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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003729A1
    申请号:PCT/DE1988/000642
    申请日:1988-10-12
    公开日:1989-05-05
    发明作者:Jürgen BOOS；Ingo Von Hagen；Christoph Prasser；Joachim RÖMER
    申请人:Mannesmann Ag；
    IPC主号:B21B45-00
    专利说明:
    [0001] Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasservorhangs
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasservorhangs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0003] Laminare Wasservorhänge werden erzeugt, um Walzgut gezielt abzukühlen. Hierbei kann es sich sowohl um Bänder, Bleche, Brammen als auch um Rohre handeln. Die Abkühlung muß in der Regel gleichmäßig erfolgen. Aus diesem Grunde muß das abzukühlende Gut in Bezug zu den Wasservorhängen ausgerichtet sein. Flache Körper werden in der Regel quer zu den Wasservorhängen und durch diese hindurch über Rollgänge transportiert, während rotationssymmetrische Körper drehend unter den Wasservorhängen gekühlt werden, wobei die Drehachse parallel zur Auftrefftinie des Wassers auf dem Walzgut ausgerichtet ist und sich vorzugsweise senkrecht unter dieser befindet.
    [0004] Eine wesentliche Schwierigkeit bei der Erzeugung eines laminaren Wasservorhangs besteht darin, über die gesamte Breite des Wasservorhangs eine gleichmäßige Dicke zu erzeugen, d.h. an allen Stellen in der Auftreffzone auf dem zu kühlenden Walzgut das gleiche Wasserangebot sicherzustellen. Wegen der groBen erforderlichen Breite (max. 5 m bei flachem Walzgut, 15 - 30 m bei Rohren) des Wasservorhangs kann es zu Unregelmäßigkeiten der laminaren Strömung in Form von Einschnürungen kommen, die sogar zum Zerreißen des Wasservorhangs an einzelnen Stellen führen können. Zur Vermeidung dieser negativen Erscheinungen ist es aus der DE-05 33 34 251 bekannt, die Seitenwände der über die gesamte Breite des Wasservorhangs gehenden Schlitzdüse im Bereich der Auslaßöffnung quer zur Strömungsrichtung des Kühlwassers konvex zu krümmen, also den Austrittsquerschnitt von den Seiten zur Mitte der Schlitzdüse hin zu vergrößern. Nachteilig bei dieser Lösung ist insbesondere, daß die Breite des erzeugten Wasservorhangs stets konstant ist, also nicht an die Breite oder Länge des jeweils zu kühlenden Walzgutes anpsßbar ist. Zur Lösung dieses Anpassungsproblems wurde in der Patentanmeldung DE 36 34 188 A1 vorgeschlagen, die Stirnwände (Schmalseiten) der Schlitzdüsen einzeln oder gegenläufig entlang den Seitenwänden (Breitseiten) der Schlitzdüsen verschiebbar anzuordnen, so daß sich beliebige Düsenbreiten einstellen lassen. Dieser Vorschlag ist technisch vergleichsweise aufwendig und hat zudem den Nachteil, daß beim Anfahren des Wasservorhangs etwa die 2,5-fache Wassermenge pro Zeiteinheit zur Verfügung gestellt werden muß, als im Normalbetrieb für die gleiche Wasservorhangbreite benötigt wird. Ein entsprechend erhöhtes Wasserangebot ist für die Ausbildung einer laminaren Strömung stets erforderlich.
    [0005] Weiterhin ist es aus der DE 35 23 829 A1 bekannt, das Wasserangebot in einzelnen Abschnitten des Wasservorhangs gezielt zu beeinflussen, indem die Wasserkasteneinrichtung durch eine Reihe von in Strömungsrichtung des Wassers verlaufenden Abschottungen praktisch in eine Vielzahl nebeneinander angeordnete Wasserkästen unterteilt wird, wobei jeder Wasserkasten eine eigene regelbare Zuleitung aufweist. Die dicht oberhalb der Austrittsebene der für alle Wasserkasten gemeinsamen Breitschlitzdüse endenden Abschottungen weisen an ihren unteren Enden konische Verjüngungen auf und werden durch einfache Trennbleche gebildet, die jeweils zwei unmittelbar benachbarten Wasserkästen gemeinsam zugeordnet sind, so daß diese Wasserkästen (abgesehen von der Blechdicke) ohne Abstand aneinandergereiht sind.
    [0006] Nachteilig bei dieser Lösung ist es, daß die Ausbildung einer laminaren Strömung in der Austrittsdüse stark gestört wird, weil das Wasser in jedem Wasserkasten durch einzelne regelbare Runddüsen in die Eintrittszone der Breitschlitzdüse gespritzt wird und zu Verwirbelungen führt. Ein weiterer Nachteil ist, daß das Wasserangebot, wie Untersuchungen gezeigt haben, in der Zusammenfließzone ('Nahtstelle") der aus zwei benachbarten Wasserkästen austretenden Teilstücke des Wasservorhangs, also in der vertikal unterhalb der Abschottungen liegenden Zone ungleichmäßig ist. Im Querschnitt ist der Wasservorhang in diesen Zonen nämlich etwa knochenförmig ausgebildet, so daß es im Walzgut über die Breite des Wasservorhangs gesehen sowohl zu mehr als auch zu weniger intensiven Kühlungen als eigentlich beabsichtigt und somit zu unterschiedlichen Gefügeausbildungen kommt.
    [0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzuentwickeln, daß diese Nachteile möglichst weitgehend vermieden werden.
    [0008] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.
    [0009] Die Erfindung geht davon aus, eine über die erforderliche Wasservorhangbreite gehende Wasserkasteneinrichtung in mehrere voneinander unabhängige Module, also in einzelne Wasserkästen mit eigener Wasserzuleitung und eigener Wasseraustrittsöffnung aufzuteilen, deren einzeln erzeugte Wasserteilvorhänge wiederum zu einem Gesamtwasservorhang zusammenzuführen sind.
    [0010] Hierdurch wird nicht nur eine Anpassung an unterschiedliche Walzgutbreiten oder -längen ermöglicht, indem einzelne Module durch Regelung der Wasserzuleitung abgeschaltet oder zugeschaltet werden. Es können selbstverständlich auch gewollt unterschiedliche Kühlintensitäten über die Walzgutbreite oder -länge durch entsprechende Regelung der Wasserzufuhr in den einzelnen Wasserkästen erreicht werden. Weiterhin ergibt sich beim Anfahren der Vorrichtung eine Möglichkeit zur Reduzierung des erforderlichen Wasserangebotes, indem die einzelnen Module nacheinander angefahren werden, so daß der erhöhte Wasserbedarf beim Anfahren zur Ausbildung der laminaren Strömung immer nur bei einem einzelnen Modul vorliegt. Darüberhinaus gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sichere Ausbildung der laminaren Strömung in der Austrittsdüse, da das Wasser durch einen über die Gesamtbreite jedes einzelnen Wasserkastens gehenden siphonartigen Überlauf bereits beruhigt in die Eintrittszone der Breitschlϊtzführung gelangt. Die negativen Einflüsse von Verwirbetungen beim Eintritt des Wassers aus der regelbaren Zuleitung in den Wasserkasten werden dadurch weitestgehend ausgeschaltet.
    [0011] Schließlich vermeidet die Erfindung die "Knochenbildung" in der Auftreffzone des Wasservorhangs auf dem Walzgut. Bei der bekannten Vorrichtung kommt es nämlich durch das Zusammenfließen benachbarter Teilstücke des Wasservorhangs im Vergleich zur normalen Breite der Auftreffzone (Dicke des Wasservorhangs) jeweils zu einem mittleren Bereich mit einem zu geringen Wasserangebot, an den sich jeweils zu beiden Seiten ein Bereich mit einem zu großen Wasserangebot anschließt. Dieses Problem wird nach der Erfindung gelöst, indem nach Durchströmen der Breitschlitzführung eine weitere gezielte körperliche Führung der Wasservorhänge in ihren Randbereichen zur Vergleichmäßigung der Strömung und kontrollierten "Verschmelzung" der Ränder vorgesehen wird. Realisier wird dies dadurch, daß die einzelnen Wasserkästen im Abstand voneinander angeordnet werderv, so daß die Abschottung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wasserkästen nicht mehr als gemeinsame Trennwand sondern als Einzelwände ausgeführt ist. Die seitlichen Ränder der einzelnen Teilstücke des Wasservorhangs werden nach Durchströmen der konstante Breite und konstante lichte Weite aufweisenden Breitschlitzführung jeweils durch Leitstege schräg nach außen geführt, um sich am Ende der in Form einer konischen Verjüngung zusammenlaufenden benachbarten Leitstege zu vereinigen. Dieses Auseinanderziehen der Teilstücke des Wasservorhangs in den Randbereichen führt zu einer kontrollierten örtlichen Verringerung des Wasserangebotes. Da die Seitenwände der gemeinsamen Austrittsdüse aller Wasserkästen an den Breitseiten noch ein erhebliches Stück über das Ende der konischen Verjüngungen hinaus nach unten reichen, kann bis zum Erreichen der Austrittsebene der Austrittsdüse eine weitgehende Vergleichmäßigung der Strömung erzielt werden, die für manche Anwendungen bereits ausreichend ist. Turbulente Strömungen im Bereich der Nahtstelle benachbarter Teilstücke des Wasservorhangs können zu einem Großteil noch innerhalb der Austrittsdüse in eine laminare Strömung überführt werden. Um aber eine noch gleichmäßigere Dicke des Wasservorhangs zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die lichte Weite der Austrittsdüse im Bereich unterhalb der konischen Verjüngungen jeweils gezielt zu verringern, indem z.B. auf der Innenseite der Austrittsdüse entsprechende mit ihrer Längsrichtung in Strömungsrichtung weisende Btechstreifen befestigt werden. Es empfiehlt sich, die Dicke dieser Streifen an den Längsrändern zu vermindern. In der Regel ist es ausreichend, wenn die Streifen auf einer der beiden Breitseitenwände der Austrittsdüse befestigt sind.
    [0012] Anhand der in den Figuren dargestellten Zusammenhänge wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    [0013] Figur 1 eine erfindungsgemäße Wasserkastenanordnung im Längsschnitt,
    [0014] Figur 2 einen Querschnitt durch die Wasserkastenanordnung gemäß Linie A-A in Figur 1,
    [0015] Figur 3 einen Querschnitt durch die Wasserkastenanordnung gemäß Linie B-B in Figur 1, Figur 4 einen Blechstreifen zur Verringerung der Durchflußweite, in Ansicht und Draufsicht,
    [0016] Figur 5 Härtemessungen an zwei Probestücken in Abhängigkeit von und 6 der Entfernung der Meßstelle von der Nahtstelle der Wasservorhangteilstücke,
    [0017] Die erfindungsgemäße Wasserkastenanordnung in Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine Aufteilung in drei voneinander beabstandete Wasserkästen 1, die jeweils an eine getrennt regelbare Wasserzuleitung 2 angeschtossen sind. In Figur 2 ist diese Vorrichtung im Querschnitt entlang der Linie A-A und in Figur 3 im Querschnitt entlang der Linie B-B dargestellt. Das Wasser strömt in laminarer Form durch jeweils eine Breitschlitzführung 3 aus dem Wasserkasten 1 im freien Fall nach unten aus. Hierzu trägt die siphonartige Überlaufvorrichtung bei, die durch die vertikal vom Deckel bzw. vom Boden des Wasserkastens 1 in den Flüssigkeitsstand hineinragenden über die gesamte Breite des Wasserkastens 1 gehenden Bleche 10 und 11 gebildet wird. Das Blech 11 bildet dabei zusammen mit der Begrenzungswand 6 die Breitschlitzführung 3, die über die gesamte Breite des Wasserkastens 1 die gleiche lichte Weite aufweist. Die Ränder der durch das ausströmende Wasser erzeugten drei Teilstücke des Wasservorhangs werden durch die Leitstege 4, die sich jeweils seitlich an die die schmale Seite der Breitschlitzführungen 3 begrenzende Wand 5 nach unten hin anschließen, aneinandergeführt.
    [0018] Hierzu sind benachbarte Leitstege 4 jeweils zueinander geneigt und an ihren Enden zu einer konischen Verjüngung miteinander verbunden. Die Seitenwände 6 aller Wasserkästen 1 sind ebenso wie die Bleche 11 unterhalb der Wasserkästen 1 verlängert und leiten die Breitschlitzführungen 3 in eine gemeinsame Austrittsdüse 7 für alle Wasserkästen 1 über. Die Austrittsebene der Austrittsdüse 7 ist mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet und liegt deutlich unterhalb der durch die Leitstege 4 gebildeten konischen Verjüngungen, so daß unterhalb dieser bis zur Austrittsebene 8 eine Zone zur Strömungsberuhigung entsteht. Im Bereich der Nahtstelle zweier benachbarter Teilstücke des Wasservorhangs ist die lichte Weite der Austrittsdüse 7 jeweils durch einen Blechstreifen 9, der auf der Innenseite des Bleches 11 befestigt ist, örtlich begrenzt verringert worden, um das Wasserangebot in den Nahtstellen über die durch die Leitstege 4 erreichte Verminderung hinaus zu begrenzen. Es ist auch möglich alternativ die Streifen 9 an der Begrenzungswand 5 oder an beiden zu befestigen.
    [0019] Im folgenden wird anhand von zwei Beispielen der Einsatzerfolg einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Abschrecken von Stahlrohren nachgewiesen.
    [0020] In Figur 5 bzw. Figur 6 sind die Ergebnisse von Härtemessungen an zwei gemäß der Erfindung behandelten Stahlrohren aus dem Werkstoff 29 CrMo 4 4 bzw. 20 CrMo 4 4 in Abhängigkeit von der Entfernung der Meßstelle von der Nahtstelle zweier Teilstücke eines Wasservorhangs graphisch dargestellt. Es wurden jeweils die Härtewerte an der inneren und äußeren Oberfläche sowie in der Mitte der Rohrwand ermittelt. Die Verläufe dieser Härtewerte lassen im Bereich der Nahtstelle weder eine erhöhte noch eine verminderte Kühlwirkung erkennen. Die absolute Höhe der Einzelwerte und ihre Schwankungsbreite entspricht durchaus dem bei planmäßiger Kühlung im günstigsten Fall zu erreichenden Verlauf.
    权利要求:
    Claims

    Patentansprüche - - - - - - - - - - - - - - -
    Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasservorhangs für die Kühlung von Walzgut, insbesondere von Stahlrohren, dergestalt, daß der Wasservorhang im freien Fall mit laminarer Strömung linienförmig über die Gesamtlänge oder Gesamtbreite des Walzgutes auf dessen Oberfläche auftrifft, enthaltend eine in mehrere nebeneinander angeordnete Wasserkästen (1) unterteilte Wasserkasteneinrichtung, in der jeder Wasserkasten (1) eine eigene separat regelbare Wasserzuleitung (2) und eine Breitschlitzführung (3) für den Austritt eines Teilstücks des Wasservorhangs aufweist, wobei jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wasserkästen (1) eine Abschottung angeordnet ist, die nach unten konisch verjüngt ist, und wobei die Begrenzungswände (6, 11) an den Breitseiten der Breitschlitzführungen (3) zur Bildung einer gemeinsamen Austrittsdüse (7) aller Wasserkästen (1) über die konische Verjüngung der Abschottungen hinaus nach unten fortgesetzt sind und in einer gemeinsamen Austrittsebene (8) enden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt in die Breitschlitzführung (3) jedes Wasserkastens (1) als siphonartiger Überlauf (10, 11) ausgebildet ist, der sich über die gesamte Breite des Wasserkastens (1) erstreckt, daß die Abschottungen zwischen den Wasserkästen (1) als separate und voneinander beabstandete Begrenzungswände (5) ausgebildet sind, daß die Begrenzungswände (5) unterhalb der Breitschlitzführung (3) jeweils als Leitstege (4) schräg nach außen verlaufen und paarweise mit dem benachbarten Wasserkasten (1) die konischen Verjüngungen bilden und daß die Breite der Durchflußöffnung der gemeinsamen Austrittsdüse (7) im Bereich der konischen Verjüngung örtlich verringert ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur örtlichen Verringerung der Durchflußöffnung der gemeinsamen
    Austrittsdüse (7) auf den Innenflächen der Begrenzungswände (5 bzw.
    11) flache Streifen (9) aus Blech oder einem anderen Stoff mit glatter
    Oberfläche befestigt sind.
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (9) im Querschnitt quer zur Strömungsrichtung gesehen zur Mitte hin dicker und zu den Längsseiten hin dünner ausgeführt sind.
    类似技术:
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    同族专利:
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    引用文献:
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    法律状态:
    1989-05-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR JP US |
    1989-05-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE DE FR GB IT |
    1989-12-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988908673 Country of ref document: EP |
    1990-08-29| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988908673 Country of ref document: EP |
    1992-05-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988908673 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE3736021||1987-10-22||DE19883870886| DE3870886D1|1987-10-22|1988-10-12|Vorrichtung zur erzeugung eines wasservorhangs.|
    AT88908673T| AT75639T|1987-10-22|1988-10-12|Vorrichtung zur erzeugung eines wasservorhangs.|
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