DE2549501A1 - Anlage zum abkuehlen von warmgewalztem stahldraht durch luftkonvektion oder durch zufuehrung von waerme - Google Patents

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-El-Morgan Construction Comp,, Worcester, Mass,Ol6O5/USA

Anlage zum Abkühlen von warmgewalztem Stahldraht durch Luftkonvektion oder durch. Zuführung von Wär^me

Diese Erfindung befaßt sich mit einer Anlage zu einem dem Warmwalzvorgang direkt nachgeschaltetesi Abkühlen von warmgewalztem Stahldraht„ Diese Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit einer Anlage, auf der Stahl entweder durch Druckluftkonvektion oder durch Zuführung von Wärme abgekühlt wird, um eine verzögerte Abkühlungsgeschwindigkeit während des Gefügewandels im Stahl zu erzielen. Beim Abkühlen unter Wärmezuführung wird dem Stahl Strahlungswärme zugeführt oder ein Strömungsmedium, dessen Temperatur beträchtlich über der Raumtemperatur liegt. Um den durch Radiation entstehenden Wärmeverlust auszugleichen, kann die Temperatur des Strömungsmediums derjenigen des Drahtes entsprechen oder etwas darüber liegen.

Bei einem aus dem U,S,-Patent Nr₀ 3„231_O432 bekannten Verfahren wird der Draht unmittelbar nach dem Verlassen des zur Drahtwalzstraße gehörenden letzten Walzgerüstes durch Druckluftkonvektion abgekühlt. Bei diesem Verfahren wird der Draht zuerst in Form von flachen, einander überlappenden und nichtkonzentrischen Drahtringen abgelegt, woraufhin diese Drahtringe in eine Abkühlungskammer oder einen Kühlofen transportiert werden. Der in der Abkühlungskämmer/im Kühlofen über die Drahtringe geführte Druckluftstrom kühlt sodann diese Drahtringe gleichförmig und gleichmäßig ab_o Mit diesem Verfahren wird bei den meisten Teilen mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt eine gute Zugfestigkeit und Dehnbarkeit erzielte Für einen großen Fertigproduktbereich braucht

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ein solcher Valzdraht nicht mehr zusätzlich wärmebe-handelt zu werden_o Hinzu kommt noch, daß bei dem vorerwähnten Verfahren auch der Verlust durch Zunderbildung verringert wird,

Werden mit dem vorerwähnten Verfahren jedoch Stähle mit geringem Kohlenstoffgehalt oder legierte Stähle abgekühlt, dann kann dies in manchen Fällen die Dehnbarkeit oder die Verarbeitungsfestigkeit beeinträchtigen Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß während der Gefügeumwandlung im Stahl die Abkühlungsgeschwindigkeit zu hoch ist« Es ist in der Tat oft schwierig die Abkühlungsgeschwindigkeiten für solche Stähle entsprechend niedrig zu halte- weil im (Gefüge)-Umwandlungsbereich von 500°C bis 7⁰⁰ C der Wärraeverlust durch Radiation eine große Rolle spielt. Wenn auch die frei und durch natürliche Konvektion allein durchgeführte Abkühlung langsamer erfolgt,als die im Druckluftstrom durchgeführte Konvektionsabkühlung, so ist diese Abkühlungsgeschwindigkeit für bestimmte Stahlqualitäten jedoch noch zu schnelle Sogar eine wärmeisolierte Kammer kann die abgestrahlte Wärme schneller aufnehmen, als dies für manche Stahlqualitäten gut ist. Damit aber muß in manchen Fällen zur Verringerung des durch. Abstrahlung entstehenden Wärmeverlustes dem Draht Strahlungswärme zugeführt werden, oder aber ein erwärmtes Strömungsmedium dem Draht und der dem Draht umgebenden Kammer,,

Eine an Luft erfolgende verlangsamte Abkühlung ist jedoch mit einer verstärkten Zunderbildung verbunden, wobei dann, wenn die Anlage wieder für ein schnelles Ab-

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kühlen Verwendung finden soll, die abgespaltenen und in die Abkühlkammer gefallenen Zunderreste zu einem ernsten Problem werden· Wird der angesammelte Zunder nicht entfernt, dann wird er nach einem Umschalten auf den normalen und schnellen Abkühlungsvorgang von den Kühlgebläsen in die Atmosphäre geblasen. Zunder, der durch den Blaevorgang im Walzwerk herumfliegt, kann das Bedienungspersonal gefährden, aber auch durch Verschmutzen der Schmiermittel Schäden an der Anlage herbeiführen«

Verschiedene Verfahren, durch die Zunder im allgemeinen verhindert oder entfernt werden kann, sind bereits bekannt. So 1st beispielsweise in Öfen eine nichtoxydierende oder reduzierende Schutzatmosphäre zur Verhinderung der Zunderbildung verwendet worden. Der Einsatz einer reduzierenden oder Schutzgasatmosphäre wird dann jedoch komplziert und schwierig, wenn die Anlage oder ein Teil dieser Anlage für einen Abkühlvorgang durch Druckluftstrorakonvektion herangezogen wird, Zunder, der sich auf Stahl gebildet hat, läßt sich in konventioneller Weise zudem entweder chemisch oder mechanisch entfernen. Keines der konventionellen Verfahren befaßt sich jedoch mit der Entfernung von Zunder, der sich in einer Anläge angesammelt hat, die sowohl für das schnelle Abkühlen durch Drucklufststromkonvektion ausgelebt ist als auch für das langsame Abkühlen, unter Bedingungen der Wärmezuführung, angesammelt hat. Die Schaffung einer Anlage, bei der das geschehen kann, ist eines der Ziele dieser Erfindung«

Mit dieser Erfindung wird somit eine Anlage geschaffen,

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auf der warmgewalzter Stahldraht durch Drucklüfte tr ornkonvektion schnell abgekühlt werden kann, aber auch langsam durch Zuführung von Wärme, wobei der Zunder, der bei dieser Anlage während des verzögerten und langsamen KühlVorganges anfällt, von der Anlage entfernt und einer Zundersammeivorrichtung zugeführt werden kann. Die Anlage besteht aus einer Reihe von Abkühlkammern/ Kühlöfen, die jeweils mit Vorrichtungen für das Aufnehmen, für den Transport und für das Abkühlen des Stahls ausgerüstet sind. Die Kühlluft wird von Gebläsen aus einer oder mehreren Kammern zugeführt. Eine Kammer oder mehrere Kammern können zur Verlangeamung der Abkühlungsgeschwindigkeit des durchlaufenden Stahles mit Vorrichtungen für die Wärmezuführung ausgestattet sein_e Über Steuerungs-und Regelungsvorrichtungen lassen sich die Gebläse derart steuern und regeln, daß eine Abkühlung durch Druckluftstromkonvektion stattfindet, oder aber andererseits derart, daß der Zunder aus der Anlage entfernt und einer Zundersammeivorrichtung zugeführt wird. Einer der Vorteile dieser Erfindung liegt daring, dan der bei der langsamen Abkühlung angefallene Zunder vor dem Übergang auf schnelle Abkühlung auf sichere Weise entfernt werden kann. Damit wird die Luft im Walzwerk nicht verschmutzt, damit entstehen keine Gefahren durch die in der Luft schwebenden Zunderpartikel, so daß derartige Gefährdungen verringert werden₀ Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Gebläse, die bei der Druckluftstromkonvektion eingesetzt werden,auch bei der Entfernung des angesammelten Z^unders Verwendung finden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Erfindungs-

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gegenstandes gehören zu einer jeden Kammer mehrere Rollen, die derart angeordnet aind und angetrieben werden daß von ihnen der Stahl durch die Kammer transportiert wird. Durch diese Rollen wird die Kammer auch in ein oberes Gehäuseteil, das die Drahtringe aufnimmt, und in ein unteres Gehäuseteil, das eine Luftkammer entstehen läßt, unterteilt. Wird für einen verlangsamten Abkühlungsvorgang Wärme zugeführt, dann entsteht an den Drahtringen Zunder. Dieser Zunder bricht ab und fällt zwischen den Rollen hindurch in die untere Luftkammer. Ansaugseitig und druckseitig sind den Gebläsen Schieber zugeordnet, die einmal die Zuführung der Kühlluft in die Luftkammer ermöglichen, zum anderen aber auch ein Absaugen der Luft (und des Zunders) und dessen Abtransport in die Zundersammeivorrichtung<,

Ein anderes Merkmal dieser Erfindung besteht in der Anordnung der Düsen, die von der Konstruktion derart ausgelegt ist, daß sich diese Düsen sowohl für das langsame Abkühlen,als auch für das schnelle und gleichförmige Abkühlen von Stahl durch Sruckluftstrorokonvektion eignen. Durch die Abkühlungskammern wird der Stahl in der Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Drahtringen transportiert, und zwar derart, daß mehr Metall an den Seiten konzentriert ist. In den Kammern sind zwischen den Rollen Abdeckplatten angeordnet, und in diese Abdeckplatten sind die Düsen eingearbeitet. Die Druckluft (heiß oder kalt) wird durch diese Düsen auf die Drahtringe geführt, wobei die Düsen derart dimensioniert und angeordnet sind, daß ein größerer Teil der Kühlluft auf die Seiten der Drahtringe gelangt.

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Gegenstand dieser Erfindung ist somit eine Anlage zum gleichförmigen oder gleichmäßigen Abkühlen von warmgewalztem Stahldraht über einen kontinuierlichen Abkühlungsgeschwindigkeitsbereich von 0,5 C/sek bis 20 C/sek„ Diese Anlage zusammen mit einer "Vorrichtung zur Entfernung des in der Anlage angesammelten Zunders in einer sicheren und geschlossenen Weise_o Sofort nach dem Verlassen der Drahtwalzstraße kann der warmgewalzte Stahldraht entweder schnell durch Druckluftstromkonvektion abgekühlt werden, oder aber sehr langsam unter solchen Bedingungen, in denen zur Verzögerung der Abkühlungsgeschwindigkeit tatsächlich ein erwärmtes Strömungsmedium oder Strahlungshitze zugeführt werden muß_o Zur Anlage gehören mehrere Abkühlungskammer/Kühlöfen, und jede/jeder mit einem Gebläse, daß zur Zuführung des Luftstromes aus der Atmosphäre auf den Walzdraht eingesetzt werden kann. Einige der Kühlkammern/Kühlöfen können -mit Heizvorrichtungen versehen sein, die dem Draht Wärme zuführen, was dann der Fall ist, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit verlangsamt werden muß₀ Wird dieses langsame Abkühlen an Luft durchgeführt, dann ist die Zunderbildung stärker, weil der Draht längere Zeit seine hohe Temperatur behält. Dieser Zunder baut sich auf, neigt zum Abspalten vom Draht, spaltet sich ab und fällt auf den Boden der Abkühlungskammer/des Kühlöfens, Die sonst bei der Druckluftstromkonvektion verwendeten Luftströme können umgeleitet und zur Mitnahme und Ablagerung des Zunders genutzt werden, so daß dabei die Kühlkammer vom Zunder befreit wird« Dies wird durch Kanäle und Schieber bewerkstelligt werden. Das Gebläse ist dabei derart aus-

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gelegt, daß es der Kammer aus der Luft entweder die Kühlluft zum Kühlen zuführt, oder aber die Luft aus der Kammer absaugt und dabei den dort angesammelten Zunder mitnimmt und zur Zundersamme!vorrichtung transportiert. Soll nun, nachdem die Anlage im verlangsamten Abkühlungsverfahren gearbeitet hat, diese Anlage auf das schnelle Kühlverfahren umgeschaltet werden, dann werden die Schieber so eingestellt, daß von den Gebläsen der angesammelte Zunder aus der Kühlkammer abgezogen und zur Zundersammeivorrichtung transportiert wird. Nun werden die Schieber wieder derart eingestellt, daß die Abkühlung wieder durch Druckluftstromkonvektion erfolgen kann₀ Werden in einigen Kühlkammern/Kühlöfen die Heizvorrichtung zur Verlangsamung der Abkühlgeschwindigkeit herangezogen und eingesetzt, dann können die restlichen Kühlkammern zur Abkühlung durch natürliche Konvektion oder durch Zawangskonvektion eingesetzt werden. Jene Kammern, in denen die Abkühlung durch natürliche Konvektion erfolgt, können alternativ für das Entfernen des angesammelten Zunders durch ein Gebläse ausgelegt werden. Zu den Abkühlungskammern/Kühlöfen gehört eine Düsen vorrichtung, die den größten Teil des Kühlmediums eher den Seiten zugeführt als den Zentren der Drahtringe und dadurch den Masseneffekt der einander überlappenden Drahtringe an den Seiten der Fördervorrichtung zu überwinden hilft und dadurch die Abkühlung während des schnellen Abkühlungsvorganges noch gleichförmiger macht. Die gleichen Düsen können auch bei der langsam durchgeführten Abkühlung verwendet werden, bei der ein erwärmtes Gas dem Draht zugeführt werden muß.

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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellte« Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläuterte Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Eine skizzehafte Darstellung der Seitenansicht einer Anlage zum Abkühlen von warmgewalztem Stahl, Von dieser Anlage sind mehrere Abkühlungskararaern/Kühlöfen wiedergegeben₀

Fig. 2 Eine Frontansicht einer Abkühlungskammer, die bei der Anlage nach Fig, I Verwendung findet.

Fig. 3 Eine skizzenhafte Seitenansicht einer Fördervorrichtung, die den Stahl durch die mit Fig. 2 dargestellte Abkühlungskammer zu transportieren hat_e

Figβ h Eine Abkühlkaramer und die Zunderentfernungsvorrichtung dieser Erfindung in perspektivischer Darstellung,

Fig«,5 Eine Draufsicht auf das Innere der Abkühlungskammer/des AbkühlungsofenSp Dargestellt sind die Rollen der Fördervorrichtung, die Abdeckplatten und die in diesen Platten enthaltenen Düsen für eine gleichförmige Abkühlung des Stahles während der Drucklüftetromkonvektion und während der Abkühlung mit langsamer Abkühlgeschwindigkeit β

Fig. 6 Einen in die Linie 6-6 von Fig, 5 gelegten Schnitt durch die Innenteile der Abkühlungskammer/des Kühlofens.

In Fig» 1, die ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung

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wiedergibt, steht die allgemeine Hinweiszahl für eine der Drahtwalzstraße nachgeschaltete Anlage, auf der warmgewalzter Draht direkt nach dem Verlassen der Drahtwalzstraße abgekühlt wird. Der ¥alzdraht, der beim Verlassen der Drahtwalzstraße eine Temperatur von ungefähr 95O°C bis 1050^OC hat, wird durch ein Kühl-und Führungsrohr 12 einem Legehaspel oder Legekonus Ik zugeführt„ Das Kühlrohr erhält zu einem anfänglichen Abkühlen des Walzdrahtes Wasser zugeführt₀ Die genaue Temperatur, auf der dieses erste und anfängliche Abkühlen durchgeführt wird, ist von den für das Fertigprodukt verlangten Eigenschaften abhängig, ist aber für gewöhnlich höher als 676 C₀ Vom Legekonus Ik wird der Draht in Form von flachen und einander überlappenden sowie nichtkonzentrischen Drahtringen auf einer sich bewegenden Fördervorrichtung abgelegt, d.h., wie dies aus Fig. k zu erkennen ist, auf eine Fördervorrichtung l6_# Mit U.S.Patentschrift Nr. 3.231.^32 wird eine der vielen Vorrichtungen dargestellt und beschrieben, die als Legekonus Ik Verwendung finden können.

Der Draht wird sodann durch mehrere Abkühlungskammern/ Kühlöfen 18, 20, 22, 24, 26 und 28 transportiert und dort mit einer gesteuerten und geregelten Abkühlungsgeschwindigkeit derart abgekühlt, daß er die verlangte Zugfestigkeit und Dehnbarkeit bzw. Formänderungsfestigkeit erhält. Bei dem mit Fig„ 1 dargestellten Ausführungs beispiel weist jede Abkühlungskammer/jeder Kühlofen eine Gebläsevorrichtung 29 auf, die den Draht vermittels einer relativ kalten Druckluftstromkonvektion abzukühlen hat. Mit der Druckluftstromkonvektion durch relativ kalte Luft

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wird auf der Anlage im schnellen Abkühlungsverfahren gearbeitet, und zwar mit Stählen, die einen mittleren bis hohen Kohlenstoffgehalt haben. Das langsame Abkühlen, das in der Hauptsache für Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt sowie für Legierte Stähle herangezogen wiird, läßt sich auf verschiedene Weise durchführen,, So können beispielsweise die Kammern 18, 20, 22 und Zk ausschließlich für das Abkühlen durch natürliche Konvektion an Luft verwendet werden, wobei die Kammern 26 und 28 den Abkühlungsvorgang durch eine Druckluftstromkonvektion abschließen 0 Bei einer anderen Anordnung können die Gebläsevorrichtungen 29 der Kammern 18, 20, 22 und Zk abgeschaltet und betriebsunwirksam gemacht und dafür diesen Kammern 18, 20 und 22 Wärme zur Verlangsamung der Abkühlungsgeschwindigkeit des Stahles zugeführt werden, wobei diese Wärmezufuhr durch Zuführung von heißem Gas oder auf eine andere Weise erfolgen kann. Darüber hinaus können in Übereinstimmung mit dieser Erfindung die den Kammern zugeordneten Gebläsevorrichtungen zur Entfernung des Zunders nach Beendigung des Langsamabkühlvorganges herangezogen werden.

Der aus den Kammern der Anlage entfernte Zunder wird einer Zundersammeivorrichtung zugeführt, die mit der allgemeinen Hinweiazahl 31 gekennzeichnet ist. Die Details betreffend die Anordnung der Durchlässe und Kanäle, die zusammen mit der Gebläsevorrichtung das Entfernen des Zunders ermöglichen, sind mit Fig„ k dargestellt« Wenn auch mit Fig; 1 die Zundersammeivorrichtung nur in Verbindung mit der Kammer 22 dargestellt ist, so kann doch jede der Kammern 18, 20, 22, 2k, Z6 und 28 mit einer gemeinsamen

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Zundersammelvorrichtung, die von der Anlage entfernt angeordnet sein kann, verbunden sein. Zur Zundersammeivorrichtung kann eine Gasreinigungsvorrichtung gehören. Wenn die Einzelheiten einer derartigen Vorrichtung auch nicht dargestellt sind, so wird doch jeder Fachmann auf diesem speziellen Fachgebiet verstehen können, daß sich dafür verschiedene elektrostatische Staubabscheidervorrichtungen, Schlauchfilter, Vertitalabscheider oder Zentrifugalabscheider (naß oder trocken) eignen, desgleichen aber auch die verschiedenen Kombinationen davon.

Am Eingang zur Kammer Zk endet die Fördervorrichtung l6 und übergibt den Draht einer Fördervorrichtung 32, die den Draht dann durch die übrigen Kammern bis zu einer Drahtsammeivorrichtung 3h transportierte Diese Drahtsamme !vorrichtung 3^ ist nicht in allen Details dargestellt, bekannt Bind aber verschiedene Vorrichtungen, darunter auch die mit U.S.-Patent Nr, 3.231.Λ32 dargestellte und beschriebene Vorrichtung, die sich für diesen Zweck eignen. Die Antriebsketten für die Fördervorrichtungen X6 und 32 sind in einer gegenseitig überlappenden Zuordnung geführt,

Was diese Erfindung betrifft, so werden auf einer einzigen Anlage verschiedene Stahlqualitäten mit den für sie jeweils entsprechenden optimalen Abkühlungsgeschwindigkeiten abgekühlt. Die meisten Stahlqualitäten mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt werden über die ganze Länge der Anlage durch Drucklüftetromkonvektion (mit Abkühlungsgesohwindigkeiten von 7°C/sek bis ungefähr 20°C/sek) ziemlich schnell abgekühlt. Mit solchen Abkühlungsgeschwindigkeiten erhält der Stahl seine optimale Zugfestigkeit

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und seine optimale Dehnbarkeit/Formänderungsfestigkeit, Dann aber, wenn Stahlqualitäten mit geringem Kohlenstoffgehalt oder Stahllegierungen mit derart hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten abgekühlt werden, kann der Fall eintreten, daß die Zugfestigkeit zu groß, die Dehnbarkeit/ Formänderungsfestigkeit aber zu klein wird. Durch Zuführung von heißem Gas zu den Kammern 18, 20 und 22 zur Verlangsamung des Abkühlvorganges lassen sich beispielsweise im Bereich der Gefügeurawandlung des Stahles die Abkühlungsgeschwindigkeiten bis auf 0.3°C/sek bis 6°C/sek verringern, so daß sich schließlich die verlangten Werte für die Zugfestigkeit und/oder die Dehnbarkeit/Formänderungsfestigkeit doch erzielen lassen« Vorzugsweise werden solche Stähle dann in der Kammer 2k durch natürliche Konvektion weiter abgekühlt und in den Kammern 26 und 28 durch Druckluftstromkonvektion, damit deren Temperatur auf einen für die Veiterbehandlung geeignete Temperaturwert gebracht werden kann.

Eine typische Anlage zeigt das nachstehend angeführte Betriebsverhalten, Eine jede der sechs Kammern hat eine Länge von 30 ft, so daß die gesamte Anlage 180 ft lang ist. Bei niedriggekohlten Stahlqualitäten und bei Stahllegierungen wird in den Kammern 18, 20 und 22 mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 0_e3 C/sek bis 6 C/sek gefahren, in der Kammer 2k mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 7°c/sek bis 10°c/sek und in den Kammern 26 und 28 mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 7 C/sek bis 20°C/sek.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit für eine bestimmte Stahlqualität wird über die verschiedensten Regelgrößen gesteuert

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und geregelt. Zu diesen Regelgrößen gehören:- die Geschwindigkeit, mit der der Walzdraht der Fördervorrichtung zugeführt wird} die Temperatur, mit der der Walzdraht der Fördervorrichtung zugeführt wird} die Bewegungsgeschwindigkeit der Fördervorrichtung; die Stapeldicke der Drahtringej schließlich auch noch die Temperaturen in den Abkühlungsζonen« Diese Regelgrößen können in entsprechender Weise nun derart gesteuert und geregelt werden, daß sich die gewünschte Abkühlungsgeschwindigkeit ergibt„

Fig, 2 zeigt nun Details der Kammern 18, 20 und 22. Diese Kammern werden sowohl für das langsame Abkühlen unter Wärmezuführung eingesetzt, als auch für das schnelle Abkühlen unter Zuführung des kalten Druckluftstromes. Jede Kammer besteht aus den wärmeisolierten Seitenwänden 36 und 38 sowie aus einer wärraeisolierten Abdeckplatte 40. Diese Abdeckplatte ^O ist bei k2 schwenkbar gelagert und kann somit geöffnet und geschlossen werden« Erfolgt in diesen Kammern der Abkühlvorgang durch natürliche Konvektion oder Druckluftstromkonvektion, dann kann die Abdeckplatte ho geöffnet bleiben,um die Luftkonvektion zu verstärken·, Die Abdeckplatten der mit Fig. dargestellten Kammern 2k, 26 und 28 bleiben für gewöhnlich immer geöffnet, weil diese Kammern nur für das schnelle Abkühlen eingesetzt werden„ Für den Einsatz der Kammern 18, 20 und 22 im Langsamabkühlverfahren wird die obere Abdeckung der Kammer geschlossen, damit die Wärme in der Kammer festgehalten werden kann. Zum Aufsetzen und Abnehmen der oberen Abdeckplatte kann jedes geeignete Antriebssystem oder ein Laufkran eingesetzt

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werden«

Mehrere Rollen transportieren die Drahtringe durch die Kammern 18, 20 und 22. Eine jede dieser Rollen ist an der mit der allgemeinen Hinweiszahl kk gekennzeichneten Stelle an den Seitenwänden 36 und 38 befestigt und kann sich jeweils in den Lagern 46 und 48 drehend bewegen_β Alle Rollen 44, die sich in den Kammern 18, 20 und 22 befinden, werden von einer Antriebskette 50 angetrieben, die ihrerseits wiederum von einem geeigneten (nicht dargestellten) Antriebsmotor angetrieben wird. Die Antriebekette 50 ist über mehrere Antriebskettenräder 52 und leerlaufende Kettenräder 54 geführt« Die Lagerkonstruktionen 46 und 48 sind vorzugsweise wassergekühlt, um die Wärme abzuführen, die von den Rollen 44 aus auf die Lager Übertragen wird. Ein jedes Kettenrad 52 1st auf das Ende der zu einer jeden Rolle gehörenden Mittelachae aufgesetzt. Um die sonst während der Heizphase des Langsamabkühlvorganges auftretenden Schmierverluste zu verringern, ist die Antriebskette 50 außerhalb der Kammern 18, 20 und 22 angeordnet. Die Fördervorrichtung 32 und deren Kettenräder können normalerweise im Inneren der Kammern 24, 26 und 28 angeordnet werden, weil diese nicht beheizt werden, und zwar in der mit U.S.J-Patent Nr₈ 3,231.432 beschriebenen Weise,

Bei der verlangsamten Abkühlung wird technisch vorzugsweise derart verfahren, daß die Aufheizung durch die Zuführung eines heißen Gases von einer Heizvorrichtung aus erfolgt, beispielsweise von einem (nicht dargestellten) Gasbrenner aus über einen Luftkanal 89 in eine Luftkamraer, die in Fig„ 3 und Fig₀ 4 mit der Hinweiszahl 90 gekennzeich

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Die rait dieser Erfindung zusammenhängende Patentanmeldung Nr, 516,767, die von Norman A, Wilson am 21, Oktober 197^ eingereicht worden ist, beschreibt eine Ausführung der Gasbrenner-Anordnung, die für die Zuführung des Heißgases in die Anlage dieser Erfindung eingesetzt werden könnte.

Das heiße Gas strömt durch die Luftkammer 90 und von dort aus nach oben durch die Düsen 120, 130 und 132, wie dies mit Fig, 5 dargestellt ist. Mehrere Vorrichtungen können verwendet werden, um die erforderliche Verlangsanjung bei der Abkühlungsgeschwindigkeit von Stahl herbeizuführen. Fig, 2 zeigt ein Alternatlwerfahren, bei dem heiße Gase, von einer Heißgasquelle aus, beispielsweise von einem (nicht dargestellten Gasbrenner aus) in den oberen Teil der Abkühlungskammer/des Kühlofens durch die Leitungen 56 und 58 eingeführt werden, die jeweils an den Seitenwänden 36 und 38 angebracht sind.

Zu beginn werden die heißen Gase in einer großen Menge zugeführt, um die Kammern 18, 20 und 22 auf die geeignete oder erforderliche Temperatur zu bringen. Bei Weiterführung des Vorganges kann wegen der vom abzukühlenden Material aufgebrachten Wärme, die Zuführung der heißen Gase gedrosselt werden, wobei dann ein Wärmeausgleich bei der entsprechend richtigen Kamraertemperatur erfolgt.

Fig, 3 zeigt nun eine detaillierte Wiedergabe eines Teiles der Fördervorrichtung l6 für die Kammern 18, 20 und und 22β Zwischen den Rollen hk sind jeweils mehrere Abdeckplatten 60 und 62 angeordnet. Die Leerlaufkettenräder 5k sorgen dafür, daß der Kontakt zwischen Antriebskette 50 und den Antriebskettenrädern 52 immer erhalten

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bleibt, was wiederum gewährleistet, daß sich die Rollen hk gleichmäßig drehen und die Drahtringe durch die Kammern 18, 20 und 22 transportieren. Die Abdeckplatten diese Abdeckplatten werden nachstehend noch ausführlich beschrieben - verhindern, daß sich der Draht sswischen den Rollen verfängt. Diese Abdeckplatten haben weiterhin die Aufgabe, den Luftstrom oder die heißen Gase zu verteilen, die der Kammer dann zugeführt werden, wenn diese einmal zur schnellen Abkühlung des Drahtes durch Druckluftkonvektion genutzt werden, oder aber zur verlangsamten Abkühlung unter Wärmezuführung. Eine Reihe von ahlbkreisförmigen Platten 80 ist bis unter jede Rolle kh geführt. Diese Platten 80 sammeln den Zunder, der zwischen den Rollen kk und den Platten 60 und 62 herunterfällt. Jede Platte 80 hat eine untere Öffnung, durch die der Zunder in die Luftkammer 90 fallen kann_e

Nachstehend soll nun das Problem der Entfernung des Zunders behandelt werden, der sich in der Luftkammer 90 angesammelt hat, Zunder ist natürlich die oxydierte Oberfläche von Stahl, die sich dann bildet, wenn Stahl höheren Temperaturen ausgesetzt wird«, Zu den Oxyden, die normalerweise entstehen, gehören FeO, Fe₂O- und Fe-O^, Der Umfang der Zunderbildung und die einzelnen Bestandteile des Zunders sind abhängig von der Temperatur, von der Zeit und von dem zur Verfügung stehenden Sauerstoff₀ Wenn sich an Stahl, der nach dem Warmwalzen durch Druckluf tstromkonvektion schnell abgekühlt wird, auch Zunder bildet, so ist doch die Menge des anfallenden Zunders so gering, daß er keine Gefahr, d„he keine bedeutende Gefahr, für das Walzwerk ist. Bei Stählen, die über den

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Gefüge-Umwandlungsbereich langsamer abgekühlt werden, ist die Zunderbildung entsprechend größer, weil diese Stähle ja über eine längere Zeit auf höheren Temperaturen gehalten werden. Wenn solche Stähle nun die Rollen in den Kammern 18, 20 und 22 passieren, dann spaltet sich Zunder ab und sammelt sich in der Kammer 2k_f wenn dort die Abkühlung durch natürliche Konvektion erfolgt. Wird der angesammelte Zunder nicht entfernt, dann gelangt er schließlich in die umgebende Atmosphäre, wenn diese Kammern später im Schnellabkühlungsverfahren betrieben werden, d.h.« wenn Luft durch diese Kammern geblasen wird.

Fig. k zeigt nun die Details einer Gebläsevorrichtung, die sowohl für das Entfernen des angesammelten Zunders als auch für das schnelle Abkühlen durch Druckluftstromkonvektion eingesetzt werden kann,, Ein Gebläse 100 erzeugt einen Luftstrom vom Gebläseansaugstutzen durch das Gebläse bis zum Gebläse-Ausgangskanal 10^„ Das Gebläse wird durch eine geeignete Vorrichtung angetrieben, beispielsweise von einem Motor 105. Der Luftzugang zum Gebläse wird von einem Schieber 106 kontrolliert. Befindet sich dieser Schieber I06 in einer Position quer zur Achse des Luftkanals 102, dann ist das Gebläse auf einen Luftkanal I08 geschaltet, der zur Luftkammer 90 führt. Befindet sich demgegenüber der vorerwähnte Schieber 106 in einer Position parallel zur Aohse des Luftkanals 102 und quer zum Kanal I08, dann wird aus der Atmosphäre Luft angesogen.

Ein Ausgangsschieber 110 steuert und regelt den vom Gebläse 100 kommenden Gasstrom,, Befindet sich dieser

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Schieber 110 in der mit Fig, k wiedergegebenen Position, dann strömt das Gas durch einen LUftungskanal 108, der zu der (mit Fig. 1 dargestellten) Zundersanunelvorrichtung 31 führt. Befindet sich der Schieber 110 sich in der gestrichelt dargestellten Position, dann 1st der Gebläaeausgang auf die Luftkammer 90 geführt.

Sollen niedrig gekohlte Stahlqualitäten oder gewisse Legierungsstähle abgekühlt werden, dann werden für den ablaufenden Abkühlungsvorgang die Gebläse für die Kammern 18, 20 und 22 nicht eingeschaltet. In dieser Zeit kann für eine Verlangsamung der Abkühlungsgeschwindigkeit dem Draht Wärme zugeführt werden. Auch das Gebläse für die Kammer 2k kann sich in einem betriebsunwirksamen Zustand befinden, weil normalerweise diese Kammer Zk zu einer nur durch normale Konvektion oder natürliche Konvektion erfolgenden Kühlung des Drahtes eingesetzt wird«· Wird dann von der langsamen Abkühlung auf den Betrieb mit schneller Abkühlung umgeschaltet, dann werden zuerst die Schieber 106 und 110 in die mit Fig. k wiedergegebenen Positionen gebracht, dann wird das Gebläse eingeschaltet und in Betrieb genommen. In dieser Position wird der Zunder, der sich in der Luftkammer 90 angesammelt haben kann, durch einen Luftstrom über die Lüftungskanäle 108, 102, XOk und 30 aus der Luftkammer 90 entfernt und zur Zundersammeivorrichtung 31 transportierte Der vom Zunder zurückzulegende Weg ist in Fig, k mit gestrichelten Pfeilen gekennzeichnet. Nach dem Entfernen des Zunders aus der Kammer 90 werden die Schieber 106 und 110 wieder in die mit Fig. k gestrichelt gekennzeichnete Positionen gebracht, so daß die Anlage für die Be-

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bettung des Stahles im Sehne11abkühlungsverfahren bereit ist« Jn diesem Zustand sind die Gebläse eingeschaltet und die Sohieber derart eingestellt, daß der Luftstrom durch die Lüftungskanäle 102 und lOh in die Luftkammer 90 gelangen kann und von dort aus über die Düsen 120, 130 und 132 auf den Draht.

Fig. 5 und Fig, 6 zeigen die Anordnung der Rollen kk und der Distanz-oder Abdeckplatten 60 und 62 in einer jeden der Kammern 18, 20 und 22, Die Abdeckplatten und 62 sind zwischen den Rollen kk angeordnet. Zur Abdeckplatte 60 gehört ein in Längsrichtung weisender offener Schlitz 120, der als eine Düse ausgeführt ist, durch die die vom Gebläse herkommende Luft oder die aus der Luftkammer 90 kommende Wärme zum Abkühlen des Stahles nach oben strömen kann« Ein Bereich 122 kann mit feuerfestem oder wärmebeständigem Material durch Gießen ausgefüllt werden. Zwischen den Rollen kk und den Abdeckplatten 60 und 62 befinden sich die Öffnungen 124, durch die der Zunder nach unten fallen kann· Auf seinem Weg zur Luftkammer 90, in der er gesammelt wird, passiert der Zunder eine Öffnung 126 in den halbkreisförmigen Platten 80, Zu den Platten 62 gehören ebenfalls zwei Endschlitze 130 und 132, die als Düsen ausgeführt sind und die Kühlluft oder das erwärmte Gas auf die Drahtringe führen. Ein Bereich 13^ ist mit feuerfestem und vergießbarem Material verfüllt. Zwischen den Rollen kk_t die noch übrig bleiben, sind in jeder der Kammern 18, 20 und 22 einander identische Paare von Abdeckplatten 60 und 62 angeordnet. Damit aber wird über die Länge dieser Kammern eine grSßere Menge der Luft oder der Wärme den Drahtringen über die Seiten der Fördervorrichtung zugeführt, als über die Mitte,

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Dadurch, daß bei der schnellen Abkühlung (mit Druckluftstromkonvektion) an den Seiten der Fördervorrichtung gegenüber der Mitte eine stärkere Abkühlung durchgeführt wird, wird beim Stahl eine noch gleichmäßigere Abkühlung erzielt, als dies der Fall wäre, wenn das Kühlmittel dem Draht in gleichmäßiger Verteilung über die Abkühlzone zugeführt werden würde. Durch die ungleichförmige Anordnung der Düsen wird die größere Stahlmasse an den Seiten der Abkühlungszone im Hinblick auf die Mitte der Drahtringe kompensiert, die als flache und einander überlappende, nichtkonzentrische Ringe abgelegt worden sind₀ Was den langsamen Abkühlungsvorgang betrifft, so ist die Konvektion weit weniger wichtig, in diesem Falle soll die Wärmezufuhr einen schnellen und durch Radiation erfolgenden Wärmeverlust im Draht verhindern. Damit wird auch dann, wenn an den Seiten der Fördervorrichtung mehr Gas zugeführt wird, nicht verursacht, daß bei der Abkühlung eine größere Ungleichförmigkeit entsteht.

Einer der Vorteile dieser Erfindung besteht nun darin, daß der Zunder, der sich während des Arbeitens mit langsamer Abkühlungsgeschwindigkeit in der Anlage angesammelt hat, entfernt werden kann, daß weiterhin die Anlage abwechselnd für das schnelle Abkühlen und für das langsame Abkühlen eingesetzt werden kann, ohne daß dabei eine Gefahr durch Zunderteilchen, die in die Walzwerksatmosphäre ausgeblasen werden, entsteht„ Darüber hinaus kann der Zunder zusammengetragen und einer wirtschatlichen Rückgewinnung zugeführt werden.

Im weitesten Sinne betrifft diese Erfindung die Enfernung von Zunder aus irgendeiner Anlage auf der irgendein Metall

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einer Wärmebehandlung bei Oxydbildungs temperatur en unterworfen wird. Diese Erfindung ist somit nicht auf die Wärmebehandlung von Stahldrahtringen beschränkt. In allen solchen Anlagen, sammelt sich der während der Wärmebehandlung entstehende Zunder am Boden der Wärmebehandlungskammer an. Diese Erfindung kann nun dadurch bei solohen Anlagen eingesetzt werden, daß die Gebläse und Lüftungskanäle im unteren Teil solcher Anlagen, d„ho im unteren Teil einer jeden Wärmebehandlungskammer, angeordnet werden, um einen Luftstrom durch diesen Bereich zu blasen, der dann den angesammelten Zunder herausdrückt und in die Zundersammelvorrichtung transportiert. Darüber hinaus können die Wärmebehandlungskammer und die zu ihr hinführenden Lüftungskanäle mit einstellbaren Schiebern versehen werden, so daß das Gebläse abwechselnd zum Aufblasen der Kühlluft auf das Metall oder zum Entfernen des Zunders aus der Kammer eingesetzt werden kann, wie dies im Zusammenhang mit der Abkühlung von Stahlringen zuvor dargestellt und beschrieben worden ist«

Ohne vom Umfang der Erfindung abweichen zu müssen, können noch andere Veränderungen und Modifikationen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vorgenommen werden. So kann beispielsweise dann, wenn im Langsamabkühlungsverfahren gearbeitet wird, der Kammer Zk Wärme zugeführt werden, kann diese Kammer entweder mit natürlicher Konvektion oder mit Druckluftstromkonvektion betrieben werden. In der Kammer 2k wird vorzugsweise mit natürlicher Konvektion gearbeitet, weil dadurch der Wechsel in der Kühlungsge-

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schwindigkeit zwischen den Kammern! in denen die Abkühlung unter Wärmezuführung erfolgt, (den Kammern 18, 20 und 22), und jenen Kammern, in denen die Abkühlung unter Druckluftstromkonvektion erfolgt, d,h_e in den Kammern 26 und 2k, weniger abrupt ist. Auf Wunsch, können die Kammern 26 und 28 auch für eine Abkühlung unter natürlicher Konvektion ausgelegt werden. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht,die Erfindung auf die Details der Gebläse-und Lüftungskanal zu beschränken, sie soll vielmehr jede Vorrichtung und Anordnung, durch die Zunder aus der Kammer entfernt wird, in sich einschließen. So können andere Regelvorrichtung als die Schieber verwendet werden. Vorzugsweise wird der Zunder auf pneumatischem Wege entfernt, So kann ein richtungsumkehrbares Gebläse eingesetzt werden, wobei dann nur der Schieber 106 erforderlich ist, und der Lüftungskanal 108 vom Lüftungskanal 102 zur Zundersamme!vorrichtung geführt wird. Zusätzlich kann im Lüftungskanal 108 an dessen Verbindung mit dem unteren Teil 90 der Abkühlungskammer ein Schieber eingebaut werden, der den Lüftungskanal 108 dann absperrt, wenn mit Kühlbetrieb gearbeitet wird, wobei in diesem Fall eine Ableitung von Wärme in den Lüftungskanal 108 verhindert wird₀

Eine andere mögliche Änderung betrifft die Technik, mit der der Zunder aus der Kammer Zk _t die auf die drei beheizten Kammern 18, 20 und 22 folgt, entfernt wird. Statt der zuvor beschriebenen Anordnung im Hinblick auf diese Kammer, (beispielsweise die Schieber und der Lüftungskanal 108), ist eine sehr viel einfachere Vorrichtung möglich. Bei dieser Vorrichtung verbindet ein einziger

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Zunderabzugskanal den (über den Rollen gelegenen) oberen Teil der Kammer mit dem Zunderausgangskanal 30, Auch in diesem Falle hat die Kammer eine Abdeckung und ist somit eine geschlossene Kammer, Soll nun der Zunder aus dieser Kammer entfernt werden, dann drückt das Gebläse Luft in diese Kammer_t und zwar in der für die Druckluft«« stromkonvektion erforderlichen Weise. Weil nun die Abkühlzone geschlossen Ist_f wird der Zunder durch den Zunderabzugskanal herausgedrückt und in die Zundersamme1vorrichtung transportiert, Jn diesem Alternativfall ist es wünschenswert, daß ein Sauglüfter, der eine zuverlässige Luftströmung herbeizuführen hilft, in den Zunderabzugskanal eingebaut wird.

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Claims (7)

1. PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. f-OLLMEIEH 22

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   Morgan Construction Comp. _f Vorcester _f Mass.016"05/USA Patentanaprüche;-

   Anlage zum Entfernen von Zunder, der von einem heißen Metall abblättert, wenn dieses unter Oxydationsbedingungen langsam abgekühlt wird. Diese Anlage

   dadurch gekennzeichnet, daß zu ihr gehören?- eine Fördervorrichtung, die das vorerwähnte Metall während des AbkühlungsVorganges zu transportierten hat; eine unter der vorerwähnten Fördervorrichtung angeordnete Luftkammer; eine Vorrichtung zum Weiterleiten des von dem Metall auf der Fördervorrichtung abbrechenden Zunders in die vorerwähnte Luftkammer} eine Vorrichtung dieser Vorrichtung gehörend ein Gebläse und Luft« kanäle, die im Hinblick auf die Fördervorrichtung und die Luftkammer einen Luftstrom zu erzeugen hat, der den Zunder mitzieht; schließlich auch noch ein für die Zunderentfernung bestimmte mechanisches System zum Aufnehmen des Luftstromes und des in diesem Luftstrom enthaltenen Zunders.

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   - A 2 -

   -as-
2. 2. Anlage nach Anspruch 1,

   dadurch. gekennzeichnet, daß zu ihr Vorrichtungen zur Verlängsaraung der Abkühlungsgeschwindigkeit des Metalles gehören; daß diese Vorrichtungen bestehen aus einer Kammer die einen Teil der bereits angeführten Fördervorrichtung umschließt, und aus einer Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur in dieser Kammerο
3. 3. Anlage nach Ansruch 1_P Diese Anlage mit Vorrichtungen zu einer schnellen Abkühlung des Metalles,

   dadurch gekennzeichnet, daß zu diesen Vorrichtungen Gebläse und Luftkanäle gehören, die die Kühlluft der Luftkammer zuführen und von dort aus durch die Führungsvorrichtungen auf das Metall ,
4. 4. Anlage nach Anspruch 3»

   dadurch. gekennzeichnet, daß es sich bei der erwähnten Fördervorrichtung um einen Rollgang handelt; daß schließlich die Vorrichtungen zur Führung des Zunders zwischen den Rollen angeordnet sind«,
5. 5· Anlage nach Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet, daß zur vorerwähnten Führungsvorrichtung Öffnungen gehören, die den Luftstrom Im wesentlichen direkt proportional zur Massenkonzentration des Metalles verteilen.

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   OR(GiNAL INSPECTED

   PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. ÜROäSE · F. POLuMEIER £2

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   - A 3 -
6. 6„ Anlage nach Anspruch 5f

   dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Metall um warmgewalzten Metalldraht handelt} daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die diesen Draht in der Form von zueinander einen Abstand aufweisenden Drahtringen auf der Fördervorrichtung ablegte
7. 7. Anlage zur Wärmebehandlung von Metalldraht unmittelbar nach dem WarrawaIzVorgang. Diese Anlage dadurch gekennzeichnet, daß zu ihr gehören:- eine Vorrichtung, die den Draht sofort nach dem Austreten aus dem Walzwerk als Drahtringe ablegt} eine Vorrichtung, die den Draht in Form von gegeneinander verschobenen und zueinander einen Abstand aufweisenden Drahtringen von der Drahtlegevorrichtung abtransportiert; eine die vorerwähnte Fördervorrichtung um-» gebende Kammer, die in einen oberen Kühlungsteil über der Fördervorrichtung und in eine Luftkammer unter der Fördervorrichtung unterteilt ist; eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Luftströmung diese Vorrichtung mit Luftkanälen und einstellbaren Schiebern - und deren Transport in die Luft kammer und von dort aus durch die Fördervorrichtung auf die Drahtringe, oder aber aus der Luftkammer heraus zum Abtransport des darin angesammelten Zunders zur Zunderabzugsmechanik; eine Vorrichtung zur Zuführung von Wärme in den Oberteil der Kammer, wenn die vorerwähnte Luftströmung den Drahtringen nicht zur schnellen Abkühlung zu-

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   ORIGINAL INSPECTH)

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   - Alt ■

   geführt wird; eine Vorrichtung zur Weiterleitung des Zunders durch die vorerwähnte Fördervorrichtung in die vorerwähnte Luftkamraer, und zwar dann, wenn, den Drahtringen keine Kühlluft zugeführt und keine schnelle Abkühlung gefahren wirdj schließlich bilden die vorerwähnten Durchlässe durch die Fördervorrichtung eine Führungsvorrichtung, durch die die Verteilung der Luftströmung direkt proportional zur Massenverteilung der Drahtringe auf der Fördervorrichtung erfolgte

   - Ende -

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