LU80479A1 - METHOD AND DEVICE FOR COOLING METAL GOODS - Google Patents
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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
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Description
A 539 ιA 539 ι
PatentanmeldungPatent application
Anmelder : A R B E D S.A.Applicant: A R B E D S.A.
Avenue de la Liberté ' LUXEMBOURGAvenue de la Liberté 'LUXEMBOURG
Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von MetallgutMethod and device for cooling metal goods
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontrollierten Kühlen von warmem Metallgut, insbesondere von Schmiedestücken, Brammen u.dgl.The present invention relates to a method and an apparatus for the controlled cooling of warm metal material, in particular forgings, slabs and the like.
Es’ist notwendig Schmiedestücke, Brammen und generell schweres ‘Metallgut nach der letzten erfolgten verformenden Behandlung, einer kontrollierten Kühlung zu unterwerfen.It is necessary to subject forgings, slabs and generally heavy metal goods to a controlled cooling after the last deforming treatment.
Hierbei wird auf einen langsamen und möglichst gleichmässig durch das Metallgut verteilten Temperaturabfall höchster Wert gelegt und zwar kommt es generell darauf an, die Ausbildung eines Tempe- * ' jjw - 2 - raturgefalles zwischen dem Kern des Metallguts und seinen Aussen-wänden zu verhindern oder zumindest innerhalb erträglicher Grenzen zu halten, was sich wie leicht einzusehen, mit steigender Masse des Metallguts schwieriger gestaltet.Here, the greatest value is placed on a slow and evenly distributed temperature drop through the metal material, and it is generally important to prevent or at least prevent the formation of a temperature gradient between the core of the metal material and its outer walls to keep within tolerable limits, which is easy to see, and more difficult with increasing mass of metal.
• Zur gesteuerten Abkühlung ist es bekannt das Metallgut in sog.• For controlled cooling, it is known that the metal material in so-called
Kühlgruben einzubringen, in denen die einzelnen Stücke abgelegt und die Gruben sodann mit feuerfestem Sand aufgefüllt und mit Blechen abgedeckt werden.Introduce cooling pits in which the individual pieces are placed and the pits are then filled with refractory sand and covered with metal sheets.
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Dies nimmt, selbst wenn der Sand nicht mittels Schaufeln, sondern durch mechanische Fördergeräte in die Gruben eingebracht wird, eine gewisse Zeit in Anspruch, in deren Verlauf ein Teil der Oberflächen des Metallguts ungeschützt bleibt und Wärme abstrahlt.This takes a certain amount of time, even if the sand is not brought into the pits by means of shovels but by mechanical conveyors, during which part of the surface of the metal remains unprotected and radiates heat.
Weiter ist bei dieser Arbeitsweise nicht zu gewährleisten, dass die gesamte Metalloberfläche von Sand umgeben ist, was einem gleichmässigen Kühlen entgegenwirkt.Furthermore, it cannot be guaranteed with this mode of operation that the entire metal surface is surrounded by sand, which counteracts uniform cooling.
Schliesslich ist das Ausbringen des Metallguts nach erfolgter, mehr oder weniger gleichmässiger Kühlung sehr langwierig. In der Tat muss zuerst die Oberschicht des Sandes progressiv aus der Kühlgrube entfernt werden, bis die Möglichkeit besteht, das Metallgut mit der Tragevorrichtung eines Hebewerkzeugs zu erfassen, sodann muss die Grube im Hinblick auf die nächste Beschickung weitgehendst geleert werden.Finally, the removal of the metal goods after the more or less uniform cooling has taken place is very lengthy. In fact, the top layer of sand must first be progressively removed from the cooling pit until it is possible to grasp the metal material with a lifting device, then the pit must be largely emptied with a view to the next loading.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontrollierten Kühlen von schwerem Metallgut vorzuschlagen, wobei die genannten Nachteile v ' der herkömmlichen Kühlgruben ausgeschlossen sind.The aim of the present invention was therefore to propose a method and a device for the controlled cooling of heavy metal material, the aforementioned disadvantages v 'of the conventional cooling pits being excluded.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass warmes Metallgut in einem Behälter von einer gegebenen Menge eines körnigen, bzw. pulverigen Isoliermaterials umgeben wird, wobei das Isoliermaterial in dem Behälter zwecks Einbringens des Metallguts mittels eines Gasstroms in einen fluidisierten Zustand versetzt wird, wodurch das Metallgut ohne Widerstand in den Behälter - 3 - eingebracht werden kann, und dass mari nach erfolgter Beladung des Behälters das Einleiten des Gasstroms unterbricht, wobei sich das Isoliermaterial kompakt um das Metallgut ablagert.According to the invention, this object is achieved in that warm metal material in a container is surrounded by a given amount of a granular or powdery insulating material, the insulating material in the container being brought into a fluidized state by means of a gas stream for the purpose of introducing the metal material, whereby the metal material can be introduced into the container without resistance, and that after the container has been loaded, the introduction of the gas flow is interrupted, the insulating material being compactly deposited around the metal material.
Die Erfindung sieht darüberhinaus vor das Isoliermaterial auch . vor dem Ausbringen des Metallguts in den fluidisierten Zustand zu überführen.The invention also provides for the insulating material. to be converted into the fluidized state before the metal material is discharged.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäs-sen Verfahrens kann man während des Fluidisierens, im Verlauf des Ein- bzw. Ausbringens des Metallguts, wenigstens einen Teil des Isolationsmaterial dem Behälter auf pneumatischem Weg zuführen bzw. entziehen.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, at least part of the insulation material can be pneumatically fed or removed from the container during fluidization, in the course of the introduction or removal of the metal material.
Die Menge des sich nach Unterbrechung des Fluidisierens innerhalb des Behälters befindlichen Isolationsmaterials ist so bemessen, dass das eingebrachte warme Metallgut vollständig in dem Isoliermaterial eingetaucht ist.The amount of the insulation material located within the container after the fluidization has been interrupted is such that the warm metal material introduced is completely immersed in the insulation material.
Die Möglichkeit des Abziehens bzw. Zuführens eines Teiles des Isolationsmaterials ist sowohl im Verlauf des Ausbringens als auch des Aufgebens des Metallguts von Nutzen. Beim Entladen kann man soviel Isolationsmaterial aus dem Behälter entfernen, dass ausreichende Gichtverhältnisse für den Kranführer geschaffen werden. Beim Beladen des Behälters kann entsprechend dem Volumen der Behälterbeschickung sowiel Isolationsmaterial zurückgeführt werden, dass das Metallgut vollständig bedeckt ist.The possibility of pulling off or feeding in a part of the insulation material is useful both in the course of the application and also the dispensing of the metal material. When unloading, enough insulation material can be removed from the container to create sufficient gout conditions for the crane operator. When loading the container, as much insulation material can be returned according to the volume of the container loading that the metal material is completely covered.
Der durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielte Vorteil besteht darin, dass das warme Metallgut vollständig in ein aus einem schüttbaren Isoliermaterial gebildetes Bett eingebracht wird. Die Massnahme der Fluidisierung des Isoliermaterials während des Einbringens des Metallguts in den Behälter bringt,ihrerseits zwei Vorteile mit sich. An erster Stelle wird beim Fluidisieren innerhalb des Behälters ein dynamisches Medium geschaffen, in welches das Metallgut beim Einbringen ohne Schwierigkeiten eintaucht, so dass es ohne Hindernis in den Behälter abgelegt wer- - 4 - den kann. Zweitens wird das Metallgut, gleichweicher Form, allseitig von Isoliermaterial umspült, so dass nach Abbrechen des Fluidisierens um das Metallgut ein Isoliermantel gelegt wird, der allerorts eine gleiche Dichte und einen konstanten Wärmeüber-. gangskoeffizienten aufweist.The advantage achieved by the method according to the invention is that the warm metal material is completely introduced into a bed formed from a pourable insulating material. The measure of the fluidization of the insulating material during the introduction of the metal goods into the container brings in turn two advantages. In the first place, when fluidizing within the container, a dynamic medium is created, into which the metal material is immersed without difficulty when it is introduced, so that it can be deposited in the container without any obstacle. Secondly, the metal material, of the same shape, is washed around on all sides by insulating material, so that after the fluidization has been terminated, an insulating jacket is placed around the metal material, which has the same density and constant heat transfer everywhere. has coefficient.
Von den in Frage kommenden Isoliermaterialien benutzt man vorzugsweise poröses Vermiculit. Bei der Wahl des Isolationsmaterials wird vorzugsweise auf ein niedriges Raumgewicht, eine günstige mittlere Korngrösse, einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten, sowie auf eine hohe Abriebfestigkeit Wert gelegt.Of the insulating materials in question, porous vermiculite is preferably used. When choosing the insulation material, preference is given to a low density, a favorable average grain size, a high heat transfer coefficient and high abrasion resistance.
Zum Fluidisieren des Isoliermaterials kann generell jedes Gas bzw. Gasgemisch verwendet werden, das unter den gegebenen Bedingungen weder mit dem warmen Metall noch mit dem Isoliermaterial reagiert. So kann man beim kontrollierten Kühlen von Massenstahlgut ohne weiteres Luft als Fluidisationsgas vorsehen.Any gas or gas mixture which does not react with the warm metal or with the insulating material under the given conditions can generally be used to fluidize the insulating material. In the controlled cooling of bulk steel, air can easily be used as the fluidization gas.
Jedenfalls ist zu bemerken, dass angesichts der sich dank dem erfindungsgemässen Verfahren anbietenden Vorteile weder die Gestehungskosten des Isolationsmaterials, von dem man bei sinnreicher Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes innerhalb des Behälters nur relativ geringe Mengen benötigt, noch die Betriebskosten für das Fluidisieren, welches ja nur im Verlauf des Ein- bzw. Ausbringens des Metallguts erfolgt, nennenswert ins Gewicht fallen.In any case, it should be noted that in view of the advantages offered by the method according to the invention, neither the production costs of the insulation material, of which only a relatively small amount is required if the available space inside the container is used efficiently, nor the operating costs for the fluidization, which is yes takes place only in the course of the introduction or discharge of the metal goods, significant weight.
Eine zum weitgehend kontrollierten Abkühlen von warmem Metallgut geeignete erfindungsgemässe Vorrichtung begreift insbesondere einen mit einem beweglichen Dachteil versehenen Behälter, der vorzugsweise aus Stahl besteht und sich dadurch kennzeichnet, dass er wenigstens einen aus einer Schicht eines feuerfesten Materials gebildeten und mit einer Auflage für das Metallgut versehenen Boden begreift, in den mehrere Gaseinlässe, vorzugsweise in Form von gasdurchlässigen Platten eingelassen sind, sowie ein unter dem Boden angeordnetes Gaskanalsystem.A device according to the invention suitable for largely controlled cooling of warm metal material particularly understands a container provided with a movable roof part, which is preferably made of steel and is characterized in that it has at least one formed from a layer of a refractory material and provided with a support for the metal material Understands the floor, in which several gas inlets, preferably in the form of gas-permeable plates, are embedded, as well as a gas channel system arranged under the floor.
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Die bevorzugten gasdurchlässigen Platten können aus porösen, temperaturfesten Sintersteinen, aus Sintermetall oder aus feingelochten auswechselbaren Blechen, bzw. Rohren aus temperaturfestem Stahl bestehen.The preferred gas-permeable plates can consist of porous, temperature-resistant sintered stones, of sintered metal or of finely perforated interchangeable sheets, or pipes made of temperature-resistant steel.
. Die am Boden des Behälters angeordneten Auflagen bestehen im allgemeinen aus in Quer- oder Längsrichtung verlaufenden Erhebungen, die beidseitig der gasdurchlässigen Platten angeordnet sind und dieselben überragen. Diese vorzugsweise metallischen Auflagen für das zu kühlende Metallgut verhindern, dass das Me-tallgut in unmittelbaren Kontakt mit den Gaseinlassen kommt und diese beschädigen kann. Die Auflagen können aus Schienen, Trägern oder anderen Profileisen oder aus feuerfesten Steinen bestehen.. The supports arranged at the bottom of the container generally consist of elevations running in the transverse or longitudinal direction, which are arranged on both sides of the gas-permeable plates and protrude above them. These preferably metallic supports for the metal material to be cooled prevent the metal material from coming into direct contact with the gas inlets and from damaging them. The pads can consist of rails, beams or other profiled iron or of refractory stones.
Das Gaskanalsystem, das mit den Gaseinlässen verbunden ist, kann als Bodenversteifung des Behälters ausgebildet sein.The gas channel system, which is connected to the gas inlets, can be designed as a stiffening of the bottom of the container.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung befinden sich in unmittelbarer Nähe des Behälters zumindest ein pneumatisches Feingutförderaggregat, sowie zumindest eine Vorratskammer, wobei das pneumatische Feingutförderaggregat einerseits mit dem Behälter und andererseits mit der Vorratskammer verbunden ist.According to a preferred embodiment of the device according to the invention there are at least one pneumatic fine material conveying unit and at least one storage chamber in the immediate vicinity of the container, the pneumatic fine material conveying unit being connected on the one hand to the container and on the other hand to the storage chamber.
Die Zeichnung illustriert schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Sie zeigt als Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung in beladenem Zustand und ohne Fluidisierung.The drawing schematically illustrates a preferred embodiment of the device according to the invention. 1 shows a section through the device according to the invention in the loaded state and without fluidization.
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Wie in Fig. 1 dargestellt ist der aus Stahl bestehende Behälter (20)weitgehend in eine Vertiefung (10) eingelassen. Im Behälter (20) befinden sich mehrere geschmiedete Walzen (60).As shown in Fig. 1, the steel container (20) is largely embedded in a recess (10). Several forged rollers (60) are located in the container (20).
Die Bodenplatte (21) des Behälters (20) ist mit einer feuerfesten Betonschicht (22) bekleidet in die poröse gasdurchlässige Platten (23) eingelagert sind.The base plate (21) of the container (20) is covered with a refractory concrete layer (22) in which porous gas-permeable plates (23) are embedded.
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Die Schienen (24) , die auf dem Behälterboden (21) aufsitzen und beidseitig der Platten (23) verlaufen, dienen als direkte oder indirekte Auflage für die Walzen (60), sodass die Platten (23) von den Walzen (60) nicht berührt werden.The rails (24), which sit on the container base (21) and run on both sides of the plates (23), serve as a direct or indirect support for the rollers (60), so that the plates (23) are not touched by the rollers (60) will.
Unterhalb der Bodenplatte (21) befindet sich das Gaskanalsystem (30), das an den Gasanschlusstutzen (31) angeschlossen ist.The gas duct system (30), which is connected to the gas connection piece (31), is located below the base plate (21).
Der dargestellte Behälter (20) weist ein horizontal verfahrbares Rolldach (25) auf.The container (20) shown has a horizontally movable roof (25).
Wie ersichtlich umgibt das Isoliermaterial (50) die Walzen (60) allseitig. Ausser der feuerfesten Betonschicht (22) weist der dargestellte Behälter keine weitere isolierende Bekleidung auf. Allerdings können die Wände und der Deckel des. Behälters zusätzlich mit einer solchen Isolationsbekleidung versehen sein.As can be seen, the insulating material (50) surrounds the rollers (60) on all sides. Apart from the refractory concrete layer (22), the container shown has no further insulating clothing. However, the walls and the lid of the container can additionally be provided with such insulation clothing.
Claims (15)
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