DE69324984T2 - Pouring tube for metal and process for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießrohr für Metall.The present invention relates to a pouring tube for metal.
Sie bezieht sich insbesondere auf Gießrohre zum kontinuierlichen Gießen von Stahl, insbesondere von mit Aluminium gemildertem Stahl.It relates in particular to pouring tubes for the continuous casting of steel, in particular aluminium-tempered steel.
In herkömmlicher Weise umfaßt eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Stahl zumindest eine Blockkokille, die durch einen Verteiler für geschmolzenen Stahl beschickt wird.Conventionally, a plant for the continuous casting of steel comprises at least one ingot mould which is fed by a distributor for molten steel.
Der geschmolzene Stahl fließt in der Blockkokille durch den Kanal von zumindest einem Gießrohr, das am Boden des Verteilers befestigt ist, geradläufig ausgehend von der oberen Öffnung der Blockkokille.The molten steel flows in the ingot mold through the channel of at least one pouring tube fixed to the bottom of the distributor, in a straight line from the upper opening of the ingot mold.
Um Wärmebeanspruchungen beim Kontakt mit dem geschmolzenen Material zu widerstehen, sind die Gießrohre üblicherweise aus einem feuerfesten Material hergestellt. Die Gießrohre sind außerdem üblicherweise innen und außen mit Emailleschichten beschichtet, die es erlauben, die Oxidation des feuerfesten Materials während der üblichen Voraufheizung der Gießrohre zu vermeiden, und die es außerdem erlauben, das poröse feuerfeste Material während der Verwendung der Gießrohre undurchlässig zu machen.In order to withstand thermal stresses during contact with the molten material, the pouring tubes are usually made of a refractory material. The pouring tubes are also usually coated inside and outside with layers of enamel, which allow the oxidation of the refractory material to be avoided during the usual preheating of the pouring tubes and which also allow the porous refractory material to be made impermeable during use of the pouring tubes.
In Übereinstimmung mit der Sorte des gegossenen Stahls oder des Materials, welches die Gießrohre bildet, stellen sich Probleme einer Beeinträchtigung der Gießrohre durch Korrosion oder Probleme einer Zusetzung der Gießrohre durch Oxidab scheidungen auf der Oberfläche des Fließkanals für den Stahl. Diese Oxidabscheidungen umfassen beispielsweise Aluminiumoxid, Kalkaluminat oder Aluminiumoxidtitanat.Depending on the type of cast steel or the material that forms the pouring tubes, problems of deterioration of the pouring tubes by corrosion or problems of clogging of the pouring tubes by oxides may arise. deposits on the surface of the flow channel for the steel. These oxide deposits include, for example, aluminum oxide, calcium aluminate or aluminum oxide titanate.
Es ist bekannt, Gießrohre aus einem feuerfesten Material aus Quarzglas (SiO&sub2;) herzustellen. Die aus diesem Material hergestellten Gießrohre vermögen schroffen Temperaturwechseln und einem Zusetzen durch Oxidabscheidungen zu widerstehen; sie widerstehen jedoch in geringem Umfang der Korrosion durch bestimmte Stahlsorten, die beispielsweise Mangan enthalten.It is known to manufacture pouring tubes from a refractory material made of quartz glass (SiO2). Pouring tubes made from this material are able to withstand sharp temperature changes and clogging by oxide deposits; however, they resist to a lesser extent corrosion by certain types of steel, which contain manganese, for example.
Außerdem ist es bekannt, die Gießrohre aus einem Verbundmaterial herzustellen, das hauptsächlich Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) und Graphit umfaßt, die durch eine karbonisierte Verbindung verbunden sind. Diese Gießrohre umfassen üblicherweise zwischen 20 und 30 Gew.-% Graphit. Ein erhöhter Gehalt an Graphit begünstigt die Beständigkeit dieser Gießrohre gegenüber schroffen Temperaturwechseln. Außerdem führen sie zu einer guten Beständigkeit gegenüber Abnutzung. Im Gegensatz hierzu setzen die Gießrohre aus Aluminiumgraphit rasch zu.It is also known to make the pouring tubes from a composite material that mainly comprises aluminum oxide (Al₂O₃) and graphite, bonded together by a carbonized compound. These pouring tubes usually contain between 20 and 30% by weight of graphite. A high graphite content improves the resistance of these pouring tubes to sudden temperature changes. They also provide good resistance to wear. In contrast, pouring tubes made of aluminum graphite clog up quickly.
Das Zusetzen der Gießrohre verläuft insbesondere dann rasch, wenn der gegossene Stahl mit Aluminium gemildert ist. In diesem Fall bilden sich in dem Kanal der Gießrohre Oxidabscheidungen, die im wesentlichen Aluminiumoxid enthalten. Dies begrenzt die Sequenz- bzw. Folgelänge und kann zum Unterbrechen des Gießens in dem Fall eines vollständigen Zusetzens der Gießrohre führen.Clogging of the pouring tubes occurs particularly quickly if the cast steel is tempered with aluminum. In this case, oxide deposits, which essentially contain aluminum oxide, form in the channel of the pouring tubes. This limits the sequence length and can lead to the interruption of casting if the pouring tubes become completely clogged.
Außerdem besteht die Möglichkeit, daß eine bestimmte Menge der abgeschiedenen Oxide durch den gegossenen Stahl mitgerissen wird und sich Einschlüsse bilden, welche die metallurgischen Eigenschaften des Stahls beeinträchtigen.In addition, there is the possibility that a certain amount of the deposited oxides will be entrained by the cast steel and form inclusions that impair the metallurgical properties of the steel.
Um das Phänomen des Zusetzens zu verstehen, sind drei Versuche durchgeführt worden.In order to understand the clogging phenomenon, three experiments were carried out.
Einerseits wurde eine Stange aus Aluminiumoxid-Kohlenstoff während zweier Stunden in ein Bad aus Stahl XC 38 bei 1550ºC getaucht, welchem Bad 0,25% Aluminium zugesetzt ist, und zwar in einer Umgebung kontrollierter Atmosphäre.On the one hand, an alumina-carbon rod was immersed for two hours in a bath of XC 38 steel at 1550ºC, to which 0.25% aluminium was added, in a controlled atmosphere environment.
Nach zwei Stunden stellt man das Vorliegen einer Aluminiumoxidschicht auf den Wänden der Stange fest.After two hours, the presence of an aluminium oxide layer on the walls of the rod is observed.
Andererseits wurde eine Stange aus kohlenstoffreiem Aluminiumoxid in dasselbe Bad für zwei Stunden getaucht.On the other hand, a rod made of carbon-free alumina was immersed in the same bath for two hours.
Nach zwei Stunden wird auf der Stange keinerlei Abscheidung festgestellt.After two hours, no deposits are observed on the rod.
Zuletzt hat man eine Stange aus Aluminiumoxid-Kohlenstoff, beschichtet mit einer dicken reinen Aluminiumoxidschicht in das Stahlbad für zwei Stunden getaucht.Finally, a rod made of aluminum oxide carbon, coated with a thick layer of pure aluminum oxide, was immersed in the steel bath for two hours.
Nach zwei Stunden wird auf der Stange eine Abscheidung aus Aluminiumoxid festgestellt.After two hours, a deposit of aluminum oxide is observed on the rod.
Aufgrund dieser Versuche bietet sich die Erklärung an, daß das Zusetzen der Gießrohre ausschließlich auf dem Aluminiumoxid beruht, das in dem gegossenen Stahl als Einschlüsse enthalten ist, das sich an der feuerfesten Wand des Gießrohrs sammelt.Based on these tests, it can be explained that the clogging of the pouring tubes is due exclusively to the aluminium oxide contained in the cast steel as inclusions, which collects on the refractory wall of the pouring tube.
Falls dies der Fall sein sollte, sollte die Stange aus reinem Aluminium eine Abscheidung nach zwei Stunden wie die Stange aus Aluminiumoxid-Kohlenstoff aufweisen, die mit einer dicken Schicht aus purem Aluminiumoxid beschichtet ist.If this is the case, the pure aluminum rod should deposit after two hours like the rod made of alumina-carbon coated with a thick layer of pure alumina.
Tatsächlich beruht das Zusetzen der Gießrohre auf zwei Phänomenen:In fact, the clogging of the pouring pipes is based on two phenomena:
- Das Aluminiumoxid, welches als Einschlüsse in dem Stahl enthalten ist, sammelt sich auf den feuerfesten Wänden des Gießrohrs,- The aluminium oxide, which is contained as inclusions in the steel, collects on the refractory walls of the pouring tube,
- das in dem Stahl enthaltene Aluminium oxidiert, wenn es mit den Wänden des Gießrohrs in Kontakt kommt, um Aluminiumoxid Al&sub2;O&sub3; zu bilden und an der Wand aufzuwachsen.- the aluminium contained in the steel oxidises when it comes into contact with the walls of the pouring tube to form aluminium oxide Al₂O₃ and grow on the wall.
Indem eine aus einer Stange aus Aluminiumoxid-Graphit gebildete Probe in ein Bad aus geschmolzenem Stahl getaucht wird, welches Sauerstoff anzieht, wie etwa Aluminium, werden nachfolgend erläuterte chemische Gleichgewichte beobachtet.By immersing a sample formed from a rod of alumina graphite into a bath of molten steel that attracts oxygen, such as aluminum, chemical equilibria are observed as explained below.
Die Probe aus Aluminiumoxid-Graphit umfaßt Verunreinigungen in Form von Oxiden (SiO&sub2;, Na&sub2;O, K&sub2;O, ...), die durch den Kohlenstoff C der Probe reduziert werden, um gasförmiges Kohlenmonoxid CO zu bilden.The alumina-graphite sample contains impurities in the form of oxides (SiO2, Na2O, K2O, ...) which are reduced by the carbon C of the sample to form gaseous carbon monoxide CO.
Das CO wird an der Oberfläche der Probe freigesetzt und zersetzt sich in Zwischenelemente [C] und [O].The CO is released at the surface of the sample and decomposes into intermediate elements [C] and [O].
Diese Zersetzung bzw. Dissoziation auf der Oberfläche der Probe stört lokal das Gleichgewicht zwischen den Elementen [C] und [O], die in dem Stahlbad enthalten sind. Dadurch erfolgt die Oxidation der sauerstoffanziehenden Elemente des Bads durch den freien Sauerstoff und damit der Niederschlag und das Wachsen von Oxiden auf der Oberfläche der Probe.This decomposition or dissociation on the surface of the sample locally disturbs the equilibrium between the elements [C] and [O] contained in the steel bath. This leads to the oxidation of the oxygen-attracting elements of the bath by the free oxygen and thus the precipitation and growth of oxides on the surface of the sample.
In dem Fall eines mit Aluminium gemilderten Stahlbads ist folgendes im einzelnen festzustellen:In the case of a steel bath tempered with aluminium, the following must be noted in detail:
- In einem von der Oberfläche der Probe entfernten Bereich die folgenden stabilen chemischen Gleichgewichte:- In an area remote from the surface of the sample the following stable chemical equilibria:
2[Al] + 3[O] → Al&sub2;O&sub3;2[Al] + 3[O] ? Al&sub2;O&sub3;
¬¬
[C] + [O] → CO[C] + [O] → CO
¬¬
- In einem zur Oberfläche der Probe benachbarten Bereich eine Ausbildung von chemischen Gleichgewichten in folgenden Richtungen:- In an area adjacent to the surface of the sample, a formation of chemical equilibria in the following directions:
CO (gasförmig) → [C] + [O]CO (gaseous) → [C] + [O]
2[Al] + 3[O] → Al&sub2;O&sub3; (niedergeschlagen)2[Al] + 3[O] → Al₂O₃ (precipitated)
Im Fall eines Gießrohrs, das aus Al&sub2;O&sub3;-C-Material hergestellt ist, zersetzt sich das Kohlenmonoxid auf der Oberfläche des Fließkanals für den Stahl und löst auf dieser Oberfläche die Abscheidung von Oxiden aus, insbesondere von Aluminiumoxid, von Produkten, ausgehend von in dem gegossenen Stahl enthaltenen Elementen, insbesondere Aluminium. Die Oxidabscheidungen setzen den Kanal des Gießrohrs zunehmend zu.In the case of a pouring tube made of Al₂O₃-C material, the carbon monoxide decomposes on the surface of the steel flow channel and triggers the deposition of oxides, in particular alumina, on this surface, products from elements contained in the cast steel, in particular aluminium. The oxide deposits progressively clog the pouring tube channel.
Außerdem bildet sich das Kohlenmonoxid nicht nur ausgehend von dem Sauerstoff, der von den Verunreinigungen in Form von Oxiden herrührt, die in dem Gießrohr enthalten sind, sondern auch ausgehend von dem Sauerstoff der Umgebungsluft des Gießrohrs. Der Sauerstoff der Luft dringt über die Verbindung des Gießrohrs mit dem Verteiler sowie über die Wände des Gießrohrs aus porösem feuerfesten Material ein. Der Sauerstoff der Luft verbindet sich mit dem Kohlenstoff, der in dem Gießrohr enthalten ist, um gasförmiges Kohlenmonoxid zu bilden, das zu der Oberfläche des Kanals wandert. Diese Wanderung wird durch den Unterdruck begünstigt, der in dem Kanal durch das Fließen des flüssigen Stahls erzeugt wird.In addition, carbon monoxide is formed not only from the oxygen coming from the impurities in the form of oxides contained in the pouring tube, but also from the oxygen in the air surrounding the pouring tube. The oxygen in the air penetrates through the connection between the pouring tube and the distributor and through the walls of the pouring tube made of porous refractory material. The oxygen in the air combines with the carbon contained in the pouring tube to form gaseous carbon monoxide, which migrates to the surface of the channel. This migration is favored by the negative pressure created in the channel by the flow of the liquid steel.
Die DE-B-2 703 657 beschreibt ein Gießrohr aus Metall, aufweisend:DE-B-2 703 657 describes a pouring tube made of metal, having:
- Einen Körper aus feuerfestem Material, in welchem ein Fließkanal für das flüssige Material gebildet ist,- A body made of refractory material in which a flow channel for the liquid material is formed,
- eine Ringkammer, die in dem Körper gebildet um den Kanal herum nahe zu der Peripherie dieses Kanals angeordnet ist, sich nahezu über die vollständige Länge des Kanals erstreckt, und mit Mitteln zum Evakuieren in bezug auf die Umgebung des Gießrohrs oder zum Einblasen von neutralem Gas verbunden ist.- an annular chamber formed in the body around the channel, close to the periphery of this channel, extending almost over the entire length of the channel, and connected to means for evacuating the surroundings of the pouring tube or for blowing in neutral gas.
Die WO-A-84/04477 beschreibt ein Gießrohr aus einem Metall, das durch isostatisches Pressen aus einem feuerfesten Material hergestellt ist, in welchem ein schmelzbares Element enthalten ist, das das Volumen einer Kammer einnimmt, die ausgebildet werden soll.WO-A-84/04477 describes a pouring tube made of a metal, made by isostatic pressing of a refractory material in which a fusible element is contained, occupying the volume of a chamber to be formed.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Zusetzen von Gießrohren aus feuerfestem Material, insbesondere Aluminiumoxid-Kohlenstoff enthaltend zu verhindern, indem die Ausbildung von Sauerstoffniederschlägen auf der Oberfläche des Fließkanals für das geschmolzene Metall mit einfachen Mitteln sowie einfach ausführbar verhindert wird.An object of the present invention is to prevent the clogging of pouring pipes made of refractory material, in particular containing aluminum oxide carbon, by preventing the formation of oxygen deposits on the surface of the flow channel for the molten metal using simple means and in a simple manner.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Gießrohr für Metall der in der DE-B-27 03 657 bekannten Art zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gießrohr zum Fließenlassen des Metalls durch Schwerkraft, insbesondere zum kontinuierlichen Gießen von Stahl bildet, wobei die Kammer eine Abschirmung für die Wanderung von Kohlenmonoxid in Richtung auf den Kanal bildet, und daß das Gießrohr außerdem ein Futterrohr aus einem kohlenstoffreien feuerfesten Material umfaßt, das zwischen der Peripherie des Kanals und der Ringkammer angeordnet ist.To this end, the invention relates to a pouring tube for metal of the type known in DE-B-27 03 657, characterized in that it forms a pouring tube for allowing the metal to flow by gravity, in particular for the continuous casting of steel, the chamber forming a shield for the migration of carbon monoxide towards the channel, and in that the pouring tube further comprises a casing made of a carbon-free refractory material arranged between the periphery of the channel and the annular chamber.
Gemäß weiteren Merkmalen dieser Erfindung:According to further features of this invention:
- Ist das Futterrohr aus einem kohlenstoffreien feuerfesten Material hergestellt, das beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumnitrid (AlN) oder Bornitrid (BN), Spinelle, Magnesiumoxid, Boride, insbesondere Zirkonborid (ZrB&sub2;) umfaßt;- the casing is made of a carbon-free refractory material comprising, for example, alumina, zirconia, aluminium nitride (AlN) or boron nitride (BN), spinels, magnesium oxide, borides, in particular zirconium boride (ZrB2);
- ist der Gießrohrkörper aus demselben feuerfesten Material wie das Futterrohr gebildet;- the pouring tube body is made of the same refractory material as the casing;
- ist der Gießrohrkörper aus einem Verbundstoffmaterial hergestellt, welches Aluminiumoxid und Graphit umfaßt.- the pouring tube body is made of a composite material which comprises aluminium oxide and graphite.
Die Erfindung läßt sich besser mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung verstehen, die lediglich beispielhaft sowie unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt; in diesen zeigen:The invention will be better understood from the following description, given by way of example only, and with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teils einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Stahl mit einem erfindungsgemäßen Gießrohr,Fig. 1 is a schematic view of part of a plant for the continuous casting of steel with a pouring tube according to the invention,
Fig. 2 eine Längsschnittansicht in vergrößertem Maßstab des erfindungsgemäßen Gießrohrs,Fig. 2 is a longitudinal sectional view on an enlarged scale of the pouring tube according to the invention,
Fig. 3 bis 5 Längsschnittansichten von Elementen, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gießrohre verwendet werden.Fig. 3 to 5 Longitudinal sectional views of elements used to manufacture the pouring tubes according to the invention.
Aus Fig. 1 geht ein Teil einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Stahl hervor, die allgemein mit der Bezugziffer 10 bezeichnet ist und beispielsweise zur Herstellung von Metallhalbfertigprodukten, wie etwa Barren oder Brammen bestimmt ist.Fig. 1 shows part of a plant for the continuous casting of steel, which is generally designated by the reference numeral 10 and is intended, for example, for the production of semi-finished metal products, such as ingots or slabs.
In herkömmlicher Weise umfaßt die Anlage einen Verteiler 12 für geschmolzenen Stahl zur Versorgung einer Blockkokille 14, die eine obere Form 16 und Walzen 18 zum Antreiben und Führen des Halbfertigfabrikats im Lauf seiner Verfestigung umfaßt.In a conventional manner, the plant comprises a distributor 12 for molten steel for supplying an ingot mould 14 which comprises an upper mould 16 and rollers 18 for driving and guiding the semi-finished product during its solidification.
Der Verteiler 12 selbst wird mit geschmolzenem Stahl über eine in der Figur nicht gezeigte Gießpfanne versorgt.The distributor 12 itself is supplied with molten steel via a pouring ladle not shown in the figure.
Der geschmolzene Stahl fließt in der Blockkokille 14 durch Schwerkraft und läuft durch zumindest ein erfindungsgemäßes Gießrohr 20, welches durch bekannte Mittel auf dem Boden des Verteilers 12 unmittelbar über der oberen Öffnung der Blockkokille befestigt ist.The molten steel flows in the ingot mold 14 by gravity and passes through at least one pouring tube 20 according to the invention, which is attached by known means to the bottom of the distributor 12 immediately above the upper opening of the ingot mold.
Nunmehr wird im einzelnen das Gießrohr unter bezug auf Fig. 2 erläutert.The pouring tube will now be explained in detail with reference to Fig. 2.
Das Gießrohr 20 umfaßt einen allgemein rohrförmigen Gießrohrkörper 22, der aus einem feuerfesten Material, bevorzugt aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, welches hauptsächlich Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) und Graphit (C) umfaßt.The pouring tube 20 comprises a generally tubular pouring tube body 22 made of a refractory material, preferably of a composite material comprising mainly alumina (Al₂O₃) and graphite (C).
Der Körper 22 umfaßt einen Fließkanal 24 für den geschmolzenen Stahl. Der Kanal umfaßt ein oberes Ende 26, das dazu be stimmt ist, durch bekannte Mittel mit einer Ablauföffnung für den Stahl des Verteilers verbunden zu werden, und ein unteres Ende 28, welches zwei Verzweigungen 28A, 28B bildet, die zur Außenseite des Gießrohrs durch diametral gegenüberliegende Öffnungen münden.The body 22 includes a flow channel 24 for the molten steel. The channel includes an upper end 26 which is adapted to be connected by known means to a discharge opening for the steel of the distributor, and a lower end 28 which forms two branches 28A, 28B which open to the outside of the pouring tube through diametrically opposed openings.
Die Peripherie des Kanals 34 ist nahezu über seine vollständige Länge durch die Innenfläche eines zylindrischen Futterrohrs 30 aus kohlenstoffreiem feuerfesten Material begrenzt, das im Gießrohrkörper 22 durch Mittel und Prozeduren befestigt ist, die später erläutert sind.The periphery of the channel 34 is defined along almost its entire length by the inner surface of a cylindrical liner 30 of non-carbon refractory material which is secured in the pour tube body 22 by means and procedures explained later.
Eine koaxial zum Kanal 24 verlaufende Ringkammer 32 umgibt die Außenfläche des Futterrohrs 30, indem sie sich nahezu über die gesamte Länge desselben erstreckt. Die Wand der Kammer 32 hat eine geringe Dicke relativ zur Dicke der Wand des Gießrohrkörpers 22.An annular chamber 32, which runs coaxially with the channel 24, surrounds the outer surface of the casing 30 by extending almost the entire length thereof. The wall of the chamber 32 has a small thickness relative to the thickness of the wall of the pouring tube body 22.
Die Endverzweigungen 28A, 28B des Kanals sind ebenfalls durch entsprechende Teile des Futterrohrs 30 und der Kammer 32 umgeben.The end branches 28A, 28B of the channel are also surrounded by corresponding parts of the casing 30 and the chamber 32.
Die Kammer 32 ist benachbart zur Peripherie des Kanals 24 angeordnet und von diesem Kanal durch die Wand des Futterrohrs 30 getrennt, das zwischen der Peripherie des Kanals und der Kammer angeordnet ist.The chamber 32 is disposed adjacent to the periphery of the channel 24 and separated from that channel by the wall of the casing 30 which is disposed between the periphery of the channel and the chamber.
In herkömmlicher Weise sind die Innen- und Außenflächen des Gießrohrs mit in den Figuren nicht gezeigten Emailleschichten derart beschichtet, daß das Gießrohr vor Oxidation geschützt ist, und daß die porösen Oberflächen aus feuerfesten Materialien undurchlässig gemacht sind.Conventionally, the inner and outer surfaces of the pouring tube are coated with enamel layers not shown in the figures in such a way that the pouring tube is protected from oxidation and that the porous surfaces made of refractory materials are made impermeable.
Die Kammer 32 ist über eine Öffnung 34 mit einer in den Figuren nicht gezeigten Unterdruckquelle bekannten Typs verbunden, um die Kammer relativ zur Umgebung des Gießrohrs zu evakuieren, oder mit einer Quelle zum Einblasen eines neutralen Gases, beispielsweise von Argon.The chamber 32 is connected via an opening 34 to a vacuum source of known type, not shown in the figures, in order to evacuate the chamber relative to the surroundings of the pouring tube, or to a source for blowing in a neutral gas, for example argon.
In Fig. 2 ist außerdem ein Ring 36 gezeigt, der in herkömmlicher Weise um den Gießrohrkörper 22 angeordnet ist und aus einem feuerfesten Produkt, üblicherweise Zirkongraphit gebildet ist, das dazu bestimmt ist, der Korrosion durch das Pulver der Form zu widerstehen.Also shown in Fig. 2 is a ring 36 which is arranged in a conventional manner around the pouring tube body 22 and is made of a refractory product, usually zirconium graphite, which is designed to resist corrosion by the powder of the mold.
In dem erläuterten Beispiel weist das Gießrohr 20 einen Außendurchmesser von 100 mm auf, der Kanal 24 weist einen Durchmesser von 70 mm auf, die Wand des Futterrohrs 30 weist eine Dicke von 4 mm auf und die Wand der Ringkammer 32 weist eine Dicke von 2 mm auf.In the example explained, the pouring tube 20 has an outer diameter of 100 mm, the channel 24 has a diameter of 70 mm, the wall of the casing tube 30 has a thickness of 4 mm and the wall of the annular chamber 32 has a thickness of 2 mm.
Die Kammer 32 erlaubt einerseits, die Gasprodukte, insbesondere das Kohlenmonoxid aufzunehmen, das sich in dem feuerfesten Material des Gießrohrkörpers 22 bildet und in Richtung auf den Kanal 24 sich ausbreitet, und andererseits, um die Gasprodukte durch die Öffnung 34 auszutragen.The chamber 32 allows, on the one hand, to collect the gas products, in particular the carbon monoxide, which forms in the refractory material of the pouring tube body 22 and spreads towards the channel 24, and, on the other hand, to discharge the gas products through the opening 34.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Futterrohr 30 aus einem kohlenstoffreien feuerfesten Material hergestellt, das beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumnitrid (AlN) oder Bornitrid (BN), Spinelle, Magnesiumoxid, Boride, insbesondere Zirkonborid (ZrB&sub2;) umfaßt.According to a first embodiment of the invention, the liner 30 is made of a carbon-free refractory material, which includes, for example, aluminum oxide, zirconium oxide, aluminum nitride (AlN) or boron nitride (BN), spinels, magnesium oxide, borides, in particular zirconium boride (ZrB2).
Bei Abwesenheit von Kohlenstoff erfolgt keine Ausbildung von Kohlenmonoxid in der Wand des Futterrohrs 30, welches die Kammer 32 vom Kanal 24 trennt.In the absence of carbon, no formation of carbon monoxide occurs in the wall of the casing tube 30, which separates the chamber 32 from the channel 24.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Körper 22 aus einem feuerfesten Material hergestellt, das identisch zu demjenigen des Futterrohrs 30 des Gießrohrs ist und Aluminiumoxid ohne Kohlenstoff enthält. In diesem Fall kann das Futterrohr 30 materialeinheitlich mit dem Körper 22 hergestellt sein und einen einzigen Block mit diesem bilden.According to a second embodiment of the invention, the body 22 is made of a refractory material which is identical to that of the casing 30 of the pouring tube and contains alumina without carbon. In this case, the casing 30 can be made of the same material as the body 22 and form a single block with it.
Nunmehr werden Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gießrohrs in bezug auf Fig. 3 bis 5 erläutert.Now, methods for producing a pouring tube according to the invention will be explained with reference to Figs. 3 to 5.
Das erste Herstellungsverfahren erlaubt es, ein Gießrohr zu verwirklichen, in welchem das Futterrohr 30 materialeinheitlich mit dem Körper 22 gebildet ist und einen einzigen Block mit diesem bildet. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte.The first manufacturing process makes it possible to produce a pouring tube in which the casing 30 is integral with the body 22 and forms a single block with it. This process comprises the following steps.
Zu einem ersten Zeitpunkt wird ein Gießrohr durch isostatisches Pressen eines feuerfesten Materials verwirklicht, in welchem ein schmelzbares oder flüchtiges Element 32A enthalten ist, welches das Volumen der Ringkammer 32 einnimmt, die in dem Gießrohr ausgebildet werden soll (siehe Fig. 3).At a first stage, a pouring tube is realized by isostatic pressing of a refractory material containing a fusible or volatile element 32A occupying the volume of the annular chamber 32 to be formed in the pouring tube (see Fig. 3).
Das schmelzbare Element 32A ist beispielsweise aus einem Polymermaterial oder aus Wachs hergestellt.The fusible element 32A is made, for example, from a polymer material or from wax.
Daraufhin wird die Einheit auf eine erhöhte Temperatur von ungefähr 1000ºC erhitzt, wodurch das Polymer zum Schmelzen gebracht wird. Das geschmolzene Polymer verdampft durch die Wand aus dem porösen feuerfesten Material und gibt das Volumen frei, welches es anfänglich eingenommen hat. Dieses Volumen bildet eine Ringkammer um den Kanal des Gießrohrs.The unit is then heated to an elevated temperature of approximately 1000ºC, causing the polymer to melt. The molten polymer evaporates through the wall of porous refractory material and releases the volume it initially occupied. This volume forms an annular chamber around the channel of the pouring tube.
Dadurch wird ein Gießrohr 20 erhalten, wie es im wesentlichen in Fig. 2 gezeigt ist, wobei das Futterrohr 30 materialeinheitlich mit dem Körper 22 gebildet ist.This produces a pouring tube 20 as shown essentially in Fig. 2, wherein the casing tube 30 is formed of the same material as the body 22.
Das zweite Herstellungsverfahren für das Gießrohr umfaßt die folgenden Schritte.The second manufacturing process for the pouring tube includes the following steps.
Ein Einsatzrohr 30 und ein rohrförmiger Gießrohrkörper 22 werden, wie jeweils in Fig. 4 und 5 gezeigt, durch isostatisches Pressen sowie Erhitzen von feuerfesten Materialien in Übereinstimmung mit einem bekannten Verfahren hergestellt.An insert tube 30 and a tubular pouring tube body 22 are manufactured as shown in Figs. 4 and 5, respectively, by isostatically pressing and heating refractory materials in accordance with a known method.
Daraufhin wird der Einsatz 30 in dem Körper 22 koaxial beispielsweise mittels Zement bekannten Typs derart fixiert, daß der freie Raum zwischen dem Einsatz 30 und dem Körper 22 des Gießrohrs eine Ringkammer um den Kanal des Gießrohrs bilden.The insert 30 is then fixed coaxially in the body 22, for example by means of cement of a known type, in such a way that the free space between the insert 30 and the body 22 of the pouring tube forms an annular chamber around the channel of the pouring tube.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird der Einsatz aus drei Teilen hergestellt; ein erster Teil 30A, koaxial zu dem Körper wird durch das obere Ende des Körpers eingeführt und die zwei weiteren Teile 30B, 30C, welche die Verzweigungen des Einsatzes bilden, werden durch die unteren Öffnungen des Körpers eingeführt.As can be seen from Fig. 4, the insert is made of three parts; a first part 30A, coaxial with the body, is inserted through the upper end of the body and the two other parts 30B, 30C, which form the branches of the insert, are inserted through the lower openings of the body.
Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt.The invention is not limited to the embodiments explained.
Der Gießrohrkörper und das interne Futterrohr können aus unterschiedlichen feuerfesten Materialien hergestellt sein.The pouring tube body and the internal liner can be made of different refractory materials.
Das Gießrohr kann in kontinuierlich und diskontinuierlich betriebenen Anlagen eingesetzt werden und es kann mit geschmol zenem Metall von Blockkokillen unterschiedlicher Typen beschickt werden.The pouring tube can be used in continuous and discontinuous systems and it can be used with molten zen metal from block molds of different types.
Die Erfindung erbringt zahlreiche Vorteile.The invention offers numerous advantages.
Das Verschließen bzw. das Abdichten eines herkömmlichen Gießrohrs erfolgt durch Oxidation von Kohlenstoff, der in dem feuerfesten Material enthalten ist, wobei die Unterdruckringkammer eines erfindungsgemäßen Gießrohrs es erlaubt, die Wanderung des gasförmigen Kohlenmonoxids in den Kanal des Gießrohrs zu verhindern.The closing or sealing of a conventional pouring tube is carried out by oxidation of carbon contained in the refractory material, whereby the negative pressure ring chamber of a pouring tube according to the invention makes it possible to prevent the migration of gaseous carbon monoxide into the channel of the pouring tube.
Durch das Herstellen des internen Futterrohrs des Gießrohrs aus einem kohlenstoffreien feuerfesten Material wird die Ausbildung von gasförmigem Kohlenstoff an der Peripherie des Kanals verhindert und im Fall eines kontinuierlichen Gießens von Stahl mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt wird das unerwünschte Überführen von Kohlenstoff in den Stahl verhindert, der in dem Kanal des Gießrohrs hindurchläuft.By making the internal liner of the pouring tube from a carbon-free refractory material, the formation of gaseous carbon at the periphery of the channel is prevented and, in the case of continuous casting of very low carbon steel, the undesirable transfer of carbon into the steel passing through the pouring tube channel is prevented.
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