DE19831430C1

DE19831430C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einflußnahme auf die Strömung einer flüssigen Metallschmelze

Info

Publication number: DE19831430C1
Application number: DE1998131430
Authority: DE
Inventors: Joachim Schoenbeck; Ina Lemanowicz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: WO2000002685A1; AU4130799A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum kontinuierlichen Stranggießen, insbesondere von Stahlbrammen, mit einem an einen Vorratsbehälter befestigten Tauchgießrohr, welches in eine Kokille ragt. Dabei sind aus thermisch resistentem Material bestehende Bauteile (31) vorgesehen, die in einer Weise ausgestaltet und in der Kokille (21) angeordnet sind, daß mindestens die Geschwindigkeit der Strömung des in die Kokille (21) einfüllbaren flüssigen Metalls (M) reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einflußnahme auf die Strömung einer flüssigen Metallschmelze, die ein Vorratsgefäß über ein Tauchgießrohr verlassend in eine Breit- und Schmalseitenwände aufweisende Kokille einströmt, insbesondere beim kontinuierlichen Stranggießen von Stahl, und eine entsprechende Vorrichtung dazu.

Aus DE 39 02 545 A1 ist ein Gießrohr zum Einleiten von Metallschmelze in eine Kokille bekannt, bei dem seitlich außen am Gießrohr Drosselorgane angeordnet sind, die mit einer seitlich am Gießrohr und außerhalb der Metallschmelze befindlichen Verstelleinrichtung in Wirkverbindung stehen.

In nachteiliger Weise wird die Strömung des flüssigen Metalls bereits unmittelbar nach dem Verlassen des Tauchausgußes gedrosselt, ohne daß auf nachfolgende Strömungsbereiche in der Kokille im Detail Einfluß genommen werden kann.

Aus EP 0 489 202 ist ein Verfahren zur Strömungskontrolle von Stahlschmelzen in einem kontinuierlichen Stranggießverfahren bekannt, bei dem die Stahlschmelze durch Magnetfelder beeinflußt wird. Anlagen dieser Art zum Erzeugen magnetischer Felder sind technisch und energetisch aufwendig. Darüber hinaus sind solche elektromagnetische Bremsen nur schwer auf unterschiedliche Gießbedingungen und Gießformate einstellbar.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und die dazu erforderliche Anlage zur effektiven, energiearmen Einflußnahme auf die Strömung und dabei zur Minimierung der für den Erstarrungsprozeß schädlichen Turbulenzen innerhalb einer Kokille zu schaffen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 4.

Erfindungsgemäß wird die zurückfließende Strömung des flüssigen Metalls in der Kokille durch in die Schmelze eingetauchte Bauteile mechanisch abgebremst. Diese Bauteile bestehen dabei aus thermisch resistentem Material, beispielsweise feuerfestem Material, aber auch aus Glimmer, Asbest oder extrem hochschmelzenden Metalloxiden.

Durch diese Bauteile wird mindestens die Geschwindigkeit der Strömung des in die Kokille einfüllbaren flüssigen Metalls reduziert. Gleichzeitig können diese Bauteile auch in einer Weise angeordnet sein, daß Einfluß auf die Strömungsrichtung genommen wird. In vorteilhafter Weise wird diese Richtungsänderung aber in einem Richtungswinkel < 45° gehalten, so daß die erfindungsgemäß eingesetzten Bauteile nicht die Funktion einer Prallplatte übernehmen.

Um insbesondere die Strömung des flüssigen Metalls abzubremsen, werden verschiedene Bauformen der Bauteile vorgeschlagen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind dies Platten, die parallel zueinander in einem vorgebbaren Abstand angeordnet sind. Die Platten können dabei horizontal und übereinander oder vertikal und nebeneinander angeordnet sein. Weiterhin können die Platten ebenförmig oder auch wellenförmig ausgestaltet sein.

Bei der wellenförmigen Ausgestaltung der Platten kann in einfacher Weise durch paralleles Verschieben der einzelnen Platten feinfühlig auf die Geschwindigkeit des durchströmenden Metalls Einfluß genommen werden. Bei horizontaler Anordnung der Platten kann gleichzeitig auch noch Einfluß auf die Strömungsrichtung genommen werden, indem das Plattenbündel in Schräglage positioniert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bauteile Blöcke, die mit Langlöchern versehen sind. Hierbei bestimmt der freie Durchtritt durch die Blöcke sowie der Durchmesser und die Länge der Langlöcher das Maß der Geschwindigkeitsminderung der Strömung des flüssigen Metalls.

Weiterhin wird vorgeschlagen, die Bauteile aus mit einzelnen Öffnungen versehenen Scheiben auszugestalten. Hierbei können auch mehrere Scheiben zum Einsatz kommen, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und dabei quer zur Strömungsrichtung zueinander verschiebbar sind.

Die Öffnungen dieser Scheiben können verschieden ausgestaltet sein, und zwar von rund bis zu beliebigen polygonalen Formen wie auch dreieckig oder viereckig. In Strömungsrichtung können diese Öffnungen in der Weise angeordnet werden, daß der einzelne Stromfaden jeweils gegen einen zwischen den Öffnungen angeordneten Steg prallt und dabei abgebremst wird.

Die Bauteile sind durch Halteelemente an einer außerhalb der Kokille angeordneten Befestigung angebracht. Soweit diese Befestigung als Aktuator ausgestaltet ist, kann auch während des Betriebes das einzelne Bauteil nach absoluter Lage und ggf. in Zuordnung der einzelnen Bauelemente zueinander geändert werden. Die Halteelemente sind dabei so ausgestaltet, daß das auf der Metallschmelze aufschwimmende Gießpulver vernachlässigbar gering beeinflußt wird.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Hierbei zeigen die

Fig. 1 einen Schnitt durch die Kokille,

Fig. 2 ebenförmige Platten,

Fig. 3 wellenförmige Platten

Fig. 4 mit Langlöchern versehener Block

Fig. 5 mit Öffnungen versehene Scheiben.

Die Fig. 1 zeigt einen Tauchausguß 12, der an einem nicht weiter dargestellten Vorratsgefäß 11 befestigt ist. Durch den Tauchausguß 12 fließt flüssiges Metall M in eine Kokille 21, die Breitseitenwände 22 und Schmalseitenwände 23 besitzt. Die Mündung des Tauchausgusses 12 taucht in die Schmelze M ein, welche am Meniskus 25 mit Gießpulver P belegt ist.

In die in der Kokille 21 befindliche Schmelze M sind Bauteile 31 eingetaucht, die über Halteelemente 43 an Befestigungen 41 befestigt sind.

Diese Bauteile können in verschiedenen Formen und Anordnungen eingesetzt werden.

In der Mitte der Fig. 1 unterhalb des Tauchgießrohres 12 ist das Bauteil 31 angeordnet und über Halteelemente 43 an einer Befestigung 41 befestigt. Diese Befestigung 41 kann auf- und niederbewegt werden und/oder auch gekippt werden, so daß die Lage des Bauteils 31 von außerhalb der Kokille 21 beliebig einstellbar ist.

Im rechten Teil der Fig. 1 befindet sich das Bauteil in Nähe des Kokillenkopfes 24 in der Schmelze M in der Nähe des Meniskus 25.

Über die Halteelemente 43 ist das Bauteil 31 mit der Befestigung 41 verbunden, das wiederum durch einen Aktuator 42 zur Änderung des Bauteils 31 sowohl in seiner Eintauchtiefe wie auch in einer winkligen Lage zum Meniskus 25 verstellbar ist.

Im linken Teil des Bildes sind Bauteile 31 sowohl in der Nähe der Schmalseitenwände 23 wie auch in der Nähe des Meniskus 25 vorgesehen.

In der Skizze ist angedeutet, daß das in der Nähe der Schmalseitenwände angeordnete Bauteil in seiner Lage parallel zur Schmalseite veränderbar ist, während das in der Nähe des Meniskus 25 angeordnete Bauteil 31 sowohl in seiner Eintauchtiefe wie auch in seinem Winkel über die Halteelemente 43 verstellbar ist.

In den nachfolgenden Figuren sind weitere Ausgestaltungen der Bauteile dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt als Bauteile ebene Platten, welche parallel zueinander angeordnet sind, wobei im linken Teil des Bildes die Platten 32 vertikal aufgerichtet und nebeneinander und im rechten Teil des Bildes horizontal übereinander angeordnet sind.

Während im linken Teil die Platten 32 durch seilförmige Halteelemente 43 gehalten werden und Distanzierbolzen 45 zur Distanzierung zueinander aufweisen, sind im rechten Teil die Platten 32 fest mit ebenfalls plattenförmig ausgebildeten Halteelementen 43 verbunden.

Die Fig. 3 zeigt wellenförmige Platten 33, die in einer Weise zueinander angeordnet sind, daß die Zuordnung ihrer Scheitel 38 veränderbar ist. Auf diese Weise läßt sich der freie Durchtritt zwischen den wellenförmigen Platten 33 vorgebbar einstellen.

In der Fig. 4 ist ein Block 34 dargestellt, der eine Reihe von Langlöchern 35 besitzt. Der Block 34 ist über Halteelemente 43 gehalten und in seiner Eintauchtiefe und Lage in der Kokille 21 einstellbar.

In der Fig. 5 sind Scheiben 36 dargestellt, die Öffnungen 37 besitzen. Die einzelnen Scheiben 36 sind an Halteelementen 43 befestigt und über diese sowohl in ihrer vertikalen Höhe oder in ihrer horizontalen Lage zueinander verschiebbar.

Die Öffnungen 37 sind in der vorliegenden Figur als Bohrungen dargestellt. Die Öffnungen können aber verschiedene Querschnittformate aufweisen, so etwa viereckig, sechseckig, achteckig oder auch Bohrungen mit völlig unterschiedlichen Durchmessern.

Bezugszeichenliste Bevorraten

11

Vorratsgefäß

12

Tauchgießrohr

Führen

21

Kokille

22

Breitseite

23

Schmalseite

24

Kokillenkopf

25

Meniskus

Strömen

31

Bauteil

32

Ebene Platte

33

Wellenförmige Platte

34

Block

35

Langloch

36

Scheibe

37

Öffnung

Halten

41

Befestigung

42

Aktuator

43

Halteelement

44

Verschiebeelement

45

Distanzierbolzen
aAbstand
MFlüssiges Metall
SStrangschale
PGießpulver

Claims

1. Verfahren zur Einflußnahme auf die Strömung einer flüssigen Metallschmelze, die ein Vorratsgefäß über ein Tauchgießrohr verlassend in eine Breit- und Schmalseitenwände aufweisende Kokille einströmt, insbesondere beim kontinuierlichen Stranggießen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kokille eintretende, im Bereich der Schmalseitenwände und anschließend im Bereich des Kokillenkopfes zum Tauchausguß zurückfließende Strömung des flüssigen Metalls mechanisch abgebremst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls bereits während des Einströmens in die Kokille vermindert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls bereits während des Zurückströmens im Bereich der Schmalseitenwände vermindert wird.

4. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zum mechanischen Abbremsen die Strömungsrichtung des flüssigen Metalls geändert wird, wobei die Abweichung des Richtungswinkels bis zu 45° beträgt.

5. Anlage zum kontinuierlichen Stranggießen, insbesondere von Stahlbrammen, mit einem an einen Vorratsbehälter befestigten Tauchgießrohr, welches in eine Kokille ragt, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus thermisch resistentem Material bestehende Bauteile (31) vorgesehen sind, die in einer Weise ausgestaltet und in der Kokille (21) angeordnet sind, daß mindestens die Geschwindigkeit der Strömung des in die Kokille (21) einfüllbaren flüssigen Metalls (M) reduziert wird.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (31) aus zueinander im Abstand (a) angeordneten ebenförmigen Platten (32) bestehen.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (31) aus zueinander im Abstand angeordneten wellenförmigen Platten (33) bestehen.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheitel (38) der wellenförmigen Platten (33) in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls (M) ausgerichtet sind und
daß Verschiebeelemente (44) vorgesehen sind, mit denen die wellenförmigen Platten (33) in Strömungsrichtung parallel zueinander verschiebbar sind.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (32 oder 33) horizontal zueinander angeordnet sind.

10. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (31) mit Langlöchern (35) versehene Blöcke (34) sind.

11. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (31) aus mindestens einer mit Öffnungen (37) versehenen Scheibe (36) bestehen.

12. Anlage nach mindestens einem der o. g. Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (31) von Halteelementen (43) gehalten werden, die an eine außerhalb der Kokille (21) vorgesehenen Befestigung (41) angeschlossen sind.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung (41) ein Aktuator (42) ist, mit dem die Lage der Bauteile (31) vorgebbar einstellbar ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeelemente (44) in der Weise ausgestaltet sind, daß beim Einsatz mehrerer senkrecht zur Strömungsrichtung des flüssigen Metalls (M) angeordneten Scheiben (36) diese in beliebiger Richtung quer zur Strömungsrichtung gegeneinander verschiebbar sind.