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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Giesswalze für kontinuierlichen Guss fur dünne Starken mit gegenläufigen Walzen bestehend aus einer eine innere Trommel umgebenden Aussentrommel aus wärmeleitfähigem Material, mit zirkular verlaufenden internen Rillen, wobei im Innern der Trommel mindestens ein Paar radial angeordnete Sammelkanaie, davon je einer fur einen Zufluss und einen Abfluss des Kuhlwassers vorgesehen sind, wobei der Zuflusssammelkanal dieser Sammelkanäle über einen im wesentlichen axial angeordneten Zuleitungskanal gespeist wird, so dass der Wasserfluss sich von einer Trommelachse bis zur Peripherie der Walze und zwar bis zu einer radialen Mantellinie der Aussentrommel erstreckt, wo dieser Fluss sich in zwei entgegengesetzte Richtungen, nämlich in und entgegen dem Uhrzeigersinn teilt, wobei der zweite Sammelkanal,
der sich im Bereich einer weiteren radialen Mantellinie der Aussentrommel befindet, welche in Bezug auf die andere radiale Mantellinie diametral ausgerichtet ist, beide Wasserflüsse sammelt und diese Flüssigkeitsstrome radial in einen Abflusskanal leitet
Es ist bekannt, dass dünne Stahlbänder direkt aus einer Giessform für kontinuierlichen Guss hergestellt werden können, welche anstelle der üblichen beidseitigen Platten hier aus zwei gegen- läufigen, von innen her gekühlten Walzen und seitlichen Begrenzungsmitteln für das flüssige Metall, in der Regel Platten, besteht
Es ist ferner bekannt, dass eines der Hauptprobleme, die die breite Anwendung dieser Technologie bis dato gehemmt haben, wohl dann besteht, ein internes System zur Kuhlung der Walzen zu realisieren,
welches sowohl die thermischen als auch die mechanischen Anforderungen erfüllt Mit anderen Worten will man damit einen Wärmeaustausch erreichen, der sich auf den flüssigen Stahl und auf die Aussenfläche der Walze - welche normalerweise aus einem zylindnschen Mantel aus Kupferlegierung besteht - auswirkt, wobei gleichzeitig gewährleistet werden soll, dass die stetigen Wärmespannungen, denen der normalerweise auf der Stahltrommel verkeilte Aussenmantels ausgesetzt ist, nicht dessen mechanische Eigenschaften beeinträchtigen
Bis jetzt war vorgesehen, dass das Abkühlen durch das Einleiten von Wasser durch Druck in eine Reihe von kreisförmigen Hohlräumen bzw. Rillen im Aussenmantel aus Kupferlegierung erfolgen sollte, die durch einen radialen Zulaufsammelkanal gespeist werden, welcher neben einem Ablaufsammelkanal angeordnet ist.
Beide Sammelkanale, die den radialen Fluss des Kühlwassers in beide Richtungen bewirken, sind innerhalb der Trommel angelegt und verlaufen parallel zu einer Mantellinie der Trommel unter dem Aussenmantel. Wesentliche Voraussetzung dafur ist hier eine Scheidewand, bestehend aus einem Anschlagpunkt zwischen der Innenfläche des Mantels und einer Speiche der Stahltrommel.
Nach bekannter Technik gelangt das durch den axialen Gang und den radialen Gang strömende Wasser in die im Aussenmantel verlaufenden Kühlungsrillen und zwar entlang einer ganzen Mantellinie, wobei es einen ganzen Kreislauf bis zur besagten Scheidewand zwischen beiden Gangen vollführt und schliesslich durch den Ablaufgang in Höhe einer Man- tellinie abfliesst
Es ist aber bekannt, dass diese Anordnung zu einer Diskontinuität führt, die auf die Scheidewand zurückzuführen ist und für die Qualität des Produkts schädlich sein kann, denn in diesem durch die Mantellinie dargestellten Diskontinuitätspunkt kann es zu radialen Verformungen kommen.
Festgestellt wurde auch eine Tendenz des Mantels zu einer zunehmenden Verschiebung gegenuber der Trommel bedingt durch die abwechselnde Erwarmung und Abkühlung durch Eintauchen ms Flussigkeitsbad, durch das die Walze sich wie eine Welle oder ein Regenwurm fortbewegt Man hat versucht, diese Bewegungen mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Keilen, Zahnen, u a.
zu verhindern Die Ergebnisse waren aber unbefriedigend, dies vor allem wegen des grossen Drucks, der auf die Stossstellen des Mantels aus Kupferlegierung ausgeübt wird und bei diesen leicht zu Stauchungen führen kann Ein viel grösserer Nachteil des Rotierens des Mantels gegen- über der Trommel ist wohl die Tatsache, dass die Scheidewand dadurch ihre Funktion einbüsst und hier eine undichte Stelle entstehen kann, die dazu führen würde, dass das zufliessende Wasser dann sich mit dem abfliessenden vermischt und die Kühlwirkung schmälert
Es ist dabei zu bedenken, dass die Wassermenge so zu berechnen ist, dass sie die zwei wichtigen Faktoren der Kühlung garantiert, nämlich einen entsprechenden Wärmeaustausch zwischen Metall und Wasser (was durch eine korrekte Reynolds-Zahl gewährleistet wird) und eine bei jeder Walze geringe Schwankung der Wassertemperatur,
beispielsweise 5 bis 6 C, beim Ein- und Auslaufen.
Weiters ist aus der DE 2 149 941 A eine Walzenkokille zum Erzeugen von Blechstreifen aus
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geschmolzenem Metall mit einer eine innere Trommel umgebenden Aussentrommel bekannt. Zwischen innerer Trommel und Aussentrommel sind zirkulär verlaufende Rillen angeordnet. Die innere Trommel weist mehrere radial angeordnete Sammelkanäle auf, welche für den Zufluss und den Abfluss des Kühlwassers in die Rillen vorgesehen sind. Die Sammelkanäle sind mit einem axialen Zuflusskanal verbunden, welcher durch einen rohrförmigen drehbar gelagerten Verteiler gebildet ist. Das Kühlwasser fliesst ausserhalb des Verteilers in axialer Richtung ab. Über den Verteiler werden die Radialkanäle in einzelne Gruppen unterteilt, von denen ein Teil zum Zuführen und der andere Teil zum Ableiten der Kühlflüssigkeit dient.
Zum Regeln der Kühlung kann der Verteiler um die Walzenachse gedreht werden. An der Aussenseite des Verteilers sind Dichtungsleisten angeordnet, welche mit der Innenfläche der inneren Trommel in Berührung stehen und als Gleitlager beim Rotieren der Walze um den Verteiler dienen. Durch dieses Kühlsystem soll sichergestellt werden, das dem Metall gleichmässig Wärme sowohl in Längsrichtung als auch in Höhenrichtung der Erstarrungszone entzogen wird. Das Kühlsystem ist allerdings relativ aufwendig und hat den Nachteil, dass im Bereich der Dichtleisten in Folge der Temperaturschwankungen und der relativ zueinander sich bewegenden Teile Innenwalze und Verteiler Vermischungen zwischen zufliessendem und abfliessendem Wasser in Folge Leckagen entstehen können, welche die Kühlwirkung schmälern.
Die EP 0 407 978 A2 beschreibt eine ähnliche Giesswalze mit einer Aussentrommel und einer inneren Trommel, zwischen welchen umlaufende Rillen angeordnet sind. Im Inneren der inneren Trommel sind Zuflusskanäle und Abflusskanäle angeordnet und jeweils über Sammelkanäle mit den Rillen verbunden. Innerhalb der axialen Abflusskanäle sind Drehschieber vorgesehen, über welche der Durchfluss durch die Kühlkanäle gesteuert werden kann Die Drehschieber werden durch Rohre gebildet, welche im Bereich der radial einmündenden Sammelkanäle mehrere Bohrungen aufweisen. Zum Antrieb der Drehschieber ist eine eigene Antriebseinrichtung erforderlich. Auch dieses Kühlsystem ist relativ aufwendig und aufgrund der Vielzahl von Einzelteilen vergleichsweise fehleranfällig.
Ferner offenbart die AT 041 113 E eine Giesswalze zum Stranggiessen zwischen Walzen mit einer Aussentrommel und einer Innentrommel, zwischen welcher entlang des Umfanges parallele Kanäle angeordnet sind. Die Kanäle sind aus Gruppen von Nuten gebildet, weiche in die Innenfläche der Aussentrommel eingearbeitet sind und sich kreisbogenförmig über einen Winkelbereich erstrecken. An beiden Enden jedes Winkelbereiches ist weiters jeweils eine axiale Nut zwischen Aussentrommel und Innentrommel eingearbeitet, welche die parallelen Kanäle verbindet und in welche radiale Zuführ- bzw.
Abführleitungen münden Das Kühlwasser gelangt dabei über einen axialen Einlasssammler in radiale Zuführleitungen und in den Eintrittsbereich einer axialen Nut, strömt entlang der parallelen Umfangsnuten in den Austrittsbereich einer zweiten axialen Nut und verlässt diese über radiale Abfuhrleitungen sowie über einen axialen Auslasssammler. Um eine gleichmässige Kühlung zu erreichen, ist allerdings eine Vielzahl an Bohrungen und Nuten erforderlich, was den Herstellungsaufwand erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walze des genannten Typs mit einfachem Aufbau zu liefern, welche frei von den oben genannten Nachteilen ist und darüber hinaus die erwähnten Bedingungen für die Berechnung der Kühlwassermenge einhält.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sie in der Achsrichtung in mindestens zwei voneinander unabhängige und getrennte Bereiche unterteilt ist, welche jeweils mindestens einen Zuflusssammelkanal und einen Abflusssammelkanal aufweisen, wobei der Abflusssammelkanal des einen Bereiches über den axial ausgerichteten Abflusskanal mit dem Zuflusssammelkanal des benachbarten Bereiches verbunden ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass beide Wasserzuflussund -abflusskanäle eines jeden Kühlbereiches jeweils zwei Mantellinien ergeben, welche genau entgegengesetzt sind und deren diametrale Ebenen um einen Winkel zueinander versetzt sind.
Im Vergleich zu bekannten Walzen weist die erfindungsgemässe Walze keine radial angeordneten Scheidewände, die Bereiche entgegengesetzten Mantellinien ist, bei denen jeweils ein Sammelkanal für den Zufluss und den Abfluss des Kühlwassers angeordnet ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass sie in mehreren axialen Kühlbereichen unterteilt ist, welche durch transversal angeordnete Trennwände voneinander getrennt sind, wobei die diametralen n-Ebenen eines jeden Bereichs um einen Winkel zu den diametralen n-Ebenen des folgenden Bereichs versetzt sind.
Diese und andere Zwecke, Vorteile und Merkmale der Walze nach dieser Erfindung ergeben
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sich noch deutlicher aus der folgenden, eingehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben, die als Beispiel dient aber nicht einschränkend ist, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
Es zeigen Fig 1 und Fig. 1 a einen Querschnitt einer Giesswalze für kontinuierlichen Guss für dünne Stärken nach bekannter Technik und ein vergrössertes Detail derselben, Fig. 2 einen Querschnitt, ähnlich wie Fig. 1, einer Ausführungsform einer Walze nach dieser Erfindung und Fig. 3 einen Querschnitt in axialer Richtung entlang der Linie II-II der Fig. 2, zum Teil in Ansicht.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen kann man daraus ersehen, dass bei der Verwirklichung der in Fig. 1 dargestellten und bekannten Technik das Wasser in dem von der Mantellinie G definierten Punkt in die Kanäle fliesst und nach einen Kreislauf von 360 bei derselben Mantellinie G austntt, die von einer Radialscheidewand S verkörpert wird, welche durch die Verbindung zweier aneinanderstossender Teile, nämlich zwischen einer nach innen gerichteten Spitze 10' des Mantels und einem Radialelement 11' der Trommel gebildet wird Aus Fig.
1 a kann man unschwer erkennen, dass ein tangentiales Scheren des Mantels gegenüber der Trommel die von der Scheidewand S zu gewährleistenden Dichtigkeit beeinträchtigen kann, da besagte Spitze des Mantels nicht mehr an dem Radialelement 11' der Trommel bei der Mantellinie G stossen wurde, so dass sich einfliessendes und abfliessendes Wasser vermengen können, was im Normalfall von der Scheidewand verhindert wird.
Nach der Erfindung - mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 - ergeben sich keine Verbindungen, welche zirkuläre Verdrehungen des Mantels 10 gegenüber der Trommel 11verhindern. Das durch den axialen Zuleitungskanal 13 einfliessende Wasser gelangt in die Rillen 12 durch einen im wesentlichen radial angeordneten Sammelkanal 14, 14a und wird in beide Richtungen, d. h. in und entgegen dem Uhrzeigersinn verteilt, wobei es sich ausschliesslich in Funktion des Energiegefälles verteilt, das in der Regel in beiden Richtungen gleich sein sollte. In Fig. 2 ist nur eine Rille 12 im Querschnitt un in ihrer gesamten Abwicklung erkennbar.
Das aus dem Punkt G austretende und in entgegengesetzte Richtungen fliessende Wasser legt jeweils eine einem Halbkreis entsprechende Strecke, also einen 180 -Kreisbogen zurück und gelangt dann durch einen in Höhe der Mantellinie G', die in Bezug auf G diametral entgegengesetzt ist, befindlichen Sammelkanal ins Innere der Trommel und somit nach aussen zu einem Ablauf, oder es wird wieder gekühlt und dann erneut in den axialen Zuleitungskanal 13 eingeleitet, so dass ein geschlossener Kreislauf entsteht.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Walze in mehreren axialen Bereichen unterteilt ist, die seriell, also nacheinander mit Kühlwasser gespeist werden und zwar über Sammelkanäle, die auf der Aussenfläche der Trommel angeordnet und durch Innenkanäle miteinander verbunden sind, durch die das Wasser zu- bzw. abfliesst.
Berücksichtigt man, dass die Fliessgeschwindigkeit des Wassers im Vergleich zur traditionellen Lösung wie in Fig. 1 rm wesentlichen beibehalten werden soll und dass der Wasserfluss bei der Bauart nach der Erfindung in beide Richtungen halbiert wird, so ergibt sich daraus, dass die Wassermenge gegenüber der besagten traditionellen Lösung verdoppelt werden sollte, was höhere Anlagen- und Betriebskosten verursachen würde
Wie Fig 2 und Fig 3 zeigen, ist der Ablaufsammelkanal 15 vorzugsweise über einen in Bezug auf die Trommelachse schräg verlaufenden Innenkanal 16 mit einem Zulaufsammeikanal 18 eines zweiten Bereichs B der Trommel verbunden,
welcher Bereich gegenüber eines ersten Bereichs A axial versetzt angeordnet ist und von diesem durch eine transversale Trennwand 20 getrennt Der Sammelkanal 18 mündet in eine zweite Sene von Rillen 12' einer Linie H folgend, die der Linie H' des Abflusses des zweiten Bereichs entgegengesetzt ist Die diametrale Ebene H-H' ist in Bezug auf die Ebene G-G' um einen Winkel a versetzt, der im Unterschied zu dem in der Zeichnung dargestellten Winkel vorzugsweise ein 90 Winkel sein kann
Der Kühlwasserkreislauf kann in eine Anzahl von Teilen gegliedert werden, die mit der Zahl 2 zu multiplizieren ist und zwar 2 x n Teile, wobei n der Anzahl der Diametralebenen bzw. Paare der entgegengesetzten Mantellinien, respektive Sammelkanale zur Ein- und Ableitung des Kühlwassers entspricht.
Jede Strecke zwischen Einlauf und Auslauf entspricht demnach der Formel 360 :n, so dass Zweipass- - wie in Fig. 2, Vier-, Sechs- bzw. n-Passsysteme möglich sind, wenn die Wassermenge in 2,4, 6 Strecken geteilt wird. Da die Wassermenge in jedem Abschnitt mit der Zahl "n" multipliziert werden sollte, so werden Einteilungen auch in Achsnchtung vorgesehen, wie bereits in
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Bezug auf Fig. 2 und 3 erwähnt.
Da es zwischen nächststehenden Zulauf- und Ablaufkanälen keinen Zusammenhang mehr gibt, so wird die Scheidewand A in Fig. 1a überflüssig und es nicht mehr zu einer Diskontinuität kommen, die auf die unterschiedliche Kupfermasse bei besagter Scheidewand zurückzuführen ist.
Dabei erübrigen sich auch Vorrichtungen zur Vermeidung von Verdrehungen des Aussenmantels gegenüber der Trommel.
Ein weiteres wichtiges und vorteilhaftes Ergebnis des Fehlens der Scheidewände S und der Spitzen, die sie bildeten, ist dadurch gegeben, dass die Rillen 12 somit einfach durch Runddrehen ausgeführt werden können, ohne dabei den Bearbeitungsvorgang bei dieser Scheidewand - die durch Fräsen erfolgt - unterbrechen zu müssen. Der Mantel, weicher ein ersetzbares Verschleissteil der Walze ist, wird somit wesentlich billiger. Eventuelle Ergänzungen und/oder Änderungen zu den hier oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen der Walze nach dieser Erfindung können von Fachleuten vorgenommen werden, ohne den Rahmen derselben Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Giesswalze für kontinuierlichen Guss für dünne Stärken mit gegenläufigen Walzen beste- hend aus einer eine innere Trommel (11) umgebenden Aussentrommel (10) aus wärme- leitfähigem Material, mit zirkular verlaufenden internen Rillen (12), wobei im Innern der
Trommel (11) mindestens ein Paar radial angeordnete Sammelkanäle, davon je einer für einen Zufluss (14) und einen Abfluss (15) des Kühlwassers vorgesehen sind, wobei der
Zuflusssammelkanal (14) dieser Sammelkanäle (14,15) über einen im wesentlichen axial angeordneten Zuleitungskanal (13) gespeist wird, so dass der Wasserfluss sich von einer
Trommelachse bis zur Peripherie der Walze und zwar bis zu einer radialen Mantellmie (G) der Aussentrommel (10) erstreckt, wo dieser Fluss sich in zwei entgegengesetzte Rich- tungen, nämlich in und entgegen dem Uhrzeigersinn teilt,
wobei der zweite Sammelkanal (15), der sich im Bereich einer weiteren radialen Mantellinie (G') der Aussentrommel (10) befindet, welche in Bezug auf die andere radiale Mantellinie (G) diametral ausgerichtet ist, beide Wasserflüsse sammelt und diese Flüssigkeitsströme radial in einen Abflusskanal (16) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Achsrichtung in mindestens zwei voneinander unabhängige und getrennte Bereiche (A, B, ...) unterteilt ist, welche jeweils mindestens einen Zuflusssammelkanal (14,18) und einen Abflusssammelkanal (15) auf- weisen, wobei der Abflusssammelkanal (15) des einen Bereiches (A) über den axial aus- gerichteten Abflusskanal (16) mit dem Zuflusssammelkanal (18) des benachbarten Berei- ches (B) verbunden ist.