DE2511748B2 - Vorrichtung zum direkten kuehlen eines stranges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum direkten Kühlen eines Strangs, insbesondere beim Stranggießen von Stahl, die Segmente mit Sprühdüsen zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Strang und Einrichtungen zum Zuführen und Einstellen der Menge des Kühlmittels umfaßt.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Kühlen von Strängen sind feste Halterungen in Form von Düsenstöcken in der Kühlzone angeordnet, wobei diese Düsenstöcke mehrere Zufuhrleitungen für das Kühlmittel, normalerweise Wasser, aufweisen. Die Düsen sind gruppenweise an den Zufuhrleitungen angeschlossen, *° so daß die Kühlung den wechselnden Parametern, wie Format, Stahlqualität, Gießgeschwindigkeit usw., durch Zu- oder Abschalten von Gruppen angepaßt werden kann.

Diese bekannte Vorrichtung ist bezüglich Verroh- ^6j rung sehr aufwendig. Das Stillsetzen von Düsen während des Betriebs weist den Nachteil des Zugehens der zum heißen Strang hin gerichteten Düsenöffnungen auf, so daß Unregelmäßigkeiten in der Kühlung auftreten. Um diese Unregelmäßigkeiten bzw. Störungen möglichst zu vermeiden, sind weitgehende Unterhaltungsarbeiten in der schwer zugänglichen Kühlzone erforderlich. Will die Zugänglichkeit verbessert werden, so müssen die Düsenstöcke demontiert werden, was sehr zeitaufwendig ist und längere Stillstandzeiten der Anlage bedingen. Um die Kühlung den wechselnden Parametern anpassen zu können, ist in vielen Fällen eine Änderung des Drucks des Kühlmittels notwendig. Da der Sprühwinkel und die Sprühcharakteristik der einzelnen Düsen bei Druckveränderungen nur in einem kleinen Änderungsbereich konstant gehalten werden können, entspricht auch die tatsächliche Kühlung nur in einem kleinen Bereich den Vorgabewerten. Bei Anlagen mit großen Änderungen in Format und Stranggeschwindigkeit ist die Anpassung der Kühlung an die geänderten Verhältnisse nur mit sehr großem Aufwand möglich.

Bei Veränderung der erwähnten Parameter genügen Druckveränderungen und die dadurch bedingte Veränderung der Wassermenge oftmals nicht zur Anpassung der Kühlverhältnisse. Düsen mit anderen Nennwassermengen sind notwendig. Dieses Auswechseln von Düsen ist normalerweise bei den bekannten Anlagen zu zeitaufwendig, so daß nur ein beschränkter Wechsel in den Parametern möglich ist.

Es :st Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Kuhlen des Strangs über den gesamten Bereich der Änderung von Parametern, wie Format, Gießgeschwindigkeit, Stahlqualität usw. in gewünschter Weise zuläßt, nicht störungsanfällig ist und die Inspektion der Düsen ohne großen Aufwand und Zeitverlust ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Düsen an drehbaren Halterungen angeordnet sind, jede Halterung mit mindestens zwei Düsen bestückt ist, eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Drehung dieser Halterungen vorhanden ist und Zuführmittel für das Kühlmittel zu den Düsen angeordnet sind.

Mit dieser Vorrichtung kann der Strang ohne großen Aufwand und Zeitverlust über den ganzen Betriebsbereich der Anlage ohne Abweichungen von den vorgegebenen Werten gekühlt werden. Die Kühlung kann ohne Schwierigkeiten den Parameteränderungen angepaßt werden. Bei Inspektions- und Wartungsarbeiten bereitet es auch keine Schwierigkeiten, die Düsen zu kontrollieren. Durch Drehen der Halterung können diese in eine Lage gebracht werden, in der sie von außen beobachtet und inspiziert werden können. Daraus ergibt sich eine bessere Ausnutzung der Betriebszeit der Anlage und geringere Wartungskosten. Die Rohrleitungen werden auf ein Minimum reduziert.

An den drehbaren Halterungen sind Düsen mit unterschiedlicher Durchflußmenge und unterschiedlichen Sprühwinkeln sowie Sprühcharakteristiken befestigt. Die Düsen sind sternförmig um die Drehachse der Halterung angeordnet und können durch Drehen der Halterung in ihre Sprühstellung gebracht werden. Nur. in dieser Stellung wird den Düsen Wasser zugeleitet. Da die außer Betrieb befindlichen Düsenöffnungen nichtmehr dem heißen Strang zugekehrt sind, ist die Gefahr des Zugehens bedeutend verringert.

Soll z. B. bei gleichem Format ein Stahl vergossen werden, der eine höhere Gießgeschwindigkeit zuläßt, d. h. eine höhere spezifische Kühlwassermenge wird von Düsen verlangt, so werden durch Drehen der Hallerungen Düsen in Sprühstellung gebracht, die einen

höheren Kühlwasserdurchsatz bei gleichem Sprühwinkel und gleicher Sprühcharakteristik aufweisen.

Vorteilhaft sind die Zuführmittel als Bohrungen ausgebildet, die die Düsen in ihrer Sprühstellung mit einer Einrichtung zum Zuführen des Kühlmittels verbinden.

Normalerweise ist der Kühlbereich in Abschnitte bzw. Segmente unterteilt, wobei für die einzelnen Segmente verschiedene Vorgabewerte für die Kühlung gelten können. Wird in den einzelnen Segmenten ein Kühlsystem angewendet, bei welchem die ganze Strangbreite jeweils von einer einzelnen Düse besprüht wird, so ergibt sich eine vorteilhafte Lösung, wenn jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung besitzt, die Düsenhalterung mit Düsen bestückt ist, die jeweils die ganze Strangbreite besprühen und sich nur eine der Düsen der Halterung in SprühsteUung befindet.

Wird ein System angewendet, bei welchem mehrere Düsen gemeinsam die ganze Strangbreite besprühen, so ergibt sich eine weitere vorteilhatte Lösung dadurch, daß jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung besitzt, die Düsenhalterung mit Düsen bestückt ist, mindestens zwei Düsen der Halterung zusammen die ganze Strangbreite besprühen und sich mindestens zwei Düsen der Halterung in Sprühstellung befinden.

Wird ein schmales Format vergossen, so genügen quer zum Strang beispielsweise zwei Düsen, um die ganze Strangbreite zu besprühen. Wenn auf der gleichen Anlage zusätzlich wesentlich größere Formate vergossen werden sollen, so können durch Drehen der Halterung Düsen mit größerem Sprühwinkel oder zusätzliche Düsen in die SprühsteUung gebracht und mit der Wasserzuführung verbunden werden. Es ist in jedem Falle möglich, die Kühlung so einzustellen, daß am Strang die vorgegebenen Kühlwirkungen auftreten.

Die Erzeugung der Drehbewegungen für die Halterung erfolgt in vorteilhafter Weise so, daß pro Segment ein Schrittschaltantrieb eine der Düsenhalterung antreibt und diese direkt angetriebene Halterung über einen Kettentrieb mit den anderen Düsenhalterungen des Abschnitts verbunden ist.

An Stelle des Kettentriebs können auch andere Einrichtungen zur Übertragung der Drehbewegungen vorgesehen werden. Diese müssen jedoch den rauhen Betriebsbedingungen einer Stranggießanlage widerstehen können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, beschrieben. Es zeigt so

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Kühlbereich einer Stranggießanlage, wobei eine einzelne Düse jeweils die ganze Strangbreite besprüht,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in F i g. 1,

Fig.3 einen Teilschnitt entlang der Linie Ul-Hl in F i g. 4 durch ein Strangführungssegment im Kühlbereich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei quer zum Strang mehrere Düsen nebeneinander angeordnet sind und

F i g. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie 1V-1V in F i g. 3.

Die F i g. 1 und 2 zeigen die Anwendung der erf'.ndungsgemäßen Vorrichtung für eine Anlage, bei der die ganze Breite eines Strangs 20 von einem einzigen Sprühfächer 7 beaufschlagt wird. In Stranglaufrichtung 6 folgen sich mehrere solche Sprühfächer 7, die die Oberfläche des Strangs 20 durch die Räume /.wischen Führungsrollen 21 für den Strang mit Kühlwasser beaufschlagen. An der Strangunterseite befinden sich entsprechende Rollen 22 (F i g. 3), die mit den Rollen 21 in einem Segment angeordnet sind. Auf Düsenhalterungen 9, 10 und 11 sind je mindestens zwei Düsen, im gezeichneten Beispiel aber die Düsen 1, 2,3 und 4, angeordnet. Die Halterungen 9,10 und 11 sind jeweils um eine Achse 8 drehbar. Die Achsen der Düsen 1 bis 4 verlaufen etwa rechtwinklig zu der Drehachse 8 und schließen gegenseitig einen Winkel von 90° ein. In der in F i g. 1 gezeigten Stellung der Düsenhalterungen 9,

10 und 11 wird nur den Düsen 1 Kühlwasser zugeführt. Wird das Format des Strangs 20 oder dessen Durchlaufgeschwindigkeit geändert, so muß auch die auf den Strang 20 aufgebrachte Wassermenge oder die Form der Sprühfächer 7 geändert werden, was ein Anpassen der vom Kühlwasser beaufschlagten Oberfläche des Strangs bedingt. Dies geschieht dadurch, daß die Düsenhalterungen 9,10 und 11 soweit gedreht werden, bis diejenige Düse in SprühsteUung steht, die die gewünschte Wassermenge liefert und die gewünschte Größe der beaufschlagten Fläche auf dem Strang aufweist.

Für das in F i g. 1 und 2 gezeigte Beispiel wird angenommen, daß vier verschiedene Strangformate vergossen werden, wobei die Gießgeschwindigkeiten dieser vier Formate vorbestimmt sind. Um die vier verschiedenen Breiten des Strangs 20 besprühen zu können, weisen die Sprühfächer 7 der Düsen 1 bis 4 verschiedene Sprühwinkel auf. Beispielsweise wird für eine Strangbreite von 1000 mm ein Sprühwinkel von 49°, für 1500 mm einen solchen von 74°, für 1700 mm ein Winke! von 80° und für 2200 mm einen solchen von 90° benötigt. Mit diesen Sprühwinkeln der Sprühfächer 7 kann mit jeweils einer Düse die ganze Strangbreite besprüht werden. Die Düsenhalterungen 9, 10 und 11 bilden zusammen eine Gruppe, die über einen Kettentrieb 16 und Kettenräder 15 synchrone Bewegungen ausführen. Die Antriebseinrichtung für den Kettentrieb, welche auf die Düsenhalterung 9 wirkt, wird später beschrieben. Eine der drei Düsenhalterungen 9, 10 oder

11 ist mit einem nicht gezeichneten Schrittschaltantrieb verbunden, der auf einen Steuerbefehl hin diese Halterung jeweils um 90° dreht. Diese Bewegung wird von dieser direkt angetriebenen Halterung über den Kettentrieb 15, 16 auf die beiden anderen Halterungen übertragen.

Die Zuleitung "des Kühlwassers sowie die Düsenhalterung 9 ist in F i g. 2 im Detail dargestellt. Die Halterung 9 ist mit Bohrungen 30 '-ersehen. Jeweils eine Bohrung steht mit einer der Düsen 1 bis 4 in Verbindung. Fest mit der Halterung 9 verbunden ist das Kettenrad 15, das der Übertragung der Drehbewegungen zu oder von den anderen Halterungen 10,11 der Gruppe dient. Mittels Federn 25 wird die Halterung 9 gegen einen Anschlußblock 28 gepreßt. Dieser Anschlußblock 28 ist über eine Befestigung 32 am Rahmen eines nicht gezeichneten Strangführungssegments angebracht. Im Anschlußblock 28 ist eine Einrichtung 29 zum Zuführen des Kühlmittels vorgesehen. Diese Einrichtung 29 setzt sich aus einer Hauptzuleitung 31 und einem Dichtkörper 27 mit einer Bohrung 33 zusammen. Während des Drehens der Halterung 9 wird der Dichtkörper 27 mit einer Feder 34 gegen die Halterung 9 mit ihrer Dichtung 36 gepreßt. Während des Sprühens wird der mit einer weiteren Dichtung 35 versehene Dichtkörper 27 zusätzlich durch den Wasserdruck gegen die Halterung 9 gepreßt. In der Sprühstellung wird demzufolge das

Kühlwasser der Düse 1 über die Wasserzuführung 29 und die Bohrungen 30 zugeführt. Bei der Düse 1 tritt das Kühlwasser durch die der Strangoberfläche zugekehrten Düsenöffnung 5 aus. Durch Drehen der Halterung 9 um jeweils 90° wird die Düse 1 aus der Sprühstellung weggedreht und eine der anderen Düsen 2, 3 oder 4 in die Sprühstellung gebracht. Wenn die Halterung nur um etwa 45° gedreht wird, so ist es auch möglich, die Bohrung 33 im Dichtkörper 27 zu verschließen und damit einen Teil der Kühlung eines Kühlbereichsabschnitls außer Betrieb zu setzen. Dies kann dann notwendig sein, wenn durch irgendwelche Störungen mit wesentlich verminderter Gießgeschwindigkeit gegossen oder die Anlage stillgesetzt werden muß.

Die Achsen 8 der Halterungen 9,10 und 11 verlaufen in F i g. 1 und 2 parallel zur Strangoberfläche und rechtwinklig zur Stranglaufrichtung 6. Der Verlauf der Achsen 8 wird durch die konstruktiven Gegebenheiten bestimmt. Die Achsen 8 könnten z. B. gleich verlaufen wie die Stranglaufrichtung, d. h. die Düsenhalter können um 90° zu der in F i g. 1 gezeigten Lage versetzt sein.

In den F i g. 3 und 4 wird ein Segment als Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gezeigt, bei dem die Strangoberfläche quer zum Strang durch mehrere Düsen mit Kühlwasser beaufschlagt wird. Als Düsenhalterungen 12,13 und 14 werden 6kantige Hohiprofile verwendet, deren Hohlräume in je sechs voneinander ge trennte Räume aufgeteilt sind, jede Seite dieser Mehrkantprofile ist so mit Düsen bestückt, daß die von Kühlwasser beaufschlagte Strangoberfläche die Kühlung des Strangs 20 mit bestimmter Breite und Gießgeschwindigkeit in optimaler Weise gewährleistet. Die Halterungen 12. 13 und 14 sind über einen Kettentrieb 48 und Kettenrädern 49 miteinander verbunden. Dem mittleren Düsenträger 13 werden über einen Schalthebel 61 von einem pneumatischen Schaltzylinder 62 Drehbewegungen von jeweils 60° erteilt. Diese Bewegungen werden über den Kettentrieb 48 an die Düsenträger 12 und 14 übertragen. Der Schaltzylinder 62 ist über eine Abstützung 63 am rechten Teil 24 des Strangführungssegments befestigt. Zwischen dem Schalthebel 61 und dem Düsenträger 13 ist eine Freilaufkupplung 60 und eine nicht gezeichnete Feststelleinrichtung eingeschaltet. Der Schaltvorgang erfolgt so, daß zuerst die Feststelleinrichtung pneumatisch gelöst dann die Halterung 13 um 60° gedreht, die Feststelleinrichtung wieder eingefahren und der Schalthebel 61 über den Freilauf der Kupplung 60 wieder in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird. Die Kupplung 60 und die Halterung 13 sind auf der einen Seite über ein Lager 55 an der Strangführungssegmentwand 24 abgestützt Am anderen Ende der Halterung 13 befindet sich ein Anschlußblock 57, der an der Strangführungssegmentwand 23 befestigt ist Auf dieser Seite ist die Halterung 13 in einem Lager 56 gelagert das Teil des Anschlußblocks 57 ist Der Anschlußblock 57 ist im Prinzip gleich ausgebildet wie der in F i g. 2 gezeigte Anschlußblock 28. Die Wasserzuführung im Anschlußblock 57 sorgt dafür, daß das Kühlwasser über den entsprechenden Hohlraum des Düsenträgers denjenigen Düsen zugeleitet wird, deren Austrittsöffnungen der Strangoberfläche zugewandt sind Dem Anschlußblock 57 wird das Kühlwasser über eine Hauptzuleitung 58 zugeführt In Fig.4 befinden sich die Düsen 40 in Sprühstellung. Der Sprühwinkel 46 ist dabei so gewählt, daß bei einem gegebenen Abstand der Düsenhalterung 12, 13 14 von der Strangoberfläche 19 die ganze Strangbreite mit drei Düsen besprüht wird. Im gezeigten Beispiel weisen alle drei Düsen 40 an der Düsenhalterung 13 die gleichen Sprühwinkel auf. Abhängig von der gewünschten Verteilung der Kühlwirkung über die Oberfläche 19 des Strangs 20 können auch Düsen mit unterschiedlichen Sprühwinkeln 46 und unterschiedlichen spezifischen Wassermengen eingesetzt werden.

Werden die Halterungen 12, 13 und 14 um 60° gedreht, so befinden sich die Düsen 41 in Sprühstellung. Pro Halterung sind zwei Düsen 41 vorgesehen, wobei diese den gleichen Sprühwinkel wie die Düsen 40, jedoch eine andere Sprühcharakteristik und eine andere spezifische Wassermenge aufweisen. Wenn sich diese Düsen 41 in der Sprühstellung befinden, so wird ein kleineres Format gekühlt, das bei gleicher Qualität normalerweise mit einer größeren Gießgeschwindigkeit vergossen wird.

Durch Drehen um weitere 60° gelangen die Düsen 42 in Sprühstellung. Mit den Düsen 42 kann das gleiche Format gekühlt werden, wie mit den Düsen 40. Die Durchsatzmenge von Kühlwasser ist jedoch größer, d. h. die Düsen 42 gelangen beim Vergießen einer Stahlqualität zum Einsatz, die eine höhere Gießgeschwindigkeit zuläßt

Auch die Düsen 43,44 und 45 sind für ganz bestimmte Gießformate und Gießgeschwindigkeiten ausgewählt und in entsprechender Bestückung auf den Düsenhaltern 12, 13 und 14 angeordnet. Zusätzlich zur Verstellmöglichkeit der Kühlung durch Verdrehen der Düsenhalterungen ist in der Hauptzuleitung 58 ein Mengenregelventil eingebaut. Mit diesem Ventil können Anpassungen der Kühlwassermenge innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, bei dem sich Sprühcharakteristik und Sprühwinkel bei Mengenänderungen unwesentlich verändern. Gleichzeitig wird dieses Ventil aber auch vorgesehen, um bei Betriebsunterbrechungen, Reparaturarbeiten und anderen Störungen den Wasserzufluß absperren zu können.

Wenn im Verlauf von Wartungsarbeiten kontrolliert werden soll, ob z. B. die Düsen 40 mechanisch noch in Ordnung sind, so werden die Düsenhalter 12,13 und 14 um 180° gedreht Dadurch werden die Düsenaustrittsöffnungensichtbar und können von außen begutachtet werden. Soli bei dieser Inspektion der Düsen nicht nur der mechanische Zustand sondern auch das SprUhbild beurteilt werden, so ist der Anschlußblock 57 so auszugestalten, daß den Düsen 40 in dieser Stellung ebenfalls Wasser ungeführt werden kann.

Der Schaiivorgang des Schrittschaltantriebs, im gezeigten Beispiel des pneumatischen Zylinders 62 in Fig.3, wird durch Betätigen von Ventilen ausgelöst Dabei handelt es sich um Magnetventile, die die Steuersignale über Steuerleitungen erhalten. Das Steuerpult kann sich im Steuerraum der Stranggießanlage befinden und weist Anzeigegeräte auf, die zeigen, welche Düsen sich in Sprühstellung befinden.

In den angeführten Beispielen sind die Düsenhalterungen in Segmenten angeordnet. Der erfindungsgemäße Gegenstand kann auch auf Anlagen ohne Segmentunterteilung Anwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum direkten Kühlen eines Strangs, insbesondere beim Stranggießen von Stahl, die Segmente mit Sprühdüsen zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Strang und Einrichtungen zum Zuführen und Einstellen der Menge des Kühlmittels umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1 bis 4 bzw. 40 bis 45) an drehbaren Halte- w rungen (9 bis 11 bzw. 12 bis 14) angeordnet sind, jede Halterung mit mindestens zwei Düsen bestückt ist, eine Antriebseinrichtung (60, 61, 62) zur schrittweisen Drehung dieser Halterungen (9 bis U bzw. 12 bb 14) vorhanden ist und Zuführmittel (30) für das Kühlmittel zu den Düsen (1 bis 4 bzw. 40 bis 45) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführmittel als Bohrungen (30) ausgebildet sind, die die Düsen (1 bis 4 bzw. 40 bis *> 45) in ihrer Sprühstellung mit einer Einrichtung (29) zum Zuführen des Kühlmittels verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung (9) besitzt, die Du- ²S senhalterung (9) mit Düsen (1 bis 4) bestückt ist, die jeweils die ganze Strangbreite besprühen, und sich nur eine der Düsen (1 bis 4) der Halterung (9) in Sprühstellung befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment mindestens eine drehbare Düsenhalterung (13) besitzt, die Düsenhalterung (13) mit Düsen (40 bis 45) bestückt ist, mindestens zwei Düsen der Halterung (13) zusammen die ganze Strangbreite besprühen und sich mindestens zwei Düsen der Halterung (13) in Sprühstellung befinden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß pro Segment ein Schrittschaltantrieb (60,61,62) eine <ier Düsenhalterungen (9 bzw. 13) antreibt und diese direkt angetriebene Halterung (9 bzw. 13) über einen Kettentrieb (15, 16) mit den anderen Düsenhalterungen (10,11 bzw. 12,14) des Abschnitts verbunden ist.

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