EP0794022B1 - Verfahren und Vorrichtung sowie Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung sowie Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen Download PDF

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EP0794022B1 EP97102738A EP97102738A EP0794022B1 EP 0794022 B1 EP0794022 B1 EP 0794022B1 EP 97102738 A EP97102738 A EP 97102738A EP 97102738 A EP97102738 A EP 97102738A EP 0794022 B1 EP0794022 B1 EP 0794022B1
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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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching

Definitions

  • the invention relates to a method and a device and a cooling medium for cooling warm-rolled profiles by means of a cooling medium.
  • DE-A-27 51 013 describes a device for cooling warm-rolled profiles disclosed by a cooling air cooling water aerosol, with at least one venturi tube, which is flowed through by cooling air and in its narrowest cross section Supply line for cooling water sucked in by the Venturi pipe opens. It will worked with a large number of Venturi tubes, which have a homogeneous, soft aerosol jet of short range and penetrability in particular point at heated steel plates.
  • the invention has for its object a generic device for To cool warm rolling profiles by means of a cooling air cooling water aerosol, which allows easy handling of the rolled profiles.
  • the injector according to the invention offers the advantage of a far-reaching penetrating aerosol jet with hard core jet and easy to deliver To promote cooling air and cooling water and its atomization. These properties allow greater distance and fewer numbers of the injectors make the rolled sections envisaged easier to handle.
  • Figure 1 shows an organ (10) for generating a high energy aerosol flow (26). It has one on one Compressed air source (11) connectable acceleration nozzle (12) and at least one connection (13) for the suction of Liquid from a liquid supply device (14). There is an upstream of the acceleration nozzle (12) Throttle valve (2) for setting the fed Amount of compressed air. There is also an organ (10) Connection (15) for intake air. Both in the connection (15) and means (16, 17) are located in the liquid supply device (14) for example in the form of swiveling throttle disks proportional setting of a predetermined ratio Air / liquid available.
  • the organ (10) with the Accelerating nozzle (12) and the housing (3) is as self-priming injector for liquid and air educated.
  • the housing (3) in Cross-sectional area of connection (13) like a Venturi tube narrowed and then to the free end steadily expanding. This results in the narrowest area Cross section and upstream thereof a negative pressure zone, which allows the organ (10) to automatically liquid and Suck air and the two media to an intense Disperse aerosol flow (26) homogeneously.
  • FIG. 1 An exemplary arrangement is shown in FIG which several aerosol generating organs (10), in Direction of movement (4) of the profile (1) one behind the other, in one the profile (1) vertically intersecting plane on each common bracket (18), concentric against the profile (1) directed, are arranged to form a cooling system.
  • an arrangement may be provided at which several in the transport direction (4) of the profile (1) provided cooling systems with formation of a cooling section (19) are arranged in series.
  • the aerosol-producing ones Organs (10) formed aerosol streams (26) envelop it Profile (1) with dense aerosol clouds from directed high-energy currents blown against the profile (1) and ensure rapid cooling in this way.
  • FIG. 4 shows comparative curves of the cooling times in each case similar rolling profiles depending on different cooling media.
  • the top curve I represents the Cooling process of a rolled section from an initial 900 ° C to 90 ° C within 70 minutes in still, dry air.
  • the middle curve II shows the cooling behavior of a Rolled profile with an accelerated air flow of initially 900 ° C to 90 ° C within 26 minutes.
  • After the lower curve III takes place using an accelerated Aerosol flow a rapid cooling of a rolled section from 900 ° C to 90 ° C in 7.5 minutes. This proves that cooling with a water / air aerosol as cooling medium a significant improvement in cooling behavior causes warm whale.
  • the invention is not limited to that shown in the figures Examples limited.
  • devices for Generation of aerosol of the water / air type different ways known to those skilled in the art become.
  • liquid and air can be forced conveyed, dosed volumetrically and atomized.
  • the Arrangement or design of cooling systems or cooling sections is depending on the operational situation of the experience of the Leave to a specialist.
  • the invention is simple, effective and possible except for the economical use of air as a carrier medium Reduction of hot-rolled profiles for cooling required parts of the system and their energy requirements. To that extent the invention optimally fulfills the above task.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen mittels eines Kühlmediums.
Bekannt ist langsames Abkühlen von Walzgut aus der Walzhitze, beispielsweise auf einem Kühlbett mit ruhender Luft. Für schnelleres Abkühlen wird zwangsweise bewegte Luft in Form einer energiereichen Strömung aus Ventilatoren verwendet. Je nach den sich dabei einstellenden Parametern wie Masse oder Struktur des abzukühlenden Walzgutes, Geschwindigkeit der Kühlluftströmung, deren Temperatur und/oder Feuchte ergibt sich fallweise ein bis Faktor 3 gegenüber Abkühlung in ruhender Luft erhöhter Gradient der Temperaturerniedrigung beim abzukühlenden Walzgut.
Wegen des bei Kühlung in ruhender oder bewegter Luft relativ geringen Wärme-übergangskoeffizienten zwischen Walzgut und Luft wird für die vorgesehene Temperaturerniedrigung eines Walzgutes eine vergleichsweise große Luftmenge benötigt. Im Falle eines Kühlbettes hat dies beispielsweise zur Folge, daß das Kühlbett eine große Länge und Breite erfordert und entsprechend hohe sowohl Investitions- als auch Betriebskosten, beispielsweise für Transport- und Betriebsmittel, erfordert. Im Falle zwangsweise beschleunigter Kühlluft zur Erzielung eines intensiveren Kühlverlaufes erfordert dies eine kostenträchtige Lüfterkapazität mit hohem Energieeinsatz, weil in vielen Fällen der energetische und/oder thermische Wirkungsgrad eines derartigen Kühlsystems relativ gering sein kann.
In der DE-A-27 51 013 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von walzwarmen Profilen durch ein Kühlluft-Kühlwasser-Aerosol offenbart, mit mindestens einem Venturi-Rohr, das von Kühlluft durchströmt ist und in dessen engstem Querschnitt eine Zuführleitung für vom Venturi-Rohr angesaugtes Kühlwasser mündet. Es wird hierbei mit einer großen Zahl von Venturi-Rohren gearbeitet, die einen homogenen, weichen Aerosolstrahl geringer Reichweite und Durchdringfähigkeit insbesondere auf erhitzte Stahlplatten richten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von walzwarmen Profilen durch ein Kühlluft-Kühlwasser-Aerosol zu schaffen, die ein leichtes Handhaben der Walzprofile gestattet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Der erfindungsgemäße Injektor bietet den Vorteil, einen weitreichenden, durchdringenden Aerosolstrahl mit hartem Kernstrahl zu liefern und eine einfache Förderung von Kühlluft und Kühlwasser und dessen Zerstäubung zu bewirken. Diese Eigenschaften gestatten bei größerer Entfemung und geringerer Anzahl der Injektoren die ins Auge gefassten Walzprofile leichter zu handhaben.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Organ zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung, im Schnitt,
Fig. 2
mehrere Aerosol erzeugende Organe in einer das Profil senkrecht schneidenden Ebene an einer gemeinsamen Halterung unter Ausbildung eines Kühlsystems; in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3
mehrere in Transportrichtung des Profils unter Ausbildung einer Kühlstrecke vorgesehene Kühlsysteme, in Seitenansicht,
Fig. 4
vergleichendes Diagramm der Abkühlzeiten.
Figur 1 zeigt ein Organ (10) zur Erzeugung einer energiereichen Aerosol-Strömung (26). Es besitzt eine an eine Druckluftquelle (11) anschließbare Beschleunigungsdüse (12) und wenigstens einen Anschluß (13) zum Ansaugen von Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitszufuhreinrichtung (14). Stromaufwärts der Beschleunigungsdüse (12) befindet sich ein Drosselventil (2) zum Einstellen der eingespeisten Druckluftmenge. Weiterhin befindet sich an dem Organ (10) ein Anschluß (15) für Ansaugluft. Sowohl im Anschluß (15) als auch in der Flüssigkeitszufuhreinrichtung (14) sind Mittel (16, 17) beispielsweise in Form von schwenkbaren Drosselscheiben zum anteilmäßigen Einstellen eines vorgegebenen Verhältnisses Luft/Flüssigkeit vorhanden. Das Organ (10) mit der Beschleunigungsdüse (12) und dem Gehäuse (3) ist als selbstansaugender Injektor für Flüssigkeit und Luft ausgebildet. Hierfür ist das Gehäuse (3) im Querschnittsbereich von Anschluß (13) nach Art eines Venturi-Rohres verengt und daran anschließend zum freien Ende stetig erweitert. Dadurch ergibt sich im Bereich des engsten Querschnittes und stromaufwärts davon eine Unterdruck-Zone, die es dem Organ (10) ermöglicht, selbsttätig Flüssigkeit und Luft anzusaugen und die beiden Medien zu einer intensiven Aerosol-Strömung (26) homogen zu dispergieren.
In der Figur 2 ist eine beispielhafte Anordnung gezeigt, bei welcher mehrere Aerosol-erzeugende Organe (10), in Bewegungsrichtung (4) des Profils (1) hintereinander, in einer das Profil (1) senkrecht schneidenden Ebene jeweils an einer gemeinsamen Halterung (18), konzentrisch gegen das Profil (1) gerichtet, unter Ausbildung eines Kühlsystems angeordnet sind.
Und schließlich kann gemäß einer rein schematischen Darstellung in der Figur 3 eine Anordnung vorgesehen sein, bei welcher mehrere in Transportrichtung (4) des Profils (1) vorgesehene Kühlsysteme unter Ausbildung einer Kühlstrecke (19) in Reihe angeordnet sind. Die von den Aerosol-erzeugenden Organen (10) gebildeten Aerosol-Ströme (26) umhüllen das Profil (1) mit dichten Aerosol-Wolken aus gerichteten energiereichen Strömungen, die gegen das Profil (1) geblasen werden und auf diese Weise für eine rasche Kühlung sorgen.
Figur 4 zeigt vergleichende Kurven der Abkühlzeiten jeweils gleichartiger Walzprofile in Abhängigkeit von unterschiedlichen Kühlmedien. Die oberste Kurve I stellt den Abkühlverlauf eines Walzprofils von anfänglich 900 °C auf 90 °C innerhalb von 70 Minuten in ruhender, trockener Luft dar. Die mittlere Kurve II zeigt das Abkühlverhalten eines Walzprofils mit beschleunigter Luftströmung von anfänglich 900 °C auf 90 °C innerhalb von 26 Minuten. Nach der unteren Kurve III findet unter Verwendung einer beschleunigten Aerosolströmung eine rapide Abkühlung eines Walzprofils von 900 °C auf 90 °C in 7,5 Minuten statt. Damit ist erwiesen, daß die Abkühlung mit einem Wasser/Luft-Aerosol als Kühlmedium eine signifikante Verbesserung des Abkühlverhaltens bei walzwarmem Gut bewirkt.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt. Insbesondere können Vorrichtungen zur Erzeugung von Aerosol des Typs Wasser/Luft auf unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können Flüssigkeit und Luft zwangsweise gefördert, volumetrisch dosiert und zerstäubt werden. Auch die Anordnung bzw. Ausbildung von Kühlsystemen oder Kühlstrecken ist je nach betrieblicher Situation der Erfahrung des Fachmannes überlassen.
Die Erfindung ist unkompliziert und wirksam und ermöglicht außer sparsamem Einsatz des Trägermediums Luft eine Reduzierung der für die Kühlung walzwarmer Profile erforderlichen Anlagenteile und deren Energiebedarf. Insofern erfüllt die Erfindung in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (4)

  1. Vorrichtung zum Kühlen von walzwarmen Profilen durch ein Kühlluft-Kühlwasser-Aerosol, mit mindestens einem Venturi-Rohr, das von Kühiluft durchströmt ist und in dessen engsten Querschnitt eine Zuführleitung für vom Venturi-Rohr angesaugtes Kühlwasser mündet, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des engsten Querschnitts des Venturi-Rohrs (10) eine in dessen Achse angeordnete, mit Druckluft beaufschlagbare Beschleunigungsdüse (12) und in Strömungsrichtung vor dem Bereich des engsten Querschnitts eine Kühiluftleitung (15) münden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsdüse (12) vorzugsweise ein Drosselventil (2) und die Kühlluftleitung (15) sowie die Zuführleitung (13) für Kühlwasser Mittel (16, 17) zum Einstellen eines vorgegebenen Verhältnisses von Kühlluft und Kühlwasser aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Venturi-Rohre (10) in einer das Profil (1) senkrecht schneidenden Ebene an einer gemeinsamen Halterung (18), konzentrisch gegen das Profil (1) gerichtet, unter Ausbildung eines Kühlsystems angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Transportrichtung des Profils (1) vorgesehene Kühlsysteme unter Ausbildung einer Kühlstrecke (19) in Reihe angeordnet sind.
EP97102738A 1996-03-08 1997-02-20 Verfahren und Vorrichtung sowie Kühlmedium zum Kühlen von walzwarmen Profilen Expired - Lifetime EP0794022B1 (de)

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EP0794022A3 EP0794022A3 (de) 1998-02-04
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