EP0064771B1 - Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut - Google Patents

Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut Download PDF

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EP0064771B1
EP0064771B1 EP82104193A EP82104193A EP0064771B1 EP 0064771 B1 EP0064771 B1 EP 0064771B1 EP 82104193 A EP82104193 A EP 82104193A EP 82104193 A EP82104193 A EP 82104193A EP 0064771 B1 EP0064771 B1 EP 0064771B1
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EP
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cooling
rolling
cooling tube
pressure cooling
guide
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EP82104193A
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EP0064771A2 (de
EP0064771A3 (en
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Franz Tamm
Günther Friese
Siegbert Arndt
Hartmut Blank
Bernhard Höricke
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Hennigsdorfer Stahl Engineering Te Hennigsdor GmbH
Original Assignee
VEB Stahl- und Walzwerk "Wilhelm Florin" Hennigsdorf
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars

Definitions

  • the invention relates to a pressure cooling tube for the direct intensive cooling of rolling stock from the rolling heat, the cooling water being fed in cocurrent to the rolling stock to be cooled via nozzle heads and discharged again via a storage chamber and deflection chambers which have guide funnels.
  • Such cooling pipes are particularly suitable for cooling fine steel and wire from the rolling heat at high rolling speeds.
  • the co-countercurrent cooling pipe in which the pressurized water is fed to the cooling pipe ends and discharged in the middle via a storage chamber, is suitable for thicker rolling stock dimensions and low rolling speeds, but for thin rolling stock dimensions and high rolling speeds it is because of the counterflow share, which has considerable braking forces on the Roll wire brings, not applicable, because the roll wires buckle.
  • the countercurrent cooling tube offers undisputed advantages when cooling thin rolling stock dimensions with high rolling speeds, but in the known solutions the discharge of the pressurized water is inadequate, so that with the DC tubes previously used, the practically achievable rolling speeds are limited, which are below the values achieved in normal operation without a cooling system .
  • Pressurized water which emerges at the end of the cooling pipe in the rolling line, leads to a braking effect on the wire in all cases, regardless of whether the escaping water builds up in front of the subsequent cooling pipe or loses speed at the end of the cooling section. In addition, this leads to undefined cooling at the cooling pipe ends, which reduces the quality of the cooled material.
  • two nozzle heads are arranged one behind the other according to DD-A-147 506. In this way it is possible to achieve both intensive cooling and a good blowing effect. However, since the nozzles partially influence each other, undesirable transverse and braking forces still act mainly on the wire rod tip.
  • a pressure cooling tube is known from the EP-A-0013230, the deflection chambers of which have a plurality of diaphragms or rings for the passage of the rolling stock, on which either deflection funnels or deflection cones are arranged.
  • the stripping effect is achieved in this known construction in particular by reducing the beam cross section through these diaphragms and diverting the stripped water.
  • a scraper tube is provided, which is directed perpendicular to the direction of flow of the rolling stock and is fed with a liquid or gaseous medium, which strips off the remaining cooling water as a separate secondary flow directed perpendicularly to the direction of flow at the rolling core.
  • the function of this known construction is such that the cooling water is deflected, accumulated and partially stripped off through the orifices or rings arranged in the deflection chambers.
  • a build-up of the coolant and, consequently, a braking effect on the rolling stock is first exerted in the opposite direction to the continuous rolling core.
  • the free arrangement of the outlet opening of the scraper tube means that only an uncontrolled wiping off of the coolant residues still adhering to the rolling core can be achieved.
  • the invention has for its object to develop a cooling tube with which thin rolling stock dimensions, such as steel bars and wire, are intensively cooled at high rolling speeds, and in which both the improved inflow conditions of the cooling medium on the inlet side and a water deflection system on the outlet side the transverse or counter forces acting on the rolling core are kept extremely low.
  • this object is achieved in that the deflection chambers are arranged downstream of the stowage chamber and are arranged in front of the guide funnels close to the baffles which close upwards above the guide wire, feed lines for a liquid and / or gaseous stripping medium opening into the baffles.
  • baffles close above the rolling wire, the partially upward water jets are reflected at the baffles at an angle downwards, whereby the middle and lower water jets are deflected downward in an advantageous manner.
  • leads for a stripping medium lead into the deflection chambers via the guide plates.
  • Another feature of the invention is that at least two nozzle heads are arranged one behind the other, the nozzle Sen bores of the nozzle heads arranged in different feed levels lie on partial circles of different diameters and that the nozzle bores in the different feed levels are at an angle of 30 ° to 0 ° to one another.
  • an adjustable guide tube protruding into the nozzle heads is arranged at the inlet of the pressure cooling tube.
  • a flow funnel is arranged between the nozzle head and the pressure cooling tube.
  • the coolant flows do not influence one another; a maximum throughput quantity and thus an increase in the speed of the cooling medium are achieved.
  • On the outlet side of the pressure cooling tube it is achieved that the cooling medium emerging at high speed is deflected very quickly out of the rolling line in order to prevent it from reaching downstream facilities and exerting a braking effect on the rolling core.
  • Figure 1 shows a cross section through the pressure cooling tube according to the invention.
  • the nozzle heads 1 and 2 are located in two different feed levels and have nozzle bores 4 which lie on partial circles of different diameters.
  • the nozzle bores 4 in the two feed levels can form an angle of 30 ° to 0 ° to one another.
  • a flow funnel 13 is arranged downstream of the nozzle heads 1 and 2 and causes a flow-wise inlet of the cooling medium.
  • the adjustable guide tube 12 passing through the nozzle heads 1 and 2 and projecting into the flow funnel 13 brings about an improved inlet of the rolling wire as a result of a reduction in the transverse forces of the cooling medium acting on the rolling wire.
  • part of the cooling medium flows into the prechamber 11 via a storage chamber 5 and a return flow pipe 10 in order to prevent air intake at the inlet of the pressure cooling pipe 3.
  • the cooling medium is deflected out of the cooling line in the shortest possible way by the deflection chambers 6 arranged downstream of the accumulation chamber 5. without significant forces acting on the roll core.
  • closing baffles 7 are arranged at the top, so that the remaining cooling medium is prevented from escaping upwards and can exit openly at the bottom.
  • a liquid and / or gaseous stripping medium is introduced from above via feed lines 9 opening into the guide plates 7, as a result of which the downward deflection of the cooling medium is increased.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, wobei das Kühlwasser im Gleichstrom zum zu Kühlenden Walzgut über Düsenköpfe eingespeist und über eine Staukammer und Ablenkkammern, die Führungstrichter aufweisen, wieder abgeführt wird.
  • Derartige Kühlrohre sind besonders geeignet für das Kühlen von Feinstahl und Draht aus der Walzhitze bei hohen Walzgeschwindigkeiten.
  • Zum direkten intensiven Kühlen aus der Walzhitze haben sich in der Praxis zwei Kühlrohrtypen bewährt. Das Gleich-Gegenstromkühlrohr, in dem das Druckwasser an den Kühlrohrenden zugeführt und in der Mitte über eine Staukammer abgeführt wird, ist für stärkere Walzgutabmessungen und niedrige Walzgeschwindigkeiten geeignet, für dünne Walzgutabmessungen und hohe Walzgeschwindigkeiten ist es jedoch wegen des Gegenstromanteiles, der beträchtliche Bremskräfte auf die Walzader bringt, nicht anwendbar, da die Walzadern ausknicken.
  • Das Gegenstromkühlrohr bringt beim Kühlen dünner Walzgutabmessungen mit hohen Walzgeschwindigkeiten unbestrittene Vorteile, doch erfolgt bei den bekannten Lösungen die Abführung des Druckwassers unzureichend, so daß mit den bisher angewendeten Gleichstromrohren den praktisch erreichbaren Walzgeschwindigkeiten Grenzen gesetzt sind, die unter den beim Normalbetrieb ohne Kühlanlage erreichten Werten liegen. Druckwasser, welches am Ende des Kühlrohres in der Walzlinie austritt, führt in allen Fällen zu einer Bremswirkung auf die Ader, gleichgültig, ob das austretende Wasser sich vor dem nachfolgenden kühlrohr staut, oder am Ende der kühlstrecke an Geschwindigkeit verliert. Außerdem führt dieses an den kühlrohrenden austretende Wasser zu einer undefinierten kühlung, wodurch die Qualität des gekühlten Materials gemindert wird. Um dem Austreten des Kühlwassers am Ende der Gleichstromkühlrohre zu begegnen, sind Staukammern am Kühlrohrende bekannt, denen ein kurzes Stück Gegenstromkühlung nachgeordnet ist, welches im günstigsten Fall nur aus einem Gegenkopf besteht, der mit nur soviel kühlwasser beaufschlagt wird, daß ein Austreten des Wassers aus dem kühlrohrende gerade noch verhindert wird. Mit diesen Maßnahmen werden jedoch bereits so hohe Bremskräfte erzeugt, daß ein Ausknicken dünner Walzadern bei hohen Walzgeschwindigkeiten erfolgt.
  • Um eine maximale Durchsatzmenge und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des kühlmediums zu erreichen, werden gemäß DD-A-147 506 zwei Düsenköpfe hintereinander angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl eine intensive Abkühlung als auch eine gute Treibwirkung zu erreichen. Da sich jedoch die Düsen zum Teil gegenseitig beeinflussen, wirken hauptsächlich auf die Walzaderspitze immer noch unerwünschte Quer- und Bremskräfte ein.
  • Aus der guttungsbildenden EP-A-0013230 ist ein Druckkühlrohr bekannt, dessen Ablenkkammern mehrere Blenden oder Ringe für den Durchtritt des Walzgutes aufweisen, an denen entweder Umlenktrichter oder Ablenkkegel angeordnet sind. Der Abstreifeffekt wird bei dieser bekannten Konstruktion insbesondere dadurch erzielt, daß der Strahlquerschnitt durch diese Blenden vermindert und das abgestreifte Wasser umgelenkt wird. Am Ende der Konstruktion ist ein senkrecht zur Druchlaufrichtung des Walzgutes gerichtetes Abstreiferrohr vorgesehen, das mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gespeist wird, welches als separater, senkrecht zur Durchlaufrichtung auf die Walzader gerichteter Sekundärstrom das restliche kühlwasser abstreift. Die Funktion dieser bekannten Konstruktion ist derart, daß das kühlwasser durch die in den Ablenkkammern angeordneten Blenden oder Ringe zunäscht umgelenkt, gestaut und teilweise abgestreift wird. Dabei wird zunächst in der Gegenrichtung zur durchlaufenden Walzader ein Stau des kühlmittels und folglich eine Bremswirkung auf das Walzgut ausgeübt. Somit können auch keine großen kühlwassermengen aus der Walzrichtung ausgelenkt werden. Darüberhinaus ist durch die freie Anordnung der Austrittsöffnung des Abstreiferrohres nur ein unkontrolliertes Abstreifen der noch an der Walzader haftenden kühlmittelreste erreichbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kühlrohr zu entwickeln, mit dem dünne Walzgutabmessungen, wie Stabstahl und Draht bei hohen Walzgeschwindigkeiten intensiv gekühlt werden, und bei dem sowohl durch verbesserte Einströmverhältnisse des kühlmediums auf der Einlaufseite als auch durch ein Wasserablenksystem auf der Auslaufseite die auf die Walzader wirkenden Quer- bzw. Gegenkräfte äußerst gering gehalten werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ablenkkammern der Staukammer nachgeordnet sind und vor den Führungstrichtern dicht über der Walzader nach oben abschließende Leitbleche angeordnet sind, wobei in die Leitbleche Zuleitungen für ein flüssiges und/oder gasförmiges Abstreifmedium münden.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordung von Leitblechen dicht über der Walzader werden die teilweise nach oben gerichteten Wasserstrahlen an den Leitblechen im Winkel nach unten reflektiert, wodurch in vorteilhafter Weise die mittleren und unteren Wasserstrahlen nach unten ungestaut abgelenkt werden. Zur Unterstützung dieses Ablenkeffektes münden in die Ablenkkammern über die Leitbleche Zuleitungen für ein Abstreifmedium.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß mindestens zwei Düsenköpfe hintereinander angeordnet sind, wobei die Düsenbohrungen der in verschiedenen Einspeisungsebenen angeordneten Düsenköpfe auf Teilkreisen unterschiedlichen Durchmessers liegen und daß die Düsenbohrungen in den verschiedenen Einspeisungsebenen einen Winkel von 30° bis 0° zueinander einnehmen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Einlauf des Druckkühlrohres ein in die Düsenköpfe hineinragendes verstellbares Führungsrohr angeordnet ist. Zweckmäßig ist in diesem Zusammenhang weiterhin, daß zwischen dem Düsenkopf und dem Druckkühlrohr ein Strömungstrichter angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Einspeisung beeinflussen sich die Kühlmittelströme gegenseitig nicht, es wird eine maximale Durchsatzmenge und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Kühlmediums erreicht. Auf der Auslaufseite des Druckkühlrohres wird erreicht, daß das mit hoher Geschwindigkeit austretende KÜhlmedium sehr schnell aus der Walzlinie ausgelenkt wird, um zu vermeiden, daß es in nachgeordnete Einrichtungen gelangt und eine Bremswirkung auf die Walzader ausübt.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Druckkühlrohr.
  • Die Düsenköpfe 1 und 2 liegen in zwei verschiedenen Einspeisungsebenen und weisen Düsenbohrungen 4 auf, die auf Teilkreisen unterschiedlichen Durchmessers liegen. Die Düsenbohrungen 4 in den zwei Einspeisungsebenen können zueinander einen Winkel von 30° bis 0° einnehmen.
  • Den Düsenköpfen 1 und 2 ist ein Strömüngstrichter 13 nachgeordnet, der einen strömungstechnisch günstigen Einlauf des Kühlmediums bewirkt. Das durch die Düsenköpfe 1 und 2 hindurchgehende und in den Strömungstrichter 13 hineinragende Verstellbare Führungsrohr 12 bewirkt einen verbesserten Walzadereinlauf infolge einer Verringerung der auf die Walzader einwirkenden Querkräfte des Kühlmediums. In bekannter Weise strömt ein Teil des Kühlmediums über eine Staukammer 5 und ein Rückströmrohr 10 in die Vorkammer 11, um eine Luftansaugung am Einlauf des Druckkühlrohres 3 zu unterbinden.
  • Um eine qualitativ gute Kühlung im Gleichstromprinzip zu erreichen und um den Walzaderdurchlauf durch das Druckkühlrohr 3 nicht infolge der bei einer Anordnung von bekannten Gegendüsen auftretenden Gegenkräfte zu behindern, wird das Kühlmedium durch die der Staukammer 5 nachgeordneten Ablenkkammern 6 auf kürzestem Weg aus der Kühllinie herausgelenkt, ohne daß wesentliche Kräfte auf die Walzader einwirken. Vor den Führungstrichtern 8 der Ablenkkammern 6 sind nach oben abschließende Leitbleche 7 angeordnet, so daß ein Austritt des restlichen Kühlmediums nach oben unterbunden wird und es nach unten offen austreten kann. Über in die Leitbleche 7 mündende Zuleitungen 9 wird von oben ein flüssiges und/oder gasförmiges Abstreifmedium eingeleitet, wodurch die Ablenkung des Kühlmediums nach unten verstärkt wird.
  • Es ist vorteilhaft, die Ablenkkammern 6 mit einem gasförmigen Medium zu Beaufschlagen, wenn beim Kühlen dünner Walzgutabmessungen mit hohen Temperaturen bei hoher Walzgeschwindigkeit Wert auf geringste Querkräfte gelegt wird. Wirtschaftliche Erwägungen können bei weniger empfindlichen Walzbedingungen zur Beaufschlagung der Ablenkkammern 6 mit einem flüssigen Medium führen.

Claims (4)

1. Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, wobei das Kühlwasser im Gleichstrom zum zu Kühlenden Walzgut über Düsenköpfe (1, 2) eingespeist und über eine Staukammer (5) und, Ablenkkammern (6), die Führungstrichter (8) aufweisen, wieder abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkkammern (6) der Staukammer (5) nachgeordnet sind und vor den Führungstrichtern (8) dicht über der Walzader nach oben abschließende Leitbleche (7) angeordnet sind, wobei in die Leitbleche (7) Zuleitungen (9) für ein flüssiges und/oder gasförmiges Abstreifmedium münden.
2. Druckkühlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Düsenköpfe (1, 2) hintereinander angeordnet sind, wobei die Düsenbohrungen (4) der in verschiedenen Einspeisungsebenen angeordneten Düsenköpfe (1, 2) auf Teilkreisen unterschiedlichen Durchmessers liegen und daß die Düsenbohrungen (4) in den verschiedenen Einspeisungsbenen einen Winkel von 30° bis 0° zueinander einnehmen.
3. Druckkühlrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlauf des Druckkühlrohres (3) ein in die Düsenköpfe (1, 2) hineinragendes verstellbares Führungsrohr (12) angeordnet ist.
4. Druckkühlrohr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenkopf (2) und dem Druckkühlrohr (3) ein Strömungstrichter (13) angeordnet ist.
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