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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen eines breiten heissen Stranges, vorzugsweise Stahlstranges, in der Kühlzone einer Stranggiessanlage, insbesondere in der Sekundärkühlzone, mit mehreren nebeneinander quer zur Strangtransportrichtung und im Abstand voneinander angeordneten Spritzdüsen sowie ein Verfahren gemäss Anspruch 4.
Bei Stranggiessanlagen, mit denen unterschiedlich breite Stränge mit unterschiedlicher Dicke erzeugt werden, werden insbesondere an die Kühlung in der Sekundärkühlzone hohe Anforderungen hinsichtlich Gleichmässigkeit der Kühlung, Regelbarkeit der Sprühintensität, Anpassung an unterschiedliche Formate etc. gestellt. Viele Qualitätsprobleme am stranggegossenen Produkt resultieren aus Kühlproblemen, die auf ungleichmässige zu intensive oder zu geringe Kühlmittelbeaufschlagung über die Strangbreite zurückzuführen sind.
Daraus erfolgen Risse an den Kanten oder der Oberfläche des Stranges oder im Nahbereich der Oberfläche sowie ungleichmässige Enderstarrungsbedingungen im Strangzentrum. Die diversen Qualitätsmängel und deren Ursachen sind in der Literatur eingehend beschrieben.
Aus der EP-A 245 722 ist es bereits bekannt, mehrere Sprühdüsen nebeneinander anzuordnen, deren Sprühfächer sich überlappen und solcherart im Zentralbereich gegenüber dem Randbereich ein verstärktes Kühlmittelaufbringen erreichen. Die Kühlmittelmenge ist jedoch kein ausreichendes Kriterium für die Vergleichmässigung der Oberflächentemperatur, zumal das Zuviel an Kühlmittel über die Strangkanten abfliessen muss und so die Kühlung am ungünstigsten Ort verstärkt. Weiters wird vorgeschlagen, durch Druckregulierung die Sprühintensität oder die spezifische Sprühwassermenge zu regulieren.
Die vorgeschlagenen Düsen mit Mehrfachsprühfächern bzw. mit mehreren Düsen- oder Sprühschlitzen mit voneinander unabhängigen Kühlmittelzuführsystemen stellen jedoch eine aufwendige, ökonomisch nicht realisierbare Konstruktion einer gestuften Kühlmittelmengenregulierung dar.
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Brammenstranggiessanlagen sind auf die Herstellung von Strängen unterschiedlicher Breite innerhalb eines vorgegebenen Breitenspektrums ausgelegt. Um die Kühlung an unterschiedliche Strangbreiten anzupassen, wird gemäss der DE-A 43 28 512 vorgeschlagen, in diesem Bereich der Stranggiessanlage im engen Abstand voneinander Spritzbalken vorzusehen, die durch einen in der Kühlmittelzuführung vorgesehenen Verdrehmechanismus von aussen nach innen schrittweise abgeschaltet werden können. Nach dieser Lösung wird trotzdem gerade im Kantenbereich des Stranges gleichermassen wie im Mittenbereich des Stranges vertikal auf die Strangoberfläche gesprüht, wodurch eine intensive Kühlung gerade dort erreicht wird, wo eine reduzierte sanfte Kühlung notwendig wäre.
Kühlmittel, welches von den innenliegenden Spritzdüsen auf die Strangoberfläche aufgebracht wird, wird durch Kühlmittel, welches von dem Randbereich der Strangoberfläche zugeordneten Spritzdüsen aufgebracht wird und wegen der fächerförmigen Aufteilung einen zur Mitte der Strangoberfläche gerichteten Bewegungsimpuls aufweist am seitlichen Abfliessen gehindert. Darin ist ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung zu sehen.
Beispielhaft steht die AT-PS 354 001 für eine Vielzahl von Veröffentlichungen, in denen eine Anpassung an unterschiedliche Strangbreiten durch ein Verstellen der Spritzdüsen mit einem Gestänge erfolgt, mit dem die Spritzdüsen in ihrem Abstand zur Strangoberfläche und im Abstand zueinander bewegt werden können, wobei die Spritzrichtung normal zur Strangoberfläche jedoch beibehalten wird. Mit dieser Lösung wird auf die Notwendigkeit einer verringerten Kühlung im Kantenbereich des Stranges ebenfalls nicht eingegangen. Zudem ergibt sich bei der bekannt grossen Anzahl von Spritzdüsen in der Sekundärkühlzone einer Stranggiessanlage ein grosser Aufwand an mechanischen Verstelleinrichtungen in relativ unzugänglichen Bereichen der Anlage.
Aufgabe der Erfindung ist es, die diesen Lösungen innewohnenden Nachteile ungleicher Kühlwirkung an der Strangoberfläche zu minimieren und eine Einrichtung und ein Verfahren zur gleichmässigen Kühlung eines Stranges vorzuschlagen, wobei das im Randbereich aufgebrachte Kühlmittel einen
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geringeren Auftreffimpuls aufweist als das im Mittenbereich aufgebrachte Kühlmittel und somit die Kanten des gegossenen Stranges auch bei variierenden Strangbreiten vor Überkühlung geschützt werden können. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Position der Sumpfspitze in der Strangmitte beeinflussen zu können, insbesondere das Vorlaufen der Sumpfspitze in der Mitte gegenüber dem Randbereich.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass von den nebeneinander angeordneten Spritzdüsen zumindest die beiden aussenliegenden Spritzdüsen nach aussen zur Strangkante geneigt angeordnet und mit einer von den übrigen Spritzdüsen getrennten Kühlmittelzuführung verbunden sind. Im besonderen Masse wird dieses Ziel erreicht, wenn der Neigungswinkel oye der Spritzdüsen zur Strangoberfläche zwischen 400 und 85 , vorzugsweise etwa 650 beträgt. Durch die Neigung des Kühlmittelstrahles zur Strangoberfläche wird der Auftreffimpuls reduziert und der Wärmeübergang von der Strangoberfläche auf das Kühlmittel reduziert, da die sich zwischen Strangoberfläche und Kühlmittel bildende Dampfsperre im geringeren Masse durch die auftreffenden Kühlmitteltropfen durchbrochen wird.
Optimiert wird das Kühlsystem dadurch, dass die geneigt angeordneten Spritzdüsen mit einer von den übrigen Spritzdüsen getrennt regelbaren Kühlmittelzuführung verbunden sind, der ein den Spritzdüsen vorgeordnetes Durchflussregelventil zugeordnet ist.
Verfahrensmässig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass von den nebeneinander angeordneten Kühlmittelstrahlen zumindest die beiden aussenliegenden
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den übrigen Kühlmittelstrahlen getrennt in ihrer spezifischen Kühlmittelmenge einstellbar sind.
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Anhand zweier Figurendarstellungen ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Stranggiessanlage mit den erfindungsgemässen Spritzdüsen Fig. 2 einen Schnitt quer zur Transportrichtung mit der Anordnung der Düsen am Innenbogen der Stranggiessanlage Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt durch eine Bogenstranggiessanlage, deren prinzipiellen Aufbau, wobei in eine Durchlaufkokille 1 von oben Stahlschmelze eingebracht wird, die entlang der gekühlten Kokillenwände erstarrt, sodass ein Giessstrang 2 mit noch flüssigem Kern aus der Kokille abgezogen wird. Der vertikal abgezogene Giessstrang 2 wird durch Stützrollen 3 geführt, von denen nur wenige dargestellt sind, und in die Horizontale umgelenkt, mit einer Trenneinrichtung 4 in Teilstücke zerteilt und der weiteren Behandlung zugeführt. Die Transportrichtung ist mit Pfeil 7 gekennzeichnet.
In der von den Stützrollen 3 gebildeten Sekundärkühlzone der Bogenstranggiessanlage wird der Giessstrang 2 mit Kühlmittel beaufschlagt, welches mit Spritzdüsen 5,5a, 5b, 6 aufgebracht wird.
Fig. 2 zeigt den Giessstrang 2 in der Sekundärkühlzone quer zur Transportrichtung 7 geschnitten und die quer zur Transportrichtung zwischen benachbarten Stützrollen 3 angeordneten Spritzdüsen. Die Spritzdüsen 5a, 5b werden über Kühlmittelzuführungen 8a, 8b ausgehend von einer nicht dargestellten Versorgungsstation mit Kühlmittel beaufschlagt, wobei den Kühlmittelzuführungen 8a, 8b Durchflussregelventile 9a, 9b zugeordnet sind.
Die beiden aussenliegenden Spritzdüsen 5a, die den Strangkanten 10 am nächsten liegen, sind zu diesen Strangkanten geneigt gerichtet. Die innenliegende Spritzdüse 5b ist normal auf die Oberfläche des Giessstranges gerichtet.
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Auftreffimpuls in den Randbereichen des Stranges nahe den Strangkanten 10 variabel zu gestalten und so die Kühlung an wechselnde Strangformate, Stahlqualitäten, Giessbedingungen etc. anzupassen.
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Im Bereich der Sekundärkühlzone weist der gegossene Strang noch einen flüssigen Kernbereich 11 auf, dessen vorderste Erstarrungsfront beispielsweise zungenförmig ausgebildet sein kann, d. h., die Durcherstarrung des Stranges ist in Richtung zu den Schmalseiten des Stranges wesentlich weiter fortgeschritten als im Mittenbereich des Stranges.
Durch die regelbare Kühlmittelzuführung ist es daher auch möglich, eine gleichmässige Durcherstarrung des Stranges quer zur Transportrichtung zu erreichen.