EP3419778A1 - Düsenreihenanordnung und düsenfeld zum einbau in rollenspalte zwischen zwei strangführungsrollen - Google Patents

Düsenreihenanordnung und düsenfeld zum einbau in rollenspalte zwischen zwei strangführungsrollen

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EP3419778A1
EP3419778A1 EP17706475.5A EP17706475A EP3419778A1 EP 3419778 A1 EP3419778 A1 EP 3419778A1 EP 17706475 A EP17706475 A EP 17706475A EP 3419778 A1 EP3419778 A1 EP 3419778A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
nozzles
strand
strand guide
roller gap
Prior art date
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EP17706475.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3419778B1 (de
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Axel Weyer
Jürgen Friedrich
Dirk Letzel
Stephan Six
Andreas Naujock
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Publication of EP3419778A1 publication Critical patent/EP3419778A1/de
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Publication of EP3419778B1 publication Critical patent/EP3419778B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Definitions

  • the invention relates to a nozzle row arrangement for installation in a roller gap between two adjacent in a casting direction strand guide rollers in a strand guide in a continuous casting.
  • the continuous casting plant is used for pouring liquid metal into a cast strand, which is guided within the strand guide between strand guide rollers.
  • the nozzle array consists of a plurality of nozzles for applying coolant to the casting strand.
  • the invention further relates to a nozzle array, which is a plurality of nozzle array arrangements, which in a plurality of
  • roller gaps are arranged in the strand guide.
  • coolant nozzles are well known, such. B. from German Patent Application DE 10 2009 005 679 A1.
  • the nozzles can be either 1-fluid nozzles or 2-fluid nozzles per roller gap.
  • the 1-fluid nozzle applies only a single coolant to the casting strand, while the 2-fluid nozzles are designed to mix two coolants, typically air and water, previously mixed in a mixing chamber were sprayed onto the cast strand.
  • German Auslegeschrift 26 36 666 discloses nozzles for coolant in a series arrangement, wherein the nozzles are arranged there symmetrically to a plant center or strand central axis of the strand guide.
  • a continuous casting plant typically comprises a mold and a strand guide arranged downstream of the mold in the casting direction with a plurality of
  • Coolant flow in a wide control range must be adjustable. This requirement may arise in particular if the continuous casting plant is designed for a large product spectrum, ie. H. for the casting of casting strands of very different widths or different steel grades with widely varying casting speeds.
  • 1 - Substance nozzles are much more limited in their control ratio than 2-component nozzles, and therefore they are suitable for installation in
  • Continuous casting plants that are designed for a wide range of products, at least not suitable on their own.
  • the invention is based on the object, a known nozzle row arrangement and a known nozzle array for installation in roller gaps between
  • Nozzle row arrangements characterized in that the further nozzles as Multi-substance nozzles are formed whose control ratio is greater than the control ratio of the at least one 1-nozzle.
  • a multi-substance nozzle preferably means a 2-material nozzle, which typically with a gaseous material M2, z. As air or nitrogen, and in addition with a liquid M1, z. B. be operated with water.
  • control ratio also called the control range
  • the control ratio, also called the control range, of a nozzle indicates how far the volume flow of the coolant can be lowered in relation to a nozzle-specific nominal or maximum value specified by the manufacturer, without the spray pattern or the jet cone suffering substantially or even
  • the claimed nozzle row arrangement provides that in a central region of the roller gap only 1-fluid nozzle are installed, while right and left of the central region, d.
  • Multi-substance nozzles are installed in the edge regions of the casting strand. Due to the sprayed from the multi-substance nozzles
  • Coolant mixture of, for example, a gaseous and a liquid coolant the control range of the multi-fluid nozzles is typically significantly greater than the control range of the 1-fluid nozzles.
  • the purchase and operation of the multi-fluid nozzles are significantly more expensive than the operation of the 1-fluid nozzle, because the provision of the gaseous coolant, for. B. compressed air is many times more expensive than the provision of water as a coolant.
  • the claimed nozzle row arrangement is preferably used in continuous casting plants with the following specifics:
  • Nozzle distance to the slab 50 - 1000 mm
  • Spray angle width 30 - 160 degrees
  • Spray angle depth 1 - 120 degrees
  • Mixture media water / air; Water / nitrogen
  • Nozzle row arrangement are designed for a same maximum heat-temperature-Coefficient HTC value, regardless of whether it is 1-material or multi-component nozzles. Therefore, this advantageous condition applies in particular in the transition region from the central region G to the edge regions, if there 1-substance and multi-component nozzles are arranged adjacent to each other.
  • the nozzle row arrangement according to the invention can be used for cooling the upper side or the lower side of a cast strand.
  • the above object of the invention is further achieved by a nozzle field for installation in roller gaps between a plurality of strand guide rollers arranged adjacent in the casting direction according to claim 5.
  • the advantages of this solution correspond to the advantages mentioned above with respect to the nozzle row arrangement.
  • the entire spray width and thus preferably also the number of nozzles per roll gap, decreases from outside to inside in the casting direction.
  • first and second roll nip are not necessarily to be understood as adjacent roll nips.
  • FIG. 1 shows a continuous casting plant according to the prior art
  • FIG. 2 shows a nozzle row arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows different control ratios of 1-substance and multi-substance
  • Figure 4 shows a nozzle array according to the invention.
  • FIG. 1 shows a conventional continuous casting plant 200, which essentially consists of a continuous casting mold 250 and one of the continuous casting molds
  • Strand guide 210 consists. After filling a liquid metal,
  • a bath level 252 forms within the mold.
  • the liquid metal is cooled in the mold 250 by means of a primary cooling (not shown) so that a cast strand 300 is formed there.
  • the cast strand is initially fluid in its interior; However, it forms on its outside a solidified solid strand shell 310.
  • the guide takes place in Figure 1 from top to bottom, ie here in the casting R.
  • the cast strand 300 is supplied with coolant (secondary cooling). This is done by means of nozzles in the form of nozzle row assemblies 100 in the roller gaps 212 between two in
  • Casting R adjacent strand guide rollers 214 are arranged. As a result of the application of coolant, the cast strand 300 solidifies continuously during its guidance through the strand guide 210, until it finally completely solidifies.
  • FIG. 2 shows a cross-section through a roller gap 212.
  • the casting strand 300 can be seen in the partially solidified state, that is to say the casting strand 300 is in the partially solidified state. H. with a solidified
  • the strand guide is configured to guide the casting strand 300 with format widths between a minimum format width and a maximum format width.
  • the arrangement of the 1 - substance nozzles is limited to the center region G. For the width of the
  • the center region G extends symmetrically to a plant center GO of the strand guide 210 in the roll gap 212.
  • the 1-material nozzles 110 are also within the center region G.
  • the 2-material nozzle is operated with two coolants M1, M2.
  • the first coolant M1 is typically liquid, e.g. Water.
  • the second coolant M2 is typically gaseous, e.g. Air. That's why you are
  • Cooling effect on the edges is influenced not only by the liquid cooling medium, but in addition by the gaseous medium, so the overall cooling capacity of the 2-fluid nozzles in the edge regions, however, is usually deliberately set much lower than that of the 1 - Substance nozzles 1 10 in the central region G to be provided cooling capacity. This is because, as stated, the edge portions of the cast strand 300 must be "kept warm” to avoid cracking Therefore, the 2-material nozzles provided for the edge region may also be designed for a smaller maximum HTC value than the others Nozzles of the nozzle row.
  • FIG. 3 illustrates the different control ratios of 1-substance and 2-substance nozzles. If both nozzles are designed for the same maximum cooling capacity (Heat-Temperature-Coefficient HTC), then the 2-material nozzle advantageously enables, unlike the 1-material nozzle, the setting of significantly lower cooling capacities than the 1-material nozzle. Jet. Based on these Feature recommend 2-fluid nozzle for use in continuous casting, which are designed for a wide range of different grades of steel.
  • HTC Heat-Temperature-Coefficient
  • a specific cooling capacity specified by the manufacturer corresponds approximately to one
  • FIG. 4 shows a nozzle field according to the invention, which consists of a plurality of nozzle row arrangements.
  • the nozzle field 400 comprises in particular a first nozzle row arrangement 100-1 in a first roll gap 212 and a second nozzle row arrangement 100-2 in a second roll gap, which is arranged downstream of the first roll gap in the casting direction R in FIG.
  • the nozzle array 5 shown in FIG. 4 comprises nozzle rows, the first, second and third nozzle row arrangement according to the present invention being shown by way of example Invention are formed.
  • Rolling gap 212 in the casting direction R are increasingly lower. As the overall spray width becomes smaller, the number of nozzles per roller gap also decreases from outside to inside, as can be seen in FIG. The decrease in the number of nozzles per roller gap, for example, finally goes so far that in the fourth roller gap only three 1-fluid nozzle and in a fifth roller gap finally only a 1-fluid nozzle in the central region G are arranged / is ,
  • the nozzle row arrangements in the fourth and fifth roll gaps no longer correspond to the nozzle row arrangement according to the present invention, because right and left outside of the central area G, no 2-substance nozzles are arranged any more.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düsenreihenanordnung und ein Düsenfeld zum Einbau in Rollenspalte (212) zwischen zwei Strangführungsrollen (214) in einer Strangführung (210) einer Stranggießanlage. Bekannte Düsenreihenanordnungen weisen typischerweise mindestens eine 1-Stoff-Düse (110) in einem Mittenbereich G des Rollenspaltes (212) und jeweils mindestens eine weitere Düse (120) - in Gießrichtung R gesehen - rechts und links des Mittenbereiches in dem Rollenspalt auf. Die Düsen dienen zum Aufbringen von Kühlmittel M1, M2 auf einen von den Strangführungsrollen (214) geführten Gießstrang (300). Um die Qualität des Gießstrangs (300) zu verbessern und gleichzeitig die Kosten für die Sekundärkühlung zu senken, sieht die erfindungsgemäße Düsenreihenanordnung (100) vor, das die weiteren Düsen (120) rechts und links des Mittenbereiches in dem Rollenspalt als Mehrstoff-Düsen ausgebildet sind, wobei die mindestens eine 1-Stoff-Düse ein kleineres Regelverhältnis als die Mehrstoff-Düsen (120) aufweist.

Description

Düsenreihenanordnung und Düsenfeld zum Einbau in Rollenspalte zwischen zwei Strangführungsrollen
Die Erfindung betrifft eine Düsenreihenanordnung zum Einbau in einen Rollenspalt zwischen zwei in einer Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen in einer Strangführung in einer Stranggießanlage. Die Stranggießanlage dient zum Gießen von flüssigem Metall in einen Gießstrang, welcher innerhalb der Strangführung zwischen Strangführungsrollen geführt wird. Die Düsenreihenanordnung besteht aus einer Mehrzahl von Düsen zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Gießstrang. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Düsenfeld, bei dem es sich um eine Mehrzahl von Düsenreihenanordnungen handelt, die in einer Mehrzahl von
Rollenspalten in der Strangführung angeordnet sind. Im Stand der Technik sind Reihenanordnungen von Kühlmitteldüsen hinlänglich bekannt, so z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 005 679 A1 . Dort ist erwähnt, dass es sich bei den Düsen entweder um 1 -Stoff-Düsen oder um 2-Stoff-Düsen pro Rollenspalt handeln kann. Wie die Bezeichnungen bereits aussagen, wird bei den 1 -Stoff-Düsen lediglich ein einziges Kühlmittel auf den Gießstrang aufgebracht, während die 2-Stoff-Düsen dafür ausgelegt sind, dass zwei Kühlmittel, typischerweise Luft und Wasser, nachdem sie zuvor in einer Mischkammer gemischt wurden, auf den Gießstrang aufgespritzt werden.
Auch die deutsche Auslegeschrift 26 36 666 offenbart Düsen für Kühlmittel in einer Reihenanordnung, wobei die Düsen dort symmetrisch zu einer Anlagenmitte bzw. Strangmittelachse der Strangführung angeordnet sind.
Eine Stranggießanlage umfasst typischerweise eine Kokille sowie eine der Kokille in Gießrichtung nachgeordnete Strangführung mit einer Mehrzahl von
Strangführungsrollen. Nachdem flüssiges Metall, insbesondere flüssiger Stahl in die Kokille eingefüllt wurde, wird er an den Rändern der Kokille mit Hilfe einer Primärkühlung gekühlt, so dass sich dort innerhalb der Kokille ein Gießstrang mit zunächst noch flüssigem Kern aber bereits erstarrter tragfähiger Strangschale bildet. Nachdem der Gießstrang die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlässt, wird er innerhalb der nachgeordneten Strangführung geführt und abgekühlt, solange bis er schließlich vollständig durcherstarrt ist. Die Führung innerhalb der Strangführung erfolgt zwischen gegenüberliegenden Strangführungsrollen, wobei der Gießstrang typischerweise aus der Vertikalen in die Horizontale umgebogen wird. Die Kühlung des Gießstrangs in der Strangführung erfolgt mit den besagten Düsenreihenan-ordnungen zwischen den Rollenspalten. Aus Kostengründen (Betriebs- und Installationskosten) werden 2-Stoff-Düsen nur in bestimmten Fällen verwendet, nämlich insbesondere dort, wo der von der Düse ausgebrachte
Kühlmittelstrom in einem weiten Regelbereich, nachfolgend auch Regelverhältnis genannt, einstellbar sein muss. Dieses Erfordernis kann sich insbesondere dann ergeben, wenn die Stranggießanlage für ein großes Produktspektrum ausgelegt ist, d. h. für das Gießen von Gießsträngen ganz unterschiedlicher Breiten oder unterschiedlicher Stahlqualitäten mit stark variierenden Gießgeschwindigkeiten. 1 - Stoff-Düsen sind im Unterschied zu 2-Stoff-Düsen in ihrem Regelverhältnis deutlich mehr begrenzt, und deshalb sind sie für den Einbau in
Stranggießanlagen, die für ein großes Produktspektrum ausgelegt sind, zumindest alleine nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Düsenreihenanordnung sowie ein bekanntes Düsenfeld zum Einbau in Rollenspalte zwischen
Strangführungsrollen dahingehend weiterzubilden, dass sie einerseits eine
Qualitätsverbesserung für den Gießstrang ermöglichen, aber andererseits auch kostengünstiger sind.
Diese Aufgabe wird für die Düsenreihenanordnung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach sind die erfindungsgemäßen
Düsenreihenanordnungen dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Düsen als Mehrstoff-Düsen ausgebildet sind, deren Regelverhältnis größer ist als das Regelverhältnis der mindestens einen 1 -Stoff-Düse.
Der Begriff 1 -Stoff-Düse besagt, dass diese Düsen lediglich mit einem einzigen Kühlmittel, typischerweise Wasser, betrieben werden. Der Begriff Mehrstoff-Düsen besagt analog, dass diese Düsen mit einer Mehrzahl von Kühlmitteln betrieben werden. Eine Mehrstoff-Düse im Sinne der Erfindung meint vorzugsweise eine 2- Stoff-Düse, welche typischerweise mit einem gasförmigen Stoff M2, z. B. Luft oder Stickstoff, und zusätzlich mit einem flüssigen Stoff M1 , z. B. mit Wasser betrieben werden.
Das Regelverhältnis, auch Regelbereich genannt, einer Düse gibt an, wie weit der Volumenstrom des Kühlmittels gegenüber einem vom Hersteller vorgegebenen düsenspezifischen Nenn- bzw. Maximalwert abgesenkt werden kann, ohne dass das Spritzbild bzw. der Strahlkegel wesentlich darunter leidet oder gar
zusammenbricht.
Die beanspruchte Düsenreihenanordnung sieht vor, dass in einem Mittenbereich des Rollenspaltes lediglich 1 -Stoff-Düsen verbaut sind, während rechts und links des Mittenbereiches, d. h. in den Kantenbereichen des Gießstrangs Mehrstoff- Düsen verbaut sind. Aufgrund des von den Mehrstoff-Düsen versprühten
Kühlmittelgemisches aus beispielsweise einem gasförmigen und einem flüssigem Kühlmittel ist der Regelbereich der Mehrstoff-Düsen typischerweise deutlich größer als der Regelbereich der 1 -Stoff-Düsen. Allerdings sind die Anschaffung und der Betrieb der Mehrstoff-Düsen deutlich teurer als der Betrieb der 1 -Stoff- Düsen, weil die Bereitstellung des gasförmigen Kühlmittels, z. B. Pressluft ein Vielfaches teurer ist als die Bereitstellung von Wasser als Kühlmittel.
Im vorliegenden Fall liegt der Verdienst der Erfinder darin, erkannt zu haben, dass selbst für den Betrieb einer Stranggießanlage, die für ein breites Produktspektrum vorgesehen ist und deshalb ein breites Kühlleistungsspektrum erfordert, es nicht erforderlich ist, Mehrstoff-Düsen über der gesamten Breite des Rollspaltes vorzusehen. Vielmehr ist es ausreichend, solche Mehrstoff-Düsen mit großem Regelbereich lediglich im Kantenbereich des Gießstrangs vorzusehen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Stahlgüten,
insbesondere auch rissempfindliche Stahlqualitäten mit guter Oberflächenqualität zu gießen, bei gleichzeitig vergleichsweise geringen Kosten für die Kühlmittel. Dadurch, dass die in ihrem Betrieb teuren Mehrstoff-Düsen lediglich im
Randbereich des Gießstrangs und nicht in dessen Mittenbereich angeordnet sind, sind die Betriebskosten gegenüber einer durchgängig mit Mehrstoff-Düsen bestückten Düsenreihenanordnung deutlich geringer. Die Qualität eines
Gießstrangs und insbesondere seiner Oberfläche wird nicht dadurch
eingeschränkt, dass in dem Mittenbereich lediglich sowohl in der Anschaffung wie auch im Unterhalt preisgünstige 1 -Stoff-Düsen eingesetzt werden. Die beanspruchte Düsenreihenanordnung findet vorzugsweise Anwendung bei Stranggießanlagen mit folgenden Spezifika:
Anlagenbauformen: Senkrechtabbiege-, Bogen- und Vertikalbram- menanlagen
Brammenbreiten: 1000 - 4000 mm
Brammendicken: 40 - 700 mm
Gießgeschwindigkeiten: 0,1 - 10 m/min
Strangführungslänge: 1 - 50 m
Düsenabstand zur Bramme: 50 - 1000 mm
Spritzwinkelbreite: 30 - 160 Grad
Spritzwinkeltiefe: 1 - 120 Grad
Einzelmedien: Wasser, Luft, Stickstoff
Gemischmedien: Wasser/Luft; Wasser/Stickstoff
Wasserbeaufschlagungsdichte 1 - 100 l/(m2 s)
Wärmeübergangskoeffizienten 300 - 60000 W/(m2 K); Heat-Temperature- Coefficient HTC Grundsätzlich ist es wichtig, dass sämtliche Düsen in einer
Düsenreihenanordnung auf einen gleichen maximalen Heat-Temperature- Coefficient HTC-Wert ausgelegt sind, unabhängig davon, ob es sich um 1 -Stoff- oder Mehrstoff-Düsen handelt. Deswegen gilt diese vorteilhafte Voraussetzung insbesondere auch im Übergangsbereich von dem Mittenbereich G zu den Randbereichen, wenn dort 1 -Stoff- und Mehrstoff-Düsen benachbart zueinander angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Düsenreihenanordnung kann eingesetzt werden zur Kühlung der Oberseite oder der Unterseite eines Gießstrangs.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der beanspruchten Düsenreihenanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Düsenfeld zum Einbau in Rollenspalte zwischen einer Mehrzahl von in Gießrichtung benachbart angeordneten Strangführungsrollen gemäß Anspruch 5 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf die Düsenreihenanordnung genannten Vorteilen.
Vorteilhafterweise nimmt in einem Düsenfeld die gesamte Spritzbreite und damit vorzugsweise auch die Anzahl der Düsen pro Rollenspalte von außen nach innen in Gießrichtung ab. Eine derartige Ausgestaltung der Düsenreihen in den
Düsenfeldern ist deshalb möglich und sinnvoll, weil generell die erforderliche
Kühlleistung in Gießrichtung mit zunehmender Durcherstarrung abnimmt. Mit der entsprechenden Reduzierung der Anzahl der Düsen können sowohl
Anschaffungs- wie auch Betriebskosten vorteilhafterweise eingespart werden. Die Anzahl der Düsen muß sich nicht von jedem Rollenspalt zu dem in Gießrichtung unmittelbar benachbarten nachfolgenden Rollenspalt reduzieren. Vielmehr können auch mehrere in Gießrichtung aufeinanderfolgende Rollenspalte eine gleiche Anzahl von Düsen aufweisen, und erst - den mehreren Rollenspalten - nachgeordnete Rollenspalte weisen dann eine reduzierte Anzahl von Düsen auf. Insofern sind die Begriffe erster und zweiter Rollenspalt nicht zwingend als benachbarte Rollenspalte zu verstehen.
Der Beschreibung sind vier Figuren beigefügt, wobei Figur 1 eine Stranggießanlage nach dem Stand der Technik; Figur 2 eine erfindungsgemäße Düsenreihenanordnung;
Figur 3 unterschiedliche Regelverhältnisse von 1 -Stoff- und Mehrstoff-
Düsen; und Figur 4 ein erfindungsgemäßes Düsenfeld zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt eine klassische Stranggießanlage 200, die im Wesentlichen aus einer Stranggießkokille 250 und einer der Stranggießkokille nachgeschalteten
Strangführung 210 besteht. Nach dem Einfüllen eines flüssigen Metalls,
typischerweise Stahl, bildet sich innerhalb der Kokille ein Badspiegel 252 aus. Das flüssige Metall wird in der Kokille 250 mittels einer Primärkühlung (nicht gezeigt) gekühlt, so dass sich dort ein Gießstrang 300 ausbildet. Der Gießstrang ist zunächst in seinem Inneren noch flüssig; er bildet jedoch an seiner Außenseite eine erstarrte tragfähige Strangschale 310 aus. Nach dem Verlassen der Kokille 250 wird der Gießstrang 300 in der Strangführung 210 zwischen gegenüberliegenden Strangführungsrollen 214 geführt. Die Führung erfolgt in Figur 1 von oben nach unten, d. h. hier in Gießrichtung R.
Innerhalb der Strangführung 210 wird der Gießstrang 300 mit Kühlmittel beaufschlagt (Sekundärkühlung). Dies erfolgt mit Hilfe von Düsen, die in Form von Düsenreihenanordnungen 100 in den Rollenspalten 212 zwischen zwei in
Gießrichtung R benachbarten Strangführungsrollen 214 angeordnet sind. Durch die Beaufschlagung mit Kühlmittel erstarrt der Gießstrang 300 während seiner Führung durch die Strangführung 210 immer weiter durch, bis er schließlich vollständig durcherstarrt ist.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Rollenspalt 212. Zu erkennen ist der Gießstrang 300 in teilerstarrtem Zustand, d. h. mit einer durcherstarrten
Strangschale 310 und einem noch flüssigen Kern 320. Oberhalb des Gießstrangs ist die Düsenreihenanordnung 100 zu erkennen. Konkret umfasst die
Düsenreihenanordnung in dem hier gezeigten Beispiel vier 1 -Stoff-Düsen 1 10, die jeweils nur mit einem flüssigen Kühlmedium M1 , typischerweise Wasser betrieben werden. Alle vier 1 -Stoff-Düsen sind vorzugsweise für denselben maximalen HTC- Wert, d. h. für dieselbe maximale Kühlleistung ausgelegt. Vereinfacht gesagt bedeutet dies, dass alle 1 -Stoff-Düsen dieselbe Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit auf den zu kühlenden Gießstrang 300 aufbringen. Die Strangführung ist ausgebildet zum Führen des Gießstrangs 300 mit Formatbreiten zwischen einer minimalen Formatbreite und einer maximalen Formatbreite. Die Anordnung der 1 - Stoff-Düsen ist auf den Mittenbereich G beschränkt. Für die Breite des
Mittenbereiches G gilt gemäß der vorliegenden Erfindung:
100 mm < Breite des Mittenbereiches G < minimale Formatbreite der
Strangführung. Wie in Figur 2 weiterhin zu erkennen ist, erstreckt sich der Mittenbereich G symmetrisch zu einer Anlagenmitte GO der Strangführung 210 in dem Rollenspalt 212. Auch die 1 -Stoff-Düsen 1 10 sind innerhalb des Mittenbereiches G
symmetrisch zu der Anlagenmitte GO in dem Rollenspalt 212 angeordnet.
Rechts und links des Mittenbereiches G ist hier beispielhaft jeweils eine 2-Stoff- Düse 120 als Mehrstoff-Düse innerhalb der Düsenreihenanordnung 100 angeordnet. Die 2-Stoff-Düse wird mit zwei Kühlmitteln M1 , M2 betrieben. Das erste Kühlmittel M1 ist typischerweise flüssig, z.B. Wasser. Das zweite Kühlmittel M2 ist typischerweise gasförmig, z.B. Luft. Aus diesem Grunde ist ihr
Regelbereich deutlich größer. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch eine feinere bzw. bedarfsorientiertere Einstellung der Kühlleistung in den
Kantenbereichen des Gießstrangs ermöglicht wird. Wie in Figur 2 gut zu erkennen ist, geben die 2-Stoff-Düsen 120 lediglich eine deutlich geringere Menge an flüssigem Kühlmittel pro Zeiteinheit auf den Gießstrang aus. Auch wenn die
Kühlwirkung auf die Kanten nicht alleine durch das flüssige Kühlmedium, sondern zusätzlich auch durch das gasförmige Medium beeinflusst wird, so ist die gesamte Kühlleistung der 2-Stoff-Düsen in den Kantenbereichen jedoch in der Regel bewusst deutlich geringer eingestellt, als die von den 1 -Stoff-Düsen 1 10 im Mittenbereich G zu erbringende Kühlleistung. Dies deshalb, weil, wie gesagt, die Kantenbereiche des Gießstrangs 300„warmgehalten" werden müssen, um eine Rissbildung zu vermeiden. Deshalb können auch die für den Kantenbereich vorgesehenen 2-Stoff-Düsen für einen kleineren maximalen HTC-Wert ausgelegt sein als die übrigen Düsen der Düsenreihe.
Figur 3 veranschaulicht die unterschiedlichen Regelverhältnisse von 1 -Stoff- und 2-Stoff-Düsen. Wenn beide Düsen für eine gleich große maximale Kühlleistung (Heat-Temperature-Coefficient HTC) ausgelegt sind, so ermöglicht die 2-Stoff- Düse vorteilhafterweise im Unterschied zu der 1 -Stoff-Düse die Einstellung von deutlich geringeren Kühlleistungen als die 1 -Stoff-Düse. Aufgrund dieser Eigenschaft empfehlen sich 2-Stoff-Düsen für den Einsatz in Stranggießanlagen, die für ein breites Produktspektrum unterschiedlicher Stahlgüten ausgelegt sind.
Beispielhaft sind für eine konkrete 1 -Stoff-Düse zum einen eine spezifische vom Hersteller vorgegebene Kühlleistung (entspricht näherungsweise einem
vorgegebenen maximalen Volumenstrom an flüssigem Kühlmittel) und zum anderen ein Regelverhältnis von beispielsweise 1 : 6 vorgegeben. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom von beispielsweise maximal 6L/min bis auf 1 L/min abgesenkt werden dürfte, ohne dass der Spritzkegel und das Spritzbild der Düse wesentlich darunter leiden würden.
Demgegenüber würde ein Regelverhältnis von 1 :20 für eine 2-Stoff-Düse bei einem beispielhaft angenommenen gleichen maximal zulässigen Volumenstrom von 6L/min bedeuten, dass der Volumenstrom auf 6/20=0, 3L/min (minimal zulässiger Wert) abgesenkt werden dürfte, ohne dass der Spritzkegel und das Spritzbild der 2-Stoff-Düse wesentlich darunter leiden würden. Weil der (minimal zulässige) Volumenstrom an Kühlmittel gegenüber einer 1 -Stoff-Düse deutlich weiter abgesenkt werden kann, kann auch die Kühlleistung der 2-Stoff-Düse deutlich weiter heruntergefahren werden, im Vergleich zu einer 1 -Stoff-Düse.
Die vorliegende Erfindung zeigt jedoch, dass es ausreichend ist, wenn diese in ihrem Betrieb teuren 2-Stoff-Düsen lediglich in den Kantenbereichen und nicht über die gesamte Breite des Rollenspaltes eingesetzt werden. Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Düsenfeld, welches aus einer Mehrzahl von Düsenreihenanordnungen besteht. Das Düsenfeld 400 umfasst insbesondere eine erste Düsenreihenanordnung 100-1 in einem ersten Rollenspalt 212 und eine zweite Düsenreihenanordnung 100-2 in einem zweiten Rollenspalt, welcher in Figur 4 dem ersten Rollenspalt in Gießrichtung R nachgeordnet ist. Insgesamt umfasst das in Figur 4 dargestellte Düsenfeld 5 Düsenreihen, wobei beispielhaft die erste, zweite und dritte Düsenreihenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Konkret zeigt sich dies darin, dass diese ersten drei Düsenreihenanordnungen innerhalb des Mittenbereiches G lediglich 1 -Stoff-Düsen und in ihren Randbereichen jeweils 2-Stoff-Düsen 120 aufweisen. Weil die erforderliche Kühlleistung mit zunehmender Länge der Strangführung aufgrund der zunehmenden Erstarrung des Gießstrangs in Gießrichtung geringer wird, kann auch die Gesamtspritzbreite B aller Düsen 1 10, 120, 120' pro
Rollenspalt 212 in Gießrichtung R zunehmend geringer werden. Mit geringer werdender Gesamtspritzbreite nimmt auch die Anzahl der Düsen pro Rollenspalt von außen nach innen ab, wie in Figur 4 zu erkennen ist. Die Abnahme der Anzahl der Düsen pro Rollenspalt geht beispielsweise schließlich so weit, dass in dem vierten Rollenspalt nur noch beispielhaft drei 1 -Stoff-Düsen und in einem fünften Rollenspalt schließlich nur noch eine 1 -Stoff-Düse in dem Mittenbereich G angeordnet sind / ist. Die Düsenreihenanordnungen in dem vierten und fünften Rollenspalt entsprechen nicht mehr der Düsenreihenanordnung nach der vorliegenden Erfindung, weil rechts und links außerhalb des Mittenbereiches G keine 2-Stoff-Düsen mehr angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
100 Düsenreihenanordnung
100-1 erste Düsenreihenanordnung
100-2 zweite Düsenreihenanordnung
1 10 1 -Stoff-Düse
120 weitere Düse (= Mehr- bzw. 2-Stoff-Düse)
120' äußerste 2-Stoff-Düse
200 Stranggießanlage
210 Strangführung
212 Rollenspalt
214 Strangführungsrolle
250 Stranggießkokille
252 Badspiegel
300 Gießstrang
310 erstarrte Strangschale
320 flüssiger Kern
400 Düsenfeld
B Gesamtspritzbreite aller Düsen pro Rollenspalt
G Breite des Mittenbereiches
GO Anlagenmitte der Strangführung über der Gießbreite
M1 erstes Kühlmittel
M2 zweites Kühlmittel
R Gießrichtung

Claims

Patentansprüche:
1 . Düsenreihenanordnung (100) zum Einbau in einen Rollenspalt (212)
zwischen zwei in einer Gießrichtung (R) benachbarten Strangführungsrollen (214) in einer Strangführung (210) einer Stranggießanlage (200), aufweisend:
mindestens eine 1 -Stoff-Düse (1 10) mit einem ersten Regelverhältnis, angeordnet in einem Mittenbereich (G) des Rollenspaltes (212), und jeweils mindestens eine weitere Düse (120), angeordnet - in Gießrichtung gesehen - rechts und links des Mittenbereiches in dem Rollenspalt;
wobei die mindestens eine 1 -Stoff-Düse und die weiteren Düsen
ausgebildet sind zum Aufbringen von Kühlmittel (M1 , M2) auf einen von den Strangführungsrollen (214) geführten Gießstrang (300);
dadurch gekennzeichnet,
dass die weiteren Düsen (120) als Mehrstoff-Düsen mit jeweils einem zweiten Regelverhältnis ausgebildet sind; und
dass das erste Regelverhältnis kleiner als das zweite Regelverhältnis ist.
2. Düsenreihenanordnung (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strangführung (210) ausgebildet ist zum Führen von Gießsträngen (300) mit Formatbreiten zwischen einer minimalen Formatbreite und einer maximalen Formatbreite; und
für die Breite des Mittenbereiches gilt:
100mm < Breite des Mittelbereiches (G) < minimale Formatbreite der Strangführung.
3. Düsenreihenanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Mittenbereich (G) symmetrisch zu einer Anlagenmitte (G0) der Strangführung (210) in dem Rollenspalt erstreckt; und
die mindestens eine 1 -Stoff-Düse (1 10) und die Mehrstoff-Düsen (120) symmetrisch zu der Anlagenmitte (GO) in dem Rollenspalt (212) angeordnet sind.
4. Düsenreihenanordnung (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenn rechts und links des Mittenbereichs (G) jeweils zwei oder mehr Mehrstoff-Düsen (120) angeordnet sind - außer den beiden äußersten Mehrstoff-Düsen (120'), die mit ihrem Spritzbereich auch die rechte und linke Kante des jeweiligen Gießstrangs abdecken - alle übrigen Mehrstoff- Düsen (120) für denselben maximalen Heat-Temperature-Coefficient HTC- Wert ausgelegt sind, wie die mindestens eine 1 -Stoff-Düse (1 10) in dem Mittenbereich (G).
5. Düsenfeld (300) zum Einbau in Rollenspalte (212) zwischen einer Mehrzahl von in Gießrichtung (R) benachbart angeordneten Strangführungsrollen (214) in einer Strangführung (210) einer Stranggießanlage (200), wobei das Düsenfeld (300) aufweist:
eine erste Düsenreihenanordnung (100-1 ) in einem ersten Rollenspalt; und eine zweite Düsenreihenanordnung (100-2) in einem zweiten Rollenspalt, welcher dem ersten Rollenspalt in Gießrichtung nachgeordnet ist, wobei zumindest die erste Düsenreihenanordnung (100-1 ) ausgebildet ist nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
6. Düsenfeld (300) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gesamtspritzbreite (B) aller Düsen pro Rollenspalt in Gießrichtung (R) abnimmt. Düsenfeld (300) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl der Düsen pro Rollenspalt von außen nach innen Gießrichtung abnimmt.
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