DE19852289A1

DE19852289A1 - Process and device for regulating pouring jets

Info

Publication number: DE19852289A1
Application number: DE19852289A
Authority: DE
Inventors: Paul Grohmann
Original assignee: Messer Austria GmbH
Current assignee: Messer Austria GmbH
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-25
Also published as: ATE233624T1; PT1128920E; WO2000029147A1; ES2194524T3; EP1128920B1; DE59904485D1; EP1128920A1

Abstract

The invention relates to a method and a device for regulating pouring streams during steel making. According to said method the volume of a pouring stream (3) emerging from an outlet opening (2) of a container (1) is regulated mechanically. According to the invention the volume of said pouring stream (3) is regulated by a gas in a chamber (4) which is connected to the container (1) and has a narrowing (6), in such a way that the pouring stream can be regulated easily and precisely without wear on the regulating means.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regulierung von Gießstrahlen bei der Stahlherstellung.The invention relates to a method and a device for regulating Pouring blasting in steelmaking.

Die bei der Stahlherstellung bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Regulierung des aus einer Pfanne oder einem sonstigen Lagerbehältnis in die Verarbeitungsanlage, wie beispielsweise in den Tundish einer Stranggußanlage, fließenden metallischen Gießstrahls erfolgen mit mechanischen Mitteln, wie beispielsweise Schieber oder Stopfen, durch welche der Mengenstrom des Gießstrahls bis hin zu seiner völligen Absperrung reguliert wird.The known methods and devices for steelmaking Regulating the from a pan or other storage container in the Processing plant, such as in the tundish of a continuous casting plant, flowing metallic pouring stream are done by mechanical means such as for example slide or plug, through which the mass flow of Pouring jet is regulated up to its complete isolation.

Diese bekannten Verfahren und Einrichtungen zur mechanischen Regulierung von metallischen Gießstrahlen bei der Stahlherstellung weisen den Nachteil einer unzureichend genauen Gießstrahl-Regulierung und einen durch den Gießstrahl einfluß hervorgerufenen zusätzlichen Verschleiß der eingesetzten mechanischen Regulierungsmittel auf.These known methods and devices for the mechanical regulation of Metallic pouring jets in steel production have the disadvantage of one insufficiently accurate pouring stream regulation and one caused by the pouring stream influence caused additional wear of the mechanical used Regulatory means.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein wirtschaftliches Verfahren und eine einfache Einrichtung zur optimalen Regulierung des Mengenstroms von Gießstrahlen bei der Stahlherstellung zu schaffen.The object of the invention is therefore an economical method and simple device for optimal regulation of the flow of To create pouring jets in steel making.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Mengenstrom des Gießstrahls durch ein Gas reguliert wird.This object is achieved with the inventive method in that the flow rate of the pouring jet is regulated by a gas.

Erfindungsgemäß wird dazu das Gas, beispielsweise ein Edelgas wie Argon, ein Schutzgas wie Stickstoff oder ein Gas in Form einer verdampften Flüssigkeit, durch einen Gasanschluß in der Doppelwand des konzentrischen Gaserwärmers und anschließend in die Doppelwand der mit dem Gaserwärmer verbundenen konzentrischen Kammer zugeführt. Das Gas gelangt durch innenseitige Einströmöffnungen der Doppelwand in den Innenraum der Kammer in der es gleichmäßig verteilt durch eine den Kammerboden bildenden und einen Ringspalt zum Gießstrahl ausbildenden, konzentrischen Einengung strömt und anschließend durch eine untere Ausströmöffnung des Gaserwärmers ins Freie abgeleitet wird.According to the invention, the gas, for example a noble gas such as argon, is used for this purpose Protective gas such as nitrogen or a gas in the form of an evaporated liquid, through a gas connection in the double wall of the concentric gas heater and then into the double wall of the one connected to the gas heater fed concentric chamber. The gas passes through inside Inlet openings of the double wall in the interior of the chamber in it evenly distributed through an annular gap forming the chamber floor to the pouring stream forming concentric constriction and then through a lower outflow opening of the gas heater to the outside is derived.

Dabei ist vorteilhaft die Gaseinsatzmenge so gewählt, daß in der Kammer ein Druck entsteht, der dem aus der Ausflußöffnung des Behälters ausfließenden Gießstrahl entgegen und somit auf seine Ausflußmenge regulierend wirkt. Der diesbezügliche Gas-Gegendruck wird im wesentlichen von der eingesetzten Gasmenge pro Zeiteinheit, der Größe der Ringspaltfläche und der Geometrie der den Kammerboden bildenden Einengung bestimmt.The amount of gas used is advantageously chosen so that in the chamber Pressure arises from that flowing out of the outlet opening of the container The pouring jet counteracts and thus regulates its flow rate. The related gas back pressure is essentially used by the Gas quantity per unit of time, the size of the annular gap area and the geometry of the the narrowing forming the chamber floor.

Die Gießstrahl-Ausflußmenge aus der Ausflußöffnung des Behälters ist bekanntlich von der Geometrie der Ausflußöffnung des Behälters und dem statischen Druck des sich in diesem befindlichen Materials abhängig. Dabei entspricht der statische Flüssigkeitsdruck der Höhe des Flüssigkeitsspiegels über der Ausflußöffnung in dem Behälter, also in der Regel der Badhöhe.The pouring jet outflow amount from the outflow opening of the container is as is known from the geometry of the outlet opening of the container and the static pressure of the material in it. Here the static liquid pressure corresponds to the height of the liquid level above the outflow opening in the container, i.e. usually the bath height.

Die Regulierung des Gas-Mengenstroms kann somit über die Eintragsmenge des Gases erfolgen. Der im Bereich der Ausflußöffnung des Behälters auf den aus diesem ausfließenden Gießstrahl einwirkende Gas-Gegendruck wirkt dem statischen Gießstrahl-Flüssigkeitsdruck entgegen.The regulation of the gas volume flow can thus via the entry quantity of the Gases take place. The out in the area of the outlet opening of the container this outflowing pouring jet counteracting gas acts static pouring jet liquid pressure.

Mit der Erfindung kann somit die aus der Ausflußöffnung des Behälters ausfließende Flüssigkeitsmenge durch die Gas-Einsatzmenge einfach und wirkungsvoll in einem Bereich eines vollen Gießstrahl-Mengenstroms bei nichtvorhandenem Gasgegendruck bis zum Zurückfließen des Gießstrahls in den Behälter bei einem den statischen Flüssigkeitsdruck übersteigenden Gasgegendruck reguliert werden.With the invention can thus from the outlet opening of the container outflowing amount of liquid simply and through the amount of gas used effective in a range of full pouring stream flow nonexistent gas back pressure until the pouring jet flows back into the Container at a pressure exceeding the static liquid pressure Gas back pressure can be regulated.

Für die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, eine Vorwärmung des Gases vorzunehmen, um ein größeres Gasvolumen zu erhalten und somit die Gaseinsatzmenge zu verringern. Zur zusätzlichen Vorwärmung des Gases findet ein Gaserwärmer, in dem das der Kammer zuströmende Gas durch die Abwärme des aus der Ausflußöffnung des Behälters ausfließenden Gießstrahls erwärmt wird, Verwendung.For the economy of the method according to the invention, it is advantageous preheat the gas to increase the gas volume received and thus reduce the amount of gas used. For additional Preheating the gas takes place in a gas warmer in which the chamber inflowing gas by the waste heat from the outlet opening of the container outflowing pouring jet is heated, use.

Der Gaserwärmer ist nur als Option zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verstehen, die bei ungünstigen Verhältnissen, wie beispielsweise ungünstigen Einbauverhältnissen, entfallen kann. Das in diesem Fall direkt in die Doppelwandung der konzentrischen Kammer einströmende Gas wird dann bis zu seinem Einströmen in das Innere der Kammer ebenfalls von der Abwärme des aus der Ausflußöffnung des Behälters ausfließenden Gießstrahls erwärmt.The gas warmer is only an option to improve the economy of the To understand the process in unfavorable conditions, such as unfavorable installation conditions, can be omitted. In this case directly into the Double wall of the concentric chamber inflowing gas is then up to its flow into the interior of the chamber also from the waste heat of the pouring pouring jet flowing out of the outlet opening of the container.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet mit besonderem Vorteil die dadurch gekennzeichnete Einrichtung, daß der die Ausflußöffnung aufweisende Behälter mit der die konzentrische Einengung aufweisenden, konzentrischen Kammer verbunden ist, Verwendung.To carry out the method according to the invention takes place with particular Advantage of the device characterized in that the outflow opening Containing container with the concentric constriction, concentric chamber is connected, use.

Erfindungsgemäß ist die eine Doppelwandung aufweisende konzentrische Kammer mit dem konzentrischen, doppelwandigen Gaserwärmer derart verbunden, daß das durch die Doppelwandung des Gaserwärmers und danach durch die Doppelwandung der Kammer über in der Kammerwand befindliche Einströmöffnungen in den Kammerinnenraum einströmende Gas in der Doppelwand des Gaserwärmers und der Kammer durch die Abwärme des Gießstrahls mit den bereits aufgezeigten Vorteilen vorgewärmt wird.According to the invention, the double wall is concentric Chamber with the concentric, double-walled gas heater like this connected that through the double wall of the gas heater and after by the double wall of the chamber located in the chamber wall Inflow openings into the gas flowing into the chamber interior Double wall of the gas heater and the chamber through the waste heat of the Pouring jet is preheated with the advantages already shown.

Die kühl- und beheizbare, aus Keramik oder Metall bestehende und gasdicht mit dem Behälter verbundene und den Gießstrahl nur in einem Teilbereich umschließende, konzentrische Kammer gewährleistet eine gleichmäßige Gaseinbringung und weist als Kammerboden die konzentrische, zu dem Gießstrahl den Ringspalt ausbildende Einengung auf.The cool and heatable, made of ceramic or metal and gas-tight with connected to the container and the pouring jet only in a partial area enclosing, concentric chamber ensures a uniform Gas introduction and has as the chamber floor the concentric to which Pour the constriction forming the annular gap.

Die Einengung der Kammer ist derart gestaltet, daß ein möglichst hoher Strömungswiderstand im Gas und damit ein hoher Gasgegendruck im Bereich der
Ausflußöffnung des Behälters gewährleistet ist. Vorteilhaft hat sich eine Ausbildung der Einengung als spitze Kante erwiesen. The narrowing of the chamber is designed such that the highest possible flow resistance in the gas and thus a high gas back pressure in the area of
Outflow opening of the container is guaranteed. A design of the constriction as a pointed edge has proven to be advantageous.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann - wie bereits dargelegt - auch ohne entsprechend der verfügbaren Länge des Gießstrahls ausgebildeten Gasentwärmer zur Anwendung gelangen.As already explained, the device according to the invention can also be used without trained according to the available length of the pouring jet Gas coolers are used.

Die praktische vorteilhafte Anwendbarkeit der Erfindung wurde durch einen Versuch nachgewiesen, bei dem die einen Ringspalt mit einem Durchmesser von 20 mm ausbildende, scharfkantige Kammer-Einengung mit einer gasförmigen Stickstoffmenge von 150 m3/h beaufschlagt wurde. Als Gießstrahl wurde eine dem flüssigen Stahl hydraulisch ähnliche Flüssigkeit mit einem Durchmesser von 10 mm eingesetzt. Durch die gewählten Parameter wurde im Bereich unterhalb der Ausflußöffnung des Behälters ein Gas-Gegendruck von bis zu 0,5 bar erreicht, welcher einer Veränderung der Badspiegelhöhe von 0,7 m entspricht. Damit ist belegt, daß mit der Erfindung Ausfließsysteme in ihrer Gießleistung dem jeweiligen Bedarf der nachgeschalteten Anlage, beispielsweise einer Stranggußanlage, angepaßt werden können.The practical advantageous applicability of the invention was demonstrated by a Test demonstrated in which the one annular gap with a diameter of 20 mm forming, sharp-edged chamber constriction with a gaseous one Nitrogen volume of 150 m3 / h was applied. As a pouring stream, one was Hydraulically similar liquid with a diameter of 10 mm inserted. The parameters selected were in the area below a gas back pressure of up to 0.5 bar is reached at the outlet opening of the container, which corresponds to a change in the bath level height of 0.7 m. This proves that with the invention outflow systems in their casting performance respective needs of the downstream system, for example one Continuous casting plant, can be adapted.

Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht nur auf die Regulierung von metallischen Flüssigkeiten bei der Stahlherstellung beschränkt. Er ist auch zur Regulierung des Mengenstroms von Flüssigkeitsstrahlen unterschiedlicher Art, wie beispielsweise auch besonders vorteilhaft zur Regulierung des Mengenstroms von aggressiven Flüssigkeiten, anwendbar.Of course, the subject of the invention is not only to regulate metallic liquids limited in steelmaking. He is also Regulation of the flow of liquid jets of different types, such as for example, also particularly advantageous for regulating the flow of aggressive liquids, applicable.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below in connection with that in the drawing illustrated preferred embodiment explained in more detail.

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur im Vertikalschnitt eine erfindungsgemäße Gießstrahl-Regulierungs-Einrichtung.In the drawing, the only figure in vertical section shows an inventive Pouring stream regulation device.

Ein in der Zeichnung mit einer zentrischen Ausflußöffnung 2 dargestellter Behälter 1 in Form einer herkömmlichen Gießpfanne, ist mit einer einen aus der Ausflußöffnung 2 ausfließenden Gießstrahl 3 umschließenden, aus Keramik oder Metall bestehenden, konzentrischen Kammer 4 mit einem Gaserwärmer 5 verbunden. Die den Gießstrahl 3 umschließende, konzentrische und doppelwandige Kammer 4 weist eine den Kammerboden bildende und als spitze Kante ausgebildete, konzentrische Einengung 6, welche ihrerseits mit dem Gießstrahl 3 einen Ringspalt 7 ausbildet, auf und ist mit in den Innenraum der Kammer 4 einmündenden Einströmöffnungen 8 versehen. Der mit der Kammer 4 verbundene konzentrische Gaserwärmer 5 ist mit einem in seiner Doppelwandung einmündenden, am unteren Ende befindlichen Gasanschluß 9 und mit einer bodenseitigen Ausströmöffnung 10 versehen.A shown in the drawing with a central orifice 2 container 1 in the form of a conventional ladle is provided with a an effluent from the outflow opening 2 3 enclosing the pouring stream, connected ceramic or metal existing concentric chamber 4 with a gas heater. 5 The concentric and double-walled chamber 4 enclosing the pouring jet 3 has a concentric constriction 6 forming the chamber bottom and formed as a pointed edge, which in turn forms an annular gap 7 with the pouring jet 3 , and is provided with inflow openings 8 opening into the interior of the chamber 4 Mistake. The concentric gas heater 5 connected to the chamber 4 is provided with a gas connection 9 opening into its double wall and located at the lower end and with a discharge opening 10 on the bottom.

Das durch die Entrittsöffnung 9 in die Doppelwandung des Gaserwärmers 5 einströmende und bei deren Durchströmen von der Abwärme des Gießstrahls 3 erwärmte Gas strömt weiter durch die Doppelwandung der Kammer 4 unter weiteren Erwärmung durch die Abwärme des Gießstrahls 3 und anschließend durch die in den Kammerinnenraum einmündenden Einströmöffnungen 8 gleichmäßig verteilt in den, den aus der Ausflußöffnung 2 des Behälters 1 ausfließenden Gießstrahl 3 umschließenden Innenraum der Kammer 4 ein. Das in den Innenraum der Kammer 4 eingeströmte, vorgewärmte Gas wird weiter durch die Abwärme des von dem Behälter 1 aus der Ausflußöffnung 2 in die Kammer 4 einfließenden Gießstrahls 3 erwärmt und strömt anschließend durch den im Bereich der Einengung 6 ausgebildeten Ringspalt 7 in den Gaserwärmer 5 ein und wird durch das die Innenwand des Gaserwärmers 5 bildende Rohr mit der unterseitigen Ausströmöffnung 10 ins Freie abgeleitet.The gas flowing through the entry opening 9 into the double wall of the gas heater 5 and heated by the waste heat of the pouring jet 3 as it flows through it continues to flow through the double wall of the chamber 4 with further heating by the waste heat of the pouring jet 3 and then through the inflow openings opening into the chamber interior 8 evenly distributed into the interior of the chamber 4 surrounding the pouring jet 3 flowing out of the outlet opening 2 of the container 1 . The air flowed into the interior of the chamber 4, preheated gas is further heated by the waste heat of the influent from the container 1 out of the orifice 2 in the chamber 4 pouring stream 3 and then flows through the formed in the region of the constriction 6 annular gap 7 in the gas heater 5 and is discharged to the outside through the tube forming the inner wall of the gas heater 5 with the outlet opening 10 on the underside.

In dem derart durch die Einrichtung geleiteten Gas wird beim Durchströmen des durch die Einengung 6 ausgebildeten Ringspaltes 7 aufgrund des sich im Gas erhöhenden Strömungswiderstandes ein Gasdruck aufgebaut, der im Bereich der Ausflußöffnung 2 des Behälters 1 dem Gießstrahl 3 entgegen und damit auf den Mengenstrom des Gießstrahls (3) regulierend einwirkt. In the gas passed through the device in this way, when the annular gap 7 formed by the constriction 6 flows through, a gas pressure builds up due to the increasing flow resistance in the gas, which counteracts the pouring jet 3 in the region of the outflow opening 2 of the container 1 and thus the mass flow of the pouring jet ( 3 ) acts as a regulator.

List of reference symbols

11

Behälter
container

22nd

Ausflußöffnung
Outflow opening

33rd

Gießstrahl
Pouring stream

44th

Kammer
chamber

55

Gaserwärmer
Gas warmer

66

Einengung
Narrowing

77

Ringspalt
Annular gap

88th

Einströmöffnung
Inflow opening

99

Gasanschluß
Gas connection

1010th

Ausströmöffnung
Outflow opening

Claims

1. A method for regulating pouring jets in steel production, in which the flow rate of the pouring jet flowing out of an outlet opening of a container is mechanically regulated, characterized in that the flow rate of the pouring jet ( 3 ) is regulated by a gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas, the flow rate of the pouring jet ( 3 ) when flowing out of the outflow opening ( 2 ) of the container ( 1 ) in a with the container ( 1 ) connected, double-walled and concentrically formed chamber ( 4th ), which is provided with a constriction ( 6 ) forming an annular gap ( 7 ) between itself and the pouring jet ( 3 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas of the chamber ( 4 ) through a gas connection ( 9 ) of a chamber ( 4 ) connected, double-walled and concentrically formed gas heater ( 5 ) is supplied.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas heater ( 5 ) of the double wall of the chamber ( 4 ) gas supplied through the in the inner wall of the chamber ( 4 ) existing inflow openings ( 8 ) into the interior of the chamber ( 4 ) flows in evenly.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the gas flowing into the chamber ( 4 ) and volume-enlarged by the waste heat of the pouring jet ( 3 ) flows through the annular gap ( 7 ) of the constriction ( 6 ) and thereby through the in it increasing flow resistance builds up a counter pressure which regulates the flow rate of the pouring jet ( 3 ) below the outflow opening ( 2 ) of the container ( 1 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the volume flow of the pouring jet ( 3 ) in the chamber ( 4 ) regulating gas flows out through the interior of the gas heater ( 5 ) in the direction of an outflow opening ( 10 ) present in the bottom region .

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the gas flowing through the double wall of the gas heater ( 5 ) and the chamber ( 4 ) through which, through the interior of the chamber ( 4 ) and the gas heater ( 5 ) in the opposite direction flowing and preheating the waste heat of the pouring jet ( 3 ).

8. The method according to claim 1, characterized in that to regulate the flow rate of the pouring jet ( 1 ), the gas, preferably a noble gas such as argon, is fed directly to the chamber ( 4 ) and after regulation of the flow rate of the pouring jet ( 3 ) through the annular gap ( 7 ) the constriction ( 6 ) is derived directly from the chamber ( 4 ).

9. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, with a containing the cast material and having an outflow opening, the outflow opening is provided with a mechanical slide, stopper or the like., Characterized in that the outflow opening ( 2 ) Containing container ( 1 ) is connected to a chamber ( 4 ) containing a constriction ( 6 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the concentric constriction ( 6 ) of the double-walled and concentric chamber ( 4 ) with inflow openings ( 8 ) is designed such that an annular gap to a pouring jet ( 3 ) enclosed by the constriction ( 6 ) ( 7 ) is formed.

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the chamber ( 4 ) with a, the length of the pouring jet ( 3 ) corresponding and with a lateral gas connection ( 9 ) and with a lower outflow opening ( 10 ) provided, double-walled, concentric Gas warmer ( 5 ) is connected.

12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the ceramic or metal chamber ( 4 ) is designed to be heatable or coolable.

13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the constriction ( 6 ) forming the bottom part of the chamber ( 4 ) is designed as a sharp-edged projection, preferably as a tip.