DE2426828B2

DE2426828B2 - Vorrichtung zum Kuhlen von Stangenmaterial

Info

Publication number: DE2426828B2
Application number: DE2426828A
Authority: DE
Inventors: Rudoph Edwin Beverwijk Cramer; Jacobus Anthonius Jozef Schagen Dekkers
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Current assignee: Estel Hoogovens BV
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-06-04
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DK139143C; FR2231441A1; SE7407329L; NL7307717A; NL156445B; DK139143B; NO742010L; GB1415280A; BE815880A; DK301074A; NO136373C; DE2426828C3; SE396089B; NO136373B; DE2426828A1; LU70229A1; FR2231441B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlstangenmaterial, das in Längsrichtung durch einen rohrförmigen mit Kühlwasser gefüllten Kühlbehälter geleitet wird, der an den Stirnseiten offen ist und der mit mindestens einer Speiseöffnung für das Kühlwasser, sowie mit mehreren nach unten weisenden Kühlwasserauslaßöffnungen versehen ist, bei der zur Verhinderung des Kühlwasseraustritles an der Stirnseite des Kühlbehälters, an der das Stangenmaterial diesen verläßt, mindestens eine entgegen der Laufrichtung des Stangenmaterials angeordnete Hochdruckdüse zurAusbildung eines Wasserstaus über die Gesamtbreite des rohrförmigen Kühlbehälters vorgesehen ist.

Aus der DE-OS 17 77 343 ist eine solche Vorrichtung zum Kühlen von Walzgut bekannt. Diese bekannte Vorrichtung dient dazu schnellaufenden Walzdraht /wischen dem letzten Walzgerüst und einem Drahthaspel /.u kühlen. Da sich dabei der Walzdraht unter einer gewissen Zugspannung befindet, so daß er nahezu keine seitlichen Bewegungen ausführt, reicht ein mit Kühlwas ser gefülltes Rohr mit geringem Durchmesser als Kühlbehälter aus. Das Kühlwasser wird fortlaufend an der stromaufwärtigen Seite der Kühlvorrichtung dem offenen finde des Kühlbehälters /.iigeführl.

Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie zum Kühlen von Stangenmatcrial, insbesondere von Stahlstangcnmatcrial nicht geeignet ist. Das von einer Schere abgeschnittene Stangenmatcrial bewegt sich auf dem Abfuhrrollgang ziemlich instabil, so daß ein Kühlbehälter benötigt wird, der genügend Raum für die Seitwärtsbewegung der Stange bietet. Eine Vergrößerung des Querschnittes des Kühlbehälters bei der bekannten Vorrichtung würde verlangen, daß an dem offenen Ende das Kühlwasser derart zugeführt wird, daß der Kühlbehälter über seine gesamte Querschnittsfläche mit Kühlwasser beaufschlagt wird, um ein Ausfließen des zugeführten Kühlwassers an dem stromaufwärtigen Ende zu verhindern. Infolgedessen wäre eine sehr große Durchsatzmenge an Kühlwasser erforderlich, so daß die Herstellungskosten des Walzgutes dadurch erhöht würden.

Aus der US-PS 12 11 277 ist eine Vorrichtung zum Kühlen bekannt, die ebenfalls zum Abkühlen von Walzdraht dient. Das über eine Rohrleitung der Kühlvorrichtung zugeführte Kühlwasser durchströmt diese und tritt am Ende der Kühlvorrichtung aus. Daraus ergibt sich in nachteiliger Weise, daß ein großer Verbrauch an Kühlwasser vorliegt. Diese bekannte Vorrichtung ist mechanisch recht aufwendig, da das Kühlwasser über Rohrleitungen einer ringförmigen Kammer zugeführt wird, aus der es durch eine Ringnut in den Kühlbehälter gelangt.

Aus der DE-OS 14 52 028 ist eine Kühlvorrichtung für lochgeschwindigkeitswalzanlagcn bekannt. Es handelt sich hierbei darum, die Arbcitswalzen und das Walzgut zu kühlen. Die Walzen und das Walzgut sind in einem oben offenen Behälter angeordnet, welcher einen

rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Kühlbehälter ist an seinen Enden durch jeweils ein Walzenpaar und nicht durch Wasservorhänge abgeschlossen. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind Düsen vorgesehen, die zum Abkühlen der Walzen und des Walzguts und nicht zum Erzeugen von Wasserstrahlen dienen, die einen Stau des sich in dem Behälter befindenden Kühlwassers bewirken.

Aus der Zeitschritt »Stahl u. Eisen« 78(1958), Nr. 20,2. Oktober, S. 1401 und 1402 ist bekannt, beim Abkühlen von Walzdraht am Auslaufende eines rohrförmigen Kühlbehälters eine ringförmige Düse vorzusehen, aus der ein Wasserstrahl mit zur Bewegungsrichtung des Walzdrahtes entgegengesetzter Richtung austritt, um Kühlwasser von der Oberfläche des Walzdrahtes abzustreifen. Auch am Einlaufende des rohrförmigen Kühlbehälters ist eine ringförmige Düse angeordnet, durch die dem Kühlbehälter Kühlwasser zugeführt wird. Die an den Enden des Kühlbehälters angeordneten ringförmigen Düsen dienen auch dazu, den dünnen Draht während seines Durchiaufes durch die Abschreck- und Führungsrohre zu stützen. Im Prinzip handelt es sich hierbei um eine Kühlvorrichtung, die ebenso aufgebaut ist, wie die aus der DE-OS 17 77 343 bekannte und die die gleichen Nachteile aufweist.

Durch die genannte Literaturstelle aus »Stahl u. Eisen« ist es auch bekannt, über eine selbsttätige Temperaturregelung und Temperatursteuerung die Kühlwasser-Versorgung einer ersten Kühlstufe mittels eines Ventils zu steuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine optimale Kühlleistung bei geringstmöglichem Kühlwasserverbrauch gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kühlbehälter einen rechteckigen, mit gegenüber dem Querschnitt des Stangenmaterials um Größenordnungen größeren Querschnitt aufweist, daß in dessen lotrechten Seitenwänden jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Speiseöffnungen für das Kühlwasser vorgesehen sind und daß an der Oberseite des Kühlbehälters sowohl die Hochdruckdüsen als auch, zur Ausbildung eines Wasserstaus am Einlaufende des Kühlbehälters über die Gesamtbreite des Kühlbehälters hinweg, mindestens eine weitere Hochdruckdüse angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung wird das sich in dem Kühlbehälter befindliche Kühlwasser sowohl an der Einlauf- als auch an der Auslaufseite des Behälters am Ausfließen durch die einen Kühlwasserstau erzeugenden Hochdruckwasserstrahlen gehindert. Um einen im wesentlichen konstanten Wasserstand innerhalb des Kühlbehälters aufrechtzuerhalten, ist es lediglich notwendig, daß von dem Stangenmaterial mitgenommene und das durch die einen Kühlwasserstau erzeugenden Wasserstrahlen hindurchgetretene Kühlwasser zu ersetzen. Infolgedessen ist es möglich, mit einem geringen Kühlwasserverbrauch auszukommen, da das Kühlwasser den Kühlbehälter in Laufrichtung des zu kühlenden Walzgutes nicht durchströmt.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung sind die in den beiden Seitenwänden vorgesehenen ^peis'/offnungcn ungefähr auf halber Höhe der beiden Scitenwändc einander gegenüberliegend angeordnet. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine hoiiogene Kühlung erreicht, insbesondere, wenn die Kiihiwasser/iifuhr oberhalb des größten Stnng'.-ndurchmessers im Kiihlbehältc erfolgt.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind im Kühlbehälterboden den einzelnen Hochdruckdüsen gegenüberliegend schlitzförmige, sich über die Gesamtbreite des Kühlbehälters erstreckende öffnungen zur Aufnahme des betreffenden Wasservorhanges vorgesehen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß das aus den Hochdruckdüsen ausströmende Kühlwasser durch die gegenüberliegenden öffnungen hindurchtreten kann, so daß ein »dichter« Wasservorhang erzeugt ίο wird.

Gute Arbeitsbedingungen werden gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß an jedem Ende des Kühlbehälters je zwei Hochdruckdüsen vorgesehen sind, und daß die beiden nahe des Einlaufendes angeordneten Hochdruckdüsen einen engeren gegenseitigen Abstand besitzen als die beiden in der Nähe des Auslaufendes des Kühlbehälters befindlichen Hochdruckdüsen. Sind schlitzförmige Auslaßöffnungen zwischen den beiden am Auslaufende des Kühlbehälters angeordneten Hochdruck, .iüsen i.n Kühlbehäiterboden vorgesehen, so erhäh man ar Auslaufende ein gutes Blockieren des sich in dem Kühlbehälter befindenden Kühlwassers.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die entgegen der Laufrichtung des Stangenmaterials gelegene Kante der schlitzförmigen Auslaßöffnungen rechtwinklig und die in Laufrichtung gelegene Kante abschrägt. Hierdurch wird verhindert, daß sich das durch den Kühlbehälter bewegende Stangjnmaterial an so den Auslaßöffnungen verhaken kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abfuhrij rollganges eines Stangen- ur.d Drahtwalzwerkes,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial,

Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gthaltc.en Schnitt längsder Linie IH-III der F i g. 2 und
ίο Fig.4 eine schematische Darstellung zur Veran- schaul.jhung der Arbeirsweise der Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial.

In Fig. 1 ist schematisch ein Abfuhnollgang eines

Stangen- und Drahtwalzwertes, dessen letztes Gerüst

4Ϊ bei 20 angedeutet ist, dargestellt. Unmittelbar hinter diesem Gerüst 20 befindet sich eine Kühlvorrichtung 40.

Der Kühlvorrichtung ist eine Schere 77 zum Verkürzen des Walzgutes auf Abschnitte der erwünschten Länge nachgeschaltet. Im Anschluß an die Schere 77 folgen

vi mehrere, beispielsweise, drei Kühlvorrichtungen 1,2 und 3, denen ein Abfuhrrollgang nachgeschaltet ist.

Das Walzgut durchlauf die Kühlvorrichtung 40 kont'nui lüch mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit, wobei eine intensive Kühlung der Oberfläche des i"> Stangen- oder Draht,materials stattfindet. Nach dem Zurechtschneiden des Materials auf die erwünschte Länge kann ein Temperaturangleich stattfinden, worauf eine erneute Kühlung in Phasen vorgenommen wird. Die anmeldungsgerna'i.le Kühlvorrichtung kann bei den ■^f| in Fig. 1 mil 1,2und 3bezeichneten Kühlvorrichtungen eingesetzi werden.

In F i g. 2 ist die Vorrichtung zum kühlen in Seitenansicht und teilweise im Schnitt dargestellt. Bei dieser Kühlvorrichtung bcu'.-at sich das Stangcnmate-'■"■ rial beispielsweise von links nych rechts. Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, besitzt der Kühlbehälter 5 die Form eines Rohres mit rechteckigem Querschnitt, welches durch einen abnehmbaren Deckel 6, , --«-ei

lotrechte Seitenwände 7 und einen Kühlbehälterboden 10 gebildet wird. F.twa auf halber Höhe der beiden lotrechten Seitenwände sind jeweils fünf Spciseöffnungen 8 vorgesehen, die über einen Sat/ von Speiseröhren 9 mil einem Zufuhrrohr 23 verbunden sind, welches unter dem Kühlbehälterboden 10 längs der Mittellinie des rohrförmigen Kühlbehälters verläuft und mil einem seitlich aufgebrachten Wasserspeiserohr Il verschen ist. Mit ν sind in Γ i g. 2 die Strahlrichtungen der Hochdruckdüsen 13 bis 16 bezeichnet.

Auf dem Deckel 6 sind an Halterungen 12 nahe der beiden finden des Kühlbehälters 5 jeweils zwei Hochdruckdüsen 13, 14 bzw. 15, 16 montiert. Wie aus F-" ig. 2 hervorgeht, ist der Sprühstrahl dieser Hochdruckdüsen schräg einwärts und abwärts gerichtet. Der Grund für diese Anordnung wird noch näher erläutert werden. Der Abstand zwischen den beiden llochdruck-

I ULI UIIMfIUL¹JLrIt;

kleiner als der Abstand /wischen den Hochdruckdüsen

15 und 16 an der Auslaufseite. Diesen Hochdruckdüsen gegenüberliegend ist im Kühlbehälterboden 10 jeweils eine schlitzförmige Auslaßöffnung 17, 18, 19 bzw. 21 vorgesehen. Zwischen den am Auslaufende des Kühlbehälters 5 befindlichen Auslaßöffnungen 19 und 21 sind zudem irn Kühlbehälterboden 10 mehrere, beispielsweise sechs, ähnlich schlitzförmige Auslaßöffnungen 22 ausgebildet. Im Querschnitt betrachtet, besitzen die schlitzförmigen Auslaßöffnungen 17, 18,19, 21 und 22 in Bewegungsrichtung des von links nach rechts durchlaufenden Stangenmaterials eine sogenannte nichterfasseride Form, durch welche ein Eintritt einer Stange in eine solche Auslaßöffnung verhindert wird. Eine bevorzugte Form eines derartigen Querschnitts besieh', dann, daß die an der Stromaufseite gelegene K.ime rechtwinklig geschnitten ist, während an der Strnmabseite eine unter einem Winkel von beispielsweise iO ,abgeschrägte Kante vorhanden ist.

WiL ,ms [ ι g. 4 ersichtlich ist. welche die Vorrichtung M.hcmansch während ihres Betriebes veranschaulicht. wird das über die in den Seitenwänden vorgesehenen Spi-ivj,,-'ir.ungen 8 in den Kühlbehälter 5 eingeführte K'ih 'A.ivsi-r nahe der beiden Enden des Kühlbehälters 'ί·.^Γ-- ;-j einen Wasservorhang blockiert. Der erste v\ .^.''--".'irhnng befindet sich dabei zwischen der H' -" ." .vKu'jse 14 und der ihr gegenüberliegenden -\._,<...:;<i,!!ru;ng 18. während der zweite Wasservorhang <·.·:· r;er F inl.jufseiie zwischen der Hochdruckdüse 13 und Jer -\!;siaLtoffnung 17 besteht. Ebenso befindet sich an de- -\iislauf<.eite des Kühlbehälters 5 je ein Wasservorhang /wscher. dⁿr Hochdruckdüse 15 und der •Visijöoifr.ung 19 sowie zwischen der Hochdruckdüse

16 und der Auslaßöffnung 21. Die an der Einlaufseite befindlichen Wasservorhänge sind etwa parallel zueinander und etwas einwärts gerichtet, wobei auch im Hinblick auf den kurzen Abstand zwischen ihnen eine gute Absperr- bzw. Schleusenwirkung gegenüber dem über die Speiseöffnungen 8 in den Kühlbehälter 5 eingeführten Kühlwasser gewährleistet wird.

An der Auslaufseite ist die Sprührichtung des Wasservorhangs zwischen der Hochdruckdüse 15 und der Auslaßöffnung 19 stärker einwärts gerichtet als der zwischen der Hochdruckdüse 16 und der Auslaßöffnung

21 gebildete Wasservorhang, welcher ein größeres Stück von ersterem entfernt ist. Auf diese Weise, und zudem durch das Vorhandensein der Auslaßöffnungen

22 zwischen den Auslaßöffnungen 19 und 21, wird an der Auslaufseite des Kühlbehälters 5 ebenfalls eine gute

Absperr- bzw. Schleusenwirkung gegenüber dem Kühlwasser erzielt.

Damit die Kühlvorichtungen 1, 2 und 3 im Abfuhrrollgang hinter der Schere 77 angeordnet werden können, müssen mehrere Rollen des Abfuhrrollgangs entfernt werden. Um Kühlwasser zu sparen, ist die beschriebene Kühlvorrichtung schmaler ausgebildet als der Abfuhrrollgang. Der Kühlbehälter 5 kann jedoch im Hinblick auf das Auftreten von krummen Anfangsoder Endstücken des Stangenmaterials nicht unbegrenzt enger ausgebildet werden. Wegen der Schere 77 ist die Bewegung des Stangenmaterials im Abfuhrrollgang instabil, so daß das Stangenmaterial die Kühlbehälter nicht auf einer bestimmten Bahn durchläuft. In Fig. 4 ist eine einlaufende Stange bei 24 angedeutet, wobei der Pfeil die Bewegungsrichtung von links nach rechts angibt.

Infolge dieses uribcsürrirriicri Verhaltens des Siarigcnmaterials ist es schwierig, eine homogene Kühlung rund um den Umfang des Stangenmaterials zu erreichen. Die homogene Kühlung wird durch die seitliche Kühlwasserzufuhr oberhalb des größten Stangendurchmessers im Kühlbehälter an beiden lotrechten Seitenwänden 7 sowie durch die Aufrechterhaltung eines Wasserspiegels erreicht, welcher — wie aus F i g. 4 ersichlich ist — nahezu bis zum Deckel 6 reicht. Die Speiseöffnungen 8 befinden ich unterhalb dieses Wasserspiegels, so daß keine Luftblasen eintreten können.

Die Lage der ersten Kühlvorrichtung 1 (Fig. I) ist so gewählt, daß die Oberfläche des Stangenmaterials 24 durch die in seinem Kern noch vorhandene Wärme getempert bzw. angelassen wird. Die folgenden Kühlvorrichtungen 2 und 3 sind über das noch verfügbare Stück des Abfuhrrollgangs in der Weise verteilt, daß eine gewünschte schnelle Kühlung des Stangenkerns erreicht werden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es außerdem zweckmäßig, zwischen den Kühlvorrichtungen 1 und 2 bzw. 2 und 3 jeweils Antriebsrollen vorzusehen.

Es hat sich gezeigt, daß zur Gewährleistung einer guten Steuerung der Slangenmaterialtemperatur während der Kühlung das Temperaturgefälle einer Stange der in den verschiedenen Kühleinheiten verwendeten Kühlwassermenge proportional ist. Durch Änderung der Kühlwassermenge kann die Abkühlgeschwindigkeit des Stangenmaterials geregelt werden. Außerdem hat es sich gezeigt, daß die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Stangenmaterials von seiner gemessenen Endtemperatur abhängig ist. Durch Änderung der Endtemperatur mittels des Kühlens können also a^ch die mechanischen Eigenschaften des Stangenmaterials entsprechend variiert werden. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise ein nicht dargestelltes Ventil in das Wasserspeiserohr 11 eingesetzt, mit dem die Speiseöffnungen 8 verbunden sind. Die Durchlaßöffnung des Ventils ist dabei in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des zu kühlenden Stangenmaterials regelbar. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist auf eine minimale Abweichung der Kühlwassertemperatur sowie des Kühlwasserdrucks zu achten. Von Bedeutung sind zudem minimale Abweichungen der Geschwindigkeit im letzten Walzgang sowie eine homogene Temperaturverteilung über die Länge des Stangenmaterials hinweg vor dem letzten Walzgerüst, weiche durch Anpassung des Wänmeschemas eines Glühofens erreicht werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlsiangenmaterial, daß in Längsrichtung durch einen rohrförmigen mit Kühlwasser gefüllten Kühlbehälter geleitet wird, der an den Stirnseiten offen ist und der mit mindestens einer Speiseöffnung für das Kühlwasser, sowie mit mehreren nach unten weisenden Kühlwasserauslaßöffnungen versehen ist, bei der zur Verhinderung des Kühlwasseraustrittes an der Stirnseite des Kühlbehälters, an der das Stangenmaterial diesen verläßt, mindestens eine entgegen der Laufrichtung des Stangenmaterials angeordnete Hochdruckdüse zur Ausbildung eines Wasserstaus über die Gesamtbreite des rohrförmigen Kühlbehälters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter (5) einen rechteckigen, mit gegenüber dem Querschnitt des Stangenmaterials um Größenord nungen größeren Querschnitt aufweist, daß in dessen lotrechten Seitenwänden (7) jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Speiseöffnungen (8) für das Kühlwasser vorgesehen sind und daß an der Oberseite des Kühlbehälters (5) sowohl die Hoch druckdüsen (15, 16) als auch, zur Ausbildung eines Wasserstaus am Einlaufende des Kühlbehälters (5) über in den die Gesamtbreite des Kühlbehälters (5) hinweg, mindestens eine weitere Hochdruckdüse (13,14) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dit beiden Seitenwänden (7) vorgesehenen Speiseöffnungen (8) ungef?^hr auf halber Höhe der beiden Seitenwänden einander gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß im Kühlbehälterboden (10) des Kühlbehälters (5) den einzelnen Hochdruckdüsen (13 bis 16) gegenüberliegend schlitzförmige, sich über die Gesamtbreite des Kühlbehälters (5) erstreckende Auslaßöffnungen (17, 18, 19. 21) zur Aufnahme des betreffenden Wasservorhanges vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Kühlbehälters (5) je zwei Hochdruckdüsen (13, 14 bzw. 15, 16) vorgesehen sind, und daß die beiden nahe des Einlaufendes angeordneten Hochdruckdüien (13, 14) einen engeren gegenseitigen Abstand besitzen als die beiden in der Nähe des Auflaufendes des Kühlbehälters (5) befindlichen Hochdruckdüsen (15,16).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Auslaßöffnungen (22) zwischen den beiden am Auslaufende des Kühlbehälters (5) angeordneten Hochdruckdüsen (15,16) im Kühlbehälterboden (10) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegen der Laufrichtung des St?ngenmaterials gelegene Kante der schlitzförmigen Auslaßöffnungen (17, 18, 19, 21, 22) rechtwinklig und die in Laufrichtung gelegene Kante abgeschrägt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseöffnungen (8) an ein gemeinsames Wasserspeiserohr (11) angeschlossen sind, in welchem ein Ventil angeordnet ist, dessen Durchlaßöffnung in Abhängigkeit von der Temperatur des gekühlten Stangenmaterials regelbar ist.