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Die
Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere
für Stranggussprofile
oder Brammen.
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Derartige
Kühlvorrichtungen
sind im Stand der Technik grundsätzlich
bekannt. Sie umfassen typischerweise eine Kühlwassereinrichtung zum Bereitstellen
von Kühlwasser
zum Kühlen
der Stranggussprofile oder Brammen und mindestens eine Strangführungsrolle
zum Führen
der Brammen oder Stranggussprofile durch die Kühlvorrichtung. Aus der japanischen
Patentanmeldung
JP
61033746 A ist es bekannt, dass derartige Strangführungsrollen
auf Ihrer Oberfläche
eine gewendelte Nut ausgebildet haben können. Weiterhin ist es aus
der japanischen Patentanmeldung
JP
8047757 bekannt, dass derartige Strangführungsrollen mehrere benachbarte
Teilrollen aufweisen können,
wobei die Oberflächen
der Teilrollen jeweils wiederum mit einer Nut versehen sein können. Wenn
eine Strangführungsrolle
mehrere Teilrollen aufweist, gibt es zwangsläufig eine linke äußere Teilrolle,
welche dem linken Randbereich des Strangprofils oder der Brammen
zugeordnet ist, sowie eine rechte äußere, dem rechten Randbereich der
Brammen zugeordnete Teilrolle.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
Strangführungsrollen
einer Kühlvorrichtung
für Stranggussprofile
oder Brammen dahingehend weiterzubilden, dass auf der Brammenoberfläche vorhandenes
Kühl- bzw. Schwallwasser
wahlweise entweder möglichst
lange auf der Brammenoberfläche
verbleibt oder möglichst schnell
von der Brammenoberfläche
abgeführt
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach
wird eine bekannte Kühlvorrichtung
für Brammen
oder Stranggussprofile, wie sie oben beschrieben wurde, dahingehend
weitergebildet, dass die Nut auf der linken äußeren Teilrolle und die Nut
auf der rechten äußeren Teilrolle
jeweils in Form eines Gewindes ausgebildet ist und das Vorzeichen
der Steigung der gewindeförmigen
Nut auf der linken äußeren Teilrolle
entgegengesetzt zu dem Vorzeichen der Steigung der gewindeförmigen Nut
auf der rechten äußeren Teilrolle
gewählt
ist.
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Das
Vorsehen der Nuten in den Oberflächen der
Teilrollen hat insbesondere bei einer vertikalen Führung der
Brammen durch die Kühlvorrichtung
den Vorteil, dass das Kühlwasser
nicht nur im Bereich eines Mittellagers zwischen den beiden äußeren Teilrollen,
sondern zusätzlich
auch durch die Nuten abfließen
kann. Dies hat den Vorteil, dass der durch den Abstand des Lagers
zur Oberfläche
der Brammen gebildete Wasser-Ablaufkanal entlastet und weniger Kühlwasser
dort hindurch abfließt.
Die Gewindeförmige
Ausbildung der Nut bewirkt vorteilhafterweise, dass sich auf der
Brammenoberfläche
keine Wasserablaufkanäle
bilden, weil der Kontaktbereich zwischen Nut und Brammenoberfläche bei
einer Drehung der Teilrollen quer zur Brammenlaufrichtung wandert.
Die Wanderung dieses Kontaktbereiches quer zur Brammenlaufrichtung
hat weiterhin zur Folge, dass das Wasser nicht nur über die
Nuten abgeführt,
sondern von diesen auch zumindest teilweise in die jeweilige Bewegungsrichtung
des Kontaktbereiches zwischen Nut und Brammenoberfläche transportiert
wird. Je nach Drehrichtung der Strangführungsrollen bzw. der Teilrollen
und dem Vorzeichen der Steigung der Nuten auf den Teilrollen, werden
die Teile des Kühlwassers,
die nicht durch die Nuten oder im Bereich des Lagers abfließen, sondern
als Schwallwasser auf der Brammenoberfläche verbleiben, entweder zur
Brammenmitte oder an die Brammenränder transportiert.
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Die
beanspruchten entgegengesetzten Vorzeichen der Steigungen der gewindeförmigen Nuten auf
den äußeren Teilrollen
ermöglichen
vorteilhafterweise, dass das Schwallwasser von den beiden äußeren Rollen
her wahlweise entweder zur Brammenmitte hin geführt, das heißt auf der
Brammenoberfläche
gehalten wird, um diese weiterhin zu kühlen oder sehr schnell von
der Brammenoberfläche
abgeführt wird,
wie es zum Beispiel am Ausgang der Kühlvorrichtung sinnvoll sein
kann.
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel umfasst
die Strangführungsrolle
der Kühlvorrichtung neben
den beiden äußeren Teilrollen
zusätzlich
noch eine zwischen ihnen gelagerte Zwischenrolle. Auf der Oberfläche dieser
Zwischenrolle ist vorzugsweise ebenfalls eine Nut, in Form eines
Gewindes, das heißt
eine gewendelte Nut vorgesehen, um eine Streifenbildung auf der
Brammenoberfläche
zu vermeiden, wie sie bei einem Nutverlauf mit einer Steigung von
Null aufgrund des dann resultierenden lokal festpositionierten Wasserablaufkanal
auf der braunen Oberfläche
resultieren würde.
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In
einem Eingangs- oder Mittelbereich der Kühlvorrichtung ist es vorteilhaft,
dass die Vorzeichen der Steigungen der gewindeförmigen Nuten auf den beiden äußeren Teilrollen
so gewählt
sind, dass die Kontaktbereiche der Nuten mit der Brammenoberfläche bei
den beiden äußeren Teilrollen
im Falle einer Drehung der Teilrollen in Richtung Brammenmitte mitwandern.
Dann werden auch die nichtabfließenden Teile des Kühlwassers
zur Brammenmitte geführt;
das heißt
der Großteil des
Kühlwassers
wird auf der Brammenoberfläche
gehalten und steht dort für
Kühlzwecke
zur Verfügung.
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Sind
bei einer Strangführungsrolle
im Eingangs- oder Mittelbereich der Kühlvorrichtung mehrere Zwischenrollen
vorhanden, so ist es vorteilhaft, wenn die Vorzeichen der Steigungen
der gewindeförmigen
Nuten auf diesen Zwischenrollen alternierend gewählt sind. Dann wird nicht eine
Bewegung des Kühlwassers
in eine bevorzugte Richtung quer zur Brammenoberfläche verstärkt, wie
dies der Fall wäre, wenn
die Vorzeichen auf den Zwischenrollen alle gleich ausgebildet wären; stattdessen
wird durch das Alternieren der Vorzeichen bei den Nuten der Zwischenrolle
vorteilhafterweise eine gleichmäßigere Verteilung
des Kühlwassers
auf der Brammenoberfläche
bewirkt.
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Derselbe
Vorteil wird auch dadurch erzielt, dass bei zwei benachbarten Strangführungsrollen
in dem Eingangs- oder Mittebereich der Kühlvorrichtung mit jeweils gleicher
Anzahl von Zwischenrollen die Vorzeichen der Steigungen der gewindeförmigen Nuten
von zwei in Brammenlaufrichtung hintereinander angeordneten Zwischenrollen
entgegengesetzt gewählt
sind.
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Anders
als im Eingangs- und Mittelbereich der Kühlvorrichtung ist es im Ausgangsbereich
der Kühlvorrichtung
wünschenswert,
dass das Kühlwasser
so schnell wie möglich
von der Brammenoberfläche
abgeführt
wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die entgegengesetzten Vorzeichen der Steigungen der
gewindeförmigen
Nuten auf den beiden äußeren Teilrollen
so gewählt
sind, dass die Kontaktbereiche der Nuten mit den Brammen bei einer
Drehung der äußeren Teilrollen
jeweils nach außen
in Richtung linker und rechter Brammenrand wandern. Genauer gesagt
bewirkt dann die linke Teilrolle ein Abführen des Kühlwassers über den linken Brammenrand
und die rechte Teilrolle ein Abführen des
Kühlwassers über den
rechten Brammenrand.
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Hat
die Strangführungsrolle
im Ausgangsbereich der Kühlvorrichtung
mindestens eine Zwischenrolle, so ist es vorteilhaft, das Vorzeichen
der Steigung der gewindeförmigen
Nut auf der Zwischenrolle in einem Bereich links von der Brammenmitte
entsprechend dem Vorzeichen der Steigung der Nut auf der linken äußeren Teilrolle,
und in einem Bereich rechts von der Brammenmitte entsprechend dem Vorzeichen
der Steigung der Nut auf der rechten äußeren Teilrolle, zu wählen. Das
gilt insbesondere auch dann, wenn mehrere Zwischenrollen vorhanden sind,
wobei dann das Vorzeichen der Steigungen der gewindeförmigen Nuten
auf diesen mehreren Zwischenrollen in Abhängigkeit davon gewählt wird,
ob die jeweiligen Zwischenrollen links oder rechts von der Brammenmitte
angeordnet sind. Wichtig ist in diesem Fall lediglich, dass das
Kühlwasser
möglichst schnell
abgeführt
wird. Bei Vorhandensein einer ungeraden Anzahl von Zwischenrollen
ist es vorteilhaft, wenn die eine Zwischenrolle im Bereich der Brammenmitte
zwei getrennte gewindeförmige
Nuten mit unterschiedlichen Vorzeichen ihrer Steigungen auf ihrer
Oberfläche
ausweist.
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Ebenfalls
anders als im Eingangs- oder Mittelbereich der Kühlvorrichtung ist es bei Strangführungsrollen
im Ausgangsbereich der Kühlvorrichtung vorteilhaft,
die äußeren Teilrollen
und vorzugsweise auch die Zwischenrollen hinsichtlich des Vorzeichens der
Steigungen der Nuten auf ihren Oberflächen möglichst gleichartig auszubilden,
um eine schnelle Kühlwasserabfuhr
zu bewirken.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühlvorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Der
Beschreibung sind insgesamt 7 Figuren beigefügt, wobei
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1 die
erfindungsgemäße Kühlvorrichtung;
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2 eine
Strangführungsrolle
mit einer linken und einer rechten äußeren Teilrolle sowie mit einer
Zwischenrolle;
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3 ein
Segment von insgesamt 4 Strangführungsrollen
im Eingangs- oder
Mittelbereich der Kühlvorrichtung;
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4 ein
Segment mit zwei Strangführungsrollen
im Mittelbereich der Kühlvorrichtung
sowie mit zwei Strangführungsrollen
im Ausgangsbereich der Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung;
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5 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für die Ausbildung
einer gewindeförmigen
Nut auf der Oberfläche
einer Teilrolle in Querschnittsansicht gemäß 5a und
in einer Aufrissansicht gemäß 5b;
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6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für die
Ausbildung der gewindeförmigen
Nut an der Oberfläche
einer Teilrolle in Querschnittsansicht gemäß 6a und
in Aufrissansicht gemäß 6b; und
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7 ein
drittes Ausführungsbeispiel
für die Ausbildung
von Nuten auf der Oberfläche
einer Teilrolle gemäß der Erfindung,
wobei 7a einen Querschnitt; und 7b eine Aufrissdarstellung der Teilrolle
zeigt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die genannten Figuren detailliert beschrieben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 100,
insbesondere für
Brammen 200. Die Brammen bzw. Stranggussprofile durchlaufen
die Kühlvorrichtung
beispielhaft in Pfeilrichtung BL. Die Kühlvorrichtung
umfasst eine Kühlwassereinrichtung 110 zum
Beispiel in Form von Wasserdüsen 112,
die zwischen Strangführungsrollen 130 angeordnet
sind. Diese Düsen 112 stellen
Kühlwasser
zum Kühlen
der Brammen bereit. Die Strangführungsrollen 130 dienen
zum Führen
der Brammen 200 durch die Kühlvorrichtung 100.
Bei der Kühlvorrichtung
wird in Laufrichtung BL der Brammen gesehen,
ein Eingangsbereich I, ein Mittelbereich II sowie ein Ausgangsbereich
III unterschieden.
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2 zeigt
den typischen Aufbau für
eine erfindungsgemäße Strangführungsrolle 130,
wie sie z.B. in der Kühlvorrichtung 100 verwendet
wird. Demnach umfasst die Strangführungsrolle 130 zumindest eine
linke äußere Teilrolle 130-L,
welche dem linken Rand der Bramme 200 räumlich zugeordnet ist, und eine
rechte Teilrolle 130-R, welche dem rechten Rand der Bramme 200 zugeordnet
ist. Optional enthalten die Strangführungsrollen 130 darüber hinaus auch
noch eine oder mehrere Zwischenrollen 130-M.
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Wie
in 2 zu erkennen ist, sind auf den Oberflächen von
zumindest den beiden äußeren Teilrollen 130-L und 130-R jeweils
gewindeförmige
Nuten 132-L, 132-R mit entgegengesetztem Vorzeichen ausgebildet.
Je nach Drehrichtung der Strangführungsrolle
wird auf diese Weise eine Zusammenführung des Kühlwassers im Bereich der Brammenoberfläche oder
ein Abführen
des Kühlwassers
von derselben bewirkt.
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Wie
weiterhin in 2 zu erkennen ist, ist die Nut 132-M ebenfalls
gewindeförmig
ausgebildet, um die Ausbildung eines ortsfesten Wasserablaufkanals, wie
er bei einer umlaufenden Nut ohne Steigung entstehen würde und
eine daraus resultierende Streifenbildung auf der Brammenoberfläche zu vermeiden.
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Die
Kühlvorrichtung
dient, wie der Name verrät,
primär
zum Kühlen
der Brammen. Deshalb ist es erwünscht,
dass im Eingangsbereich I und dem Mittelbereich II der Kühlvorrichtung 100 die
Vorzeichen der Steigungen der Nuten zwar entgegengesetzt aber den äußeren Teilrollen 130-L, 130-R so
zugeordnet werden, dass sie das verbleibende Kühlwasser, das heißt das Schwallwasser,
auf der Brammenoberfläche
halten bzw. dort zusammenführen.
Um eine lokal überdurchschnittlich
große
Ansammlung von Schwallwasser im Mittelbereich der Brammen zu vermeiden,
ist es empfehlenswert bei Vorhandensein mehrerer Zwischenrollen 130-M die
Steigungen der gewindeförmigen
Nuten auf diesen Zwischenrollen mit alternierenden Vorzeichen auszubilden.
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3 zeigt
ein Segment von insgesamt 4 parallel angeordneten Strangführungsrollen 130, welche
jeweils aus lediglich zwei Teilrollen, das heißt zwei äußeren Teilrollen 130-L, 130-R gebildet
sind. Bei einer Bewegung der Brammen 200 in Brammenlaufrichtung
BL ergibt sich aufgrund des Kontaktes der
Teilrollen mit der Brammenoberfläche
eine vordefinierte Drehrichtung der Teilrollen. Bei dieser Drehrichtung
und der in 3 gezeigten Ausbildung der Nuten 132-L, 132-R wird
das Schwallwasser, wie von den horizontalen Pfeilen angedeutet,
in Richtung Brammenmitte geführt.
Grund dafür
ist, dass sich die Kontaktbereiche K zwischen der Nut und der Brammenoberfläche ebenfalls
in Richtung Brammenmitte, das heißt in Pfeilrichtung bewegen.
Weil sowohl in dem Eingangsbereich I wie auch in dem Mittelbereich II
eine möglichst
große
Kühlung
der Brammen erreicht werden soll, ist es erforderlich, dass das
Kühlwasser über die
gesamte Länge
der beiden Bereiche möglichst
lange auf der Brammenoberfläche
verbleibt. Um dies zu erreichen, ist es empfehlenswert, die Vorzeichen
der Steigungen der gewindeförmigen Nuten
von jeweils zwei in Brammenlaufrichtung BL hintereinander
angeordneten äußeren Teilrollen gleichartig
auszubilden, wie in 3 gezeigt. Sind Zwischenrollen
vorhanden, empfiehlt sich bei in Bandlaufrichtung BL hintereinander
angeordneten Zwischenrollen eine entgegengesetzte Ausbildung der
Vorzeichen der Steigungen der Nuten auf deren Oberfläche um,
wie gesagt, eine lokale Ansammlung von Schwallwasser auf einem bestimmten
Bereich der Brammenoberfläche
zu vermeiden.
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4 zeigt
die Fortsetzung der in 3 bereits angedeuteten segmentartigen
Zusammenschaltung von Strangführungsrollen
im Mittelbereich II und im Endbereich III. Die Strangführungsrollen 130 im Mittelbereich
II sind aus dem oben genannten Grund gleichartig profiliert wie
die in 3 gezeigten Strangführungsrollen bzw. deren Teilrollen.
Die äußeren Teilrollen
sind zwar in Bezug auf die Vorzeichen der Steigungen ihrer Nuten
an ihrer Oberfläche
entgegengesetzt ausgebildet; darüber
hinaus ist jedoch das Vorzeichen der linken äußeren Teilrolle 130' auch entgegengesetzt
zu dem Vorzeichen der Steigungsnuten auf der linken äußeren Teilrolle
im Mittelbereich II ausgebildet. Gleiches gilt für die rechten äußeren Teilrollen
im Außenbereich
III und im Mittelbereich II. Auf diese Weise wird erreicht, dass
die Strangführungsrollen 130', 130'' im Ausgangsbereich III der Kühlvorrichtung
das Schwallwasser möglichst schnell
und effektiv von der Brammenoberfläche weg, nach Außen transportieren.
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In
jedem Bereich I, II oder III der Kühlvorrichtung 100 ist
es empfehlenswert, dass die Verbindungsbereiche V bzw. die Lager
zur Abstützung
der Teilrollen in Brammenlaufrichtung BL bei
zwei benachbarten Strangführungsrollen
nicht fluchten, sondern versetzt angeordnet sind, wie dies in den 3 und 4 gezeigt
ist; auf diese Weise wird die Ausbildung eines gradlinigen Schwallwasserablaufkanals
mit Streifenwirkung auf der Brammenoberfläche verhindert.
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5 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung
einer gewindeförmigen
Nut 132 auf der Oberfläche
eine Strangführungsrolle 130,
das heißt
insbesondere auf einer der beiden äußeren Teilrollen oder einer
Zwischenrolle. 5 zeigt konkret die Ausbildung
einer eingängigen
Nut, wobei 5a eine Querschnittsansicht
und 5b eine Aufrissansicht zeigt.
Weiterhin sind in 5b die Kontaktbereiche
K zwischen der Nut und der Oberfläche der Brammen 200 veranschaulicht.
Wie gesagt, wandert dieser Kontaktbereich je nach Drehrichtung der
Rolle zum linken oder rechten Rand der Bramme.
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Die 6 und 7 zeigen
ein zweites und drittes Ausführungsbeispiel
für die
Anordnung von Nuten auf der Walzenoberfläche, wobei 6 einen zweigängigen Nutenverlauf
und 7 einen dreigängigen
Nutenverlauf beschreiben. Auch bei diesen beiden Figuren bezeichnen
die Figuren a jeweils einen Querschnitt und die Figuren b jeweils
eine Aufrissansicht der mehrgängigen
Nuten.
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Allgemein
wird die Anzahl der Nuten auf den äußeren Teilrollen 130-L, 130-R oder
auf den Zwischenrollen sowie die Größe der jeweiligen Querschnitte
der Nuten im Hinblick auf die Menge des abzuführenden Kühlwassers 120 und
dessen gleichmäßige Verteilung
auf der Brammenoberfläche
gewählt. Weiterhin
sind die Anzahl der parallelen gewindeförmigen Nuten pro Rolle, das
heißt
die Ganganzahl der Nuten, die Breiten der Nuten sowie deren Steigungen auf
einer der äußeren Teilrollen
oder einer Zwischenrolle 130-M im Verhältnis zum Rollendurchmesser und
zur Rollenteilung so ausgeführt,
dass eine geringe Überlappung
der Kontaktbereiche K von zwei benachbarten gewindeförmigen Nuten
auf einer Rolle mit jeweils der Brammenoberfläche stattfindet.