EP4599955A2

EP4599955A2 - Abkühlung von warmgewalzten langprodukten in einem kühlbett

Info

Publication number: EP4599955A2
Application number: EP25156058.7A
Authority: EP
Inventors: Jens Oestrich; Regine Ahrem
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2024-02-07
Filing date: 2025-02-05
Publication date: 2025-08-13
Also published as: EP4599955A3; DE102024201083A1

Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zur Abkühlung von Langprodukten (2), vorzugsweise nach einer Umformung, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: einen Kühlbetteinlauf (1a), über den die abzukühlenden Langprodukte (2) der Vorrichtung (1) zuführbar sind; einen Kühlbettauslauf (1b), über den die abgekühlten Langprodukte (2) aus der Vorrichtung (1) abtransportierbar sind; mehrere Dreheinrichtungen (10), die zwischen dem Kühlbetteinlauf (1a) und dem Kühlbettauslauf (2b) angeordnet und sternförmig ausgebildet sind, wodurch sie jeweils mehrere Auflagen (12) zur Aufnahme der Langprodukte (2) aufweisen, wobei die Dreheinrichtungen (10) eingerichtet sind, um die Langprodukte (2) durch Drehen der Dreheinrichtungen (10) zu wenden; eine Transportvorrichtung (20), die eingerichtet ist, um die Langprodukte (2) von einer Dreheinrichtung (10) auf eine benachbarte Dreheinrichtung (10) zu transferieren; und eine Steuereinrichtung (30), die eingerichtet ist, um die Dreheinrichtungen (10) und die Transportvorrichtung (20) so zu steuern und/oder zu regeln, dass die Langprodukte (2) vom Kühlbetteinlauf (1a) in einer Materialflussrichtung (R) zum Kühlbettauslauf (1b) transportiert werden, wobei die Langprodukte (2) zumindest zeitweise entgegen der Materialflussrichtung (R) transportierbar sind.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abkühlung von Langprodukten. Die Vorrichtung kommt insbesondere in Linien zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Wärmebehandlung von Langprodukten, etwa nach einer Umformung in einer Warmwalzstraße, zur Anwendung.

Hintergrund der Erfindung

Auf dem Gebiet der Metallverarbeitung sind Kühlbetten bekannt, die für die Abkühlung von Langprodukten, wie etwa Hohlprofilen, stabförmigen Vollmaterialen, offenen Profilen, Schienen, Rohren usw., konzipiert sind. Auf dem Kühlbett findet die Abkühlung solcher Produkte in Linien zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Wärmebehandlung, insbesondere nach Umformprozessen, aus einem heißen oder warmen Zustand statt.
Typische Anforderungen an ein solches Kühlbett umfassen zum einen die Abkühlung unterschiedlicher Typen und Größen von Langprodukten, ausgehend von einer Einlauftemperatur durch Aufheizen in Öfen oder Induktionsanlagen und insbesondere anschließendem Umformen auf eine für die Weiterverarbeitung geeignete Auslauftemperatur, zum anderen sollte durch das Kühlbett ein Abkühlverhalten erzielt werden, das eine hohe Maßhaltigkeit des Langprodukts sicherstellt, insbesondere Geradheit, sowie eine etwaige Verdrillung minimiert. Die Langprodukte werden idealerweise im Takt der vorgeschalteten Anlagen, insbesondere Walz- bzw. Umformungsanlage, auf dem Kühlbett vom Ein- zum Auslauf transportiert.
Zu diesem Zweck umfassen Kühlbetten in der Regel Transporteinrichtungen, auf denen die Langprodukte in einem bestimmten Abstand parallel zueinander liegen und quer zu ihrer Längsachse transportiert werden, bis sie hinreichend abgekühlt sind. Da insbesondere im Umformbetrieb in kurzen, gleichmäßigen Abständen neue, warme Langprodukte erzeugt und auf dem Kühlbett abgelegt werden, laufen die Kühlbetten entweder kontinuierlich, beispielsweise im Fall von Kettenkühlbetten, oder werden im Taktbetrieb gefahren, beispielsweise im Fall von Hubbalken- bzw. Rechenkühlbetten.
Die DE 28 12 777 A1 beschreibt ein Kühlbett, das für den Transport und die Lagerung der Langprodukte eine Anzahl von Endlosketten mit Aufnahmetaschen anwendet. Die Langprodukte werden von den Ketten getragen und verharren bewegungslos in den Aufnahmetaschen. Dies hat zur Folge, dass während der Abkühlung Formfehler entstehen bzw. während der Umformung entstandene Verformungen beibehalten oder sogar verstärkt werden können. Denn je nach Kühlbettlänge wird zwar eine generelle Abkühlung der Langprodukte erreicht, nicht aber eine gleichmäßige Abkühlung, so dass ein Verzug der Langprodukte nicht ausgeschlossen werden kann. Die Langprodukte müssen vor der Weiterverarbeitung somit aufwendig gerichtet werden.
Um den obigen Nachteilen entgegenzuwirken sind technische Lösungen bekannt, bei denen die Langprodukte während des Transports und der Abkühlung im Kühlbett gewendet werden. Die Grundidee des stetigen Wendens der Langprodukte wird analog zu den Erfahrungen bei Rohren mit einem kreisrunden Querschnitt in verschiedenen Ansätzen verfolgt. Das aufgrund der äußeren Geometrie beim Rohr mit einem kreisrunden Querschnitt durch Rollen leicht zu realisierende Wenden, muss bei einem eckigen Profil durch eine Mechanik realisiert werden, die grundsätzlich anders ausfällt.
So beschreibt die DE 2 165 928 A1 ein Wendekühlbett für Knüppel, umfassend gezahnte feste und gezahnte bewegliche Rechen, wobei die beweglichen Rechen sich gelenkig über Kniehebel auf einem Fundament abstützen und die Knickgelenke über ein gemeinsames Gestänge mit einem Antrieb verbunden sind. Dabei werden die Knüppel unter Drehen um ihre Längsachse gefördert.
Aus der DE 24 40 412 A1 ist ein Kühlbett bekannt, bei dem mittels Hub- und Transportrechen das abzukühlende Walzgut unter Drehung um dessen Längsachse transportiert wird.
Die DE 102 01 718 A1 beschreibt ein Kühlbett, das eine Hubvorrichtung aufweist, mit der das zu kühlende Gut periodisch angehoben und quer zu seiner Längsachse bewegt wird. Das Kühlbett weist ferner Mittel zum periodischen Drehen des Guts um seine Längsachse auf.
Die vorstehend genannten Lösungen weisen verschiedene Nachteile auf. So sind die Kühlbetten für bestimmte Abmessungen und Geometrien der Langprodukte konzipiert und für davon abweichende Abmessungen/Geometrien wenig geeignet. Eine etwaige Umstellung auf andere Querschnitte und/oder Abmessungen etwa durch Anpassung der Zackenformen ist, sofern überhaupt möglich, sehr aufwendig.
Es kann zudem nicht ausgeschlossen werden, dass das Umkippen der Langprodukte, im Unterschied zu einem sanften Abrollen, zu Beschädigungen auf den Oberflächen der Langprodukte führt. Teilweise sind die Konstruktionen in Bezug auf Platzbedarf und Antriebstechnik aufwendig.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Kühlbetten besteht darin, dass sie für alle zu behandelnden Langprodukte einem starren, nicht veränderlichen Ablaufschema in Bezug auf Transport und Wenden folgen. Insbesondere im Fall unterschiedlicher Produktformen (d.h. unterschiedlicher Geometrien, Abmessungen, Materialien usw.) wäre ein veränderbarer Prozessablauf mit flexiblen Taktzeiten und Abkühlzeiten zum Erzielen der gewünschten Ausgangstemperatur und des möglichst gleichmäßigen Abkühlens sowie der Sicherstellung der Geradheit und Minimierung einer etwaigen Verdrillung wünschenswert.

Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Abkühlung von Langprodukten, vorzugsweise nach einer Umformung, bereitzustellen, insbesondere die Flexibilität der Prozessführung sowie die Qualität des Abkühlprozesses zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die Vorrichtung, hierin auch als "Kühlbett" bezeichnet, dient zur Abkühlung von Langprodukten aus einem heißen oder warmen Zustand, vorzugsweise nach einer Umformung. Unter die Bezeichnung "Langprodukt" fallen metallische, längliche Produkte wie etwa Hohlprofile, stabförmige Vollmaterialen, offene Profile, Schienen, Rohre und dergleichen.
Die Vorrichtung weist einen Kühlbetteinlauf, über den die abzukühlenden Langprodukte dem Kühlbett zuführbar sind, und einen Kühlbettauslauf auf, über den die im Kühlbett abgekühlten Langprodukte abtransportierbar sind.
Zwischen dem Kühlbetteinlauf und dem Kühlbettauslauf sind mehrere Dreheinrichtungen vorgesehen, die zwischen dem Kühlbetteinlauf und Kühlbettauslauf angeordnet und sternförmig ausgebildet sind, wodurch sie jeweils mehrere Auflagen zur Aufnahme der Langprodukte aufweisen. Die Dreheinrichtungen sind eingerichtet, um die Langprodukte durch Drehen der Dreheinrichtungen zu wenden.
Die Vorrichtung weist ferner eine Transportvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Langprodukte von einer Dreheinrichtung auf eine benachbarte Dreheinrichtung zu transferieren. Die Transportvorrichtung ist vorzugsweise als Kettentransport konzipiert, d.h. sie verfügt über eine oder mehrere Transportketten, die über einen entsprechenden Antrieb bewegt werden.
Im Verlauf des Abkühlens werden die Langprodukte mittels der Dreheinrichtungen und der Transportvorrichtung vom Kühlbetteinlauf (hauptsächlich) in einer Materialflussrichtung zum Kühlbettauslauf transportiert.
Typischerweise sind mehrere Anordnungen, insbesondere lineare Anordnungen, von Dreheinrichtungen entlang der Erstreckungsrichtung der Langprodukte, d.h. üblicherweise senkrecht zur Materialflussrichtung, installiert, so dass die Langprodukte über mehrere Auflageflächen entlang ihrer Erstreckung sicher gehalten und transportiert werden können. Die Dreheinrichtungen sind somit in diesem Fall nicht nur entlang der Materialflussrichtung angeordnet, sondern sie bilden Reihen, hierin als "Dreheinrichtungsreihen" bezeichnet, in Erstreckungsrichtung der Langprodukte. Die Beschreibung der Erfindung bezieht sich der Einfachheit halber zumeist auf nur eine solche lineare Anordnung von Dreheinrichtungen, ohne stets zu betonen, dass die Dreheinrichtungen der anderen Dreheinrichtungsreihen analog aufgebaut sind.
Die Vorrichtung weist gemäß der Erfindung eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Dreheinrichtungen und die Transportvorrichtung so zu steuern und/oder zu regeln, dass die Langprodukte vom Kühlbetteinlauf in der Materialflussrichtung zum Kühlbettauslauf transportiert werden, wobei die Langprodukte zumindest zeitweise, insbesondere produktabhängig, entgegen der Materialflussrichtung transportierbar sind.
In anderen Worten, die Dreheinrichtungen sowie die Transportvorrichtung sind "rückwärts" fahrbar, entsprechend angesteuert durch die Steuereinrichtung, so dass die Langprodukte auch entgegen der Materialflussrichtung transportierbar sind. Die Vorrichtung ist über die Steuereinrichtung somit in einem Linearbetrieb, in dem die Langprodukte ausschließlich in der Materialflussrichtung vom Kühlbetteinlauf zum Kühlbettauslauf transportiert werden, und einem Trampelschrittbetrieb fahrbar, in dem der Prozessablauf neben dem Transport in der Materialflussrichtung auch Phasen umfasst, in denen die Langprodukte entgegen der Materialflussrichtung transportiert werden.
Das Kühlbett gemäß der Erfindung bietet somit eine Flexibilität, die herkömmliche Kühlbetten nicht erzielen. Das Kühlbett kann auf unterschiedliche Taktzeiten der ankommenden Langprodukte reagieren, wobei eine große Spanne an Taktzeiten abgedeckt werden kann, so dass der Wendeprozess der Langprodukte im zeitlichen Ablauf an verschiedene Anforderungen anpassbar ist, insbesondere hinsichtlich der Vermeidung oder zumindest Minimierung von plastischen Verformungen der Langprodukte durch den Abkühlprozess. Ferner kann mit dem Kühlbett eine große Bandbreite an unterschiedlichen Typen und Größen von Langprodukten behandelt werden.
Mit dem Trampelschrittbetrieb lässt sich eine zu lange Liegezeit der Langprodukte auf einer Dreheinrichtungsreihe vermeiden. Eine lange Liegezeit kann zu ungleichmäßigen Abkühlbedingungen führen, was insbesondere im oberen Temperaturbereich eine plastische Verformung der Langprodukte zur Folge haben kann. Der Trampelschrittbetrieb, insbesondere geeignet für Langprodukte mit großem Querschnitt und langen Abkühlzeiten, erhöht somit nicht nur die Flexibilität der Prozessführung, sondern trägt unmittelbar zur Qualitätsoptimierung des Abkühlprozesses bei.
Vorzugsweise sind die Dreheinrichtungen jeweils mit mehreren Langprodukten gleichzeitig belegbar, wodurch die Vorrichtung eine große Anzahl an Langprodukten gleichzeitig behandeln kann. Die Dreheinrichtungen sollen sicherstellen, dass die Geometrie und Maße der Langprodukte, insbesondere hinsichtlich Geradheit und Verdrillung, innerhalb möglichst enger Toleranzen verbleiben. Durch eine Mehrfachbelegung der Dreheirichtungen können die Abmessungen des Kühlbetts gering gehalten werden, was ein kompaktes Gesamtanlagenlayout ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Auflagen der Dreheinrichtungen größer drei, insbesondere gleich oder größer sechs. Durch die sternförmige Ausbildung der Dreheinrichtungen bilden sie "Sternhebel" mit einer Mehrzahl an Zacken und Auflagen aus, wodurch die Flexibilität der Prozessführung weiter erhöht wird. Die Anzahl der Langprodukte, die auf einer Dreheinrichtung ablegbar sind, kann je nach Anwendung variieren, und somit ist auch die Anzahl der insgesamt vom Kühlbett gleichzeitig behandelbaren Langprodukte variabel.
Vorzugsweise sind zumindest zwei unterschiedliche Typen von Dreheinrichtungen vorgesehen, die sich zumindest hinsichtlich der Anzahl an Auflagen unterscheiden. Die Durchmesser der Dreheinrichtungen beider Typen sind vorzugsweise identisch. Die Dreheinrichtungen des ersten Typs und die Dreheinrichtungen des zweiten Typs wechseln sich vorzugsweise ab, in Materialflussrichtung gesehen. Durch die Anwendung unterschiedlicher Typen von Dreheinrichtungen kann die Prozessführung weiter optimiert werden.
Beispielhaft beträgt die Anzahl der Auflagen der Dreheinrichtungen des ersten Typs sechs. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der Auflagen der Dreheinrichtungen des zweiten Typs beispielsweise zehn betragen. Allerdings kann die genaue Spezifikation der Dreheinrichtungen, insbesondere hinsichtlich der Anzahl ihrer Ablagen, anwendungsbedingt variieren.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um die Dreheinrichtungen und die Transportvorrichtung taktweise bzw. schrittweise zu fahren. Die Flexibilität des Kühlbetts wird zum einen durch Kombinationen des "vorwärts" und "rückwärts" Durchlaufs erreicht, zum anderen in dem Verhältnis der Ablaufzeiten zur Taktzeit der einlaufenden Langprodukte, die durch die vorgeschalteten Anlagen bestimmt wird. Das Kühlbett lässt sich flexibel an unterschiedliche externe Taktzeiten anpassen, wobei das Abkühlverhalten optimal bleibt.
So können die Langprodukte in einem Takt wahlweise oder (teil)individuell um ca. 90° oder um einen Winkel α < 90° gedreht werden. Gemeinsam mit der mehrfachen Belegung der Dreheinrichtungsreihen können mit dem Kühlbett auf diese Weise eine höhere Belegungsdichte und entsprechend längere Kühlzeiten erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass die Langprodukte im Rahmen des Trampelschrittbetriebs x Schritte in Materialflussrichtung transportiert und anschließend x-1 Schritte entgegen der Materialflussrichtung transportiert werden, wobei x eine ganze Zahl größer eins ist. Nach einem Durchlauf liegen alle Langprodukte auf der jeweils nächsten Dreheinrichtungsreihe. Durch den Trampelschrittbetrieb sind die Abkühl- und Liegezeiten der Langprodukte ausgesprochen flexibel einstellbar.
Vorzugsweise umfasst die Transportvorrichtung eine Transportkette für den Transfer der Langprodukte von einer Dreheinrichtung zu einer benachbarten Dreheinrichtung, wobei die Transportkette in Materialflussrichtung und entgegen der Materialflussrichtung fahrbar ist. Im Fall der Anwendung einer solchen Transportkette erfolgt der gleichzeitige Kettentransport der Langprodukte von einer Dreheinrichtungsreihe in die nächste mit einer bestimmten Geschwindigkeit, während zu unterschiedlichen Zeiten die Transportkette die Langprodukte auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen kann.
Vorzugsweise sind die Dreheinrichtungen unabhängig voneinander drehbar, wodurch der Prozessablauf weiter flexibilisierbar ist.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um auf Grundlage von Messwerten, umfassend insbesondere die Auslauftemperatur der Langprodukte am Kühlbettauslauf und/oder die Geradheit der Langprodukte, den Abkühlprozess der Langprodukte in der Vorrichtung zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere durch die Flexibilität hinsichtlich der Anzahl der auf dem Kühlbett abgelegten Langprodukte und bei der Fahrweise (Trampelschritt) in Kombination mit der Transportgeschwindigkeit ist eine Steuerung des Kühlbetts auf Grundlage von Messwerten möglich. Durch Implementation entsprechender Algorithmen kann auf Basis dieser Kühlbett-Konstruktion ein lernendes Kühlbett aufgebaut werden.
Für das Kühlbett kann beispielsweise ein Algorithmus implementiert werden, der den zeitlichen Ablauf des Wendeprozesses mit Dreheinrichtungsreihen und Transportvorrichtung vorgibt. Der Algorithmus liefert beispielsweise aus bisher bekannten und abgeschätzten Werten einen offline berechneten Startablauf für jedes Langprodukt zu Beginn der Inbetriebnahme eines neuen Kühlbetts. Losgelöst von der sehr großen Vielzahl an unterschiedlichen Langprodukten können veränderliche Umgebungsbedingungen jeder Anlage bzw. Anwendung eine Neuinbetriebnahme jedes neuen Kühlbetts erfordern. Über eine kontinuierliche Messung der Auslauftemperatur am Kühlbett und der Geradheit der Langprodukte kann der Ablauf online durch einen geeigneten Algorithmus optimiert werden. Aus den Messwerten der auf dem Kühlbett bereits behandelten Langprodukte können im Laufe der Inbetriebnahme die berechneten Startabläufe für bisher nicht behandelte Langprodukte durch einen Algorithmus angepasst werden. Je mehr unterschiedliche Langprodukte im Laufe der Zeit behandelt werden, d.h. auch über die Inbetriebnahme des Kühlbetts hinaus, desto mehr Stützstellen hat der Algorithmus für eine Bestimmung des möglichst optimalen Ablaufs am Kühlbett für neue Typen von Langprodukten.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Abkühlung von Langprodukten, vorzugsweise nach einer Umformung, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen der abzukühlenden Langprodukte an einem Kühlbetteinlauf; Transportieren der Langprodukte vom Kühlbetteinlauf in einer Materialflussrichtung an einen Kühlbettauslauf, über den die dann abgekühlten Langprodukte abtransportiert werden; wobei die Langprodukte während des Transports durch mehrere Dreheinrichtungen, die zwischen dem Kühlbetteinlauf und Kühlbettauslauf angeordnet und jeweils sternförmig ausgebildet sind, wodurch sie jeweils mehrere Auflagen zur Aufnahme der Langprodukte aufweisen, gewendet und von einer Transportvorrichtung von einer Dreheinrichtung auf eine benachbarte Dreheinrichtung transferiert werden; und die Dreheinrichtungen und die Transportvorrichtung von einer Steuereinrichtung so gesteuert und/oder geregelt werden, dass die Langprodukte während des Transports vom Kühlbetteinlauf zum Kühlbettauslauf zumindest zeitweise, insbesondere produktabhängig, entgegen der Materialflussrichtung transportiert werden.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
So sind die Dreheinrichtungen aus den oben genannten Gründen vorzugsweise während des Transports der Langprodukte zumindest teilweise mit mehreren Langprodukten gleichzeitig belegt.
Vorzugsweise sind aus den oben genannten Gründen zumindest zwei unterschiedliche Typen von Dreheinrichtungen vorgesehen, die sich zumindest hinsichtlich der Anzahl an Auflagen unterscheiden. Vorzugsweise wechseln sich Dreheinrichtungen eines ersten Typs und Dreheinrichtungen eines zweiten Typs ab, in Materialflussrichtung gesehen, wobei die Anzahl der Auflagen der Dreheinrichtungen des ersten Typs beispielsweise sechs und/oder die Anzahl der Auflagen der Dreheinrichtungen des zweiten Typs beispielsweise zehn beträgt.
Vorzugsweise fährt die Steuereinrichtung die Dreheinrichtungen und die Transportvorrichtung aus den oben genannten Gründen taktweise bzw. schrittweise, wobei hierbei vorzugsweise zumindest ein Langprodukt (oder eine Gruppe von Langprodukten) in einem Schritt um einen Winkel α < 90° gedreht wird, während zumindest ein anderes Langprodukt (oder eine andere Gruppe von Langprodukten) im gleichen Schritt vorzugsweise um einen Winkel α = 90° gedreht bzw. gewendet wird.
Vorzugsweise werden die Langprodukte aus den oben genannten Gründen im Rahmen eines Trampelschrittbetriebs x Schritte in Materialflussrichtung transportiert und anschließend x-1 Schritte entgegen der Materialflussrichtung transportiert, wobei x eine ganze Zahl größer eins ist.
Vorzugsweise wird der Abkühlprozess der Langprodukte aus den oben genannten Gründen auf Grundlage von Messwerten, umfassend insbesondere die Auslauftemperatur der Langprodukte am Kühlbettauslauf und/oder die Geradheit der Langprodukte, von der Steuereinrichtung gesteuert und/oder geregelt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Abkühlung von Langprodukten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2: einen linearen Prozessablauf, insbesondere für Langprodukte mit kleinem Querschnitt; und
Figur 3: einen Prozessablauf gemäß dem Trampelschritt-Verfahren, insbesondere für Langprodukte mit großem Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Die Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1, hierin auch als "Kühlbett" bezeichnet, zur Abkühlung von Langprodukten 2, wie etwa Hohlprofilen, stabförmigen Vollmaterialen, offenen Profilen, Schienen, Rohren und dergleichen. Die Abkühlung der Langprodukte 2 im Kühlbett 1 findet üblicherweise nach einem Umformprozess aus einem heißen oder warmen Zustand statt.
Die Langprodukte 2 werden von (nicht dargestellten) Umform- bzw. Walzgerüsten kommend an einem Kühlbetteinlauf 1a (hier von rechts) auf das Kühlbett 1 gelegt. Im Verlauf des Abkühlens werden die Langprodukte 2 entlang einer Materialflussrichtung R (hier nach links) transportiert und an einem Kühlbettauslauf 1b vom Kühlbett 1 abgenommen und abtransportiert. Dabei liegt die Materialflussrichtung R vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Langprodukte 2. Die Langprodukte 2 sind in der Figur 1 im Querschnitt gezeigt.
Das Kühlbett 1 weist eine Mehrzahl an Dreheinrichtungen 10 auf, die eingerichtet sind, um die Langprodukte 2 zu transportieren und dabei zu drehen bzw. zu wenden. Die Dreheinrichtungen 10 sind nebeneinander angeordnet, wie in der Figur 1 gezeigt, wobei typischerweise mehrere solcher Anordnungen von Dreheinrichtungen 10 entlang der Erstreckungsrichtung der Langprodukte 2 installiert sind, so dass die Langprodukte 2 über mehrere Auflageflächen entlang ihrer Erstreckung sicher gehalten und transportiert werden können. Die Dreheinrichtungen 10 sind somit nicht nur entlang der Materialflussrichtung R angeordnet, sondern sie bilden Reihen, hierin als "Dreheinrichtungsreihen" 100 bezeichnet, in Erstreckungsrichtung der Langprodukte 2.
Um die Langprodukte 2 von einer Dreheinrichtung 10 auf eine benachbarte Dreheinrichtung 10 übertragen und somit entlang oder entgegen der Materialflussrichtung R dreheinrichtungsübergreifend übertragen zu können, ist eine Transportvorrichtung 20 vorgesehen. Die Transportvorrichtung 20 ist vorzugsweise als Kettentransport konzipiert, d.h. sie verfügt über eine oder mehrere Transportketten 21, die als Endloskette(n), in der Figur 1 nur teilweise gezeigt, ausgebildet sein können, und einen entsprechenden Antrieb, der in der Figur 1 nicht gezeigt ist. Die Transportketten 21 sind zwischen benachbarten Dreheinrichtungen 10, entlang der Erstreckungsrichtung der Langprodukte 2 gesehen, angeordnet. Die Übergabe der Langprodukte 2 von einer Dreheinrichtung 10 auf eine benachbarte Dreheinrichtung 10, in Materialflussrichtung R gesehen, kann jedoch auch auf alternative Weise erfolgen, beispielsweise unter Anwendung von Hubvorrichtungen, Transportschienen, Greifeinrichtungen oder dergleichen.
Die Ansteuerung der Dreheinrichtungen 10 sowie der Transportvorrichtung 20 erfolgt über eine Steuereinrichtung 30, die mit den entsprechenden Komponenten in Kommunikation steht. Die Steuereinrichtung 30 ist mit den zu steuernden bzw. zu regelnden und/oder auszulesenden Komponenten bzw. Baugruppen signaltechnisch verbunden.
Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 30 und den zu steuernden bzw. zu regelnden und/oder auszulesenden Komponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Steuereinrichtung 30 kann entsprechend Signale (Steuersignale, Daten usw.) empfangen und/oder senden, wobei sowohl ein Signaltransport in einer Richtung als auch in beiden Richtungen in diesem Zusammenhang unter den Begriff "Kommunikation" fällt. Die Steuereinrichtung 30 muss hierbei nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuereinrichtung 30 kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren. Die Steuereinrichtung 30 kann auch mit Anlagensteuerungen unterer Ebenen, d.h. den entsprechenden Einrichtungen zugeordneten Steuerungen kommunizieren.
Das Kühlbett 1 umfasst in der Materialflussrichtung R gesehen n Dreheinrichtungen 10, wobei für die vorliegende Ausführungsform beispielhaft gilt: n=10. Die Dreheinrichtungen 10 sind sternförmig ausgebildet, wodurch sie "Sternhebel" bilden. Die Sternhebel weisen Zacken 11 und Auflagen 12 auf, auf denen die Langprodukte 2 aufliegen. Weisen die Dreheinrichtungen 10 m Zacken 11 bzw. Auflagen 12 auf, so ist je Dreheinrichtung 10 in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eine maximal o-fache Belegung (o abhängig von m) mit einem Langprodukt 2 möglich.
Aus dem Beispiel der Figur 1 geht hervor, dass die Dreheinrichtungen 10 nicht identisch ausgebildet sein müssen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wechseln sich in Materialflussrichtung R gesehen zwei Typen von Dreheinrichtungen 10 ab, mit m=6 und m=10.
Die Langprodukte 2 können mit n Dreheinrichtungen 10 jeweils um ca. 90° pro Dreheinrichtung 10 gewendet und durch die spezielle Hebelgeometrie einfach oder mehrfach, im Beispiel der Figur 1 bis zu 3-fach, belegt werden, wobei die Langprodukte 2 in einem Schritt um ca. 90° oder um einen Winkel α < 90° gedreht werden können. Damit verbunden ist, dass die Verweilzeit T_V auf dem Kühlbett mit einer Taktzeit T_H der ankommenden Langprodukte 2 auf Werte zwischen T_V = n * T_H und T_V = 2 * n * T_H eingestellt werden kann.
Das Kühlbett 1 bietet weiterhin die Möglichkeit, ein Trampelschritt-Verfahren durchzuführen. Die Langprodukte 2 werden bei dem Trampelschritt-Verfahren x Schritte vom Kühlbetteinlauf 1a in Richtung Kühlbettauslauf 1b jeweils um ca. 90° gedreht und dann wieder x - 1 Schritte in Richtung Kühlbetteinlauf 1a jeweils um ca. 90° zurückgedreht. Nach einem Durchlauf liegen alle Langprodukte 2 auf der jeweils nächsten Dreheinrichtung 10. Für das als letztes auf dem Kühlbett 1 eingelaufene Langprodukt 2 bedeutet dies, dass dieses Langprodukt 2 auf der zweiten Dreheinrichtung 10 liegt und das nächste ankommende Langprodukt 2 auf der freien ersten Dreheinrichtung 10 abgelegt werden kann. Dann beginnt der Ablauf wieder von vorn: x Schritte in Richtung Kühlbettauslauf 1b und x - 1 Schritte in Richtung Kühlbetteinlauf 1a. Die Zeit T_W für eine ca. 90° Wendung und den dazugehörigen Kettenzug des Langprodukts 2 kann mit der Gleichung T_W = T_H / (x + x - 1) berechnet werden.
Mit dem Trampelschritt wird bei hohen Taktzeiten eine zu lange Liegezeit auf einer Dreheinrichtungsreihe 100 vermieden. Eine lange Liegezeit führt zu ungleichmäßigen Abkühlbedingungen und kann besonders im oberen Temperaturbereich zu einer plastischen Verformung der Langprodukte 2 führen. Die Verweilzeit T_V eines Langprodukts 2 auf dem Kühlbett 1 ergibt sich hierbei aus T_V = (n - x + 1) * T_H.
Maßgebend für die Kühlbettauslegung sind der Abmessungsbereich sowie die Taktzeiten der umgeformten Langprodukte 2 und die Abkühlzeit. Zudem ist das Kühlbett 1 mit der Transportvorrichtung 20, insbesondere Transportkette(n) 21, ausgestattet, welche die Langprodukte 2 von einer Dreheinrichtung 10 zur nächsten Dreheinrichtung 10 transportieren. Die Hebelgeometrie bzw. Sterngeometrie der Dreheinrichtungen 10 wird in Abhängigkeit des Abmessungsbereichs ausgelegt.
Um die größtmögliche Flexibilität des Kühlbetts 1 zu realisieren, vereint das Kühlbett 1 vorzugsweise verschiedene konstruktive, elektrische, automatisierungstechnische und fertigungstechnische Aspekte. So ist die Transportvorrichtung 20, insbesondere die Transportkette(n) 21, in beide Richtungen fahrbar und ermöglicht einen parallelen Transport mehrerer Langprodukte 2 sowie eine genaue Positionierung der Langprodukte 2 in Richtung der benachbarten Dreheinrichtungen 10. Ebenso sind die Dreheinrichtungen 10 in beide Richtungen rotierbar und hochgenau positionierbar. Die Dreheinrichtungen 10 sind vorzugsweise voneinander unabhängig fahrbar. Eine etwaige Sensorik und die Steuereinrichtung 30, insbesondere deren Software, sind unter Berücksichtigung der vorgenannten Bedingungen sowie des nachfolgend beschriebenen Ablaufs auszulegen.
Im Weiteren werden verschiedene Verfahrensabläufe mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 beschrieben, welche die Positionen von Langprodukten 2 und Dreheinrichtungen 10 in verschiedenen Prozessstadien zeigen. Hierbei zeigt die Figur 2 einen linearen Prozessablauf, d.h. einen Linearbetrieb des Kühlbetts 1, der insbesondere für Langprodukte 2 mit einem kleinen Querschnitt geeignet ist, und die Figur 3 zeigt einen Prozessablauf gemäß dem Trampelschritt-Verfahren, d.h. einen Trampelschrittbetrieb des Kühlbetts 1, der insbesondere für Langprodukte 2 mit einem großen Querschnitt geeignet ist.
Zur Beschreibung der Prozessabläufe seien die Dreheinrichtungsreihen 100 vom Kühlbetteinlauf 1a zum Kühlbettauslauf 1b beginnend mit 1 durchnummeriert. In den nachfolgend betrachteten Beispielen und den Figuren 1 bis 3 ist die Anzahl der Dreheinrichtungsreihen 100 auf zehn beschränkt. Ebenso wie die Anzahl der Dreheinrichtungsreihen 100 können auch die einzelnen Dreheinrichtungen 10 bezüglich der Anzahl der Zacken 11, Auflagen 12 und Durchmesser anders als in den nachfolgend beschriebenen Beispielen ausgeführt sein. Die Dreheinrichtungsreihen 100 mit der Nummer 1, 3, 5, 7, 9 sind im weiteren Text als Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer bezeichnet, und die Dreheinrichtungsreihen 100 mit der Nummer 2, 4, 6, 8, 10 sind als Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer bezeichnet.
Die Dreheinrichtungen 10 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer unterscheiden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel konstruktiv von den Dreheinrichtungen 10 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer. Die Dreheinrichtungen 10 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer weisen beispielhaft jeweils zehn Zacken 11 und dementsprechend zehn Auflagen 12 je Dreheinrichtung 10 auf. Demgegenüber weisen die Dreheinrichtungen 10 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer beispielhaft sechs Zacken 11 bzw. Auflagen 12 auf. Die Durchmesser der beiden Typen von Dreheinrichtungen 10 sind identisch.
Die Langprodukte 2 seien beispielhaft als rechteckige Holprofile ausgeführt, wobei die Seiten im Querschnitt der Langprodukte 2 als b für die lange Seite und h für die kurze Seite bezeichnet seien, vgl. vergrößerter Ausschnitt der Figur 2. Im Falle eines quadratischen Hohlprofils sind b und h gleich. Die nachfolgende Prozessbeschreibung ist für rechteckige Hohlprofile einschließlich des Spezialfalls eines quadratischen Hohlprofils anwendbar.
Jede Dreheinrichtungsreihe 100 kann in beide Richtungen gedreht werden, und das Langprodukt 2 wird in einem Takt entweder um ca. 90°, um einen Winkel α <= 90° oder um einen Winkel β <= 360° vorwärts und um einen Winkel <= (β - 90°) rückwärts gedreht. In den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der ungeraden Nummer liegen die Langprodukte 2 auf der Seite des Kühlbetteinlaufs 1a vorzugsweise auf der mit b bezeichneten Seite und auf der Seite des Kühlbettauslaufs 1b auf der mit h bezeichneten Seite. In den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der geraden Nummer liegen die Langprodukte 2 auf der Seite des Kühlbetteinlaufs 1a vorzugsweise auf der mit h bezeichneten Seite und auf der Seite des Kühlbettauslaufs 1b auf der mit b bezeichneten Seite.
Als ein Schritt sei die Drehung der Dreheinrichtungsreihen 100 um x₁ bzw. x₂ Grad definiert, mit denen das Langprodukt 2 um einen Winkel α <= 90° gedreht wird, und als Halt um T_p1 bzw. T_p2 Sekunden, in denen das Langprodukt 2 auf der Seite h bzw. Seite b von einer Dreheinrichtungsreihe 100 mit ungerader Nummer in eine Dreheinrichtungsreihe 100 mit gerader Nummer bzw. umgekehrt mittels der Transportvorrichtung 20 transportiert wird.
Im Fall der Anwendung einer Transportkette 21 erfolgt der gleichzeitige Kettentransport der Langprodukte 2 von einer Dreheinrichtungsreihe 100 in die nächste mit einer bestimmten, gemeinsamen Geschwindigkeit, wobei zu unterschiedlichen Zeiten die Transportkette 21 die Langprodukte 2 auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen kann. Bei einer Kettengeschwindigkeit v_Kette, einer Kettenbeschleunigung von a_Kette und einem Abstand d der tiefsten Punkte in den Auflagen 12 der Dreheinrichtungen 10 (maximaler Abstand zwischen den Dreheinrichtungsreihen 100) ergibt sich für die Zeit T_p1, wenn ein Langprodukt 2 auf einer der mit h bezeichneten Seiten in Richtung Auslaufseite aus einer Dreheinrichtungsreihe 100 mit ungerader Nummer in eine Dreheinrichtungsreihe 100 mit gerader Nummer transportiert wird, folgende Gleichung: $T_{p 1} = (d - h - {v_{Kette}}^{2} / a_{Kette}) / v_{Kette} + 2 * v_{Kette} / a_{Kette}$
Wenn ein Langprodukt 2 auf einer der mit b bezeichneten Seiten in Richtung Kühlbettauslauf 1b aus einer Dreheinrichtungsreihe 100 mit gerader Nummer in eine Dreheinrichtungsreihe 100 mit ungerader Nummer transportiert wird, kann die Zeit T_p2 in entsprechender Weise berechnet werden: $T_{p 2} = (d - b - {v_{Kette}}^{2} / a_{Kette}) / v_{Kette} + 2 * v_{Kette} / a_{Kette}$
Definitionsgemäß sind a_Kette > 0, V_Kette > 0, d > b > 0, d > h > 0 und b >= h, damit muss T_p1 >= T_p2 sein.
Zur Veranschaulichung sei der Prozessablauf am vorliegenden Ausführungsbeispiel der sich abwechselnden Dreheinrichtungsreihen 100 mit zehn Auflagen 12 beschrieben, wobei der Zustand des Kühlbetts 1 in verschiedenen Prozessschritten in der Figur 2 gezeigt ist:

1. Der Prozess startet mit allen Dreheinrichtungsreihen 100 in einer Position, in der alle Auflagen 12 bzw. Auflageflächen der ungeraden Dreheinrichtungsreihen 100 zum Kühlbetteinlauf 1a hin horizontal stehen und damit eine parallel Ebene mit der Oberseite der Transportkette 21 bilden. In dieser ersten Position ist mit einem Eintragesystem und der Transportkette 21 in die Dreheinrichtungsreihe Nr. 1 das Langprodukt 2 liegend bereits eingetragen worden und auch in alle anderen Dreheinrichtungen 10 mit der Transportkette 21 eingetragen worden.
2. In der zweiten Position sind die Dreheinrichtungsreihen 100 mit der ungeraden Nummer um 360° / 10 = 36° in eine Position rotiert worden, bei der die von unten kommenden nächsten leeren Auflagen 12 horizontal liegen und mit der Oberseite der Transportkette 21 wieder eine parallele Ebene bilden. Dementsprechend können die Auflagen der Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer wieder das nächste Langprodukt 2 aufnehmen. Gleichzeitig werden die Dreheinrichtungsreihen mit der geraden Nummer um 30° rotiert, so dass die Auflagen 12 von oben in eine Position zum Kühlbettauslauf 1b hin gedreht werden, in der eine parallele Ebene mit der Transportkette 21 gebildet wird. Die in den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der ungeraden Nummer liegenden Langprodukte 2 sind bei diesem Schritt um 36° gedreht worden. Die in den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der geraden Nummer liegenden Langprodukte 2 sind bei diesem Schritt um 30° gedreht worden. Die Zeit für diese Rotationen der Dreheinrichtungsreihen sei im Weiteren mit T_rot1 bezeichnet.
3. Die Langprodukte 2 in den besetzten Auflagen 12 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer auf Kettenebene werden jetzt auf einer der mit b bezeichneten Seiten über die Transportkette 21 in die Auflagen 12 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer transportiert.
4. Im nächsten Prozessschritt werden die Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer um 18° rotiert, so dass die nächste Auflage 12 von oben zum Kühlbettauslauf 1b hin in eine Position gedreht wird, in der sie eine Ebene mit der Transportkette 21 bildet. Gleichzeitig werden die Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer um 30° rotiert, so dass von unten eine Auflage 12 zum Kühlbetteinlauf 1a hin in eine Position gedreht wird, die eine Ebene mit der Transportkette 21 bildet. Die in den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der ungeraden Nummer liegenden Langprodukte 2 sind bei diesem Schritt um 18° gedreht worden. Die in den Dreheinrichtungsreihen 100 mit der geraden Nummer liegenden Langprodukte 2 sind bei diesem Schritt um 30° gedreht worden. Die Zeit für diese Rotationen der Dreheinrichtungsreihen 100 sei im Weiteren mit T_rot2 bezeichnet.
5. Die Langprodukte 2 in den belegten Auflagen 12 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit ungerader Nummer auf Kettenebene werden jetzt auf einer der mit h bezeichneten Seiten über die Transportkette in die Auflagen 12 der Dreheinrichtungsreihen 100 mit gerader Nummer transportiert.

Der obige Prozessablauf wird vorzugsweise immer gleich gefahren, unabhängig davon, wie viele Auflagen 12 besetzt sind. Beim Voll- oder Leerfahren des Kühlbetts 1 sowie beim Trampeln, vgl. Figur 3, werden aus Gründen der Energieeffizienz die nicht belegten Dreheinrichtungsreihen 100 vorzugsweise nicht angetrieben, sofern je Dreheinrichtungsreihe 100 ein Einzelantrieb verwendet wird. Der Prozessablauf kann auch "rückwärts" durchlaufen werden, d.h. die Schritte erfolgen in umgekehrter Reihenfolge, die Transportkette 21 wird in Richtung Kühlbetteinlauf 1a gefahren und bei den Rotationen der Dreheinrichtungen 10 wird die Drehrichtung umgekehrt.
Die Flexibilität des Kühlbetts 1 kann erhöht werden zum einen durch Kombinationen des "vorwärts" und "rückwärts" Durchlaufs und zum anderen in dem Verhältnis der Ablaufzeiten zur Taktzeit T der einlaufenden Langprodukte 2, die durch die vorgeschalteten Anlagen bestimmt wird.
Die folgenden Beispiele beschreiben drei Möglichkeiten für eine an unterschiedliche Taktzeiten T so angepasste Fahrweise, dass T_rot1, T_p1, T_rot2 und T_p2 in für das Abkühlverhalten möglichst optimalen Bereichen liegen:

1. Hohe Stückzahlen pro Stunde und damit niedrige Taktzeit: T = T_rot1 + T_p1 + T_rot2 + T_p2. Das Langprodukt 2 wird in einem Takt um durchschnittlich 45° in eine Richtung gedreht. Wenn das erste Langprodukt 2 den Kühlbettauslauf 1b erreicht hat, sind alle Auflagen 12 belegt.
2. Mittlere Stückzahlen pro Stunde und damit mittlere Taktzeit: 1/2 T = T_rot1 + T_p1 + T_rot2 + T_p2. Das Langprodukt 2 wird in einem Takt um ca. 90° gedreht.
3. Niedrige Stückzahlen pro Stunde und damit hohe Taktzeit: 1/10 T = T_rot1 + T_p1 + T_rot2 + T_p2. Das Langprodukt 2 wird in einem Takt um ca. 270° "vorwärts" und um ca. 180° "rückwärts" gedreht.

Der Prozessablauf zum Abkühlen der Langprodukte 2 kann über ein intelligentes, selbstlernendes System optimiert werden, etwa in Abhängigkeit von Abmessung, Abkühlzeit und Taktzeit. Für das Kühlbett 1 kann entsprechend ein Algorithmus implementiert werden, der den zeitlichen Ablauf des Wendeprozesses mit Dreheinrichtungsreihen 100 und Transportvorrichtung 20 vorgibt. Der Algorithmus liefert beispielsweise aus bisher bekannten und abgeschätzten Werten einen offline berechneten Startablauf für jedes Langprodukt 2 zu Beginn der Inbetriebnahme eines neuen Kühlbetts 1. Losgelöst von der sehr großen Vielzahl an unterschiedlichen Langprodukten 2 können veränderliche Umgebungsbedingungen jeder Anlage bzw. Anwendung eine Neuinbetriebnahme jedes neuen Kühlbetts 1 erfordern. Über eine kontinuierliche Messung der Auslauftemperatur am Kühlbett 1 und der Geradheit der Langprodukte 2 kann der Ablauf online durch einen geeigneten Algorithmus optimiert werden. Aus den Messwerten der auf dem Kühlbett 1 bereits behandelten Langprodukte 2 können im Laufe der Inbetriebnahme die berechneten Startabläufe für bisher nicht behandelte Langprodukte 2 durch einen Algorithmus angepasst werden. Je mehr unterschiedliche Langprodukte 2 im Laufe der Zeit behandelt werden, d.h. auch über die Inbetriebnahme des Kühlbetts 1 hinaus, desto mehr Stützstellen hat der Algorithmus für eine Bestimmung des möglichst optimalen Ablaufs am Kühlbett 1 für neue Typen von Langprodukten 2.
Das hierin dargelegte Kühlbett 1 erlaubt ein Abkühlen der Langprodukte 2 in einer vorgegebenen Taktzeit sowie Abkühlzeit. Die Abmessungen des Kühlbetts 1 sind vergleichsweise gering, was ein kompaktes Gesamtanlagenlayout ermöglicht.
Durch die sternförmige Geometrie sowie Anordnung der Dreheinrichtungen 10 ergibt sich eine hohe Flexibilität für verschiedenste Formen und Abmessungen der Langprodukte 2. Es können sowohl kleinere als auch größere Langprodukte 2 bzw. Profile über das Kühlbett 1 laufen und angepasst behandelt werden. Durch den anpassbaren Wendeprozess lässt sich ein gleichmäßiges Abkühlen erzielen, wobei plastische Verformungen so weit wie möglich reduziert werden.
Das beschriebene Kühlbett 1 sowie der damit durchführbare Prozess erlauben die Produktion von Langprodukten 2 in hoher Qualität, insbesondere im Hinblick auf die Geometrie. Die Geradheit der Langprodukte 2 wird optimiert, Verdrillung vermieden und eine homogene Eigenspannungsverteilung realisiert.
Durch eine mehrfache Belegung der Dreheinrichtungsreihen 100 können mit dem Kühlbett 1 eine besonders hohe Belegungsdichte und entsprechend lange Abkühlzeiten erreicht werden.
Mit den beschriebenen verschiedenen Belegungs- und Ablaufmöglichkeiten bietet das Kühlbett 1 eine Flexibilität, die herkömmliche Kühlbetten nicht erzielen. Das Kühlbett 1 kann auf unterschiedliche Taktzeiten der ankommenden Langprodukte 2 reagieren, wobei hierbei eine große Spanne an Taktzeiten abgedeckt werden kann, so dass der Wendeprozess der Langprodukte 2 im zeitlichen Ablauf an verschiedene Anforderungen anpassbar ist, insbesondere hinsichtlich der Vermeidung oder zumindest Minimierung von plastischen Verformungen der Langprodukte 2 durch den Abkühlprozess.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Abkühlung von Langprodukten
1a: Kühlbetteinlauf
1b: Kühlbettauslauf
2: Langprodukt
10: Dreheinrichtung
11: Zacke
12: Auflage
20: Transportvorrichtung
21: Transportkette
30: Steuereinrichtung
100: Dreheinrichtungsreihe

R: Materialflussrichtung
b: Lange Seite eines Langprodukts mit rechteckigem Querschnitt
h: Kurze Seite eines Langprodukts mit rechteckigem Querschnitt

Claims

Vorrichtung (1) zur Abkühlung von Langprodukten (2), vorzugsweise nach einer Umformung, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:
einen Kühlbetteinlauf (1a), über den die abzukühlenden Langprodukte (2) der Vorrichtung (1) zuführbar sind;

einen Kühlbettauslauf (1b), über den die abgekühlten Langprodukte (2) aus der Vorrichtung (1) abtransportierbar sind;

mehrere Dreheinrichtungen (10), die zwischen dem Kühlbetteinlauf (1a) und dem Kühlbettauslauf (2b) angeordnet und sternförmig ausgebildet sind, wodurch sie jeweils mehrere Auflagen (12) zur Aufnahme der Langprodukte (2) aufweisen, wobei die Dreheinrichtungen (10) eingerichtet sind, um die Langprodukte (2) durch Drehen der Dreheinrichtungen (10) zu wenden;

eine Transportvorrichtung (20), die eingerichtet ist, um die Langprodukte (2) von einer Dreheinrichtung (10) auf eine benachbarte Dreheinrichtung (10) zu transferieren; und

eine Steuereinrichtung (30), die eingerichtet ist, um die Dreheinrichtungen (10) und die Transportvorrichtung (20) so zu steuern und/oder zu regeln, dass die Langprodukte (2) vom Kühlbetteinlauf (1a) in einer Materialflussrichtung (R) zum Kühlbettauslauf (1b) transportiert werden, wobei die Langprodukte (2) zumindest zeitweise entgegen der Materialflussrichtung (R) transportierbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtungen (10) jeweils mit mehreren Langprodukten (2) gleichzeitig belegbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Auflagen (12) der Dreheinrichtungen (10) größer drei ist, vorzugsweise gleich oder größer sechs.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zwei unterschiedliche Typen von Dreheinrichtungen (10) vorgesehen sind, die sich zumindest hinsichtlich der Anzahl an Auflagen (12) unterscheiden, wobei sich vorzugsweise Dreheinrichtungen (10) eines ersten Typs und Dreheinrichtungen (10) eines zweiten Typs abwechseln, in Materialflussrichtung (R) gesehen, wobei die Anzahl der Auflagen (12) der Dreheinrichtungen (10) des ersten Typs vorzugsweise sechs und/oder die Anzahl der Auflagen (12) der Dreheinrichtungen des zweiten Typs vorzugsweise zehn beträgt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, um die Dreheinrichtungen (10) und die Transportvorrichtung (20) schrittweise zu fahren, wobei die Dreheinrichtungen (10) vorzugsweise so eingerichtet sind, dass die Langprodukte (2) in einem Schritt teilweise um einen Winkel α = 90° und teilweise um einen Winkel α < 90° gedreht werden.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) so eingerichtet ist, dass die Langprodukte (2) im Rahmen eines Trampelschrittbetriebs x Schritte in Materialflussrichtung (R) transportiert und anschließend x-1 Schritte entgegen der Materialflussrichtung (R) transportiert werden, wobei x eine ganze Zahl größer eins ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (20) eine Transportkette (21) für den Transfer der Langprodukte (2) von einer Dreheinrichtung (10) zu einer benachbarten Dreheinrichtung (10) umfasst, wobei die Transportkette (21) in Materialflussrichtung (R) und entgegen der Materialflussrichtung (R) fahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtungen (10) unabhängig voneinander drehbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, um auf Grundlage von Messwerten, umfassend vorzugsweise die Auslauftemperatur der Langprodukte (2) am Kühlbettauslauf (1b) und/oder die Geradheit der Langprodukte (2), den Abkühlprozess (1) der Langprodukte (2) in der Vorrichtung (1) zu steuern und/oder zu regeln.
Verfahren zur Abkühlung von Langprodukten (2), vorzugsweise nach einer Umformung, wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen der abzukühlenden Langprodukte (2) an einem Kühlbetteinlauf (1a);

Transportieren der Langprodukte (2) vom Kühlbetteinlauf (1a) in einer Materialflussrichtung (R) an einen Kühlbettauslauf (1b), über den die dann abgekühlten Langprodukte (2) abtransportiert werden; wobei

die Langprodukte (2) während des Transports durch mehrere Dreheinrichtungen (10), die zwischen dem Kühlbetteinlauf (1a) und dem Kühlbettauslauf (2b) angeordnet und sternförmig ausgebildet sind, wodurch sie jeweils mehrere Auflagen (12) zur Aufnahme der Langprodukte (2) aufweisen, gewendet und von einer Transportvorrichtung (20) von einer Dreheinrichtung (10) auf eine benachbarte Dreheinrichtung (10) transferiert werden, und

die Dreheinrichtungen (10) und die Transportvorrichtung (20) von einer Steuereinrichtung (30) so gesteuert und/oder geregelt werden, dass die Langprodukte (2) während des Transports vom Kühlbetteinlauf (1a) zum Kühlbettauslauf (1b) zumindest zeitweise entgegen der Materialflussrichtung transportiert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtungen (10) während des Transports der Langprodukte (2) zumindest teilweise mit mehreren Langprodukten (2) gleichzeitig belegt sind.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zwei unterschiedliche Typen von Dreheinrichtungen (10) vorgesehen sind, die sich zumindest hinsichtlich der Anzahl an Auflagen (12) unterscheiden, wobei sich vorzugsweise Dreheinrichtungen (10) eines ersten Typs und Dreheinrichtungen (10) eines zweiten Typs abwechseln, in Materialflussrichtung (R) gesehen, wobei die Anzahl der Auflagen (12) der Dreheinrichtungen (10) des ersten Typs vorzugsweise sechs und/oder die Anzahl der Auflagen (12) der Dreheinrichtungen des zweiten Typs vorzugsweise zehn beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) die Dreheinrichtungen (10) und die Transportvorrichtung (20) schrittweise fährt, wobei vorzugsweise zumindest ein Langprodukt (2) in einem Schritt um einen Winkel α < 90° gedreht wird, während zumindest ein anderes Langprodukt in einem Schritt, insbesondere im gleichen Schritt, vorzugsweise um einen Winkel α = 90° gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Langprodukte (2) im Rahmen eines Trampelschrittbetriebs x Schritte in Materialflussrichtung (R) transportiert und anschließend x-1 Schritte entgegen der Materialflussrichtung (R) transportiert werden, wobei x eine ganze Zahl größer eins ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkühlprozess (1) der Langprodukte (2) auf Grundlage von Messwerten, umfassend vorzugsweise die Auslauftemperatur der Langprodukte (2) am Kühlbettauslauf (1b) und/oder die Geradheit der Langprodukte (2), von der Steuereinrichtung (30) gesteuert und/oder geregelt wird.