DE2951818A1 - METHOD FOR CONTINUOUS COOLING TREATMENT OF METAL WORKPIECES, IN PARTICULAR SHEETS - Google Patents
METHOD FOR CONTINUOUS COOLING TREATMENT OF METAL WORKPIECES, IN PARTICULAR SHEETSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen bei der kontinuierlichen Behandlung von Metallen, insbesondere metallischen Werkstücken oder bearbeiteten Bändern, vorzugsweise Blechen.The invention relates to a method and a device for Cooling in the continuous treatment of metals, in particular metallic workpieces or processed strips, is preferred Sheet metal.
Bei vielen Behandlungsverfahren für Metalle verwendet man nach geeigneter Aufheizung eine Kühlung, deren Geschwindigkeit für die endgültige metallurgische Struktur des Produktes bestimmend ist. Diese Kühlung muß in Abhängigkeit von den Abmessungen der Werkstücke oder der behandelten Bänder regelbar sein ebenso wie von dem Produktionszeitplan der Anlage, um einen konstanten Kühlgradienten zu erhalten.In many treatment methods for metals one uses after suitable one Heating a cooling, the speed of which is decisive for the final metallurgical structure of the product. These Cooling must be controllable as a function of the dimensions of the workpieces or the strips being treated, as well as the production schedule of the system in order to obtain a constant cooling gradient.
Zur Erfüllung dieser Forderungen sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Von ihnen sind zu nennen das Beblasen mit Luft, das Aufblasen einer Suspension von zerstäubter Flüssigkeit in Luft, das Ansaugen durch einen Flüssigkeitsstrahl usw.Various methods are already in place to meet these requirements known. These include blowing with air, blowing a suspension of atomized liquid in air, and suction by a jet of liquid, etc.
Jedes der bekannten Verfahren ist mit Nachteilen behaftet.Each of the known methods has disadvantages.
Das Beblasen mit Luft allein, selbst in großen Mengen eignet sich nicht zur Sicherstellung eines hohen Austauschkoeffizienten;Blowing with air alone, even in large quantities, is not suitable to ensure a high exchange coefficient;
die Verfahren, bei denen man eine Suspension zerstäubter Flüssigkeit in Luft aufbläst, sind zwar im Hinblick auf den realisierbaren thermischen Austausch anpassungsfähig und wirksam, erfordern jedoch im allgemeinen erhebliche Gasdrucke und sind deshalb nicht wirtschaftlich.the process of making a suspension of atomized liquid inflates in air, although realizable in terms of thermal Exchange adaptable and effective, but generally requires considerable gas pressures and are therefore not economical.
Die Systeme, bei denen mit Absaugen von Flüssigkeitsstrahlen gearbeitet wird, sind sehr wirksam hinsichtlich des Kühleffektes, arbeiten jedoch nicht in einem großen Austauschkoeffizientenhareich.The systems that work with suction of liquid jets are very effective in terms of the cooling effect, but do not work in a large range of exchange coefficients.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung sollen die gewünschten Kühlcharakteristiken sichergestellt werden, d. h. erhöhte Austauschkoeffizienten in einem bedeutenden Wirkungsbereich dieser Koeffizienten.In the method according to the invention, the desired cooling characteristics should be achieved be ensured, d. H. increased exchange coefficients in one significant scope of these coefficients.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst dadurch, daß man einen konischen Flüssigkeitsstrahl an sorgfältig gewählter Stelle in einen unter niedrigemAccording to the invention, this object is achieved in that one has a conical Liquid jet at a carefully chosen point into a lower one
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Druck stehenden, mit großer Geschwindigkeit auf das zu kühlende Werkstück gerichteten Gasstrahl derart einspritzt, daß die Flüssigkeitsteilchen im gesamten Volumen des Gasstrahles verteilt werden und in ihm einen Nebel bilden, der auf das zu kühlende Werkstück gerichtet wird.Pressurized gas jet directed at high speed onto the workpiece to be cooled is injected in such a way that the liquid particles are distributed in the entire volume of the gas jet and form a mist in it, which hits the workpiece to be cooled is judged.
In Weiterbildung der Erfindung liegt der Druck des Gases, wofür insbesondere Luft verwendet wird, unterhalb von 0,15bar, was den Vorteil mit sich bringt, daß man den Gasstrahl unter Verwendung eines Kreiselgebläses erzeugen kann.In a further development of the invention, there is the pressure of the gas, for which in particular Air is used, below 0.15 bar, which has the advantage that the gas jet using a centrifugal fan can generate.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der in den Gasstrahl eingespritzte konische Flüssigkeitsstrahl, der durch Düsen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,8 bis 2 mm gebildet wird, vom Gasstrahl aufgenomtien und es wird unter der Wirkung der Reibung eine Vielzahl von sehr feinen Tröpfchen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,05 bis 0,2 πη erzeugt. Wie bereits oben angedeutet ist die Geometrie des Einspritzvorganges derart gewählt, daß die in dem Gasstrahl verteilen Flüssigkeitströpfchen einen Nebel im Inneren desselben bilden. Dieser auf das Kühlgut gerichtete Nebel bringt die feinen Flüssigkeitsteilchen mit den sehr heißen Oberflächen des Kühlgutes in Kontakt, dessen Temperatur 11000C erreichen kann. Die daraus resultierende Verdampfung absorbiert die Wärme und überträgt sich durch sehr intensive Wärmeaustauschvorgänge .In the method according to the invention, the conical liquid jet injected into the gas jet, which is formed by nozzles with a diameter in the order of 0.8 to 2 mm, is absorbed by the gas jet and a large number of very fine droplets with a Diameter on the order of 0.05 to 0.2 πη generated. As already indicated above, the geometry of the injection process is selected in such a way that the liquid droplets distributed in the gas jet form a mist inside the same. This directed to the material to be cooled mist brings the fine liquid particles with the very hot surface of the chilled goods in contact, the temperature of which can reach 1100 0 C. The resulting evaporation absorbs the heat and is transferred through very intensive heat exchange processes.
Gemäß der Erfindung verwendet man erhebliche Gasmengen und vergleichsweise geringe Flüssigkeitsmengen. Vorzugsweise wird das Gas in die Flüssigkeit in Anteilen im allgemeinen gleich oder unter 0,25 kg Flüssigkeit pro 1 Nm3 Gas eingeführt. In diesen Grenzen und unter Modifizierung des Flüssigkeitsbedarfes erhält man thermische Austauschkoeffizienten die in einem Verhältnis von 1 bis 10 schwanken können. Infolge der geringen Gehalte an Flüssigkeit und richtige Wahl der Gasmengen ist es möglich, eine totale Verdampfung der Flüssigkeitstropfen sicherzustellen. According to the invention, considerable amounts of gas and comparatively small amounts of liquid are used. Preferably, the gas is introduced into the liquid in proportions generally equal to or less than 0.25 kg of liquid per 1 Nm 3 of gas. Within these limits and by modifying the liquid requirement, thermal exchange coefficients are obtained which can vary in a ratio of 1 to 10. As a result of the low content of liquid and the correct choice of gas quantities, it is possible to ensure total evaporation of the liquid droplets.
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Gemäß aer Erfindung wird die Änderung der Kühlintensität durch Änderung der Flüssigkeitsmenge oder der Gasmenge oder beider gleichzeitig erreicht.According to the invention, the change in the cooling intensity is carried out Change in the amount of liquid or the amount of gas or both achieved at the same time.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des oben geschilderten Verfahrens. Diese Vorrichtung kann in eine Kühlzone einer kontinuierlich arbeitenden Behandlungsanlage für metallurgische Produkte eingebaut sein und enthält auf beiden Oberflächen des kontinuierlichen durchgeführten Kühlgutes Reihen von Gasblasrohren oder -kästen mit Mundstücken oder Stutzen, aus denen das Gas in Form konischer Strahlen austritt, wobei jedes Mundstück oder jeder Stutzen mit einer Flüssigkeitsdüse versehen ist und fta« Einspritzen der Flüssigkeit in den Gasstrahl derart gewählt ist, daß man eine optimale Zerkleinerung der in den Flüssigkeitsstrahl entlassenen Tröpfchen enthält.The invention also relates to a device for carrying out the method described above. This device can be installed in a cooling zone of a continuously operating treatment plant for metallurgical products and contains rows of gas blow pipes or boxes with mouthpieces or nozzles from which the gas emerges in the form of conical jets, with each mouthpiece or each nozzle is provided with a fluid nozzle and fta "injecting the liquid is selected in the gas jet in such a way that it contains an optimum crushing of the fired into the liquid jet droplets.
Erfindungsgenäß ist der Höhenabstand einer Düse bezüglich des Mundstückes, dem sie zugeordnet ist, gleich dem verengten Durchmesser dieses Mundstückes.According to the invention, the height distance of a nozzle with respect to the mouthpiece is to which it is assigned, equal to the narrowed diameter of this mouthpiece.
Gemäß einem weiteren Merkmale der Erfindung sind die Blasmundstücke in Reihen senkrecht zur Vorschubrichtung des Kühlgutes angeordnet und vorzugsweise die Mundstücke in verschiedenen Reihen gegeneinander versetzt.According to a further feature of the invention, the blow mouthpieces are shown in FIG Rows arranged perpendicular to the feed direction of the goods to be cooled and preferably offset the mouthpieces in different rows with respect to one another.
Vorzugsweise verwendet man als Gas Luft und als Flüssigkeit Wasser.Air is preferably used as the gas and water as the liquid.
Weitere Merkmale und vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die ein nicht einschränkendes Ausfuhrungsbeispiel wiedergibt.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description with reference to the drawing, which shows a non-restrictive exemplary embodiment.
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei ihrer Anwendung auf die Kühlung von kontinuierlich durchlaufendem Kühlgut undFig. 1 is a schematic perspective representation of a device according to the invention in use the cooling of continuously flowing chilled goods and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles für die Anordnung einer Düse bezüglich des zugeordneten Mundstückes.Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment for the arrangement of a nozzle with respect to the associated Mouthpiece.
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In Fig. 1 erkennt man das Werkstück 1 in Form eines kontinuierlich im Sinne des angegebenen Pfeiles durchlaufenden Bleches, das einen Kühlabschnitt einer Anlage passiert, der aus einer bestimmten Anzahl von Reihen von Rohren 2a oder Kästen 2b besteht, in die Gas, insbesondere Luft mit niedrigem Druck eingeblasen wird, wobei man ein nicht gezeichnetes Kreiselgebläse verwenden kann. Das durch die Rohre oder Kästen dargestellte Kühlsystem gibt zwei Varianten wieder, die auch gleichzeitig bei einer einzigen Ausführungsform zur Anwendung können kennen. Die Kästen oder Rohre sind auf beiden Seiten des Werkstückes angeordnet. Die Rohre 2a und die Kästen 2b sind mit einer Vielzahl von Mundstücken oder Stutzen 3 versehen, durch die Gas in Form konischer Strahlen austritt. Man erkennt aus der Zeichnung, daß jeder Stutzen 3 mit einer Düse oder einem Injektor 4 zur vorzugsweise mechanischen Zerkleinerung der Flüssigkeit versehen ist, wobei die Versorgung dieser Düsen über die Sammelleitungen erfolgt.In Fig. 1, the workpiece 1 can be seen in the form of a continuous in the sense of the indicated arrow sheet that passes through a cooling section of a system that consists of a certain number consists of rows of pipes 2a or boxes 2b into which gas, in particular air, is blown at low pressure, whereby one Can use not shown centrifugal fan. The cooling system represented by the pipes or boxes is two variants, the can also be used at the same time in a single embodiment. The boxes or tubes are on either side of the workpiece arranged. The tubes 2a and the boxes 2b are provided with a plurality of mouthpieces or nozzle 3 is provided through which gas emerges in the form of conical jets. It can be seen from the drawing that each nozzle 3 has a nozzle or an injector 4 for preferably mechanical comminution of the liquid is provided, with the supply of these nozzles via the manifolds.
Die Stutzen 3 sind in Ebenen parallel zum bandförmigen Werkstück 1 in senkrecht zur Laufrichtung des Kühlgutes verlaufenden Reihen angeordnet. Die Stutzen der verschiedenen Reihen sind gegeneinander versetzt, wie man deutlich aus Fig. 1 erkennt, um eine bessere Homogenität der Kühlung über die Breite des Kühlgutes zu erhalten, das beim wiedergegebenen Ausführungsbelspiel ein Walzblech 1 ist.The nozzles 3 are in planes parallel to the strip-shaped workpiece 1 in Arranged perpendicular to the running direction of the refrigerated goods running rows. The nozzles of the different rows are offset from one another, as one clearly recognizes from Fig. 1, in order to obtain a better homogeneity of the cooling over the width of the goods to be cooled, which is shown in the exemplary embodiment a rolled sheet 1 is.
Der durch das Einführen von Flüssigkeitsteilchen in das Gesamtvolumen des Gasstrahles in der oben angegebenen Weise erzeugte Nebel wird auf das Kühlgut gerichtet.The result of the introduction of liquid particles into the total volume of the The mist generated by the gas jet in the manner indicated above is directed onto the goods to be cooled.
Man legt die Geometrie der Einspritzung der Flüssigkeit in den Gasstrom oder Gasstrahl derart fest, daß man eine optimale Zerkleinerung der aus dem Flüssigkeitsstrahl gebildeten Tröpfchen erhält. Aus Fig. 2 erkennt man, daß die Lage der Düse 4 bestimmt ist durch den Abstand h zum Mundstück 3, oberhalb dessen die Düse angeordnet ist. Dieser Abstand h ist gemäß der Erfindung im wesentlichen gleich dem kontrahierten Durchmesser des Stutzens 3, wobei das Verhältnis =r zwischen dem kontrahierten Durchmesser und dem wirklichen Durchmesser D des Stutzens 3 vom Profil dieses Stutzens oder Mundstückes abhängt.The geometry of the injection of the liquid into the gas stream is laid down or gas jet so firmly that one obtains an optimal comminution of the droplets formed from the liquid jet. From Fig. 2 it can be seen that the position of the nozzle 4 is determined by the distance h to the mouthpiece 3, above which the nozzle is arranged. This distance h is according to the Invention essentially equal to the contracted diameter of the nozzle 3, where the ratio = r between the contracted diameter and the real diameter D of the nozzle 3 from the profile of this nozzle or mouthpiece depends.
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Der kontrahierte Durchmesser g ist eine Funktion des Zerstäubungswinkels cC der Düse oder des Injektors 4, der im allgemeinen in der Nähe von 30° liegt.The contracted diameter g is a function of the atomization angle cC of the nozzle or injector 4, which is generally in the Is close to 30 °.
Als nicht einschränkendes Beispiel seien folgende weitere Parameter: einer solchen Einrichtung angegeben:As a non-limiting example, the following additional parameters are: specified in such a facility:
Durchmesser D der Stutzen oder Mundstücke 30 bis 100 mnDiameter D of the nozzles or mouthpieces 30 to 100 mn
Gasblasdruck (Luft) 200 bis 1200 da PaGas blowing pressure (air) 200 to 1200 da Pa
(2000 bis 12000 N/m2)(2000 to 12000 N / m 2 )
Flüssigkeitsdruck (Wasser) 1 bis 7 · 105 N/m2 Liquid pressure (water) 1 to 7 · 10 5 N / m 2
Flüssigkeitsbedarf (Wasser) pro Injektor 15 bis 200 l/h.Fluid requirement (water) per injector 15 to 200 l / h.
In diesen Grenzen erlaubt eine Einrichtung gemäß der Erfindung mittlere thermische Austauschkoeffizienten zwischen 100 und 2000 W/m2 · 0C, wobei diese Koeffizienten im Verhältnis von 1 bis 10 für eine gegebene Einrichtung regelbar sind.Within these limits, a device according to the invention allows mean thermal exchange coefficients between 100 and 2000 W / m 2 · 0 C, these coefficients being adjustable in a ratio of 1 to 10 for a given device.
Mit den gegebenen Anwendungsbeispielen gemäß der Erfindung kann man eine sehr starke Kühlung von Bändern, Brammen, Knüppeln oder Blecken erreichen.With the given application examples according to the invention one can Achieve very strong cooling of strips, slabs, billets or sheets.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die wiedergegebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt sondern im Rahmen der Ansprüche auszulegen. Of course, the invention is not limited to those shown Embodiments are limited but to be interpreted within the scope of the claims.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |