DE3004864A1

DE3004864A1 - Vorrichtung zum aufspruehen eines kuehlmittels auf stahlbrammen

Info

Publication number: DE3004864A1
Application number: DE19803004864
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Kurt 4000 Düsseldorf Lerch; Sepp 7412 Eningen Mezger; Fritz-Peter Dr.-Ing. 4600 Dortmund Pleschiutschnigg; Hans 4000 Düsseldorf Schrewe
Original assignee: Lechler GmbH and Co KG; Mannesmann AG
Current assignee: Lechler GmbH and Co KG; Vodafone GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1981-08-27
Also published as: AT381881B; GB2068779B; IT1135251B; CH651487A5; GB2068779A; DE3004864C2; JPS56122654A; FR2475435B1; FR2475435A1; AU6681281A; BR8100478A; BE886955A; ATA571680A; IT8119444A0; AU539792B2; CA1165971A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufsprühen eines Kühlmittels auf Stahlbrammen, mit Sprühdüsen, denen eine Mischkammer mit getrennter Zuführung für das Treib- und das Kühlmittel vorgeschaltet ist, wobei die Düsenaustritte so ausgebildet sind, daß das Treib- und Kühlmittel-gemisch in breitem Fächer und unter spitzem Winkel in zueinander entgegengesetzten Richtungen auf die Brammenoberfläche auftrifft, die Düsenaustritte von einem gemeinsamen Düsengehäuse ausgehen, in das die Mischkammer mündet, und wobei der Kühlmittelanschluß der Mischkammer durch ein auswechselbares Einsatzrohr gebildet wird, welches in die Mischkammer hineinragt, insbesondere bei aus einer Stranggießkokille austretenden Gießsträngen im Brammenformat, wobei die jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Führungsrollen des Gießstranges eingreifenden Düsen parallel zu den Führungsrollenachsen gerichtet sind und das Düsengehäuse zwischen der Ebene der Führungsrollen-Achsen und der Brammenoberfläche angeordnet ist.

Eine Vorrichtung, die wesentliche Merkmale der vorbezeichneten Art aufweist, ist Gegenstand der älteren Deutschen Patentanmeldung P 28 16 441.2-24. Die vorgenannte ältere Anmeldung befaßt sich im wesentlichen mit folgender Problematik:

1 . Es soll eine gleichmäßic^re Verteilung des Wasser-Luftoder-Dampf-oder-Gas-Gemisches auf die Bramme erzielt werden bei gleichmäßiger Beschleunigung des Gemisches beim Sprühen über die Brammenbreite.

2. Ein Hineinspritzen in den Rollenschatten (dreieckiger Zwischenraum zwischen Brammenoberfläche und Rolle) soll möglich sein, wobei gleichzeitig durch die Abblaswirkung des Gemischstrahles ein Wegspritzen von stehendem Wasser und Zunderteilchen aus dem Rollenzwischenbereich angestrebt wird.

3. Die Wasserdurchsatzmenge soll regelbar sein, und zwar

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ohne Beeinträchtigung des Spritzbildes unter Beibehaltung einer bestimmten Düse.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirkungsweise einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dahingehend weiter zu verbessern, daß

a) durch einen breiteren,, fächerartigen Strahl eine größere Wärmeaustauschfläche erreichbar ist,

b) durch kleinere Tropfen eine intensivere Kühlung erziolbar ist und die einzelnen Tropfen schneller verdampfen können, und

cj die nicht vordampften Tropfen seitlich über die weggesprüht werden.

..jßerdem soll die Düse einfacher gestaltet- werden.

.fach der vorliegenden Erfindung wirrt die gestellte Aufgabe im v/esent Liehen -dadurch gelöst, daß das zylindrisch oder im wesentlichen zylindrisch avisgebildete und eine zylindrische Zulaufbohrung aufweisende Düsengehäuse an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen als Düsenaustritte je eine prismenförmige Einfräsung aufweist, die jeweils radial in die Zulaufbohrung einnvändet.

Durch die Erfindung wird die beim Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 28 16 441.2-24 praktizierte Konzeption entgegengesetzter, d. h. einander nahezu gegenüberliegender Düsenaustrittsöffnungen vermieden. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, die Strahltiefe auf die gewünschte Größe zu verbreitern, ohne daß sich die Strahlen (was beim Gegenstand der älteren Patetitanmeldung der Fall wäre) gegenseitig stören können.

Durch die erfindunqsgemäße Konzeption, die Düsonkonstruktion so auszuführen, daß die Strahlen nicht mehr gegeneinander ge-

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richtet sind, ergibt sich gleichzeitig eine einfachere Gestaltung der Düse. Diese zeichnet sich nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weiterhin dadurch aus, daß die zylindrische Zulaufbohrung des Düsengehäuses als Sacklochbohrung ausgebildet ist und einen kugelig geformten vorderen Abschluß aufweist, und daß die die Düsenaustritte bildenden seitlichen Einfräsungen in den Radius des kugeligen Abschlusses der sacklochförmigen Zulaufbohrung des Düsengehäuses einmünden,

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin₇ daß innerhalb der Zulaufbohrung des Düsengehäuses den Düsenaustritten eine Wirbelscheibe voraugeschaltet ist„ Die Wirbelscheibe ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sich das schon zuvor gebildete Wasser-Luft-Gemisch, das im Zentrum der Mischkammer (radial betrachtet) einen größeren Wasseranteil hat als an den Randzonen, noch intensiver vermischt. Dadurch kann der mittlere Tropfendurchmesser vorteilhaft verkleinert werden.

Die Erfindung ist nun anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht und nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht (Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 2) einen Teil eines zwischen Führungsrollen hindurchgeführten Gießstranges,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 in gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform einer Kühlvorrichtung (in Ansicht entsprechend Fig. 2 bzw. im teilweisen Vertikalschnitt) , bei der die Einzelteile größtenteils in demontierter Stellung dargestellt sind,

Fig. 4 das Düsengehäuse aus Fig. 3, in Pfeilrichtung A gesehen,

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Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V- V in Fig. 3, und

Fig. 6 die aus Fig. 3 hälftig in Seitenansicht dargestellte Wirbelscheibe des Düsengehäuses, in Draufsicht gesehen.

Nach Fig. 2 bezeichnet 10, 11 zwei gegenüberliegende Führungsrollen einer Stahlbrammen-Stranggießanlage. Die zwischen den Führungsrollen 10, 11 geführte Stahlbramme ist mit 12 beziffert. Auf beiden Seiten der Stahlbramme 12 sind - jeweils in vergleichsweise geringen Abständen a - mehrere parallele Führungsrollen 10, 11 in Gießrichtung 13 hintereinander angeordnet (vergl. Fig. 1). Zwischen je zwei Führungsrollen 10 auf der oberen Seite der Stahlbramme 12 greift jeweils eine Kühlvorrichtung ein, die insgesamt mit 14 bezeichnet ist.

Wie im einzelnen insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist, besteht die Kühlvorrichtung 14 im wesentlichen aus zwei Komplexen, nämlich einerseits einem Düsengehäuse 15 und andererseits einer Mischkammer 16. In die Mischkammer 16 mündet seitlich ein Anschluß 17 für das Treibmittel, z. B. Luft. Das Kühlmittel, z. B. Wasser, wird der Mischkammer 16 an dem Anschluß 18 zugeführt.

Wie Fig. 3 weiterhin zeigt, ist der Kühlflüssigkeitsanschluß 18 im wesentlichen als Einsatzrohr 19 ausgebildet, welches koaxial in die ebenfalls rohrförmige Mischkammer 16 hineinragt. Am oberen Ende des Einsatzrohres 19 ist eine Befestigungsmutter 20 angeschweißt, die ein Innengewinde 21 aufweist. Mutter 20 und Gewinde 21 dienen zur Befestigung des Einsatzrohres 19 auf einem entsprechenden Gewinde 22 der Mischkammer 16. An dem oberen Ende der Mutter 20 ist ein Außengewinde 23 angeformt, Vielehes zur Befestigung einer Kühlflüssigkeitsleitung, z. B. in üblicher Weise mittels überwurfmutter, vorgesehen ist.

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Die Kühlflüssigkeit, ζ. B. Wasser, wird also bei 23 in das Einsatzrohr 19 und von dort in die Mischkammer 16 eingeleitet. Der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit wird hierbei durch den Innendurchmesser des jeweils verwendeten Einsatzrohres 19 genau bestimmt. Durch Auswechseln des Einsatzrohres 19 und Ersetzen desselben durch ein anderes Einsatzrohr größeren oder kleineren Durchmessers ist es somit in einfacher Weise möglich, den Volumenstrom des Kühlwassers unabhängig von dem Volumenstrom der bei 17 in die Mischkammer 16 eingeleiteten Luft und unabhängig von der Geometrie des Düsengehäuses 15 zu verändern. Da das Einsatzrohr 19 leicht auswechselbar ist, können in entsprechend einfacher Weise verschiedene Volumen-Stromverhältnisse Kühlflüssigkeit/Treibmittel gewählt werden, ohne an dem Düsengehäuse 15 selbst Veränderungen vornehmen zu müssen. Auch die Druckverhältnisse an der Kühlflüssigkeitszuführung einerseits und der Treibmittelzuführung andererseits brauchen hierzu in keiner Weise geändert zu werden.

Aufgrund des relativ großen Querschnittes der Mischkammer 16 werden die Reibungsverluste des Gemisches auf dem Weg zu den Düsenaustritten gering gehalten, was sich in einer Erhöhung der Geschwindigkeit der aus den Düsenaustritten ausströmenden Sprühstrahlen vorteilhaft bemerkbar macht.

Im vorerwähnten Sinne wirkt es sich auch vorteilhaft aus, daß der Flüssigkeits-Treibmittel-Gemischstrom sich erst innerhalb des Düsengehäuses 15 in zwei Teilströme unterteilt.

Fig. 3 läßt weiterhin erkennen, daß das Düsengehäuse 15 eine zylindrische Zulaufbohrung 2 4 aufweist, die als Sacklochbohrung ausgebildet ist. Die Zulaufbohrung 24 ist zweifach abgesetzt und besitzt an ihrem oberen Ende ein Innengewinde 25, das mit einem entsprechenden Außengewinde 26 der Mischkammer 16 zusammenwirkt. In die Sacklochbohrung 24 ist eine Wirbelscheibe 27 eingesetzt, die sich dabei axial an einem Absatz 28 der Sacklochbohrung 24 des Düsengehäuses 15 abstützt. Die

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Wirbelscheibe 27 ist - in Draufsicht - auch aus Fig. 6 erkennbar. Sie besitzt an ihrer kreisförmigen Umfangsflache vier in Winkelabständen von jeweils 90° zueinander angeordnete radiale Einfräsungen 29. Durch die Wirbelscheibe 27 bzw. durch die beschriebene Anordnung und Gestaltung derselben wird eine noch intensivere Vermischung des bereits in der Mischkammer 16 vorhandenen Wasser-Luft-Gemisches erreicht, wodurch in vorteilhafter Weise eine weitere Verkleinerung des mittleren Tropfendurchmessers der aus dem Düsengehäuse 15 austretenden Strahlen erzielt werden kann.

Wie weiterhin aus Fig. 3, 4 und 5 hervorgeht, sind in das Düsengehäuse 15, an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen desselben, als Düsenartstritte zwei prismenförmige Einfräsungen 30, 31 eingearbeitet. Die Linfräsungen 30, 31 (Düsenaustritte) sind so vorgenommen, daß eine Durchdringung derselben rait der sackloohförmigen Zulaufbohrung 24 des Düsengehäuses 15 im kugelförmigen Endbereich 32 der Zulaufbohrung 24 stattfindet. Die Form der sich hierdurch bildenden Austrittsöffnungen 33 ist besonders gut aus Fig. 4 erkennbar. Die prismenförmigen Einfräsungen JO, 3! haben - mit Bezug auf ihre jeweilige Symmetrieebene (z. B. 34) gegenüber der Horizontalebene der Brammenoberfläche einen Neigungswinkel von Ύ = "ϊ^ο (vgl . hierzu Fig. 3), Durch die prismenförmiqen Einfrä-Gunqen 30, 31 bzw. die sich hierdurch ergebenden Düsenaustrittsöffnungen 33 werden zwei in entgegengesetzte Richtungen gerichtete breite Flachstrahlen erzeugt (vgl. hierzu Fig. 1 und 2) . Die beiden FJ achstrahlen breiten sich - in Draufsicht gesehen (Fig. 1) - jeweils unter einem größeren Winkel. α und - in senkrechter Richtung hierzu (Fig. 2) - unter einem kleineren Winkel tf aus. Der Vorteil der Strahlausbreitung unter dem Winkel α ist darin zu sehen, daß in kurzer Entfernung vom Düsenaustritt din gesamte Breite - in Gießrichtunq 13 gesehen - der freien Brammenoberflache besprüht wird. Der Vorteil der Strahlausbreitung unter dom Winkel β besteht darin, daß der Au.Ctreffbereich - in Strahlrichtung 3 4 gesehen - des Sprühstrahlen auf der Brammenoberfläche vergrößert wird. Abgesehen von dem Neigungswinkel 7=2- 10°,

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vorzugsweise 5° (vgl. hierzu die obigen Ausführungen bzw. Fig. 3), liegt die Ebene der sich unter dem Winkel α ausbreitenden Flachstrahlen parallel zur Brammenoberfläche. Dies bedeutet, daß die zwischen den Führungsrollen 10 freiliegende Brammenoberflache - in Fig. 1 gekennzeichnet durch das Maß c - in kürzerem Abstand von dem Düsengehäuse 15 in größerem Maße besprüht wird, als dies beim Gegenstand der älteren Anmeldung P 28 16 441.2-24 möglich ist. Durch diese, * in den Winkeln ο, β und T begründeten Vorteilen wird die Gleichmäßigkeit der Brammenkühlung wesentlich verbessert. Die vorstehend beschriebenen Vorteile sind jeweils auf den einzelnen Flachstrahl zu beziehen. Die Andersartigkeit der durch den Anmeldungsgegenstand erzeugten Flachstrahlen gegenüber der älteren Ausführung nach P 28 16 441.2-24 ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß einzelne flache Strahlen mit breitem Strahlwinkel α mit geringerer Strahlausbreitung senkrecht dazu (Winkel β )gebildet werden, wohingegen beim Gegenstand der älteren Anmeldung P 28 16 441.2-24 jeweils aus einem annähernd runden Strahl ein etwas abgeflachter ovaler Strahl entsteht.

Ein weiteres wesentliches Unterschiedsmerkmal gegenüber der älteren Ausführung nach P 28 16 441.2-24 besteht darin, daß das Düsengehäuse 15 in einem Abstand von maximal 150 mm vom düsenseitigen Ende des Einsatzrohres 19 der Mischkammer 16 angeordnet ist. Dieses mit b bezeichnete Maß ist aus Fig. 3 ersichtlich. Es gilt allerdings für den zusammengebauten Zustand der in Fig. 3 in demontierter Stellung gezeigten Einzelteile.

Fig. 1 und 2 zeigen außerdem ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung. Dieses besteht darin, daß die in Gießrichtung 13 aufeinanderfolgenden einzelnen Spritzvorrichtungen 14 jeweils abwechselnd nach links bzw. rechts um das Maß d aus der Mittelachse 3 5 des Gießstranges heraus seitlich versetzt sind. Die Spritzvorrichtungen 14 sind hierbei jeweils zwischen den einzelnen Führungsrollen 10 befestigt. Je nach dem durch das MmB c gekennzeichneten Spritzabstand ist das Maß d der seitlicher. Versetzung der Spritzvorrichtung 14 zu

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wählen. Und zwar beträgt es, wie Fig. 2 verdeutlicht, jeweils etwa die Hälfte der Breite f der nicht besprühten Brammenoberfläche. Dadurch, daß die Spritzvorrichtung im benachbarten Führungsrollenzwischenraum um das gleiche Maß d nach der anderen Seite der Mittelachse 35 versetzt wird, erreicht man - bei Betrachtung eines Führungsrollenpaares ~ wiederum eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung auf der gesamten Breite der zu besprühenden Bramme 12.

Zusammengefaßt, lassen sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen folgende Vorteile erzielen: Durch die prismenförmigen Austrittsöffnungen 30, 31 bzw. 33, die von der Mittelachse der Mischkammer 16 gesehen nach aussen sprühen, lassen sich Flachstrahlen erzeugen, die in ihren Sprühwinkeln ( α und β), je nach Geometrie der Zulaufbohrung 24 und der Düsenaustritte 30, 31, 33, variabel gestaltet werden können. Dadurch ist eine gleichmäßigere Besprühung der zu kühlenden Brammenoberfläche möglich. Durch die Mischkammer 16 mit anschließender Wirbelscheibe 27 im Düsengehäuse 15 läßt sich eine bessere Vermischung von Wasser und Luft, und damit kleinere Tropfen der Sprühstrahlen erzielen. Durch die kleineren Tropfen der Sprühstrahlen ist eine intensivere Kühlung der Brammenoberfläche gewährleistet, da die einzelnen Tropfen schneller verdampfen. Schließlich liegt ein besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes darin, daß die beiden Sprühstrahlen sich nicht überschneiden, sondern nach außen sprühen. Hierdurch ist eine sehr einfache Gestaltung des Düsengehäuses möglich.

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Claims

VORRICHTUNG ZUM AUFSPRÜHEN EINES KÜHLMITTELS AUF STAHLBRAMMEN Ansprüche

1.

Vorrichtung zum Aufsprühen eines Kühlmittels auf Stahlbrammen, mit Sprühdüsen, denen eine Mischkammer mit getrennter Zuführung für das Treib- und das Kühlmittel vorgeschaltet ist, wobei die Düsenaustritte so ausgebildet sind, daß das Treib- und Kühlmittelgemisch in breitem Fächer und unter spitzem Winkel in zueinander entgegengesetzten Richtungen auf die Brammenoberfläche auftrifft, die Düsenaustritte von einem gemeinsamen Düsengehäuse ausgehen, in das die Mischkammer mündet, und wobei der Kühlmittelanschlu3 der Mischkammer durch ein auswechselbares Einsatzrohr gebildet wird, welkes in die Mischkammer hineinragt, insbesondere bei i"=; einer Stranggießkokille austretendem oxeßstränaen im Brammenformat, wobei die jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Führungsrollen des Gießstranges eingreifenden Düsen parallel zu den Führungsrollenachsen gerichtet sind und das Düsengehäuse zwischen der Ebene der Führungsrollen-Achsen und der Brammenoberfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrisch oder im wesentlichen zylindrisch ausgebildete und eine zylindrische Zulaufbohrung (24) aufweisende Düsengehäuse (15) an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen als Düsenaustritte (33) je eine prismenförmige Einfräsung (30, 31) aufweist, die jeweä1ε radial in die Zulaufbohrung (24) einmündet.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenaustritte (30, 31, 33) mit Bezug auf die Brammenoberfläche jeweils unter einem Winkel (Gamma) von 2 - 10 , vorzugsweise 5 , in die Zulaufbohrung (24) des Düsengehäuses (15) einmündend eingefräst sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Zulaufbohrung (24) des Düsengehäuses (15) als Sacklochbohrung ausgebildet ist und einen kugelig geformten vorderen Abschluß (32) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Düsenaustritte (33) bildenden seitlichen Einfräsungen (30, 31) in den Radius des kugeligen Abschlusses (32) der sacklochförmigen Zulaufbohrung (24) des Düsengehäuses (15) einmünden.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Zulaufbohrung (24) des Düsengehäuses (15) den Düsenaustritten (30, 31, 33) pirn» Wirbelscheibe (27) vorangeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß das Düsengehäuse (15) in einem Abstand (b) von maximal 150 mm vom düsenseitigen Ende des Einsatzrohres (19) der Mischkammer (16) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die in Gießrichtung (13) aufeinanderfolgenden einzelnen Sprühvorrichtungen (14) jeweils abwechselnd in entgegengesetzter Richtung um einen

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bestimmten Betrag (d), bezogen auf die Mittenachse (35) des Gießstranges (12), seitlich zueinander versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Maß (d) des seitlichen Versatzes der Sprühvorrichtungen (14) etwa der Hälfte der Breite (f) der jeweils nicht benetzten Brammenoberflache entspricht.

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