DE102016216197A1

DE102016216197A1 - Nozzle device for a cooling medium

Info

Publication number: DE102016216197A1
Application number: DE102016216197.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Naujock; Axel Weyer; Axel Stavenow
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 1-Stoff-Düsenvorrichtung für eine Strangführung in einer Stranggießanlage sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. Bekannte Düsenvorrichtungen dieser Art weisen ein Mundstück mit mindestens zwei Öffnungen und eine Zuleitung zum Zuführen eines einzigen Kühlmediums zu den Öffnungen des Mundstücks auf. Um den möglichen Einstellbereich des Kühlmediums bei der Düsenvorrichtung zu erweitern, ist vorgesehen, dass die Zuleitung mindestens zwei getrennte Kanäle 122, 124 aufweist zum Zuführen des Kühlmediums getrennt zu jeder der Öffnungen. Es ist eine Steuervorrichtung 130 vorgesehen zum individuellen Einstellen der Volumenströme oder der Drücke des Kühlmittels in den einzelnen Kanälen. Schließlich sind die mindestens zwei Öffnungen in dem Mundstück derart ausgebildet und ausgerichtet, dass ihre jeweiligen Spritzkegel in einem vordefinierten Abstand d von den Öffnungen 112 eine möglichst gleiche Projektionsfläche auf dem zu kühlenden Gegenstand abdecken.The invention relates to a 1-fluid nozzle device for a strand guide in a continuous casting plant and a method for its operation. Known nozzle devices of this type have a mouthpiece with at least two openings and a feed line for supplying a single cooling medium to the openings of the mouthpiece. In order to expand the possible adjustment range of the cooling medium in the nozzle device, it is provided that the supply line has at least two separate channels 122, 124 for supplying the cooling medium separately to each of the openings. A control device 130 is provided for individually adjusting the volume flows or the pressures of the coolant in the individual channels. Finally, the at least two openings in the mouthpiece are designed and aligned in such a way that their respective spray cones cover, at a predefined distance d from the openings 112, a projection surface that is as similar as possible to the object to be cooled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenvorrichtung zum Aufspritzen von einem einzigen Kühlmedium, z. B. Wasser auf einen zu kühlenden Gegenstand, insbesondere einen Gießstrang in einer Stranggießanlage. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Strangführung innerhalb einer Stranggießanlage mit mindestens einer erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung. Die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung kommt insbesondere zur Anwendung in Strangführungen von folgenden Typen von Stranggießanlagen:
Brammen-, Dünnbrammen-, Block-, Knüppel- oder Rundstranggießanlagen.The invention relates to a nozzle device for spraying a single cooling medium, for. B. water to a cooling object, in particular a cast strand in a continuous casting. The invention further relates to a strand guide within a continuous casting plant having at least one nozzle device according to the invention and to a method for operating the nozzle device according to the invention. The nozzle device according to the invention is used in particular for strand guides of the following types of continuous casting plants:
Slab, thin slab, block, billet or round casters.

Eine typische Stranggießanlage aus dem Stand der Technik ist in 4 beispielhaft gezeigt. Die dortige Stranggießanlage 300 umfasst eine Verteilerrinne 310, aus welcher eine flüssige Metallschmelze über ein Tauchrohr 320 in eine Kokille 330 eingefüllt wird. In der Kokille wird die Schmelze gekühlt (Primärkühlung) und es bildet sich dort ein Gießstrang 400 aus mit einer tragfähigen Strangschale, aber mit zunächst noch flüssigem Kern. Der Gießstrang 400 wird aus der Kokille herausgezogen und in einer nachfolgenden Strangführung 340 typischerweise aus der Vertikalen in die Horizontale umgebogen. Die Strangführung kann entweder nur aus einer Vielzahl von einzelnen Strangführungsrollen bestehen, welche den Gießstrang 400 an seiner Unter- und Oberseite während des Umbiegevorganges stützen. Alternativ sind die einzelnen Strangführungsrollen, wie in 4 gezeigt, zu sogenannten Segmenten zusammengefasst. Die Strangführung kann aus bis zu 20 Segmenten mit entsprechender Rollenbahn bestehen. In einem Segment sind zwischen zwei bis zehn Rollen je Segmentrahmen, d. h. je Ober- und Unterseite vorhanden. A typical continuous casting machine of the prior art is in 4 shown by way of example. The local continuous casting plant 300 includes a distributor trough 310 from which a liquid molten metal via a dip tube 320 in a mold 330 is filled. In the mold, the melt is cooled (primary cooling) and it forms a cast strand there 400 made with a stable strand shell, but with initially still liquid core. The cast strand 400 is pulled out of the mold and in a subsequent strand guide 340 typically bent from the vertical to the horizontal. The strand guide can either consist only of a plurality of individual strand guide rollers, which the casting strand 400 support at its bottom and top during the clinching process. Alternatively, the individual strand guide rollers, as in 4 shown, grouped into so-called segments. The strand guide can consist of up to 20 segments with corresponding roller conveyor. In one segment there are between two and ten rolls per segment frame, ie on each top and bottom side.

Während seiner Führung durch die Strangführung 340 wird der Gießstrang 400 mit einem Kühlmittel beaufschlagt und dadurch weiter abgekühlt, bis er schließlich durcherstarrt ist. Die Kühlung erfolgt mit Hilfe von 1- und / oder 2-Stoff-Düsen, welche jeweils in einem Rollenspalt zwischen zwei in Gießrichtung R benachbarten Strangführungsrollen 360 angeordnet sind. Vorzugsweise werden 1-Stoff-Düsen mit Wasser und 2-Stoff-Düsen mit einem Gemisch aus komprimierter Luft und Wasser betrieben. Bei beiden Düsenarten ist das Maß der Kühlung proportional zu dem verdüsten Wasservolumenstrom (der Beitrag der Luft zur Kühlung ist im Vergleich zu dem Wasser gering). Die beschriebene Kühlung des Gießstrangs 400 in der Strangführung 340, auch Sekundärkühlung genannt, ist ein wichtiger und unverzichtbarer Bestandteil der Strangkühlung, da die Sekundärkühlung die Möglichkeit bietet, von außen auf die Kühlung des Gießstrangs gezielt einzuwirken. Eine Sekundärkühlung bietet somit die Möglichkeit, gezielt auf die Qualität des Gießstrangs 400 direkt einzuwirken. Für eine gezielte Sekundärkühlung ist bei Stranggießanlagen, auf denen ein breites Produktspektrum an Gießsträngen gegossen werden kann, ein großer Wasserstellbereich und damit ein großer Bereich, in dem die Kühlleistung variabel eingestellt werden kann, von Vorteil. During his tour of the strand leadership 340 becomes the cast strand 400 subjected to a coolant and thereby further cooled until it is finally solidified. The cooling takes place with the aid of 1- and / or 2-substance nozzles, which in each case in a roller gap between two adjacent in the casting direction R strand guide rollers 360 are arranged. Preferably, 1-fluid nozzles are operated with water and 2-fluid nozzles with a mixture of compressed air and water. For both types of nozzles, the degree of cooling is proportional to the atomized water volume flow (the contribution of the air to the cooling is small compared to the water). The described cooling of the casting strand 400 in the strand leadership 340 , also called secondary cooling, is an important and indispensable component of the strand cooling, since the secondary cooling offers the possibility to influence the cooling of the casting strand from outside. Secondary cooling thus offers the option of targeted quality on the cast strand 400 to interact directly. For a targeted secondary cooling is in continuous casting, on which a wide range of casting lines can be cast, a large water control range and thus a large area in which the cooling capacity can be variably set, advantage.

Aus diesem Grund werden bei derartig breit ausgelegten Stranggießanlagen typischerweise 2-Stoff-Düsen bevorzugt eingesetzt, weil sie in der Lage sind, einen Wasserstellbereich (maximaler Volumenstrom / minimaler Volumenstrom) von bis zu 30 darzustellen. 2-Stoff-Düsen erfordern – neben der Bereitstellung eines ersten Kühlmediums, typischerweise Wasser, immer auch die Bereitstellung eines zweiten Kühlmediums, typischerweise Luft, mit variablen Drücken (vorzugsweise 1 bar bis 6 bar Überdruck) an der Düse, bei stark unterschiedlichen Volumenströmen. Für die erforderlichen Wasservolumenströme werden vorzugsweise Wasserdrücke von 0,5 bar bis 10 bar Überdruck an der 2-Stoff-Düse benötigt. 2-Stoff-Düsen können Breitenspritzwinkel von 30 Grad bis 120 Grad darstellen und sind so variabel für unterschiedliche Anlagenlagenkonzepte einsetzbar.For this reason, 2-nozzle nozzles are typically used with such broad-based continuous casting, because they are able to represent a water control range (maximum flow / minimum flow) of up to 30. 2-fluid nozzles require - in addition to providing a first cooling medium, typically water, always providing a second cooling medium, typically air, with variable pressures (preferably 1 bar to 6 bar overpressure) at the nozzle, with very different flow rates. For the required water volume flows preferably water pressures of 0.5 bar to 10 bar pressure at the 2-material nozzle are needed. 2-fluid nozzles can represent wide spray angles of 30 degrees to 120 degrees and can be variably used for different plant layer concepts.

1-Stoff-Düsen hingegen haben lediglich einen möglichen Wasserstellbereich von bis zu 7, benötigen allerdings kein zusätzliches Medium zum Aufbau eines Spritzkegels. Für die erforderlichen Wasservolumenströme werden vorzugsweise Wasserdrücke von 1 bar bis 30 bar Überdruck an der 1-Stoff-Düse benötigt. 1-Stoff-Düsen können ebenfalls Spritzwinkel von 30 Grad bis 120 Grad darstellen. Aufgrund ihres nur eingeschränkten Wasserstellbereiches sind sie für anspruchsvolle Gießanlagen, die für ein großes Produktspektrum an Gießsträngen vorgesehen sind, nur bedingt geeignet. Die unterschiedlichen Produkte können sich beispielweise in der Breite des Gießstrangs, in der gegossenen Stahlgüte sowie in der Gießgeschwindigkeit bei ihrer Produktion unterscheiden. 1-fluid nozzles, however, have only a possible water control range of up to 7, but require no additional medium to build a spray cone. For the required water volume flows preferably water pressures of 1 bar to 30 bar pressure at the 1-nozzle are required. 1-fluid nozzles can also provide spray angles from 30 degrees to 120 degrees. Due to their limited water control range, they are only of limited suitability for demanding casting systems, which are intended for a large product range of casting strands. The different products can differ, for example, in the width of the cast strand, in the cast steel grade and in the casting speed in their production.

Im Stand der Technik sind weiterhin beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 119 981 A1 oder der deutschen Offenlegungsschrift die T 25 01 293 A1 sind Düsenvorrichtungen für Strangführungen bekannt, deren Mundstück zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Düsenkanäle bzw. Öffnungen aufweist zum Erzeugen eines möglichst breiten eng gebündelten Flachstrahls des Kühlmediums. Bei diesen bekannten Düsenvorrichtungen erfolgt die Zuleitung des einzigen Kühlmediums zu den Öffnungen des Mundstücks über einen einzigen gemeinsamen Zuleitungskanal.In the prior art are further, for example, from the European patent application EP 0 119 981 A1 or the German Offenlegungsschrift T 25 01 293 A1 Nozzle devices for strand guides are known, whose mouthpiece has two or more juxtaposed nozzle channels or openings for producing a widest possible closely bundled flat jet of the cooling medium. In these known nozzle devices, the supply of the single cooling medium to the openings of the mouthpiece takes place via a single common supply channel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte 1-Stoff-Düsenvorrichtung für nur ein einzige Kühlmedium sowie eine bekannte Strangführung und ein bekanntes Verfahren zum Betreiben der Düsenvorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass der Bereich der einstellbaren Kühlleistung erweitert wird.The invention is based on the object, a known 1-fluid nozzle device for only a single cooling medium and a known Strand guide and a known method for operating the nozzle device in such a way that the range of adjustable cooling capacity is extended.

Diese Aufgabe wird für die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für das Kühlmedium zu dem Mundstück mindestens zwei getrennte Kanäle aufweist zum Zuführen des Kühlmediums getrennt zu jeder der Öffnungen. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen zum individuellen Einstellen der Volumenströme oder Drücke des Kühlmediums in den einzelnen Kanälen, und die mindestens zwei Öffnungen in dem Mundstück sind derart ausgebildet und ausgerichtet, dass ihre jeweiligen Spritzkegel in einem vordefinierten Abstand von den Öffnungen eine möglichst gleiche Projektionsfläche auf dem Gegenstand abdecken. Dies bedeutet, dass die Auftrefffläche des Kühlmediums auf der Oberfläche des Gegenstandes bei beiden Spritzkegeln möglichst gleich groß und möglichst gleich konturiert sind und möglichst denselben Ort auf der Oberfläche des Gegenstandes abdecken. This object is achieved for the nozzle device according to the invention by the subject-matter of patent claim 1. This is characterized in that the supply line for the cooling medium to the mouthpiece has at least two separate channels for supplying the cooling medium separately to each of the openings. A control device is provided for individually adjusting the volume flows or pressures of the cooling medium in the individual channels, and the at least two openings in the mouthpiece are designed and aligned such that their respective spray cones have a projection surface that is as similar as possible to the predefined distance from the openings Cover the item. This means that the impact surface of the cooling medium on the surface of the article in both spray cones are as equal as possible and contoured as equal as possible and cover as possible the same place on the surface of the article.

Die beanspruchte Ausgestaltung ermöglicht vorteilhafterweise die Anwendung der Düsenvorrichtung in einer Stranggießanlage, die eine große Bandbreite an unterschiedlichen Stahlgüten produzieren kann und dafür unterschiedliche Kühlleistungen erfordert. Durch die Ausrichtung der mindestens zwei Öffnungen in dem Mundstück auf ein und dieselbe Projektionsfläche und das Vorsehen der individuellen Kanäle für jede der Öffnungen kann mit Hilfe der Steuereinrichtung die Kühlleistung in einem sehr breiten Bereich je nach Bedarf im Einzelfall gezielt eingestellt werden. Dies gelingt insbesondere deswegen, weil mit Hilfe der Steuereinrichtung die individuellen Volumenströme oder Drücke des Kühlmittels in den einzelnen Kanälen je nach erforderlicher Kühlleistung individuell eingestellt werden können. The claimed embodiment advantageously allows the application of the nozzle device in a continuous casting plant, which can produce a wide range of different steel grades and requires different cooling capacities. By aligning the at least two openings in the mouthpiece on one and the same projection surface and the provision of the individual channels for each of the openings, the cooling capacity can be selectively adjusted in a very wide range as needed in the individual case by means of the control device. This is possible in particular because, with the aid of the control device, the individual volume flows or pressures of the coolant in the individual channels can be set individually depending on the required cooling capacity.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sind die Querschnitte der mindestens zwei Öffnungen jeweils ellipsenförmig, insbesondere schlitzförmig mit einer Hauptachse ausgebildet zum Erzeugen von Flachstrahlen des Kühlmittels. Damit der Spritzkegel unabhängig davon, welche der Öffnungen alleine oder ob alle Öffnungen gemeinsam betrieben werden, beibehalten bleibt, sind die Öffnungen in dem Mundstück derart ausgebildet, dass ihre jeweiligen Hauptachsen parallel zueinander versetzt oder auf einer geraden Linie nebeneinander angeordnet sind.According to a first embodiment, the cross sections of the at least two openings are each elliptical, in particular slit-shaped with a main axis for generating flat jets of the coolant. In order to maintain the spray cone irrespective of which of the openings alone or all the openings are operated together, the openings in the mouthpiece are formed such that their respective major axes are offset parallel to each other or arranged side by side on a straight line.

Die Kühlleistungen der durch die einzelnen Öffnungen repräsentierten Einzeldüsen sind innerhalb der Düsenvorrichtung vorteilhafterweise unterschiedlich. Dies kann durch unterschiedlich große Querschnitte der Öffnungen und / oder durch unterschiedliche den Einzeldüsen zugeordnete Kühlmittelstellbereiche realisiert sein. Alternativ können die Querschnitte jedoch auch gleich groß und die Kühlmittelstellbereiche der Einzeldüsen jedoch auch gleich ausgebildet sein. The cooling capacities of the individual nozzles represented by the individual openings are advantageously different within the nozzle apparatus. This can be realized by different sized cross sections of the openings and / or by different the individual nozzle associated Kühlmittelstellbereiche. Alternatively, however, the cross sections may also be of the same size and the coolant setting areas of the individual nozzles may be the same.

Als Sonderfälle der grundsätzlich individuellen Einstellbarkeit der Volumenströme und der Drücke des Kühlmittels durch die Steuereinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Drücke des Kühlmittels in zumindest zwei der Kanäle gleich groß eingestellt werden. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Steuereinrichtung den Volumenstrom des Kühlmittels durch mindestens einen der Kanäle vollständig abzusperren, so dass dann lediglich eine der Öffnungen bzw. nur eine Einzeldüse in Betrieb ist. As special cases of the fundamentally individual adjustability of the volume flows and the pressures of the coolant by the control device, it can be provided that the pressures of the coolant are set to be equal in at least two of the channels. It is also possible to completely shut off the volume flow of the coolant through at least one of the channels with the aid of the control device, so that only one of the openings or only a single nozzle is then in operation.

Allgemein erfolgt die Einstellung der Volumenströme oder Drücke des Kühlmittels in den einzelnen Kanälen bzw. Einzeldüsen in Abhängigkeit folgender Parameter: In Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit, der Stahlqualität, der Gießstrangtemperatur, der Sekundär-Kühlwasser-Vorlauftemperatur, der Breite des Gießstrangs und / oder der Dicke des Gießstrangs. In general, the adjustment of the volume flows or pressures of the coolant in the individual channels or individual nozzles depending on the following parameters: Depending on the casting speed, the steel quality, the Gießstrangtemperatur, the secondary cooling water flow temperature, the width of the casting strand and / or the thickness of the casting strand.

Die einzelnen Kanäle zum Zuführen des Kühlmittels zu den einzelnen Öffnungen sind vorzugsweise an eine Anschlussplatte mit mindestens zwei Anschlüssen individuell angeschlossen. Die Anschlussplatte ist typischerweise einem Festland angeordnet und ermöglicht einen schnellen Austausch eines Mundstücks mit den zugehörigen Kanälen im Falle eines Defektes. Vorzugsweise ist die für die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung vorgesehene Anschlussplatte in Form einer Anschlussplatte für eine 2-Stoff-Düse ausgebildet, so dass alternativ zu der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung auch eine bekannte 2-Stoff-Düse an die Anschlussplatte angeschlossen werden kann.The individual channels for supplying the coolant to the individual openings are preferably individually connected to a connection plate with at least two connections. The connection plate is typically arranged on a mainland and allows a quick replacement of a mouthpiece with the associated channels in the event of a defect. Preferably, the connection plate provided for the nozzle device according to the invention is designed in the form of a connection plate for a 2-material nozzle, so that a known 2-material nozzle can be connected to the connection plate as an alternative to the nozzle device according to the invention.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Strangführung nach Anspruch 10 gelöst. Diese Strangführung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtungen zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen der Strangführung angeordnet ist.The above object of the invention is further achieved by a strand guide according to claim 10. This strand guide is characterized in that at least one of the nozzle devices according to the invention is arranged between two strand guide rollers of the strand guide which are adjacent in the casting direction.

Dabei können die Strangführungsrollen zumindest teilweise auch in sogenannten Strangführungssegmenten zusammengefasst sein; dann ist die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung in dem Strangführungssegment angeordnet.The strand guide rollers can be at least partially summarized in so-called strand guide segments; then the nozzle device according to the invention is arranged in the strand guide segment.

Schließlich wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme und die Drücke in den mindestens zwei Kanälen individuell eingestellt werden können. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die Düsenvorrichtung genannten Vorteilen.Finally, the above object of the invention is also achieved by a method according to claim 12. This method is characterized in that the volume flows and the pressures in the at least two channels individually can be adjusted. The advantages of this method correspond to the advantages mentioned above with respect to the nozzle device.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen Verfahrensansprüchen beansprucht.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are claimed in the dependent method claims.

Typischerweise wird die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung lediglich mit einer Öffnung, d. h. als Einzeldüse betrieben. Die benachbarten anderen Öffnungen sind dann außer Betrieb; d. h. der Volumenstrom des Kühlmediums durch diese anderen Öffnungen ist in der Regel abgesperrt. Bei diesem Einzeldüsenbetrieb wird, wenn der Querschnitt der mindestens zwei Öffnungen unterschiedlich groß ist, die Öffnung mit dem größerem Querschnitt mit dem Kühlmittel-Volumenstrom beaufschlagt, wenn eine vergleichsweise große Kühlleistung erforderlich ist. Umgekehrt wird die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung alleine mit der Öffnung mit dem kleineren Querschnitt betrieben, wenn die benötigte Kühlleistung im Vergleich zu der von der großen Öffnung lieferbaren Kühlleistung klein ist.Typically, the nozzle device according to the invention is merely provided with an opening, i. H. operated as a single nozzle. The adjacent other openings are then out of service; d. H. the volume flow of the cooling medium through these other openings is usually shut off. In this single-nozzle operation, when the cross-section of the at least two openings is different in size, the opening with the larger cross-section is supplied with the coolant volume flow when a comparatively large cooling capacity is required. Conversely, the nozzle device according to the invention is operated solely with the smaller cross-section opening if the required cooling capacity is small compared to the cooling capacity that can be supplied by the large opening.

Der Beschreibung sind vier Figuren beigefügt, wobeiThe description is attached to four figures, wherein

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung; 1 a first embodiment of the nozzle device according to the invention;

2 ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung; 2 A second embodiment of the nozzle device according to the invention;

3 eine Anschlussplatte; und 3 a connection plate; and

4 eine Stranggießanlage gemäß dem Stand der Technik
zeigt. 4 a continuous casting plant according to the prior art
shows.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. The invention will be described below with reference to FIGS 1 to 3 described in detail in the form of embodiments. In all figures, the same technical elements are designated by the same reference numerals.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung 100. Sie dient zum Aufspritzen eines einzigen Kühlmediums 200, z. B. Wasser auf einen zu kühlenden Gegenstand, beispielsweise den in 4 gezeigten Gießstrang 400 in einer Stranggießanlage 300. 1 shows a first embodiment of the nozzle device according to the invention 100 , It is used for spraying a single cooling medium 200 , z. B. water to a cooling object, for example, the in 4 cast strand shown 400 in a continuous casting plant 300 ,

Wie in 1 zu erkennen ist, weist die Düsenvorrichtung 100 ein Mundstück 110 mit mindestens zwei Öffnungen 112 auf. Die Querschnitte der hier beispielhaft zwei Öffnungen 112 sind jeweils ellipsenförmig, insbesondere schlitzförmig mit einer Hauptachse L in Richtung ihrer größten (Längs-)Erstreckung ausgebildet. Die Hauptachsen der beiden Öffnungen liegen bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer geraden Linie nebeneinander. Das Mundstück 110 kann einstückig oder zweistückig ausgebildet sein, wobei im letzten Fall jeder Teil des Mundstückes vorzugsweise eine Öffnung aufweist.As in 1 can be seen, the nozzle device 100 a mouthpiece 110 with at least two openings 112 on. The cross sections of the example here two openings 112 are each elliptical, in particular slit-shaped with a major axis L in the direction of its largest (longitudinal) extent. The main axes of the two openings are in the in 1 shown embodiment on a straight line next to each other. The mouthpiece 110 may be formed in one piece or two pieces, in the latter case, each part of the mouthpiece preferably has an opening.

In der linken Teilabbildung von 1 ist zu erkennen, dass jeder der Öffnungen 112 in dem Mundstück ein separater Kanal 122, 124 zugeordnet ist zum individuellen Zuführen von vorzugsweise ein und demselben Kühlmedium 200 zu jeder der Öffnungen 112. Die einzelnen Kanäle 122, 124 sind vorzugsweise zu der Zuleitung 120 zusammengefasst bzw. in diese integriert. Sie führen zu einer Steuereinrichtung 130, welche ausgebildet ist, die Volumenströme oder die Drücke des Kühlmittels in den einzelnen Kanälen 122, 124 individuell einzustellen. Die Steuereinrichtung 130 wird vorzugsweise über eine einzige Zuleitung mit dem Kühlmedium 200 versorgt. Die Steuereinrichtung 130, die typischerweise mindestens zwei Regelventile, eins für jeden der Kanäle aufweist, ist typischerweise in einem sogenannten Wasserverteilraum der Stranggießanlage angeordnet. Auf ihrem Weg von der Steuereinrichtung 130 zu dem Mundstück 110 können die Kanäle 122, 124 über eine Anschlussplatte 140 geführt sein, wobei die Anschlussplatte einen ersten Anschluss 142 für den ersten Kanal 122 und einen zweiten Anschluss 144 für den zweiten Kanal 124 aufweist. Vorzugsweise ist die Anschlussplatte in Form einer Anschlussplatte für eine 2-Stoff-Düse ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Defektes der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung alternativ auch eine 2-Stoff-Düse einfach an die Anschlussplatte angeschlossen werden kann.In the left part illustration of 1 it can be seen that each of the openings 112 in the mouthpiece a separate channel 122 . 124 is assigned to the individual supply of preferably one and the same cooling medium 200 to each of the openings 112 , The individual channels 122 . 124 are preferably to the supply line 120 summarized or integrated into these. They lead to a control device 130 , which is formed, the volume flows or the pressures of the coolant in the individual channels 122 . 124 set individually. The control device 130 is preferably via a single supply line with the cooling medium 200 provided. The control device 130 which typically has at least two control valves, one for each of the channels, is typically located in a so-called water distribution space of the continuous casting plant. On her way from the controller 130 to the mouthpiece 110 can the channels 122 . 124 via a connection plate 140 be guided, wherein the connection plate a first connection 142 for the first channel 122 and a second connection 144 for the second channel 124 having. Preferably, the connection plate is designed in the form of a connection plate for a 2-material nozzle. This has the advantage that in the event of a defect of the nozzle device according to the invention alternatively, a 2-material nozzle can be easily connected to the connection plate.

Die mittlere Abbildung der Düsenvorrichtung 100 in 1 entspricht der linken Abbildung der Düsenvorrichtung, allerdings um 90° gedreht. The middle picture of the nozzle device 100 in 1 corresponds to the left illustration of the nozzle device, but rotated by 90 °.

Die mindestens zwei Öffnungen 112 in dem Mundstück 110 sind derart ausgebildet und ausgerichtet, dass ihre jeweiligen Spritzkegel in einem vordefinierten Abstand d von den Öffnungen eine möglichst gleich große und möglichst gleich konturierte Projektionsfläche bzw. Spritzfläche des Kühlmediums an möglichst demselben Ort auf dem Gießstrang abdecken. Dies ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auch bei einer Zusammenschau der Breitseitenansicht und der Schmalseitenansicht der Spritzkegel gut vorstellbar. Mit Blick auf die Schmalseiten (1: mittlere Abbildung) zeigt sich eine fast 100 %ige Überdeckung der beiden Spritzkegel; mit Blick auf die Breitenansicht (1: linke Abbildung) ist zu erkennen, dass die beiden Spritzkegel lediglich um den Abstand der beiden Öffnungen 112 zueinander beabstandet sind. Dieser Abstand beträgt in der Praxis nur wenige Millimeter, maximal einige Zentimeter, was im Vergleich zu der gesamten Breite des Spritzkegels im Abstand d von dem Mundstück vernachlässigbar ist. Dieser Versatz kann jedoch auch noch weiter reduziert sein, wenn, wie oben erwähnt, die beiden Öffnungen ein Stück weit zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere dann kann erreicht werden, dass die von den einzelnen Spritzkegeln realisierten bzw. abgedeckten Projektionsflächen im Wesentlichen identisch sind bzw. zusammenfallen.The at least two openings 112 in the mouthpiece 110 are designed and aligned so that their respective spray cone cover at a predefined distance d from the openings as large as possible and as equal contoured projection surface or spray surface of the cooling medium at the same location on the cast strand. This is at the in 1 embodiment shown also in a synopsis of the broadside view and the narrow side view of the spray cone well imaginable. With a view of the narrow sides ( 1 : middle figure) shows an almost 100% overlap of the two spray cones; with a view to the width view ( 1 : left figure) it can be seen that the two spray cones only by the distance between the two openings 112 spaced apart from each other. This distance is in practice only a few millimeters, at most a few centimeters, which compared to the entire width of the spray cone at a distance d from the mouthpiece is negligible. However, this offset can also be further reduced if, as mentioned above, the two openings are aligned a little bit to each other. In particular, it can then be achieved that the projection surfaces realized or covered by the individual spray cones are substantially identical or coincide.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung 100. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 lediglich dadurch, dass die beiden Öffnungen 112 in dem Mundstück mit ihren schlitzförmigen Öffnungen und ihren Hauptachsen parallel zueinander angeordnet sind. Dementsprechend ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein kleiner Versatz der beiden Spritzkegel mit Blick auf die Schmalseiten erkennbar, während die beiden Spritzkegel – auf die Breitseite gesehen – völlig überlappen. 2 shows a second embodiment of the nozzle device according to the invention 100 , This embodiment differs from the first embodiment according to FIG 1 only in that the two openings 112 are arranged in the mouthpiece with their slot-shaped openings and their major axes parallel to each other. Accordingly, in this embodiment, a small offset of the two spray cone with a view of the narrow sides can be seen, while the two spray cone - seen on the broad side - completely overlap.

3 zeigt die bereits erwähnte Anschlussplatte 140 in vergrößerter Darstellung. Zu erkennen ist, dass der Kanal 122 an einem ihm individuell zugeordneten Anschluss 142 und der Kanal 124 an einem ihn individuell zugeordneten Anschluss 144 anschließbar ist. 3 shows the already mentioned connection plate 140 in an enlarged view. It can be seen that the channel 122 at an individually assigned connection 142 and the channel 124 at a connection individually assigned to him 144 is connectable.

Die erfindungsgemäße Düsenvorrichtung wird generell so betrieben, dass die Volumenströme oder die Drücke in den mindestens zwei Kanälen mit Hilfe der Steuereinrichtung 130 individuell eingestellt werden. Insbesondere können die durch die einzelnen Öffnungen repräsentierten Einzeldüsen einzeln oder gleichzeitig betrieben werden. Ein gleichzeitiger Betrieb beider Düsen bietet den Vorteil, dass der Wasserstellbereich der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung auf einen Wert einstellbar ist, der im Bereich einer klassischen 2-Stoff-Düse liegt, obwohl die vorliegende Düsenvorrichtung lediglich mit einem einzigen Kühlmedium betrieben wird. Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deutlich preisgünstiger als der Betrieb einer klassischen 2-Stoff-Düse, weil die Bereitstellung des sehr teuren gasförmigen Mediums, beispielweise Luft, entfällt. Neben dem Wegfall dieser laufenden Betriebskosten verringert sich auch der Anschaffungsaufwand für ansonsten notwendige Kompressoren sowie der dafür sonst erforderliche Wartungsaufwand.The nozzle device according to the invention is generally operated so that the volume flows or the pressures in the at least two channels by means of the control device 130 be set individually. In particular, the individual nozzles represented by the individual openings can be operated individually or simultaneously. A simultaneous operation of both nozzles offers the advantage that the water adjustment range of the nozzle device according to the invention can be set to a value which is in the range of a conventional 2-material nozzle, although the present nozzle device is operated with only a single cooling medium. The operation of the device according to the invention is significantly cheaper than the operation of a classic 2-fluid nozzle, because the provision of the very expensive gaseous medium, such as air, is eliminated. In addition to the elimination of these ongoing operating costs also reduces the cost of acquisition for otherwise necessary compressors and the otherwise required maintenance.

Die vorteilhafterweise Vergrößerung des Wasserstellbereichs bei der vorliegenden Düsenvorrichtung sei anhand folgenden Beispiels erläutert:
Angenommen, die durch erste Öffnung repräsentierte Einzeldüse hat einen Wasserstellbereich von 1:5 und die durch die zweite Öffnung repräsentierte Einzeldüse habe einen Wasserstellbereich von 1:7. Bei gemeinsamem Betrieb der beiden Öffnungen in der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung kann der Wasserstellbereich auf 1:25 (5²) bis 1:49 (7²) erweitert werden.The advantageously enlargement of the water control range in the case of the present nozzle device is explained by the following example:
Assuming that the individual nozzle represented by the first opening has a water adjustment range of 1: 5 and the individual nozzle represented by the second opening has a water adjustment range of 1: 7. With common operation of the two openings in the nozzle device according to the invention, the water control range can be extended to 1:25 (5 ² ) to 1:49 (7 ² ).

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Mundstücks sind die mindestens zwei Öffnungen so nahe wie konstruktiv möglich nebeneinander angeordnet, um, wie gesagt, eine möglichst gleiche Projektionsfläche für die Spritzkegel der beiden Öffnungen bzw. Einzeldüsen im Abstand d zu gewährleisten. Sowohl bei Betrieb nur jeweils einer der Düsen, aber auch beim Betrieb aller bzw. beider Düsen sind die Öffnungen in den Mundstücken – aufgrund ihrer räumlichen Nähe zueinander – für Verunreinigungen von außen geschützt. Dies gilt, weil der Sprühstrahl sofort nach dem Austritt aus einer der Öffnungen breit auffächert und damit auch die Nachbaröffnung ein Stück weit mit abdeckt. Die räumlich nahe Anordnung der beiden Öffnungen zueinander hat gleichzeitig den Vorteil, dass sich die durch die Öffnungen repräsentierten Düsenbereiche gegenseitig gegen eine zu hohe Temperaturbelastung schützen. In the embodiment of the mouthpiece according to the invention, the at least two openings are arranged as close as possible structurally possible side by side to ensure, as I said, the same projection surface as possible for the spray cone of the two openings or individual nozzles at a distance d. Both when operating only one of the nozzles, but also in the operation of all or both nozzles, the openings in the mouthpieces - due to their proximity to each other - protected from external contamination. This is because the spray broadly fanning out immediately after exiting one of the openings and thus also covers the neighboring opening with a piece. The spatially close arrangement of the two openings to each other at the same time has the advantage that the nozzle areas represented by the openings protect each other against excessive temperature load.

Die wenigsten zwei Kanäle für die mindestens zwei Öffnungen in dem Mundstück sind vorzugsweise in einer einzigen Zuleitung, vorzugsweise Doppelzuführungsrohr genannt, ausgebildet.The fewest two channels for the at least two openings in the mouthpiece are preferably formed in a single feed line, preferably called a double feed tube.

Die mindestens zwei Öffnungen in dem Mundstück können mit gleichen Drücken bzw. Druckbereichen für das Kühlmedium beaufschlagt werden. Alternativ können sie mit überdeckenden Wasservolumenströmen beaufschlagt werden. Eine Umschaltung der mit Kühlmittel zu beaufschlagenden Mundstücksöffnungen bzw. Einzeldüsen kann im laufenden Betrieb oder auch als Vorwahl vor Beginn des Gießprozesses erfolgen. Sowohl ein Einzelbetrieb einer einzelnen Öffnung bzw. einer Einzeldüse wie auch der gleichzeitige Betrieb der mindestens zwei Düsenöffnungen bzw. Einzeldüsen in dem Mundstück können in Abhängigkeit der oben definierten Prozessparameter erfolgen. The at least two openings in the mouthpiece can be acted upon with equal pressures or pressure ranges for the cooling medium. Alternatively, they can be exposed to overlapping water volume flows. A changeover of the mouthpiece openings or individual nozzles to be acted upon with coolant can take place during operation or as preselection before the casting process begins. Both a single operation of a single opening or a single nozzle as well as the simultaneous operation of the at least two nozzle openings or individual nozzles in the mouthpiece can be carried out depending on the process parameters defined above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Düsenvorrichtung nozzle device
110110: Mundstück mouthpiece
112112: Öffnungen openings
120120: Zuleitung supply
122122: Kanal channel
124124: Kanal channel
130130: Steuereinrichtung control device
200200: Kühlmedium cooling medium
300300: Stranggießanlage continuous casting plant
310310: Verteilerrinne tundish
320320: Tauchrohr dip tube
330330: Kokille mold
340340: Strangführung strand guide
350350: Strangführungssegment Strand guide segment
360360: Strangführungsrolle Strand guide roller
400 400: Gießstrang cast strand
dd: Abstand distance
LL: Hauptachse main axis
RR: Gießrichtung casting

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0119981 A1 [0006]
DE 2501293 A1 [0006]

Claims

Nozzle device ( 100 ) for spraying a single cooling medium ( 200 ), for example water, to an object to be cooled, in particular a casting strand ( 400 ) in a continuous casting plant ( 300 ), comprising: a mouthpiece ( 110 ) with at least two openings ( 112 ); and a supply line ( 120 ) for supplying the cooling medium ( 200 ) to the mouthpiece; characterized in that the supply line ( 120 ) at least two separate channels ( 122 . 124 ) for supplying the cooling medium ( 200 ) separated to each of the openings ( 112 ); that a control device ( 130 ) is provided for individually adjusting the volume flows or the pressures of the coolant in the individual channels ( 122 . 124 ); and that the at least two openings ( 112 ) in the mouthpiece ( 110 ) are designed and oriented in such a way that their respective spray cones are separated from the openings (a) by a predefined distance (d). 112 ) Cover as much as possible projection surface on the object.

Nozzle device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the cross sections of the at least 2 openings ( 112 ) each elliptical, in particular slit-shaped with a main axis (L) are formed for generating flat rays.

Nozzle device ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the openings ( 112 ) in the mouthpiece ( 110 ) are formed so that their respective main axes are offset parallel to each other or arranged side by side on a straight line.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sections of the openings ( 112 ) are at least partially different in size.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that through the individual openings ( 112 ) have individual nozzles each having a different coolant control range.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 130 ), the pressures of the coolant in at least two of the channels ( 122 . 124 ) set the same size.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 130 ) is formed, the volume flow of the coolant through at least one of the channels ( 122 . 124 ) completely shut off.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 130 ), adjusting the volume flows or the pressures of the coolant in the individual channels ( 122 . 124 ) depending on the following parameters: casting speed, steel quality, casting temperature, secondary cooling water flow temperature, width of the casting strand ( 400 ) and / or thickness of the cast strand.

Nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized by a connection plate having at least two terminals for individually connecting the at least two channels ( 122 . 124 ), preferably in the form of a connection plate for a 2-material nozzle.

Strand guide ( 340 ) in a continuous casting plant ( 300 ), comprising: a plurality of strand guide rollers ( 360 ) for guiding a casting strand ( 400 ); and at least one nozzle device ( 100 ) according to one of the preceding claims between two in the casting direction (R) adjacent strand guide rollers ( 360 ).

Strand guide ( 340 ) according to claim 10, characterized in that the strand guide rollers ( 360 ) at least partially in strand guide segments ( 350 ), wherein the nozzle device ( 100 ) then in the strand guide segment ( 350 ) is arranged.

Method for operating a nozzle device ( 100 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the volume flows or the pressures in the at least two channels ( 122 . 124 ) are set individually.

A method according to claim 12, characterized in that in each case only the volume flow of coolant in a channel ( 122 . 124 ) is greater than zero while it is turned off in the other channel.

A method according to claim 13, characterized in that the cross section of the one opening ( 112 ) is larger than the cross section of the other opening ( 112 ); and that the opening ( 112 ) is supplied with the larger cross-section of the refrigerant volume flow when a comparatively high cooling capacity is required; or that the opening ( 112 ) is supplied with the smaller cross-section of the refrigerant volume flow, when a comparatively small cooling capacity is required