DE19811957C2 - Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere Stahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsmäßige Anordnung ist aus der AT 220768 bekannt. Bei dieser Anordnung wird die Schmelze durch einen Tauchausguß mit horizontaler Abflußöffnung bis dicht an den Schmelzspiegel geführt, wobei die Schmelze nahe der Kokillenwand in die Kokille eingeführt wird. Bei Kokillen mit langgestrecktem Horizontalquerschnitt erfolgt die Anströmung parallel zur längeren Symmetrielinie oder entlang der Diagonalen dieses Querschnittes. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß durch das Ausströmen im Schmelzspiegelbereich die aus dem Schmelzbad aufsteigende Schlacke in das Schmelzbad mithineingerissen wird und damit der Reinheitsgrad sich verschlechtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere aus Stahl anzugeben, die zur Erzeugung von Brammen mit einschlußarmen Naturkanten besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß liegt die Oberkante der Abflußöffnung mindestens 50 mm unterhalb des Schmelzspiegels, wobei der Tauchausguß mittig zu den Breitseiten der Kokille angeordnet ist und der Abstand des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite mindestens 1/3 der Länge der Breitseite der Kokille beträgt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß ein Strömungsprofil erzeugt wird, das bewirkt, daß die angeströmte Schmalseite besonders einschlußreich wird, wohingegen auf der abgewandten Schmalseite nur wenige Einschlüsse vorhanden sind. Dabei wird unter dem Stichwort "Einschlüsse" der makroskopisch oxidische Reinheitsgrad verstanden, oder auch Einschlußband genannt, und nicht die Oberflächenoxidation. Nach dem Auswalzen einer solchen Bramme erfolgt die Längsteilung des ausgewalzten Bandes so, daß eine Hälfte den extremen Anforderungen, z. B. Außenhaut für Automobile, Getränkedosen usw. genügt und die zweite Hälfte in den Kanal normaler Verwendungszwecke zugeführt wird. Eine Besäumung des geteilten Bandes ist nicht erforderlich, so daß ein solches Band mit Naturkanten geliefert werden kann. Mit der gleichen Zielsetzung kann bereits die Stranggußbramme längsgeteilt werden.

Bei den Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die Einströmverhältnisse dann besonders günstig sind, wenn der Abstand des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite mindestens 1/3 der Länge der Breitseite der Kokille beträgt. Vorzugsweise erfolgt das Ausströmen im Mittenbereich der Breitseite der Kokille. Positioniert man den Tauchausguß zu dicht an die angeströmte Schmalseite, dann kann die Strangschale zu stark ausgewaschen werden und die Temperaturspitzen der Kokillenwand liegen entsprechend hoch. Gleichzeitig kann auf der abgewandten Seite die Strömung so stark vermindert sein, daß die Gefahr eines Einfrierens der Schmelze besteht. In Abhängigkeit von der Eintauchtiefe des Tauchausgusses in das Schmelzbad und des Abstandes zur angeströmten Schmalseite kann es vorteilhaft sein, daß die Abflußöffnung eine Neigung zur Horizontalen aufweist. Dabei kann die Neigung in Strangabzugsrichtung oder entgegen gerichtet sein. Die Neigung liegt in einem Bereich von < 0 Grad bis max. 35 Grad.

Eine andere Möglichkeit der Anordnung des Tauchausgusses zeichnet sich dadurch aus, daß man zwei Tauchausgüsse verwendet, deren Abflußöffnungen zueinander gerichtet sind. Bei dieser Anordnung werden die Einschlüsse in der Brammenmitte gesammelt und können dort gut aufsteigen. Beide Kanten sind bei dieser Anordnung einschlußarm, so daß auf eine Längsteilung verzichtet werden kann. Untersuchungen haben ergeben, daß die Anordnung von zwei Tauchausgüssen dann besonders günstig ist, wenn sie einen Abstand von der jeweiligen Schmalseite im Bereich von 1/8 bis 1/4 bezogen auf die Länge der Breitseite der Kokille aufweisen. Damit eine gewisse Mindestströmung auch auf der abgewandten Seite der Ausströmung gewährleistet ist, wird weiterbildend vorgeschlagen, auf dieser Seite im Tauchausguß kleine Öffnungen anzuordnen.

Das Ziel der Herstellung einer Bramme mit einem guten oxidischen Reinheitsgrad und einschlußarmen Naturkanten kann auch dadurch erreicht werden, daß in der Kokillenmitte ein Tauchausguß mit zwei zu beiden Schmalseiten hin gerichteten annähernd horizontal liegenden Abflußöffnungen eingesetzt wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der EP 0 512 118 B1 (Fig. 1) bekannt. Langjährige Untersuchungen haben aber ergeben, daß die Annahme, daß aus beiden einen gleich großen Austrittsquerschnitt aufweisenden Abflußöffnungen die gleiche Schmelzmenge ausfließen würde, in der Praxis nicht bestätigt wird. Im Regelfall stellt sich immer eine Asymmetrie ein, d. h. aus einer Abflußöffnung fließt weniger Schmelze als aus der anderen. Das führt dazu, daß auch das Einschlußband asymmetrisch in der Bramme und damit auch später im ausgewalzten Band verteilt ist. Zur Lösung dieses Problems wird nun vorgeschlagen, einen Tauchausguß zu verwenden, bei dem jede Abflußöffnung mit einem separaten in den Tauchausguß sich erstreckenden Kanal verbunden ist. Vorzugsweise geht am Ende der Erstreckung der separaten Kanäle diese mit einem konisch entgegen der Fließrichtung sich erweiternden Abschnitt in den gemeinsamen Zuflußkanal über. Die vorgeschlagene Ausgestaltung des Tauchausgusses hat neben dem Aspekt dar Symmetrie noch den Vorteil, daß die aus den engen Kanälen ausfließende Schmelze im Reinheitsgrad besser ist im Vergleich zu einer aus einem gemeinsamen großen Kanal ausfließenden.

In der Zeichnung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Anordnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung des Tauchausgusses in Richtung B-B in Fig. 2

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1 Fig. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Anordnung

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tauchausguß mit einer Abflußöffnung

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tauchausguß mit zwei Abflußöffnungen

In Fig. 1 und 2 sind als Prinzipzeichnung eine erste erfindungsgemäße Anordnung des Tauchausgusses zur Erzeugung von Brammen aus Metall dargestellt. Diese Anordnung besteht aus einer wassergekühlten Kokille 1, die im Horizontalquerschnitt einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist. In diese Kokille 1 ragt ein Tauchausguß 2, und zwar so, daß der untere Bereich in das Schmelzbad 4 eintaucht. Dabei soll der Abstand 19 der Oberkante der Abflußöffnung 5 bis zum Schmelzspiegel 20 mindestens 50 mm betragen. Der Tauchausguß 2 weist in bekannter Weise eine in etwa horizontal liegende Abflußöffnung 5 auf, die auf eine Schmalseite 6 der Kokille 1 gerichtet ist. Die gestrichelten Linien 7, 7' zeigen vom Prinzip her die Ausbildung der Ausströmrichtung. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die hier rechts liegende Schmalseite 6 mehr Einschlüsse aufweist und auf der gegenüberliegenden Schmalseite 8 der Bramme praktisch keine Einschlüsse abgelagert werden. Vorzugsweise beträgt der Abstand 21 des Tauchausgusses 2 von der angeströmten Schmalseite 6 mindestens 1/3 der Länge 22 der Breitseite der Kokille 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Tauchausguß 2 vorzugsweise in der Mitte der Breitseite angeordnet.

In Fig. 3 ist in einem Längsschnitt eine zweite Anordnung dargestellt. Diese zeigt einen Verteiler 10 mit zwei Abflußöffnungen 11, 11' und zwei am Verteiler 10 befestigte Tauchausgüsse 12, 12'. Diese sind in bezug auf die Kokille 13 so angeordnet, daß die Abflußöffnungen 14, 14' gegeneinander gerichtet sind, so daß die Einschlüsse in die Mitte der Kokille 13 gedrückt werden und dort aufsteigen können. Die Achse des jeweiligen Tauchausgusses 12, 12' liegt bei dieser Anordnung im Bereich von 1/8 bis 1/4 der Länge 15 der Breitseite der Kokille 13 von der jeweiligen Schmalseite 16, 17 entfernt. Im Unterschied zur Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 sind die Abflußöffnungen 14, 14' entgegen der Abzugsrichtung 18 des Stranges nach oben gerichtet und zwar in diesem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 15 Grad.

Fig. 4 zeigt in einem vergrößerten Maßstab den in Fig. 1 skizzenhaft dargestellten Tauchausguß 2. Er ist in bekannter Weise aus Feuerfestmaterial hergestellt und besteht aus einem Einlaufbereich, einem Mittelteil und einem Auslaufbereich. Im Einlaufbereich ist zum Schutz des Tauchausgusses 2 ein tulpenartig geformter Einsatz 23 angeordnet, der aus einer Sonderkeramik hergestellt ist. Die Abflußöffnung 5 ist in einem Winkel von 15° nach unten geneigt. Der Querschnitt der Abflußöffnung 5 ist, wie nebenan zu erkennen ist, im wesentlichen rechteckig. Der im schwankenden Schmelzspiegel sich befindende Bereich des Tauchausgusses 2 ist einer besonderen Belastung unterworfen und deshalb verschleißanfälliger als die übrigen Bereiche. Deshalb wird in diesem Bereich ein Ring 24 angeordnet, der wie der Einsatz 23 aus einer Sonderkeramik gefertigt ist.

Fig. 5 zeigt in einem Längsschnitt einen Tauchausguß 24, der zwei Abflußöffnungen 25, 26 aufweist. Beide Abflußöffnungen 25, 26 haben den gleichen Austrittsquerschnitt. Der Tauchausguß 24 ist in bekannter Weise aus Feuerfestmaterial hergestellt und weist einen Einlaufbereich, einen Mittelteil und einen Auslaufbereich auf. Im Einlaufbereich ist zum Schutz des Tauchausgusses 24 ein tulpenartig geformter Einsatz 27 angeordnet, der aus einer Sonderkeramik hergestellt ist. Beide Abflußöffnungen 25, 26 sind etwas in Richtung des Strangabzuges geneigt und separat mit einem in den Tauchausguß 24 sich erstreckenden Kanal 28, 29 verbunden. Am Ende der Erstreckung gehen die separaten Kanäle 28, 29 in einen Abschnitt 30 über, der entgegen der Fließrichtung sich konisch erweitert und dann den einteiligen Zuführungskanal bildet. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß aus beiden Abflußöffnungen 25, 26 die gleiche Schmelzmenge abfließt und sich somit ein symmetrisches Strömungsprofil in der Bramme einstellt.

Claims (9)

1. Anordnung eines Tauchausgusses in einer einen langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere aus Stahl, wobei der Tauchausguß mit einer einseitig annähernd horizontal liegenden und einer Schmalseite der Kokille zugewandten Abflußöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Abflußöffnung (5) mindestens 50 mm unterhalb des Schmelzspiegels (20) liegt und der Tauchausguß (2) mittig zu den Breitseiten der Kokille (1) angeordnet ist und der Abstand (21) des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite (6) mindestens 1/3 der Länge (22) der Breitseite der Kokille (1) beträgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnung (5) einen in etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, und die Abflußöffnung bis zu max. 35 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Abflußöffnung (5) in Strangabzugsrichtung gerichtet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Abflußöffnung (5) entgegen der Strangabzugsrichtung gerichtet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kokille (13) zwei Tauchausgüsse (12, 12') angeordnet sind, deren Abflußöffnungen (14, 14') zueinander gerichtet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des jeweiligen Tauchausgusses (12, 12') einen Abstand von der nächstliegenden Schmalseite (16, 17) im Bereich von 1/8 bis 1/4 der Länge (15) der Breitseite der Kokille (13) aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchausguß (12, 12') auf der der Schmalseite (16, 17) zugewandten Seite im Ausströmbereich mit kleinen Öffnungen versehen ist.

8. Anordnung eines Tauchausgusses in einer einen langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere Stahl, wobei der Tauchausguß mit zwei zu beiden Schmalseiten hin gerichteten an einen annähernd horizontal liegenden und einen gleichen Austrittsquerschnitt aufweisenden Abflußöffnungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abflußöffnung (25, 26) mit einem separaten in den Tauchausguß (24) sich erstreckenden Kanal (28, 29) verbunden ist.

9. Tauchausguß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Erstreckung der separaten Kanäle (28, 29) diese mit einem konisch entgegen der Fließrichtung sich erweiternden Abschnitt (30) in den gemeinsamen Zuführkanal übergehen.