DE2601492B2

DE2601492B2 - Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen

Info

Publication number: DE2601492B2
Application number: DE19762601492
Authority: DE
Inventors: Tatsu Kobe Fujita; Hyogo Kakogawa; Tsugio Akashi Kaneda; Terutoshi Matsuoka; Atsuo Mizuta; Yoshio Nagura; Akihiro Kobe Sannomiya; Shinichi Kobe Shimazu; Osamu Tsuda; Yukio Osaka Wada; Tetsuo Yamada; Yoshiro Akashi Yamada
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1975-01-18
Filing date: 1976-01-16
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE2601492A1; DE2601492C3; CA1078710A; FR2297679A1; FR2297679B1; GB1517844A

Description

65

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen

gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 1433 760 ist bereits eine solche Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen durch Transportieren des Drahts über ein Kühlbett bekannt, auf das der Draht in Transportrichtung in Form von flachen, einander überlappenden und nicht konzentrischen Ringen aufgelegt ist und das aus in Transportrichtung verlaufenden Führungsschienen und Hakentransportketten sowie quer zur Transportrichtung angeordneten Düsenleisten besteht, die sich über die gesamte Breite des Kühlbetts erstrecken und aus denen das Kühlfluid unter einem Winkel zur Vertikalen ausblasbar ist, wobei in den seitlichen Randbereichen der überlappten Ringe die Düsenleisten mehrfach und in einem Winkel gegenüber der Transportrichtung des Drahtes vorgesehen sind. Bei dieser bekannten Kühlvorrichtung wird das Kühlfluid entweder vertikal oder unter einem Winkel zur Vertikalen eingeblasen, wobei dieser Winkel allerdings von vorn nach hinten geneigt sein soll, also dem auf dem Kühlbett transportierten Draht entgegenströmt Außerdem sollen die querverlaufenden Düsenabschnitte graduell zu einer maximalen Abmessung in den seitlichen Randbereichen entsprechend der dort vorhandenen Metallmasse, die sich aus der mehrfachen Überlagerung der einander überlappenden Ringe ergibt, erweitert sein. Die in den seitlichen Randbereichen des Kühlbettes erweiterten Düsenabschnitte sind durch gekrümmte vertikale Wände gegliedert, wobei entsprechende, in einem Winkel gegenüber der Transportrichtung des Drahtes verdrehte Düsenleisten geschaffen werden. Bestimmte Winkelbereiche sind hierfür jedoch nicht angegeben.

Bei Kühlvorrichtungen dieser bekannten Art sind jedoch die Kühlbedingungen, insbesondere im Bereich der Führungsschienen und der Transportketten gegenüber den anderen Kühlbereichen so unvorteilhaft, daß die Eigenschaften des Drahtes über die gesamte Drahtlänge wegen dieser unterschiedlichen und uneinheitlichen Kühlbedingungen stark variieren. Im allgemeinen weisen die Drahtbereiche, die langsam abgekühlt werden, eine laminare Perlitstruktur auf, während die Drahtbereiche, die schneller abkühlen, also die Drahtbereiche in den Randlagen mit vermehrter Kühlung eine feinere Gefügestruktur mit besseren Dehnungs- und Festigkeitswerten aufweisen. In den Drahtbereichen, die besonders langsam abkühlen, also die Drahtbereiche über den Führungsschienen und Transportketten, wachsen die Austenitkörner besonders stark und können auch durch eine nachfolgende aufwendige Wärmebehandlung nicht mehr vollständig beseitigt werden. Außerdem bilden sich aufgrund der unterschiedlichen Kühlbedingungen verschieden starke Zunderschichten aus, die zu einer unterschiedlich starken Materialabtragung führen und damit die Weiterverarbeitung des Drahtes erschweren.

In der DE-OS 25 49 501 ist eine Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen durch Transportieren des Drahtes über ein Kühlbett vorgeschlagen worden, wobei die Kühlluft unter einem Winkel gegenüber der Vertikalen und in Transportrichtung des Drahtes aus quer zur Transportrichtung des Drahtes verlaufenden Düsenleisten austritt Auch hier sind entsprechend den vermehrten Kuhlanforderungen in den sich überlappenden seitlichen Randbereichen der Drahtspiralen vermehrt Düsenleisten vorgesehen, die jedoch parallel zu den sich über die gesamte Kühlbettbreite erstreckenden Düsenleisten ausgerichtet

sind Eine winkelige Anordnung dieser Düsenleisten gegenüber der Transportrichtung des Drahtes ist hier nicht vorgeschlagen worden und ist auch wegen der besonderen Ausgestaltung des Kühlbetts mit quer zur Transportrichtung des Drahtes sich erstreckenden Förderwalzen nicht möglich. Bei einem solchen als Walzenförderer ausgebildeten Kühlbett tritt das besondere Problem der Kühlung des Drahts im Bereich der Führungsschienen und Transportketten gar nicht auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine ι ο Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen gemäß der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der alle Drahtbereiche, insbesondere auch die über den Führungsschienen und Transportketten liegenden Drahtbereiche, denselben Kühlbedingungen unterliegen, so daß über die gesamte Drahtlänge eine gleichförmige Abkühlung und somit eine homogene Gefügestruktur erreicht werden kann, woraus sich dann einheitliche physikalische Eigenschaften des Drahtes ergeben.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale gemäß Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der mit der Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß aufgrund einer Vielzahl von kleinen Düsenabschnitten, die außerdem eine besondere Winkellage aufweisen, nunmehr eine gleichmäßige Kühlung aller Drahtbereiche und damit eine homogene Gefüge- jo struktur über die gesamte Drahtlänge erreicht wird.

Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden; darin zeigen:

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Kühlvorrichtung;

Fig.2 einen Querschnitt durch diese Vorrichtung entlang der Linie II—II in F ig. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Düsenabschnitte in der Kühlvorrichtung,

Fig. 4 in Draufsicht die Anordnung der Düsen abschnitte gemäß einer besonderen Ausführungsform,

Fig.5a und 5b graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen den Richtungswinkeln des über die Düsenabschnitte auf das Kühlbett eingeblasenen Kühl· fluids und den Kühlraten des Drahtes zeigen,

F i g. 5d eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den horizontalen Richtungswinkeln der Drahtachsen im Verhältnis zur Einblasrichtung des Kühlfluids und den Kühlraten des Drahtes zeigen,

Fig.5c und 5e graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen den horizontalen Richtungswinkeln des durch die Düsenabschnitte eingeblasenen Kühlfluids im Verhältnis zur Transportrichtung des Drahtes und den Kühlraten des Drahtes zeigen,

Fig.6a ein Detail aus dem Querschnitt durch das Kühlbett sowie eine vergrößerte geometrische Näherungsdarstellung der Kühlfluidgeschwindigkeit,

F i g. 6b eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Kühlraten und den Zugfestigkeiten eo des Drahtes zeigt,

F i g. 7a und 7b Draufsichten auf besondere Ausgestaltungen der Düsenabschnitte, die unterhalb der Ketten- und Schienenbereiche angeordnet sind,

Fig.8a, 8b und 8c Draufsichten auf verschiedene Beispiele der Kühlfluideinblas-Düsenabschnitte an Stellen mit einer hohen Verdichtung der Drahtringe,

F i g. 9 eine Draufsicht einer anderen Ausgestaltung der Kühlvorrichtung,

Fig. 10 eine Draufsicht einer weiteren Ausgestaltung der Kühlvorrichtung,

F i g. 11 eine Draufsicht einer nochmals anderen Ausgestaltung der Kühlvorrichtung,

F i g. 12 eine Draufsicht einer anderen Anordnung der Düsenabschnitte in der Kühlvorrichtung,

Fig. 13 eine Draufsicht einer wiederum abgewandelten Ausgestaltung der Kühlvorrichtung,

Fig. 14 einen in Querrichtung verlaufenden, jedoch vertikalen Schnitt durch ein spezielles Düsenteil, und

Fig. 15a, 15b, 15c und 15d graphische Darstellungen, in welchen die Kühlraten der Drähte nach der vorliegenden Erfindung mit denen der Drähte nach dem Stand der Technik verglichen werden.

Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, wird der heißgewalzte Draht 17 mittels eines Legekonus 10 zu einer Spule geformt und flach auf ein Kühlbett 12 aufgelegt, so daß die einzelnen Windungen dieser Spule einander überlappen und einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen. Der Draht 17 liegt auf dem Kühlbett 12 auf Führungsschienen 13 auf und wird mit Hilfe von entlang den Schienen 13 laufenden endlosen Hakentransportketten 14 transportiert Während des Transportes des Drahtes 17 wird dieser Draht mit Kühlfluidströmen aus den in dem Kühlbett 12 vorgesehenen Düsenabschnitten 15 gekühlt Die Düsenabschnitte 15 werden von einer unter der Kühlbettebene angeordneten Luftkammer (nicht dargestellt) mit Kühlfluid, beispielsweise Kühlluft, versorgt Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind die Ausblasschlitze der einzelnen Düsenabschnitte 15 um 90° zueinander versetzt, so daß sie das Kühlfluid teilweise in Transportrichtung und teilweise quer zur Transportrichtung ausblasen.

Fig.3 zeigt im Detail die konstruktive Ausbildung der Düsenabschnitte 15 im Kühlbettkörper. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind die Düsenabschnitte 15 nicht getrennt vom Kühlbett 12 vorgesehen, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist sondern mit dem Baukörper des Kühlbetts 12 einstückig ausgebildet In dieser F i g. 3 sei angenommen, daß die Düsenabschnitte 15 so ausgelegt sind, daß das schräg nach oben geleitete Kühlfiuid unter einem Winkel θι gegenüber dem Kühlbett 12 zum Kühlen der Schienenbereiche, unter einem Winkel Θ3 zum Kühlen der Kettenbereiche, bzw. unter einem Winkel Θ5 zum Kühlen der sehr dicht gelagerten seitlichen Überlappungsbereiche des Drahtes 17 austritt Es sei außerdem angenommen, daß das Kühlfluid in Pfeilrichtung A eingeführt wird. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die Richtung A die in F i g. 4 dargestellte Richtung B, die mit der Transportrichtung des Drahtes 17 zusammenfällt, genauso wie die Richtung C in F i g. 4, die mit dieser Transportrichtung des Drahtes in der horizontalen Ebene einen Winkel Θ2 bildet, überlagert. Außerdem schließt die Richtung A auch noch eine Richtung ein, die mit der Transportrichtung des Drahtes 17 einen Winkel Θ4 bildet; in diesem Fall wird das Kühlfluid gegen die seitlichen, hochverdichteten Bereiche der Drahtwindungen einströmen lassen.

Θ, bis Θ5 sind so ausgelegt, daß das Kühlfluid mit einem sehr hohen Wirkungsgrad wirken kann und die betreffenden Bereiche der Drahtwindungen einheitlich gekühlt werden können, wobei die Breite der Schienen und Ketten, der Abstand der Windungen vom Kühlbett und die Dichte der Drahtwindungen berücksichtigt werden.

Die Fig. 5a bis 5e zeigen die Beziehung zwischen diesen Winkeln und den Kühlraten der unter diesen Winkeln gekühlten Drahtwindungsbereiche. Wie in F i g. 5a dargestellt, weisen für den Fall, daß θι sowie 03 nicht größer als 10° sind, die Öffnungsrichtungen der Düsenabschnitte 15 zu weit von den Führungsschienen 13 bzw. Hakentransportketten 14 weg, um das Kühlfluid wirkungsvoll gegen die unmittelbar darüber angeordneten Ketten und Schienen einströmen zu lassen, so daß sich dadurch ein starker Abfall in der Kühlrate entsprechend dem Abfall in der Geschwindigkeit des Kühlfluids ergibt. Wenn andererseits θι sowie Θ3 mehr als 70° betragen, wird eine tote Zone unmittelbar über den Hakentransportketten 14 und Führungsschienen 13 gebildet, so daß die Kühlrate des unmittelbar über diesen Ketten und Schienen angeordneten Drahtes 17 herabgesetzt wird. Aus diesem Grund sollten θι und Θ3 zur Erreichung einer wirksamen Kühlung zwischen 10° und 70°, vorzugsweise sogar zwischen 15° und 60°, liegen.

Wie in Fig.5c für den Fall, daß Θ2 weniger als 10° beträgt, dargestellt, sind die Düsenabschnitte 15 aufgrund dieser winkeligen Anordnung relativ weit von dem unmittelbar über den Ketten und Schienen angeordneten Draht entfernt, so daß die Geschwindigkeit des Kühlfluids herabgesetzt wird. Auf der anderen Seite ist für den Fall, daß θ₂ größer als 90° ist, die Richtung einer Komponente des Kühlfluids umgekehrt zur Transportrichtung des Drahtes, mit dem Ergebnis, daß sich ein Zusammentreffen des zuvor erwähnten Kühlfluids mit dem anderen Kühlfluid ergibt, das parallel zur Transportrichtung des Drahtes eingebracht wird, wodurch sich bereits wieder eine verminderte Kühlrate ergibt. Wenn Q₂ über 150° beträgt, fällt die Kühlrate ganz erheblich ab. In diesem Fall sollte 0₂ im Bereich zwischen 10° und 150°, vorzugsweise zwischen 30° und 120° liegen.

Andererseits muß zur Erreichung einer wirksamen gleichmäßigen Kühlung des in Windungen gelegten Drahtes durch die betreffenden Düsenabschnitte auch die Richtung der von der Überlappung herrührenden Massenansammlung der überlappten Drahtwindungen in Betracht gezogen werden. Fig.5b zeigt dafür die Beziehung zwischen dem nach oben gerichteten Winkel Θ5 und der Kühlrate des hochverdichteten Bereichs der Drahtwindungen. Die Kühlraten der oberen Drahtwindungen (Beispiel A) und der unteren Drahtwindungen (Beispiel B) unterscheiden sich voneinander für den Fall, daß Θ5 groß ist. Wenn Θ5 jedoch 75° überschreitet, zeigt die Kühlrate der oberen Bereiche der Drahtwindungen gegenüber der der unteren Bereiche einen starken Abfall, wodurch sich ein erheblicher Unterschied ergibt. Dieser Unterschied wird beim weiteren Ansteigen von Θ5 noch verstärkt Ein Winkel θ₅ von über 75° bringt eine Veränderung der Kühlrate in dem hochverdichteten Bereich mit sich. Andererseits wird eine solche Veränderung nicht erkennbar, wenn Θ5 unter 75° liegt Wenn jedoch θ₅ nicht mehr als 15° beträgt, weisen die Öffnungsrichtungen der Düsenteile zu weit von den Drahtwindungen weg und erzeugen eine nur niedrige Kühlrate. Deshalb sollte zur Erreichung einer besseren Kühlrate, welche von Veränderungen frei ist, θ₅ zwischen 15° und 75° liegen.

Fig.5d zeigt die Auswirkung der Kühlfluidrichtung auf die Kühlrate der Drahtwindungen. Wie aus dieser Figur ersehen werden kann, ergibt sich für den Fall, daß das Kühlfluid mit einem Richtungswinkel von 30° bis 150° gegenüber der Axialrichtung des Drahtes einge

:ιι

führt wird, eine hohe Kühlrate. Weil die Richtung det Drahtwindungen in den hochverdichteten Bereichen im wesentlichen mit der Transportrichtung des Drahtes zusammenfällt, sollte der Winkel Θ4 der Düsenabschnitte für die hochverdichteten Bereiche in der horizontaler Ebene, wie in F i g. 5e dargestellt, zwischen 30° und 150° liegen, weil Θ4, wenn es außerhalb dieses Bereiches liegt einen scharfen Abfall der Kühlrate entsprechend dei vorstehend erwähnten Tendenz der Kühlrate mit sich bringt, welche neben der vergrößerten Distanz zwischen Draht und den Düsenabschnitten auch noch vor der Kühlfluidrichtung abhängt.

In Fig.6a wird die Kühlfluidgeschwindigkeit und deren Einfluß auf die Kühlrate (CR) näher untersucht. Es sei angenommen, daß der Draht bei einem Punkt / unmittelbar über den Ketten oder Schienen angeordnei ist,/ind daß die Geschwindigkeit des Kühlfluids am Ausgang eines Düsenabschnittes V₀, die Geschwindigkeit des Fluids am Punkt P gleich Vp, und die Maximalgeschwindigkeit innerhalb der Ebene, einschließlich des Punktes P, gleich V_max ist

Dann wird ein Wert V_m„ durch folgende empirische Formel erhalten:

1/ _ 1 -1/3 _x [/

^y max — ' * ⁽ ο

Wenn BC < AB, BC = 0 ist, dann ist

V„

= ( ^H° λ
\ sin β, J

-1/3

sin (9,

1/3

χ Κ

y.

worin H₁, die Höhe der Ketten und Schienen gegenüber dem Kühlbett ist Die Entfernung eines Drahtes (P) von den Ketten bzw. Schienen ist AH Zusätzlich kann angenommen werden, daß die Streuung des Kühlfluids, falls der Draht vom Punkt B nach C rückt ungefähr zweimal BC ist. Die Geschwindigkeit des Kühlfluids im Punkt P ist. mit Bezug auf F i g. 6a, näherungsweise durch die nachfolgende Beziehung gegeben:

BC

• tan Θ,

sin fi».

BC

• lan Θ_χ

ICK] = « · ίν_ρ

Die nach den vorstehenden Formeln ermitteltet Werte sind in Fig.5a in graphischer Darstellunj wiedergegeben, wobei erkennbar ist, daß, je größer θ und θ₃ sind, der Wert für

sin Θ_χ

1/3

in der Formel (2) um so stärker ansteigt Andererseits ist wenn θ! und Θ3 klein sind, die Lage des Düsenteil!

weiter von den Ketten entfernt ist, so daß die Geschwindigkeit des Kühlfluids erniedrigt wird. Bei θι und Θ3 zwischen 20° und 30° werden Spitzenwerte erreicht, während die Geschwindigkeit des Kühlfluids bei θι, 03 über 60° abnimmt. Deshalb sollten θι und Θ3 zwischen 10° und 70°, vorzugsweise zwischen 15° und 60°, liegen.

Entsprechend den im Rahmen der Erfindung angestellten Untersuchungen ist die Kühlrate [CR] proportional /VJ* wie dies in Formel (3) zum Ausdruck kommt.

F i g. 6b zeigt die Beziehung zwischen den Kühlraten eines Drahtes aus JIS SWRH72A-Stahl, der einen Durchmesser von 5,5 bis 13 mm aufweist und einem Heißwalzen unterworfen wurde, im Verhältnis zu den erreichten Zugfestigkeiten. Wie aus dieser Figur ■ ersehen werden kann, ist die Kühirate eines Drahtes in erster Linie proportional zu der erreichten Zugfestigkeit. Die Erfinder haben bestätigt gefunden, daß die vorstehend genannte Beziehung zwischen den erwähnten zwei Größen erhalten wird, unabhängig von den Stahltypen und den Durchmessern des Drahtes. Dies bedeutet, daß eine Reduzierung in der Kühlrate notwendigerweise zu einer Reduzierung der mechanischen Festigkeitseigenschaften (Zugfestigkeit) führt.

Wie in Fig.4 gezeigt, können die Düsenabschnitte voneinander getrennt auf den entgegengesetzten Seiten der Führungsschienen 13,13 und Hakentransportketten 14,14 angeordnet sein. Gemäß F i g. 7a kann jedoch für diesen Bereich der Schienen und Ketten jeder Düsenabschnitt auch so ausgebildet sein, daß er eine L-Form aufweist, dessen Spitze unmittelbar unter der Führungssebiene 13 angeordnet ist Andererseits kann aber auch, wie dies in Fig.7b dargestellt ist, ein Paar von unabhängigen Düsenabschnitten 15 auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Führungsschiene 13 bzw. der Hakentransportkette 14 vorgesehen sein, wobei diese genannten Düsenabschnitte 15 so ausgebildet sind, daß sie gleichzeitig das Einbringen von Kühlfluid sowohl in Längsrichtung B als auch in schräger Richtung Cermöglichen.

Weiterhin kann alternativ für die hochverdichteten Bereiche der Drahtwindungen, wie dies in Fig.8a dargestellt ist, ein Düsenabschnitt 15, der das Einbringen von Kühlfluid sowohl in Längsrichtung B als auch in seitlicher Richtung C erlaubt in Kombination mit einem Düsenabschnitt 15, der das Einbringen des Kühlfluids nur in Richtung C erlaubt, vorgesehen sein. Außerdem kann gemäß Fig.8b nur eine einzige Düsenform verwendet werden, die das Einbringen des Kühlfluids sowohl in Längsrichtung B als auch in seitlicher Richtung C gleichzeitig erlaubt Weiterhin können sich, wie dies in F i g. 8c dargestellt ist, die Richtungen B und C des aus dem Düsenabschnitt ausströmenden Kühlfluids noch weit vor dem Auftreffen auf die zu kühlenden seitlichen Randbereiche der überlappten Drahtringe kreuzen, so daß sich die Geschwindigkeiten der zwei Kühlfluid-Typen überlagern. Gerade in dieser Ausffihrungsform zeigt sich die Überlegenheit gegenüber einer Düse, die das Einbringen von Kühlfluid nur in Längsrichtung oder in der Transportrichtung des Drahtes erlaubt, weil dadurch eine verbesserte Kühlrate für die hochverdichteten Bereiche der Drahtwindungen erreicht wird.

Das Kühlbett 12 besteht vorzugsweise aus Gußeisenplatten, wobei eine Vielzahl von solchen Gußeisenplatten über der Luftkammer angeordnet ist, die damit eine Kühlvorrichtung 16 bildet Alternativ kann jedes Kühlbett umgekehrt zur Transportrichtung auf dem Kühlbett 12, wie dargestellt, ausgerichtet sein, um die Richtung A des durch die Düsenabschnitte 15 gegen die Transportrichtung des Drahtes 17 eingebrachten Kühlfluids umzukehren. Dies erhöht die Relativgeschwindigkeit des Kühlfluids gegenüber dem Draht 17, wodurch die Kühlung des Drahtes verstärkt wird.

F i g. 9 und 10 stellen Kühlvorrichtungen dar, in denen die Führungsschienen 13, 13 in dem einen Kühlbett außerhalb der Längsausrichtung der Führungsschienen

ι» in dem anderen Kühlbett verlaufen. In Fi g. 10 sind die Führungsschienen 13, 13 in dem einen Kühlbett gegenüber denen im anderen Kühlbett parallel zur Seite hin versetzt. In F i g. 11 sind die Führungsschienen 13,13 in jedem Kühlbett nicht mehr parallel zu den

r> Hakentransportketten 14, 14 angeordnet Solch eine Anordnung der Führungsschienen 13,13 verhindert, daß bestimmte Bereiche des Drahtes die ganze Zeit hindurch mit den Führungsschienen 13, 13 in Kontakt sind, so daß auch die unmittelbar über den Schienen befindlichen Drahtbereiche hinreichend gekühlt werden.

F i g. 11 und 12 zeigen Fälle, bei denen Einblasdüsenteile 18 im Kühlbett unmittelbar unterhalb der Hakentransportketten 14 vorgesehen sind, so daß das durch diese Düsenteile 18 eingeblasene Kühlfluid gegen die Finger 14a der Hakentransportketten 14 gerichtet ist, um die Bereiche des Drahtes 17, die an den Fingern 14a (vgl. F i g. 14) eingehakt sind, zwangszukühlen. Dies verhindert eine Verringerung des Kühleffekts an solchen Bereichen des Drahtes, die unmittelbar über den

Hakentransportketten angeordnet sind, so daß dadurch

eine gleichmäßige Kühlung des Drahtes über seine gesamte Länge erzielt werden kann.

Fig. 13 zeigt die kombinierte Verwendung von

3") Düsenabschnitten 15, aus denen das Kühlfluid von unten schräg nach oben eingeblasen wird, und von Düsenteilen 18, durch die das Kühlfluid unmittelbar von unterhalb dei Hakentransportketten 14 nach oben eingeblasen wird. Außerdem sind noch die Führungs schienen 13 in jedem Kühlbettabschnitt nicht mehr zueinander fluchtend, d. h. nicht mehr parallel zu den

Hakentransportketten angeordnet was ebenfalls zu

einer gleichmäßigeren Kühlung des Drahtes beiträgt

Die Fig. 15a bis 15d zeigen die Kühlraten CR eines

Drahtes, die in Querrichtung des Kühlbetts gemessen wurden. SR stellt einen seitlichen Schienenbereich, CC den Bereich der Hakentransportketten oder eines anderen Kettenförderers, und C den zentralen Bereich des Kühlbetts dar. Mit fsind die seitlichen hochverdich teten Randbereiche der überlappten Drahtringe be zeichnet

Fig. 15a zeigt die Kühlraten CR von Drähten bei einer bekannten Kühlvorrichtung, wobei die starken Veränderungen in den Kühlraten der betreffenden Drahtbereiche und die sich daraus ergebenden variierenden mechanischen Eigenschaften (TS) erkennbar sind, z. B. die Standardabweichung in der Zugfestigkeit σ = 1,98 kp/mm² und die durchschnittliche Zugfestigkeit χ = 97,2 kp/mm². Wie aus dieser F i g. 15a erkenn- bar ist, sind die SR-, CC- und B-Bereiche nicht genügend gekühlt, während der Draht im Bereich Cund zwischen dem SR- und CC-Bereich zu stark gekühlt wird.

Fig. 15b zeigt die Kühlraten CR von Drähten mit einer Kühlvorrichtung nach Fig. 1. In diesem Beispiel

weisen die betreffenden Düsenabschnitte folgende Winkel auf: θι = 45°; B₂ = 90°; B₃ = 45°; B₄ = 90°; θ₅ = 45". Die Standardabweichung in der Zugfestigkeit σ erreicht 133 kp/mm² und die durchschnittliche

Zugfestigkeit χ liegt bei 98,5kp/mm², was eine beträchtliche Verbesserung hinsichtlich des Kühleffekts und der Gleichförmigkeit der Kühlung eines Drahtes darstellt.

F i g. 15c zeigt die Kühlraten CR von Drähten in einer Kühlvorrichtung gemäß Fig. 12. Die Winkel der verwendeten Düsenabschnitte sind wie nachfolgend angegeben: Θ, = 45°; B₂ = 45°; θ₃ = 45°; θ₄ = 90°; Os = 45°. Außerdem sind noch zusätzliche Düsenteile unmittelbar unter den Hakentransportketten angeordnet Die Standardabweichung in der Zugfestigkeit σ erreicht den Wert l,17kp/mm², und die durchschnittliche Zugfestigkeit χ = 99,2 kp/mm². Die Kühlrate in den CC-Bereichen ist gegenüber der im Beispiel der F i g. 15b verbessert

Fig. !5d zeigt die Kühlraten CR von Drähten in Kühlvorrichtungen gemäß Fig. 13. Dabei betragen die Winkel der Düsenabschnitte: θΐ = 45°; θ₂ = 45°; Θ₃ = 45°; Θ₄ = 9Ο°; θ₅ = 45°. Auch hier sind im Kühlbett noch zusätzliche Düsenteile angeordnet, durch die das Kühlfluid unmittelbar unterhalb der Hakentransportketten nach oben eingeblasen wird. Außerdem sind die Führungsschienen des einen Kühlbettabschnitts jeweils außer Flucht mit denen des angrenzenden Kühlbettabschnitts. Die Standardabweichung in der Zugfestigkeit σ erreicht den Wert 1,02 kp/mm² und die durchschnittliche Zugfestigkeit ir = 99,8 kp/mm². Nach diesem Beispiel wird eine annähernd vollständige Gleichförmigkeit in der Kühlrate erzielt.

Die dabei verwendeten Drähte haben einen Durchmesser von 5,5 mm; der verwendete Hartstahl enthält 0,62% Kohlenstoff und 0,42% Mangan. Die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Düsenabschnitte eingeblasenen Luft beträgt 35 m/sec.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Kühlvorrichtung ersichtlich ist, sind eine Reihe von Verbesserungen bezüglich der Anordnung, Konstruktion und Ausgestaltung der Düsenabschnitte gemacht worden, wobei die Düsenabschnitte im Baukörper des Kühlbetts selbst ausgeformt sind. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Düsenabschnitte und -teile werden geringere Veränderungen in der mechanischen Festigkeit und damit entscheidende Verbesserungen in der Drahtqualität erreicht Dabei wird der Draht während seines Transports durch die Kühlvorrichtung weder einer Vibration oder Schwingung noch einem Zickzackkurs unterworfen, so daß die Form der ursprünglichen, sich überlappenden Drahtwindungen beibehalten werden kann und keine Gefahr besteht, und auf diese Weise ein Bruch oder Riß in der Oberfläche des Drahtes oder irgendein anderer Schaden auftritt Es ist selbstverständlich, daß die Transportrichtung des Drahtes im Kühlbett umgekehrt werden kann; dies verstärkt den Kühleffekt des Fluids auf den Draht.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen eines Drahtes unmittelbar nach dem Warmwalzen durch Transportieren des Drahtes über ein Kühlbett, auf das der Draht in Transportrichtung in Form von flachen, einander überlappenden und nicht konzentrischen Ringen aufgelegt ist und das aus in Transportrichtung verlaufenden Führungsschienen und Haken- transportketten sowie quer zur Transportrichtung angeordneten Düsenleisten besteht, aus denen das Kühlfluid unter einem Winkel zur Vertikalen ausblasbar ist, wobei in den seitlichen Randbereichen der überlappten Ringe die Düsenleisten mehrfach und in einem Winkel gegenüber der Transportrichtung des Drahtes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenleisten in einzelne Düsenabschnitte (15) mit Abstand voneinander aufgeteilt sind, daß die Düsenabschnitte zur Kühlung der seitlichen Randbereiche der überlappten Ringe des Drahtes (17) das Kühlfluid in vertikaler Richtung unter einem an sich bekannten Winkel (θ₅) von 15° bis 75° " gegenüber der Kühlbettebene und in horizontaler Richtung unter einem Winkel (θ₄) von 30° bis 150° gegenüber der Transportrichtung des Drahtes (17) auf dem Kühlbett (12) austreten lassen und daß zusätzlich zur Kühlung der unmittelbar über den Schienen (13) und Ketten (14) liegenden Drahtbereiche Düsenabschnitte (15) vorgesehen sind, die das Kühlfluid in vertikaler Richtung unter einem Winkel (θι, Θ3) von 10° bis 70° gegenüber der Kühlbettebene sowie in horizontaler Richtung unter oinem Winkel (Θ2) von 10° bis 150° gegenüber der Transportrichtung des Drahtes (17) auf dem Kühlbett (12) austreten lassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenabschnitte (15) zur Kühlung der unmittelbar aber den Schienen (13) und Ketten (14) liegenden Drahtbereiche das Kühlfluid in vertikaler Richtung unter einem Winkel (θι, Θ3) von 15° bis 60° gegenüber der Kühlbettebene und in horizontaler Richtung unter einem Winkel (Θ2) von 30° bis 120° gegenüber der Transportrichtung des Drahtes (17) auf dem Kühlbett (12) austreten lassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Düsenteile (18) in diesem Kühlbett (12) unmittelbar unter den Ketten (14) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (13) in dem einen Kühlbettabschnitt nicht fluchtend mit den Schienen (13) in dem anderen Kühlbettabschnitt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (13) in den aufeinanderfolgenden KOhlbettabschnitten parallel zueinander versetzt oder divergierend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenabschnitte (15) in Transportrichtung des Drahtes (17) versetzt zueinander angeordnet sind.