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Die
vorliegende Erfindung betrifft die gegenläufigen Gießwalzen für kontinuierlichen Guß und dünne Stärken, insbesondere
ihr Kühlungssystem.
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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.
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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 Kupferlegierung
besteht – auswirkt,
wobei gleichzeitig gewährleistet werden
soll, daß die
stetigen Wärmespannungen, denen
der normalerweise auf der Stahltrommel verkeilte Außenmantel
ausgesetzt ist, nicht dessen mechanische Eigenschaften beeinträchtigen.
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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 angeordnet 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.
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Es
ist aber bekannt, daß diese
Anordnung zu einer Diskontinuität
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. 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 abfließenden vermischt
und die Kühlwirkung
schmälert.
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Es
ist dabei zu bedenken, daß die
Wassermenge so zu berechnen ist, daß sie die zwei wichtigen Faktoren
der Kühlung
garantiert, 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° C
bis 6° C,
beim Ein- und Auslaufen.
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Die
DE 38 39 110 A1 zeigt
eine Gießwalze, die
einen axial angeordneten Zuleitungskanal und radial angeordnete
Sammelkanäle
aufweist. Die in der Entgegenhaltung gezeigte Gießwalze sieht
jedoch keine zirkular verlaufenden internen, die eigentliche Kühlung bewirkenden
Rillen vor, vielmehr verlaufen die auf der Außenumfangsfläche des
Innenmantels ausgebildeten Strömungskanäle im wesentlichen entlang
der Achse der Kühlwalze.
Problematisch dabei ist, dass eine Kühlung aufgrund der Anordnung der
Strömungskanäle nur unzureichend
erfolgt. Die Anordnung stellt sich zudem sehr aufwendig dar, insbesondere
deshalb, weil die Trennwände
zwischen den Strömungskanälen eine
Verdrillung aufweisen.
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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.
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Insbesondere
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bestmögliche Kühlung während des
Betriebs der Gießwalzen
in einfachster Weise, d. h. mit einer einfachen und kostengünstigen
Konstruktion der Gießwalzen
zu gewährleisten.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Gießwalze nach
Patentanspruch 1 gelöst.
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Insbesondere
wird die Aufgabe durch eine Gießwalze
für kontinuierlichen
Guß für dünne Stärken mit
gegenläufigen
Walzen gelöst,
welche aus einer Außentrommel
aus wärmeleitfähigem Material mit
internen Rillen besteht, wobei im inneren einer Trommel mindestens
ein Paar radial angeordneter Sammelkanäle und zwar je mindestens ein
erster Sammelkanal für
einen Zufluß und
ein zweiter Sammelkanal für
einen Abfluß des
Kühlwassers
vorgesehen ist, wobei der erste dieser Sammelkanäle über einen im wesentlichen axial
angeordneten Zuleitungskanal gespeist wird, so daß der Wasserfluß sich von
einer Trommelachse bis zur Peripherie der Walze zu den internen
Rillen erstreckt, wobei die internen Rillen derart zirkular angeordnet
und die Sammelkanäle
an Mantellinien mündend
angeordnet sind, dass dieser Fluß sich in zwei entgegengesetzte
Richtungen, nämlich
in und entgegen dem Uhrzeigersinn teilt.
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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 gekennzeichnet
ist, daß sie
keine radial angeordneten Scheidewände, die Bereiche in Kontakt
mit Kühlwasser
mit unterschiedlicher Temperatur voneinander trennen, sowie keine
mechanischen Stoßvorrichtungen,
wie Keile, etc., zur Verhinderung einer Drehbewegung des Mantels
gegenüber der
Trommel aufweist.
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Diese
und andere Zwecke, Vorteile und Merkmale der Walze nach dieser Erfindung
ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden, eingehenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform derselben,
die als Beispiel dient aber nicht einschränkend ist, mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 und 1a einen
Querschnitt einer Gießwalze
für kontinuierlichen
Guß für dünne Stärken nach
bekannter Technik und ein vergrößertes Detail
derselben;
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2 einen
Querschnitt, ähnlich
wie 1, einer Ausführungsform
einer Walze nach dieser Erfindung;
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3 einen
zum Teil sichtbaren Querschnitt in axialer Richtung entlang der
Linie II-II der 2.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen kann man daraus ersehen, daß bei der Verwirklichung der in 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 1a kann
man unschwer erkennen, daß ein
tangentiales Scheren des Mantels gegenüber der Trommel die von der
Scheidewand S zu gewährleistende
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.
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Nach
der Erfindung – mit
Bezug auf die 2 und 3 – ergeben
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 ausschließlich
in Funktion des Energiegefälles
verteilt, das in der Regel in beiden Richtungen gleich sein sollte.
In 2 ist nur eine Rille 12 im Querschnitt
und in ihrer gesamten Abwicklung erkennbar.
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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.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 wird eine
Ausführungsform
gezeigt, bei der die Walze in mehreren axialen Bereichen 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 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.
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Wie 2 und 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 einem ersten Bereich A
axial versetzt angeordnet und von diesem durch eine transversale
Trennwand 20 getrennt ist. 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 diametrale Ebene H-H' ist in Bezug auf
die Ebene G-G' um
einen Winkel α versetzt,
der im Unterschied zu dem in der Zeichnung dargestellten Winkel
vorzugsweise ein 90° Winkel
sein kann.
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Der
Kühlwasserkreislauf
kann in eine Anzahl von Teilen gegliedert 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°:2n,
so daß Zweipaß- – wie in 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 2 und 3 erwähnt.
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Da
es zwischen nächststehenden
Zulauf- und Ablaufkanälen
keinen Zusammenhang mehr gibt, so wird die Scheidewand S in 1a überflüssig und
es kann 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.
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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 Bearbeitungsvorgang 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.