am Rande wird beträchtlich st^-ärker als der im Mittelteil. Dieses ist für das gleichmäßige Abkühlen des Bandes über die Breite unzweckmäßig. Demzufolge wird es notwendig die Verteilerrohre mit mehr als 4o mm Abstand anzuordnen. So werden die Bedingungen, welche in dem Bereich oberhalb der Linie (A), oberhalb der Linie (B) und rechts der Linie (C) fallen für am zweckmäßigsten gehalten. In Fig. (a) fällt die Verteilung des Aufpralldruckes unter die zuvor erwähnten Bedingungen am Punkt (a) in Fig. 2.

Es wurde zuvor festgestellt, daß die Erfindung basierend auf Versuchsergebnissen der Erfinder entwickelt wurde, und beabsichtigt ein Verfahren zum fortlaufenden Herstellen niedriggekohlter Stahlbänder unter Verwendung der SheIf-Behandlung durch Afdüsen und Aufprallen des Abschreckwassers auf das Band in Form von Streifen, welche entlang der Richtung des Bandvorschubes angeordnet sind und einer Vorrichtung hierfür zu schaffen.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand eines Beispieles beschrieben. Das verv/endete Band bestand aus Flußstahl mit weniger als o.oo fo Kohlenstoff, war zwischen 0,06 und 1,6 mm dick und 6oo bis l8oo m breit. Die Geschwindigkeit des Bandes im Vergütungsofen betrug 6o bis 3oo m/min.

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Die schematische Darstellung zeigt die gesamten Vorrichtungen zum fortlaufenden Vergüten, welche die Shelf-Behandlung nach dieser Erfindung ermöglichen, in Fig. 4, in welcher ein Stahlband 1 von der Eintrittsspule 2 geliefert wird, vom Schmutz im Reinigungsbehälter ^ gesäubert wird, und über eine Richtstrecke 4, einen Schleifenturm 5, und eine freie Schleife 6 in die Aufwärmzone gebracht wird. Nachdem das Band in der Aufwärmzone bis auf 7oo bis 3jo°C erwärmt ist, tritt es in die Glühzone 8 ein, in welcher die Temperatur in Richtung der Breite eingestellt wird um die Temperatur auszugleichen und dann auf eine Temperatur von weniger als loo C abgekühlt wird. Die dünnen Zunderschuppen auf der Bandfläche, welche während des Abkühlens gebildet werden, werden im Beiztank mit

Chlorwasserstoff abgewaschen. Das Band läuft dann durch einen Wassertank 11, eine Trockenzone 12 und eine Wiedererwärmunsszone ijj, um es auf die SheIf-Vergütungstemperatur von 4oo bis 5°o°C aufzuwärmen. Nachdem es in der Glühzone 14 für 15 bis 6o sek. auf dieser Temperatur gehalten wurde, wird es durch die Schleifengrube 15 über die freie Schleife 16 und die Richtstrecke VJ geführt, bis es von den Zugspulen 18 aufgewickelt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine wirksame Kühleinrichtung 9 aufweist, deren Einzelheiten in den vergrößerten Darstellungen, den Fig. 5 ^und 6, gezeigt sind. Das Band 1 geht durch die Glühzone, tritt durch die Dichtwalzen 19 hindurch und zwischen die Düsenstromvorrichtungen 2o welche die erfindungsgemäße Kühleinrichtung enthalten. Das Band wird bis auf eine Temperatur unterhalb loo°C abgekühlt, verläuft über die Sinkwalze 21 und weiter zum Beiztank. Das Abschreckwasser wird den Düsenstromeinrichtungen 2o durch die Wasserzuführungsleitung 22 mit einem flexiblen Teil 23 zugeführt. Nachdem es auf die Bandoberfläche aufgeschlagen ist, fließt das Wasser durch eine Schleuse 24 zum Behältertank. Die Düsenstromeinrichtung 2o ist

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starr auf einer verschiebbaren Basis 25 befestigt und die Abstände zwischen den Düsen können beliebig über einen Handgriff 26 eingestellt werden. Die weiteren Einzelheiten der Düsenstromeinrichtung 2o sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Der besondere in der Figur dargestellte Typ, ist einer„ bei welchem ein Verteilerrohr mehr als zwei gleichförmige Streifen von Düsenströmen, entlang der Richtung der Bandbreite ausstößt (im folgenden als kastenförmiges Verteilerrohr bezeichnet.) Die Abschreckflüssigkeit wird in die zwei., an symmetrischen einander entsprechenden Stellen zu beiden Seiten des Bandes 1 vorgesehenen Verteilerrohre durch das Wasserzufuhrrohr 22 eingeleitet, durch die Zwischenwand 27 in Pfeilrichtung' der Zeichnung getrieben und durch eine Gruppe von Schlitzdüsen 28, v/eiche in Richtung des durchlaufenden Bandes angeordnet um mit rechtwinkligen Öffnungen in Richtung der Streifenbreite vorgesehen sind, als gleichmäßiger Strom ausgesprüht. Die Zwischenwand 27 dient dazu, die Gleichförmigkeit des Düsenstromes in Richtung ihrer Breite zu erhalten, und ebenso zum Ausgleichen der Stärke jeden Düsenstroms in Richtung des Fortschreitens des Streifens. Die Düsenplatte 29 ist in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt und die Entfernung zwischen den Schlitzen und die Richtung der Düsenströme sind entsprechend den einzelnen Notwendigkeiten wahlweise ausgewählt. Die Düsenplatte 29 ist am Verteilerrohr durch Schrauben 52 zwischen dem Sitz J;o und dem Preßrahmen JjI befestigt« Normalerweise wird eine Io bis 2o mm dicke Düsenplatte verwendet und die Schlitze sind ungefähr in Abständen von 1 bis 3 mm angeordnet. Wie es im Auf pralldruck-Verteilungsdiagramm der Fig. J-a dargestellt ist, neigt der Aufpralldurck des oberen Teiles dazu, durch den Düsenstrom des mittleren Teiles geschwächt zu werden. Die Schlitze in den oberen Teilen sind entweder weiter als die anderen voneinander entfernt oder die Düsenrichtung des Düsenstromes wird nach unten abgelenkt, um den Aufpralldruck des oberen Endes zu verstärken.

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Dadurch wird eine noch bessere Form des Bandes erzielt. Der hydraulische Druck in den Verteilerrohren wird durch den Druckwandler Z>~j gemessen und normalerweise bei o, 1 bis ο, 4 kg/cm'" gehalten.

Dtis erfindungsgemäße Verfahren verwendet die oben beschx'iebene Düseneinrichtung und kühlt das Band. Genauer gesagt, ist die Düseneinrichtung für das Kühlwasser an gegeiiüberliegeden Stellen zu beiden Seiten des durchlaufenden Bandes mit mehr als 4o mm Abstand zwischen den Düsenplatten angeordnet, düst das Abschreckwasser auf beide Seiten des Bandes auf und läßt es dort aufprallen, urn das Band auf eine Temperatur von weniger als 5oo C zu bringen, wobei ein Aufpralldruck von 15 cm Wassersäule herrscht und die Flüssigkeit in Form eines Streifens und mit kleineren Abstä-nden als dem der Düsenplatten in Längsrichtung des Bandes aufprallt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand einer; einzelnen Beispieles beschrieben: Das kaltgewalzte Stahlband von o,8 mm Dicke und ^oo mm Breite wird im nichtoxydierenden Stadium auf 7I0 C erwärmt zwischen den kastenförmigen Verteilerrohren mit verschiedenen Schlitzabständen hindurchgeführt und ein Verteilerrohrabstand an der Oberfläche des V/assers bei einer Abwärtsgeschwindigkeit von loo m/min, vorgesehen. Die an den Rändern (15 ram vom Rand entfernt) und dem Mittelteil des Musters verursachte Temperaturdifferenz und die Form des Bandes, nachdem es zwischen den Verteilerrohren hindurchgegangen ist, v/erden untersucht. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt. Die Temperatur der Abschreckflüssigkeit beträgt 60⁰C und der hydraulische Druck innerhalb der Verteilerrohre beträgt 0,17 kg/cm . Die Schlitze sind in einem gleichmäßigen Abstand von 2 mm angeordnet, die Zahl derselben beträgt auf beiden Seiten 7 und der

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Betrag an ausgesprühter Flüssigkeit beträgt 2,4 m /min. für ein Paar Verteilerrohre.

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- Io Tabelle 1

Sprühbedingungen	Schlitz abstand	Vertei lerrohr Abstand	Form	Temperaturdifferenz (4 Kessungen)	Ab schnit te	2o - 60⁰C	Bemerkungen
	4o mm	80 mm	Wellen	80 - 2oo°C	Bedingungen gem. Fig. 2 (a)
A	9o mm	80 -mm	kleine re Wel len	60 - 15o°C	Bedingungen gern. Pi j. 2 (b)
B	ho mm	3o mm	Abschnitt	4o - loo C	Bedingungen gem. Fid. 2 (c)
G	2o mm	80 mm	Schlecht	300 - 4oo G	Bedingungen gen. Fig. 2 (d)
D	Kein Düsen strom
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Kurz zusammengefaßt wird beim durchlaufenden Vergüten eines niedrig gekohlten Stahlbandes das Band erfindungsgemäß mit Wasser auf eine Temperatur unterhalb 500 C durch Aufdüsen des Abschreckv/assers an beiden Seiten unter einem Aufpralldruck von 15 cm Wassersäule mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Lage abgekühlt, in welcher es nicht ins V/asser getaucht ist.

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Claims

- li - Patentansprüche

1. Verfahren zum Abkühlen eines laufenden Bandes

in einer durchlaufenden Vergütungsstrecke auf eine Tempe-

ratur unterhalb 500 C, dadurch gekennzeichnet, daiJ das Band in einer Lage, in v/elcher es nicht in asser getaucht ist durch Aufdüsen des Kühlwassers in Streifenforrn von beiden Seiten des Bandes mit einem Aufpralldruck von 15 cm Wassersäule abgeschreckt wird.

l:. Vorrichtung zum Auf düsen von Abschreckwasser lür ein laufendes Band, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einer nicht ins Wasser getauchten Stelle angeordnet ist, Düsenplatten (29) in einem Abstand von mehr als ¹Io mm und an einander entsprechenden Stellen zu beiden Seiten des Br.ndes (l) angeordnet sind, v;obei Schlitze in jeder der Düsenplatten (29) einen geringeren Absrand als die Düsenplatten (29) aufweisen.

''-. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die kastenförmigen, Zwischenplatten (27) beherbergenden Verteilerrohre (2o) mit einer Mehrzahl von in mehreren Reihen angeordneten Scliliizuücea (Cu) entsprechend der Bandbreite versehen sind.

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