DE1458198C - Kühleinrichtung an einem Gießrad zum Stranggießen von Metallen und Verfahren zum Betrieb der Kühleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung an ' einem Gießrad zum Stranggießen von Metallen' mit einer Gießrinne am Umfang sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Kühleinrichtung.

Die bekannten Gießräder besitzen eine drehbare Trommel mit einem mit einer Rinne versehenen Umfang, um den zum Teil ein endloses Stahlband läuft, welches länger ist als der Kreisumfang der Trommel und an entgegengesetzten Seiten von dieser wegläuft. Dadurch bildet sich ein Einlaß, in welchen geschmolzenes Metall gegossen wird, und ein Auslaß, aus welchem der erstarrte Strang abgezogen wird. Der Kern oder der Mittelteil der Trommel ist hohl, und es kann darin ein Kühlmittel, z. B. Wasser, zirkulieren.

Bei Verwendung solcher bekannten Einrichtungen zum Vergießen von Kupfer wird das Kupfer langsam abgekühlt und in der Regel in ungleichmäßig gekühltem Zustand abgeführt. Das bedeutet, daß sich in periodischen Abständen entlang des aus der Einrichtung entnommenen Kupfers dunkle und helle Flekken zeigen, die offensichtlich die innere Struktur des Kupferstabes so stark beeinflussen, daß bei dem anschließenden Walzen der Kupferstab nicht duktil genug ist, um zu einem Draht mit kleinem Durchmesser gezogen werden zu können. a5

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs erwähnte Kühleinrichtung zum Kühlen des Metalls und das Verfahren zum Betrieb dieser Kühleinrichtung so weiterzubilden, daß mit dem Gießrad ein besser duktiles Material hergestellt werden kann, das zu feinen Drähten gezogen werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kühleinrichtung aus mehreren Gruppen feststehender Düsen besteht, deren öffnungen auf die inneren, äußeren und seitlichen Teile der Gießrinne gerichtet sind, wobei die auf die inneren Teile gerichteten Düsen in Umfangsrichtung hintereinander in mehrere Gruppen geschaltet sind und in jeder Zuleitung zu einer Gruppe ein Handventil eingeschaltet ist.

Der Vorteil dieser Kühleinrichtung besteht darin, daß das Gießrad während seiner Drehung an verschiedenen Abschnitten gekühlt wird, wobei jeder Abschnitt eine gesonderte Kühlmittelsteuerung aufweist. Durch diese Ausgestaltung kann derjenige Abschnitt des Gießrades, an dem das geschmolzene Metall eintritt, stärker gekühlt werden, während andere Abschnitte nur so weit gekühlt werden, daß ausreichend Wärme abgeführt wird, um einen Metallstrang in gewünschtem Zustand zu erhalten.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Düsen der auf die äußeren Teile der Gießrinne gerichteten Gruppe in einem spitzen Winkel zur Formoberfläche angeordnet sind.

Das Verfahren zum Betrieb der kühleinrichtung gemäß der Erfindung wird besonders einfach, wenn die verschiedenen Handventile verschieden; weit geöffnet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Gießrad mit der Kühleinrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer der in der Kühleinrichtung von Fig. 1 verwendeten Sprühdüsen und

F i g. 3 einen horizontalen Teilschnitt durch das Gießrad gemäß Fig. 1.

Ein Gießring 30 weist am Umfang eine Gießrinne 31 zur Aufnahme von geschmolzenem Metall auf. Die Seiten und die innere Umfangsflache des Gießringes 30 sind mit Kühlrippen 35,36 und 37 versehen.

Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung zum raschen Verfestigen des von der Gießrinne 31 aufgenommenen geschmolzenen Metalls und zum weiteren Abkühlen des leeren Gießringes 30 umfaßt eine Vielzahl von auf drei Seiten des Gießringes 30 und auf der vierten, durch ein Metallband 50 abgeschlossenen Seite angeordneten Düsen. Jede Gruppe von Düsen richtet einen scharfen Kühlmittelstrahl, z. B. einen Wasserstrahl, gegen den Gießring 30 oder das Band 5Ö, und zwar in einer solchen Menge, daß das Kühlmittel, d. h. Wasser, wenig oder keine Möglichkeit hat, in größerem Ausmaß zu verdampfen. Die Düsen sind so verteilt, daß das gegossene Metall gleichmäßig auf eine vorgeschriebene Obe/flächentemperatur im Zeitpunkt des Austritts aus der Rinne abgekühlt ist, und der Gießring 30 wird dann weiter gekühlt, um bei der Aufnahme von weiterem geschmolzenem Metall eine kühle Oberfläche zu bieten.

Um dem inneren Teil des Gießringes 30 Kühlmittel zuzuführen, ist ein inneres Kühlsystem mit drei getrennt oder selektiv gesteuerten, auf den Umfang verteilten Düsengruppen mit einem gemeinsamen inneren Verteiler 55 vorgesehen. Innerhalb des Verteilers 55 verlaufen radial drei Unterteilungsplatten 62, 63 und 64 (Fig. 1). Die Platte 62 ist senkrecht angeordnet, während die Platte 63 in einem Winkel von etwa 150° davon und die Platte 64 unter einem Winkel von etwa 220° von der Platte 62 angeordnet ist. Im Inneren des Verteilers 55 werden dadurch drei getrennte Räume gebildet..

Von einer zylindrischen Abdeckung gehen speichenartig Rohrleitungen 65,66 und 67 in radialer Richtung aus und münden in ein ringförmiges Element 68 eines hohlen äußeren Verteilers 70. Die Rohre 65 stehen mit dem ersten Raum oder der ersten Abteilung des Verteilers 55, die Rohre 66 mit dem zweiten Raum des Verteilers 55 und die Rohre 67 mit dem dritten Raum des Verteilers 55.in Verbindung. Der äußere Verteiler 70 besitzt einen äußeren ringförmigen Deckel oder Sprühring 71, der konzentrisch zu dem Element 68 ist, und ferner Seitenwände 72 und 73, welche die Seiten des Elements 68 mit dem Sprühring 71 verbinden. Der äußere Verteiler 70 ist mit drei Platten 74,75 und 76 versehen, die ihn in drei getrennte Räume unterteilen. Die Platte 74 ist senkrecht angeordnet, und die Plätten 75 und 76 sind in einem Winkel von 135 bzw. 270° in bezug auf die Platte 74 angeordnet.

Der äußere Deckel 71 besitzt im Abstand von etwa 10° voneinander angeordnete Löcher, die mit einem Innengewinde versehen sind, um Düsen 77 aufzunehmen, welche in Uhrzeigerrichtung unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber dem Radius angeordnet sind. Wie aus F ig. 2 ersichtlich, besitzt jede Düse77 ein im Winkel von 45° gekrümmtes Kniestück 78, an. welchem eine flache Sprühdüse 78 α befestigt ist, die eine Sprühöffnung 79 und einen Deflektor 80 aufweist. Jede Düse 77 ist so angeordnet, daß das Kühlmittel unter einem Winkel so nach außen gerichtet wird, daß es auf den inneren Kreisumfang des Gießringes 30 an einer Stelle auftrifft, welche sich um 17°, in Uhrzeigerrichtung gesehen, vor dem Auslaß der Düse 77 befindet. Sowohl der innere als auch der äußere Verteiler 55 bzw. 70 sind konzentrisch in ν

bezug auf den Gießring 30 angeordnet. Drei Kühlmittelzuleitungen 81, 82 und 83, die den jeweiligen Räumen des inneren Verteilers 55 Kühlmittel, z. B. Wasser, zuführen, sind jeweils mit Steuermitteln, z. B. Handventilen 84, 85 und 86, versehen, mittels derer die in einen bestimmten Raum fließende Kühlmittelmenge beliebig reguliert werden kann, und stehen mit Öffnungen in Verbindung, welche in die drei Räume des Verteilers 55 führen. Die Verteiler 55 und 70 drehen sich nicht sondern bleiben stehen, während sich das Gießrad um sie herum dreht.

Natürlich steht die Zuleitung 81 mit dem durch die Unterteilungsplatten 62 und 63 begrenzten Raum, die Zuleitung 82 mit dem durch die Unterteilungsplatten 63 und 64 begrenzten Raum und die Zuleitung 83 mit dem durch die Unterteilungsplatten 64 und 65 begrenzten Raum in Verbindung.

Die Rohre 65,66 und 67 schaffen eine Verbindung zwischen den jeweiligen Räumen des inneren und des äußeren Verteilers 55 und 70. Das aus der Zuleitung 81 kommende Kühlmittel gelangt daher nach Eintritt in den Raum des inneren Verteilers 55 durch die drei Rohre 65 nach außen in den ersten Raum des äußeren Verteilers 70, der durch die Unterteilungsplatten 74 und 75 begrenzt ist. Von dort wird das Kühlmittel durch die Düsen 77, welche sich auf dem von 0 bis 135° reichenden Bogenstück des äußeren Verteilers 70 befinden, versprüht. Diese Düsen gehören somit zu einer ersten Kühlstufe bzw. einer ersten Gruppe.

Das Kühlmittel aus der Zuleitung 81 wird durch die Düsen 77 gegen den Boden aufeinanderfolgender Abschnitte des rotierenden Gießringes 30 gesprüht, wenn diese Abschnitte sich dem Bereich, in welchem geschmolzenes Metall aus einer Gießtülle aufgenommen wird, nähern und auch noch während diese Abschnitte etwa 90° unmittelbar nach Aufnahme des geschmolzenen Metalls weiterwandern.

Da ein großer Teil der Wärme des geschmolzenen Metalls während der ersten Viertelumdrehung des Gießringes 30 nach Aufnahme des geschmolzenen Metalls abgeführt werden muß, ist die Zuleitung 81 verhältnismäßig groß, so daß ein relativ großes Wasservolumen den Düsen 77 der ersten Gruppe zugeführt wird. Das Kühlmittel trifft unter einem spitzen Winkel zum Weg der Kühlrippen 37 auf diese auf und wird dann abgebogen oder fällt nach unten, wo es sich im Bodenteil der Maschine sammelt.

In der zweiten Kühlstufe steht die Zuleitung 82 mit einem Raum des inneren Verteilers 55 in Verbindung, so daß Kühlmittel durch zwei Rohre 66 dem äußeren Verteiler 70 zugeführt wird und von dort durch die Düsen 77, welche mit dem Raum zwischen den Platten 75 und 76 in Verbindung stehen, abgegeben wird. Wie in der vorstehend beschriebenen Kühlstufe wird das Wasser aus den Düsen 77 dieser zweiten Stufe gegen die Kühlrippen 37 gerichtet, um das Metall vom Zeitpunkt des Durchlaufens der ersten Kühlstufe bis zu seinem Austritt in Form eines festen Stranges zu kühlen.

Zweckmäßig wird der Gießring 30 zwischen der Stelle, an welcher ein Abschnitt den Strang freigibt, und der Stelle, an welcher er das geschmolzene Metall aufnimmt, weiter gekühlt, so daß er verhältnismäßig kalt ist, wenn er das geschmolzene Metall aufnimmt. Es ist daher eine dritte Kühlstufe vorgesehen, in welcher das Kühlmittel von den übrigen Düsen 77, d. h. den zwischen 270 und 360° in bezug auf das Gießrad angeordneten Düsen, auf die Rippen 37 gerichtet wird. Die Zuleitung 83 steht mit dem Raum zwischen den Unterteilungsplatten 64 und 62 in Verbindung und liefert das Kühlmittel durch Rohre 67 in den Raum zwischen den Unterteilungsplatten 76 und 77 und von da in die Düsen 77 der dritten Gruppe.

Das Kühlmittel aus den beiden nachfolgenden Gruppen sammelt sich ebenfalls im unteren Teil des Gießrades und läuft von dort auf die gleiche Weise ab wie das Kühlmittel der ersten Gruppe.

Durch Variierung der Öffnungen der Ventile 84, 85 und 86 kann die Temperatur bestimmter Abschnitte des Gießringes 30 so geändert werden, daß man eine geregelte Kühlung des geschmolzenen Metalls sowie eine geregelte Kühlung des Gießringes 30 erzielt.

Zur Vervollständigung der vorstehend beschriebenen inneren Kühleinrichtung und zur gleichmäßigeren Kühlung des Metalls vom Zeitpunkt seines Auftreffens auf den Gießring bis zu seiner Abführung in Form des Stranges sind noch seitliche Düsengruppen vorgesehen, welche gleichzeitig das Kühlmittel nach innen auf die einander gegenüberliegenden Seiten des Gießringes 30 richten. Die seitlichen Gruppen weisen ein Paar gebogene Rohrleitungen 90 und 91 auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Gießringes 30 zwischen etwa 90 und 250° des Gießrades angeordnet sind und der Krümmung des Gießringes 30 angepaßt sind. Düsen 92 und 93, die genauso ausgebildet sind wie die Düsen 77, sind in die Rohre 90 bzw. 91 eingeschraubt und richten Kühlmittel in tangentialen Ebenen nach innen, wobei das Kühlmittel so nach innen gerichtet wird, daß es unter spitzen Winkeln auf und zwischen die Kühlrippen 35 und 36 auftrifft. Die Rohre 90 und 91 weisen Ventile 94 und 95 auf, welche eine Regelung der gegen jede Seite des Gießringes 30 gerichteten Kühlmittelmenge gestatten. Die seitlichen Gruppen geben somit eine vorherbestimmte Kühlmittelmenge an beide Seiten aufeinanderfolgender Abschnitte des Gießringes 30 ab, und zwar vom Zeitpunkt unmittelbar vor Abgabe des Metallstranges an.

Eine Düsengruppe für das Band 50 umfaßt eine gebogene Rohrleitung 96 mit einem Ventil, wobei die Leitung 96 konzentrisch außerhalb des Teils des Bandes 50 angeordnet ist, welches rund um den Gießring 30 läuft. Düsen 98, die jeweils genau den Düsen 77 gleichen, sind nach innen im Uhrzeigersinn gerichtet, wie aus F i g. 1 ersichtlich, und richten Kühlmittel gegen die Außenseite des Bandes 50 von der Stelle an, an welcher das Band 50, das mit dem Gießring 30 zusammenwirkt, das geschmolzene Metall aufnimmt, bis unmittelbar vor der Stelle, wo das Metall in Form des Stranges abgegeben wird. Die letzten Düsen, d. h. die letzten beiden Düsen 98 a, sind vorzugsweise entgegen dem Uhrzeigersinn nach innen gerichtet, um die Besprühung des Bandes 50 mit Kühlmittel, wenn es von dem Gießring 30 wegläuft, zu verzögern.

Man erhält aus dem in die Gießrinne 31 gegossenen, geschmolzenen Metall einen erstarrten Strang mit einer nadeiförmigen Kristallstruktur, wobei die Kristalle langsam von allen Seiten nach innen größer werden. Diese Kristalle sind im wesentlichen senkrecht zu den benachbarten Oberflächen ausgerichtet. Wegen der großen durch die Zuleitungen 81,82 und 83 in das Innere des Gießrades eingeführten

Kühlmittelmengen kann der Kühlmittelspiegel darin ansteigen, so daß es schneller abfließt. Zwischen den Verteilern 55 und 70 und der rückwärtigen Scheibe herunterlaufendes Kühlmittel kann leicht durch die offenen Stellen zwischen den Rohren 65,66 und 67 hindurchtreten, so daß sich an keiner Stelle innerhalb des Gießrades lokalisiert Wasser ansammeln kann.

Zeigt es sich, daß die Struktur des gegossenen Stranges ungleichmäßig ist, was eine stärkere Kühlung auf einer Seite als auf der anderen anzeigt, so können die entsprechenden Ventile, z. B. das Ventil 84 und/oder das Ventil der Leitung 96 teilweise geöffnet oder geschlossen werden, so daß man die gewünschte Kühlung auf einer bestimmten Seite erhält. Wenn ferner der Strang mit einer von der gewünschten Temperatur abweichenden Temperatur aus dem Gießring 30 austritt, kann das Ventil 86 zur Änderung dieser Temperatur betätigt werden. Weist der Teil des Gießringes 30, welcher unmittelbar vor Aufnähme des geschmolzenen Metalls gekühlt werden soll, eine höhere oder niedrigere Temperatur als die gewünschte auf, so bewirkt eine Betätigung des Ventils 86 eine Regelung dieser Temperatur.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung an einem Gießrad zum Stranggießen von Metallen mit einer Gießrinne am Umfang, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung aus mehreren Gruppen feststehender Düsen (77; 98, 98 a; 92,93) besteht, deren öffnungen auf die inneren, äußeren und seitlichen Teile der Gießrinne (31) gerichtet sind, wobei die auf die inneren Teile gerichteten Düsen (77) in Umfangsrichtung hintereinander in mehrere Gruppen geschaltet sind und in jeder Zuleitung (81,82,83) zu einer Gruppe ein Handventil (84, 85, 86) eingeschaltet ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (98,98 d) der auf die äußeren Teile der Gießrinne gerichteten Gruppe in einem spitzen Winkel zur Formoberfläche angeordnet sind.

3. Verfahren zum Betrieb der Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handventile (84,85, 86) verschieden weit geöffnet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen