CH456859A - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von heissem Metall, insbesondere von stranggegossenem Material - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von heissem Metall, insbesondere von stranggegossenem Material

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CH456859A
CH456859A CH1747065A CH1747065A CH456859A CH 456859 A CH456859 A CH 456859A CH 1747065 A CH1747065 A CH 1747065A CH 1747065 A CH1747065 A CH 1747065A CH 456859 A CH456859 A CH 456859A
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CH1747065A
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Rossi Irving
Thalmann Armin
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Concast Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description


  Verfahren und     Vorrichtung        zum    Kühlen von heissem Metall,  insbesondere von     stranggegossenem    Material    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und  eine Vorrichtung zum Kühlen von heissem Metall, ins  besondere von     stranggegossenem    Metall, mit mindestens  einem dem zu kühlenden Metall zugeordneten Kühlkör  per.  



  Das Kühlen von heissem Metall ist besonders beim       Stranggiessen    von grosser Bedeutung, da die Leistung  der Anlage von der dem     Metall    pro Zeiteinheit ent  zogenen Wärmemenge beeinflusst wird. Dabei  ist aber dieser Wärmeentzug von vielen Faktoren ab  hängig. Beispielsweise übt die Dicke der     erstarrten     Randzone nach dem Austritt des Stranges aus der Ko  kille auf diese Leistung bzw. auf die     Giessgeschwindig-          keit    einen wesentlichen Einfluss aus. Ist diese Randzone  zu dünn, so reisst sie oder wird ausgebaucht. Um diese  Beschädigung mit ihren Nachteilen für Anlage und Ma  terial zu vermeiden, muss die Giessgeschwindigkeit redu  ziert werden, damit eine genügend starke Randzone ent  stehen kann.

    



  Während der Erstarrung des flüssigen Stahles und  weiteren Abkühlung der Kruste in der Kokille zieht sich  der Strang zusammen und hebt sich meist unterhalb des       Badspiegels    von der     Kokillenwand    ab. Der dadurch ent  stehende Spalt behindert die Wärmeabfuhr von der       Strangoberfläche    zur     Kokillenwand.    Die Schrumpfung  verzögert deshalb die Wachstumsgeschwindigkeit der  Kruste. Nur durch eine Senkung der     Giessgeschwindig-          keit    kann die dadurch bedingte Durchbruchsgefahr ver  mindert werden.  



  Um den Nachteil der geringeren     Giessgeschwindig-          keit    zu beseitigen, wurde eine zusammengesetzte Kokille  vorgeschlagen. Diese besteht aus der eigentlichen Kokille  und     abwechselnd    nachgeordneten     Kühlschuhen    und  Führungsrollen,     die    die dünne Kruste abstützen und       weiterkühlen.    Diese     Führungs-    und     Kühlungselemente     werden federnd gelagert, um durch Anpressen an den  Strang eine bessere Kühlung zu erhalten.

   Die unebene       Strangoberfläche    erlaubt aber keinen sich über die ganze       Fläche    erstreckenden Kontakt, so dass die Wirkung der  Verlängerung der Kokille beschränkt ist.    Um den Nachteil des Schrumpfspaltes in der Kokille  zu vermindern, wurde vorgeschlagen, Kühlmittel in den  Spalt einzubringen. Bei einer solchen Lösung sind Füh  rungsrillen für das Kühlwasser im unteren Teil der     Ko-          killenwand    angebracht, um Spannungsrisse durch eine  direkte     Beaufschlagung    zu vermeiden. Um die Kühlwir  kung zu mildern, wird Gas unter Druck in die Rillen ge  leitet.

   Die Erfinder dieser Lösung haben nicht erkannt,  dass schon durch das Einführen von Kühlwasser in den  Spalt eine wärmeisolierende Schicht in Form von Dampf,       insbesondere    bedingt durch das     Leidenfrostsche    Phä  nomen, an der     Strangoberfläche    entsteht,     ansonst    hätten  sie nicht die den Wärmeübergang behindernde Schicht  noch durch das Einbringen von zusätzlichem Gas     ver-          grössert.    Das in den Rillen nach unten fliessende Wasser  berührt, infolge der durch die     Rillentiefe    bedingten, zu  geringen Turbulenz der Strömung, nur die Dampf  schicht,

   so dass der Wärmeübergang hauptsächlich  durch Strahlung und weniger durch Konvektion zwi  schen Wasser und dieser Dampfschicht erfolgt und des  halb der Wärmeübergang zwischen     Strangoberfläche     und     Kokillenwand    beschränkt ist.  



  Um den Wärmeübergang im Spalt in der Kokille zu  vergrössern, ist weiter vorgeschlagen worden, den     Strang     in der Kokille durch ein Kühlmedium     zu    besprühen.  Durch diese Besprühung der     Strangoberfläche    soll das  Kühlmedium verdampfen. Um ein Aufsteigen der  Dampfblasen in Richtung des     Badspiegels    zu verhindern,  ist eine     Absaugvorrichtung    für den Dampf im Spalt vor  gesehen. Es wurde nicht erkannt, dass die Dampfbildung  für     einen    erhöhten Wärmeübergang zwischen Strang  oberfläche und Kokille möglichst unterdrückt werden  muss.

   Diese Dampfbildung wurde noch gefördert durch  den durch die     Absaugvorrichtung    im Spalt erzeugten  Unterdruck, der den     Verdampfungspunkt    des Kühlme  diums senkt, wodurch noch mehr den Wärmetransport  zwischen     Strangoberfläche    und     Kokillenwand    behin  dernder Dampf erzeugt wird.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrich  tung haben zum Ziel, der sich an der Oberfläche des zu      kühlenden Metalls     befindlichen    Dampfschicht ein Maxi  mum     an    Wärme zu     entziehen    und die den Wärmetrans  port zu den Kühlkörpern hemmende Dampfbildung zu  verzögern, zu begrenzen und auf einem gewünschten  Mass zu halten.  



  Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die  ses Ziel dadurch erreicht, dass ein     Kühlmittel    in den  Spalt zwischen dem zu kühlenden Metall und dem Kühl  körper mit einem einstellbaren Druck eingebracht wird  und     im    Spalt eine geeignete turbulente Strömung erzeugt  wird, die ein Eindringen des     Kühlmittels    in die sich an  der Oberfläche des zu kühlenden Metalls befindende  Dampfschicht bewirkt, um durch intensiven Kontakt mit  dem Dampf dieser Dampfschicht     Wärme    zu entziehen.  



  Der Spalt     zwischen    der Oberfläche des Metalls     und     des Kühlkörpers wird beispielsweise beim     Stranggiessen     vorwiegend durch die Unebenheiten der     Strangoberflä-          che    gebildet. In Abhängigkeit der durch die     Giessver-          hältnisse    und anderen Parameter bedingten Faktoren,  wie Qualität des zu vergiessenden Metalls,     Giessge-          schwindigkeit,    Spaltbreite,     Rauhigkeit    usw.,     wird    durch  Einstellen des Druckes die geeignete Turbulenz im Spalt  erzeugt.

   Damit wird durch das Eindringen des Kühlmit  tels in diese durch das     Leidenfrostsche    Phänomen be  dingte Dampfschicht dem Dampf mehrheitlich durch  Konvektion die gewünschte Wärme entzogen. Durch  Messen der Oberflächentemperatur und Untersuchung  der Metallqualität wird festgestellt, ob die gewünschte  Kühlung erreicht worden ist.  



  Infolge der Turbulenz     kommen        die        einzelnen,    einen  erhöhten Wärmeinhalt aufweisenden     Kühlmittelteilchen     mit der gekühlten Platte in intensiven Kontakt und ge  ben einen Teil ihrer Wärme an die Platte ab, wodurch  eine Dampfbildung     am    Teilchen bei den nächsten Wär  meaufnahmen in der Dampfschicht verzögert wird.  Durch diese Turbulenz bewegen sich die einzelnen Teil  chen zwischen der Metalloberfläche und dem Kühlkör  per hin und her, weshalb ein Wärmetransport zwischen  Metalloberfläche und Kühlkörper stattfindet.  



  Für die wirklichen Vorgänge im Spalt sollen die  obenerwähnten, durch die Turbulenz erzeugten Bewe  gungen der     Kühlmittelteilchen    nur eine symbolische Er  klärung darstellen. In der Praxis stellt die Summe dieser       Kühlmittelteilchen    das Kühlmittel dar.  



  Es kann aber nicht verhindert werden, dass beim  Hin- und Herbewegen der einzelnen     Kühlmittelteilchen     im Spalt eine Temperaturerhöhung der Teilchen statt  findet, was     zur        allmählichen    Dampfbildung führt. Um  diesem Umstand zu begegnen,     wird    das     Kühlmittel    vor  zugsweise aus dem Spalt     entfernt,    bevor durch eine be  stimmte Dampfbildung der Wärmefluss zwischen der  Metalloberfläche und den Kühlkörpern     unerwünscht    be  hindert wird.

   Um eine schwächere Kühlung zu erhalten,       kann    in gewissen Fällen ein grösserer Anteil von Dampf  im     Wasser-Dampfgemisch        erwünscht    sein.  



  Es hat sich gezeigt, dass bei Anordnung von zwei       Kühlkörperpaaren    nach der Kokille an den Längsseiten  einer     Bramme    durch das Kühlmittel in den Kühlkörpern  eine Wärmeabfuhr bis 30 % der Wärmeabfuhr der     Ko-          kille    erhalten wird. Die durch das aus dem Spalt aus  tretende Kühlmittel abgeführte     Wärmemenge    ist noch  bedeutend grösser. Durch diese massgebenden Er  höhungen der Wärmeabfuhr     kann    die     Giessgeschwindig-          keit    beträchtlich erhöht werden.  



  Die dem Metall zugeordnete Platte der Kühlkörper  wird     zweckmässig    auf ihrer dem Metall abgekehrten  Seite durch ein strömendes     Kühlmittel    gekühlt. Die da-    mit entstehende äussere und innere     Beaufschlagung    der  Platten der Kühlkörper mit Kühlmittel     vermindert    eine       ungleichmässige    Erwärmung der Platten, wodurch ein  Verziehen der Platten und eine dadurch bedingte Spalt  änderung bzw. eine     Änderung    der Kühlwirkung vermie  den wird.  



  Die Zeit bis zu einer unerwünschten Dampfbildung       im    Spalt ist abhängig von der Wärmeabgabe des     Kühl-          mittels    im Spalt an den Kühlkörper. Die abgeführte  Wärmemenge ist weiter abhängig von der     Wämeleitfä-          higkeit    der Platte des Kühlkörpers. Bei geringerer Wär  meleitfähigkeit der Platten kann die Länge der Kühlkör  per verkürzt werden. Dadurch wird ein zu langes Ver  weilen des     Kühlmittels    im Spalt, eine dadurch bedingte  Temperaturerhöhung und eine anschliessend erhöhte  Dampfbildung     vermieden.     



  Wie bereits erwähnt, ist die Grösse der Turbulenz       für    die dem Metall entzogene Wärmemenge massgebend.  Diese Turbulenz der Strömung und damit die Kühlwir  kung auf das Metall kann durch Veränderung der Breite  des Spaltes beeinflusst werden. Diese Veränderung liegt       vorteilhaft    in den Grenzen von direkter     Berührung    der  zu kühlenden Oberfläche bis zu einem Abstand von  1 mm. Sie ist von der Oberflächenbeschaffenheit des zu  kühlenden Metalls abhängig.  



  Beim Kühlen beispielsweise eines zu härtenden       Flachprofiles    aus Stahl können durch zu grosse Kühlin  tensität an den Kanten     Spannungsrisse    entstehen. Durch  besondere Ausbildung der dem Metall zugeordneten  Fläche in Form einer Verringerung der Plattendicke um  beispielsweise 0,5     mm,    gegen die Kanten hin, wird der  Spalt in seiner Breite geändert. Diese Verringerung der  Plattendicke kann je nach Erfordernis in der Mitte der  Platte oder erst gegen die Kanten hin beginnen.

   Je brei  ter      & e,-,er    Spalt     wird,    um so     geringer        ist        die        Kühlwir-          kung.     



  Die     Oberflächenrauhigkeit    von zu härtenden Stahl  körpern ist in den meisten Fällen sehr gering, so dass  auch die Turbulenz     im    Spalt und     damit    die Kühlwirkung       gering    ist. Diese Turbulenz     kann    vergrössert werden, in  dem die     Rauhigkeit    der dem Metall zugeordneten Fläche  des Kühlkörpers vergrössert wird, z. B. durch quer zur  Strömung verlaufende Bearbeitungsrillen, wie sie beim       Schruppen    von gehobelten Flächen entstehen. Dabei tritt  eine     Rauhigkeit    mit einer mittleren     Rauhtiefe    von etwa  0,1 mm auf.

   An Stellen von gewünschter     geringerer          Kühlintensität    kann die     Rauhigkeit    auf eine mittlere       Rauhtiefe    von unter etwa 0,1 mm     verkleinert    werden,  was durch Verkleinerung der Tiefe der Bearbeitungs  rillen vorgenommen werden kann.  



  Bei der Anwendung der Erfindung für das     Strang-          giessen    von Stahl weist der aus der Kokille austretende  Strang eine dünne erstarrte Randzone auf, welche eine  beschränkte Festigkeit aufweist. Um ein     Eindrücken    der  erstarrten Randzone durch den im Spalt auftretenden  Druck des Kühlmittels,     im    besonderen beim Einbringen  des Kühlmittels durch Öffnungen in der Platte zu ver  meiden, wird durch Regulieren des Druckes, vorteilhaft       zwischen    0,5 atü bis 2,5 atü, die Druckbeanspruchung  auf diese Zone so     gewählt,    dass keine unzulässigen Schä  digungen dieser Zone auftreten.

   Solche Schädigungen  können Risse in der Randzone bewirken, durch welche  Kühlflüssigkeit in den flüssigen Kern des Stranges ein  dringt, was zu einer Explosion führen kann.  



  Es hat sich gezeigt, dass bei der Anwendung des     er-          findungsgemässenVerfahrens        beimStranggiessen    für     riss-          empfindliche    Stähle die     Kühlintensität,    trotz niedrigem      Druck des in den Spalt eingeführten Kühlmittels, von  mehreren hintereinander angeordneten Platten zu gross  ist, so dass     Rissbildungen    nicht zu vermeiden sind.

   Um  diesen Nachteil zu beseitigen, wird vorzugsweise nach  einer Zone mit     Kühlkörperkühlung        eine    Zone ohne  Kühlung 9 oder schwächerer Kühlung, beispielsweise  eine     Kühlung    mit Sprühdüsen, eingebaut. Mit dieser  Massnahme kann sich die verhältnismässig dünne, zu  stark     gekühlte    Schicht durch die aus dem     Stranginneren          nachfliessende    Wärme aufwärmen, bevor der in einer  grösseren Tiefe wirksam werdende Temperaturgradient  zu     Spannungsrissen    führt.  



  Beim     Stranggiessen    in Bogenmaschinen erstreckt  sich der flüssige Kern bei Maschinen mit hohen     Giessge-          schwindigkeiten    in die Horizontale, was eine weitere  Kühlung des Stranges in dieser Lage erfordert. Erfolgt  diese Kühlung auf konventionelle Art mit Sprühdüsen,  so kann nicht vermieden werden, dass auf der Oberseite  des Stranges das aufgesprühte Wasser nicht genügend  schnell über die Seitenkanten fliesst. Dadurch entsteht  eine auf der     Strangoberfläche    liegende Wasserschicht,  die durch den     Dampffilm    des     Leidenfrostschen    Phäno  mens von der Oberfläche getrennt ist. Diese Dampf  schicht verhindert eine wirksame Kühlung des Stranges.

    Die kinetische Energie der einzelnen von der Düse kom  menden Wassertröpfchen wird von der Wasserschicht  abgebremst, so dass praktisch keine Konvektion des  Wassertröpfchens mit der Dampfschicht stattfinden  kann. Der grössere Teil der Wärmemenge wird deshalb  auf der Oberseite des Stranges praktisch nur durch  Strahlung abgeführt. Auf der Unterseite des Stranges  kann aber die Wärme durch Strahlung und Konvektion  abgeführt werden, weil keine aufliegende Wasserschicht  entstehen kann. Demzufolge wird der Strang     ungleich-          mässig    gekühlt, wodurch die bekannten Nachteile auf  treten.  



       Diese    Nachteile können vermieden werden, indem  mindestens die Oberseite des Stranges durch Kühlkör  per gekühlt wird.  



  Nachfolgend wird eine Beschreibung von Ausfüh  rungsbeispielen     für    das     Stranggiessen    gegeben.  



  Es zeigt:       Fig.    1 eine schematische Anordnung der     erfindungs-          gemässen    Kühlkörper bei einer     Senkrechtgiessanlage,          Fig.    2 einen Schnitt nach Linie     II-11    der     Fig.    1 bei  einer Ausführungsform für     Brammen,          Fig.    3 eine     Anordnung    für Knüppel im Schnitt nach  der gleichen Linie     II-II,

            Fig.4        einen    den     Strang        umfassenden        Kühlkörper     für Knüppel im Schnitt,       Fig.    5 einen Schnitt durch den als Zuführungsvor  richtung ausgebildeten Haltebolzen,       Fig.    6 eine Anordnung von Stützrollen zwischen an  stellbaren Kühlkörpern einer     Bogengiessanlage    und       Fig.    7 eine     Bogengiessanlage    mit auch in der hori  zontalen Lage an der Oberseite des Stranges angeordne  ten Kühlplatten.  



  In     Fig.    1 ist     mit    1 eine     oszillierbare    Kokille bezeich  net, aus welcher ein Strang 2 durch Ausziehrollen 3 aus  gezogen wird. Nach der Kokille wird der Strang von  paarweise angeordneten Kühlkörpern 4, 4'; 5, 5'; 6, 6'  in Form von     Kästen        geführt    und     gekühlt    und     gelangt          anschliessend        in        eine    Führungsrollen 7 mit Kühlvorrich  tung 8 aufweisende     Sekundärkühlzone.     



  Zwischen der Kokille 1 und dem ersten Kühlkörper  paar 4, 4' sind Sprühdüsen 9 vorgesehen, um den Strang  gegebenenfalls nach dem Verlassen der Kokille in dem    durch die Oszillation bedingten     ungeführten    Teil zwi  schen Kokille und Kühlkasten 4, 4' zu kühlen, damit  ein Ausbauchen verhindert wird. Um diesen     ungeführten     Teil möglichst kurz zu halten, wird der Hub der Kokille  klein gewählt.

   An der der     Kokolle    1 zugewandten Seite  weisen die Kühlkörper     Ableitbleche    10 auf, die aus Kup  fer oder einem anderen wärmeleitenden Material herge  stellt sein können, um bei     evtl.        Durchbrüchen    den aus  tretenden Stahl so abzuleiten, dass die Einrichtungen  nicht beschädigt werden. Durch     Zuführvorrichtungen     11 wird Kühlmittel, z. B. Wasser, zwischen die Kühlkör  per und     Strangoberfläche    eingebracht.  



  Um dem zwischen     Strangoberfläche    und Kühlkör  pern eingeführten Wasser und dem sich allmählich ent  wickelnden     Wasser-Dampfgemisch    einen möglichst un  gehinderten Austritt zu gewähren, werden die Kühlkör  per in     Stranglaufrichtung    kurz gewählt, vorteilhaft  unter 300 mm. Dabei unterstützt der sich bewegende  Strang die     Ausförderung        dieses    Gemisches. Um diesen  Austritt zu erhalten, wird der Abstand 12 zwischen zwei  Kühlkörpern genügend gross gewählt.

   Beispielsweise be  trägt bei einem     Brammenformat    von<B>1500</B> X 250 mm die  Länge eines Kühlkörpers in Richtung der     Strangachse     160 mm und der Abstand zwischen zwei Kühlkörpern  weniger als 30 mm. Dabei weist der Kühlkörper dreissig  auf die Fläche verteilte Kühlvorrichtungen 11 auf. Die  in     Stranglaufrichtung    zuerst kommenden     Zufuhrvor-          richtungen    11 werden so angeordnet, dass die Kühlflüs  sigkeit auch entgegen der     Stranglaufrichtung    nach kur  zem Verweilen im Spalt über die zuerst kommende Kan  te des Kühlkörpers fliessen kann.  



  Durch die Beschränkung des     Verdampfens    des Was  sers wird auch erreicht, dass genügend Schmiermittel  zwischen Strang- und     Kühlkörperoberfläche    vorhanden  ist, da das Wasser neben seiner kühlenden und wärme  tragenden auch eine schmierende Funktion ausübt.  



  In     Fig.    2 wird die Konstruktion der Kühlkörper für  eine     Bramme    näher gezeigt. Eine dem Strang zuge  wandte Metallplatte 20, beispielsweise aus Kupfer, dient  als Führung für den Strang und bildet mit einer Mittel  wand 21 einen Kühlkanal, worin über Rohranschlüsse  22 zugeführtes Wasser mit grosser Geschwindigkeit,  z. B. 6     m,/sec.,    zirkuliert. Die Mittelwand 21 und eine  Aussenwand 23, die mit einem Wasseranschluss 24 in  Verbindung stehen, bilden einen Wasserverteiler zur     Be-          aufschlagung    der     Zufuhrvorrichtungen    11, wie für     Fig.    5  näher beschrieben.

   Die     Zufuhrvorrichtungen    11 dienen  gleichzeitig als Haltevorrichtungen für die Platte 20,  die auswechselbar ist. Die Kühlkörper sind mit Schrau  ben 26 an Trägern 27 der Struktur befestigt. Diese Kühl  körper können auch begrenzt beweglich angeordnet wer  den, damit sie allfälligen Bewegungen des Stranges quer  zur     Strangachse    folgen können.  



  Um den durch die     Kokillenoszillation        bedingten    Ab  stand zwischen     Kokille    und dem ersten Kühlkörper und  der dadurch bedingten erhöhten Durchbruchgefahr zu  begegnen, kann mindestens ein Kühlkörper auf bekannte  Art mit der Kokille verbunden werden, so dass der be  dingte Abstand in den Bereich der dickeren Kruste ver  legt wird, was die Durchbruchsgefahr stark vermindert.  



       Fig.    3 zeigt eine Ausführungsform für Knüppel. Um  eine zu starke Kühlung an den Kanten zu vermeiden und  eine gute Austrittsmöglichkeit für das Wasser und den  entstehenden Dampf zu erhalten, sind die Kühlkörper  schmäler als die Kantenlänge des     Strangquerschnittes     ausgebildet und so angeordnet, dass nur im gewünschten      Bereich eine starke Kühlung stattfindet. Die nicht be  schriebenen Teile decken sich     mit    den Teilen der     Fig.    2.  



       Fig.4    zeigt eine Ausführungsform der     Kühlkörper     für     kleine    Querschnitte, wobei die Körper den Strang  umfassend ausgebildet sind. Im Bereich der Kanten des  Stranges sind     Ausnehmungen    25 vorgesehen, die eine  übermässige Kühlung der Kanten vermeiden und eine  zusätzliche     Austrittsmöglichkeit        für    das     Wasser-Dampf-          gemisch    bilden.  



  In     Fig.    5 ist die     Zufuhrvorrichtung    11 für das Was  ser und die Befestigung der Metallplatte 20 näher ge  zeigt. Die Aussenwand 23 und die Mittelwand 21 sind  an einer Querwand befestigt, deren     Stirnseite    als Aufla  ger für die Platte 20 dient.

   Die     Zufuhrvorrichtung    11  weist einen Flansch 28 auf, der in einer     Öffnung        in    Form  einer     Ansenkung    29 der Platte 20 zu liegen     kommt.    Die       Ansenkung    weist     Erweiterungen    30 auf, um ein Ein  dringen des Wassers zwischen     Strangoberfläche    und  Platte 20 zu erleichtern. Durch eine     Bohrung    31     wird     das Wasser zugeführt. Diese     Bohrung    31 ist durch Quer  bohrungen 34 mit dem Wasserverteiler verbunden.

   Eine  Mutter 32 mit der     Zufuhrvorrichtung    11 dient zum An  pressen der Platte 20 an die Querwände 35 und an ein  Distanzstück 33.  



  Um die Kantenpartien des Stranges 2 gegen die Kan  ten hin weniger zu kühlen,     wird        durch        Verkleinerung     der Dicke der Platte 20 bei 36 die Spaltbreite     vergrös-          sert.     



  Anstelle der     Zuführung    des Wassers durch die Platte  20 können     mundstückartige    Öffnungen an der Strang  einlaufseite der Platten die     Wasserzufuhr    übernehmen.  



       Fig.    6 zeigt eine     Bogengiessanlage    mit einer geboge  nen Kokille 40, den     Führungsrollen    7 mit der Kühlvor  richtung 8 und einem     Auszieh-Richtaggregat    41. Nach  der Kokille 40 sind     Kühlkörper    42, 42'; 43, 43'; 44, 44'  angebracht. Zwischen den Kühlkörpern 42 und 43 sind  Stützwalzen 45 und zwischen den Kühlkörpern 43 und  44 Stützwalzen 46 angeordnet. Die Kühlkörper passen  sich der     runden    Form der Stützwalzen an und sind durch       Abstände    12 von diesen getrennt.

   Diese Abstände einer  Grösse von 8     mm    erlauben ein Austreten des Wasser  Dampfgemisches aus dem Spalt.     Kleine    Abstände haben  den Vorteil, dass bei Rissen in der     Kruste    dieselbe durch  den     ferrostatischen        Druck    nur     unwesentlich    ausgebogen  wird, oder entstehende     Ausbiegungen    der Kruste durch  den nachfolgenden Kühlkörper wieder eingebogen wer  den und der an der Bruchstelle zum     Ausfliessen    neigende  Stahl durch das     Kühlmedium    zum Erstarren gebracht  wird.

   Dieses Heilen von     Bruchstellen    verringert die Zahl  der     Druchbrüche    beträchtlich.  



  Der Abstand 12 kann aber auch grösser gewählt  werden, so dass nach einer Zone starker     Kühlung    mittels  eines     Kühlkörpers    eine Zone schwacher     Kühlung    durch  das aus dem Spalt austretende     Kühlmedium    folgt.  



  Alle Kühlkörper 42, 43, 44 sind quer zur Strang  oberfläche     beweglich    geführt.     Diese    Bewegung der  Kühlkörper wird durch     Plunger    47 vorgenommen und  dient den folgenden Zwecken. Für das Angiessen wer  den auf den     Anfahrkopf    Späne und Schrott gelegt, um  ein schnelles Erstarren des flüssigen Stahles am     Anfahr-          kopf    zu erhalten.

   Diese Späne haben aber den Nachteil,  dass der erstarrte Strang eine rauhe Oberfläche erhält,  die die Platten der     Kühlkörper,    insbesondere Kupfer  platten, zerkratzt.     Beim    Vorbeigehen dieser rauhen       Oberfläche    an den Kühlkörpern werden dieselben so  lange zurückgezogen, bis diese rauhe     Oberfläche        ausser     Bereich der     einzelnen        Kühlkörper    gekommen ist.    Bekanntlich verschweisst bei einem allfälligen       Durchbrach    der. flüssige Stahl nicht mit den Kupferplat  ten.

   Demzufolge können die Kühlkörper bei einem       Durchbruch        zurückgezogen    werden, was ein weiteres  Ausziehen des beschädigten Stranges erlaubt.  



       Die        Plunger    47 können aber auch zur Einstellung der  Spaltbreite     verwendet    werden, wobei die Stützwalzen 45,  46 die Einhaltung der Spaltbreite     gewährleisten,    da diese  Walzen die     eigentliche    Führung des Stranges überneh  men.  



  Wie früher erwähnt, besitzt das Kühlwasser in klei  nen Spalten grössere Kühlwirkung. Beim Giessen von  grossen Formaten ist bekannt, dass geringe Ausbau  chungen der erstarrten Kruste auftreten. Anstelle der       Beweglichkeit    durch     Plunger    47 können die Kühl  körper durch Federn an den Strang gedrückt werden,  wodurch nur ein sehr kleiner Spalt,     gebildet    durch die  Unebenheiten der     Strangoberfläche    und der Platte des  Kühlkörpers, entsteht. An den zu     kleinen    Ausbauchun  gen neigenden Stellen wird bedeutend mehr     gekühlt    als  an den bereits eine dickere Kruste aufweisenden Kan  tenpartien.

   Diese Massnahme     vermindert    das     Bombieren     der     Strangoberfläche.     



  In     Fig.    7 ist eine weitere     Bogengiessanlage    gezeigt.  Das erste, der Kokille folgende     Kühlkörperpaar    50 ist  mit der     Kokille    40 verbunden und     oszilliert    mit dieser.  Der durch die Oszillation bedingte erhöhte Abstand  wird dadurch in eine Zone stärkerer     Kruste    verlegt, was  die     Durchbruchsgefahr    beträchtlich     vermindert.     



  Das     Anbringen    von     Kühlkörpern    an der Kokille er  laubt aber auch     eine    Kürzung der     Kokille,    wodurch die       Hemmung    der     Kühlwirkung    durch den Spalt in der Ko  kille stark vermindert wird, was eine Erhöhung der  Giessgeschwindigkeit gegenüber den bekannten Verfah  ren erlaubt. Die Kühlkörper werden vorteilhaft nur kurz  gewählt, beispielsweise 60 mm und die Abstände zwi  schen den Kühlkörpern bzw. der Kokille betragen  2-3 mm.  



  Die Giessgeschwindigkeit der Anlage nach     Fig.    7 ist  gross, so dass sich der flüssige Kern in die Horizontale  erstreckt und der Strang deshalb weiter gekühlt werden  muss. Um die     früher        erwähnten    Nachteile der ungleichen  Kühlung von Ober- und Unterseite zu vermeiden, wird  die Oberseite des Stranges 2 nach dem     Auszieh-Richt-          aggregat    41 durch Kühlkörper 53 gekühlt, während die  Unterseite durch eine Sprühvorrichtung 54 gekühlt wird.  



  Da die erstarrte Randzone in diesem Bereich einen  niedrigeren Wärmeinhalt aufweist, können die Platten  der     Kühlkörper    53 aus einem     Material        niedrigerer    Wär  meleitfähigkeit, beispielsweise Stahl, bestehen. In Zonen  hohen     Wärmeinhaltes,    z. B. nach Austritt des Stranges  aus der Kokille, können die Platten aus einem Material  höherer     Wärmeleitfähigkeit,    beispielsweise Kupfer, be  stehen.

   Aus     Abnützungsgründen    kann es notwendig  sein, die Platten der Kühlkörper 51 und 52 aus Stahl  auszuführen, wobei sie kürzer ausgebildet werden, da  mit die sich bildende     Dampfmenge    im Spalt nicht eine  den Wärmeübergang von Strang zu     Kühlkörper    uner  wünscht     hemmende        Wirkung        .aufweist.     



  Bei     Bogengiessanlagen    mit gerader     Kokille    und ge  bogener     Strangführung    wird der gerade gegossene Strang  kurz unterhalb der Kokille durch eine der ersten Rollen  der     Strangführung    umgebogen. Wird dieses Umbiegen  bei Anlagen mit grosser Giessgeschwindigkeit und der  dadurch bedingten     dünnen    Kruste     vorgenommen,    so be  steht die Gefahr der Rissbildung der auf Zug Belasteten       Strangseite.    Solche     Risse    führen     in    vielen Fällen zu      Durchbrüchen.

   Um diese     Durchbrüche        zu    vermeiden,  können im Bereiche der Biegung     Kühlkörper    angebracht  werden, welche ein Ausfliessen des Stahles verhindern,  bzw. die Heilung der Bruchstelle bewirken.  



  Beim Härten von Flachprofilen oder bei anderen  Anwendungsgebieten kann es vorteilhaft sein, den zu  kühlenden Gegenstand unbeweglich zu halten, dafür  aber die Kühlkörper zu bewegen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Kühlen von heissem Metall mit min destens einem dem zu kühlenden Metall zugeordneten Kühlkörper, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmit tel in den Spalt zwischen dem zu kühlenden Metall und dem Kühlkörper mit einem einstellbaren Druck einge bracht wird und im Spalt eine geeignete turbulente Strö mung erzeugt wird, die ein Eindringen des Kühlmittels in die sich an der Oberfläche des zu kühlenden Metalls befindende Dampfschicht bewirkt, um durch intensiven Kontakt mit dem Dampf dieser Dampfschicht Wärme zu entziehen.
    PATENTANSPRUCH 1I Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass den Kühlkörpern (4, 5, 6, 42, 43, 44, 50, 51, 52, 53) eine Vorrichtung (11) zur Zuführung von Kühlmittel zwi schen Metalloberfläche und Kühlkörper zugeordnet ist und die Kühlkörper in einem Abstand (12) angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die durch das Kühlmittel aufgenom mene Wärme teilweise an den Kühlkörper abgegeben wird und diesem Kühlkörper so weit entzogen wird, dass eine den Wärmeübergang hemmende Dampfbildung des Kühlmittels im Spalt weiter verzögert wird.
    2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Kühlmittel aus dem Spalt ent fernt wird, bevor durch eine bestimmte Dampfbildung der Wärmefluss zwischen der Metalloberfläche und den Kühlkörpern unerwünscht behindert wird. 3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die dem Metall zugeordnete Platte des Kühlkörpers auf ihrer dem Metall abgekehrten Seite durch strömendes Wasser gekühlt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Veränderung des Wärmeentzuges die Turbulenz der Strömung durch Veränderung der Breite des Spaltes geändert wird. 5.
    Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Breite des Spaltes in den Grenzen von direkter Berührung von Metalloberfläche und Kühl körper bis zu einem Abstand von 1 mm verändert wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Wärmeentzug durch örtliche Zu rücksetzung der dem Metall zugeordneten Fläche des Kühlkörpers von dem zu kühlenden Metall verschieden eingestellt wird. 7.
    Verfahren nach Patentanspruch I beim Strang- giessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einstellung des Druckes des in den Spalt eingebrachten Kühlmittels die durch das Kühlmittel bewirkte Bean spruchung der erstarrten Randzone des Stranges keine umzulässigen Schädigungen dieser Randzone hervorruft. B. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Druck zwischen 0,5 atü und 2,5 atü liegt. 9.
    Verfahren nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1 und 2 beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeentzug im Be reich der Kanten gegenüber dem im mittleren Bereich des Stranges durch Zuordnung des Kühlkörpers nur zum mittleren Bereich des Stranges geringer gehalten wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I beim Strang- giessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Zone mit Kühlung durch Kühlkörper eine Zone ohne Kühlung oder schwächerer Kühlung folgt. 11.
    Verfahren nach Patentanspruch I, wobei der in ungefähr horizontaler Lage geführte und gerichtete Strang in dieser Lage weiter gekühlt wird, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens die Oberseite des Stran ges durch Kühlkörper gekühlt wird. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper an seiner dem Me tall zugeordneten Seite mindestens eine Öffnung (29) zur Zuführung des Kühlmittels und jede Öffnung eine eigene Kühlmittelzufuhr (31) aufweist. 13.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (29) gegen das zu kühlende Metall erweitert ist. 14. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (12) zwischen hinter einander angeordneten Kühlkörpern weniger als 30 mm beträgt. 15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper in Bewegungsrich tung des Metalls eine Länge von maximal 300 mm auf weisen. 16.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kühlkörpern (42, 43) Stützrollen (45) im Abstand (12) von den benachbarten Kühlkörpern zur Führung des Stranges eingebaut sind. 17. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlkörper (42) anstellbar angeordnet ist. 18.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass in Zonen mit hohem Wärmeinhalt der erstarrten Rand zone des Stranges (2) die Platten (20) der Kühlkörper aus einem Material höherer Wärmeleitfähigkeit beste hen. 19. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass in Zonen mit niedrigem Wärmeinhalt der erstarrten Randzone des Stranges (2) Platten (20) der Kühlkörper aus einem Material niedrigerer Wärmeleitfähigkeit be stehen. 20.
    Vorrichtung nach Patentanspruch 1I beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper den Strang (2) allseitig umgibt und im Bereiche der Kanten Ausnehmungen (25) aufweist. 21. Vorrichtung nach Patentanspruch II beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlkörper (50) an der Kokille (4) be festigt ist. 22.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II beim Stranggiessen von Metall, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Strang (2) zugekehrte Kühlkörperoberfläche mindestens die Rauhigkeit einer geschnippten Fläche aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0393005A2 (de) * 1989-04-13 1990-10-17 CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines stranggegossenen Metallerzeugnisses
EP0597560A1 (de) * 1992-11-13 1994-05-18 MANNESMANN Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Kühlen von Profilen

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EP0393005A3 (de) * 1989-04-13 1991-06-12 CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines stranggegossenen Metallerzeugnisses
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