EP0942069A1 - Kühlschacht für einen Rollgang - Google Patents

Kühlschacht für einen Rollgang Download PDF

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EP0942069A1
EP0942069A1 EP99104246A EP99104246A EP0942069A1 EP 0942069 A1 EP0942069 A1 EP 0942069A1 EP 99104246 A EP99104246 A EP 99104246A EP 99104246 A EP99104246 A EP 99104246A EP 0942069 A1 EP0942069 A1 EP 0942069A1
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cooling
cooling shaft
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flow channel
shaft according
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EP99104246A
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Uwe Dipl.-Ing. Plociennik
Dieter Waase
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SMS Siemag AG
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0012—Rolls; Roll arrangements
    • 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
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5735—Details
    • C21D9/5737—Rolls; Drums; Roll arrangements
    • 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
    • B21B2045/0212—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using gaseous coolants

Definitions

  • the invention relates to a cooling shaft for rolls of a Roller tables that come from a flow channel for the coolant and there is an outlet opening.
  • the cooling shaft is to be used in particular in the Stelmor process come.
  • the known Stelmor process are drawn out Products, especially wire, wound into bundles and promoted in these rings via a roller table.
  • the wire is cooled with simultaneous influence on its mechanical properties.
  • Air is used as a coolant through the conveyor line and is blown through the wire rings.
  • the present invention is based on the object Cooling properties of a cooling shaft in a roller table influence.
  • the essence of the invention is the proposed shape of a Cooling shaft.
  • the cooling shaft which is particularly useful for one Stemorband should be used consists of a Flow channel for the coolant - preferably air - and at least one extending upward from the flow channel Longitudinal section, which forms an outlet opening, that ends below the axes of the rolls.
  • the cross section in the transition from the flow channel and Longitudinal section be smaller than the outlet opening and at least a longitudinal section may be bent outwards.
  • air cooling is a factor Air speed and cooling time dependent.
  • Air speed and cooling time dependent By - how proposed - the air flow by shaping the cooling shaft first through a relatively narrow area flows, then flows along a curved surface, it is achieved that the flow emerges tangentially. If sufficient large Reynolds numbers, the beam is torn open. The speed of the jet decreases, the dwell time of the Coils of wire in the air flow are increased. Because of that however, the lower air speed will still be Total cooling of the wire intensified or increased because cooling over due to the longer dwell time larger area of the cooling section can impact.
  • Coanda effect This is the effect the property of liquid and gas jets, to place on nearby solid walls and to flow along it.
  • the beam emerges from an immediate narrow arranged on a circular surface Slot tangentially and flows along the circular Surface. If the Reynolds number is sufficiently large, the beam is turbulent and entrains the medium at rest. This takes the Width of the beam with increasing distance from the slit to, its speed decreases.
  • the advantageous effect of the invention i.e. the influencing the flow flow by using the Coanda effect, occurs even if only a longitudinal section of the Cooling shaft is bent above the transition.
  • Advantageously it is almost circularly curved.
  • the flow channel can have a rectangular cross section have and four longitudinal sections, with at least two themselves opposite longitudinal sections are bent outwards. The edges of the longitudinal sections bent outwards run transverse to the conveying direction of the roller table.
  • the flow channel be a has circular cross section and only one Longitudinal section that opens in a funnel shape.
  • the cooling shaft can do so be shaped so that the walls of the flow channel below the Transition are also bent outwards and the cooling shaft in the Transition has the smallest cross-section. In longitudinal cross section the cooling shaft thus has a concave shape.
  • the coolant can be air. It is but also a mixture of water and air is conceivable as secondary cooling.
  • the single figure shows a cross section of a detail a pedestal belt consisting of two rollers 1 of a roller table and an air cooling shaft arranged centrally between them 2.
  • the cooling shaft 2 is composed of one Flow channel 3 with a transition 4 to an area which is formed by longitudinal sections 5 which extend upwards extend to the outlet opening 6.
  • the cross section of the flow channel in the transition 4 from the flow channel 3 and longitudinal section 5 smaller than the outlet opening 6.
  • the proposed cooling shaft is intended in particular as a component a cooling section for wire windings, i.e. in one Stemorband, are used. It is also conceivable that this cooling shaft is used in any other roller cooling is, for example in the secondary cooling zone for the Strand cooling.

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Abstract

Um die Kühleigenschaften eines Kühlschachtes für Rollen eines Rollganges zu beeinflussen, der aus einem Strömungskanal (3) für das Kühlmittel und mindestens einem sich von dem Strömungskanal nach oben erstreckenden Längsabschnitt (5) mit einer Austrittsöffnung (6), die unterhalb der Achsen der Rollen (1) endet, besteht, soll der Querschnitt des Strömungskanals im Übergang (4) von Strömungskanal (3) und Längsabschnitt (5) kleiner als die Austrittsöffnung (6) sein und mindestens ein Längsabschnitt (5) nach außen gebogen sein. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlschacht für Rollen eines Rollgangs, der aus einem Strömungskanal für das Kühlmittel und einer Austrittsöffnung besteht.
Der Kühlschacht soll insbesondere beim Stelmorprozeß zur Anwendung kommen. Bei dem bekannten Stelmorprozeß werden langgezogene Produkte, insbesondere Draht, zu Bunden aufgewickelt und in diesen Ringen über einen Rollgang gefördert. Hierbei erfolgt die Abkühlung des Drahtes bei gleichzeitiger Einflußnahme auf seine mechanischen Eigenschaften. Üblicherweise wird als Kühlmittel Luft verwendet, die durch die Förderstrecke und durch die Drahtringe geblasen wird.
Es ist allerdings auch wünschenswert, daß die Abkühlung der Ringe nicht zu schnell erfolgt. Zur Beeinflussung der Temperaturbedingungen sind beispielsweise Vorrichtungen bekannt, sogenannte Heiß-Boxen, wobei die Drahtringe durch eine Zone geführt werden, in der warme Luft von unten und oben aufgebracht wird und somit Temperaturunterschiede ausgeglichen werden können.
In der Europäischen Patentanmeldung 0 110 652 wird ein Stelmorband mit entsprechenden Kühlvorrichtungen beschrieben. Es wird allgemein vorgeschlagen, die Luftstromschächte in der Nähe der Rollen des Rollgangs so anzuordnen, daß der Luftstrom entlang einer Rolle und dann auf das Drahtmaterial strömt. Im speziellen sollen sich die Luftstromschächte unterhalb der jeweiligen Rollen befinden, damit der Luftstrom sich auftrennt, indem er gegen die Rollenunterseite trifft, um dann entlang der Rolle und auf die Unterseite der Drahtwindungen zu strömen.
Weiterhin wird Vorgeschlagen, die Luftströmung zu richten, indem Luft durch perforierte Förderrollen fließt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühleigenschaften eines Kühlschachtes in einem Rollgang zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Kühlstrecke nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Kern der Erfindung ist die vorgeschlagene Formgebung eines Kühlschachtes. Der Kühlschacht, der insbesondere bei einem Stelmorband zum Einsatz kommen soll, besteht aus einem Strömungskanal für das Kühlmittel - vorzugsweise Luft - und mindestens einem sich von dem Strömungskanal nach oben erstreckenden Längsabschnitt, der eine Austrittsöffnung bildet, die unterhalb der Achsen der Rollen endet. Erfindungsgemäß soll der Querschnitt im Übergang von Strömungskanal und Längsabschnitt kleiner als die Austrittsöffnung sein und mindestens ein Längsabschnitt nach außen gebogen sein.
Im allgemeinen ist die Kühlwirkung mittels Luft von den Faktoren Luftgeschwindigkeit und Kühlzeit abhängig. Indem - wie vorgeschlagen - der Luftstrom durch Formgebung des Kühlschachtes zuerst durch einen im Verhältnis engen Bereich fließt, um dann entlang einer gekrümmten Fläche zu strömen, wird erreicht, daß die Strömung tangential austritt. Bei ausreichend großen Reynoldszahlen wird der Strahl aufgerissen. Die Geschwindigkeit des Strahls sinkt, die Verweilzeit der Drahtbunde im Luftstrom wird erhöht. Durch die somit zwar niedrigere Luftgeschwindigkeit wird aber dennoch die Gesamtkühlung des Drahtes intensiviert bzw. gesteigert, weil sich die Kühlung über eine aufgrund der höheren Verweilzeit größere Fläche der Kühlstrecke auswirken kann.
Grundlage für das beschriebene Verhalten des Luftstromes ist der sogenannte Coanda-Effekt. Bei diesem Effekt handelt es sich um die Eigenschaft von Flüssigkeits- und Gasstrahlen, sich an in der Nähe befindliche feste Wände anzulegen und daran entlang zu strömen. Der Strahl tritt aus einem unmittelbar an einer kreisförmigen Fläche angeordneten schmalen Schlitz tangential aus und strömt entlang der kreisförmigen Fläche. Bei ausreichend großer Reynoldszahl ist der Strahl turbulent und reißt ruhendes Medium mit. Dadurch nimmt die Breite des Strahls mit zunehmendem Abstand vom Schlitz zu, seine Geschwindigkeit nimmt ab.
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung, d.h. die Beeinflussung des Strömungsflusses durch Ausnutzen des Coanda-Effektes, tritt schon dann auf, wenn nur ein Längsabschnitt des Kühlschachtes oberhalb des Übergangs gebogen ist. Vorteilhafterweise ist dieser annähernd kreisförmig gebogen.
Es sind verschiede Formen des Kühlschachtes denkbar. Zum einen kann der Strömungskanal einen rechteckigen Querschnitt haben und vier Längsabschnitte, wobei mindestens zwei sich gegenüberliegende Längsabschnitte nach außen gebogen sind. Die Kanten der nach außen gebogenen Längsabschnitte verlaufen quer zur Förderrichtung des Rollgangs.
Des weiteren wird vorgeschlagen, daß der strömungskanal einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und nur einen Längsabschnitt, der sich trichterförmig öffnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Kühlschacht so geformt sein, daß die Wände des Strömungskanals unterhalb des Übergangs auch nach außen gebogen sind und der Kühlschacht im Übergang den geringsten Querschnitt aufweist. Im Längsquerschnitt weit der Kühlschacht somit eine konkave Form auf.
Um die Abkühlverhältnisse noch besser zu beeinflussen, wird weiterhin vorgeschlagen, eine Vielzahl in Rollrichtung nebeneinander angeordnete Kühlschächte mittels Isolierelementen zu verbinden und diesen Verbund unterhalb des Rollganges zu verschieben. Dann werden die Kühlschächte aus ihrer mittigen Position zwischen jeweils zwei Rollen unter die Rollen geschoben. Dies hat zum Vorteil, daß es zu einer zusätzlich verzögerten Abkühlung kommt, weil das heiße Transportgut, insbesondere die Drahtringe, auf die Isolierung zwischen den Schächten bzw. den Austrittsöffnungen strahlen und somit an ihrer Abkühlung gehindert werden.
Als Alternative hierzu ist es denkbar, den Verbund aus Kühlschächten und Isolierelementen festzuhalten und den Rollgang zu verschieben.
Wie bereits erwähnt, kann das Kühlmittel Luft sein. Es ist aber auch ein Wasserluftgemisch als Nebenkühlung denkbar.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird.
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts eines Stelmorbandes, bestehend aus zwei Rollen 1 eines Rollganges und einem mittig zwischen diesen angeordneten Luftkühlschacht 2. Der Kühlschacht 2 setzt sich zusammen aus einem Strömungskanal 3 mit einem Übergang 4 zu einem Bereich, der von Längsabschnitten 5 geformt wird, die sich nach oben bis zur Austrittsöffnung 6 erstrecken. Erfindungsgemäß ist der Querschnitt des Strömungskanals im Übergang 4 von Strömungskanal 3 und Längsabschnitt 5 kleiner als die Austrittsöffnung 6.
Bei der Ausführungsform des rechteckig geformten Strömungskanals 3 geht dieser in vier Längsabschnitte 5 über. Von diesen vier Längsabschnitten 5 sind nur die beiden quer zur Rollrichtung angeordneten Wände nach außen kreisförmig gebogen. Bei der hier im Querschnitt gezeigten Ausführungsform sind sowohl die oberhalb des Übergangs 4 als auch die unterhalb des Übergangs 4 liegenden Wände 7 des Kühlschachtes nach außen gebogen. Der Coanda-Effekt ist aber grundsätzlich unabhängig von der Form des Strömungskanals unterhalb des Übergangs 4.
Während des Kühlvorgangs strömt Luft durch den engen Übergangsbereich 4 und tritt an den gekrümmten Längsabschnittsflächen 5 unmittelbar tangential aus. Die Luft, die in der Nähe der Rollen 1 austritt, wird von diesen abgelenkt, bis sie sich bei einem bestimmten Winkel ablösen. Bei turbulenter Strömung reißt der Strahl ruhendes Medium mit. Die Strahlbreite wird größer, die Luftgeschwindigkeit nimmt ab. Mit abnehmender Luftgeschwindigkeit erhöht sich dann die Verweilzeit des Drahtes (nicht gezeigt) im Luftstrom.
Der vorgeschlagene Kühlschacht soll insbesondere als Bestandteil einer Kühlstrecke für Drahtwindungen, d.h. in einem Stelmorband, zum Einsatz kommen. Es ist ebenso denkbar, daß dieser Kühlschacht in beliebig anderen Rollenkühlungen eingesetzt wird, beispielsweise in der Sekundärkühlzone für die Strangkühlung.

Claims (11)

  1. Kühlschacht für Rollen eines Rollgangs, der aus einem Strömungskanal für das Kühlmittel und mindestens einem sich von dem Strömungskanal nach oben erstreckenden Längsabschnitt mit einer Austrittsöffnung, die unterhalb der Achsen der Rollen endet, besteht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt des Strömungskanals im Übergang (4) von Strömungskanal (3) und Längsabschnitt (5) kleiner als die Austrittsöffnung (6) ist und mindestens ein Längsabschnitt (5) nach außen gebogen ist.
  2. Kühlschacht nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Längsabschnitt (5) annähernd kreisförmig gebogen ist.
  3. Kühlschacht nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Strömungskanal (3) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und vier Längsabschnitte (5), wobei mindestens zwei sich gegenüberliegende Längsabschnitte nach außen gebogen sind.
  4. Kühlschacht nach den Ansprüchen 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Strömungskanal (3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und einen Längsabschnitt (5), der sich trichterförmig öffnet.
  5. Kühlschacht nach den Ansprüchen 1,2,3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wände (7) des Strömungskanals unterhalb des Übergangs (4) nach außen gebogen sind und der Kühlschacht im Übergang (4) den geringsten Querschnitt aufweist.
  6. Kühlschacht nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Vielzahl in Rollrichtung nebeneinander angeordnete Kühlschächte (2) mittels Isolierelementen verbunden sind.
  7. Kühlschacht nach den Ansprüchen 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Verbund aus Kühlschächten (2) und Isolierelementen unterhalb der Rollen (1) verschiebbar ist.
  8. Kühlschacht nach den Ansprüchen 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rollgang über dem Verbund aus Kühlschächten und Isolierelementen verschiebbar ist.
  9. Kühlschacht nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlmittel Luft oder ein Wasserluftgemisch ist.
  10. Kühlschacht nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kühlschacht (2) Bestandteil einer Kühlstrecke für Drahtwindungen, insbesondere ein Stelmorband, ist.
  11. Kühlschacht nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kühlschacht Bestandteil der Sekundärkühlzone für die Strangkühlung ist.
EP99104246A 1998-03-10 1999-03-03 Kühlschacht für einen Rollgang Withdrawn EP0942069A1 (de)

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DE19810215A DE19810215A1 (de) 1998-03-10 1998-03-10 Kühlschacht für einen Rollgang

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