DE10130354C1 - Tauchrohr und Verfahren zum optimierten Vergießen einer Stahlschmelze in einer Kokille - Google Patents
Tauchrohr und Verfahren zum optimierten Vergießen einer Stahlschmelze in einer KokilleInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tauchrohr und ein Verfahren für das Vergießen von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze (S, Sk), in einer Kokille (1) mit einem sich ausgehend von einer Einfüllöffnung (4) für die Metallschmelze (S) mit einem konstanten Querschnitt in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) erstreckenden Rohrabschnitt (7), mit einem an den Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) angeschlossenen Trichterraum (12), dessen Breite (B) ausgehend vom Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) zunimmt, mit mindestens einer in die schräg nach außen verlaufenden Seitenwände (17, 18) des Trichterraums (12) eingeformten Abströmöffnung (21, 22) und mit einer Prallschulter (23, 24), die in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) unterhalb der Abströmöffnung (21, 22) und in unmittelbarer Nachbarschaft zu dieser in den Trichterraum (12) ragt. Mit dem erfindungsgemäßen Tauchrohr und dem Verfahren lassen sich bei weiter verminderter Gefahr von Störungen Metallschmelze optimiert vergießen und optimale Gießergebnisse erzielen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Tauchrohr für das Vergießen von
Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in einer
Kokille. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Vergießen von Metallschmelze, insbesondere von
Stahlschmelze unter Verwendung eines derartigen Tauchrohres.
Beim kontinuierlichen Vergießen von Stahl wird die Schmelze
aus der Pfanne in ein Verteilergefäß (Tundish) gegeben, aus
dem sie über jeweils ein Tauchrohr auf in der Regel mehrere
Stranggußkokillen verteilt wird. Sowohl im Verteilergefäß
als auch in der Kokille liegen auf dem Metallbad Abdeck- und
Gießschlacken, um den Kontakt der Schmelze mit dem
Luftsauerstoff zu vermeiden und eine Oxidation des Metalls
zu unterbinden. Durch den Abguß über das Tauchrohr wird auch
auf dem Weg vom Tundish zur Kokille ein Kontakt der Schmelze
mit dem Luftsauerstoff verhindert. Um den hohen Temperaturen
während des Gießbetriebs standhalten zu können, bestehen die
Wände des Tauchrohres in der Regel aus einem
Feuerfestmaterial.
Die Geometrie des Auslauftrichters, über den die Schmelze
aus dem Tundish in das Tauchrohr gelangt, sowie die Form des
Stopfens, über den der Auslauftrichter verschlossen und die
Menge des aus dem Tundish ausströmenden Metalls geregelt
werden kann, sind dabei üblicherweise so gestaltet, daß der
am Boden des Verteilergefäßes herrschende hydrostatische
Druck nahezu verlustfrei in Strömungsgeschwindigkeit der
Schmelze umgesetzt wird. Bei bekannten Tauchrohren wird die
Schmelze über eine oder mehrere Abströmöffnungen in die
Kokille geleitet. Die Geschwindigkeit der Schmelze wird
dabei maßgeblich durch die Größe, Anzahl und Lage der
Abströmöffnungen und durch die Höhe des Badspiegels
innerhalb des Tauchrohres bestimmt.
Bei der praktischen Anwendung bekannter Tauchrohre zeigen
sich strömungsdynamische Mängel, die zum einen zu einem
Unterdruck im Tauchrohr und zum anderen zu hohen
Strömungsgeschwindigkeiten und somit einem besonders großen
Impuls der aus den Abströmöffnungen des Tauchrohrs in die
Kokille eintretenden Schmelzestrahlen führen.
Die Entstehung von Unterdruck im Tauchrohr hat zur Folge,
daß Luftsauerstoff durch Poren, Risse oder Leckagen des
Feuerfestmaterials des Tauchrohres gesogen und in direkten
Kontakt mit der durch das Tauchrohr strömenden Schmelze
kommt. Folge des in das Tauchrohr gesogenen Sauerstoffs sind
nichtmetallische Einschlüsse im Metall, welche die Reinheit
des erzeugten Metallstranges negativ beeinflussen, schädlich
für die Eigenschaften des erhaltenen Produktes sind und die
anschließende Formgebung nachhaltig stören können.
Die hohen Strömungsgeschwindigkeiten, mit denen die Schmelze
aus den bekannten Tauchrohren in die Kokille einströmt,
führen aufgrund des damit einhergehenden hohen Impulses zu
einer starken Verwirbelung des Schmelzenbades in der Kokille
und einer entsprechend unruhigen, stark bewegten Oberfläche
der Schmelze in der Kokille. Diese Bewegungen des
Schmelzenbades führen dazu, daß Schlacke und sich auf der
Badoberfläche sammelnde Rückstände immer wieder tief in die
noch flüssige, in der Kokille befindliche Schmelze
hineingezogen werden. Die so in den aus der Kokille
abgezogenen Metallstrang gelangenden Verunreinigungen können
zu einer bedeutenden Verschlechterung der Eigenschaften des
erhaltenen Produktes führen.
Es sind eine Vielzahl von Versuchen bekannt, durch geeignete
Ausgestaltungen von Tauchrohren die voranstehend erläuterten
Probleme zu beseitigen. So ist beispielsweise in der EP 0
321 206 B1 vorgeschlagen worden, die Menge der durch die
Abströmöffnungen aus dem Tauchrohr zu leitenden Schmelze
dadurch zu vereinheitlichen, daß die Größe der Öffnungen des
Tauchrohres aufeinander abgestimmt wird oder der
Innendurchmesser des Tauchrohres in geeigneter Weise
abgestuft wird. Auf diese Weise soll gewährleistet werden,
daß aus jeder Abströmöffnung eine definierte Menge an
Schmelze austritt, so daß im Ergebnis ein beruhigter
Badspiegel in der Kokille erhalten wird. In der Praxis zeigt
sich jedoch, daß es trotz dieser Maßnahmen zum Eindringen
unerwünschter Begleitelemente in den Schmelzensumpf oder die
Strangschale kommt.
Gemäß der DE 197 38 385 A1 sollen die Turbulenzen in der
Kokille durch den Einbau von Strömungsleitkörpern im
Tauchrohr reduziert werden. Durch diese Körper sollen im
Eingießbereich des Tauchrohres instabile Strömungen
vermieden werden, welche als Ursache für die ungleichmäßige
Schmelzenverteilung in der Kokille angesehen werden. Die aus
der EP 0 685 282 B1 bekannte Lehre zielt darauf ab, die
Temperatur des flüssigen Metalls in der Kokille einheitlich
zu halten. Dazu wird der Schmelzenstrom beim Verlassen des
Tauchrohres in zwei geeignet große Ströme aufgeteilt, welche
dann aufwärts und abwärts gerichtet in die Kokille geleitet
werden. Auch diese Bauform des Tauchrohres zeigte in der
Praxis jedoch den Nachteil, daß es zu einer starken
Badüberhöhung in der Kokille und zum Mitreißen der
Abdeckschlacke in den Schmelzensumpf kommt.
Bei dem aus der EP 0 694 359 B1 bekannten Tauchrohr sind
mehrere Auslaßöffnungen am Boden und an den Seiten des
Tauchrohrkopfes vorgesehen. Die aus den Auslaßöffnungen
austretenden Teilströme verwirbeln im Bereich des
Schmelzensumpfes in der Kokille, so daß es zu einer
ungleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb der Kokille
kommt und zugleich die Randbereiche mit der bereits
erstarrten Strangschale vermehrter Erosion durch verwirbelte
Schmelze unterworfen sind.
In der DE 39 18 228 A1 ist ebenfalls ein Tauchgießrohr zum
Einleiten von Stahlschmelze in eine Stranggießkokille
beschrieben worden. Das bekannte Tauchrohr besteht aus einem
Rohrstück und einem sich an dieses Rohrstück anschließendes
Endstück, welches sich bis zur Oberkante der
Ausströmöffnungen nach unten hin aufweitet. Ausgehend von
dieser Oberkante verjüngt sich das Endstück des Tauchrohres
bis zu einem Bodenstück in Fallrichtung der Schmelze. Die zu
vergießende Schmelze fließt in einem schräg nach unten
gerichteten Strom durch die seitlich angebrachten Öffnungen
aus dem Tauchrohr heraus.
Aus der DE 43 19 194 A1 ist eine Vorrichtung zum
Dünnbrammengießen bekannt, bei dem das Tauchrohr in einem
Endstück mündet, bei dessen Eingangsbereich die Seitenwände
schräg nach außen verlaufen. Unterhalb dieses
Eingangsbereiches verlaufen die Seitenwände parallel zur
Längsachse des Tauchrohres. Zusätzlich zu einer
Ausströmöffnung in der Bodenplatte des Mundstücks sind in
diesem Bereich in den Seitenwänden jeweils wenigstens zwei
übereinander angebrachte Austrittsöffnungen durch
Umlenkelemente voneinander getrennt. Durch die relative Lage
dieser Umlenkelemente zum Schmelzenstrom soll sich die aus
den einzelnen Austrittsöffnungen ausströmende Schmelze
gezielt so steuern lassen, daß dies in der Kokille zu einer
gleichmäßigen Verteilung und divergierenden Schmelzenströmen
führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom
voranstehend erläuterten Stand der Technik mit einfachen
Mitteln ein Tauchrohr bereitzustellen, mit dem sich
Metallschmelze bei weiter verminderter Gefahr von Störungen
optimiert vergießen läßt. Darüber hinaus soll ein Verfahren
angegeben werden, mit dem sich unter Verwendung eines
derartigen Tauchrohrs optimale Gießergebnisse erzielen
lassen.
Diese Aufgabe wird durch ein Tauchrohr für das Vergießen von
Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in einer
Kokille gelöst, das mit einem sich ausgehend von einer
Einfüllöffnung für die Metallschmelze mit einem konstanten
Querschnitt in Fallrichtung der Metallschmelze erstreckenden
Rohrabschnitt, mit einem an den Rohrabschnitt in
Fallrichtung der Schmelze angeschlossenen Trichterraum,
dessen Breite ausgehend vom Rohrabschnitt in Fallrichtung
der Schmelze zunimmt, mit mindestens einer in die schräg
nach außen verlaufenden Seitenwände des Trichterraums
eingeformten Abströmöffnung, und mit einer Prallschulter
ausgestattet ist, die in Fallrichtung der Metallschmelze
unterhalb der Abströmöffnung und in unmittelbarer
Nachbarschaft zu dieser in den Trichterraum ragt und am in
Fallrichtung unteren Rand der Abströmöffnung seitlich nach
außen derart vorspringt, dass der aus der
Abströmöffnung austretende Schmelzenstrom im wesentlichen
horizontal ausgerichtet abströmt.
Bei einem erfindungsgemäßen Tauchrohr ist am Ende des
Rohrabschnittes ein sich in Breitenrichtung aufweitender
Trichterabschnitt angeschlossen, der bis auf die jeweils
vorgesehene Abströmöffnung geschlossen ist. In Fallrichtung
der Metallschmelze unterhalb der Abströmöffnung, auf welche
die Schmelze auf ihrem Fallweg zuerst trifft, und in
direkter Nachbarschaft zu dieser ist eine Prallfläche
ausgebildet, die in den Trichterraum hineinragt.
Durch diese Prallfläche wird zum einen der Impuls der
zulaufenden Schmelze deutlich verringert, die auf ihrem Weg
durch das Tauchrohr auf die Prallfläche trifft. Zum anderen
wird durch die Positionierung der Prallfläche direkt
unterhalb der Abströmöffnung ein Schmelzenstrom mit
definierter Strahlausprägung durch die jeweils benachbart zu
ihnen angeordneten Abströmöffnungen geleitet. So wird der
aus der unmittelbar oberhalb der Prallfläche angeordneten
Abströmöffnung austretende Schmelzenstrahl im wesentlichen
waagerecht in das Schmelzenbad geleitet. Diese Ausrichtung
des Strahls führt zu einer Beruhigung der Bewegungen der
Schmelze in der Kokille mit dem Ergebnis, daß eine
gleichmäßigere Temperaturverteilung in der Kokille erreicht
und Störungen des Gießergebnisses infolge von in den
gegossenen Strang eingezogenen größeren Mengen von
Verunreinigungen vermieden werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung der Prallflächen an
den zuoberst angeordneten Abströmöffnungen des Tauchrohres
wird ein definierter Schmelzenstrom zudem ohne Fluktuationen
im wesentlichen parallel zur Badoberfläche geführt. Dies
führt zu einer deutlichen Beruhigung der Badoberfläche und
verhindert die Ausbildung größerer Schmelzwirbel entlang der
Phasengrenze Schmelze/Schlacke/Feuerfestmaterial des
Tauchrohres. Im Ergebnis wird so das Einspülen von Schlacke
in den Schmelzensumpf wirksam verhindert.
Der mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Tauchrohres
durchgeführte Gießvorgang zeichnet sich somit dadurch aus,
daß es weder zum Einziehen von größeren Mengen an
Abdeckschlacke in den Schmelzensumpf noch zu Auswaschungen
der bereits erstarrten Strangschale innerhalb der Kokille
kommt. Der Gießvorgang erfolgt so störungsarm und erzeugt
einen Strang von durchgehend gleichbleibender hoher
Qualität. Im Ergebnis wird durch die Verwendung eines
erfindungsgemäß ausgebildeten Tauchrohres ein einwandfreier
Verlauf des Gießprozesses und ein ebenso gutes
Herstellungsergebnis sichergestellt.
Der Übergang vom Rohrabschnitt zum Trichterraum ist
bevorzugt so gestaltet, daß es dort zur Strömungsablösung
kommt. Diese Strömungsablösung bewirkt zusätzlich, daß sich
im Trichterraum Strömungswirbel ausbilden, die den
Energieverlust der Strömung in diesem Bereich beträchtlich
erhöhen und so zu einem Strömungsstau führen. Die aufgrund
dieses Staus hervorgerufene Abnahme der
Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer Erhöhung des
Füllgrades des Tauchrohres. Auf diese Weise trifft die neu
in das Tauchrohr strömende Schmelze weit oberhalb der in
Betriebsstellung des Tauchrohres obersten Abströmöffnung auf
die schon im Tauchrohr vorhandene Schmelze. Dadurch wird die
der Schmelze beim Einströmen in das Tauchrohr eigene
kinetische Energie in hohem Maße vernichtet, so daß ein
beruhigter Schmelzenstrom ohne Fluktuationen und in
definierter Größe durch die jeweiligen Abströmöffnungen in
die Kokille fließt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist
durch eine symmetrische Ausgestaltung des Trichterraums
gegeben. Hierdurch wird zum einen die Schmelze innerhalb des
Trichterraums gleichmäßig verwirbelt, was den Energieverlust
und somit den Staueffekt besonders begünstigt. Zum anderen
wird durch die symmetrische Ausgestaltung des Trichterraums
eine besonders gleichmäßige Verteilung der abströmenden
Schmelze innerhalb der Kokille sichergestellt.
Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Tauchrohr wird der
Trichterraum bedingt durch die Bauform der Kokillen, in
denen das Tauchrohr eingesetzt wird, vorzugsweise in
Breitenrichtung gegenüber dem Querschnitt des Rohrabschnitts
trichterförmig aufgeweitet. Ein solches Tauchrohr eignet
sich insbesondere für das Stranggießen dünner Brammen.
Ebenfalls kann es aber erforderlich sein, die Tiefe des
Trichterraums des Tauchrohres in Fallrichtung der Schmelze
zu verjüngen, um ein optimales Einführen des Rohres in die
Kokille zu ermöglichen. Dies kann etwa bei einer
Gießvorrichtung zweckmäßig sein, bei der eine sich in
Fallrichtung verjüngende Kokille eingesetzt wird. Solche
Kokillen werden beispielsweise in sogenannten "CSP"
(Continuous Strip Production)-Anlagen verwendet. Ebenso läßt
sich eine solche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Tauchrohres etwa an einer Zweirollen-Gießmaschine einsetzen,
bei der die Breitseiten der Kokille aus zwei gegenläufig
angetriebenen, gekühlten Rollen bestehen, an denen das
Metall erstarrt. Eine derart ausgebildete Kokille weist
ebenfalls einen im Querschnitt trichterförmigen Gießspalt
auf. Ein mit einem im Bereich seiner Außenwände
trichterförmig zulaufenden, an die ebenfalls trichterförmige
Form des Gießspalts angepaßten Trichterraum ausgestattetes
Tauchrohr eignet sich somit speziell für Dünnbrammen- oder
Dünnbandanlagen, in denen die dünnen Brammen oder Bänder
über das Gießwalzen erzeugt werden.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäß angestrebte Verwirbelung
der Schmelze im Trichterraum und die angestrebte Stauwirkung
ist es darüber hinaus günstig, den Trichterraum mit
Abströmöffnungen zu versehen, welche paarweise in diejenigen
schräg nach außen verlaufenden Seiten eingeformt sind, die
die Breite des Trichterraums begrenzen. Zusätzlich kann zur
weiteren Verbesserung der Gleichförmigkeit der Einleitung
der Schmelze in die Kokille mindestens eine Abströmöffnung
in den Boden des Trichterraums eingeformt sein.
Sind mehrere ggf. paarweise in die Seiten und den Boden des
Trichterraums eingeformte Abströmöffnungen vorhanden, so
lassen sich weiter optimierte Strömungsbedingungen beim
Austritt der Schmelze aus dem Trichterraum in die Kokille
dadurch erreichen, daß bei in eine gemeinsame Ebene
projizierten Längsachsen der Abströmöffnungen und des
Rohrabschnitts derjenige zwischen der Längsachse einer
ersten Abströmöffnung und der Längsachse des Rohrabschnitts
eingeschlossene Abströmwinkel im Bereich von 0° bis 40°
liegt. Vorzugsweise liegt zudem bei in eine gemeinsame Ebene
projizierten Längsachsen der Abströmöffnungen und des
Rohrabschnitts der zwischen der Längsachse einer anderen
Abströmöffnung und der Längsachse des Rohrabschnitts
eingeschlossene Abströmwinkel im Bereich von 20° bis 60°.
Der Optimierung der Einleitung der Schmelze in die Kokille
zuträglich ist es darüber hinaus, wenn bei in eine
gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen der
Abströmöffnungen und des Rohrabschnitts folgende Bedingung
erfüllt ist:
wobei "E" den Abstand des Schnittpunktes der Längsachse der
ersten Abströmöffnung mit der Längsachse des Trichterraums
zu dem Punkt, an dem die Längsachse den Boden des
Trichterraums durchstößt, und "F" den Abstand des
Schnittpunktes der Längsachse des Trichterraums zu dem Punkt
bezeichnet, an dem die Längsachse den Boden des
Trichterraums durchstößt.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der bei in eine
gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen der
Abströmöffnungen und des Trichterraums eingeschlossene
Winkel zwischen der Längsachse der Abströmöffnung und der
Längsachse des Trichterraums im Bereich von 75° bis 90°
liegt. Eine weitere Optimierung des Gießergebnisses kann
zudem dadurch erreicht werden, daß die Schmelze aus den
oberen Abströmöffnungen im wesentlichen parallel zur
Badoberfläche in die Kokille strömt.
Praktische Versuche mit Tauchrohren, bei denen mindestens
drei Paare von Abströmöffnungen vorhanden sind, haben zu
besonders guten Arbeitsergebnissen geführt. Dabei hat es
sich in Bezug auf die erwünschte Verwirbelung der Schmelze
in dem Trichterraum als günstig erwiesen, wenn das
Verhältnis der jeweiligen Austrittsfläche der beiden zum
Schnittpunkt der Längsachse des Rohrabschnitts mit dem Boden
des Trichterraum nächstbenachbart angeordneten
Abströmöffnungen zur jeweiligen Austrittsfläche der beiden
zu diesen ersten Abströmöffnungen nächstbenachbart
angeordneten zweiten Abströmöffnungen folgende Bedingung
erfüllt:
wobei mit "A1" die Austrittsfläche der ersten
Abströmöffnungen und mit "A2" die Austrittsfläche der
zweiten Abströmöffnungen bezeichnet ist.
Aus demselben Grund ist es günstig, wenn das Verhältnis der
jeweiligen Austrittsfläche der genannten zweiten
Abströmöffnungen zur jeweiligen Austrittsfläche der auf
ihrer vom Boden des Trichterraums abgewandten Seite
angeordneten dritten Abströmöffnungen folgende Bedingung
erfüllt:
wobei mit "A2" die Austrittsfläche der zweiten
Abströmöffnungen und mit "A3" die Austrittsfläche der
dritten Abströmöffnungen bezeichnet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Tauchrohres sieht die Einformung von in
den Bereich des Schmelzenstrahls vorspringenden Abstufungen
im Innenraum des Trichterraums vor, welche an den dem Boden
des Trichterraums zugewandten Rändern der Abströmöffnungen
angebracht sind. Auf diese Weise sind im Trichterraum eine
Vielzahl von Prallflächen ausgebildet, auf die die
Schmelzenströmung trifft. Hierdurch wird zum einen die
Energie des Schmelzenstrahls besonders wirksam innerhalb des
Tauchrohres verringert, so daß innerhalb der Kokille weder
eine verstärkte Badbewegung zu verzeichnen ist noch
Auswaschungen der bereits entstandenen Strangschale an den
den Abströmöffnungen gegenüberliegenden Seitenwänden der
Kokille zu beobachten sind. Zum anderen wird durch die
erhöhte Stauwirkung innerhalb des Trichterraums der Füllgrad
des Tauchrohres weiter angehoben.
Eine besonders vorteilhafte Bemessung der in den
Trichterraum ragenden Prallfläche ist dann gegeben, wenn die
Bedingung
erfüllt ist, wobei 83 den Durchmesser des Trichterraums an
der dem Boden zugewandten Seite der oberen Abströmöffnung
und B1 den Durchmesser des Trichterraums an der dem Boden
des Trichterraums abgewandten Seite der oberen
Abströmöffnung bezeichnet. Bei Einhaltung dieses
Breitenverhältnisses wird der aus den in Betriebsstellung
des Tauchrohres zuoberst angeordneten Abströmöffnungen
austretende Schmelzenstrahl mit hoher Sicherheit im
wesentlichen horizontal in den Gießspalt geleitet. Dies ist
insbesondere bei solchen Kokillen von Vorzug, deren Breite
sehr viel größer ist als ihre Tiefe. Derartige Verhältnisse
der Abmessungen sind beispielsweise in Gießwalzanlagen
zwischen den rotierenden Walzen gegeben. Zusätzlich
unterstützt werden kann die ruhige Einleitung des
Schmelzenstrahls in diesem Zusammenhang dadurch, daß das
Verhältnis der Außendurchmesser des Trichterraums beidseitig
der oberen Abströmöffnungen die Bedingung
erfüllt, wobei mit B2 der Durchmesser der in die dem Boden
des Trichterraums zugewandten Seite der oberen
Abströmöffnung projizierten Verlängerung der Außenseiten des
Trichterraums und mit B4 der Außendurchmesser des
Tauchrohres an der dem Boden des Trichterraums
zugewandten Seite der oberen Abströmöffnung bezeichnet ist.
Des weiteren kann es von Vorteil sein, wenn das
erfindungsgemäße Tauchrohr an seinem der Kokille zugewandten
Ende eine topfartige oder hammerartige Geometrie aufweist.
Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, daß der aus dem
Tundish neu zufließenden Metallschmelze eine ausreichende
Menge an Schmelze als Puffer zur Verfügung steht, welche den
Impuls der durch das Tauchrohr fallenden Schmelze abbaut.
Hierdurch wird insbesondere eine Druckfluktuation im Bereich
der Abströmöffnungen des Tauchrohres wirksam vermieden, so
daß eine noch gleichmäßigere Ausprägung des in die Kokille
eintretenden Schmelzenstrahls gewährleistet werden kann.
Das Einziehen und Verwirbeln von Schlacketropfen in die
Metallschmelze wird beim erfindungsgemäßen Tauchrohr
bevorzugt auch dadurch vermieden, daß sich die
Abströmöffnungen bei einem erfindungsgemäßen Tauchrohr
unterhalb eines mit dem Feuerfestmaterial verbundenen
Schlackenbandes befinden. Diese Schlackenbänder schützen die
Außenhaut des Tauchrohres vor der im Dreiphasenbereich
Metallschmelze/Schlacke/Feuerfestmaterial deutlich
verstärkten Korrosionsgefahr. Sie bestehen aus besonders
hochwertigen Feuerfestmaterialien.
In Bezug auf das Verfahren wird die voranstehend angegebene
Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erfindungsgemäßes Tauchrohr
so in ein in einer Kokille befindliches Schmelzbad abgesenkt
wird, bis die im Gießbetrieb sich bewegende Badoberfläche
oberhalb der zur Einfüllöffnung nächstbenachbarten
seitlichen Abströmöffnung liegt. Die Schmelze tritt aus
dieser Abströmöffnung im wesentlichen parallel zur sich im
Gießbetrieb bewegenden Badoberfläche aus, wobei für jeden
Abstand der sich bewegenden Badoberfläche zur Oberkante
dieser Abströmöffnung die folgende Bedingung erfüllt ist:
wobei Di den jeweiligen Abstand der sich bewegenden
Badoberfläche zur Oberkante der zur Einfüllöffnung
nächstbenachbarten Abströmöffnung bezeichnet und C den
Abstand der Unterkante dieser Abströmöffnung zum in
Fallrichtung unteren Ende des Tauchrohres bezeichnet.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das
Problem der Emulgation von Schlacketröpfchen und deren
Einbau in den Strang und dessen Schale sicher vermieden. Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so ein
hochwertiger Strang an gegossenem Metall erhalten, der frei
von Einschlüssen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Patentansprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand
einer Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1, 2 ein in eine erste Kokille abgesenktes Tauchrohr in
einem Längsschnitt, wobei in Fig. 2 die Angaben
zur Geometrie des Tauchrohres eingezeichnet sind;
Fig. 3 die Kokille gemäß Fig. 1 in seitlicher Ansicht;
Fig. 4 eine zweite Kokille in einem Vertikalschnitt.
Das in die hier nur mit ihrem oberen Randbereich
dargestellte Kokille 1 hineinragende Tauchrohr 2 dient zum
Gießen von Stahl zu dünnen Brammen oder Bändern in einer
weiter nicht gezeigten Zweirollen-Gießmaschine. Bei einer
solchen Gießmaschine sind die Breitseiten der Kokille 1 aus
zwei gegenläufig angetriebenen, in einen zwischen ihnen
ausgebildeten Gießspalt G fördernden Walzen 3a, 3b gebildet.
Das Tauchrohr 2 ist an eine im Boden eines mit einer
Stahlschmelze S gefüllten Tundish's 5 eingeformte
Einlauföffnung 4 angeschlossen. Zum Verschließen der
Einlauföffnung 4 ist in dem Tundish 5 eine höhenverstellbare
Stopfenstange 6 verstellbar angeordnet, die mit ihrer Spitze
in die Einlauföffnung 4 steckbar ist. Nach dem Heraufziehen
der Stopfenstange 6 aus der Einlauföffnung 4 läuft
Stahlschmelze S in das Tauchrohr 2 hinein. Die Größe des
dabei in das Tauchrohr 2 eintretenden Stroms der Schmelze S
kann durch eine Höhenverstellung der Stopfenstange 6
variiert werden.
Das Tauchrohr 2 weist einen dem Tundish 5 zugeordneten
Rohrabschnitt 7 mit einem im wesentlichen gleichbleibend
runden Querschnitt auf. In Fallrichtung R der Schmelze S
unterhalb des Rohrabschnitts 7 schließt sich an diesen ein
in Fallrichtung R umgekehrt trichterförmig sich aufweitender
Abschnitt 8 an, dessen Breite B in Fallrichtung R zunimmt
und dessen Tiefe T in Richtung der Spitze 9 des Tauchrohrs 2
abnimmt. Durch die sich in der Tiefe T in Richtung der
Spitze 9 verjüngende und in der Breite B verbreiternde Form
ist der Abschnitt 8 an die Form des zwischen den Walzen
3a, 3b der Kokille 1 ausgebildeten Gießspalts G optimal
angepaßt.
Im Bereich des Übergangs vom Rohrabschnitt 7 in den
trichterförmigen Abschnitt 8 ist eine Abrißkante 10
ausgebildet, an der sich die durch das Tauchrohr 1
hindurchfließende Stahlschmelze S von der Innenwand 11 des
Tauchrohrs 2 ablöst.
Im sich trichterförmig erweiternden Abschnitt 8 des
Tauchrohrs 2 ist ein sich in Fallrichtung ebenfalls
trichterförmig in der Breite B erweiternder und in der Tiefe
T verjüngender Trichterraum 12 ausgebildet.
In der Kokille 1 liegt auf der in der Kokille 1 befindlichen
Stahlschmelze Sk eine durch Gießpulver gebildete Schlacke K,
welche den Kontakt des in die Kokille 1 eingefüllten
flüssigen Stahls Sk mit dem Luftsauerstoff der Umgebung
unterbindet. Jedoch kann es bei der Verwendung solcher
Gießpulverschlacken insbesondere im Bereich der
Dreiphasenlinie Feuerfestmaterial/Schlacke/Stahl zu
einer starken, gegen das Feuerfestmaterial gerichteten
Bewegung der Stahlschmelze Sk in der Kokille 1 kommen, die
einen starken korrosiven Angriff auf das Tauchrohr 1 nach
sich zieht.
Zum Schutz gegen diese Korrosion ist am unteren Ende des
Abschnitts 8 an der Außenfläche des Tauchrohres 1 ein
Schlackenband 13 aus einem hochwertigen feuerfestem
Material, wie beispielsweise CaO-stabilisiertes ZrO2, ZrB2
oder desgleichen mit besonders guter Korrosionsbeständigkeit
eingepaßt. Das Schlackenband 13 ist dabei so positioniert,
daß es in Betriebsstellung des Tauchrohres 2 in dem Bereich
der Kokille 1 angeordnet ist, an dem die zwei Phasen
Schlacke K und Stahl Sk auf gleicher Höhe auf das Tauchrohr
2 einwirken.
Der Trichterraum 12 ist in Bezug auf die Längsachse L des
Tauchrohrs 2 vollständig symmetrisch ausgestaltet. Dies
bewirkt, daß Verwirbelungen der Schmelze S innerhalb des
Tauchrohres 2 im wesentlichen gegeneinander gerichtet
ausgebildet sind und so die ihnen eigene Strömungsenergie
besonders wirksam vernichtet wird.
An seiner Spitze 9 weist das Tauchrohr 2 einen Boden 14 auf,
der mit zwei symmetrisch zur Längsachse ausgebildeten
Abströmöffnungen 15, 16 versehen ist. Diese Abströmöffnungen
15, 16 weisen gleich große Austrittsflächen A1 auf. Die
Längsachsen L15, L16 der Abströmöffnungen 15, 16 schneiden
sich im Trichterraum 12 mit der Längsachse L des Tauchrohrs
2. Bei in die Zeichenebene projizierten Längsachsen
L, L15, L16 schließen die Längsachsen L15, L16 mit der
Längsachse L jeweils einen Winkel W1 von ca. 30° ein. Der
Schnittpunkt der Längsachsen L, L15, L16 ist in einem Abstand
E von der Außenfläche des Bodens 14 angeordnet.
In den Eckbereich des Überganges vom Boden 14 zu den schräg
verlaufenden Seitenwänden 17, 18 des Abschnitts 8 sind zwei
weitere Abströmöffnungen 19, 20 ausgebildet, die jeweils
gleiche Austrittsflächen A2 besitzen. Bei in die
Zeichnungsebene projizierten Längsachsen L19, L20 schneiden
die Längsachsen L19, L20 im Trichterraum 12 die Längsachse L
des Tauchrohrs unter einem Winkel W2, der ca. 60° beträgt.
Der Schnittpunkt der Längsachsen L, L19, L20 ist entgegen der
Fallrichtung R in einem Abstand F von der Außenfläche des
Bodens 14 angeordnet.
Das Verhältnis des Abstands E des Schnittpunkts der
Längsachsen L, L15, L16 zum Abstand F des Schnittpunkts der
Längsachsen L, L19, L20 beträgt:
E/F ≈ 0,85.
In die schräg verlaufenden Seitenwände 17, 18 des
Trichterraumes 12 sind schließlich zwei obere
Abströmöffnungen 21, 22 eingeformt, die wiederum gleich große
Austrittsflächen A3 aufweisen. Bei in die Zeichungsebene
projizierten Längsachsen L21, L22, L schneiden die Längsachsen
L21, L22 der Abströmöffnungen 21, 22 im Trichterraum 12 die
Längsachse L des Tauchrohrs 2 unter einem rechten Winkel.
Die Unterkante der oberen Abströmöffnungen 21, 22 ist in
einem Abstand C von der Außenfläche des Bodens 14
positioniert.
Das Verhältnis der Austrittsflächen A1 der Abströmöffnungen
15, 16 zur Austrittsfläche A2 der Abströmöffnungen 19, 20
liegt zwischen
0,5 ≦ A1/A2 ≦ 1,0
während das Verhältnis der Austrittsfläche A2 der
Abströmöffnungen 19, 20 zur Austrittsfläche A3 der
Abströmöffnungen 21, 22 zwischen
0,3 ≦ A2/A3 ≦ 1,0
liegt. Am oberen Rand der Abströmöffnungen 21, 22 weist der
Trichterraum 12 eine Breite B1 auf.
Angrenzend an den unteren Rand der Abströmöffnungen 21, 22
ist durch die Oberfläche von in den Trichterraum 12
vorstehenden Prallschultern 23, 24 jeweils eine Prallfläche
25, 26 ausgebildet, die sich im wesentlichen quer zur
Längsachse L des Tauchrohrs 2 und parallel zu den
Längsachsen L21, L22 der Abströmöffnungen 21, 22 erstreckt.
Zwischen den Prallschultern 23, 24 weist der Trichterraum 12
eine Breite B3 auf, die kleiner ist als die Breite B1
zwischen den oberen Rändern der Abströmöffnungen 21, 22.
Das Verhältnis B1/B3 liegt im Bereich von 0,8 bis 0,99 und
beschreibt, wie weit die Prallflächen 25, 26 im Vergleich zur
in Fallrichtung R oberhalb der Prallflächen 25, 26 gemessenen
Breite B1 des Trichterraums 12 in den Trichterraum 12
vorstehen.
Die Prallflächen 25, 26 haben einerseits die Aufgabe, den
Impuls der in das Tauchrohr 2 einströmenden Schmelze S
soweit wie möglich zu verringern, indem sie die auf sie
treffende Schmelze S dazu zwingen, im Trichterraum 12
Verwirbelungen auszubilden. Andererseits stellen die
Prallflächen 25, 26 sicher, daß ein Teil des auf sie
treffenden Schmelzenstroms im wesentlichen quer zu
Längsrichtung L des Tauchrohrs 2 aus den oberen
Abströmöffnungen 21, 22 austreten und so im wesentlichen
horizontal ausgerichtet parallel zur Badoberfläche Bo in die
in der Kokille 1 befindliche Schmelze Sk eingeleitet werden.
Um diese horizontale Einleitung der Schmelze S in die
Kokille 1 zusätzlich zu unterstützen, stehen die äußeren
Wände 17, 18 im Bereich des unteren Randes der
Abströmöffnungen 21, 22 jeweils nach außen vor, so daß die
Prallflächen 25, 26 über die Abströmöffnungen 19, 20 nach
außen hinaus verlängert sind und der seitliche Rand der
Abströmöffnungen 21, 22 jeweils zur Längsachse L des
Tauchrohrs 2 versetzt gegenüber den das äußere Ende der
Prallflächen 25, 26 bildenden freien Kanten 27, 28 der
seitlichen Wände 17, 18 positioniert ist.
Die Breite B2 zwischen den seitlichen äußeren Rändern der
Abströmöffnungen 21, 22 steht zu der zwischen den am unteren
Rand der Abströmöffnungen 21, 22 angeordneten freien Kanten
27, 28 der seitlichen Wände 17, 18 gemessenen Breite B4 in
einem Verhältnis B2/B4, welches 0,7 bis 0,99 beträgt. Auf
diese Weise werden die aus den oberen Abströmöffnungen 21, 22
abströmenden Schmelzenströme S21, S22 weitestgehend parallel
zur Oberfläche Bo der Schmelze Sk in die Kokille 1 geleitet.
Die Badoberfläche Bo der in die Kokille 1 eingefüllten
Schmelze Sk wird durch die aus dem Tauchrohr 2 in die
Kokille 1 strömende Schmelze S bewegt. Durch die Bewegung
der die Kokillenwände bildenden Walzen 3a, 3b wird die
Badbewegung zusätzlich verstärkt. Das Schlackenband 13 muß
daher eine ausreichende Höhe aufweisen, um sicher den
Kontakt der Schlacke K mit dem die Wandungen des Tauchrohres
2 bildenden Feuerfestmaterial zu unterbinden.
Die Lage der Abströmöffnungen 21, 22 und des Trichterraumes
12 zur bewegten Badoberfläche Bo ist daher so bemessen, daß
zu jedem Zeitpunkt des Gießprozesses gilt:
0,2 ≦ Di/(Di + C) ≦ 0,65.
Hierbei bezeichnet Di den Abstand der jeweils betrachteten
Höhe der Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der
Abströmöffnungen 21, 22. Beispielshaft sind für die Größe Di
in Fig. 1 die maximale Höhe Dmax, die minimale Höhe Dmin und
die durchschnittliche Höhe Dm der Badoberfläche Bo über dem
oberen Rand der Austrittsöffnungen 21, 22 eingezeichnet.
Beim Anfahren des Gießvorganges wird das Tauchrohr 2 in die
Kokille 1 abgesenkt. Dabei füllt sich der Trichterraum 12
des Tauchrohres 2 bis zur Höhe des Badspiegels Bo mit in der
Kokille 1 enthaltenen Schmelze Sk. Nach dem Heraufziehen der
Stopfenstange 6 fließt Schmelze S aus dem Tundish 5 in das
Tauchrohr 2 hinein.
An der Abrißkante 10 kommt es dabei zu einer Ablösung der
Schmelzenströmung S von der Innenwand 11 des Tauchrohrs 2.
Der flüssige Stahl S fällt in den Trichterraum 12 und trifft
auf die Prallflächen 25, 26. Dabei kommt es zu einer starken
Verwirbelung der Stahlschmelze S und zu einer deutlichen
Reduzierung der kinetischen Energie der Schmelze S im
Trichterraum 12.
Im weiteren Verlauf des Gießprozesses staut sich die
nachfließende Stahlschmelze S innerhalb des Trichterraumes
12 an, so daß die Schmelze S im Tauchrohr 2 deutlich über
die Oberkante des Schlackenbandes 13 ansteigt und, damit
einhergehend, deutlich oberhalb des Badspiegels Bo der in
der Kokille 1 eingefüllten Schmelze Sk liegt.
Durch den Anstieg der Schmelze S innerhalb des Tauchrohres 2
wird die Fallhöhe der nachfließenden Stahlschmelze
verringert. Die kinetische Energie, die die Stahlschmelze
bei ihrem Fall durch das Tauchrohr 2 aufnimmt, ist dadurch
reduziert. Im Ergebnis bildet sich daher innerhalb des
Tauchrohres 2 nur ein geringer Unterdruck aus.
Dementsprechend ist die Menge des durch die Poren des
Feuerfestmaterials der Wandungen des Tauchrohrs 2 gesogenen
Luftsauerstoffes minimal.
Durch die gezielte Verwirbelung der Schmelze S innerhalb des
Trichterraumes 12 und die gezielte und gleichmäßige
Verteilung der Stahlschmelze S auf die einzelnen
Abströmöffnungen 15, 16, 19, 20, 21, 22 des Tauchrohres 2 kommt
es in der Kokille 2 zu einer deutlichen Verringerung der
Schmelzenbadbewegung, so daß eine ruhige, gleichmäßige
Erstarrung der Schmelze Sk an den Walzen 3a, 3b und ein
dementsprechend optimales Gießergebnis gewährleistet ist.
Die in Fig. 4 dargestellte, im Gießbetrieb oszillierende
Kokille 41 weist im Gegensatz zu der in den Fig. 1 bis 3
dargestellten Kokille 1 feststehende, aus einem
Kupfermaterial gebildete Seitenwände 42, 43 auf. In den
zwischen den Seitenwänden 42, 43 ausgebildeten, sich in
Fallrichtung R der Schmelze verengenden Gießspalt G wird ein
Tauchrohr 44 abgesenkt, dessen Geometrie der Geometrie des
in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Tauchrohr 2 entspricht.
Genauso wie das Tauchrohr 2 weist das Tauchrohr 44 in
Fallrichtung R jeweils paarweise zuoberst angeordnete
seitliche Abströmöffnungen 21, darunter angeordnete
seitliche Abströmöffnungen 19 und im Boden 9 ausgebildete,
hier nicht sichtbare Abströmöffnungen auf. Dabei entspricht
die geometrische Anordnung und Dimensionierung der
Abströmöffnungen des Tauchrohrs 44 ebenfalls der Anordnung
und Dimensionierung der Abströmöffnungen 15, 16, 19, 20, 21, 22
des Tauchrohrs 2.
Das Tauchrohr 44 ist so positioniert, daß die Höhe Di der
Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der obersten
Abströmöffnung 21 zu jedem Zeitpunkt ebenfalls die Bedingung
0,2 ≦ Di/(Di + C) ≦ 0,65
erfüllt, in der mit Di der Abstand der jeweils betrachteten
Höhe der Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der
Abströmöffnungen 21, 22 bezeichnet ist. Beispielshaft ist für
die Größe Di auch in Fig. 4 die maximale Höhe Dmax, die
minimale Höhe Dmin und die durchschnittliche Höhe Dm der
Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der Austrittsöffnungen
21, 22 eingezeichnet.
1
,
41
Kokille
2
,
44
Tauchrohr
3
a,
3
b Walzen
S Stahlschmelze
S Stahlschmelze
5
Tundish
4
Einlauföffnung
6
Stopfenstange
7
Rohrabschnitt
R Fallrichtung
R Fallrichtung
8
Abschnitt
9
Spitze des Tauchrohrs
2
10
Abrißkante
11
Innenwand
12
Trichterraum
13
Schlackenband
14
Boden des Tauchrohrs
2
15
,
16
Abströmöffnungen
17
,
18
Seitenwände
19
,
20
Abströmöffnungen
21
,
22
Abströmöffnungen
23
,
24
Prallschultern
25
,
26
Prallfläche
42
,
43
Seitenwände der Kokille
44
A1, A2, A3 Austrittsflächen
B Breite des Tauchrohrs
B Breite des Tauchrohrs
2
B1, B2, B3, B4 Breite
Bo Badoberfläche
C, E, F Abstände
Dmax maximale Höhe der Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der Austrittsöffnungen
Bo Badoberfläche
C, E, F Abstände
Dmax maximale Höhe der Badoberfläche Bo über dem oberen Rand der Austrittsöffnungen
21
,
22
Dmin minimale Höhe der Badoberfläche Bo über dem
oberen Rand der Austrittsöffnungen
21
,
22
Dm durchschnittliche Höhe der Badoberfläche Bo über
dem oberen Rand der Austrittsöffnungen
21
,
22
G Gießspalt
K Schlacke
L Längsachse des Tauchrohrs
K Schlacke
L Längsachse des Tauchrohrs
2
L19, L20 Längsachsen der Abströmöffnungen
19
,
20
L15, L16 Längsachsen der Abströmöffnungen
15
,
16
L21, L22 Längsachsen der Abströmöffnungen
21
,
22
R Fallrichtung
S Stahlschmelze im Tauchrohr
S Stahlschmelze im Tauchrohr
2
Sk Stahlschmelze in der Kokille
1
T Tiefe des Tauchrohrs
2
W1, W2 Winkel
Claims (21)
1. Tauchrohr für das Vergießen von Metallschmelze,
insbesondere von Stahlschmelze (S, Sk), in einer
Kokille (1)
mit einem sich ausgehend von einer Einfüllöffnung (4) für die Metallschmelze (S) mit einem konstanten Querschnitt in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) erstreckenden Rohrabschnitt (7),
mit einem an den Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) angeschlossenen Trichterraum (12), dessen Breite (B) ausgehend vom Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) zunimmt,
mit mindestens einer in die schräg nach außen verlaufenden Seitenwände (17, 18) des Trichterraums (12) eingeformten Abströmöffnung (21, 22), und mit einer Prallschulter (23, 24), die in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) unterhalb der Abströmöffnung (21, 22) und in unmittelbarer Nachbarschaft zu dieser in den Trichterraum (12) ragt und am in Fallrichtung (R) unteren Rand der Abströmöffnung (21, 22) seitlich nach außen derart vorspringt, dass der aus der Abströmöffnung (21, 22) austretende Schmelzenstrom im wesentlichen horizontal ausgerichtet abströmt.
mit einem sich ausgehend von einer Einfüllöffnung (4) für die Metallschmelze (S) mit einem konstanten Querschnitt in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) erstreckenden Rohrabschnitt (7),
mit einem an den Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) angeschlossenen Trichterraum (12), dessen Breite (B) ausgehend vom Rohrabschnitt (7) in Fallrichtung (R) der Schmelze (S) zunimmt,
mit mindestens einer in die schräg nach außen verlaufenden Seitenwände (17, 18) des Trichterraums (12) eingeformten Abströmöffnung (21, 22), und mit einer Prallschulter (23, 24), die in Fallrichtung (R) der Metallschmelze (S) unterhalb der Abströmöffnung (21, 22) und in unmittelbarer Nachbarschaft zu dieser in den Trichterraum (12) ragt und am in Fallrichtung (R) unteren Rand der Abströmöffnung (21, 22) seitlich nach außen derart vorspringt, dass der aus der Abströmöffnung (21, 22) austretende Schmelzenstrom im wesentlichen horizontal ausgerichtet abströmt.
2. Tauchrohr nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tiefe (T)
des Trichterraums (12) in Fallrichtung (R) der
Metallschmelze (S) abnimmt.
3. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Übergang vom Rohrabschnitt (7) zum Trichterraum
(12) eine Abrißkante (10) ausgebildet ist, an der es
bei im Tauchrohr (2) strömender Schmelze (S) zur
Ablösung des Schmelzenstromes von den an die
Abrißkante (10) grenzenden Innenwänden (11) des
Tauchrohrs (2) kommt.
4. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Trichterraum (12) symmetrisch zur Längsachse (L)
des Tauchrohrs (2) ausgebildet ist.
5. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
in die schräg nach außen verlaufenden Seitenwände
(17, 18) des Trichterraums (12) jeweils
gegenüberliegend Abströmöffnungen (15, 16; 19, 20; 21, 22)
eingeformt sind.
6. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Abströmöffnung (15, 16) in den Boden
(14) des Trichterraums (12) eingeformt ist.
7. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in eine gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen
(L, L15, L16, L19, L20, L21, L22) der Abströmöffnungen
(15, 16, 19, 20,21, 22) und des Trichterraums (12) der
zwischen der Längsachse (L15, L16) einer zur
Längsachse (L) des Trichterraums (12)
nächstbenachbart gelegenen ersten Abströmöffnung
(15, 16) und der Längsachse (L) des Trichterraums (12)
eingeschlossene Winkel (W1) im Bereich von 0° bis 40°
liegt.
8. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in eine gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen
(L, L15, L16, L19, L20, L21, L22) der Abströmöffnungen
(15, 16, 19, 20,21, 22) und des Trichterraums (12) der
zwischen der Längsachse (L19, L20) einer anderen
Abströmöffnung (19, 20) und der Längsachse (L) des
Trichterraums (12) eingeschlossene Winkel (12) im
Bereich von 20° bis 60° liegt.
9. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in eine gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen
(L, L15, L16, L19, L20, L21, L22) der Abströmöffnungen
(15, 16, 19, 20,21, 22) und des Trichterraums (12)
derjenige zwischen der Längsachse (L21, L22) einer
Abströmöffnung (21, 22) und der Längsachse (L) des
Trichterraums (12) eingeschlossene Winkel im Bereich
von 75° bis 90° liegt.
10. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in eine gemeinsame Ebene projizierten Längsachsen
(L, L15, L16, L19, L20, L21, L22) der Abströmöffnungen
(15, 16, 19, 20, 21, 22) und des Trichterraums (12)
folgende Bedingung erfüllt ist:
0,8 ≦ E/F ≦ 1,5
mit E: Abstand des Schnittpunktes der Längsachsen (L15, L16) einer ersten, zur Längsachse (L) des Trichterraums (12) nächstbenachbarten Abströmöffnung (15, 16) mit der Längsachse (L) des Trichterraums (12) zu dem Punkt, an dem die Längsachse (L) des Trichterraums (12) den Boden (14) des Trichterraums (12) durchstößt,
F: Abstand des Schnittpunktes der Längsachsen (L19, L20) einer zweiten auf der der Längsachse (L) des Trichterraums (12) gegenüberliegenden Seite der ersten Abströmöffnung (15, 16) angeordneten Abströmöffnung (19, 20) mit der Längsachse (L) des Trichterraums (12) zu dem Punkt, an dem die Längsachse (L) des Trichterraums (12) den Boden (14) des Trichterraums (12) durchstößt.
0,8 ≦ E/F ≦ 1,5
mit E: Abstand des Schnittpunktes der Längsachsen (L15, L16) einer ersten, zur Längsachse (L) des Trichterraums (12) nächstbenachbarten Abströmöffnung (15, 16) mit der Längsachse (L) des Trichterraums (12) zu dem Punkt, an dem die Längsachse (L) des Trichterraums (12) den Boden (14) des Trichterraums (12) durchstößt,
F: Abstand des Schnittpunktes der Längsachsen (L19, L20) einer zweiten auf der der Längsachse (L) des Trichterraums (12) gegenüberliegenden Seite der ersten Abströmöffnung (15, 16) angeordneten Abströmöffnung (19, 20) mit der Längsachse (L) des Trichterraums (12) zu dem Punkt, an dem die Längsachse (L) des Trichterraums (12) den Boden (14) des Trichterraums (12) durchstößt.
11. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens drei Paare von Abströmöffnungen
(15, 16; 19, 20; 21, 22) vorhanden sind.
12. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis der jeweiligen Austrittsfläche (A1, A2)
der beiden zum Schnittpunkt der Längsachse (L) des
Trichterraums (12) mit dem Boden (14) des
Trichterraums (12) nächstbenachbart angeordneten
Abströmöffnungen (15, 16) zur jeweiligen
Austrittsfläche (A2) der beiden zu diesen ersten
Abströmmöffnungen (15, 16) nächstbenachbart
angeordneten zweiten Abströmöffnung (19, 20) folgende
Bedingung erfüllt:
0,5 = A1/A2 = 1,0
mit A1: Austrittsfläche der ersten Abströmöffnungen (15, 16),
A2: Austrittsfläche der zweiten Abströmöffnungen (19, 20).
0,5 = A1/A2 = 1,0
mit A1: Austrittsfläche der ersten Abströmöffnungen (15, 16),
A2: Austrittsfläche der zweiten Abströmöffnungen (19, 20).
13. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis der jeweiligen Austrittsfläche (A2, A3)
der zweiten Abströmöffnungen (19, 20) zur jeweiligen
Austrittsfläche (A3) der auf ihrer vom Boden (14) des
Trichterraums (12) abgewandten Seite angeordneten
dritten Abströmöffnungen (21, 22) folgende Bedingung
erfüllt:
0,3 = A2/A3 = 1,0
mit A2: Austrittsfläche der zweiten Abströmöffnungen (19, 20),
A3: Austrittsfläche der dritten Abströmöffnungen (21, 22).
0,3 = A2/A3 = 1,0
mit A2: Austrittsfläche der zweiten Abströmöffnungen (19, 20),
A3: Austrittsfläche der dritten Abströmöffnungen (21, 22).
14. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die oberen Abströmöffnungen (21, 22) den Schmelzstrahl
(S) im wesentlichen parallel zum Badspiegel (Bo) in
die Kokille (1) leiten.
15. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis der Breite (B1) des Trichterraums (12)
oberhalb der in Fallrichtung (R) ersten
Abströmöffnung (21, 22) zur Breite (B3) des
Trichterraums (12) im Bereich der der ersten
Abströmöffnung (21, 22) zugeordneten Prallschulter
(23, 24) folgende Bedingung erfüllt:
mit B1: Breite des Trichterraums (12) oberhalb der in Fallrichtung (R) ersten Abströmöffnung (21, 22)
B3: Breite des Trichterraums (12) im Bereich der der ersten Abströmöffnung (21, 22) zugeordneten Prallschulter (23, 24).
mit B1: Breite des Trichterraums (12) oberhalb der in Fallrichtung (R) ersten Abströmöffnung (21, 22)
B3: Breite des Trichterraums (12) im Bereich der der ersten Abströmöffnung (21, 22) zugeordneten Prallschulter (23, 24).
16. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der nicht mit Abströmöffnungen
versehenen Wände des Trichterraums (12) auf ihrer
Innenseite mit einer treppenförmig in Richtung des
Trichterraums (12) vorspringenden Abstufung versehen
ist.
17. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlich nach außen vorspringende Prallschulter
(23, 24) der in Fallrichtung zuoberst angeordneten
Abströmöffnung (21, 22) zugeordnet ist.
18. Tauchrohr nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis
der Breite (B2) des Tauchrohrs (2) im Bereich des
äußeren oberen Randes der zuoberst angeordneten
Abströmöffnung (21, 22) zur Breite (B4) des Tauchrohrs
(2) zwischen den nach außen vorspringenden
Prallschulter (23, 24) folgende Bedingung erfüllt:
19. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das der Kokille (1) zugeordnete Ende des
Trichterraums (12) eine hammerförmige Geometrie
aufweist.
20. Tauchrohr nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das der Kokille (1) zugeordnete Ende des
Trichterraums (12) eine topfartige Geometrie
aufweist.
21. Verfahren zum Vergießen von Metallschmelze,
insbesondere von Stahlschmelze,
bei dem ein gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildetes Tauchrohr (2) in ein in einer Kokille (1) befindliches Schmelzenbad (Sk) abgesenkt wird, bis die im Gießbetrieb sich bewegende Badoberfläche (Bo) oberhalb der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten seitlichen Abströmöffnung (21, 22) liegt, und
bei dem die Metallschmelze (S) aus der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22) im wesentlichen parallel zur sich im Gießbetrieb bewegenden Badoberfläche (Bo) des Schmelzenbades (S) austritt,
wobei das Tauchrohr (2) so tief in das Schmelzenbad (Sk) getaucht wird, daß für jeden Abstand (Di) der sich bewegenden Badoberfläche (Bo) zum oberen Rand der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22) gilt:
mit Di: jeweiliger Abstand der sich bewegenden Badoberfläche zum oberen Rand der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22),
C: Abstand des unteren Rands der Abströmöffnung (21, 22) zum in Fallrichtung (R) unteren Ende des Tauchrohrs (2).
bei dem ein gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildetes Tauchrohr (2) in ein in einer Kokille (1) befindliches Schmelzenbad (Sk) abgesenkt wird, bis die im Gießbetrieb sich bewegende Badoberfläche (Bo) oberhalb der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten seitlichen Abströmöffnung (21, 22) liegt, und
bei dem die Metallschmelze (S) aus der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22) im wesentlichen parallel zur sich im Gießbetrieb bewegenden Badoberfläche (Bo) des Schmelzenbades (S) austritt,
wobei das Tauchrohr (2) so tief in das Schmelzenbad (Sk) getaucht wird, daß für jeden Abstand (Di) der sich bewegenden Badoberfläche (Bo) zum oberen Rand der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22) gilt:
mit Di: jeweiliger Abstand der sich bewegenden Badoberfläche zum oberen Rand der zur Einfüllöffnung des Tauchrohrs (2) nächstbenachbarten Abströmöffnung (21, 22),
C: Abstand des unteren Rands der Abströmöffnung (21, 22) zum in Fallrichtung (R) unteren Ende des Tauchrohrs (2).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001130354 DE10130354C1 (de) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Tauchrohr und Verfahren zum optimierten Vergießen einer Stahlschmelze in einer Kokille |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE2001130354 DE10130354C1 (de) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Tauchrohr und Verfahren zum optimierten Vergießen einer Stahlschmelze in einer Kokille |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE2001130354 Expired - Fee Related DE10130354C1 (de) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Tauchrohr und Verfahren zum optimierten Vergießen einer Stahlschmelze in einer Kokille |
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---|---|
DE (1) | DE10130354C1 (de) |
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