DE3444228C2

DE3444228C2 - Method and device for generating a directed flow

Info

Publication number: DE3444228C2
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: 1986-12-18
Also published as: DE3444228A1

Description

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 a Metal melt, in particular a steel melt when pouring into a mold, in particular into 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. Das kann dadurch geschehen, daß die Schmelze einem elektromagnetischen Wanderfeld ausgesetzt wird. Als nachteilig werden die dabei häufig auftretenden Entmischungen (weiße Streifen im Gußmaterial) angesehen. Es ist ferner bekannt, die Schmelze dadurch in Rotation zu versetzen, daß der Strahlimpuls in der FlieDrichtung der einströmenden Schmelze die Energie für die Bewegung der Schmelze liefert (z. B.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. This can happen because the Melt is exposed to an electromagnetic traveling field. Those that occur frequently are disadvantageous Segregation (white stripes in the casting material) viewed. It is also known that the melt thereby to set in rotation that the jet impulse in the direction of flow of the inflowing melt the Supplies energy for moving the melt (e.g.

DE-PS 14 58 099).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 processes are either technically very complex or they meet today's quality requirements In addition, the use of mechanical means to move the melt is not prohibited with small mold cross-sections, because this has an unfavorable effect on the solidification conditions in the mold will.

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
Bei einem Verfahren zum Vergießen einer Schmelze aus einem 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 Schmelze in der Kokille in eine um die Längsachse des Gußstückes umlaufende Bewegung versetzt. Die im Zufuhrsystem 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.The object of the invention is to create a method and devices suitable for carrying out the method which, with simple means, generate a directed flow that is as uniformly distributed as possible in the liquid interior of a cast product without disturbing secondary influences
In a method for pouring a melt from a melt reservoir into a mold, in particular a continuous casting mold, the object is achieved according to the invention in that the melt is set in a rotating movement around the feed direction already in the outlet area of the melt reservoir and / or in the feed area to the meniscus. By means of this generated rotation of the melt jet, the melt in the mold is set in a movement rotating around the longitudinal axis of the casting. The movement of the melt initiated in the feed system continues inside the strand and encompasses areas of the liquid sump located far below the mold over the entire cross-sectional area.

Die Strömung wird mit einer Vorrichtung erzeugt, die von einem bekannten Schmelzenvorratsbehälter ausgeht. Dieser Schmelzenvorratsbehälter 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 vonThe flow is generated with a device that starts from a known melt storage container. This melt storage container has a submerged nozzle arranged in the bottom, which extends into the mold enough. With such a device, according to the invention, the inner surface of the immersion nozzle is used formed with guide surfaces inclined to the casting direction. In particular, it is provided according to the invention to arrange these guide surfaces helically. The guide surfaces can be formed by grooves machined into the inner surface of the spout or by in the free inner cross-section protruding webs. This type of formation of the inner surface of the immersion nozzle recommended for the usual immersion nozzles with a circular cross-section. When using

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 Einheit pro Längeneinheit gewählt wird.Immersion pipes with a rectangular or square cross-section, the walls themselves can be the guide surfaces form in that the immersion nozzle is twisted about its longitudinal axis. It is advisable to use the guide surfaces to be provided with a pitch between 20 and 60 °. A slope of the has proven to be particularly favorable Guide surfaces result in such a way that, based on the inside diameter of the immersion nozzle as a unit of length, one unit per unit of length is chosen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird tiie 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 zueinander 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 of the melt is generated by that plate-shaped on the bottom of the melt storage container in the immediate vicinity of the pouring opening refractory elements are arranged that are perpendicular to the ground and are aligned with one another in such a way that that between each end face of an element and a side face of an adjacent element a gap allowing the melt to flow through remains Elements used This device is particularly recommended for melt storage containers with a pouring opening is closed or regulated with a stopper arranged in the melt storage container. 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 circle bordering the inlet opening end up. These elements are offset from one another by 90 °. However, you can also around this point of contact be arranged pivoted by up to 20 ° in such a way that they are to a certain extent with the adjacent element form an inlet funnel. 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 dem Schmelzenvorratsbehälter ein die Ausgußöffnung umgebender, im Betriebszustand die maximale Füllhöhe des Vorratsbehälters überragender feuerfester Hohlzylinder angeordnet ist und im Bodenbereich mindestens ein die Hohlzylinderwand durchdringendes Rohr vorgesehen ist, dessen Achse eine Sekante zum Hohlzylinder bildet. Eine derartige erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere verwendbar bei Schmelzenvorratsbehälter, 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 performing the method is according to the invention that the Melt reservoir a surrounding the pouring opening, the maximum filling level in the operating state of the storage container protruding refractory hollow cylinder is arranged and in the bottom area at least a tube penetrating the hollow cylinder wall is provided is, whose axis forms a secant to the hollow cylinder. Such a device according to the invention is Particularly suitable for melt storage containers, the outflow opening of which passes through an under the container arranged slide lock is lockable. The inlet pipes for the melt are preferably located in a horizontal plane. The clear inner cross-section of the tubes is based on the inner cross-section of the immersion tube Voted.

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, they are perpendicular to each other and open in plan view in an annular space, which is from 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. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail with the aid of the drawings. It shows

F i g. 1 einen Teil einer Slranggießanlage im Längsschnitt, F i g. 1 a part of a slang casting plant in longitudinal section,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus dem Auflaufbereich einesF i g. 2 shows a section from the run-up area of a

C/iUnUi Λ C / iUnUi Λ

Kokille 4 wird der Strang 5 gebildet, dessen noch flüssiges Innere 6 von der Strangschale 7 umgeben ist. 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 bezeichnetIn the mold 4, the strand 5 is formed, the interior 6 of which is still liquid and is surrounded by the strand shell 7. Of the Strand 5 is supported by rollers 8. According to the invention, the immersion nozzle designed as a dip tube is 2 on the inside with guide surfaces 9, which the melt already in the immersion nozzle 2 - that is, 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 convert the liquid interior 6 of the strand 5 into a around the strand axis 10 to move in a circular motion. The movement inside the strand covers the entire melt content of the strand and is denoted by 11

Die in Form eines Steilgewindes angeordneten Leitflächen 9 genügen bereits, um für eine hinreichende Rotatkm der Schmelze zu sorgen. Diese Maßnahme kann noch unterstützt oder auch ersetzt werden durch im Schmelzenvorratsbehälter 1 angeordnete Mittel. So ist hier nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein die Ausgußöffnung 3 umgebender Hohlzylinder 12 vorgesehen, der im Bodenbereich mindestens 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.The guide surfaces 9, which are arranged in the form of a coarse thread, are already sufficient to ensure sufficient rotation to take care of the melt. This measure can still be supported or replaced by im Melt reservoir 1 arranged means. So here is according to another embodiment of the invention a hollow cylinder 12 surrounding the pouring opening 3 is provided, which has at least one in the bottom area Has tube 13 which penetrates the hollow cylinder wall 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 tube 13 is secant to the hollow cylinder 12 arranged In a manner known per se, the bath level inside the pipe 12 can also be provided with an insulating layer be covered.

Diese Einzelheit ist in den F i g. 4 und 5 in Vergrößerung dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Auf dem Boden des Schmelzenvorratsbehälters 1 ist der Hohlzylinder 12 angeordnet, der die Ausgußöffnung 3 des Tauchausgusses 2 und den Stopfen 15 umgibt. Im Bodenbereich des Hohizylinders 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 Hohlzylinders 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 gezeigt). This detail is shown in FIGS. 4 and 5 shown enlarged, the same reference numerals being the same Designate parts. On the bottom of the melt storage container 1, the hollow cylinder 12 is arranged, the the pouring opening 3 of the immersion nozzle 2 and the stopper 15 surrounds. In the bottom area of the hollow cylinder 12 four pipes 13 penetrating the wall secantially are arranged. The tubes 13 are preferably 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 under the melt container arranged slide lock (not shown).

Eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den F i g. 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. Auf dem Boden sind lotrecht vier plattenförmige feuerfeste Elemente 17 angeordnet. In der Draufsicht entspricht ihre Lage der von Tangenten in die kreisförmige Ausgußöffnung 3 und enden in diesem Berührungspunkt Zwischen der Stirnfläche 18 eines Elementes 17 und den Seitenflächen 19 eines benachbarten EIementes 17 verbleibt ein Spalt, durch den Schmelze zurAnother device according to the invention for carrying out the method is shown in FIGS. 2 and 3 shown. Here, too, is used to regulate the amount of metal flowing out 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. Four plate-shaped refractory elements 17 are arranged vertically on the floor. In the top view their position corresponds to that of tangents in the circular pouring opening 3 and end at this point of contact Between the end face 18 of an element 17 and the side faces 19 of an adjacent element 17 remains a gap through the melt to

ι ivnt. u\.iι ivnt. u \ .i

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen derartigen Behälter,F i g. 3 is a plan view of such a container;

F i g. 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Auslaufbereichs im Schnitt C-D nach F i g. 5 undF i g. 4 shows a further embodiment according to the invention of the run-out area in section CD according to FIG. 5 and

F i g. 5 eine Draufsicht der Einrichtung.F i g. Figure 5 is a plan view of the device.

In F i g. 1 ist der Schmelzenvorratsbehälter 1 mit einem Tauchausguß 2 versehen, der sich von der Ausgußöffnung 3 bis in die Stranggießkokille 4 erstreckt. In 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.In Fig. 1 is the melt reservoir 1 with a Immersion nozzle 2 is provided, which extends from the pouring opening 3 into the continuous casting mold 4. In the Elements 17 corresponds to the inner diameter di-spout of the immersion nozzle 2. Even with this small one Height results in a rotation of the pouring stream, which continues inside the strand.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for generating a directed flow when pouring a melt from a Melt reservoir in a mold, in particular in a continuous casting mold, thereby characterized in that the melt is already in the outlet area of the melt storage container and / or set in a rotating movement about the feed direction in the feed area to the mold level is and that middle of the generated rotation of the melt jet, the melt in the mold in a circumferential movement is displaced around the longitudinal axis of the casting.

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

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

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

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the guide surfaces (9) through into the inner surface of the immersion nozzle (2) incorporated, helically extending grooves are formed.

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

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

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

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

10. Apparatus for performing the method iiao-h claim i, consisting of a melt storage container with bottom spout and immersion spout protruding from the spout opening into the mold, characterized in that in the melt storage container (1) a pouring opening (3) surrounding, In the operating state, the maximum filling level of the storage container is superior to the fireproof hollow cylinder (12) is arranged and in the bottom area at least one hollow cylinder wall penetrating Tube (13) is provided, the axis of which forms a secant to the hollow cylinder (12)