WO1996018467A1 - Einrichtung für eine druckwasserableitung - Google Patents

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WO1996018467A1
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cooling
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druckwasserabieitung
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Inventor
Franz Tamm
Arnold Joachim
Hartmut Blank
Siegbert Arndt
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Hennigsdorfer Stahl Engineering Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars
    • 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
    • C21D1/62—Quenching devices

Definitions

  • the invention relates to a pressurized water drain for a pressure cooling tube, for the direct intensive cooling of rolling stock from the rolling heat, in which the liquid cooling medium is applied in cocurrent to the rolling stock to be cooled and discharged again via a storage chamber.
  • Pressure cooling tubes of this type are particularly suitable for cooling rolled steel from the rolling heat. It is known to use two versions of cooling tubes for direct intensive cooling of rolling stock.
  • the direct current cooling tube, used for thin rolling stock and high final rolling speeds, has undisputed significant advantages in direct intensive cooling, but in the known technical designs the removal of the liquid cooling medium takes place, in which case pressurized water has established itself in practice, inadequate, so that the practically achievable final rolling speeds are limited with the previously known direct current cooling tubes.
  • the DC cooling tubes previously used are less suitable, since the water flows at the end of the cooling tube are not adequately controlled.
  • pressurized water which emerges into the rolling heat at the end of the cooling tube leads in all cases to a braking effect on the rolling core, irrespective of whether the emerging cooling water builds up in front of a subsequent cooling tube or loses speed at the end of the cooling section.
  • the cooling water emerging at the ends of the cooling pipe leads to undefined cooling, as a result of which the quality of the rolling stock treated with it is reduced.
  • stowage chambers at the end of the cooling pipe which are followed by a short piece of countercurrent cooling, which in the most favorable case only consists of a counter head, which is acted upon with so much cooling water.
  • EP 13 230 discloses a pressure cooling tube, the deflection chambers of which have a plurality of diaphragms or rings for the passage of the rolling stock, on which either the deflection funnel or deflection cone are arranged.
  • the wiping effect is largely achieved in this known solution in that the jet cross section is reduced by the diaphragms and the wiped water is deflected.
  • a scraper tube is provided which is directed perpendicular to the direction of flow of the rolling stock and is fed with a liquid or gaseous medium which, as a separate, perpendicular to the direction of flow, streaks off the remaining cooling water onto the roller streams.
  • This known embodiment works in such a way that the cooling water is first deflected, stowed and then partially stripped off by the orifices or rings arranged in the deflection chambers. In this case, a build-up of the cooling medium and consequently a braking effect are exerted on the rolling stock in the opposite direction to the rolling core. This means that large amounts of cooling water cannot be deflected from the rolling direction.
  • due to the free arrangement of the outlet openings of the scraper tube only an uncontrolled wiping off of the coolant residues still adhering to the rolling core can be achieved.
  • the cooling water deflection is carried out in such a way that a baffle chamber is followed by a deflection chamber and guide baffles which terminate at the top in front of the guide funnels, feed lines for a liquid and / or gaseous wiping medium opening into the baffle plates.
  • the disadvantage of this solution is that the cooling water and the water vapor formed by the cooling are freely discharged from the storage chamber and from the deflection chamber.
  • the invention has for its object to provide a Druckwasserabieitung for a Druck ⁇ cooling pipe for direct intensive cooling of rolling stock from the rolling heat, in which the liquid cooling medium is applied in co-current to the rolling stock to be cooled and discharged again via a storage chamber, with which improves the mode of operation of the pressurized water drainage, reduces the influence of water vapor and extends the area of application of the DC cooling tube.
  • a pipe bend is flanged to the cooling water outlet of the storage chamber and is connected to a downpipe, the channels of which, seen in the direction of flow, open on both sides into a discharge and vapor barrier chamber and overlap a guide funnel inside the chamber until to the end point of a length A, whereby the water flowing down from the ducts of the downpipe meets slants which are inclined at an angle of 20 to 50 ° and are arranged to cooperate with the funnel walls running at a distance and are led into a collecting shaft .
  • the invention is expediently designed if funnel walls are formed above the collecting shaft in the discharge and vapor barrier chamber.
  • the bevels and the wall parts of the funnel walls running synchronously thereto are arranged at an angle of 30 ° .
  • the water flowing down the ducts of the downpipe is led from the inclines to a collecting shaft.
  • the water coming from the stowage chamber exerts a suction on the stray water in the discharge and vapor barrier chamber, so that it can be better discharged downwards.
  • the height of the funnel walls, which are arranged lengthwise to the slopes, can be adjusted. It is thus possible to make the distance C between the funnel wall and the slopes variable and thus to influence the overall suction effect of the device in an advantageous manner.
  • a baffle arranged at the end of the discharge and vapor barrier chamber is arranged perpendicular to the flow direction of the cooling medium in an embodiment of the invention.
  • the length A of the course of the ducts of the downpipe corresponds to the size B to 2 B.
  • Fig. 1 shows the device in a schematic representation.
  • a heat exchange part 9 is arranged upstream of a storage chamber 2, which is connected to a discharge and steam blocking chamber 1.
  • a pipe bend 3 is flanged, which projects with a uniform curvature directed at 180 ° to the discharge and vapor barrier chamber 1.
  • a baffle 4 is arranged in order to limit turbulence of the cooling medium flowing through in the drain and vapor barrier chamber 1 in the region of the shaft 7.
  • FIG. 2 shows the section II in FIG. 1.
  • a downpipe 5 is arranged downstream of the pipe bend 3, which is continued through the channels 5 ' .
  • the position and size of the guide funnel B in the center can be seen from this illustration.
  • the view shows that the channels 5 'of the downpipe 5 overlap the guide funnel B centrally, are designed to run in parallel with the walls of the discharge and vapor barrier chamber 1, and protrude with the length A from the center of the position of the guide funnel B.
  • funnel walls 8 are arranged at a distance C from the inner wall of the discharge and vapor barrier chamber 1.
  • the funnel walls 8 serve to regulate the water emerging from the channels 5 ′ and flowing on the walls of the shut-off and steam-barrier chamber 1.
  • the funnel walls 8 follow at a distance C in the interior of the discharge and vapor barrier chamber 1, parallel to the course of the slope 6 and the wall of the collecting shaft 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckwasserableitung für ein Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, wobei der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, eine gattungsgemäße Einrichtung zu schaffen, mit der die Wirkungsweise der Druckwasserableitung verbessert, der Einfluß des Wasserdampfes vermindert und der Anwendungsbereich des Gleichstromkühlrohres erweitert wird. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß am Kühlwasserauslauf der Staukammer (2) ein Rohrbogen angeflanscht und weiter mit einem Hosenrohr (5) verbunden ist, dessen Kanäle (5') in Fließrichtung gesehen auf beiden Seiten der Ableitungs- und Dampfsperrkammer (1) in diese von oben einmünden und innerhalb der Kammer (1) den Führungstrichter (B) übergreifend, bis zum Endpunkt einer Länge (A) weitergeführt werden und das aus den Kanälen (5') des Hosenrohres (5) herabfließende Wasser, auf Schrägen (6) auftreffend, in einem Winkel α von 20-50° geneigt, mit den Trichterwänden (8) zusammenwirkend, wieder in einem Sammelschacht (7) vereint ist.

Description

Einrichtung für eine Druckwasserabieitung
Die Erfindung betrifft eine Druckwasserabieitung für ein Druckkühlrohr, zur direk¬ ten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, bei der das flüssige Kühlmedi- um im Gleichstrom über Düsenköpfe auf das zu kühlende Walzgut aufgebracht und über eine Staukammer wieder abgeführt wird.
Druckkühlrohre dieser Art sind insbesondere für das Kühlen von Walzstahl aus der Walzhitze geeignet. Es ist bekannt, für eine direkte Intensivkühlung von Walzgut, zwei Ausführungen von Kühlrohren zu verwenden. Das Gleich-Gegenstrom- Kühlrohr für dickere Walzgutabmessungen bei niedrigen Endwalzgeschwindigkeiten und das Gleichstrom¬ kühlrohr für dünne Walzgutabmessungen und hohe Endwalzgeschwindigkeiten. Das Gleichstromkühlrohr weist, angewendet für dünnes Walzgut und hohe Endwalz¬ geschwindigkeiten, bei der direkten Intensivkühlung unbestritten bedeutende Vortei- le auf, jedoch erfolgt bei den bekannten technischen Ausführungen die Abführung des flüssigen Kühlmediums, wobei sich in der Praxis Druckwasser durchgesetzt hat, nur unzureichend, so daß mit den bisher bekannten Gleichstromkühlrohren die prak¬ tisch erreichbaren Endwalzgeschwindigkeiten begrenzt werden. Für dickere Walzgutabmessungen, mit für die Kühlung benötigten, relativ hohen Wassermengen, sind die bisher verwendeten Gleichstromkühlrohre weniger geeig¬ net, da die Wasserströme am Ende des Kühlrohres nicht ausreichend beherrscht werden. Bekannterweise führt Druckwasser, das am Ende des Kühlrohres in die Walzhitze austritt, in allen Fällen zu einer Bremswirkung auf die Walzader, gleich¬ gültig, ob das austretende Kühlwasser sich vor einem nachfolgenden Kühlrohr staut, oder am Ende der Kühlstrecke an Geschwindigkeit verliert. Außerde führt das an den Kühlrohrenden austretende Kühlwasser zu einer Undefinierten Kühlung, wo¬ durch die Qualität des damit behandelten Walzgutes gemindert wird. Um dem Austreten des Kühlwassers am Ende der Gleichstromkühlrohre zu begegnen, ist es bekannt, Staukammern am Kühlrohrende anzuordnen, denen ein kurzes Stück einer Gegenstromkühlung nachgeordnet ist, das im günstigsten Fall nur aus einem Gegen¬ kopf besteht, der dabei mit soviel Kühlwasser beaufschlagt wird, daß ein Austreten des Kühlwassers aus dem Kühlrohrende gerade noch verhindert wird. Mit dieser Maßnahme werden jedoch bereits so hohe Bremskräfte erzeugt, daß ein Ausknicken dünner Walzadern bei hohen Endwalzgeschwindigkeiten erfolgen kann. Das EP 13 230 offenbart ein Druckkühlrohr, dessen Ablenkkammern mehrere Blenden oder Ringe für den Durchtritt des Walzgutes aufweisen, an denen entwe¬ der Umlenktrichter oder Ablenkkegel angeordnet sind. Der Abstreifeffekt wird bei dieser bekannten Lösung weitestgehend dadurch erzielt, daß der Strahlquerschnitt durch die Blenden vermindert und das abgestreifte Wasser umgelenkt wird. Am Ende der Konstruktion ist ein senkrecht zur Durchlaufrichtung des Walzgutes gerich¬ tetes Abstreifrohr vorgesehen, das mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gespeist wird, welches als separat, senkrecht zur Durchlaufrichtung, auf die Walza¬ der gerichteter Sekundärstrom, das restliche Kühlwasser abstreift. Diese bekannte Ausführung arbeitet derart, daß das Kühlwasser durch die in den Ablenkkammern angeordneten Blenden oder Ringe zunächst umgelenkt, gestaut und dann teilweise abgestreift wird. Dabei wird in der Gegenrichtung zur durchlaufenden Walzader ein Stau des Kühlmediums und folglich eine Bremswirkung auf das Walzgut ausgeübt. Somit können auch keine großen Kühlwassermengen aus der Walzrichtung ausge- lenkt werden. Darüber hinaus ist durch die freie Anordnung der Austrittsöffnungen des Abstreifrohres nur ein unkontrolliertes Abstreifen der noch an der Walzader haftenden Kühlmittelreste erreichbar.
Entsprechend dem EP 64 771 wird die Kühlwasserablenkung damit durchgeführt, daß einer Staukammer eine Ablenkkammer nachgeordnet ist und vor den Führungstrichtern nach oben abschließende Leitbleche angeordnet sind, wobei in die Leitbleche Zuleitungen für ein flüssiges und/oder gasförmiges Abstreifmedium münden. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das Kühlwasser und der sich durch die Kühlung bildende Wasserdampf aus der Staukammer und aus der Ablenk¬ kammer frei abgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckwasserabieitung für ein Druck¬ kühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, bei der das flüssige Kühlmedium im Gleichstrom über Düsenköpfe auf das zu kühlende Walzgut aufgebracht und über eine Staukammer wieder abgeführt wird, zu schaffen, mit der die Wirkungsweise der Druckwasserabieitung verbessert, der Einfluß des Wasser¬ dampfes vermindert und der Anwendungsbereich des Gleichstromkühlrohres erwei¬ tert wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Kühlwasserauslauf der Staukammer ein Rohrbogen angeflanscht und mit einem Hosenrohr verbunden ist, dessen Kanäle, in Fließrichtung gesehen, auf beiden Seiten in eine Ableitungs- und Dampfsperrkammer von oben einmünden und innerhalb der Kammer einen Führungstrichter übergreifend, bis zum Endpunkt einer Länge A, weitergeführt werden, wobei das aus den Kanälen des Hosenrohres herabfϊießende Wasser auf Schrägen auftrifft, die in einem Winkel von 20 bis 50° geneigt, mit im Abstand verlaufenden Trichterwänden zusammenwirkend, angeordnet sind, in einen Sammel¬ schacht geleitet ist. Die Erfindung ist sinnvoll ausgestaltet, wenn oberhalb des Sammelschachtes in der Ableitungs- und Dampfsperrkammer Trichterwände ausgebildet sind. Es ist eine Ausgestaltungsform der Erfindung, daß die Schrägen sowie die dazu synchron verlaufenden Wandteile der Trichterwände in einem Winkel von 30° angeordnet sind. Das aus den Kanälen des Hosenrohres herabfließende Wasser wird von den Schrägen zu einem Sammelschacht geleitet. In diesem Abschnitt übt das aus der Staukammer kommende Wasser einen Sog auf das vagabundierende Wasser in der Ableitungs- und Dampfsperrkammer aus, so daß es besser nach unten abge¬ führt werden kann. Die Trichterwände, längsseitig zu den Schrägen angeordnet, können in ihrer Höhe verstellbar sein. Damit ist es möglich, den Abstand C der Trichterwand zu den Schrägen veränderlich zu gestalten und so die Gesamtsogwir¬ kung der Einrichtung in vorteilhafter Weise zu beeinflussen.
Ein am Ende der Ableitungs- und Dampfsperrkammer angeordnetes Leitblech ist in Ausgestaltung der Erfindung senkrecht zur Fließrichtung des Kühlmediums angeord¬ net. Durch diese Anordnung wird abgelenktes Wasser, das noch eine sehr hohe Energie haben kann, gebrochen und ein Aufstauen am unteren Ende der Ableitungs¬ und Dampfsperrkammer vermieden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Länge A des Verlaufs der Kanäle des Hosenrohres der Größe B bis 2 B. Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 : die Einrichtung in einer schematischen Darstellung im Schnitt;
Fig. 2: den Schnitt 1-1 in Fig. 1 Fig. 1 zeigt die Einrichtung in einer schematischen Darstellung. Dabei ist, in Walzrichtung gesehen, ein Wärmeaustauschteil 9 einer Staukammer 2 vorgeordnet, die mit einer Ableitungs- und Damp sperrkammεr 1 verbunden ist. An der Oberseite der Staukammer 2 ist ein Rohrbogen 3 angeflanscht, der mit einer gleichförmigen um 180° gelenkten Krümmung zu der Ableitungs- und Dampfsperr¬ kammer 1 hinragt.
Am Endes der Ableitungs- und Dampfsperrkammer 1 ist ein Leitblech 4 angeordnet, um Turbulenzen des durchfließenden Kühlmediums in der Ableitungs- und Dampf Sperrkammer 1 im Bereich des Schachtes 7 einzugrenzen.
Fig. 2 zeigt den Schnitt I-I in Fig. 1. Im Bereich der Kammer 1 ist dem Rohrbogen 3 ein Hosenrohr 5 nachgeordnet, das durch die Kanäle 5' weitergeführt wird. An Hand dieser Darstellung ist die Lage und Größe des Führungstrichters B im Zentrum zu erkennen. Die Ansicht zeigt, daß die Kanäle 5' des Hosenrohres 5 den Führungstrichter B zentrisch übergreifend, mit den Wänden der Ableitungs- und Dampfsperrkammer 1 parallellaufend ausgebildet sind und mit der Länge A den Lagemittelpunkt des Führungstrichters B überragen.
Unmittelbar im Bereich des Schachtes 7 sind abgewinkelt, in einem Abstand C von der Innenwand der Ableitungs- und Dampfsperrkammer 1 , Trichterwände 8 angeord- net. Die Trichterwände 8 dienen dazu, um das aus den Kanälen 5' austretende und an den Wänden der Absperr- und Dampfsperrkammer 1 fließende Wasser zu regulie¬ ren.
Die Trichterwände 8 folgen im Abstand C im inneren der Ableitungs- und Dampf¬ sperrkammer 1 parallel dem Verlauf der Schräge 6 und der Wand des Sammelschach- tes 7. Die im Inneren der Kammer 1 verlaufenden schrägen Teile der Trichterwände
8 und die Schrägen 6 der Wände der Kammer 1 sind in einem Winkel von = 30 , von den senkrecht verlaufenden Wänden zur Mittenachse der Kammer 1 , geneigt. Gleichzeitig wird, durch diese Anordnung der Trichterwände 8 und deren Kanalbil¬ dung, über den Schacht 7 eine starke Sogwirkung erzeugt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine sichere Ableitung des Druckwassers aus der Ableitungs- und Dampfsperrkammer 1 erreicht und ein Eindringen des Kühlwassers in nachgeordnete Einrichtungen der Walzstraße vermieden. Verwendete Bezugszeichen
1 Ableitungs- und Dampfsperrkammer
2 Staukammer 3 Rohrbogen
4 Leitblech
5 Hosenrohr
5' Kanäle
6 Schräge 7 Schacht
8 Trichterwand
9 Wärmeaustauschtei 1
A Länge B Führungstrichter
C Abstand a Winkel

Claims

- υ -Patentansprüche
1. Druckwasserabieitung für ein Druckkühlrohr zur direkten Intensivkühlung von Walzgut aus der Walzhitze, bei der das flüssige Kühlmedium im Gleichstrom über Düsenköpfe auf das zu kühlende Walzgut aufgebracht wird und über eine Staukammer sowie ein Ablenksystem, mit Führungstrichtern, wieder abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Kühlwasserauslauf der Staukammer (2) ein Rohrbogen (3) angeflanscht ist, der mit einem Hosenrohr (5) verbunden ist. dessen Kanäle (5') in Fließrichtung gesehen auf beiden Seiten in eine Ablei¬ tungs- und Dampfsperrkammer ( 1 ) von oben einmünden und innerhalb der Kam¬ mer ( 1 ) einen Führungstrichter (B) übergreifend, bis zum Endpunkt einer Länge (A) weitergeführt werden, wobei das aus den Kanälen (5') des Hosenrohres (5) herabfließende Wasser auf Schrägen (6) auftreffend, die in einem Winkel α von 20 - 50° geneigt, mit Trichterwänden (8) zusammenwirkend angeordnet sind, in einen Sammelschacht (7) geleitet ist.
2. Druckwasserabieitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ober¬ halb des Sammelschachtes (7) in der Ableitungs- und Dampfsperrkammer (1) zwei Trichterwände (8) ausgebildet sind.
3. Druckwasserabieitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägen (6) sowie die dazu synchron verlaufenden schrägen Wandteile der Trichterwände (8) in einem Winkel α von 30° angeordnet sind.
4. Druckwasserabieitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnt, daß die Länge (A) des Verlaufs der Kanäle (5') des Hosenrohres (5) der Größe (B) bis (2 B) entspricht.
5. Druckwasserabieitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Ableitungs- und Dampfsperrkammer (1) ein Leitblech (4) senkrecht zur Fließrichtung des Kühlmediums angeordnet ist.
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