DE1558194B1

DE1558194B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen eines Gussstranges in einer Sekundaerkuehlzone

Info

Publication number: DE1558194B1
Application number: DE19671558194
Authority: DE
Inventors: Max Burkhardt; Alfred Zehnder
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1967-05-26
Publication date: 1970-10-15
Also published as: CH438594A; GB1151403A; BE699302A; SE318372B; US3468362A

Description

nach der gewählten zyklischen Ablösung kein Kühlmittel fließt, was einen größeren Aufwand an Düsen erfordert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, trotz ungleichmäßiger Kühlwirkung quer zur Stranglängsachse bei geringem wirtschaftlichem Aufwand eine gleichmäßige Kühlwirkung zu erhalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Strang

kühlte Kokille verlassende, noch nicht vollständig io Nachteil ist. Falls die Strangbreite nicht oder nur in erstarrte Strang weiter gekühlt. Dabei ist die Art und engem Bereich variiert wird, ist das erwähnte Ver-Weise des Wärmeentzuges für die Qualität des Strang- fahren nicht besonders wirtschaftlich, da durch die gußmaterials und für die Leistung der Stranggieß- gruppenweise Versorgung mehr Ventile usw. benöanlage von großer Bedeutung. Um eine gute Kühl- (igt werden und die Leitungsführung komplizierter wirkung zu erhalten, wird der Strang durch von Spe- 15 wird. Auch ist durch die zyklische Beaufschlagung zialdüsen fein zerstäubtes Wasser gekühlt. Dabei sind eine relativ große Anzahl Düsen nötig, durch die je die Lage der Düsen in bezug auf die Strangoberfläche,
ihre gegenseitige Beeinflussung, Sprühwinkel, Sprühcharakteristik, Form der beaufschlagten Sprühfläche
sowie Druck des Kühlmittels variable Größen, welche 20
die Qualität des Stranggußmaterials entscheidend beeinflussen.

Es ist bekannt, Flüssigkeitszerstäuberdüsen mit
Spitzbogencharakteristik in Ebenen ungefähr senkrecht zur Strangachse anzuordnen und gemeinsam 25 in Zonen gekühlt wird, die quer zur Strangachse zumit einem Kühlmittel zu speisen. einander versetzt sind, mit der Maßgabe, daß die

Die Nachteile dieser Anordnung, eine ungleiche Kühlwirkungen in den Zonen benachbarter Ebenen Verteilung der Kühlmittelmenge entlang der Strang- sich zu einer über die Strangoberfläche quer zur Oberfläche quer zur Strangachse und somit ungleiche Strangachse annähernd gleichmäßig verlaufenden Kühlwirkung in dieser Richtung, sollen durch ein an- 30 Kühlwirkung ergänzen.

deres veröffentlichtes Verfahren vermieden werden Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

(britische Patentschrift 970 234), nach welchem Du- zeichnet sich dadurch aus, daß die an Zufuhrleitunsen mit flacher Charakteristik verwendet und relativ gen befestigten Düsen an mindestens zwei aufeinanzum Strang und voneinander so eingestellt werden, Verfolgenden Leitungen quer zur Strangachse versetzt daß die flachen Teile der Charakteristiken ange- 35 angeordnet sind.

nähert eine gerade Linie bilden, wodurch eine regel- Nach einer Ausbildung der Vorrichtung sind die

mäßige Kühlwirkung entlang der Strangoberfläche Zufuhrleitungen annähernd quer zur Strangachse anquer zur Strangachse erreicht werden soll. Für breite geordnet und die Düsen der einen Leitung ungefähr Brammen ist jedoch eine beträchtliche Einstellarbeit in der Mitte von mindestens je zwei Düsen der annötig, um die gegenseitige Lage der Düsen und die 40 deren Leitung befestigt.

Lage relativ zur Strangoberfläche gemäß der Lehre Für die Einstellung der Größe der beaufschlagten

dieser Veröffentlichung aufeinander abzustimmen. Zonen sind nach einem Merkmal der Erfindung die Durch die Überschneidung der Sprühfächer tritt fer- Düsenabstände zur Strangoberfläche verstellbar, ner ein Verlust an kinetischer Energie der auf ein- Zur Abstimmung der gegenseitigen Kühlwirkung in

andertreffenden Wassertröpfchen ein. der im Bereich 45 den Ebenen ist die gegenseitige Lage der Düsen quer der Überschneidung einen verminderten Kühleffekt zur Stranglängsachse verstellbar, zur Folge hat, d. h., mit der gleichen Kühlmittelmenge wird dem Strang weniger Wärme entzogen.
Dieser Verlust an kinetischer Energie führt zu örtlicher Temeraturerhöhung im Bereiche der Über- 50
schneidung. Ferner kann die Kühlung durch Veränderung des Wasserdruckes nur beschränkt geregelt
werden, weil dadurch die Überschneidung der Sprühfächer und damit der Temperaturverlauf verändert
wird. Somit wird durch die Veränderung des Drucks 55
die Einstellarbeit zur Erreichung einer gleichmäßigen
Kühlung teilweise nutzlos. Solche Druckänderungen
können willkürlich, aber auch während des Betriebs
unwillkürlich auftreten.

Eine weitere Veröffentlichung (französische Patent- 60 seite in dieser Ebene,

schrift 1 325482) beschreibt ein Verfahren, bei dem Fig. 7 die Sprühcharakteristik der Düsen der an-

die Düsen gruppenweise von einem Kühlmittel versorgt werden, wobei die Leistung des Kühlmittels einer Gruppe selektiv von der veränderten Leistung des Kühlmittels einer anderen Gruppe zyklisch abgelöst wird. Durch das beliebige Ein- oder Ausschalten von Düsen soll die Kühlwirkung veränderten Qualitäten oder Strangabmessungen angepaßt wer-

Der Erfindungsgegenstand geht aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht auf eine Strangfläche mit der Kühlvorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1, .

F i g. 4 eine Ansicht auf die von den Zerstäuberdüsen beaufschlagten Zonen,

F i g. 5 die flache Sprühcharakteristik der Düsen der einen Ebene,

Fig. 6 den Temperaturverlauf entlang der Strang-

deren Ebene,

F i g. 8 den Temperaturverlauf entlang der Strangseite dieser Ebene,

F i g. 9 die Summe des Temperaturverlaufes der F i g. 6 und 8,

Fig. 10 eine weitere Ansicht auf die von den Zerstäuberdüsen beaufschlagten Zonen,

3 4

Fig. 11 den Temperaturverlauf entlang der Strang- steht in der Möglichkeit der Einstellung der gegen-

seite gemäß Fig. 10, seitigen Lage der Düsen. Die Düsen können an ver-

Fig. 12 ein Beispiel von durch Zerstäuberdüsen tikalen Rohren befestigt sein, die quer zur Strang-

mit Spitzbogencharakteristik beaufschlagten Zonen, richtung einstellbar geführt sind. Dadurch können

F i g. 13 ineinander übergehende Zonen, 5 die einzelnen, einer senkrecht zur Strangachse ange-

Fig. 14 eine Kühlvorrichtung mit vertikalen Zu- ordneten Ebene zugeteilten Zonen 107" gegeneinan-

fuhrleitungen und der verschoben werden und sogar ineinander über-

Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie XV-XV gehen, wie in Fig. 13 gezeigt wird. Dabei wird die

der Fig. 14. Einstellung vorteilhaft beim höchsten auf der Anlage

In Fig. 1 ist ein Strang 105 in der einer nicht io erreichbaren Kühlmitteldruck vorgenommen, um den gezeichneten Kokille nachgeordneten Sekundärkühl- größtmöglichsten Sprühwinkel zu erhalten. Durch zone durch Rollen 101 geführt. Der Einfachheit hai- Verringerung des Kühlmitteldruckes tritt eine Verber wird die Lagerung der Rollen und die Struktur ringerung der Kühlleistung und eine Verkleinerung der Anlage nicht dargestellt. Flüssigkeitszerstäuber- des Sprühwinkels α ein. Durch eine solche Verkleinedüsen 102 sind an Zufuhrleitungen 103,103' befestigt 15 rung von cc wird auch jede beaufschlagte Zone 107" und werden gemeinsam durch eine Leitung 104 ge- kleiner, was die ineinander übergegangenen Zonen speist. 107" wieder trennt, ohne den Verlauf der Kühlwir-

Die von den Düsen 102 beaufschlagten Zonen 107 kung entlang der Strangoberfläche quer zur Strang-

der Strangfläche 106 sind senkrecht zur Strangachse achse wesentlich zu beeinflussen. Dieses Verfahren verlaufenden Ebenen 1, 2, 3, 4 und 5 zugeteilt. 20 erlaubt also eine Änderung des Kühlmitteldruckes

Vorerst wird angenommen, daß jede Düse 102 ge- in dem normalerweise beim Stranggießen auftretenmäß den Fig. 5 und 7 eine flache Charakteristik 110 den Bereiche, ohne maßgebende Veränderung der aufweist, was bedeutet, daß jeder Flächenteil der Gleichmäßigkeit des Temperaturverlaufes. Dieser beaufschlagten Zone 107 mit einer annähernd gleich Kühlmitteldruck richtet sich im wesentlichen nach großen Kühlmenge besprüht wird. Für die Erläute- 25 den Gießbedingungen, wie Materialqualität, Gießrung der Kühlwirkung sind für die Fig. 4 bis 13 nur geschwindigkeit, Temperatur des Stahles usw., und zwei Ebenen ausgewählt. Die beaufschlagten Zonen soll den Verlauf der Kühlwirkung nicht wesentlich 107 sind, wie aus Fig. 4 ersichtlich, den zur Strang- ändern. Darum muß bei der Wahl der Düsen darauf achse senkrechten Ebenen 1 und 2 zugeteilt. Fig. 5 geachtet werden, daß in den beim Stranggießen übzeigt die Verteilung der auf die Zonen 107 in der 30 liehen Druckbereichen die Sprühwinkel <x möglichst Ebene 1 auftreffenden Kühlmittelmenge. Mit der ge- konstant gehalten werden können,
wählten Distanz zwischen zwei Düsen in der Ebene 1 Es wäre auch denkbar, beim Auftreten von Unentsteht eine ungleichmäßige Kühlwirkung entlang gleichmäßigkeiten der Kühlwirkung entlang der der Strangoberfläche quer zur Strangachse, d. h. der Strangoberfläche quer zur Strangachse die Düsen aus-Strangseite B, was sich in einem ungleichmäßigen 35 zuwechseln, um durch Verändern der Sprühwinke] Oberflächentemperaturverlauf t und damit ungleich- die Größe der Zonen 107 zu ändern und/oder durch mäßigen, für die Inhomogenität verantwortlichen Verändern der Sprühcharakteristik den Verlauf der Temperaturverlauf der Randzone über die Strang- Kühlwirkung entlang der Strangoberfläche quer zur seiteB auswirkt (Fig. 6). Dasselbe gilt für Ebene 2. Strangrichtung zu beeinflussen.
Auch dort wirkt sich die ungleichmäßige Kühlmittel- 40 Das Verfahren kann ferner auch mit Düsen ohne verteilung (Fig. 7) in einer ungleichmäßigen Kühl- flache Charakteristik, beispielsweise Spitzbogenwirkung bzw. in einem ungleichmäßigen Oberflächen- charakteristik, angewendet werden, wie für Fig. 12 temperaturverlauf der StrangseiteB aus (Fig. 8). beschrieben ist. Die von solchen Düsen beaufschlag-

Gemäß dem Verfahren werden bei vorgegebenen ten Zonen sind mit 107"' bezeichnet und liegen in Daten wie Kühlmitteldruck, Düsencharakteristik, 45 zur Strangachse senkrechten Ebenen, wovon die Sprühwinkel, Düsenabstände voneinander und von Ebenen 1 und 2 dargestellt sind. Die Zonen der der Strangoberfläche die beaufschlagten Zonen 107 Ebene 2 sind in der Mitte der Zonen der Ebene 1 ander Ebene 2 so versetzt gegen die Zonen 107 der geordnet. Die Parameter-Sprühwinkel, Düsenab-Ebene 1 eingestellt, daß die Summe des Kühlwir- stände voneinander und Distanz der Düsen von dei kungsverlaufes der Ebenen 1 und 2 gleichmäßig ent- 50 Strangoberfläche werden so gewählt, daß die Wirlang der Strangseite B verläuft, was sich in einem an- kung der Kühlmittelmenge in gewählten Zonenabnähernd ausgeglichenen Oberflächentemperaturver- schnitten 1071 und 1072 bzw. 1073 und 1074 gleich lauf t auswirkt (F i g. 9). der Wirkung im Zonenabschnitt 1075 ist. Diese Zo-

Ergibt sich aber mit den vorgegebenen Para- nenabschnitte besitzen eine konstante, im Verhältnis metern immer noch eine ungleichmäßige Kühlwir- 55 zu den Abmessungen der Zonen kleine Breite. Somit kung, so kann durch Änderung der Düsenabstände ergibt die Summe der Kühlwirkung in den beiden von der Strangoberfläche die Größe der beaufschlag- Ebenen entlang der Strangoberfläche quer zur Strängten Zonen verändert und somit die Gleichmäßigkeit achse auch bei Düsen mit z. B. Spitzbogencharakteder Kühlwirkung weiter verbessert werden. Beispiels- ristik eine annähernd gleichmäßig verlaufende Kühlweise entstehen bei zu kleiner Wahl der Düsenab- 60 wirkung, d. h. einen gleichmäßigen Temperaturverstände von der Strangoberfläche zu kleine beauf- lauf in der erstarrenden Randzone quer zur schlagte Zonen 107', wie Fig. 10 zeigt, d. h., Partien Strangachse.

der Strangoberfläche von der Breite 120 sind nicht Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 14

mehr genügend gekühlt, was zu dem in Fig. 11 ge- und 15 dargestellt. In der Sekundärkühlzone sind die

zeigten ungleichmäßigen Temperaturverlauf entlang 65 Zerstäuberdüsen 102 an Zufuhrleitungen 130 bis 133

der Strangseite B führt. befestigt und in senkrecht zur Strangachse verlaufen-

Eine weitere Beeinflussung der Kühlwirkung ent- den Ebenen 6 bis 21 angeordnet. Die Leitungen sind

lang der Strangoberfläche quer zur Strangachse be- parallel zur Strangachse durch Schrauben 145 in Füh-

rangen 142 an Führungsschienen 143 festgeklemmt. Mit dieser Anordnung können die Abstände der einzelnen Leitungen 130 bis 138 voneinander eingestellt werden. Damit werden auch die Düsenabstände voneinander quer zur Strangrichtung eingestellt. Die Kühlmittelzufuhr erfolgt durch Schläuche 141, die mit den Leitungen 130 bis 138 verbunden sind. Weiter können die Führungsschienen 143 durch Schrauben 144, die von einem mit der Struktur der Anlage fest verbundenen Balken 146 gehalten sind, relativ zur Strangoberfläche 140 verstellt werden. Damit werden auch die Düsenabstände zur Strangoberfläche verstellt.

Das Verfahren gemäß der Vorrichtung von Fig. 14 unterscheidet sich gegenüber demjenigen von Fig. 1, indem die Düsen von mehr als zwei Ebenen zur Summenbildung der Kühlwirkung herangezogen werden. Die Vorrichtung gemäß dieser Figur ist durch Bruchlinien ISO in zwei Abschnitte der Sekundärkühlzone unterteilt. Der erste Abschnitt 151 zeigt die Summenbildung der Kühlwirkung in drei Ebenen 6, 7 und 8 bzw. 9, 10, 11. Durch die Versetzung der Düsen 102 quer zur Strangachse, die in diesem Abschnitt 151 V₃ des Düsenabstandes in den einzelnen Ebenen senkrecht zur Strangachse beträgt, verläuft die Summe der Kühlwirkung der Düsen in den Ebenen 6, 7, 8 bzw. 9,10,11 gleichmäßig entlang der Strangoberfläche quer zur Strangachse.

Ferner wird im Abschnitt 152 bei der Berücksichtigung der Kühlwirkungen der Düsen eine Ebene für die Summenbildung übersprungen. So werden die Düsen der Ebenen 12,14 bzw. 16, 18 und 13, 15 bzw. 17, 19 zu dieser Summenbildung herangezogen.

In den Abschnitten 151 und 152 ist eine periodische Anordnung der Ebenen gezeigt. Auch eine nicht periodische Anordnung ist denkbar.

Die Wirkungen der in den Beispielen angeführten Verfahrensschritte können im praktischen Betrieb in vielen Fällen nicht mit deren erstmaligen Durchführung erreicht werden, da nicht im voraus bestimmbare Einflüsse, wie Kühl wirkung von benachbarten Seiten in den Kantenpartien, Stahlqualität usw., vorhanden sein können. Die Wirkungen dieser Einflüsse können an Hand von dunkleren Streifen auf der Strangoberfläche in Stranglaufrichtung beobachtet werden. Durch weitere Veränderungen gemäß den Verfahrensschritten können diese Ungleichmäßigkeiten der Kühlwirkung beseitigt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen eines Gußstranges in einer Sekundärkühlzone, wobei durch zerstäubte Kühlflüssigkeit mehreren, quer zur Strangachse verlaufenden Ebenen angehörende Zonen der Strangoberfläche beaufschlagt werden und in jeder einzelnen Ebene eine quer zur Strangachse ungleichmäßige Kühlung herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in Zonen gekühlt wird, die quer zur Strangachse zueinander versetzt sind, mit der Maßgabe, daß die Kühlwirkung in den Zonen benachbarter Ebenen sich zu einer über die Strangoberfläche quer zur Strangachse annähernd gleichmäßig verlaufenden Kühlwirkung ergänzen,

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an Zufuhrleitungen (103,103'; 130,131) befestigten Düsen (102) an mindestens zwei aufeinanderfolgenden Leitungen (103,103'; 130,131) quer zur Strangachse versetzt angeordnet sind. .

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungen (103, 103') annähernd quer zur Strangachse angeordnet sind und die Düsen (102) der einen Leitung (103) ungefähr in der Mitte von mindestens je zwei Düsen (102) der anderen Leitung (103') be-

■ festigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenabstände zur Strangoberfläche (106,140) verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage der Düsen (102) quer zur Strangachse verstellbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen