EP0925855A2 - Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze - Google Patents

Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze Download PDF

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EP0925855A2
EP0925855A2 EP98124114A EP98124114A EP0925855A2 EP 0925855 A2 EP0925855 A2 EP 0925855A2 EP 98124114 A EP98124114 A EP 98124114A EP 98124114 A EP98124114 A EP 98124114A EP 0925855 A2 EP0925855 A2 EP 0925855A2
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EP
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cooling
nozzles
profile
profiles
nozzle
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EP98124114A
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Rolf Stodt
Hans-Peter Drügh
Holger Dr.-Ing. Behrens
Bruno Böhmer
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SMS Siemag AG
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SMS Schloemann Siemag AG
SMS Demag AG
Schloemann Siemag AG
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • 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
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    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for controlled Cooling of hot-rolled profiles, especially beams Steel, straight from the rolling heat.
  • thermomechanical rolling especially when rolling profiles, however Limits are set by the load capacity of the roll stands these processes have high levels of deformation in comparison require low temperatures.
  • QST Quenching and Self Tempering, hardening and self-tempering
  • the components For example, rolled profiles, after the finish stitch from the Roll heat quenched out with water. Before the core of the Workpiece has cooled, the cooling is interrupted and the structure in the edge area due to the core still present Heat left.
  • this can Process will be influenced, in particular, about the Cooling time set the depth of the layer (penetration depth), in which martensite forms.
  • the starting process takes place, in which the previously formed by the residual heat in the profile Martensite layer is left on.
  • the temperature is rising again above the martensite start temperature.
  • the martensitic area relaxes and thus a material high strength with good toughness.
  • the subsequent cooling process in air forms inside the cross section bainitic and / or (fine) pearlitic Structure.
  • the material is to be cooled without forming martensite, is the surface temperature via the cooling time and cooling intensity the profiles cooled so that the martensite start temperature is not undercut. Homogenization also takes place here the temperature distribution a tempering after End of forced cooling. After the start-up process results an improvement in the mechanical properties the setting of a fine pearlitic and ferritic structure.
  • the profile or the surfaces to be cooled be targeted with the cooling medium.
  • a device for cooling carriers is from the European Patent 0 140 026 known.
  • the application of Coolant is passed through so-called cool boxes. These are sprayed with openings at equal intervals provided by coolant.
  • For cooling the outer or inner areas of the carrier are the boxes for the outer surface at least as large as the height of the flanges. Cover the boxes to cool the inner flanges the entire inner surface of the flanges and at least 70% the web area. It is possible to change the curvature behavior too to influence with asymmetrical profiles.
  • European patent 0 462 783 discloses a method and a device for heat treatment thin-walled Double T profiles.
  • the rolled products are forced-cooled between the rolling processes.
  • the cooling device itself consists of a large number of nozzles arranged one above the other are. They are operated with water and are different can be switched on and off.
  • the cooling device described cools the flange outer sides of the Profiles. This is done with the purpose of the outer surface of the Beam to final temperature before final hot rolling cool from 700 ° C or less. By repetition The forced cooling with water becomes the microstructure of the Flange surface converted to a certain depth.
  • the present invention has for its object a Cooling device for finished rolled profiles, in particular Steel girder to be provided when changing the rolling program to different geometries and sizes of the profiles adjustable and uniform cooling of the profile or the cooling of defined sections guaranteed.
  • the core of the invention is the setting of an optimally adapted Spray pattern of the cooling device on different profile geometries, in that the cooling device has cooling areas, each with a cooling area from the one to be cooled Profile viewed from this is arranged above, and the cooling areas can be used individually or in combination are, with a cooling area each from at least one nozzle or a composite nozzle, the nozzles individually or are controllable in the network, d. H . the individual cooling areas are controllable.
  • the adaptation of the cooling effect is achieved in detail by varying the nozzle distance to the profile, by controlled Setting the spray pressure by means of stepless Individual nozzles can be rotated and switched on and off of the individual nozzles.
  • the nozzle assembly consists of several nozzles, their outlet openings span a plane or form a straight line. Due to the differently designed nozzle assemblies as surfaces or rows of nozzles and the high variability of the nozzles becomes one reached flexible adjustment of the cooling device, wherein the different sections of the profiles are cooled differently and the cooling capacity can be adapted to the requirements can.
  • the proposed cooling device can be different shaped profiles, one after the other the device run through without cooling the system.
  • cooling processes to minimize residual stress in the Workpiece body through simultaneous structural transformation in the material to pull as well as cooling processes to set a pearlitic Structure.
  • the cooling device can optimally match the beam or profile dimensions be adjusted.
  • Figure 1 shows a cross section of the overall arrangement of the cooling device with an upper 1, lower 2 and side 3 Cooling area.
  • the rolling stock to be cooled is transferred via a roller table 4 from the rolling mill after the finish stitch through the cooling device guided.
  • a roller table 4 from the rolling mill after the finish stitch through the cooling device guided.
  • the spray angles are schematic in Figure 2 for a double T-beam shown.
  • the amount of cooling medium applied depends on the profile to be cooled the profile size and shape by switching on or off of the nozzles across the cross-section and in the longitudinal direction adjusted without having to change the tool. This makes it possible to have an optimally adapted spray pattern to create and individual profiles of a profile row without losses cooling by spraying past the profile.
  • the individual nozzles 7 are outside the profile range located pivot points and optionally stepless rotatable or fixed.
  • the nozzle assemblies are for cooling the flange outer sides rotatable and / or slidably arranged.
  • the nozzles for cooling from the Roller table out are fixed.
  • the proposed cooling device is not only used for steel beams of different gradations and different Guys. Particularly suitable for profiles of more complicated shapes this cooling arrangement.
  • Figure 3 shows the setting of the nozzles using the example of a pit expansion profile 6. By controlled Use only certain nozzles at certain angles every section of the profile can be cooled in a defined manner.
  • one controlled cooling of the flange outer sides 8 achieved by an angular adjustment of the nozzles ( Figure 4) or by a horizontal linear guide ( Figure 5) of the nozzles.
  • FIG 4 is the adjustment of the position of the respective nozzles 7 of the side cooling area 3 and their angle in With regard to two double-T beams of different types 5 a and 5 b and various sizes or a pit expansion profile 6 is shown schematically.
  • the angle adjustment is achieved in that the cooling of the outer sides the flanges 8 through a plurality of nozzles 7 arranged one above the other takes place on an outside of the profile range Pivot point and are continuously rotatable.
  • the arrangement can be adjusted so that it is at the bottom edge all possible profiles due to the large radius is adjusted so as not to spray past the flange.
  • FIG. 5 shows schematically in cross section a lateral nozzle arrangement 3, which extends in the longitudinal direction continues.
  • the nozzle arrangement is horizontal as a whole slidable.
  • the spraying effect is above that to be set Distance, the number of nozzles 7 and a targeted switching on and off individual nozzles reached.
  • Die Cooling capacity or the heat transfer coefficient is determined by the Variation of the nozzle pressure set. It is conceivable that the functions of angle adjustment and linear guidance be combined.
  • Figures 6 a and b illustrate the cooling of the undersides of a Double-T beam through nozzles from the roller conveyor, i.e. of the lower nozzle assembly 2, it can be seen that the Nozzle arrangement on different profile levels as well as on carriers of different types with different large web areas and corresponding flange areas is customizable.
  • the device cannot only be used for double-T beams or Pit expansion profiles can be used. It is also possible use for rails or angled profiles.

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Abstract

Um eine Kühlvorrichtung für fertiggewalzte Profile, insbesondere Stahlträger, bereitzustellen, die bei Änderung des Walzprogramms auf unterschiedlicher Geometrien und Größen der Profile einstellbar ist und eine gleichförmige Kühlung aller Profile bzw. definierter Teilbereiche gewährleistet, wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die Kühlbereiche aufweist, wobei jeweils ein Kühlbereich von dem zu kühlenden Profil (5, 6) aus betrachtet zu diesem oberhalb (1), zu beiden Seiten (3) und unterhalb (2) angeordnet ist, wobei die Kühlbereiche jeweils einzeln oder kombiniert einsetzbar sind, und ein Kühlbereich jeweils aus mindestens einer Düse (7) oder einem Düsenverband besteht, und die Düsen einzeln oder im Verbund steuerbar sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern aus Stahl, direkt aus der Walzhitze.
Es ist bekannt, die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen, insbesondere Stahl, durch Wärmebehandlungen und/oder durch den Zusatz von Legierungselementen zu beeinflussen. Der unbegrenzten Anwendung des bekannten thermomechanischen Walzens, insbesondere bei dem Walzen von Profilen, sind jedoch Grenzen gesetzt durch die Belastbarkeit der Walzgerüste, da diese Verfahren hohe Verformungsgrade bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen voraussetzen.
Durch das sogenannte QST-Verfahren (QST: Quenching und Self Tempering, Härten und Selbstanlassen) können die mechanischen Eigenschaften beeinflußt werden. Hierbei werden die Bauteile, beispielsweise Walzprofile, nach dem Fertigstich aus der Walzhitze heraus mit Wasser abgeschreckt. Bevor der Kern des Werkstücks abgekühlt ist, wird die Kühlung unterbrochen und das Gefüge im Randbereich durch die im Kern noch vorhandene Wärme angelassen.
Bei der Behandlung von Stählen werden während des Aschreckvorgangs die Materialoberfläche und die darunter befindlichen Schichten je nach Kühldauer unter die Martensit-Starttemperatur abgekühlt, was die Bildung von Martensit in den Randzonen zur Folge hat. Über die Kühlzeit und das Kühlmedium kann dieser Vorgang beeinflußt werden, insbesondere wird über die Kühlzeit die Tiefe der Schicht (Eindringtiefe) eingestellt, in der sich Martensit bildet.
Nach dem Ende dieser Zwangskühlung erfolgt dann der Anlaßvorgang, bei dem durch die Restwärme im Profil die zuvor gebildete Martensitschicht angelassen wird. Die Temperatur steigt wieder über die Martensit-Starttemperatur an. Hierbei wird der martensitische Bereich entspannt und somit ein Material hoher Festigkeit bei gleichzeitig guter Zähigkeit eingestellt.
Bei dem sich anschließenden Abkühlvorgang an Luft bildet sich im Inneren des Querschnitts bainitisches und/oder (fein)-perlitisches Gefüge.
Soll das Material abgekühlt werden, ohne Martensit zu bilden, wird über die Kühlzeit und Kühlintensität die Oberflächentemperatur der Profile so abgekühlt, daß die Martensit-Starttemperatur nicht unterschritten wird. Auch hier erfolgt zur Homogenisierung der Temperaturverteilung ein Anlassen nach dem Ende der Zwangskühlung. Nach -lauf des Anlaßvorgangs ergibt sich eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch die Einstellung eines beispielsweise fein-perlitischen und ferritischen Gefüges.
Zur gleichmäßigen Einstellung der gewünschten Eigenschaften ist es wichtig, daß das Profil bzw. die zu kühlenden Flächen gezielt mit dem Kühlmedium beaufschlagt werden.
Eine Vorrichtung zum Abkühlen von Trägern ist aus dem europäischen Patent 0 140 026 bekannt. Die Beaufschlagung mit Kühlflüssigkeit erfolgt im Durchlauf über sog. Kühlkästen. Diese sind mit Öffnungen in gleichen Abständen zum Versprühen von Kühlflüssigkeit versehen. Zur Kühlung der äußeren bzw. inneren Bereiche des Trägers sind die Kästen für die Außenfläche mindestens so groß ausgebildet wie die Höhe der Flansche. Zur Kühlung der inneren Flansche überdecken die Kästen die gesamte innere Fläche der Flansche sowie mindestens 70% der Stegfläche. Es ist möglich, das Krümmungsverhalten auch bei unsymmetrischen Profilen zu beeinflussen.
Als Nachteil erweist sich hier, daß bei unterschiedlichen Geometrien der Profile bei Änderung des Walzprogramms eine Anpassung der inneren Kühlkästen notwendig ist. Weiterhin ist dieses Verfahren hauptsächlich bei großen Trägern einsetzbar, da ein Werkzeug von oben und unten zwischen die Flansche gefahren wird. Bei kleinen Trägern ist dies aufgrund des kleinen Bauraums nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.
Da die Beaufschlagung des Trägers mit Kühlwasser für alle Stellen einer Fläche näherungsweise gleich erfolgt und aufgrund der Konstruktion der Kühlkästen einzelne Öffnungen oder Reihen nicht abgeschaltet werden können, ist eine möglichst homogene Temperaturverteilung im Querschnitt erforderlich. Diese Temperaturverteilung muß daher in einem gewissen Maß bereits während des Walzvorgangs mit Hilfe einer selektiven Kühlung der Übergangszone Flansch-Steg eingestellt werden. Ferner ist eine Kühlung hinsichtlich der Reduzierung der Eigenspannungen im Träger mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
Die europäische Patentschrift 0 462 783 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung dünnwandiger Doppel-T-Profile. Es erfolgt eine Zwangskühlung der Walzprodukte zwischen den Walzvorgängen. Die Kühlvorrichtung selbst besteht aus einer Vielzahl von Düsen, die übereinander angeordnet sind. Sie werden mit Wasser betrieben und sind unterschiedlich zu- und abschaltbar. Die beschriebene Kühlvorrichtung kühlt allerdings allein die Flanschaußenseiten der Profile. Dies geschieht mit dem Zweck, die Außenfläche der Träger vor dem abschließenden Warmwalzen auf eine Temperatur von 700°C oder weniger abzukühlen. Durch eine Wiederholung der Zwangskühlung mit Wasser wird die Mikrostruktur der Flanschoberfläche bis zu einer bestimmten Tiefe umgewandelt.
Weiterhin ist ein Kühlverfahren und -vorrichtung aus dem europäischen Patent 0 098 492 bekannt. Hierbei wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zur Abkühlung von Stahlprofilen, hier Schienen, die durch eine Kühlvorrichtung geführt werden. Eine Variation der Kühlung bzw. eine lokale Kühlung wird durch unterschiedliche Orientierung der transportierten Schienen sowie über Ablenkbleche für das Kühlmedium erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung für fertiggewalzte Profile, insbesondere Stahlträger, bereitzustellen, die bei Änderung des Walzprogramms auf unterschiedliche Geometrien und Größen der Profile einstellbar ist sowie eine gleichförmige Kühlung des Profils bzw. die Kühlung definierter Teilbereiche gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Kern der Erfindung ist die Einstellung eines optimal angepaßten Spritzbildes der Kühlvorrichtung an unterschiedliche Profilgeometrien, indem die Kühlvorrichtung Kühlbereiche aufweist, wobei jeweils ein Kühlbereich von dem zu kühlenden Profil aus betrachtet zu diesem oberhalb angeordnet ist, und die Kühlbereiche jeweils einzeln oder kombiniert einsetzbar sind, wobei ein Kühlbereich jeweils aus mindestens einer Düse oder einem Düsenverbund besteht, wobei die Düsen einzeln oder im Verbund steuerbar sind, d. h . die einzelnen Kühlbereiche steuerbar sind.
Die Anpassung der Kühlwirkung wird im einzelnen erreicht durch Variation des Düsenabstandes zum Profil hin, durch kontrollierte Einstellung des Spritzdrucks, durch stufenlose Verdrehbarkeit einzelner Düsen sowie durch Zu- und Abschalten der einzelnen Düsen.
Dabei wird neben der Anpassung an die Profilgeometrie über die Variation des Düsenabstands und des Düsendrucks der für eine erfolgreiche Kühlung eines Profils erforderliche Wärmeübergangskoeffizient eingestellt. Die Einstellung des gewünschten Spritzbildes erfolgt zusätzlich über die Verdrehbarkeit der Düsen sowie Zu- und Abschalten einzelner Düsen und Düsenverbunde.
Der Düsenverbund besteht aus mehreren Düsen, deren Austrittsöffnungen eine Ebene aufspannen oder eine Gerade bilden. Durch die verschieden gestalteten Düsenverbunde als Flächen oder Düsenreihen und die hohe Variabilität der Düsen wird eine flexible Einstellung der Kühlvorrichtung erreicht, wobei die verschiedenen Teilflächen der Profile unterschiedlich gekühlt und die Kühlleistung den Anforderungen angepaßt werden können.
Damit ist es möglich, bei umgeformten Walzprofilen trotz einer unterschiedlichen Temperaturverteilung über den Querschnitt nach dem Verlassen der Walzstraße eine gleichzeitige Gefügeumwandlung im Werkstoff einzustellen. Insbesondere ist es möglich, die Zwangskühlung des QST-Verfahrens im gesamten Werkstück gleichmäßig durchzufuhren. Es wird gewährleistet, daß die Randzone der Stahlprofile nach dem Kühlvorgang mit einer bestimmten Tiefe von der Oberfläche aus gesehen aus angelassenem Martensit und die Kernzone aus Perlit und/oder Ferrit besteht.
Mittels der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung können unterschiedlich geformte Profile, die nacheinander die Vorrichtung durchlaufen, ohne Umbau der Anlage gekühlt werden.
Weiterhin ist es möglich, unterschiedliche Kühlstrategien ohne Umbau der Anlage im Durchlauf zu realisieren. Hierunter sind Kühlprozesse zur Minimierung von Eigenspannungen im Werkstückkörper durch gleichzeitige Gefügeumwandlung im Werkstoff zu ziehen sowie Kühlprozesse zur Einstellung eines perlitischen Gefüges.
Es erweist sich hierbei von Vorteil, daß sich keine Werkzeuge zwischen den Flanschen der Profile befinden. Durch die verdrehbaren Düsenhalterungen und die flexiblen Ansteuerungen kann die Kühlvorrichtung optimal an die Träger- bzw. Profilabmessung angepaßt werden.
Durch die optimale Anpassung aufgrund der hohen Variierungsmöglichkeit der einzelnen Düsen wird verhindert, daß Kühlmedium an dem zu kühlenden Bereich vorbeispritzt. Damit wird eine hohe Kühlleistung gewährleistet, Verluste an Kühlmedium werden vermieden, es entstehen keine Störeffekte an anderen Düsenanlagen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1
einen Querschnitt einer Gesamtanordnung der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung;
Figur 2
eine schematische Darstellung der Sprühwinkel am Beispiel eines Doppel-T-Trägers;
Figur 3
eine schematische Darstellung der Sprühwinkel am Beispiel eines Grubenausbauprofils.
Figur 4
die Düsenanordnung zur Kühlung der Flanschaußenseite eines Doppel-T-Trägers durch Winkelverstellung der Düsen;
Figur 5
die Düsenanordnung zur Kühlung der Flanschaußenseite eines Doppel-T-Trägers durch Linearführung;
Figuren 6 a, b
den definierten Einsatz von Düsen bei unterschiedlichen Profilgrößen und -typen;
Figur 1 zeigt einen Querschnitt der Gesamtanordnung der Kühlvorrichtung mit einem oberen 1, unteren 2 und seitlichen 3 Kühlbereich. Über einen Rollgang 4 wird das zu kühlende Walzgut aus dem Walzwerk nach dem Fertigstich durch die Kühlvorrichtung geführt. Über die Längsrichtung bzw. Laufrichtung der schematisch gezeigten Doppel-T-Träger unterschiedlicher Staffelung und Typen 5 a und 5 b sowie Profile, hier ein Grubenausbauprofil 6, sind die einzelnen Düsen 7 in Düsenverbunden angeordnet.
Die Sprühwinkel sind schematisch in Figur 2 für einen Doppel-T-Trägers dargestellt.
Während bei der Kühlung eines Doppel-T-Trägers die seitlich angeordneten Düsen zur Kühlung der Außenflansche 8 dienen, kühlen die oberen Düsen die Innenseiten 9 der Flansche. Die unteren Innenseiten der Flansche sowie die unteren Stegflächen 10 werden von den Sprühstrahlen der Düsen des unteren Kühlbereichs erfaßt.
Je nach zu kühlendem Profil wird die beaufschlagte Kühlmediummenge der Profilgröße und -form durch Zu- oder Abschalten der Düsen über den Querschnitt sowie in Längsrichtung angepaßt, ohne einen Werkzeugwechsel vornehmen zu müssen. Somit ist es möglich, ein optimal angepaßtes Spritzbild zu schaffen und einzelne Profile einer Profilreihe ohne Verluste durch Vorbeisprühen am Profil zu kühlen.
Die einzelnen Düsen 7 sind an außerhalb der Profilpalette befindlichen Drehpunkten gelagert und wahlweise stufenlos verdrehbar oder fest angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Düsenverbunde für die Kühlung der Flanschaußenseiten drehbar und/oder verschiebbar angeordnet. Die Düsen für die Kühlung aus dem Rollgang heraus sind fest angeordnet.
Insbesondere bei Doppel-T-Trägern können so alle sich vertikal erstreckenden Flanschinnenseiten einer Profilbaureihe durch Veränderung des Düsenwinkels und somit des Spritzwinkels sowie der geeigneten Wahl der im Eingriff befindlichen Düsen aus nahezu dem gleichen Abstand zwischen Düse und Innenfläche mit Kühlmedium beaufschlagt werden. Es ergibt sich so durch den gleichbleibenden Abstand für alle Träger eine gleiche Kühlwirkung.
Die vorgeschlagene Kühlvorrichtung findet nicht nur Anwendung bei Stahlträgern verschiedener Staffelungen und unterschiedlicher Typen. Gerade für Profile komplizierterer Formen eignet sich diese Kühlanordnung. Figur 3 zeigt die Einstellung der Düsen am Beispiel eines Grubenausbauprofils 6. Durch kontrollierten Einsatz nur bestimmter Düsen bei bestimmten Winkeln ist jede Teilfläche des Profils definiert kühlbar.
Bei Profilen von der Form eines Doppel-T-Trägers wird eine kontrollierte Kühlung der Flanschaußenseiten 8 erreicht durch eine Winkelverstellung der Düsen (Figur 4) oder durch eine horizontale Linearführung (Figur 5) der Düsen.
In Figur 4 ist die Anpassung der Stellung der jeweiligen Düsen 7 des seitlichen Kühlbereichs 3 sowie deren Winkel im Hinblick auf zwei Doppel-T-Träger unterschiedlichen Typs 5 a und 5 b und verschiedener Größe bzw. eines Grubenausbauprofils 6 schematisch dargestellt. Die Winkelverstellung wird dadurch erreicht, daß die Kühlung der Außenseiten der Flansche 8 durch mehrere übereinander angeordnete Düsen 7 erfolgt, die an einem außerhalb der Profilpalette befindlichen Drehpunkt gelagert und stufenlos verdrehbar sind.
Die Anordnung kann so eingestellt werden, daß sie an die Unterkante aller möglicher Profile aufgrund des großen Radius angepaßt wird, um nicht an dem Flansch vorbeizusprühen.
Bei der sukzessiven Bearbeitung einer Profilpalette ist die Unterkante 11 der Doppel-T-Träger oder Profile jeweils durch deren Lage auf dem Fördermittel vertikal fest definiert, während die Oberkante 12 in der Höhe variiert. Durch die Drehbarkeit der Düsenanordnung kann mittels des vorliegenden Kühlsystems das Spritzbild an die wechselnden Oberkanten angepaßt werden, ohne die Kühlwirkung an den Unterkanten zu verändern.
Neben der Winkelverstellung ist es auch denkbar, die Kühlwirkung und das Spritzbild über eine Linearführung der Düsenanordnung zu variieren. Figur 5 zeigt im Querschnitt schematisch eine seitliche Düsenanordnung 3, die sich in Längsrichtung fortsetzt. Die Düsenanordnung ist als Ganzes horizontal verschiebbar. Die Spritzwirkung wird über den einzustellenden Abstand, die Anzahl der Düsen 7 und ein gezieltes Zu- und Abschalten einzelner Düsen erreicht. Über den Düsenwinkel, der vom Abstand Trägerflansch-Düse abhängig ist, erfolgt eine Anpassung an den jeweiligen Träger 5 a,b oder Profil 6. Die Kühlleistung bzw. der Wärmeübergangskoeffizient wird über die Variation des Düsendrucks eingestellt. Es ist denkbar, daß die Funktionen der Winkelverstellung und der Linearführung kombiniert werden.
Die Figuren 6 a und b stellen die Kühlung der Unterseiten eines Doppel-T-Trägers durch Düsen aus dem Rollengang, d.h. der unteren Düsenanordnung 2, dar. Es ist ersichtlich, daß die Düsenanordnung sowohl an unterschiedlichen Profilstaffelungen als auch an Träger unterschiedlicher Typen mit unterschiedlich großen Stegbereichen und entsprechenden Flanschbereichen anpaßbar ist.
In Figur 6a ist dargestellt, daß bei Trägern 5 a mit breiteren Stegbereichen die äußeren sowie die zentralen Düsenreihen zur Anwendung kommen, während bei Trägern mit kürzeren Stegbereichen 5 b (Figur 6 b) eine optimale Sprühwirkung durch mittlere Sprühreihen erreicht wird. Durch Zu- und Abschalten der Düsen ist somit eine optimale Kühlwirkung gezielt einstellbar.
Es erweist sich als vorteilhaft, daß jeweils die Sprühfächerkante desjenigen Sprühstrahls, der die Flanschinnenseite 9 und den der Flanschinnenseite nächstliegenden Stegbereich beaufschlagt, parallel zu einer gedachten, näherungsweise geraden Verbindungslinie 13 des Übergangsbereichs Flanschinnenseite/Stegbereich aller Profile einer Staffelung verläuft.
Die Vorrichtung kann nicht nur für Doppel-T-Träger oder Grubenausbauprofile verwendet werden. Möglich ist ebenfalls die Verwendung für Schienen oder gewinkelte Profile.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze, bestehend aus einer Anordnung von Düsen mit Austrittsöffnungen zum Sprühen von Kühlmittel auf die Profile, wobei die Profile entlang der Düsenanordnung transportiert werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlvorrichtung Kühlbereiche aufweist, wobei jeweils ein Kühlbereich von dem zu kühlenden Profil (5,6) aus betrachtet zu diesem oberhalb (1) und zu beiden Seiten (3) und unterhalb (2) angeordnet ist, und die Kühlbereiche jeweils einzeln oder kombiniert einsetzbar sind, wobei ein Kühlbereich jeweils aus mindestens einer Düse (7) oder einem Düsenverbund besteht, wobei die Düsen einzeln oder im Verbund steuerbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Düsen (7) durch Variation des Düsenabstandes zum Profil hin, durch kontrollierte Einstellung des Spritzdrucks, durch stufenlose Verdrehbarkeit der einzelnen Düsen sowie durch Zu- und Abschalten der einzelnen Düsen steuerbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anpruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Düsenverbund aus mehreren Düsen (7) besteht, deren Austrittsöffnungen eine Ebene aufspannen oder auf einer Geraden liegen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Düsen (7) der Kühlbereiche (1,2,3) außerhalb des Bereichs angeordnet sind, den das größte zu bearbeitende Profil (5, 6) einer Profilstaffelung bzw. Profilgruppe einnimmt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der untere Kühlungsbereich (2) unterhalb des Fördermittels der Profile, insbesondere eines Rollgangs (4), angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der seitliche Kühlungsbereich (3) in horizontaler Richtung zum Profil verschiebbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Düsen des seitlichen Kühlungsbereichs (3) einzeln oder zusammen an einem bewegbaren Bauteil gelagert sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Kühlung von als Doppel-T-Trägern ausgebildeten Stahlträgern (5), bestehend aus einem Steg und zwei Flanschen, die obere Sprühfächerkante des Sprühstrahls, der die Flanschinnenseiten (9) und den den Flanschinnenseiten nächstliegenden Stegbereich (10) beaufschlagen, parallel zu einer gedachten Verbindungslinie (13) des Übergangsbereichs Flanschinnenseite/Steg aller Profile einer Staffelung verläuft.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß es sich bei dem Kühlmedium um Wasser, Aerosole oder andere Kühlfluide handelt.
EP98124114A 1997-12-23 1998-12-18 Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze Withdrawn EP0925855A3 (de)

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DE19757485A DE19757485A1 (de) 1997-12-23 1997-12-23 Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze
DE19757485 1997-12-23

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EP0925855A2 true EP0925855A2 (de) 1999-06-30
EP0925855A3 EP0925855A3 (de) 2000-08-02

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