DE3342322A1 - Kuehlrohr fuer eine kuehlstrecke zum schnellen abkuehlen von walzdraht- oder stabmaterial - Google Patents
Kuehlrohr fuer eine kuehlstrecke zum schnellen abkuehlen von walzdraht- oder stabmaterialInfo
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Description
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Kühlrohr gemäß dem Gattungsbegriff
des Anspruches 1.
Derartige Kühlrohre kommen zum Kühlen des Walzguts in oder hinter einer Walzstraße zum Einsatz. Zum einen soll
durch sie gewährleistet werden, daß innerhalb der Walzstraße die Temperaturen des Walzguts bestimmte Grenzwerte
nicht übersteigen, damit es nicht zu einer unzulässigen Entkohlung oder Karbidausscheidung kommt. Zum anderen
muß zur Einstellung eines bestimmten Gefüges des Walzguts die Endwalztemperatur am Fertigstich genau eingestellt
werden. Schließlich sollen bestimmte mechanische Eigenschäften des Walzguts durch gezielte Kühlung nach dem
letzten Walzgerüst eingestellt werden.
Durch die DE-PS 27 26 473 ist ein Kühlrohr aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Führungshülsen bekannt
geworden, zwischen denen konvergierend von der einen Führungshülse zur anderen mehrere Stäbe auf einem Teilkreis
um die Längsachse des Kühlrohrs mit Abstand voneinander angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Stäben werden somit
schlitzförmige Durchtrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit gebildet. Ein über die beiden Führungshülsen geschobener
und mittels Dichtungselementen gegenüber diesem abgedichteter Rohrabschnitt bildet um die Stäbe einen
Ringraum, der durch Kanäle mit einem Anschluß für die Kühlflüssigkeit in Verbindung steht. Die Einleitung der
Kühlflüssigkeit kann hierbei tangential erfolgen, so daß eine Rotation der Kühlflüssigkeit um das Walzgut eintritt
und durch die Turbulenz der Kühlflüssigkeit eine Verbesserung des Wärmeübergangs erzielt wird.
Bekanntlich dürfen zur Beibehaltung der Rißfreiheit und
der Gefügegleichmäßigkeit des Walzgutes bestimmte Temperaturunterschiede
innerhalb des Walzgutes nicht überschritten werden. Je nach Walzgutdurchmesser, Temperatur
oder Stahlgüte ist deshalb der Kühlmitteldurchsatz einzustellen. Da es bei bekannten Kühlrohren nicht ohne
weiteres möglich ist, den Kühlmitteldurchsatz und damit
die Intensität der Kühlung an die geforderte Kühlleistung anzupassen, wird üblicherweise ein aufwendiges Regelsystem
mit Steuerorganen in den Zuleitungen zu den einzelnen Kühlrohren vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlrohr zu schaffen, das bei einfachem konstruktivem Aufbau eine
Einstellung des Kühlmitteldurchsatzes und damit eine Anpassung an die für das betreffende Kühlrohr vorgeschriebene
Kühlleistung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau aus. Zwischen
zwei hülsenförmigen Spannelementen, die vorzugsweise zugleich die Führung des Walzgutes bilden, ist eine Schraubenfeder
eingespannt, deren Windungen normalerweise im Abstand voneinander gehalten werden, so daß sich ein wendeiförmiger
Spalt als Durchtrittsöffnung für die Kühlflüssigkeit ergibt. Obwohl bei geeigneter Einspannung
zwischen den Spannelementen auch eine Zugfeder einsetzbar ist, wird vorzugsweise eine Druckfeder eingesetzt.
Der Querschnitt des Drahtes, aus dem die Schraubenfeder gebildet ist, ist vorzugsweise rund. Der Innendurchmesser
der Schraubenfeder ist ausreichend groß, um einerseits eine Berührung mit dem Walzgut zu verhindern und anderer-
BAD ORIGINAL
• seits um das Walzgut herum einen ausreichenden Zwischenraum
für den Zutritt der Kühlflüssigkeit zu schaffen.
Die beiden Spannelemente sind in einem Rohrabschnitt befestigt, der zugleich einen Ringraum um die Schraubenfeder
begrenzt, in den ein Kanal für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit mündet. Neben den für die Führung des Walzgutes
ohnehin erforderlichen Spannelementen und neben Dichtungen und Befestigungsmitteln enthält somit das
•0 Kühlrohr lediglich noch eine Schraubenfeder und einen mit einem Wasseranschluß versehenen Rohrabschnitt. Die
Spannelemente können hierbei identisch ausgebildet werden. Damit weist das Kühlrohr einen überraschend einfachen
Aufbau auf. Trotzdem kann mit diesen Elementen einfach durch Ändern der Einspannlänge zwischen den Spannelementen
die Schraubenfeder mehr oder weniger stark zusammengedrückt oder auseinandergezogen und durch die
hierdurch bewirkte Änderung der Spaltbreite zwischen den Windungen der Kühlmitteldurchsatz an die gewünschte Kühlleistung
angepaßt werden.
Dieses Prinzip erlaubt nicht nur eine einfache individuelle Einstellung des Kühlmitteldurchsatzes beim Zusammenbau
des Kühlrohres, sondern eröffnet mit einfachen konstruktiven Mitteln auch die Möglichkeit, bei
einem in die Kühlstrecke eingebauten Kühlrohr den Kühlmitteldurchsatz individuell verändern und der gewünschten
Kühlleistung anpassen zu können. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, die Konstruktion so auszubilden,
daß die Einspannlänge zwischen den Spannelementen verändert werden kann. Insbesondere geeignet hierfür ist
eine Gewindeverbindung, sei es unmittelbar zwischen wenigstens einem der Spannelemente und dem Rohrabschnitt,
oder über einen Stellring.
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Die Spaltbreite zwischen den Windungen der Schraubenfeder muß nicht konstant ausgebildet sein. So kann an der
Eintrittsseite des Walzgutes in die Feder die Spaltbreite größer als an der Austrittsseite ausgebildet
sein. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß die Schraubenfeder mit unterschiedlicher Steigung gewickelt
ist. Es ist auch möglich, eine solche Charakteristik dadurch zu erreichen, daß die Schraubenfeder durch eine
Reihenanordnung aus wenigstens zwei Schraubenfedern mit •Ο unterschiedlicher Steigung und gegebenenfalls unterschiedlicher
Federkonstante ersetzt wird. Im übrigen ist es möglich, innerhalb eines Rohrabschnittes mehrere
Schraubenfedern hintereinander anzuordnen, die jeweils zwischen Spannelementen eingespannt sind und denen
jeweils ein Ringraum mit einem Kanal für die Kühlflüssigkeit zugeordnet ist. Einheiten aus jeweils einer
zwischen zwei Spannelementen eingespannten Schraubenfeder, die hintereinander in einem Rohrabschnitt angeordnet
sind, können jeweils durch eine starre Hülse verbunden sein, die für eine glatte Führung des mit dem
Walzgut mitgenommenen KühlmittelStroms sorgt. Durch derartige Anordnungen läßt sich die Abkühlcharakteristik
innerhalb weiter Grenzen verändern. Bei dieser Gelegenheit soll noch erwähnt werden, daß der Kühlmitteldurchsatz
durch den wendeiförmigen Spalt zwischen den Windungen der Schraubenfeder in der Regel so eingestellt
wird, daß er kleiner als der mögliche Durchsatz durch den in den Ringraum mündenden Kanal ist. Hierdurch
soll gewährleistet sein, daß der Ringraum vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt und das Walzgut
auf seinem vollen Umfang gleichmäßig gekühlt wird. Durch exzentrische Einmündung des Kanals in den Ringraum
ist es möglich, eine Rotation des Kühlwassers um das Walzgut zu erzielen und hierdurch die Kühlwirkung
zu erhöhen. Die Einstellbarkeit des Kühlmitte!durch-
satzes schließt auch den Fall ein, daß die Schraubenfeder bis zum gegenseitigen Anliegen benachbarter Windungen
zusammengedrückt und damit der Kühlmitteldurchsatz vollständig unterbrochen wird.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Kühlrohres, 10
Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1,
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Kühlrohres,
15
Fig. 4 die Längsschnittansicht eines zwei Einheiten enthaltenden Kühlrohres, und
Fig. 5 die Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Kühlrohres.
"Das in Fig. 1 dargestellte Kühlrohr 1 ist Bestandteil einer Kühlstrecke, die eine Vielzahl derartiger Kühlrohre
umfaßt.
Das Kühlrohr 1 enthält zwei in einem Rohrabschnitt 2 identisch ausgebildete Spannelemente 3, zwischen deren
einander zugewandten Stirnseiten 4 und 5 eine Schraubenfeder 6 eingespannt ist. Die beiden Spannelemente
3 sind mittels Schrauben 7 im Rohrabschnitt 2 fixiert. Die linke Stirnseite 4 der Spannelemente 3 weist jeweils
eine ringförmige Ausnehmung 8 und die rechte Stirnseite Ringschultern 9 und 10 auf. Die Schraubenfeder
6 sitzt mit ihrem linken Ende auf der inneren Ringschulter 10 des linken Spannelementes 3 und mit
ihrem rechten Ende in der ringförmigen Ausnehmung 8 des rechten Spannelementes 3.
Jedes Spannelement weist zwei Ringnuten 11 auf. In den
zu der Schraubenfeder 6 benachbarten Ringnuten 11 ist
jeweils ein Dichtelement 12 vorgesehen.
Die beiden Spannelemente 3 sind als Führungshülsen für das Walzgut ausgebildet und weisen zu diesem Zweck eingangsseitig
einen Trichter 13 auf. Der Innendurchmesser der Schraubenfeder 6 ist ausreichend größer als der Innendurchmesser
14 der Spannelemente 3, damit gewährleistet ist/ daß das Walzgut nicht mit der Schraubenfeder
in Berührung kommt. Andererseits muß zwischen der Schraubenfeder 6 und der Innenwandung des Rohrabschnittes 2
ein ausreichend großer Ringraum 15 verbleiben, um einen im wesentlichen über den Umfang der Schraubenfeder gleichmäßigen
radialen Zufluß des Kühlmittels in das Innere der Schraubenfeder zu gewährleisten. Der Ringraum 15
steht über einen Kanal 16 mit einem Anschluß für die
Kühlflüssigkeit in Verbindung. Im vorliegenden Fall wird der Kanal durch eine kreisförmige öffnung 17 im Rohrabschnitt
2 und ein Anschlußrohr 18 gebildet. Die Kühlflüssigkeit strömt bei der Darstellung nach Fig. 1 durch
den Kanal 16 von unten nach oben in den Ringraum 15 und
von dort durch den durch die Schraubenfeder 6 gebildeten wendeiförmigen Spalt 19 in das Innere der Schraubenfeder
6.
im Betrieb durchläuft das Walzgut das Kühlrohr 1 von
links nach rechts. Der Innendurchmesser 14 der hülsenförmigen Spannelemente 3 ist etwa 1,5 bis 3 mal so groß(
wie der Walzgutdurchmesser. Der Abstand zwischen dem Walzgut und der Innenseite der Schraubenfeder 6 entspricht
etwa dem Abstand zwischen der Außenseite der
Schraubenfeder und der Innenwand des Rohrabschnittes 2.
Die Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Kühlrohres ist sehr einfach. Als Rohrabschnitte können Abschnitte
von genormten im Handel erhältlichen Rohren verwendet werden. Nach dem Bohren der öffnung 17 ttfird äas Anschlußrohr
18 aufgeschweißt. Danach wird eines der beiden bereits mit einer Dichtung 12 ausgestatteten Spannelemente
3 in den Rohrabschnitt 2 eingeschoben und mit Schrauben 7 fixiert. Dann wird die Schraubenfeder 6 eingesetzt
und schließlich das andere Spannelement 3 und dieses mit Schrauben fixiert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge
der Schraubenfeder 6 und der beiden Spannelemente 3 so gewählt, daß die Stirnfläche 4 des linken Spannelementes
und die Ringschulter 9 des rechten Spannelementes bündig mit dem Rohrabschnitt 2 abschließen. Der Durchflußquerschnitt
durch den wendeiförmigen Spalt 19 ist kleiner als der Durchflußguerschnitt des Kanals 16, so daß gewährleistet
ist, daß der Ringraum 15 im Betriebszustand stets mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die hülsenförmigen
Spannelemente 3 und die Schraubenfeder 6 sind koaxial innerhalb des Rohrabschnittes 2 angeordnet, so
daß die Schraubenfeder 6 etwa überall den gleichen Abstand von der Innenwand des Rohrabschnittes 2 hat. Es
kann jedoch aus strömungstechnischen Gründen zweckmäßig sein, die Mittelachsen der Spannelemente 3 und der Schraubenfeder
6 gegenüber der Mittelachse des Rohrabschnittes 2 etwas parallel zu versetzen, um einen Ringraum 15 mit
über den Umfang unterschiedlichem Querschnitt zu erhalten. Außerdem kann es zweckmäßig sein, die Breite des
wendeiförmigen Spaltes 19 nicht konstant, wie dargestellt, sondern z.B. von links nach rechts abnehmend
auszubilden. Zu diesem Zweck braucht die Schraubenfeder
nur mit sich verändernder Steigung gewickelt zu werden.
Schließlich ist es auch möglich, die Schraubenfeder 6 von dem einen Ende zu dem anderen Ende sich konisch verjün-"
gend auszubilden.
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Wie aus der Querschnittsansicht nach Fig. 2 hervorgeht, mündet bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kanal
16 zentrisch in den Ringraum 15, d.h. die Mittelachse des Anschlußrohres 18 schneidet die Mittelachse des
Rohrabschnittes 2, die zugleich die Mittelachse der Spannelemente 3 und der Schraubenfeder 6 darstellt.
Fig. 3 zeigt eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform, bei der der Kanal 16 exzentrisch in den Ringraum
15 mündet. Zu diesem Zweck ist die Mittelachse des Anschlußrohres 18a im Vergleich zur Ausführungsform von
Fig. 2 parallel versetzt, d.h. sie schneidet nicht mehr die Mittellinie des Rohrabschnittes 2a. Auf diese Weise
wird innerhalb des Ringraumes 15 eine tangentiale Strömung
erzeugt, die durch den Spalt 19 zwischen den Windungen
der Schraubenfeder hindurch· eine Rotation der Kühlflüssigkeit um das Walzgut zur Folge hat. Diese Kühlung
erfolgt somit mit stärkerer Turbulenz als bei dem Beispiel nach Fig. 2.
Fig. 4 stellt ein Kühlrohr dar, bei dem in einem Rohrabschnitt 2b zwei Einheiten aus jeweils einer zwischen
zwei Spannelementen 3 eingespannten Schraubenfeder 6 hintereinander angeordnet und die beiden Einheiten durch
eine starre Hülse 20 verbunden sind. Jeder der Schraubenfedern ist ein Ringraum 15 und ein Kanal 16 für die Zuleitung
der Kühlflüssigkeit zugeordnet. Die starre Hülse 20 ist in gleicher Weise wie die Schraubenfedern 6 eingespannt,
nämlich zwischen der inneren Schulter 10 des einen Spannelementes 3 und der ringförmigen Ausnehmung 8
des nächsten Spannelementes 3. Durch die starre Hülse
20 wird eine Ausgleichsstrecke geschaffen, deren Länge durch die Länge der starren Hülse 20 bestimmt werden
kann.
Anstelle der starren Hülse 20 kann auch ein anderes Element eingesetzt werden, das für die Kühlflüssigkeit
durchlässig ist, und es kann ein in den Ringraum um dieses Element mündender Kanal vorgesehen werden, durch den
die über den Kanal 16 zugeführte Kühlflüssigkeit wenigstens teilweise wieder abgeführt wird.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die es nicht nur bei der Herstellung, sondern auch im Einsatz
des Kühlrohres auf einfache Weise ermöglicht, den Durchflußquerschnitt der Kühlflüssigkeit durch den wendeiförmigen
Spalt 19 der Schraubenfeder 6 einzustellen und den geforderten Bedingungen anzupassen. Zu diesem Zweck ist
die Einspannlänge 21 zwischen zwei Spannelementen 3 veränderbar. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht
im wesentlichen der nach Fig. 1. Zur Veränderung der Einspannlänge
21 ist das rechte Spannelement 3 längsverschiebbar' gelagert und liegt mit seiner der Schraubenfeder
6 abgewandten Stirnseite, in diesem Fall mit der äußeren Ringschulter 9, an einem Stellring 22 an, der
durch ein Gewinde 23 mit dem Rohrabschnitt 2c verbunden ist. Der Stellring 22 ist zu diesem Zweck mit einem
Außengewinde versehen und in ein Innengewinde auf der rechten Seite des Rohrabschnittes 2c eingeschraubt. Durch
Drehen des Verstellrings 22 läßt sich die Schraubenfeder 6 mehr oder weniger stark zusammendrücken und hierdurch
die Spaltbreite 19 in weiten Grenzen bis zum Wert 0 verringern. Der Stellring 22 ist somit ein einfaches
Mittel zum Einstellen und auch zum Abschalten der dem Walzgut innerhalb des Kühlrohres zugeführten Kühlflüs-
sigkeit.
Als Kühlmittel eignet sich nicht nur eine Kühlflüssigkeit
und hier insbesondere Wasser; es könnten auch gasförmige Kühlmittel zum Einsatz gelangen.
* Al-
- Leerseite -
Claims (10)
1.)Kühlrohr für eine Kühlstrecke zum schnellen Abkühlen von
Walzdraht- oder Stabmaterial (Walzgut) mit einem Rohrabschnitt (2)/ in dem zwei hülsenförmige Spannelemente (3) angeordnet
sind, zwischen denen ein Einsatzstück mit einem Spalt (19) als Durchtrittsöffnung für das Kühlmittel eingespannt ist,
sowie mit einem durch das Einsatzstück und einen Teil der Innenwand des Rohrabschnittes (2) begrenzten Ringraum (15), der
durch einen Kanal (16) mit einem Anschluß für das Kühlmittel
in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet , daß das Einsatzstück als Schraubenfeder (6) ausgebildet ist
und die Spannelemente (3) im Rohrabschnitt (2) befestigt sind.
2. Kühlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Spannelemente (3) zugleich die Führung für
das Walzgut bilden.
3. Kühlrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einspannlänge (21) zwischen den
Spannelementen (3) veränderbar ist.
4. Kühlrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eines der Spannelemente (3) über ein Gewinde (23) mit dem Rohrabschnitt (2c) verbunden ist.
Radedcestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883605/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconjult
Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconiul!
5. Kühlrohr nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eines der
Spannelemente (3) längsverschieblich gelagert ist und mit seiner der Schraubenfeder (6) abgewandten Stirnseite (5)
an einem Stellring (22) anliegt, der durch ein Gewinde (23) mit dem Rohrabschnitt (2c) verbunden ist.
6. Kühlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennze ichnet , daß die beiden Spannelemente (3) identisch ausgebildet sind.
7. Kühlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet , daß der Kanal (16) für das. Kühlmittel quer zur Längsachse des Kühlrohres (2)
angeordnet ist.
8. Kühlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (16) für
das Kühlmittel exzentrisch in den Ringraum (15) mündet.
9. Kühlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet , daß in einem Rohrabschnitt (2b) jeweils zwischen Spannelementen (3) eingespannt
wenigstens zwei Schraubenfedern (6) hintereinander angeordnet sind und in jeden Ringraum (15) um
die Schraubenfedern (6) ein Kanal (16) für das Kühlmittel mündet.
10. Kühlrohr nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß in einem Rohrabschnitt (2b) wenigstens zwei Einheiten aus jeweils einer zwischen
zwei Spannelementen (3) eingespannten Schraubenfeder (6) hintereinander angeordnet und die Einheiten durch
eine starre Hülse (20) verbunden sind.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ROTHE, HERBERT, DIPL.-ING., 7570 BADEN-BADEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |