DE2500079C2

DE2500079C2 - Vorrichtung zum Kühlen in einer Stranggießanlage

Info

Publication number: DE2500079C2
Application number: DE19752500079
Authority: DE
Inventors: Alain Marcq en Baroeul Chielens
Original assignee: Fives Cail Babcock SA
Current assignee: Fives Cail Babcock SA
Priority date: 1974-01-04
Filing date: 1975-01-02
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS50117637A; DE2500079A1; LU71487A1; ES433123A1; BR7500051A; GB1489471A; JPS5914296B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen in einer Stranggießanlage mit zu den Strangoberflächen in einem bestimmten Abstand parallel angeordneten Kühlrohren, wobei jedes Kühlrohr mit einer zur Strangoberfläche annähernd senkrechten Längssymmetrieebene versehen ist und auf die Stangoberfläche gerichtete Kühldüsen aufweist

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-AS 15 58 194) enthält mindestens zwei ausschließlich mit einem Druckwasserzufluß verbundene Kühlrohre, wobei die Kühldüsen jedes Kühlrohres so angeordnet und ausgebildet sind, daß jedes Rohr, für sich alleine ίο gesehen, ungleichförmige Kühlzonen quer zur Strangachse bewirkt Die Kühldüsen sind dabei von Kühlrohr zu Kühlrohr so versetzt angeordnet daß sich für die Gesamtheit der Vorrichtung eine gleichmäßige Kühlwirkung über die gesamte Strangoberfläche einstellen SOIL

Ferner ist ein zur Benetzung und zum Waschen von Oberflächen bestimmtes Spülrohr bekannt (GB-PS 7 008/Jahr 1915), welches ebenfalls ausschließlich mit einem Druckwasserzufluß verbunden ist und bei dem zwei Reihen von Kühldüsen entlang zweier zur Längssymmetrieebene paralleler Linien miteinander fluchtend und symmetrisch zu dieser Längssymmetrieebene derart angeordnet sind, daß sich die Mittellinien zweier entsprechender Kühldüsen dieser Reihen vor dem Kühlrohr in der Längssymmetrieebene schneiden. Beim Strangguß von Metallen mit hohem Schmelzpunkt wie Stahl und dessen Legierungen, kommt der progressiven und gleichförmigen Kühhmg des Gußstranges große Bedeutung zu, um einerseits ein Produkt guter metallurgischer Qualität zu erhalten und andererseits den auftretenden Zug- und Führungskräften hinreichend widerstehende erstarrte Außenwandungen genügender Stärke zu erhalten. Zur Optimierung der Kühlwirkung, beispielsweise beim Guß eines Stahles anderer Eigenschaften, ist es erforderlich, die Kühlintensität eines Kühlrohres zu ändern. Die Strahlform und das vom Strahl auf der Strangoberfläche hervorgerufene Sprühbild hängen bei jeder Düse vom Wasserdruck und Wasserdurchsatzmenge ab. Selbst wenn sich daher

-to bei den bekannten Kühlvorrichtungen bei einem genau festgelegtem Wasserdruck eine hins'ichilich der Intensität und Gleichförmigkeit befriedigende Kühiwirkung erzielen lassen würde, könnte die Kühlintensität nicht einfach dadurch geändert werden, daß der Druck des Wasserzuflusses geändert wird. Hierdurch würde sich nämlich auch die Strahlform und das Sprühbild ändern und damit keine Gleichförmigkeit der Kühlwirkung mehr vorhanden sein. Beim Bekannten macht es sich daher erforderlich, zur Änderung der Kühlintensität unter Beibehaltung einer einigermaßen gleichförmigen Kühlwirkung alle Düsen einzustellen oder auszuwechseln, was wiederum einen Stillstand der Stranggießanlage über eine Zeit bedingt die umso langer ist, je größer die Anzahl der Kühldüsen ist. Diese müssen zur Durchführung einer solchen Operation auch zwischen den Führungselementen des Stranges zugänglich sein, da anderenfalls die gesamte Kühlvorrichtung mit entsprechend noch größerem Zeitaufwand demontiert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß große Oberflächen auch bei unterschiedlichen Strangprofilen und -abmessungen gleichmäßig gekühlt werden können und die Kühlintensität bei unveränderter konstruktiver

Ausbildung einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei Reihen von Kühldüsen, welche entlang zweier zur Längssymmetrieebene paralleler Linien miteinander

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fluchtend und symmetrisch zu dieser angeordnet sind, derart, daß die Mittellinien zweier entsprechender Kühldüsen dieser Reihen vor dem Kühlrohr in der Längssymmetrieebene sich schneiden, wobei die beiden Reihen von Kühldüsen mit einer im Kühlrohr vorgesehenen Kammer verbunden sind, und wenigstens durch eine dritte Reihe von Kühldüsen, die mit einer anderen Kammer im Kühlrohr verbunden sind und die zwischen den beiden anderen Reihen von Kühldüsen angeordnet ist, wobei die Mittellinien dieser Kühldüsen parallel zuf Längssymmetrieebene des Kühlrohrs verlaufen oder sie vor dem Kühlrohr schneiden, und wobei die eine der Kammern mit einem DruckwasserzufluS und die andere mit einem DruckluftzufhiB verbunden ist. '⁵

Aufgrund dieser Ausbildung treffen die Luftstrahlen auf den Wasserstrahl oder die Wasserstrahlen in kurzem Abstand von ihrem Austrittspunkt an der Kühldüse, dergestalt, daß sie im Treffpunkt eine ausreichende kinetische Energie aufweisen, um die Zerstäubung des Wassers hervorzurufen. Der Winkel zwischen den Luft- und Wasserstrahlen ist klein und liegt in jedem Fall unter S0°. Die von den durch die Kühlrohre erzeugten Strahlen aus Luft un«i zerstäubtem Wasser erfaßte Strangoberfläche hängt von den Luft- und Wasserdrücken und der Zahl und den Abmessungen der Kühldüsen ab. Die Strahlen können dicht nebeneinander angeordnet sein oder sich gegenseitig durchdringen.

Die Demontage der erfindungsgemäßen Kühlrohre 3Q kann von hinten oder von der Seite erfolgen. Dies ergibt die Möglichkeit, die Kühlrohre sehr nahe an der zu kühlenden Strangoberfläche anzuordnen und erleichtert Kontroll- und Austauscharbeiten.

Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung ist die dritte Reihe der Kühldüsen mittig zwischen den beiden anderen Reihen der Kühldüsen angeordnet wobei sich die Mittellinien der Kühldüsen der dritten Reihe in der Längssymmetrieebene des Kühlrohrs befinden. Gemäß einer anderen Ausbildungsform ist der dritten Reihe eine vierte zugeordnet und es sind diese beiden Reihen von Kühluüsen beiderseits der Längssymmetrieebene des Kühlrohrs symmetrisch angeordnet

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorderseite des Kühlrohrs konkav ausgebildet Hierbei ^4S kann vorteilhaft die Vorderseite des Kühlrohrs eine längsverlaufende Vertiefung aufweisen und es können die Kühldüsen der beiden ersten Reihen in den Ranken dieser Vertiefung und die anderen Kühldüsen im Boden der Vertiefung angeordnet sein. Beim Einsatz der ~⁾⁰ Kühlrohre im sekundären Kühlbereich einer Stranggießanlage sind diese vorteilhaft zwischen Führungselementen (Walzen, Kufen, Stäbe, Platten, Roste oder dergl.) für den Strang angeordnet derart daß ein vor den Kühldüsen gebildetes Kühlmittelgemisch den Strang im ganzen Zwischenraum zwischen den Führungselementen erfaßt

Vorteilhaft ist der Querschnitt der Kühldüsen für den Luftaustritt so bemessen, daß die Luftgeschwindigkeit an der Austrittsseite der Kühldüsen zwischen 75 m pro *° Sek. und der Schallgeschwindigkeit variiert

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Kühlrohres;

Fig.2 eine Ansicht der ersten Ausführungsform, gesehen in Richtung des Pfeiles Fin F i g. 1;

Fig.3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Kühlrohres;

Fig.4 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform, gesehen in Richtung des Pfeiles Fin F i g. 3;

F i g. 5 und 6 Querschnitte durch zwei Abwandlungen der zweiten Ausführungsform und

F i g. 7 ein Beispiel für die Anordnung der Kühlrohre.

Die in den F i g. 1 und 2 veranschaulichte erete Ausführungsform eines Kühlrohres besteht aus drei hohlen, offenen Walzprofilen 1, 4 und 5, welche so zusammengeschweißt sind, so daß sie eine äußere Kammer 6 und eine mittlere Kammer 7 begrenzen. Die Walzprofile 4 und 5 sind im Querschnitt kreisförmig, wobei das zweite Walzprofil 5 innerhalb des ersten Walzprofils 4 angeordnet ist Die Enden der Kammern 6 und 7 sind abgeschlossen. Die Kammer 6 ist mit einem Druckluftzufluß und die Kammer 7 mit einem Druckwasserzufluß verbunden.

Das die Vorderwand des Kühlrohres bildende Walzprofil 1 weist an seinem Mittelteil eine längsverlaufende rinnenförmige Vertiefung auf. Im Boden dieser Vertiefung sind Kühldüsen 3 angeordnet die den Außenraum mit dem inneren der K.a nmer 7 verbinden. In den Flanken der Vertiefung sind Kühldüsen 2 angeordnet die den Außenraum mit dem inneren der Kammer 6 verbinden.

D'ese Kühldüsen sind in zur Längssymmetrieebene 12 des Kühlrohres lotrechten Ebenen gruppiert, symmetrisch zur Längssymmetrieebene angeordnet und in gleichmäßigen Abständen über die Länge des Kühlrohres verteilt Die Kühldüsen unterscniedlicher Gruppen fluchten miteinander in zur Längssymmetrieebene parallelen Reihen. Die Mittellinien der beiden zu ein und derselben Gruppe gehörigen Kühldüsen 2 schneiden sich in einem in der Längssymmetrieebene gelegenen und in geringem Abstand von der Vorderseite des Kühlrohres befindlichen Punkt Die Mittellinien der beiden Kühldüsen 3 verlaufen parallel zur Längssymmetrieebene.

Infolge der Konvergenz der Mittellinien aer zu ein und derselben Gruppe gehörigen Kühldüsen 2 und 3 treffen sich die daraus austretenden Luft- und \/asserstrahlen, wobei das Wasser in feine Tröpfchen zerstäubt wird, die im Luftstrahl schweben. Auf diese Weise werden zwei Luft-Wasser-Strahlen 8 und 9 erzeugt die sich treffen und dadurch einer einzigen Wasser-Luft-Strahl 10 bilden.

Die von den benachbarten Gruppen der Kühldüsen 2 und 3 austretenden Strahlen durchdringen einander (vergl. F i g. 2), so daß insgesamt ein prismatischer Strahl mit dreieckigem, praktisch gleichförmigen Querschnitt über die ganze Länge des Kühlrohres gebildet wird.

Die Wahl der in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm liegenden Durchmesser der Kühldüsen 2 und 3, ihr in ein. m Bereich von 5 bis 100 mm liegender Abstanil in Quer- wie in Längsrichtung, sowie ihre Neigung zur Längssymmetrieebene des Kühlrohres ei folgt in Abhängigkeit von der Menge des zu zerstäubenden Wassers, von dem in einem Bereich von 1 bis 30 liegenden Verhältnis der Wasser- zur Luftmenge, von der in einem Bereich zwischen 75 m pro Sek. und der Schallgeschwindigkeit liegenden Luftgeschwindigkeit in den Kühldüsen 2 ggf. vom Abstand zu der mit dem zerstäubten Wasser zu besprühende Fläche, welcher zwischen 5 mm und 3 m betragen kann.

Die in den Fig.3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform eines Kühlrohres unterscheidet sich von der im vorstehenden beschriebenen HaHnrrh Haft <■<:

nur eine einzige Reihe von Kühldüsen 3 für den Austritt von Wasserstrahlen aufweist, deren Mittellinien in der Längssymmetrieebene des Kühlrohres angeordnet sind, während, wie bei der ersten Ausführungsform, die Kühldüsen 2 für den Austritt von Luftstrahlen symmetrisch zu dieser Längssymmetrieebene angeordnet sind. Dieses Kühlrohr besteht aus drei miteinander verschweißten Walzprofilen 1, 4 und 5 in Form von Rohrabschnitten, von denen die Walzprofile 4 und 5 konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Die in Fig.5 veranschaulichte Modifikation des Kühlrohres unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, daß es zwei Reihen von Kühldüsen 3 aufweist, deren Mittellinien parallel zur Längssymmetrieebene 12 des Kühlrohres verlaufen.

Bei der in F i g. 6 veranschaulichten Modifikation der zweiten Ausführungsform schneiden sich die Mittellinien der Kühldüsen 3 in der Längssymmetrieebene des Kühlrohres.

!n der vorstehenden Beschreibung wurde angegeben, daß die Kammer 6 mit einem Druckiuftzufluß und die Kammer 7 mit einem Druckwasserzufluß verbunden ist. Die Einspeisung in die beiden Kammern kann auch umgekehrt werden, so daß die Kammer 6 mit einem Druckwasserzufluß und die Kammer 7 mit einem Druckluftzufluß verbunden ist, wobei dann die Wasserstrahlen aus den Kühldüsen 2 und die Luftstrahlen aus den Kühldüsen 3 austreten.

Die F i g. 7 erläutert eine von mehreren Möglichkeiten der Verwendung und Anordnung der Kühlrohre in Stranggießanlagen. Der Strang (Bramme) 26 wird in regelmäßigen Abständen von Rollen 28 mit horizontalen Achsen geführt und getragen. Zwischen den Rollen 28 ist wenigstens ein Kühlrohr 30 einer den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen angeordnet. Der Winkel des vom Kühlrohr erzeugten Strahles und sein Abstand zur Oberfläche des Stranges sind so gewählt, daß die gesamte zwischen den Berührungslinien zweier aufeinanderfolgender Rollen liegende Oberfläche des Stranges vom Strahl erfaßt ist. Das Kühlrohr 30 ist parallel zur Oberfläche des Stranges angeordnet und erstreckt sich über seine ganze Breite. Erforderlichenfalls können Kühlrohre 30 auch noch vor den schmalen Seitenflächen des Stranges, parallel oder senkrecht zur Gießrichtung, angeordnet werden.

Die vorstehend erläuterten Kühlrohre können kombiniert mit herkömmlichen Spritz- oder Zerstäubungsdüsen eingesetzt werden, wobei sie dann entsprechend ihrer größeren Wirksamkeit vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Kokille angeordnet werden sollen, ■.vährerid die herkömmliche" Kühlvorrichtung"" in der Zone vorzusehen sind, in der das Erstarren des Stranges weiter fortgeschritten ist. Die erläuterten Kühlrohre können auch am Boden der Kokille angebracht sein.

Im Falle eines nicht ebenen Stranges können die Kühlrohre dem Strangprofil angepaßt sein.

Erforderlichenfalls können die Kühlrohre durch seitliche Abschirmungen vor der Wärmestrahlung geschützt oder durch ein in einem die Kühlrohre teilweise umgebenden Schacht zirkulierendes Fluid gekühlt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 25 OO 079

1. Vorrichtung zum Kühlen in einer Stranggießanlage mit zu den Strangoberflächen in einem bestimmten Abstand parallel angeordneten Kühlrohren, wobei jedes Kühlrohr mit einer zur Strangoberfläche annähernd senkrechten Längssymmetrieebene versehen ist und auf die Strangoberfläche gerichtete Kühldüsen aufweist, gekennzeichnet durch zwei Reihen von Kühldüsen (2), welche entlang zweier zur Längssymmetrieebene (12) paralleler Linien miteinander fluchtend und symmetrisch zu dieser angeordnet sind, derart, daß die Mittellinien zweier entsprechender öffnungen dieser Reihen sich vor dem Kühlrohr in der Längssymmetrieebene (12) schneiden, wobei die beiden Reihen von Kühldüsen (22) mit einer im Kühlrohr vorgesehenen Kammer (6) verbunden sind, und wenigstens durch eine dritte Reihe von Kühldüsen (3), die mit einer anderen Kammer (7) im Kühlrohr verbunden sind und die zwischen den beiden anderen Reihen von Kühldüsen (2) angeordnet ist, wobei die Mittellinien dieser Kühldüsen (3) parallel zur Längssymmetrieebene. (12) des Kühlrohre verlaufen oder sie vor dem Kühlrohr schneiden, und wobei die eine der Kammern (6, 7) mit einem Druckwasserzufluß und die andere mit einem Druckluftzufluß verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die dritte Reihe der Kühldüsen (3) mittig zwischen den beiden anderen Reihen der Kühldüsen (2) angeordnet ist wobei sich die Mittellinie dei iCühldüsen (3) der dritten Reihe in der Längssymmetrieebene <12) dei Kühlrohrs befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der dritten P -ihe eine vierte zugeordnet ist und daß diese beiden Reihen von Kühldüsen (3) beiderseits der Längssymmetrieebene (12) des Kühlrohre symmetrisch angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Kühlrohrs konkav ausgebildet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Vorderseite des Kühlrohrs eine längsverlaufende Vertiefung aufweist und die Kühldüsen (22) der beiden ersten Reihen in den Flanken dieser Vertiefung und die anderen Kühldüsen (3) im Boden der Vertiefung angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (30,34,38,42) zwischen Führungselementen (28, 32, 36, 40) für den Strang (26) angeordnet sind derart, daß ein vor den Kühldüsen (2, 3) gebildetes Kühlmittelgemisch den Strang (26) im ganzen Zwischenraum zwischen den Führungselementen (28,32,36,40) erfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kühldüsen (2 bzw. 3) für den Luftaustritt so bemessen ist, daß die Luftgeschwindigkeit an der Austrittsseite der Kühldüsen (2 bzw. 3) zwischen 75 m pro Sek. und der Schallgeschwindigkeit variiert.