DE102009012984A1

DE102009012984A1 - Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage

Info

Publication number: DE102009012984A1
Application number: DE102009012984A
Authority: DE
Inventors: Hellfried Eichholz; Sven Klawiter; Rune SCHMIDT-JÜRGENSEN; Karl-Heinz Prof. Dr. Spitzer
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: EP2406024A1; US20120132389A1; ZA201106209B; KR20110126136A; KR101666454B1; WO2010102599A1; CN102369071A; DE102009012984B4; AU2010223680A1; EP2406024B1; AU2010223680B2; RU2518864C2; US8408279B2; CN102369071B; RU2011141295A; UA105041C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband, die als ein aus Feuerfestmaterial bestehender schmaler rechteckiger Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist und dessen Auslaufbereich sich nur wenig oberhalb eines die auslaufende Schmelze aufnehmenden gekühlten Endlosbandes befindet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Fließrichtung gesehen der lichte Querschnitt des Hohlblocks im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks zur Oberfläche des Endlosbandes (14) in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband. Bei derartigen Gießanlagen muss aus der Düse, die einen Gießkanal bildet, der flüssige Stahl auf ein gekühltes Endlosband aufgebracht werden.
Eine solche Gießdüse ist bekannt aus „Direct Strip Casting" (DSC) – an Option for the Production of New Steel Grades" – steel research 74 (2003) No. 11/12 p. 724–731.
Bei dieser bekannten Anordnung fließt aus einem Verteiler der flüssige Stahl über eine horizontal liegende Zulaufrinne in die Gießdüse, die im Querschnitt einen von Feuerfestmaterial umschlossenen schmalen rechteckigen Kanal darstellt, der als Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist.
Im Auslaufbereich ist in Fließrichtung gesehen zuerst an der Oberseite und nachfolgend an der Unterseite des Gießdüsenkanals ein quer zur Fließrichtung sich erstreckender in den Kanal hineinragender Steg aus Feuerfestmaterial angeordnet. Beide Stege bilden ein Wehr, um im Sinne der Wirkung eines Siphons mögliche kleine Schlackenreste und Oxide in der Schmelze zurück halten zu können. Die Übergabe des flüssigen Stahls auf das gekühlte Endlosband erfolgt gleitend entlang einer Schräge im Auslaufbereich.
Im Austrittbereich der Gießdüse tritt aufgrund der Oberflächenspannung und des Massenstroms eine Kontraktion des Stahl-Stromes auf. Dieser Effekt führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Schmelze in Querrichtung auf dem Endlosband und somit zu einer unzureichenden Kantenfüllung des gegossenen Stahlbandes.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Gießdüse dahingehend zu verbessern, dass die Schmelze sich beim Auftreffen auf dem Endlosband auch in Querrichtung gleichmäßiger verteilt.
Die gestellte Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Gießdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass in Fließrichtung gesehen der lichte Querschnitt des Hohlblockes im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite des Bodens zur Oberfläche des Endlosbandes in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft. Hierfür kann die Stirnseite des Bodens senkrecht ausgebildet oder mit einem Hinterschnitt versehen sein.
Die durch den schrägen Verlauf auftretende Verringerung des lichten Querschnitts des Hohlblocks bis zu einem den erforderlichen Durchsatz noch sichernden Minimalwert am Auslauf führt zu einem Aufstauen der Schmelze, die den Schmelzenstrom entgegen der Wirkung der Oberflächenspannung auch in die Randbereiche drückt.
Die Querschnittsverringerung erfolgt vorzugsweise durch eine Verringerung des lichten Höhenabstandes. Ein Anstieg des Bodens gegenüber der Decke hat sich als günstige Variante herausgestellt.
Besonders einfach lässt sich die Abstandsverringerung realisieren, wenn sie linear erfolgt. Problemlos wird der gewünschte Effekt dann erreicht, wenn die Oberfläche des Bodens in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante ansteigt.
Der Hohlblock kann aus einem Stück hergestellt sein oder mehrteilig aus separaten Elementen. Im Falle einer Mehrteiligkeit kann der Hohlblock bestehen aus separatem Bodenelement mit einer einteiligen aus Decke und zwei Seitenwänden bestehenden Haube oder aus einem separaten Deckenelement, einem separaten Bodenelement und zwei separaten Seitenelementen.
Der Einfachheit halber ist in beiden Fällen nur das Bodenelement mit der erfindungsgemäßen Anlaufschräge versehen. Dies hat den Vorteil eines einfachen Wechsels, falls das Bodenelement schneller verschleißen sollte als das Deckenelement oder die Seitenelemente.
Auch die rechtwinklige oder hinterschnittene Anordnung der Stirnseite des Bodenelementes der Gießdüse in Bezug auf die Oberfläche des Endlosbandes bewirkt eine bessere Schmelzenverteilung auf dem Endlosband. Die auslaufende Schmelze trifft dadurch nahezu senkrecht auf das Endlosband und erzeugt einen zusätzlichen Querimpuls. Dabei sollte die Höhe von der Auslaufkante bis zum Endlosband vorzugsweise 30 mm betragen.
Vorzugsweise ist der Anstieg der Anlaufschräge des Bodenelementes linear, ähnlich wie bei einer Rampe. Die Erstreckung des Anstiegs in Fließrichtung sollte mindestens 30 mm betragen, vorzugsweise liegt sie bei > 50 mm.
Für eine frühzeitige Beeinflussung der auslaufenden Schmelze im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung in Querrichtung, beispielsweise durch Gasstrahlen oder Induktoren, ist es hilfreich, das Bodenelement in Fließrichtung gesehen gegenüber dem Deckenelement vorstehen zu lassen. Dieser Überstand sollte mindestens 10 mm betragen. Durch einen solchen Überstand ist es möglich, die auslaufende Schmelze schon im Gießdüsenbereich statt erst auf dem Endlosband zu beeinflussen.
Für diesen Fall wird vorgeschlagen, die Randbereiche des Überstandes des Bodenelementes mit je einer in Fließrichtung gesehen abfallenden Schrägfläche zu versehen. Dies führt dazu, dass in Querrichtung gesehen der Schmelzenstrom zu den Randbereichen hin umgelenkt wird und so ebenfalls zu einer besseren Verteilung der Schmelze beiträgt.
Zur Vereinfachung der Herstellung des separaten Bodenelementes ist es von Vorteil, wenn die Auslaufkante mit einer Fase versehen ist. Diese Fase mindert gleichzeitig den Verschleiß an der hoch beanspruchten Auslaufkante.
In einem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Gießdüse näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A in 2,
2 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 1,
3 einen Schnitt entlang der Linie C-C in 2.
1 zeigt in einem Längsschnitt und 2 in einem Querschnitt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießdüse 1. Sie ist als schmaler rechteckiger Hohlblock ausgebildet und setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen aus einem Deckenelement 2, einem Bodenelement 3 und zwei Seitenelementen 4, 5 (2). Alle genannten Teile 2–5 sind aus Feuerfestmaterial, vorzugsweise Keramik und bilden einen horizontal liegenden rechteckigen Kanal 6.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, weist das Bodenelement 3 einen in den Kanal 6 hineinragenden quer zur Fließrichtung sich erstreckenden Steg auf, der ein so genanntes unteres Wehr 7 bildet.
Der Gießdüse 1 vorgeschaltet ist eine Zulaufrinne 8, die an einen hier nicht dargestellten Verteiler angeschlossen ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist am Deckenelement 9 der Zulaufrinne 8 ein in den freien Querschnitt hinein ragender sich quer zur Fließrichtung erstreckender Steg angeordnet, der ein so genanntes oberes Wehr 10 bildet. Beide Wehre 7, 10 wirken zusammen wie ein Siphon und sollen gegebenenfalls sich noch in der Schmelze befindliche Schlackenreste und Oxide zurück halten.
Beide Wehre 7, 10 können sowohl in der Gießdüse 1 als auch in der Zulaufrinne 8 angeordnet sein oder wie hier dargestellt das obere Wehr 10 in der Zulaufrinne 8 und das untere Wehr 7 in der Gießdüse 1.
Die Zulaufrinne 8 wird durch einen Rahmen 22 aus Metall umfasst, der am Ende zungenartig ausgebildet ist, um die angrenzende Gießdüse 1 klemmen zu können.
Erfindungsgemäß weist die Oberfläche des Bodenelementes 3 eine Anlaufschräge 11 auf, deren Anstieg linear erfolgt und die sich bis zur Auslaufkante 12 erstreckt. Damit die auslaufende Schmelze 13 nahezu senkrecht auf das Endlosband 14 trifft, ist im Unterschied zum Stand der Technik der Auslauf nicht mit einer Schräge versehen, sondern die Stirnseite 21 des Bodenelementes 3 steht rechtwinkelig in Bezug auf die Oberfläche des Endlosbandes 14.
Auf die Darstellung der Art der Kühlung des Endlosbandes 14 wurde hier verzichtet. Dargestellt ist nur die vordere Umlenkrolle 15 des Bandumlaufs, sowie die zwei Seitenbegrenzungen 16, 17 des Endlosbandes 14.
Die Anlaufschräge 11 weist in Fließrichtung gesehen eine Erstreckung 18 von mindestens 30 mm, vorzugsweise > 50 mm, auf.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anfang der Anlaufschräge 11 in unmittelbarer Nähe des unteren Wehres 7 vorgesehen. Zur Minderung des Verschleißes der Auslaufkante 12 ist diese mit einer Fase 23 versehen. Zur Erzeugung eines gewissen Querimpulses auf die Schmelze beträgt die Höhe 19 von der unteren Kante der Fase 23 bis zur Oberfläche des Endlosbandes 14 vorzugsweise 30 mm.
Für eine frühzeitige Beeinflussung der aus der Gießdüse auslaufenden Schmelze im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung in Querrichtung weist die Stirnseite 21 des Bodenelementes 3 gegenüber der Stirnseite 26 des Deckenelementes 2 einen Überstand 20 auf.
3 zeigt in einem Schnitt C-C von 2 eine weitere Maßnahme, um die auslaufende Schmelze 13 in Querrichtung gleichmäßiger auf dem Endlosband 14 zu verteilen. Dazu weist das Bodenelement 3 in beiden Randbereichen des Überstandes (20) eine in Fließrichtung abfallende Schrägfläche 24, 25 auf.
Dies führt dazu, dass Teile der auslaufenden Schmelze 13 in die Randbereiche umgelenkt und beschleunigt werden, wie die eingetragenen Pfeile dies kennzeichnen.
In der Projektion bildet die jeweilige Schrägfläche 24, 25 ein Dreieck, dessen eine Ecke durch den Beginn der Anlaufschräge 11, die zweite Ecke durch die Auslaufkante 12 und die dritte Ecke durch die Stirnseite des jeweiligen Seitenelementes 4, 5 gebildet wird.

Der Darstellung in 3 ist auch zu entnehmen, wie weit das Bodenelement 3 gegenüber dem Deckenelement 2 vorsteht. Dieser Überstand 20 sollte mindestens 10 mm betragen, um frühzeitig auf die auslaufende Schmelze einwirken zu können. Bezugszeichenliste

Nr.	Bezeichnung
1	Gießdüse
2	Deckenelement Gießdüse
3	Bodenelement Gießdüse
4	Seitenelement Gießdüse
5	Seitenelement Gießdüse
6	Kanal
7	unteres Wehr
8	Zulaufrinne
9	Deckenelement Zulaufrinne
10	oberes Wehr
11	Anlaufschräge
12	Auslaufkante
13	Schmelzenstrom
14	Endlosband
15	vordere Umlenkrolle
16	Seitenbegrenzung
17	Seitenbegrenzung
18	Erstreckung der Anlaufschräge
19	Höhe der Auslaufkante
20	Überstand Stirnseite Bodenelement zur Stirnseite Deckenelement
21	Stirnseite Bodenelement
22	Rahmen
23	Fase
24, 25	Schrägfläche
26	Stirnseite Deckenelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Direct Strip Casting” (DSC) – an Option for the Production of New Steel Grades” – steel research 74 (2003) No. 11/12 p. 724–731 [0002]

Claims

Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband, die als ein aus Feuerfestmaterial bestehender schmaler rechteckiger Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist und dessen Auslaufbereich sich nur wenig oberhalb eines die auslaufende Schmelze aufnehmenden gekühlten Endlosbandes befindet dadurch gekennzeichnet, dass in Fließrichtung gesehen der lichte Querschnitt des Hohlblocks im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks zur Oberfläche des Endlosbandes (14) in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft.
Gießdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks senkrecht zur Oberfläche des Endlosbandes (14) ausgebildet ist.
Gießdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks einen Hinterschnitt zur Oberfläche des Endlosbandes (14) aufweist.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Höhenabstand sich verringert.
Gießdüse nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Boden gegenüber der Decke ansteigt.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung bzw. der Anstieg mit einer geringen Steigung erfolgt.
Gießdüse nach den Ansprüchen 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass der Boden als separates Bodenelement (3) und die Decke und die zwei Seitenwände als einteilige rechteckige Haube ausgebildet sind und die Innenfläche des Bodenelements (3) im Auslaufbereich in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante (12) ansteigt.
Gießdüse nach den Ansprüchen 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlblock aus einem separaten Bodenelement (3), zwei separaten Seitenelementen (4, 5) und einem separaten Deckenelement (2) gebildet wird und die Oberfläche des Bodenelementes (3) im Auslaufbereich in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante (12) ansteigt.
Gießdüse nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Anstiegs der Anlaufschräge (11) in Fließrichtung mindestens 30 mm beträgt.
Gießdüse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung > 50 mm beträgt.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1–10 dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (21) des Bodenelementes (3) in Fließrichtung gesehen gegenüber der Stirnseite (26) des Deckenelementes (2) einen Überstand (20) aufweist.
Gießdüse nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (20) 10 mm beträgt.
Gießdüse nach den Ansprüchen 11 und 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (3) in beiden Randbereichen des Auslaufs je eine in Fließrichtung gesehen abfallende Schrägfläche (24, 25) aufweist.
Gießdüse nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion der Schrägfläche (24, 25) ein Dreieck bildet, dessen eine Ecke durch den Beginn der Anlaufschräge (11), die zweite Ecke durch die Auslaufkante (12) und die dritte Ecke durch die Stirnseite des jeweiligen Seitenelementes (4, 5) gebildet wird.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1–14 dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (3) an der Auslaufkante (12) mit einer Fase (23) versehen ist.
Gießdüse nach Anspruch 1 und 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (19) von der unteren Kante der Fase (23) bis zur Oberfläche des Endlosbandes (14) vorzugsweise 30 mm beträgt.