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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kokille mit zwei Walzen für eine Stranggußmaschine
für Bandmaterial.
Im spezielleren betrifft die Erfindung das Kühlsystem im Inneren der Walze,
um sicherzustellen, daß eine
vorbestimmte, gleichmäßige Temperatur
entlang der Erzeugenden der Walze in Kontakt mit dem flüssigen Stahl
an der Stelle vorhanden ist, an der die erste Verfestigung auftritt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
sind bereits Stranggußmaschinen
für Bandstahlmaterial
oder ähnliche
Erzeugnisse bekannt, bei denen die Kokille im wesentlichen aus zwei Kokillenwalzen
besteht, die zwischen seitlichen Begrenzungswänden angeordnet sind und sich
in gegenläufigen
Richtungen drehen, um den flüssigen Stahl
nach unten zu fördern
und dadurch das Gußerzeugnis
zu bilden.
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In
dem V-förmigen
Raum, der zwischen den beiden Kokillenwalzen über der durch ihre Rotationsachsen
hindurchgehenden horizontalen Ebene gebildet wird, bildet der von
einem Gießbehälter kommende
flüssige
Stahl einen Meniskus mit einer vorbestimmten Höhe, der mittels einer geeigneten
Austrittseinrichtung gesteuert wird, beispielsweise einer Düse vom Eintauch-Typ
oder einer Düse
vom Typ mit getauchtem Zugang.
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Bei
solchen Stranggußmaschinen
besteht eines der größten zu
lösenden
Probleme darin, eine gleichmäßige anfängliche
Verfestigung des flüssigen Stahls
im Inneren der Kokille zu erreichen, um eine sogenannte Gußhaut des
Gießerzeugnisses
zu schaffen, und aus diesem Grund ist es notwendig, Bedingungen
zu schaffen, die entlang der Erzeugenden der Walzen so gleichmäßig wie
möglich
sind.
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Es
ist möglich,
eine gleichmäßige Verfestigung
des flüssigen
Stahls entlang der Erzeugenden der Walze zu gewährleisten, indem sowohl eine gleichmäßige Verteilung des
flüssigen
Stahls entlang der Erzeugenden als auch eine gleichmäßige Temperatur
der Kokille entlang der gleichen Erzeugenden in integraler Weise
vorgesehen werden.
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Bisher
waren derartige Steuerungen stets schwierig und haben keine nennenswerten
Resultate erbracht, so daß das
vorstehend geschilderte technische Problem beim heutigen Stand der
Technik praktisch ungelöst
vorhanden ist.
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Das
Dokument
WO-A-93/19874 offenbart eine
Drehwalze für
das Stranggießen,
die mit longitudinalen Kühlleitungen
versehen ist, die parallel zueinander sind und in der Nähe des Umfangs
der Walze angeordnet sind. Die Kühlleitungen
im Inneren der Walze sind miteinander verbunden, um eine einzige Schlange
zu bilden, die mit einer einzigen Einlaßleitung und einer einzigen
Auslaßleitung
in Verbindung steht und mit der Walze mittels einer einzigen Drehverbindung
verbunden ist, die lateral von und koaxial zu der Walze angeordnet
ist.
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Die
Leitungsschlange ist derart angeordnet, daß ein Wechsel in der Strömungsrichtung
des Wassers zwischen einander benachbarten Leitungen vorhanden ist,
wobei die Schlange eine doppelverknüpfte Wendel aufweist, so daß der Wärmegradient
am Umfang der Walze gleichmäßig ist.
Der Nachteil dieser Walze besteht darin, daß das Kühlwasser, das mit einer relativ
niedrigen Temperatur (z.B. 0°C)
eintritt, mit einer relativ hohen Temperatur (über 60°C) aus der Walze austritt; auf
diese Weise sind die Kühlbedingungen
der Walze entlang der Erzeugenden der Walze in Kontakt mit dem flüssigen Stahl
an der Stelle, an der die erste Verfestigung auftritt, nicht gleichmäßig, so
daß auf
diese Weise Risse in dem gegossenen Bandmaterial entstehen können.
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Das
Dokument
EP-A-0873805 offenbart
eine Gießwalze,
die einen inneren zylindrischen Kern und ein äußeres rohrförmiges Gehäuse aufweist, das im Preßsitz auf
dem inneren Kern angeordnet ist. In Längsrichtung verlaufende Leitungen
parallel zueinander sind sowohl an dem äußeren Gehäuse als auch an dem inneren
Kern vorhanden, um ein Strömen
des Kühlwassers
im Inneren von diesen zu ermöglichen
und um die zylindrische Oberfläche
der Walze zu kühlen.
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Die
Leitungen enden in zwei kreisförmigen Kammern,
die parallel zu den Frontflächen
der Walze sind, so daß das
Kühlwasser
an dem einen Ende der Walze eintritt und an dem gegenüberliegenden
Ende austritt. Ferner ist vorgesehen, daß mehrere Leitungen zusammen
gruppiert werden können
und daß die Strömungsrichtung
des Wassers umgekehrt wird.
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Die
in der
EP-A-0 873 805 beschriebene Gießwalze hat
die gleichen Nachteile wie die in der
WO-A-93/19874 beschriebene
Walze, da bei Zusammengruppierung der Leitungen das gleiche Problem einer
nicht gleichmäßigen Kühlung für die beiden
benachbarten Leitungen vorhanden ist, in denen das Kühlwasser
seine Richtung ändert.
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Die
Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung
entwickelt, konstruiert und geschaffen, um dieses technische Problem
in umfassender und zufriedenstellender Weise zu lösen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Kokille
mit Walzen ist im Anspruch 1 definiert, während das Verfahren zum Kühlen der
beiden Kokillenwalzen im Anspruch 7 definiert ist. Die Unteransprüche beschreiben
weitere innovative Eigenschaften der Erfindung.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kokille mit
Kokillenwalzen, bei der der Beginn der Verfestigung des flüssigen Stahls
in dem Meniskus in gleichmäßiger Weise
stattfindet.
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Gemäß dieser
Aufgabe weist die erfindungsgemäße Kokille
zwei Kokillenwalzen auf, die im wesentlichen parallel zueinander
angeordnet sind, um einen Meniskus von aus einem Behälter darüber kommendem
flüssigen
Stahl zu bilden, wobei die Kokillenwalzen in der Lage sind, sich
in entgegengesetzten Richtungen zu drehen, um den flüssigen Stahl
nach unten zu fördern,
während
sich der flüssige
Stahl in Kontakt mit den gegenüberliegenden
zylindrischen Oberflächen
der Kokillenwalzen verfestigt. Eine Vielzahl von longitudinalen Öffnungen,
in deren Innenraum eine Kühlflüssigkeit
zirkulieren kann, ist in der Nähe
von der zylindrischen Oberfläche
von jeder der Kokillenwalzen angeordnet.
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Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die longitudinalen Löcher in
zwei Gruppen von Löchern
unterteilt, die derart angeordnet sind, daß die Löcher einer ersten Gruppe mit
den Löchern
einer zweiten Gruppe entlang der Abwicklung der zylindrischen Oberfläche abwechseln.
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Ferner
ist jede Gruppe von Löchern
an eine Einlaßleitung
für die
Kühlflüssigkeit
angeschlossen, die an der einen Seite der Kokillenwalzen angeordnet ist,
sowie an eine Auslaßleitung
angeschlossen, die an der gegenüberliegenden
Seite der Kokillenwalzen angeordnet ist, so daß die Kühlflüssigkeit durch die Löcher der
ersten Gruppe von Löchern
in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung in den Löchern der
zweiten Gruppe von Löchern
fließt.
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Auf
diese Weise fließt
die Kühlflüssigkeit
von dem einen Ende jedes Lochs zu dem anderen Ende von diesem und
tritt dann aus der Kokillenwalze aus, wobei sie ferner einander
benachbarte Löcher
stets in entgegengesetzten Richtungen passiert.
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Auf
diese Weise erzielt man den Vorteil einer gleichmäßigen Verfestigung
des Stahls, wobei dies sowohl durch das Kühlsystem jeder Kokillenwalze gewährleistet
wird, das die Temperatur der zylindrischen Oberfläche von
dieser in dem Meniskus entlang der Erzeugenden auf einem im wesentlichen gleichmäßigen Wert
hält, als
auch durch die gleichmäßige Verteilung
der Temperatur des flüssigen Stahls
in dem Meniskus sowie durch die Tatsache, daß die Störungen des flüssigen Stahls
in dem Meniskus entlang der Erzeugenden von jeder Kokillenwalze
auf ein Minimum reduziert sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Eigenschaften der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die als nicht einschränkendes
Beispiel zu sehen ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen;
darin zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kokille
mit Walzen;
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2 eine
partielle Längsschnittdarstellung entlang
der Linie II-II der 1;
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3 eine
Querschnittsdarstellung entlang der Linie III-III der 2;
und
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4 eine
schematische Längsschnittdarstellung
einer Kokillenwalze gemäß 1,
in der die Strömungen
der Kühlflüssigkeit
dargestellt sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Kokille 10 zwei
Kokillenwalzen 11 und 12 auf, die in der Lage sind,
sich in entgegengesetzten Richtungen zu drehen, um den von einem
oberen Behälter 13,
der beispielsweise in Form einer Gießwanne (Tundish), einer Hilfs-
oder zusätzlichen
Gießwanne
(Tundish) oder eines anderen Behälters
vorliegt, kommenden und mittels einer Düse 19 zugeführten flüssigen Stahl während der
Verfestigung von diesem nach unten fördern, um auf diese Weise ein
Gußerzeugnis 14 zu bilden,
das z.B. aus einem Bandmaterial besteht. Bei der Düse 19 kann
es sich z.B. um den in der internationalen Patentanmeldung PCT/IB02/01269
beschriebenen Typ handeln, die die Anmelderin der vorliegenden Erfindung
am 18.04.2002 eingereicht hat.
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Die
zylindrischen Oberflächen 11a bzw. 12a der
Kokillenwalzen 11 und 12 können vorteilhafterweise mit
Kupferringen verkleidet sein.
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In
dem V-förmigen
Raum, der zwischen den beiden Kokillenwalzen 11 und 12 oberhalb
der durch ihre Rotationsachsen 16 und 17 hindurchgehenden Ebene
gebildet ist, kann der aus dem Behälter 13 ankommende
Stahl einen Meniskus 18 mit einer bestimmten Höhe bilden.
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Gemäß der Erfindung
weist das Kühlsystem der
Kokillenwalzen 11 und 12 eine Vielzahl von longitudinalen
Löchern 21 auf,
die im Inneren jeder Kokillenwalze 11, 12 parallel
zu den Rotationsachsen 16 und 17 angeordnet sind,
um zu gewährleisten,
daß die
zylindrischen Oberflächen 11a, 12a von
diesen eine bestimmte Temperatur aufweisen und daß diese Temperatur
in dem Meniskus entlang der Erzeugenden von jeder Walze 11 und 12 möglichst
gleichmäßig ist.
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In
jeder Kokillenwalze 11 und 12 sind die Löcher in
zwei Gruppen von Löchern 21a bzw. 21b unterteilt,
die einander abwechselnd vorgesehen sind und in denen eine Kühlflüssigkeit,
wie z.B. Wasser, in einer einzigen Durchgangsbahn zirkuliert, d.h.
in einer derartigen Weise, daß die
Kühlflüssigkeit
in jedes Loch 21 von dem einen Ende her eintritt und aus
dem gegenüberliegenden
Ende austritt, ohne in ein weiteres Loch 21 einzutreten
und durch dieses hindurchzuströmen.
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Jedes
Loch 21a der ersten Gruppe von Löchern befindet sich an der
einen Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 mit einer
ersten Einlaßleitung 22a (2 und 4)
für die
Kühlflüssigkeit
in Verbindung und befindet sich an der gegenüberliegenden Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 mit
einer entsprechenden Auslaßleitung 24a für die Kühlflüssigkeit
in Verbindung.
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Jedes
Loch 21b der zweiten Gruppe von Löchern befindet sich an der
einen Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 mit einer
zweiten Einlaßleitung 22b für die Kühlflüssigkeit
in Verbindung und befindet sich an der gegenüberliegenden Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 mit
einer entsprechenden Auslaßleitung 24b für die Kühlflüssigkeit
in Verbindung.
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Genauer
gesagt, es ist die Einlaßleitung 22a der
Löcher 21a der
ersten Gruppe von Löchern
vorteilhafterweise an einer ersten Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 angeordnet,
während
die Einlaßleitung 22b der
Löcher 21b der
zweiten Gruppe von Löchern an
der gegenüberliegenden
Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 angeordnet
ist.
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Da
die beiden Gruppen von Löchern 21a und 21b einander
abwechselnd angeordnet sind, so daß die Strömungen der Kühlflüssigkeit
in den beiden Gruppen von Löchern 21a und 12b entgegengesetzte
Richtungen haben, ist die Auslaßleitung 24a der Löcher 21a der
ersten Gruppe von Löchern
an der gleichen Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 angeordnet,
an der auch die Einlaßleitung 22b der
Löcher 21b der
zweiten Gruppe von Löchern
angeordnet ist. In ähnlicher
Weise ist auch die Auslaßleitung 24b der Löcher 21b der
zweiten Gruppe von Löchern
an der gleichen Seite der Kokillenwalzen 11 und 12 angeordnet,
an der auch die Einlaßleitung 22a der
Löcher 21a der
ersten Gruppe von Löchern
angeordnet ist.
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Auf
diese Weise wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit, die in jedes Loch 21 sowohl
der ersten Gruppe als auch der zweiten Gruppe von Löchern 21a und 21b an
der einen Seite jeder Kokillenwalze 11, 12 eintritt
und an der gegenüberliegenden
Seite von dieser austritt, nur wenig erhöht, d.h. einige wenige Grad
Celsius. Ferner tritt die Kühlflüssigkeit,
die durch alle der Löcher 21 hindurchströmt, mit
der gleichen Temperatur in jedes der Löcher 21 ein, wobei diese
z.B. im Fall von Wasser zwischen 25°C und 30°C liegt, und tritt aus diesen
Löchern
im wesentlichen mit der gleichen Temperatur aus, die z.B. zwischen
27°C und
32°C liegt.
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Außerdem unterstützt die
Tatsache, daß die Kühlflüssigkeit
von zueinander entgegengesetzten Stellen in die beiden Gruppen von
Löchern 21a und 21b eingebracht
wird, die Gleichmäßigkeit
der Temperatur auf den zylindrischen Oberflächen 11a und 12a der
Kokillenwalzen 11 und 12.
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Die
Einlaßleitungen 22a, 22b und
die Auslaßleitungen 24a, 24b für die Kühlflüssigkeit
sind im Inneren der Anschlußwellen 26 und 27 angeordnet, die
sich an den lateralen Enden der Kokillenwalzen 11 und 12 befinden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie sie in 2 gezeigt ist, sind die Einlaßleitungen 22a, 22b und
die Auslaßleitungen 24a, 24b vorteilhafterweise
koaxial und mit einer externen Zuführungseinrichtung herkömmlichen
Typs verbunden, wie z.B. eine Pumpe 25 oder dergleichen,
und zwar mittels Drehverbindungen 23 ebenfalls herkömmlichen Typs,
die beidseits jeder Kokillenwalze 11 und 12 angeordnet
sind.
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Die
Zirkulation der Kühlflüssigkeit
in den Löcherns 21a und 21b in
entgegengesetzten Richtungen unterstützt die Aufrechterhaltung einer
gleichmäßigen Temperatur
der Umfangsfläche
der beiden Kokillenwalzen 11 und 12 und unterstützt somit
eine gleichmäßige Verfestigung
des flüssigen
Stahls, der mit den beiden Kokillenwalzen 11 und 12 in
Kontakt tritt.
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Es
versteht sich jedoch, daß an
der vorstehend beschriebenen Kokille 10 auch Modifikationen und
Hinzufügungen
vorgenommen werden können, ohne
daß man
den Umfang der Erfindung verläßt.
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Ferner
versteht es sich auch, daß die
Erfindung unter Bezugnahme auf ein spezielles Beispiel beschrieben
worden ist, jedoch ein Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet sicher in der
Lage sein wird, viele andere Formen von äquivalenten Vorrichtungen zu
schaffen, die im Umfang der Ansprüche liegen.