DE19612202A1 - Gießwalze für kontinuierlichen Guß mit gegenläufigen Walzen für dünne Stärken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die gegenläufigen Gießwalzen für kontinuierlichen Guß und dünne Stärken, insbesondere ihr Kühlungssystem.

Es ist bekannt, daß dünne Stahlbänder direkt aus einer Gießform für kontinuierlichen Guß hergestellt werden können, welche anstelle der üblichen beidseitigen Platten hier aus zwei gegenläufigen, von innen her gekühlten Walzen und seitlichen Begrenzungsmitteln für das flüssige Metall, in der Regel Platten, besteht.

Es ist ferner bekannt, daß eines der Hauptprobleme, die die breite Anwendung dieser Technologie bis dato gehemmt haben, wohl darin besteht, ein internes System zur Kühlung der Walzen zu realisieren, welches sowohl die thermischen als auch die mechanischen Anforderungen erfüllt. Mit anderen Worten will man damit einen Wärmeaustausch erreichen, der sich auf den flüssigen Stahl und auf die Außenfläche der Walze - welche normalerweise aus einem zylindrischen Mantel aus Kupferlegie­ rung besteht - auswirkt, wobei gleichzeitig gewährleistet werden soll, daß die stetigen Wärmespannungen, denen der normalerweise auf der Stahltrommel verkeilte Außenmantels ausgesetzt ist, nicht dessen mechanische Eigenschaften beeinträchtigen.

Bis jetzt war vorgesehen, daß das Abkühlen durch das Einleiten von Wasser durch Druck in eine Reihe von kreisförmigen Hohlräumen bzw. Rillen im Außenmantel aus Kupferlegierung erfolgen sollte, die durch einen radialen Zulaufsammelkanal gespeist werden, welcher neben einem Ablaufsammelkanal ange­ ordnet ist. Beide Sammelkanäle, die den radialen Fluß des Kühlwassers in beide Richtungen bewirken, sind innerhalb der Trommel angelegt und verlaufen parallel zu einer Mantellinie der Trommel unter dem Außenmantel. Wesentliche Voraussetzung dafür ist hier eine Scheidewand, bestehend aus einem Anschlagpunkt zwischen der Innenfläche des Mantels und einer Speiche der Stahltrommel. Nach bekannter Technik gelangt das durch den axialen Gang und den radialen Gang strömende Wasser in die im Außenmantel verlaufenden Kühlungsrillen und zwar entlang einer ganzen Mantellinie, wobei es einen ganzen Kreislauf bis zur besagten Scheidewand zwischen beiden Gängen vollführt und schließlich durch den Ablaufgang in Höhe einer Mantellinie abfließt.

Es ist aber bekannt, daß diese Anordnung zu einer Diskonti­ nuität führt, die auf die Scheidewand zurückzuführen ist und für die Qualität des Produkts schädlich sein kann, denn in diesem durch die Mantellinie dargestellten Diskontinuitätspunkt kann es zu radialen Verformungen kommen. Festgestellt wurde auch eine Tendenz des Mantels zu einer zunehmenden Verschiebung gegenüber der Trommel bedingt durch die abwechselnde Erwärmung und Abkühlung durch Eintauchen ins Flüssigkeitsbad, durch das die Walze sich wie eine Welle oder ein Regenwurm fortbewegt.
Man hat versucht, diese Bewegungen mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Keilen, Zähnen, u. a. zu verhindern.

Die Ergebnisse waren aber unbefriedigend, dies vor allem wegen des großen Drucks, der auf die Stoßstellen des Mantels aus Kupferlegierung ausgeübt wird und bei diesen leicht zu Stauchungen führen kann. Ein viel größerer Nachteil des Rotierens des Mantels gegenüber der Trommel ist wohl die Tatsache, daß die Scheidewand dadurch ihre Funktion einbüßt und hier eine undichte Stelle entstehen kann, die dazu führen würde, daß das zufließende Wasser dann sich mit dem ab­ fließenden vermischt und die Kühlwirkung schmälert.

Es ist dabei zu bedenken, daß die Wassermenge so zu berechnen ist, daß sie die zwei wichtigen Faktoren der Kühlung ga­ rantiert, nämlich einen entsprechenden Wärmeaustausch zwischen Metall und Wasser (was durch eine korrekte Reynolds-Zahl gewährleistet wird) und eine bei jeder Walze geringe Schwankung der Wassertemperatur, beispielsweise 5-6 Grad C., beim Ein- und Auslaufen.

Zweck dieser Erfindung ist es, eine Walze des genannten Typs zu liefern, welche frei von den obengenannten Nachteilen ist und darüber hinaus die erwähnten Bedingungen für die Berechnung der Kühlwassermenge einhält. Die Walze gemäß der Erfindung hat die Merkmale nach Anspruch 1, wobei sie im Vergleich zu den Walzen nach der bekannten Technik im wesentlichen dadurch gekennzeich­ net ist, daß sie keine radial angeordneten Scheidewände, die Bereiche in Kontakt mit Kühlwasser mit unterschiedlicher Temperatur voneinander trennt, sowie keine mechanischen Stoßvorrichtungen, wie Keile, etc., zur Verhinderung einer Drehbewegung des Mantels gegenüber der Trommel aufweist.

Diese und andere Zwecke, Vorteile und Merkmale der Walze nach dieser Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden, eingehenden Beschreibung einer bevorzugten Aus­ führungsform derselben, die als Beispiel dient aber nicht einschränkend ist, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 1a einen Querschnitt einer Gießwalze für kontinuierlichen Guß für dünne Stärken nach bekannter Technik und ein vergrößertes Detail derselben;

Fig. 2 einen Querschnitt, ähnlich wie Fig. 1, einer Aus­ führungsform einer Walze nach dieser Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt in axialer Richtung entlang der Linie II-II der Fig. 2, zum Teil in Ansicht.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen kann man daraus ersehen, daß bei der Verwirklichung der in Fig. 1 dargestellten und bekannten Technik das Wasser in dem von der Mantellinie G definierten Punkt in die Kanäle fließt und nach einen Kreislauf von 360° bei derselben Mantellinie G austritt, die von einer Radialscheidewand S verkörpert wird, welche durch die Verbindung zweier aneinanderstoßender Teile, nämlich zwischen einer nach innen gerichteten Spitze 10′ des Mantels und einem Radialelement 11′ der Trommel gebildet wird. Aus Fig. 1a kann man unschwer erkennen, daß ein tangentiales Scheren des Mantels gegenüber der Trommel die von der Scheidewand S zu gewährleistenden Dichtigkeit beeinträchtigen kann, da besagte Spitze des Mantels nicht mehr an dem Radialelement 11′ der Trommel bei der Mantellinie G stoßen würde, so daß sich einfließendes und abfließendes Wasser vermengen können, was im Normalfall von der Scheidewand verhindert wird.

Nach der Erfindung - mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 - er­ geben sich keine Verbindungen, welche zirkulare Verdrehungen des Mantels 10 gegenüber der Trommel 11 verhindern. Das durch den axialen Zuleitungskanal 13 einfließende Wasser gelangt in die Rillen 12 durch einen im wesentlichen radial angeordneten Sammelkanal 14, 14a und wird in beide Richtungen, d. h. in und entgegen dem Uhrzeigersinn verteilt, wobei es sich aus­ schließlich in Funktion des Energiegefälles verteilt, das in der Regel in beiden Richtungen gleich sein sollte. In Fig. 2 ist nur eine Rille 12 im Querschnitt und in ihrer gesamten Abwicklung erkennbar.

Das aus dem Punkt G austretende und in entgegengesetzte Richtungen fließende Wasser legt jeweils eine einem Halbkreis entsprechende Strecke, also einen 180°-Kreisbogen zurück und gelangt dann durch einen in Höhe der Mantellinie G′, die in Bezug auf G diametral entgegengesetzt ist, befindlichen Sammelkanal ins Innere der Trommel und somit nach außen zu einem Ablauf, oder es wird wieder gekühlt und dann erneut in den axialen Zuleitungskanal 13 eingeleitet, so daß ein geschlossener Kreislauf entsteht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird eine Ausfüh­ rungsform gezeigt, bei der die Walze in mehreren axialen Be­ reichen unterteilt ist, die seriell, also nacheinander mit Kühlwasser gespeist werden und zwar über Sammelkanäle, die auf der Außenfläche der Trommel angeordnet und durch Innenkanäle miteinander verbunden sind, durch die das Wasser zu- bzw. abfließt. Berücksichtigt man, daß die Fließgeschwindigkeit des Wassers im Vergleich zur traditionellen Lösung wie in Fig. 1 im wesentlichen beibehalten werden soll und daß der Wasserfluß bei der Bauart nach der Erfindung in beide Richtungen halbiert wird, so ergibt sich daraus, daß die Wassermenge gegenüber der besagten traditionellen Lösung verdoppelt werden sollte, was höhere Anlagen- und Betriebskosten verursachen würde.

Wie Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, ist der Ablaufsammelkanal 15 vorzugsweise über einen in Bezug auf die Trommelachse schräg verlaufenden Innenkanal 16 mit einem Zulaufsammelkanal 18 eines zweiten Bereichs B der Trommel verbunden, welcher Bereich gegenüber eines ersten Bereichs A axial versetzt angeordnet ist und von diesem durch eine transversale Trennwand 20 getrennt. Der Sammelkanal 18 mündet in eine zweite Serie von Rillen 12′ einer Linie H folgend, die der Linie H′ des Abflusses des zweiten Bereichs entgegengesetzt ist. Die diame­ trale Ebene H-H′ ist in Bezug auf die Ebene G-G′ um einen Winkel L versetzt, der im Unterschied zu dem in der Zeichnung dargestellten Winkel vorzugsweise ein 90° Winkel sein kann.

Der Kühlwasserkreislauf kann in eine Anzahl von Teilen ge­ gliedert werden, die mit der Zahl 2 zu multiplizieren ist und zwar 2 × n Teile, wobei n der Anzahl der Diametralebenen bzw. Paare der entgegengesetzten Mantellinien, respektive Sammelkanäle zur Ein- und Ableitung des Kühlwassers entspricht. Jede Strecke zwischen Einlauf und Auslauf entspricht demnach der Formel 360°:n, so daß Zweipaß- - wie in Fig. 2, Vier-, Sechs- bzw. n-Paßsysteme möglich sind, wenn die Wassermenge in 2, 4, 6 Strecken geteilt wird. Da die Wassermenge in jedem Abschnitt mit der Zahl "n" multipliziert werden sollte, so werden Einteilungen auch in Achsrichtung vorgesehen, wie bereits in Bezug auf Fig. 2 und 3 erwähnt.

Da es zwischen nächststehenden Zulauf- und Ablaufkanälen keinen Zusammenhang mehr gibt, so wird die Scheidewand A in Fig. 1a überflüssig und es nicht mehr zu einer Diskontinuität kommen, die auf die unterschiedliche Kupfermasse bei besagter Scheidewand zurückzuführen ist. Dabei erübrigen sich auch Vorrichtungen zur Vermeidung von Verdrehungen des Außenmantels gegenüber der Trommel.

Ein weiteres wichtiges und vorteilhaftes Ergebnis des Fehlens der Scheidewände S und der Spitzen, die sie bildeten, ist dadurch gegeben, daß die Rillen 12 somit einfach durch Runddrehen ausgeführt werden können, ohne dabei den Bearbei­ tungsvorgang bei dieser Scheidewand - die durch Fräsen erfolgt - unterbrechen zu müssen. Der Mantel, welcher ein ersetzbares Verschleißteil der Walze ist, wird somit wesentlich billiger. Eventuelle Ergänzungen und/oder Änderungen zu den hier oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen der Walze nach dieser Erfindung können von Fachleuten vorgenommen werden, ohne den Rahmen derselben Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. Gießwalze für kontinuierlichen Guß für dünne Stärken mit gegenläufigen Walzen bestehend aus einer Außentrommel (10) aus wärmeleitfähigem Material mit zirkular verlaufenden internen Rillen (12), dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Trommel (11) mindestens ein Paar radial angeordnete Sam­ melkanäle, davon je einer für einen Zufluß (14) und einen Abfluß (15) des Kühlwassers vorgesehen sind, wobei der erste (14) dieser Sammelkanäle (14, 15) über einen im wesentlichen axial angeordneten Zuleitungskanal (13) gespeist wird, so daß der Wasserfluß sich von einer Trommelachse bis zur Peripherie der Walze und zwar bis zur Mantellinie (G) erstreckt, wo dieser Fluß sich in zwei entgegengesetzte Richtungen, nämlich in und entgegen dem Uhrzeigersinn teilt, wobei der zweite Sammelkanal (15), der sich an der Stelle der Mantellinie (G′) befindet, welche in Bezug auf die andere Mantellinie (G) diametral ausgerichtet ist, beide Wasserflüsse sammelt und diese Flüssigkeitsströme radial in einen Abflußkanal (16) leitet.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Achsrichtung in mindestens zwei voneinander unabhängige und getrennte Bereiche (A, B, . . .) unterteilt ist, welche jeweils mindestens einen Zuflußsammelkanal (14, 18) und einen Abflußsammelkanal (15) aufweisen, wobei der Abflußsammelkanal (15) über den Abflußkanal (16) mit axialer Ausrichtung mit dem Zuflußsammelkanal (18) des nächsten Be­ reichs verbunden ist.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wasserzufluß- und -abflußsammelkanäle eines jeden Kühlbereichs (A, B, . . .) jeweils zwei Mantellinien (G-G′, H-H′, . . .) ergeben, welche genau entgegengesetzt sind und deren diametrale Ebenen um einen Winkel (α) zueinander versetzt sind.

4. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisumfang der Rillen (12) in 2 × n Wasserflußstrecken von jeweils 360°:n geteilt ist, wobei n die Zahl der Diametralebenen oder der entgegengesetzten Mantellinien ist, bei denen jeweils ein Sammelkanal für den Zufluß und den Abfluß des Kühlwassers angeordnet ist.

5. Walze nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in mehreren axialen Kühlbereichen unterteilt ist, welche durch transversal angeordnete Trennwände (20) von­ einander getrennten sind, wobei die diametralen n-Ebenen eines jeden Bereichs um einen Winkel (α) zu den diametralen n-Ebenen des folgenden Bereichs versetzt sind.