DE60006996T2

DE60006996T2 - Giessrohr mit verbesserten Strömungseigenschaften

Info

Publication number: DE60006996T2
Application number: DE60006996T
Authority: DE
Inventors: Lawrence Heaslip; James Dorricott; Quentin Robinson
Original assignee: Vesuvius Crucible Co
Current assignee: Vesuvius Crucible Co
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: EP1232031B8; EP1232031B1; ES2208419T3; ATE255478T1; EP1232031A1; DE60006996D1; WO2001017715A1; AU7334600A; US6425505B1; CA2383853C; CA2383853A1; TW544353B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Gießrohr zur Verwendung beim Stranggießen von geschmolzenem Metall. Insbesondere beschreibt die Erfindung einen Gegenstand und ein Verfahren zur Verbesserung der Fließ- oder Strömungseigenschaften des geschmolzenen Metalls.
Beschreibung des Standes der Technik
Beim Stranggießen von Metall, insbesondere Stahl, wird typischerweise ein Strom von geschmolzenem Metall durch ein feuerfestes Gießrohr aus einem ersten metallurgischen Gefäß in ein zweites metallurgisches Gefäß oder in eine Form überführt. Solche Rohre werden gewöhnlich als Ummantelungen (shrouds) oder Düsen (nozzles) bezeichnet und besitzen eine Bohrung, durch die das Metall hindurchtritt. Eine wichtige Funktion eines Gießrohr ist es, das geschmolzene Metall in einer reibungslosen und stetigen Weise ohne Unterbrechung oder Störung abzugeben. Eine reibungslose, stetige Abgabe erleichtert die Verarbeitung und kann das Endprodukt verbessern.
Faktoren, welche die stetige Abgabe stören können, schließen eine asymmetrische Strömung von geschmolzenem Metall und ein Zusetzen der Bohrung ein. Eine asymmetrische Strömung kann sich entwickeln, bevor oder nachdem sich der Strom in der Bohrung befindet. Zum Beispiel kann ein Strom, während er durch eine Bohrung fließt, nahe der Mittellinie der Bohrung eine höhere Fluidgeschwindigkeit entwickeln als entlang der Seiten der Bohrung, oder eine geringere Geschwindigkeit auf einer Seite der Mittellinie verglichen mit der entgegengesetzten Seite, oder eine höhere Fluidgeschwindigkeit abseits der Mittellinie. Die ungleichen Geschwindigkeiten können ein Pulsieren und eine übermäßige Turbulenz beim Austritt aus der Bohrung verursachen, wodurch die Verarbeitung erschwert und die Güte des Endprodukts verschlechtert wird. Drosselvorrichtungen, wie Stopfenstangen oder Absperrschieberventile, können den Einlass in die Bohrung teilweise verschließen, und bewirken, dass der Strom von geschmolzenem Metall abseits der Mittellinie in die Bohrung eintritt. Der Strom kann vorzugsweise auf einer Seite der Bohrung nach unten fließen und asymmetrisch aus dem Gießrohr austreten, was eine Wellenbildung und Turbulenz in einer Form verursacht.
Ablagerungen können ebenfalls die Bohrung zusetzen oder einschnüren, so dass die stetige Abgabe des geschmolzenen Metalls gestört wird. In geschmolzenem Stahl sind Ablagerungen in erster Linie Aluminiumoxid und andere Verunreinigungen mit hohem Schmelzpunkt. Aluminiumoxidablagerungen können zu Verengungen und zum Zusetzen führen, was das reibungslose und stetige Strömen von geschmolzenem Stahl unterbrechen oder wesentlich behindern kann. Verstopfungen in Rohren können unter Verwendung einer Sauerstofflanze beseitigt werden, jedoch stört die Arbeit mit der Lanze den Gießprozess, verringert die Lebensdauer von Feuerfestmaterialien und vermindert den Gießwirkungsgrad und die Qualität des erzeugten Stahls. Eine totale Verstopfung der Bohrung durch Ablagerungen vermindert die erwartete Lebensdauer des Gießrohrs und ist für Stahlproduzenten sehr teuer und zeitaufwendig.
Versuche im Stand der Technik, die Strömung zu verbessern, schließen sowohl chemische und mechanische Mittel ein. Zum Beispiel kann die Strömung verbessert werden, indem man Aluminiumoxidablagerungen und einem anschließenden Zusetzen entgegenwirkt. Der Stand der Technik hat Inertgas in das Gießrohr injiziert, um die Strömung vom Gießrohr abzuschirmen, um dadurch Ablagerungen und ein Zusetzen zu vermindern. Unglücklicherweise erfordert eine Gasinjektion große Gasvolumina, komplizierte Feuerfestkonstruktionen und ist nicht immer eine wirksame Lösung. Gas kann sich auch im Metall lösen oder eingeschlossen werden, was Probleme bei der Metallgüte, einschließlich Porenbildung im Stahl, verursacht. Alternativ oder in Kombination mit einer Gasinjektion hat der Stand der Technik die Bohrung mit Feuerfestzusammensetzungen ausgekleidet, von denen behauptet wird, dass sie Aluminiumoxidanbackungen einen Widerstand entgegensetzen. Die Zusammensetzungen schließen Feuerfestmaterialien mit niedrigerem Schmelzpunkt ein, wie CaO-MgO-Al₂O₃-Eutektika, MgO, Calciumzirkonat und Calciumsilicid, die sich abschälen, wenn sich Aluminiumoxid auf der Oberfläche ablagert. Diese Zusammensetzungen neigen dazu, bei hoher Temperatur zu reißen, und während des Gießens können sie hydratisieren und sich zerstreuen. Aus diesen Gründen ist ihre nutzbare Lebensdauer begrenzt. Andere Oberflächenzusammensetzungen, von denen behauptet wird, dass sie eine Aluminiumoxidablagerung behindern, schließen Feuerfestmaterialien ein, die SiAlON-Graphit, Metalldiboride, Bornitride, Aluminiumnitrid und kohlenstofffreie Zusammensetzungen enthalten. Solche Feuerfestmaterialien können teuer und unpraktisch sein, und die Herstellung kann sowohl gefährlich und zeitaufwendig sein.
Mechanische Konstruktionen zur Verbesserung der Strömung schließen das U.S. Patent Nr. 5,785,880 an Heaslip et al. ein, das ein Gießrohr mit einer verteilenden Geometrie lehrt, welche einen Strom von geschmolzenem Metall reibungslos an eine Form abgibt. Alternative Konstruktionen schließen die EP 0 765 702 B1 ein, die ein perforiertes Hindernis innerhalb der Bohrung beschreibt, das den Strom aus einer bevorzugten Bahn ablenkt. Beide Quellen versuchen, die Zufuhr von geschmolzenem Metall in eine Form zu steuern, indem sie den Strom von geschmolzenem Metall mechanisch manipulieren. Keine von beiden beschreibt ein Zusetzen durch Aluminiumoxid oder die Verminderung des Zusetzens durch Aluminiumoxid.
Der Stand der Technik schließt auch Konstruktionen ein, die behaupten, die Strömung durch Verminderung der Aluminiumoxidablagerung in der Bohrung zu verbessern. Diese Konstruktionen schließen Gießrohre mit sowohl konischen und "abgestuften" Bohrungen ein. Das U.S. Patent Nr. 4,566,614 an Frykendahl lehrt eine Inertgas-Injektionsdüse mit einer konischen Bohrung, die dazu dienen soll, ein "Pulsieren" im Gasstrom zu verringern. Es wird gesagt, dass ein reibungsloserer Gasstrom in die Bohrung das Zusetzen vermindert. "Abgestufte" Konstruktionen schließen Gießrohre ein, die unstetige Veränderungen im Bohrungsdurchmesser aufweisen. Abgestufte Konstruktionen schließen auch Gießrohre mit einer Spiralbohrung ein. Die JP Kokai 61-72361 ist ein Beispiel für abgestufte Gießrohre und beschreibt ein Gießrohr, das eine Bohrung mit mindestens einem konvexen oder konkaven Abschnitt aufweist, der im geschmolzenen Metall eine turbulente Strömung erzeugt. Es wird beschrieben, dass eine turbulente Strömung, im Gegensatz zu einer laminaren Strömung, ein Anbacken von Aluminiumoxid vermindert. Das U.S. Patent Nr. 5,328,064 an Nanbo et al. lehrt eine Bohrung mit einer Mehrzahl von konkaven Abschnitten, die durch Stufen mit einem konstanten Durchmesser d getrennt sind. Jeder Abschnitt weist einen Durchmesser auf, der größer ist als d, und vorzugsweise nehmen die Durchmesser der Abschnitte entlang der Strömungsrichtung ab. Es wird beschrieben, dass die Stufen Turbulenz erzeugen, die das Anbacken von Aluminiumoxid vermindert.
Abgestufte Konstruktionen aus dem Stand der Technik zeigen eine turbulente Strömung nur an einer Stufe oder am Beginn oder Ende eines Abschnitts. Keine beschreibt eine turbulente Strömung entfernt von diesen Merkmalen, einschließlich in der Mitte des Abschnitts. Eine nicht-turbulente Strömung gestattet es, dass sich Aluminiumoxid auf der Oberfläche der Bohrung ansammelt, und kann entfernt von der Stufe zum Zusetzen der Bohrung führen.
Weiter beschreibt keine Konstruktion aus dem Stand der Technik gleichzeitig ein Gießrohr, das einen durch die Bohrung des Gießrohrs hindurchtretenden asymmetrischen Strom von geschmolzenem Metall reduziert, sowie die Beziehung zwischen dem reduzierten asymmetrischen Strom und einer Aluminiumoxidanbackung.
Es bleibt ein Bedarf für ein Feuerfest-Gießrohr bestehen, das eine Aluminiumoxidablagerung entlang der gesamten Länge der Bohrung verhindert. Idealerweise würde ein solches Rohr auch den Strom von geschmolzenem Metall in eine Gießform verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand und ein Verfahren zur Verbesserung des Durchflusses eines Stroms von geschmolzenem Metall und zur Verminderung der Aluminiumoxidablagerung in einer Bohrung des Gegenstands. In einem breiten Aspekt umfasst der Gegenstand ein Gießrohr mit einer Bohrung, die aus einer Reihe von Abschnitten in Fluidverbindung besteht, von denen jeder konvergiert und divergiert, um den eingeschlossenen Strom kontinuierlich zu verändern und zu verteilen bzw. auszubreiten.
In einem Aspekt weist das Gießrohr eine Bohrung auf, die aus einer Reihe von Abschnitten in Fluidverbindung besteht, wobei jeder Abschnitt einen stark konvergierenden Teil und einen langsam divergierenden Teil aufweist. Die Kombination der konvergierenden und divergierenden Elemente kann die Asymmetrie der Strömung reduzieren, die Aluminiumoxidablagerung in der Bohrung vermindern und eine Wellenbildung und Asymmetrie in dem aus der Bohrung austretenden Strom verhindern. Bei einer Ausführungsform befindet sich der konvergierende Teil stromaufwärts vom divergierenden Teil.
Der konvergierende Teil umfasst eine Stufe, die unter einem spitzen Winkel gegenüber der Mittelachse geneigt ist. Der divergierende Teil umfasst eine Länge und eine innere Oberfläche, die, in Strömungsrichtung, unter einem Divergenzwinkel von der Mittelachse weg divergiert, der beträchtlich kleiner als der spitze Winkel der geneigten Stufe ist. Der Divergenzwinkel ist groß genug, um den Metallstrom zu verteilen bzw. auszubreiten, jedoch ausreichend klein, um Druckabfälle oder eine Aufteilung bzw. Aufspaltung des Stroms zu verhindern. Jeder Abschnitt weist eine Einlass- und eine Auslassquerschnittsfläche auf. Von Abschnitt zu Abschnitt können die Einlass- und Auslassfläche größer werden, kleiner werden oder in Strömungsrichtung verhältnismäßig konstant bleiben, wodurch die mittlere Geschwindigkeit des eingeschlossenen Stroms verringert, vergrößert oder aufrecht erhalten wird, wie für den aus der Bohrung austretenden Strom gewünscht.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung weist das Gießrohr eine Bohrung auf, die aus einer Reihe von Abschnitten in Fluidverbindung besteht, wobei jeder Abschnitt eine scharf konvergierende Einrichtung und eine langsam divergierende Einrichtung aufweist. Die konvergierende Einrichtung lenkt den Strom zur Mittelachse der Bohrung hin ab, und die divergierende Einrichtung lenkt den Strom ohne Aufteilung des Stroms von der Mittelachse weg. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Gießrohr eine Bohrung auf, umfassend eine Reihe von kegelstumpfförmigen Abschnitten in Fluidverbindung mit einer konvergierenden Einrichtung zwischen jedem Abschnitt.
Das Verfahren der Erfindung weist ein Gießrohr mit einer Bohrung auf, die eine Reihe von Abschnitten in Fluidverbindung umfasst, und schließt ein: Zusammenführen des Stroms von geschmolzenem Metall am Einlass von jedem Abschnitt und Auseinanderführen des Stroms ohne Aufteilung entlang der Länge des Abschnitts.
Andere Einzelheiten, Ziele und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich, während mit der nachfolgenden Beschreibung eines augenblicklich bevorzugten Verfahrens zur Durchführung der Erfindung fortgefahren wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Gießrohr der gegenwärtigen Erfindung.
2 zeigt einen einzelnen Abschnitt des Gießrohrs.
3a und 3b zeigen einen ersten und zweiten Divergenzwinkel in einem Gießrohr mit Plansymmetrie.
4 zeigt ein abgestuftes Gießrohr aus dem Stand der Technik.
5a und 5b zeigen turbulente Strömungsmuster in einem abgestuften Gießrohr aus dem Stand der Technik bzw. im Gießrohr der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst ein Gießrohr mit einer Durchflussbohrung zur Verwendung beim Stranggießen von geschmolzenem Metall. Ein Gießrohr schließt Ummantelungen (shrouds), Düsen (nozzles) und andere Feuerfestteile ein, um einen Strom von geschmolzenem Metall einzuschließen, einschließlich, zum Beispiel, Tauchummantelungen (submerged entry shrouds) und Tauchdüsen (submerged entry nozzles), innere Düsen (inner nozzles) und Tauchrohrdüsen (well-block nozzles). Der Strom gelangt aus einer stromaufwärtigen Position durch die Bohrung in eine stromabwärtige Position. Die Bohrung umfasst eine Mehrzahl von Abschnitten in Fluidverbindung. Die Abschnitte sind zumeist in Reihe aneinandergefügt, so dass der Strom aus einem stromaufwärtigen Abschnitt in einen ersten stromabwärtigen Abschnitt und wahlweise in einen zweiten und anschließende stromabwärtige Abschnitt(e) gelangt.
Wie in 1 dargestellt, weist das Gießrohr (1) eine Längsachse (2) auf, die sich von einer stromaufwärtigen Position (3) aus bis zu einer stromabwärtigen Position (4) erstreckt. Die innere Oberfläche (5) des Gießrohrs (1) begrenzt eine Durchflussbohrung (6) entlang der Längsmittelachse (2). Die Bohrung (6) ist in eine Mehrzahl von Abschnitten (7a–d) unterteilt, die in einer Reihe in Fluidverbindung stehen. Die Anzahl von Abschnitten (7) kann sich in Abhängigkeit von den speziellen Gießbedingungen ändern. Gewöhnlich wird das Rohr (1) auch ein Eintrittssegment (8) und ein Austrittssegment (9) besitzen.
Wie in 2 dargestellt, weist jeder Abschnitt (7) einen Einlass (11) mit einer Verengung (11a), einen Auslass (12), eine divergierende Länge (13) zwischen der Verengung (11a) und dem Auslass (12), sowie eine scharf konvergierende Stufe (14) zwischen dem Einlass (11) und der Verengung (11a) auf. Der Einlass besitzt eine Einlassquerschnittsfläche, die Verengung besitzt eine Verengungsquerschnittsfläche und der Auslass besitzt eine Auslassquerschnittsfläche. Die scharf konvergierende Stufe (14) ist durch einen Neigungswinkel (16) von der Achse (2) und eine Breite (15) senkrecht zur Achse (2) definiert. Entlang der Länge (13) des Abschnitts divergiert die innere Oberfläche (5) unter einem Divergenzwinkel (17) von der Achse (2).
Die Anzahl von Abschnitten in Fluidverbindung kann sich in Abhängigkeit von der Größe des Gießrohrs ändern, und die Abschnitte können unterschiedliche Geometrien und Abmessungen aufweisen. Die Abschnitte brauchen nicht die gesamte Länge der Bohrung einzunehmen, jedoch werden die Abschnitte vorzugsweise einen Großteil der Bohrung umfassen. Zum Beispiel weist ein Gießrohr, das eine Tauchummantelung umfasst, typischerweise 2 bis 6 Abschnitte plus ein Eintrittssegment und ein Austrittssegment auf. Jeder Abschnitt umfasst einen scharf konvergierenden Teil und einen langsam divergierenden Teil, und vorzugsweise wird sich der konvergierende Teil stromaufwärts vom divergierenden Teil befinden. Ein erster Abschnitt wird einen konvergierenden Teil stromaufwärts vom divergierenden Teil aufweisen, um den Strom zur Mittelachse der Bohrung hin zu lenken. Typischerweise wird der erste Abschnitt unmittelbar auf ein Eintrittssegment folgen.
Ein scharf konvergierender Teil wird den Strom von geschmolzenem Metall zur Mittelachse der Bohrung hin lenken und umfasst eine Stufe, die durch einen Neigungswinkel und eine Breite senkrecht zur Längsachse definiert ist. Das Zentrieren des Stroms trägt dazu bei, einen stärker symmetrischen Strom von geschmolzenem Metall zu erzeugen, der aus dem Rohr austritt. Der Neigungswinkel ist der Winkel zwischen der Längsachse und der Schräge der Stufe. Der Neigungswinkel kann im Bereich von 35 bis 90 Grad liegen, mit typischen Werten im Bereich von 60 bis 90 Grad. Der Grad, in dem der Strom zur Mitte hin gelenkt wird, steht in Beziehung mit einer Größenordnung der Konvergenz, die das Verhältnis der Breiten- bzw. Weitenquerschnittsfläche zur Einlassquerschnittsfläche ist. Die Breiten- bzw. Weitenquerschnittsfläche ist gleich der Differenz zwischen der Einlassquerschnittsfläche eines Abschnitts und seiner Verengungsquerschnittsfläche. Brauchbare Werte für die Größenordnung des Konvergenzverhältnisses reichen von 15% bis 60%, mit typischen Werten von 20% bis 40%.
Ein langsam divergierender Teil verteilt den Strom von geschmolzenem Metall und bringt eine Ausbreitungskomponente in den Strom ein. Vorzugsweise sollte die Verteilung bzw. Ausbreitung ohne eine Aufteilung oder Kavitation des Stroms stattfinden. Beide können zu einem Druckabfall führen, der eine Aluminiumoxidablagerung oder ein Verstopfen erleichtert. Typischerweise bewirkt die Verteilung bzw. Diffusion, dass die mittlere Geschwindigkeit des Stroms zwischen dem Einlass und dem Auslass eines Abschnitts abnimmt. Eine Abnahme der mittleren Geschwindigkeit entspricht einer Zunahme des mittleren Drucks und einer wahrscheinlichen Verminderung der Aluminiumoxidablagerung. Die Verteilung kann zum Beispiel erreicht werden, indem man die Auslassquerschnittsfläche größer als die Einlassquerschnittsfläche macht, obwohl diese Beziehung zwischen der Auslass- und Einlassquerschnittsfläche kein strenges Erfordernis ist, da eine Verteilung erreicht wird, indem man eine Auslassquerschnittsfläche vorsieht, die größer als die Verengungsquerschnittsfläche ist. Hochgradig asymmetrische eintretende Ströme werden sich zum Beispiel wahrscheinlich ungeachtet der Querschnittsflächen des Einlasses und des Auslasses verteilen. Die Kombination der einschnürenden und divergierenden Elemente eines Abschnitts erhöht die Verteilungs- bzw. Diffusionsgeschwindigkeit, was die Strömungssymmetrie verbessert, während gleichzeitig die Neigung zum Zusetzen vermindert wird.
Der divergierende Teil ist gewöhnlich symmetrisch um die Längsmittelachse, was zu einer kreisförmigen Querschnittsfläche und einer kegelstumpfförmigen Bohrungsgeometrie führt. Bei Bedarf kann der divergierende Teil auch eine elliptische Querschnittsfläche besitzen. Alternativ kann der divergierende Teil auf andere Weise symmetrisch sein, einschließlich zum Beispiel plansymmetrisch oder gar asymmetrisch. Plansymmetrie, das heißt ein im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt, ist besonders wirksam bei Dünnbrammen- oder Dünnbandstahl-Gießvorgängen.
Der divergierende Teil umfasst eine Länge und einen Divergenzwinkel. Die Länge des divergierenden Teils steht im Allgemeinen in Beziehung zum Divergenzwinkel und der Breite des konvergierenden Teils. Typischerweise ist die Länge ungefähr gleich der Breite dividiert durch den Tangens des mittleren Divergenzwinkels. Der Divergenzwinkel ist der Winkel, der zwischen der Längsachse und der Tangente zur inneren Oberfläche der Bohrung gebildet wird. Der Divergenzwinkel sollte klein genug sein, um eine Aufteilung bzw. Aufspaltung zu verhindern, jedoch groß genug, um eine Verteilung bzw. Diffusion zu gestatten. Der Winkel wird von der Geometrie der Bohrung abhängen. Zum Beispiel sollte bei einem kegelstumpfförmigen divergierenden Teil der Divergenzwinkel beträchtlich kleiner als der Neigungswinkel der konvergierenden Stufe sein und typischerweise weniger als 4 Grad betragen. Andere Geometrien können eine Mehrzahl von Divergenzwinkeln besitzen. Zum Beispiel, wie in 3a und 3b dargestellt, kann ein rechteckiger divergierender Teil einen ersten Divergenzwinkel (17a) entlang einer ersten Seite (31) und einen zweiten Divergenzwinkel (17b) entlang einer zweiten Seite (32) aufweisen. Der erste und zweite Divergenzwinkel können gleich sein, oder nicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann der divergierende Teil einen kontinuierlich veränderlichen Divergenzwinkel aufweisen, zum Beispiel wenn der divergierende Teil trompetenförmig ist.
In 4 ist ein Gießrohr aus dem Stand der Technik dargestellt. Das Rohr (41) umfasst eine Bohrung (42) mit einer Reihe von Abschnitten (43a–d) in Fluidverbindung, die durch Stufen (44) getrennt sind. 5a zeigt die Strömungsumrisse (51) und die Turbulenz (52) des Rohrs aus dem Stand der Technik. Die Turbulenz in der Nachbarschaft der Seiten der Bohrung ist auf den Bereich unmittelbar vor und hinter den Stufen begrenzt. Im Gegensatz dazu zeigt 5b Strömungsumrisse (51) in einem Gießrohr mit kegelstumpfförmigen Abschnitten. In jedem Abschnitt wird die Strömung kontinuierlich verändert, was die gesamte Strömungssymmetrie und Strömungsstabilität verbessert, während Turbulenz (52) in der Nachbarschaft der Wände der Bohrung vor und hinter den konvergierenden Teilen (53) und durchweg durch die divergierenden Teile (54) hindurch erzeugt wird.
Ersichtlich sind zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, dass die Erfindung innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche anders als speziell beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

Gießrohr zum Stranggießen eines Stroms von geschmolzenem Metall entlang einer Längsmittelachse aus einer stromaufwärtigen Position in eine stromabwärtige Position, wobei das Gießrohr eine innere Oberfläche einschließt, die eine Durchflussbohrung zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position begrenzt, wobei die Bohrung eine Mehrzahl von Abschnitten in Fluidverbindung enthält, die einen Einlass mit einer zu der Mittelachse senkrechten Einlassquerschnittsfläche und einen Auslass mit einer zu der Mittelachse senkrechten Auslassquerschnittsfläche aufweisen, wobei jeder Abschnitt einschließt: eine scharf konvergierende Stufe stromabwärts vom Einlass, um den Strom zur Mittelachse hin zu lenken, und eine Verengung stromabwärts von der konvergierenden Stufe mit einer zur Mittelachse senkrechten Verengungsquerschnittsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt weiter einen langsam divergierenden Teil stromabwärts von der Verengung aufweist, um den Strom zu verteilen bzw. auszubreiten.
Gießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvergierende Stufe eine geneigte Oberfläche einschließt, mit einem Neigungswinkel zwischen der geneigten Oberfläche und der Mittelachse, der vorzugsweise im Bereich von 35 bis 90° und bevorzugter von 60 bis 90° liegt.
Gießrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt eine als die Differenz zwischen der Einlassquerschnittsfläche und der Verengungsquerschnittsfläche definierte Weitenquerschnittsfläche, eine als Verhältnis der Weitenquerschnittsfläche zur Einlassquerschnittsfläche definierte Größenordnung der Konvergenz aufweist, und die Größenordnung der Konvergenz von 15 bis 60, vorzugsweise von 20 bis 40 Prozent beträgt.
Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Teil einschließt: eine Länge entlang der Mittelachse, und einen Divergenzwinkel zwischen der Mittelachse und einer Tangente zur inneren Oberfläche der Bohrung im divergierenden Teil, wobei der Divergenzwinkel groß genug ist, um eine Verteilung bzw. Ausbreitung des Stroms zu gestatten, und klein genug, um eine Aufteilung bzw. Aufspaltung zu verhindern.
Gießrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Divergenzwinkel kleiner als 4 Grad ist und vorzugsweise konstant ist.
Gießrohr nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tangens des Divergenzwinkels im Wesentlichen gleich der Breite am Auslass dividiert durch die Länge ist.
Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt kegelstumpfförmig ist.
Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aunlassquerschnittsfläche größer als die Einlassquerschnittsfläche ist.
Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassquerschnittsflächen von einem stromaufwärtigen Abschnitt bis zu einem stromabwärtigen Abschnitt zunehmen.
Verfahren zum Bewegen eines Stroms von geschmolzenem Metall aus einem ersten Behälter zu einem zweiten Behälter durch ein Gießrohr mit einer Längsmittelachse zwischen einer stromaufwärtigen Position und einer stromabwärtigen Position, und mit einer inneren Oberfläche, die eine Bohrung enthaltend eine Mehrzahl von Abschnitten in Fluidverbindung begrenzt, wobei jeder Abschnitt einen Einlass stromaufwärts von einem Auslass einschließt, wobei der Einlass eine Einlassquerschnittsfläche aufweist und der Auslass eine Auslassquerschnittsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Abschnitt: (a) der Strom zur Mittelachse hin konvergiert; und (b) der Strom divergiert, während eine Aufteilung bzw. Aufspaltung des Stroms verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom, während er divergiert, kontinuierlich verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Geschwindigkeit des Stroms von der stromaufwärtigen Position bis zur stromabwärtigen Position verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassfläche von einem stromaufwärtigen Abschnitt bis zu einem stromabwärtigen Abschnitt größer wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassfläche von einem stromaufwärtigen Abschnitt bis zu einem stromabwärtigen Abschnitt größer wird.