EP3444038B1 - Spritzapparat und verfahren zum kühlen eines metallischen strangs in einer stranggiessmaschine - Google Patents

Spritzapparat und verfahren zum kühlen eines metallischen strangs in einer stranggiessmaschine

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EP3444038B1
EP3444038B1 EP18188503.9A EP18188503A EP3444038B1 EP 3444038 B1 EP3444038 B1 EP 3444038B1 EP 18188503 A EP18188503 A EP 18188503A EP 3444038 B1 EP3444038 B1 EP 3444038B1
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EP
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spray
nozzle
liquid
spray liquid
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EP3444038A1 (de
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Siegfried Foshag
Jürgen Frick
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Original Assignee
Lechler GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a spraying apparatus and a method for cooling a metallic strand in a continuous casting machine.
  • a spray device for cooling a metal strand in a continuous casting machine is known. Several nozzles arranged side by side are provided for cooling the strand. The spray jets of these nozzles do not overlap.
  • a spray device for cooling a metal strand in a continuous casting machine in which numerous nozzles arranged in an array above a metal strand can be intermittently switched on and off to adjust a predetermined spray fluid quantity.
  • valves can be used to enable or block the supply of spray fluid to a row of adjacent nozzles arranged perpendicular to the direction of movement of the strand.
  • the invention aims to improve a spraying apparatus and a method for cooling a metallic strand in a continuous casting machine.
  • a spraying apparatus for cooling a metallic strand in a continuous casting machine in which at least one multiple nozzle head and at least one switching valve are provided, wherein the multiple nozzle head has at least a first and a second nozzle and wherein the switching valve is arranged upstream of the multiple nozzle head, wherein the switching valve is in flow connection with all second nozzles in the multiple nozzle head in order to enable or block a supply of spray liquid to all second nozzles.
  • the multiple nozzle heads are provided and the multiple nozzle heads are arranged spatially spaced from one another.
  • the output quantity of spray liquid is varied by switching nozzles in the multiple nozzle heads on or off.
  • nozzles in the multiple nozzle heads are designed and arranged in such a way that each nozzle alone and any combination of nozzles each effect a uniform distribution of spray liquid across the width of the metallic strand and thus homogeneous cooling of the strand. This is achieved, among other things, by an overlap of the spray jets of the nozzles.
  • the switching valves can be designed, for example, as pneumatic switching valves and can be controlled, for example, via the pressure level of the supplied compressed air. If, for example, there are three nozzles in each of the multiple nozzle heads, the two or three switching valves then present can be designed so that at a first pressure, for example 6 bar, only the first nozzles are supplied with spray liquid. If the pressure of the supplied compressed air is then reduced, for example to 3 bar, the switching valves open not only for the first nozzles, but also for the second nozzles, so that spray liquid is then dispensed from the first nozzles and the second nozzles.
  • a first pressure for example 6 bar
  • the switching valves open not only for the first nozzles, but also for the second nozzles, so that spray liquid is then dispensed from the first nozzles and the second nozzles.
  • the switching valves can also be controlled electrically or electronically, for example by using solenoid valves as switching valves.
  • solenoid valves as switching valves.
  • a combination of switching valves designed as compressed air valves with solenoid valves is also possible, which then selectively supply the switching valves with compressed air to change their switching state.
  • the dispensed spray liquid quantities can also be varied by simply exchanging nozzle inserts in the multiple nozzle heads.
  • the dispensed spray liquid quantity can then be varied, on the one hand, by the pressure of the supplied spray liquid and, on the other hand, by switching individual nozzles in the multiple nozzle heads on or off. This allows a very large variation range of the spray liquid quantity, for example, 1:15, to be achieved.
  • the first nozzle can be permanently supplied with spray liquid, or a switching valve can also be assigned to the first nozzle.
  • the switching valves can be designed so that nozzles in which the spray water supply is shut off can be permanently or partially flushed with compressed air. to prevent deposits and contamination in nozzles and pipelines.
  • the switching valves can be equipped with a branch for the compressed air and, if necessary, a throttle for the compressed air in the branch.
  • Each multiple nozzle head can be equipped with one or more switching valves, or several multiple nozzle heads can be assigned to one or more switching valves.
  • each multiple nozzle head has n nozzles, wherein all second nozzles and optionally all third, fourth to n-th nozzles are each in flow connection with a switching valve in order to release or block a supply of spray liquid to all second nozzles and optionally all third, fourth to n-th nozzles, wherein n is a natural number and has a value between 2 and 10.
  • the number of nozzles in the multiple nozzle heads is, in principle, arbitrary, with n being advantageously 3, so that each multiple nozzle head contains three nozzles, with a first switching valve assigned to all first nozzles, a second switching valve assigned to all second nozzles, and a third switching valve assigned to all third nozzles.
  • Particularly advantageous values for n are between 2 and 10.
  • the first switching valve can be omitted if the first nozzles are to be continuously supplied with spray fluid.
  • At least one first pipeline and one second pipeline are provided for supplying spray liquid, wherein the first pipeline is connected to all first nozzles and the second pipeline is connected to all second nozzles.
  • the first switching valve can be provided upstream of the multiple nozzle heads on the first pipeline, and the second switching valve can be provided upstream of the multiple nozzle heads on the second pipeline.
  • a very space-saving design of the spray apparatus according to the invention can be achieved.
  • the nozzles for cooling a metal strand must generally be arranged between support rollers for the metal strand, so that generally only very little space is available for the arrangement of the nozzles.
  • a further significant advantage of shared pipelines is that each pipeline only needs to be assigned a single switching valve. The design effort can thus be significantly reduced.
  • the first pipeline can be permanently supplied with spray fluid, so that in this case the first switching valve can be omitted. If in each multiple nozzle head If n nozzles are provided, there are also n pipes, with one pipe being assigned to each of the first, second, third and nth nozzles, respectively.
  • a switching valve is provided upstream of the multiple nozzle heads on the second pipeline and optionally on the third, fourth to n-th pipeline, where n is a natural number and has a value between 2 and 10.
  • a switching valve can also be provided on the first pipeline upstream of the multiple nozzle heads.
  • n 3, meaning that three pipelines and three nozzles each are provided in all multiple nozzle heads. At least two of the three lines are each assigned a switching valve, so that a spray liquid supply through the first pipeline is either permanently open or can be blocked or opened using the first switching valve, a spray liquid supply through the second pipeline can be blocked or opened using the second switching valve, and a spray liquid supply through the third pipeline can be blocked or opened using the third switching valve. If a switching valve is present in the first pipeline, all first nozzles in the multiple nozzle heads can be switched on or off together, as can all second nozzles or all third nozzles in the multiple nozzle heads. Particularly advantageous values for n are between 2 and 10.
  • the nozzles of at least one multiple nozzle head are different in that they each dispense a different quantity of spray liquid at a predefined pressure of the spray liquid.
  • the nozzles of a multiple nozzle head are coordinated with one another with regard to the quantity of spray liquid dispensed in such a way that the first nozzle dispenses a quantity of spray liquid within a first quantity range within a predefined pressure range between a low pressure and a high pressure of the spray liquid, and that the quantity range of the sum of the quantity of spray liquid dispensed by the first nozzle and the second nozzle between the low pressure and the high pressure overlaps the first quantity range.
  • the second quantity range which is defined by the spray fluid quantities delivered jointly by the first nozzle and the second nozzle between the low pressure and the high pressure, overlaps the first quantity range, at least at the high pressure.
  • each multiple nozzle head has n nozzles, wherein the first to third nozzles, the first to fourth nozzles or the first to n-th nozzles optionally dispense a quantity of spray liquid within a third, fourth or n-th quantity range within a predefined pressure range between a low pressure and a high pressure of the spray liquid, and the quantity ranges overlap.
  • n is advantageously equal to 3, with further advantageous values of n being between 2 and 10.
  • the second quantity range and the third quantity range thus overlap, as do the third and fourth, or (n-1)th and nth, quantity ranges.
  • the multiple nozzle heads are arranged spatially spaced from one another along the pipelines.
  • the pipes run parallel to each other. Only short branch lines from the parallel pipes are then required to reach the nozzles of the multiple nozzle heads.
  • the pipelines run parallel to a casting direction of the continuous casting machine and the multiple nozzle heads are arranged one behind the other along the pipelines in the casting direction.
  • a variation of the width can be achieved by switching off individual spraying devices, which is acted upon by the spraying devices according to the invention, in accordance with the strand width of the metallic strand just cast.
  • the pipelines are arranged transversely to a casting direction of the continuous casting machine and the multiple nozzle heads are arranged one behind the other along the pipelines transversely to the casting direction.
  • a casting direction refers to the feed direction of the metal strand.
  • the switching valves are designed as compressed air valves and each switching valve is assigned a solenoid valve for releasing or shutting off a compressed air supply to a respective switching valve.
  • solenoid valve island In a further development of the invention, several solenoid valves are combined in a solenoid valve island, wherein the solenoid valve island has a common base and a common electronic control for the solenoid valves.
  • the solenoid valve terminal or the solenoid valve terminal's shared electronic control system can be designed for connection to a data bus line, allowing for very simple electronic wiring.
  • At least one of the pipelines is designed as a profile with at least one hollow chamber extending in the longitudinal direction of the profile.
  • the multiple nozzle heads are arranged on the profile or on the carrier having several profiles.
  • Each multiple nozzle unit 16 has three spray nozzles, each of which is supplied with water by separate nozzle water pipes. To illustrate this in the schematic representation of the Fig. 1 To illustrate this, three nozzle water pipes 18b, 20b, and 22b are shown in each multiple nozzle unit 16.
  • the nozzle water pipes 18b of all multiple nozzle units 16 are connected to the pipeline 18a via short branch lines.
  • the nozzle water pipes 20b of all multiple nozzle units 16 are connected to the second pipeline 20a via short branch lines, and the nozzle water pipes 22b of all multiple nozzle units 16 are connected to the third pipeline 22a via short branch lines.
  • the branch lines can be omitted.
  • a nozzle valve block 24 with a total of three switching valves 26, 28, and 30 is provided upstream of the multiple nozzle units 16, a nozzle valve block 24 with a total of three switching valves 26, 28, and 30 is provided.
  • the first switching valve 26 is connected to the first pipeline 18a
  • the second switching valve 28 is connected to the second pipeline 20a
  • the third switching valve 30 is connected to the third pipeline 22a.
  • a spray fluid supply for example, a water supply symbolized by an arrow 32
  • the switching valves 26, 28, 30 are advantageously designed as pneumatically controlled pinch valves.
  • the switching valves 26, 28, 30 are pneumatically controlled by means of a solenoid valve each arranged in a solenoid valve island 34, which is shown above the nozzle valve block 24.
  • solenoid valve island 34 This Compressed air is supplied to solenoid valve island 34, as symbolized by an arrow 36.
  • solenoid valve island 34 has a common electronic control system that can be connected to a data bus. Such a data bus, and thus the supply of electrical signals, is symbolized by an arrow 38.
  • the first switching valve 26 can be omitted if the first pipeline 18a and thus all first nozzles of the multiple nozzle units 16 are to be permanently supplied with spray fluid.
  • a higher-level device for switching the spray water supply on and off for the entire spraying device 10 can, of course, still be provided.
  • solenoid valves in the solenoid valve island 34 release or block a compressed air supply to the switching valves 26, 28, 30, and as a result, a spray liquid supply to the pipes 18a, 20a, 22a is then also optionally released or blocked.
  • the first nozzle 46 is supplied with spray liquid via the first nozzle water pipe 18b
  • the second nozzle 48 is supplied with spray liquid via the second nozzle water pipe 20b
  • the third nozzle 50 is supplied with spray liquid via the third nozzle water pipe 22b.
  • all first nozzles 46 in the multiple nozzle units 16 are thus in flow connection with the first pipe 18a, but all first nozzles 46 are not in flow connection with the second pipe 20a and the third pipeline 22a.
  • all second nozzles 48 of the multiple nozzle units 16 are exclusively in flow communication with the second pipeline 20a.
  • All third nozzles 50 of the multiple nozzle units 16 are exclusively in flow communication with the third pipeline 22a.
  • a spray liquid supply to all first nozzles 46 in the multiple nozzle units 16 can be enabled or disabled.
  • a spray liquid supply to all second nozzles 48 in the multiple nozzle units 16 can be enabled or disabled.
  • a spray liquid supply to all third nozzles 50 of the multiple nozzle units 16 can be enabled or disabled.
  • the amount of spray liquid dispensed can thus be varied either by changing the pressure of the supplied spray liquid or by switching nozzles 46, 48, and 50 on or off. With a constant, predetermined amount of spray liquid, nozzles 46, 48, and 50 generate a continuous, uninterrupted spray jet. As a result, cooling of the metal strand can also occur continuously and without interruption.
  • the first nozzles 46, the second nozzles 48, and the third nozzles 50 in each multiple nozzle head 44 can be identical or designed to deliver a different amount of spray liquid at the same spray liquid pressure.
  • the first nozzle 46 delivers a first quantity of spray liquid
  • the second nozzle 48 dispenses a larger quantity of spray liquid at the same spray liquid pressure
  • the third nozzle 50 dispenses an even larger quantity of spray liquid at the same spray liquid pressure.
  • the spread range of the dispensable spray liquid quantity can be significantly increased compared to three identically designed nozzles 46, 48, 50.
  • the nozzles 46, 48, 50 can be configured in the multiple nozzle block 44, for example, as nozzle inserts, so that these nozzle inserts can be replaced quickly and easily. This is advantageous when the nozzles 46, 48, 50 need to be replaced due to wear, but also for adjusting the amount of spray fluid dispensed.
  • Fig. 3 shows a diagram in which the discharged spray liquid quantity in liters per minute is plotted against the water pressure of the spray liquid.
  • a first circled line shows the discharged spray liquid quantity by the first nozzles 46 versus the water pressure.
  • a second cross-dotted line shows the sum of the discharged spray liquid quantities by the first nozzle 46 and the second nozzle 48.
  • a third squared line shows the sum of the discharged spray liquid quantities by all three nozzles 46, 48, and 50.
  • the first nozzle 46 delivers a spray liquid quantity of only approximately 1 l/min at a spray liquid pressure of 1 bar. At a spray liquid pressure of 12 bar, a spray liquid quantity of approximately 3 l/min is delivered.
  • the second nozzle 48 is switched on. At the same time, the spray liquid pressure is reduced back to 1 bar.
  • the cross-marked line shows that the sum of the spray liquid quantities delivered by the first nozzle 46 and the second nozzle 48 at a spray liquid pressure of 1 bar is approximately 2 l/min. This value is therefore lower than the spray liquid quantity delivered by the first nozzle 46 alone at a spray liquid pressure of 12 bar.
  • the quantity ranges of the spray liquid quantity delivered by the first nozzle 46 alone and the spray liquid quantity delivered jointly by the first nozzle 46 and the second nozzle 48 thus overlap. This allows very precise adjustment of the spray liquid quantity delivered by varying the spray liquid pressure and switching individual nozzles 46, 48, 50 on or off.
  • the first nozzle 46 and the second nozzle 48 together deliver approximately 7.5 l/min of spray fluid, as can be seen from the cross-marked line on the far right. If the spray fluid flow rate is to be increased even further, all three nozzles 46, 48, and 50 are supplied with spray fluid, and simultaneously the spray fluid pressure is reduced back to 1 bar. As can be seen from the squared line in Fig. 3 As can be seen, all three nozzles 46, 48, 50 together deliver a spray liquid quantity of approximately 6 l/min at a spray liquid pressure of 1 bar.
  • the quantity ranges of the spray liquid quantity delivered jointly by the first nozzle 46 and the second nozzle 48 and the spray liquid quantity delivered jointly by all three nozzles 46, 48, 50 overlap.
  • an increase in the spray liquid quantity can not only be carried out in the manner described, but nozzles can also be switched on or off at other spray liquid pressures in order to Fig. 3 to be able to set the desired amount of spray agent.
  • the nozzles 46, 48, 50 of the multiple nozzle heads 44 are thus coordinated with one another with regard to the spray liquid quantity dispensed such that the first nozzle dispenses a spray liquid quantity within a first quantity range within a predefined pressure range between a low pressure and a high pressure of the spray liquid, and that the sum of the spray liquid quantity dispensed by the first nozzle and the second nozzle at the low pressure is lower than the spray liquid quantity dispensed by the first nozzle at the high pressure.
  • this also applies to the sum of the spray liquid quantity dispensed by the first nozzle and the second nozzle at the high pressure and the sum of the spray liquid quantity dispensed jointly by the first nozzle, the second nozzle, and the third nozzle at low pressure.
  • This adjustment of the spray liquid quantity can be achieved with three identical nozzles (46, 48, 50) or with three nozzles (46, 48, 50) that differ in terms of the spray liquid quantity delivered.
  • Fig. 4 shows schematically the carrier 14 of the Fig. 1 in a front view.
  • the support 14 is formed by a profile 52 having three hollow chambers extending longitudinally. These three hollow chambers form the pipes 18a, 20a, and 22a, to which, as explained, the branch lines to the multiple nozzle units 16 or the multiple nozzle unit 16 itself are connected.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a spraying apparatus 60 according to the invention according to a further embodiment.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spritzapparat und ein Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP 2 714 304 B1 ist ein Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine bekannt, bei dem mittels mehrerer Sprühdüsen ein Spritzstrahl auf einen metallischen Strang aufgebracht wird. Um eine Spritzflüssigkeitsmenge in einem möglichst weiten Bereich variieren zu können, sind die Sprühdüsen für eine maximale auszubringende Wassermenge ausgelegt und werden, um die Spritzflüssigkeitsmenge zu reduzieren, mittels Schaltventilen intermittierend beaufschlagt. Zum Einstellen einer vorgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge, die unterhalb einer maximal ausgebbaren Spritzflüssigkeitsmenge liegt, werden somit die Sprühdüsen dauerhaft intermittierend betrieben. Durch die intermittierende Beaufschlagung des metallischen Strangs erfolgt auch dessen Kühlung zwangsläufig nicht kontinuierlich.
  • Aus der US-Patentschrift US 4,247,047 A ist ein Spritzapparat zum Kühlen von Walzen mit mehreren Mehrfachdüsenköpfen bekannt, wobei in den Mehrfachdüsenköpfen die Düsen mittels Schaltventilen ein- und ausgeschaltet werden können. Die einzelnen Düsen der Mehrfachdüsenköpfe sollen unterschiedliche Bereiche der Walze beaufschlagen, siehe Fig. 1, Fig. 2, Fig. 10, um durch mehrere, voneinander beabstandete Sprühstrahlen eine verbesserte Kühlung der Walzen zu erreichen. Jeder Mehrfachdüsenkopf weist dabei mehrere Düsen auf, wobei jeder Düse jeweils ein Schaltventil zugeordnet ist.
  • Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2017/042059 A1 ist ein Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine bekannt. Zum Kühlen des metallischen Strangs sind mehrere, in einem Array angeordnete Düsen vorgesehen, die jeweils mittels eines Schaltventils freigegeben oder abgesperrt werden können. Um eine unterschiedliche Kühlwirkung zu erreichen, sollen die Düsen durch pulsweitenmodulierte Ansteuersignale intermittierend sprühen. Zum Einstellen einer vorgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge, die unterhalb einer maximal ausgebbaren Spritzflüssigkeitsmenge liegt, werden somit die Sprühdüsen dauerhaft intermittierend betrieben. Durch die intermittierende Beaufschlagung des metallischen Strangs erfolgt auch dessen Kühlung zwangsläufig nicht kontinuierlich.
  • Aus der japanischen Patentzusammenfassung JP S61-049760 A ist ein Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine bekannt. Zum Kühlen des Strangs sind mehrere, nebeneinander angeordnete Düsen vorgesehen. Die Sprühstrahlen dieser Düsen überlappen einander nicht.
  • Aus der japanischen Patentzusammenfassung JP S57-047560 A ist ebenfalls ein Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine bekannt. Zum Kühlen sind mehrere Düsen vorgesehen, die nebeneinander angeordnet sind. Die Sprühstrahlen der einzelnen Düsen überlappen nicht.
  • Aus der US-Patentschrift US 7,181,822 B2 ist ein Spritzapparat zum Kühlen von Walzen bekannt. Es sind mehrere nebeneinander angeordnete Düsen vorgesehen, deren Sprühstrahlen einander nicht überlappen.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten internationalen Offenlegungsschrift WO 2018/224304 A1 ist ein Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine bekannt, bei der zahlreiche, in einem Array oberhalb eines metallischen Strangs angeordnete Düsen intermittierend ein- und ausgeschaltet werden können, um eine vorgegebene Spritzflüssigkeitsmenge einzustellen. Hierzu kann mittels Ventilen eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu jeweils einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Strangs angeordneten Reihe von nebeneinander angeordneten Düsen freigegeben oder blockiert werden.
  • Mit der Erfindung sollen ein Spritzapparat und ein Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu ein Spritzapparat mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es ist ein Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine vorgesehen, bei dem wenigstens ein Mehrfachdüsenkopf und wenigstens ein Schaltventil vorgesehen sind, wobei der Mehrfachdüsenkopf wenigstens eine erste und eine zweite Düse aufweist und wobei das Schaltventil stromaufwärts des Mehrfachdüsenkopfes angeordnet ist, wobei das Schaltventil in Strömungsverbindung mit allen zweiten Düsen in dem Mehrfachdüsenkopf steht, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen freizugeben oder zu sperren. Bevorzugt sind mehrere Mehrfachdüsenköpfe vorgesehen und die Mehrfachdüsenköpfe sind räumlich beabstandet voneinander angeordnet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Spritzapparat wird somit eine Variation der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge durch Zu- oder Abschalten von Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen erreicht. Bei einer vorgegebenen und konstanten Spritzflüssigkeitsmenge erfolgt aber keine intermittierende Beaufschlagung, sondern eine permanente Beaufschlagung der ausgewählten Düsen mit dem ausgewählten Spritzflüssigkeitsdruck. Dadurch kann ein kontinuierlicher Betrieb der Düsen und damit auch eine kontinuierliche Kühlung des metallischen Strangs erreicht werden. Die Düsen in dem Mehrfachdüsenkopf sind dabei so ausgebildet und angeordnet, dass jede Düse alleine und auch beliebige Kombinationen der Düsen jeweils eine gleichmäßige Spritzflüssigkeitsverteilung über die Breite des metallischen Strangs und damit eine homogene Kühlung des Strangs bewirken. Dies wird unter anderem durch eine Überlappung der Spritzstrahlen der Düsen erreicht. Die Schaltventile können dabei beispielsweise als pneumatische Schaltventile ausgebildet sein und beispielsweise über die Höhe des Drucks einer zugeführten Druckluft angesteuert werden. Wenn beispielsweise jeweils drei Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen vorhanden sind, können die dann vorhandenen zwei oder drei Schaltventile dann so ausgebildet sein, dass bei einem ersten Druck, beispielsweise 6 bar, lediglich die ersten Düsen mit Spritzflüssigkeit versorgt werden. Wird der Druck der zugeführten Druckluft dann abgesenkt, beispielsweise auf 3 bar, öffnen die Schaltventile nicht nur für die ersten Düsen, sondern auch für die zweiten Düsen, so dass dann Spritzflüssigkeit aus den ersten Düsen und den zweiten Düsen ausgegeben wird. Wird der Druck der zugeführten Druckluft weiter reduziert, beispielsweis auf 0 bar, öffnen alle drei Schaltventile, so dass Spritzflüssigkeit dann durch die ersten Düsen, durch die zweiten Düsen und die dritten Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen ausgegeben wird. Alternativ kann eine Ansteuerung der Schaltventile auch elektrisch bzw. elektronisch erfolgen, indem beispielsweise Magnetventile als Schaltventile verwendet werden. Ebenfalls möglich ist eine Kombination von Schaltventilen, die als Druckluftventile ausgebildet sind, mit Magnetventilen, die dann die Schaltventile wahlweise mit Druckluft beaufschlagen, um deren Schaltzustand zu ändern. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Spritzapparats ist, dass die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge in einem sehr weiten Bereich variiert werden kann und dennoch ein kontinuierliches Ausbringen der Spritzflüssigkeit erfolgt. Auch können durch einfaches Austauschen von Düseneinsätzen in den Mehrfachdüsenköpfen die ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmengen variiert werden. Eine Variation der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge kann dann zum einen über den Druck der zugeführten Spritzflüssigkeit und zum anderen über das Zuschalten bzw. Abschalten einzelner Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen erfolgen. Dadurch kann ein sehr großer Variationsbereich der Spritzflüssigkeitsmenge von beispielsweise 1:15 erzielt werden. Die erste Düse kann permanent mit Spritzflüssigkeit versorgt werden oder der ersten Düse kann ebenfalls ein Schaltventil zugeordnet werden. Die Schaltventile können so ausgebildet sein, dass Düsen, bei denen die Spritzwasserzufuhr abgesperrt ist, permanent oder teilweise mit Druckluft gespült, werden, um Ablagerungen und Verschmutzungen in Düsen und Rohrleitungen zu verhindern. Die Schaltventile können hierzu mit einem Abzweig für die Druckluft und gegebenenfalls einer Drossel für die Druckluft im Abzweig versehen sein. Jeder Mehrfachdüsenkopf kann mit einem oder mehreren Schaltventilen versehen sein oder mehrere Mehrfachdüsenköpfe sind einem oder mehreren Schaltventilen zugeordnet.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist jeder Mehrfachdüsenkopf n Düsen auf, wobei alle zweiten Düsen und gegebenenfalls alle dritten, vierten bis n-ten Düsen jeweils in Strömungsverbindung mit einem Schaltventil stehen, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen und gegebenenfalls alle dritten, vierten bis n-ten Düsen freizugeben oder zu sperren, wobei n eine natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat.
  • Die Anzahl der Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen ist im Prinzip beliebig, wobei n vorteilhafterweise gleich 3 ist, so dass also in jedem Mehrfachdüsenkopf drei Düsen vorhanden sind und ein erstes Schaltventil allen ersten Düsen, ein zweites Schaltventil allen zweiten Düsen und ein drittes Schaltventil allen dritten Düsen zugeordnet ist. Besonders vorteilhafte Werte für n liegen zwischen 2 und 10. Das erste Schaltventil kann entfallen, wenn die ersten Düsen permanent mit Spritzflüssigkeit versorgt werden sollen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens eine erste Rohrleitung und eine zweite Rohrleitung zum Zuführen von Spritzflüssigkeit vorgesehen, wobei die erste Rohrleitung mit allen ersten Düsen und die zweite Rohrleitung mit allen zweiten Düsen verbunden ist. Das erste Schaltventil kann stromaufwärts der Mehrfachdüsenköpfe an der ersten Rohrleitung und das zweite Schaltventil kann stromaufwärts der Mehrfachdüsenköpfe an der zweiten Rohrleitung vorgesehen sein.
  • Durch Vorsehen von Rohrleitungen und Versorgung aller ersten Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen über eine gemeinsame erste Rohrleitung und Versorgung aller zweiten Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen über eine gemeinsame zweite Rohrleitung kann ein sehr platzsparender Aufbau des erfindungsgemäßen Spritzapparats erzielt werden. In Stranggießmaschinen müssen die Düsen zum Kühlen eines metallischen Strangs in der Regel zwischen Stützrollen für den metallischen Strang angeordnet werden, so dass in der Regel nur sehr wenig Platz für die Anordnung der Düsen zur Verfügung steht. Ein weiterer, erheblicher Vorteil gemeinsamer Rohrleitungen ist, dass jeder Rohrleitung jeweils nur ein einziges Schaltventil zugeordnet werden muss. Der konstruktive Aufwand kann dadurch erheblich verringert werden. Die erste Rohrleitung kann permanent mit Spritzflüssigkeit versorgt werden, so dass in diesem Fall das erste Schaltventil entfallen kann. Sind in jedem Mehrfachdüsenkopf n Düsen vorgesehen, sind auch n Rohrleitungen vorhanden, wobei jeweils eine Rohrleitung allen ersten, zweiten, dritten beziehungsweise n-ten Düsen zugeordnet ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist stromaufwärts der Mehrfachdüsenköpfe an der zweiten Rohrleitung und gegebenenfalls an der dritten, vierten bis n-ten Rohleitung jeweils ein Schaltventil vorgesehen, wobei eine n natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat. Auch an der ersten Rohrleitung kann stromaufwärts der Mehrfachdüsenkopfe ein Schaltventil vorgesehen sein.
  • Beispielsweise ist n=3, so dass also drei Rohrleitungen und jeweils drei Düsen in allen Mehrfachdüsenköpfen vorgesehen sind. Mindestens zwei der drei Leitungen ist jeweils ein Schaltventil zugeordnet, so dass eine Spritzflüssigkeitszufuhr durch die erste Rohrleitung entweder permanent freigegeben ist oder mittels des ersten Schaltventils abgesperrt oder freigegeben werden kann, eine Spritzflüssigkeitszufuhr durch die zweite Rohrleitung durch das zweite Schaltventil abgesperrt oder freigegeben werden kann und eine Spritzflüssigkeitszufuhr durch die dritte Rohrleitung mittels des dritten Schaltventils abgesperrt oder freigegeben werden kann. Ist in der ersten Rohrleitung ein Schaltventil vorhanden, können somit alle ersten Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen gemeinsam eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, genauso wie alle zweiten Düsen bzw. alle dritten Düsen in den Mehrfachdüsenköpfen. Besonders vorteilhafte Werte für n liegen zwischen 2 und 10.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Düsen wenigstens eines Mehrfachdüsenkopfes dahingehend verschieden, dass sie bei einem vordefinierten Druck der Spritzflüssigkeit jeweils eine unterschiedliche Menge an Spritzflüssigkeit ausgeben.
  • Durch eine solche Staffelung der Düsengrößen in den Mehrfachdüsenköpfen kann eine noch breitere Spreizung der Spritzflüssigkeitsmenge als bei identischen Düsen erzielt werden, die mit dem erfindungsgemäßen Spritzapparat ausgegeben werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Düsen eines Mehrfachdüsenkopfes in Bezug auf die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt, dass die erste Düse innerhalb eines vordefinierten Druckbereichs zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck der Spritzflüssigkeit eine Spritzflüssigkeitsmenge innerhalb eines ersten Mengenbereichs ausgibt und dass der Mengenbereich der Summe der von der ersten Düse und der zweiten Düse zwischen dem niedrigen Druck und dem hohen Druck ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge den ersten Mengenbereich überlappt.
  • Auf diese Weise kann ein sehr großer Bereich der Spritzflüssigkeitsmenge abgedeckt werden, ohne dass in diesem Bereich bestimmte Werte nicht abgedeckt bzw. ausgegeben werden könnten. Mit anderen Worten überlappt der zweite Mengenbereich, der durch die von der ersten Düse und der zweiten Düse gemeinsam zwischen dem niedrigen Druck und dem hohen Druck ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge definiert ist, den ersten Mengenbereich wenigstens bei dem hohen Druck.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist jeder Mehrfachdüsenkopf n Düsen auf, wobei gegebenenfalls die erste bis dritte Düse, die erste bis vierte Düse beziehungsweise die erste bis n-te Düse innerhalb eines vordefinierten Druckbereichs zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck der Spritzflüssigkeit eine Spritzflüssigkeitsmenge innerhalb eines dritten, vierten beziehungsweise n-ten Mengenbereichs ausgeben und sich die Mengenbereiche überlappen.
  • Auch in diesem Fall ist n vorteilhafterweise gleich 3, wobei weitere vorteilhafte Werte von n zwischen 2 und 10 liegen. Der zweite Mengenbereich und der dritte Mengenbereich überlappen sich also, wie auch der dritte und vierte beziehungsweise (n-1)te und n-te Mengenbereich.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Mehrfachdüsenköpfe räumlich beabstandet voneinander entlang der Rohrleitungen angeordnet.
  • Auf diese Weise kann ein kompakter, raumsparender Aufbau des erfindungsgemäßen Spritzapparats erzielt werden. Vorteilhafterweise verlaufen die Rohrleitungen parallel zueinander. Zu den Düsen der Mehrfachdüsenköpfe sind dann lediglich kurze Stichleitungen von den parallel zueinander verlaufenden Rohrleitungen erforderlich.
  • In Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Rohrleitungen parallel zu einer Gießrichtung der Stranggießmaschine und die Mehrfachdüsenköpfe sind in Gießrichtung hintereinander entlang der Rohrleitungen angeordnet.
  • Sind mehrere, in Gießrichtung gesehen nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Spritzapparate vorgesehen, so kann durch Abschalten einzelner Spritzapparate eine Variation der Breite erreicht werden, die mit den erfindungsgemäßen Spritzapparaten beaufschlagt wird, entsprechend der gerade vergossenen Strangbreite des metallischen Strangs.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Rohrleitungen quer zu einer Gießrichtung der Stranggießmaschine angeordnet und die Mehrfachdüsenköpfe sind quer zur Gießrichtung hintereinander entlang der Rohrleitungen angeordnet.
  • Je nach vorgesehenem Anwendungsfall kann auch eine Verlegung der Rohrleitungen quer zur Gießrichtung vorteilhaft sein. Mit einer Gießrichtung ist dabei eine Vorschubrichtung des metallischen Strangs gemeint.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Schaltventile als Druckluftventile ausgebildet und jedem Schaltventil ist ein Magnetventil zum Freigeben oder Absperren einer Druckluftzufuhr zu jeweils einem Schaltventil zugeordnet.
  • Auf diese Weise lässt sich eine konstruktiv auf den ersten Blick aufwändig erscheinende Anordnung erzielen, die aber sehr betriebssicher ist. Druckluftventile können auch bei rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig ihre Funktion erfüllen. Magnetventile lassen sich hingegen elektronisch einfach ansteuern und auch in einfacher Weise in eine übergeordnete Prozesssteuerung einbinden. Die Kombination elektronisch beaufschlagbarer Magnetventile mit Druckluftventilen sorgt daher für eine problemlos einzubindende und sehr betriebssichere Ausführung des erfindungsgemäßen Spritzapparats.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Magnetventile in einer Magnetventilinsel kombiniert, wobei die Magnetventilinsel eine gemeinsame Basis und eine gemeinsame elektronische Steuerung für die Magnetventile aufweist.
  • Auf diese Weise lässt sich ein kompakter Aufbau erzielen. Die Magnetventilinsel bzw. die gemeinsame elektronische Steuerung der Magnetventilinsel kann für den Anschluss an eine Datenbusleitung geeignet sein, so dass auch eine sehr einfache elektronische Verkabelung erzielt werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine der Rohrleitungen als Profil mit wenigstens einer in Längsrichtung des Profils durchgehenden Hohlkammer ausgebildet.
  • Beispielsweise kann ein stranggezogenes oder stranggepresstes Profil eingesetzt werden, das beispielsweise aus Aluminium, Messing oder auch Stahl, insbesondere Edelstahl, besteht. Auf diese Weise können die Rohrleitungen sehr stabil ausgeführt werden und beispielsweise können die Profile bereits Befestigungsmöglichkeiten für die Mehrfachdüsenköpfe bereitstellen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Rohrleitungen mittels eines Profils mit mehreren in Längsrichtung durchgehenden Hohlkammern ausgebildet.
  • Auf diese Weise lässt sich eine sehr kompakte Ausführung des erfindungsgemäßen Spritzapparats erreichen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Profile zu einem Träger verbunden.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Mehrfachdüsenköpfe an dem Profil oder an dem mehrere Profile aufweisenden Träger angeordnet.
  • Die Rohrleitungen können durch Ausbildung eines Trägers dadurch gleichzeitig als mechanisch tragende Teile ausgebildet werden.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine mit einer erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung gelöst, wobei die Schritte des Freigebens einer Spritzflüssigkeitszufuhr und/oder des Abschaltens einer Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen ersten Düsen, allen zweiten Düsen und/oder allen n-ten Düsen der Mehrfachdüsenköpfe in Abhängigkeit einer benötigten Spritzflüssigkeitsmenge vorgesehen sind, wobei das Freigeben und/oder Abschalten der Spritzflüssigkeitszufuhr ausschließlich bei einer Änderung der benötigten Spritzflüssigkeitsmenge vorgenommen wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit eine sehr große Variation der mittels der Düsen ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge erzielen, wobei gleichzeitig bei konstanter Spritzflüssigkeitsmenge eine kontinuierliche Beaufschlagung des metallischen Strangs mit Spritzflüssigkeit und somit auch eine kontinuierliche Kühlung erzielt wird. Lediglich bei einer Änderung der Spritzflüssigkeitsmenge können dann einzelne Düsen zugeschaltet oder abgeschaltet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spritzapparats gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Mehrfachdüseneinheit mit Mehrfachdüsenkopf der Spritzvorrichtung der Fig. 1,
    • Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des mit der Spritzvorrichtung der Fig. 1 abdeckbaren Bereichs an ausgegebener Spritzflüssigkeitsmenge,
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Profils zur Ausbildung mehrerer Rohrleitungen bei dem erfindungsgemäßen Spritzapparat, und
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Spritzapparats gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Die Darstellung der Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spritzapparat 10, der für die Anordnung in einer Stranggießmaschine vorgesehen ist, in der ein metallischer Strang erzeugt wird. Eine Gießrichtung des metallischen Strangs ist mit einem Pfeil 12 dargestellt. Die Gießrichtung 12 entspricht der Vorschubrichtung des metallischen Strangs. Beispielsweise wird der metallische Strang aus flüssigem Stahl gegossen und dann zwischen Stützrollen in Richtung des Pfeils 12 weitertransportiert. Der erfindungsgemäße Spritzapparat ist dann oberhalb des metallischen Strangs angeordnet, ein weiterer erfindungsgemäßer Spritzapparat 10 kann unterhalb des metallischen Strangs angeordnet sein, um diesen von der Oberseite und der Unterseite her kühlen zu können. Mehrere erfindungsgemäße Spritzapparate 10 können nebeneinander angeordnet sein, um beispielsweise auch sehr breite metallische Stränge über deren gesamte Oberfläche kühlen zu können.
  • Der erfindungsgemäße Spritzapparat 10 weist einen Düsenträger 14 auf, der sich parallel zur Gießrichtung 12 erstreckt. An diesem Düsenträger 14 sind mehrere Mehrfachdüseneinheiten 16 angeordnet, die in der Fig. 2 noch näher erläutert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind an dem Düsenträger 14 insgesamt fünf Mehrfachdüseneinheiten 16 angeordnet. Die Anzahl der an dem Düsenträger angeordneten Mehrfachdüseneinheiten 16 ist dabei im Wesentlichen beliebig, wie auch die Anordnung am Düsenträger 14. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Mehrfachdüseneinheiten 16 auf der rechten Seite des Düsenträgers 14 und zwei Mehrfachdüseneinheiten 16 auf der linken Seite des Düsenträgers 14 angeordnet. Diese Anordnung ist lediglich beispielhaft und kann im Wesentlichen beliebig gewählt werden. Die Mehrfachdüseneinheiten 16 können permanent mit dem Träger 14 verbunden sein oder lösbar mit dem Träger 14 verbunden sein.
  • Der Düsenträger 14 ist in einer Stranggießmaschine oberhalb der Stützrollen für den metallischen Strang angeordnet. Die Mehrfachdüseneinheiten 16 erstrecken sich dann vom Düsenträger 14 weg nach unten, in Fig. 1 also in die Zeichenebene hinein, so dass die Sprühdüsen dann beispielsweise zwischen den Stützrollen für den metallischen Strang angeordnet werden können.
  • In dem Düsenträger 14 sind eine erste Rohrleitung 18a, eine zweite Rohrleitung 20a und eine dritte Rohrleitung 22a vorgesehen, die parallel zueinander und parallel zum Düsenträger 14 verlaufen. Die erste Rohrleitung 18a ist mittels einer durchgezogenen Linie dargestellt, die zweite Rohrleitung 20a mittels einer gestrichelten Linie und die dritte Rohrleitung 22a mittels einer strichpunktierten Linie. Dies dient lediglich zu Darstellungszwecken und zur Unterscheidung der drei Rohrleitungen 18a, 20a, 22a.
  • Jede Mehrfachdüseneinheit 16 weist drei Sprühdüsen auf, die jeweils durch separate Düsenwasserrohre beaufschlagt werden. Um dies in der schematischen Darstellung der Fig. 1 zeigen zu können, sind in jeder Mehrfachdüseneinheit 16 drei Düsenwasserrohre 18b, 20b und 22b dargestellt. Die Düsenwasserrohre 18b aller Mehrfachdüseneinheiten 16 sind über kurze Stichleitungen mit der Rohrleitung 18a verbunden. Die Düsenwasserrohre 20b aller Mehrfachdüseneinheiten 16 sind über kurze Stichleitungen mit der zweiten Rohrleitung 20a verbunden und die Düsenwasserrohre 22b aller Mehrfachdüseneinheiten 16 sind über kurze Stichleitungen mit der dritten Rohrleitung 22a verbunden. Bei einer geeigneten konstruktiven Ausgestaltung der Rohrleitungen 18a, 20a, 22a und des Trägers 14 können die Stichleitungen entfallen.
  • Stromaufwärts der Mehrfachdüseneinheiten 16 ist ein Düsenventilblock 24 mit insgesamt drei Schaltventilen 26, 28 und 30 vorgesehen. Das erste Schaltventil 26 ist mit der ersten Rohrleitung 18a verbunden, das zweite Schaltventil 28 ist mit der zweiten Rohrleitung 20a verbunden und das dritte Schaltventil 30 ist mit der dritten Rohrleitung 22a verbunden. Mittels der drei Schaltventile 26, 28, 30 kann eine Spritzflüssigkeitszufuhr, beispielsweise eine Wasserzufuhr, die mit einem Pfeil 32 symbolisiert ist, zu den Rohrleitungen 18a, 20a, 22a freigegeben oder abgesperrt werden. Die Schaltventile 26, 28, 30 sind dabei vorteilhafterweise als pneumatisch angesteuerte Quetschventile ausgebildet. Eine pneumatische Ansteuerung der Schaltventile 26, 28, 30 erfolgt mittels jeweils eines Magnetventils, die in einer Magnetventilinsel 34 angeordnet sind, die oberhalb des Düsenventilblocks 24 dargestellt ist. Dieser Magnetventilinsel 34 wird, wie mittels eines Pfeils 36 symbolisiert ist, Druckluft zugeführt. Darüber hinaus weist die Magnetventilinsel 34 eine gemeinsame elektronische Steuerung auf, die an einen Datenbus angeschlossen werden kann. Ein solcher Datenbus und damit die Zufuhr von elektrischen Signalen ist mittels eines Pfeils 38 symbolisiert. Im Rahmen der Erfindung kann das erste Schaltventil 26 entfallen, wenn die erste Rohrleitung 18a und damit alle ersten Düsen der Mehrfachdüseneinheiten 16 permanent mit Spritzflüssigkeit versorgt werden sollen. Eine übergeordnete Einrichtung zum Anschalten und Abschalten der Spritzwasserversorgung für den gesamten Spritzapparat 10 kann selbstverständlich dennoch vorgesehen sein.
  • Je nachdem, wie also die Magnetventile in der Magnetventilinsel 34 angesteuert werden, geben sie eine Druckluftzufuhr zu den Schaltventilen 26, 28, 30 frei oder sperren die Druckluftzufuhr, und infolgedessen wird dann auch eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu den Rohrleitungen 18a, 20a, 22a wahlweise freigegeben oder gesperrt.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mehrfachdüseneinheit 16. Jede Mehrfachdüseneinheit 16 weist einen Montageblock 40 auf, in dem jeweils der Beginn der Düsenwasserrohre 18b, 20b und 22b angeordnet ist. Die Düsenwasserrohre 18b, 20b, 22b führen dann durch einen Träger 42 zu einem Mehrfachdüsenkopf 44. In diesem Mehrfachdüsenkopf 44 sind drei Düsen 46, 48, 50 vorgesehen, die jeweils einen in Fig. 2 schematisch angedeuteten Sprühstrahl erzeugen können. Sind alle drei Düsen 46, 48, 50 in Betrieb, so überlagern sich die Sprühstrahlen der Düsen 46, 48, 50. Unabhängig davon, ob nur eine der Düsen 46, 48, 50 in Betrieb ist oder beliebige Kombinationen der Düsen 46, 48, 50 in Betrieb sind, wird immer eine homogene Spritzflüssigkeitsverteilung und eine homogene Kühlung über die gesamte Breite des metallischen Strangs erreicht. Mit dem Montageblock 40 wird die Mehrfachdüseneinheit 16 permanent oder lösbar mit dem Träger 14 verbunden.
  • Der Mehrfachdüsenkopf 44 ist dabei so kompakt ausgebildet, dass er zwischen zwei Stützrollen für den metallischen Strang angeordnet werden kann. In jedem Fall ist der Mehrfachdüsenkopf 44 so ausgebildet und angeordnet, dass die von den Düsen 46, 48, 50 erzeugten Spritzstrahlen ungehindert zwischen den Stützrollen hindurchtreten können.
  • Die erste Düse 46 wird mittels des ersten Düsenwasserrohrs 18b mit Spritzflüssigkeit versorgt, die zweite Düse 48 wird mittels des zweiten Düsenwasserrohrs 20b mit Spritzflüssigkeit versorgt und die dritte Düse 50 wird mittels des dritten Düsenwasserrohrs 22b mit Spritzflüssigkeit versorgt. Letztendlich stehen somit alle ersten Düsen 46 in den Mehrfachdüseneinheiten 16 in Strömungsverbindung mit der ersten Rohrleitung 18a, alle ersten Düsen 46 stehen aber nicht in Strömungsverbindung mit der zweiten Rohrleitung 20a und der dritten Rohrleitung 22a. In gleicher Weise stehen alle zweiten Düsen 48 der Mehrfachdüseneinheiten 16 ausschließlich in Strömungsverbindung mit der zweiten Rohrleitung 20a. Alle dritten Düsen 50 der Mehrfachdüseneinheiten 16 stehen ausschließlich in Strömungsverbindung mit der dritten Rohrleitung 22a.
  • Mittels des ersten Schaltventils 26 kann somit eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen ersten Düsen 46 in den Mehrfachdüseneinheiten 16 freigegeben oder abgesperrt werden. Mittels des zweiten Schaltventils 28 kann eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen zweiten Düsen 48 in den Mehrfachdüseneinheiten 16 freigegeben oder abgesperrt werden. Mittels des dritten Schaltventils 30 kann eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen dritten Düsen 50 der Mehrfachdüseneinheiten 16 freigegeben oder abgesperrt werden.
  • Wird also zur Kühlung eines metallischen Strangs lediglich eine vergleichsweise geringe Spritzflüssigkeitsmenge benötigt, so werden lediglich die permanent mit Spritzflüssigkeit versorgten Düsen verwendet oder es gibt eine nicht dargestellte übergeordnete Steuerung beispielsweise lediglich über das Schaltventil 26 eine Spritzflüssigkeitszufuhr in die erste Rohrleitung 18a frei, wohingegen eine Spritzflüssigkeitszufuhr in die zweite Rohrleitung 20a und die dritte Rohrleitung 22a mittels der Schaltventile 28, 30 gesperrt wird. Infolgedessen werden lediglich die ersten Düsen 46 einen Sprühstrahl ausgeben. Die Ausgabe des Sprühstrahls durch die ersten Düsen 46 erfolgt dabei kontinuierlich und ohne Unterbrechung. Erst dann, wenn sich die benötigte Spritzflüssigkeitsmenge ändert, kann zum einen durch nicht dargestellte Einrichtungen ein Druck der zugeführten Spritzflüssigkeit verändert werden. Zum anderen können beispielsweise über das zweite Schaltventil 28 alle zweiten Düsen 48 zugeschaltet werden. Wird noch mehr Spritzflüssigkeit benötigt, können beispielsweise über das dritte Schaltventil 30 alle dritten Düsen 50 zugeschaltet werden.
  • Eine Veränderung der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge kann somit zum einen durch eine Veränderung des Drucks der zugeführten Spritzflüssigkeit erfolgen, zum anderen durch Zuschalten oder Abschalten der Düsen 46, 48, 50. Bei konstanter vorgegebener Spritzflüssigkeitsmenge erzeugen die Düsen 46, 48, 50 dabei einen kontinuierlichen und nicht unterbrochenen Sprühstrahl. Infolgedessen kann auch eine Kühlung des metallischen Strangs kontinuierlich und ohne Unterbrechung erfolgen.
  • Die ersten Düsen 46, die zweiten Düsen 48 und die dritten Düsen 50 in jedem Mehrfachdüsenkopf 44 können dabei identisch oder so ausgebildet sein, dass sie bei demselben Spritzflüssigkeitsdruck eine unterschiedliche Spritzflüssigkeitsmenge ausgeben. Beispielsweise gibt die erste Düse 46 bei einem vorgegebenen Spritzflüssigkeitsdruck eine erste Spritzflüssigkeitsmenge aus, die zweite Düse 48 gibt bei demselben Spritzflüssigkeitsdruck eine größere Spritzflüssigkeitsmenge aus und die dritte Düse 50 gibt bei demselben Spritzflüssigkeitsdruck eine noch größere Spritzflüssigkeitsmenge aus.
  • Auf diese Weise kann der Spreizbereich der ausgebbaren Spritzflüssigkeitsmenge gegenüber drei identisch ausgebildeten Düsen 46, 48, 50 noch deutlich vergrößert werden.
  • Die Düsen 46, 48, 50 können in dem Mehrfachdüsenblock 44 beispielsweise als Düseneinsätze ausgebildet sein, so dass diese Düseneinsätze schnell und einfach gewechselt werden können. Dies ist vorteilhaft, wenn die Düsen 46, 48, 50 wegen Verschleiß ausgetauscht werden müssen, aber auch zur Anpassung der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge.
  • Fig. 3 stellt ein Diagramm dar, in dem die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge in Liter pro Minute über dem Wasserdruck der Spritzflüssigkeit aufgetragen ist. Eine erste mit Kreisen versehene Linie zeigt die von den ersten Düsen 46 ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge über dem Wasserdruck. Eine zweite, mit Kreuzen versehene Linie zeigt die Summe der von der ersten Düse 46 und der zweiten Düse 48 ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge. Eine dritte, mit Quadraten versehene Linie zeigt die Summe der von allen drei Düsen 46, 48, 50 ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge.
  • Es ist zu erkennen, dass die erste Düse 46 bei einem Spritzflüssigkeitsdruck von 1 bar eine Spritzflüssigkeitsmenge von lediglich etwa 1 I/min ausgibt. Bei einem Spritzflüssigkeitsdruck von 12 bar wird dann eine Spritzflüssigkeitsmenge von etwa 3 I/min ausgegeben.
  • Soll die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge über 3 I/min erhöht werden, wird die zweite Düse 48 zugeschaltet. Gleichzeitig wird der Spritzflüssigkeitsdruck wieder auf 1 bar verringert.
  • Anhand der mit Kreuzen versehenen Linie ist zu erkennen, dass die Summe der von der ersten Düse 46 und der zweiten Düse 48 ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge bei 1 bar Spritzflüssigkeitsdruck bei etwa 2 I/min liegt. Dieser Wert liegt also niedriger als die Spritzflüssigkeitsmenge, die von der ersten Düse 46 alleine bei einem Spritzflüssigkeitsdruck von 12 bar ausgegeben wird. Die Mengenbereiche der von der ersten Düse 46 alleine ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge und von der ersten Düse 46 und der zweiten Düse 48 gemeinsam ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge überlappen somit. Dadurch lässt sich eine sehr präzise Einstellung der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge über eine Variation des Spritzflüssigkeitsdrucks und dem Zuschalten oder Abschalten einzelner Düsen 46, 48, 50 erzielen.
  • Bei einem Spritzflüssigkeitsdruck von 12 bar geben die erste Düse 46 und die zweite Düse 48 gemeinsam etwa 7,5 l/min an Spritzflüssigkeit aus, wie anhand der mit Kreuzen versehenen Linie ganz rechts zu erkennen ist. Soll dann die Spritzflüssigkeitsmenge noch weiter erhöht werden, werden alle drei Düsen 46, 48, 50 mit Spritzflüssigkeit versorgt und gleichzeitig wird der Spritzflüssigkeitsdruck wieder auf 1 bar verringert. Wie anhand der mit Quadraten versehenen Linie in Fig. 3 zu erkennen ist, geben alle drei Düsen 46, 48, 50 gemeinsam bei einem Spritzflüssigkeitsdruck von 1 bar eine Spritzflüssigkeitsmenge von etwa 6 I/min aus. Auch hier überlappen also die Mengenbereiche der von der ersten Düse 46 und der zweiten Düse 48 gemeinsam ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge und der von allen drei Düsen 46, 48, 50 gemeinsam ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge. Selbstverständlich kann eine Erhöhung der Spritzflüssigkeitsmenge nicht nur in der beschriebenen Weise erfolgen, sondern es können auch bei anderen Spritzflüssigkeitsdrücken Düsen zu- oder abgeschaltet werden, um innerhalb des Diagramms der Fig. 3 die gewünschte Spritzmittelmenge einstellen zu können.
  • Die Düsen 46, 48, 50 der Mehrfachdüsenköpfe 44 sind also in Bezug auf die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt, dass die erste Düse innerhalb eines vordefinierten Druckbereichs zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck der Spritzflüssigkeit eine Spritzflüssigkeitsmenge innerhalb eines ersten Mengenbereichs ausgibt, und dass die Summe der von der ersten Düse und der zweiten Düse bei dem niedrigen Druck ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge niedriger ist als die von der ersten Düse bei dem hohen Druck ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge. Die Mengenbereiche von der ersten Düse einerseits und der von der ersten Düse und der zweiten Düse gemeinsam andererseits ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge überlappen sich also. In analoger Weise ist dies auch für die Summe der von der ersten Düse und der zweiten Düse bei dem hohen Druck ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge und die Summe der von der ersten Düse, der zweiten Düse und der dritten Düse gemeinsam bei niedrigem Druck ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge der Fall. Dies ist anhand der in Fig. 3 mit Quadraten versehenen Linie zu erkennen. Diese Abstimmung der ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge lässt sich sowohl mit drei identischen Düsen 46, 48, 50 als auch mit drei in Bezug auf die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge unterschiedlichen Düsen 46, 48, 50 erreichen.
  • Fig. 4 zeigt schematisch den Träger 14 der Fig. 1 in einer Vorderansicht. Der Träger 14 ist durch ein Profil 52 gebildet, das drei in Längsrichtung durchgehende Hohlkammern aufweist. Diese drei Hohlkammern bilden die Rohrleitungen 18a, 20a und 22a, an die dann, wie erläutert wurde, die Stichleitungen zu den Mehrfachdüseneinheiten 16 oder unmittelbar die Mehrfachdüseneinheit 16 angeschlossen werden.
  • Seitlich der drei Hohlkammern bzw. Rohrleitungen 18a, 20a, 22a sind jeweils noch hinterschnittene Nuten 54, 56 angeordnet. Diese hinterschnittenen Nuten 54, 56 können zur Montage beispielsweise der Mehrfachdüseneinheiten 16 an dem Träger 14 genutzt werden. Der Träger 42 der Fig. 2, der die drei Düsenwasserrohre 18b, 20b, 22b kombiniert, kann in gleicher oder ähnlicher Weise als Profil 52 mit mehreren Hohlkammern ausgebildet sein.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spritzapparats 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Der Spritzapparat 60 weist eine Mehrfachdüseneinheit 16 auf, wie sie bereits anhand der Fig. 2 beschrieben wurde. Die Mehrfachdüseneinheit 16 wird daher nicht erneut beschrieben.
  • Im Unterschied zu der Mehrfachdüseneinheit 16 der Fig. 2 ist auf dem Montageblock 40 der Mehrfachdüseneinheit 16 ein Düsenventilblock 24 mit insgesamt drei Schaltventilen 26, 28 und 30 angeordnet, der bereits anhand der Spritzvorrichtung der Fig. 1 erläutert wurde.
  • Das erste Schaltventil 26 ist einem ersten Düsenwasserrohr 18b zugeordnet, das zweite Schaltventil 28 ist einem zweiten Düsenwasserrohr 20b zugeordnet und das dritte Schaltventil 30 ist einem dritten Düsenwasserrohr 22b zugeordnet. Über die Schaltventile 26, 28, 30 kann also eine Spritzwasserzufuhr zu den Düsenwasserrohren 18b, 20b, 22b und damit zu den Düsen 46, 48 und/oder 50 im Mehrfachdüsenkopf 44 freigegeben oder abgeschaltet werden. Eine Spritzflüssigkeitszufuhr zu dem Düsenventilblock 24, eine Druckluftzufuhr zu dem Düsenventilblock 24 sowie eine gegebenenfalls übergeordnete Magnetventilinsel sind in Fig. 5 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt aber in identischer Weise wie in Fig. 1 vorgesehen und im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.
  • Der Spritzapparat 60 der Fig. 5 weist somit lediglich eine Mehrfachdüseneinheit 16 auf. Selbstverständlich können aber mehrere Spritzapparate 60 in einer Anordnung ähnlich der Fig. 1 kombiniert werden. Mehrere Spritzapparate 60 sind dann zur Kühlung eines metallischen Strangs vorgesehen. Im Unterschied zu dem Spritzapparat 10 der Fig. 1 können dann, wenn mehrere Spritzapparate 60 gemäß Fig. 5 vorgesehen sind, die einzelnen Mehrfachdüseneinheiten 16 separat voneinander angesteuert werden.

Claims (15)

  1. Spritzapparat zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine, wobei wenigstens ein Mehrfachdüsenkopf (44) und wenigstens ein Schaltventil (26, 28, 30) vorgesehen ist, wobei jeder Mehrfachdüsenkopf (44) wenigstens eine erste und eine zweite Düse (46, 48) aufweist, wobei das wenigstens eine Schaltventil (26, 28, 30) stromaufwärts des Mehrfachdüsenkopfes (44) angeordnet ist und wobei das Schaltventil (26, 28, 30) in Strömungsverbindung mit allen zweiten Düsen (48) in dem Mehrfachdüsenkopf steht, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen (48) freizugeben oder zu sperren, dass der Spritzapparat (10) einen Düsenträger (14) aufweist, der sich parallel zur Gießrichtung (12) erstreckt und an dem mehrere Mehrfachdüseneinheiten (16) angeordnet sind, wobei jede Mehrfachdüseneinheit (16) einen Montageblock (40) aufweist, in dem der Beginn von Düsenwasserrohren (18b, 20b, 22b) angeordnet ist, wobei die Düsenwasserrohre (18b, 20b, 22b) zu dem Mehrfachdüsenkopf (44) führen und wobei die Mehrfachdüseneinheit (16) mit dem Montageblock (40) lösbar mit dem Düsenträger (14) verbunden ist und dass wenigstens ein erstes und ein zweites Schaltventil (26, 28, 30) vorgesehen sind, wobei das erste Schaltventil (26) in Strömungsverbindung mit allen ersten Düsen (46) in den Mehrfachdüsenköpfen (44) steht, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen ersten Düsen (46) freizugeben oder zu sperren und wobei das zweite Schaltventil (28) in Strömungsverbindung mit allen zweiten Düsen (48) in den Mehrfachdüsenköpfen (44) steht, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen (48) freizugeben oder zu sperren.
  2. Spritzapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mehrfachdüsenköpfe (44) vorgesehen sind, wobei die Mehrfachdüsenköpfe (44) räumlich beabstandet voneinander angeordnet sind,
  3. Spritzapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mehrfachdüsenkopf (44) n Düsen (46, 48, 50) aufweist, wobei alle zweiten Düsen (48) und gegebenenfalls alle dritten, vierten bis n-ten Düsen (50) jeweils in Strömungsverbindung mit einem Schaltventil (26, 28, 30) stehen, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen (48) und gegebenenfalls, allen dritten, vierten beziehungsweise n-ten Düsen (50) freizugeben oder zu sperren, wobei n eine natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat.
  4. Spritzapparat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Rohrleitung (18a) und eine zweite Rohrleitung (20a) zum Zuführen von Spritzflüssigkeit vorgesehen sind, wobei die erste Rohrleitung (18a) mit allen ersten Düsen (46) und die zweite Rohrleitung (20a) mit allen zweiten Düsen (48) verbunden ist.
  5. Spritzapparat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n Rohrleitungen (18a, 20a, 22a) vorgesehen sind, wobei die erste Rohrleitung (18a) mit allen ersten Düsen (46) verbunden ist, die zweite Rohrleitung (20a) mit allen zweiten Düsen (48) verbunden ist und gegebenenfalls die dritte, vierte bis n-te Rohrleitung (22a) mit allen dritten, vierten beziehungsweise n-ten Düsen (50) verbunden ist, wobei n eine natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat.
  6. Spritzapparat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Mehrfachdüsenköpfe (44) an der zweiten Rohrleitung (20a) und gegebenenfalls an der dritten, vierten bis n-ten Rohrleitung (22a) jeweils ein Schaltventil (28, 30) vorgesehen ist, wobei n eine natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat.
  7. Spritzapparat nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Mehrfachdüsenköpfe (44) an der ersten Rohrleitung (18a) ein Schaltventil (26) vorgesehen ist.
  8. Spritzapparat nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (46, 48, 50) wenigstens eines Mehrfachdüsenkopfes (44) dahingehend verschieden sind, dass sie bei einem vordefinierten Druck der Spritzflüssigkeit jeweils eine unterschiedliche Menge an Spritzflüssigkeit ausgeben.
  9. Spritzapparat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (46, 48, 50) eines Mehrfachdüsenkopfes (44) in Bezug auf die ausgegebene Spritzflüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt sind, dass die erste Düse (46) innerhalb eines vordefinierten Druckbereichs zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck der Spritzflüssigkeit eine Spritzflüssigkeitsmenge innerhalb eines ersten Mengenbereichs ausgibt, und dass ein zweiter Mengenbereich der Summe der von der ersten Düse (46) und der zweiten Düse (48) zwischen dem niedrigen Druck und dem hohen Druck ausgegebenen Spritzflüssigkeitsmenge den ersten Mengenbereich überlappt.
  10. Spritzapparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mehrfachdüsenkopf (44) n Düsen (46, 48, 50) aufweist, wobei gegebenenfalls die erste bis dritte Düse (46, 48, 50), die erste bis vierte Düse beziehungsweise die erste bis n-te Düse innerhalb eines vordefinierten Druckbereichs zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck der Spritzflüssigkeit eine Spritzflüssigkeitsmenge innerhalb eines dritten, vierten beziehungsweise n-ten Mengenbereichs ausgeben, und dass sich die Mengenbereiche überlappen , wobei n eine natürliche Zahl ist und einen Wert zwischen 2 und 10 hat.
  11. Spritzapparat nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (26, 28, 30) als Druckluftventile ausgebildet sind und dass jedem Schaltventil (26, 28, 30) ein Magnetventil zum Freigeben oder Absperren einer Druckluftzufuhr zu jeweils einem Schaltventil zugeordnet ist.
  12. Spritzapparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetventile in einer Magnetventilinsel kombiniert sind, wobei die Magnetventilinsel eine gemeinsame Basis und eine gemeinsame elektronische Steuerung für die Magnetventile aufweist.
  13. Spritzapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Rohrleitungen (18a, 20a, 22a) als Profil (52) mit wenigstens einer in Längsrichtung des Profils (52) durchgehenden Hohlkammer ausgebildet ist.
  14. Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine mittels eines Spritzapparats nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche mit wenigstens einem Mehrfachdüsenkopf (44) und wenigstens einem Schaltventil (24, 26, 28), wobei jeder Mehrfachdüsenkopf (44) wenigstens eine erste und zweite Düse (46, 48) aufweist, wobei das wenigstens eine Schaltventil (24, 26,28) stromaufwärts des Mehrfachdüsenkopfes (44) angeordnet ist und wobei das Schaltventil (24, 26, 28) in Strömungsverbindung mit allen zweiten Düsen (48) in dem Mehrfachdüsenkopf (44) steht, um eine Zufuhr von Spritzflüssigkeit zu allen zweiten Düsen (48) freizugeben oder zu sperren, mit den Schritten: Freigeben einer Spritzflüssigkeitszufuhr und/oder Abschalten einer Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen zweiten Düsen (48) und/oder allen n-ten Düsen (50) der Mehrfachdüsenköpfe (44) in Abhängigkeit einer benötigten Spritzflüssigkeitsmenge, wobei das Freigeben und/oder Abschalten der Spritzflüssigkeitszufuhr ausschließlich bei einer Änderung der benötigten Spritzflüssigkeitsmenge vorgenommen wird, so dass bei einer konstanten Spritzflüssigkeitsmenge eine permanente Beaufschlagung der ausgewählten Düsen (46, 48, 50) mit dem ausgewählten Spritzflüssigkeitsdruck erfolgt, so dass ein kontinuierlicher Betrieb der Düsen (46, 48, 50) und eine kontinuierliche Kühlung des metallischen Strangs erreicht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Freigeben einer Spritzflüssigkeitszufuhr oder Abschalten einer Spritzflüssigkeitszufuhr zu allen ersten Düsen (46) der Mehrfachdüsenköpfe (44) in Abhängigkeit einer benötigten Spritzflüssigkeitsmenge, wobei das Freigeben und/oder Abschalten der Spritzflüssigkeitszufuhr ausschließlich bei einer Änderung der benötigten Spritzflüssigkeitsmenge vorgenommen wird.
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