DE10117097A1

DE10117097A1 - Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze in eine Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine

Info

Publication number: DE10117097A1
Application number: DE2001117097
Authority: DE
Inventors: Hans Streubel; Ina Lemanowicz
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-10
Also published as: WO2002081128A1; EP1385659A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine, insbesondere zur Erzeugung von Flachprodukten, welches ein an den Gießbehälter anschließbares Rohrstück aufweist, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille bzw. in Richtung auf die Schmalseitenabdichtung der Gießrollen in der Breite des Querschnitts erweitert ist und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen für die Schmelze ausgebildet ist. Das Gießrohr (1) besteht aus einem oberen Abschnitt (2) mit einlaufseitig kreisförmigem Querschnitt, einem mittleren Abschnitt (3) mit einer Ausbildung zur Verteilung des Strömungsquerschnitts (5) in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt (4). Der Abstand (A¶1¶) der inneren Wandungen des unteren Abschnitts (4) ist einlaufseitig größer als der Abstand (A¶2¶) der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittleren Abschnitts. Im unteren Abschnitt (4) nimmt die Breite (B¶1¶), bei gleichbleibendem Abstand (A¶3¶) der inneren Wandungen (10, 11), unter Ausbildung eines flachen Querschnitts, beispielsweise eines Hosenrohres (13), gegen den Auslauf zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus ei nem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden be stehende Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine, insbesondere zur Er zeugung von Flachprodukten, welches ein an den Gießbehälter anschließbares Rohrstück aufweist, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille bzw. in Richtung auf die Schmalseitenabdichtung der Gießrollen in der Breite des Quer schnitts erweitert, und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen ausgebildet ist.

Trotz der Auslegung von Gießrohren mittels physikalischer Modelle und mittels numerischer Berechnungen können diese nur für begrenzte Durchsatz- und/oder Gießgeschwindigkeitsbereiche optimiert ausgebildet werden.

Insbesondere Badspiegelschwankungen bspw. infolge instabiler Strömungsver hältnisse in der Kokille bzw. unterhalb derselben können bei relativ hohen Durch satzleistungen und/oder Geschwindigkeitsbereichen zu Oberflächenfehlern beim gegossenen Strang führen. Zur Vermeidung dieser Nachteile werden vielfach von Formatbereichen abhängige Gießrohre eingesetzt. Dies erfordert für die Gießma schine eine Einschränkung ihrer Flexibilität und verursacht zusätzliche Kosten.

Das Dokument DE 41 42 447 C2 beschreibt ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille zur Erzeugung von Flachprodukten, aufweisend ein an dem Gießbehälter angeordnetes Rohrstück, das in Richtung auf die Schmalseitenwände der Kokille im Querschnitt erweitert und am unteren Ende mit einem mittig angeordneten Bodenstück unter Belassung von Austrittsöff nungen für die Schmelze versehen ist. Die Innenwand des den Querschnitt er weiternden Teils des Tauchgießrohres bildet zusammen mit den gegenüberlie genden Wandteilen des Bodenstückes Strömungskanäle aus, deren Achsen mit der Tauchgießrohrachse einen Winkel α zwischen 10 und 22° einschließen, wobei der kleinere Winkel einem Abstand der Schmalseitenwände der Kokille von ca. 600 mm und der größere Winkel einem Abstand der Schmalseitenwände der Ko kille von 2000 mm und mehr zugeordnet ist und der Abstand der Breitseitenwände der Kokille voneinander 50 bis 100 mm beträgt.

Das Dokument DE 197 38 385 C2 beschreibt ebenfalls ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter in eine mit Breit seiten- und Schmalseitenwänden ausgebildete Kokille, insbesondere zum Strang gießen von Flachprodukten. Das Tauchgießrohr zeigt ein an den Gieß- oder Zwi schenbehälter anschließbares, als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück mit Strömungsleitkörpern und mit wenigstens zwei relativ zu dessen Mittelachse bzw. zum Schwerpunkt seiner Querschnittsfläche oberhalb eines Bodenelementes lie genden Austrittsöffnungen. Die Höhe eines Strömungsleitkörpers nimmt begin nend von einem oberen Bereich des Strömungskanals stetig nach unten ab und geht in einem unteren Bereich des Strömungskanals in dessen Wandbereich über.

Die Breite, die Höhe und die Länge oder die Lage eines Strömungsleitkörpers sind über die Länge des Tauchgießrohres veränderlich. Die Kanten eines Strömungs leitkörpers weisen Verrundungen auf. Das Bodenelement besitzt die strömungfüh rende Form eines nach beiden Seiten zu verjüngenden Keils. Innerhalb der Aus trittsöffnungen sind zusätzliche Strömungsleitkörper angeordnet.

Das Dokument EP 1 002 600 A2 beschreibt ein Tauchgießrohr, welches ein Kon turelement und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände gegenüber liegenden Austrittsöffnungen aufweist. Das Konturelement ist mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindende Bodenelements mit der Höhe H₁ und oberhalb des selben angeordneten Strömungsteilern mit in Richtung seiner Längsachse vorge sehener Höhe H₂ ausgebildet, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück des Strömungskanals ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wandbereichen hineinragen.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gießrohr derart auszubilden und zu verbessern, dass es in einem vergleichsweise großen Geschwindigkeits- und/oder Durchsatzbereich ohne die eingangs beschriebenen Nachteile eingesetzt werden kann.

Darüber hinaus soll dieses Gießrohrkonzept zum Einsatz bei Brammen-Anlagen für dicke, mitteldicke und dünne Abmessungen ebenso wie für die Zwei-Rollen- Gießmaschine geeignet sein.

Die Aufgabe wird bei einem Tauchgießrohr der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch gelöst, dass das Gießrohr aus einem oberen Abschnitt mit einlaufseitig kreisförmigem Querschnitt, einem mittleren Ab schnitt mit einer Ausbildung zur Verteilung des Strömungsquerschnitts in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt besteht, und dass der Abstand der inne ren Wandungen des unteren Abschnitts einlaufseitig größer ist als der Abstand der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittleren Abschnitts und dass die Breite des unteren Abschnitts unter Ausbildung eines flachen Querschnittes gegen den Auslauf zunimmt.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gießrohres mit unterschiedlichen Abschnitten, wobei innerhalb einzelner Abschnitte und beim Übergang der Abschnitte ineinander eine stetige Verteilung des Strömungsquerschnitts in die Breite stattfindet, eine wesentliche Erweiterung der Flexibilität des Strömungsverhaltens erreicht und dabei die Ober flächenqualität des Gießstranges nachhaltig verbessert wird.

Vermutlich dürfte dies darauf zurückzuführen sein, dass durch die erfindungsge mäße Formgebung ein überproportionaler Aufbau der geschwindigkeitsabhängi gen Strömungswiderstände beim Durchströmen der Schmelze erfolgt, der sich insbesondere beim Übergang der Schmelzenströmung vom mittleren Bereich zum unteren Bereich dadurch ergibt, dass dort im Bereich der bogenförmigen Flä chenteile einander entgegengesetzte Strömungen entstehen, und dass deshalb ein beruhigter Durchfluß der Schmelze verwirklicht wird.

Weitere erfindungsgemäß wesentliche Ausgestaltungen des Tauchgießrohres sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispieles.

Es zeigen:

Fig. 1a ein Tauchgießrohr im Schnitt einer Ebene entlang der Mittelachse x-x;

Fig. 1b das Tauchgießrohr in einer Schnittebene gemäß Fig. 1a, jedoch um 90° zur Seitenansicht des Schnittes gedreht.

Das Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem nicht näher dar gestellten Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende nicht näher gezeigte Kokille, insbesondere zur Erzeugung von Flach produkten, umfaßt ein an den Gießbehälter anschließbares Rohrstück, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille in der Breite des Querschnitts erweitert ist und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen 16, 17 für die Schmelze ausgebil det ist. Gemäß der Zusammenschau der Fig. 1a und 1b besteht das Gießrohr 1 aus einem oberen Abschnitt 2 mit einlaufseitig kreisförmigem Querschnitt, einem mittleren Abschnitt 3 mit einer Ausbildung zur Verteilung des Strömungsquer schnitts 5 in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt 4. Der Abstand A₁ der inneren Wandungen des unteren Abschnitts 4 ist einlaufseitig größer als der Ab stand A₂ der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittleren Abschnitts. Im unte ren Abschnitt 4 nimmt die Breite (B1) der inneren Wandungen 10, 11 unter Ausbil dung eines flachen Querschnittes 13 gegen den Auslauf zu.

Der obere Abschnitt 2 geht von einem einlaufseitig kreisförmigen Querschnitt kon tinuierlich auf einen auslaufseitig oval-flachen Querschnitt mit den Wandungen 6, 7 über. Das Verhältnis der Abstände der Wandungen 6, 7 bezüglich Breite und Dicke bei dem auslaufseitig oval-flachen Querschnitt des oberen Abschnitts 2 be trägt zwischen 1, 2 und 8.

Der Querschnittsübergang des mittleren Abschnitts 3 zum unteren Abschnitt 4 weist bogenförmige Flächenteile 8, 9 auf, deren Abstände sich in Strömungsrich tung (S) vermindern. Damit wird ein Strömungswiderstand aufgebaut, der zu einer gleichmäßigeren Strömungsverteilung führt, damit die Strömungsverhältnisse in der Kokille verbessert und die Oberflächenqualität des gegossenen Stranges er höht.

Die inneren seitlichen Wandungen A₂ des mittleren Abschnitts 3 gehen mit jeweils einem konvexem Verlauf in die Wandungen 10, 11 des unteren Abschnitts 4 über.

Eine Ausgestaltung des Tauchrohres sieht vor, dass die einlaufseitige Quer schnittsform des mittleren Abschnitts 3 an die Auslauf-Geometrie des oberen Ab schnitts 2 anschließt und der Abschnitt 3 auslaufseitig einen Auslaßschlitz 12 auf weist, der sich annähernd über die Breite des Querschnitts erstreckt. Dieser Aus laßschlitz bewirkt ebenfalls einen beruhigten Fluß der Schmelze, so dass im unte ren Abschnitt des Gießrohres die Ausströmgeschwindigkeit über die Austrittsquer schnitte vergleichmäßigt wird und damit eine stabile Verteilung der Schmelze in der Kokille gewährleistet ist.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tauchgießrohres sehen vor, dass im unteren Abschnitt 4 das Verhältnis zwischen dem Abstand A₃ der inneren Wandungen 10, 11 und deren Breite B₁ zwischen 1, 2 und 8 liegt, und dass fall weise der Abstand A₃ der inneren Wandungen 10, 11 des unteren Abschnitts 4 in Strömungsrichtung S verjüngt ist. Der untere Abschnitt 4 des Tauchgießrohres 1 enthält als Strömungsteiler ein flaches, geschlossenes Formteil mit einem unteren Bodenstück und seitlichen offenen Austritten 16, 17 für die Schmelze.

Dabei beträgt die Breite B₂ des Bodenstückes zwischen 30% und 80% der Breite b einer Austrittsöffnung 16, 17. Die Höhe H des Bodenstückes ist größer als des sen Breite B₂. Es besitzt ein Paar Leitflächen 14, 15, die entgegen der Strömungs richtung S konkav verlaufend ausgebildet sind.

Bezugszeichenliste

1

Gießrohr

2

oberer Abschnitt

3

mittlerer Abschnitt

4

unterer Abschnitt

5

Strömungsquerschnitt

6

Wandung

7

Wandung

8

Flächenteil

9

Flächenteil

10

Wandung

11

Wandung

12

Auslaßschlitz

13

Hosenrohr

14

Leitfläche

15

Leitfläche

16

Austritt

17

Austritt

Claims

1. Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine, insbesondere zur Erzeugung von Flachprodukten, welches ein an den Gießbehälter anschließbares Rohr stück aufweist, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille bzw. in Richtung auf die Schmalseitenabdichtung der Gießrollen in der Breite des Querschnitts erweitert ist und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen aus gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießrohr (1) aus einem oberen Abschnitt (2) mit einlaufseitig kreisförmigem, Querschnitt, einem mittleren Abschnitt (3) mit einer Ausbil dung zur Verteilung des Strömungsquerschnitts (5) in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt (4) besteht, und dass der Abstand (A₁) der inneren Wandungen des unteren Abschnitts (4) einlaufseitig größer ist, als der Ab stand (A₂) der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittleren Abschnitts (3), und dass das die Breite (B1) des unteren Abschnitts (4) unter Ausbil dung eines flachen Querschnittes (13) gegen den Auslauf zunimmt.

2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (2) einlaufseitig von einem kreisförmigen Quer schnitt kontinuierlich auf einen ellipsen- oder bogenförmigen Querschnitt verändert ist.

3. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (2) von einem einlaufseitig kreisförmigen Quer schnitt kontinuierlich auf einen auslaufseitig oval-flachen Querschnitt mit den Wandungen (6, 7) übergeht.

4. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem auslaufseitig flachen Querschnitt des oberen Abschnitts (2) das Verhältnis der Abstände der Wandungen (6, 7) bezüglich Breite und Dicke zwischen 1, 2 und 8 beträgt.

5. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsübergang des mittleren Abschnitts (3) zum unteren Abschnitt (4) bogenförmige Flächenteile (8, 9) aufweist, deren Abstände sich in Strömungsrichtung (S) vermindern.

6. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren, seitlichen Wandungen (A₂) des mittleren Abschnitts (3) mit jeweils einem konvexen Verlauf in die Wandungen (10, 11) des unteren Abschnitts (4) übergehen.

7. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einlaufseitige Querschnittsform des mittleren Abschnitts (3) an die Auslauf-Geometrie des oberen Abschnitts (2) anschließt und der Abschnitt (3) auslaufseitig einen Auslaßschlitz (12) aufweist, der sich annähernd über die Breite des Querschnitts erstreckt.

8. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem unteren Abschnitt (4) das Verhältnis zwischen dem mittleren Abstand (A₃) der inneren Wandungen (10, 11) und deren Breite (A₁) zwi schen 1, 2 und 8 liegt.

9. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Auslaßschlitz (12) der Abstand (A₃) der inneren Wandungen (10, 11) des unteren Abschnitts (4) in Strömungsrichtung (S) verjüngt ist.

10. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (4) ein flaches, geschlossenes Formteil mit einem oder mehreren unteren, als Strömungsteiler ausgebildeten Bodenstück(en) und seitlichen offenen Austritten (16, 17) ist.

11. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B₂) des Bodenstücks zwischen 30% und 80% der Breite (b) einer Austrittsöffnung beträgt.

12. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) des Bodenstücks größer als dessen Breite (B₂) ist.

13. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstück ein Paar Leitflächen (14, 15) besitzt, die entgegen der Strömungsrichtung (S) konkav verlaufend ausgebildet sind.