DE2501293A1

DE2501293A1 - Weitwurfduese

Info

Publication number: DE2501293A1
Application number: DE19752501293
Authority: DE
Inventors: Josef Peitl
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1974-01-17
Filing date: 1975-01-15
Publication date: 1975-07-24
Also published as: JPS5325686B2; ATA35874A; SE400721B; BE824233A; US3991942A; FR2258222A1; CH578894A5; BR7500328A; GB1494127A; SU546265A3; JPS50104133A; FR2258222B1; SE7415591L; ES433460A1; AT327418B; CA1013005A; IT1026100B

Description

Patentanwalt ^ j| J jj I Dlpl.-SRg.i---.-rJ2siisch .., . ^^ Stuttgart N. Menzelstraße40 | ^, JiM). 1975

Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft

Sitz Wien , Werksgelände, 4010 Linz,

Österreich

¹¹ Weitwurf düse "

Die Erfindung betrifft eine Weitwurfdüse, insbesondere zur Kühlung des Stranges und/oder der Stütz- und Führungsrollen in Stranggießanlagen mittels Flüssigkeits- oder Flüssigkeits-Gasstrahlen.

In der DT-OS 2 208 928 ist eine Stranggießanlage für Brammen mit einer wassergekühlten kokille, aus der der Strang kontinuierlich ausgezogen wird, einer Stütz- und Führungseinrichtung mit Rollen, zwischen denen der Strang geführt wird, und einer Kühlvorrichtung mit Düsen, durch die Kühlwasser auf den Strang und die Rollen aufgespritzt wird, beschrieben, bei der das Kühlwasser ntit Flachstrahldüsen zugeführt wird, die parallel zur Oberfläche des Stranges, d.h. zur Breitseite der Bramme, im Abstand von dieser angeordnet sind, wobei ihre Längsachsen parallel zu den Achsen der Rollen verlaufen. Insbesondere bei derartigen Strang^J gießanlagen besteht das Problem, die Flachstrahldüsen so auszubilden, daß weittragende, eng gebündelte Strahlen erzeugt werden, mit denen wahlweise die Strangoberfläche oder die Stütz- und Führungsrollen beaufschlagt, oder mit denen Zunder- und Schlackenteilchen von der Unterseite der Brammen weggeblasen werden können. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine solche

Weitwurfdüse zu schaffen, wobei verschiedene bauliche und Dimensionierungsmerkmale so aufeinander abgestimmt werden, daß eine optimale Wirkung erreicht wird. Die erfindungsgemäße Merkmalskombination, mit der diese Aufgabe gelöst wird,'besteht darin, daß die Düse mehrere, vorzugsweise 3 bis 10 in einer Ebene nebeneinander angeordnete parallele Düsenkanäle aufweist; alle Düsenkanäle im Mündungsbereich durch einen in Strahlrichtung offenen Querkanal mit zur Ebene der Düsenkanäle parallelen Begrenzungsflächen miteinander verbunden sind; der hydraulische Durchmesser jedes Kanals zwischen 1,5 und 4 mm beträgt und das Verhältnis des hydraulischen Durchmessers jedes Kanals zum Abstand zwischen zwei Kanalachsen 0,7 bis 0,9 beträgt.

Vorteilhaft sind die parallelen Kanäle der Düse als zylindrische Bohrungen ausgebildet, wobei der Durchmesser der außen liegenden Kanäle nach innen stufenweise abnimmt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wasserzuführung als kreisrunde Bohrung senkrecht zur Ebene der Kanäle und der ringförmigen Ausnehmung angeordnet, sodaß sowohl die Eintrittsöffnungen als auch die Austrittsöffnungen der Kanäle entlang von Kreisbögen liegen.

Ein weiteres Dimensionxerungsmerkmal, welches für die enge Bündelung der Strahlen wichtig ist, besteht darin, daß der Abstand der parallelen Begrenzungsflächen des Querkanals zum größten Durchmesser der Düsenkanäle das 1,0 bis 1,1-fache beträgt.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind in der Zeichnung in Verbindung mit der folgenden Beschreibung genauer erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse, wobei die Fig. 1 und 2 senkrechte Schnitte zueinander durch den Düsenkopf und die Fig. 3 eine Vorderansicht darstellen, Fig. 4 veranschaulicht das Profil der von der Düse ausgeworfenen Wassermenge in einem bestimmten Abstand vor der Düsenmündung. Die Fig. 5 bis 8 zeigen analoge Darstellungen einer zweiten Ausführungsform; die Fig. 9 und 10 erläutern eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse in zwei zueinander senkrechten Schnitten, und Fig. 11 gibt das zugehörige Wassermengenprofil an. Fig. 12 veranschaulicht an einem Schnitt durch den Düsenkopf bestimmte Dimensionierungs-

merkmale und Fig.13 gibt wieder das zugehörige Wassermengenprofil an. Schließlich ist in den Fig. 14 und 15 noch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse in einem Vertikal- und in einem Horizontalschnitt dargestellt, welche Düse sich besonders zum Wegblasen von Schlackenteilchen, als sogenannte Granulierdüse eignet.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Düsenkopf bezeichnet, der eine zentrale Bohrung 2 von etwa quadratischem Querschnitt aufweist; im oberen Teil der Bohrung kann ein Schraubgewinde (3) zum Anschluß eines Wasserzufuhrrohres vorgesehen sein. In der vorderen Wand 4 der Düse sind in einer Ebene nebeneinander fünf parallele Düsenkanäle gebohrt, von denen die beiden äußeren Kanäle 5 den größten Durchmesser d, haben. Der Durchmesser der Kanäle nimmt nach innen stufenweise ab, wobei der Durchmesser d- der Kanäle 5¹ kleiner ist als der Durchmesser d. der außen liegenden Kanäle 5 und größer als der Durchmesser d.. des mittleren Kanals 5". Der Abstand der Düsenkanalachsen ist in Fig. 2 mit a.. und a~ bezeichnet, das Verhältnis des hydraulischen Durchmessers d jedes Kanals zum Abstand zwischen je zwei Kanalachsen soll 0,7 bis 0,9 betragen. Alle Kanäle 5 bis 5" sind durch eine querverlaufende nutförmige Ausnehmung 6 in der Düsenwand 4 miteinander verbunden. Diese Ausnehmung weist zur Ebene der Düsenkanäle parallele Begrenzungsflächen 7, 7' auf und die Breite b dieser Ausnehmung, bzw. des Querkanals soll in einem bestimmten Verhältnis zum größten Durchmesser der Düsenkanäle stehen, u.zw. soll diese Breite b das 1,0 bis 1,1-fache von d_ betragen. Solche Düsen eignen sich insbesondere zur Kühlung der Rollen im oberen Teil der Strangführung bei größeren Rollenabständen. Infolge des geringeren Durchmessers d₁ des mittleren Düsenkanals 5" ergibt sich ein Kühlwassermengenprofil mit weniger Wasser im mittleren Teil des ausgeworfenen Strahles, wie in Fig. 4 gezeigt.

Die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse, die in den Fig. 5 bis 8 dargestellt ist, ist ebenfalls zur Rollenkühlung im oberen Teil der Strangführung gut geeignet. Die zylindrischen Kanäle 5 haben gleichen Durchmesser d und gleichen Achsenabstand a. Auch der Querkanal im Mündungsbereich ist in gleicher Weise, also mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Das Wassermengenprofil nach Fig. 8 zeigt eine gleichmäßige Verteilung.

509830/0690

Die in den Fig. 9 und 10 dargestellte Düse ist dazu geeignet, Kühlmittelstrahlen parallel zur Strangoberfläche und parallel zu den Rollenachsen in den Raum zwischen den Rollen einer Stranggießanlage einzubringen, wobei die Strangoberfläche wenig, die Rollen aber intensiv gekühlt werden sollen. Solche Düsen werden vornehmlich eingesetzt für die Kühlung der Strangführung sro Ilen auf der Strangaußenseite, wofür man Strahlen mit großer Wurfweite und enger Bündelung bei geringem Strahldurchhang und einer Wassermengenverteilung, wie in Fig. 11 dargestellt, benötigt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Kanäle 5, die gleichen Durchmesser d haben, durch eine ringförmige Nut, bzw. Ausnehmung 8 in der Düsenwand 4 miteinander verbunden, wobei der Mittelpunkt des Ringradius R in der Ebene der Kanäle vor, d.h. außerhalb der Düse liegt, sodaß der Mittelkanal am kürzesten ist. Wenn die innere Bohrung 2 kreisrund ist, wie nach der Darstellung in Fig. 9, liegen sowohl die Eintrittsöffnungen als auch die Austrittsöffnungen der Kanäle entlang von Kreisbögen 9 und 10. Die Düse nach den Fig. 9 und 10 weist zwei Befestigungsflanschen 11 und 12 auf. Mit 3 ist ein Schraubgewinde zum Anschluß einer Wasserzuführungsleitung bezeichnet.

Weitere Dimensionierungsmerkmale von erfindungsgemäßen Düsen mit einer ringförmigen Ausnehmung in der Düsenwand, die die Kanäle verbindet, ergeben sich aus der Fig. 12 in vergrößertem Maßstab. Danach sollen die kürzeste Kanallänge 1., die größte Kanallänge 1 , die größte Tiefe ε der Ausnehmung, der Radius R des Ringkanals, der Durchmesser der Kanäle und ihr Achsenabstand in bestimmten Verhältnissen zueinander stehen, und zwar:

1. :1_ 0,4 bis 0,8

X el

l^:ä höchstens 3
R :l_m höchstens 15

wobei I^ die kürzeste Kanallänge, 1_& die größte Kanallähge, 1 die Summe aus kürzester Kanallänge und größter Ringkanaltiefe s und R den Radius des Ringkanals bezeichnen.

Mit dieser Ausführungsform kann man bei ei'nem Durchmesser der Düsenkanäle von 1 bis 3 mm und einem Wasserdruck von etwa 3 atü Wurfweiten von 1,5 bis 2,5 m erreichen, wobei relativ feine Tropfen das Mengenprofil nach Fig. 13 ergeben und der Strangdurchhang über eine Brammenbreite von z.B. 1,5 m nicht mehr als 1 bis

509830/0690

■ - 5 -

3 cm beträgt. Die Ausführungsform der Düse nach den Fig. 9 und 10 kann modifiziert werden, indem der Durchmesser der Innenkanäle kleiner dimensioniert wird als der der Außenkanäle, analog wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.

Modifiziert man diese Düse in der Weise, daß das Verhältnis b:d höchstens 1,1 beträgt, wobei b der Abstand der beiden Begrenzungsflächen des Ringkanals und d der Durchmesser der Kanäle ist, und wählt man für die einzelne Bohrung einen Durchmesser von mindestens 1,5 mm, kann man eine intensive Rollenkühlung und zugleich das Abtragen von Zunderablagerungen unter der Bramme erreichen, weil relativ grobe Tropfen mit hoher Auftreff energie gebildet werden.

Wenn die Aufgabe besteht, nicht nur die Rollen, sondern auch die Strangoberfläche gut zu kühlen,sind die folgenden Dimensionierungsmerkmale zu empfehlen:

¹I a	großer als 0,6	2	,5
¹I^m	größer als 0,6	1	,2
l_±:d	nicht, kleiner als
a:d	nicht kleiner als
b:d	1,O bis 1,1
^Rilm	10 bis 15

wobei 1. die kürzeste Kanallänge, 1 die größte Kanallänge, 1 die Summe der kürzesten Kanallänge und der größten Ringkanaltiefe, d der Durchmesser der Kanäle, a der Abstand zwischen den Kanalachsen, b der Abstand der beiden Begrenzungsflächen des Ringkanals und R dessen Radius ist.

Solche Düsen werden vornehmlich angewendet im Bereich des unteren Teiles des Gießbogens einer Stranggießanlage, bzw. in der Übergangszone vom Gießbogen zum horizontalen Teil. Man erhält hier ein Wassermengenprofil, das ähnlich ist wie jenes nach Fig. 11, wobei also außen mehr Wasser geführt wird als innen. Bei etwas weniger exakter Bündelung des Strahles wird eine große Wurfweite von mehr als 1,5 m mit relativ größeren Tröpfchen erreicht.

Die in den Fig. 14 und 15 dargestellte .Granulierdüse kann bei Heißbrammen- oder bei Heißblechtrennanlagen mit Brennschneidmaschinen angewendet werden, bei denen zur Vermeidung von Zunderablagerungen unterhalb des.Schnittes, bzw. zur Schonung der darunterliegenden Maschinenteile die aus dem Schnitt

509830/0690

durchfallende Brennschlacke granuliert und kalt abgeführt werden soll. Dabei soll der unmittelbar unter dem zu schneidenden Gut geführte Strahl das Schneidgut gerade nicht berühren, aber einen dazu sehr kleinen Abstand halten. Eine vorteilhafte Düsendimensionierung für diesen Zweck besteht darin, daß die Düse mindestens fünf, vorzugsweise sieben bis zehn nebeneinander angeordnete Kanäle 5 aufweist und das Verhältnis l.:d nicht größer als 2,5 ist, d.h. daß also verhältnismäßig kurze Bohrungen verwendet werden. Das Verhältnis b:d beträgt wieder das 1,1-fache. Es wird eine hohe Strahlenergie bei kleinem Strahldurchhang und exakter Strah!bündelung erreicht.

- 7 - ( Ansprüche )

509830/0690

Claims

Patentansprüche :

1. Weitwurfdüse, insbesondere zur Kühlung des Stranges und/oder der Stütz- und Führungsrollen in Stranggießanlagen mit
Flüssigkeits- oder Flüssigkeits-Gasstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mehrere, vorzugsweise drei bis zehn in einer Ebene nebeneinander angeordnete, parallele Düsenkanäle (5, 5', 5") aufweist, alle Düsenkanäle im Mündungsbereich
durch einen in Strahlrichtung offenen Querkanal (6, 8) mit
zur Ebene der Düsenkanäle parallelen Begrenzungsflächen (7, 7') miteinander verbunden sind; der hydraulische Durchmesser (d) jedes Kanals zwischen 1,5 und 4 mm beträgt und das Verhältnis des hydraulischen Durchmessers jedes Kanals zum Abstand (a) zwischen zwei Kanalachsen 0,7 bis Q,9 beträgt.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Kanäle (5, 5¹, 5") als zylindrische Bohrungen ausgebildet sind, wobei der Durchmesser der außen liegenden Kanäle (5) nach
innen zu stufenweise abnimmt.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strahlrichtung offene Kanal im Mündungsbereich durch eine ringförmige Nut, bzw. Ausnehmung (8) gebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Ringradius R in der Ebene der Kanäle außerhalb der Düse liegt, sodaß der mittlere Kanal am kürzesten ist.

ÖfilGfNAL INSPECTED

509830/0690

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kanäle von innen nach außen zunimmt, wobei die Wasserzuführung als kreisrunde Bohrung (2) senkrecht zur Ebene der Kanäle und der ringförmigen Ausnehmung (8) angeordnet ist,

■ sodaß sowohl die Eintrittsöffnungen als auch die Austrittsöffnungen der Kanäle entlang von Kreisbögen (9, 10) liegen.

5. Düse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der parallelen Begrenzungsflächen (7, 7') des

■ Querkanals (6, 8) zum größten Durchmesser der Düsenkanäle das 1,0 bis 1,1-fache beträgt.

6. Düse nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse

Ji' ' 1. : I₃ 0,4 bis 0,8

x el

1. : d höchstens 3
R : 1 höchstens 15

betragen, wobei 1. die kürzeste Kanallänge, 1 die größte

χ a

Kanallänge, 1 die Summe aus kürzester Kanallänge und größte: Ringkanaltiefe s und R den Radius des Ringkanals bezeichnen.

7..Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse

¹I * j großer als 0,6 2, 5 ¹I : l_m größer als 0,6 1/ 2 ¹I : d nicht kleiner als /1 a : d nicht kleiner als b : d nicht größer als 1 R : ¹XU 10 bis 15

sind, wobei 1. die kürzeste Kanallänge, 1_ die größte Kanallänge,

1 el

1 die Summe der kürzesten Kanallänge und der größten Ringkanaltiefe, d der Durchmesser der Kanäle, a der Abstand zwischen den Kanalachsen, b der Abstand der beiden Begrenzungsflächen des Ringkanals und R dessen Radius ist.

509830/0690

# ■

8. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens fünf, vorzugsweise sieben bis zehn nebeneinander angeordnete Bohrungen (5) aufweist und das Verhältnis l_±:d nicht größer als 2,5 ist.

509830/0690

Leerseite