DE2426829A1 - Vorrichtung zum kuehlen von stangenmaterial - Google Patents

Vorrichtung zum kuehlen von stangenmaterial

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Description

PATENTANWÄLTE HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL— MÜLLER
DR. PHIL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING. TELEX: 05 29 802 HNKL D EDUARD- SCH MID - STRASSE 2 BAYERISCHEHYPOTHEKEN-UND TELEFON: (U8 U) 6« 31 97, 66 30 91-92 η VnI UftNrHBV M WECHSELBANK MÜNCHEN NR. 318-85 IU TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D - 8 00 0 M Ü N CHEN 90 POSTSCHECK: MCHN 1621 47-1309
Hoogovens IJmuiden BV
IJmuiden, Niederlande 4. Juni 1974
Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlstangenmaterial, bei welcher das Material in Längsrichtung durch eine Anzahl von Kühlrohren hindurchleitbar ist, die jeweils hintereinander angeordnet und mit Wasser gefüllt sind, wobei jedes Kühltohr einen Einlauftrichter und einen Wasserspeiseanschluß aufweist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DT - PS 2 121 712 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind an beiden Enden der Kühlrohre jeweils Elemente angeordnet, die einen Anstieg des statischen Drucks innerhalb des Kühlrohrs bewirken. Im Hinblick auf den Verschleiß beim Übergang auf einen anderen Materialdurchmesser sind diese Elemente auswechselbar angeordnet. Außerdem ist jedes Kühlrohr mit einem Ventil versehen, welches eine Steuerung des statischen Drucks im betreffenden Kühlrohr ermöglicht. Speziell wenn die genannten Elemente abgenutzt sind, ist es
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jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung nicht ausgeschlossen, daß infolge der sehr hohen Durchlaufgeschwindigkeit des Stangenmaterials Luft in das KUhlrohr eingesaugt wird. Dies ist aber für die Aufrechterhaltung einer konstanten Qualität des Stangenmaterials nachteilig. Zum Kühlen von Versteifungs- bzw. Armierungsstäben, die mit Querrippen versehen sind, ist diese bekannte Vorrichtung weniger geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Ausschaltung dieser Nachteile und die Schaffung einer Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, die sich auch für das Kühlen von mit Querrippen versehenem Stangen- bzw. Stabmaterial und gleichzeitig auch für verschiedene Stangenmaterialdurchmesser eignet, ohne daß die Kühlvorrichtung zum Auswechseln bestimmter Teile stillgelegt zu werden braucht, wenn auf ein anderes Walzprogramm übergegangen wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlrohre in einen mit Wasser gefüllten Kasten eingesetzt und doppelwandig ausgeführt sind,daß das Innenrohr, welches vom Stangenmaterial durchlaufen wird,mit einer Anzahl von um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten radialen öffnungen versehen ist, und daß der Kühlwasseranschluß an dem an beiden Enden geschlossenen Außenrohr angeordnet ist.
Wenn die genannten öffnungen in zwei oder mehr Querebenen angeordnet sind, werden die aufeinanderfolgenden Öffnungen vorzugsweise zueinander versetzt angeordnet, so daß das Wasser einfacher um den Umfang herum zugeführt werden kann. Aus dem gleichen Grund werden die einander entsprechenden öffnungen aufeinanderfolgender Kühlrohre vorzugsweise zueinander versetzt angeordnet.
Da sich die Kühlrohre in einem Kasten befinden, wobei sie in das V/asser eingetaucht sind, wird die Ansaugung von Luft
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in die Kühlrohre verhindert. Da das Wasser unter einem rechten Winkel zum Stangenmaterial zu zahlreichen Stellen am Umfang zugeführt wird, wird es gleichmäßig um den Umfang des Stangenmaterials herum verteilt, sofdaß ein homogenes Kühlen um den Umfang des Stangenmaterials herum gewährleistet wird. Da die Kühlrohre in die Wassermasse eingetaucht sind, können hohe Wasserzufuhrgeschwindigkeiten angewandt werden,^ ohne daß Luft angesaugt wird.tAls Vorteil ergibt sich hieraus, daß im Fall von protiliertem Material die absolute Wasserstiömungsgeschwindigkeit am Stangenmaterial infolge der Resultierenden der Stangenmaterialgeschwindigkeit und der Wassergeschwindigkeit einen solchen Wert besitzt, daß sogenannte "Schatteneffekte" hinter den Querrippen verhindert werden. Bei höheren'Wasserströmungsgeschwindigkeiten kann schneller eine niedrigere Oberflächentemperatur des Stangenmaterials erreicht werden, da der Wärmeübertragungsfaktor bei niedriger Oberflächentemperatur erheblich ansteigt.
In der eingangs genannten Veröffentlichung sind außerdem keine Längsabmessungen der Rohre angegeben. Lediglich aus der Zeichnung kann entnommen werden, daß die Rohre ziemlich * lang sind. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dagegen kurze Rohre verwendet werden. Dies bietet den Vorteil eines schnellen Wasseraustritts, sojlaß die Wassertemperatur innerhalb des Kühlrohrs nicht sehr stark ansteigt und der Wärmeübertragungsfaktor hoch bleibt. Wenn zudem im Walzwerk Störungen auftreten, so daß das Stangenmaterial in der Kühlanlage zum Stillstand kommt, kann es im Kasten zwischen den voneinander getrennten Rohren durchgeschnitten werden, was vorteilhaft zur Verkürzung der für die Beseitigung der Störung erforderlichen Zeitspanne beiträgt. Durch Anordnung der kurzen Kühlrohre im Kühlkasten ist zudem die Wasserverteilung über die Länge des Stangenmaterials hinweg besser kontrollierbar.
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Durch Anordnung eines getrennten Einlauftrichters vor dem mit Wasser gefüllten Kasten, der im Fall eines Stecken- bleibens des Stangenmaterials im oder hinter der Kühlvorrichtung hochschwenkbar ist, wird das Risiko für Beschädigung durch den einlaufenden Walzstab vermindert.
Im folgenden ist eine bevorzugte. Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert Es zeigen:
Pig.1 Eine schematische Darstellung eines Abfuhrrollganges eines Stangen- und Drahtwalzwerks,
Fig.2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig'.3 eine Einzelheiten veranschaulichende Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 2,
Fig.K einen im vergrößerten Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3> und
Fig.5 einen Längsschnitt durch ein getrenntes bzw. einzelnes Innenrohr, das- auf seinem Umfang mit zwei Sätzen von zueinander versetzten Öffnungen versehen ist.
In Figur 1 ist bei 20 das letzte Gerüst eines Stangen- und Drahtwalzwerks angedeutet. Unmittelbar hinter dem Gerüst 20 ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 40 angeordnet. Bei 77 ist eine Schere zum Zurechtschneiden des Walzmaterials in Stücke der gewünschten Länge angedeutet. Hinter der Schere sind mehrere, beim dargestellten Ausführungsbeispiel drei Kühlvorrichtungen 1, 2 und 3 sowie ein Abfuhrrollgang 4 vorgesehen.
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Bei der in den Figuren 2, j5 und 4 dargestellten, erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 40 läuft das Walzmaterial mit ziemlich hoher Geschwindigkeit kontinuierlich durch. Figur 2 zeigt eine teilweise im Schnitt "gehaltene schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Kühlvorrichtung läuft das bei 5 angedeutete Stangenmaterial von links nach rechts durch. Ein langgestreckter, rechteckiger Kasten 6 ist zum größten Teil mit Wasser gefüllt, das auf noch zu beschreibende Weise in den Kasten eingeführt wird und aus diesem über einen im Boden vorgesehenen Auslaß 7 austritt. Im Auslaß 7 kann ein Ventil vorgesehen sein, mit dessen Hilfe der Wasserpegel innerhalb des Kastens 6 gesteuert werden kann.
Im Kasten sind gemäß Figur 2 sieben Kühlrohre angeordnet, durch welche das zu kühlende Material hindurchläuft. Diese Kühlrohre, die in Bewegungsrichtung des Walzmaterials mit 11, 12, 15, 14, 15* 16 und 17 bezeichnet sind, sind jeweils mit einem Einlauftrichter 18 versehen und doppelwandig ausgebildet.
Außerhalb des Kastens 6 ist auf einem Sockel 20 ein gesonderter Einlauftrichter I9 angeordnet. Dieser Trichter ist bei
21 schwenkbar gelagert, so daß er im Fall einer Störung wegschwenkbar ist, um Raum für das Walzgut zu schaffen und die Gefahr einer Beschädigung der Kühlvorrichtung durch das Stangenmaterial zu vermindern.
Wie erwähnt, sind die Kühlrohre 11 bis 17 doppelwandig ausgeführt, wobei das Innenrohr mit einer Anzahl von in Längsrichtung gleichmäßig um seinen Umfang herum verteilten öffnungen
22 versehen ist. Gemäß Figur 2 sind die öffnungen 22 in zwei Ebenen unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Innenrohrs angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind somit zwei Sätze von jeweils 4 öffnungen vorgesehen, die jeweils einen Umfangsabstand.νon 90° zueinander besitzen. Die aufeinanderfolgenden Öffnungen befinden sich dabei jeweils in der gleichen Position. Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Wasser-
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strömung und zur Begünstigung der Kühlung aller Seiten des durchlaufenden Stangenmaterials ist es ratsam, die in einem Rohr vorgesehenen öffnungen in fortschreitenden Querebenen zueinander versetzt anzuordnen. Aus Figur 5 geht hervor, daß der erste Satz von vier öffnungen 22 A kreuzförmig, d.h. in einer lotrechten und einer waagerechten Ebene,angeordnet ist, während der zweite Satz von vier Öffnungen 22 B in Form eines X angeordnet, diu gegenüber dem ersten Öffnungssatz um 45° versetzt,ist. In den aufeinanderfolgenden Kühlrohren 11 bis 17 können die öffnungen 22 außerdem auch unter einem Winkel von 22,5° zueinander versetzt sein. Dies setzt voraus, daß die beiden Sätze von jeweils vier öffnungen bei jedem der Kühlrohre 11, 1j5, 15 und 17 in einer einander entsprechenden Lage angeordnet sind, und das gleiche gilt auch für die Kühlrohre 12, 14 und 16. Wenn mehr als vier öffnungen um den Umfang jedes Kühlrohrs herum vorgesehen sind, gelten selbstverständlich andere Werte.
Figur 5 veranschaulicht die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung in Aufsicht und zeigt gleichzeitig die Wasseranschlüsse zu den verschiedenen Kühlrohren. An der Außenseite des Kastens ist dabei ein Auslaßtrichter 23 vorgesehen.
Aus Figur 4, die einen lotrechten Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3 darstellt, ist ersichtlich, daß die mittlere Bewegungsbahn des Stangenmaterials nicht mit der Mitte des Kastens 6 übereinstimmt. Die Wasserzufuhr ist dabei bei 24 angedeutet. Das eingespeiste Wasser wird auf Rohre 25 und 26 aufgeteilt, worauf es in den Ringraum 27 zwischen Innenrohr 14 und Außenrohr 28 eintritt. In Figur 4 sind auch die vier über den Umfang des Innenrohrs verteilten öffnungen 22 dargestellt» Durch diese Öffnungen tritt das V/asser in Form von Strahlen in das Innenrohr ein, so daß es von allen Seiten auf das Walzmaterial auftrifft. Das Wasser kann daraufhin an beiden Enden des Rohrs 14 aus diesem auströmen. Da innerhalb des Kastens 6 ein gewisser
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Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten wird, besteht keine Gefahr dafür, daß Luftblasen in das Innenrohr hineingezogen werden, welche die- Kühlwirkung beeinträchtigen wurden.
Zur Erzielung einer bestimmten MikroStruktur des Materials ist eine schnelle Kühlung von Bedeutung. Gleichzeitig ist eine schnelle "Kühlung auch deshalb von Bedeutung, weil unterhalb einer bestimmten Temperatur die Oxidbildung wesentlich langsamer stattfindet. Im Fall einer Schnell-
der
kühlung-kann auch/Abfuhrrollgang kürzer ausgebildet.werden, woraus sich erhebliche Einsparungen an Investitionskosten ergeben. Da das Stangenmaterial mit hoher Wasserströmungsgeschwindigkeit/vo\i allen Seiten her gekühlt wird, ist kein Schatteneffekt zu erwarten, wenn das Walzgut mit Querrippen versehen, ist. Die Kühlung findet um den gesamten Stangenumfang herum statt, so daß ein homogenes Gefüge erzielt wird. Der Stangenkern behält während der Temperatur« angleichung einen großen Teil seiner V/arme zurück, so daß nach dem Austritt aus dem Auslaßtrichter 25 ein Wärmefluß vom Kern zur Außenfläche hin stattfindet, durch den ein gewisses Tempern bzw. Anlassen gewährleistet wird.
Der Kasten 6 ist oberseitig offen und um seinen Rand herum mit einem Spritzblech 29 versehen.
Da die Wasserzufuhr über ein konzentrisches Außenrohr und Speiserohre mit großem Querschnitt erfolgt, ist der Strömungswiderstand besonders niedrig, so daß große Wassermengen bei vergleichsweise niedrigem Speise- bzw. Förderdruck zugeführt werden können. Die von vierc Seiten her erfolgende Kühlung, gewährleistet den bereits genannten Vorteil, daß die Kühlung über den Stangenquerschnitt hinweg gleichmäßig stattfindet. Ungeachtet der hohen Durchlaufgeschwindigkeit des Stangenmaterials ist die Kühlung so intensiv, daß eine Temperatursenkung von mehreren hundert
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Grad möglich ist. Die unter einem rechten Winkel zum Stangenmaterial erfolgende Wasserzufuhr hat einen großen Einfluß auf die Tiefe des Kühleffekts, weil auf diese Weise die Grenzschicht besser aufgebrochen wird und weil durch Vergrößerung des Wärmeübertragungsfaktors der Wärmefluß ansteigt. Dieser Wärmefluß ist selbstverständlich durch die Wärmeleitfähigkeit des Stangenmaterials begrenzt.
Bekanntlich kann beim Kühlen die Oberflächentemperatur des Stangenmaterials einen Einfluß auf die Größe des Wärmeflusses haben. Sobald daher ein maximaler Wärmefluß erreicht ist, hat die Wasserstzömungsgeschwindigkeit keinen weiteren Einfluß mehr. Da es vom Standpunkt des Kühlens vorteilhaft ist, möglichst lange eine niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten, sollte in der Praxis der erste Teil des Kastens 6 die größte Wassermenge enthalten. Dabei ist es möglich, die nachgeschalteten Kühlrohre mit vergleichsweise kleineren Wassermengen zu beschicken, um dabei nur die Oberflächentemperatur des Stangenmaterials aufrechtzuerhalten. In den Speise leitungen 2.K für die Kühlrohre oder für Gruppen dieser Kühlrohre sind jeweils getrennte Ventile zur Regelung der Wasserverteilung über die Länge des Kastens 6 hinweg angeordnet .
Bekanntlich fallen der Wärmeübertragungsfaktor und der Wärmefluß "bei höheren Wass er temperatur en ab. Aus diesem Grund ist es ratsam, das kühlste Wasser mit dem heißesten Material in Berührung zu bringen und das bereits auf höherer Temperatur befindliche Wasser für andere Kühlzwecke zu verwenden. Die ersten Kühlrohre sind daher mit einer Wasserzufuhr verbunden, die ihnen Wasser mit vergleichsweise niedrigerer Temperatur zuführt.
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Claims (12)

  1. P atent ans prüc he
    ο Vorrichtung zum Kühlen von Stangenmaterial, insbesondere Stahlstangenmaterial., das in Längsrichtung durch eine Anzahl von hintereinander angeordneten und mit Wasser gefüllten Kühlrohren hindurchgeleitet wird, welche jeweils mit einem Einlauftrichter und mit einem Anschluß für die Wasserzufuhr versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (II-I7) in einen mit Wasser gefüllten Kasten (6) eingesetzt und doppelwandig ausgeführt sind, daß das Innenrohr (18), welches vom Stangenmaterial durchlaufen wird, mit einer Anzahl von um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten radialen . Öffnungen (22A, 22B) versehen ist,und daß der Kühlwasseranschluß (2β) an dem an beiden Enden geschlossenen Außenrohr (28) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Kastens (6) ein getrennter Einlauftrichter (19) angeordnet ist, der aufwärts schwenkbar gelagert ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) in mehreren Querebenen angeordnet sind und daß in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende öffnungen (22A, 22B) gegeneinander versetzt sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Öffnungen in aufeinanderfolgenden Kühlrohren (11-17) gegeneinander versetzt sind. ·
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  5. 5· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgenden Kühlrohre (II-I7) jeweils paarweise an die Wasserzufuhr angeschlossen sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) um den Umfang des Kühlrohrs herum auf Winkelabstände von 90° verteilt sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr 2 Sätze von jeweils vier Öffnungen aufweist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten(6) in seinem Auslaßrohr (7) ein Ventil aufweist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (6) an seinem oberen Rand mit einem Spritzblech (29) versehen ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zufuhrrohre (24) für die einzelnen Kühlrohre oder Gruppen von Kühlrohren jeweils getrennte Ventile zur Regelung der Wasserverteilung über die Länge des Kastens (6) hinweg eingeschaltet sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Kastens (6) ein Auslauftrichter (2^) angeordnet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11-17) innerhalb des Kastens (6) außermittig angeordnet sind.
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    Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bzw. in Durchlaufrichtung vorderen Kühlrohre mit einer Wasserzu- ' fuhr verbunden sind, welche sie mit V/asser vergleichsweise niedrigerer Temperatur beschickt.
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DE2426829A 1973-06-04 1974-06-04 Vorrichtung zum Kuhlen von Stangenmaterial und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung Ceased DE2426829B2 (de)

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