DE2143962B2

DE2143962B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen mittels Sprühdüsen und Führen eines Stranges in der Sekundärkühlzone einer StranggieBanlage

Info

Publication number: DE2143962B2
Application number: DE19712143962
Authority: DE
Inventors: Max Zuerich Burkhardt; Ferdinand Dipl.Ing. Thalwil Fiala; Markus Ing. Zuerich Schmid; Armin Uster Thalmann
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1971-09-02
Publication date: 1975-01-09
Also published as: DE2143962C3; DE2143962A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen mittels SprtihduSi.ii ~iid Führen eines Stranges in der Sekundärkühlzone einer Strang gießanlage, wobei der Strang durch an gegenüberliegenden Strangoberflächen anliegenden Führungsele menten hindurchgeführt und zwischen den Führungs elementen gekühlt wird.

Bei Stranggießanlagen ist es bekannt, den Strang durch in Abständen in der Stranglaufnchtung voneinander angeordneten Rollen zu führen. Zwischen den Rollen sind Sprühdüsen vorgesehen, aus denen der Strang mit Kühlwasser beaufschlagt und gekühlt wird. Auf Grund des ferrostatischen Druckes und der Festigkeit des Rollenmaterials ist eine gewisse Rollendicke erforderlich, aus der sich einerseits ein bestimmter RoI-lenabstana und andererseits auch der Abstand der Sprühdüsen in Stranglängsrichtung ergibt. Diese Anordnung führt bei Anlagen, auf denen größere Formate gegossen werden, zu einer übermäßigen Größe der zwischen den Rollen befindlichen ungestützten Flächen sowie ungenügendem Wärmeentzug auf Grund der an sich weit voneinander entfernt liegenden, zwischen den Rollen angeordneten Sprühdüsen. Dies ergibt die Nachteile, daß entweder die bekannten Ausbauchungen und Durchbrüche entstehen oder die Gießgeschwindigkeit so gering gehalten werden muß, daß sich die deshalb dicker gewordene, erstarrte Strangkruste nicht unter der Einwirkung des ferrostatischen Druckes verformt bzw. reißt. Daraus folgt, daß die erwähnte Anordnung es nicht erlaubt, größere Formate, z. B. Brammen, mit erhöhter Gießgeschwindigkeil abzugießen.

Es ist weiter eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der nath einer der indirekten Kühlung dienenden Kupferkokille ein etwa gleich lang bemessener Kühlrost folgt. Dieser Kühlrost ist mit der kurzen Kokille verbunden und weist in Stranglängsrichtung sich erstreckende Führungsleisten auf, zwischen denen horizontal nebeneinander montierte Flachstrahldüsen Wasser mit hoher kinetischer Energie gegen den Strang richten. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß nur ein relativ kleiner Bereich intensiv gekühlt wird, und das herabfließende Kühlwasser die Kühlwirkung beeinträchtigt und stört. Auch ist die Kühlung des Stranges über einen längeren Zeitraum zwischen und unter den langgestreckten Führungsleisten stark unterschiedlich, so daß Slrangfehler entstehen können.

Es ist auch eine Kokille bekannt, in der der Strang nach Durchlauf einer kleinen Strecke unter direktem Kontakt mit der Kokillenwand zu schrumpfen beginnt und von der Wand abhebt. Um ein Ausbauchen des von

der KokiUenwftnd weggcschrumpften Stranges zu vermeiden, wird noch innerhalb der Kokille Kühlwasser durch öffnungen der Kokillenwand direkt auf den Strung aufgebracht. Durch das Abheben im unteren Kokillente'il findet keine Führung des Stranges mehr statt, und das aufgespritzte Wasser kann in die Spalte eindringen, was zu unkontrollierten Kühlverhaltnissen führt.

In einer anderen bekannten Vorrichtung zum Stranggießen sind unterhalb einer vertikal angeordneten Kokille längliche, sich in Stranglaufrichtung erstreckende Stützelemente voigesehen, die gruppenweise abwechselnd den Strang stützen. Diese können auch noch zusätzlich mit Rollen versehen sein, um die Reibung zu vermindern. In den Stützelementen kann Kühlwasser zirkulieren, das auch durch öffnungen an den Strang gelangen kann. Weiters kann Kühlmittel in den wegen der Gefahr des Ausbauchens sehr klein zu haltenden Zwischenraum zwischen diesen Elementen eingebracht werden. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß der Strang nicht ausreichend gestützt und gekühlt werden kann, da die Stützelemente nur gruppenweise und abwechselnd in Funktion treten und dab Aufbringen von Kühlmittel wegen der Platzverhältnisse sch vierig ist. Auch ist die Kühlung unkontrolliert und unregelmäßig, da z. B. das aufgebrachte Wasser irgendwohin nach unten abfließen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Strang in der Sekundärkühlzone durch intensive, störungsfreie Kühlung möglichst viel Wärme zu entziehen unter gleichzeitiger bestmöglichster Abstützung, um Ausbauchungen und Durchbrüche zu vermeiden und hohe Gießgeschwindigkeiten zu erzielen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Strang in Längs- und Querrichtung zu seiner Längsachse spaltlos in streifenförmigen, zusammenhängenden Bereichen gestützt wird und Kühlwasser auf die dazwischenliegende, von den streifenförmigen Stützbereichen freie Strangoberfläche gesprüht wird und die Stützbereiche im wesentlihen von dem aufgesprühten Kühlwasser frei gehalten werden.

Auf diese Weise ist eine optimale Kombination von Führung und Kühlung des Stranges gegeben, da sowohl in Stranglängsrichtung als auch in Querrichtung des Stranges gekühlte und geführte Flächen abwechselnd unter- bzw. nebeneinander vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Führungselemente aus gitterartigen Platten mit der Strangoberfläche zugeordneten und deren Form entsprechenden Führungsflächen bestehen, die Platten zwischen den Führungsflächen Ausnehmungen in Längsrichtung und Querrichtung aufweisen, die den ungestützten Flächen des Stranges entsprechen und in den Ausnehmungen Sprühdüsen angeordnet sind.

Durch die mehrfache Führung in Längsrichtung wird insbesonders das Ausbauchen vermieden, da der Strang, in Querrichtung gesehen, nur relativ kurze ungestützte Flächen aufweist, im Gegensitz beispielsweise zu der bekannten Rollenführung, bei der in Querrichtung ungestützte Breiten bis» zu etwa 2 m auftreten. Da zudem auf diesen kurzen Flächen Spriihwasser aufgebracht wird, erfolgt eine sehr intensive Kühlung bis unmittelbar an die gestützten Flächen. Das Verfahren der wechselweisen Kühlung und Abstützung auch in Längsrichtung ergibt die höchstmögliche Ausnutzung der vorhandenen Strangfläche, Da der Strang durch ein Ausziehaggregat durch die beiden gegenüberliegenden, an semer Oberflach? anliegenden Führungselemente hinduichgeführt wird, kommt der gekühlte Teil der Strangfläche unmittelbar unter eine querlaufende Führung und wird dadurch zur gestützten Ff&che, Da die gestützten Flachen vom Wasser im wesentlichen freigehalten werden, kann eine Erholung der Strangkcuste von der vorangegangenen intensiven Sprühkühlung erfolgen, wodurch einer eventuellen Rißbiidung durch zu rasches Abkühlen vorgebeugt wird. Es ist ferner wesentlich, daß die Abstützung und Führung des Strange« an Flächen erfolgt und nicht wie z. B. bei einer Rollenführung nur entlang einer Linie quer zum Strang.

Die Größe der von den Spritzdüsen beaufschlagten Fläche kann etwa der Größe der ungestützten Fläche

is entsprechen. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden, z. B. durch Auswahl von Sprühdüsen mit entsprechendem Sprühwinkel, durch Einstellung von bestimmten Entfernungen von Düsen zur Strangoberfläche usw. Dadurch gehen gekühlte und gestützte Flächen unmittelbar ineinander über. Es ^st ferner zweckmäßig, wenn das gesprühte Wasser auch die abstützenden Fühlungen oberhalb und seitlich der Düse in Strangnähe beaufschlagt und datfv'ch diese ständig mit dem heißen Strang in Berührung stehenden Teile kühlt.

Es ist auch möglich, den Strang durch in Querrichtung benachbarte Sprühdüsen zu beaufschlagen, und zwar derart, daß die zwei beaufschlagten Flächen nahezu unmittelbar ineinander übergehen und zusammen etwa der ungestützten Fläche entsprechen. Dies ist dann von Vorteil, wenn z. B. in bestimmten Slrangbereichen keine Abstützung erforderlich ist. Dies kann beispielsweise in den Bereichen gegen die Kanten zu bei Brammensträngen der Fall sein, wo die Gefahr einer Ausbauchung weniger gegeben ist. Durch den Wegfall einer Führungsfläche /wischen den beaufschlagten Flächen können diese näher aneinander gerückt werden, was eine noch bessere Ausnutzung der verfügbaren Sirangfläche ergibt.
Wichtig ist auch, daß das aufgesprühte Wasser wieder abgeleitet wird, so daß keine Störung der Kühlwirkung des Sprühwassers auftritt. Da die unter der Düse befindliche querliegende Führungsfläche am Strang anliegt, würde sich über dieser ein Wasserstau bilden und eine einwandfreie Besprühung der Oberfläche verhindem. Es muß auch darauf geachtet werden, daß durch den Sprühfächer der Abfluß nicht noch zusätzlich behindert wird. Daher wird der Sprühwinkel der Düse und/oder deren Einstellung so vorgenommen, daß die beaufschlagte Fläche nicht ganz bis zur unteren querliegenden Führungsfläche reicht, d. h., vom Sprühwasser nicht direkt beaufschlagt wird, so daß ein Kleiner unbesprühter Bereich zwischen der beaufschlagten Fläche und der unteren Führung verbleibt. Wetter wird die untere Begrenzungsfläche der Ausnehmungen, in denen bzw. hinter denen die Düsen rr.onüert sind, nach rückwärts und abwärts geneigt ausgebildet, und zwar unter einen Winkel von etwa 10 bis 25°, so daß das aufgespritzte Wasser zuerst eine kleine Strecke den Strang abwärts fließt und dann vom Strang weg abgeleitet wird. Dieses Wasser darf den Sprühfächer der in Stranglaufrichtung folgenden Düse nicht stören und muß deshalb auch außerhalb dieses darunterliegenden Sprühfächers abgeleitet werden. Zusätzliche Abifußlocher können einen Abfluß dieses Wassers erleichtern.

Dazu sollen die untere Begrenzungsfläche und/oder die Abflußöffnung über die darunterliegende Sprühdüse rückversetzt sein.
Eine besondere Wirksamkeit des Verfahrens ergibt

sich, wenn der Strang an mehreren untereiniinderliegenden, jeweils durch gestützte Flächen voneinander getrennte Reihen von Ausnehmungen vorbeigeführl wird, wobei eine weitere vorteilhafte Ausbildung durch eine gegenseitige Versetzung der Ausnehmungen, d. h. auch der momentan gekühlten Strangflächen dieser Reihen besteht. Auch können Reihen von Ausnehmungen, in Querrichtung der geführten Strangoberfläche gesehen, gegeneinander versetzt sein.

Beim Durchlauf des Stranges durch die Gitterkühlung kann die ungestützte Breite der Strangoberfläche stetig verändert werden, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die gitterartigen Führungsflächen schräg zur Stranglaufrichtung verlaufen. Die Kühlung des Stranges kann dabei durch den stetigen Wechsel zwischen gestützten und ungestützten Flächen noch gleichmäßiger gestaltet werden.

Die Herstell- und Unterhaltkosten solcher Gitterplatten können reduziert und der Einsatz von hochverschleißfeslen Materialien kann wesentlich vereinfacht werden, wenn, nach einem weiteren Kennzeichen, die gitterartigen Platten über die Strangbreite in Teilplatten unterteilt und auswechselbar auf einem Tragrahmen befestigt sind.

Sehr gut hat sich verschleißfestes Gußeisen als Werkstoff für die gitterartigen Platten bewährt, da es sowohl günstige Eigenschaften in bezug auf Festigkeit und Abrieb, als auch thermische Beständigkeit in sich vereinigt Bei Brammenanlagen werden vorteilhaft nur die Breitseiten von den erfindungsgemäßen Führungselementen geführt. An den Schmalseiten haben sich verschwenkbarc Ableitbleche zur Wasserabführung gut bewährt.

Erfordert das Gießprogramm mehrere Strangformate, so wird zur Forrnatanpassung der Abstand gegenüberliegender Platten einstellbar vorgesehen. Dies kann mit Hilfe von an sich bekannten Mitteln auf hydraulischem oder mechanischem Wege geschehen, z. B. durch hydraulische Zylinder, die die Führungsplatten bis an Anschläge führen oder durch Zug- und Druckschrauben. Mit solchen Mitteln kann auch eine gewisse Anpassung an die gewünschte Strangbahn eingestellt werden.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen bevorzugte Konstruktionen nach der Erfindung, die das Stranggießen einer Bramme von Stahl betreffen. Es zeigt

F i g. I eine schematiche Darstellung einer Anordnung von erfindungsgemäßen Föhrongselementen bei elfter Bogettsmfage,

F i g. 2 ein teilweise dargestelltes Element,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Lin« HI-III der F i g. 2.

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie der F i g. 2 und

F i g. 5 eine Ansicht auf ein anderes, teilweise dargestelltes Element.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Gießbehälter bezeichnet, aus dem Stahl m eine wassergekühlte Kokille 2 fließt. Der Kokille 2 nachfolgend sind die erfindungsgemäßen Führungselemente 3.3' ond 4.4' angeordnet, die jeweils paarweise an gegenüberliegenden Oberflächen des in der Kokille 2 gebildeten Stranges 5 anliegen. Der Strang 5 wird durch ein Treibrichtaggregat 6 ausgezogen. Während seines Durchganges durch die Führungselemente wird der Strang durch mittels Sprühdüsen 8 aufgesprühtes Wasser gekühlt.

Die F i g. 2. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Konstruktion. In der Ansicht wird in F i g. 2 ein Führungselement dargestellt, das am einer gitterartigen Plat te Ϊ.

vorteilhaft aus verschleißfestem Gußeisen, besieht. Di< Platte 3 besitzt der Strangoberfläche zugeordnete Fiih rungsflächen 10 und dazwischenliegende Ausnchmun gen 11. In deren Bereich weist der Strang ungestütz.u Flächen 16 auf. Wie F i g. 3 zeigt, sind die Fiihrungsflä chen 10 der Form beispielsweise der Krümmung de; Stranges 5. angepaßt, der in diesem Bereich noch nich durcherstarrt ist und der um den flüssigen Kern 14 eint noch relativ dünne Strangschale aufweist.

ίο In den Ausnehmungen 11 sind Sprühdüsen 8 an geordnet, die Kühlwasser auf die ungestützten Flacher 16 aufsprühen, so daß der Strang in Längsrichtung Ii und Querrichtung 19 wechselweise beaufschlagt line gestützt wird. Dabei wird die Größe der beaufschlagter Fläche so gewählt, daß sie etwa der Größe der unge stüt/ten Fläche 16 entspricht. Dies kann durch Wah geeigneter Düsen und deren Abstand /ur Strangober fläche bewirkt werden. F.s ist wichtig, daß die Bereiche der gestützten Strangoberfläche vom Wasser im we scntlichen frei gehalten werden, um eine unkontrollier te Kühlung zu vermeiden. Im vorliegenden Fall haber die Ausnehmungen 11 in den gitterartigen Platten qua dratische Form und die beaufschlagte Fläche runde Form, da Vollkonusdüsen angewendet werden. Außer dem wcrdff'i die Düsen so eingestellt, daß zwischen dei Fiihrungsfläche 10 und der beaufschlagten Fläche eir kleiner Bereich 20 verbleibt, der nicht direkt bespriihi wird. Dadurch tritt keine Störung des Sprühkegel· durch aufgestautes Wasser auf. Zusätzlich sind die Stc ge bzw. unteren Begrenzungsflächen 21 unter einem Winkel 22 nach unten und rückwärts, vom Strang weg geneigt, so daß angesammeltes Wasser abgeführt werden kann. In den Siegen können auch Abflußöffnungen 23 vorhanden sein, durch die das Wasser abfließt. Der Winkel 22 beträgt im vorliegenden Ausführungsbei spiel 15°. kann aber je nach Strangformal und benötig ler Kühlwassermenge zwischen 10 und 25" ausgefühn sein. Damit mit Sicherheit eine gegenseitige Störung von benachbarten Düsen bzw. Sprühfächern verhinderl wird, befindet sich der Kopf der Sprühdüse innerhalb der sie umgebenden Führungswände. Dabei ist insbe sondere wichtig, daß die Rückfläche der Führung und die Abflußöffnung 23 über die darunterliegende Sprüh düse vom Strang weg rückversetzt sind. Die dem Strang 5 zugekehrte Seite der Platte 3 ist in leicht aus wechselbare Teilplatten 30. 30' unterteilt und auf c'nem Tragrahmen 31 durch Schraubverbindung befestigt.

In den F i g. 2 und 4 wird gezeigt wie die Platte 3 ar der Stahlstniktwr gehalten und befestigt ist Ei» Fort

5» satz 25 greift m eine Ausnehmung 26 der Platte 3 ein wodurch eine Abstützung erfolgt. Die Fixierung ge schiebt durch die beiden Druckschrauben 27. die die Platte mit der Struktur 24 verbanden. Um bei Formatwechsel eine Abstandsänderung zweier gegenüberlie-

gender Führungselemente vornehmen zu können, isi eine Zugschraube 28 vorgesehen. Natürlich könnte die se Fixierung bzw. Abstandänderung auch mit anderer Mitteln, z. B. durch eine Hydraulik, vorgenommen werden, die mit Anschlägen zusammenwirkt.

in F i g. 5 ist eine Platte mit schräg zur Stranglauf richtung angeordneten Führungsflächen 10 dargestellt Diese schräg verlaufenden Führungsflächen besitzen den Vorteil, daß die Gefahr des Hängenbleibens von vorstehenden Partien, bzw. des Aufreißens der Strang-

ta oberfläche, beim Einlaufen unter die Führungsflächen reduziert wird.

FaIh es angezeigt sein sollte, können die Ausnch mangen cmc kreisrunde oder elliptische Form haben

und so ζ. B. jeder bestimmten von einer Düse erzeugten Beaufschlagungsform entsprechen. Um die ungestützte Wegstrecke der sich bewegenden Strangoberfläche so kurz wie möglich zu halten, können beispielsweise die der Kokille am nächsten liegenden Ausnehmungen als quer zur Stranglaufrichtung angeordnete breite Schlitze ausgeführt und die Kühlung mit Flachstrahldüsen durchgeführt werden. Dabei ist eine optimale Kühlung

bei bestmöglich gestützter Strangoberfläche erreich bar.

Die Führungsplatten können auch mit der Kokill verbunden werden, so daß sie mit dieser mitoszilliere Dadurch bleibt sich der sonst zwischen Kokille un Führungsplatte ständig in seiner Breite verändernd Spalt konstant, wodurch die Durchbruchsgefahr ebei falls vermindert wird.

hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kahlen mittels Spröhdüsen und Föhren eines Stranges in der Sekundärkühlzone einer Stranggießanlage, wobei der Strang durch an gegenüberliegenden Strangoberflächen anliegenden Führungselementen hindurchgeführt und zwischen den Führungselementen gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in Längs- und Querrichtung zu seiner Längsachse spaltlos in streifenförmigen, zusammenhängenden Bereichen gestützt wird und Kühlwasser auf die dazwischenliegende, von den streifenförmigen Stützbereichen freie Strangoberfläche gesprüht wird und die Stützbereiche im wesentlichen von dem aufgesprühten Kühlwasser frei gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgesprühte Wasser vom Strang weg nach rückwärts außerhalb des in Stranglaufrichtung folgenden Sprühfächers abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang durch Kühlwasser zweier benachbarter Sprühdüsen beaufschlagt wird, wobei die beaufschlagten Flächen nahezu unmittelbar ineinander übergehen und zusammen etwa der ungestützten Fläche entsprechen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich oberhalb und seitlich der Düse befindlichen Führungen durch Sprüh wasser gek ;hJt werden, und daß zwischen der beaufschlagten Fläche und der unteren Führung ein kleiner unbesprühter Bereich vertreibt.

5. Vorrichtung zur Durchiührun - des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente aus gitterartigen Platten (3, 3', 4. 4') mit der Strangoberfläche zugeordneten und deren Form entsprechenden Führungsflächen (10) bestehen, die Platten zwischen den Führungsflächen Ausnehmungen (11) in Längsrichtung (18) und Querrichtung (19) aufweisen, die den ungestützten Flächen (16) des Stranges entsprechen, und in den Ausnehmungen (11) Sprühdüsen (8) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (3, 3', 4, 4') mindestens zwei in Stranglaufrichtung untereinanderliegende Reihen (12, 13) von Ausnehmungen aufweisen,die Untereinander durch eine stegförmige Führungsfläche (10) getrennt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen dieser Reihen (12, 13) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begren-Zungsfläche (2t) der Ausnehmung (11) unter einem Winkel (22) nach rück- und abwärts geneigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennieichnet, daß der Winket (22) zwischen 10 und 15° legt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Begrenzungsfläche (21) eine Abflußöffnung (23) für angesammeltes Wasser aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkante der unteren Begrenzungsfläche (21) und/oder die Abflußöffnung (23) über die darunterliegende

Sprühdüse rückversetzt ist.

12, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

11 dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (10) der gitterartigen Platten (3, ?', 4, 4') schräg verlaufen, , ₄ - . , ..

13, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

12 dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Platten (3, 3', 4,4') in Teilplatten (30, 30') unterteilt und auswechselbar auf einem Tragrahmen (31) befestigt sind. - · _{c u}-

14, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Platten (3, 3', 4 4') a^us verschleißfestem Gußeisen bestehen.