DE19612202A1 - Gießwalze für kontinuierlichen Guß mit gegenläufigen Walzen für dünne Stärken - Google Patents
Gießwalze für kontinuierlichen Guß mit gegenläufigen Walzen für dünne StärkenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die gegenläufigen Gießwalzen
für kontinuierlichen Guß und dünne Stärken, insbesondere ihr
Kühlungssystem.
Es ist bekannt, daß dünne Stahlbänder direkt aus einer Gießform
für kontinuierlichen Guß hergestellt werden können, welche
anstelle der üblichen beidseitigen Platten hier aus zwei
gegenläufigen, von innen her gekühlten Walzen und seitlichen
Begrenzungsmitteln für das flüssige Metall, in der Regel
Platten, besteht.
Es ist ferner bekannt, daß eines der Hauptprobleme, die die
breite Anwendung dieser Technologie bis dato gehemmt haben,
wohl darin besteht, ein internes System zur Kühlung der Walzen
zu realisieren, welches sowohl die thermischen als auch die
mechanischen Anforderungen erfüllt. Mit anderen Worten will man
damit einen Wärmeaustausch erreichen, der sich auf den
flüssigen Stahl und auf die Außenfläche der Walze - welche
normalerweise aus einem zylindrischen Mantel aus Kupferlegie
rung besteht - auswirkt, wobei gleichzeitig gewährleistet
werden soll, daß die stetigen Wärmespannungen, denen der
normalerweise auf der Stahltrommel verkeilte Außenmantels
ausgesetzt ist, nicht dessen mechanische Eigenschaften
beeinträchtigen.
Bis jetzt war vorgesehen, daß das Abkühlen durch das Einleiten
von Wasser durch Druck in eine Reihe von kreisförmigen
Hohlräumen bzw. Rillen im Außenmantel aus Kupferlegierung
erfolgen sollte, die durch einen radialen Zulaufsammelkanal
gespeist werden, welcher neben einem Ablaufsammelkanal ange
ordnet ist. Beide Sammelkanäle, die den radialen Fluß des
Kühlwassers in beide Richtungen bewirken, sind innerhalb der
Trommel angelegt und verlaufen parallel zu einer Mantellinie
der Trommel unter dem Außenmantel. Wesentliche Voraussetzung
dafür ist hier eine Scheidewand, bestehend aus einem
Anschlagpunkt zwischen der Innenfläche des Mantels und einer
Speiche der Stahltrommel. Nach bekannter Technik gelangt das
durch den axialen Gang und den radialen Gang strömende Wasser
in die im Außenmantel verlaufenden Kühlungsrillen und zwar
entlang einer ganzen Mantellinie, wobei es einen ganzen
Kreislauf bis zur besagten Scheidewand zwischen beiden Gängen
vollführt und schließlich durch den Ablaufgang in Höhe einer
Mantellinie abfließt.
Es ist aber bekannt, daß diese Anordnung zu einer Diskonti
nuität führt, die auf die Scheidewand zurückzuführen ist und
für die Qualität des Produkts schädlich sein kann, denn in
diesem durch die Mantellinie dargestellten Diskontinuitätspunkt
kann es zu radialen Verformungen kommen. Festgestellt wurde
auch eine Tendenz des Mantels zu einer zunehmenden Verschiebung
gegenüber der Trommel bedingt durch die abwechselnde Erwärmung
und Abkühlung durch Eintauchen ins Flüssigkeitsbad, durch das
die Walze sich wie eine Welle oder ein Regenwurm fortbewegt.
Man hat versucht, diese Bewegungen mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Keilen, Zähnen, u. a. zu verhindern.
Man hat versucht, diese Bewegungen mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Keilen, Zähnen, u. a. zu verhindern.
Die Ergebnisse waren aber unbefriedigend, dies vor allem wegen
des großen Drucks, der auf die Stoßstellen des Mantels aus
Kupferlegierung ausgeübt wird und bei diesen leicht zu
Stauchungen führen kann. Ein viel größerer Nachteil des
Rotierens des Mantels gegenüber der Trommel ist wohl die
Tatsache, daß die Scheidewand dadurch ihre Funktion einbüßt und
hier eine undichte Stelle entstehen kann, die dazu führen
würde, daß das zufließende Wasser dann sich mit dem ab
fließenden vermischt und die Kühlwirkung schmälert.
Es ist dabei zu bedenken, daß die Wassermenge so zu berechnen
ist, daß sie die zwei wichtigen Faktoren der Kühlung ga
rantiert, nämlich einen entsprechenden Wärmeaustausch zwischen
Metall und Wasser (was durch eine korrekte Reynolds-Zahl
gewährleistet wird) und eine bei jeder Walze geringe Schwankung
der Wassertemperatur, beispielsweise 5-6 Grad C., beim Ein-
und Auslaufen.
Zweck dieser Erfindung ist es, eine Walze des genannten Typs zu
liefern, welche frei von den obengenannten Nachteilen ist und
darüber hinaus die erwähnten Bedingungen für die Berechnung der
Kühlwassermenge einhält. Die Walze gemäß der Erfindung hat die
Merkmale nach Anspruch 1, wobei sie im Vergleich zu den Walzen
nach der bekannten Technik im wesentlichen dadurch gekennzeich
net ist, daß sie keine radial angeordneten Scheidewände, die
Bereiche in Kontakt mit Kühlwasser mit unterschiedlicher
Temperatur voneinander trennt, sowie keine mechanischen
Stoßvorrichtungen, wie Keile, etc., zur Verhinderung einer
Drehbewegung des Mantels gegenüber der Trommel aufweist.
Diese und andere Zwecke, Vorteile und Merkmale der Walze nach
dieser Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der
folgenden, eingehenden Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform derselben, die als Beispiel dient aber nicht
einschränkend ist, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 und Fig. 1a einen Querschnitt einer Gießwalze für
kontinuierlichen Guß für dünne Stärken nach bekannter Technik
und ein vergrößertes Detail derselben;
Fig. 2 einen Querschnitt, ähnlich wie Fig. 1, einer Aus
führungsform einer Walze nach dieser Erfindung;
Fig. 3 einen Querschnitt in axialer Richtung entlang der
Linie II-II der Fig. 2, zum Teil in Ansicht.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen kann man daraus ersehen, daß
bei der Verwirklichung der in Fig. 1 dargestellten und
bekannten Technik das Wasser in dem von der Mantellinie G
definierten Punkt in die Kanäle fließt und nach einen Kreislauf
von 360° bei derselben Mantellinie G austritt, die von einer
Radialscheidewand S verkörpert wird, welche durch die
Verbindung zweier aneinanderstoßender Teile, nämlich zwischen
einer nach innen gerichteten Spitze 10′ des Mantels und einem
Radialelement 11′ der Trommel gebildet wird. Aus Fig. 1a kann
man unschwer erkennen, daß ein tangentiales Scheren des Mantels
gegenüber der Trommel die von der Scheidewand S zu
gewährleistenden Dichtigkeit beeinträchtigen kann, da besagte
Spitze des Mantels nicht mehr an dem Radialelement 11′ der
Trommel bei der Mantellinie G stoßen würde, so daß sich
einfließendes und abfließendes Wasser vermengen können, was im
Normalfall von der Scheidewand verhindert wird.
Nach der Erfindung - mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 - er
geben sich keine Verbindungen, welche zirkulare Verdrehungen
des Mantels 10 gegenüber der Trommel 11 verhindern. Das durch
den axialen Zuleitungskanal 13 einfließende Wasser gelangt in
die Rillen 12 durch einen im wesentlichen radial angeordneten
Sammelkanal 14, 14a und wird in beide Richtungen, d. h. in und
entgegen dem Uhrzeigersinn verteilt, wobei es sich aus
schließlich in Funktion des Energiegefälles verteilt, das in
der Regel in beiden Richtungen gleich sein sollte. In Fig. 2
ist nur eine Rille 12 im Querschnitt und in ihrer gesamten
Abwicklung erkennbar.
Das aus dem Punkt G austretende und in entgegengesetzte
Richtungen fließende Wasser legt jeweils eine einem Halbkreis
entsprechende Strecke, also einen 180°-Kreisbogen zurück und
gelangt dann durch einen in Höhe der Mantellinie G′, die in
Bezug auf G diametral entgegengesetzt ist, befindlichen
Sammelkanal ins Innere der Trommel und somit nach außen zu
einem Ablauf, oder es wird wieder gekühlt und dann erneut in
den axialen Zuleitungskanal 13 eingeleitet, so daß ein
geschlossener Kreislauf entsteht.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird eine Ausfüh
rungsform gezeigt, bei der die Walze in mehreren axialen Be
reichen unterteilt ist, die seriell, also nacheinander mit
Kühlwasser gespeist werden und zwar über Sammelkanäle, die auf
der Außenfläche der Trommel angeordnet und durch Innenkanäle
miteinander verbunden sind, durch die das Wasser zu- bzw.
abfließt. Berücksichtigt man, daß die Fließgeschwindigkeit des
Wassers im Vergleich zur traditionellen Lösung wie in Fig. 1 im
wesentlichen beibehalten werden soll und daß der Wasserfluß bei
der Bauart nach der Erfindung in beide Richtungen halbiert
wird, so ergibt sich daraus, daß die Wassermenge gegenüber der
besagten traditionellen Lösung verdoppelt werden sollte, was
höhere Anlagen- und Betriebskosten verursachen würde.
Wie Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, ist der Ablaufsammelkanal 15
vorzugsweise über einen in Bezug auf die Trommelachse schräg
verlaufenden Innenkanal 16 mit einem Zulaufsammelkanal 18 eines
zweiten Bereichs B der Trommel verbunden, welcher Bereich
gegenüber eines ersten Bereichs A axial versetzt angeordnet
ist und von diesem durch eine transversale Trennwand 20
getrennt. Der Sammelkanal 18 mündet in eine zweite Serie von
Rillen 12′ einer Linie H folgend, die der Linie H′ des
Abflusses des zweiten Bereichs entgegengesetzt ist. Die diame
trale Ebene H-H′ ist in Bezug auf die Ebene G-G′ um einen
Winkel L versetzt, der im Unterschied zu dem in der Zeichnung
dargestellten Winkel vorzugsweise ein 90° Winkel sein kann.
Der Kühlwasserkreislauf kann in eine Anzahl von Teilen ge
gliedert werden, die mit der Zahl 2 zu multiplizieren ist und
zwar 2 × n Teile, wobei n der Anzahl der Diametralebenen bzw.
Paare der entgegengesetzten Mantellinien, respektive
Sammelkanäle zur Ein- und Ableitung des Kühlwassers entspricht.
Jede Strecke zwischen Einlauf und Auslauf entspricht demnach
der Formel 360°:n, so daß Zweipaß- - wie in Fig. 2, Vier-,
Sechs- bzw. n-Paßsysteme möglich sind, wenn die Wassermenge in
2, 4, 6 Strecken geteilt wird. Da die Wassermenge in jedem
Abschnitt mit der Zahl "n" multipliziert werden sollte, so
werden Einteilungen auch in Achsrichtung vorgesehen, wie
bereits in Bezug auf Fig. 2 und 3 erwähnt.
Da es zwischen nächststehenden Zulauf- und Ablaufkanälen keinen
Zusammenhang mehr gibt, so wird die Scheidewand A in Fig. 1a
überflüssig und es nicht mehr zu einer Diskontinuität kommen,
die auf die unterschiedliche Kupfermasse bei besagter
Scheidewand zurückzuführen ist. Dabei erübrigen sich auch
Vorrichtungen zur Vermeidung von Verdrehungen des Außenmantels
gegenüber der Trommel.
Ein weiteres wichtiges und vorteilhaftes Ergebnis des Fehlens
der Scheidewände S und der Spitzen, die sie bildeten, ist
dadurch gegeben, daß die Rillen 12 somit einfach durch
Runddrehen ausgeführt werden können, ohne dabei den Bearbei
tungsvorgang bei dieser Scheidewand - die durch Fräsen erfolgt
- unterbrechen zu müssen. Der Mantel, welcher ein ersetzbares
Verschleißteil der Walze ist, wird somit wesentlich billiger.
Eventuelle Ergänzungen und/oder Änderungen zu den hier oben
beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen der Walze nach
dieser Erfindung können von Fachleuten vorgenommen werden, ohne
den Rahmen derselben Erfindung zu verlassen.
Claims (5)
1. Gießwalze für kontinuierlichen Guß für dünne Stärken mit
gegenläufigen Walzen bestehend aus einer Außentrommel (10) aus
wärmeleitfähigem Material mit zirkular verlaufenden internen
Rillen (12),
dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der
Trommel (11) mindestens ein Paar radial angeordnete Sam
melkanäle, davon je einer für einen Zufluß (14) und einen
Abfluß (15) des Kühlwassers vorgesehen sind, wobei der erste
(14) dieser Sammelkanäle (14, 15) über einen im wesentlichen
axial angeordneten Zuleitungskanal (13) gespeist wird, so daß
der Wasserfluß sich von einer Trommelachse bis zur Peripherie
der Walze und zwar bis zur Mantellinie (G) erstreckt, wo dieser
Fluß sich in zwei entgegengesetzte Richtungen, nämlich in und
entgegen dem Uhrzeigersinn teilt, wobei der zweite Sammelkanal
(15), der sich an der Stelle der Mantellinie (G′) befindet,
welche in Bezug auf die andere Mantellinie (G) diametral
ausgerichtet ist, beide Wasserflüsse sammelt und diese
Flüssigkeitsströme radial in einen Abflußkanal (16) leitet.
2. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie in der Achsrichtung in mindestens zwei voneinander
unabhängige und getrennte Bereiche (A, B, . . .) unterteilt ist,
welche jeweils mindestens einen Zuflußsammelkanal (14, 18) und
einen Abflußsammelkanal (15) aufweisen, wobei der
Abflußsammelkanal (15) über den Abflußkanal (16) mit axialer
Ausrichtung mit dem Zuflußsammelkanal (18) des nächsten Be
reichs verbunden ist.
3. Walze nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Wasserzufluß- und -abflußsammelkanäle eines jeden
Kühlbereichs (A, B, . . .) jeweils zwei Mantellinien (G-G′, H-H′,
. . .) ergeben, welche genau entgegengesetzt sind und deren
diametrale Ebenen um einen Winkel (α) zueinander versetzt
sind.
4. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreisumfang der Rillen (12) in 2 × n Wasserflußstrecken
von jeweils 360°:n geteilt ist, wobei n die Zahl der
Diametralebenen oder der entgegengesetzten Mantellinien ist,
bei denen jeweils ein Sammelkanal für den Zufluß und den Abfluß
des Kühlwassers angeordnet ist.
5. Walze nach dem Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie in mehreren axialen Kühlbereichen unterteilt ist,
welche durch transversal angeordnete Trennwände (20) von
einander getrennten sind, wobei die diametralen n-Ebenen eines
jeden Bereichs um einen Winkel (α) zu den diametralen n-Ebenen
des folgenden Bereichs versetzt sind.
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