DE2855304C2

DE2855304C2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontrollierten Kühlen eines Stahldrahtes am Ausgang eines Walzwerkes

Info

Publication number: DE2855304C2
Application number: DE19782855304
Authority: DE
Inventors: Marc-Paul Dipl.-Ing. Esch Alzette Gredt; Andre Dipl.-Ing. Simon
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1986-03-13
Also published as: GB2010717B; FR2412360B1; GB2010717A; DE2855304A1; FR2412360A1; LU78743A1; BE872830A

Description

zugsweise durch eine wassergekühlte Kondensationshaube kondensiert, und das rückgewonnene Wasser wieder in das Wasserbad geleitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum kontrollierten Abkühlen von Stahldraht, bei dem die Homogenität des Abkühlungsmilieus kontinuierlich sichergestellt ist und die Verluste an Abkühlungswasser auf ein striktes Minimum beschränkt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Verweilzeit des Drahtes im Sehandlungsmedium in Abhängigkeit vom Rhythmus des Walzwerkes steuert und Veränderungen in der Verweilzeit durch die Variation der Intensität der Kondensation des Wasserdampfes kompensiert.

Ein Arbeiten nach diesem Prinzip stellt sicher, daß die flüssige Phase kontinuierlich eine einheitliche, dem Siedepunkt von Wasser entsprechende Temperatur für die thermische Behandlung anzeigt

Gemäß der Erfindung kann also eine permanente, einheitliche Temperatur, auf die der Drah« gebracht werden soll, erreicht werden und können mögliche Änderungen in der Verweilzeit des Drahtes im Behandlungsmilieu kompensiert werden, indem die Intensität der Kondensation variiert wird. Solche Änderungen können bei Veränderungen im Betrieb des Walzwerkes notwendig werden.

Die Temperatur, auf die der Draht gebracht werden soll, kann durch Regeln der Verweilzeit des Drahtes im Behandlungsmilieu variiert werden.

Durch Regeln der Durchlaufgeschwindigkeit und/ oder der Menge zu behandelnden Stahldrahtes ist es auch möglich, im Inneren des Abkühlungskreises, der zur primären Kondensierung von in der Wanne freigesetztem Wasserdampf dient, ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel zu erhalten, dessen Ausströmungsmenge und Temperatur einheitlich sind.

Diese zweite Methode ist sicherlich vorteilhaft, wenn das Kühlmittel, das zur Kondensation des in der Wanne freigesetzten Wasserdampfes diente, zur Verwendung in einem unabhängigen Vorgang bestimmt ist, bei dem eine einheitliche Temperatur unerläßlich ist, wie dies beispielsweise in einem Zufuhrsystem einer Dampfturbine der Fall ist.

Die zur Durchführung des erfind'jngsgemäßen Verfahrens bestimmte Vorrichtung umfaßt eine Wanne, die eine Eingangs- und eine Ausgangszone sowie eine zentrale Hauptzone, die von einer Einfassung überdeckt wird, aufweist, wobei difse Einfassung außer am Boden an allen Seiten geschlossen ist und ihr Querschnitt geringer ist als der der Wanne, so daß sie sich dort einfügt und die mit einem Oberflächenkondensator versehen ist.

Die Eingangs- und Ausgangszonen, die vorzugsweise identisch sind, können jeweils von einem mit Ventilatoren verbundenen Abzug (Korb, Wanne) und einer Reihe von Spritzdüsen für kaltes Wasser und Mitteln zur Evakuierung des Wassers überdeckt sein.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, von denen Fig. 1 eine schematische Ansicht und Fig.2 eine Ansicht von oben nach unten eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt, fügt sich eine haubenförmige Einfassung 20, die den Hauptabschnitt der Wanne 10, in der die Behandlung des Stahldrahtes abläuft, übe.deckt, so in diese Wanne ein, daß ihr Boden sich ständig ca. 20 cm unterhalb des Spiegels des in der Wanne 10 befindlichen Wassers befindet und daß der Abstand der Wände in der Größenordnung von 10 mm liegt.

Die Hauptwanne 10 wird so dicht gemacht, wodurch verhindert wird, daß Umgebungsluft dort durch das durch Kondensation des Wasserdampfes gebildete Vakuum angesaugt wird, was zur Bildung eines isolierenden Luftkissens zwischen der Wasserfläche und dem Kondensator 21 führen würde, so daß die Kondensation verhindert wird.

ίο Der Kondensator 21, der mit der die Hauptwanne überdeckenden Einfassung verbunden ist, ist vorteilhaft ein röhrenförmiger Kondensator.

Die die Hauptzone der Behandlungswanne überdekkende Einfassung 20 ist mit mehreren Ventilen 22 verbunden.

Diese Ventile dienen zur Reinigung der Luft bei Inbetriebnahme der Vorrichtung. Sie sind während des normalen Betriebes geschlossen.

Zur Behandlung des gewalzten Drahtes, der in Spiralen vorliegt oder in Bunden gesammelt ist, enthält die Hauptwanne 10 ein Transportband 11 mit regelbarer Geschwindigkeit, das in Förderrichtun^ des Ausstiegs des zu behandelnden Produktes ansteigt.

Nach einer ersten Ausführungsform können die Eingangs- und Ausgangszonen 40, 40' jeweils von einem Abzug überdeckt werden, der sich der die Hauptwanne 10 überdeckenden Einfassung 20 anpaßt und der an den Eingangs- und Ausgangsseiten eine Öffnung aufweist, die zur Einführung bzw. zum Herausziehen des zu behandelnden Produktes 30 bzw. 30' dient.

Der Abzug umfaßt eine erste Leitung, die im Verhältnis zur Vorwärtsrichtung des zu behandelnden Produktes an einer seiner Seitenwände befestigt ist, wobei diese Leitung mit einem Ansaugventilator 41 bzw. 41' versehen ist, und eine zweite Leitung, die an der entgegengesetzten Wand befestigt ist und in Richtung der Abführung mit einem Ausstoßventiiator 42, 42', einer Reihe von Spritzdüsen 44 bzw. 44', die einen Wasservorhang erzeugen, und mit einem Sammler 43 bzw. 43' fur kondensiertes Wasser versehen ist.

Der durch die Wirkung der beiden Ventilatoren 41 und 4Γ erzeugte Effekt besteht im Zurückdrängen des Wasserdampfes, der in der Eingangs- bzw. der Ausgangszone in die zweite Leitung freigesetzt v/ird, wo er durch den Wasservorhang kondensiert und durch den Sammler 43, 43' gesammelt wird. So werden nicht nur Verluste an Wasser verhindert, die durch Entweichen von Dampf entstehen, sondern dieses noch heiße Wasser kann wieder in die Behandlungswanne 10 eingeführt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung kann eine erweiterte Eingangszone vorgesehen und das zu behandelnde Produkt direkt in die Hauptzo- m eingeführt werden. Dafür genügt es, am oberen Teil der die Hauptzone überdeckenden Einfassung eine Schleuse vorzusehen, die eine Einführung dei zu behandelnden Produktes ohne Wasserverlust durch Entweichen von freigesetztem Dampf sicherstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontrollierten Kühlen eines Stahldrahtes am Ausgang eines Walzwerkes, aus der Walzhitze von ca. 900° C auf 200 bis 500° C, durch Eintauchen in die flüssige Phase eines Systems Wasser/Wasserdampf, bei dem die Abgabe thermischer Energie an das System geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verweiizeit des Drahtes im Behandlungsmedium in Abhängigkeit vom Rhythmus des Walzwerkes steuert und Veränderungen in der Verweilzeit durch die Variation der Intensität der Kondensation des Wasserdampfes kompensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Abkühlungskreises, der zur primären Kondensation des freigesetzten Wasserdampfes dient, ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel vorgesehen wird, dessen Ausströmungsmenge und Temperatur gleichmäßig sind.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer eine Eingangszone, eine Ausgangszone und eine zentrale Hauptzone aufweisenden Wanne, die von einer mit einem Oberflächenkondensator versehenen Einfassung überdeckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassung (20) außer am Boden an allen Seiten geschlossen ist und ihr Querschnitt geringer ist als der der Wanne (10), und die Einfassung (20) in die Wanne (10) eingefügt L-

4. Vorrichtung nach Anspruch \ dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und/oder Ausgangszonen (40, 40') von einem Abzug üh»rdeckt sind, der mit Ventilatoren (41, 41'; 42, 42'), einer Reihe von Spritzdüsen für kaltes Wasser (44, 44') und .Mittein zur Abführung des Wassers (43,43') versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassung (20), die die Hauptzone überdeckt, sich so in die Wanne einfügt, daß sich ihr Boden ca. 20 cm unterhalb des Spiegels des in der Wanne (10) enthaltenen Wassers befindet und daß der Abstand der Wände in der Größenordnung von 10 mm liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator, der mit der die Hauptzone überdeckenden Einfassung (20) versehen ist, ein Röhren-Kondensator (21) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hauptzone überdeckende Einfassung (20) mit mehreren Ventilen (22) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptzone mit einem Transportband (U) mit regelbarer Geschwindigkeit versehen ist, das in Bewegungsrichtung des behandelten Produktes ansteigt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und/ oder Ausgangszonen von einem Abzug überdeckt sind, der sich der die Hauptzone überdeckenden Einfassung (20) anpaßt und der an seiner Eingangs- bzw. Ausgangsseite eine öffnung aufweist, die zur Einführung bzw. Herausführung des zu behandelnden Produktes dient.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontrollierten Kühlen eines Stahldrahtes am Ausgang eines Walzwerkes, aus der Walzhitze von ca. 900⁰C auf 200 bis 500⁰C, durch Eintauchen in die flüssige Phase eines Systems Wasser/Wasserdampf, bei dem die Abgabe thermischer Energie an das System geregelt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Seit es bekannt ist, daß es möglich ist, einem Stahldraht durch Kühlen in kontrollierter Weise von einer Temperatur von ca. 900⁰C auf Temperaturen zwischen 200 bis 500⁰C vorgegebene Ziehbarkeits-Eigenschaften zu verleihen, hat sich den Herstellern solcher Produkte der Gedanke der Abkühlung durch Tauchen in kochendes Wasser als weniger kostspielig aufgedrängt.

Es versieht sich, daß die Abkühlung des Stahldrahtes mit kochendem Wasser, um gleichzeitig rationell und wirkungsvoll zu sein, in kontinuierlicher, homogener und kontrollierter Weise vor sich gehen muß, wobei ein erhöhter Verbrauch an Wasser vermieden werden soll.

Tatsächlich ist der Erfolg der Behandlung der Stahldrähte durch diese Abkühlungsmethode in Frage gestellt, wenn aus dem einen oder anderen Grund das Milieu, in dem der Vorgang stattfindet, vom thermisehen Gesichtspunkt her nicht homogen ist. Daher ist es praktisch ausgeschlossen, die Abkühlung in Wasser durchzuführen, indem man die Temperatur durch ein Steuersystem von außen zu steuern versucht. Dies ist so, weil ein Einbringen von kaltem Wasser eine intermittierende und lokale Abkühlung des Wassers mit sich bringt, was entweder zu einer inhomogenen Behandlung des Stahldrahtes führt, oder zur Notwendigkeit, in die Wanne, in der die Behandlung stattfindet, ein schwieriges Homogenisierungssystem einzuführen, beispielsweise durch mechanisches Rühren. Andererseits ist ein außenüegendes Abkühiungssystern, das beispielsweise durch ein Netz von Kühlröhren gebildet wird, aufgrund der Notwendigkeit, große Mengen Kühlwasser über das System zu pumpen, schwierig.

Aus der DE-OS 26 01 443 ist die Kühlung von warmgewalztem Stahl auf die Siedetemperatur des Bades bekannt. Diese ist ihrerseits variierbar zwischen 80° und 150⁰C. Verdampftes Wasser wird durch Kondensation rückgewonnen. Wegen des engen Temperaturbereiches ist das Verfahren nur begrenzt anwendbar.

Im allgemeinen werden bedeutende Mengen Wasserdampf in einer Wanne frei, in der die Abkühlung des ν gewalzten Stahldrahtes stattfindet. So liegen die Verluste an Kühlwasser durch Verdampfen, die beim Einführen des Produktes in die Wanne besonders bedeutend sind, in der Größenordnung von 3 t/h, wenn ungefähr 90 t/h Draht von der End-Walztemperatur auf 200 bis 500⁰C abgekühlt werden, entsprechend den gewünschten Qualitäten, ohne daß spezielle Maßnahmen zur Reduzierung dieser Verluste ergriffen werden.

Der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 46 961 ist ein Verfahren zum Abkühlen von warmgewalzten Stahlstangen zu entnehmen, bei dem das Stangenmaterial unmittelbar nach Verlassen des Walzwerkes in Schlingenform in ein auf Siedetemperatur gehaltenes Heißwasserbad eingelegt wird. Mittels eines Förderers wird das Material schräg aufwärts aus dem Wasserbad herausgeführt. Bei Verlassen des Wasserbades kann die Temperatur des Materials über dem Siedepunkt des Wassers liegen; bei weichem oder kohlenstoffarmem Stahl ist eine langsame Abkühlung auf etwa unterhalb 400⁰C vorteilhaft. Der durch das fortlaufende Eintauchen erzeugte Dampf über dem Wasserbad wird vor-