DE3444228A1

DE3444228A1 - Method and device for producing directional flow

Info

Publication number: DE3444228A1
Application number: DE19843444228
Authority: DE
Inventors: Herbert 4000 Düsseldorf Förster; Hans 4100 Duisburg Gruner; Hans 4000 Düsseldorf Schrewe
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE3444228C2

Abstract

Published without abstract.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung""Method and device for generating a directed flow"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze beim Vergießen in eine Kokille, insbesondere in eine Stranggießkokille.The invention relates to a method and a device for generating a directed flow of molten metal, in particular molten steel when casting in a permanent mold, in particular in a continuous casting mold.

Es ist bekannt, zur Qualitätsverbesserung von Gußstücken, wie Blöcke oder nach dem kontinuierlichen Gießverfahren erzeugte Stränge, die Schmelze in der Kokille in eine um die Gießachse verlaufende Strömung zu versetzen. nas kann dadurch geschehen, daß die Schmelze einem elektromagnetischen Wanderfeld ausgesetzt wird. Als nachteilig werden die dabei häufig auftretenden F.ntreisLhungen (weiße Streifen im Gußmaterial) angesehen. Es ist ferner bekannt, die Schmelze dadurch in Rotation zu versetzen, daß der Strahlimpuls in der FlieS-richtung der einströmenden Schmelze die Energie für die Bewegung der Schmelze liefert (z.B. DE-PS 14 58 099).It is known to improve the quality of castings, such as blocks or strands produced by the continuous casting process, the melt in the To put the mold in a flow running around the casting axis. nas can thereby happen that the melt is exposed to a traveling electromagnetic field. The frequent occurrences of escapes (white stripes) are disadvantageous in the cast material). It is also known to cause the melt to rotate to move that the jet impulse in the flow direction of the inflowing melt supplies the energy for moving the melt (e.g. DE-PS 14 58 099).

Die bekannten Verfahren sind entweder technisch sehr aufwendig oder sie genügen den heutigen Qualitätsanforderungen nicht. Außerdem verbietet sich der Einsatz mechanischer Mittel zur Schmelzenbewegung bei kleinen Kokillenquerschnitten, weil dadurch die Erstarrungsbedingungen in der Kokille ungünstig beeinflußt werden.The known methods are either technically very complex or they do not meet today's quality requirements. In addition, the Use of mechanical means to move the melt with small mold cross-sections, because this has an adverse effect on the solidification conditions in the mold.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine möglichst gleichmäßig verteilte, gerichtete Strömung im flüssigen Innern eines Gußerzeugnisses ohne störende Nebeneinflüsse erzeugt.The object of the invention is to provide a method and for its implementation of the method to create suitable devices that use simple means Evenly distributed, directed flow in the liquid interior of a cast product generated without disturbing secondary influences.

Bei einem Verfahren zum Vergießen einer Schmelze aus einen Schmelzenvorratsbehälter in eine Kokille, insbesondere eine Stranggießkokille, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schmelze bereits im Auslaufbereich des Schmelzenvorratsbehälters und/oder im Zufuhrbereich zum Gießspiegel in eine um die Zufuhrrichtung rotierende Bewegung versetzt wird. Mittels dieser erzeugten Rotation des Schmelzenstrahles wird die Schmeize in der Kokille in eine um die Längsachse des Gußstückes, insbesondere um die Strangachse umlaufende Bewegungsrichtung versetzt. Die im Zufuhrsysten eingeleitete Bewegung der Schmelze setzt sich im Stranginnern fort und erfaßt über den gesamten Querschnittsbereich auch weit unterhalb der Kokille gelegene Bereiche des flüssigen Sumpfes.In a method for pouring a melt from a melt storage container In a permanent mold, in particular a continuous casting mold, the object is achieved according to the invention solved in that the melt is already in the outlet area of the melt storage container and / or in the feed area to the mold level in a rotating about the feed direction Movement is displaced. By means of this generated rotation of the melt jet is the melt in the mold in a around the longitudinal axis of the casting, in particular offset around the strand axis circumferential direction of movement. The one introduced in the feed system Movement of the melt continues inside the strand and covers the entire length Cross-sectional area also located far below the mold areas of the liquid Swamp.

Die Strömung wird mit einer Vorrichtung erzeugt, die von einem bekannten Schmel zenvorratsbehäl ter ausgeht. Dieser Schmel zenvorratsbehälter besitzt einen im Boden angeordneten Tauchausguß, der bis in die Kokille reicht. Bei einer derartigen Einrichtung wird erfindungsgemäß die Innenoberfläche des Tauchausgusses mit zur Gießrichtung geneigten Leitflächen ausgebildet. Insbesondere ist gemäß der Erfindung vorgesehen, diese Leitflächen wendelförmig anzuordnen. Die Leitflächen können gebildet werden durch in die Innenoberfläche des Ausgusses eingearbeitete Nuten oder durch in den freien Innenquerschnitt ragende Stege. Diese Art der Ausbildung der Innenoberfläche des Tauchausgusses empfiehlt sich bei den üblichen Tauchausgüssen mit kreisförmigem Querschnitt. Bei Verwendung von Tauchrohren mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt können die Wände selbst die Leitflächen dadurch bilden, daß der Tauchausguß um seine Längsachse gedrallt ist. Es empfiehlt sich, die Leitflächen mit einem Steigungsmaß zwischen 20 bis 60 ° zu versehen. Als besonders günstig hat sich ein Steigungsmaß der Leitflächen derart ergeben, daß, bei Zugrundelegung des Innendurchmessers des Tauchausgusses als Längeneinheit, eine Steigung pro Längeneinheit gewählt wird.The flow is generated with a device known from a Schmel zenvorratsbehäl ter runs out. This Schmel zenvorratsbehälter has a immersion nozzle arranged in the bottom, which extends into the mold. With such a Device according to the invention, the inner surface of the immersion nozzle with the Casting direction inclined guide surfaces formed. In particular, according to the invention provided to arrange these guide surfaces helically. The guide surfaces can be formed are made by grooves or by machined into the inner surface of the spout webs protruding into the free inner cross-section. This type of formation of the inner surface of the immersion nozzle is recommended for the usual immersion nozzles with a circular Cross-section. When using immersion tubes with a rectangular or square Cross-section, the walls themselves can form the guide surfaces in that the immersion nozzle is twisted about its longitudinal axis. It is recommended that the guide surfaces have a slope to be provided between 20 and 60 °. A gradient has proven to be particularly favorable of the guide surfaces result in such a way that, based on the inner diameter of the Immersion nozzle as a unit of length, one pitch per unit of length is selected.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Rotation der Schmelze dadurch erzeugt, daß auf dem Boden des Schmelzenvorratsbehälters in unmittelbarer Nähe der Ausgußöffnung plattenförmige feuerfeste Elemente angeordnet sind, die lotrecht zum Boden stehen und zueinenader derart ausgerichtet sind, daß zwischen jeweils einer Stirnfläche eines Elementes und einer Seitenfläche eines benachbarten Elementes ein den Schmelzendurchfluß erlaubender Spalt verbleibt. Dabei werden vier sich jeweils gegenüberliegende Elemente benutzt. Diese Einrichtung empfiehlt sich besonders bei Schmelzenvorratsbehältern, deren Ausgußöffnung mit einem im Schmelzenvorratsbehälter angeordneten Stopfen verschlossen oder reguliert wird. Die feuerfesten Elemente sind derart angeordnet, daß sie in der Draufsicht Tangenten zum Einlauf des Tauchausgusses bilden und mit einer Kante im Berührungspunkt mit dem die Einlauföffnung umgrenzenden Kreis enden. Zueinander liegen diese Elemente jeweils um 90 ° versetzt. Sie können jedoch auch um diesen Berührungspunkt um bis zu 20 ° derart geschwenkt angeordnet werden, daß sie mit dem benachbarten Element gewissermaßen einen Einlauftrichter bilden. Die Höhe dieser Elemente sollte dem Innendurchmessers des Tauchausgusses entsprechen.According to another embodiment of the invention, the rotation the melt generated in that on the bottom of the melt storage container in Plate-shaped refractory elements arranged in the immediate vicinity of the pouring opening are perpendicular to the ground and are aligned zueinader such that between in each case an end face of an element and a side face of a Adjacent element remains a gap allowing the melt flow. Included four opposing elements are used. This facility recommends especially with melt storage containers whose pouring opening with a melt storage container arranged stopper is closed or regulated. The refractory elements are arranged in such a way that, in plan view, they are tangent to the inlet of the immersion nozzle form and with an edge at the point of contact with the one delimiting the inlet opening End circle. These elements are offset from one another by 90 °. You can however, it is also arranged so pivoted about this point of contact by up to 20 ° be that they with the neighboring element to a certain extent an inlet funnel form. The height of these elements should correspond to the inside diameter of the immersion nozzle correspond.

Eine weitere Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäß der Erfindung darin, daß dein Schmelzenvorratsbehälter ein die Ausgußöffnung umgebender, im Betriebszustand die maximale Fülihöhe des Vorratsbehälters überragender feuerfester Hohlzylinder angeordnet ist und im Bodenbereich mindestens ein die Hohizylinderwand durchdringendes Rohr vorgesehen ist, dessen Achse eine Sekante zum Hohlzylinder bildet. Eine derartige erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere verwendbar bei Schmelzenvorratsbehältern, deren Ausflußöffnung durch einen unter dem Behälter angeordneten Schieberverschluß verschließbar ist. Die Einlaufrohre für die Schmelze liegen bevorzugt in einer horizontalen Ebene. Der lichte Innenquerschnitt der Rohre ist auf den Innenquerschnitt des Tauchrohres abgestimmt.Another device for carrying out the method exists in accordance with the invention is that your melt storage container has a pouring opening surrounding, In the operating state, the maximum filling height of the storage container is superior fireproof Hollow cylinder is arranged and in the bottom area at least one hollow cylinder wall penetrating tube is provided, the axis of which is a secant to the hollow cylinder forms. Such a device according to the invention is particularly useful in the case of melt storage containers, the outflow opening through an under the container arranged slide lock is lockable. The inlet pipes for the melt are preferably in a horizontal plane. The clear inner cross-section of the pipes is matched to the inner cross-section of the immersion tube.

Bei Verwendung von vier derartigen Rohren stehen diese aufeinander senkrecht und münden in der Draufsicht in einem Ringraum, der von der gedachten Verlängerung des Innenquerschnittes des Tauchrohres und der Innenwand des Hohlzylinders begrenzt ist.When using four such tubes, these are on top of each other perpendicular and open in plan view in an annular space, that of the imaginary Extension of the inner cross-section of the immersion tube and the inner wall of the hollow cylinder is limited.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with the aid of the drawings.

Es zeigen Fig. 1 einen Teil einer Stranggießanlage im Längsschnitt Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Auslaufbereich eines Schmelzenvorratsbehälters im Schnitt A-B nach Fig. 3 Fig. 3 eine Draufsicht auf einen derartigen Behälter Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Auslaufbereichs im Schnitt C-D nach Fig. 5 und Fig. 5 eine Draufsicht der Einrichtung In Fig. 1 ist der Schmelzenvorratsbehälter 1 mit einem Tauchausguß 2 versehen, der sich von der Ausgußöffnung 3 bis in die Stranggießkokille 4 erstreckt. In der Kokille 4 wird der Strang 5 gebildet, dessen noch flüssiges Innere 6 von der Strangschale 7 umgeben ist.1 shows a part of a continuous caster in longitudinal section Fig. 2 shows a section from the outlet area of a melt storage container in Section A-B of Fig. 3 Fig. 3 is a plan view of such a container Fig. 4 shows a further embodiment according to the invention of the run-out area in section C-D according to FIGS. 5 and 5, a plan view of the device. In FIG. 1, the melt storage container is 1 provided with an immersion nozzle 2, which extends from the pouring opening 3 to the Continuous casting mold 4 extends. In the mold 4, the strand 5 is formed, whose Inside 6 that is still liquid is surrounded by the strand shell 7.

Der Strang 5 wird von den Rollen 8 gestützt. Gemäß der Erfindung ist der als Tauchrohr ausgebildete Tauchausguß 2 im Innern mit Leitflächen 9 versehen, die die Schmelze bereits im Tauchausguß 2 - also im Zufuhrbereich zum Gießspiegel - in eine rotierende Bewegung versetzt. Die hier erzeugte Rotation der Schmelze wird gemäß der Erfindung benutzt, um das flüssige Innere 6 des Stranges 5 in eine um die Strangachse 10 kreisende Bewegung zu versetzen. Die Bewegung im Stranginnern erfaßt hier den gesamten Schmelzeninhalt des Stranges und ist mit 11 bezeichnet.The strand 5 is supported by the rollers 8. According to the invention is the immersion nozzle 2, designed as a dip tube, is provided inside with guide surfaces 9, the melt already in the immersion nozzle 2 - i.e. in the feed area to the meniscus - set in a rotating motion. The rotation of the melt generated here is used according to the invention to the liquid interior 6 of the strand 5 in a to set the strand axis 10 circular motion. The movement inside the strand detects the entire melt content of the strand and is denoted by 11.

Die in Form eines Steil gewindes angeordneten Leitflächen 9 genügen bereits, um für eine hinreichende Rotation der Schmelze zu sorgen.The guide surfaces 9 arranged in the form of a steep thread are sufficient already in order to ensure sufficient rotation of the melt.

Diese Maßnahme kann noch unterstützt oder auch ersetzt werden durch im Schmelzenvorratsbehälter 1 angeordnete Mittel. So ist hier nach einer weiteren Ausführungsforn der Erfindung ein die Ausgußöffnung 3 umgebender Hohlzylinder 12 vorgesehen, der im Bodenbereich rnindestens ein Rohr 13 aufweist, das die Hohlzylinderwand durchsetzt und durch das die Schmelze zum Tauchausguß 2 strömt. Der Hohlzylinder 12 erstreckt sich über eine Höhe, die oberhalb der maximalen Füllhöhe des Schmelzenbehälters mit Metall und evtl. darauf schwimmender Schlacke 14 liegt. Das Rohr 13 ist zum Hohlzylinder 12 sekantial angeordnet. In an sich bekannter Weise kann auch der Badspiegel innerhalb des Rohres 12 mit einer Dämmschicht bedeckt sein.This measure can still be supported or replaced by means arranged in the melt storage container 1. So here is after another Embodiment of the invention is a hollow cylinder 12 surrounding the pouring opening 3 provided, which has at least one tube 13 in the bottom area, which the hollow cylinder wall permeated and through which the melt flows to the immersion nozzle 2. The hollow cylinder 12 extends over a height which is above the maximum filling height of the melt container with metal and possibly slag 14 floating on it. The pipe 13 is for Hollow cylinder 12 arranged secantially. The bathroom mirror can also be used in a manner known per se be covered within the tube 12 with an insulating layer.

Diese Einzelheit ist in den Fig. 4 und 5 in Vergrößerung dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Auf dem Boden des Schmelzenvorratsbehälters 1 ist der Hohl zylinder 12 angeordnet, der die Ausgußöffnung 3 des Tauchausgusses 2 und den Stopfen 15 umgibt. Im Bodenbereich des Hohlzylinders 12 sind vier dessen Wand sekantial durchdringende Rohre 13 angeordnet. Die Rohre 13 liegen bevorzugt in einer horizontalen Ebene und münden in dem Ringraum zwischen der Innenwand des Hohl zylinders 12 und der gedachten Verlängerung 16 des lichten Querschnitts (di-Ausguß) des Tauchausgusses 2. Hierdurch ergibt sich ein optimaler Effekt auch bei den Ausführungsformen, bei denen die Ausgußöffnung nicht durch einen Stopfen verschließbar ist, sondern durch unter den Schmelzenbehälter angeordnetem Schieberverschluß (nicht gezeichnet).This detail is shown enlarged in FIGS. 4 and 5, like reference numerals denote like parts. On the bottom of the melt storage tank 1, the hollow cylinder 12 is arranged, which the pouring opening 3 of the immersion nozzle 2 and the plug 15 surrounds. In the bottom area of the hollow cylinder 12 there are four of them Wall secantially penetrating pipes 13 are arranged. The tubes 13 are preferably located in a horizontal plane and open into the annular space between the inner wall of the Hollow cylinder 12 and the imaginary extension 16 of the clear cross-section (di-spout) of the immersion nozzle 2. This results in an optimal effect also with the embodiments, in which the pouring opening cannot be closed by a stopper, but by arranged under the melt container slide lock (not shown).

Eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Auch hier ist für die Regelung der ausfließenden Metallmenge und zum Verschließen der Ausgußöffnung 3 des Tauchausgusses 2 im Boden des Schmelzenvorratsbehälters 1 ein Stopfen 15 vorgesehen. Au, dem Boden sind lotrecht vier plattenförmige feuerfeste Elemente 17 angeordnet. In der Drauf- sicht entspricht ihre Lage der von Tangenten an die kreisförmige Ausgußöffnung 3 und enden in diesem Berührungspunkt. Zwischen der Stirnfläche 18 eines Elementes 17 und den Seitenflächen 19 eines benachbarten Elementes 17 verbleibt ein Spalt, durch den Schmelze zur Ausgußöffnung 3 strömt. Es genügt, wenn die Höhe der Elemente 17 dem Innendurchmesser di-Ausguß des Tauchausgusses 2 entspricht. Selbst bei dieser geringen Höhe ergibt sich eine Rotation des Gießstrahles, die sich im Stranginnern fortsetzt.Another device according to the invention for carrying out the method is shown in Figs. Here, too, is for the regulation of the outflow Amount of metal and to close the pouring opening 3 of the immersion nozzle 2 in the bottom of the melt storage container 1, a plug 15 is provided. Au, the ground are plumb four plate-shaped refractory elements 17 are arranged. In the top view their position corresponds to that of tangents to the circular pouring opening 3 and ends at this point of contact. Between the end face 18 of an element 17 and the Side surfaces 19 of an adjacent element 17 remains a gap through which Melt flows to the pouring opening 3. It is sufficient if the height of the elements 17 to the Inner diameter di-spout of the immersion nozzle 2 corresponds. Even with this small one Height results in a rotation of the pouring stream, which continues inside the strand.

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Claims

Method and device for generating a directed flow Claims 1. A method for generating a directed flow during casting a melt from a melt reservoir into a mold, in particular in a continuous casting mold, characterized in that the melt is already in the outlet area of the melt storage container and / or in the feed area to the meniscus in a about the feed direction rotating movement is offset and that by means of the generated Rotation of the melt jet the melt in the mold in a around the longitudinal axis of the Gustückes, in particular offset around the strand axis circumferential direction of movement will.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, consisting from a melt storage container with a bottom spout and from the pouring opening to Immersion nozzle protruding into the mold, characterized in that the inner surface of the spout (2) has guide surfaces (9) inclined to the pouring direction.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the guide surfaces (9) are arranged helically.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the guide surfaces formed by twisting an immersion nozzle (2) with a rectangular inner cross-section are.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the guide surfaces (9) by means of a helical shape worked into the inner surface of the immersion nozzle (2) - Running grooves are formed.

6. Device according to claims 2 and 3, characterized in that that the guide surfaces (9) are formed by webs protruding into the free inner cross-section are.

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the guide surfaces (9) have a pitch between 20 and 60.

8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that that the pitch of the guide surfaces (9) is one pitch per unit of length, where the unit of length is the clear inside diameter (di-spout) of the immersion spout (2) is taken as a basis.

9. Apparatus for performing the method according to claim 1, consisting from a melt storage container with a bottom spout and from the pouring opening to Immersion nozzle protruding into the mold, characterized in that on the bottom of the Melt storage container (1) in the immediate vicinity of the pouring opening (3) plate-shaped Refractory elements (17) arranged perpendicular to the ground and assigned to one another in this way are that between each end face (18) of an element (17) and one Side surface (19) of an adjacent element (17) is one which allows the melt to flow through Gap remains.

10. Apparatus for performing the method according to claim 1, consisting from a melt storage container with a bottom spout and from the pouring opening to Immersion nozzle protruding into the mold, characterized in that in the melt storage container (1) one that surrounds the pouring opening (3) and is the maximum filling level in the operating state the storage container protruding refractory hollow cylinder (12) is arranged and at least one tube (13) penetrating the hollow cylinder wall is provided in the bottom area is, the axis of which forms a secant to the hollow cylinder (12).