DE2358852A1 - Abkuehlverfahren fuer erhitztes stahlgut - Google Patents

Description

923Ϊ - 73 Dr*G/fcu 9231 - 73

P- 52o8 - 91
Filing date; .
June 8, 1973

Nippon Eokan Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Abkühlverfahren für erhitztes Stahlgut

Me vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur aktiven Abkühlung von erhitztem Stahlgut und insbesondere um ein Abkühl verfähr en, bei dem nach der Abkühlung nur eine geringe Verformung des Stahlgutes vorhanden ist., - '.. ■"■_.." ,"-■" ■-■" ■-.■"■- ";-■■ ■ '.- - -' ■ .;■ '. .."-. ■■ -.

Wenn erhitztes Stahlgut, beispielsweise Walzblöcke,Barren, Stränge jVorblöcke,Brammen,Platten oder Stahlgut mit großer Länge abgekühlt wird, tritt dann keine Verformung auf, wenn die Abkühlung des Stahlgutes als Ganzes gleichförmig durchgeführt wird. Eine derartige gleichförmige Abkühlung ist bei der praktischen Durchführung kaum möglich. Dementsprechend treten auch große Verformungen auf.

Selbstverständlich braucht nicht erwähnt zu werden, daß die Trägereinrichtungen, auf denen das erhitzte Stahlgut liegt, beispielsweise die im Kühlbett angebrachten Gleitschienen« diese Verformung verursachen. Es ist nämlich ausserst schwierig den Teil, der mit der. Gleitschiene in Berührung ist,-wodurch die lokale Temperatur des Berührungsteils höher wird als die Temperatur anderer.Teilbereicheψ abzukühlen, wodurch seinerseits eine plastische Verformung auftritt, die auf

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ungleichmässige Wärme spannungen zurückzuführen ist.

Eine derartige Verformung "bringt natürlich verschiedene Schwierigkeiten bei dem Verarbeitungsverfahren nach dem Kühl Vorgang mitsich, sodaß viele Anregungen gemacht wurden, diese besonderen Schwierigkeiten zu überwinden. Als Beispiel· - für derartige Vorschläge ist ein Verfahren zu nennen, bei dem das erhitzte Stahlgut schrittweise abgekühlt wird, wobei eine Fahrzeugs chi ene mit einer schmäleren Gleitschiene oder ein Rollgang benutzt wurde. Derartige Vorschläge sind bei der Ausführung ausnahmslos teuer und sind dennoch wenig wirkungsvoll. Daheijiiüssen viele Schwierigkeiten bei dem aktiven Kühlverfahren für erhitztes Stahlgut aus dem Wege geräumt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Schwierigkeiten zu überwinden und ein Verfahren zur Abkühlung erhitzten Stahlgutes zu schaffen, bei dem nur eine geringe Verformung des Stahlgutes auftritt. Darüberhinaus soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich sein, ohne Schwierigkeiten einen fortlaufenden Arbeitsprozeß ablaufen zu lassen.

Bei einem Verfahren zur aktiven Kühlung von erhitztem Stahlgut werden diese Aufgaben erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß das Gut zunächst in η-Zonen in Längsrichtung mehrteilig aufgeteilt wird, und daß diese Zonen einzeln abgekühlt werden, und das Gut schließlich als Ganzes abgekühlt wird.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Anhand der Zeichnungen wird die: Erfindung-*, sowie deren. Vorteile beispielsweise näher erläutert."-'"Ea zeigen:

Figur Ά eine Beziehung zwischen der Größe der plastischen Verformung eines erhitzten Stahlgutes und die dadurch auftretende Verkrümmung, .

Figur 2 einen grundsätzlichen Kühlschritt, bei dem ein -.erlii^ist!eä"^:'j^t/ahi^gut mehrteilig in zwei ZonenTin Längsrichtung aufgötiilt iet,

Figur j A ein typisches Abkühlsystem-.mit mehrteiliger Aufteilung ιbei denen besonders ausgebildete Gieitschiaien verwendest werden,

Figur 3 B ein weiteres typisches Abkühlsystem mit mehrteiliger Aufteilung, bei dem gebräuchliche Förderketten benutzt /werden·

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, daß das Ausmaß der plastischen Verformung H eines erhitzten Stahlgutes , das abgekühlt wird, dem Quadrat der Länge L des Stahlgutes proportional ist. Diese Tatsache wurde durch zahlreiche Experimente bestätigt, die auf dem Gebiet der plastischen Verformung durchgeführt wurden. Diese plastische Verformung wird durchungleichmässige thermische Wärme spannungen verursacht, die durch die unterschiedlichenEühlwirküngen auf der Ober- und auf der Unterseite des Stahlgutes hervorgerufen wird. Das dabei gewonnene Ergebnis sagt zusammengefasst aus, daß die Verformung mit kleineren Längen des Stahlgutes ebenfalls kleiner wird. Figur 1 stelltden zuvor genannten Zusammenhang bildlich dar. Dabei bedeuten:

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6 : Das Maß für die plastische Verformung , die "bei hoher Temperatur auftritt

R : Krümmungsradius

L : Länge der Werkstückes

2AR: Dicke des Werkstückes

Aus dem geometrischen Zusammenhang erhält man dann die folgenden Beziehungen, wie leicht einzusehen ist:

₌ R + & R β ₌ L_c &L AR

R R L R

Der Betrag der Verformung H, der dabei auftritt, ist daher:

H = R ( 1 - cos 9 / 2)

» -sr- ( 1 - cos ^ίε _ ΔΈ. ρ 2 2 L

⁸ iTi" " "T~ ^η

Wenn das erhitzte Stahlgut mit der Länge L daher in n-Zonen bezüglich der Längsrichtung unterteilt worden ist, und wenn diese auf diese Weise unterteilten Zonen einzeln abgekühlt werden, wird die dabei auftretende Verformung natürlich sehr viel kleiner sein. In diesem Falle wird die Abnahme umso größer sein ge größer die Zahl η ist. In Fig. 2 ist

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ein Verfahren zur individuellen Abkühlung des in zwei Zonen aufgeteilten Stahlbandes dargestellt. Dieses Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. i15727/?o als gründlegendes Kühlsystem beschrieben, nämlich als ein Verfahren zur einzelnen Abkühlung der Zonen n,* und n«, um eine geringere Verformung zu ermöglichen.

Dieses Verfahrenweist mef*hrere Verfährensschritte auf. Zunächst wird ein erhitztes Stahlgut auf die Gleitschienen gelegt (Sehritt a ), danach wird die Zone η ^ abgekühlt ( Schritt b ) und daraufhin wird das Gleiche mit der Zone i^ durchgeführt.( Schritt c). Nötigenfalls wird das Material : schließlich noch als Ganzes gekühlt. Dieses Abkühlsystem zeigt eine geringe Verformung des genannten Materials, wie dies in Schritt 2 d dargestellt ist.

Die praktische Durchführung des Verfahrens zeigte jedoch,daß die- Aufteilung des erhitzten Stahlgutes in lediglich zwei Zonen nach Art des in der zuvor genannten Patentanmeldung beschriebenen Verfahrens im praktischen Betrieb nicht ausreichend war, da das Stahlgut bezüglich seiner Länge immer größere Ausmaße annahm. Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindung vor, dam erhitzte Stahigut in η - Zonen mehrteilig aufzuteilen. Eine derartige Biehrteilige Auf teilung in η - Zonen wirdvorizugsweise :sq au Trägereinrichtungen, auf denen das erhitzte Stahlgut gela<gert ist, dabei berücksichtigt werden, Fig. 3 zeigt ein derartiges Beispiel. 3Fig. 3 A zeigt ein Abkühl sy st em für das Stahlgut, bei dem Gleitschienen-Träger verwendet werden, während Fig. 3 B Trägereinrichtungen nach Art einer Eettenförderung zeigt.

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Wie bereits zuvor beschrieben wurde,wird in Fig. 3 A , \.':.l das erhitzte Stahlgut ( 1 ) durch die Gleit schienen ( 2,3 »4-) in vier Zonen n,. bis n^, aufgeteilt. Bei dieser Art eines Abkühl systems wird das Stahlgut 1 auf die Gleitschisien 2,3 lind 4 in einem ersten Verfahrengschritt a aufgelegt und dann werden an den Stellen, an denen das Stahlgut mit den Gleitschienen in Verbindung steht, von der Unterseite oder von der Ober- und Unterseite mit Wasser oder mit irgendeinem anderen Kühlmittel in einem zweiten Verfahrens schritt b abgekühlt·

Zu diesem Zwecke sollte als Gleitschimenteil ein U -Stahl-Träger oder eine Gleitschiene gewählt werden, in deren Mitte eine Hohlrinne oder Entsprechendes gebildet ist. Dadurch wird an den Stellen, an denen das Stahlgut mit der Gleitschiene in Berührung kommt, ein Loch und ein Zwischenraum zwischen Stahlgut und Schiene gebildet. Die Abkühlung des Stahlgutes wird zunächst an der Unterseite, die dem Loch gegenüberliegt, dadurch vorgenommen, daß ein Kühlmittel durch dieses Loch gesprüht wird. Eine derartige örtlich begrenzte Abkühlung führt zu kalten Stellen 21,31, und 41. Die dadurch erzeugten schmalen abgekühlten Streifen werden am Stahlgut in transversaler Sichtung gebildet. In der D(D-OS 2313 .19© wurde eine derartige Einrichtung mit Gleitschienen vorgeschlagen und beschrieben. In einem weiteren Schritt c wird das Stahlband dann als Ganzes abgekühlt. Nach Abschluß dee lühlvorganges zeigt das Stahlgut 1 in Schritt d gering« Ve*£ormung, d.h. KrümmungeiyBteilen bei der nachfolgenden Veiterbearbeitung keine Schwierigkeiten dar. Hierbei ist es bei der praktischen Durchführung vorteilhaft, sowohl die dem Loch zugewandte Unterseite als auch die dem Loch gegenüberliegende Oberseite des Stahlgutes gleichzeitig abzukühlen.

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Die Fig. 3 B zeigt ein Kühlsystem nach Art einer Kettenförderung, "bei der das Stahlgut T auf Ketten 5» 6 und 7 gelagert ist und durch die zu Kühlzwecken angebrachten Sprüh-'düsen 8 und 9 in drei Zonen n. bis iw aufgeteilt wird. Wie dies auch bei dem zuvor beschriebenen Gleitschienen-Verfahren der Fall ist, wird das erhitzte Stahlgut1 auf Ketten 5,6 und 7 aufgelegt ( Schritt a ) und durch die angebrachten Sprühdüsen 8 und 9 in drei Zonen n,, bis n^ aufgeteilt. Das bedeutet, daß das Stahlgut 1 zunächst auf der Unterseite, die den Düsen zugewandt ist, durch Besprühen mit irgendeinem Kühlmittel abgeMihlt wird ( Schritt b ). Bei der praktischen Durchführung ist es in diesem Falle vorteilhaft, sowohl die der Düse gegenüberliegende Oberseite als auch die Unterseite gleichzeitig zu kühlen. Die dadurch erzeugten kalten Stellen 81 und 91 verlaufen in transversaler Richtung zum Stahlgut und bilden einen schmalen abgekühlten Streifen. Nach diesem Verfalirensschritt wird das Gut als Ganzes abgekühlt ( Schritt c ). Das auf diese Weise abgekühlte Gut zeigt hur geringe Verformung ( Sehritt d ).

Auf diese Weise ist es möglieh, einen abgekühlten schmalen Streifen zu erhalten, der aus kalten Stellen in transversaler Richtung durch das — - Abkühlverfahren in Bezug auf die Längsrichtung des erhitzten Stahlgutes gebildet wird. Danach· wird das Stahlgut als Ganzes abgekühlt. Es ist möglich, daß bei Ausführung des Verfahrens ungleichmässige Wärme spannen gen im erhitzten Stahlgut bei dem wirksamen Kühlsehrittvermieden werden. Es muß nicht · extra gesägt werden, daß auch andere Abkühlsysteme mit mehrteiliger Aufteilung möglich sind, als dies in den Fig. 3 A und 3 B dargestellt ist. Beispielsweise schlägt die bereits genannte japanische Patentanmeldung 115727/70 ein. zweiteiliges Kühlsystem vor, wie dies in Fig.2 dargestellt ist. Dieses Kuhlsystem kann dadurch abgewandelt werden, daß eine mehrteilige Aufteilung des Stahlgutes in

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— Zonen vorgenommen wird, je nach der Länge des Stahlgutes, anstatt das Stahlgut nur in zwei Sektionen aufzuteilen. In diesem Falle werden die ungleichmässigen warmespannungen aufgrund der in geeigneter Weise angeordneten Gleitschienen sehr klein gehalten und man erhält dieselbe Wirkung, wie dies in den Fig. 3 A und 5 B dargestellt ist. Selbstverständlich werden die mehrteiligen Zonen, wie bereits beschrieben, zunächst einzeln und dann schließlich als Ganzes abgekühlt.

Ein derartiges mehrteiliges Kühlverfahren ist als wirksames Kühlverfahren für langes Stahlgut sehr wirkungsvoll, beispielsweise bei Walzblöcken,Barren,Strängen,Vorblöcken,Brammen oder Platten. Bei diesem Verfahren treten nur geringe Verformungen auf und dieses Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist wirkungsvoller und billiger als die gebräuchlichen Verfahren, wie das Verfahren einer schrittweisen Abkühlung oder die Verfahren, bei denen drehbare Auflagetische oder Fahrzeug schienen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin deshalb von Vorteil, weil die Steuerung des Kühlwassers für das erhitzte Stahlgut vergleichsweise leicht durchgeführt werden kann. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind darin zu sehen, daß die Produktionsausbeute aufgrund der Abnahme von verformten Stahlgut und verringerter Maßverluste verbessert wird und daß eine Arbeitsersparnis auftritt, die das fortlaufende Abkühlen erleichtert. Daher bietet die vorliegende Erfindung zum ersten Mal auf diesem Gebiet die wirksame Kühlung von erhitztem ßtahlgut ohne daß besondere Einrichtungen bereitgestellt werden müssen, und ohne daß Schwierigkeiten auftreten, die bis jetzt unvermeidlich waren.

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Claims (1)

1. Pat β η t a η s ρ r ü e he:

   1) Kühlverfahren für erhitztes Stahlgut, zur Verringerung der plastischen Verformung, d ad u r eh. ge k e η: η"'- ζ e i c h η e t, daß das Gut zunäclist, in η-Zonen in Längsrichtung mehrteilig aufgeteilt wird, und daß diese Zonen einzeln abgekühlt werden, und das Gut schließlich als Ganzes abgekühlt wird.

   2) Abkühlyerfahren nach Anspruch 1, da d u r c h ge k ennz e i c h η et, daß die mehrteilige Aufteilung des Gutes (.1 ) in η - Zonen durch entsprechend angeordnete GlAitschienen (2,3, 4- ) durchgeführt wird, wobei die Gleitschienen ( 2,3j ^- ) aus einem U - förmigen Material bestehen oder in der Mitte Aushöhlungen aufweisen, und daß die erste Kühlzöne die Unterseite des abzukühlenden Gutes ist, die dem U-Teil oder der Aushöhlung zugewandt ist.

   3) Abkühl verfahr en nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die mehrteilige Aufteilung des abzukühlenden Gutes ( Ϊ) in n--Zonen durch die entsprechend angeordneten Sprühdüsen ( 8,9 ) durchgeführt wird, und daß die erste Kühlzone die Unterseite des abzukühlenden Materials.C-T) ist, die der Düse (8,9) zugewandt ist*

   Λ) Eühlverfahren nach Anspruch 2, da du rc hg e k en η ζ eich η e t, daß die dem U-Teil oder der Aushöhlung zugewandte Unterseite zunächst durch Besprühen mit einem Kühlmittel durch das Loch abgekühlt wird, das zwischen dem abzukühlendenGut ( 1 ) und der Gleitschiene ( 2,3,4- ) gebildet wird,um abgekühlte schmale Streifen in transversaler Richtung des'abzukühlenden Gutes ( 1 ) zu erhalten.

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   -Ιοί?) Abkühl verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß zunächst die der Düse ( 8,9) zugewandte Unterseite durch Besprühen mit einem Kühlmittel durch die Düse ( 8,9 ) abgeküht wird, um einen abgekühlten schmalen Streifen in transversaler Richtung des abzukühlenden Materials ( 1 ) zu erhalten.

   6) Abkühlverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Loch zugewandte
   Unterseite und die vom Loch abgewandte Oberseite gleichzeitig abgekühlt wird.

   7) Abkühlverfahren nach Anspruch 1, dadurch geke nnzeichnet , daß die der Sprühdüse ( 8,9) zugewandte Unterseite und die von der Sprühdüse ( 8,9 ) abgewandte Oberseite gleichzeitig abgekühlt wird.

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