DE4009770C2 - Endstück einer Kühleinrichtung für langgestrecktes Walzgut zum Entfernen verbrauchten Kühlmediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Endstück einer Kühlein­ richtung für langgestrecktes Walzgut zum Entfernen verbrauchten Kühlmediums. Derartige Kühleinrichtun­ gen kommen in Feinstahl- und Drahtwalzwerken zur Anwendung.

In Feinstahl- und Drahtwalzwerken wird im Anschluß an den Walzprozeß und zunehmend auch zwischen ein­ zelnen Walzstichen die Walzgutoberfläche forciert ge­ kühlt, um durch eine gezielte Temperaturführung unter Ausnutzung der Walzhitze optimale Eigenschaften im Walzgut für die weitere Umformung bzw. den späteren Verwendungszweck zu erreichen. Weiterhin ermöglicht eine entsprechende Kühlung die Reduzierung des Se­ kundärzunderanteiles sowie eine Schonung nachfolgen­ der Ausrüstungen. Im wesentlichen werden dadurch je­ doch Wärmebehandlungsvorgänge bei der Weiterver­ arbeitung eingespart. Die Kühlung des Walzgutes er­ folgt in Kühlstrecken, die sich gewöhnlich aus einer An­ zahl von Kühlrohren oder -rinnen zusammensetzen. Um die Abkühlung reproduzierbar einem bestimmten An­ wendungszweck entsprechend gestalten zu können, ist es notwendig, eine undefinierte Abkühlung außerhalb der speziellen Kühlrohre oder -rinnen durch aus diesen austretendes und in andere Anlagenteile gelangendes Kühlmittel zu unterbinden, wodurch außerdem der stö­ rungsfreie Durchlauf des Walzgutes, insbesondere der Stabanfänge, behindert würde.

Zu diesem Zweck werden beispielsweise Kühlrohre eingesetzt, in denen von beiden Enden her zwei Kühl­ mittelteilströme zur Mitte gerichtet sind und dort ge­ meinsam abfließen. Solche Kühlrohre sind aus der Pa­ tentschrift DD-WP 92 216 bekannt. Nachteilig bei die­ sem Prinzip ist die starke Bremswirkung des entgegen der Walzrichtung fließenden Kühlmittelstromes auf das Walzgut, die insbesondere bei kleinen Walzgutabmes­ sungen, gerippter Walzgutoberfläche und den in moder­ nen Walzwerken üblichen hohen Endwalzgeschwindig­ keiten von teilweise über 100 m/s eine häufige Havarie­ ursache wäre.

Austrittsseitig an Kühlrohren und -rinnen vorgesehe­ ne Diffusoren zur Aufweitung des Kühlmittelstrahls können wegen der erforderlichen Baulänge und der Notwendigkeit der Walzgutführung nicht optimal für ihre Aufgabe ausgelegt werden. Besondere, den Kühl­ rohren oder -rinnen nachgeordnete oder in diese aus­ laufseitig integrierte Abstreifdüsen haben die Aufgabe, den das Walzgut begleitenden Kühlmittelstrahl durch entgegen oder mehr oder weniger quer gerichtete Me­ dienströme, zum Einsatz kommen dabei sowohl Wasser als auch Luft, aufzuhalten, zu zerstreuen und vom Walz­ gut abzuscheiden. Derartige Lösungen sind z. B. im SU- UR 2 05 860 enthalten. Diese Abstreifdüsen haben einen zum Teil recht komplizierten Aufbau und benötigen ei­ ne relativ große Menge an unter hohem Druck zuge­ führten Abstreifmedien. Beschrieben sind solche Düsen im SU-UR 2 69 183 und in DD-WP 2 53 581.

Mit einer geringen Menge Abstreifmedium kommen Abstreifdüsen aus, die den nach Durchlaufen von Ab­ streifrinnen gemäß DD-WP 2 53 581 noch am Walzgut befindlichen Reststrom von Kühlmittel zurückhalten sollen, wobei sie auch durch nach dem Injektorprinzip arbeitende Absaugdüsen, die jedoch ebenfalls ein unter Druck zugeführtes Betriebsmedium benötigen, ersetzt werden können. Der Nachteil der erwähnten Abstreif­ rinnen, die aus einer abwechselnden Folge von relativ engen, mit Einführtrichtern und Auslaufsdiffusoren ver­ sehenen Führungszylindern und stufenförmig erweiter­ ten Abflußkammern zur Auflösung und Ableitung des Kühlmittelstromes bestehen, liegt in der fertigungstech­ nisch aufwendigen Gestaltung, der relativ großen Bau­ länge und der nicht vollständigen Zurückhaltung des Kühlmediums, so daß zusätzlich noch die erwähnten Abstreif- bzw. Absaugdüsen notwendig sind.

Eine im SU-UR 2 05 860 beschriebene Lösung, wo­ nach der Kühlmittelstrom durch ein gekrümmtes Kühl­ rohrendstück, welches eine in der Walzlinie liegende Walzgutdurchtrittsöffnung besitzt, aus der Längsachse ausgelenkt wird, erreicht nur eine unzureichende Tren­ nung des Kühlmittels vom Walzgut.

Ein Versuch, ohne zusätzliche Medienzuführung aus­ zukommen, ist bekannt durch die DE-AS 23 15 482. Da­ nach wird ein Teil des Kühlmittels nach Umlenkung schräg gegen den aus dem Kühlrohr austretenden Kühl­ mittelstrom gelenkt, um diesen vom Walzgut wegzu­ drücken. Die Druckverhältnisse beider Ströme schrän­ ken jedoch die Wirkung dieser Variante stark ein. Auch die bekannte Anordnung mehrerer Walzgutführungs­ buchsen hintereinander mit Zwischenräumen löst den Kühlmittelstrahl nur unzureichend auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für die Ausrüstungen und den Energiebedarf beim Betreiben von Kühlstrecken in Feinstahl- und Drahtwalzenanla­ gen zu senken. Die Kühlstrecke soll störungsfrei arbei­ ten.

Dabei soll ein Endstück einer Kühleinrichtung für langgestrecktes Walzgut zum Entfernen verbrauchten Kühlmediums geschaffen werden, das die Funktions­ mängel bekannter Kühleinrichtungen, die durch unzu­ reichendes Abstreifen verbrauchten Kühlmediums ent­ stehen, beseitigt. Der das Endstück verlassende Strom des Kühlmediums soll dabei so beeinflußt werden, daß nur ein äußerst geringer Anteil des Kühlmediums zu­ sammen mit dem Walzgut in die nachfolgende Ausrü­ stung gelangt und der überwiegende Teil vom Walzgut abgetrennt wird. Die Abtrennung soll ohne energetisch aufwendige Zuführung eines Abstreifmediums erfolgen.

Erfindungsgemäß wird ein derartiges Endstück ge­ schaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß der Walz­ gutführungskanal vor der trichterförmigen Erweiterung durch mindestens einen Luftkanal mit dem das Kühlrohr umgebenden Luftraum verbunden ist und der Übergang des Walzgutführungskanals in die trichterförmige Er­ weiterung im Bereich der Einmündungen der Luftkanä­ le in den Walzgutführungskanal als stufenartige Erwei­ terung ausgebildet ist, wobei die Luftkanäle auf einer gemeinsamen Mantellinie des Kühlrohres liegen.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Mittelachsen der Luftkanäle die Mittelachse des Walzgutführungskanals schneiden, die besten Abstreifergebnisse erzielt werden.

Zur Erfindung gehört, daß die Querschnittsfläche je­ des Luftkanals 5 bis 30% der Querschnittsfläche des Walzgutführungskanals beträgt. Die Achse der trichter­ förmigen Erweiterung ist mittig so angeordnet, daß sie die Achse des Walzgutführungskanals in einem spitzen Winkel, der vorteilhafter Weise halb so groß ist wie der Erfweiterungswinkel der trichterförmigen Erweiterung, schneidet.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispie­ les und zweier Figuren erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 das Endstück im Schnitt entlang der Längsach­ se des Kühlrohres,

Fig. 2 eine Ansicht aus der Richtung A auf die Aus­ trittsseite des Endstückes.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt ein Kühlrohr 1 einen Walzgutführungskanal 2, der auslauf­ seitig in eine trichterförmige Erweiterung 3 derart mün­ det, daß die Kegelachse der trichterförmigen Erweite­ rung 3 die Achse des Walzgutführungskanals 2 in einem spitzen Winkel α schneidet, welcher genau halb so groß ist wie der nach dem Diffusorkriterium ausgewählte und 12° betragende Erweitungswinkel β der trichterförmi­ gen Erweiterung 3. Die Länge a der trichterförmigen Erweiterung 3 ist 2,5mal so groß wie die lichte Weite b des Walzgutführungskanals 2. Direkt vor dem Beginn der trichterförmigen Erweiterung 3 mündet ein Luftka­ nal 4 in den Walzgutführungskanal 2, welcher durch diesen Luftkanal 4 mit dem das Kühlrohr 1 umgebenden luftgefüllten Raum in Verbindung steht. Der Luftkanal 4 hat die Form eines Zylinders, dessen Achse die Achse des Walzgutführungskanals 2 unter einem Winkel von 90° schneidet. Die Querschnittsfläche des Luftkanals 4 beträgt 16% der Querschnittsfläche des Walzgutfüh­ rungskanals 2. Der Eintrittsquerschnitt der trichterför­ migen Erweiterung 3 ist größer als der Querschnitt des Walzgutführungskanals 2 und an der der Mündung des Luftkanals in den Walzgutführungskanal 2 gegenüber­ liegenden Wand des Walzgutführungskanals 2 bündig mit dieser Wand angeordnet. Beiderseits von dieser bündigen Anschlußstelle der trichterförmigen Erweite­ rung 3 an den Walzgutführungskanal 2 ausgehend, ist der Übergang des Walzgutführungskanals 2 in die trich­ terförmige Erweiterung 3 am Umfang entlang stufen­ förmig mit zunehmender Stufengröße, die ihr Maximum in der Ebene der Einmündung des Luftkanals 4 in den Walzgutführungskanal 2 hat, ausgebildet.

Der parallel und richtungsgleich zum Walzgut 5 den Walzgutführungskanal 2 des Kühlrohres 1 durchfließen­ de Strom des Kühlmediums W saugt durch den Luftka­ nal 4 aus der Umgebung des Kühlrohres 1 unter atmo­ sphärischem Druck stehende Luft L in den Walzgutfüh­ rungskanal 2, welche, bevor sie sich mit dem Kühlmedi­ um W vermischen kann, in den Bereich des stufenförmi­ gen Übergangs des Walzgutführungskanals 2 in die trichterförmige Erweiterung 3 gelangt und infolge der Strömungsablösung an dem stufenförmigen Übergang des Walzgutführungskanals 2 in die trichterförmige Er­ weiterung 3 in der trichterförmigen Erweiterung 3 einen erhöhten lokalen Strömungswiderstand bildet. Dieser erhöhte lokale Strömungswiderstand bewirkt ein Ab­ lenken des die trichterförmige Erweiterung 3 passieren­ den Stromes des Kühlmediums W in eine der Mündung des Luftkanals 4 in den Walzgutführungskanal 2 gegen­ überliegende Richtung. Der abgelenkte, aus der trich­ terförmigen Erweiterung 3 austretende Strahl des Kühl­ mediums W dreht sich fächerartig aus und hat einen annähernd kreissegmentförmigen Querschnitt. Seine re­ sultierende Richtung weicht so stark von der Walzgut­ richtung ab, daß zwischen walzgutseitiger Mantelober­ fläche des Strahls und dem Walzgut ein spitzer Winkel γ eingeschlossen wird, der größer als der Erweiterungs­ winkel β der trichterförmigen Erweiterung 3 ist. Da­ durch ist der Strom des Kühlmediums W bereits wenige Zentimeter hinter dem Ende des Kühlrohres nahezu vollständig vom Walzgut 5 abgetrennt.

Bezugszeichenliste

1 - Kühlrohr
2 - Walzgutführungskanal
3 - trichterförmige Erweiterung
4 - Luftkanal
5 - Walzgut
W - Kühlmedium
L - Luft

Claims (5)

1. Endstück einer Kühleinrichtung für langge­ strecktes Walzgut zum Entfernen verbrauchten Kühlmediums, wobei das flüssige Kühlmedium un­ ter Druck zugeführt wird und richtungsgleich mit dem Walzgut die Kühleinrichtung durchströmt und der Walzgutführungskanal des Endstückes auslauf­ seitig mit einer trichterförmigen Erweiterung ver­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Walz­ gutführungskanal (2) vor der trichterförmigen Er­ weiterung (3) durch mindestens einen Luftkanal (4) mit dem das Kühlrohr (1) umgebenden Luftraum verbunden ist und der Übergang des Walzgutfüh­ rungskanals in die trichterförmige Erweiterung (3) im Bereich der Einmündungen der Luftkanäle (4) in den Walzgutführungskanal (2) als stufenartige Er­ weiterung ausgebildet ist, wobei die Luftkanäle (4) auf einer gemeinsamen Mantellinie des Kühlrohres liegen.

2. Endstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittelachsen der Luftkanäle (4) die Mittelachse des Walzgutführungskanals (2) schneiden.

3. Endstück nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche jedes Luftkanals (4) 5 bis 30% der Querschnittsfläche des Walzgutführungskanals (2) beträgt.

4. Endstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse der trichterförmigen Er­ weiterung (3) die Achse des Walzgutführungska­ nals in einem spitzen Winkel (α) schneidet.

5. Endstück nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Achsen der trich­ terförmigen Erweiterung (3) und des Walzgutfüh­ rungskanals (2) eingeschlossene spitze Winkel (α) halb so groß ist wie der Erweiterungswinkel (β) der trichterförmigen Erweiterung (3).