DE2801698C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von heißen Blockkokillen, bei dem wenigstens während ei­ nes Zeitabschnittes ein Luftstrom die Oberfläche der Gegenstände bestreicht. Ferner betrifft die Er­ findung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfah­ rens, die ein Organ zum Ausblasen von Luft gegen die Blockkokillen aufweist.

Das Kühlen heißer Blockkokillen geht gewöhnlich so vor sich, daß die Blockkokillen in eine Kammer einge­ führt werden, die von Kühlluft durchströmt wird, wo­ bei die Temperatur auf ein für die weitere Behandlung der Blockkokillen geeignetes Niveau abgesenkt wird. Die Zeit für diesen Kühlverlauf, bei dem die Tempera­ tur der Gegenstände von ca. 800°C auf Temperaturen unter 100°C gebracht wird, benötigt bei freiem Küh­ len in Luft gewöhnlich mehr als 12 Stunden. Das er­ fordert eine große Kapazität der Kühlanlagen und die Benutzung einer großen Anzahl von Blockkokillen, wenn man das gewünschte Produktionsniveau und den Durch­ lauf in der Kühlanlage aufrechterhalten will.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens der ein­ gangs erläuterten Gattung zu schaffen, die es erlau­ ben, die Kühlungszeit von Blockkokillen wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gat­ tungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Wenn der mit Wasserpartikeln gemischte Luftstrom die heißen Gegenstände bestreicht, verdampfen die Wasser­ tropfen und tragen damit wirksam zur Abkühlung bei. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich für das Kühlen von Blockkokillen eine Kühlzeit von ca. 4-5 Stunden erreichen, was eine 70%ige Verringerung der Kühlzeit bedeutet. Diese wesentliche Zeiteinsparung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird, erlaubt es, die Kühlanlage nur für eine Kapazität zu dimensionieren, die dem Ausstoß von heißem Gut einer Produktionseinrichtung in der berechneten Zeit für das Kühlen der Blockkokillen entspricht. Es er­ gibt sich darüberhinaus der Vorteil, daß die Anzahl der im Bearbeitungszyklus umlaufenden Blockkokillen wesentlich verringert werden kann. Da die Kokillen teuer sind, ergibt sich somit eine Verringerung der Herstellungskosten.

Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren nach Patent­ anspruch 2 vorgegangen. Dadurch, daß wenigstens ein Teil der feinverteilten Wassertropfen gegen den Luft­ strom eingesprüht wird, ergibt sich eine intensive Durchmischung zwischen den Wassertropfen und der Luft und damit eine besonders wirksame Abkühlung.

Zweckmäßigerweise wird bei dem Verfahren nach Patentan­ spruch 3 vorgegangen. Damit ist ein einfaches Mittel zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, zur Ein­ stellung der Strömungsrichtung und damit zu einer Verbes­ serung des Wärmeüberganges gegeben.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren nach Patentan­ spruch 4 durchgeführt. Mit der Druckwasserspülung lassen sich Gießreste und Gießpulver besonders wirk­ sam entfernen, während durch ein Besprühen der Block­ kokillen mit einem Zweiphasengemisch aus Luft und Wasser eine besonders einfache, schnelle und energie­ sparende Abkühlung erreicht wird. Schließlich soll mit der Kühlung lediglich durch Luftblasen ein Ver­ bleiben von Wasserresten nach Abschluß der Kühlung vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungs­ gemäßen Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 5 gelöst. Die Nachteile des Standes der Technik wurden dazu bereits eingangs erläutert. Durch die Ausbildung der Vorrichtung nach Patentan­ spruch 5 ergibt sich eine besonders gründliche Durchmischung von kleinen Wassertropfen und Luft, die die Blockkokillen wirksam kühlt, da der Konvek­ tionswärmeübergang mit dem Anteil von Dampf in der Luft zunimmt. Die Luftstrahldüsen sorgen zusätzlich für eine erhöhte Turbulenzbildung um die Blockko­ killen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung geht aus Patentanspruch 6 hervor. Durch die Verwen­ dung einer schließbaren Kühlkammer ist eine beson­ ders wirtschaftliche Kühlung möglich, da die Luft somit einfach im Umluftbetrieb unter Zwischenschal­ tung einer Energierückgewinnungsanlage geführt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung nach Patentan­ spruch 7 ausgebildet. Die ein Zwischendach bildenden perforierten Platten werden durch das Verdampfen der gegen sie gesprühten Wassertropfen abgekühlt. Da­ durch nimmt der Strahlungsaustausch zwischen den Blockkokillen und den Platten aufgrund der größeren Temperaturdifferenzen zwischen beiden zu.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung nach Patentanspruch 8 wird eine gleichmäßige Vertei­ lung über den Kühlkammerquerschnitt und eine gleich­ mäßige Dispersion der Wassertropfen erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend näher anhand einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kühlkam­ mer zum Kühlen von Blockkokillen mit komplett eingezeichneten Organen für die Zufuhr von Kühlluft und Wasser,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kammer nach Fig. 1, in welchem nur die Organe für die Zufuhr von Kühlluft eingezeich­ net sind,

Fig. 3 einen Fig. 1 entsprechenden Querschnitt, aber nur mit den Organen für die Druck­ wasserspülung,

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 1, aber nur mit den Organen für die Luft­ zufuhr, und

Fig. 5 den Querschnitt nach Fig. 1, nur mit den Organen für die Kühl­ wasserzufuhr.

Aus dem in Fig. 1 gezeichneten Querschnitt einer Kühl­ kammer 1 geht hervor, wie Kühlluft durch einen Ventila­ torraum 2 in die Kühlkammer durch ein Ventil 3 eingeführt wird, das die Luft über ein im Dach der Kammer aufgehäng­ tes Unterdach 13 verteilt. Im Boden 5 der Kühlkammer 1 sind Ventilationsöffnungen 6 angeordnet (s. Fig. 2), die in eine unter und in Längsrichtung der Kühlkammer verlau­ fende Lufttrommel 7 für Abluft münden. Die Lufttrommel 7 ist mittels einer Drosselklappenanordnung 8 (s. Fig. 2) verschließbar. In die Kühlkammer 1 sind die zur Kühlung vorgesehenen Blockkokillen 9 ein- und austransportier­ bar durch Türöffnungen 10 und 11 in den jeweiligen End­ wänden. Die Blockkokillen 9 werden vorteilhaft auf hier nicht dargestellten Wagen transportiert, die auf Schienen 12 am Boden der Kühlkammer laufen. Das im oberen Bereich der Kühlkammer aufgehängte Unterdach 13 besteht aus perforierten Platten, durch welche die aus dem Gebläse­ raum 2 einströmende Zuluft in Richtung auf die in die Kühlkammer eingeführten Blockkokillen 9 zuströmt. In den perforierten Platten sind außerdem Luftstrahldüsen 14 untergebracht, mit deren Hilfe die mit relativ ge­ ringer Geschwindigkeit durch das Unterdach strömende Zuluft sowohl einen Beschleunigungsimpuls erhält, als auch in der gewünschten Weise gerichtet wird.

In Längsrichtung der Kühlkammer verlaufend sind drei Rohrleitungen 15, 17 und 18 für Wasser angeordnet, von welchen die oberste 15 Wasser unter hohem Druck zu den Reinigungsdüsen 16 transportiert. Diese sind gegen die Blockkokillen gerichtet und dazu bestimmt, Gießreste und Gießpulver von den Blockkokillen zu spülen.

Die beiden unteren Rohrleitungen 17 und 18 transportie­ ren Wasser zu Kühlwasserdüsen 19, die es in fein ver­ teilter Form in einer Richtung abgeben, die wenigstens eine zu dem von den Luftzuführorganen erzeugten Luftstrom entgegengesetzte Richtungskomponente aufweist. Die Kühl­ wasserdüsen 19 sind vom Zentrifugaltyp. Dadurch, daß fein verteilte Wasserpartikel gegen den Luftstrom eingesprüht werden, erhält man eine sehr intensive Durchmischung von kleinen Wassertropfen und Luft. Dieses Zweiphasen­ gemisch bestreicht die Blockkokillen 9, die dadurch wirksam gekühlt werden. Der Kühlungseffekt beruht insge­ samt auf einem Zusammenwirken von mehreren Faktoren. Nachdem die Wasserpartikel in den Luftstrom gegen des­ sen Richtung eingesprüht sind, wird das durch die Strah­ lungswärme aufgeheizte Unterdach durch das Verdamp­ fen der Wassertropfen abgekühlt. Dadurch nimmt der Strah­ lungsaustausch zwischen den Kokillen und den Dachplatten aufgrund der größeren Temperaturdifferenzen zwischen den beiden zu. Ebenso nimmt der Konvektionswärmeübergang mit steigendem Anteil von Dampf in der Luft zu. Außerdem wird die Konvektion verstärkt dadurch, daß die im perfo­ rierten Unterdach 13 angeordneten Luftstrahldüsen 14 zu einer erhöhten Turbulenzbildung um die Blockkokillen 9 beitragen.

In den Fig. 3 bis 5 werden die beschriebenen verschie­ denen Kühl- und Reinigungssysteme einzeln dargestellt. Fig. 3 zeigt, wie die Reinigungsdüsen 16 durch kurze Lei­ tungsstücke 20 an die obere Rohrleitung 15 angeschlossen sind, die Hochdruckwasser zum Spülen der Blockkokillen transportiert.

Fig. 4 verdeutlicht die Anordnung von Luftstrahldüsen 14 in dem aus perforierten Platten ausgebildeten Unterdach 13. Düsen dieser Art blasen Luftdüsenstrahlen in der ge­ wünschten Richtung. Die Düsenstrahlen geben der Luft ei­ nen Beschleunigungsimpuls und dadurch, daß die Luftstrah­ len in geeigneten Abständen angeordnet sind, kann die Zuluft in der gewünschten Richtung gesteuert werden, in diesem Fall gegen die Blockkokillen und die oberhalb der Kokillen angeordneten Kühlwasserdüsen 19.

Die Kühlwasserdüsem 19 sind in Fig. 5 gezeigt. Sie sind mittels Leitungsrohren 21 mit der in Längsrichtung der Kühlkammer verlaufenden Rohrleitung 17 verbunden, die Kühlwasser zu jeder der über jedem zweiten Blockkokillen­ paar angeordneten Kühlwasserdüsen führt, in Längsrichtung der Kühlkammer 1 gesehen. Die Rohrleitung 18 ist auf glei­ che Weise mit in Fig. 5 nicht gezeichneten Kühlwasser­ düsen 19 verbunden, die Kühlwasser zu den übrigen Blockkokillenpaaren führen.

Die aufgewärmte Luft strömt von der Kühlkammer 1 durch Ventilationsöffnungen 6 im Boden der Kühlkammer und durch eine Drosselklappenanordnung 8 zu einem Kanal 22, der die Luft zu einer Wärmerückgewinnungsanlage von beliebigem Typ führt. Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung ist für ein Verfahren zum automatischen Kühlen von Blockkokillen bestimmt. Der Ablauf eines derartigen Verfahrens ist nachstehend geschildert:

Wenn die auf Kühlwagen abgestellten Blockkokillen 9 auf ihren Platz in der Kühlkammer 1 kommen, wird ein Impuls zu einer Transportsteuertafel gegeben, worauf die Bedienungsperson die Öffnungen der Kühlkammer schließt. Zum Schaltschrank des Kokillenkühlers wird ein Signal gegeben, das meldet, daß die Blockkokillen für das Küh­ len bereit sind. Eine in die Kühlkammer eingeführte In­ frarot-Kamera (IR-Kamera) ermöglicht es der Bedienungs­ person, die Temperatur der Blockkokillen auf einem an die Kamera angeschlossenen Instrument abzulesen. Die Bedienungsperson kann wahlweise entweder die Kühlung automatisch ablaufen lassen, oder die Kokillen mit manuel­ ler Überwachung kühlen.

Bei automatischer Kühlung braucht nur der Kühlungsver­ lauf gestartet zu werden, danach wird die Kühlung von temperaturablesenden Organen gesteuert, d.h. in diesem Fall von der Infrarot-Kamera. Die Bedienungsperson drückt dazu auf den Startknopf, worauf die Ventilkanäle zur Kühl­ kammer sowohl für Zuluft als auch für Abluft geöffnet werden. Nachdem das Luftventil geöffnet wurde, wird ein Impuls an ein Magnetventil gegeben, das die Zufuhr von Hochdruckwasser zu den Reinigungsdüsen steuert. Die Spülung mit Hochdruckwasser läuft während eines Zeit­ raumes von ca. 1 Minute ab, danach wird das Zuluft­ ventil betätigt, worauf Luft in die Kammer geblasen wird. Die Luft wird, wie oben geschildert, teilweise durch die perforierten Platten direkt und teils durch Luftstrahldüsen zugeführt. Gleichzeitig wird Kühlwasser zu den Kühlwasserdüsen 19 geleitet, damit der erfin­ dungsgemäß angestrebte Kühlungseffekt zustandekommt. Der Kühlverlauf wird nun ganz von der Infrarot-Kamera überwacht und mittels einer Automatik geregelt, die vor­ her auf die gewünschte Temperaturhöhe eingestellt wurde, bei welcher die Kühlung abgeschaltet werden soll.

Beim Kühlen von Blockkokillen schaltet man gewöhnlich die Zufuhr von Kühlwasser ab, wenn das Gußgut eine Temperatur von ca. 150°C erreicht hat, worauf die ab­ schließende Kühlung auf ungefähr 100°C lediglich durch Luftzufuhr durchgeführt wird. Damit will man vermeiden, daß nach Abschluß der Kühlung Wasser auf den Blockko­ killen verbleibt.

Die Kühlung wird dadurch abgeschaltet, daß die Zuluft­ ventilatoren gleichzeitig mit dem Schließen der Abluft­ ventile gestoppt werden, wobei eine am Schaltschrank aufleuchtende Lampe den Abschluß der Kühlung meldet.

Ein ähnliches Signal ergibt sich auf der Transport­ steuertafel, und die Bedienungsperson kann die Tore der Kühlkammer öffnen und die Kokillenwagen zur nachfol­ genden Behandlungsstelle fahren lassen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist nur eine Kühlkammer dargestellt. Im Rahmen der Erfindung können besonders vorteilhaft eine Vielzahl paralleler Kühlstraßen benutzt werden. Eine solche Kühlstraße ist in der in Fig. 1 gezeigten Kühlkammer vorbereitet. Um die sehr großen Wärmemengen auszunutzen, die beim Küh­ len der Blockkokillen freiwerden, kann die dampfge­ mischte heiße Abluft vorteilhaft einer Wärmerückgewin­ nungsanlage zugeführt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kühlen von Blockkokillen, bei dem wenigstens während eines Zeitabschnittes ein Luftstrom die Oberfläche der Blockkokillen bestreicht, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in fein verteil­ ter Form in den Luftstrom eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eingeleiteten Was­ serpartikel dem Luftstrom entgegengerichtete Richtungs­ komponenten aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Luftstrom mittels in den Weg des Hauptluftstromes eingeführter Luftstrahl­ düsen ausgerichtet wird und einen Beschleunigungsimpuls erhält.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 für das Kühlen von Blockkokillen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während eines ersten Zeitabschnittes die Blockkokillen mit Druckwasser abge­ spült werden, während eines zweiten Zeitabschnittes in einem Luftstrom gekühlt werden, in welchen Wasser­ partikel eingeleitet werden, sowie daß während eines dritten Zeitabschnittes die Kühlung lediglich durch Luft­ zublasen erfolgt.

5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Organ für das Ausblasen von Luft gegen die Blockkokillen und Kühlwasserdüsen zum Erzeugen fein verteilter Wasserpar­ tikel im Luftstrom, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein Teil der kühlwasserpartikel­ erzeugenden Kühlwasserdüsen (19) dem Luftstrom etwa entgegengerichtet sind, sowie daß Luftstrahldüsen (14) im Weg des Luftstromes angeordnet sind, die diesem die gewünschte Richtung und Beschleunigungsimpulse geben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit Reinigungsdüsen für das Reinspülen der Blockkokillen mittels Druckwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung in einer schließbaren Kühlkammer (1) angeordnet ist, in die die Blockkokillen (9) mittels einer Trans­ portanordnung (12) einfahrbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu dem kühlluftzuführen­ den Organen im oberen Bereich der Kühlkammer (1) ange­ ordnete perforierte Platten gehören, in welchen Luft­ strahldüsen (14) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu den kühlwasserzuführenden Organen Kühlwasserdüsen vom Zentrifugaltyp gehören.