DE2401263A1

DE2401263A1 - Cooling system for sec cooling zone in continuous casting - edges of slab shielded to retard their cooling rate

Info

Publication number: DE2401263A1
Application number: DE2401263A
Authority: DE
Inventors: Horst Grothe
Original assignee: Maschinenfabrik Sack GmbH
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1975-07-24

Abstract

Cooling system for the sec. cooling zone of a continuous casting plant uses jets of water to cool the billet, the edges of the billet are cooled at a lower intensity than the remaining surfaces of the billet. The novelty is that the width of the jets or sprays impinging on the surfaces of the billet are controlled by adjustable screens or baffle plates located between the water nozzles and the billet or slab. The baffle plates are pref. located directly adjacent to the billet and if screens are used they are pref. positioned near the water nozzles. The baffle plates pref. consist of perforated plate mesh, or grid structures which are permeable to the water sprays. The system is used in continuous casting, of e.g. of steel slabs. The system ensures uniform cooling of the billet without premature solidification of the short edges of a slab which can result in cracks and fissures in the slab.

Description

Kühl system für die Sekundürkühlstrecke -einer Stranggießanlage Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für die Sekundärkühlstrecke einer Stranggleßanlage, bei dem der Strang mittels Spritzwasser derart gekühlt wird, daß seine Randbereiche weniger gekühlt werden als die übrigen Bereiche. Cooling system for the secondary cooling section of a continuous caster Die The invention relates to a cooling system for the secondary cooling section of a continuous casting plant, in which the strand is cooled by means of spray water in such a way that its edge areas are cooled less than the other areas.

Die Stranggießanlage besteht bekanntlich aus einer Kokille für die Primär-Erstarrung, der sekundärkühlung und einer Restkühlstrecke.The continuous caster is known to consist of a mold for the Primary solidification, secondary cooling and a residual cooling section.

In der Kokille erstarren die ersten kristalle und bilden eine dünne Strangschale bzw. Stranghaut.The first crystals solidify in the mold and form a thin one Strand shell or strand skin.

Der Kokille nachgeordnet sind Stützelemente, zwischen die dem Strang mittels Kühlmittel Wasser, Dampf, Wasser-Luftgemischt Luft) weitere Wärme entzogen wird. Der Wunsch, Wärme von der gesamten Fläche abzuführen, ist wegen der Stützelemente nicht möglich.Downstream of the mold are support elements, between which the strand further heat is extracted by means of the coolant water, steam, water-air mixed air) will. The desire to dissipate heat from the entire surface is because of the support elements not possible.

Bekannt ist daher, den spezifisch günstigsten Wert anzustreben. Je kleiner das Verhältnis "Teilung zu Spritzfläche" ist, desto günstiger ist die Kühlung. Das gebrouchlichste Kühlmittel, nämlich Wasser, wird dabei durch Düsen auf die-Oberfliche der gegossenen Stränge aufgespritzt.It is therefore known to aim for the specifically most favorable value. Ever The smaller the ratio of "pitch to spray area", the more favorable the cooling. The most common coolant, namely water, is sprayed onto the surface through nozzles sprayed on the cast strands.

Das auftreffende Wasser verdanmpft zum Teil und eiitzieht der Strangoberfläche Wärme. Je größer die Geschwindigkeit der auftreffenden Wasserteilchen ist und je feiner sie sind, un' so mehr Wärme wir<1 entzogen. Das ablaufende oder auch stehende Wasser entzieht dem Strang vulkontrolliert wärme. Durch Konvektion, Strahlung und Kontakt mit den Stützelementen verliert der strang weitere Wärme.The water that hits it partially evaporates and pulls the surface of the strand Warmth. The greater the speed of the impacting water particles and ever The finer they are, and the more warmth is withdrawn. The running or standing Water extracts heat from the strand in a vul-controlled manner. By convection, radiation and Contact with the support elements causes the strand to lose further heat.

Es kommt dabei zu örtlichen Ünterkühlungen, die Risse begünstigen können. Durch das günstigste Verhältnis von Teilung zu Spritzfläche wird die absolute Temperaturdiffe renz verkleinert, was aber dennoch nicht verhindert, daß sich bei Temperaturwechsel im Berelch der Gefügeumwandlung wegen der häufigen Umwandlungen Risse bilden.This leads to local overcooling, which promotes cracks can. The best ratio of division to spray area becomes the absolute Temperature difference is reduced, but this does not prevent it from occurring Temperature change in the area of structural transformation because of the frequent transformations Form cracks.

Am meisten gefährdet sind iiierbei die Ecken an Rechteckquerschnitten und die sich anschlielaenden Strecken mit unkontrollierter Wärmeabfuhr. Druckänderungen des Spritzwassers und Lochvergrößerungen der Düsen als Verschleißfolge andern die Süsencharakteristik, besonders den Spritzwinkel.The corners of rectangular cross-sections are most at risk and the subsequent stretches with uncontrolled heat dissipation. Pressure changes of the spray water and enlarged holes in the nozzles as a consequence of wear and tear change the Sweetness characteristics, especially the spray angle.

Dieser Grund macht es unmöglich, über längere Zeit an den gefährdeten Ecken Düsen ohne ständige Kontrolle einzusetzen.This reason makes it impossible to stay at the vulnerable for long periods of time Use corner nozzles without constant monitoring.

Bekannt ist ein Kühlsystem (OS 2.14D.962), bei dem zusammenhängende Sprühstrahlen so ausgebildet oder bewegt sind, daß die Randbereiche eines brammenartigen Stranges weniger gekühlt werden als die übrigen Bereiche. A cooling system (OS 2.14D.962) is known, in which the coherent Spray jets are formed or moved so that the edge areas of a slab-like Strand are less cooled than the other areas.

Es ist daher Uberschwierig, diese Wirkung bei jeder vorkommenden Brammenbreite zu erreichen und die spezifische Beaufschlagung des Stranges mit Spritzwasser dem anzupassen.It is therefore difficult to achieve this effect for every slab width that occurs to achieve and the specific application of the strand with spray water adapt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel bekannter Kühlsysteme und vorrichtungen zu vermeiden und eine Kühlvorrichtung zu schaffen, welche zur Vermeidung von Rissen ein kontrolliertes Kühlen von stranggegossenem Material srmöglicht und welche unabhängig von Form und Abmessung des Stranges eingesetzt werden kann.The invention is based on the problem of the shortcomings of known cooling systems and devices to avoid and to provide a cooling device which is used for Avoidance of cracks enables controlled cooling of continuously cast material and which can be used regardless of the shape and size of the strand.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spritzbreite der auf die Strangoberfläche auftreffenden Strahlen durch verstellbare Abdeckungen zwischen den Düsen und dem Strang einstellbar ist.According to the invention this object is achieved in that the spray width of the rays hitting the strand surface through adjustable covers is adjustable between the nozzles and the strand.

Diese Abdeckunglen können unmittelbar vor der Strangoberfläche oder in Form von Blenden in Düsennähe angeordnet sein. Sie können aus Platten, Winkelstücken, Hauben, Vorhängen od.dgl. bestehen. In Düsennähe angeordnete Blenden können durch siebmaschen- oder gitterartige Ausbildung spritzwasser-burchlässig sein, um die Ausblendung des Sprühstrahles nicht zu schroff und übergangslos zu gestarten.These Deckellen can be immediately in front of the strand surface or be arranged in the form of diaphragms near the nozzle. You can use plates, elbows, Hoods, curtains or the like. exist. Orifices arranged near the nozzle can pass through screen mesh or grid-like training to be splash-permeable to the The fade-out of the spray jet should not be started too abruptly and smoothly.

Durch die Verstellbarkeit der erfindungsgemäßen Abdeckungen kann die bereichsweise Beaufschlagung des Stranges dessen jeweiliger Abmessung angepaßt werden, Der Erfindungsgegenstand wird im nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Gegenüberstellung zum Stande der Technik beschrieben. Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 bekannte Anordnungen der Düsen zur Erzielung eines günstigen Verhältnisses von Teilung zu Spritzfläche, Fig. 4, 5 und 6 schematisch die abzuführende Warmemenge eines erstarrenden brammenförminen Stranges, Fig. 7 ein System von Mehrfachdüsen mit erfindungsgemäßen Abdeckunglen, Fig. 8 und 9 Ein- und Zweifachanordnung von Großdüsen mit erfindungsgemäßen Blenden, Fig. 10, 11 und 12 verschiedene Düsentypen mit erfindungsgemäß einstellbaren Blenden und Fig 1) eine Scitenansicht von Fiß. 12.Due to the adjustability of the covers according to the invention, the area-wise loading of the strand can be adapted to its respective dimensions, The subject matter of the invention is explained below on the basis of exemplary embodiments in comparison to the state of the art. It shows Fig. 1, 2 and 3 known arrangements of the nozzles to achieve a favorable ratio of Division to the spray surface, Fig. 4, 5 and 6 schematically the amount of heat to be dissipated a solidifying slab-shaped strand, FIG. 7 a system of multiple nozzles with cover len according to the invention, FIGS. 8 and 9 single and double arrangement of Large nozzles with orifices according to the invention, Fig. 10, 11 and 12 different Types of nozzles with adjustable diaphragms according to the invention and FIG. 1) a scan view from Fiß. 12th

Die aus einer Kokille austretende dünne Stranghaut lt gelangt zur weiteren Wärmeentnahme in eine Sekundärkühlstrecke. Hler wird dem Strang 1 durch Aufspritsen eines Kühlmittels, meist Wasser, fortlaufend Wärmd entzogen, wie durch die Sprüastrahlen 2 angedeutet ist. Bedingt durch die der Kokille in der Sekundürkiihl strecke nachgeordneten Stützelemente bzw. Rolleii i Ist es nicht möglich, die gesamie Strangoberfläche zu Kühlen, wobei sich der günstigste Kähleffekt dann einstellt, wenn das Verhältnis von Teilung "4" zu Spritzfläche "5" äußerst gering gehalten wird.The thin strand skin emerging from a mold reaches the further heat extraction in a secondary cooling section. Hler is strand 1 through A coolant is injected, usually water, continuously withdrawn from heat, such as through the spray jets 2 is indicated. Due to that of the mold in the secondary cooling stretch downstream support elements or Rolleii i If it is not possible to use the entire To cool the strand surface, whereby the most favorable cooling effect then occurs, when the ratio of pitch "4" to spray area "5" is kept extremely low will.

In den Fig. 1, 2 und 3 sind mehrere solcher bekannter Lösungen aufgezeigt. Flail erkennt, daß bejm m Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 das kleinere Verhältnis "4" : : "5" in Fig. 3 vorhanden ist und hier auch die beste Kühlwirkung vorliegt, was aber, wie schon vorher erwähnt, noch keine befriedigende Lösung ist.In Figs. 1, 2 and 3 several such known solutions are shown. Flail recognizes that when comparing FIG. 2 with FIG. 3, the smaller ratio "4":: "5" is present in Fig. 3 and the best cooling effect is also present here, but, as already mentioned, this is not yet a satisfactory solution.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnisse sind folgende: Die Wege der den Ecken 6 des zu kühlenden Stranges 1 nachfließenden Wärme sind in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt.The knowledge on which the invention is based are as follows: Paths of the corners 6 of the strand to be cooled 1 after-flowing heat are in the Figs. 4, 5 and 6 are shown.

Der in diesen Figuren als Bramme geeichnete Strang 1 besitzt in seinem Inneren einen flüssigen Strangkern 7. Durch Abfuhr von Wärmemengen, die durch die Linienzüge 8 dargestellt sind, verfestigt sich der Strang im Inneren mehr und mehr. Dabei ist deutlich, daß die durch pfeile angedeuteten Wege der an den Ecken 6 nachfließenden Wärme bei fester werdendem Strangkern 7 immer weiter werden und somit in diesen Bereichen eine schon fortgeschrittenere Erstarrung und Verfestigung vorliegt (Fig. 6). Erfolgt in diesen Bereichen nun noch eine zusätzliche Wärme entnahme durch Aufspritzen eines KWhlmittels, ergibt sich eine örtliche Unterkühlung, die bei GefügeumWandlung und Volumenänderung Spannungen zu den Nebenbereichen aufbaut. Es kommt zu Rissen.The strand 1, which is calibrated as a slab in these figures, has in its Inside a liquid strand core 7. By dissipating amounts of heat caused by the Lines 8 are shown, the strand solidifies more and more inside. It is clear that the paths indicated by the arrows flow at the corners 6 Heat as the strand core 7 becomes more solid, and thus in these Areas a more advanced solidification and solidification is present (Fig. 6). He follows In these areas, an additional heat is extracted by spraying one on K coolants, there is local undercooling, which occurs with structural transformation and Change in volume builds up tension in the secondary areas. There are cracks.

Um diese Erscheinung zu verhindern, werden die Randbereiche der Bramme 1 durch verstellbare Platten 9 abgedeckt (Fig. 4 bis 6)soweit, wie man die vom Spritzwasser beaufschlagte Breite der Strangoberfläche begrenzen will.In order to prevent this phenomenon, the edge areas of the slab 1 covered by adjustable plates 9 (Fig. 4 to 6) as far as you can see from the splash wants to limit the applied width of the strand surface.

Fig. 7 zeigt die Bramme l, die die strichpunktiert dargestellte Breite haben kann, wie sie von einem Mehrfachdüsensystem 11 mit den Sprühstrahlen 2 deshalb nur über die Spritzbreite 10 angespritzt wird, weil die Abdeckplatten 9 den Strang im Bereich der Ecken 6 abdecken. Hat der Strang eine größere Breite, dann werden die Abdeckplatten 9 auf größeren Abstand voneinander verstellt.Fig. 7 shows the slab l, the width shown in dash-dotted lines can have, as it is from a multiple nozzle system 11 with the spray jets 2 therefore is only sprayed over the spray width 10, because the cover plates 9 the strand cover in the area of the corners 6. If the strand has a larger width, then will the cover plates 9 adjusted to a greater distance from each other.

Jedes einer Brammenseeite zugeordnete Plattenpaar kann durch eine Strecke 9' mit Stellstange 9" verbunden sein.Each plate pair assigned to a slab side can be replaced by a Line 9 'be connected to the control rod 9 ".

Fig. 8 und 9 zeigen KUhlsysteme mit Einfach- und Zweifachanordnung von Großdüsen 11', Man erkennt, daß die SprUhstrahlen 2, die eine maximal breite Bramme 1 erfassen können, durch Ausblenden auf Spritzwinkel cL zur Einstellung einer Gesamt-Spritzbreite 10 (Fig. 8) verklelnert werden können, die kleiner ist als die tatsächliche Brammenbreite.Figures 8 and 9 show single and dual arrangement cooling systems of large nozzles 11 ', It can be seen that the spray jets 2, which have a maximum width Can capture slab 1 by fading out to spray angle cL to set a Total spray width 10 (Fig. 8) can be verklelnert, which is smaller than that actual slab width.

Fig. 10 bis 13 zeigen einige dieser im Prinzip verschiedenen Düsentypen mit einstellbaren Ableitblenden, die einzeln oder in Gruppen manuell oder automatisch verstellt werden können.FIGS. 10 to 13 show some of these basically different nozzle types with adjustable discharge screens that can be used individually or in groups manually or automatically can be adjusted.

In Fig. 10 erkennt man eine Großdüse 17 mit einem von zwei diametralen Auslegern 18 als Ftlhrung fUr einen in Spritzrichtung verstellbaren Blendenträger 19, der an seinem Ende eine Blende 12 trägt. Mit dem Blendenträger 19 ist eine Mutter 20 verbunden, in die eine im Ausleger 18 drehbar gelagerte Stellschraube 21 eingreift. Die Blenden 12 sind in Fig. 10 auf einen Spritzwinkel 13 eingestellt. Dieser kann bis auf das Maß 14 vergrößert werden, wenn durch Drehen der beiden Schrauben 21 die Blendenträger 19 in Richtung zur Düse 17 hin zurückgestellt werden.In Fig. 10 one recognizes a large nozzle 17 with one of two diametrical ones Brackets 18 as guides for a diaphragm support that can be adjusted in the direction of spraying 19, which has a cover 12 at its end. With the panel carrier 19 is a nut 20 connected, into which an adjusting screw rotatably mounted in the boom 18 21 intervenes. The diaphragms 12 are set to a spray angle 13 in FIG. 10. This can be increased up to the dimension 14 if by turning the two screws 21, the diaphragm supports 19 are returned in the direction of the nozzle 17.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind die Blenden l) an kreisbogenförmigen Blendenträgern 22 befestigt, die im Rahmen ihrer Langlöcher 23 mittels Klemmschrauben (nicht dargestellt) in verschiedene Drehlagen an einer Grundplatte 24 festlegbar sind. Auch hier ist der Spritzwinkel zwischen 17 und 14 veränderlich.In the embodiment according to FIG. 11, the diaphragms l) are in the form of a circular arc Visor supports 22 attached, which in the context of their elongated holes 23 by means of clamping screws (not shown) can be fixed in various rotational positions on a base plate 24 are. Here, too, the spray angle can be varied between 17 and 14.

Fig. 12 und 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit quer zur Spritzrichtung verstellbaren Blenden 16. An der Düse 27 sind zwei diametrale Ausleger 28 befestigt, die sowohl zur Lagerung einer mit gegenläufigen Gewinden versehenen Stellspindel 29 als auch zur Führung der streifenförmigen Blenden 16 dienen (Fig. 13). Iiidem die Blenden an Muttern 30 angeschlossen sind, ist ihr Abstand voneinander im Bereich der Spritzwinkel 13 und 14 durch Drehen der Stellspindel 29 veränderlich.FIGS. 12 and 13 show an embodiment with transverse to the direction of spraying adjustable diaphragms 16. Two diametrical arms 28 are attached to the nozzle 27, both for the storage of an adjusting spindle provided with opposing threads 29 and also serve to guide the strip-shaped diaphragms 16 (FIG. 13). Iiidem the diaphragms are connected to nuts 30, their distance from one another is in the range the spray angle 13 and 14 can be changed by turning the adjusting spindle 29.

Es ist zu bemerken, daß die abzuführende Menge in der Sekundarkuhistrecke In zwei Mengen eingeteilt wird, und zwar in die Schmelzwärmemenge und in die Wärmemenge, die nach der vollständigen Erstarrung bei Abkühlung bis auf Raumtemperatur freigegeben wird. Bei dUnner Stranghaut l läßt sich leicht Schmelzwärmemenge abführen. Je dicker die Stranghaut sich allerdings ausbildet, um so weniger Schmelzwärme fließt von innen nach außen nach, beding; durch Wärmeleitwiderstand und Weg. Das gesamte Volumen, welches abgekühlt werden muß, vergrößert sich, wobei die Volumenakkühlung nun so gesteuert werden muß, daß der Bereich der Gefügeumwandlung durch den Wechsel zwischen gekühltem und aufgrund der Stützelemente ungekühltem Bereich nicht ständig durchlaufen wird. Bei dünner Stranghaut 1' kann schneller Wärme entzogen werden, Spritzbreite und Spritzwinkel können groß eingestellt sein.It should be noted that the amount to be discharged is in the secondary cow section It is divided into two quantities, namely the quantity of heat of fusion and the quantity of heat, which are released after complete solidification when cooled to room temperature will. With thin strand skin oil, the amount of heat from the melt can easily be dissipated. The thicker However, the skin of the strand is formed, the less heat of fusion flows away inside out after, conditional; by thermal resistance and path. The entire volume, which has to be cooled increases, whereby the volume cooling is now so must be controlled that the area of structural transformation by changing between not continuously pass through the cooled and uncooled area due to the support elements will. at thin strand skin 1 ', heat can be extracted more quickly, The spray width and spray angle can be set large.

Bei sich dicker ausbildeiidor Stranghaut lt darf nur noch gedrosselt Wärme entzogen werden, die Spritzbreite der DU-sen wird also durch ensprechende Einstellung der Ableitblenden 12, 15 oder 16 über die Länge der Sekundärkühlstrecke verkleinert.If the skin is thick, the skin may only be throttled Heat can be withdrawn, the spray width of the DU-sen is therefore by appropriate Adjustment of the discharge screens 12, 15 or 16 over the length of the secondary cooling section scaled down.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Cooling system for the secondary cooling section of a continuous caster, in which the strand is cooled by means of spray water in such a way that its llaldberciche are less cooled than the other areas, characterized in that the Spray width (10) of the rays impinging on the strand surface by adjustable Covers (9, 12, 15, 16) between the spray nozzles (11) and the line * 1) adjustable is.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the covers (9) are arranged immediately in front of the strand surface.

3. Cooling system according to claim 1, characterized in that the covers in the form of orifices 12, 15, 16) are arranged near the nozzle.

4. KUhlsystem according to claim 2, characterized in that the covers (9) Splash-water-permeable due to sieve, mesh or grid-like design are.