Strahldüse

Abstract

 Bei einer Strahldüse (1) mit zwei oder mehreren mit ihren Achsen (6) in einer Ebene (8) nebeneinander angeordneten Düsenkanälen (5) münden die Düsenkanäle in einen in Strahlrichtung (9) offenen Querkanal (10) und liegt der hydraulische Durchmesser der Düsenkanäle in einem Bereich zwischen 1,5 und 4 mm.
Um den aus der Strahldüse (1) austretenden Strahl quer zu seiner Achse nach einer Seite hin ohne jede Streuung scharf zu begrenzen, ist im Abstand von den Mündungen der Düsenkanäle eine Abrisseinrichtung (12) mit einer Schneidkante (13) vorgesehen, wobei die Schneidkante (13) parallel zur von den Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) angeordnet ist und die Düsenkanäle (5) bei Projektion in Richtung der Achsen (6) der Düsenkanäle (5) schneidet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Strahldüse, insbesondere zur Kühlung der Stütz- und Führungsrollen in Stranggießanlagen mit Flüssigkeits- oder Flüssigkeitsgasstrahlen, mit zwei oder mehreren mit ihren Achsen in einer Ebene nebeneinander angeordneten Düsenkanälen, die in einen in Strahlrichtung offenen Querkanal münden, wobei der hydraulische Durchmesser der Düsenkanäle in einem Bereich zwischen 1,5 und 4 mm liegt.

[0002] Eine Strahldüse dieser Art ist aus der AT-B - 327 418 bekannt. Diese Strahldüse dient vorzugsweise zur Kühlung eines Stranges und/oder von Stütz- und Führungsrollen in einer Stranggießanlage.

[0003] Es besteht das Bestreben, mit Stranggießanlagen Stränge mit möglichst großer Breite zu gießen. So ist es bereits möglich, Brammen mit einer Breite von 2,5 m zu gießen, und es ist geplant, auf noch größere Breiten überzugehen. Bei Knüppel- bzw. Bloomstranggießanlagen geht das Bestreben dahin, mehrere Stränge mit Knüppel- bzw. Bloomquerschnitt möglichst eng benachbart zu gießen. So ist es beispielsweise üblich, an einer Brammenstranggießanlage anstelle des Stranges mit Brammenquerschnitt mehrere Stränge mit Knüppelquerschnitt gleichzeitig zu gießen.

[0004] Bei Anlagen dieser Art ist es erwünscht, den Strang bzw. die eng benachbarten Stränge möglichst nicht direkt mit Kühlmittel zu bestrahlen; es soll das Kühlmittel vielmehr in erster Linie zur Kühlung der Stütz- und Führungsrollen dienen, die dann ihrerseits indirekt und gleichmäßig dem Strang bzw. den benachbarten Strängen Wärme entziehen. Ein besonderes Problem stellt die Kantenbestrahlung mit Kühlmittel dar, die möglichst vermieden werden soll, da es sonst zu Kantenrissen und auch zu einem Verwerfen des Stranges bzw. der Stränge kommen kann. Beim gleichzeitigen Gießen von mehreren Strängen mit Knüppelquerschnitt an einer Brammenstranggießanlage ist es nicht möglich, die Knüppel seitlich zu führen, so daß eine Kantenbeaufschlagung mit Kühlmittel zu einem seitlichen Abwandern eines Stranges führen kann.

[0005] Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Strahldüse der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß der aus der Strahldüse austretende Strahl quer zu seiner Achse nach einer Seite hin ohne jede Streuung scharf begrenzt ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Abstand von den Mündungen der Düsenkanäle eine Abrißeinrichtung mit einer Schneidkante vorgesehen ist, wobei die Schneidkante parallel zur von den Achsen der Düsenkanäle gebildeten Ebene angeordnet ist und die Düsenkanäle bei Projektion in Richtung der Achsen der Düsenkanäle schneidet. Die in den Kühlmediumkegel hineinragende Schneidkante bewirkt ein Abreißen des Kühlmittelstrahles in der Richtung quer zu dieser Schneidkante und zur Strahlachse, d.h. daß der Kühlmittelstrahl nach einer Seite quer zu seiner Achse scharf begrenzt ist und somit knapp über der Strangoberfläche bzw. den Strangoberflächen geführt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Kantenbeaufschlagung durch den Kühlmittelstrahl besteht.

[0007] Eine bevorzugte Ausführungsform mit ausgezeichneter Strahlcharakteristik ist dadurch gekennzeichnet, daß an die Schneidkante eine in Richtung zu den Düsenkanälen gerichtete Leitfläche anschließt, wobei vorteilhaft die Leitfläche parallel zu der von den Achsen der Düsenkanäle gebildeten Ebene liegt.

[0008] Zweckmäßig schließt die Leitfläche mit der durch die Achsen der Düsenkanäle gebildeten Ebene einen spitzen Winkel, vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 0,5 bis 15° ein, wobei die Leitfläche in Strahlrichtung ansteigend ausgebildet ist.

[0009] Um einen Schutz der Schneidkante bei der Montage bzw. Wartung der Düsen zu erzielen, weist vorteilhaft die Abrißeinrichtung in Strahlrichtung an die Schneidkante anschließend eine sich parallel zur Schneidkante erstreckende Ausnehmung mit geringer Ausdehnung in Richtung senkrecht zur von den Achsen der Düsenkanäle gebildeten Ebene auf.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Leitfläche bis zum Querkanal und geht in diesen über.

[0011] Zur Ableitung des Kühlmittels, das von dem von der Schneidkante abgerissenen Kühlmittelstrahl stammt, ist vorteilhaft zwischen dem Querkanal und der Schneidkante ein Kühlmittelableitungskanal mit die halbe Breite des Querkanals übersteigender Tiefe angeordnet, der sich parallel zum Querkanal erstreckt.

[0012] Es ist zweckmäßig, wenn der Boden des Querkanals einen V_-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Winkelspitze in der durch die Achsen der Düsenkanäle gebildeten Ebene liegt, wobei vorzugsweise die Schenkel des V-förmigen Querschnittes einen rechten Winkel einschließen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Querkanals einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.

[0013] Da für die Strahlcharakteristik eine exakte Ausbildung der Schneidkante von sehr großer Bedeutung ist, ist zweckmäßig die Schneidkante geschliffen und gehärtet.

[0014] Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Fig. 1, 3, 5, 7 und 9 jeweils einen Schnitt durch die Achse einer Strahldüse gemäß jeweils einer Ausführungsform zeigen. Die Fig. 2, 4, 6, 8 und 10 sind Ansichten in Richtung der Pfeile II, IV, VI, VIII und X. In den Fig. 11 und 12 ist in Schrägrißdarstellung die Strahlcharakteristik veranschaulicht, wobei Fig. 11 die Anwendung einer erfindungsgemäßen Strahldüse bei einer Brammenstranggießanlage und Fig. 12 die Anwendung bei einer Knüppelstranggießanlage mit sehr eng benachbarten Strängen mit Knüppelquerschnitt zeigen.

[0015] Die Strahldüse 1 weist einen im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper 2 auf, der vorne durch eine Stirnwand 3 geschlossen ist. Am hinteren Ende des zylindrischen Düsenkörpers ist ein Gewinde 4 zum Anschluß an eine Kühlmitteldruckleitung vorgesehen. In der Stirnwand 3 sind zwei parallele Düsenkanäle 5 vorgesehen, deren Achsen 6 in einer durch die Achse 7 des zylindrischen Düsenkörpers 2 gelegten Ebene 8 liegen. Die Düsenkanäle 5 münden in einen in der Stirnwand 3 außenseitig eingearbeiteten und in Strahlrichtung 9 offenen Querkanal 10. Der hydraulische Durchmesser der Düsenkanäle liegt zwischen 1,5 und 4 mm (der hydraulische Durchmesser ist der Quotient aus der vierfachen Querschnittsfläche und dem Umfang eines Düsenkanals). Die Düsenkanäle sind parallel zur Achse 7 angeordnet.

[0016] Im Abstand 11 vor der Stirnwand 3 (in Strahlrichtung) ist an der Düse 1 eine Abrißeinrichtung 12 angeordnet, die gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen integral mit dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Diese Abrißeinrichtung 12 weist eine scharfe, zweckmäßig geschliffene und gehärtete Schneidkante 13 auf, die bei Projektion in Richtung der Achsen 6 der Düsenkanäle 5 beide Düsenkanäle schneidet. Die Schneidkante 13 ist genau parallel zu der von den Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8 angeordnet und erstreckt sich quer zur Achse 7 des Düsenkörpers 2.

[0017] An die Schneidkante 13 schließt in Richtung zu den Düsenkanälen 5 eine Leitfläche 14 an, die gemäß dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber der Ebene 8 nur sehr gering, z.B. um 1° geneigt ist. Die Schneidkante ergibt sich somit, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, als Schnittlinie der Leitfläche 14 mit der etwa rechtwinkelig zu den Achsen 6 der Düsenkanäle und damit etwa rechtwinkelig zur Achse 7 des Düsenkörpers 2 angeordneten Frontfläche 13' der Abrißeinrichtung. Diese beiden Flächen 14 und 13' schließen einen von einem rechten Winkel abweichenden Winkel ein, wobei die Abweichung (Verminderung) durch die Neigung der Leitfläche 14 gegenüber der von den Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8 abhängt.

[0018] Zwischen der Leitfläche 14 und dem Querkanal 10 ist ein Kühlmittelableitungskanal 15 vorgesehen, dessen Boden 16 sich parallel zur Ebene 8 erstreckt und dessen Tiefe 17 größer ist als die halbe Breite 18 des Querkanals 10. Dieser Kühlmittelableitungskanal 15 dient dazu, den von der Abrißeinrichtung 12 zurückgehaltenen Teil des Kühlmittels abzuleiten, beispielsweise zu seitlich der Strahldüse 1 angeordneten, mit Kühlmittel zu versorgenden Lagern.

[0019] Der Querkanal 10 ist gemäß den in den Fig. 1 bis 6 und 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen mit V-förmigem Querschnitt 19 ausgestaltet, wobei die Winkelspitze 20 des Querkanals in der durch die Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8 liegt und die Schenkel des V-förmigen Querschnittes miteinander einen rechten Winkel 21 einschließen. Die von den Schenkeln eingeschlossene Symmetrie-Mittellinie 22 kann entweder in der durch die Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8 oder (vgl. Fig. 9 und 10) parallel zu der von der Leitfläche 14 gebildeten Ebene liegen.

[0020] Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß die Abrißeinrichtung 12 mit einer parallel zur Schneidkante 13 vorgesehenen Ausnehmung 23 versehen ist, die dazu dient, die Schneidkante 13 bei der Montage zu schützen, d.h. Schläge gegen die Stirnfläche 24 der Abrißeinrichtung 12 können keine Beschädigung der Schneidkante 13 verursachen. Die Ausnehmung weist nur einen sehr kleinen Querschnitt auf, insbesondere nur eine geringe Ausdehnung 25 in Richtung senkrecht zur von den Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8.

[0021] Die in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsformen sind ähnlich gestaltet den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4; sie unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf den Neigungswinkel 26 der Leitfläche gegenüber der Ebene 8, welcher Neigungswinkel gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 5 bis 8 etwa 15° beträgt. Die Querschnittsform des Querkanals ist bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ein Halbkreis, wobei der Radius 27 dieses Halbkreises etwas größer gewählt ist als der Radius 28 der Düsenkanäle 5.

[0022] In den Fig. 9 und 10 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Leitfläche 14 sich bis zum Querkanal 10 erstreckt und in diesen übergeht und mit der von den Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8 einen Winkel 26 von 5° einschließt.

[0023] Die Strahldüsen 1 sind in einer Stranggießanlage so eingebaut, daß die Abrißeinrichtung 12, d.h. der die Schneidkante bildende massive Teil der Düse, in Richtung zur Strangmittelebene 29 angeordnet ist.

[0024] Wie aus den Fig. 11 und 12 ersichtlich ist, ist die besondere Strahlcharakteristik des Kühlmittelstrahles 30 (dieser Kühlmittelstrahl kann ein reiner Flüssigkeits-oder ein Flüssigkeitsgasstrahl sein) darin zu sehen, daß der weittragende Kühlmittelstrahl eng gebündelt ist und durch die Abrißeinrichtung in Richtung quer zur Achse 31 des Kühlmittelstrahles und quer zur Schneidkante 13 von einer Ebene 32 begrenzt ist. Dadurch ist es möglich, diesen Strahl knapp oberhalb, d.h. in äußerst geringem Abstand 33 von der Oberfläche 34 eines Stranges 35 mit Brammenquerschnitt bzw. einer Mehrzahl von Strängen 36 mit Knüppelquerschnitt anzuordnen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kanten des Stranges bzw. der Stränge von Kühlmittel beaufschlagt werden. Durch die Anordnung in sehr geringem Abstand von der Oberfläche des Stranges ist es möglich, die Stütz- und Führungsrollen besonders effektiv dort zu kühlen, wo sie am meisten von Wärmestrahlung beaufschlagt sind, nämlich knapp neben der (theoretischen) Berührungslinie einer solchen Rolle mit der Strangoberfläche.

[0025] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So ist die Lage der Schneidkante 13 in geringem Abstand 37 über der von den Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gebildeten Ebene 8, wie es bei sämtlichen dargestellten Ausführungsformen gezeigt ist, nicht unbedingt erforderlich. Je nach gewünschter Strahlcharakteristik kann die Schneidkante 13 auch unterhalb dieser Ebene 8 liegen. Wichtig ist jedoch, daß die Abrißeinrichtung 12 die Düsenkanäle 5 teilweise überdeckt (in Richtung der Achsen 6 der Düsenkanäle 5 gesehen), d.h. daß die Schneidkante 13 die verlängert gedachten Düsenkanäle 6 schneidet. Weiters kann der Querkanal 10 unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Beispielsweise kann seine Bodenfläche auch eben und parallel zur Stirnwand 3 ausgebildet sein. Auch kann die Anzahl der Düsenkanäle variiert werden.

Ansprüche

1. Strahldüse (1), insbesondere zur Kühlung der Stütz-und Führungsrollen in Stranggießanlagen mit Flüssigkeits- oder Flüssigkeitsgasstrahlen, mit zwei oder mehreren mit ihren Achsen (6) in einer Ebene (8) nebeneinander angeordneten Düsenkanälen (5), die in einen in Strahlrichtung (9) offenen Querkanal (10) münden, wobei der hydraulische Durchmesser der Düsenkanäle in einem Bereich zwischen 1,5 und 4 mm liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von den Mündungen der Düsenkanäle eine Abrißeinrichtung (12) mit einer Schneidkante (13) vorgesehen ist, wobei die Schneidkante (13) parallel zur von den Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) angeordnet ist und die Düsenkanäle (5) bei Projektion in Richtung der Achsen (6) der Düsenkanäle (5) schneidet.

2. Strahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Schneidkante (13) eine in Richtung zu den Düsenkanälen gerichtete Leitfläche (14) anschließt.

3. Strahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (14) parallel zu der von den Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) liegt.

4. Strahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (14) mit der durch die Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) einen spitzen Winkel (26), vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 0,5 bis 15⁰ einschließt, wobei die Leitfläche (14) in Strahlrichtung (9) ansteigend ausgebildet ist.

5. Strahldüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrißeinrichtung (12) in Strahlrichtung (9) an die Schneidkante (13) anschließend eine sich parallel zur Schneidkante (13) erstreckende Ausnehmung (23) mit geringer Ausdehnung (25) in Richtung senkrecht zur von den Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) aufweist.

6. Strahldüse nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitfläche (14) bis zum Querkanal (10) erstreckt und in diesen übergeht.

7. Strahldüse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Querkanal (10) und der Schneidkante (13) ein Kühlmittelableitungskanal (15) mit die halbe Breite (18, 27) des Querkanals (10) übersteigender Tiefe (17) angeordnet ist, der sich parallel zum Querkanal (10) erstreckt.

8. Strahldüse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Querkanals (10) einen V-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Winkelspitze (20) in der durch die Achsen (6) der Düsenkanäle (5) gebildeten Ebene (8) liegt, wobei vorzugsweise die Schenkel des V-förmigen Querschnittes einen rechten Winkel (21) einschließen.

9. Strahldüse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Querkanals (10) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.

10. Strahldüse nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (13) geschliffen und gehärtet ist.

Zeichnung