DE2419345A1

DE2419345A1 - Verfahren zum kuehlen beim drahtwalzen

Info

Publication number: DE2419345A1
Application number: DE2419345A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wagner
Original assignee: Hamburger Stahlwerke GmbH
Current assignee: Hamburger Stahlwerke GmbH
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-10-30
Also published as: BE828170A; US3949585A; FR2267842B3; FR2267842A1; GB1502316A

Description

Hamburger Stahlwerke, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 21o5 Hamburg 95, Dradenaustrasse 35

Verfahren zum Kühlen beim Drahtwalzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen beim Drahtwalzen mit einem unmittelbar hinter einem Wälzenpaar angeordneten Kühlrohr für den gewalzten Draht, in das Kühlmittel entgegen der Laufrichtung des Drahtes unter Druck eingeführt und das aus der Einlaufmündung des Kühlrohrs austretende Kühlmittel zur Kühlung des Walzenpaares verwendet wird, wobei das Kühlrohr mit einem Kühlmitteleinlass an der walzenabgewandten Seite hiervon mit entgegen der Laufrichtung angeordneten Bohrungen für die Kühlmittelzufuhr versehen ist.

Ein derartiges,. Verfahren ist aus der DT-OS 1 6o2 172 bekannt,, wobei das Kühlrohr abgesehen von der Kühlung und Führung des

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Drahtes auch zur Kühlung der Walzen dienen soll. Aus diesem Grunde ist das Kühlrohr unmittelbar hinter den Walzen angeordnet und das aus ihm austretende Kühlwasser spritzt in das Kaliber hinein, um zu erreichen, daß die Kühlung des Kalibers genau an der Stelle einsetzt, wo die Erhitzung infolge des Walzprozesses beendet ist, um dann noch für die weitere Kühlung fast den gesamten Walzenumlauf zur Verfügung zu haben. Eine etwa durch die auf diese Weise vorgenommene Walzenkühlung auftretende erheblich verlängerte Kaliberstandzeit, die die Stillstände einer Drahtstraße infolge Kaliberwechsels erheblich reduziert, konnte jedoch mangels Einhaltung bestimmter, erst durch die vorliegende Erfindung offenbarter Merkmale nicht erhalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Arbeitsverfahren derart weiter zu entwickeln, daß eine wesentliche Erhöh-ung der Kaliberstandzeiten erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit einem Kühlmittel-

druck von mehr als 5 kp/cm gearbeitet wird und die Einlaufmündung des Kaliberrohrs einen Öffnungswinkel zum Walzenpaar hin von etwa 26 bis 3o aufweist.

Infolgedessen, daß das Kühlrohr unmittelbar am Austritt des Drahtes aus dem Kaliber angebracht wird,, wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht, daß das auf die Walze im Kaliber auftreffende Wasser eine so hohe Geschwindigkeit hat, daß die normalerweise entstehende Dampfschicht zerstört wird und eine sehr intensive Kühlwirkung mit Wärmeübergangs-

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zahlen von über 5ooo kcal/m h ⁰C erreicht wird. Durch diese starke Kühlung, die genau an der Stelle des Kalibers auftritt, an der der Draht gewalzt wird, ist es möglich, die üblicherweise bei der Walzung kurzfristig auftretende Erhitzung des Kaliberwerkstoffs auf hohe Temperaturen zu vermeiden. Üblicherweise ist die Walze an der Stelle, an der sie mit dem häufig über ca. 1ooo°C heißen Draht in Berührung kommt, nicht gekühlt. Das etwa von oberhalb der Walze angebrachten Sprühdüsen aufgesprühte Wasser hat an der Einlaufstelle des Drahtes praktisch keine Strömungsgeschwindigkeit und entwickelt deshalb an dieser Stelle nur eine vernachlässigbare Kühlwirkung. Der Walzenstoff kann sich infolgedessen an der Kontaktstelle mit dem heißen Draht kurzfristig auf sehr hohe Temperaturen erhitzen, wobei die Temperaturspitze zwar durch Wärmeleitung des Materials verhältnismäßig schnell abgebaut werden kann, diese Temperaturspitzen jedoch offenbar genügen, um den Werkstoff des Kalibers zu zerstören, wenn nicht in der erfindungsgemäß angegebenen Weise das Kühlmittel, etwa Druckwasser, aus der Düse mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Walzspalt hineingespritzt und die kurzfristige Aufheizung des Walzwerkstoffes an der Kontaktstelle verhindert oder stark vermindert wird.

Zweckmäßigerweise werden ferner die Bohrungen für den Ktihlmitteleinlass gleichmäßig am Umfang des Kühlrohrs verteilt undlinsbesondere mit kleinem Winkel zur Achse des Kühlrohrs angeordnet, wobei der Winkel insbesondere 5 bis 9° beträgt. Dies ist besonders zweckmäßig,um bei dem hohen

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Kühlmitteldruck ein Ausbrechen des Drahtes aufgrund des hohen Durchflusswiderstandes zu verhindern. Aus diesem Grunde ist es ferner zweckmäßig, wenn der innere Querschnitt des Kühlrohrs etwa 21 % größer als der des Walzguts ist. Das Kühlrohr weist vorzugsweise eine Länge von nicht mehr als 4oo mm auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Walζvorrichtung mit einem Düsenkühlrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt das in Figur. 1 dargestellte Düsenkühlrohr im Längsschnitt.

Figur 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A von Figur 2.

Die erfindungsgemäße Walzvorrichtung zum Walzen von Draht ist in Figur 1 schematisch durch das Walzenpaar 1o, 11 dargestellt, wobei kurz hinter dem Walzenspalt zwischen den beiden Walzen 1o und 11 ein Düsenkühlrohr 1 in Laufrichtung des Drahtes, die durch den Pfeil 12 bezeichnet ist, montiert ist.

Das Düsenkühlrohr 1 weist eine durchgehende Bohrung 7 auf, die in einer trichterförmigen Einlaufmündung 8 für den Draht mit einem öffnungswinkel von etwa 26 bis 3o° walzenseitig endet. An der walzenabgewandten Seite ist das Düsen-

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kühlrohr 1 durch ein Einlassgehäuse 4 für das Druckwasser geführt, wobei das Einlass gehäuse 4 mit einem Einlassstutzen 3 versehen ist. Innerhalb des Einlassgehäuses 4 weist das Düsenkühlrohr 1 einen Absatz 6 auf, von dem aus in Richtung der Walzen 1o, 11 Bohrungen 2 mit einem Winkel von 5 bis 9° zur Achse des Düsenkühlrohrs zu der mittleren Bohrung 7 des Düsenkühlrohrs 1 führen. Ein von dem Absatz 6 ausgehender, durch das Einlassgehäuse 4 austretender Stutzen 5 des Düsenkühlrohrs 1 ist entsprechend dem Winkel der Bohrungen 2 zur mittleren Bohrung 7 kegelstumpf förmig ausgebildet. Durch den Stutzen 5 tritt der gewalzte und gekühlte Draht aus.

Ausführungsbeispiel:

Ein entsprechend der Figur 2 ausgebildetes Düsenkühlrohr mit einer Länge von 4oo mm wurde hinter das letzte Gerüst der Fertigstaffel einer zweiadrigen kontinuierlichen Walzstraße in Bauart Schlömann in der in Figur 1 angegebenen Weise montiert. Der Abstand der Mündung des Düsenkühlrohrs von der Walzenmitte betrug 66 mm bei einem Walzendurchmesser von 285 mm. Das Düsenkühlrohr wurde mit Druckwasser von Io at beschickt. Auf der Straße wurde Draht der Qualität D 65 mit o,65 % C, o,25 % Si und o,53 % Mn von 5,5 mm 0 gewalzt. Die Austrittsgeschwindigkeit aus dem letzten Gerüst betrug 41 m/s. Die Austrittstemperatur betrug bei Abschalten der Kühlstrecke 114o C, bei Einschalten der Kühlstrecke wurde sie auf 1o8o C abgesenkt. Aufgrund dieser Abkühlung ergibt sich die ungewöhnlich hohe Wärmeübergangszahl im Düsenkühlrohr von 0(= 25 ooo kcal/h m , so daß für die Gesamtkühlung praktisch nur noch die Wärmeleitfähigkeit des Drahtes maßgeblich ist. Die Walze war eine übliche Hartgußwalze,

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die normalerweise beim Walzen der Qualität D 65 eine Lebensdauer von 9o t je Kaliber hat. Die Lebensdauer betrug bei Kühlung in der beschriebenen Weise 19o t pro Kaliber.

Bei ansonsten gleichen Bedingungen, jedoch bei einem Wasserdruck von 2 at ergab sich dagegen nur eine Lebensdauer von 11o t pro Kaliber. Ordnete man das Düsenkühlrohr in einer Entfernung von 15o mm von der Walzenmitte an, d.h. in einem etwa doppelt so großen Abstand zur Walzenmitte, und verwendete wiederum einen Wasserdruck von "Io at, so betrug die Lebensdauer ebenfalls nur 11o t pro Kaliber.

In der beschriebenen Anordnung wurde außerdem ein Rippentorstahl der Qualität IHa von 6 mm 0 bei einem Wasserdruck von 1o at gewalzt. Der Stahl enthielt o,38 % C, o,25 % Si und o,93 % Mn. Er verließ das letzte Gerüst in der Strasse mit 36 m/s und bei Ausschalten der Kühlstrecke mit 1o8o°C. Bei Einschalten der Kühlstrecke ging die Temperatur des austretenden Drahtes auf 1o3o C zurück. Trotz der Rippung, die eine Wasserkühlung wegen des auftretenden höhen Durchlaufwiderstandes stark erschwert, konnte der Draht störungsfrei gewalzt werden.

Die auftretenden ungewöhnlich hohen Wärmeübergangs zahlen, die weit über dem liegen, was bei Gleichstromkühlung des Drahtes zu erwarten ist, erklären sich durch die bei dieser Anordnung hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Draht und Kühlwasser. Die "Gegenstrom-Anordnung" stößt normalerweise auf das Problem des Ausbrechens des Drahtes bei hohem Druchflußwiderstand. Durch die exakte Führung des Drahtes, symmetrische und fast waagerechte Zuführung des

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Kühlmittels und die Einhaltung des Querschnittsverhältnisses zwischen der Bohrung 7 und Walzgut in der beschriebenen Anordnung konnte dieses Ausbruch-Problern gelöst werden. Auch ergibt sich hierdurch eine erhöhte Abkühlung des Drahtes.

Insbesondere wird die Oberfläche des Drahtes durch den hohen Druck des Kuhlmittels auf der relativ kurzen Kühlstrecke verhältnismäßig stark gekühlt, so daß die Beanspruchung eines nachfolgenden Walzenpaares eines weiteren Walzgerüsts geringer wird, der Draht aber trotzdem in seinem Inneren genügend Wärme für den nachfolgenden Walzvorgang aufweißt.

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Claims

Patentansprüche

1.!Verfahren zum Kühlen bei» Drahtwalzen mit einem unmittelbar hinter einem Walzenpaar angeordneten Kühlrohr für den gewalzten Draht, in das Kühlmittel entgegen der Laufrichtung des Drahtes unter Druck eingeführt und das aus der Einlaufmündung des Kühlrohrs austretende Kühlmittel zur Kühlung des Walzenpaares verwendet wird, wobei das

Kühlrohr^mjLt einem Kühlmittel-einlass an der walzenab-

gewandten/hiervon mit entgegen der Laufrichtung angeordneten Bohrungen für die Kühlmittelzufuhr versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Kühlmitteldruck von mehr als 5 kp/cm gearbeitet wird und die Einlaufmündung des Kühlrohrs einen öffnungswinkel zum Walzenpaar hin von etwa 26 bis 3o° aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadutrch gekennzeichnet, daß die Bohrungen für den Kühlmitteleinlass gleichmäßig am Umfing des Kühlrohrs verteilt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - daß die entgegen der Laufrichtung des Drahtes gerichte-

-' ten Bohrungen mit kleinem Winkel zur Achse des Kühlrohrs angebracht sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 5 bis 9° beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge-"

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kennzeichnet, daß der innere Querschnitt des Kühlrohrs etwa 21 I größer als der des Walzguts ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr eine Länge von nicht mehr als etwa 4oo mm aufweist.

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L e e r s β i t e

ORIGINAL INSPECTED