Vorrichtung zum Kühlen von Profilen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betriff eine Vorrichtung zum Kühlen von Profilen nach und/oder während des Walzens in Feinstahl- und Drahtstraßen, wobei den verschiedenen Bereichen des Profils unterschiedliche Flüssigkeitsmengen zugeführt werden. Die bisherigen bekannten technischen Lösungen zur Kühlung von stabförmigem Walzgut während und nach dem Walzen betreffen im wesentlichen die Kühlung von symmetrischen runden Walzgutquerschnitten, in der Regel mit Wasser bzw. Wasser/Luft-Gemisch in Kühlrohren verschiedenster Ausführungsform, sowohl im Gleich- wie im Gegenstrom. Die Kühlintensität wird hauptsächlich über die Höhe des durchgesetzten Kühlmittelvolumenstromes eingestellt. Befindet sich der zu kühlende Rundquerschnitt im Kühlrohr, strömt das Kühlmittel durch den verbleibenden Zwischenraum zwischen Kühlrohrinnenwand und Walzgutoberfläche. Oftmals wird die über den Umfang des Walzgutquerschnittes relativ gleichmäßige Kühlintensität noch durch den Einsatz von Turbulenzeinsätzen erhöht in denen die Strömung des Kühlmittels turbulent wird und Dampffilme auf der Walzgutoberfläche zerstört werden.

[0002] Derartige Kühlrohre sind jedoch nicht für die Kühlung von Walzprofilquerschnitten geeignet, die von der Form des Runds abweichen, z. B. werden bei Quadratquerschnitten/Sechskantquerschnitten oder Ovalen die Ecken bzw. die Ovalspitzen schneller auskühlen als der übrige Teil des Walzgutquerschnittes. Dasselbe trifft auch auf in Feinstahlstraßen gewalzte Querschnittformen wie Winkel, U-Profile sowie unregelmäßige Walzprofile und ihre Zwischenquerschnitte zu, bei denen dünnere Querschnittsbereiche schneller abkühlen als dickere. Neben der Gefahr der Kantenrissigkeit führt die ungleichmäßige Abkühlung auch zu ungleichmäßiger Gefügeausbildung und damit zur ungleichmäßigen Ausbildung der mechanischen Eigenschaften des Walzgutes über den Querschnitt, so z. B. beim thermomechanischen Walzen oder Nutzung der Zwischenkühlung. Gleichzeitig tritt die Gefahr des Verzuges der Walzprofile durch Eigenspannungen auf. Aus den zuvor genannten Gründen werden diese Kühlrohre deshalb auch ausschließlich zur Kühlung von Rundquerschnitten eingesetzt.

[0003] Für das selektive Kühlen von Walzprofilen mit dem Ziel des Temperaturausgleiches zwischen einzelnen Profilquerschnittsbereichen und dem Effekt des thermischen Richtens nach dem Fertigstich sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt geworden. So ist in dem DD-A 266 750 eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Innenkontur eines durch Ober- und Unterteil gebildeten Raumes durch auswechselbare Teile der jeweiligen Walzprofilform angepaßt wird. Separate Wasser- bzw. Luftanschlüsse versorgen jeweils Ober- und Unterseite. Nachteilig ist die Notwendigkeit des Wechsels der Teile beim Ändern der Walzprofil-Querschnittstorm im Rahmen eines Programmwechsels.

[0004] Eine gattungsgemäße, nach der DE 12 74 151 bekannte Vorrichtung besitzt Ausnehmungen in einer Tragplatte mit Austrittsöffnungen und Brausenkörpern, die auf das zu kühlende Walzprofil gerichtet sind. Auch hier ist der notwendige Wechsel und die Anordnung der Brausenkörper je nach Walzprofil-Querschnittsform nachteilig. Beide genannten Vorrichtungen haben darüber hinaus den gemeinsamen Nachteil, daß das Walzgut nicht exakt in seiner Bewegung während der Kühlung geführt ist. Besondere Führungseinrichtungen sind deshalb erforderlich.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserkühlvorrichtung zu schaffen, die ein selektives Kühlen von Walzprofilen unterschiedlicher Querschnittsform sowohl während des Walzens in den Stichpausen zwischen den Gerüsten, als auch nach dem Fertigstich ermöglicht.

[0006] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst. In einem in Walzrichtung ausgerichteten, beispielsweise etwa 1 m langem Rohr werden drei-, vier, sechs- oder mehrkantige Profilkörper eingebracht, die ihrerseits Ausnehmungen besitzen, die in ihrem Querschnitt der Form und der Größe des zu kühlenden Walzprofils so angepaßt sind, so daß sich ein Führungskanal für das Walzprofil ergibt. Die Profilkörper werden auf der Rohrinnenseite arretiert und ausgerichtet und an beiden Rohrenden fixiert. Die erfindungsgemäß in die Profilkörper eingebrachten Bohrungen sind dabei so ausgerichtet, daß die rißempfindlichen Kanten des zu kühlenden Walzprofiles geschont werden. Die Bohrungen leiten das Kühlwasser auf diejenigen Querschnittsflächen des zu kühlenden Walzgutes, die den größten Anteil am Gesamtquerschnitt und damit den größten Wärmeinhalt besitzen.

[0007] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der prismenförmige Profilkörper koaxial zu dem Rohr abschnittweise an seinem Außenumfang hinterdreht sein wobei die Bohrungen mit den so gebildeten Erweiterungen der äußeren Strömungskanäle in Verbindung stehen.

[0008] Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß das mittig der Rohrlänge in das Rohr eingeleitete Kühlwasser über die äußeren Strömungskanäle verteilt durch die Bohrungen in den inneren Strömungskanal führbar ist und durch diesen in und entgegen der Durchlaufrichtung des Walzprofiles aus der Kühlvorrichtung herausleitbar ist, so wird das zu kühlende Walzprofil allseitig vom Kühlwasser benetzt, wobei stets die Kanten geschont und die Querschnittsanteile mit größtem Wärmeinhalt besonders gekühlt werden.

[0009] Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der gezielten Kühlung der Walzprofile bei gleichzeitiger Führung sowie darin, daß das Rohr zur Aufnahme von unterschiedliche Ausnehmungen aufweisenden prismenförmigen Profilkörpern gestaltet ist, wobei die Ausnehmungen den zu kühlenden und zu führenden Walzprofilen entsprechend geformt sind. Das bedeutet, daß in einfacher und unkomplizierter Weise ein und dasselbe Rohr Profilkörper mit verschiedenen Formen und Größen von Ausnehmungen aufnehmen kann, so daß das Basisrohr für die Kühlung unterschiedlicher Walzprofilformen und größen dienen kann. Beim Wechsel der Walzprofilform bzw. der Größe wird jeweils nur der prismenförmige Profilkörper ausgewechselt, der außen dem Innendurchmesser des Rohres entsprechend gestaltet und im Inneren der Profilquerschnittsform entsprechend ähnlich geformt ist. Dadurch läßt sich der Programmwechsel schnell und mit geringem Aufwand durchführen.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung,

Fig. 2 bis 4

einen Querschnitt durch die Kühlvorrichtung gemäß Figur 1 mit unterschiedlichen prismenförmigen Profilkörpern.

[0011] In Figur 1 ist mit 1 das Rohr bezeichnet, das auf einer Länge von ca. 1 m in seinem Inneren einen prismenförmigen Profilkörper aufnimmt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren kurzen zusammengefügten Profilkörpern besteht. Der prismenförmige Profilkörper 3 enthält eine Vielzahl bei 8 angedeuteter Bohrungen, deren Verlauf später beschrieben wird. Bei 2 wird über das Leitungssystem Kühlwasser etwa mittig der Länge des Rohres 1 in dieses eingeleitet, und zwar in den Bereich zwischen Rohrinnenwand und prismenförmigem Profilkörper 3. Dort bilden sich zwischen der Innenwand des Rohres und dem Profilkörper längs des Rohres verlaufende äußere Strömungskanäle 5, durch die das Kühlwasser sich verteilt. Durch die Bohrungen 8 im prismenförmigen Profilkörper, die quer zur Durchlaufrichtung des zu kühlenden Walzprofiles in den Profilkörper eingebracht sind, gelangt das Kühlwasser in das Innere des prismenförmigen Profilkörpers, dessen Ausnehmung in den Figuren 2 bis 4 erkennbar ist. Die Ausnehmungen im Profilkörper entsprechen in ihrem Querschnitt dem Querschnitt des zu kühlenden Walzprofiles, der mit 7 bezeichnet ist. Beide Querschnitte sind ähnlich, wobei der allseits um das zu kühlende Walzprofil verbleibende Zwischenraum einen inneren Strömungskanal 6 für das Kühlwasser bildet, welches über die Bohrungen 8 in diesen inneren Stromungskanal gelangt. Die Bohrungen 8 sind, wie in allen Figuren 2 bis 4 erkennbar, so auf das Walzprofil ausgerichtet, daß die empfindlichen Kantenbereiche des Walzprofiles nicht unmittelbar vom Kühlwasser benetzt werden. Vielmehr richten sich die Bohrungen auf diejenigen Querschnittsbereiche der Walzprofile 7, die den höchsten Wärmeinhalt besitzen und deshalb intensiv gekühlt werden müssen.

[0012] Dadurch, daß die Ausnehmungen im prismenförmigen Profilkörper dem zu kühlenden Walzprofilquerschnitt ähnlich sind, dienen sie gleichzeitig zur Führung des Walzprofiles, so daß dies stets definiert die Ausnehmung des Profilkörpers durchläuft und daher auch definiert bezogen auf die Kanten gekühlt werden kann.

[0013] Wie bei 4 angedeutet, ist der prismenförmige Profilkörper im Inneren des Rohres verdrehfest fixiert, wobei erkennbar die äußeren Führungskanäle zwischen der Rohrinnenwand und zwischen den an dieser anliegenden Kanten des prismenförmigen Profilkörpers gebildet werden. Die Profilkörper sind leicht auswechselbar in das Rohr 1 eingesteckt und können bei einem Walzprofilwechsel in kürzester Zeit gegeneinander ausgetauscht werden. Dazu kann das eigentlich in Walzlinie befindliche Kühlrohr auf einem Aufsatz oder auch auf einem Verschiebewagen mittels Klemmvorrichtung oder dergleichen befestigt sein, so daß bei Wechsel des Profilquerschnittes ein mit den notwendigen prismenförmigen Profilkörpern vormontiertes Kühlrohr ausgetauscht wird. Auch ist eine Montage mehrerer Kühlrohre mit unterschiedlichen prismenförmigen Profilkörpern auf einem Verschiebewagen parallel zueinander möglich. Der Wechsel der Kühlrohre erfolg dann je nach der notwendigen Profilquerschnittsform durch Verschieben des Wagens quer zur Walzlinie.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Kühlen von Walzprofilen nach und/oder während des Walzens in Feinstahl- und Drahtstraßen, wobei den verschiedenen Bereichen des Walzprofils unterschiedliche Flüssigkeitsmengen zuführbar sind,
gekennzeichnet durch
ein in Walzrichtung ausgerichtetes zylindrisches Rohr (1), in welches ein im Querschnitt prismenförmig gestalteter Profilkörper (3) derartig eingeschoben befestigt ist, daß die Kanten des mittels Führung (4) axial verdrehfest fixierten Profilkörpers (3) an der Innenwand des Rohres (1) anliegen und die Bereiche zwischen benachbarten Kanten des Profilkörpers (3) und der Innenwand des Rohres (1) in Walzrichtung verlaufende äußere Strömungskanäle (5) für das vorzugsweise mittig der Rohrlänge in das Rohr (1) eingeleitete Kühlwasser bilden, wobei der Profilkörper (3) seinerseits eine der Durchlaufrichtung des zu kühlenden Profils (7) folgende und dieses führende durchgehende Ausnehmung aufweist, deren Innenquerschnitt an jeder Stelle des Profilkörpers (3) dem Querschnitt des zu kühlenden Profiles ähnlich ist und zwischen dem Innenquerschnitt des Profilkörpers (3) und den allseitigen Außenflächen des zu kühlenden Profils (7) ein innerer Strömungskanal (6) gebildet wird, der mit den äußeren Strömungskanalen (5) über quer zur Erstreckungsrichtung des Profilkörpers verlaufende Bohrungen (8) verbunden ist, wobei die Bohrungen (8) über die Länge des Profilkörpers (3) und dessen Umfang derartig verteilt angeordnet sind, daß ihre inneren Auslassöffnungen auf diejenigen Querschnittsflächen des zu kühlenden Profiles (7) gerichtet sind, die den größten Wärmeinhalt besitzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der prismenförmige Profilkörper (3) koaxial zu dem Rohr (1) abschnittweise an seinem Außenumfang hinterdreht ist und die Bohrungen (8) mit den so gebildeten Erweiterungen der äußeren Strömungskanäle (5) in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mittig der Rohrlänge in das Rohr (1) eingeleitete Kühlwasser über die äußeren Strömungskanäle (5) verteilt durch die Bohrungen (8) in den inneren Strömungskanal (6) führbar und durch diesen in und entgegen der Durchlaufrichtung des Profils (7) aus der Kühlvorrichtung herausleitbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (1) zur Aufnahme von unterschiedliche Ausnehmungen aufweisenden prismenförmigen Profilkörpern (3) gestaltet ist, wobei die Ausnehmungen den zu kühlenden und zu führenden Profilen (7) entsprechend geformt sind.

Claims

1. Device for cooling rolled sections after and/or during rolling in small section and wire mills, wherein different liquid quantities can be supplied to the different regions of the rolled section, characterised by a cylindrical tube (1) which extends in the rolling direction and in which a sectional body (3), which has a prismatic cross-section, is secured following insertion such that the edges of the sectional body (3), which is fixed against rotation in the axial direction by means of a guide (4), bear against the inner wall of the tube (1) and the regions between adjacent edges of the sectional body (3) and the inner wall of the tube (1) form outer flow channels (5) extending in the rolling direction for the cooling water, which is preferably introduced into the tube (1) centrally with respect to its length, the sectional body (3) comprising a continuous recess which follows the direction of passage of the section (7) to be cooled, guides the latter and the inner cross section of which is similar to the cross section of the section to be cooled at each point of the sectional body (3), and an inner flow channel (6) being formed between the inner cross section of the sectional body (3) and the all-round outer faces of the section (7) to be cooled, which channel communicates with the outer flow channels (5) via bores (8) which extend transversely to the direction in which the sectional body extends and which are distributed over the length of the sectional body (3) and the latter's circumference such that their inner outlet openings are directed at those cross-sectional areas of the section (7) to be cooled which have the greatest heat content.

2. Device according to claim 1, characterised in that the prismatic sectional body (3) is relieved in sections at its outer circumference coaxially with the tube (1), and the bores (8) communicate with the widened portions of the outer flow channels (5) which are thus formed.

3. Device according to claims 1 and 2, characterised in that the cooling water which is introduced centrally with respect to the tube length, being distributed via the outer flow channels (5), can be guided through the bores (8) into the inner flow channel (6) and conveyed through the latter out of the cooling device in and against the direction of passage of the section (7).

4. Device according to claims 1 to 3, characterised in that the tube (1) is formed to accommodate prismatic sectional bodies (3) having different recesses, which recesses are shaped in accordance with the sections (7) to be cooled and guided.

Revendications

1. Dispositif pour refroidir des profilés avant et/ou pendant le laminage dans des laminoirs à fines tôles et des laminoirs à fils, des quantités de liquide différentes pouvant être amenées aux différentes zones du profilé,
caractérisé par un tube cylindrique (1) orienté dans la direction de laminage, dans lequel il est fixé, en l'introduisant, un corps de profilage (3) conformé en coupe transversale sous forme prismatique, de sorte que les bords du corps de profilage (3) fixé de façon axialement résistant en torsion par un guide (4) s'appuient sur la paroi interne du tube (1) et les zones entre des bords voisins du corps de profilage (3) et la paroi interne du tube (1) forment des canaux d'écoulement externes (5), s'étendant dans la direction de laminage, pour l'eau de refroidissement introduite de préférence au milieu de la longueur du tube dans le tube (1), le corps de profilage (3) présentant, de son côté, un évidement continu, suivant la direction de passage du profilé à refroidir (7) et guidant celui-ci, dont la section transversale interne, en chaque point du corps de profilage (3), est analogue à la section transversale du profilé à refroidir et, entre la section transversale interne du corps de profilage (3) et les surfaces externes de tous les côtés du profilé (7) à refroidir, il est formé un canal d'écoulement interne (6) qui est relié aux canaux d'écoulement externes (5) par des perçages (8) s'étendant transversalement à la direction d'extension du corps de profilage, les perçages (8) étant agencés de façon répartie sur la longueur du corps de profilage (3) et sa périphérie de sorte que leurs ouvertures de sortie internes sont orientées sur les surfaces de section transversale du profilé (7) à refroidir qui possèdent la plus grande capacité calorifique.

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le corps de profilage prismatique (3) présente, coaxialement au tube (1), par tronçon, une dépouille à sa périphérie externe, et les perçages (8) sont en liaison avec les élargissements ainsi formés des canaux d'écoulement externes (5).

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que l'eau de refroidissement introduite au milieu de la longueur du tube dans le tube (1) peut être guidée, par l'intermédiaire des canaux d'écoulement externes (5), de façon répartie, à travers les perçages (8) dans le canal d'écoulement interne (6) et évacuée à travers celui-ci, dans la direction de passage du profilé (7) et à l'encontre de celle-ci, en dehors du dispositif de refroidissement.

4. Dispositif selon les revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le tube (1) est conformé pour recevoir des corps de profilage prismatiques (3) présentant des évidements différents, les évidements étant formés de façon correspondant aux profilés (7) à refroidir et à guider.

Zeichnung