DE10107566A1

DE10107566A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen auf einem Transportband durch Anblasen mit Kühlluft

Info

Publication number: DE10107566A1
Application number: DE2001107566
Authority: DE
Inventors: Ruediger Grimmel; Wolfgang Berg; Uwe Plociennik; Karl Keller
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-02-17
Filing date: 2001-02-17
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2021-02-18
Also published as: DE10107566B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen aus der Walzhitze durch Anblasen mittels einer Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühlbett. Zur Kompensation einer an dessen Randbereich dichteren Packung der Drahtwindungen wird nach Maßgabe zunehmender Packungsdichte eine vergleichsweise energiereichere Luftströmung (12) verwendet. Zur Optimierung der Drahtkühlung wird vorgeschlagen, dass zur energetischen Modulation der Kühlluftströmung bzw. deren Strömungsprofils (12) über die Breite der Kühlluftkanäle (2) des Kühlbetts (1) in diese je ein Verdrängerelement (3) eingeschoben wird, dessen Position im Kühlkanal (2) eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Kühlen sich über lappender Drahtwindungen aus der Walzhitze durch Anblasen mittels einer Kühl luftströmung beim Transport über ein Kühlbett, wobei zur Kompensation einer an dessen Rand dichteren Packung der Drahtwindungen nach Maßgabe zunehmen der Packungsdichte eine vergleichsweise energiereichere Luftströmung verwendet wird.

Bei der Kühlung von Drahtwindungen aus der Walzhitze auf einem Kühlbett mittels einer intensiven Luftströmung liegen die Drahtwindungen am Rand enger zusam men als in der Mitte. Dies führt zwangsläufig zu einer ungleichmäßigen Abkühlung des Drahtes und somit zu Festigkeitsschwankungen innerhalb einer Drahtwin dung.

Zur Reduzierung solcher Festigkeitsschwankungen sind spezielle Luftleitsysteme bekannt, mit denen die Luftströmung bevorzugt den Randbereichen des Win dungskühltransportes zugeleitet wird, um die Abkühlung und somit die Festigkeit des Drahtes zu vergleichmäßigen.

Das Dokument EP 0 110 652 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Walzen und zum Vergüten von Stahldraht beim Transport der sich überlappenden Drahtringe auf einem Förderer.

Zur kontrollierten Kühlung wird der Draht mit Walztemperatur auf den Förderer in Form ausgebreiteter Ringe aufgelegt und längs einer Kühlstrecke mittels energie reicher Blasluft, die aus unmittelbar neben den Drahtwindungen quer zur Trans portrichtung angeordneten Luftschlitzen auf die Ringe aufgeblasen wird, gekühlt.

Die Vorrichtung umfaßt einen Rollgang mit in Abständen angeordneten angetrie benen Förderrollen zum Transport der Drahtringe entlang der Kühlstrecke. Hitze resistente Elemente sind unter Ausbildung von Schlitzdüsen unter den Förderele menten mit querliegenden Verbindungskanälen angeordnet. Um die Luftmenge durch die einzelnen Schlitzdüsen einzustellen befinden sich Kühlluft- Austrittsstellen dicht neben den Rollen des Rollganges und sind in solcher Weise angeordnet, dass sie Kühlluft unmittelbar gegen den Draht blasen.

Das Dokument EP 0 060 227 beschreibt ein Kühlsystem mit Blasluft für Coils von Metalldraht aus der Walzhitze auf einem Kühlrollgang. Ein zusätzlicher Strom von Kühlluft wird gegen die Zonen der größten Materialhäufung an den Rändern des Rollgangs geleitet, wobei der Hauptstrom an Kühlluft hinsichtlich Stärke und Ori entierung gegen bestimmte Kühlzonen regulierbar ist. Mindestens eine Zufuhrlei tung mit einer Vielzahl von Blasdüsen ist an den Längsseiten des Rollgangs in Verbindung mit Mitteln zum Erzeugen von Druckluft angeordnet und es sind Befe stigungsmittel für die Leitungen vorgesehen, wobei diese die Ausrichtung des Luftstroms gegen die bevorzugten Kühlzonen der Drahtwindungen ermöglichen.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen aus der Walzhitze durch Anblasen mittels einer Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühlbett zu verbessern, um mit einfachen Mitteln den Luftstrom derartig zu beeinflussen, dass dadurch die Abkühlung der Drahtwindun gen in der Randzone mit vergleichsweise dichterer Packung der Windungen inten siviert wird und insbesondere durch eine stufenlose Einstellung der Kühlungsin tensität die Festigkeitsschwankungen des gewalzten Draht kompensiert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zur energetischen Modulation der Kühlluftströmung bzw. deren Strömungsprofils über die Breite der Kühlluftkanäle des Kühlbettes in diese je ein Verdrängerelement eingeschoben wird, dessen Position im Kühlluftkanal eingestellt wird. Durch diese Maßnahme bildet jeder Verdränger mit der ihm zugeordneten Düse einen veränderlichen Spalt. Dieser Spalt kann durch Heben und Senken des Verdrängerelements so variiert werden, dass die Spaltöffnung am Rand größer ist als in der Mitte. Damit wird in einfacher Weise erreicht, dass die Luftströmung und somit die Abkühlung in der Randzone der Drahtwindungen größer ist als in der Mitte der Drahtwindun gen auf der Kühlstrecke.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass die Strömungsin tensität zu den Randzonen hin mit der Position des Verdrängerelementes stufen los und somit entsprechend der Windungsdichte des Drahtes auf dem Windungs kühltransport zwischen minimalem und maximalem Luftstrom eingestellt werden kann. Hierdurch können Festigkeitsschwankungen im Draht ausgeglichen werden.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass jedes Verdrängerelement nach Maßgabe seiner Position im Düsenspalt eines Kühlluftkanals, beginnend im mittle ren Bereich, den Strömungswiderstand durch Verengung der mittleren Austritts querschnitte des Düsenspaltes erhöht und diesen gegen die Randbereiche ernied rigt.

Eine Vorrichtung zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen aus der Walz hitze durch Anblasen mittels einer Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühl bett, umfassend wenigstens ein Luftgebläse mit angeschlossenen Kühlluftkanälen und endständigen Düsenspalten unterhalb der Transportebene der Drahtwindun gen wird in der Weise ausgebildet, dass jedem Düsenspalt ein Verdrängerelement zugeordnet und dieses mit einer Stelleinrichtung verbunden ist.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung sind ent sprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt einen Kühlluft-Blaskanal mit zugeordneten Verdrängerelementen,

Fig. 2 in Ansicht entlang der Transportrichtung der Drahtwindungen einen dazu querverlaufenden Strömungskanal mit einge schobenem Verdrängerelement in gehobener bzw. abge senkter Position mit gleichzeitiger Darstellung eines Strö mungsprofils;

Fig. 3 in Ansicht entlang der Transportrichtung der Drahtwindungen ein Luftgebläse mit aufgesetztem Druckluftkanal und einem darüber liegenden Rollgang zum Transport von Drahtwin dungen, mit darunter angeordneten Luftaustrittsorganen und einem darin befindlichen Verdrängerelement.

Aus Fig. 1 ist das Verfahren zum Kühlen sich größtenteils überlappender Draht windungen 15 aus der Walzhitze durch Anblasen mittels einer energiereichen Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühlbett 1 ersichtlich. Zur Kompensati on einer gegen die Randbereiche des Kühlbettes vergleichsweise dichteren Pac kung der Drahtwindungen wird nach Maßgabe der zunehmende Packungsdichte eine vergleichsweise energiereichere Strömung 12 verwendet. Zur energetischen Modulation der Kühlluftströmung bzw. des Strömungsprofils 12 über die Breite der Kühlluftkanäle 2 des Kühlbettes 1 wird in diese je ein Verdrängerelement 3 in ein stellbarer Position eingeschoben, wie dies Fig. 3 zeigt. In Fig. 3 ist die Trans portebene der Drahtwindungen mit der strichpunktierten Linie x-x bezeichnet, de ren Transportrichtung gemäß dem darüber liegenden Pfeil quer zur Richtung der Düsenspalte 4 verläuft. In diese ist von unten her je ein Verdrängerelement 3 mit der Stelleinrichtung 7 in veränderbarer Höhenlage einschiebbar. Die obere Hö henlage ist mit dünnen gestrichelten Linien angedeutet, während die untere Posi tion mit ausgezogenen Linien dargestellt ist.

Das Verdrängerelement 3 ist, wie dies aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, mit einer Krümmung ausgebildet. Infolgedessen kann der Düsenspalt 4 durch Heben und Senken so variiert werden, dass in abgesenkter Position, entsprechend der gestrichelten dick ausgezogenen Linie in Fig. 2, die Spaltöffnung am Rand be deutend größer ist als in der Mitte. Daraus ergibt sich, dass die Luftströmung in der Randzone und die durch sie verursachte Abkühlung der dort dichter gepackten Drahtwindungen bedeutend größer ist als in der Mitte. Natürlich kann das Ver drängerelement auch weiter nach unten bewegt werden, so dass über die ganze Breite gleiche Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden, wie es für größere Drahtdurchmesser bspw. d < 12 mm erforderlich ist.

Die Fig. 2 und 3 lassen auch erkennen, dass mit der Stelleinrichtung 7 die Verdrängerelemente stufenlos gehoben oder gesenkt werden können, so dass entsprechend der Windungsdichte des Drahtes auf dem Windungskühlbett in den Randbereichen ein erheblich energiereicherer Luftstrom eingestellt werden kann, wie dies das Strömungsprofil 12 in der Fig. 2 zeigt. Dieses Strömungsprofil 12 entspricht der mit der stark gestrichelten Linie angedeuteten unteren Position des Verdrängers 3 innerhalb des Düsenspaltes 4.

Die Vorrichtung zum Kühlen der sich größtenteils überlappenden Drahtwindungen aus der Walzhitze beim Transport über das Kühlbett 1 umfasst wenigstens das Luftgebläse 6 mit angeschlossenen Kühlluftkanälen 2 und endständigen Düsen spalten 4. Jedem Düsenspalt 4 ist das Verdrängerelement 3 zugeordnet und die ses ist mit der Stelleinrichtung 7 verbunden.

Jeder Kühlluftkanal 2 unterhalb der Transportebene x-x der Drahtwindungen 15 ist an ein Luftaustrittsorgan 8 in Form eines quer zur Transportrichtung verlaufenden Düsenspaltes 4 angeschlossen. Dem Düsenspalt ist das mehr oder weniger tief einschiebbare und dabei den Strömungsquerschnitt verengende Verdrängerele ment 3 zugeordnet, welches mit der Stellvorrichtung 7 verbunden ist. Die Düsen spalte 4 sind nebeneinander angeordnet und die Verdrängerelemente 3 sind mit vergleichsweise geringem mechanischen Spiel in denselben führbar. Dies ist am besten aus der Fig. 3 erkennbar, die in der Zusammenschau mit Fig. 2 zeigt, dass in abgesenkter Position die Randbereiche der Düsenspalte 4 bei der koni schen Verbreiterung 11 der Kanalwände 13 des Kühlluftkanals 2 vergleichsweise größere Strömungsquerschnitte freilassen, wogegen diese in der gehobenen Po sition der Verdrängerelemente 3 (gestrichelt gezeichnet) bis auf relativ geringe Spalte abgedeckt sind. Damit kann die Luftströmung und damit die Abkühlung der Drahtwindungen in der Randzone stufenlos entsprechend der Position der Ver drängerelemente 3 eingestellt und damit der Windungsdichte der Drähte angepaßt werden.

Erfindungswesentlich ist weiterhin vorgesehen, dass das Verdrängerelement 3 am äußeren Ende mit einer Steuerkante 9 ausgebildet ist, die, ausgehend von ihrem mittleren Bereich 5, gegen die Randbereiche mit einer in der Höhe abfallenden Kontur 10 verläuft.

Dabei kann in zweckmäßiger Anpassung an die sich ändernde Packungsdichte der Drahtwindungen von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass die Kontur 10 einer gekrümmten Linie, wie Abschnitt eines Kreises, einer Ellipse oder Ellip toide bzw. Parabel bzw. einer beliebigen Krümmung folgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kontur 10 einer dachförmigen Linie von der Mitte 5 zu beiden Seiten abfallend folgend ausgebildet ist.

Mit Hilfe des mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführten Kühlverfah rens für den Walzdraht ist es gelungen, die bislang beobachteten Festigkeits schwankungen im Draht infolge schlecht geregelter Kühlung signifikant zu vermin dern.

Liste der Bezugszeichen

1

Kühlbett

2

Kühlluftkanal

3

Verdrängerelement

4

Düsenspalt

5

mittlerer Bereich

6

Luftgebläse

7

Stelleinrichtung

8

Luftaustrittsorgan

9

Steuerkante

10

Kontur

11

konische Verjüngung

12

Strömungsprofil

13

Kanalwand

14

Rollgang

15

Drahtlage

Claims

1. Verfahren zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen aus der Walz hitze durch Anblasen mittels einer Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühlbett (1), wobei zur Kompensation einer an dessen Randbereich dichteren Packung der Drahtwindungen nach Maßgabe zunehmender Pac kungsdichte eine vergleichsweise energiereichere Luftströmung (12) ver wendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur energetischen Modulation der Kühlluftströmung bzw. deren Strö mungsprofils (12) über die Breite der Kühlluftkanäle (2) des Kühlbetts (1) in diese ein Verdrängerelement (3) eingeschoben wird, dessen Position im Kühlkanal (2) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verdrängerelement (3), nach Maßgabe seiner Position im Dü senspalt (4) eines Kühlluftkanals (2), beginnend im mittleren Bereich (5), den Strömungswiderstand durch Verengung der mittleren Austrittsquer schnitte des Düsenspaltes erhöht und diesen gegen die Randbereiche er niedrigt.

3. Vorrichtung zum Kühlen sich überlappender Drahtwindungen aus der Walzhitze durch Anblasen mittels einer Kühlluftströmung beim Transport über ein Kühlbett (1), umfassend wenigstens ein Luftgebläse (6) mit ange schlossenen Kühlluftkanälen (2) und endständigen Düsenspalten (4) unter halb der Transportebene (x-x) der Drahtwindungen (15), dadurch gekennzeichnet, dass jedem Düsenspalt (4) ein Verdrängerelement (3) zugeordnet und die ses mit einer Stelleinrichtung (7) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kühlluftkanal (2) unterhalb der Transportebene (x-x) der Draht windungen (15) an ein Luftaustrittsorgan (8) in Form eines quer zur Trans portrichtung verlaufenden Düsenspaltes (4) angeschlossen ist, und diesem ein mehr oder weniger tief einschiebbares und dabei den Strömungsquer schnitt verengendes Verdrängerelement (3) zugeordnet und mit der Stell vorrichtung (7) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenspalte (4) nebeneinander angeordnet und die Verdränger elemente (3) mit vergleichsweise geringem mechanischem Spiel in densel ben führbar sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftaustrittsorgan (8) im Schnitt einer Mittelebene (y-y) entlang der Ausblasrichtung den Kühlluftkanal (2) mit einer endständig konischen Verjüngung (11) ausbildet, die in den verengten Düsenspalt (4) übergeht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerelement (3) am äußeren Ende mit einer Steuerkante (9) ausgebildet ist, die, ausgehend von ihrem mittleren Bereich (5), gegen die Randbereiche zu mit einer in der Höhe abfallenden Kontur (10) verläuft.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (10) einer gekrümmten Linie wie Abschnitt eines Kreises, einer Ellipse bzw. Elliptoide oder Parabel bzw. einer beliebigen Krümmung folgt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (10) einer dachförmigen Linie, von der Mitte (5) zu den Seiten abfallend, folgt.