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Dokumentenidentifikation DE19917725B4 24.02.2005
Titel Kühlverfahren für Walzgut und Kühlbett
Anmelder SMS Demag AG, 40237 Düsseldorf, DE
Erfinder Stodt, Rolf, 41564 Kaarst, DE
Vertreter Patentanwälte Valentin, Gihske, Grosse, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 20.04.1999
DE-Aktenzeichen 19917725
Offenlegungstag 02.11.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2005
IPC-Hauptklasse B21B 43/00
IPC-Nebenklasse B21B 45/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlverfahren für Walzgut in einem Kühlbett, wobei das Walzgut eine Walzgutlängsache aufweist und während des Kühlens quer zur Walzgutlängsachse transportiert wird, wobei zum Kühlen des Walzguts Wasser mit einem Arbeitsdruck auf das Walzgut aufgebracht wird, sowie ein Kühlbett nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.

Ein derartiges Kühlverfahren und das korrespondierende Kühlbett sind z. B. aus der DE 1 602 169 A bekannt.

Zum Kühlen von Walzgut in einem Kühlbett werden im wesentlichen zwei Verfahren angewendet, nämlich entweder die reine Luftkühlung oder die Wasserkühlung.

Die Luftkühlung ist relativ ineffektiv und erfordert eine relativ große Baubreite des Kühlbetts. Sie ist auch aufwendig. Ferner muß, um eine gleichmäßige Kühlung zu gewährleisten, das Walzgut während des Transports quer zur Walzgutlängsachse um seine Walzgutlängsachse gedreht werden, teilweise sogar senkrecht stehend abgestellt und später wieder abgelegt werden.

Bei der Wasserkühlung wird im Regelfall Wasser aus Spritzdüsen von unten und/oder oben auf das Walzgut gespritzt. Dieses Verfahren kann aber nur im hinteren Teil des Kühlbetts eingesetzt werden, weil nur dort die grobe Wasserkühlung keine Produktschädigung hervorruft. Darüber hinaus muß das noch nasse Walzgut vor dem Einlaufen in eine dem Kühlbett nachgeordnete Richtmaschine getrocknet werden.

Aus der DE 23 08 124 A ist eine Kühleinrichtung bekannt, die eine anfängliche Luftkühlzone und eine sich daran anschließende Wasserkühlzone besitzt. Es wird ein stetiger Wechsel von raschem Abkühlen zu natürlichem Abkühlen vorgenommen. Während der natürlichen Abkühlphase soll dem Kühlgut bewußt Zeit gegeben werden, um sich infolge der latenten Wärme im Inneren erholen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlverfahren mit Wasserkühlung und ein Kühlbett zu schaffen, bei dem die Produktqualität erhalten bleibt und die Baubreite des Kühlbetts klein gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird für das Kühlverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Walzgut in einem Anfangsabschnitt nur luftgekühlt wird, sodann in einem Mittelabschnitt mit einer Mittelabschnittbreite durch Versprühen einer Wassermenge auf das Walzgut sprühnebelgekühlt wird und schließlich in einem Endabschnitt luftgetrocknet und luftgekühlt wird.

Des weiteren wird die Aufgabe durch das Kühlbett der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Kühlbett quer zur Walzgutlängsachse in einen Anfangsabschnitt, einen Mittelabschnitt mit einer Mittelabschnittbreite und einen Endabschnitt unterteilt ist, wobei der Anfangsabschnitt von dem Walzgut zuerst und der Endabschnitt von dem Walzgut zuletzt durchlaufen wird, daß die Wasserverteilungsvorrichtung im Mittelabschnitt angeordnet ist und daß die Wasserverteilungsvorrichtung als Sprühvorrichtung zum Erzeugen eines Sprühnebels ausgebildet ist.

Der Begriff „Sprühnebel" bedeutet dabei, dass das Wasser nicht als Strahl auf das Walzgut auftrifft, sondern dass eine nebelartige Feinstversprühung vorgenommen wird. Die Feinstversprühung kann durch entsprechende Sprühdüsen mit oder ohne Druckluft erreicht werden.

Wenn die Mittelabschnittsbreite und/oder die Wassermenge und/oder der Arbeitsdruck einstellbar ist, ist die Kühlungsintensität einstellbar.

Wenn die Wassermenge nur von unten auf das Walzgut gesprüht wird, bleibt die freie Zugänglichkeit des Kühlbettes von oben erhalten. Eventuell überschüssige Wassermengen können dabei durch die entstehende Thermik nach oben abgeführt werden.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens ergibt sich eine sanfte Kühlung des Walzguts. Es erfolgt auch ein Temperaturausgleich innerhalb des Walzguts, insbesondere zwischen der gekühlten Unterseite des Walzguts und den oberen Bereich des Walzguts. Auch kann die Kühlung in einem höheren Temperaturbereich als bei einer Spritzwasserkühlung erfolgen. Die Restwärme des Walzguts kann zum Abtrocknen des Walzguts im Endabschnitt genutzt werden. Es ist nicht mehr erforderlich, das Walzgut während des Transports quer zur Walzgutlängsachse um seine Walzgutlängsachse zu drehen bzw. aufzustellen.

Wenn das Walzgut mittels eines Hubbalkens quer zur Walzgutlängsachse transportiert wird, arbeitet das Kühlverfahren besonders zuverlässig. Insbesondere ist das Kühlbett dann auch robust ausgebildet und weist eine lange Lebensdauer auf. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Transportvorrichtung, z. B. als Hubrechen oder als Transportkette, möglich.

Das Kühlverfahren ist bei verschiedenen Walzgutabmessungen einsetzbar. Vorzugsweise aber ist das Walzgut ein mittelschweres oder ein schweres Stahlprofil.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

1 ein Kühlbett für Walzgut von oben und

2 das Kühlbett von 1 im Schnitt längs der Linie II-II in 1.

Gemäß 1 weist ein Kühlbett einen Einlaufrollgang 1 auf. Über den Einlaufrollgang 1 ist ein Walzgut 2 mit einer Walzgutlängsachse 3 in das Kühlbett einfahrbar. Das Walzgut 2 wird von einer Transportvorrichtung 4 übernommen und damit quer zur Walzgutlängsachse 3 zu einem Auslaufrollgang 5 gefördert. Der Auslaufrollgang 5 fördert das Walzgut 2 dann aus dem Kühlbett aus.

Der obenstehend beschriebene prinzipielle Aufbau des Kühlbetts kann selbstverständlich variiert werden. Beispielsweise können anstelle der Rollgänge 1, 5 auch andere Ein- bzw. Ausfördervorrichtungen eingesetzt werden.

Gemäß Ausführungsbeispiel ist die Transportvorrichtung 4 als durchgehender Hubbalken 4 ausgebildet. Der Hubbalken 4 könnte aber auch in mehrere Hubbalkenabschnitte unterteilt sein. Es ist auch möglich, das Walzgut 2 mittels einer anderen Transportvorrichtung 4 als einem Hubbalken 4 querzufördern. Beispielsweise könnte die Transportvorrichtung 4 als Hubrechen oder Kette ausgebildet sein. Auch Mischformen, z. B. Hubbalken in einem ersten Querförderabschnitt und Transportkette in einem zweiten Förderabschnitt, sind möglich. Ein Querfördern ausschließlich durch Hubbalken ist aber vorzuziehen.

Während des Querförderns durchläuft das Walzgut 2 zunächst einen Anfangsabschnitt 6, dann einen Mittelabschnitt 7 und schließlich einen Endabschnitt 9 des Kühlbetts.

Im Anfangsabschnitt 6 ist das Walzgut 2 noch sehr heiß. Es wird dort nur luftgekühlt. Aufgrund der hohen Temperatur des Walzguts 2 ist diese Art der Kühlung auch effektiv.

Im Mittelabschnitt 7 ist eine Wasserverteilungsvorrichtung 9 angeordnet, mittels derer eine Wassermenge M mit einem Arbeitsdruck auf das Walzgut 2 aufgebracht wird. Die Wasserverteilungsvorrichtung 9 ist als Sprühvorrichtung 9 zum Erzeugen eines Sprühnebels ausgebildet. Das Walzgut 2 wird also im Mittelabschnitt 7 durch das Versprühen einer Wassermenge M sprühnebelgekühlt. Somit wird das Walzgut 2 in einem Temperaturbereich, der materialgefügeunschädlich ist, verstärkt gekühlt.

Im Endabschnitt 8 wird das Walzgut 2 wieder nur luftgekühlt. Dabei wird es aufgrund seiner Restwärme gleichzeitig auch luftgetrocknet. Ferner findet ein Temperaturausgleich innerhalb des Walzguts 2 statt. Der Temperaturausgleich ist insbesondere für ein späteres Richten des Walzguts 2 vorteilhaft.

Gemäß 1 weist die Wasserverteilungsvorrichtung 9 mehrere – gemäß Ausführungsbeispiel drei – Reihen 10 von Sprühdüsen 11 auf. Die Reihen 10 sind über Absperrschieber 12 (einzeln) zu- bzw. abschaltbar. Die Absperrschieber 12 bilden also eine Breiteneinstellvorrichtung 12, mittels derer die wirksame Breite des Mittelabschnitts 7 einstellbar ist. Aufgrund der Zuschaltbarkeit der einzelnen Reihen 10 ist gewährleistet, daß – innerhalb der Auslegungsgrenzen des Kühlbetts – auch das größtmögliche Walzgut 2 auf eine Richttemperatur von z. B. 100° C abkühlbar ist. Gegebenenfalls kann die wirksame Länge der Reihen 10 durch innerhalb der Reihen 10 angeordnete weitere Absperrschieber variiert werden. Die weiteren Absperrschieber sind in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Wasserverteilungsvorrichtung 9 wird über eine Pumpe 13 aus einem Tank 14 gespeist. Zwischen der Pumpe 13 und dem Tank 14 ist ein Durchflußmesser 15 angeordnet, dessen Ausgangssignal einen Regler 16 zugeführt wird. Der Regler 16 steuert die Pumpe 13 dann derart an, daß eine vom Durchflußmesser 15 erfaßte Ist-Wassermenge M auf eine zuzuführende Wassermenge M* eingestellt wird. Die Pumpe 13, der Durchflußmesser 15 und der Regler 16 bilden also eine Wassermengeneinstellvorrichtung 13, 15, 16, mittels derer die Wassermenge M einstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich könnte auch der Arbeitsdruck erfaßt werden, mit dem die Pumpe 13 die Ist-Wassermenge M fördert. In diesem Fall würde statt der Wassermenge M bzw. M* der Arbeitsdruck geregelt.

Gemäß 2 sind die Sprühdüsen 11 der Wasserverteilungsvorrichtung 9 ausschließlich unterhalb des Walzguts 2 angeordnet. Die Wassermenge M wird also nur von unten auf das Walzgut 2 gesprüht. Die Sprühdüsen 11 sind dabei derart ausgebildet, daß sie die ihnen zugeführte Wassermenge M in feinste Wassertröpfchen zerstäuben. Die Wassermenge M wird also nicht auf das Walzgut 2 aufgespritzt, sondern in der Luft auf das Walzgut 2 zu zerstäubt. Danach zieht es als Wasser-Luft-Gemisch = Sprühnebel aufgrund der durch die Pfeile in 2 angedeuteten Wärmekonvektion nach oben am Walzgut 2 vorbei.

Aufgrund der milden Kühlung von unten mit nachfließender Wärme aus dem Walzgut 2 und entsprechendem Temperaturausgleich kann das Walzgut 2 quer zur Walzgutlängsachse 3 transportiert werden, ohne es um seine Walzgutlängsachse 3 drehen zu müssen. Vorrichtungen zum Drehen des Walzguts 2 um seine Walzgutlängsachse 3 (Aufstell- und Niederlegevorrichtungen) können also entfallen.

Aufgrund der Wassertröpfchenkühlung kann das Kühlbett quer zur Walzgutlängsachse 3 erheblich kleiner gebaut werden als mit reiner Luftkühlung. Aufgrund der Kühlung durch feinste Wassertröpfchen erfolgt eine sehr gleichmäßige Kühlung des Walzguts 2, welche die Qualität des Walzguts 2 nicht beeinträchtigt und auch dazu führt, daß sich das Walzgut 2 nicht verzieht. Wassertröpfchen geeigneter Tröpfchengröße können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß die Sprühdüsen 11 als sogenannte Hohlkegeldüsen ausgebildet sind oder Druckluft zur Wasserzerstäubung eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Kühlverfahren und das hiermit korrespondierende Kühlbett sind bei Walzgütern 2 der verschiedensten Abmessungen einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn das Walzgut 2 ein mittelschweres oder ein schweres Stahlprofil ist, das Kühlbett also dementsprechend ausgebildet ist. Unter einem mittelschweren Stahlprofil wird dabei ein Stahlprofil mit einer Kantenlänge a verstanden, die – je nach Definition – 60, 70, 80, 90 oder 100 mm beträgt. Ab einer Kantenlänge a von 400, 450, 500, 550 oder 600 mm – wieder je nach Definition – spricht man von einem schweren Stahlprofil. Das Profil ist beliebig. Beispielhaft werden T-, I- bzw. Doppel-T-, U-, X- und Schienenprofile genannt.

1, 5Rollgänge 2Walzgut 3Walzgutlängsachse 4Transportvorrichtung/Hubbalken 6 – 8Abschnitte 9Wasserverteilungsvorrichtung/Sprühvorrichtung 10Reihen 11Sprühdüsen 12Absperrschieber 13Pumpe 14Tank 15Durchflußmesser 16Regler aKantenlänge M, M*Wassermengen

Anspruch[de]
  1. Kühlverfahren für Walzgut (2) in einem Kühlbett, wobei das Walzgut (2) eine Walzgutlängsachse (3) aufweist und während des Kühlens quer zur Walzgutlängsachse (3) transportiert wird, wobei zum Kühlen des Walzguts (2) Wasser mit einem Arbeitsdruck auf das Walzgut (2) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut (2) in einem Anfangsabschnitt (6) nur luftgekühlt wird, sodann in einem Mittelabschnitt (7) mit einer Mittelabschnittbreite durch Versprühen einer Wassermenge (M) auf das Walzgut (2) sprühnebelgekühlt wird und schließlich in einem Endabschnitt (8) luftgetrocknet und luftgekühlt wird.
  2. Kühlverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelabschnittbreite und/oder die Wassermenge (M) und/oder der Arbeitsdruck eingestellt werden.
  3. Kühlverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge (M) nur von unten auf das Walzgut (2) gesprüht wird.
  4. Kühlverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut (2) während Transports quer zur Walzgutlängsachse (3) nicht um die Walzgutlängsachse (3) gedreht wird.
  5. Kühlverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut (2) mittels eines Hubbalkens (4) quer zur Walzgutlängsachse (3) transportiert wird.
  6. Kühlverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Walzgut (2) mittelschwere oder schwere Stahlprofile eingesetzt werden.
  7. Kühlbett für Walzgut (2), das eine Walzgutlängsachse (3) aufweist, mit einer Transportvorrichtung (4) zum Transportieren des Walzgurts (2) quer zur Walzgutlängsachse (3) und mit einer Wasserverteilungsvorrichtung (9) zum Aufbringen einer Wassermenge (M) mit einem Arbeitsdruck auf das Walzgut, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlbett quer zur Walzgutlängsachse (3) in einen Anfangsabschinitt (6), einen Mittelabschnitt (7) mit einer Mittelabschnittbreite und einen Endabschnitt (8) unterteilt ist, wobei der Anfangsabschnitt (6) von dem Walzgut (2) zuerst und der Endabschninitt (8) von dem Walzgut (2) zuletzt durchlaufen wird, daß die Wasserverteilungrsvorrichtung (9) im Mittelabschnitt (7) angeordnet ist und daß die Wasserverteilungsvorrichtung (9) als Sprühvorrichtung (9) zum Erzeugen eines Sprühnebels ausgebildet ist.
  8. Kühlbett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühvorrichtung (9) eine Breiteneinstellvorrichtung (12) zum Einstellen der und/oder eine Wassermengeneinstellvorrichtung (13, 15, 16) zum Einstellen der zu versprühenden Wassermenge (M*) und/oder eine Wasserdruckeinstellvorrichtung (13, 15, 16) zum Einstellen des Arbeitsdrucks zugeordnet ist.
  9. Kühlbett nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (9) unterhalb des Walzguts (2) angeordnet ist.
  10. Kühlbett nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es keine Vorrichtungen zum Drehen des Walzguts (2) um die Walzgutlängsachse (3) während des Transports quer zur Walzgutlängsachse (3) aufweist.
  11. Kühlbett nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (4) als Hubbalken (4) ausgebildet ist.
  12. Kühlbett einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kühlbett für ein mittelschweres oder ein schweres Stahlprofil ausgebildet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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