DE102007039075A1 - Continuous casting plant for processing liquid steel to strand-like endless materials e.g. slabs, comprises mold, distributor for filling the mold with liquid raw material, and strand outlet to discharge solidifying strands from the mold - Google Patents

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Abstract

The continuous casting plant for processing liquid steel to strand-like endless materials such as slabs, billets, beam-blanks, pre-blocks and thin slabs, comprises a mold (1), a distributor (3) for filling the mold with a liquid raw material, and a strand outlet (4) for discharging the solidifying strands from the mold. The distributor is connected with the mold over an immersion nozzle (2), which introduces the liquid raw material into an inner chamber of the mold without ambient air and is implemented in double-walled sections with an inner wall and an outer wall. The continuous casting plant for processing liquid steel to strand-like endless materials such as slabs, billets, beam-blanks, pre-blocks and thin slabs, comprises a mold (1), a distributor (3) for filling the mold with a liquid raw material, and a strand outlet (4) for discharging the solidifying strands from the mold. The distributor is connected with the mold over an immersion nozzle (2), which introduces the liquid raw material into an inner chamber of the mold without ambient air and is implemented in double-walled sections with an inner wall and an outer wall. The inner wall and the outer wall limit a protection chamber (5) surrounding the immersion nozzle in section-wise manner. A precursor for preventing diffusion of oxygen or oxygen-containing gas particles is provided in the raw material through the inner wall. The precursor in the immersion nozzle is formed by filling the protection chamber with an inert gas such as argon. An external tube forming the outer wall is pushed over the inner wall for the formation of the double-walled areas of the immersion nozzle. An upper gasket and a lower gasket for closing the protection chamber are intended at the front sides between the inner and the outer walls. The external tube covers more than 90% of the immersion nozzle and ends above the bath level of the liquid raw material in the mold without immersing into the raw material. The outer wall is made of ceramic material, which is a porous oxide-ceramic fiber composite material. The matrix material is aluminum silicate with a portion of 65-97 wt.% of aluminum oxide and the fiber material is aluminum oxide fiber or aluminum silicate fiber soaked with matrix slurry. The matrix material and the fiber material cause homogeneous porosity of the ceramic materials during the production process when sintering. The wall strength of the outer wall is 2 mm. The outer wall is surrounded by an additional thermal insulator. The protection chamber has a gas inlet and a gas outlet. The gas inlet for continuously introducing the inert gas into the protection chamber is connected with a gas supply. A positive pressure of 0.1 bar is present in the protection chamber relative to the ambient pressure. The gas inlet and the gas outlet are formed by a gap between the inner and the outer walls. An independent claim is included for an immersion nozzle useful in a continuous casting plant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit zumindest einer Kokille, einem mit der Kokille über wenigstens einen Tauchausguss verbundenen Verteiler zum Befüllen der Kokille mit flüssigem Rohmaterial, das von Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder einer Stahl- oder Aluminiumlegierung gebildet ist, und wenigstens einer Strangabführung zur Abführung des aus der Kokille ausgeleiteten, erstarrenden Strangs, wobei des Tauchausguss unter Ausschluss von Umgebungsluft flüssiges Rohmaterial in den Innenraum der Kokille einzuleiten vermag. Ferner betrifft die Erfindung einen Tauchausguss für eine solche AnlageThe The invention relates to a continuous casting plant with at least a mold, one with the mold over at least one Immersion nozzle connected distributor for filling the mold with liquid raw material, that of metal, in particular Steel or aluminum, or a steel or aluminum alloy is formed, and at least one strand discharge to Removal of the outgoing from the mold, solidifying Strand, wherein the immersion nozzle in the absence of ambient air to introduce liquid raw material into the interior of the mold can. Furthermore, the invention relates to a diving spout for such a facility

Eine Stranggießanlage dieser Art ist aus der DE 25 18 903 A1 bekannt. Bei dieser Stranggießanlage wird flüssiger Stahl zu strangförmigen Endlosmaterial, beispielsweise Brammen, Knüppel, Vorblöcke, Beam-Blanks, Dünnbrammen etc., verarbeitet. Der wesentliche Anwendungsfall, auf den der Anwendungsbereich der Erfindung allerdings nicht beschränkt sein soll, ist das so genannte vertikale Stranggussverfahren, bei dem eine Pfanne mit flüssigem Material über einen Verteiler verfahren wird, wobei das flüssige Material über ein Schattenrohr oder eine Gießkammer in den Verteiler eingebracht wird. Dieser Verteiler wiederum ist über einen Tauchausguss mit einer Kokille verbunden, an deren zyklisch hin- und herbewegten Wandung sich das flüssige Material ohne festzubacken verfestigt, so dass es über die Strangabführung abgezogen werden kann, die den Strang in horizontaler Richtung umbiegt. Im Bereich der Strangabführung ist der Kern des Strangs zunächst noch verflüssigt, so dass sich erst später, im horizontalen Bereich, eine vollständige Verfestigung ergibt.A continuous casting plant of this kind is from the DE 25 18 903 A1 known. In this continuous casting plant, liquid steel is processed into strand-like endless material, for example slabs, billets, blooms, beam blanks, thin slabs, etc. However, the essential application, to which the scope of the invention should not be limited, is the so-called vertical continuous casting process, in which a pan is moved with liquid material through a manifold, wherein the liquid material introduced through a shadow tube or a casting chamber in the manifold becomes. This distributor in turn is connected via a submersible nozzle with a mold, on whose cyclically reciprocating wall, the liquid material solidifies without festzubacken so that it can be deducted via the strand discharge, which bends the strand in a horizontal direction. In the field of strand removal, the core of the strand is initially still liquefied, so that only later, in the horizontal area, a complete solidification results.

Die Qualität des Stranggußmaterials hängt wesentlich von den Verunreinigungen der Stahlschmelze ab. Bei diesen Verunreinigungen handelt es sich vornehmlich um Oxide, die als feste Partikel im Stahl vorliegen, beispielsweise um Al2O3, CaO, SiO2, MgO, ZrO2 und deren Mischoxide. Die Verunreinigung mit solchen Oxiden wird über den so genannten oxidischen Reinheitsgrad gemessen. Dabei ist es besonders kritisch, wenn sich AL2O3 (Tonerde) im Stahl ablagert, da diese Partikel als feste Bestandteile im Stahl im Stahl vorliegen. Diese festen Partikel können nicht nur den Ausgang des Tauchausgusses, das heißt den Übergang vom Stranggießverteiler zur Kokille verstopfen (clogging), sondern können auch im Stahl verbleiben und dort Fehlstellen in der Stahlmatrix bilden.The quality of the continuous casting material depends essentially on the impurities of the molten steel. These impurities are primarily oxides which are present as solid particles in the steel, for example Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 , MgO, ZrO 2 and their mixed oxides. The contamination with such oxides is measured by the so-called oxidic purity. It is particularly critical when AL 2 O 3 (alumina) deposits in the steel, since these particles are present as solid constituents in the steel in the steel. These solid particles can not only clogging the exit of the immersion nozzle, ie the transition from the continuous casting distributor to the mold, but can also remain in the steel and form defects in the steel matrix there.

Um die Bildung von Oxiden durch Umgebungsluft zu verringern, ist der Verteiler wie auch die Gießpfanne mit Luftabschlüssen versehen. Im Falle des Verteilers handelt es sich meistens um eine Abdeckmasse oder auch um eine geschlossene Kammer, durch die der Fluss des Rohmaterials in den Verteiler gelenkt werden kann und die mit einem Edelgas gefüllt ist. Die Gießpfanne selbst wird mit einer Abdeckmasse vor Umgebungsluft geschützt. Die Abdeckmasse kann auch beim Verteiler Anwendung finden, wobei dann das Schattenrohr durch die Abdeckmasse in den Badspiegel des Verteilers eintaucht.Around reducing the formation of oxides by ambient air is the Distributor as well as the ladle with air ends Mistake. In the case of the distributor, it is usually one Covering compound or around a closed chamber through which the Flow of raw material can be directed into the distributor and which is filled with a noble gas. The ladle itself is protected from ambient air with a covering compound. The covering compound can also be applied to the distributor application, wherein then the shadow tube through the covering in the bathroom mirror of Distributor dips.

Während die Geometrie zwischen Gießpfanne und Verteiler das Vorsehen einer Schutzgas-Überdruckkammer problemlos ermöglichst, ist dies für den Tauchausguss bisher nicht als möglich angesehen worden, da der Tauchausguss zur Vermeidung von Lufteinschlüssen in die oszillierend bewegte Kokille eingetaucht ist. Die oszillierende Bewegung wiederum ist zur Vermeidung des Anbackens des erstarrenden Randbereiches des Strangs an der Innenwand der Kokille notwendig. Der Durchmesser des Tauchausgusses kann mindestens etwa 80 mm bei einer Rundanlage mit einem Kokillendurchmesser von etwa 180 mm betragen.While the geometry between the ladle and distributor providing a protective gas overpressure chamber without problems, This is not considered as possible for the diving spout since the immersion nozzle to avoid air bubbles immersed in the oscillating moving mold. The oscillating Movement in turn is to avoid the caking of the solidifying Edge region of the strand on the inner wall of the mold necessary. The diameter of the immersion nozzle can be at least about 80 mm a round plant with a Kokillendurchmesser of about 180 mm.

Der Tauchauslass selbst muss, da durch ihn dauerhaft flüssiger Stahl geleitet werden soll, entsprechend temperaturstabil sein und ist üblicherweise aus Keramik gefertigt. Das verwendete Keramikmaterial weist jedoch den Nachteil auf, dass der in der Umgebungsluft enthaltene Sauerstoff durch das Keramikmaterial hindurch diffudieren und so in das flüssige Rohmaterial eindringen kann. Dort bilden sich dann mit den Inhaltsstoffen unerwünschte Oxide aus.Of the Tauchauslass itself must, as through him permanently liquid Steel should be conducted, be temperature stable accordingly and is usually made of ceramic. The used However, ceramic material has the disadvantage that in the ambient air diffuse oxygen contained through the ceramic material and so can penetrate into the liquid raw material. There then form with the ingredients unwanted oxides.

Zur Vermeidung einer solchen Sauerstoffdiffusion durch die Wandung des Tauchausgusses ist aus der DE 101 53 599 A1 bekannt, den Tauchausguss mit einer sauerstoffdichten Ummantlung zu versehen. Diese Ausgestaltung weist jedoch den Nachteil auf, dass ein solchermaßen aufgebauter Verbundwerkstoff verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und somit hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Ferner ist der Verbundwerkstoff mit der erforderlichen Güte nur recht schwierig herzustellen.To avoid such oxygen diffusion through the wall of the immersion nozzle is from the DE 101 53 599 A1 known to provide the immersion nozzle with an oxygen-tight Ummantlung. However, this embodiment has the disadvantage that a composite material constructed in this way has different thermal expansion coefficients and is therefore exposed to high mechanical loads. Furthermore, the composite with the required quality is quite difficult to produce.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Luftabschlusssystem und eine Stranggussanlage mit einem Luftabschlusssystem bereit zu stellen, die mit möglichst geringem Aufwand effektiv verhindert, dass durch die Wandung des Tauchausgusses Sauerstoff in das flüssige Rohmaterial hineingelangen kann.task The invention is therefore an air termination system and a continuous casting plant with an air termination system to provide that with as possible low effort effectively prevents it from passing through the wall Immersion nozzle can get oxygen into the liquid raw material.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Tauchausguss zumindest abschnittsweise doppelwandig mit einer inneren Wandung und einer äußeren Wandung ausgeführt ist, wobei die innere Wandung und die äußere Wandung einen, den Tauchausguss zumindest abschnittsweise umgebenden Schutzraum bilden und eine Vorkehrung zum Verhindern einer Diffusion von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gaspartikeln durch die innere Wandung in das Rohmaterial vorgesehen ist. Bezüglich des Tauchausgusses wird die weitere Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß des Anspruch 13 gelöst.This object is achieved according to the invention in that the immersion nozzle is at least partially double-walled with an inner wall and an outer wall, wherein the inner wall and the outer wall ei NEN, the immersion nozzle form at least partially surrounding shelter space and a provision for preventing diffusion of oxygen or oxygen-containing gas particles through the inner wall is provided in the raw material. With respect to the immersion nozzle, the further object is achieved by a device according to claim 13.

Grundsätzlich kann die Vorkehrung zur Verhinderung der Diffusion von Sauerstoff durch die innere Wandung in das Rohmaterial auf verschiedenste Weise realisiert werden. So ist beispielsweise denkbar, dass durch Anlegen eines Unterdruckes Sauerstoff aus dem Ringraum herausgesaugt wird, so dass infolge des Druckgefälles zwischen dem inneren des Tauchausgusses und der äußeren Oberfläche der inneren Wandung eine Diffusion unterbleibt. Auch sonstige Maßnahmen, wie chemisches oder thermisches Binden der Sauerstoffmoleküle innerhalb des Ringraums könnten zur Anwendung kommen.in principle may be the precaution to prevent the diffusion of oxygen through the inner wall into the raw material in various ways will be realized. For example, it is conceivable that by applying a negative pressure oxygen is sucked out of the annulus, so that due to the pressure gradient between the inner of the Immersion nozzle and the outer surface the inner wall is prevented from diffusing. Other measures, such as chemical or thermal binding of the oxygen molecules within the annulus could be used.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, den Schutzraum zwischen der inneren und der äußeren Wandung des Tauchausgusses mit einem Schutzgas, insbesondere einem Edelgas zu füllen. Dieses Edelgas verhindert das Eindringen von sauerstoffhaltiger Umgebungsluft bzw. verdrängt diese Umgebungsluft und verhindert so nachhaltig die Diffusion des Sauerstoffes in das flüssige Material. Auf den Einsatz einer metallischen Diffusionssperre kann dann verzichtet werden.Especially it is preferred, however, the shelter between the inner and the outer wall of the immersion nozzle with a Inert gas, in particular to fill a noble gas. This noble gas prevents the ingress of oxygen-containing ambient air or displaces this ambient air and thus prevents sustainable the diffusion of oxygen into the liquid material. The use of a metallic diffusion barrier can then be dispensed with become.

Besonders bevorzugt wird das Schutzgas an einer Seite des Tauchausgusses in den Schutzraum eingeführt und über einen an der gegenüberliegenden Seite angeordneten Auslass wieder herausgeführt. Gaseinlass und Gasauslass sind dabei bevorzugt übereinander angeordnet, so dass etwa der Gaseinlass angrenzend zur Kokille angeordnet sein kann, während der Gasauslass angrenzend zum Verteiler im doppelwandigen Bereich des Tauchausgusses angeordnet sein kann. Als Edelgas wird bevorzugt Argon verwendet. Es sind theoretisch aber auch alle anderen Gase, etwa Xenon oder sonstige bekannte Edelgase möglich.Especially the protective gas is preferred on one side of the immersion nozzle in introduced the shelter and a on the outlet arranged on the opposite side again led out. Gas inlet and gas outlet are preferably one above the other arranged so that about the gas inlet disposed adjacent to the mold while the gas outlet may be adjacent to the manifold can be arranged in the double-walled area of the immersion nozzle. Argon is preferably used as inert gas. They are theoretical but also all other gases, such as xenon or other known noble gases possible.

Die Doppelwandigkeit des Tauchausgusses wird besonders bevorzugt dadurch realisiert, dass ein Außenrohr über das Innenrohr des Tauchausgusses gesteckt wird und mittels zweier stirnseitiger Dichtungen der Schutzraum abgedichtet wird. Über diese Dichtungen kann das Außenrohr mit dem Innenrohr verbunden werden. Eine zusätzliche Wärmeisolierung um das Außenrohr herum kann ebenfalls vorgesehen sein.The Double-walledness of the immersion nozzle is particularly preferred realized that an outer tube over the inner tube of the immersion nozzle is inserted and by means of two front-side seals the shelter is sealed. About these seals the outer tube can be connected to the inner tube. An additional heat insulation around the outer tube around can also be provided.

Das Außenrohr ist bevorzugt aus einem dünnen Material gefertigt, damit es in den kleinen zur Verfügung stehenden Bauraum integriert werden kann. Für die oben genannte Rundanlage weist bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung das Außenrohr beispielsweise eine Dicke von 2 mm bei einem Durchmesser des Tauchausgusses von etwa 80 mm auf. Der Gesamtdurchmesser des Außenrohres kann etwa 100 mm betragen. Der Durchmesser kann bei anderen Anlagen aber auch nach oben und insbesondere bei Anlagen zum Herstellen von Dünnbrammen nach unten variieren.The Outer tube is preferably made of a thin material made to be available in the small ones Space can be integrated. For the above mentioned round plant In one possible embodiment of the invention, the outer tube for example, a thickness of 2 mm at a diameter of the immersion nozzle of about 80 mm. The total diameter of the outer tube can be about 100 mm. The diameter can be used on other systems but also upwards and especially in plants for manufacturing vary from thin slabs down.

Bei alternativen Ausgestaltungen können auch größere Spalte verwendet werden, je nach Bauraum kann beispielsweise auch ein Spalt von 10 mm Verwendung finden, so dass sich bei einem Tauchausguss mit einem Außendurchmesser von 80 mm dann ein Außendurchmesser des doppelwandigen Tauchausgusses von 104 mm ergibt.at Alternative designs may also be larger Column can be used, depending on space, for example, too find a gap of 10 mm use, so that in a diving spout with an outer diameter of 80 mm then an outer diameter of the double-walled immersion nozzle of 104 mm.

Die Umgebung des Tauchausgusses weist üblicherweise eine Temperatur von etwa 20°C auf. Dem gegenüber beträgt die Temperatur der inneren Wandung des Tauchausgusses etwa < 1500°C (= Gießtemperatur), so dass der Tauchausguss ein sehr großes Temperaturgefälle ertragen muss. Ein solches Temperaturgefälle wird am besten von keramischen Werkstoffen ertragen, so dass das Außenrohr bevorzugt aus Keramik gefertigt ist. Um die thermischen Belastungen des Stranggussverfahrens ertragen zu können, wird das Außenrohr bevorzugt aus dem Material Whipox gefertigt.The Environment of the immersion nozzle usually has a temperature from about 20 ° C to. Opposite is the temperature of the inner wall of the immersion nozzle about <1500 ° C. (= Casting temperature), so that the immersion nozzle is a very large Temperature gradient must endure. Such a temperature gradient is best endured by ceramic materials, so the Outer tube is preferably made of ceramic. To the thermal To be able to bear loads of the continuous casting process, the outer tube is preferably made of the material Whipox.

Bei dem Material Whipox handelt es sich um einen porösen, oxidkeramischen Faserwerkstoff, wobei als Matrixwerkstoff ein Aluminiumsilikat mit einem Anteil zwi schen 65 und 97 Gew-% Al2O3 Verwendung findet. Die Porosität des Werkstoffes wird dadurch realisiert, dass vor dem Sintern der Faserwerkstoff mit Matrixschlickern getränkt wird. Als Fasern werden üblicherweise Aluminiumoxid oder Aluminiumsilikatfasern verwendet, während des Sinterprozesses ergibt sich bei einer solchen Vorbereitung eine weitgehend homogene Poroität des Keramikwerkstoffes im Gegensatz zu den sonst üblichen größeren Rissen. Ein solchermaßen aufgebauter Faserverbundwerkstoff ist nicht nur sehr leicht, sondern kann auch bei sehr dünnen Wandstärken hohe mechanische Belastungen, insbesondere Punktbelastungen durch Schlageinwirkungen oder ähnliches, ertragen. Durch die Verwendung dieses Werkstoffes wird der Aufbau einer Ringkammer rundum das innere Rohr des Tauchausgusses erst möglich.The material Whipox is a porous, oxide-ceramic fiber material, wherein an aluminum silicate with a proportion between 65 and 97 wt% Al 2 O 3 is used as the matrix material. The porosity of the material is realized by impregnating the fiber material with matrix slips prior to sintering. As fibers, aluminum oxide or aluminum silicate fibers are usually used, during the sintering process results in such a preparation, a largely homogeneous Poroität the ceramic material in contrast to the usual larger cracks. A fibrous composite material constructed in this way is not only very light, but can withstand very high mechanical loads, in particular point loads due to impacts or the like, even with very thin wall thicknesses. By using this material, the construction of an annular chamber around the inner tube of the immersion nozzle is only possible.

Das Außenrohr überdeckt bevorzugt einen möglichst großen Bereich des Tauchausgusses. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind es mehr als 90% des Tauchausgusses, ein Rest muss verbleiben, da das Außenrohr üblicherweise nicht in das Bad des Verteilers eintauchen soll, da ansonsten die dort vorhandene Dichtung Schaden nehmen würde. Darüber hinaus ist auch eine Absicherung des eingetauchten Bereiches gegen die Fusion nicht notwendig, da im Bad ja kein Sauerstoff zur Verfügung steht.The outer tube preferably covers the largest possible area of the immersion nozzle. In a preferred embodiment, it is more than 90% of the immersion nozzle, a remainder must remain because the outer tube usually should not dip into the bath of the distributor, otherwise the existing seal would be damaged. In addition, a protection of the immersed area against the merger is not necessary, since in the bathroom so no oxygen is available.

Der Überdruck im Schutzraum beträgt bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zwischen 0,05 und 0,3 Bar. Bevorzugt wir der Schutzraum kontinuierlich mit Schutzgas durchströmt, so dass Sauerstoff nicht eintreten kann bzw. kontinuierlich ausgespült wird.The overpressure in the shelter is in a preferred embodiment of the invention between 0.05 and 0.3 bar. We preferred the shelter continuously traversed with protective gas, so that oxygen can not enter or is continuously rinsed out.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of preferred embodiments based on the drawings.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

1 eine schematische Übersicht über die funktionellen Teile der erfindungsgemäßen Stranggießanlage und in 1 a schematic overview of the functional parts of the continuous casting plant according to the invention and in

2 den Bereich des Tauchausgusses in einer vergrößerten Darstellung. 2 the area of the immersion nozzle in an enlarged view.

In 1 ist schematisch eine Stranggußanlage dargestellt, die eine Kokille 1 und eine Strangabführung 4 aufweist. In der Kokille 1 wird flüssiger Stahl oder andere Metalle verfestigt, wobei die Verfestigung innerhalb der Kokille zunächst im Randbereich eintritt und im Laufe der Strangabführung 4 in das Innere des Strangs fortschreitet.In 1 schematically a continuous casting plant is shown, which is a mold 1 and a strand discharge 4 having. In the mold 1 Liquid steel or other metals is solidified, wherein the solidification within the mold initially occurs in the edge region and in the course of Strandabführung 4 into the interior of the strand progresses.

Das flüssige Material, Stahl oder ein anderes Metall bzw. eine Legierung, wird über einen Verteiler 3 in die Kokille 1 eingeleitet. Der Verteiler 3 wiederum wird über eine Gießpfanne mit flüssigem Material gefüllt, wobei während des kontinuierlichen Prozesses immer wieder neue Gießpfannen, beispielsweise über eine Krananlage, herangeführt und in den Verteiler 3 nach und nach entleert werden. Während des gesamten Prozesses muss sauerstoffhaltige Umgebungsluft von dem flüssigen Stahl fern gehalten werden. Ansonsten bestünde die Gefahr, dass Sauerstoff in den Stahl hineindiffundiert und dort eine Oxidation verursacht oder dass Gaseinschlüsse die Qualität des Stahls herabsetzen.The liquid material, steel or other metal or alloy, is distributed through a manifold 3 in the mold 1 initiated. The distributor 3 in turn is filled via a ladle with liquid material, during the continuous process again and again new ladles, for example, via a crane system, introduced and into the distributor 3 gradually be emptied. Throughout the process, oxygen-containing ambient air must be kept away from the liquid steel. Otherwise there would be a danger that oxygen would diffuse into the steel and cause oxidation or that gas inclusions would degrade the quality of the steel.

Der Bereich zwischen der Gießpfanne und dem Verteiler 3 ist über eine Gießkammer gegen eindringenden Sauerstoff geschützt. Diese Gießkammer ist mit einem Edelgas, bevorzugt Argon, gefüllt, so dass sauerstoffhaltige Umgebungsluft von dem flüssigen Material fern gehalten wird. Alternativ zur Gießkammer kann auch ein so genanntes Schattenrohr verwendet werden, dass in den flüssigen Stahl in dem Verteiler 3 eintaucht und so einen luftdichten Abschluss zwischen Gießpfanne und Verteiler 3 herstellt.The area between the ladle and the distributor 3 is protected by a casting chamber against ingress of oxygen. This casting chamber is filled with a noble gas, preferably argon, so that oxygen-containing ambient air is kept away from the liquid material. As an alternative to the casting chamber, it is also possible to use what is known as a shadow tube that can be inserted into the liquid steel in the distributor 3 dips and so an airtight seal between ladle and distributor 3 manufactures.

Während auf die oben beschriebene Weise das Einleiten des flüssigen Stahls von der Gießpfanne in den Verteiler 3 zuverlässig unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt werden kann, dies beim Übergang vom Verteiler 3 zur Kokille 1 nicht so einfach zu realisieren, da aufgrund des diskontinuierlichen Einströmens bzw. „plätschern" die Gefahr besteht, dass das Gießpulver unter das flüssige Material gemischt wird. Ferner kann ein Schattenrohr mit der notwendigen Dichtigkeit gegen eintretenden Sauerstoff für nicht verwendet werden, da eintretender Sauerstoff in diesem Bereich der Anlage kaum noch Zeit hat, sich wieder auszuscheiden, bevor das abgezogene Material erkaltet. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle üblicherweise ein Keramikmaterial verwendet, das jedoch nicht sauerstoffdicht nicht ist.In the manner described above, introducing the liquid steel from the ladle into the distributor 3 can be performed reliably in the absence of oxygen, this at the transition from the distributor 3 to the mold 1 It is not so easy to realize, because of the risk of the casting powder being mixed under the liquid material due to the discontinuous inflow or the addition of a shadow tube with the necessary impermeability to incoming oxygen, since incoming oxygen in This area of the plant hardly has time to excrete again before the material withdrawn cools, for which reason a ceramic material is usually used at this point, which, however, is not oxygen-tight.

Um auch an dieser Stelle das Eindringen von sauerstoffhaltiger Umgebungsluft zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Tauchausguss 2 doppelwandig auszubilden, wobei im Innenraum zwischen den beiden Wandungen des Tauchausgusses 2 eine Spülkammer vorgesehen ist, in der Edelgas die Präsenz von Umgebungsluft verhindert.In order to avoid the penetration of oxygen-containing ambient air at this point, the immersion nozzle is proposed according to the invention 2 form double-walled, wherein in the interior between the two walls of the immersion nozzle 2 a purge chamber is provided in which inert gas prevents the presence of ambient air.

Der Tauchausguss 2 wird erfindungsgemäß mit einem zylindrischen Element aus einem keramischen Fasermaterial umhüllt, wobei zwischen dem zylindrischen Element und dem Tauchausguss 2 ein Ringraum verbleibt, der mit Edelgas, beispielsweise Argon, gespült wird. Hierzu ist im unteren Bereich ein Gaseintritt 6 und im oberen Bereich ein Gasaustritt 7 vorgesehen, wobei bevorzugt der Gaseintritt 6 und der Gasaustritt 7 so angeordnet sind, dass das einströmende Edelgas auf dem Weg zum Gasaustritt 7 möglichst wirksam den Ringraum durchspült. Hierzu strömt bevorzugt das Edelgas radial um den metallischen Tauchausguss 2 herum. Dabei sind die Positionen von Gaseintritt 6 und Gasaustritt 7 beliebig wählbar, wichtig für die Umsetzung der Erfindung ist nur die sichere Befüllung des Ringraums mit Edelgas. Auch auf eine Spülung kann verzichtet werden, wobei diese jedoch üblicherweise die Sicherheit wesentlich erhöhen wird.The diving spout 2 is wrapped according to the invention with a cylindrical member made of a ceramic fiber material, wherein between the cylindrical member and the immersion nozzle 2 an annular space remains, which is rinsed with inert gas, such as argon. For this purpose is in the lower part of a gas inlet 6 and at the top of a gas outlet 7 provided, wherein preferably the gas inlet 6 and the gas outlet 7 are arranged so that the incoming noble gas on the way to the gas outlet 7 flushes the annulus as effectively as possible. For this purpose, the noble gas preferably flows radially around the metallic immersion nozzle 2 around. Here are the positions of gas entry 6 and gas outlet 7 arbitrary, important for the implementation of the invention is only the safe filling of the annulus with inert gas. Even a flush can be dispensed with, but this will usually increase safety significantly.

Das zylindrische Element ist bevorzugt aus dem Material Whipox gefertigt. Die Eigenschaften des Materials sind beispielsweise in der DE 10 2004 049 406 A1 beschrieben, deren Inhalt hinsichtlich des Materials auch Gegenstand dieser Anmeldung sein soll. Bei diesem Material handelt es sich um ein faserverstärktes Keramikmaterial, dass als solches zwar möglicherweise geringfügig Luft durchlässig ist, was jedoch bei der vorliegenden Erfindung aufgrund des Überdruck Edelgases in den Ringraum keine schädigende Wirkung hat. Der große Vorteil des Materials besteht aber darin, dass mit einer sehr dünnen Wandstärke das zylindrische Element aufgebaut werden kann und dass dieses zylindrische Element trotz der dünnen Wandstärke eine sehr hohe Festigkeit aufweist, die im oft rauen Betrieb während des Stranggusses notwendig ist.The cylindrical element is preferably made of the material Whipox. The properties of the material are for example in the DE 10 2004 049 406 A1 described whose content in terms of the material is also the subject of this application. Although this material is a fiber-reinforced ceramic material, as such, although possibly slightly permeable to air, but in the present invention due to the pressure of inert gas into the annulus has no harmful effect. The great advantage of the material, however, is that with a very thin wall thickness, the cylindrical element can be constructed and that this cylindrical element, despite the thin wall thickness of a very high strength which is necessary in the often rough operation during continuous casting.

In 2 ist der Tauchausguss 2 der in 1 dargestellten Stranggussanlage in einer vergrößerten Darstellung wiedergegeben. Der Tauchausguss 2 ist doppelwandig ausgeführt und weist eine innere Wandung 2' sowie eine äußere Wandung 2'' auf, die den doppelwandigen Bereich des Tauchausguss 2 bilden. Oben und un ten ist der durch die beiden Wandungen 2' und 2'' begrenzte Ringraum über Dichtungen abgeschlossen.In 2 is the diving spout 2 the in 1 shown continuous casting plant reproduced in an enlarged view. The diving spout 2 is double-walled and has an inner wall 2 ' and an outer wall 2 '' on top of the double-walled area of the diving spout 2 form. Above and below is the through the two walls 2 ' and 2 '' limited annulus completed via seals.

Über einen Gaseintritt 6 wird kontinuierlich das Edelgas Argon in den Ringraum eingeleitet. Aufgrund des gewählten Strömungsdruckes liegt im Ringraum ein leichter Überdruck vor, so dass sauerstoffhaltige Umgebungsluft nicht durch die Poren des keramischen Außenmaterials diffundieren kann. Über einen Gasaustritt 7 wird das Edelgas wieder abgeleitet.About a gas inlet 6 The noble gas argon is continuously introduced into the annulus. Due to the selected flow pressure, a slight overpressure is present in the annular space, so that oxygen-containing ambient air can not diffuse through the pores of the ceramic outer material. About a gas outlet 7 the noble gas is discharged again.

Durch die Erfindung gemäß Ausgestaltung des Tauchausguss 2 kann nun wirksam verhindert werden, dass Sauerstoff im unteren Bereich der Stranggussanlage in den flüssigen Stahl gelangen kann. Dies ist besonders wichtig, da in diesem unteren Bereich nur noch eine sehr geringe Strecke vorliegt, längs derer eindringende Gaspartikel wieder ausgasen könnten. In dem die Erfindung das Eindringen dieser Gaspartikel wirksam unterdrückt, kann somit die Qualität des erzeugten Stahls in erheblichem Umfang gesteigert werden.By the invention according to the embodiment of the immersion nozzle 2 can now be effectively prevented that oxygen can get into the liquid steel in the lower part of the continuous casting plant. This is particularly important because there is only a very short distance in this lower area along which penetrating gas particles could outgas again. In that the invention effectively suppresses the penetration of these gas particles, thus the quality of the steel produced can be increased to a considerable extent.

Die Erfindung wurde in der vorstehenden Figurenbeschreibung anhand einer vertikalen Stranggussanlage beschrieben. Die Anwendung der Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt.The The invention has been described in the preceding description of the figures with reference to FIG vertical continuous casting plant described. The application of the invention is not limited to this.

11
Kokillemold
22
Tauchausgusssubmerged nozzle
2'2 '
Innere Wandung des doppelwandigen TauchausgussesInner Wall of the double-walled immersion nozzle
2''2 ''
Äußere Wandung des doppelwandigen TauchausgussesOuter Wall of the double-walled immersion nozzle
33
Verteilerdistributor
44
Strang ######## nabführungstrand ######## nabführung
55
Schutzraumshelter
66
Gaseintrittgas inlet
77
Gasaustrittgas outlet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2518903 A1 [0002] DE 2518903 A1 [0002]
  • - DE 10153599 A1 [0007] - DE 10153599 A1 [0007]
  • - DE 102004049406 A1 [0030] DE 102004049406 A1 [0030]

Claims (14)

Stranggießanlage mit • zumindest einer Kokille (1), • einem mit der Kokille (1) über wenigstens einen Tauchausguss (2) verbundenen Verteiler (3) zum Befüllen der Kokille (1) mit flüssigem Rohmaterial, das von Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder einer Stahl- oder Aluminiumlegierung gebildet ist, und • wenigstens einer Strangabführung (4) zur Abführung der aus der Kokille (1) ausgeleiteten, erstarrenden Stranges, wobei der Tauchausguss (2) unter Ausschluss von Umgebungsluft flüssiges Rohmaterial in den Innenraum der Kokille (1) einzuleiten vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchausguss (2) zumindest abschnittsweise doppelwandig mit einer inneren Wandung (2') und einer hierzu beabstandeten äußeren Wandung (2'') ausgeführt ist, wobei die innere Wandung (2') und die äußere Wandung (2'') einen, den Tauchausguss (2) zumindest abschnittsweise umgebenden Schutzraum (5) begrenzen und eine Vorkehrung zum Verhindern einer Diffusion von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gaspartikeln durch die innere Wandung (2') in das Rohmaterial vorgesehen ist.Continuous casting plant with • at least one mold ( 1 ), • one with the mold ( 1 ) via at least one immersion nozzle ( 2 ) associated distributors ( 3 ) for filling the mold ( 1 ) with liquid raw material, which is formed by metal, in particular steel or aluminum, or a steel or aluminum alloy, and • at least one strand discharge ( 4 ) for the discharge of the mold ( 1 ) discharged, solidifying streaks, wherein the immersion nozzle ( 2 ) in the absence of ambient air liquid raw material into the interior of the mold ( 1 ), characterized in that the immersion nozzle ( 2 ) at least partially double-walled with an inner wall ( 2 ' ) and an outer wall spaced therefrom ( 2 '' ), wherein the inner wall ( 2 ' ) and the outer wall ( 2 '' ), the immersion nozzle ( 2 ) at least partially surrounding protective space ( 5 ) and a provision for preventing diffusion of oxygen or oxygen-containing gas particles through the inner wall ( 2 ' ) is provided in the raw material. Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkehrung zum Verhindern der Diffusion von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gaspartikeln in den Tauchausguss (2) von einer Füllung des Schutzraumes (5) mit einem Schutzgas, insbesondere einem Edelgas gebildet ist.Continuous casting plant according to claim 1, characterized in that the provision for preventing the diffusion of oxygen or oxygen-containing gas particles into the immersion nozzle ( 2 ) of a filling of the shelter ( 5 ) is formed with a protective gas, in particular a noble gas. Stranggießanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelgas Argon ist.Continuous casting plant according to the preceding claim, characterized in that the noble gas is argon. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des doppelwandigen Bereiches des Tauchausgusses (2) über die innere Wandung ein die äußere Wandung (2'') bildendes Außenrohr geschoben ist, wobei an den Stirnseiten zwischen der inneren Wandung (2') und der äußeren Wandung (2'') eine obere Dichtung (8') und eine untere Dichtung (8'') zum Abschluss des Schutzraumes (5) vorgesehen ist.Continuous casting plant according to one of the preceding claims, characterized in that for forming the double-walled region of the immersion nozzle ( 2 ) over the inner wall a the outer wall ( 2 '' ) is pushed outer tube, wherein at the end faces between the inner wall ( 2 ' ) and the outer wall ( 2 '' ) an upper seal ( 8th' ) and a lower seal ( 8th'' ) at the end of the shelter ( 5 ) is provided. Stranggießanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr mehr als 90% des Tauchausgusses (2) überdeckt und oberhalb des Badspiegels des flüssigen Rohmaterials in der Kokille (1) endet, ohne in das Rohmaterial einzutauchen.Continuous casting plant according to the preceding claim, characterized in that the outer tube more than 90% of the immersion nozzle ( 2 ) and above the bath level of the liquid raw material in the mold ( 1 ) ends without dipping into the raw material. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wandung (2'') aus einem Keramikwerkstoff gefertigt ist.Continuous casting plant according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wall ( 2 '' ) is made of a ceramic material. Stranggießanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikwerkstoff ein poröser, oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff ist, wobei der Matrixwerkstoff insbesondere ein Aluminiumsilikat mit einem Anteil zwischen 65 und 97 Gew.-% Al2O3 und der Faserwerkstoff mit Matrixschlickern getränkte Aluminiumoxid- oder Aluminiumsilikatfaser sind, die während des Herstellungsprozesses beim Sintern eine weitgehend homogene Porösität des Keramikwerkstoffes bewirken.Continuous casting plant according to the preceding claim, characterized in that the ceramic material is a porous, oxide-ceramic fiber composite material, wherein the matrix material in particular an aluminum silicate with a share between 65 and 97 wt .-% Al 2 O 3 and the fiber material impregnated with matrix slips alumina or aluminum silicate fiber are that cause a largely homogeneous porosity of the ceramic material during the sintering process. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der äußeren Wandung (2'') zwischen 1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt 2 mm beträgt.Continuous casting plant according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the outer wall ( 2 '' ) is between 1 mm and 5 mm, particularly preferably 2 mm. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Wandung (2'') von einer zusätzlichen Wärmeisolation (9) umgeben ist.Continuous casting plant according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wall ( 2 '' ) of an additional heat insulation ( 9 ) is surrounded. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzraum (5) wenigstens einen Gaseintritt (6) und wenigstens einen Gasaustritt (7) aufweist, wobei der Gaseintritt zum kontinuierlichen Einleiten von Schutzgas in den Schutzraum (5) mit einer Gaszufuhr verbunden ist.Continuous casting plant according to one of claims 2 to 8, characterized in that the shelter ( 5 ) at least one gas inlet ( 6 ) and at least one gas outlet ( 7 ), wherein the gas inlet for the continuous introduction of inert gas into the shelter ( 5 ) is connected to a gas supply. Stranggießanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Schutzraum (5) relativ zum Umgebungsdruck ein Überdruck zwischen 0,05 bar bis 0,3 bar, bevorzugt ein Überdruck von 0,1 bar vorhanden ist.Continuous casting plant according to the preceding claim, characterized in that in the shelter ( 5 ) relative to the ambient pressure, an overpressure between 0.05 bar to 0.3 bar, preferably an overpressure of 0.1 bar is present. Stranggießanlage nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseintritt (6) und/oder der Gasaustritt (7) von einem Spalt zwischen der inneren Wandung (2') und der äußeren Wandung (2'') gebildet sind.Continuous casting plant according to one of the two preceding claims, characterized in that the gas inlet ( 6 ) and / or the gas outlet ( 7 ) from a gap between the inner wall ( 2 ' ) and the outer wall ( 2 '' ) are formed. Tauchausguss zur Verwendung in einer Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er doppelwandig mit der inneren Wandung (2') und der äußeren Wandung (2'') ausgebildet ist, wobei die innere Wandung (2') und die äußere Wandung (2'') den Schutzraum (5) zwischen sich einschließen und der Schutzraum (5) über einen Gaseintritt (6) mit einem Schutzgas befüllbar ist, das über einen Gasaustritt (7) aus dem Schutzraum (5) abführbar ist.Immersion nozzle for use in a continuous casting plant according to one of the preceding claims, characterized in that it is double-walled with the inner wall ( 2 ' ) and the outer wall ( 2 '' ), wherein the inner wall ( 2 ' ) and the outer wall ( 2 '' ) the shelter ( 5 ) and the shelter ( 5 ) via a gas inlet ( 6 ) can be filled with a protective gas which is released via a gas outlet ( 7 ) from the shelter ( 5 ) is dissipatable. Tauchausguss nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wandung (2'') von einem Keramikrohr gebildet ist, wobei im Bereich der beiden Enden des Keramikrohres Dichtungen zwischen dem Keramikrohr und der inneren Wandung (2') des Tauchausgusses angeordnet sind.Immersion nozzle according to the preceding claim, characterized in that the outer wall ( 2 '' ) Is formed by a ceramic tube, wherein in the region of the two ends of the ceramic tube seals between the ceramic tube and the inner wall ( 2 ' ) of the immersion nozzle are arranged.
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