EP0597560A1 - Vorrichtung zum Kühlen von Profilen - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
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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
-
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
Definitions
- the invention relates to a device for cooling profiles after and / or during rolling in fine steel and wire mills, with different amounts of liquid being supplied to the different areas of the profile.
- the previous known technical solutions for cooling rod-shaped rolling stock during and after rolling essentially relate to the cooling of symmetrical round rolling stock cross-sections, usually with water or water / air mixture in cooling tubes of various designs, both in countercurrent and in countercurrent.
- the cooling intensity is mainly set via the level of the coolant volume flow. If the round cross-section to be cooled is in the cooling pipe, the coolant flows through the remaining space between the inside of the cooling pipe and the surface of the rolling stock.
- the cooling intensity which is relatively uniform over the circumference of the rolling stock cross section, is often increased by the use of turbulence inserts in which the flow of the coolant becomes turbulent and steam films on the surface of the water are destroyed.
- cooling tubes are not suitable for cooling rolled profile cross sections that deviate from the shape of the round, for. B. with square cross-sections / hexagonal cross-sections or ovals, the corners or oval tips will cool faster than the remaining part of the rolling stock cross-section.
- cross-sectional shapes rolled in fine steel mills such as angles, U-profiles and irregular rolled profiles and their intermediate cross-sections, in which thinner cross-sectional areas cool faster than thicker ones.
- the uneven cooling also leads to uneven structure formation and thus to the uneven formation of the mechanical properties of the rolling stock over the cross-section, for. B. in thermomechanical rolling or use of intermediate cooling.
- these cooling tubes are therefore used exclusively for cooling round cross sections.
- a number of devices have become known for the selective cooling of rolled profiles with the aim of temperature compensation between individual profile cross-sectional areas and the effect of thermal straightening after the finish stitch.
- a device is described in DD-WP 266 740 in which the inner contour of a space formed by the upper and lower part is adapted by exchangeable parts to the respective roll prototype. Separate water and air connections supply the top and bottom.
- a disadvantage is the need to change the parts when changing the rolled section cross-section as part of a program change.
- a generic device known from DE 12 74 151, has recesses in a support plate with outlet openings and shower heads which are directed towards the rolled profile to be cooled.
- the necessary change and the arrangement of the shower heads, depending on the cross-sectional shape of the rolled profile, are also disadvantageous here.
- Both of the devices mentioned also have the common disadvantage that the rolling stock is not exactly guided in its movement during cooling. Special guidance facilities are therefore required.
- the object of the invention is to provide a water cooling device which enables a selective cooling of rolled profiles of different cross-sectional shape both during the rolling in the stitch breaks between the stands, and after the finish stitch.
- the object is achieved with the measures of the characterizing part of patent claim 1.
- a pipe aligned in the rolling direction for example about 1 m long, three-, four-, six- or polygonal profile bodies are introduced, which in turn have recesses whose cross-section is adapted to the shape and size of the rolled profile to be cooled, so that results in a guide channel for the rolled profile.
- the profile bodies are locked and aligned on the inside of the pipe and fixed on both pipe ends.
- the holes made according to the invention in the profile body are oriented so that the crack-sensitive edges of the rolled profile to be cooled are protected.
- the holes direct the cooling water to those cross-sectional areas of the rolling stock to be cooled that have the largest share of the total cross-section and thus the greatest heat content.
- the prism-shaped profile body can be rotated in sections coaxially to the tube on its outer circumference, the bores being connected to the extensions of the outer flow channels thus formed.
- the cooling water introduced into the tube in the middle of the tube length can be distributed over the outer flow channels through the bores into the inner flow channel and can be led out of the cooling device in and against the direction of travel of the rolled profile. This means that the rolled profile to be cooled is wetted on all sides by the cooling water, whereby the edges are always protected and the cross-sectional components with the greatest heat content are particularly cooled.
- the particular advantage of the present invention consists in the targeted cooling of the rolled profiles with simultaneous guidance and in the fact that the tube is designed to accommodate prism-shaped profile bodies having different recesses, the recesses being shaped accordingly to the rolled profiles to be cooled and guided.
- the tube is designed to accommodate prism-shaped profile bodies having different recesses, the recesses being shaped accordingly to the rolled profiles to be cooled and guided.
- one and the same tube can accommodate profile bodies with different shapes and sizes of recesses in a simple and uncomplicated manner, so that the base tube can serve for cooling different rolled profile shapes and sizes.
- the prismatic profile body is replaced, which is designed on the outside according to the inside diameter of the tube and is similarly shaped inside the profile cross-sectional shape. This enables the program to be changed quickly and with little effort.
- 1 denotes the tube, which receives a prism-shaped profile body on a length of about 1 m, which in the illustrated embodiment consists of several short assembled profile bodies.
- the prism-shaped profile body 3 contains a large number of bores indicated at 8, the course of which will be described later.
- cooling water is introduced into the pipe system approximately in the middle of the length of the pipe 1, specifically into the area between the pipe inner wall and the prism-shaped profile body 3.
- external flow channels 5 are formed between the inner wall of the pipe and the profile body which the cooling water distributes.
- the cooling water enters the interior of the prism-shaped profile body, the recess of which can be seen in FIGS. 2 to 4.
- the cross-section of the recesses in the profile body corresponds to the cross-section of the rolled profile to be cooled, which is designated by 7. Both cross sections are similar, the space remaining around the rolled profile to be cooled forming an inner flow channel 6 for the cooling water, which passes through the bores 8 into this inner flow channel.
- the bores 8 are aligned with the rolled profile in such a way that the sensitive edge regions of the rolled profile are not directly wetted by the cooling water. Rather, the bores are directed towards those cross-sectional areas of the rolled sections 7 which have the highest heat content and therefore have to be cooled intensively.
- the recesses in the prismatic profile body are similar to the rolled profile cross section, they also serve to guide the rolled profile, so that this always passes through the recess of the profile body in a defined manner and can therefore also be cooled in a defined manner with respect to the edges.
- the prism-shaped profile body is fixed in a torsion-proof manner in the interior of the tube, with the outer guide channels being recognizably formed between the inner tube wall and between the edges of the prism-shaped profile body lying against it.
- the profile bodies are easily exchangeable inserted into the tube 1 and can be exchanged for one another in a very short time when changing the rolled profile.
- the cooling tube actually located in the rolling line can be fastened on an attachment or also on a transfer carriage by means of a clamping device or the like, so that when the profile cross section is changed, a cooling tube preassembled with the necessary prismatic profile bodies is exchanged. It is also possible to mount a plurality of cooling tubes with different prism-shaped profile bodies on a sliding carriage parallel to one another. The cooling pipes are then changed depending on the required profile cross-sectional shape by moving the carriage across the rolling line.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betriff eine Vorrichtung zum Kühlen von Profilen nach und/oder während des Walzens in Feinstahl- und Drahtstraßen, wobei den verschiedenen Bereichen des Profils unterschiedliche Flüssigkeitsmengen zugeführt werden. Die bisherigen bekannten technischen Lösungen zur Kühlung von stabförmigem Walzgut während und nach dem Walzen betreffen im wesentlichen die Kühlung von symmetrischen runden Walzgutquerschnitten, in der Regel mit Wasser bzw. Wasser/Luft-Gemisch in Kühlrohren verschiedenster Ausführungsform, sowohl im Gleich- wie im Gegenstrom. Die Kühlintensität wird hauptsächlich über die Höhe des durchgesetzten Kühlmittelvolumenstromes eingestellt. Befindet sich der zu kühlende Rundquerschnitt im Kühlrohr, strömt das Kühlmittel durch den verbleibenden Zwischenraum zwischen Kühlrohrinnenwand und Walzgutoberfläche. Oftmals wird die über den Umfang des Walzgutquerschnittes relativ gleichmäßige Kühlintensität noch durch den Einsatz von Turbulenzeinsätzen erhöht in denen die Strömung des Kühlmittels turbulent wird und Dampffilme auf der Wassergutoberfläche zerstört werden.
- Derartige Kühlrohre sind jedoch nicht für die Kühlung von Walzprofilquerschnitten geeignet, die von der Form des Runds abweichen, z. B. werden bei Quadratquerschnitten/Sechskantquerschnitten oder Ovalen die Ecken bzw. die Ovalspitzen schneller auskühlen als der übrige Teil des Walzgutquerschnittes. Dasselbe trifft auch auf in Feinstahlstraßen gewalzte Querschnittformen wie Winkel, U-Profile sowie unregelmäßige Walzprofile und ihre Zwischenquerschnitte zu, bei denen dünnere Querschnittsbereiche schneller abkühlen als dickere. Neben der Gefahr der Kantenrissigkeit führt die ungleichmäßige Abkühlung auch zu ungleichmäßiger Gefügeausbildung und damit zur ungleichmäßigen Ausbildung der mechanischen Eigenschaften des Walzgutes über den Querschnitt, so z. B. beim thermomechanischen Walzen oder Nutzung der Zwischenkühlung. Gleichzeitig tritt die Gefahr des Verzuges der Walzprofile durch Eigenspannungen auf. Aus den zuvor genannten Gründen werden diese Kühlrohre deshalb auch ausschließlich zur Kühlung von Rundquerschnitten eingesetzt.
- Für das selektive Kühlen von Walzprofilen mit dem Ziel des Temperaturausgleiches zwischen einzelnen Profilquerschnittsbereichen und dem Effekt des thermischen Richtens nach dem Fertigstich sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt geworden. So ist in dem DD-WP 266 740 eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Innenkontur eines durch Ober- und Unterteil gebildeten Raumes durch auswechselbare Teile der jeweiligen Walzprotilform angepaßt wird. Separate Wasser- bzw. Luftanschlüsse versorgen jeweils Ober- und Unterseite. Nachteilig ist die Notwendigkeit des Wechsels der Teile beim Ändern der Walzprofil-Querschnittstorm im Rahmen eines Programmwechsels.
- Eine gattungsgemäße, nach der DE 12 74 151 bekannte Vorrichtung besitzt Ausnehmungen in einer Tragplatte mit Austrittsöffnungen und Brausenkörpern, die auf das zu kühlende Walzprofil gerichtet sind. Auch hier ist der notwendige Wechsel und die Anordnung der Brausenkörper je nach Walzprofil-Querschnittsform nachteilig. Beide genannten Vorrichtungen haben darüber hinaus den gemeinsamen Nachteil, daß das Walzgut nicht exakt in seiner Bewegung während der Kühlung geführt ist. Besondere Führungseinrichtungen sind deshalb erforderlich.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserkühlvorrichtung zu schaffen, die ein selektives Kühlen von Walzprofilen unterschiedlicher Querschnittsform sowohl während des Walzens in den Stichpausen zwischen den Gerüsten, als auch nach dem Fertigstich ermöglicht.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. In einem in Walzrichtung ausgerichteten, beispielsweise etwa 1 m langem Rohr werden drei-, vier, sechs- oder mehrkantige Profilkörper eingebracht, die ihrerseits Ausnehmungen besitzen, die in ihrem Querschnitt der Form und der Größe des zu kühlenden Walzprofils so angepaßt sind, so daß sich ein Führungskanal für das Walzprofil ergibt. Die Profilkörper werden auf der Rohrinnenseite arretiert und ausgerichtet und an beiden Rohrenden fixiert. Die erfindungsgemäß in die Profilkörper eingebrachten Bohrungen sind dabei so ausgerichtet, daß die rißempfindlichen Kanten des zu kühlenden Walzprofiles geschont werden. Die Bohrungen leiten das Kühlwasser auf diejenigen Querschnittsflächen des zu kühlenden Walzgutes, die den größten Anteil am Gesamtquerschnitt und damit den größten Wärmeinhalt besitzen.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der prismenförmige Profilkörper koaxial zu dem Rohr abschnittweise an seinem Außenumfang hinterdreht sein wobei die Bohrungen mit den so gebildeten Erweiterungen der äußeren Strömungskanäle in Verbindung stehen.
- Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist , daß das mittig der Rohrlänge in das Rohr eingeleitete Kühlwasser über die äußeren Strömungskanäle verteilt durch die Bohrungen in den inneren Strömungskanal führbar ist und durch diesen in und entgegen der Durchlaufrichtung des Walzprofiles aus der Kühlvorrichtung herausleitbar ist. so wird das zu kühlende Walzprofil allseitig vom Kühlwasser benetzt, wobei stets die Kanten geschont und die Querschnittsanteile mit großtem Wärmeinhalt besonders gekühlt werden.
- Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der gezielten Kühlung der Walzprofile bei gleichzeitiger Führung sowie darin, daß das Rohr zur Aufnanme von unterschiedliche Ausnehmungen aufweisenden prismenförmigen Profilkörpern gestaltet ist, wobei die Ausnenmungen den zu kühlenden und zu führenden Walzprofilen entsprechend geformt sind. Das bedeutet, daß in einfacher und unkomplizierter Weise ein und dasselbe Rohr Profilkörper mit verschiedenen Formen und Größen von Ausnehmungen aufnehmen kann, so daß das Basisrohr für die Kühlung unterschiedlicher Walzprofilformen und größen dienen kann. Beim Wechsel der Walzprofilform bzw. der Größe wird jeweils nur der prismenförmige Profilkörper ausgewechselt, der außen dem Innendurchmesser des Rohres entsprechend gestaltet und im Inneren der Profilquerschnittsform entsprechend ähnlich geformt ist. Dadurch läßt sich der Programmwechsel schnell und mit geringem Aufwand durchführen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung,
- Fig. 2 bis 4 einen Querschnitt durch die Kühlvorrichtung gemäß Figur 1 mit unterschiedlichen prismenförmigen Profilkörpern.
- In Figur 1 ist mit 1 das Rohr bezeichnet, das auf einer Länge von ca. 1 m in seinem Inneren einen prismenförmigen Profilkörper aufnimmt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren kurzen zusammengefügten Profilkörpern besteht. Der prismenförmige Profilkörper 3 enthält eine Vielzahl bei 8 angedeuteter Bohrungen, deren Verlauf später beschrieben wird. Bei 2 wird über das Leitungssystem Kühlwasser etwa mittig der Länge des Rohres 1 in dieses eingeleitet, und zwar in den Bereich zwischen Rohrinnenwand und prismenförmigem Profilkörper 3. Dort bilden sich zwischen der Innenwand des Rohres und dem Profilkörper längs des Rohres verlaufende äußere Strömungskanäle 5, durch die das Kühlwasser sich verteilt. Durch die Bohrungen 8 im prismenförmigen Profilkörper, die quer zur Durchlaufrichtung des zu kühlenden Walzprofiles in den Profilkörper eingebracht sind, gelangt das Kühlwasser in das Innere des prismenförmigen Profilkörpers, dessen Ausnehmung in den Figuren 2 bis 4 erkennbar ist. Die Ausnehmungen im Profilkörper entsprechen in ihrem Querschnitt dem Querschnitt des zu kühlenden Walzprofiles, der mit 7 bezeichnet ist. Beide Querschnitte sind ähnlich, wobei der allseits um das zu kühlende Walzprofil verbleibende Zwischenraum einen inneren Strömungskanal 6 für das Kühlwasser bildet, welches über die Bohrungen 8 in diesen inneren Stromungskanal gelangt. Die Bohrungen 8 sind, wie in allen Figuren 2 bis 4 erkennbar , so auf das Walzprofil ausgerichtet, daß die empfindlichen Kantenbereiche des Walzprofiles nicht unmittelbar vom Kühlwasser benetzt werden. Vielmehr richten sich die Bohrungen auf diejenigen Ouerschnittsbereiche der Walzprofile 7, die den höchsten Wärmeinhalt besitzen und deshalb intensiv gekühlt werden müssen.
- Dadurch, daß die Ausnehmungen im prismenförmigen Profilkörper dem zu kühlenden Walzprofilquerschnitt ähnlich sind, dienen sie gleichzeitig zur Führung des Walzprofiles, so daß dies stets definiert die Ausnehmung des Profilkörpers durchläuft und daher auch definiert bezogen auf die Kanten gekühlt werden kann.
- Wie bei 4 angedeutet, ist der prismenförmige Profilkörper im Inneren des Rohres verdrehfest fixiert, wobei erkennbar die äußeren Führungskanäle zwischen der Rohrinnenwand und zwischen den an dieser anliegenden Kanten des prismenförmigen Profilkörpers gebildet werden. Die Profilkörper sind leicht auswechselbar in das Rohr 1 eingesteckt und können bei einem Walzprofilwechsel in kürzester Zeit gegeneinander ausgetauscht werden. Dazu kann das eigentlich in Walzlinie befindliche Kühlrohr auf einem Aufsatz oder auch auf einem Verschiebewagen mittels Klemmvorrichtung oder dergleichen befestigt sein, so daß bei Wechsel des Profilquerschnittes ein mit den notwendigen prismenförmigen Profilkörpern vormontiertes Kühlrohr ausgetauscht wird. Auch ist eine Montage mehrerer Kühlrohre mit unterschiedlichen prismenförmigen Profilkörpern auf einem Verschiebewagen parallel zueinander möglich. Der Wechsel der Kühlrohre erfolg dann je nach der notwendigen Profilquerschnittsform durch Verschieben des Wagens quer zur Walzlinie.
Claims (4)
ein in Walzrichtung ausgerichtetes zylindrisches Rohr (1), in welches ein im Querschnitt prismenförmig gestalteter Profilkörper (3) derartig eingeschoben befestigt ist, daß die Kanten des mittels Führung (4) axial verdrehfest fixierten Profilkörpers (3) an der Innenwand des Rohres (1) anliegen und die Bereiche zwischen benachbarten Kanten des Profilkörpers (3) und der Innenwand des Rohres (1) in Walzrichtung verlaufende äußere Strömungskanäle (5) für das vorzugsweise mittig der Rohrlänge in das Rohr (1) eingeleitete Kühlwasser bilden, wobei der Profilkörper (3) seinerseits eine der Durchlaufrichtung des zu kühlenden Profils (7) folgende und dieses führende durchgehende Ausnehmung aufweist, deren Innenquerschnitt an jeder Stelle des Profilkörpers (3) dem Querschnitt des zu kühlenden Profiles ähnlich ist und zwischen dem Innenquerschnitt des Profilkörpers (3) und den allseitigen Außenflächen des zu kühlenden Profils (7) ein innerer Strömungskanal (6) gebildet wird, der mit den äußeren Strömungskanalen (5) über quer zur Erstreckungsrichtung des Profilkörpers verlaufende Bohrungen (8) verbunden ist, wobei die Bohrungen (8) über die Länge des Profilkörpers (3) und dessen Umfang derartig verteilt angeordnet sind, daß ihre inneren Auslassöffnungen auf diejenigen Querschnittsflächen des zu kühlenden Profiles (7) gerichtet sind, die den größten Wärmeinhalt besitzen.
daß der prismenförmige Profilkörper (3) koaxial zu dem Rohr (1) abschnittweise an seinem Außenumfang hinterdreht ist und die Bohrungen (8) mit den so gebildeten Erweiterungen der äußeren Strömungskanäle (5) in Verbindung stehen.
daß das mittig der Rohrlänge in das Rohr (1) eingeleitete Kühlwasser über die äußeren Strömunoskanäle (5) verteilt durch die Bohrungen (8) in den inneren Strömungskanal (6) führbar und durch diesen in und entgegen der Durchlaufrichtung des Profils (7) aus der Kühlvorrichtung herausleitbar ist.
daß das Rohr (1) zur Aufnahme von unterschiedlichen Ausnehmungen aufweisenden prismenförmigen Profilkörpern (3) gestaltet ist, wobei die Ausnehmungen den zu kühlenden und zu führenden Profilen (7) entsprechend geformt sind.
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