DE2517982B2 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung eines stranges beim stranggiessen von stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung eines Stranges beim Stranggießen von Stahl, wobei Kühlflüssigkeit mit regelbarer Beaufschlagungsmenge zwischen zwei in Stranglaufrichtung benachbarten Führungselementen auf die Strar.goberfläche gesprüht wird.

Es ist bekannt, zur Anpassung der Kühlverhältnisse an die Gießparameter, wie z. B. Gießgeschwindigkeit, die Düsen einzelner Düsenstöcke ab- bzw. zuzuschalten. Damit Ut zwar eine gewisse Reguliermöglichkeit erreicht, es muß jedoch eine Unregelmäßigkeit der Beaufschlagung mit Kühlmittel und der Kühlung über die Strangbreite in Kauf genommen werden. Bei einer Abschaltung des Kühlwassers einer Düsenreihe quer zur Strangachse wird der Abstand zwischen den. der abgeschalteten Düsenreihe in Stranglaufrichtung benachbarten oberen und unteren Düsenreihen bzw. den entsprechenden Beaufschlagungsflächen so groß, daß Risse im Gußprodukt entstehen können. Eine Verringerung der Stützabstände von Führungselementen ist ebenfalls nicht vorgesehen.

Es ist weiters bekannt, zur Erzeugung von Kühlmittelstrahlen mindestens zwei Flachstrahlen an einer mit Abstand zur Strangoberfläche gelegenen Stelle zu kreuzen, wobei mindestens einer dieser Flachstrahlen in seiner Richtung von der auf die Strangoberfläche treffenden Senkrechten abweicht. Die Verteilung der Kühlmittelmenge ist derart, daß von der Strangmitte nach den Kanten zu weniger Wasser aufgesprüht wird. Bei diesem Vorschlag werden die entsprechenden Flachstrahldüsen winkelig zueinander eingestellt, so daß es zu einem Überkreuzen der Strahlen kommt. Dadurch wird eine wesentliche Vergrößerung der Dicke der beaufschlagten Fläche erzielt. Durch das Kreuzen der Strahlen tritt bekanntlich eine gegenseitige Störung der Strahlen sowie eine dadurch bedingte unregelmäßige Kühlung auf.

Ferner wird die kinetische Energie der Kühlmittelteilchen und somit die Kühlwirkung vermindert.

Es ist auch eine Flachstrahldüse zur Erzeugung von zwei schmalen Sprühfächern bekannt. Diese Düse wird jedoch so angeordnet, daß die zwei Sprühfächer im Kantenbereich ohne gegenseitige Berührung auf benachbarten Strangseiten auftreffen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlauben, eine möglichst große, in einem weiten Bereich regelbare Kühlmittelmenge zwischen Führungselementen hindurch auf die Strangoberfläche bei unveränderter Beaufschlagungsfläche zu sprühen, um so eine Anpassung der Beaufschlagungsmenge an verschiedene Gießparameter, wie z. B. Gießgeschwindigkeit und Stahlqualität zu gestatven und dadurch eine Verbesserung der Oberflä-

chengüte des Gießproduktes zu erhalten. Ferner sollte es möglich werden, den gegenseitigen Abstand von benachbarten Führungselementen unci damit auch den gegenseitigen Abstand der sich b Stranglaufrichtung folgenden Beaufschlagungsflächen möglichst gering zu halten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kühlflüssigkeitsmenge des auf die Strangoberfläche auftreffejden Sprühfächers aus zwei gleichgerichteten, zunächst in Stranglaufrichtung mit Abstand voneinander verlaufenden, danach sich zu einem Gesamtsprühfächer vereinigenden Sprühfächern gebildet wird, wobei der Gesamtsprühfächer in Dicke und Richtung etwa jedem der einzelnen Sprühfächer entspricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Flaschstrahldüsen mit Austrittsöffnung-.n für im wesentlichen gleichgerichtete, in Stranglaufrichtung vorerst hintereinander verlaufende Sprühfächer in einem Abstand voneinander und in einem Abstand von der Strangoberfläche zur Bildung des Gesamtsprühfächers angeordnet sind, wobei der Abstand voneinander zwischen 5 und 50 mm beträgt.

Der Gesamtsprühfächer wird vor der Beaufschlagungsfläche, d. h. bevor er auf die Strangoberflächi· auftrifft, gebildet. Dabei verlaufen die zwei Sprühfächer vor ihrer Vereinigung zu dem Gesamtsprühfächer im wesentlichen gleichgerichtet, d.h. derart, diß ihre Mittelebenen etwa senkrecht zur Strangoberfläche stehen sowie mit Abstand voneinander. Dadurch wird erreicht, daß kein allzu großes winkeliges Aufeinandertreffen einzelner Sprühpartikel, wie es beispielsweise beim Kreuzen von Sprühschichten der Fall ist, auftritt Dies bringt den Vorteil, daß die einzelnen Kühlmitteltröpfchen beim Zusammentreffen der Sprühfächer aus ihrer Bahn nicht nach außen abgelenkt werden und ihre kinetische Energie nicht vermindert wird. Weiters ist dadurch die Bildung eines Flachstrahles mit relativ schraf begrenzter Hüllfläche möglich, was die Gleichmäßigkeit der Kühlung fördert. Der gebildete Gesamtjprühfächer entspricht in Dicke und Richtung etwa jedem der einzelnen Sprühfächer. Dadurch wird ein sehr schmaler Flachstrahl erzielt.

Die Kühlflüssigkeitsmenge jedes einzelnen Strahles wird durch übliche Mittel eingestellt. Dabei kann ein Sprühstrahl auch gänzlich abgeschaltet, d. h. die Kühlflüssigkeitsmenge bis auf Null reduziert werden. Durch die wahlweise Besprühung durch Kühlflüssigkeit von einem oder zwei sich zu dem Gesamtsprühfächer vereinigenden Sprühfächer ist es möglicht, die auf die Strangoberfläche auftreffende Beaufschlagungsmenge in einem weiten Bereich zu regeln und dem jeweiligen Bedarf, der sich nach Stahlzusammensetzung, Gießgeschwindigkeit, Stahltemperatur usw. richtet, anzupassen.

Durch Wahl der Distanz zwischen den Sprühfächern und durch Einstellen eines Kühlflüssigkeitsdruckes über 1,5 atü vor den Austrittsöffnungen werden die vorerst nebeneinander verlaufenden Sprühfächer vor dem Auftreffen der Kühlflüssigkeit auf der Strangoberfläche durch einen sogwirkungsähnlichen Effekt zu einem Gesamtsprühfächer vereinigt. Durch diesen überraschenden Effekt kann ein relativ schmaler Sprühfächer erzeugt werden, wodurch wiederum die Distanz der in Stranglaufrichtung benachbarten Führungselemente klein gehalten werden kann.

Wenn der Strang durch Führungsrollen geführt wird, wird der GesamtsDrühfächer in seiner Dicke so eingestellt, daß dieser beim Durchtritt zwischen den Rollen etwa deren kleinstem gegenseitigen Abstand entspricht, d. h. die Hüllfläche des Gesamtsprühfächers die Rollen gerade berührt Dabei wird der Spalt bzw. die kleinste Distanz zwischen den Führungselementen durch den Sprühfächer ausgefüllt Durch diese Maßnahme des Vereinigens der Teilstrahien bzw. der Sprühfächer ist es möglich, den Rollenabstand sehr klein zu halten, wodurch wiederum eine höhere Gießgeschwindigkeit ohne Gefahr eines Ausbauchens gefahren werden kann. Durch das, nach der Erfindung ermöglichte, nahe Aneinanderrücken der Führungsrollen werden auch die Abstände der sich in Stranglaufrichtung aufeinander folgenden Beaufschlagungsflächen verringert Durch diese verkürzte Folge von Beaufschlagungsflächen wird die Strangkühlung gleichmäßiger und die Gefahr der Rißbildung herabgesetzt

Die Kühlflüssigkeit kann der Ausbildung der Sprühfächer der Teilstrahlen etwa rechtwinklig zur ursprünglichen Strömungsrichtung in der Zuflußöffnung der Düse umgelenkt werden. Dabei ergibt sich eine ausgezeichnete Versprühung des Kühlmediums-

Es kann vorteilhaft sein, den Flachstrahl aus Sprühfächern mit im wesentlichen jeweils gleichmäßiger Kühlflüssigkeitsmengenverteilung über ihre Breite zu bilden. Dadurch weist auch der gebildete Flachstrahl eine gleichmäßige Beaufschlagungsmenge quer /ur Stranglängsachse auf.

Zur Einsparung von Düsen und zur Erzielung einer ununterbrochenen Beaufschlagungsfläche quer zum Strang kann die Breite des Flachstrahles entsprechend der Strangbreite gehalten werden. Dies wird durch Wahl eines geeigneten Sprühwinkels der Düsen und/oder durch Einstellung des erforderlichen Abstandes der Düsen zur Strangoberfläche bewirkt. Es ist dabei vorteilhaft den Strang über seine Breite entlang der Beaufschlagungsfläche quer zur Stranglaufrichtung mit annähernd gleichmäßiger Kühlflüssigkeitsmengenverteilung und gleichmäßigem Beaufschlagungsdruck zu kühlen

Die Vorrichtung weist zwei Flachstrahldüsen auf, die Austrittsöffnungen für im wesentlichen gleichgerichtete in Stranglaufrichtung vorerst nebeneinander verlaufende Sprühfächer besitzen. Der Abstand der Austrittsöffnungen voneinander liegt zwischen 5 und 50 mm. Die untere Grenze von 5 mm ist durch die Möglichkeit des Aneinanderrückens der Düsen, die obere Grenze von 50 mm durch die Forderung nach einer entsprechenden Sprühfächervereinigung gegeben. Durch einen geringen Abstand wird auch erreicht, daß sich die austretenden Sprühfächer schon nach relativ kurzer Wegstrecke praktisch ohne Energieverlust durch einen sogwirkungsähnlichen Effekt ineinander übergehend vereinigen und den Gesamtsprühfächer bilcien. Der gegenseitige Abstand wird innerhalb dieses Bereiches derart eingestellt, daß sich die Sprühfächer, deren Mittelebenen im wesentlichen senkrecht auf der Strangoberfläche stehen, nach einer gewissen Wegstrecke vereinigen und einen Gesamtsprühfächer bilden. Zu dessen Bildung sind die Austrittsöffnungen auch mit dem entsprechenden Abstand zur Strangoberfläche angeordnet.

Nach einer Ausbildungsform erstrecken sich die Austrittsöffnungen als Schlitze quer zu den Längsachsen der Düsenkörper und das eingebrachte Kühlmittel wird in den Düsen etwa rechtwinkelig umgelenkt. Dadurch ergibt sich eine gute Versprühung des Kühlmittels.

Zur genauen Einstellung des Gesamtsprühfächers

Abstand der schlitzartigen Austrittsöflnungen 12, 12 voneinander in Stranglaufrichtung liegt in diesen Ausführungsbeispiel bei 20 mm. Der Abstand von dei Strangoberfläche beträgt 400 mm. Bei einer Wasser menge von 10 bis 20 Liter pro Minute und Düse und be

kann der Abstand mindestens einer Austrittsöffnung zur Strangoberfläche veränderbar sein.

Um ein möglichst nahes Aneinanderrücken der zwei Sprühfächer zu ermöglichen, kann man den Abstand zur beaufschlagten Strangoberfläche der Austrittsöffnungen der Düsen ungleich einstellen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Sie
werden im folgenden näher erläutert: „ .

F i g. 1 zeigt eine Ansicht eines Stranges. Führungsroi- _I0 entspricht der kleinsten Distanz der Führungsrollen j len, den Gesamtsprühfächer und eine Anordnung der und 4 voneinander und beträgt etwa 45 mm. Düsen und F i g. 2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausbildungsform. Austrittsöffnungen 12, 12' von zwei sich in Stranglauf

- -■ ■ ■-■·■· - ■ ■- richtung 2 unmittelbar folgenden Düsen 11, 11

Drücken von 1,5 bis 6,0 atü vereinigen sich die beider Sprühfächer infolge Sogwirkung etwa in einem Abstanc 130 mm von ihrer Austrittsstelle. Die Dicke de;

von derart gebildeten, etwa parallelen Gesamtsprühfächer!

'5

Nach F i g. 1 ist ein Stahlstrang 1 mit viereckigem Querschnitt und mit einer Laufrichtung 2 von Führungselementen in Form von Rollen 3 und 4 gestützt und geführt. Anstelle der Rollen können aber auch gitterartige Führungselemente, sogenannte Kühlgitter, verwendet werden.

Zur Vereinfachung wird der Erfindungsgegenstand nur an einer Strangseite gezeichnet. Die benachbarten Führungsrollen weisen eine kleinste, gegenseitige Distanz 5 auf. Diese Distanz wird, um Ausbauchungen des Stranges zu vermeiden, möglichst gering gehalten. In dem Bereich zwischen den Berührungslinicn der Rollen 3 und 4 mit dem Strang wird die Strangoberfläche 7 durch einen Gesamtsprühfächer 15 beaufschlagt. Die Beaufschlagungsfläche 7 weist in Stranglaufrichtung 2 eine Dicke 8 auf. Die Bildung des Gesamtsprühfächers 15 geschieht wie folgt:

Über Zuleitungsrohre 10, 10' wird Kühlflüssigkeit. z.B. Wasser, den Flachstrahldüsen 11, W zugeführt. Diese Flachstrahldüsen weisen schlitzartige Austritts öffnungen 12, 12' auf, deren Breiten quer zur Stranglaufrichtung 2 eingestellt sind. Das zugeführte Wasser tritt nach einer Umlenkung aus der ursprünglichen Strömungsrichtung in den Zuflußöffnungen 18,18' (Fig. 2) und in Richtung der Düsenlängsachse in einem Winkel von etwa 90° zu dieser durch die Austrittsöffnungen aus und ergibt jeweils einen Sprühfächer bzw. ^₀ Teilstrahl 14,14'. Die im wesentlichen gleichgerichteten Sprühfächer 14,14'. deren Mittelebenen etwa senkrecht zur Strangoberfläche stehen, verlaufen vorerst getrennt. Nach einer gewissen Wegstrecke werden die Sprühfächer 14,14'. etwa im Bereich 9, zu einem gemeinsamen ^₅ Flachstrahi 15 vereinigt Die Dicke des Gesamtsprühfächers wird dabei so gewählt daß sie beim Durchtritt zwischen den Rollen deren kleinsten Distanz 5 entspricht.

Die Wmugeuieguerang erfolgt mittels be- 5t kaimter RegcBereäiricIrtHngen, beispielsweise der Ventile 16, f&, wodBreh dfe gesamte, versprühte Wassermenge in einem werten Bereich variiert werdea kann. So unterschiedliche Abstände 21, 22 zur Strangoberfläche aufweisen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß der gegegenseitige Abstand 17 der Austrittsöffnungen 12, 12' noch weiter verkleinert werden kann, wodurch auch das weitere Aneinanderrücken der Sprühfächer 14, 14'

jo eine Verringerung des kleinsten Abstandes 5 der Rollen 3, 4 möglich ist. Durch die Verkleinerung des Stützabstandes werden wiederum die Bedingungen für die Strangausbauchung erschwert Zur genauen Einstellung der Sprühfächer kann mindestens eine der Düsen 11, 1Γ in ihrer Entfernung zur Strangoberfläche, wie durch den Doppelpfeil 23 angedeutet veränderbar sein. Desgleichen kann auch mindestens eine der Düsen 11, Il zur genauen Einstellung des Abstandes 17 in Stranglängsrichtung ortsveränderbar sein, wie durch den Doppelpfeil 24 angezeigt wird. Bei Beaufschlagung des Stranges mit einem Gesamtsprühfächer über die Breite des Stranges kann dadurch eine Anpassung der Länge der Beaufschlagungsfläche an unterschiedliche Strangformate bzw. Breiten erfolgen. Die austretenden Kühlmittelmengen sind, wie schon in der F i g. 1 gezeigt, durch bekannte Mengenreguliereinnchtungen einstellbar. Gemäß der Fig. 2 wird der Flachstrahl 15 so gebildet, daß seine Beaufschlagungsfläche mit der Dicke 25 im wesentlichen der Beaufschlagungsfläche eines Teilstrahles 14,14' entspricht Dies ist auch veranschaulicht durch die in der Ansicht strichliert dargestellten, ideellen Begrenzungsflächen der Sprühfächer 14, 14 nach ihrer Vereinigung zum Gesamtsprühfächer. Bei Reduktion, beispielsweise der durch die Düse 14 aufgesprühten Wassermenge auf Null beaufschlagt nur mehr der Sprühfächer 14 die Strangoberfläche und zwar innerhalb einer im wesentlichen unveränderten Beauf-

kann beispielsweise durch da SchfieBen des Ventils 16' die Wass des Gesacers 15 nar mehr der, der SteSrag des Ventils 16 entsprechenden Wassennenge des Spraäachers 14 entsprechen. Der Es ist anch oiögfich, zwei SprShfacber mit nnterschiedficheni Spriftwinkel zn vereinigen, wodurch der voia GesamtsprShföcher beaufschlagte Strang si der Mitte stärker gekohlt werden kann. Es ist ebenfafls m^kii.zwdSpruliföcl^mitmiterschiedJicherSprähcaarakteristik zn vege, mn eine gewünschte WasserraeogenverteSoog im Gcsanitflachstrah! bzw. ober die beaufschlagte StrangoberfBche za erhalten.

Ffiexzn 1 Blatt Z

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kühlung eines Stranges beim Stranggießen von Stahl, wobei Kühlflüssigkeit mit regelbarer Beaufschlagungsmenge zwischen zwei in Stranglaufrichtung benachbarten Führungselementen auf die Strangoberfläche gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daßdie Kühlflüssigkeitsmenge des auf die Strangoberfläche auftreffenden Sprühfächers aus zwei gleichgerichteten, zunächst in Stranglaufrichtung mit Abstand voneinander verlaufenden, danach sich zu einem Gesamtsprühfächer vereinigenden SpOhfächern gebildet wird, wobei der Gesamtsprühfächer in Dicke und Richtung etwa jedem der einzelnen Sprühfächer entspricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines sogwirkungsähnlichen Effektes bei der Bildung des Gesamtsprühfächers die Distanz zwischen den Sprühfächern gewählt und der Kühlflüssigkeitsdruck vor den Austrittsöffnungen auf über 1,5 atü eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß beim Durchtritt des Sprühfächers zwischen Führungsrollen die Dicke des Gesamtsprühfächers so eingestellt wird, daß sie etwa deren kleinsten Distanz der Führungsrollen entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit in der Düse zur Ausbildung der Sprühfächer etwa rechtwinkelig zur ursprünglichen Strömungsrichtung in der Zuflußöffnung der Düsen umgelenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstrahl aus Sprühfächer mit im wesentlichen jeweils gleichmäßiger Kühlflüssigkeitsmengenverteilung über ihre Breite gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Flachstrahles entsprechend der Strangbreite gehalten wird und der Strang entlang der Beaufschlagungsfläche mit annähernd gleichmäßiger Kühlflüssigkcitsmenge und gleichmäßigem Beaufschlagungsdruck gekühlt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in Stranglaufrichtung benachbarte Führungselemente jeweils mit Distanz voneinander angeordnet und innerhalb dieser Distanz wirkende Flachstrahldüsen mit getrennt regelbarem Kühlflüssigkeitszufluß vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flachstrahldüsen (11, 11') mit Austrittsöffnungen $5 (12, 12') für im wesentlichen gleichgerichtete, in Stranglaufrichtung (2) vorerst nebeneinander verlaufende Sprühfächer (14,14') in einem Abstand (17) voneinander und in einem Abstand (21, 22) von der Strangoberfläche zur Bildung des Gesamtsprühfächers angeordnet sind, wobei der Abstand (17) voneinander zwischen 5 und 50 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (12,12') als sich im wesentlichen quer zu den Längsachsen (13, 13') der Düsen (11,11') erstreckende Schlitze ausgebildet sind und die Richtungen des Kühlflüssigkeitsflusses in den Zuflußöffnungen (18,18') der Düsen und den Ausfhißöffnungen (12, 12') etwa rechtwinkelig zueinander sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (21,22) der Austrittsöffnungen (12, 12') mindestens einer Düse (11,11') zur beaufschlagten Strangoberfläche veränderbar ist

ία Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (21, 22) der Austrittsöffnungen (12, 12') zweier sich in Stranglaufrichtung unmittelbar folgenden Düsen zur beaufschlagten Strangoberfläche ungleich ist