DE2364155C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen des aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Metallstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen des aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Metallstranges und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die einen ersten Behälter für das Kühlmittel enthält, welcher über eine Rohrleitung mit der Abflußleitung der Stranggießkokille und mit einem mittels einer Zu- und einer Abführrohrleitung an eine Pumpe und an die Stranggießkokille angeschlossenen zweiten Kühlmittelbehälter in Verbindung steht, fio

Aus der Fachliteratur (Herrmann, »Handbuch des Stranggießens«, S. 273, Bild 799) ist eine Vorrichtung zum Kühlen der Stranggießkokille einer Stranggießanlage bekannt, die einen Hochbehälter als Reservebehälter für das Kühlmittel enthält, welcher über eine <,s Rohrleitung mit der Abflußleitung der Kokille und mit einem mittels einer Zufuhr- und einer Abführrohrleitung an eine Pumpe und an die Kokille angeschlossenen zweiten Kühlmittelbehälter in Verbindung steht, wobei der als Reservebehälter dienende erste Behälter für den Fall dient, daß der Pumpendruck in der Kühlvorrichtung nachläßt.

Es ist auch aus der Fachliteratur Herrmann, »Handbuch des Stranggießens«, S. 273, Bild 800 bekannt, bei Stranggießanlagen Verdampfungskühleinrichtungen mit geschlossenem Kreislauf zu verwinden, in denen zur Vermeidung von Kühlmittelverlusten ein Kondensator vorgesehen ist

Ferner ist aus der DT-AS12 84 053 eine Kühlvorrichtung für das Stranggießen eines Bandes bekannt, bei der mit Hilfe mehrerer Kühlmittelströme die Kühlwirkung auf das Band über dessen Breite unterschiedlich eingestellt werden kann.

Schließlich sind aus der DT-OS 19 56 756 Verfahren und Einrichtung zum Kühlen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl bekannt, nach denen im Kühlkreislauf einer Stranggießkokille ein oder mehrere Druckerzeuger eingeschaltet sind, deren kontinuierlicher Kühlmitteistrom mittels eines Unterbrechers von der Stranggießkokille in einzelne Kühlmittelimpulse aufteilbar oder mittels derer selbst ein schwingender Kühlmittelstrom erzeugbar ist Der mit einem solchen impulsweisen Zuführen eines Kühlmittels bestimmter Temperatur und anschließendem Unterbrechen der Kühlmittelzufuhr um dessen Kühlwirkung auf einen größeren Zeitraum zu verteilen, erreichbare unterschiedliche Kühleffekt ist relativ gering. Zur Erzielung eines guten Stranggefüges hat es sich vielmehr als wesentlich erwiesen, den Strang beim intermittierenden Abziehen schroffen Temperaturwechseln auszusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen des aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Metallstranges anzugeben, die es ermöglichen, die Oberflächengüte des Stranges dadurch zu verbeisern, daß dieser abwechselnd stark unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in den Stillstandspausen des Stranges beim intermittierenden Abziehen die Temperatur des Kühlmittels in der Stranggießkokille derart geändert wird, daß die Stranggießkokille in einer Abzugsperiode mit wärmerem und in der anderen Abzugsperiode mit kühlerem Kühlmittel beaufschlagt wird.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die einen ersten Behälter für das Kühlmittel enthält welcher Über eine Rohrleitung mit der Abflußleitung der Stranggießkokille und mit einem mittels einer Zufuhr- und einer Abführrohrleitung an eine Pumpe und an die Stranggießkokille angeschlossenen zweiten Kühlmittelbehälter in Verbindung steht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kühlmitteibehälter eine Vorrichtung zur Senkung der Kühlmitteltemperatur enthält und daß der erste Behälter für das Kühlmittel einen Heizkörper zur Erwärmung des Kühlmittels bis auf eine Temperatur von 200 bis 400° C enthält und einen Stutzen aufweist, der ihn an der Zuführleitung anschließt und daß in der Rohrleitungsanordnung Schaltventile zum abwechselnden Anschluß des ersten und zweiten Behälters an die Stranggießkokille und zu deren Abschalten von dieser vorgesehen sind.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine zusätzliche Pumpe, welche mittels Stutzen an den ersten und zweiten Behälter und an eine mit einem Vorratsbehälter für das Kühlmittel in

Verbindung stehende Rohrleitung angeschlossen ist und durch in den Wänden der Behälter Ober dem Sollstand des Kühlmittels angeordnete öffnungen, die einen Kanal bilden, über welchen diese Behälter miteinander in Verbindung stehen.

Der in den Behälterwänden ausgeführte Kanal und die zusätzliche Pumpe ermöglichen es, das Kühlmittel aus dem einen Behälter dem anderen zuzuführen und dadurch die Kühlmitteltemperatur in jedem der Behälter auf dem Sollwert zu halten, sowie die Behälter und die Rohrleitungen der Vorrichtung vor dem Betriebsbeginn mit Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter zu füllen.

Aus den nachstehend erläuterten Gründen zeichnet sich eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsge- ,. mäßen Vorrichtung aus durch einen weiteren Behälter, der mittels Stutzen an eine Druckgasquelle und an einen der Behälter angeschlossen ist

Zur Zeit kann nämlich als Kühlmittel für die Stranggießkokille wirkungsvoll ein Flfissigkeitsmetallwärmeträger verwendet werden, der aus einer Legierung von Natrium und Kalium besteht Natrium und Kalium sind chemisch aktive Metalle, die am intensivsten mit Wasserstoff und mit Wasserdämpfen reagieren, die in der Regel in der Luft vorhanden sind. Damit eine unerwünschte Wechselwirkung von Kalium und Natrium mit der Luft ausgeschlossen wird, wenn man als Kühlmittel diese Legierung verwendet, ist es zweckmäßig, bevor man das Kühlmittel den Behältern zuführen läßt, Innenkanäle der Stranggießkokille und die Rohrleitungen der Vorrichtung mit einem Gas, vorzugsweise einem Edelgas, zu füllen, das aus dem erwähnten Behälter zugeführt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nun ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Kühlung des „ aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Stranges unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, welche diese schematisch darstellt.

Die Vorrichtung zur Kühlung des aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Stranges weist einen Behälter 1 für ein Kühlmittel 2 mit einem niederen Schmelzpunkt auf. Der Behälter 1 steht n.it einem Zufuhrverteiler 3 der Stranggießkokille 4 über eine Zufuhrrohrleitung S in Verbindung, über das Kühlmittel der Stranggießkokille zugeführt wird. Zwischen Abschnitten der Rohrleitung 5 ist eine Pumpe 6 eingebaut, z. B. eine Induktionspumpe, mit deren Hilfe das Kühlmittel über die Rohrleitung 5 in die Stranggießkokille 4 gefördert wird.

An einen Ableitverteiler 7 der Stranggießkokille 4 ist das eine Ende einer Abführrohrleitung 8 zur Kühlmittelableitung von der Stranggießkokille 4 angeschlossen. Das andere Ende der Abführrohrleitung 8 ist an den Behälter 1 angeschlossen.

Im Behälter 1 ist eine Einrichtung 9 zur Kühlung des Kühlmittels 2 untergebracht, die ein Schlangenrohr enthält, durch welches ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchgeleitet wird.

Neben dem Behälter 1 ist ein zusätzlicher Behälter 10 for das Kühlmittel 11 mit höherer Temperatur angeordnet, welcher mit Heizkörpern 12 zur Erwärmung des Kühlmittels 11 insbesondere am Anfang bis auf eine Temperatur von etwa 400° C versehen ist.

In der Vorrichtung kann anstelle von zwei Behältern eine Kammer mit mehreren Abteilungen verwendet _f,_s werden. Der Behälter IO hat zwei Stufen 13 und 14, über welche er mit der Zuluhrrohrleitung 5 und der Abführrohrleitung 8 verbunden ist. In den Rohrleitungen 5 und 8 und den Stutzen 13 und 14 sind Ventile 16,17 und 15,18 vorgesehen, mit welchen man die Behälter 1 und 10 nacheinander zur abwechselnden Zufuhr von Kühlmittel mit vorgegebener Temperatur an die Stranggießkokille 4 anschließen kann.

Im Oberteil der Wände der Behälter 1 und 10 ist ein Kanal 19 ausgeführt, über welchen das Kühlmittel aus dem einen Behälter in den anderen überfließen kann.

Die Hohlräume der Behälter 1 und 10 stehen auch miteinander über Stutzen 20 in Verbindung, zwischen welchen eine zusätzliche Pumpe 21 zum Umpumpen des Kühlmittels aus dem einen Behälter in den anderen eingebaut ist

An den einen der Stutzen 20 ist eine Rohrleitung 22 angeschlossen, weiche mit einem Vorratsbehälter 23 für das Kühlmittel in Verbindung steht Der Stutzen 20 des Behälters 10 und die Rohrleitung 22 sind mit Ventilen 24 versehen.

An einen -der Behälter 1 bzw. 10 kann von oben das eine Ende des Stutzens 25 angeschlosL-.fi werden, dessen anderes Ende mit einem Behälter 26 für /orzugsweise Edelgas verbunden ist

Der Behälter 26 steht seinerseits über einen Stutzen 27 und ein Ventil 28 mit einer Druckgasquelle 29 in Verbindung. Im Stutzen 20, der an den Behälter 1 angeschlossen ist, ist ein Ventilhahn 31 vorgesehen, der über ein Rohr 32 an eine (nicht eingezeichnete) Unterdruckquelle angeschlossen ist, welche einen Unterdruck erzeugt Als Kühlmittel ist es vorteilhaft einen Flüssigkeitsmetallwärmeträger mit einem niedrigen Schmelzpunkt z. B. eine Natrium- und Kaliumlegierung zu verwenden, welche bei der eutektischen Zusammensetzung (22,8% Natrium und 77,2% Kalium) einen Schmelzpunkt von —12° C und einen Siedepunkt von + 784" C aufweist und sich mittels Induktionspumpen gut fördern läßt. Man kann aber als Kühlmittel auch andere Stoffe verwenden.

Die Vorrichtung zur Kühlung einer Stranggießkokille arbeitet wie folgt.

Vor dem Beginn des Gießvorgangs bereitet man die Vorrichtung für das Auffüllen mit dem Kühlmittel vor und füllt sie mit diesem auf und dann bereitet man das Kühlmittel derart vor, daß es abwechselnd mit verschiedenen Temperaturen der Stranggießkokille 4 zugeführt werden kann.

Die Vorbereitung der Vorrichtung für das Auffüllen mit dem Kühlmittel besteht darin, daß allen Rohrleitungen, Stutzen, Behälter 1 und 10 sowie Kanälen der Stranggießkokille 4 aus dem Behälter 26 Edelgas zugeführt wird. In den Behälter 26 strömt das Gas von der Druckgasquelle 29 Ober den Stutzen 27 und das Ventil 28.

Nac'idem die Vorrichtung mit Edelgas gefüllt worden ist, geht man zu deren Auffüllen mit Kühlmittel über.

Da als Kühlmittel eine Natrium- und Kaliumiegierung empfehlenswert ist, wird diese aus dem Vorratsbehälter 23 über die Rohrleitung 22 und das geöffnete Ventil 24 mit Hilfe einer Induktionspumpe 21 in die Vorrichtung zur Kühlung der Stranggießkokille gepumpt Im Vorratsbehälter 23 befindet sieh die Natrium- und Kaliumlegierung unter einer Mineralölschicht 30.

Damit die Induktionspumpe 21 angelassen werden kann, ist deren Kanal vorher mit dem aus dem Vorratsbehälter 23 zv fördernden Kühlmittel aufzufüllen. Dieser Arbeitsgang kann ausgeführt werden, wenn in der Rohrleitung 22 ein Unterdruck über den Ventilhahn 31 erzeugt wird, welcher in dem mit dem Behälter 1 in Verbindune stehenden Stutzen 20

vorgesehen ist. Mittels des Ventilhahns 31 wird ein Unterdruck durch das Rohr 32 erzeugt, welches an eine (nicht eingezeichnete) Unterdruckquelle angeschlossen ist.

Nachdem der Kanal der Induktionspumpe 21 mit dem Kühlmittel aufgefüllt ist, führt man dieser elektrische Energie zu und gleichzeitig verschließt man die Rohrleitung 32 und öffnet den Stutzen 20 mittels des Veiftilhahns31.

Das Kühlmittel aus dem Aufbewahrungsbehälter 23 gelangt dann über die Rohrleitung 22, die Pumpe 21 und den Stutzen 20 zuerst in den Behälter 1 und dann über die Rohrleitung 5 und den Stutzen 13 bei geöffneten Ventilen 15 und 16 in den Behälter 10 und den Kanal der Pumpe 6 vom Induktionstyp.

Das weitere Auffüllen der Vorrichtung mit dem Kühlmittel erfolgt bei eingeschalteter Induktionspumpe 6, welche mit diesem zuerst die Füllung der Kanäle der Stranggießkokille 4 und dann der Abführungsrohrleitung 8 sicherstellt. Das Auffüllen der Vorrichtung ist dann beendet, wenn Rohrleitungen, Stutzen und Kanäle der Stranggießkokille 4 mit dem Kühlmittel vollkommen gefüllt sind und in den Behältern 1 und 10 das Kühlmittel 2 etwa bis zum Kanal 19 angestiegen ist, welcher die Behälter 1 und 10 verbindet.

Des weiteren öffnet man das Ventil 24 im Stutzen 20 und schließt das Ventil 24' in der Rohrleitung 22, wodurch die Kühlmittelzufuhr aus dem Vorratsbehälter 23 unterbrochen wird.

Während die Einrichtung mit dem Kühlmittel gefüllt wird, wird das Edelgas aus der Vorrichtung in den Behälter 26 verdrängt, worin es entweder komprimiert oder über ein (nicht eingezeichnetes) Druckminderventil nach außen abgeleitet wird.

Nachdem die Vorrichtung mit dem Kühlmittel gefüllt worden ist, ist es ratsam, das Kühlmittel mit den Pumpen 6 und 21 so lange im Leerlauf umzupumpen, bis in der Einrichtung zur Kühlung kein Gas mehr verblieben ist, dann stellt man die Pumpen 6 und 21 ab und schließt die Ventile aller Stutzen und Rohrleitungen mit Ausnahme des Stutzens 20, welcher an den Behälter 1 angeschlossen ist und beim Betrieb der Vorrichtung im Laufe des Gießvorgangs offenbleibt.

Die weitere Betriebsvorbereitung der Vorrichtung besteht darin, daß im Behälter 10 das Kühlmittel 2 auf die Solltemperatur von etwa 400° C erwärmt wird (das erwärmte Kühlmittel ist durch 11 bezeichnet) und der Einrichtung 9, die im Behäl'er 1 vorgesehen ist, ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser zugeführt wird.

Damit ist die Betriebsvorbereitung der Vorrichtung beendet.

Im Laufe des Gießvorgangs in der Stranggießanlage mit intermittierendem Strangabziehen aus der Strang; gießkokille 4 wird dieser entsprechend der vorgegebo nen Gießführung mittels der Pumpe 6 abwechselnd ein Kühlmittel 2 mit niedriger Temperatur aus dem Behälter 1 oder ein Kühlmittel 11 mit höher« Temperatur aus dem Behälter 10 zugeführt. Wenn da: Kühlmittel 2 mit niedriger Temperatur zugeführt wird, sind die Ventile 16 und 17 geöffnet und die Ventile I und 18 geschlossen. Wenn dagegen das Kühimiiiei mi höherer Temperatur zuzuführen ist, öffnet man die| Ventile 15 und 18 und schließt die Ventile 16 und 17.

Wenn die Kühlmittel 2 bzw. 11 durch die StranggielJ kokille strömen, erwärmen sie sich um einige Grad Damit keine allmähliche Überhitzung der Kühlmittel und 11 zustandekommt, werden diese wie folgt gekühlt.

Das Kühlmittel 2 mit niederer Temperatur wim gekühlt, indem es in der Einrichtung 9, welche von| Kühlmittel durchflossen wird, Wärme abgibt. Da: Kühlmittel 11 mit höherer Temperatur wird durch ein« Verdünnung mit dem Kühlmittel 2 mit niedrigi; Temperatur gekühlt, welches durch die zusätzlich! Pumpe 21 umgepumpt wird. In diesem Falle wird du Ventil 24 in der Rohrleitung 20 geöffnet und die Pumpi 21 fördert die erforderliche Menge des Kühlmittels 2< mit niedriger Temperatur über den Stutzen 20 in den] Behälter 10, wobei das überschüssige Kühlmittel 11 mi höherer Temperatur aus dem Behälter 10 über dctj Kanal 19 in den Behälter 1 überfließt.

Nach dem Betriebsschluß der Anlage läßt man da Kühlmittel aus Rohrleitungen, Stutzen, Kanälen de Stranggießkokille und den Behältern 1 und 10 de Vorrichtung in den Vorratsbehälter 23 unter gleichzeiti ger Füllung der erwähnten Teile der Vorrichtung mi Edelgas aus dem Behälter 26 abfließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Kühlen des aus der Stranggießkokille intermittierend abgezogenen Metallstranges, _■> dadurch gekennzeichnet, daß in den Stillstandspausen des Stranges beim intermittierenden Abziehen die Temperatur des Kühlmittels in der Stranggießkokille derart geändert wird, daß die Stranggießkokille in einer Abzugsperiode mit _IC wärmerem und in der anderen Abzugsperiode mit kühlerem Kühlmittel beaufschlagt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen ersten Behälter für das Kühlmittel enthält, welcher über eine Rohrleitung _IS mit der Abflußleitung der Stranggießkokille und mit einem mittels einer Zufuhr- und einer Abführrohrleitung an eine Pumpe und an die Stranggießkokille angeschlossenen zweiten Kühlmittelbehälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kühlmitteibehälter (i) eine Vorrichtung zur Senkung der Kühlmitteltemperatur enthält und daß der erste Behälter für das Kühlmittel (10) einen Heizkörper (12) zur Erwärmung des Kühlmittels bis auf eine Temperatur von 200 bis 400° C enthält und _2S einen Stutzen (14) aufweist, der ihn an der Zuführleitung (5) anschließt und daß in der Rohrleitungsanordnung Schaltventile (15,18 und 16, 17) zum abwechselnden Anschluß des ersten und zweiten Behälters (1 und 10) an die Stranggießkokil-Ie und zu deren Abschalten von dieser vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Pumpe (2t\ weiche mittels Stutzen (20) an den ersten und zweiten Behälter (1, 10) und an eine mit einem Vorratsbehälter (23) für das Kühimittel in Verbindung stehende Rohrleitung (22) angeschlossen ist und durch in den Wänden der Behälter (1,10) über dem Sollstand des Kühlmittels angeordnete öffnungen, die einen Kanal (19) bilden, über weichen diese Behälter (1, 10) miteinander in Verbindung s'ehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen weiteren Behälter (26), der mittels Stutzen (25 und 27) an eine Druckgasquelle _4S (29) und an einen der Behälter (1,10) angeschlossen ist