Verfahren zur Wärmeübertragung und dessen Anwendung zum temperaturkontrollierten Kühlen von Walzgut

Abstract

 Ein Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen flüssigen Medien einerseits und ebenfalls flüssigen Medien oder festen Kör­pern andererseits, wenn dieses strömend bewirkt wird, bzw. der feste Körper allseitig von einem strömend geführten flüssigfen Medium beaufschlagt. Diesem letztgenannten flüs­sigen Medium wird ständig eon vorgegebener Anteil eines gasförmigen Mediums zugemischt z.B. beim temperaturkontrol­lierten Kühlen von Walzgut in der Weise, daß das Walzgut während und nach der Walzverformung in von Wasser durch­strömten Walzgutführungsrohren (FR), denen das Wasser mit voreinstellbarem Zulaufdruck aus einer, das in einem Zuführ­rohr herangebrachte Walzgut umfassenden Ringdüse 8, 9a mit veränderbarem Austrittsquerschnitt zugeführt, und die Größe des Austrittsquerschnittes und/oder des Zulaufdrucks verän­derbar so bemessen wird, daß die Ringdüse 8, 8a als Injek­tionsdüse wirksam werdend, Mischungen des aus dem Austritts­querschnitt austretenden Wassers mit aus dem Zuführrohr angesaugter Luft mit entsprechend unterschiedlichen Anteilen an der Mischung erzeugt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmeüber­tragung zwischen flüssigen Medien einerseits und ebenfalls flüssigen Medien oder festen Körpern andererseits sowie auf die Anwendung des Verfahrens zum temperaturkontrollierten Kühlen von Walzgut während und nach der Walzverformung in von Wasser durchströmten Walzgutführungsrohren, denen das Wasser mit voreinstellbarem Zulaufdruck aus einer, das in einem Zuführrohr angebrachte Walzgut umfassenden Ringdüse mit veränderbarem Austrittsquerschnitt zu geführt wird.

[0002] Beim Verfahren zur Wärmeübertragung der an erster Stelle genannten Art ergibt sich häufig die Schwierigkeit, beson­ders dann, wenn die Wärmeübertragung verhältnismäßig langsam vor sich gehen soll, die Wärmeübertragung mit einer vorge­gebenen, sich über den Ubertragungsprozeß nicht ändernden Wärmeübertragungszahl durchzuführen, oder auch die Wärme­übertragungszahl unter gesteuerter Anderung der Wärmeüber­tragungszahl vorzunehmen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Mög­lichkeit mit verhältnismäßig geringem technischem Aufwand zu schaffen.

[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein das flüssige Medium aufnehmender Behälter oder eine Leitungsführung für das strömende flüssige Medium bzw. der feste Körper allsei­tig von einem strömend geführten flüssigen Medium beauf­schlagt werden, dem ständig ein vorgegebener Anteil eines gadförmigen Mediums zugemischt wird. Wie die Erfindung wei­ter vorsieht, kann als flüssiges Medium Wasser und als zu­mischendes gasförmiges Medium vorteilhaft Luft verwendet werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, den Druck des strömend geführten Mediums veränder- und festlegbar zu ma­chen oder auch, soweit die Wärmeübertragung auf einen festen Körper erfolgen soll, diesen mit veränderbarer und festleg­barer Geschwindigkeit zu bewegen.

[0005] Als Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren eignet sich ein zylindrisches äußeres Rohr, das koaxial ein das strömend geführte Medium aufnehmendes inneres Zylinderrohr umfaßt. Dabei wird zweckmäßig am offenen Eingang des äußeren Zylinderrohres ein Düsenkopf angeordnet, dem das flüssig strömende Medium zuführbar ist, und der ein in ihm axial verschiebbares Einlaufrohr aufweist mit dem zusammen der Düsenkopf eine das innere Zylinderrohr umfassende Ringdüse für den Austritt des flüssigen Mediums bei gleichzeitigem Ansaugen des gasförmigen Mediums durch den offenen Eingang des äußeren Zylinderrohres bilden.

[0006] Das Verfahren kann dabei z.B. zum temperaturkontrollierten Kühlen von Walzgut so angewendet werden, daß z.B. Wasser in den Düsenkopf eingebracht wird und aus der von Düsenkopf und Einlaufrohr gebildeten Ringdüse austritt der hinter dem Austrittsquerschnitt der so gebildeten Düse entstehende Unterdruck saugt dabei in bekannter Weise Luft aus dem offe­nen Eingang des äußeren Zylinderrohres an, so daß hinter der Düse ein Wasser-Luft-Gemisch ensteht, dessen Zusammensetzung erfindungsgemäß durch Axialverschiebung des Einlaufrohres in weiten Grenzen geändewrt werden kann. Das Wasser-Luft-Ge­misch beaufschlagt auf seinem weiteren Weg durch das äußere Zylinderrohr allseitig das innere Zylinderrohr, in dem das flüssige Medium geführt ist, das entweder Wärme aufnehmen oder abgeben soll. Anstelle dieses inneren Zylinderrohres kann auch unmittelbar durch die Mitte des äußeren Zylinder­rohres ein stabförmiger fester Körper z.B. in Drahtform mit der jeweils gewünschten Geschwindigkeit bewegt werden wobei der Umfang dieses Stabes unmittelbar von dem Wasser-Luft-Ge­misch beaufschlagt wird.

[0007] Es können dabei in ansich bekannter Weise mit Hilfe von Sensoren und Steuereinrichtungen das Einlaufrohr des Düsen­kopfes und ggfs. Abströmdruck und Stabgeschwindigkeit ent­sprechend aufgrund der Sensor-Meßergebnisse errechneter Werte gesteuert werden.

[0008] Es sind Arbeitsverfahren und Vorrichtungen bekannt (DE-B -16 02 356) bei denen, hier der mit hoher Geschwindigkeit Walz­gerüste einer Drahtwalzstraße durchlaufende Draht, bevor er in den Drahthaspel und diesem nachgeordnete, mit Luft oder anderen Kühlmitteln arbeitende Behandlungseinrichtungen einläuft in der Weise mit Wasser gekühlt wird, daß der Draht von dem durch die Ringdüse in das Drahtführungsrohr einge­brachten Wasser vollständig umschlossen wird und dabei seine Wärme an das Wasser abgibt. Die Arbeitsverfahren und Vor­richtungen verfolgten dabei in erster Linie den Zweck, den Draht mehr oder weniger stark aus der Walzhitze herabzuküh­len und für das anschließende Ablegen mittels eines Haspels auf Horizontalförderer, auf denen der Draht dann weiter behandelt wurde, vorzubereiten. Es wurde dabei versucht die Kühlwirkung durch Erhöhung des Zuflußdruckes des Wassers und/oder durch Verlängerung der Drahtführungsrohre zu ver­ stärken. Beide Maßnahmen fanden ihre Grenze in dem durch den Rohrreibungswiderstand zwischen Rohrinnenwand und Wasser bewirkten Druckverlust des Wassers über die Rohrlänge und auch in der durch den Reibungswiderstand der Drahtumfangs­fläche gegenüber dem diese umschließenden Wasser bewirkten Abbremsung des Drahtes. Neben einer Reihe von Verbesserungen in der Gestaltung der Drahtführungsrohre insb. in deren Auslaufbereich, die Verlängerungen der Drahtführungsrohre ermöglicht, wurde ferner zur Verstärkung der Kühlwirkung auch vorgeschlagen, mehrere solcher Drahtführungsrohre in Drahtbewegungsrichtung hintereinander anzuordnen.

[0009] Allen Arbeitsverfahren und Vorrichtungen dieser Art ist jedoch gemeinsam, daß sie anders als die Kühlung mit Luft oder Gasen keine gezielte Entziehung bestimmter Wärmemengen zum Zwecke der Steuerung des Abkühlungsverlaufs vom Außen­umfang des Walzgutes bis zur Querschnittsmitte erlauben; dies in erster Linie dehalb, weil sich keine Möglichkeit bot, über die jeweilige Länge eines Walzgutführungsrohres mit der erläuterten Wasserbeaufschlagung der Walzgutober­fläche noch Einfluß auf die jeweils vom Walzgut auf das Wasser übergehende Wärmemenge zu gewinnen, d.h. es gelang nicht, den Kühlungsverlauf vom Walzgutumfang auf die Quer­schnittsmitte gezielt zu steuern. Versuche einen solchen Einfluß durch Anderungen des Zulaufdrucks oder bei konstan­tem Zulaufdruck der Wassermenge zu beeinflussen, führten zu keinem Erfolg und erwiesen sich im praktischen Betrieb hin­sichtlich der jeweils gemessenen Werte entzogener Wärmemen­gen als nicht reproduzierbar. Die Anordnung einer Mehrzahl von Walzgutführungsrohren mit Kühlwasserbeaufschlagung, die sich zu- bzw. abschalten ließen brachten ebenfalls keine brauchbaren Ergebnisse. Dies wahrscheinlich deshalb, weil sich die Strömungsverhältnisse im jeweiligen Walzgutfüh­rungsrohr wenig beeinflussen ließen, weil deren, bereits erläuterte Ausbildung für Anderungen der Betriebsbedingungen d.h. Eintrittsdruck, Austrittsquerschnitt des Wassers aus der Ringdüse, Rohrlänge und Austrittsbedingungen aus dem Walzgutführungsrohr nur wenig Raum ließen.

[0010] Erfindungsgemäß sollen deshalb diese bekannten bekannten Arbeitsverfahren und dazu verwendete Vorrichtungen so ver­bessert werden, daß die Möglichkeit geschaffen wird dem Walzgut innerhalb der Walzgutführungsrohre gezielt vorgege­bene bzw. vorberechnete Wärmemengen über einen großen Ein­stellungsbereich entzogen werden können mit dem Ziel, bspw. eine zulässige Temperaturdifferenz zwischen dem Kern und der Umfangsoberfläche des Walzgutes einzuhalten bzw. eine defi­nierte Oberflächentemperatur, z.B. den Martensitpunkt, nicht zu unterschreiten.

[0011] Diese Möglichkeit wird dadurch geschaffen, daß die Größe des Austrittsquerschnitts der Ringdüsen und/oder des Umlauf­drucks des Wassers am Eingang der Walzgutführungsrohre so bemessen werden, daß die Ringdüse als Injektionsdüse wirksam werdend, Mischungen des aus dem Austrittsquerschnitt austre­tenden Wassers mit aus dem das Walzgut heranbringenden Zu­führrohr angesauter Luft mit entsprechend unterschiedlichen Anteilen beider Medien an der Mischung erzeugt.

[0012] Diese Anwendung des gattungsgemäßen Verfahrens, bei der dem Kühlwasser, bevor es nach Austritt aus dem Austrittsquer­schnitt der Ringdüse in das Walzgutführungsrohr eintritt, Luft in mehr oder weniger großen Mengen begemischt wird (Perlator-Effekt) erlaubt es, die jeweils gewünschten Wärme­übergangszahlen in weiten Grenzen zu ändern und bei im übri­gen, im wesentlichen unveränderten Ausgangsbedingungen wie Wasserzulaufdruck und Wasserzulauftemperatur reproduzierbar einzustellen. Die Druck- und Durchflußverhältnisse innerhalb des jeweiligen Walzgutführungsrohres bleiben dabei über diesen großen Regelbereich im Gleichgewicht und stabil. Mit Hilfe dieser Anderungen des Mischungsverhältnisses von Was­ser und Luft und ggfs. noch des Zulaufdrucks lassen sich bei entsprechender Ausgestaltung der Vorrichtungselemente tempe­raturkontrollierte Walzergebnisse erzielen, die denen der bisherigen Nachbehandlung des Walzgutes in Luft - o. dergl. Kühlstrecken entsprechen und diese z.T. zu übertreffen ver­mögen. Der Einstellbereich der Wärmeübergangszahlen reicht dabei von ca. 1000 bis mindestens 35 000W-(m²K). Um diese zu erreichen, können die Luftanteile der Mischung erfindungsge­mäß zwischen 0 und 90 Vol.% betragen.

[0013] Wie die Erfindung weiter vorsieht kann bei Führung des Walz­gutes durch mehrere hintereinander angeordnete Walzgutfüh­rungsrohre, die jeweils Ringdüsen mit einstellbarem Aus­trittsquerschnitt aufweisen, so verfahren werden, daß die Kühlung des Walzgutes in den einzelnen aufeinanderfolgenden Führungsrohren mit festlegbaren unterschiedlichen Einstel­lungen des jeweiligen Austrittsquerschnitts der Ringdüsen und/oder des Zulaufdruckes des Wassers bewirkt wird.

[0014] Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Anwendung des gat­tungsgemäßen Verfahrens kann zur Aufrechterhaltung des be­trieblichen Gleichgewichtes in den Walzgutführungsrohren zwischen Eingang und Ausgang hinter dem Ausgang des Walz­gutführungsrohres ein in und außer Abdecklage bringbarer, elastisch abgestützter Ablenkdeckel angeordnet werden der den aus dem Ausgang austretenden Kühlwasserstrahl nach unten ablenkt, wenn in Pausen kein Walzgut durch das Walzgutfüh­rungsrohr bewegt wird. Der Ablenkdeckel verhindert dabei insb. bei größeren Durchmessern der Kühlrohre und des Walz­gutes, daß der Kühlwasserstrahl den, hinter dem Ausgang des Kühlrohres auf das Walzgut wirkenden, dem Kühlwasserstrahl entgegengerichteten Abstreifstrahl des Abstreifdüsenkopfes durchbricht und dadurch ggfs. Betriebsstörungen hervorruft. Es besteht dabei weiter die erfindungsgemäße Möglichkeit, die Schwenkwinkelposition des Ablenkdeckels und die Umfangs­position des Walzgutes erfassende und meldende Sensoren und eine diesen nachgeschaltete Steuereinrichtung vorzusehen, die den Schwenkwinkel des Ablenkdeckels so einsteuert, daß dessen Außenkante einen festlegbaren Abstand über dem durch­laufenden Walzgut einhält. Mit dieser Maßnahme wird verhin­dert, daß die Kante des Ablenkdeckels auf dem Außenumfang des Walzgutes aufliegt und dabei Veränderungen bzw. Beschä­digungen der Walzgutoberfläche hervorruft.

[0015] Schließlich besteht erfindungsgemäß noch die Möglichkeit, das Walzgutführungsrohr in zwei Teilrohre aufzuteilen, wenn die rechnerisch erforderliche Länge eines einzigen Rohres einen zu großen Druckabfall im Rohr zur Folge haben würde. In diesem Fall würde bei diesen Teilrohren deren jeweiliger Ausgang und Eingang sich koaxial stirnseitig mit Abstand einander gegenüberliegen, wobei der Eingang des zweiten Teilrohres in bekannter Weise als Einlauftrichter und der Ausgang des ersten Teilrohres aus einem sich in Strömungs­richtung konisch verjüngenden Rohrabschnitt, der in einen zylindrischen Rohrabschnitt übergeht, ausgebildet sind, der sich konisch verjüngende Rohrabschnitt und der zylindrische Rohrabschnitt zur Rohrmittenachse hin offene Längsausnehmun­gen aufweisen. Der Gesamtquerschnitt dieser Längsausnehmun­gen wird dabei so bemessen, daß der Durchgangsquerschnitt dieser beiden Rohrabschnitte etwa gleich dem Durchgangsquer­schnitt des ersten Teilrohres ist.

[0016] Die Aufteilung des Walzgutführungsrohres bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß bei etwaigen Störungen während des Kühlbetriebes die in den Führungsrohren befindlichen Walz­gutabschnitte einfacher aus diesen kürzeren Rohren ausge­bracht werden können.

[0017] Die Einstellung des Austrittsquerschnitts der Ringdüsen kann mit einem fernsteuerbaren Stellantrieb zur Einstellung die­ses Austrittsquerschnitts bewirkt werden.

[0018] Bei einer Vorrichtung zur Durchführung der vorstehend erläu­terten erfindungsgemäßen Verfahren, die aus einem ortsfe­sten, mit der Wasserzufuhr verbundenen Düsenkopf mit koni­schem Trichteransatz und einem mit konisch angespitztem Anfang in diesen ragenden und axial verschiebbaren Walzgut­einlaufrohr besteht, wie aus DE-U-71 34 676 bekannt so aus­gebildet sein, daß das Einlaufrohr mit dem Düsenkopf durch ein Schraubgewinde verbunden ist und außerhalb des Düsenkop­fes ein Schneckenrad trägt, das von einer Schneckenwelle antreibbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Vor­richtung so auszubilden, daß an dem außerhalb des Trichter­ansatzes des Düsenkopfes befindlichen Ende des Walzgutein­laufrohres mit einem Stellantrieb verbundene Hebel angelenkt und um eine mit Abstand quer zur Mittenachse des Walzgutein­laufrohres verlaufende Achse drehgelagert sind. Die Hebel können dabei als Hebelpaar mit einem an ihrem freien Ende angeordneten Gleitnocken in eine am Ende des Walzguteinlauf­rohres angeordnete Ringnut eingreifen und mit ihrem anderen Ende mit der ober- oder unterhalb des Walzguteinlaufrohres gelagerten Achse fest verbunden sein, die an einem freien Ende einen an einem Kolbenzylinderaggregat angelenkten Stellhebel trägt. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die Einlaufrohre einer Mehzhal parallel nebeneinander angeordne­ter Düsenköpfe über um eine gemeinsame Achse drehgelagerte Hebel mit dem Stellantrieb zu verbinden.

[0019] Die letztgenannten Ausbildungformen vermeiden, den bei der Verwendung von Schneckenrädern möglichen Nachteil, daß sich Schraubgewinde und Schneckenrad durch Selbsthemmung fest­setzen, und die Einstellung mehrerer parallel nebeneinander angeordneter Düsenköpfe läßt sich über einen einzigen An­trieb synchronisieren.

[0020] Die Erfindung wird anhand dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zei­gen

Figur 1 die Gesamtvorrichtung von der Seite gesehen im Axialschnitt,

Figur 2 u. 3 Einzelheiten aus Fig. 1 ebenfalls im Axial­schnitt in vergrößertem Maßstab,

Figur 4 u. 5 eine weitere Einzelheit aus Fig. 1 im Axial- und im Radialschnitt im vergrößertem Maßstab,

Figur 6 u. 7 Temperaturdiagramme von Abläufen der Arbeits­verfahren,

Figur 8 eine andere Ausbildungsform der Vorrichtung im Axialschnitt und

Figur 9 einen Schnitt nach der Linie A-A durch Fig. 8.

[0021] Wie aus den Fig. 1 bis 3 zu ersehen ist in einem Gehäuse 1 ein aus Teilrohren 2a und 2b bestehendes Walzgutführungsrohr FR ortsfest im Gehäuse 1 angeordnet. Auf die Eingangsseite E des Teilrohres 2a ist der Düsenkopf DK aufgesetzt und auf die Ausgangsseite A des Teilrohres 2b ein Zentrieransatz ZA, hinter dem außerhalb des Rohrteils 2b ein Ablenkdeckel 4 im Gehäuse 1 angelenkt ist. Mit Abstand hinter dem Ausgang A des Teilrohres 2b ist ein Abstreifdüsenkopf ADK ebenfalls ortsfest im Gehäuse 1 angeordnet. Düsenkopf DK und Abstreif­düsenkopf ADK sind mit einem Verteilrohr 5 an die Wasserzu­leitung ZL angeschlossen. Unterhalb der Teilrohre 2a und 2b sowie des Düsenkopfes DK des Zentrieransatzes ZA und des Abstreifdüsenkopfes ADK ist eine Sammelwanne 6 angeordnet, die zu einem Abfluß 7 führt.

[0022] Wie aus Fig. 2 ersichtlich bildet der Düsenkopf DK mit einem konischen Trichter-Ansatz 8 und einem gewindegeführten Walz­gut-Einlaufrohr 9, dessen konische Spitze 9a in den koni­schen Trichter-Ansatz 8 ragt eine Ringdüse deren Austritts­querschnitt durch Drehen des Walzgut-Einlaufrohres 9 im Gewinde 8a des Düsenkopfes DK veränderbar ist. Der Drehan­trieb besteht aus einem auf das Walzgut-Einlaufrohr 9 aufge­setzten Schneckenrad 10 und der mit diesem kämmenden Schneckenwelle 11, deren Antrieb nicht dargestellt ist. Das Wasser wird dem Düsenkopf DK in Richtung des Pfeils R4 von dem Verteilrohr 5 (Fig. 1) zugeführt. Der konische Trichter-­Ansatz 8 des Düsenkopfes DK ist mit dem Eingang E des Füh­rungsrohres FR verbunden.

[0023] Wie Fig. 3 zeigt ist hinter dem Ausgang A des Drahtführungs­rohres FR auf nicht dargestellte Weise am Gehäuse 1 um ein Drehlager DL schwenkbar der Ablenkdeckel 4 angeordnet, der durch nicht dargestellte Federn oder andere Elemente ela­stisch abgestützt aus der strichpunktiert wiedergegebenen Ablenkstellung in die in vollen Linien wiedergegebene Durch­gangsstellung schwenkbar ist. Der in der mit R6 angedeuteten Durchlaufrichtung hinter diesem Ablenkdeckel 4 angeordnete Abstreifdüsenkopf ADK bildet wie der Düsenkopf DK mit einem konischen Trichter-Ansatz 12 und einem Einlaufrohr 13 eine Ringdüse deren Austrittsquerschnitt der Durchlaufrichtung R6 entgegengerichtet ist.

[0024] In Durchflußrichtung R6 vor dem Ablenkdeckel 4 (Fig. 4) ist am Ausgang A des Walzgutführungsrohres, wie bekannt, ein Rohransatz 14 angeordnet der einen sich in Durchflußrichtung konisch verjüngenden Rohrabschnitt 14a und einen sich daran anschließenden zylindrischen Austritts-Rohrabschnitt 14b aufweist (vgl. Fig. 4 und 5). Beide Rohrabschnitte 14a und 14b weisen zur Rohrmittenachse hin offene Längsausnuten 16, hier mit kreisabschnittsförmigem Querschnitt auf. Der Ge­samtdurchgangsquerschnitt dieser Längsnuten 16 ist etwa so groß wie der Durchgangsquerschnitt des zuführenden Teilroh­res 2a.

[0025] Die Vorrichtung wird nach dem erfindungsgemäßen Arbeitsver­fahren wie folgt betrieben:
Das Walzgut (der Walzdraht) D wird von einem nicht darge­stellten Zuführungsrohr in Richtung des Pfeils R6 (Fig. 1 und Fig. 2) herangebracht in das Einlaufrohr des Düsenkopfes DK ein- und weiter in die Eingangsseite E des Drahtführungs­rohres FR geführt. Das über das Verteilrohr 5 in den Düsen­kopf DK geleitete Kühlwasser tritt durch den von der koni­schen Spitze 9a des Walzgut-Einlaufrohres 9 und der Innen­wand des konischen Trichter-Ansatzes 8 gebildeten Austritts­querschnitt der Ringdüse in den dahinterliegenden, erheblich größeren Querschnitt dieses konischen Trichter-Ansatzes 8 ein. Durch Drehen des Walzgut-Einlaufrohres 9 im Gewinde 8a des Düsenkopfes DK wird die konische Spitze 9a des Walzgut-­ Einlaufrohres 9 axial in Einlaufrichtung R6 so lange ver­schoben, bis der durch den Eintritt des Wassers aus dem Austrittsquerschnitt der Ringdüse in den größeren Quer­schnitt des konischen Trichter-Ansatzes 8 erzeugte Unter­druck aus dem inneren Rohrteil des Walzgut-Einlaufrohres 9 die den Walzdraht D umgebende Luft in der vorberechneten Teilmenge ansaugt. Die entstandene Wasser-Luft-Mischung wird dann in dem Walzgutführungsrohr FR, den Außenumfang des Walzdrahtes D umschließend, weitergeführt, kühlt diesen während des Durchgangs durch das Walzgutführungsrohr FR ab und wird nach Verlassen des Walzgutführungsrohres FR im Ausgang A in bekannter Weise durch einen der Durchlaufrich­tung R6 geneigt entgegengerichteten Wasserstrahl aus der Ringdüse des Abstreifdüsenkopfes ADK von der Umfangsfläche des Walzdrahtes D entfernt. Der Ablenkdeckel 4 befindet sich in dieser Betriebsphase in der in Fig. 3 in vollen Linien wiedergegebenen Durchgangsstellung. Wenn der durchlaufende Walzdraht D den Ausgang A des Walzgutführungsrohres FR ver­lassen hat und kein weiterer Walzdraht folgt, bewegt sich der Ablenkdeckel 4 in die in strichpunktiert wiedergegebene Ablenkstellung und bewirkt ein Ablenken des aus dem Ausgang A des Walzgutführungsrohres FR austretenden Kühlwasser­strahls nach unten, wobei er gleichzeitig die für den Walz­gutdurchgang durch das Walzgutführungsrohr FR notwendigen Druckverhältnisse in diesem aufrechterhält bzw. stabili­siert. Durch das Ablenken des Kühlwasserstrahls mit Hilfe des Ablenkdeckels 4 wird, wie bereits erläutert, verhindert, daß der Kühlwasserstrahl den entgegengerichteten Wasser­strahl des Abstreifdüsenkopfes ADK durchbricht und dadurch Betriebsstörungen hervorruft bzw. es erforderlich macht, daß der Wasserstrahl aus dem Abstriefdüsenkopf ADK erheblich verstärkt werden muß, was einen großen zusätzlichen Wasser­verbrauch zur Folge haben würde.

[0026] Das Walzgutführungsrohr FR ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen, in zwei Teilrohre 2a und 2b aufgeteilt. Der Ausgang und der Eingang beider Teilrohre 2a, 2b liegen sich an der Trenn­stelle koaxial stirnseitig mit Abstand gegenüber. Der Ein­gang des zweiten Teilrohres 2b ist in bekannter Weise als Einlauftrichter ausgebildet und der Ausgang des ersten Teil­rohres 2a (vgl. Fig. 4 und 5) weist Rohrabschnitte 14a bzw. 14b auf, die zur Zentrierung des durchgeführten Walzgut­stranges in Strömungsrichtung konisch verjüngt bzw. zylin­drisch verlaufen. Um sicherzustellen, daß das Walzgut D beim Durchgang durch diese beiden Rohrabschnitte 14a und 14b von einem noch ausreichenden Mantel des Wasser-Luft-Gemisches umgeben sind, dessen Kühlwirkung ja geringer ist als die eines nur aus Wasser bestehenden Wassermantels, ist der Durchgangsquerschnitt durch diese beiden Rohrabschnitte 14a und 14b des Rohransatzes 14 durch Längsnuten 16 vergrößert worden.

[0027] Ein Beispiel des Kühlungsverlaufs beim Durchgang des Walz­drahtes durch das Walzgutführungsrohr FR ist in Fig. 6 in einem Diagramm angedeutet. Das Diagramm gibt den Temperatur­verlauf des Außenumfangs des Walzdrahtesmit der Kurve 1, des Durchschnitts mit der Kurve 2 und des Kerns mit der Kurve 3 wieder und zeigt, daß der Walzdraht nach Verlassen des Walz­gutführungsrohres FR während 8 sec bereits so gekühlt worden ist, daß eine den gesamten Walzdrahtquerschnitt umfassende Absenkung der Temperatur auf 600°C erzielt worden ist. Die hierbei erforderliche niedrige Wärmeübergangszahl ist jedoch nur bei einem Wasser-Luft-Gemisch mit hohem Luftanteil er­reichbar und erfordert ein sehr langes, für den Walzbetrieb nicht geeignetes Kühlrohr.

[0028] Aus dem Diagramm nach Fig. 7 geht hervor, daß ein ähnliches Ergebnis mit hintereinander angeordneten Walzgutführungs­rohren erreicht werden kann, deren Gesamtlänge nur halb so groß ist wie die des Walzgutführungsrohres nach Fig. 6 (Ab­kühlung in 4 sec). Hierbei werden durch unterschiedliche Bemessung der Anteile von Luft und Wasser in dem Wasser-­Luft-Gemisch unterschiedliche Wärmeübergangszahlen einge­stellt, so daß eine Unterschreitung der Oberflächentempera­tur unter eine werkstoffabhängige Oberflächentemperatur vermieden wird.

[0029] Bei der Ausbildung nach den Fig. 8 und 9 ist das außerhalb des Trichteransatzes 8 des Düsenkopfes DK befindliche Ende 9b des Walzgut-Einlaufrohres 9 längsverschiebbar im Düsen­kopf DK gelagert und durch einen Sperrbolzen 17 drehgesi­chert. Es weist eine Ringnut 18 auf, in die Gleitnocken 19 eingreifen, die an den freien Enden eines Hebelpaares 20 angeordnet sind, das auf einer Achse 21 sitzt, die im Ge­häuse 1 der Vorrichtung in Lagern 22 lagert. Die Achse 21 verläuft unterhalb des Walzgut-Einlaufrohres 9 quer zu des­sen Mittenachse. Mit der Achse 21 ist ein Stellhebel 23 fest verbunden, der an ein nicht dargestelltes Kolben-Zylinder-­Aggregat mit Hilfe der Längsverbindung 25 angelenkt ist.

[0030] Bei Betätigung des Kolben-Zylinder-Aggregates und die dabei herbeigeführte Schwenkbewegung des Stellhebels 23 schwenkt das Hebelpaar 20 im gleichen Sinne und um den gleichen Schwenkwinkel. Dabei wird das Walzgut-Einlaufrohr 9 in der einen oder anderen Richtung des Pfeils F im Düsenkopf DK über die in die Ringnut 18 eingreifenden Gleitnocken 19 verschoben und damit der zwischen dem Trichteransatz 8 und der konischen Spitze 9 des Walzgut-Einlaufrohres 9 gebilde­ter Austrittsquerschnitt des Düsenkopfes DK verändert.

[0031] Bei Anordnung mehrerer Düsenköpfe parallel nebeneinander können auf nicht dargestellte Weise auf der Achse 21 ent­sprechende Hebelpaare auf dieser Achse 21 nebeneinander angeordnet werden, deren gemeinsamer Schwenkwinkel dann über das Kolben-Zylinder-Aggregat durch den Stellhebel 23 be­stimmt wird.

Liste der Bezugszeichen

[0032] 

1 Gehäuse

2a Teilrohr

2b Teilrohr

3 Tragwinkel

4 Ablenkwinkel

5 Verteilrohr

6 Sammelwanne

7 Abfluß

8a Gewinde

8 Trichter-Ansatz

9 Walzgut-Einlaufrohr

9b Ende (des Walzgut-Einlaufrohres 9)

9a konische Spitze

10 Schneckenrad

11 Schneckenwelle

12 Trichter-Ansatz

13 Einlaufrohr

14a konisch verjüngter Rohrabschnitt

14 Rohransatz

14b Zylindrischer Austrittsrohrabschnitt

15

16 Längsnuten

17 Sperrbolzen

18 Ringnut

19 Gleitnocken

20 Hebelpaar

21 Achse

22 Lager

23 Stellhebel

24

25 Lenkverbindung

E Eingang / Eingangsseite

DK Düsekopf

FR Walzgutführungsrohr

A Ausgang / Ausgangsseite

ZA Zentrieransatz

ADK Abstreifdüsenkopf

ZL Wasserzuleitung

Ansprüche

1. Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen flüssigen Medien einerseits und ebenfalls flüssigen Medien oder festen Körpern andererseits,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein das flüssige Medium aufnehmender Behälter oder eine Leitungsführung für das strömende flüssige Medium bzw. der feste Körper allseitig von einem strömend ge­führten flüssigen Medium beaufschlagt werden, dem ständig ein vorgegebener Anteil eines gasförmigen Mediums zuge­mischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als flüssiges Medium Wasser und als zumischendes Medium Luft verwendet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druck des strömend geführten Mediums veränder-und festlegbar ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der feste Körper mit veränder- und festlegbarer Ge­schwindigkeit bewegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungsführung des flüssigen strömenden Mediums ein äußeres Zylinderrohr ist, das koaxial ein, in das strömend geführte Medium aufnehmendes inneres Zylinder­rohr umfaßt.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 zum temperaturkontrollierten Kühlen von Walzgut während und nach der Walzverformung in von Wasser durchströmten Walzgutführungsrohren denen das Wasser mit voreinstellbarem Zulaufdruck aus einer, das in einem Zuführrohr herangebrachte Walzgut umfassenden Ringdüse mit veränderbarem Austrittsquerschnitt zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe des Austrittsquerschnitts und/oder des Zulaufdrucks veränderbar, so bemessen wird, daß die Ring­düse (8, 9a) als Injektionsdüse wirksam werdend, Mischun­gen des aus dem Austrittsquerschnitt austretenden Wassers mit aus dem Zuführrohr angesaugter Luft mit entsprechend unterschiedlichen Anteilen an der Mischung erzeugt.

7. Arbeitsverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftanteile der Mischung zwischen 10 und 90 Vol.% betragen.

8. Arbeitsverfahren nach Anspruch 7, mit Führung des Walzdrahtes durch mehrere hintereinander angeordnete Drahtführungsrohre mit jeweils einstellbaren Ringdüsen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch das Mischungsverhältnis Wasser/Luft ein­stellbaren Wärmeübergangszahlen im Kühlrohr 1500 bis 35000 W/(m² · K) betragen.

9. Arbeitsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 mit Führung des Walzguts durch mehrere hintereinander angeordnete Walzgutführungsrohre, die jeweils Ringdüsen mit einstellbarem Austrittsquer­schnitt aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlung des Walzgutes in den einzelnen aufeinan­derfolgenden Führungsrohren (FR) mit festlegbaren unter­schiedlichen Einstellungen des jeweiligen Austrittsquer­schnitts der Ringdüsen (8, 9a) und/oder des Zulaufdruckes des Wassers bewirkt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüchen 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter dem Ausgang (A) des von dem Wasser-Luftgemisch durchströmten Walzgutführungsrohres (FR) ein in und außer Abdecklage bringbarer elastisch abgestützter, den Quer­schnitt des Ausgangs (A) teilweise abdeckender Ablank­deckel (4) angeordnet ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach den Ansprüchen 6 bis 9 und nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch
die Winkelposition des Ablenkdeckels (4) und die Umfangs­position des Walzgutes erfassende und meldende Sensoren, und eine diesen nachgeschaltete Steuereinheit, die den Schwenkwinkel des Ablenkdeckels (4) so einsteuert, daß dessen Außenkante einen festlegbaren Abstand über dem durchlaufenden Walzgut (D) einhält.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach den Ansprüchen 6 bis 9 und nach den Ansprüchen 10 und/oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgutführungsrohr (FR) in zwei Teilrohre (2a, 2b) aufgeteilt ist, deren jeweiliger Ausgang und Eingang sich koaxial stirnseitig mit Abstand einander gegenüber­liegen, wobei der Eingang des zweiten Teilrohres (2b) in bekannter Weise als Einlauftrichter und der Ausgang des ersten Teilrohres (2a) aus einem sich in Strömungsrich­tung konisch verjüngenden Rohrabschnitt (14a) besteht, der in einen zylindrischen Rohrabschnitt (14e) übergeht, und dabei beide Rohrabschnitte (14a, 14b) zur Rohrmitten­achse hin offene nutenförmige Längsausnehmungen (16) aufweisen, deren Gesamtquerschnitt so bemessen ist, daß der Durchgangsquerschnitt dieser beiden Rohrabschnitte (14a, 14b) etwa gleich dem Durchgangsquerschnitt des ersten Teilrohres (2a) ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach den Ansprüchen 6 bis 9 und nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12,
gekennzeichnet durch
einen fernsteuerbaren Stellantrieb (8a, 10, 11) für die Einstellung des Austrittsquerschnitts der Ringdüsen (8, 9a).

1. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach den Ansprüchen 6 bis 9 und einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, die aus einem ortsfesten, mit der Wasserzufuhr verbundenen Düsenkopf mit konischem Trich­teransatz und einem mit konisch angespitztem Anfang in diesen ragenden und axial verschiebbaren Walzgut-Einlauf­rohr besteht,
gekennzeichnet durch
an das außerhalb des Trichteransatzes (8) des Düsenkopfes (DK) befindliche Ende (9b) des Walzguteinlaufrohres (9) angelenkt, um eine mit Abstand quer zu dessen Mittenachse verlaufende Achse drehgelagerte, mit einem Stellantrieb verbundene Hebel (20).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebel (20) als Hebelpaar mit an ihren freien Ende angeordneten Gleitnocken (19) in einer am Ende des Walz­guteinlaufrohres (9) angeordnete Ringnut (18) eingreifen und mit ihren anderen Enden mit der ober- oder unterhalb des Walzgut-Einlaufrohres (9) gelagerten Achse (21) fest verbunden sind, die an einem freien Ende einen an ein Kolben-Zylinder-Aggregat angelenkten Stellhebel (23) trägt.

16. Vorrichtung nach den Ansporüchen 14 und/oder 15,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von parallel nebeneinander angeordneten Düsenköpfen (DK), deren Walzgut-Einlaufrohre (9) über um eine gemeinsame Achse (21) drehgelagerte Hebel (20) mit dem Stellantrieb verbunden sind.

Zeichnung