DE2313190A1 - Kuehlbett zum abkuehlen eines stahlmaterials ohne verformung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Eühlbett zum Abkühlen eines Stahlmaterials ohne Verformung, das insbesondere eine brauchbare Abkühlungswirkung für den Stahl liefert, ohne daß ein Verziehen · des Stahls auftritt.

Zur Abkühlung Ton erhitzten Stahlmaterialien sind bereits Abkühlsysteme vorgeschlagen worden, wie beispielsweise das Schlittenkühlbett, Rollenkühlbett, der Wasserkühlungskessel oder die.Lagerkühlung. Unter diesen ist das Rollenkühlbett zum Abkühlen von Stählen ohne jede Verformung ideal, jedoch ist dieses System insofern schlecht geeignet als die Abkühlungsdauer einige 10 Minuten beträgt JJie Veiwendung eires Yfasserkühlungskessels kann die Eühldauer verkürzen, wobei es jedoch zur Vermeidung einer

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Verformung notwendig ist, das Stahlteil im Kühlwasserkessel zu drehen oder im Palle eines Bleches senkrecht im Kessel zu halten, so daß eine umfangreiche Torrichtung und ein komplizierter-Arbeitsablauf erforderlich sind. Weiterhin ist das abzukühlende Stahlmaterial selbst in seiner Größe beschränkt. Pur die Lagerkühlung ist ein genügender Platz·notwendig, wobei dieses System eine ausreichend große Anzahl von Verfahr ens.schrit ten beim laufenden Betrieb erfordert. Unter diesen Umständen wird im allgemeinen im großen Umfang das Schlittenkühlbett verwandt. Bei diesem Schlittenkühlbett wird der auf dem Schlitten angeordnete Stahl abgekühlt. In. diesem Pail wird die Verformung des Stahlmaterials dadurch verhindert, daß eine solche Abkühlungsgeschwindigkeit gewählt wird, daß der Temperaturunterschied zwischen der den Schlitten berührenden Stahlfläche und der den Sehlitten nicht berührenden Stahlfläche so klein wie möglich, gehalten wird, oder daß die Breite des Schlittens kleiner gemacht' wird, um die Berührungsfläche eines Schlittens mit dem Stahl zu verringern, damit der Temperaturunterschied zur den Schlitten nicht berührenden JPläche herabgesetzt wird, oder daß die Abkühlung mit Unterbrechungen erfolgt, um infolge des Wärmeaustausches mit der -Atmosphärenluft eine einheitliche Abkühlungswirkung hervorzurufen. Ein langsame Abkühlungsgeschwindigkeit dehnt jedoch die Abkühlungsdauer und vergrößert notwendigerweise den Plächenbereich. des Kühlbettes,und eine Verringerung der Breite des Schlittens vermindert seine mechanische Festigkeit und macht es dem Schlitten unmöglich, Stahlmaterialien mit einem großen Gewicht abzukühlen. Auch wenn die Verringerung des Zwischenraumes für ein schweres Gewicht sich bewähren würde, verringert sie die Verziehfestigkeit des einzelnen Schlittens beträchtlich, was Probleme bezüglich äes Betriebes aufwirft. Weiterhin erfordert die mit Unterbrechungen durchgeführte Abkühlung eine Luftabkühlungszone oder Dreheinrichtungen zum Erweitern des Flächenbereiches des Kühlbettes und nimmt ziemlich viel Zeit in Anspruch.

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Im Hinblick auf diese Mangel ist es die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein wirkungsvolles Kühlbett mit Hilfe einer einfachen Einrichtung zu entwickeln, das keine Verformung des Stahlmaterials mit sich bringt. Das erfindungsgemäße Kühlbett ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte eines Schlittens ein konkav geformter Bereich ausgebildet ist und im inneren Hohlraum eine Kühleinrichtung angeordnet ist. Mit dem erficdungsgemäßen Kühlbett kann ein Stahlmaterial, beispielsweise ein Stahlknüppel oder ähnliches, ohne jede Verformung des Materials abgekühlt werden.

Im folgenden werden beispieIsweise,bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine leilschnittansicht eines herkömmlichen Schlittens.

Fig. 2 bis 4 sind Ansichten von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlbetts, wobei Pig. 2 den Pail, daß in den inneren Hohlraum eine Sprühdüse eingefügt ist, Pig. 3 den Pail,der einer Düse für einen aus luft und Flüssigkeit gemischten Zweiphasenstrom entspricht, und Pig. 4 den Pail darstellt, der ebenfalls einer Düse für einen Zweiphasenstrom entspricht, wobei diese Düse eine Anzahl kleiner Bohrungen oder Schlitze aufweist.

Fig. 5 bis 8 stellen Diagramme dar, die die Änderung der Temperatur des Stahlmaterials zeigen, wenn die Kühlwirkung auf die den Schlitten berührende Fläche durch das erfindungsgemäße Kühlbett und die bekannten Einrichtungen hervorgerufen wird, wobei Fig. 5 den Fall der Verwendung der bekannten Einrichtung, Fig. den Fall der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 7 den Fall einer auf der Berührungsfläche des Schlittens hervorgerufenen Tor- .

kühlung und Fig. 8 ebenfalls den Fall der Vorkühlung der Berührungsfläche des Schlittens und einen anderen Fall darstellen, der zeigt, daß die Abkühlungskurven der Schlittenberührungsfläche die anderen Abkühlungskurven der anderen Fläche nicht schneiden.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus führung sf or m

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des erfindungsgemäßen Schlittens. ;

Pig. 10 zeigt in einem Diagramm die Abkühlungskurven eines Stahlblocks bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbettes.

In der Zeichnung sind das Stahlmaterial mit 1, ein Schlitten mit 2, Sprühdüsen mit 3 und 4, -Gasversorgungsrohre mit 5 und 8 und Flüssigkeitsversorgungsröhre mit 6 und 7 bezeichnet. In den Diagrammen bezeichnen((1))die Oberfläche des zu kühlenden Stahles, ((I '))die Unterfläche dieses Stahles, ((2)) seinen mittleren Bereich, ((3)) und ((3¹)) die den Schlitten berührenden Flächen bei dem erfindungsgemäßen Kühlbett und ((4)) die Luftkühlungskurven.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühlbett wird eine Kühlwirkung im konkav geformten Innenhohlraum 9 des Schlittens 2 hervorgerufen, der mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet ist und das Stahlblech 1 trägt. Als eine solche Kühleinrichtung sind die in Fig. 2 dargestellte Sprühdüse, eine Düse für einen aus einer Flüssigkeit und einem Gas gemischten Zweiphasenstrom, wobei das Gasversorgungsrohr 5 und das Flüssigkeitsversorgungsrohr 6, wie in Fig. 3 dargestellt, parallel angeordnet sind, oder eine Düse geeignet, die im Innenhohlraum 9 viele kleine Bohrungen oder Schlitze am Düsenteil 10 aufweist, der mit einem Wasserstrahlrohr 7 am Flüssigkeitsversorgungsrohr 8 versehen ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Damit wird der Mittelwert der Blechoberflächentemperatur nahezu gleich der !Temperatur der den Schlitten berührenden Fläche und der den Schlitten nicht berührenden Fläche.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit kann mit einer halbfestgelegten oder automatischen, die Temperatur messenden Steuereinrichtung eingestellt werden. Es ist vorteilhaft, ein solches Thermometer zu verwenden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die in Fig. 3 dargestellte Zweiphasenstrom-Sprüheinrichtung ist für

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eine frei wählbare Abkühlungsgeschwindigkeit von einer großen Abkühlungsgeschwindigkeit mit einer geringen V/assermenge bis zur Iiuftkühlungsgeschwindigkeit bevorzugt. Zur Abkühlung der den Schlitten berührenden Fläche und der anderen Fläche mit der gleichen Abkühlungsgeschwindigkeit ist es erforderlich, das Verhältnis der Flüs s ig ke its menge zur Gasmenge und/oder zum Gasdruck einzustellen. In den Fig. 5 bis 8 sind die entsprechenden Abkühlungskurven dargestellt. Fig. 5 zeigt die Verhältnis se", wie sie bei dem bekannten Kühlbett auftreten, das keine Abkühlungswirkung auf der den Schlitten berührenden Fläche hervorruft. Die Kurven ((1).) und ((1¹)) stellen die Änderung der Temperatur auf der Ober- und Unterflache des Bleches gegenüber der Zeit, die Kurve ((2)) die Änderung der Temperatur im mittleren Bereich des Bleches und die Kurve ((3)) die der den Schlitten berührenden Fläche dar. Die Kurve ((1)) und ((1¹)) sinkt schnell ab, während die Kurven ((2)) und ((3)) eine sehr gebremste Abkühlung zeigen, wobei das Verziehen des Bleches aus der Streuung der Kurve((3)) für die den Schlitten berührenden Fläche entnommen wird. Andererseits zeigt Fig. 6, daß die den Schlitten berührende Fläche ebenfalls abgekühlt wird, wobei ((4)) den Fall darstellt, daß der Schlitten luftgekühlt wird. Auch in diesem Falle steht die den Schlitten berührende Fläche unter einer geringeren Spannung, da die Abkühlung der den Schlitten berührenden Fläche nicht die Kühlwirkung erreicht, die durch die Kurve ((1)), (O¹)) dargestellt wird, wie es die Kurve ((3)) tut. Obwohl gegenüber dem in Fig. 5 dargestellten Fall eine Verbesserung erreicht ist, ist immer noch ein Verziehen zu bemerken. Daher ist als Abkühlungskurve die Kurve((3^!)) bevorzugt, die noch effektiver als die Kurve ((1)), ((1¹)) ist. Fig. 7 stellt den Fall einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung dar, bei der die Berührungsfläche des Schlittens der anderen Fläche abgekühlt wird. Wenn die mit einem Stahlmaterial hoher Temperatur in Berührung stehende Schlitten. fläche punktweise abgekühlt wird, treten dementsprechend

punktweise Spannungen auf. Da der größte Teil des gesaraten Stahl-

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materials sich jedoch, auf einer höheren Temperatur als die „Berührungsfläche des Schlittens befinde^wird die Spannung " gelösir, _ and ■' /da nur ein kleiner QJeil der erzeugten Spannung zurückbleibt, ist eine solche Spannung nicht so groß, um den gesamten Körper zu verziehen, so daß damit- eine vorteilhafte Abkühlung erreicht wird. Es hat sich bestätigt, daß dann, wenn der Schnittpunkt A zwischen der Abkühlungskurve((3)) der Berührungsfläche des Schlittensund der Abkühlungskurve ((1)')j((1')) der anderen Fläche unter 45O°G liegt, ein Verziehen vollständig vermieden wird. Wann in diesem Fall die Berührungsfläche des Soblit-. tens weiter abgekühlt wird, so daß - wie' es in Fig. 8 dargestellt ist - die Abkühlungskurve ((5)) die Abkühlungskurve ((1)) ((1·)) nicht schneidet, kann eine stabile Abkühlung ohne ein Verziehen erzielt werden. .

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Ein Stahlblock mit einer Dicke von 180 mm, einer Breite von 220 mm und einer Länge von 3800 mm der an der Oberfläche auf 925*0 und im mittleren Bereich auf 1000 C erhitzt war, wurde auf dem in Pig. 9 dargestellten Schlitten angeordnet, dessen innerer Hohlraum eine Tiefe von etwa 60 mm aufwies und Kühlwasser mit 40 1/min.m wurde auf die Oberfläche und 80 l/min.πι auf die Unterfläche geleitet. Wenn Kühlwasser mit 140 1/min.m für 2 Min. in den inneren Hohlraum 9 durch die in Fig. 4 dargestellte Sprüheinrichtung gesprüht wurde, ergaben sich die in Fig. 10 dargestellten Abkühlungskurven an jedem Bereich des Stahlblocks, und die gesamte Außenfläche war innerhalb von 20 Hin. auf einer !Demperatur unterhalb 100⁰C.

Das Verziehen des so abgekühlten Stahlblockes wurde im Abstand von 500 mm (an beiden Enden 400 mm) mit dem Ergebnis gemessen, daß 0 bis 4 mm Verzug an jedem Bereich (an einem Ende und in

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der Mitte: O mm) aufgetreten war. Damit hat sich eine merkliche Verbesserung im Vergleich mit dem bekannten Kühlbett bestätigt, bei dem im Palle des Stahlblockes der Verzug 500 bis 600 mm beträgt. .

Beispiel 2

Es wurde ein Stahlmaterial mit einer Dicke von 181 mm, einer Breite von 218 mm und einer länge von 3850 mm bei einer Temperatur von 126O°C gewonnen und nach dem Abzundern, wie in Beispiel 1 beschrieben, abgekühlt. Der auf der Oberfläche festgestellte ■ Verzug war gering, so daß sich das Vorliegen einer sehr wirkungsvollen Abkühlung bestätigt hat.

Beispiel 5

Ein Stahlmaterial mit einer Dicke von 181 mm, einer Breite von 219 mm und einer länge von 3830 mm wurde mit einer Temperatur von 126O°C gewonnen und auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1, mit Wasser in einer Menge von 40 l/min.m auf die Oberfläche und 68 1/min.m auf die TJnterfläche abgekühlt. Der Verzug betrug, wie oben erwähnt, 0 bis 4 mm, was bestätigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Kühlbett eine wirkungsvolle Abkühlung möglich ist. Obwohl bei diesem Beispiel die Menge des Kühlwassers für die Unterfläche kleiner war, als es bei den bekannten Einrichtungen der' Pail ist, wurde das vorteilhafte Kühlergebnis erzielt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kühlbettes ist es möglich, das Blech in einer kurzen Zeit vollständig abzukühlen, -da es nicht verformt wird. Dadurch wird die nachfolgende Behandlung leicht gemacht und die Produktion im Zusammenhang mit der kürzeren Abkühldauer beträchtlich erhöht. Weiterhin kann die Wassermenge verringert werden, und es ist nicht notwendig, eine Kühlzone und Dreheinriehtungen vorzusehen, und das gewünschte Ziel wird mit einem kleinen Abkühllagerraum erreicht. Damit zeigt das erfindungsgemäße Kühlbett Wirkungen, die von hohem praktischen und industriellen Wert sind.

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Claims (2)

-β-- · 23131 Patentansprüc he

1. Kühlbett zum Kühlen von Stahlmaterial ohne Verformung des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte eines Schlittens, auf dem das Stahlmaterial angeordnet ist, ein konkav geformter innerer Hohlraum ausgebildet ist und in diesem, inneren Hohlraum eine Flüssigkeit skühleinr ichtung angeordnet ist.

2. Kühlbett nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium ein aus einer Flüssigkeit und einem Gas gemischter Zweiphasen-Sprühnebel ist.