DE1758667B2 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen und stuetzen des gusstanges beim stranggiessen von stahl - Google Patents

Description

lieh ablaufenden Kühlwassers begnügt, dessen Kühl- Stützrost vorzusehen, der aus nut den Stirnkanten am effekt in jedem FaUe durch den sich an der Ober- Gußstrang anliegenden und sich in dessen Langsnchfläche des Gußstranges bildenden DampfJlm begrenzt tung esstreckenden sehr schmalen Flatten Desteni, ist Es ist zwar bekannt, in den von den Stütz- oder die mit einem mindestens ihrer Breite entsprecnen-Führungsmitteln nicht abgedeckton Bereichen des 5 den Abstand in der Vertikalen zueinander parallel Gußstranges mehrere über die Länge der Sekundär- angeordnet sind und bei welchem in den Spaltoerei kühlzone im Abstand verteilt angeordnete Reihen chen zwischen den Platten Flachstrahlen erzeugende von Sprühdosen vorzusehen. Auch in diesem FaUe Sprühdüsen an einer den Stutzrost umgebenden ist jedoch der vertikale Abstand der einzelnen Düsen- Wasserkammer angeordnet smd^ wobei die fcprunreihen in der Regel so groß, daß sich im jeweiligen io düsen derart ausgebUdet sind, daß sich die *iacn-Höhenbereich zwischen ihren unmittelbaren Auftreff- strahlen mit einer geringeren Breite als die 5>paitweite bereichen Dampffilme auf der Oberfläche des Guß- des Stützrostes über dessen ganze Lange erstrecKen. stranges bilden können und die Kühlwirkung folg- Dieser ältere Vorschlag geht noch von der Annahme lieh mit der Gefahr einer Wiederaufwärmung der aus, daß auf eine mechanische Stützung der Mrang-Strangschale von innen her entsprechend vermindert i_S schale im Bereich der Sekundarkuhlzone ««***«- _ist ^v ächtet werden kann, aber eine wesentlich gleichmaßi-

Die aus den dargelegten Gründen ungleichmäßige gere Kühlung des Gußstranges indessen Längsrichtung und zudem meist unzureichende Kühlung des Guß- dadurch möglich ist. daß m den Spaltbereicßen zwistranges erfordert einerseits verhältnismäßig lange sehen den sehr schmalen Platten des Rostes sicn Sekundärkühlzonen und begünstigt andererseite die ao über die Länge des Stützrostes durchgehend erstreK-Gefahr von Durchbrüchen der Strangschale sowie die keadc vertikale Flachstrahlen unmittelbar auf die Entstehung von Spannungsrissen in der Strangschale. Gußstrangoberfläche genchet werden, so daß sicn Um eine wenigstens mit Bezug auf den Umfang des bezogen auf die Länge der Sekundarkuhlzone keine Gußstranges möglichst gleichmäßige Kühlung zu er- wechselnden Bereiche unterschiedlich hoher Kunizielen. ist es zwar bekannt (schweizerische Patent- a₅ wirkung einstellen können. Zwar ist die Kuwung schrift 412 214), Flachstrahldüsen solcher Ausbil- der Strangschale, bezogen auf die Umfangsrichtung, dung über den Umfang des Gußstranges verteilt an- <1'ir_Ch die mit den Stirnseiten an der ouustrangzuordnen, daß dieser in dem jeweüs beaufschlagten oberfläche anliegenden Platten des Stutzrostes ment Höhenbereich über seinen gesamten Umfang mit völüg gleich. Es hat sich jedoch erwiesen daü der m einer überall gleichen Kühlmittelmenge pro Zeitein- 30 dieser Hinsicht nachteilige Einfluß deir sehr scnmaien heit beaufschlagt wird. Bei den von den Flachstrahl- Platten nur gering ist und durch die dafür wesentiicn düsen erzeugten Flachstrahlen handelt es sich aber intensivere Kühlung der sich durchgehend über die um horizontal ausgerichtete Flachstrahlen, so daß der ganze Länge des Stützrostes erstreckenden vertikalen von ihnen jeweüs beaufschlagte Höhenbereich zwar Flachstrahlen mehr als aufgewogen wird, zumal die intensiv gekühlt wird, aber verhältnismäßig schmal 35 Flachstrahlen in den Spaltbereichen zwischen den ist. Auch wenn mehrere Reihen solcher Flachstrahl- Platten völlig ungebrochen, d. h. mit ihrer vollen düsen über die Länge der Sekundarkuhlzone verteilt kinetischen Energie, auf der Gußstrangobernacne angeordnet werden, können sie eine mit Bezug auf auftreffen und dadurch zuverlässig die Entstehung die Gußstrangachse gleichmäßige Kühlung der isolierender Dampffilme verhindern. Strangschale, die ein abwechselndes teilweise Wieder- 40 Die Kühlung des Gußstranges ist dadurch wenigaufwärmen der Strangschale von innen her vermeiden stens in Achsrichtung des Gußstranges so gieicnwürde, nicht bewirken, ganz abgesehen davon, daß mäßig und zugleich so intensiv, daß es im allgemeinen auch in diesem Falle zwischen den im vertikalen genügt, den Stützrost nur angenähert so lang wie die Abstand untereinander angeordneten Reihen von Stranggießkokille zu bemessen. Flachstrahldüsen Führungsmittel vorgesehen sind, 45 Der vorliegenden Erfindung hegt die Autgape zudie eine direkte Kühlmittelbeaufschlagung der Guß- gründe, die Kühlung des Gußstranges noch weiter zu Strangoberfläche in ihrem Anlagebereich ausschlie- verbessern, und zwar sowohl hinsichtlich der Oleicn_ßen mäßigkeit der Kühlung als auch hinsichtlich der Inten-

Gemäß einem anderen Verfahren (schweizerische sivierung der Kühlung.

Patentschrift 384 144) ist es auch bereits bekannt. 50 Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von Gruppen von Rundstrahldüsen in Form von Düsen- dem eingangs zuerst behandelten bekannten Vertanstöcken sowohl über den Umfang als auch über die ren aus und kennzeichnet sich dadurch, dal* der Länge der Sekundärkühlzone reihenweise verteilt an- Gußstrang über einen mindestens der Kokilleniange zuordnen. Die Düsen sind dabei jedoch unterschied- entsprechenden Bereich mit vertikalen, durchgehenlich derart beaufschlagt, daß weder in der vertikalen ₅₅ den. sich erst im Auftreffbereich des Gußstranges in noch in den horizontalen Düsenreihen sich über die dessen Umfangsrichtung aneinander anschließenden eanze zu kühlende Oberfläche des Gußstranges Flachstrahlen mit mindestens einer kinetischen Auterstreckende ungekühlte Zonen verbleiben. Eine über treffenergie an jeder Stelle des Gußstranges von 3 κρ die Länge der Sekundärkühlzone völlig gleichmäßige · m/min ■ cm² beaufschlagt und erst am unteren Ende Kühlung des Gußstranges ist mithin auch bei diesem 60 der Flachstrahlen mechanisch geführt wird. Verfahren nicht möglich, zumal auch in diesem Falle Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dab es

auf eine mechanische Stützung der Strangschale im die vertikalen, sich durchgehend über die ganze Bereich der Sekundärkühlzone nicht verzichtet wer- Länge der Sekundärkühlzone erstreckenden Hacndenkann strahlen gemäß dem älteren Vorschlag unter der

Eine wesentlich gleichmäßigere Kühlung des Guß- 65 Voraussetzung ausreichend hoher kinetischer bnergie stranges ermöglicht demgegenüber ein eigener älterer gestatten, auf den Stützrost und aamit aui jeoe Vorschlag, der darin besteht, unterhalb der Strang- mechanische Stützung der Strangschale im Beteicn eießkokille einen mit dieser lösbar verbundenen der Sekundärkühlzone ganz zu verzichten und oen

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Gußstrang auf diese Weise noch gleichmäßiger und direkten Kühlmittelbeaufschlagung des Gußstranges intensiver zu kühlen, wenn die vertikalen Flachstrah- nach der Linie ///-/// der F i g. 1.
len mit der angegebenen Auftreffenergie so stark In F i g. 1 ist mit 1 eine Gießpfanne bezeichnet, gebündelt werden, daß sie sich erst beim Auf treffen welche schmelzflüssigen Stahl 2 enthält, der durch auf dem Gußstrang in dessen Umf angsrichtung an- 5 eine Bodenöffnung 3 in eine innenseitig mit einem einander anschließen, ohne daß ihre kinetische Ener- Kühlmittel beaufschlagte kupferne Stranggießkogie zuvor durch gegenseitige Überschneidung gebro- kille 4 hineinströmt. In der Stranggießkokille 4 wird chen wird. Da die zueinander benachbarten vertikalen der schmelzflüssige Stahl 2 zu einem im Querschnitt Flachstrahlen auf diese Weise mit ihrer vollen kine- quadratischen Gußstrang 5 geformt, wobei der Gußtischen Energie unmittelbar und im wesentlichen io strang auf Grund der indirekten Kühlung durch die lückenlos auf der Gußstrangoberfläche auftreffen, Stranggießkokille 4 an seinen Außenflächen zu erstarersetzen sie gewissermaßen die bislang noch für ren beginnt.

notwendig erachtete mechanische Stützung der Der Gußstrang 5 tritt nach unten aus der Strang-Strangschale, wobei ihre Stützfunktion allerdings gießkokille 4 heraus und gelangt dabei in die mit 6 durch die zugleich intensivere und gleichmäßigere 15 bezeichnete Sekundärkühlzone, innerhalb welcher der Kühlung wesentlich erleichtert ist Gußstrang S durch direkte Beaufschlagung mit Was-

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- serstrahlen 7 gekühlt wird. Die der direkten Kühlung rens kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß des Gußstranges 5 dienende Kühlstrecke 6 besteht aus der im Längenbereich der direkten Kühlmittelbeauf- einer Reihe den Gußstrang 5 im Abstand umgebenschlagung nicht mechanisch geführte Gußstrang von 20 der, an Wasserkammera 8 angeschlossener Flachvertikale Flachstrahlen erzeugenden Strahldüsen um- strahldüsen 9. Die Flachstrahldüsen 9 erzeugen paralgeben ist und diese in solcher Verteilung angeordnet IeI zueinander gerichtete, sich durchgehend über die sind, daß sich ihre durchgehend über die Länge der ganze Länge der Kühlstrecke 6 erstreckende Flach-Kühlstrecke erstreckenden Flachstrahlen erst auf der strahlen 7, die mit hoher kinetischer Energie unmit-Gußstrangoberfläche lückenlos aneinanderschließen. 25 telbar auf der Gußstrangoberfläche auftreffen. Die

Ebenso wie im Falle des eigenen älteren Vor- Fiachstrahldüsen 9 sind gegenüber dem Gußstrang 5

Schlages ist im oberen Bereich der direkten Kühl- derart schräggestellt, daß sie mit einem in der Verti-

strecke zweckmäßig nur eine Reihe, in der Bewe- kalen gemessenen Sprühwinkel α von angenähert 90°

gungsrichtung des Gußstranges schräggestellter in der Lage sind, den Gußstrang S über die ganze

Flachstrahldüsen mit einem in der Vertikalen ge- 30 Länge der Kühlstrecke 6 direkt mit dem Kühlwasser

messenen Sprühwinkel von angenähert 90° vor- zu beaufschlagen.

gesehen. Es ist jedoch stattdessen auch möglich, über Am unteren Ende der Kühlstrecke 6 wird der Gußdie vertikale Länge der direkten Kühlstrecke mehrere, strang 5 von an jeder Seite anliegenden Führungsrolim Auftreffbereich auf der Gußstrangoberfläche einen len 10 gestützt. Die Führungsrollen 10 sind in Rollenzusammenhängenden vertikalen Flachstrahl bildende 35 haltern 11 drehbar gelagert. Die Stranggießkokille 4, Flach- oder Rundstrahldüsen verteilt anzuordnen, die Wasserkammer 8 mit den Flachstrahldüsen 9 und die mit dem Kühlmittel unter solchem Druck beauf- die Rollenhalter 11 mit den Führungsrollen 10 sind schlagt sind, daß ihre kinetische Auftreffenergie auf lösbar miteinander zu einer selbständigen Baueinheit der Gußstrangoberfläche zwar zum unteren Ende hin verbunden.

abnimmt, aber auch am unteren Ende noch minde- 40 In F i g. 2 ist wegen der perspektivischen Ansicht

stens 5 kp · m/min · cm² beträgt. Im allgemeinen ge- die räumliche Anordnung der einzelnen Teile zu er-

nügt es, wenn die kinetische Auftreffenergie der kennen, wobei zur Vereinfachung der Zeichnung nur

Flachstrahlen im oberen Bereich der Sekundärkühl- insgesamt zwei Rollenhalter 11 dargestellt sind, wäh-

zone 15 kp · m/min ■ cm¹ beträgt, um in Verbindung rend die übrigen Rollenhalter 11 fehlen. Außerdem

mit der entsprechend intensiven Kühlung der Strang- 45 ist die Stranggießkokille 4 im Längsschnitt dargestellt,

schale auf eine mechanische Stützung oder Führung so daß ihre mit 12 bezeichneten Kühlleitungen sicht-

im Bereich der Sekundärkühlzone verzichten zu kön- bar sind.

nen. Am unteren Ende der direkten Kühlstrecke ist F i g. 3 läßt die Verteilung der Flachstrahldüsen 9

der Gußstrang zweckmäßig in an sich bekannter erkennen, die mit untereinander gleichen Abständen

Weise durch eine diesen allseitig umschließende 50 den Gußstrang 5 allseitig im Abstand umgeben. Wie

Rollenführung geführt aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind die vertikalen Flach-

Es hat sich als ausreichend erwiesen, die direkte strahlen 7 der Fiachstrahldüsen 9 so gebündelt, daß Kühlstrecke angenähert gleich lang wie die dieser sie sich erst beim Auftreffen auf der Gußstrangobervorgeschaltete Stranggießkokille auszubilden, wobei fläche seitlich, d.h. in Umfangsrichtnng des Gußdie Länge der Kokille bzw. der direkten Kühlstrecke 55 stranges 5, lückenlos aneinander anschließen. Die etwa dem doppelten Durchmesser oder der doppelten Wasserkammern 8 sind etwa ringförmig angeordnet Seitenlänge des Gußstranges entspricht und erhalten das Kühlwasser über in der Zeichnung

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem bevor- nicht dargestellte Zuflußleitungen. Die Durchfluß-

zugten Ausführungsbeispiel erläutert Es zeigt querschnitte der Zuflußleitungen, der Wasserkam-

F i g. 1 das Schema des oberen Endes einer Strang- ·&> mein 8 und der Strahldüsen 9 sind derart aufeinander

gießanlage, teilweise im Längsschnitt, -abgestimmt und der Flüssigkeitsdruck zugleich so ein-

F i g. 2 die Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung gestellt, daß das Kühlwasser ständig mit hoher kiae-

in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten and tischer Energie, beispielweise 15 kg · m/min · cm²,

■" F ig. 3 einen Querschnitt durch den Bereich der auf die Gußstrangoberfläche aufgespritzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

und bei dem den Kühlmittelstrahlen eine von oben Patentansprüche: nach unten abnehmende kinetische Auftreffenergie gegeben wird.

1. Verfahren zum Kühlen und Stützen des Bei einem bekannten Verfahren dieser Gattung Gußstranges beim Stranggießen von Stahl, bei 5 (französische Patentschrift 1138 627) wird die über dem der Strang unterhalb der Stranggießkokille den Umfang lückenlose Beaufschlagung des aus der direkt und über seinen Umfang lückenlos mit Stranggießkokille austretenden Gußstranges dadurch Kühlmittelstrahlen beaufschlagt wird und bei bewirkt, daß die innenseitig mit dem Kühlmittel bedem den Kühhnittelstrahlen eine von oben nach aufschlagte hohle Stranggießkokille in ihrer unteren unten abnehmende kinetische Auftreffenergie io gegenüber dem Gußstrang konisch erweiterten Hälfte gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, mehrere untereinander angeordnete Reihen von zum daß der Gußstrang (5) über einen mindestens der Gußstrang hin schräg nach unten gerichteten öffnun-Kokülenlänge entsprechenden Bereich mit verö- gen aufweist, wobei die öffnungen der einzelnen kalen, durchgehenden, sich erst im Auftreffbereich Reihen in Umf angsrichtung zueinander versetzt sind, des Gußstranges in dessen Umfangsrichtuiig an- 15 Auf diese Weise wird der Gußstrang über den einander anschließenden Flachstrahlen mit min- Umfang zwar lückenlos aber regellos von den aus destens einer kinetischen Auftreffenergie an jeder den öffnungen mit verhältnismäßig geringer kine-Stelle des Gußstranges von 5 kp · m/min · cm² be- tischer Energie austretenden KühlmittelstraWen beaufschlagt und erst am unteren Ende der Flach- aufschlagt, wobei deren kinetische Auftreffenergie im strahlen mechanisch geführt wird. 20 übrigen infolge der von oben nach unten reihenweise

2. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- stärker geneigten Öffnungen nach unter« hin abf ahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- nimmt. Bei diesem Verfahren wird der Gußstrang nur net, daß der im Längenbereich (6) der direkten über einen gegenüber der Länge der Stranggießkokille Kühlmittelbeaufschlagung nicht mechanisch ge- verhältnismäßig kurzen Längenabschnitt direkt mit führte Gußstrang (5) von vertikale Flachstrahlen 35 den Kühlmittetetrahlen beaufschlagt, während die erzeugenden Strahldüsen (9) umgeben ist und diese weitere Kühlung durch das an der Oberfläche des in solcher Verteilung angeordnet sind, daß sich Gußstranges lediglich ablaufende Kühlwasser erihre durchgehend über die Länge der Kühl- folgt. In diesem unteren Längenbereich ist die Kühlstrecke (6) erstreckenden Flachstrahlen erst auf wirkung dadurch begrenzt, daß sich zwischen der der Gußstrangoberfläche lückenlos aneinander- 30 Gußstrangoberfläche und dem ablaufenden Kühlschließen, wasser auf Grund des Leidenfrost'schen Phänomens

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- ein Dampf film bildet, der mit Bezug auf den Wärmekennzeichnet, daß im oberen Bereich der direkten übergang isolierend wirkt.

Kühlstrecke (6) nur eine Reihe, in der Bewegungs- Dieses Verfahren hat sich bei Metallen mit verrichtung des Gußstranges (5) .»chräggestellter 35 hältnismäßig hoher Schmelztemperatur, wie Stahl, Flachstrahldüsen (9) mit einem in der Vertikalen wegen der unzureichenden Kühlwirkung nicht begemessenen Sprühwinkel (σ) von angenähert 90° währt, so daß es im Gegensatz zu Leichtmetallen vorgesehen ist. oder Sondermessingen mit niedrigerer Schmelztem-

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- peratur für unerläßlich gehalten worden ist, die noch kennzeichnet, daß über die vertikale Länge der 40 unzureichend verfestigte Schale des aus der Strangdirekten Kühlstrecke (6) mehrere, im Auftreff- gießkokille austretenden Gußstranges auch im Bebereich auf der Gußstrangoberfläche einen zu- reich der Sekundärkühlzone außenseitig mechanisch, sammenhängenden Flachstrahl bildende Flach- z. B. durch Rollenschürzen, Stützroste od. dgl., zu oder Rundstrahldüsen (9) verteilt angeordnet führen bzw. zu stützen.

sind. 45 Diese bekannten Mittel zur Stützung oder Führung

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, der Strangschale haben aber ihrerseits den Nachteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußstrang (5) daß sie eine direkte Beaufschlagung der Gußstrangam unteren Ende der direkten Kühlstrecke (6) oberfläche mit den Kühlmittelstrahlen in ihrem Andurch eine diesen allseitig umschließende Rollen- lagebereich verhindern. Auch in denjenigen bekannführung (10) mechanisch geführt ist. 50 ten Fällen, in denen die Gußstrangoberfläche zwi-

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem sehen den am Gußstrang anliegenden Führungsder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mitteln über einen größeren Längenbereich direkt direkte Kühlstrecke (6) angenähert gleich lang mit den KühlmittelstraWen beaufschlagt wird, ist wie die dieser vorgeschaltete Stranggießkokille (4) die Kühlung des Gußstranges daher ungleichmäßig, ausgebildet ist, wobei die Länge der Kokille (4) 55 weil die von den Sprühstrahlen unmittelbar beauf- bzw. der direkten Kühlstrecke (6) etwa dem dop- schlagten Bereiche wesentlich intensiver gekühlt werpelten Durchmesser oder der doppelten Seiten- den als diejenigen Bereiche, in denen die Führungslänge des Gußstranges (5) entspricht. mittel an der Gußstrangoberfläche anHegen und die

demzufolge nur indirekt und daher schwächer ge·

60 kühlt werden. Eine weitere Ursache für die ungleich

mäßige Kühlung des Gußstranges liegt unabhängig von der Verwendung am Gußstrang stellenweisi

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine anliegender Führungs- oder Stützungsmittel darin

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum daß der Gußstrang häufig nur in Teilbereichen de

Kühlen und Stützen des Gußstranges beim Strang- 65 Sekundärkühlzone direkt mit den Kühlmittelstrahl ei

gießen von Stahl, bei dem der Strang unterhalb der beaufschlagt wird und man sich in den dazwische¹

Stranggießkokille direkt und über seinen Umfang liegenden Bereichen mit der wesentlich geringere

lückenlos mit Kühlmittelstrahlen beaufschlagt wird Kühlwirkung des an der Gußstrangoberfläche ledig