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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sekundärkühlung
in einer Stranggießanlage sowie eine Stranggießanlage
mit einer solchen Vorrichtung. Dabei werden zwischen in Gießrichtung
benachbarten Rollen, die einen Strang führen, Düsen
angeordnet, die Kühlmittel auf den Strang aufbringen.
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Stand der Technik
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Nachdem
ein Strang die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlässt,
erfolgt die nachfolgende Abkühlung und Erstarrung in der
sogenannten Sekundärkühlzone, welche sich meist
zwischen der Rollenführung oder der Strangführung
befindet.
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DE 24 01 263 zeigt ein Kühlsystem
für eine Sekundärkühlstrecke einer Stranggießanlage,
bei dem in Gießrichtung zwischen den Rollen Spritzwasserdüsen
angeordnet sind. Der Bereich des Strangs, den die Düsen
zur Kühlung abdecken, kann durch diverse Blenden vergrößert
oder verkleinert werden. Dieses System soll die Brammenkannten weniger kühlen
als die Brammenmitte. Nachteilig ist bei diesem System allerdings,
dass die Düsen fest in Bezug auf die parallel zur Längsachse
der Rollen verlaufende Richtung angeordnet sind. Dadurch kann das
System bei einem auftretenden asymmetrischen Brammenverlauf in der
Strangführung keine angemessene Kühlung mehr gewährleisten.
Zudem ermöglicht das System keine Kühlung von
verschiedenen Strängen im Mehrstrangbetrieb. Die Effektivität
der Kühlung und das Kühlungsergebnis verschlechtern
sich stark, wenn die Breite der Stränge variiert. Soll
ein schmaler Strang gekühlt werden, so muss ein Großteil
des Kühlwassers „ausgeblendet” werden,
wodurch es zur Kühlung verloren geht und zurück-
oder abgeführt werden muss.
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DE 30 39 443 offenbart ein
System zur Sekundärkühlung in einer Stranggießanlage,
das zwei gegenüberliegende, ortsfest gelagerte Verstellhebel aufweist,
die durch eine Schubstange in der Art einer Antiparallelkurbel mit
gegenläufiger Bewegungsübertragung verbunden sind,
wobei die an den Verstellhebeln angelenkten Halter gemeinsam parallel
zur Strangoberfläche geführt sind. Diese Konstruktion
ist ebenfalls zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten
Rollen angebracht. Nachteilig an dieser Kühleinrichtung
ist ihre komplizierte und aufwendige Konstruktion. Darüberhinaus
erlaubt es diese Vorrichtung aufgrund ihrer konstruktiven Gegebenheiten
nicht, einen asymmetrischen Strangverlauf zu kompensieren. Die Strangkantenüberspritzung
kann nicht vermieden werden und zentrale Bereiche des Strangs können
möglicherweise nicht hinreichend gekühlt werden.
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DE 25 07 971 zeigt eine
weitere, mechanisch sehr aufwendige Konstruktion zur Sekundärkühlung zwischen
zwei in Gießrichtung benachbarten Rollen, in der ein Metallgestänge,
das ge- und entfaltet werden kann, Spritzwasserdüsen trägt.
Diese Erfindung weist ähnliche Nachteile wie die
DE 30 39 443 auf.
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Abschließend
sei noch auf Dokument
WO 2007/121804 hingewiesen,
das eine Spritzdüsenverstelleinrichtung offenbart, bei
der zwei Spritzdüsen diagonal auf einen Strang hinzu bewegt
werden können, um das Auftreten einer Strangkantenüberspritzung
zu vermeiden. Nachteilig an diesem System ist der relativ große,
zur Bramme vertikale bzw. senkrechte Platzbedarf eines solchen Systems,
der eine Anpassung an verschiedene Strangbreiten ermöglichen
soll. Ist eine gleichbleibende Kühlwasserdichte bei Veränderung
der Strangbreite gewünscht, so wird bei diesem System eine
dementsprechende Variation des Sprühmitteldrucks notwendig.
Sollte ein Strang asymmetrisch durch die Strangführung
laufen, so kann das System keine sinnvolle Anpassung der Düsenpositionen
vornehmen. Auch kann das System im Mehrstrangbetrieb keine korrekte
Anpassung der Düsenpositionen darstellen, da die Verstellkonstruktion der
Düsen diese lediglich diagonal, d. h. vertikal und auch
gleichermaßen in einem festen Verhältnis zur vertikalen
Bewegung horizontal zur Gießrichtung, bewegt.
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Die
technische Aufgabe, die sich somit ergibt, ist eine stets angemessene
Kühlung von einem oder mehreren Strängen zu gewährleisten.
Insbesondere soll dies auch bei asymmetrischen Strangverläufen
möglich sein und auch bei sehr eingeschränkten
Platzverhältnissen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
oben genannte technische Aufgabe wird durch die im Folgenden offenbarte
Erfindung gelöst und umfasst eine Kühlvorrichtung
zur Sekundärkühlung eines Strangs in einer Stranggießanlage,
wobei die Kühlvorrichtung folgendes aufweist: mindestens zwei
Düsen zum Aufsprühen eines Kühlmittels
auf die Oberfläche des Strangs zwischen zwei in Gießrichtung
benachbarten Rollen der Stranggießanlage, insbesondere
der Strangführung und eine Verschiebe- und Positionierungseinrichtung
zum Verschieben und Positionieren der mindestens zwei Düsen
unabhängig voneinander parallel zur Längsachse
der Rollen in Abhängigkeit von mindestens einem Gießparameter,
wobei der senkrechte Abstand der Düsen von der Oberfläche
des Strangs konstant bleibt.
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Dadurch,
dass der Abstand der Düsen senkrecht zur Oberfläche
des Strangs konstant gehalten wird, benötigt das System
in dieser Richtung sehr wenig Platz. Weiterhin wird durch die unabhängige Verstellmöglichkeit
der Düsen erreicht, dass Stränge optimal gekühlt
werden können, d. h. zum Beispiel, dass auch bei einem
asymmetrischen Brammenverlauf die Düsen so eingestellt
werden können, dass sie nur einen gewünschten
zentralen Bereich des Strangs kühlen. Für jeden
Strangverlauf kann eine Strangkantenüberspritzung vermieden
werden. Außerdem kann das System ohne jeglichen Umbau für den
Mehrstrangbetrieb verwendet werden und damit effizient einzelne
nebeneinanderliegende Stränge kühlen. Darüberhinaus
kann das Spritzwasser durch Verstellung der Düsen auf die
Strangmitten konzentriert werden, wodurch eine Intensivkühlung
der Strangmitte ermöglicht wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
handelt es sich bei den Gießparametern um die Gießgeschwindigkeit,
die Stahlqualität des Strangs, die aktuelle Formatbreite
des Strangs, den jeweils aktuellen Strangverlauf, die Anzahl der gleichzeitig
parallel gegossenen Stränge, die aktuelle Position der
Randbereiche des Strangs und/oder die jeweils aktuelle Erstarrungssituation
des Kerns des Strangs.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
umfasst die Kühlvorrichtung erste Sensoren zum Erfassen
der jeweils aktuellen Position der einzelnen Düsen und
zweite Sensoren zum Erfassen der Gießparameter, vorzugsweise
jeweils in Echtzeit. Insbesondere die Möglichkeit der Echtzeiterfassung
ermöglicht eine bestens angepasste Kühlung des
Strangs bzw. der Stränge.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
handelt es sich bei den zweiten Sensoren um Weg- oder Positionssensoren zum
aktuellen Erfassen der Position des Strangs und der Randbereiche
des Strangs.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
ist die Verschiebe- und Positionierungseinrichtung in Form von mindestens
einer linearen Führung mit einem Verstellantrieb zum Verschieben
der Düsen entlang der Führung ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
ist die Verschiebe- und Positionierungseinrichtung in Form von zwei
linearen Führungen mit mindestens einem zugehörigen
Verstellantrieb ausgebildet, wobei die Führungen zwischen
den zwei benachbarten Rollen parallel zu den Rollen, aber in Gießrichtung
zueinander versetzt angeordnet sind und an jeder der beiden Führungen mindestens
eine der Düsen verschiebbar gelagert ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
ist der mindestens eine Verstellantrieb elektrisch, pneumatisch
oder hydraulisch ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
umfasst die Kühlvorrichtung eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung
zum automatischen Verschieben und Positionieren der Düsen
mit Hilfe der Verschiebe- und Positionierungseinrichtung als Stellglied
im Ansprechen auf die Gießparameter und -optional – zusätzlich
im Ansprechen auf weitere Parameter, wie z. B. den Spritzwinkel
oder das Spritzbild der Düsen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
sind die Düsen zur Einstoffkühlung oder Mehrstoffkühlung
ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung
sind neben den mit Hilfe der Verschiebe- und Positionierungseinrichtung
verschiebbaren Düsen auch ortsfeste Düsen zwischen den
beiden in Gießrichtung benachbarten Rollen angeordnet.
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Über
die Kühlvorrichtung hinaus umfasst die Erfindung auch ein
Verfahren zur Sekundärkühlung von mindestens einem
Strang in einer Stranggießanlage, in welcher zwischen zwei
in Gießrichtung benachbarten Rollen mindestens zwei Düsen
zum Aufsprühen eines Kühlmittels auf die Oberfläche
des Strangs verstellbar angeordnet sind, wobei die mindestens zwei
Düsen unabhängig voneinander parallel zur Längsachse
der Rollen in Abhängigkeit von mindestens einem Gießparameter
verschoben und positioniert werden können, wobei der senkrechte Abstand
der Düsen von der Oberfläche des Strangs konstant
bleibt.
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Die
Vorteile des Verfahrens entsprechen dabei weitgehend denen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt
es sich bei den Gießparametern um die Gießgeschwindigkeit,
die Stahlqualität des Strangs, die Breite des Strangs,
den jeweils aktuellen Strangverlauf, die Anzahl der gleichzeitig
parallel gegossenen Stränge, die Position der Randbereiche des
Strangs und/oder die jeweils aktuelle Erstarrungssituation des Kerns
des Strangs.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
werden die Gießparameter jeweils aktuell als Ist-Werte
gemessen und/oder als Sollwerte vorgegeben, wobei das Verschieben
und Positionieren der Düsen manuell oder im Rahmen einer
automatischen Steuerung oder Regelung unter Berücksichtigung
der Gießparameter erfolgt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
können die mindestens zwei Düsen zwischen den
zwei benachbarten Rollen in Gießrichtung versetzt zueinander
verschoben werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
werden die beiden in Gießrichtung versetzt angeordneten
Düsen in Längsrichtung der Rollen so positioniert,
dass sich ihre Spritzbilder – in Gießrichtung
gesehen – nur im Bereich des noch flüssigen Kerns
des Strangs, nicht aber an dessen Kantenbereichen, überlappen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
decken die Spritzbilder der Düsen nicht die Kantenbereiche
der Brammen ab.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
werden bei einer lateralen Verschiebung des Strangs in der Strangführung
die Positionen der Düsen so nachgeregelt, dass die Spritzprofile
der Düsen dieselben Bereiche der Oberfläche des
Strangs abdecken, wie die vor der Verschiebung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
werden die Düsen einzeln oder gruppenweise individuell
angesteuert und der Druck und die Menge des aus den Düsen
ausströmenden Kühlmittels werden für
zumindest einzelne Teilbereiche der Strangoberfläche individuell
eingestellt.
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Durch
diese Möglichkeit der individuellen Druckverstellung ergibt
sich der Vorteil, dass die Kühlmittelmenge auf der Strangoberfläche
genauer dosiert werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird das Kühlmittel nur auf eine Oberfläche oder
auf mehrere Oberflächen, insbesondere die beiden gegenüberliegenden
Breitseiten, der Bramme aufgesprüht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
ist die Kontur des Spritzprofils des Kühlmittels beim Auftreffen
auf die Strangoberfläche oval, rechteckförmig
oder in Form eines Hundeknochens fest ausgebildet oder variabel
einstellbar.
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Außer
dem Verfahren und der Kühlvorrichtung umfasst die Erfindung
auch eine Stranggießanlage zum Produzieren eines Strangs,
mit einer Kokille zum Gießen des Strangs und mit in Gießrichtung
benachbarten Rollen zum Führen des Strangs und einer Kühlvorrichtung
zur Sekundärkühlung eines Strangs, wobei die Kühlvorrichtung
wie oben beschrieben ausgebildet und angeordnet ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage
repräsentieren die in Gießrichtung benachbarten
Rollen die Strangführung der Stranggießanlage,
wobei die Kühlvorrichtung in der Strangführung
angeordnet ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage
repräsentieren die in Gießrichtung benachbarten
Rollen eine Richteinrichtung der Stranggießanlage, wobei
die Kühlvorrichtung in der Richteinrichtung angeordnet
ist.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im
Folgenden werden die Figuren zu den erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispielen kurz beschrieben, wobei weitere Details
der Erfindung der detaillierten Beschreibung zu entnehmen sind.
Dabei zeigt:
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1a einen
Querschnitt eines Strangs in einer Strangführung, der durch
zwei Spritzwasserdüsen gekühlt wird, die durch
eine Verschiebe- und Positionierungseinrichtung unabhängig
voneinander so eingestellt werden, dass eine Strangkantenüberspritzung
vermieden wird;
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1b die
Anordnung aus 1a in einer Draufsicht, wobei
die Spritzbilder der beiden Düsen die Strangoberfläche
kühlen, dabei aber kein Wasser auf die Strangkanten aufbringen;
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2a einen
Querschnitt eines Strangs in einer Strangführung, der asymmetrisch
bzw. dezentral in der Strangführung geführt wird
und durch zwei Spritzwasserdüsen gekühlt wird,
die durch eine Verschiebe- und Positionierungseinrichtung unabhängig voneinander
so eingestellt werden, dass der Strang trotz des asymmetrischen
Verlaufs effektiv gekühlt werden kann;
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2b die
Anordnung aus 2a in einer Draufsicht, wobei
die Spritzbilder der beiden Düsen den Strang trotz des
asymmetrischen Verlaufs effektiv kühlen;
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3a einen
Querschnitt eines Strangs in einer Strangführung, der durch
zwei Spritzwasserdüsen gekühlt wird, die durch
eine Verschiebe- und Positionierungseinrichtung unabhängig
voneinander so eingestellt werden, dass eine Intensivkühlung
der Strangmitte erfolgt;
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3b die
Anordnung aus 3a in einer Draufsicht, wobei
die Strangmitte durch die Spritzbilder der beiden Düsen
intensiv gekühlt wird;
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4a einen
Querschnitt einer Anordnung, in der zwei Stränge im Mehrstrangbetrieb
durch eine Strangführung bewegt werden, wobei zwei Düsen zur
Kühlung unabhängig voneinander durch eine Verschiebe-
und Positionierungseinrichtung so eingestellt werden, dass eine
gezielte Kühlung beider Stränge erfolgt;
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4b die
Anordnung aus 4a in einer Draufsicht, wobei
die Spritzbilder der beiden Düsen jeweils zentriert auf
einen der Stränge gerichtet sind;
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5 ein
Schema einer Regelung der Düsenpositionen.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1a befindet
sich ein Strang 1 zwischen Rollen 2 einer Strangführung.
Die Düsen 3 in der 1a werden
jeweils durch eine Verschiebe- und Positionierungsvorrichtung 4 linear
bewegt. Diese Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsachse ist durch die
doppelten Pfeile in der Figur gekennzeichnet. Die Düsen 3 sprühen
Spritzwasser auf den Strang 1. Dabei wird nicht die komplette
Breite des Strangs 1 besprüht, sondern nur der
Bereich A des Strangs 1. Die Düsen 3 weisen
Sprühwinkel der Größen α und β auf.
Die gestrichelten Düsen 3, inklusive ihrer gestrichelten
Sprühbereiche mit den Winkeln α und β,
zeigen eine Stellung, in der die gesamte Breite des Strangs 1 mit
Spritzwasser versehen werden würde. Die Verschiebe- und
Positionierungsvorrichtung 4 kann insbesondere in Form
von mindestens einer linearen Führung gebildet sein, an
der Düsen 3 mit Hilfe eines Verstellantriebes
bewegt werden.
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1b zeigt
die gleiche Anordnung wie 1a, jedoch
in einer Draufsicht. Gezeigt ist in der Abbildung, dass sich die
Spritzbilder bzw. die Spritzbereiche B der beiden Düsen 3 nicht überlappen.
Die Düsen 3 sind zwischen zwei in Gießrichtung
benachbarten Rollen 2 angeordnet und können generell auch
zwischen mehreren benachbarten Rollenpaaren einer Strangführung
angeordnet sein. Zudem ist erkennbar, dass die Düsen 3 unabhängig
voneinander bewegt werden können und in Bezug auf die Gießrichtung
(s. doppelter Pfeil) hintereinander angeordnet sind, d. h. heißt
kollisionsfrei untereinander bewegt werden können.
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In
den 1a und 1b ist
klar erkennbar, dass die gezeigte Anordnung das Problem einer Strang-
bzw. Brammenkantenüberspritzung lösen kann, indem
die Düsen 3 durch die Verschiebe und Positionierungseinrichtungen 4 unabhängig
voneinander auf einen Bereich in der Strangmitte gerichtet werden
können.
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Im
Querschnitt der Anordnung nach 2a ist
ein asymmetrischer Verlauf eines Strangs 1 in einer Rollenführung
dargestellt. Die Mitte des Strangs 1 befindet sich nicht
auf einer Linie mit der Mitte der Strangführung, die durch
die Linie C dargestellt ist. Die Düsen 3 sind
durch die Verstelleinheiten 4, entsprechend der Lage des
Strangs 1, nach links verstellt, was durch die nach links
zeigenden Pfeile in der Zeichnung angedeutet ist. Die beiden Düsen 3 weisen
Sprühwinkel α und β auf, wobei die Düsen 3 in
ihrer Position so eingestellt sind, dass sie den gesamten Strang 1 kühlen.
Es ist natürlich auch möglich, je nach Anwendung
die Kanten des Strangs 1 nicht zu besprühen, um
eine Strangkantenüberspritzung zu vermeiden oder die Strangmitte
intensiver zu kühlen.
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In
der Draufsicht zu 2a, zeigt 2b, dass
sich die Spritzbilder B' beider Düsen 3 nicht überlappen.
Jedoch kann insgesamt der Strang in seiner Mitte besser gekühlt
werden, da durch die in Gießrichtung aufeinanderfolgenden
Spritzbilder auf der Strangoberfläche zwischen den beiden
Düsen 3 mehr Wasser aufgebracht wird als am Rand
des Strangs 1. Die Düsen 3, die sich
im Spalt zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Rollen
befinden, sind durch die Verschiebe- und Positionierungseinrichtung 4 der
asymmetrischen Lage des Strangs 1 angepasst.
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Der
Querschnitt in 3a zeigt einen Strang 1,
der sich in einer Strangführung 2 befindet, wobei der
Strang 1 insbesondere einen flüssigen Kern aufweist
(gekennzeichnet durch ein Oval innerhalb des Strangs 1).
Dieser nicht erstarrte Teil wird durch die entsprechend verstellten
Düsen 3 mit Einstellwinkeln α und β verstärkt
gekühlt. Die äußeren Bereiche des Strangs 1 bleiben
hier ohne direkte Kühlung durch die Düsen 3.
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In
der 3b ist die Situation der 3a noch
einmal in einer Draufsicht gezeigt, wobei die zwischen den Rollen 2 bewegten
Düsen 3 auf die Mitte des Strangs 1 justiert
sind, wodurch die Intensivkühlung der Strangmitte erreicht
wird.
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Klar
erkennbar ist, dass die Düsen 3 an ihren Führungen
unabhängig voneinander durch die Verstelleinheiten bewegt
werden können. Die Spritzbilder B'' überschneiden
sich nicht, wobei jedoch das Zentrum des Strangs 1 stärker
gekühlt wird als die äußeren Bereiche,
da sich der Strang 1 unter den Düsen 3 hindurchbewegt,
wodurch der Strang in seiner Mitte durch die aufeinanderfolgenden
Spritzbilder B'' der beiden Düsen gekühlt wird.
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4a zeigt
eine Strangführung 2, in der im Mehrstrangbetrieb
zwei Stränge 1' und 1'' hindurch laufen.
Weiterhin ist mit Hilfe einer Verschiebe- und Positionierungseinrichtung 4 eine
Düse 3 vorzugsweise zentriert auf jeweils einen
der Stränge 1', 1'' ausgerichtet. Die
Düsen weisen die Sprühwinkel α und β auf.
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In 4b ist
in einer Draufsicht klar erkennbar, dass die Düsen 3 unabhängig
voneinander und kollisionsfrei auf jeweils einen der Stränge 1', 1'' gerichtet
sind. Jedes der Spritzbilder B''' ist auf einen der Stränge 1', 1'' zentriert,
bzw. jeweils auf die Mitte einer der Stränge 1', 1'' gerichtet.
Die Ränder der einzelnen Stränge 1', 1'' werden
in diesem Fall nicht besprüht, um zum Beispiel eine Strangkantenüberspritzung
zu vermeiden.
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Zur
Regelung bzw. zur Einstellung der jeweiligen Düsenpositionen
sind im Allgemeinen Sensoren bzw. Positionsmessungen vorgesehen.
Diese können zum Beispiel entweder direkt, d. h. intern
im Verstellmechanismus (lineare Führung bzw. linearer Antrieb
oder Stange eines Kolbens) der Düsen angeordnet sein oder
an dem Verstellmechanismus, d. h. extern angeordnet sein. Für
das Beispiel eines Hydraulikzylinders kann dies einerseits ein integrierter Weggeber
sein oder andererseits ein parallel zur Zylinderstange angeordnetes
Wegmesssystem, welches die Position der Stange (oder des Kolbens)
und damit die Position der Düse ermittelt. Es sind je nach konkreter
Ausführung aber auch andere geeignete Positionierungen
der Sensoren denkbar.
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In 5 ist
schematisch eine Regelung des Systems dargestellt. Dabei wird als
Regelgröße von der Position der Düsen 3 ausgegangen.
Die aktuelle Ist-Düsenposition kann mit ersten Sensoren
gemessen werden. Darüberhinaus werden weitere zweite Sensoren
für die Erfassung der Gießparameter verwendet,
wie für die Gießgeschwindigkeit, die Stahlqualität,
den aktuellen Strangverlauf, die aktuelle Position der Randbereiche
des Stranges oder die Erstarrungssituation des Strangs und andere.
Die durch die weiteren bzw. zweiten Sensoren erhaltenen Ist-Werte,
werden mit den Sollwerten für die Gießparameter
SG verglichen, woraus mittels einer Recheneinheit
die Sollwerte für die Düsenposition SD festgelegt
werden. Die ermittelte Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert der
Düsenposition wird an die Regeleinrichtung geleitet, die
Stellwerte ausgibt und dabei zum Beispiel weitere Parameter PZ, wie die Spritzwinkel der Düsen 3 und
andere, berücksichtigt. Diese Stellwerte werden nachfolgend
dem Stellglied, das heißt der Verschiebe. und Positionierungseinrichtung 4, übergeben.
Das Stellglied wirkt dann auf die Regelgröße,
das heißt auf die Düsenposition, ein, wobei die
Regelstrecke im Wesentlichen durch die Strangführung oder
den Richtbereich mit der Sekundärkühlung gegeben
ist. Die Messung durch die Sensoren und auch die Regelung erfolgen
vorzugsweise in Echtzeit. Das gezeigte Schema dient der allgemeinen
Verdeutlichung der Regelung, es kann aber vom Fachmann auch für
den konkreten Anwendungsfall entsprechend regelungstechnisch modifiziert
werden.
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Generell
kann in Bezug auf die Ausführungsbeispiele angegeben werden,
dass die Kühlung nicht nur von der oberen und/oder der
unteren Seite (bzw. der Losseite und der Festseite) eines Strangs 1 erfolgen
kann, sondern auch von anderen bzw. einigen oder allen Seiten eines
Strangs 1. Im Allgemeinen bleibt der vertikale, d. h. der
lotrechte, Abstand der Düsen in den Orientierungen der 1a, 2a, 3a und 4a zur
jeweiligen Strangoberfläche konstant. Der Strang kann aber
an sich auch vertikal geführt sein. Die Figuren stellen
daher keine Einschränkung für die Orientierung
des Strangs samt Rollenanordnung dar. Die Kühlung kann
z. B. in der Strangführung des Strangs und/oder im Biege-
oder Richtbereich des Strangs erfolgen. Die eingesetzten Düsen
können Düsen zur Einstoff- (z. B. Wasser) oder
Zweistoffkühlung (z. B. Wasser-Luft) verwendet werden.
Im Gegensatz zu Düsen zur Einstoffkühlung, die
nur eine Medienzufuhr besitzen, weisen Düsen zur Mehrstoffkühlung
mehrere Medienzuführungen auf. Die Mischung der verschiedenen
Medien erfolgt an der Düse. Insbesondere weist eine Düse
zur Zweistoffkühlung ein größeres Regelverhältnis
(kleinster Regelwert geteilt durch den größten
Regelwert) auf als eine Düse zur Einstoffkühlung.
Dadurch kann die Kühlung noch besser auf unterschiedliche
Stahlsorten oder Gießgeschwindigkeiten und weitere Gießparameter
eingestellt werden.
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Die
verwendeten Spritzwasserdüsen (z. B. Flachstrahldüsen
oder andere übliche Düsentypen) werden in Abhängigkeit
der konkreten Prozessparameter (wie z. B. Gießgeschwindigkeit,
Formatbreite, Stahlqualität, etc.) gewählt. Der
gewählte Wasserdruck und/oder das Wasservolumen oder gegebenenfalls
der Luftdruck im Falle einer Wasser-Luft-Kühlung, wird
ebenfalls den Anforderungen des Prozesses entsprechend gewählt.
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Generell
ist es erfindungsgemäß möglich, die Düsen 3 so
zu bewegen, dass das Zentrum eines Strangs 1 verstärkt
gekühlt wird und eine Strangkantenüberspritzung
vermieden wird, wodurch im Allgemeinen eine Überkühlung
der Strangkanten verhindert werden kann. Die Rissgefahr der Strangoberfläche
beim Biegen oder Richtprozess wird somit deutlich reduziert. Ferner
ist es möglich, die Randbereiche des Strangs durch weitere
Düsen separat zu kühlen.
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Es
ist generell auch möglich, dass die in den Figuren jeweils
links gezeigten Verstelleinheiten, Düsen auf der rechten
Seite eines Strangs positionieren und umgekehrt, da sich die Düsen
vollkommen unabhängig voneinander bewegen lassen. Das System kann
darüberhinaus mit feststehenden Düsen kombiniert
werden. Allgemein können mehrere Düsen auch in
einer Flucht bzw. auf einer Linie unabhängig voneinander
durch verschiedene Verschiebe- und Positionierungseinrich tung, die
auf beiden Seiten des Strangs angeordnet werden, bewegt werden,
falls dies, z. B. aus Platzgründen, erwünscht
sein sollte. Außerdem können auch mehrere Düsen
mit Hilfe einer Verschiebe- und Positionierungsvorrichtung verstellt
werden.
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Die
Einstellwinkel, bzw. die Sprühwinkel oder Spritzwinkel
der Düsen 3, α und β sind vorzugsweise als
konstante Parameter zur Ermittlung der Düsenposition in
der Anlagenautomation berücksichtigt. Sie können
natürlich auch verstellbare Winkel aufweisen, die dem System
zur Steuerung der Verstellung der Düsen bekannt sind. Im
Allgemeinen kann auch die Kontur des Spritzwasserbereichs (Kontur
des Spritzprofils/Spritzbildes) einer Düse, anstatt wie
in den Figuren als Oval dargestellt, andere Formen besitzen, zum
Beispiel rechteckförmige Spritzwasserbereiche oder rechteckförmige
Spritzwasserbereiche mit verbreiterter Ausbildung der Endbereiche
(z. B. in Form eines Hundeknochens).
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Die
für die Düseneinstellung verwendeten Verschiebe-
und Positionierungseinrichtungen, das heißt insbesondere
die Verstellantriebe, können elektromotorisch als Linearantriebe
oder alternativ als Hydraulik- bzw. als Pneumatikantriebe vorgesehen sein.
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Die
Spritzwassermengen und/oder die Spritzwasserdrücke sind
unabhängig für alle Teilbereiche der Sekundärkühlung
einstellbar, falls notwendig sogar für jede einzelne Düse.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich somit
zur Sekundärkühlung in verschiedensten Stranggießanlagen,
wie zum Beispiel in Brammen-, Dünnbrammen-, Block-, Knüppel-
und Vorprofilstranggießanlagen.
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- 1
- Strang
- 1'
- linker
Strang
- 1''
- rechter
Strang
- 2
- Rollen
- 3
- Düsen
- 4
- Verschiebe-
und Positionierungseinrichtung
- A
- gekühlter
Bereich in der Strangmitte
- B
- Spritzbilder
- B'
- Spritzbilder
- B''
- Spritzbilder
- B'''
- Spritzbilder
- C
- Mitte
der Strangführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2401263 [0003]
- - DE 3039443 [0004, 0005]
- - DE 2507971 [0005]
- - WO 2007/121804 [0006]