DE102005047399A1

DE102005047399A1 - Tauchausguss für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe

Info

Publication number: DE102005047399A1
Application number: DE102005047399A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mossner; Lothar Parschat; Norbert Dr. Vogl; Rolf-Peter Heidemann
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2007-04-05
Also published as: ATE418408T1; EP1951459B1; EP1951459A1; CN101282803A; CN101282803B; DE502006002463D1; WO2007039052A1

Abstract

Ein Tauchausguss (1) für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, in Stranggießvorrichtungen, wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, besitzt einen Schaft (2) mit einem Innenkanal (3), der in einen Querkanal (4) mündet und zwei Auslassöffnungen (4a; 4b) für Umlenkungen (6) in gegenläufige horizontale Richtungen (6) aufweist, verursacht weniger Turbulenzen und weist weniger Strömungsenergie dadurch auf, dass bei Verwendung für flüssigen, legierten Stahl (Edelstahl) ein Verteilerkanal (8) mit Ovalquerschnitt (9) zur Mündung (5) gegenüber einer zur Schaftachse (2a) ausgerichteten Symmetrierungs-Kalotte (10) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchausguss für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, in Stranggießvorrichtungen, wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, der in die Stranggießkokille eintaucht und die Schmelze aus einem vorgeordneten Verteilergefäß unter Luftabschluss unter den Gießspiegel der Stranggießkokille leitet, mit einem Schaft, dessen gleichförmiger Innenkanal in einen etwa senkrecht zur Schaftachse verlaufenden Querkanal mit zwei seitlichen Auslassöffnungen mündet und gegenüberliegend zur Mündung eine Umlenkung in gegenläufige, im wesentlichen horizontale Richtungen bildet.

Ein derartiger Tauchausguss ist bekannt ( DE 37 09 188 ; JP 6262302 ; JP 8057584 ; JP 200 40 98 127 ; US 5,370,370 ). Mit diesen Ausbildungen ist der Nachteil verbunden, dass bei hoher Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenzen während der Primärerstarrung der Schmelze ein unruhiger Gießspiegel in der Stranggießkokille auftritt, der zu unregelmäßigen Ausbildungen von Gießmarken am erkalteten Gießstrang führt. Dadurch tritt eine erhöhte Anzahl von Oberflächenfehler auf und die Folge ist ein erhöhter Aufwand an Schleifarbeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Zeitpunkt der Primärerstarrung der Schmelze die Strömungsgeschwindigkeit zu vergleichmäßigen und die Turbulenzen am Ort der Primärerstarrung soweit zu vermindern, dass Oberflächenfehler reduziert oder ganz unterbunden werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Verwendung für flüssigen, legierten Stahl (sog. Edelstahl) die Mündung an einem horizontal verlaufenden Verteilerkanal mit einem Ovalquerschnitt liegt und dass gegenüberliegend zur Mündung der Ovalquerschnitt eine zur Schaftachse ausgerichtete Symmetrierungs-Kalotte bildet, deren symmetrische Bodenwölbung jeweils nach außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf unter Winkeln zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht. Der Vorteil ist eine Teil-Vernichtung von Strömungsenergie der Schmelze bereits im Tauchausguss. In der Schmelze werden dadurch weniger Turbulenzen erzeugt, wodurch sich ein ruhigerer Gießspiegel einstellt. Die positive Folge sind weniger Oberflächenfehler und deshalb weniger Schleifarbeit. Die Einhaltung und/oder Auswahl (Abgleich) der Winkel kann wesentlich zur genauen hälftigen Teilung des Schmelzenstromes beitragen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Ovalquerschnitt aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen mit Verbindungstangenten gebildet ist. Die Herstellbarkeit wird dadurch vereinfacht, wobei allerdings auch eine elliptische Ausbildung mit in Betracht zu ziehen ist.

Zur Beruhigung der Schmelze während des Einströmens können schon innerhalb des Schaftes Maßnahmen dahingehend getroffen werden, dass der Querschnitt des Schaftes mit dem Innenkanal innen und/oder außen zylindrisch rund oder oval (elliptisch) ausgeführt ist.

Weitere Maßnahmen zusätzlich oder separat können darin bestehen, dass der Innenkanal in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur Mündung auf eine An lauflänge der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist. Die konkreten Mittel können als Führungsrippen oder als Führungskanäle ausgebildet sein.

Eine Beseitigung von Turbulenzen wird ferner durch die Maßnahme unterstützt, dass die Anlauflänge der Strömung im Innenkanal etwa dem 8- bis 10fachen des Außendurchmessers des Schaftes entspricht. Daraus ergibt sich auch eine vorteilhafte Baulänge als Abstand zur Einsicht zwischen Stranggießkokille und Verteilergefäß.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:
1 einen axialen Schnitt durch einen Tauchausguss für Edelstahl,
2 eine Seitenansicht gegen die seitliche Auslassöffnung und
3 einen Schnitt durch den Querkanal in vergrößertem Maßstab.
Der Tauchausguss 1 (1) ist für flüssige Metalle, insbesondere für legierte Stahlwerkstoffe, sog. Edelstähle, in Stranggießvorrichtungen wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, vorgesehen. Dazu taucht der Tauchausguss 1 in die Stranggießkokille bis unter den geregelten Gießspiegel ein und bildet zwischen einem der Stranggießkokille vorgeordneten Verteilergefäß und der Stranggießkokille eine Schmelzeneinleitung unter Luftabschluss. Der Tauchausguss 1 weist einen Schaft 2, dessen gleichförmiger Innenkanal 3 in einen etwa senkrecht zur Schaftachse 2a verlaufenden Querkanal 4 mündet. Für die Schmelze sind im Querkanal 4 zumindest zwei seitliche Auslassöffnungen 4a und 4b vorgesehen, so dass gegenüberliegend zur Mündung 5 eine Umlenkung 6 in gegenläufige horizontale Richtungen 7 gebildet wird.
Für das Vergießen von empfindlichen Edelstahlgüten ist für die Verwendung des Tauchausgusses 1 die Mündung 5 an einen horizontal verlaufenden Verteilerkanal 8 mit einem Ovalquerschnitt 9 gelegt. Gegenüberliegend zur Mündung 5 bildet der Ovalquerschnitt 9 eine zur Schaftachse 2a ausgerichtete Symmetrierungs-Kalotte 10, deren symmetrische Bodenwölbung 11 jeweils nach außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf 12 unter Winkeln α zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht.
Der Ovalquerschnitt 9 (2) ist aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen 13 gebildet, die seitlich durch Verbindungstangenten 13a begrenzt sind.
Der Schaft 2 kann in seinem Querschnitt am Innenkanal 3 innen und/oder außen zylindrisch rund oder oval ausgeführt sein. Dabei ist auch ein elliptischer Querschnitt in Betracht zu ziehen.
Gemäß 3 ist die Mündung 5 größer gezeichnet, um die Strömungsverläufe weitergehend darzustellen. Dabei ist die Bodenwölbung 11 genau symmetrisch zur Schaftachse 2a eingestellt. Die Bodenwölbung 11 bewirkt einen absolut gleichen Verteilerkanal 8 nach links und rechts. Dabei kommt es zu einer beidseitig hälftigen Umlenkung 6 der Schmelzenströmung, die durch die Ausbildung des Schaftes 2 bei von Turbulenzen freier Strömung ermöglicht wird. Diese Wirkung übt im wesentlichen die Symmetrierungs-Kalotte 10 aus, wobei die Bodenwölbung 11 durch einen folgenden geraden Verlauf 12 unter den Winkeln α einen bestehenden weiteren Teil an Strömungsenergie verbraucht, so dass die Schmelzenströmung ohne Turbulenzen in die Stranggießkokille freigegeben wird.
An der Mündung 5 können Turbulenzen und hohe Strömungsenergien schon dadurch abgebaut werden, wenn der Innenkanal 3 in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur Mündung 5 auf eine Anlauflänge 14 der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist. Dabei kann diese Anlauflänge 14 der Strömung im Innenkanal 3 etwa dem 8- bis 10fachen des Außendurchmessers des Schaftes 2 entsprechend angesetzt werden.

1: Tauchausguss
2: Schaft
2a: Schaftachse
3: Innenkanal
4: Querkanal
4a: seitliche Auslassöffnung
4b: seitliche Auslassöffnung
5: Mündung
6: Umlenkungen
7: gegenläufige horizontale Richtungen
8: Verteilerkanal
9: Ovalquerschnitt
10: Symmetrierungs-Kalotte
11: Bodenwölbung
12: gerader Verlauf
13: Winkel
14: Halbkreis
13a: Verbindungstangente
14: Anlauflänge einer beruhigten Strömung

Claims

Tauchausguss (1) für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, in Stranggießvorrichtungen, wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, der in die Stranggießkokille eintaucht und die Schmelze aus einem vorgeordneten Verteilergefäß unter Luftabschluss unter den Gießspiegel der Stranggießkokille leitet, mit einem Schaft (2), dessen gleichförmiger Innenkanal (3) in einen etwa senkrecht zur Schaftachse (2a) verlaufenden Querkanal (4) mit zwei seitlichen Auslassöffnungen (4a, 4b) mündet und gegenüberliegend zur Mündung (5) eine Umlenkung (6) in gegenläufige, im wesentlichen horizontale Richtungen (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung für flüssigen, legierten Stahl die Mündung (5) an einem horizontal verlaufenden Verteilerkanal (8) mit einem Ovalquerschnitt (9) liegt und dass gegenüberliegend zur Mündung (5) der Ovalquerschnitt (9) eine zur Schaftachse (2a) ausgerichtete Symmetrierungs-Kalotte (10) bildet, deren symmetrische Bodenwölbung (11) jeweils nach außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf (12) unter Winkeln (α) zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht.
Tauchausguss nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ovalquerschnitt (9) aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen (13) mit Verbindungstangenten (13a) gebildet ist.
Tauchausguss nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schaftes (2) mit dem Innenkanal (3) innen und/oder außen zylindrisch rund oder oval ausgeführt ist.
Tauchausguss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkanal (3) in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur Mündung (5) auf eine Anlauflänge der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist.
Tauchausguss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauflänge der Strömung im Innenkanal (3) etwa dem 8- bis 10fachen des Außendurchmessers des Schaftes (2) entspricht.