DE4436990C1

DE4436990C1 - Tauchgießrohr

Info

Publication number: DE4436990C1
Application number: DE4436990A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter D Pleschiutschnigg
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2014-10-08
Also published as: ATE194531T1; CN1068261C; JP3188473B2; JPH10506847A; AU3379695A; CN1160369A; KR100364687B1; US5775552A; EP0784523B1; WO1996011078A1; DE59508571D1; EP0784523A1; RU2127171C1; BR9509232A

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Zuführen von Stahlschmelze in eine Längs- und Breitseiten aufweisende Stranggießkokille, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, das einenends an einen Gießbehälter angeschlossen ist und anderenends in die Kokille soweit hineinragt, daß während des Gießbetriebes die Mündung in die in der Kokille befindliche Stahlschmelze eintaucht.

Tauchgießrohre weisen bei ihrem Anschluß an den Gießbehälter regelmäßig eine runde, überwiegend kreisrunde oder auch elliptische Form auf. Diese Form kann sich bis zum Mündungsbereich des Tauchgießrohres fortsetzen, sie kann aber auch in eine andere Form, beispielsweise in eine rechteckige Form übergehen. So ist aus der DE OS 24 42 187 ein Tauchgießrohr bekannt, dessen mindestens in seinem in die Schmelze eintauchenden Abschnitt einen im wesentlichen rechteckigen Außen- und Innenquerschnitt aufweist. Die Längskanten dieses Tauchgießrohres laufen parallel zu den Längsseiten der Stranggießkokille, so daß insbesondere bei rechteckigen Strangquerschnitten ein optimaler Raum für den Strömungsquerschnitt ausgenutzt wird.

Der bei Normalbrammen hierbei zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt zwischen der Kokillenbreitseite und der Tauchgießrohraußenwand ist bei Kokillen für die Herstellung von Dünnbrammen nicht mehr gegeben. Hinzu tritt, daß die durch das Tauchgießrohr geführten Flüssig-Stahlmengen bei den heute geforderten Gießleistungen deutlich höhere Gießgeschwindigkeiten aufweisen, als es bei der aus der o.g. 20 Jahre alten Schrift bekannten Kokille üblich war. Die Strömung des flüssigen Stahls ist dabei so groß daß es zu deutlichen Badoberflächenbewegungen besonders im Bereich zwischen dem Tauchgießrohr und den Kokillenlängsseiten kommt.

Aus WO 89/12519 ist es bekannt, Tauchgießrohre einzusetzen, deren in die Schmelze eintauchender Abschnitt die Form eines plattgedrückten Rohres mit parallel geführten Seitenwänden aufweist. Dieser breitmäulige Tauchgießrohrabschnitt weist dabei Öffnungen auf, die allein oder zusammen mit Strömungsleitelementen den Ausfluß des flüssigen Stahls aus dem Tauchgießrohr so führen, daß einzelne Flüssigmetallströme sich kreuzen und somit zu einer Verringerung der Strömung führen.

Weiterhin ist aus der Schrift DE 41 42 447 C2 ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze in eine Kokille bekannt, bei dem die Innenwand des den Querschnitt erweiternden Teils des Tauchgießrohres zusammen mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Bodenstücks Strömungskanäle bilden. Das aus dieser Schrift bekannte Tauchgießrohr nimmt Einfluß auf die das Tauchgießrohr durchströmende Schmelze, insbesondere auf den Austrittsimpuls des Gießstrahles.

Bei den bekannten Tauchgießrohrformen kommt es besonders im Bereich der Ecken im kokillenbreitseitigen Bereiche infolge der Strömung des Stahl zu Turbulenzen und Wirbeln. Hierbei treten im Bereich der Längsseiten des Tauchgießrnhres Wellenberge und -täler auf mit der nachteiligen Folge einer ungleichmäßigen Schlackeversorgung im Bereich des freien Kokillenquerschnitts im Schatten des Tauchgießrohres. Dies führt zu ungleichmäßiger Schmierung und einem ungleichförmigen Wärmeübergang zwischen der sich aus dem Flüssigstahl bildenden Strangschale und der Kokillenwand, was auch noch ein Einziehen ,von Schlacke und Gießpulver unter die Badoberfläche zur Folge hat.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Tauchgießrohr zu schaffen, das in konstruktiv einfachem Aufbau die kinetische Energie des flüssigen Stahls in dem Bereich zwischen dem in die Schmelze eingetauchten Abschnitt des Tauchgießrohres und den Kokillenlängsseiten abbaut und vorgebbar auf die Strömungsausbildung des in der Kokille befindlichen Flüssigstahls im Bereich der Badoberfläche Einfluß nimmt.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. Die das Tauchgießrohr verlassende Stahlschmelze bewegt sich anfänglich in Förderrichtung des Stranges. In Abhängigkeit der Richtung der Austrittsöffnungen des Tauchgießrohres und der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigstahls bewegt sich die Schmelze von der Mündung des Tauchgießrohres weg bis zu einem Punkt, in der sich die Strömungsrichtung des Flüssigstahls um kehrt und anschließend, in zwei einzelne Ströme aufgeteilt, in der Nähe der Breitseiten der Kokillen entgegen der Strangabzugsrichtung zur Badoberfläche strömt. Im Bereich der Badoberfläche bewegen sich die beiden getrennten Ströme des Flüssigstahls in Richtung Tauchgießrohr, sie werden an den den Breitseiten zugeneigten Außenwänden des Tauchgießrohres abgelenkt, in den Freiraum zwischen der Längsseite der Kokille und der Längsseite des Tauchgießrohres geführt. In Höhe der Mittenachse der Kokille prallen in den Freiräumen zu beiden Seiten des Tauchgießrohres die einzelnen in horizontaler Richtung sich bewegenden Stahlströme aufeinander und fließen gemeinsam in Strangabzugsrichtung ab.

Das erfindungsgemäße Tauchgießrohr besitzt unabhängig von der Ausgestaltung der Rohrinnenwand eine Rohraußenwandform, die bei beliebiger Eintauchtiefe des Tauchgießrohres in die Stranggießkokille eine nahezu konstante Distanz zu den Kokillenlängsseiten aufweist. An den Breitseiten des Tauchgießrohres im in die Schmelze eintauchenden Bereich sind Formelemente vorgesehen, die der horizontalen Strömung der in der Kokille befindlichen Schmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver einen minimalen Widerstand entgegensetzt.

Die Außenwand des in die Schmelze eintauchenden Bereichs des Tauchgießrohres ist entweder unmittelbar so ausgestaltet, daß ein minimaler Strömungswiderstand gegenüber der horizontal fließenden Schmelze erreicht wird oder es sind unabhängige Bauteile vorgesehen, die vor der Tauchgießrohrbreitseite angeordnet sind.

Die Tauchgießrohrinnenwand wie auch die Tauchgießrohraußenwand erhalten Formen, die jeweils optimale Strömungsverhältnisse sowohl im Tauchgießrohr wie auch um das Tauchgießrohr herum erlauben. Bei einstückigen Tauchgießrohren werden Wandstärkenänderungen auftreten. Bei der Verwendung von unabhängigen Bauteilen für die Formelemente werden Tauchgießrohre eingesetzt die eine gleichmäßige Wandstärke besitzen, die sich im wesentlichen nach der Form der Rohrinnenwand richtet.

Als vorteilhafte Formen der Breitseiten des Tauchgießrohres werden vorgeschlagen, eine bootskörperförmige Ausgestaltung, eine keilförmige, eine halbkreisförmige und der sog. Taylor-Wulst.

Losgelöst von den genannten Formen der Rohraußenwand des Tauchgießrohres wird vorgeschlagen, die Breitseite der Rohrinnenwand des Tauchgießrohres mit einer konischen Erweiterung auszugestalten, vorzugsweise mit einem Neigungswinkel von 4° bis 7°. Hierdurch wird auf die Strömung im Bereich des Gießspiegels in der Weise Einfluß genommen, daß dieser in besonderer Weise ruhig strömt. Die besondere Ausgestaltung der Breitseitenaußenkontur des Tauchgießrohres kann anschließend optimal Einfluß auf die Strömung in dem Freiraum zwischen Tauchrohrlängsseiten und Kokillenlängsseiten nehmen.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die

Fig. 1 einen Schnitt durch zwei Ausführungen der Kokille und des Tauch gießrohres horizontal und vertikal mit Sicht auf Breitseiten

Fig. 2 und Fig. 3 Längsschnitte und Mündungsquerschnitte verschiedener Ausgestaltungen.

In allen drei Figuren ist ein Tauchgießrohr 10 dargestellt, dessen Rohrinnenwand mit 11 und die Rohraußenwand mit 12, der gießbehälterseitige Bereich mit 13 und der Mündungsbereich mit 14 bezeichnet ist. Der gießbehälterseitige Bereich 13 ist rohrförmig ausgestaltet und an einen nicht dargestellten Gießbehälter angeschlossen. Der Mündungsbereich weist eine im wesentlichen flachgedrückte Form auf, deren kokillenbreitseitiger Bereich 16 deutlich kürzer ist als der kokillenlängsseitige Bereich 17.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kokille 20, die Kokillenlängsseiten 21 und Kokillenbreitseiten 22 besitzt.

Im Zentrum der Kokille 20 ist das Tauchgießrohr 10 angeordnet. Im rechten Teil der oberen Darstellung der Fig. 1 besitzt das Tauchgießrohr 10 eine rechteckige Querschnittsgestalt. Vor dem kokillenbreitseitigen Bereich 16 ist ein als Keil 32 ausgestaltetes Formelement 31 angeordnet. Die Kokillenlängsseiten verlaufen hierbei im wesentlichen parallel.

Die Distanz der Rohraußenwand 12 zur die maximale Kokillenbreite B besitzende innere Kokillenlängsseite 21 ist mit d bezeichnet.

Die linke Seite des Tauchgießrohres 10 des horizontalen Schnittes der Fig. 1 ist bootskörperförmig 35 ausgestaltet. Das Tauchgießrohr 10 weist mittig ein keilförmiges Bodenstück 18 auf. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Kokille bombiert.

Im linken Teil ist skizzenhaft die Strömung dargelegt. Das Flüssigmaterial steigt im Bereich der Kokillenbreitseite zur Badoberfläche, hier dargestellt durch Pfeilspitzen. Von dort bewegt sich der Strom in Richtung Tauchgießrohr, gleichmäßig geteilt durch die Spitze der bootskörperförmig ausgestalteten Breitseite des Tauchgießrohres. In der Mitte der Längsseite des Tauchgießrohres (dargestellt durch die Pfeilenden) bewegt sich der Flüssigstahlstrom in Strangabzugsrichtung.

Der untere Bereich der Fig. 1 zeigt vertikale Schnitte durch die Kokille und das Tauchrohr, und zwar den Schnitt CC durch eine bombierte Kokille und EE durch eine Kokille mit parallel geführten Seitenwänden.

In beiden Fällen ist unabhängig von der Ausgestaltung der Rohrinnenwand 11 die Rohraußenwand 12 so ausgestaltet, daß sie bei unterschiedlicher Eintauchtiefe in die Kokille bzw. die Schmelze eine konstante Distanz d zur Innenwandung der Kokillenlängsseite 21 aufweist.

Die Fig. 2 und 3 weisen einen Schnitt durch ein Tauchgießrohr 10, das mündungsseitig eine konische Erweiterung 15 aufweist, in der mittig ein keilförmiges Bodenstück 18 vorgesehen ist. Der Neigungswinkel beträgt 4° bis 20°.

In der Fig. 2 ist die Rohraußenwand 12 des Tauchgießrohres in dem in die Schmelze eintauchenden Bereich tauchrohrbreitseitig in der Weise ausgestaltet, daß der horizontalen Strömung der Stahlschmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver ein minimaler Widerstand entgegengesetzt wird. Auf der linken Seite ist dabei die Rohraußenwand 12 bootskörperförmig 35 in einer Spitze endend geführt, auf der rechten Seite ist ein ebenfalls aus der Schiffahrt bekannter Taylor-Wulst 34 vorgesehen. Beide Formelemente sind auch bei konstanter Wandstärke des Tauchrohres (gestrichtelte Linie) ausgestaltbar.

Die Fig. 3 zeigt ein Tauchgießrohr 10, bei dem die Formelemente 31 als selbständige Bauteile ausgestaltet sind, die durch Haltevorrichtungen 37 wie auf der linken Seite oder durch einen Haltesteg 38 wie auf der rechten Seite am Tauchgießrohr befestigt sind. Das Tauchgießrohr 10 weist eine konstante Wanddicke auf. Die als selbständige Bauteile ausgestalteten Formelemente 31 können beliebige Querschnittsformen besitzen, dargestellt ist im linken Teil eine halbkreisförmige Außenkontur 31 und im rechten Teil die Form eines Keils 32.

Bezugszeichenliste

10 Tauchgießrohr
11 Rohrinnenwand
12 Rohraußenwand
13 gießbehälterseitiger Bereich
14 Mündungsbereich
15 konische Erweiterung
16 Tauchrohrbreitseite
17 Tauchrohrlängsseite
18 keilförmiges Bodenstück
20 Kokille
21 Kokillenlängsseite
22 Kokillenbreitseite
23 Strömungskörper
31 Formelemente
32 Keil
33 Halbkreis
34 Taylor-Wulst
35 bootskörperförmig
36 rechteckig
37 Halterung
38 Haltesteg
B Kokillenbreite
c Abstand Formelemente Tauchgießrohr
d Distanz Tauchgießrohraußenwand Kokilleninnenwand
α Neigungswinkel
β Keilwinkel

Claims

1. Tauchgießrohr zum Zuführen von Stahlschmelze in eine Längs- und Breitseiten aufweisende Stranggießkokille, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, das einenends an einen Gießbehälter angeschlossen ist und anderenends in die Kokille soweit hineinragt, daß während des Gießbetriebes die Mündung in die in der Kokille befindliche Stahlschmelze eintaucht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) in seinem der Kokillenlängseite (21) zugewandten längsseitigen Bereich (17) eine Form besitzt, die unabhängig von der Eintauchtiefe des Tauchgießrohres in die in der Stranggießkokille befindlichen Schmelze eine nahezu konstante Distanz (d) zu den Kokillenlängsseiten (21) aufweist und
daß die Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) in seinen den Kokillenbreitseiten (22) zugewandten breitseitigen Bereichen (16) Formelemente (31) aufweist, die der horizontalen Strömung der Stahlschmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver einen minimalen Widerstand entgegensetzt.

2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraußenwand (12) der Tauchgießrohrbreitseite (16) im Mündungsbereich (14) eine in einer Spitze bootskörperförmig zulaufende Form (35) aufweist.

3. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsbereich (14) der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) eine rechteckige Form (36) besitzt.

4. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraußenwand (12) der Rohrlängsseite (17) eine zur Kokillenlängsseite (21) äquidistante Fläche ist und die Rohrinnenwand (11) als ebene Fläche ausgebildet ist.

5. Tauchgießrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrinnenwand (11) der Tauchgießrohrbreitseite (16) eine konische Erweiterung (15) aufweist und daß der Neigungswinkel (α) der konischen Erweiterung (15) α = 4° bis 20° ist.

6. Tauchgießrohr nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz (d) der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) zur maximalen Kokillenbreite (B) die Größe d = 0,15 bis 0,3 besitzt.

7. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchgießrohrbreitseiten (16) an der den Kokillenbreitseiten (22) zugewandten Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) angeordneten Formelemente (31) die Form eines Keils (32) mit gegen die Strömung weisender Spitze besitzen.

8. Tauchgießrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel des als Keil (32) ausgestalteten Formelements (31) β = 30° bis 60° beträgt.

9. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Formelemente (31) eine halbkreisförmige Außenkontur (33) besitzen.

10. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mündungsbereich (14) des Tauchgießrohres (10) ein Formelement (31) vorgesehen ist, das als Taylor-Wulst (34) ausgebildet ist.

11. Tauchgießrohr nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (31) selbständige Bauteile sind, die durch Halterelemente (37, 38) an der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) befestigt sind.

12. Tauchgießrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als selbständige Bauteile ausgestalteten Formelemente (31) mit einem Abstand (c) = 3 bis 10 mm von der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) beabstandet sind.