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WO1992002316A1 - Vorrichtung zur abkühlung von strangpressprofilen - Google Patents

Vorrichtung zur abkühlung von strangpressprofilen Download PDF

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Publication number
WO1992002316A1
WO1992002316A1 PCT/EP1991/001425 EP9101425W WO9202316A1 WO 1992002316 A1 WO1992002316 A1 WO 1992002316A1 EP 9101425 W EP9101425 W EP 9101425W WO 9202316 A1 WO9202316 A1 WO 9202316A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
nozzles
extruded profile
air
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1991/001425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carl Kramer
Dirk Menzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WSP Ingenieurgesellschaft fuer Waermetechnik Stroemungstechnik und Prozesstechnik mbH
Original Assignee
WSP Ingenieurgesellschaft fuer Waermetechnik Stroemungstechnik und Prozesstechnik mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WSP Ingenieurgesellschaft fuer Waermetechnik Stroemungstechnik und Prozesstechnik mbH filed Critical WSP Ingenieurgesellschaft fuer Waermetechnik Stroemungstechnik und Prozesstechnik mbH
Priority to CA002088487A priority Critical patent/CA2088487C/en
Priority to US07/969,826 priority patent/US5327763A/en
Priority to DE59101398T priority patent/DE59101398D1/de
Priority to EP91913850A priority patent/EP0541630B1/de
Priority to AT91913850T priority patent/ATE104179T1/de
Publication of WO1992002316A1 publication Critical patent/WO1992002316A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C29/00—Cooling or heating extruded work or parts of the extrusion press
    • 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
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/20—Perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor
    • B05B1/202—Perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor comprising inserted outlet elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B9/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour
    • B05B9/03—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material
    • B05B9/035—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material to several spraying apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling extruded profiles with nozzles arranged above and below an outlet path for the extruded profiles.
  • Extruded profiles must be cooled down after leaving the press die. This applies in particular to extruded profiles made of light metal alloys.
  • the required temperature / time gradients are between 3 and 5 ° K / s for AlMgSi alloys and up to 50 ° K / s for high-strength alloys, e.g. Aviation materials.
  • the required high cooling speeds can be achieved by pulling the strands by a standing water wave or by cooling the extruded profiles in so-called "water boxes", the walls of which are provided with spray nozzles.
  • the necessary cooling rate is achieved with regard to the metallurgical requirements; due to the very rapid and, moreover, not uniform cooling, the extruded profiles deform, so that a high level of communication is often required.
  • the currently available water cooling devices it is hardly possible to influence the cooling effect in a targeted manner.
  • the use of cooling water is always economically much more complex than simple cooling with ambient air, which is also possible in principle, so that the aim is to use as many extruded profiles as possible, e.g. also light metal extruded profiles with a smaller wall thickness, to be cooled exclusively with air.
  • the conventional air cooling devices cannot achieve the high cooling speeds required for metallurgical reasons, but are only suitable for cooling the extruded profiles to a temperature which allows the handling required for the further production process, namely cutting, straightening, packaging, etc .
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for cooling extruded profiles of the type specified, in which the disadvantages mentioned above do not occur.
  • a device which, on the one hand, achieves the high cooling speeds required for metallurgical reasons and, on the other hand, reliably avoids warping of the extruded profiles during the cooling process.
  • the cooling effect should be adjustable and thus adaptable to the respective requirements of the extruded profiles to be cooled.
  • the advantages achieved by the invention are based initially on the use of ambient air which is available in practically unlimited quantities as the cooling medium, so that the problems associated with the treatment of cooling water are eliminated.
  • a particularly expedient design of the nozzles ensures that, despite the cooling medium “ambient air”, which has a lower heat dissipation capacity than cooling water, the cooling rates required for metallurgical reasons are achieved.
  • the cooling rate can be set locally precisely and can thus be adapted to different extrusion profiles.
  • a combination with water cooling is also possible for special cases.
  • FIG. 1 is a simplified representation of a first embodiment of a device for cooling extruded profiles
  • FIG. 2 shows a view of this device rotated by 90 ° in comparison with the illustration according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective schematic representation of the roller conveyor with an extruded profile and with the upper and the lower slot nozzle system
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of four nozzles of the lower nozzle system, from which the division into sections over the width of the nozzle emerges
  • FIG. 6 shows a perspective illustration of a slide integrated in the nozzle system for changing the heat transfer
  • FIG. 7 shows a representation of an air nozzle into which a nozzle assembly with water spray nozzles is integrated
  • FIG. 8 shows a view of the air nozzle according to FIG. 7 rotated by 90 ° in comparison with FIG. 7, FIG.
  • Fig. 9 is a view corresponding to Figure 8 with the subdivision of
  • FIG. 10 is a greatly simplified view of another embodiment of a device for cooling extruded profiles, in which the upper nozzle field is divided into two areas which can be pivoted upwards about laterally attached axes.
  • the device for cooling extruded profiles which is shown in the figures and is generally indicated by reference number 10, has a transport device for the extruded profiles 1, namely a roller conveyor 3, in order to convey the extruded profiles 1 in the direction of arrow 2 through the device 10.
  • lower nozzles 5 are attached, which blow the extruded profile 1 from below.
  • the lower nozzles 5 are designed to be stationary, but can also be attached to be vertically movable if necessary.
  • Upper nozzles 4 are mounted above the roller conveyor 3, and at such a distance above the roller conveyor 3 that even the highest profiles can pass the clear height between the roller conveyor 3 and the nozzles 4.
  • the upper nozzles 4 are offset from the lower nozzles 5 by half a division of the roller table 3, so that the air flow blown onto the extruded profile 1 by means of the nozzles 3 and 4 does not interfere with one another, but rather flows up and down largely without interference 4, as indicated by the direction of flow in Fig. 4.
  • An upper nozzle 4 is opposite a roller of the roller conveyor 3, while each lower nozzle blows into the space between two upper nozzles.
  • the distance between the upper nozzles 4 from the roller conveyor 3 or from the extruded profiles 1 is greater than the distance from the lower nozzles 5 from the extruded profile 1;
  • the nozzle slots of the upper nozzles 4 are kept wider than the nozzle slots of the lower nozzles 5, so that despite the greater distance between the upper nozzles 4 and the extruded profiles 1, the core jet of the Blasting of the upper nozzles 4 strikes the extruded profile 1; as a result, at the same nozzle pressure for the upper and lower nozzles 4, 5, the arrival speed of the flow at the surface of the extruded profiles 1 for the upper and lower nozzles 4, 5 can be kept approximately the same, which in order to achieve approximately the same heat transfer with the upper and lower nozzles 4, -5 is important.
  • the slot nozzles of the other and lower nozzle ribs 4, 5 are arranged transversely to the pressing and transport direction of the extruded profiles 1, which is indicated by the arrow 2. This ensures that the entire circumference of the extruded profile 1 is always blown uniformly and the flow from the region 6, where it strikes the surface of the extruded profile 1 (see FIG. 4), always flows out in the direction of the generatrix of the extruded profile 1.
  • the area 6 lies in the axial direction for the upper n nozzles 4 below and for the lower nozzles -> n 5 above the nozzle openings on the profile surface.
  • the extruded profile 1 is thus moved through the accumulation zone 7 (see FIG. 4) which forms between two adjacent slot nozzles of the nozzle ribs 4, 5. If the period of time that the extrusion profile 1 takes to go through half the division of the nozzles 4, 5, is sufficiently small, which is always the case with a nozzle division of the order of about 100 mm to 200 mm and the usual pressing speeds, the reduction in the heat transfer in the storage zone 7 has no effect, ie the profile becomes uniform and continuous ⁇ Lich cooled, as is absolutely necessary for metallurgical reasons.
  • the upper nozzle field is divided into two subfields of the same size, each of which is supplied by a double-flow radial fan 12 arranged above the nozzle field and blowing out downwards.
  • the two upper nozzle boxes of the two subfields can be adjusted vertically separately or together in the vertical direction in the direction of the double arrows 9.
  • the nozzle boxes are connected to the radial fans 12 via bellows 11, which enable the required change in distance between the nozzle box and the radial fan 12.
  • the common vertical adjustment device for adaptation to extruded profiles of different heights is indicated by four lifting spindles 25a, which are supported on the one hand on the frame 26 of the device 10 and on the other hand are connected to a vertically movable frame 27a, which in turn carries the bellows 11 or the nozzle boxes.
  • a vertically movable frame 27a which in turn carries the bellows 11 or the nozzle boxes.
  • pneumatic cylinders 25b can also be used be provided which, for triggering the snow lift for both nozzle boxes, generate separate movement superimposed on the common lift and are actuated by switching means such as contact switches or light barriers.
  • the two bellows 11 and thus the associated subfields are adjusted together by means of the frame 27.
  • the pneumatic cylinders 25b attached to the frame 27a actuate the carriages 27b, with the aid of which e.g. the nozzle boxes are moved over chains or ropes.
  • the entire device 10 is located in the frame 26, which can be moved into and out of the pressing line transversely to the pressing direction by means of wheels 50 and a conventional travel drive (see FIG. 2). In this way, a simple replacement of the cooling device 10 with another embodiment is possible if this is necessary for production-technical reasons.
  • the lower nozzles 5 are fed by a radial fan 8, which is located laterally next to the lower nozzle ribs 5 and * .
  • the roller conveyor 3 is located outside the frame 26. In principle, no division into several subfields is required; if necessary, however, this can additionally be provided.
  • FIG. 5 shows, using the example of a section of a nozzle array, how the heat transfer of this nozzle array can be changed transversely to the direction of movement 2 of the extruded profile 1 and thus over the profile width.
  • the nozzle array is divided into five sections evenly across the width.
  • the K. air supply z. each section can be adjusted by means of nozzle slides 28 which can be displaced in the longitudinal direction, aiso parallel to the movement arrow 2 and which are integrated in the nozzle boxes 29 of the lower nozzle ribs 5 shown.
  • 6 shows such a nozzle slide 28, in which, depending on the area which is pushed in front of the nozzle inlet, the heat transfer can be adjusted in steps from 100% to 25%.
  • sliders 28 which can be adjusted by remote control, the positioning of which can also be controlled by a computer, enable the cooling effect to be adapted according to the requirements of the extruded profile 1.
  • areas of the extruded profile 1 can be cooled more with material accumulations as areas of the extruded profile 1 with a smaller wall thickness. This ensures that the extruded profile 1 remains straight during cooling and prevents bending of the profile during cooling, which would require a high expenditure of communication and would also lead to considerable rejects.
  • openings of different areas are provided in the nozzle slide 28, namely a large opening which extends almost over the entire width of the nozzle slide 28, which allows a maximum passage of cooling air and thus a heat transfer of 100 % enables, as well as three further sequences of openings, each with a smaller diameter, which enable the indicated heat transfers of 75%, 50% and 25%, in each case based on the maximum heat transfer of 100%.
  • a slot nozzle 30 is shown schematically, in which a nozzle assembly 31 with water nozzles 32 is installed.
  • the cooling device according to FIGS. 1 to 4 can also be provided with two-phase cooling, namely air / water mixture cooling.
  • the water nozzle sticks 31 can be moved back and forth in the air nozzles 30, as is indicated in FIG. 8 by the double arrow .
  • the water nozzle sticks 30 are fastened to a tube 31, through which water with the water pressure p flows on the one hand and on the other hand is moved back and forth by an electric motor with camshaft 34 in the direction of the double arrow 33.
  • the amplitude of the back and forth movement corresponds approximately to a multiple of the half ben division of the water nozzles in the direction transverse to the pressing and outlet direction 2 of the profile. 1
  • the water nozzle stick 31 formed by a tube is divided into several areas 31a, 31b and 31c which press p with different water pressures ,, p 2 and p, are applied. As a result, the density of water under the nozzles 32 changes in the respective areas.
  • FIG. 10 finally shows a highly schematic view of a cooling device 10 seen in the pressing direction, in which the extruded profile 1 is blown by the lower nozzle field 5 and by two upper nozzle fields 4r and 41, namely a right part field 4r and a left part field 41
  • These subfields can be pivoted about associated axes 20r and 201, as indicated by the associated rotating arrows 21r and 211.
  • the cooling effect can also be adapted to angular profile cross sections in a particularly simple and therefore inexpensive manner, as shown in the example in FIG. 10.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zur Abkühlung von Strangpressprofilen weist oberhalb und unterhalb einer Auslaufbahn des Strangpressprofils angeordnete Düsen auf, die als quer zur Press- und Auslaufrichtung (2) des Strangpressprofils (1) angeordnete Luftdüsen (4, 5) mit schlitzförmigen Düsenöffnungen ausgebildet sind. Die unterhalb der Auslaufbahn angeordneten Luftdüsen (5) haben eine geringere Düsenschlitzweite als die oberhalb der Auslaufbahn angeordneten, das Strangpressprofil (1) von oben beblasenden Luftdüsen (4); der Abstand der unteren Luftdüsen (5) vom Strangpressprofil (1) ist kleiner als der Abstand der oberen Luftdüsen (4) vom Strangpressprofil (1); und die unterhalb des Strangpressprofils angeordneten Luftdüsen (5) sind gegenüber den oberhalb des Strangpressprofils angeordneten Luftdüsen (4) um jeweils die halbe Teilung, gemessen in Press- und Transportrichtung (2) des Strangpressprofils (1), versetzt.

Description

Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpressprofilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpre߬ profilen mit oberhalb und unterhalb einer Auslaufbahn für die Strang¬ preßprofile angeordneten Düsen.
Strangpreßprofile müssen nach dem Verlassen der Preßmatrize abgekühlt werden. Dies gilt insbesondere für Strangpreßprofile aus Leichtmetall- Legierungen. Die erforderlichen Temperatur-/Zeit-Gradienten liegen da¬ bei zwischen 3 und 5 °K/s für AlMgSi-Legierungen und bis zu 50° K/s für hochfeste Legierungen, z.B. Luftfahrtwerkstoffe.
Die erforderlichen, hohen Abkühlgeschwindigkeiten können αurch Ziehen der Stränge durph eine stehende Wasserwelle oder aber durch Abkühlen der Strangpreßprofile in sogenannten "Wasserkästen" erreicht werden, deren Wände mit Spritzdüsen versehen sind. Dadurch werden zwar im Hin¬ blick auf die metallurgischen Anforderungen die notwendigen Abkühlge- schwind'αkeiteπ erreicht; durch die sehr rasche und überdies nicht über den Um g gleichmäßige Abkühlung verformen sich jedoch die Strangpre߬ profile, so daß häufig ein hoher Nachrichtauf arrd erforderlich ist. Außerdem ist bei den derzeit verfügbaren Wasserkühleinrichtungen eine gezielte Beeinflussung der Kühlwirkung kaum möglich. Und schließlich ist die Verwendung von Kühlwaser nicht zuletzt wegen der damit verbun¬ denen Kühlwasseraufbereitung stets wirtschaftlich sehr viel aufwendiger als die prinzipiell ebenfalls mögliche einfache Kühlung mit Umgebungs¬ luft, so daß angestrebt wird, möglichst viele Strangpreßprofile z.B. auch Leichtmetall-Strangpreßprofile mit geringerer Wandstärke, aus¬ schließlich mit Luft abzukühlen.
Die herkömmlichen Luftkühleinrichtungen können jedoch nicht die aus metallurgischen Gründen erforderlichen hohen Abkühlgeschwindigkeitεn erreichen, sondern sie eignen sich lediglich dazu, die Strangpreßpro¬ file auf eine Temperatur abzukühlen, die die für den weiteren Produk¬ tionsablauf erforderliche Handhabung gestattet, nämlich Schneiden, Richten, Verpacken usw.
Aus diesen Gründen hat man bei der Produktion von Strangpreßprofilen lediglich die Wahl zwischen zwei nicht optimalen Alternativen, nämlich eine metallurgisch ausreichende Kühlung mit Wasser, die jedoch zu einem starken Verzug der Strangpreßprofile in Verbindung mit hohem Nachricht- und Kühlwasseraufwand führt, oder aber die einfache Kühlung mit Umgebungsluft, die jedoch nur relativ geringe Abkühlgeschwindig¬ keiten liefert und damit die metallurgischen Anforderungen nicht er¬ füllt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.
Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die einerseits die aus metallurgischen Gründen erforderlichen hohen Abkühlgeschwindig- keiten erreicht und andererseits einen Verzug der Strangpreßprofile während des AbkühlVorgangs zuverlässig vermeidet. Dabei soll die Kühl¬ wirkung einstellbar und damit an die jeweiligen Anforderungen der ab¬ zukühlenden Strangpreßprofile anpaßbar sein.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch-1 angegebenen Merkmale erreicht.
Zweckmäßige Ausgestaltungen werden durch die Merkmale der Unteransprü¬ che definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen zunächst auf der Ver¬ wendung von in praktisch unbegrenzten Mengen zur Verfügung stehender Umgebungsluft als Kühlmedium, so daß die mit der Aufbereitung von Kühl¬ wasser vorhandenen Probleme entfallen. Durch eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Düsen wird dabei gewährleistet, daß trotz des Kühl¬ mediums "Umgebungsluft", das im Vergleich mit Kühlwasser ein geringeres Wärmeabführvermögen hat, die aus metallurgischen Gründen erforderlichen Abkühlgeschwindigkeiten erreicht werden. Dabei kann die Abkühlgeschwin¬ digkeit lokal exakt eingestellt und dadurch an unterschiedliche Strang¬ preßprofile angepaßt werden. Und schließlich ist für Spezialfälle auch noch eine Kombination mit einer Wasserkühlung möglich. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläu¬ tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen,
Fig. 2 eine im Vergleich mit der Darstellung nach Fig. 1 um 90° ge¬ drehte Ansicht dieser Vorrichtung,
Fig. 3 eine perspektivische schematisierte Darstellung des Rollengangs mit einem Strangpreßprofil und mit dem oberen und dem unteren Schlitzdüseήsyste ,
Fig. 4 eine stark vereinfachte Ansicht des über Rollen geführten Strangpreßprofils, dessen Beaufschlagung mit Kühlluft durch Andeutung der Strömungsrichtung dargestellt ist,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung von vier Düsen des unteren Düsensystems, aus der die Unterteilung in Abschnitte über die Düsenbreite hervorgeht,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines in das Düsensystem inte¬ grierten Schiebers zur Veränderung des Wärmeübergangs,
Fig. 7 eine Darstellung einer Luftdüse, in die ein Düsenstock mit Was¬ serspritzdüsen integriert ist,
Fig. 8 eine im Vergleich mit Fig. 7 um 90° gedrehte Ansicht der Luft¬ düse nach Fig. 7,
Fig. 9 eine Figur 8 entsprechende Ansicht mit der Unterteilung des
Düsenstocks in drei Abschnitte, die mit unterschiedlichem Was¬ serdruck versorgt werden können, und Fig. 10 eine stark vereinfachte Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen, bei de das obere Düsenfeld in zwei Bereiche unterteilt ist, die um seitlich angebrachte Achsen nach oben geschwenkt werden können.
Die aus den Figuren ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen weist ein Transporteinrichtung für die Strangpreßprofile 1, nämlich einen Rollen¬ gang 3, auf, um die Strangpreßprofile 1 in Richtung des Pfeils 2 durch die Vorrichtung 10 zu fördern.
Zwischen den Rollen des Rollengangs 3 sind untere Düsen 5 angebracht, die das Strangpreßprofil 1 von unten her beblasen. Bei den dargestell¬ ten Ausführungsformen sind die unteren Düsen 5 stationär ausgebildet, können jedoch bei Bedarf auch vertikal beweglich angebracht sein.
Über dem Rollengang 3 sind obere Düsen 4 angebracht, und zwar in einem solchen Abstand über dem Rollengang 3, daß auch die höchsten Profile die lichte Höhe zwischen Rollengang 3 und Düsen"4 passieren können. Wie man insbesondere aus den Figuren 3 und 4 erkennt, sind die oberen Düsen 4 gegenüber den unteren Düsen 5 um eine halbe Teilung des Rollengangs 3 versetzt, so daß sich die mittels der Düsen 3 und 4 auf das Strangpre߬ profil 1 aufgeblasene Luftströmung nicht gegenseitig stört, sondern weitgehend störungsfrei nach oben und nach unten abströmen kann, wie es in Fig. 4 durch Andeutung der Strömungsrichtung sichbar gemacht ist. Dabei liegt jeweils einer oberen Düse 4 eine Rolle des Rollengangs 3 gegenüber, während jede untere Düse in den Zwischenraum zwischen zwei oberen Düsen bläst.
Auf der linken Seite von Fig. 4 ist an drei Beispielen die tangentiale Überströmung der ProfilSeiten angedeutet, während auf der rechten Seite von Fig.4 die Prallströmung dargestellt ist, die auf das Strangpre߬ profil 1 trifft und dadurch umgelenkt wird.
Man kann erkennen, daß sich die Blasluft von den oberen Düsen 4 um die Rollen des Rollengangs 3 schmiegt und dann nach unten abströmt, während die Blasluft von den unteren Düsen 5 ungestört nach oben in den Zwi- schenrau zwischen den oberen Düsen 4 abströmt.
Beim Auftreffen auf das Strangpreßprofil ergibt sich eine Umlenkung der Strömungsrichtung um 180°, die durch die Pfeile angedeutet ist.
Um das Strangpreßprofil 1 ägend des Preßvorgangs beobachten zu können bzw. eine mögliche Verformunc zuzulassen, ist der Abstand der oberen Düsen 4 von dem Rollengang 3 bzw. von den Strangpreßprofilen 1 größer als der Abstand der unteren Düsen 5 von dem Strangpreßprofil 1; um die mit einem solchen größeren Abstand verbundene geringere Kühlwirkung auszugleichen, werden die Düsenschlitze der oberen Düsen 4 breiter ge¬ halten als die Düsenschlitze der unteren Düsen 5, so daß trotz des grö¬ ßeren Abstandes iderOberen Düsen 4 von den Strangpreßprofilen 1 noch der Kernstrahl der Strahlen der oberen Düsen 4 voll auf das Strangpre߬ profil 1 auftrifft; dadurch kann bei gleichem Düsendruck für die oberen und unt ren Düsen 4, 5 die Ankunftsgeschwindigkeit der Strömung an der Oberfläche der Strangpreßprofile 1 für die oberen und unteren Düsen 4, 5 etwa gleich gehalten werden, was zur Erzielung des etwa gleichen Wär¬ meübergangs mit den oberen und unteren Düsen 4,-5 von Bedeutung ist.
Wie man aus Fig. 3 erkennt, sind die Schlitzdüsen der oDeren und unte¬ ren Düseπrippen 4, 5 quer zur Preß- und Transportrichtung der Strang¬ preßprofile 1 angeordnet, die durch den Pfeil 2 angedeutet ist. Dadurch wird erreicht, daß stets der ganze Umfang des Strangpreßprofils 1 gleichmäßig beblasen wird und die Strömung aus dem Bereich 6, wo sie auf die Oberfläche des Strangpreßprofils 1 auftrifft (siehe Fig. 4), stets in Richtung der Erzeugenden des StrangpreßprofiIs 1 abströmt. Dabei liegt der Bereich 6 in Achsrichtung für die oberen Düsen 4 unter¬ halb und für die unteren Dü$->n 5 oberhalb der Düsenöffnungen auf der Profiloberfläche.
Durch die sich jeweils zwischen zwei benachbarten Schlitzdüsen der Dü¬ senrippen 4, 5 bildende Stauzone 7 (siehe Fig. 4) wird also das Strang¬ preßprofil 1 hindurchbewegt. Wenn die Zeitspanne, die das Strangprße- profil 1 zum Durchlaufen der halben Teilung der Düsen 4, 5 benötigt, hinreichend klein ist, was bei einer Düsenteilung in der Größenordnung von etwa 100 mm bis 200 mm und den üblichen Preßgeschwindigkeiten im¬ mer der Fall ist, wirkt sich die Verringerung des Wärmeübergangs in der Stauzone 7 nicht aus, d.h., das Profil wird gleichmäßig und kontinuier¬ lich abgekühlt, wie es aus metallurgischen Gründen zwingend erforder¬ lich ist.
Würden die Schlitzdüsen durch Runddüsen ersetzt, die zwar bei gleichem Aufwand an Ventilatorantriebsleistung einen höheren Wärmeübergang lie¬ fern, so könnte sich zwischen zwei benachbarten Runddüsen eine Stauzone ausbilden, die dazu führt, daß immer im Bereich einer Erzeugenden der Profilkontur ein niedrigerer Wärmeübergang stattfindet als im benach¬ barten Bereich in der Profiloberfläche. Dadurch wäre in diesem benach¬ teiligten Bereich die Abkühlung schwächer, und die metallurgischen Ei¬ genschaften wären in diesem Bereich ungünstig.
Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten AbkühlVorrichtung 10 ist das obere Düsenfeld in zwei gleich große Teilfelder unterteilt, die je¬ weils von einem oberhalb des Düsenfeldes angeordneten und nach unten ausblasenden, doppelflutigen Radialventilator 12 versorgt werden. Die beiden oberen Düsenkästen der beiden Teilfelder können getrennt oder gemeinsam in vertikaler Richtung in Richtung der Doppelpfeile 9 ver¬ tikal verstellt werden. Zu diesem Zweck sind die Düsenkästen mit den Radialventilatoren 12 über Faltenbälge 11 verbunden, die die erforder¬ liche Abstandsveränderung zwischen Düsenkasten und Radi lVentilator 12 ermöglichen. Die gemeinsame vertikale Verstellvorrichtung zur Anpassung an Strangpreßprofile unterschiedlicher Höhe ist durch vier Hubspindeln 25a angedeutet, die sich einerseits am Rahmen 26 der Vorrichtung 10 abstützen und andererseits mit einem vertikal beweglichen Gestell 27a verbunden sind, das seinerseits die Faltenbälge 11 bzw. die Düsenkästen trägt. Durch vertikale Verstellung der Hubspindeln 25a können also die Faltenbälge 11 und die Düsenkästen ebenfalls vertikal in Bezug auf den Rollengang 3 verstellt werden.
Zusätzlich zu den Hubspindeln 25a können auch Pneumatikzylinder 25b vorgesehen sein, die zur Auslösung der Schneilanhebung für beide Düsenkästen separate, der gemeinsamen Anhebung überlagerte Bewegung erzeugen und durch Schaltmittel, wie Kontaktschalter oder Licht¬ schranken, betätigt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform werden die beiden Faltenbälge 11 und damit die zugehörigen Teilfelder gemeinsam mittels des Gestells 27 verstellt.
Zur Schneilanhebung betätigen die am Gestell 27 a befestigten Pneuma¬ tikzylinder 25b die Wagen 27b, mit deren Hilfe z.B. über Ketten oder Seile die Düsenkästen bewegt werden.
Die gesamte Vorrichtung 10 befindet sich in dem Rahmengestell 26, das mittels Rädern 50 und eines üblichen Fahrantriebes quer zur Preßrich¬ tung in die Preßlinie ein- und ausgefahren werden kann (siehe Fig. 2). Auf diese Weise ist ein einfacher Austausch der Abkühlvorrichtung 10 gegen eine andere Ausführungsform möglich, wenn dies aus produktions¬ technischen Gründen erforderlich wird.
Wie man aus Fig. 2 erkennt, werden die unteren Düsen 5 durch einen Ra¬ dialventilator 8 gespeist, der sich seitlich neben den unteren Düsen¬ rippen 5 bz*. dem Rollengang 3 außerhalb des Rahmengestellts 26 befin¬ det. Hierbei ist im Prinzip keine Unterteilung in mehrere Teilfelder erforderlich; gegebenenfalls kann dies jedoch ncch zusätzlich vorgese¬ hen werden.
In Fig. 5 ist am Beispiel eines Ausschnitts eines Düsenfeldes darge¬ stellt, wie der Wärmeübergang dieses Düsenfeldes quer zur Bewegungs¬ richtung 2 des Strangpreßprofils 1 und damit über die Profilbreite verändert werden kann. Dabei ist das Düsenfeld in fünf Teilabschnitte über die Breite gleichmäßig unterteilt. Die K. luftzufuhr z. jedem Teilabschnitt kann mittels in Längsrichtung, aiso parallel zum Bewe¬ gungspfeil 2, verschiebbaren Düsenschiebern 28 verstellt werden, die in die Düsenkästen 29 der dargestellten unteren Düsenrippen 5 integriert sind. Fig. 6 zeigt einen solchen Düsenschieber 28, bei dem je nach dem Be¬ reich, der vor den Düseneiπlauf geschoben wird, der Wärmeübergang von 100 % bis 25 % in Stufen verstellt werden kann. Diese mittels Fernbe¬ tätigung verstellbaren Schieber 28, deren Positionierung zudem noch über einen Rechner steuerbar ist, ermöglichen die Anpassung der Kühl¬ wirkung je nach den Erfordernissen des Strangpreßprofils 1. Auf diese Weise können beispielsweise Bereiche des Strangpreßprofils 1 mit Mate¬ rialanhäufungen stärker gekühlt werden als Bereiche des Strangprofils 1 mit geringerer Wandstärke. Dadurch wird gewährleistet, daß das Strang¬ preßprofil 1 beim Abkühlen gerade bleibt und ein Verbiegen des Profils bei der Abkühlung vermieden wird, das einen hohen Nachrichtaufwand er¬ fordern und zudem zu beträchtlichem Ausschuß führen würde.
U
Wie man in Fig. 6 erkennt, sind in dem Düsenschieber 28 Öffnungen un¬ terschiedlicher Fläche vorgesehen, nämlich eine große, sich nahezu über die gesamte Breite des Düsenschiebers 28 erstreckende Öffnung, die ei¬ nen maximalen Kühlluft-Durchtritt und damit einen Wärmeübergang von 100 % ermöglicht, sowie drei weitere Folgen von Öffnungen mit jeweils kleinerem Durchmesser, die die angedeuteten Wärmeübergänge von 75 %, 50 % bzw. 25 %, jeweils bezogen auf den maximalen Wärmeübergang von 100 %, ermöglichen.
In Fig. 7 ist schematisch eine Schlitzdüse 30 dargestellt, in die ein Düsenstock 31 mit Wasserdüsen 32 eingebaut ist. Auf diese Weise läßt sich die Abkühlvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 auch mit einer Zwei¬ phasen-Kühlung versehen, nämlich einer Luft/Wasser-Gemisch-Kühlung.
Um den Nachteil der im wesentlichen als Lochdüsen ausgeführten Wasser¬ düsen 32 im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Beaufschlagung der Profiloberfläche auszugleichen, können die Wasserdüsenstöcke 31 in den Luftdüsen 30 hin- und herbewegt werden, wie in Fig. 8 durch den Doppel¬ pfeil angedeutet ist. Zu diesem Zweck sind die Wasserdüsenstöcke 30 an einem Rohr 31 befestigt, das einerseits von Wasser mit dem Wasserdruck p durchströmt und andererseits von einem Elektromotor mit Nockenwelle 34 in Richtung des Doppelpfeils 33 hin- und herbewegt wird. Die Ampli¬ tude der Hin- und Herbewegung entspricht etwa einem Vielfachen der hal- ben Teilung der Wasserdüsen in Richtung quer zur Preß- und Auslauf- Richtung 2 des Profils 1.
Um die Kühlwirkung in ähnlicher Weise wie bei der reinen Luftkühlung über die Profilbreite verändern zu können, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 9 der durch ein Rohr gebildete Wasserdüsenstock 31 in mehrere Bereiche 31a, 31b und 31c unterteilt, die mit unterschiedlichen Wasser¬ drücken p,, p2 und p, beaufschlagt werden. Dadurch verändert sich die Wasserbeaufschlagungsdichte unter den Düsen 32 in den jeweiligen Bereichen.
D; der Einfluß der Luftkühlung gegenüber der Wasserkühlung bei einer solchen Zweiphasenkühlung relativ klein ist, also bei einer solchen Zweiphasenkühlung der Wärmeübergangskoeffizient im wesentlichen nur von der Wasserbeaufschlagungsdichte abhängt, kann in diesem Fall auf eine Verän...rung der Luftkühlwirkung über der Profilbreite verzichtet wer¬ den. Es ist aber auch möglich, beide Methoden miteinander zu kombinie¬ ren.
Fig. 10 zeigt schließlich noch eine stark schematisierte Ansicht einer Abkühlvorrichtung 10 in Preßrichtung gesehen, bei der das Strangpre߬ profil 1 von dem unteren Düsenfeld 5 und von zwei oberen Düsenfeldern 4r und 41 beblasen wird, nämlich einem rechten Teilfeld 4r und einem linken Teilfeld 41. Diese Teilfelder können um zugehörige Achsen 20r und 201 geschwenkt werden, wie durch die zugehörigen Drehpfeile 21r und 211 angegeben wird.
Dadurch läßt sich auf besonders einfache und damit günstige Weise die Kühlwirkung auch winkelförmigen Profilquerschnitten, wie am Beispiel der Fig. 10 gezeigt, anpassen.
Ferner steht nun zwischen den beiden oberen Düsenteilfeidern 4r, 41 Freiraum für den Zugriff eines Pullers zur Verfügung, der in Fig. 10 durch ein Doppel-T-Profil 25 angedeutet ist, auf dem ein solcher Pul¬ ler geführt wird. Zur Anpassung können die Achsen 201 und 20r um die Düsenfelder 41, 4r geschwenkt und auch in der Höhe verstellt werden. Die Luftversorgung zu den Düsenkästen der beiden Teilfelder 41, 4r erfolgt mittels flexib¬ ler Anschlüsse bzw. Leitungen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen a) mit oberhalb und unterhalb einer Auslaufbahn des Strangpreßprofils angeordneten Düsen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Merkmale: b) die Düsen (4, 5) sind als quer zur Preß- und Auslaufrichtung (2) des Strangpreßprofils angeordnete Luftdüsen (4, 5) mit schlitzförmigen Düsenöffnungen ausgebildet; c) die unterhalb der Auslaufbahn (3) angeordneten Luftdüsen (5) haben eine geringere Düsenschiitzweite als die oberhalb der Auslaufbahn (3) angeordneten, das Strangpreßprofil (1) von oben beblasenden Luftdüsen (4); d) der Abstand der unteren Luftdüsen (5) vom Strangpreßprofil (1) ist kleiner als der Abstand der oberen Luftdüseπ (4) vom Strangpreßpro¬ fil (1); und e) die unterhalb des Strangpreßprofils (1) angeordneten Luftdüsen (5) sind gegenüber den oberhalb des Strangpreßprofils (1) angeordneten Luftdüsen (4) um jeweils die halbe Teilung, gemessen in Preß- und Transportrichtung (2) des Strangpreßprofils (1), versetzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen¬ körper der Luftdüsen (4, 5) mit Einrichtungen zur Veränderung des Dü¬ sendruckes in mindestens zwei Abschnitten der Luftdüse (4, 5), in Längsrichtung des Düsenschlitzes gesehen, also quer zur Preß- und Transportrichtung (2) des Strangpreßprofils (1) versehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein¬ richtungen zur Veränderung des Düsendruckes durch quer zur Längsachse der Düsenschlitze verschiebbare Schieberplatten (28) gebildet werden, die durch in Läpgsrichtung der Schieberplatten (28) unterschiedliche Perforationen bei ihrer Verschiebung in ihrer Längsrichtung die Luft¬ strömung im Zuströmquerschnitt zu den Düsenschlitzen unterschiedlich drosseln.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Auslaufbahn durch einen Rollengang" (3) gebildet wird, und daß die unteren Luftdüsen (5) genau oder zumindest näherungsweise genau zwischen den Rollen des Rollengangs und die oberen Luftdüsen (4) genau oder näherungsweise genau oberhalb der Rollen des Rollengangs (3) ange¬ ordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die oberen Luftdüsen (4) zusammen mit ihren zur Luftversorgung dienenden Düsenkästen zur Änderung ihres Abstandes von dem Strangpre߬ profil (1) höhenverstellbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Schnellhubeinrichtung für die oberen Düsen (4), und durch eine Schalteinrichtung zur Auslösung der Schneilanhebung.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch RadialVentilatoren (8, 12) zur Versorgung der Luftdüsen (4, 5).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß in den Luftdüsenfeldern (4, 5) über bzw. unter dem Strangpre߬ profil (1) Wasserdüsen (31, 32) zur Verstärkung der Kühlwirkung ange¬ ordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser¬ düsen (32) auf in den Luftdüsenkörpern (30) angebrachten Düsenstöcken (31) montiert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Wasserdüsen (31, 32) mit den sie tragenden Düsenstöcken (31) quer zur •'tjeß-'und Auslaufrichtung (2) des Strangpreßprofils (1) hin- und nerbewegbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenstöcke (31) der Wasserdüsen (31, 32) in mindestens zwei Abschnitte unterteilt sind, die mit unterschiedlichem Wasserdruck und/oder unterschiedlic.ter Wassermenge versorgt werden können.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß das obere Düsenfeld (4) im vertikalen Längsmittelschnitt ge¬ teilt ist, daß die beiden Teile (4r, 41) des oberen Düsenfeldes (4) an ihren äußeren Rändern um Achsen (20r, 201), die in Preß- und Auslauf¬ richtung (2) des Strangpreßprofils (1) verlaufen, drehbar gelagert sind, daß jedes Düsenteilfeld (4r, 41) durch eine von der Mitte nach außen führende Drehbewegung in vertikaler oder annähernd vertikaler Richtung schwenkbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hö¬ henanpassung der beiden oberen Düsenteilfeider (4r, 41) an die Form des Strangpreßprofils (1) die vertikalen Positionen der seitlichen Achsen (20r, 201) verstellbar sind.
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