DE4116723C2 - Tauchausguß - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tauchausguß gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Beim Stranggießen von Metallen werden zur Überlei­ tung der Schmelze vom Verteiler in die Kokille Tauch­ ausgüsse benutzt. Diese haben in erster Linie die Funk­ tion, das zu vergießende Metall vor einer Reoxidation zu schützen. Ferner soll durch bestimmte Formgebung des Tauchausgusses die Verteilung der Schmelze inner­ halb der Kokille beeinflußt werden.

Die einfachsten Formen sind dabei glattzylindrische Rohre mit konstantem Durchmesser. Dabei ist es auch bekannt, beispielsweise nach der DE-OS 24 28 060, an einen Abschnitt gleichbleibenden Durchmessers schräg nach außen gerichtete Ausflußkanäle vorzusehen, die insbesondere bei zu vergießenden Brammenformaten eine günstige Schmelzenverteilung vornehmen sollen. Ferner ist aus der DE-OS 21 05 881 bekannt, die Ein­ dringtiefe des Schmelzenstrahles in die Kokille zu ver­ ringern. Dazu wird ein Tauchausguß vorgeschlagen, der unterhalb des Verteilers angeflanscht ist, gegenüber dem Ausguß im Querschnitt wesentlich erweitert und in einen Bereich konischer Erweiterung übergeht, wobei dieser konisch erweiterte Bereich in den Gießspiegel in der Kokille eintaucht. Dabei wird die Eindringtiefe des Gießstrahles durch an den Tauchausguß angelegtes Va­ kuum verringert.

Weitere Formen von bekannten Ausgüssen sind dem "Handbook on Continuous Casting" von E. Herrmann, Aluminium-Verlag 1980, Seiten 390 bis 398, zu entneh­ men.

Allen Tauchausgüssen ist gemeinsam, daß die Durch­ flußmenge flüssigen Metalls bestimmt wird durch den engsten freien Querschnitt und der darüber befindlichen Höhe der Metallschmelze im Verteiler bzw. im Ausguß selbst. Auch ist es bekannt (Stahl und Eisen 96 (1976), Nr. 21, Seite 999 bis 1001), daß sich innerhalb des Tauch­ ausgusses ein Unterdruck erheblicher Größe gegenüber dem Außendruck (Atmosphärendruck) einstellen kann, so daß durch Poren im Tauchausguß oder undichte Flanschstellen Umgebungsluft angesaugt wird, was zu Verunreinigungen der Schmelze und Ablagerungen von Verunreinigungen im Tauchausguß führt. Man hat da­ her versucht, diesen Mangel dadurch zu beheben, daß von außen der Schmelze innerhalb des Tauchausgusses Inertgase zugeführt werden, um den sich einstellenden Druckverhältnissen entgegenzuwirken. Diese Maßnah­ men führten jedoch nicht zum Erfolg.

Aus der DE-PS 37 09 188, ebenso wie aus der JP-AS 53-7 893 (1978) sind Tauchausgüsse für die Erzeugung von Strängen im Brammenformat bekanntgeworden, wobei die erstgenannte Schrift sich auf den Anwen­ dungsfall sogenannter Dünnbrammen, also Flacher­ zeugnisse, mit einer Dicke zwischen 40 und 100 mm be­ zieht. Die hierin beschriebenen Tauchausgußformen be­ ziehen sich auf die Anpassung an bestimmte Abmessun­ gen der zu gießenden Formate bei Aufrechterhaltung bestimmter Gießleistungen bzw. auf eine gewünschte Schmelzenverteilung bei im Verhältnis zur Dicke gro­ ßen Breitenabmessungen des Stranges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beste­ henden Nachteile zu vermeiden und mit einfachen Mit­ teln eine störungsarme Metallzufuhr in die Kokille zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird bei einem Tauchausguß der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art er­ findungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Tauchausguß,

Fig. 2 eine weitere, von der Erfindung umfaßte Aus­ führungsform,

Fig. 3 einen an ein Vorratsgefäß anflanschbaren Tauchausguß.

Gemäß Fig. 1 besteht der Tauchausguß 1 in an sich bekannter Weise aus feuerfestem Material. Der Tauch­ ausguß 1 weist einen sich über die gesamte Höhe er­ streckenden Kanal 2 auf. Der Kanal 2 ist eingießseitig 3 in Strömungsrichtung düsenförmig verengt und dient zur Aufnahme eines üblichen Stopfens, mit dem der Kanal im Bedarfsfall verschließbar ist. Während des Gießbetriebes sorgt die­ se Ausbildung für eine turbulenzarme Metallströmung. Dieser düsenförmige Einlaufabschnitt 3 hat an der Übergangsstelle 4 zu dem Kanal 2 seinen engsten Quer­ schnitt. Von diesem engsten Querschnitt 4 ausgehend erweitert sich der Durchmesser des Kanals 2 fortlau­ fend und stetig bis zur Ausgießseite. Auch hier ist es aus strömungstechnischer Sicht zweckmäßig, eine düsenför­ mige Erweiterung 6 des Kanals 2 vorzusehen, ähnlich der eingießseitigen Ausbildung. Der Kanal 2 geht also von der Stelle 5 ab in die düsenförmige Erweiterung über. Die Mantelfläche 2' des Kanals 2 stellt einen Ko­ nus sehr großer Schlankheit dar. Die Erweiterung des Kanals 2 ist derart gewählt, daß sich die Querschnittsflä­ che von der Übergangsstelle 4 bis zur Stelle 5 um 0,02 %/mm Kanallänge bis 0,2 %/mm vergrößert. Das Maß der Vergrößerung ist abhängig von der Schmel­ zentemperatur, der Art der Schmelze und damit letzt­ lich von der Zähigkeit der Schmelze. In jedem Fall ist sie so gewählt, daß der Zweck erreicht wird, daß bei gefüll­ tem Tauchausguß in jeder Höhe des Kanals 2 der darin befindlichen Metallsäule ein Druck herrscht, der ebenso groß ist wie der Umgebungsdruck (Atmosphärendruck).

Bevorzugt wird jedoch eine Ausbildung der Mantel­ fläche 2', wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die freie Querschnittsfläche (hydraulischer Durchmesser) des Kanals 2 erweitert sich auch hier stetig von der engsten Querschnittsstelle 4 über die Länge des Kanals 2 bis zur düsenförmigen Erweiterung 6 derart, daß die Mantelfläche 2' ein Paraboloid darstellt, das im Längs­ schnitt gesehen von einer um die Kanallängsachse rotie­ renden Kurve eines Polynoms dritten Grades gebildet ist derart, daß die Mantelfläche von der Kanallängsach­ se her betrachtet konkav ist. Die Quotienten des Poly­ noms berücksichtigen dabei die Füllstandshöhe der Schmelze im Verteiler, die durchzusetzende Schmelzen­ menge, die Wandrauhigkeit des Ausgußmaterials, die zu erwartende Strömungsgeschwindigkeit im Kanal sowie die Dichte und Zähigkeit der Schmelze.

Die Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen kann durch Kontrollmessungen des Druckes im Inneren des Kanals 2 überprüft werden.

Eine derartige Formgebung des Tauchausgusses 1 stellt sicher, daß bei mit Schmelze gefülltem Tauchaus­ guß über die gesamte Höhe des Kanals 2 der Druck in der Schmelze dem Außendruck (Atmosphärendruck) entspricht.

Fig. 3 stellt ein Beispiel der Erfindung für den Fall dar, daß der Tauchausguß 1 unter ein Schmelzenvorratsge­ fäß 7 angeflanscht ist. Der Ausgußstein 8 ist hier in die Formgebung des Tauchausgusses 1 einbezogen. Dem­ entsprechend liegt die engste Querschnittsfläche 4 im Ausgußstein 8 im Anschluß an den trichterförmigen Ein­ laufabschnitt 3. Die Mantelfläche 2' des Kanals 2 des Tauchausgusses 1 setzt sich also in der Mantelfläche 2" des Ausgußsteines 8 fort.

Der erfindungsgemäße Ausguß ist einsetzbar beim Einleiten der Schmelze von einem Verteilergefäß in eine Kokille einer Stranggießanlage, ebenso wie bei der Überführung der Schmelze aus einer Gießpfanne mit in Bodenabstich in ein "Verteilergefäß einer Stranggießan­ lage.

Für alle Ausgußformen gilt, daß der engste freie Querschnitt des Kanals 2, bzw. der hydraulische Durch­ messer, nach der beabsichtigten Gießleistung in kg Schmelze/Zeiteinheit derart bemessen ist, daß, abgese­ hen vom Anfahrvorgang, während des normalen Gieß­ vorganges der Kanal mit Schmelze gefüllt ist und eine Stopfenregelung entfallen kann.

Durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Tauch­ ausguß werden folgende Vorteile erzielt:

• 1. Der Tauchausguß ist unkompliziert und einfach herstellbar.
• 2. Die Zufuhr von Inertgasen ist nicht mehr erfor­ derlich.
• 3. Es wird das Ansaugen von Falschluft durch Poren des Tauchausgusses und durch undichte Anschluß­ stellen verhindert.
• 4. Bildung und Ablagerung von Verunreinigungen im Tauchausguß werden vermieden.
• 5. Der Tauchausguß kann mit und ohne Stopfenre­ gelung betrieben werden, wobei die Stopfenrege­ lung nur für den Anfahrvorgang nötig ist.

Claims (3)

1. Tauchausguß eines Schmelzenvorratsgefäßes, insbesondere zur Einleitung einer Schmelze aus einem Verteiler in eine Stranggieß­ kokille, mit einer Eingießöffnung und einem Kanal, der die Eingieß­ öffnung mit einer gegenüberliegenden Ausgußöffnung mit größerer Durchfluß-Querschnittsfläche gegenüber der Eingießöffnung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2) sich in seinem Einlaufabschnitt (3) düsenförmig auf seine engste Querschnittsfläche (4) verengt, daß unmittelbar ausgehend von dieser engsten Querschnittsfläche (4) mit kreisförmigem Querschnitt, die unter Berücksichtigung der gewünschten Durchflußmenge (Gießleistung) und der Tatsache, daß der Kanal (2) während des Gießvorganges vollständig gefüllt ist, festgelegt ist, der sich anschließende Kanal (2) mit kreisförmigem Querschnitt sich zwecks Vermeidung eines Unterdrucks innerhalb des Ausgusses (1) gegenüber dem Außendruck derart erweitert, daß sich die Querschnittsfläche dieses Kanals (2) fort­ laufend stetig aus 0,02 bis 0,8 %/mm Kanallänge vergrößert, und daß die Ausgußöffnung (6) des Tauchausgusses düsenförmig erweitert ist.

2. Tauchausguß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des Kanals (2) über seine gesamte Länge derart erweitert ist, daß die Mantelfläche (2') ein Paraboloid dar­ stellt, daß ein Längsschnitt gesehen von einer um die Kanallängs­ achse rotierenden Kurve eines Polynoms dritten Grades gebildet ist derart, daß die Mantelfläche (2') von der Kanallängsachse her betrachtet konkav ist.

3. Tauchausguß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenförmige Erweiterung (6) von einem Bogen mit dem Radiusmaß von 30 bis 80 mm gebildet ist.