DE977085C

DE977085C - Pull-through furnace for steel belts

Info

Publication number: DE977085C
Application number: DEU3224A
Authority: DE
Inventors: George Harry Rendel
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1954-11-10
Filing date: 1955-03-04
Publication date: 1965-01-28

Description

Durchzie,hofen für Stahlbänder Die Erfindung betrifft einen Durchziehofen, für Stahlbänder mit einer vorzugsweise mit Hohlrollen oder -walzen zum Erwärmen des Gutes ausgerüsteten Vorwärmzone und einer Kühlzone, in welcher eine Reihe von innenflüssigkeitsgekühlten, versetzt zueinander angeordneten hohlen Transportwalzen für das Band vorgesehen ist, die durch ein Kühlmittel auf festgelegten Temperaturen gehalten werden.Pull-through furnace for steel strips The invention relates to a pull-through furnace, for steel belts with one preferably with hollow rollers or cylinders for heating of the goods equipped preheating zone and a cooling zone in which a number of internally liquid-cooled, offset hollow transport rollers for the tape is provided, which by a coolant at set temperatures being held.

Bei derWärmebehandlung von Stahlbändern ist es vielfach erforderlich, das beispielsweise auf Glühtemperatur erwärmte Stahlhand abzukühlen und aufzuwickeln. Vor dem Aufwickeln muß die Temp#eratur des Bandes unter etwa 93' C liegen. Das Abkühlen des Bandes auf diese niedrige Temperatur ist eines der Hauptprobleme beim kontinuierlichen Wärtnebehandeln von Bändern.In the heat treatment of steel strips, it is often necessary to cool the steel hand, which has been heated to the annealing temperature, for example, and to wind it up. Before winding, the temperature of the tape must be below about 93 ° C. The cooling of the strip to this low temperature is one of the major problems in the continuous annealing of strips.

Es sind Durchziehöfen mit Vorwärm-, Heiz-und Kühlzonen bekannt, bei denen die Vorwärmung und/oder die Abkühlung mit Hilfe eines gasförrnigen Wärmeträgers erfolgt. Derartige Anlagen weisen ganz erhebliche Abmessungen auf, da der Wärmeübergang zwischen dem gasförmigen Wärmeträger und dem abzukühlenden Band schlecht ist. Solche Anlagen sind infolge ihrer Größe in vielen Fällen nicht anwendbar. Es ist weiterhin ein Durchziehofen zum Warmbehandeln von Bändern bekannt, bei welchem das Band zunächst über durch Gas oder elektrischen Strom beheizte 1#ollen und anschließend über durch Luft oder Wasser gekühlte Rollen geführt wird. Die Verwendung von Rollen oder Walzen ermöglicht einen guten Wärmeübergang, so daß die Anlagen klein gehalten werden können. Bei dem bekannten Durchzichofen sind die einzelnen Rchllen in bezug auf das Heizmittel bzw. Kühlmittel parallel geschaltet, haben also im wesentlichen gleiche Temperatur, wodurch sich bei der Abkühlung, insbesondere beim Auflaufen des Bandes auf die erste Kühlwalze, ein starker Temperatursprung ergibt, der eine unzulässige Qefügeänderung in dem Band bewirken kann.There are known pull-through ovens with preheating, heating and cooling zones preheating and / or cooling with the help of a gaseous heat transfer medium he follows. Such systems have very considerable dimensions, since the heat transfer between the gaseous heat carrier and the band to be cooled is bad. Such Due to their size, systems cannot be used in many cases. It a pull-through furnace for the heat treatment of strips is also known, in which First roll the tape over 1 # heated by gas or electric current and then is guided over rollers cooled by air or water. The use of roles or rolling enables good heat transfer, so that the systems are kept small can be. In the known Durchzichofen, the individual roles are related connected in parallel to the heating medium or coolant, so have essentially same temperature, which results in cooling, especially in emergence of the belt on the first chill roll, a sharp temperature jump results, the one can cause inadmissible change in structure in the tape.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Abschrecken von auf Härtetemperatur gebrachten Bändern bekannt, bei welcher das abzuschreckende Band über Kühlwalzen oder Kühlkästen geführt wird, die über die Breite des Bandes unterteilt sind und: getrennt kühlbar sind, uni Wärmestauungen in der Mitte breiter Bänder zu vermeiden. Eine Unterteilung der Temperatur in Längsrichtung des Bandes ist nicht vorgesehen, vielmehr wird gerade ein plötzlicher Temperatursprung im Band erstrebt.It is also a device for quenching to hardening temperature Brought belts known, in which the quenched belt over chill rolls or cooling boxes that are divided across the width of the belt and: can be cooled separately to avoid heat build-up in the middle of wide bands. A subdivision of the temperature in the longitudinal direction of the strip is not provided, rather, a sudden jump in temperature in the strip is sought.

DerEr6ndung liegt dieAufgabe zugrunde, einen Durchziehofen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem eine möglichst gleichmäßige Abkühlung eines erhitzten Blechbandes auf gerin7 gem Raum möglich ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet-, daß die 1,' -ühlwalzen hintereinander in den Kreislauf einer im Gegenstrom zur Bandbewegung geführten hitzebeständigen Flüssigkeit geschaltet und. an einen Wärmeaustauscher zum Einregeln eines von der ofennächsten Kühlwalze zur letzten Kühlwalze fortschreitenden Temperaturgefälles angeschlossen sind. Die Kühlwalzen können eine in Richtung der Bandbewegung abnehmende Mantelwandstärke haben.The invention is based on the object of creating a pull-through furnace of the type mentioned at the beginning, with which a heated sheet-metal strip can be cooled as uniformly as possible in a small space. The invention is characterized in that the 1, ' cooling rollers are connected one after the other in the circuit of a heat-resistant liquid which is guided in countercurrent to the movement of the belt. are connected to a heat exchanger for regulating a temperature gradient from the next cooling roller to the last cooling roller. The cooling rollers can have a jacket wall thickness that decreases in the direction of the belt movement.

Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich, beispielsweise ein glühendes Band in kürzesterZeit auf eine für das Aufwickeln des Bandes erforderliche niedrige Temperatur abzukühlen, ohne daß unzulässige Temperatursp#rünge auftreten. Durch die Hinte-reinanderschaltung der Kühlwalzen in bezug auf den Kühlmittelstrora wird es möglich, gegebenenfalls mit einem einzigen Wärmeaustauscher auszukommen, da das Kühlmittel durch das erhitzte Band selbst erwärmt und so der vorhergehenden Kühlstufe zugeführt wird. Außerdem besteht gegebenenfalls die Möglichkeit, den Kühlmittelkreislauf über die den Kühlwalzen vorgeschalteten Heizwalzen zu schließen, in welchem Falle ein Teil der vom Band abgegebenen Wärme für dessen Aufheizung wieder nutzbar gemacht werden kann. Eine solche Anlage kann auch wegen der möglichen schnellen Abkühlung mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ausgeführt werden.With such a device it is possible, for example, a glowing one Tape to a low level required for winding the tape in the shortest possible time Cool down the temperature without inadmissible temperature jumps occurring. By the back-up connection of the cooling rollers in relation to the coolant flow it is possible to get by with a single heat exchanger if necessary, since that Coolant is heated by the heated belt itself and so the previous cooling stage is fed. There is also the option, if necessary, of the coolant circuit to close via the heating rollers upstream of the cooling rollers, in which case part of the heat given off by the belt can be used again for heating it up can be. Such a plant can also because of the possible rapid cooling be carried out with relatively small dimensions.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. i eine schematische Darstellung einer Wärmehehandlungsanlage mit eingebauter Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Rolle, wie sie für die Änderung der Bandtemperatur Verwendung findet; Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Rollentemp eraturregelung, wie sie bei der Anlage nach Fig. i verwendet wird; Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform für die Regelung der Temperatur einer einzelnen Rolle; Fig. 5 ist eine schematische Ansicht entsprechend Fig. 4, welche eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of some exemplary embodiments. In the drawing, FIG. 1 shows a schematic representation of a heat treatment system with a built-in device according to the invention; Fig. 2 shows, on an enlarged scale, a roller as it is used for changing the strip temperature; Fig. 3 is a schematic view of the roller temperature control as used in the system of Fig. I; Fig. 4 shows schematically an embodiment for the regulation of the temperature of a single roll; Fig. 5 is a schematic view corresponding to Fig. 4 showing another embodiment of the invention.

In den Zeichnungen bezeichnet:2 einen Haspel, von welchem das zu glühende Band abgewickelt wird. Nach Durchlaufen verschiedener (nicht gezeichneter) üblicher Anlagen wandert das Band durch eine Vorwärrnzüne 4, dann nacheinander durch eine Wärmzone6, eine Haltezone8, eine Langsamkühlzone io und eine Schnellkühlzone 12, von wo es, zu einem Aufwickelhaspel 14 gelangt. In der Vorwärmzone läuft das Band nacheinander über die Rollen i6A, 16B, 16.C und 16D, und in der Schnellkühlzone 12 wandert das Band nacheinander über die Rollen 16E, 16,F, 16.G, i6,H, 161 und 16j. In den Zonen6, 8 und io wandert das Band über die Rollen 18. Die Zahl der Rollen kann größer oder kleiner als in der Zeichnung sein. Wie in Fig. 2 gezeichnet, sind die Rollen 16 hohl und besitzen eine Wand, die eine Kammer 22 urngibt, welche ein Wärmeaustauschmedium durch einen Kanal 23 aufnimmt und es durch den Kanal:23' wieder abgibt. Das Wärmeaustauschmedium kann ein bei Betriebstemperatur nichtentzündliches 01, ein flüssiges Silikon oder eine andere geeignete Flüssigkeit sein, welche relativ hohen Temperaturen widersteht. Wie aus Fig. 3 liervorgeht, wird das Wärmeaustauschmedium W aus einemVorratsbehälter 24 mittels einer durch Motor 28 angetriebenen Pumpe 2-6 der Rolle 16 1 am Ausgangsende der Rollenreihe zugeführt und dann nacheinander durch die Rollen 16J, 161, 16H, 16G, 16F und 16E und von hier durch die Rollen 16D1 16C, 16B und 16.4 zum Vorratsbehälter 24 zurückbefördert. Diese Anordnung bewirkt eine Erhöhung der Oberflächentemperatur der Rollen von der Rolle 161 bis zur Rolle 16E und eine Temperaturverringerung von der Rolle 16D bis zur Rolle 16A. Lediglich erläuterungshalber wird angenommen, daß diese betreffenden Oberflächenternperaturen der Rollen 16J, 161, 16H, 16G, 16F und 16E seien: 52, 93, 149, :205, 260, 316' C und daß die Temperatur des Bandes S bei erstmaliger Berührung der Rolle 16E 455' C betrage. Wenn das Band S über die Rolle i6E läuft, wird es auf eine Temperatur von 385' C abgekühlt. Beim Passieren der Rollen 16F, 16G, 16H, 161 und 161 wird es weiter auf Temperaturen von 316, 245, 150, 94' C abgekühlt. Zur Nutzbarmachung der Wärme im Wärmeaustauschmedium W wird dieses den Rollen 16D, 16C, 16-B und 16A zugeführt. Die Oberflächentemperatur der Rollen 16D, 16 C, 16B und 16A seien mit 2601:2o5, i5o, 95' C angenommen. Die Temperatur des Bandes beim Ablaufen über die Rollen 16A, 16B, 16C und 16D nimmt, ausgehend. von der Raumtemperatur, auf 38, 94, 149, 205' C zu. Die Rollen müssen vom Band soweit wie möglich umschlungen werden, um die auf oder vom BandS übertragene Wärmemenge zu erhöhen. Um den gewünschten, Unterschied in der Oberflächentemperatur der Kühlrollen zu erhalten, kann, die Wanddicke 2o verändert werden, so daß sie von der ersten bis zur letzten vom Band berührten Rolle abnimmt. Diese Wanddickenverteilung kann auch dazu dienen, die gewünschte Oberflächentemperatur der Rollen zu bewirken, wenn ein Wärmeaustatischmedium mit konstanter Eintrittstemperatur für jede Rolle verwendet wird. Bei bestimmten An7 lagen kann es notwendig werden, eine Wärmereguliereinrichtung 26 zu verwenden, um die Temperatur des Wärmeaustauschmediums W bei dessen Eintritt in eine oder mehrere der Kühlrollen zu regeln. Die Temperaturregeleinrichtung 36 kann entsprechend Fig. 4 oder 5 ausgeführt sein. In Fig. 4 wird das Wärmeaustauschtnedium mittels einer PumPe38 zu einem Wärmeaustauscher40 und dann durch eine Leitung 42 zu der nächstfolgenden Rolle 16 gepumpt, oder wenn die Tempera,tur einer einzigen Rolle konstant gehalten werden soll, führt die Leitung 42 zur Ausgangsrolle zurück. In der Leitung42 ist ein Thermoelement 44 angeordnet, das an ein Wärmemeßgerät46 mit Kontakten46R und 46L und einem Zeiger48 angeschlossen ist. Die Zuleitung Li ist an den Kontaktzeiger48 und der Kontakt46R ist an eine Klemme des Heizelementes 5o angeschlossen. Die andere Klemme des Heizelementes 5o, ist mit der Stromleitung L" verbunden. Ein Solenoid 52 ist mit einer Klemme an die LeitungL, und mit der anderen an den Kontakt46L gelegt. Das Solenoid 52 betätigt die Ventile 54 und 56, die mit einem Hilfswärmeaustauscher 58 verbunden sind. Das Ventil 54 regelt ein Kaltwasserstrom zum Wärmeaustailscher 58, während das Ventil 56 den Strom der Flüssigkeit vom Wärmeaustauscher 58 zum Wärmeatistauscher 4o mittels einer Pumpe 6o steuert. Die Leitung 62 leitet die Flüssigkeit vom Wärmeaustauscher 40 zum Wärmeaustauscher 58 zurück.In the drawings: 2 denotes a reel from which the strip to be glowed is unwound. After passing through various conventional systems (not shown), the strip travels through a preheating pin 4, then successively through a heating zone 6, a holding zone 8, a slow cooling zone and a rapid cooling zone 12, from where it arrives at a take-up reel 14. In the preheating zone, the strip passes successively over rollers i6A, 16B, 16.C and 16D, and in the rapid cooling zone 12, the strip passes successively over rollers 16E, 16, F, 16.G, i6, H, 161 and 16j. In zones 6, 8 and 10, the tape moves over rollers 18. The number of rollers can be greater or less than in the drawing. As shown in FIG. 2, the rollers 16 are hollow and have a wall which surrounds a chamber 22 which receives a heat exchange medium through a channel 23 and releases it again through the channel 23 '. The heat exchange medium can be an oil which is non-flammable at operating temperature , a liquid silicone or some other suitable liquid which withstands relatively high temperatures. As can be seen from Fig. 3 , the heat exchange medium W is fed from a reservoir 24 by means of a pump 2-6 driven by a motor 28 to the roll 1 6 1 at the exit end of the row of rolls and then successively through the rolls 16J, 161, 16H, 16G, 16F and 16E and from here transported back to the storage container 24 by the rollers 16D1 16C, 16B and 16.4. This arrangement causes the surface temperature of the rollers from roller 161 to roller 16E to increase and the temperature of roller 16D to roller 16A to decrease. Merely for the sake of explanation it is assumed that these respective surface temperatures of the rollers 16J, 161, 16H, 16G, 16F and 16E are: 52, 93, 149 ,: 205, 260, 316 ' C and that the temperature of the strip S when the roller is first touched 16E 455 ' C. As the tape S passes over the roll i6E, it is cooled to a temperature of 385 ° C. As it passes through rollers 16F, 16G, 16H, 161 and 161, it is further cooled to temperatures of 316, 245, 150, 94 ° C. To utilize the heat in the heat exchange medium W, this is fed to the rollers 16D, 16C, 16-B and 16A. The surface temperatures of rollers 16D, 16 C, 16B and 16A are assumed to be 2601: 2o5, 150, 95 ° C. The temperature of the tape increases as it runs over rollers 16A, 16B, 16C and 16D. from room temperature to 38, 94, 149, 205 ° C. The rolls must be wrapped around the belt as much as possible in order to increase the amount of heat transferred to or from the belt. In order to obtain the desired difference in the surface temperature of the cooling rollers, the wall thickness 20 can be changed so that it decreases from the first to the last roller touched by the belt. This wall thickness distribution can also be used to bring about the desired surface temperature of the rollers if a heat static medium with a constant inlet temperature is used for each roller. In certain systems it may be necessary to use a heat regulating device 26 in order to regulate the temperature of the heat exchange medium W as it enters one or more of the cooling rollers. The temperature control device 36 can be designed according to FIG. 4 or 5 . In Fig. 4 the heat exchange medium is pumped by means of a pump 38 to a heat exchanger 40 and then through a line 42 to the next following roll 16, or if the temperature of a single roll is to be kept constant, the line 42 leads back to the output roll. In the line 42 a thermocouple 44 is arranged, which is connected to a thermometer 46 with contacts 46R and 46L and a pointer48. The lead Li is connected to the contact pointer 48 and the contact 46R is connected to a terminal of the heating element 5o. The other terminal of the heating element 5o is connected to the power line L ". A solenoid 52 is connected at one terminal to the LeitungL, and the other to the Kontakt46L. The solenoid 52 actuates the valves 54 and 56 with an auxiliary heat exchanger 58 are connected. the valve 54 regulates a flow of cold water to Wärmeaustailscher 58 while the valve 56 4o controls the flow of liquid from the heat exchanger 58 for Wärmeatistauscher means of a pump 6o. the line 62 directs the liquid from the heat exchanger 40 to the heat exchanger 58 back.

Der Regler arbeitet wie folgt: Wenn die Temperatur des Wärmeaustauschmediums in der Leitung 42 sich weiter als gewünscht abkühlt, bewegt sich der Kontaktzeiger 48 nach links und stellt über Kontakt46R einen Stromkreis zur Erregung des Heizelementes 5o her. Wird die Flüssigkeit in der' Leitung 42 wärmer als gewünscht, so bewegt sich der Kontaktzeiger48 nach rechts, schließt dabei den Kontakt 46 L und den Stromkreis zum So#lenoid 52, wodurch dieses erregt und die Ventile 54 und 56 geöffnet werden. Dies ermöglicht, daß Kaltwasser über Ventil 54 in den Wärmeaustauscher 58 fließt und aus seinem System Wärme abführt und daß kalte Flüssigkeit durch das, Ventil 56 zum Wärmeaustauscher40 strömt, wodurch die Temperatur desWärmeaustauschniediums herabgemindert wird. Die Ventile 54 und 56 können mit geeigneten Überbrückungen versehen sein, damit eine relativ kleine Menge Wasser und Flüssigkeit stetig durch den Hilf swärineaustauscher fließen kann. Durch geeignete Bemessung der PumPen 38 und 6o, der Wärmeaustauscher 40 und 58 und der Ventile 54 und 56 kann die Temperaturregelung so ausgelegt werden, daß die Wassertemperatur im Hilfswärmeaustauscher 58 etwa 77' C nicht übersteigt, auch wenn die Temperatur der Rolle 16 auf 370' C gehalten wird.The controller works as follows: If the temperature of the heat exchange medium in the line 42 cools further than desired, the contact pointer 48 moves to the left and establishes a circuit via contact 46R to excite the heating element 5o. If the liquid in the line 42 becomes warmer than desired, the contact pointer 48 moves to the right, thereby closing the contact 46 L and the circuit to the solenoid 52, whereby the solenoid 52 is excited and the valves 54 and 56 are opened. This allows cold water to flow into heat exchanger 58 through valve 54 and remove heat from its system and allow cold liquid to flow through valve 56 to heat exchanger 40, thereby lowering the temperature of the heat exchange medium. The valves 54 and 56 can be provided with suitable bridges so that a relatively small amount of water and liquid can flow steadily through the auxiliary swärineaustauscher. By suitably dimensioning the pumps 38 and 6o, the heat exchangers 40 and 58 and the valves 54 and 56 , the temperature control can be designed so that the water temperature in the auxiliary heat exchanger 58 does not exceed about 77 ° C, even if the temperature of the roller 16 is 370 ' C is held.

Die in Fig. 5 dargestellte Temperaturregelungsanlage entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 4, ausgenommen, daß auf den Hilfswärmeaustauscher 58 verzichtet wird und das Solenoid 52 das Ventil 54 in der vom Kaltwasseranschluß zum Wärmeaustauscher 40 führenden Leitung 64 betätigt. Wenn also die Temperatur des Wärineaustauschmediums in der Rolle 16 zu hoch wird, öffnet das Ventil 54, läßt Kaltwasser durch den Wärmeaustauscher 40 und senkt die Temperatur des zur Rolle 16 fließenden Mediums.The temperature control system shown in FIG. 5 corresponds essentially to that according to FIG. 4, except that the auxiliary heat exchanger 58 is dispensed with and the solenoid 52 actuates the valve 54 in the line 64 leading from the cold water connection to the heat exchanger 40. Thus, if the temperature of the heat exchange medium in the roller 16 becomes too high, the valve 54 opens, allows cold water through the heat exchanger 40 and lowers the temperature of the medium flowing to the roller 16.

Gewünschtenfalls kann das Wärmeaustauschmedium aus der Rolle 16 E direkt zum Behälter 24 zurückgeleitet werden, ohne durch die Rollen 16A, 16B, 16C und 16D zu fließen. jedoch ist es erwünscht, das Wärmeaustauschmedium aus der Rolle 16 E durch das offenbarte Verfahren zu kühlen, so daß die darin enthaltene Wärme zur Erwärmung des Bandes nutzbar gemacht wird. Dies ist auch wünschenswert, weil die Temperatur des zum Vorratsbehälter 24 zurückkehrenden Wärmeaustauschmediums herabgesetzt und so die mittels Kühlschlange66 abzuführende Wärmemenge verringert wird.If desired, the heat exchange medium from the roller 16 E can be returned directly to tank 24 without flowing through the rollers 16A, 16B, 16C and 16D. however, it is desirable to cool the heat exchange medium from the roll 1 6 E by the disclosed method, so that the heat contained therein can be used to heat the belt. This is also desirable because the temperature of the heat exchange medium returning to the storage container 24 is reduced and the amount of heat to be removed by means of the cooling coil 66 is thus reduced.

Selbstverständlich sind außer den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch andere Ausführungen und Abwandlungen möglich, ohne den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche zu überschreiten.It goes without saying that in addition to the embodiments shown and described of the invention, other designs and modifications are possible without the frame to exceed the attached claims.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Pull-through furnace for steel strips with a preheating zone, preferably equipped with hollow rollers for heating the goods, and a cooling zone in which a series of internally liquid-cooled, offset hollow transport rollers are provided for the strip, which are kept at set temperatures by a coolant, characterized in that the chill rolls (16E, 16F, 16G, 16H, 161) are connected one behind the other in the circuit of a heat-resistant liquid guided in countercurrent to the belt movement and to a heat exchanger (4o) for regulating one of the chill roll (16 E) next to the furnace to the last chill roll (16 1) ) progressive temperature gradient are connected. z. Pull-through furnace according to claim i, characterized by cooling rollers with the jacket wall thickness decreasing in the direction of the belt movement. Considered publications: German Patent Nos. 705 764, 736-75 1, 740 193, 878 949, 885 652, 886 013, 887 357, 89o 804, 920 40: 2, 940 402; USA. Patent Nos 1 6o6 76o, 2,199,472, 2,367,587, 2,385 g16. Publication "Industrial Heating", March 1951, pp. 457 to 472.