DE2442915A1

DE2442915A1 - Giessrohr mit geschlossenem boden und einander gegenueberliegenden seitlichen oeffnungen

Info

Publication number: DE2442915A1
Application number: DE19742442915
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Fortner
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-09-11
Filing date: 1974-09-07
Publication date: 1975-03-13
Also published as: CA1017923A; BE818942A; IT1018945B; SE7409971L; FR2243043A1; JPS5055533A; BR7407527D0

Description

Dipl.-lng. Walter Jackisch '.-. - _Q .· _

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40 L H 4L. <J I O

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft in Wien, Österreich . .

Gießrohr mit geschlossenem Boden und einander gegenüberliegenden seitlichen Öffnungen

Die Erfindung betrifft ein Gießrohr mit geschlossenem Boden und einander gegenüberliegenden seitlichen Öffnungen, welches zentrisch in eine vertikal angeordnete, rechteckige Stranggießkokille, bis unterhalb des Gießspiegels derselben reichend, einsetzbar ist, wobei die Gießrohröffnungen den Schmalseiten der Kokille zugewandt sind.

Derartige, aus feuerfestem Material bestehende Gießrohre sind üblicherweise an einem oberhalb der Stranggießkokille in Stellung gebrachten Zwischengefäß befestigt; man kann aber auch - bei nicht vollkontinuierlicher Arbeitsweise - ohne Zwischenschaltung eines Zwischengefäßes eine mit einem Stopfenoder Schieberverschluß versehene Gießpfanne mit einem solchen Gießrohr ausrüsten.

Beim Stahlstranggießen, insbesondere bei der Erzeugung von Brammen mit einer Breite von etwa 1000 mm bis 2500 mm auf Hochleistungs-Stranggießanlagen, die eine Gießleistung von mehr als 1,5 t Stahl/min aufweisen, kommt es bei Verwendung von Gießrohren der oben beschriebenen Art zu Schwierigkeiten: Als

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Folge hoher Ausströmgeschwindigkeiten werden die seitlich austretenden Stahlstrahlen bis zur Kokillenwandung hin geführt und verursachen dort eine Auswaschung der noch dünnen Strangschale, wodurch das Strangschalenwachstum innerhalb der Kokille gestört wird; solche Auswaschungen können auch unterhalb der Kokille stattfinden, wenn die Strömungsrichtung schräg nach unten gerichtet ist; Auswaschungen sind häufig die Ursache von Oberflächenrissen am Strang und/oder von Strangdurchbrüchen, wobei der unter der Einwirkung des ferrostatischen Druckes auf die Stranggieß-· maschinenteile fließende Stahl schwere Maschinenschäden und einen Produktionsausfall verursachen kann.

Auch beim Gießen mit nach oben gerichteten seitlichen Gießrohröffnungen ist häufig eine zu starke Strömung in der Kokille und ein Aufwallen des Gießspiegels feststellbar, wodurch Teile des den Gießspiegel abdeckenden Gießpulvers in das Stranginnere gespült werden, was unerwünschte nichtmetallische Einschlüsse im erstarrten Strang zur Folge hat. Die Wirkung des Gießpulvers, die darin bestehen soll, nach oben aufsteigende Desoxydationsprodukte aufzunehmen und eine Reinigung des Stahls zu bewirken, wird dadurch zumindest teilweise aufgehoben.

Man hat versucht, bei der Steigerung der Gießleistung von Stranggießanlagen den Querschnitt der seitlichen Gießrohröffnungen zu vergrößern, um die Ausströmgeschwindigkeit des Stahls zu vermindern. Diese Maßnahme führt jedoch nicht zum gewünschten Ziel; auch bei sehr großen Öffnungen und auch bei verschiedenen Neigungswinkeln der Achsen dieser öffnungen zur Horizontalen kann die kinetische Energie der Stahlstrahlen kaum vermindert werden. Außerdem wird durch Vergrößerung der seitlichen Öffnungen der tragende Gießrohrquerschnitt verringert, so daß die Zahl der Gießrohrbrüche zunimmt; der flüssige Stahlstrahl dringt tief in den Strangsumpf, was in den meisten Fällen große metallurgische Nachteile bringt; die Ablagerung nichtmetallischer Einschlüsse wird begünstigt. Bei den sogenannten Bogenanlagen kommt es auf der Bogenaußenseite zu Beschädigungen der Strangschale. Zu große seitliche Gießrohröffnungen bewirken auch eine unkontrollierte Strömung in der Kokille; die austretenden Strahlen sind verbreitert, wobei bei sehr schmalen Brammenkokillen nicht nur die Schmalseiten, sondern auch die angrenzenden Breitseiten der Strang-

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schale in nachteiliger Weise beaufschlagt werden. Die aufgezeigten Probleme erscheinen nicht mit weiteren, zum Stand der Technik gehörenden Gießrohren lösbar. So sind auch mit einem Gießrohr, dessen Querschnitt wesentlich größer ist als der des vertikal nach unten strömenden Metalls, und das an eine Kammer mit größerem Querschnitt als der rohrförmige Teil anschließt, wobei schräg nach oben gerichtete Austrittsöffnungen vorgesehen sind, wie in der DAS 1 939 170 beschrieben, bei hohen Gießleistungen Beschädigungen der Strangschale und starkes Aufwallen des Gießspiegels festzustellen, mit der Folge, daß der Abscheideeffekt für die nichtmetallischen Teilchen beeinträchtigt wird. Außerdem ist die Unterbringung eines großquerschnittigen Gießrohrkopfes in schmalen, z.B. 150 bis 200 mm breiten Brammenkokillen nicht möglich, und es besteht auch die Gefahr, daß Luft in den nicht durch das Metall voll ausgefüllten Rohrquerschnitt gelangt und eine Oxydation bewirkt. '

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, konstruktiv einfaches Gießrohr zu schaffen, bei dem die kinetische Energie der seitlich aus den Gießrohröffnungen ausströmenden Strahlen so stark vermindert wird, daß keine Beeinflussung des Strangschalenwachstums und kein übermäßiges Aufwallen des Gießspiegels selbst bei hohen und höchsten Gießleistungen auftritt. Das Gieß- ■ rohr nach der Erfindung soll eine hohe Haltbarkeit haben und auch bei schmalen Brammenkokillen verwendbar sein sowie günstige Voraussetzungen für die Abscheidung nichtmetallischer Teilchen schaffen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs definierten Gießrohr dadurch gelöst, daß das Gießrohr mit einem oben und unten offenen, die Gießrohröffnungen in einem Abstand,umgebenden Prallbzw. Umlenkflächen aufweisenden Käfig verbunden ist, wobei dieser Abstand so bemessen ist, daß innerhalb des Käfigs eine freie, geradlinige Ausströmstrecke von mindestens 100 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, für den aus den Gießrohröffnungen seitlich ausströmenden Stahl vorhanden ist.

Die den Gießrohröffnungen gegenüberliegenden Käfigwandungen schaffen Prall- bzw. Umlenk- und Leitflächen für die seitlich in Richtung der großen Kokillenquerachse austretenden Metallstrahlen, deren kinetische Energie zum größten Teil vernichtet wird, wobei weder die Strangschale auf den Schmalseiten noch

die auf den Breitseiten der Kokille berührt wird, weil die Um-

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lenkung der Stahlstrahlen ausschließlich nach oben und/oder unten - je nach der Neigung der Achsen der Öffnungen bzw. der Prallflächen zueinander - gerichtet ist, ohne daß die Austrittsöffnungen des Gießrohres sehr tief unterhalb des Gießspiegels angeordnet werden müssen.

Um eine einwandfreie Umlenkung und Bremsung der Metallstrahlen, zu erreichen, ist es vorteilhaft, daß die Höhe des Käfigs bzw. der den Gießrohröffnungen gegenüberliegenden Käfigwände 150 bis 300 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, beträgt und die Achsen der Gaeßrohröffnungen die Käfrgwände vorzugsweise in deren mittleren Höhenbereich schneiden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Käfig rechteckförmig - geometrisch ähnlich dem Kokillenquerschnitt - gestaltet ist, wobei die Stirnwände des Käfigs den Gießrohröffnungen gegenüberliegen und seine Seitenwände mit den keine öffnungen aufweisenden Gießrohrwandungen integral zusammenhängen.

Mit großem Vorteil werden erfindungsgemäße Gießrohre in einer Hochleistungsstranggießanlage mit einer Gießleistung von mehr als 1,5 t Stahl/min mit einem Gießrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3 angewendet, wobei der Normalabstand der Stirnwände des Käfigs von den Kokillenschmalseiten 100 bis 300 mm, vorzugsweise 150 bis 200·mm, beträgt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen in der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch den oberen Teil einer vertikal angeordneten Stranggießkokille, in die das erfindungsgemäße Gießrohr bis in Gießposition eingeführt ist. Fig. 2 ist ein zur Fig. 1 gehöriger Horizontalschnitt nach der Linie II-II. Die Fig. 3a bis 3d zeigen verschiedene Gießrohrköpfe nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Teil eines feuerfest ausgekleideten Zwischengefäßes bezeichnet, in dessen Boden ein Gießrohr 2 eingesetzt ist. Dieses besteht aus einem durch die Schraubverbindung 5 verbundenen Oberteil 3 und einem Unterteil 4. Der Unterteil besitzt seitliche öffnungen 6, deren Achse 7 in einer

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durch die große Kokillenquerachse gelegten Vertikalebene liegt. Das Gießrohr ist von einem oben und unten offenen Käfig umgeben, der von den Stirnwänden8 und den Seitenwänden 9 gebildet ist. In dem Käfig wird die kinetische Energie der seitlich durch die Öffnungen 6 ausströmenden Stahlstrahlen vermindert, indem diese in Richtung der strichliert gezeichneten Pfeile nach oben und nach unten umgelenkt werden; dabei wirken die Wände 8 als Prallflachen zur Vernichtung des größten Teils der kinetischen Energie; die Seitenwände 9 verhindern ein "Ausbrechen" der Strömung in Richtung der Kokillenbreitseite.Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hängen die beiden Seitenwände 9 integral mit dem Gießrohrunterteil 4 zusammen. Selbstverständlich kann auch ein einteiliges Gießrohr verwendet werden, das dann auf der Außenseite des Zwischengefäßbodens in bekannter Weise fixiert werden muß. ■.

Das Gießrohr 2 ist zentrisch in die wassergekühlte, in vertikaler Richtung oszillierende Kupferkokille eingesetzt, aus der der einen flüssigen Sumpf 11 und eine erstarrte Strangschale 12 aufweisende Gußstrang nach unten ausgezogen wird. Die Austrittsöffnungen 6 und die Oberkante der Käfigwände 8,9 liegen unterhalb des durch ein Gießpulver 13 zur Aufnahme nichtmetallischer Teilchen, insbesondere Al„O_, abgedeckten Gießspiegels in der Kokille.

Der erfindungsgemäße Brems- und Umlenkeffekt der aus den Gießrohröffnungen austretenden Strahlen und als Folge davon eine gute Abscheidewirkung für die nichtmetallischen Teilchen sowie ein Schutz der sich in der Kokille bildenden Strangschale 12 werden optimal dann erreicht, wenn die freie Ausströmstrecke a der austretenden Stahlstrahlen im Bereich von etwa 200 mm liegt, die Höhe c_ der Käfigwände 8, 9 etwa gleich ji ist, d.h. ebenfalls bei etwa 200 mm liegt, und b der lichte Abstand - mittlere Normalabstand - zwischen der Prallwand 8 und der Kokillenwand, 150 bis 200 mm beträgt. -

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können die Gießrohrköpfe gemäß der Erfindung in verschiedener Weise gestaltet sein: In Fig. 3a sind die Achsen 7' der seitlichen Öffnungen 6 nach oben gerichtet, wodurch bei vertikal angeordneten Prallwänden 8 praktisch fast die gesamte Stahlmenge nach oben umgelenkt wird;

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in Fig. 3b ist ein Gießkopf 4 mit geneigten Prallwänden 8' dargestellt, wodurch ein nach oben verbreiteter Trichter gebildet wird und etwa die gleiche Wirkung eintritt; in Fig. 3c sind die Achsen 7" der Öffnungen 6 nach unten geneigt, wodurch eine verstärkte Umlenkung der Stahlstrahlen nach unten erreicht wird, wie dies auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3d der Fall ist, wo diese Umlenkung durch schräg nach innen geneigte Prallwände 8" bewirkt werden kann. Wesentlich bei allen Ausführungsformen ist, daß die Achsen 7, 7¹, 7" der seitlichen Öffnungen 6 die Prallwände 8, 8', 8" etwa im mittleren Höhenbereich schneiden und die Länge der frei ausströmenden Metallstrahlen a. möglichst groß ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Käfige aus ebenen Wänden 8, 9 gebildet, und ihre Breite - in Richtung der kleinen Kokxllenguerachse gesehen - ist nicht größer als der Außendurchmesser des Gießrohres 2; dieser beträgt bei Hochleistungs-Gießanlagen etwa 120 mm.

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Claims

- Ψ - «Λ. Sep. 1974 -?. ■ ■ Patentansprüche:

1. Gießrohr mit geschlossenem Boden und einander gegenüberliegenden seitlichen Öffnungen, welches zentrisch in eine vertikal' angeordnete, rechteckige Stranggießkokille bis unterhalb des. Gießspiegels derselben reichend einsetzbar ist, wobei die; .Gieß^ rohröffnungen den Schmalseiten der Kokille zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießrohr (2) mit einem oben:Md unten offenen, die Gießrohröffnungen (6) in einem Abstand umgebenden Prall-bzw. Umlenkflächen (8, 8', 8") aufweisenden Käfig verbunden ist, wobei dieser Abstand so bemessen ist, daß innerhalb des Käfigs eine freie, geradlinige Ausströmstrecke a von mindestens 100 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, für den aus den Gießrohröffnungen seitlich ausströmenden Stahl vorhanden ist.

2. Gießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (c) des Käfigs bzw. der den Gießrohröffnungen (6) gegenüberliegenden Käfigwände (8) 150 bis 300 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, beträgt und die Achsen (7) der Gießrohröffnungen (6), die Käfigwände (8,8',8") vorzugsweise in deren --mrttlereir Höhenbereich schneiden. . .-■- -

3. Gießrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig rechteckförmig - geometrisch ähnlich dem Kokillenquerschnitt - gestaltet ist, wobei die Stirnwände (8) des Käfigs den Gießrohröffnungen (6) gegenüberliegen und seine Seitenwände (9) mit den keine Öffnungen aufweisenden Gießrohrwandüngen integral zusammenhängen.

4. Hochleistungs-Stranggießanlage mit einer Gießleistung von mehr als 1,5 t Stahl/min mit einem Gießrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Normalabstand b der Stirnwände (8) des Käfigs von den Kokillenschmalseiten 100 bis 300 mm, vorzugsweise 150 bis 200 mm-, beträgt.

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