DE2165049B2 - Method and apparatus for quenching - Google Patents
Method and apparatus for quenchingInfo
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Description
1. Zur Verbesserung der Abschreckkapazität ist es notwendig, eine große Quantität von Kühlflüssigkeit unter hohem Druck zuzuführen, wodurch die Kosten der Kühlanlagen inklusive Umlaufpumpe, Vorratsbehälter, Kühlturm u. ä. erhöht werden.1. To improve the quenching capacity, it is necessary to use a large quantity of cooling liquid to be supplied under high pressure, which reduces the costs of the cooling systems including the circulation pump, Storage tank, cooling tower and the like are increased.
2. Da zum Kühlen eine Flüssigkeit verwendet wird, ist es notwendig, eine Pumpe von einer Kapazität zu verwenden, die groß genug ist, um eine maximale, unmittelbar zur Verfügung stehende Menge abzugeben, und der Bereich der Kühlgeschwindigkeitssteuerung ist beschränkt. Zum Beispiel kann die für das Härten konstruierte Vorrichtung nicht für andere Kühlarten verwendet werden.2. Since a liquid is used for cooling, it is necessary to have a pump of a capacity to use that is large enough to have a maximum, immediately available Amount to be dispensed and the range of cooling rate control is limited. To the For example, the device designed for hardening cannot be used for other types of cooling will.
3. Im Fall einer Flüssigkeitskühlung kann keine große Kühlgenauigkeit erreicht werden, w^nn die Kühlgeschwindigkeit durch Veränderung des Flüssigkeitsdruckes oder der Durchflußmenge gesteuert wird.3. In the case of liquid cooling, great cooling accuracy cannot be achieved, if nn the cooling speed by changing the liquid pressure or the flow rate is controlled.
4. Auch unter beträchtlich horuin Druck ist es nicht möglich, eine Ausspritzgeschwindigkeit zu erreichen, die hoch genug ist, um die auf der Oberfläche des zu kühlenden Metallblechs gebildete Dampfschicht, zu zerstören und auf diese Weise den Koeffizienten der Wärmeübertragung zu senken. Die Kühlkapazität wird eher dadurch verbessert, daß der Dampf durch eine große Menge von Kühlflüssigkeit absorbiert wird.4. It is even under considerable horuin pressure It is not possible to achieve an ejection speed high enough to achieve the on the Surface of the sheet metal to be cooled, formed vapor layer to destroy and on this Way to lower the coefficient of heat transfer. The cooling capacity is more likely to be thereby improves that the vapor is absorbed by a large amount of cooling liquid.
5. Da es notwendig ist, eine große Anzahl von Paaren oberer und unterer Walzen vorzusehen, um den flachen Charakter der Metallplatten zu gewährleisten, wird die Ausspritz- und Kühlfähigkeit der oberen und unteren Seite unterschiedlich. 5. Since it is necessary to provide a large number of pairs of upper and lower rollers, In order to ensure the flat character of the metal plates, the injection and cooling ability the upper and lower sides different.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschrecken oder beschleunigten Abkühlen mittels mehreren Paaren von Nebelsprühdüsen, welche ober- und unterhalb eines heißen, abzuschreckenden bzw. zu kühlenden Metalls angeordnet sind, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit Nebelsprühdüsen, welche jeweils einen sich in Querrichtung zum Metall erstreckenden zylindrischen Vorratsbehälter aufweisen, und mit einem mit dem Vorratsbehälter verbundenen Düsenrohr, welches einen Düsenhals aufweist, dessen Durchmesser in Richtung des Austrittsschlitzes des Düsenrohrs allmählich abnimmt.The invention relates to a method for quenching or accelerated cooling by means of several pairs of mist spray nozzles, which are located above and below a hot, deterrent or to be cooled metal are arranged, and a device for performing this method with Fog spray nozzles, each of which has a cylindrical Have reservoir, and with a nozzle pipe connected to the reservoir, which has a nozzle throat, the diameter of which gradually increases in the direction of the outlet slot of the nozzle tube decreases.
Zwar sind verschiedene Verfahrensweisen und Vorrichtungsarten zum Abschrecken oder beschleunigten Abkühlen bekannt, jedoch ist das Walzabschreckverfahren am wirksamsteh, bei dem ein zu härtendes Metallblech zwischen oberen und unteren Walzen eingespannt ist, um es in eine bestimmte Richtung zu befördern, und eine Abschreckflüssigkeit von unten auf die Metallplatte gesprüht wird, um letztere gleichmäßig abzuschrecken, während sie flach gehalten wird. Dieses Verfahren ist vorteilhafter als das Druckabschreckverfahren, da es ein aufeinanderfolgendes Herausnehmen der Metallplatten aus einem warmen Ofen und das laufende Abschrek-Eine dieser bekannten Vorrichtungen ist beispielsweise in der österreichischen Patentschrift 278 072 gezeigt und beschrieben. Bei der dort geschilderten Vorrichtung sind zum Aufsprühen des Kühlmittels Rohre vorgesehen, welche in einem bestimmten Be-It is true that there are various procedures and types of devices for quenching or accelerated Cooling is known, but the roll quenching process is most effective in which a to hardening sheet metal is clamped between upper and lower rollers to turn it into a specific Conveying direction, and a quenching liquid is sprayed from below on the metal plate, to deter the latter evenly while keeping it flat. This method is more advantageous than the pressure quenching method, since it involves taking out the metal plates one by one from a warm oven and the running quenching-One of these known devices is for example shown and described in Austrian patent specification 278 072. With the one described there Devices are provided for spraying the coolant pipes, which in a certain position
reich ihrer Mantelfläche perforiert sind. Diese Rohre sind beiderseits der zu behandelnden Metallplatte angeordnet. Ein Versuch, die Kapazität dieser Vorrichtung noch weiter zu steigern, würde zu den bereits oben geschilderten Nachteilen führen.rich of their outer surface are perforated. These tubes are arranged on both sides of the metal plate to be treated. An attempt to increase the capacity of this device even further would become that already lead to disadvantages outlined above.
Außerdem ist es durch die USA.-Patentschrift 510 065 bekanntgeworden, parallel zur zu behandelnden Oberfläche angeordnete Rohre mit mehreren, sich verjüngenden Düsen zu verwenden, durch welche Wasser aufgesprüht wird. Auch bei dieser Vorrichtung ist eine Steigerung der Intensität der Kühlung bzw. Steigerung der Kapazität mit den bereits oben geschilderten Nachteilen verbunden.In addition, it has become known through US Pat. No. 510 065, parallel to the one to be treated Surface arranged tubes with multiple, tapered nozzles to use through which water is sprayed on. In this device, too, there is an increase in the intensity of the Cooling or increasing the capacity is associated with the disadvantages already outlined above.
Ferner ist durch die USA.-Patentschrift 3 208 742 eine Vorrichtung zum Abschrecken bekanntgewor-Furthermore, a device for quenching is known from the USA patent specification 3 208 742
den, bei welcher der aufgesprühte Wassernebel durch über getrennt angeordnete Luftdüsen ausgeblasene Luft auf einen bestimmten Bereich beschränkt wird. Auch in diesem Fall kann eine Kapazitätssteigerung nur durch eine Steigerung der aufgebrachten Kühlflüssigkeitsmenge erreicht werden. Dabei treten ebenfalls die eingangs geschilderten Nachteile auf.the one in which the sprayed water mist is blown out through separately arranged air nozzles Air is restricted to a certain area. In this case too, there can be an increase in capacity can only be achieved by increasing the amount of coolant applied. Kick it also the disadvantages outlined above.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren und eine eben-The invention is based on the object of a new and improved method and a flat
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solche Vorrichtung zum Abschrecken, insbesondere Abschnitten aufgeteilt sind. Die Konstruktion dersuch a device for quenching, in particular sections are divided. The construction of the
von Metallplatten, zu schaffen, welche eine hohe Sprühdüsen 3 ist in Fig. 2 genauer gezeigt. Dieof metal plates, to create a high spray nozzle 3 is shown in more detail in FIG. the
Kühlfähigkeit, die Eigenschaft, Metallmaterial Druckluft wird durch das Rohr 5 einem Vorratsbe-Cooling ability, the property of metal material Compressed air is fed through the pipe 5 to a storage tank
gleichmäßig abzukühlen, und eine einfache Kon- halter 19 zugeführt. Mit dem Vorratsbehälter 19 istto cool evenly, and a simple container 19 is supplied. With the reservoir 19 is
struktion und Arbeitsweise aufweisen. 5 in radialer Richtung ein Düsenrohr 22 verbunden,structure and working method. 5 a nozzle pipe 22 connected in the radial direction,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem und unter Druck stehendes Kühlwasser wird durch Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge- ein Rohr 7 am Ansatz des Düsenrohres 22 in dieses löst, daß Wasser und Druckluft zu jeder Düse züge- eingeführt und durch die Druckluft in den Sprühführt und in der Düse gemischt werden und das so nebel c zerstäubt. Der auf diese Weise gebildete Sprüherhalte ae Ctmisch zum Abschrecken bzw. Abkühlen xo nebel wird beim Passieren eines Düsenhalses 20 bogegen das Metall gesprüht wird, und daß das Mi- schleunigt, dessen Durchmesser in Richtung der Ausschungsverhältnis von Wasser und Luft zum Steuern trittsöffnung bzw. des Düsenschlitzes 21 abnimmt, des Abschreckens bzw. der Kühlung eingestellt wird. Das Kühlwasser wird durch ein Absperrventil 16, ein Dabei wird eine Vorrichtung der oben geschilderten Reglevventil 18, ein gemeinsames Kopfstück 15 und Art verwendet, die erfindungsgemäß so aufgebaut ist, 15 ein Einzelkopfstück 6 zu den Rohren 7 geführt, daß der Vorratsbehälter einen Dvuckluftanschluß Bei einem Beispiel besitzen die Nebelsprühdüsen 3 aufweist und das Düsenrohr zwischen Vorratsbehäl- eine (in Querrichtung zur Metallplatte gemessene) ter und Düsenhals einen Anschluß für die Kühlflüs- Länge von 3000 mm, und Paare von Sprühdüsen sigkeit aufweist. sind über und unter der Bahn des Metallblechs inThis object is achieved according to the invention with a pressurized cooling water by a method of the type mentioned at the outset, thereby releasing a pipe 7 at the attachment of the nozzle pipe 22 by pulling water and compressed air into each nozzle and guiding them through the compressed air into the spray and are mixed in the nozzle and atomized as mist c. The spray holding ae Ctmisch formed in this way for quenching or cooling xo fog is sprayed against the metal when passing a nozzle throat 20, and that the Mi- Schleunigt, the diameter of which occurs in the direction of the exhaust ratio of water and air for controlling the opening or the Nozzle slot 21 decreases, quenching or cooling is stopped. The cooling water is fed through a shut-off valve 16, a device of the above-described Reglevventil 18, a common head piece 15 and type, which is constructed according to the invention, 15 a single head piece 6 to the pipes 7, so that the reservoir has a compressed air connection Example have the mist spray nozzles 3 and the nozzle tube between Vorratsbehäl- a (measured in the transverse direction to the metal plate) ter and nozzle neck a connection for the Kühlflüs- length of 3000 mm, and pairs of Sprühdüsen fluid. are above and below the path of the sheet metal in
So wird mit der Erfindung eine neue und verbes- 20 Abständen von 500 mm angeordnet. In dem Beispiel serte Abschreckvorrichtung geschaffen, die für eine folgen auf drei solche Pa?^e weitere nicht gezeigte Vielzahl von Anwendungen zu gebrauchen ist, z. B. Druckwalzen. Nach den uoickwalzen ist eine herin Kombination mit einem Wärmeofen für Metallma- kömmliche (nicht gezeigte) Sprühkühlvorrichtung terial oder unmittelbar in Kombination mit Warm- vorgesehen, welche dazu dient, das gehärtete Metallwalzwerken. 25 blech (nach Kühlung unter den Ms-Funkt) nachzu-Thus, with the invention, a new and improved spacing of 500 mm is arranged. In the example Serte quenching device created, which follow three such Pa? ^ e further not shown for one A variety of applications is to be used, e.g. B. pressure rollers. After the uoickwalzen one is in Combination with a heating furnace for metal conventional spray cooling devices (not shown) material or directly in combination with hot, which serves the hardened metal rolling mills. 25 sheet (after cooling under the Ms funct)
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung '- ühlen. Bei diesem Beispiel ist es nicht notwendig,Further details and advantages of the invention - ühlen. In this example it is not necessary to
werden im folgenden an Hand eines Ausführungsbei- eine große Kühlwassereinrichtung, sondern nur eineare in the following on the basis of an embodiment, a large cooling water device, but only one
Spieles und unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä- Förderpumpe in einem Kanal einzubauen,Play and with reference to the drawing to install the feed pump in a channel,
her erläutert und beschrieben. Es zeigt Eine Regelung der Kühlgeschwindigkeil beim be-explained and described here. It shows a regulation of the cooling speed when loading
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der erfin- 30 schleunigten Abkühlen kann dadurch vorgesehenF i g. 1 a schematic side view of the accelerated cooling according to the invention can thereby be provided
dungsgemäßen Vorrichtung zum Abkühlen mit hoher sein, daß die Geschwindigkeit des Walzentisches desaccording to the device for cooling with high that the speed of the roller table of the
Geschwindigkeit. Druckminderelements oder Reglerventils 18 steuer-Speed. Pressure reducing element or regulator valve 18 control
F i g. 2 einen Schnitt durch eine in der Vorrichtung bar ist. Weiterhin kann eine Höhenverstelleinrich-F i g. Figure 2 is a section through a bar in the device. Furthermore, a height adjustment device
gemäß F i g. 1 verwendete Sprühdüse und tung für die obere Anordnung vorgesehen sein, umaccording to FIG. 1 used spray nozzle and device for the upper assembly to be provided
F i g. 3 eine vergleichende grafische Darstellung 35 die Abkühlwirkung auf die obere und untere FlächeF i g. 3 is a comparative graph 35 showing the cooling effect on the top and bottom surfaces
der Kühlwirkung bekannter Verfahren mit der des des Metallblechs auszugleichen. Dies kann durchto balance the cooling effect of known methods with that of the sheet metal. This can be done by
erfindungsgemäßen Verfahrens. Verstellen des Gewichtsverhältnisses zwischen Was-method according to the invention. Adjusting the weight ratio between water
Eine bevorzugte Ausführungsform der zum be- ser und Luft geschehen. Es ist vorteilhaft, einen schleur igten Abkühlen dienenden Vorrichtung ge- Luftdruck von mehr als 2 kg/cms (oder mehr als die maß F i g. 1 enthält eine Vielzahl von Tischwalzen 2, 40 Summe des Luftdrucks und 1 kg/cm2) und ein Gedie dazu dienen, eine Metallplatte 1 von einem nicht wichtsverhältnis von Wasser zu Luft von 4,3 bis 4,6 gezeigten Wärmeofen in der durch einen Pfeil ange- zu verwenden. Eine unter diesem Verhältnis liegende zeigten Richtung zu der Kühlvorrichtung zu beför- Wassermenge vermindert die Abkühlfähigkeit, wähdern. Die Metallplatte 1 wird durch eine oder meh- rend eine Erhöhung der Wassermenge über das Verrere von Drucköl angetriebene Kühlwalzen 14 ge- 45 hältnis keine wesentliche Verbesserung der Abkühlführt. Ein aus einer Mischung von Luft und Wasser fähigkeit erzeugt.A preferred embodiment of the better and done air. It is advantageous to use a device serving for cooling. Air pressure of more than 2 kg / cm s (or more than the dimension Fig. 1 contains a plurality of table rollers 2, 40 sum of the air pressure and 1 kg / cm 2 ) and one that serves to use a metal plate 1 of a non-water to air weight ratio of 4.3 to 4.6 in the heating furnace shown by an arrow. An amount of water to be conveyed towards the cooling device which is below this ratio reduces the cooling ability while. The metal plate 1 will not lead to any significant improvement in cooling due to one or more increases in the amount of water by means of the cooling rollers 14 driven by pressure oil. An ability created from a mixture of air and water.
bestehender Nebel wird auf die obere und untere Bei einem Beispiel wurden folgende VerhältnisseExisting fog is applied to the top and bottom. In one example, the following ratios were
Seite der Metallplatte 1 aus einer Vielzahl von in Ab- angewendet: ständen angeordneten Sprühüüsen 3 gesprüht, um dieSide of the metal plate 1 of a variety of applied in ab-: stalls arranged spray nozzles 3 sprayed to the
Metallplatte beschleunigt abzukühlen. Die durch 50 Abstand zwischen den Sprüheinen Luftkompressor 13 verdichtete Luft wird in düsenpaaren (gemessen in der einem Zwischenbehälter 12 gespeichert und dann BewegungsrichtungderMetall-Metal plate cools down faster. The by 50 distance between the spray lines Air compressor 13 compressed air is stored in pairs of nozzles (measured in an intermediate container 12 and then the direction of movement of the metal
über ein Expansionsventil 11 und ein Druckminde- platte) 200 bis 400 mmvia an expansion valve 11 and a pressure reducing plate) 200 to 400 mm
rungsventil 17 einem großen Haupt-Kopfstück 10 zu- (durchschnitlich 300 mm)control valve 17 to a large main head piece 10 (average 300 mm)
geführt. Zur Durchführung des Abschreckvorganges 55 Breite des Austrittsschlitzes derguided. To carry out the quenching process 55 width of the exit slot
wird ein Umschaltventil 9 betätigt, um die Druckluft Sprünebeldüse 1 mma switching valve 9 is actuated to the compressed air spray nozzle 1 mm
unmittelbar um ein Druckregelelement 8 angeordne- Abzukühlendes Material Metallplattenmetal plates arranged directly around a pressure regulating element 8 material to be cooled
ten Kopfstücken 4 zuzuführen, während zur Durch- gemäß SM58 Q vonth head pieces 4 to be fed, while for the passage according to SM58 Q of
führung eines beschleunigten Abkühlens das Um- 30-2000-10 000 mmAccelerated cooling is carried out by 30-2000-10 000 mm
schaltventil 9 geschaltet wird, um die Druckluft über 60 T „ftn,.„„a n, Q „,·>/„,:„switching valve 9 is switched to the compressed air over 60 T " ftn,. "" an , Q ", ·> / ",:"
, τ- . *; . o j ' T, . .. , Luitmense 7oy nWmin, τ-. *; . o j ' T,. .., Luitmense 7oy nWmin
das Druckregelelement 8 den Kopf stucken zuzufuh- „, A e · the pressure control element 8 stuck the head zuzuuh- ", A e ·
ren. Wenn es im Fall des Abschreckens notwendig Wassermenge 4,5 t/nunren. If it is necessary in the case of quenching water quantity 4.5 t / now
ist, den Luftdurchlaß der Kopfstücke zu verstellen, Abkühlzeit 90 Sekundenis to adjust the air passage of the head pieces, cooling time 90 seconds
kann ein zweites Regulierelement parallel zumcan have a second regulating element parallel to the
Druckregelelernent 8 eingesetzt werden. Die Druck- 65 Die folgende Aufstellung zeigt die vorteilhafte er-Pressure control element 8 can be used. The printing 65 The following list shows the advantageous
luft wird aus den Kopfstücken 4 jeweils durch Ver- finderischc Leistung des Verfahrens im Vergleich mitair is generated from the head pieces 4 by comparing the method with
bindungsrohre 5 in quergerichtete Sprühdüsen 3 ab- herkömmlichen Verfahren, ausgedrückt in Zug- bzw.connecting pipes 5 in transversely directed spray nozzles 3 - conventional methods, expressed in pulling resp.
gegeben, welche über ihre Länge in eine Vielzahl von Bruchfestigkeitswerten des abgeschreckten Materials.given which along their length in a variety of breaking strength values of the quenched material.
bzw. Bruchfestigkeit
kg/mm*train
or breaking strength
kg / mm *
Abschrecken durch Druck ..
Erfindungsgemäßes
Abschrecken Quenching by rolling ..
Pressure quenching ..
According to the invention
Scare off
88,6 bis 114,4
137,4 bis 141,0136.0 to 139.4
88.6 to 114.4
137.4 to 141.0
Diese Aufstellung zeigt die ausgezeichnete Abschreckwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Außerdem bestehen die folgenden Vorteile:This list shows the excellent quenching effect of the process according to the invention. It also has the following advantages:
1. Einsparung von Einbaukosten. Es ist nicht notwendig, einen Vorratsbehälter, eine Pumpe und einen Kühlturm einzubauen, wie es bei der herkömmlichen Abkühleinrichtung der Fall ist. Es ist lediglich ein kleiner Luftkompressor und ein Luft-Zwischenbehälter notwendig. ao 1. Saving of installation costs. It is not necessary to install a storage tank, a pump and a cooling tower as in the conventional cooling equipment. All that is required is a small air compressor and an intermediate air tank. ao
2. Verbesserung der Kühlfähigkeit. Wie der graphischen Darstellung gemäß F i g. 3 zu entnehmen ist, offenbart die Erfindung eine höhere Abkühlgeschwindigkeit als die herkömmlichen Druck- bzw. Walzabschreckverfahren, wodurch »5 die Abschreckfähigkeit verbessert wird. Die Kurven gemäß F i g. 3 zeigen das Resultat von an Stahlblech von 30 mm Dicke vorgenommenen Prüfungen.2. Improvement of the cooling ability. As the graphic representation according to FIG. 3 can be found the invention discloses a higher cooling rate than the conventional one Pressure or roll quenching process, which improves the quenching ability. the Curves according to FIG. 3 show the result of measurements made on steel sheet 30 mm thick Exams.
3. Großer Anwendungsbereich. Da ein großer Bereich für die Abkühlgeschwindigkeit erzielbar ist, ist es auch möglich ein beschleunigtes Abkühlen nach der Normalisierbehandlung durchzuführen und auf diese Weise Einbaukosten zu sparen.3. Large scope. Since a large range can be achieved for the cooling rate it is also possible to carry out accelerated cooling after the normalization treatment and in this way to save installation costs.
4. Gleichmäßige Abkühlung. Da das Abkühlmedium ein aus einem Gemisch feiner Teilchen von Wasser und Luft bestehender Nebel ist, verbleibt dieser nicht auf der Oberfläche des abzukühlenden Materials, wodurch eine gleichmäßige Abkühlung mit minimaler Spannung und Deformierung gewährleistet ist. Außerdem ist es möglich, Metallrohlinge komplizierten Aufbaus zu kühlen.4. Even cooling. Because the cooling medium is a mixture of fine particles If there is a mist of water and air, it does not remain on the surface of the object to be cooled Material, which ensures even cooling with minimal tension and deformation. Besides, it is possible to cool metal blanks of complex construction.
Die neuartige Abkühlvorrichtung kann als Einrichtung zum Abschrecken oder beschleunigten Abkühlen in Verbindung mit einem Stahlofen, als unmittelbar parallel angeordnete Abschreckeinrichtung oder an Stelle einer unmittelbar einer Warmwalzstraße zugeordneten Sprühkühleinrichtung verwendet werden.The novel cooling device can be used as a device for quenching or accelerated cooling in connection with a steel furnace, as a quenching device arranged directly in parallel or used instead of a spray cooling device assigned directly to a hot rolling mill will.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2165049A1 (en) | 1972-07-13 |
| GB1336490A (en) | 1973-11-07 |
| FR2120966A5 (en) | 1972-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BHV | Refusal |