DE69514956T2

DE69514956T2 - Tauchgiessrohr zum Stranggiessen

Info

Publication number: DE69514956T2
Application number: DE69514956T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Coassin; Bruno Gosparini; Umberto Meroni
Original assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Current assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2015-05-09
Also published as: ATE189636T1; ES2144539T3; ITUD940089A1; JP3662973B2; RU2140340C1; ITUD940089A0; EP0685282A1; EP0685282B1; JPH08168856A; CA2149191A1; US5673857A; CN1117414A; KR950031318A; IT1267242B1; BR9502157A; TW358043B; DE69514956D1; CN1042504C; RU95108317A

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslassdüse zum Stranggießen, gemäß dem Hauptanspruch.
Die Auslassdüse zum Stranggießen wird in Zusammenarbeit mit einem Kristallisator betrieben, um Barren, die eine Dicke (Schmalseite der Platte) von 30 bis 300 mm aufweisen, herzustellen.
Das Stranggießen von konventionellen, mittelgroßen und dünnen Barren birgt ein Problem in sich, verbunden mit Störungen, die dadurch verursacht sind, dass das flüssige Metall die Strahldüse unterhalb des Meniskus in der Gießkammer des Kristallisators verlässt.
Die Auslassdüse ist mit einer Gießwanne verbunden und so positioniert, dass ihr stromabwärtsgerichteter Abschlussabschnitt unter dem Meniskus des flüssigen Metalls versenkt ist, welches in der Gießkammer des Kristallisators enthalten ist.
Um Problemen vorzubeugen, die mit der hohen Geschwindigkeit des Ausgießens des flüssigen Metalls in die Gießkammer verbunden sind, sind Auslassdüsen bekannt, die ihr unteres Ende verschlossen und ihre Auslauföffnungen in den Seitenwänden der Auslassdüse haben. Diese Auslauföffnungen sind vorteilhafterweise so positioniert, dass sie zu den Schmalseiten der Gießkammer gerichtet sind.
Die dem Stand der Technik entsprechenden Auslassdüsen bergen Probleme in sich, die mit der hohen Austragsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls durch die seitlichen Auslauföffnungen verbunden sind. Genauer gesagt, setzen die Ströme flüssigen Metalls, die seitlich auftauchen, ihren Weg entlang der Seitenwände des Kristallisators hoch fort und schwemmen die Schmalseiten des Kristallisators ab. Dieses Abschwemmen der Schmalseiten des Kristallisators verursacht auf der einen Seite ein Wiedereinschmelzen der Außenschicht des Barren der geformt wird, die Außenschicht ist noch relativ dünn zu diesem Zeitpunkt, und erzeugt auf der anderen Seite Störungen, die eine Formierung und ein Wachstum dieser Außenschicht verhindern.
Diese Störungen führen zu Fehlern in der Oberfläche des Barren, wie z. B. Risse, Hohlräume und unregelmäßigen Markierungen, verursacht durch die Schwingungen und die Einverleibung der Schmierpulver.
Diese Ströme von flüssigem Metall können sowohl Bruchstellen der Außenschicht mit daraus resultierenden Schädigungen des Barrens als auch Abbrüche des Gießprozesses verursachen.
Die dem Stand der Technik entsprechenden Auslassdüsen mit seitlichen, nach oben gerichteten Auslauföffnungen, bergen ein Problem sich, welches mit übermäßigen Störungen des Niveaus des Meniskus verbunden ist, wodurch die Schmierpulver, die den Meniskus bedecken teilweise in den Barren übertragen werden.
Es ist ebenfalls bekannt, dass selbst wenn man die seitlichen Auslauföffnungen nach oben richtet, die Probleme betreffend der Erosion der Außenschicht der Platte durch die Ströme flüssigen Metalls, welche die seitlichen Auslauföffnungen verlassen, nicht beseitigt werden, sofern diese Ströme flüssigen Metalls ihre Bewegungsgröße beibehalten und deshalb dazu neigen, ihren Weg abwärts eher in den Kern des noch immer flüssigen Barrens fortzusetzen als sich in Richtung des Meniskus zu bewegen.
Die FR-A-2.243.043 offenbart eine rohrförmige Auslassdüse mit einem geschlossenen, unteren Ende und seitlichen Auslauföffnungen. Diese Düse ist verbunden mit einem Behältergehäuse, welches nach oben und nach unten geöffnet ist und Ablenkungswände aufweist die in einem vorgegebenen Abstand zu den Auslauföffnungen der Düse angebracht sind.
Das Gehäuse hat einen rechtwinkligen Querschnitt dessen Seiten parallel zu den Seitenwänden des Kristallisators liegen.
Dieses Behältergehäuse begrenzt eine störungsfreie Kammer, in welcher die Ströme des flüssigen Metalls, nach einem freien und geradlinigen Wegstück von ca. 100 mm, vorteilhafterweise aber 200 mm, auf die Ablenkungswände treffen bevor sie aufwärts oder abwärts abgelenkt werden.
Diese Ablenkungswände können parallel und senkrecht angeordnet sein oder aufwärts oder abwärts konvergieren, abhängig von dem Bereich in welchem ein bevorzugtes Auslaufen gewünscht ist. Auch die querliegenden Auslauföffnungen der Düse können eine horizontale Achse oder eine aufwärts oder abwärts geneigte Achse aufweisen, um die Ströme flüssigen Metalls vorzugsweise aufwärts oder abwärts zu verteilen.
Dieses Dokument beschreibt die Verteilungs- und Ablenkungsvorrichtungen bestehend aus zwei Verteilungskammern, eine für jede seitliche Auslauföffnung. Die Kammern sind an ihren oberen und unteren Teilen geöffnet und durch eine Seitenwand begrenzt, welche auf der gegenüberliegenden Seite der seitlichen Auslauföffnung als abwärts divergierender Deflektor ausgeführt ist und mit der Vertikalen einen Winkel "α" bildet, wobei die seitlichen Auslauföffnungen an die Bodenendwand angrenzen.
Diese Art von Auslassdüse beinhaltet ebenfalls das Problem, dass die Größe der seitlichen Auslauföffnungen klein ist im Verhältnis zu dem Schnitt der rohrartigen Strahldüsen, was eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, des flüssigen Metallausgusses nach sich zieht.
Aus diesem Grund besitzen die Ströme aus flüssigem Metall, welche die seitlichen Auslauföffnungen verlassen, eine hohe kinetische Energie, die nur teilweise durch den Aufprall auf die Ablenkungswände verringert wird.
Der abgelenkte Strahl flüssigen Metalls strömt deshalb weiterhin mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aufwärts und/oder abwärts und verursacht Störungen in der Gießkammer, was keine ordentliche Verfestigung der Außenschicht der Platte zulässt. Ferner wirbeln diese Störungen das Schmierpulver auf und verursachen Einschlüsse dieses Pulvers.
Weiters ist bekannt, dass sich im zentralen Bereich unter der Auslassdüse, genauer auf dem Boden der rohrartigen Leitung, eine kalte Zone bildet was in weiterer Folge zu einem unebenen und inhomogenen Ausgießen des flüssigen Metalls, welches von den Ablenkungswänden des Behältergehäuses abgelenkt wird, führt.
Dieser Mangel an Homogenität in der Temperaturverteilung in der geschmolzenen metallischen Masse erzeugt Defekte, die verhindern, dass das fertige Produkt die erwünschten Eigenschaften aufweist.
Außerdem besitzt die in oben genannter Patentschrift angeführte Auslassdüse ein großes Volumen, was vor allem in der Produktion von dünnen Barren, die eine Dicke zwischen 60 mm und 130 mm haben, dazu führen kann, dass sich die Auslassdüse leicht mit den erstarrenden Barren verbindet, was zu Schäden an der Auslassdüse und dem Barren führen kann.
Ferner ist der Gesamtumfang dieser Auslassdüse so beschaffen, dass er eine gute Zirkulation des flüssigen Metalls in dem Kristallisator und an den Seiten der Düse nicht zulässt, was Überhitzen oder übermäßiges Abkühlen einiger Bereiche mit daraus resultierenden Defekten in der Form der Barren zur Folge hat. Die Ablenkungswände des Behältergehäuses in dieser Auslassdüse sind viel höher als die Abmessungen der seitlichen Auslauföffnungen, die vorteilhafter Weise in der oberen Hälfte der Umlenkwände angebracht sind. Dafür werden die Ströme aus flüssigem Metall, welche das Behältergehäuse verlassen, entlang einer vorgegebenen Distanz von den Ablenkwänden geführt und können sich daher nicht mit der Masse des flüssigen Metalls, welches die Düse umgibt, vermischen. Dadurch entstehen Bereiche verschiedener Temperaturen.
Die US-A-3,669,181 beschreibt eine rohrartige Düse mit einem verschlossenen, unteren Ende und seitlichen Auslauföffnungen wobei, die Düse mit Mitteln verbunden ist, welche die Ströme des flüssigen Metalls ablenken. Diese Deflektormittel konvergieren nach oben und sind gegen die Vertikale um einen Winkel zwischen 10º und 45º in der Art geneigt, dass der obere Rand der Deflektorteile von der zentralen rohrartigen Leitung durch eine Distanz zwischen 5 mm und 40 mm getrennt ist und dadurch ein oberer Schlitz gebildet wird.
Dieser Typ einer Auslassdüse verursacht nicht nur die selben Probleme wie die soeben erwähnten sondern weist auch den weiteren Nachteil auf, dass der obere Schlitz aufgrund seiner kleinen Abmessungen von Tonerderückständen vollständig blockiert werden kann. Als Folge der Blockade des oberen Schlitzes wird der Strom flüssigen Metalls vollständig nach unten umgeleitet und diese Situation führt zu einer Verfestigung des Meniskus und in weiterer Folge zu einem Abbruch des Gießprozesses infolge der Adhäsion des Metalls, ausgelöst durch die mangelhafte Schmierung der Seitenwänden durch das Pulver, das nicht weiter schmelzen kann.
Die Anmelder haben diese Erfindung entworfen, getestet und realisiert, um die Unzulänglichkeiten des Stands der Technik zu überwinden und daraus resultierende Vorteile zu schaffen.
Diese Erfindung ist in dem Hauptanspruch näher beschrieben, wogegen die Unteransprüche Varianten der Idee der Hauptausführungsform darstellen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Auslassdüse zum Stranggießen von Barren zu schaffen, die in der Lage ist, eine große Menge an flüssigen Metall in die Gießkammer eines Kristallisators zu gießen ohne die Außenschicht von dem sich verfestigenden Barren in der Kokille abzuschwemmen und ohne Störungen in der sich verfestigenden Masse des flüssigen Metalls zu verursachen.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, die Temperatur des flüssigen Metalls im Kristallisator einheitlich zu halten.
Die Auslassdüse gemäß der Erfindung weist ein im wesentlichen senkrechtes Auslassrohr auf, welches von einer Bodenendwand abgeschlossen wird und in seinem unteren Abschnitt seitliche Auslauföffnungen aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und irr Richtung der Schmalseiten des Kristallisators weisen.
Die seitlichen Auslauföffnungen in der Auslassdüse gemäß der Erfindung sind angrenzend an die Bodenendwand des Auslassrohres angebracht, mit dem sie über Eingießöffnungen verbunden sind.
Jede der seitlichen Auslauföffnungen arbeitet mit Mitteln zusammen, die den Fluss verteilen, ablenken und für jede seitliche Auslauföffnung eine Verteilungskammer begrenzen, die nach oben und nach unten geöffnet ist um je einen oberen bzw. einen unteren Ausströmauslaß festzulegen.
Jeder Verteilungskammer ist eine jeweilige Auslauföffnung zugeordnet und die vertikale Mittelebene der Auslassdüse stimmt mit der Mittelebene der Verteilungskammer überein und ist in der Nähe der vertikalen Mittelebene des Kristallisators platziert.
Jede Verteilungskammer besitzt einen im wesentlichen halbelliptischen Schnitt in der horizontalen Ebene.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt jede Verteilungskammer einen Schnitt mit parallelen Seiten, die am Ende abgerundet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verjüngen sich die Seiten der Verteilungskammer nach außen.
Jede Verteilungskammer umfasst eine Seitenwand, die als Deflektor ausgeführt und gegenüber der dazugehörigen Auslauföffnung angebracht ist. Diese Ablenkseitenwände laufen abwärts auseinander, wodurch sie einen Winkel mit der Vertikalen von 10º bis 35º bilden, am vorteilhaftesten ist ein Winkel zwischen 15º und 25º.
Die seitlichen Auslauföffnungen in der Auslassdüse gemäß der Erfindung weisen im wesentlichen eine Höhe auf die gleich der Höhe der jeweiligen Verteilungskammern ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Höhe der Verteilungskammern das 1,25-fache der Höhe der Auslauföffnungen erreichen.
Der Strom des flüssigen Metalls in der erfindungsgemäßen Auslassdüse ist zum Teil aufwärts durch den oberen Ausströmauslaß und zum Teil nach unten durch den unteren Ausströmauslaß aufgeteilt.
Die Ströme des Metalls die aufwärts und abwärts abgelenkt werden tauchen jeweils als freie Ströme von dem jeweiligen oberen und unteren Ausströmauslaß auf und können mit dem umgebenden, flüssigen Metall vermischt werden, sobald sie aus den Verteilungskammern durch die jeweiligen Ausströmauslasse austreten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Deflektoren mit ihren oberen und unteren Enden auf dem selben Niveau wie die oberen und unteren Rändern der jeweiligen seitlichen Auslauföffnungen befestigt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat jede Ablenkung ihren unteren Rand im wesentlichen auf dem selben Niveau, auf dem sich der tiefste funkt der seitlichen Auslauföffnungen befindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, hat jede Ablenkung ihren oberen Rand im wesentlichen auf der selben Höhe, auf welcher sich der höchste Punkt der seitlichen Auslauföffnung befindet.
Die besser Vermischung, die mit der Erfindung erreicht wird, ermöglicht eine einheitlichere Temperaturverteilung in der Kokille sodass Barren mit besseren Eigenschaften produziert werden können.
Darüber hinaus wird mit der Auslassdüse gemäß der Erfindung ein störungsfreies Einfließen des flüssigen Metalls in den Meniskus in solcher Art gewährleistet, dass keinerlei Einschlüsse tief im Metall vollständig eingeschlossen werden.
Außerdem unterstützt das sanfte Einfließen des flüssigen Metalls in den Meniskus das Schmelzen der Pulver.
Das Auslassrohr in der Auslassdüse, gemäß der Erfindung, besteht aus einem ersten oberen Abschnitt mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt der nach unten zusammenläuft und einem zweiten divergierenden Abschnitt mit einem Querschnitt, der voranschreitend von kreisförmig bis im wesentlichen rechteckig variiert, mit den Schmalseiten vorteilhafterweise abgerundet.
Diese Ausführung mit einem Querschnitt hat das zweifache Ziel, zum einen die Flussrate des flüssigen Metalls, welches durch die Auslassdüse ausgegossen werden kann, durch Erzeugung eines Venturi Effektes zu erhöhen und zum anderen, den Fluss des flüssigen Metalls, der durch die Düse strömt, fortschreitend zu verlangsamen, sodass die kinetische Energie des Metallstroms abnimmt.
Der zweite Abschnitt beinhaltet auf der Schmalseite an seinem unteren Endteil zwei seitlichen Auslauföffnungen, die einen im wesentlichen elliptischen Schnitt besitzen und deren Hauptachse vertikal liegt.
Der Gesamtdurchsatzbereich, der durch die seitlichen Auslauföffnungen festgelegt wird, ist mindestens gleich, vorteilhafterweise größer, als der Enddurchmesser des Auslassrohres.
Folglich verlangsamt sich der Fluss des flüssigen Metalls durch das Auslassrohr fortwährend während seines Absinkens in dem Auslassrohr und verlangsamt sich weiter, wenn er aus den seitlichen Auslauföffnungen austritt.
Auf diese Weise wird die kinetische Energie des flüssigen Metalls schon teilweise während des Absinkens durch das Auslaufrohr verringert und wird danach fast zur Gänze reduziert, wenn der Strom aus flüssigen Metall in Wechselwirkung mit den Deflektoren in der Verteilungskammer tritt.
Aus diesem Grund ist es mit der erfindungsgemäßen Strahldüse möglich einen Fluss von flüssigem Metall zu erzeugen, der die Düse mit einer solchen Ausströmgeschwindigkeit verlässt, dass die Bildung von Störungen in der Kokille und das Abschwemmen der Seitenwände des Kristallisators durch diesen Fluss mit einem daraus resultierenden Schaden der Haut des sich verfestigenden Barrens vermieden wird.
Darüber hinaus ist die Flussmenge des flüssigen Metalls, die aufwärts durch die oberen Ausströmauslasse geleitet wird so groß, dass eine Temperatur gewährleistet ist, bei der es möglich ist, die Schicht aus Schmierpulver und die Oxidationsmittel, welche den Meniskus bedecken, ohne Erzeugung von Turbulenzen zu lösen.
In der Strahldüse gemäß der Erfindung ist die Wand am unteren Ende des Auslassrohres so lange wie oder länger als die Breite des Endauslasses des Auslassrohres.
Die obere Oberfläche dieser Bodenendwand ist an ihren Enden nach unten hin abgerundet und geht so in die seitlichen Auslauföffnungen über, dass der Fluss des flüssigen Metalls abwärts geführt wird und somit das Entstehen von Störungen in dem darunterliegenden, flüssigen Metall vermieden wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist die obere Oberfläche der Bodenendwand Verteilungsmittel auf, z. B. keilförmig geformte Teile, die den Strom des flüssigen Metalls in Richtung der beiden seitlichen Verteilungskammern teilen, wodurch sich turbulente Bewegungen im flüssigen Metall vermeiden lassen.
Darüber hinaus hat die Bodenendwand eine konvexe untere Oberfläche, z. B. in Gestalt eines Kreisbogens, um das Vermischen des flüssigen Metalls mit jenem flüssigen Metall, welches sich schon in dem Kristallisator befindet, insbesondere mit dem flüssigen Metall in dem zentralen Bereich unter der Bodenendwand des Auslassrohres zu erleichtern,. Weiters unterdrückt diese konvexe Form Störungen im geschmolzenen Metall am Meniskus, die von Schwingungen der Kokille herrühren.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Bodenendwand des Auslassrohres eine zusätzliche zentrale Auslauföffnung von kleinerer Größe als die seitlichen Auslauföffnungen. Durch dieses zusätzliche Loch wird das flüssige Metall teilweise in axialer Richtung in den Kristallisator eingegossen um kalte Zonen im Bereich der Bodenendwand zu vermeiden.
Ferner hat die Strahldüse gemäß der Erfindung an den Bereichen wo die seitlichen Auslauföffnungen vorgesehen sind, eine verkleinerte äußere Breite von ungefähr 50 mm bis 150 mm, aber vorteilhafterweise von 60 mm bis 120 mm, wodurch es dem flüssigen Metall ermöglicht wird ebenfalls zwischen der Düse und dem Kristallisator zu fließen und sichergestellt wird, dass eine einheitliche Temperatur in der gesamten Masse des flüssigen Metalls herrscht.
Erfindungsgemäß ist der obere Teil der Ablenkung 100 bis 200 mm unter dem Meniskus angebracht.
Die dargestellten Figuren sind als ein nicht ausschließliches Beispiel gedacht und zeigen im folgenden eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung:
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt der Strahldüse gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Strahldüse aus Fig. 1 entlang der Linie D-D;
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Strahldüse aus Fig. 1 bezugnehmend auf den Pfeil A;
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Strahldüse aus Fig. 1 bezugnehmend auf den Pfeil B;
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schnittes der Strahldüse aus Fig. 1 entlang der Linie C- C
Das Bezugszeichen 10 in den dargestellten Figuren bezeichnet generell eine Auslassdüse zum Stranggießen, gemäß der Erfindung.
Die Auslassdüse 10 gemäß der Erfindung ist an ihrem oberen Ende mit einer hier nicht dargestellten Gießwanne verbunden, die eine Dichtungs- und Positionierungsdüse beinhalten kann, um auf diese Weise flüssiges Metall in einen Kristallisator einer Kokille einfließen zu lassen.
Die Auslassdüse 10 gemäß der Erfindung weist ein vertikales Auslassrohr 11 auf, welches an seinem unteren Ende von einer Bodenendwand 12 abgeschlossen ist, und abschließend mit Verteilungs- und Deflektorelementen 13 verbunden ist.
Das Auslassrohr 11 weist in seinem unteren Abschnitt in Zusammenwirken mit der Bodenendwand 12 und den Verteilungs- und Ablenkungsteilen 13 zwei seitliche, entgegengesetzte Auslauföffnungen 14 auf, welche den Schmalseiten des Kristallisators gegenüberliegen.
Das Auslassrohr 11 besteht aus einem oberen Abschnitt 11a, der einen sich abwärts verkleinernden kreisförmigen Querschnitt besitzt und sich etwa über ein Drittel der Länge der Rohres 11 erstreckt, und einem zweiten unteren Abschnitt 11b, dessen Querschnitt sich von kreisförmig bis zu im wesentlichen rechteckig ändert und voranschreitend zunimmt.
Genauer gesagt liegt die Breitseite des rechteckigen Querschnittes dieses zweiten Abschnittes 11b parallel zur Breitseite des Kristallisators.
Der erste Abschnitt 11a besitzt einen Durchmesser "d&sub1;" von ungefähr 70 bis 90 mm, aber vorteilhafterweise von 80 mm, an seinem Einlassbereich und einen Durchmesser "d&sub2;" von ungefähr 65 bis 85 mm, aber vorteilhafterweise 75 mm an seinem Auslaß.
Erfindungsgemäß weist der erste Abschnitt 11a einen Auslassbereich der vom Durchmesser "d&sub2;" bestimmt ist und gleich dem 0.84- bis 0.92-fachen des Einlassbereiches, der durch den Durchmesser "d&sub1;" festgelegt wird, ist auf.
Am Auslaß des zweiten Abschnittes 11b misst die Breitseite "l&sub1;" seines rechteckigen Querschnittes zwischen 170 und 210 mm, vorteilhafterweise aber 190 mm und die Schmalseite beträgt zwischen 30 und 42 mm, vorteilhafterweise aber 34 bis 38 mm.
Erfindungsgemäß hat der Auslaß des zweiten Abschnittes des Auslassrohres einen Querschnitt der gleich dem 1.1 bis 2.1-fachen des Auslassquerschnittes des ersten Abschnittes 11a ist, der vom Durchmesser "d&sub2;" bestimmt wird.
Jedes Verteilungs- und Ablenkungsmittel 13 besteht aus einer Verteilungskammer 15, die mit der jeweiligen Auslauföffnung 14 verbunden ist und sich in Richtung der Breitseite des Kristallisators erstreckt. In diesem Fall weist jede Verteilungskammer 15 einen im wesentlichen halbelliptischen Querschnitt auf.
Jede Verteilungskammer 15 ist an ihrem oberen und unteren Ende offen, wodurch je eine obere Auslassöffnung 16a und eine untere Auslassöffnung 16b gebildet werden.
In der Auslassdüse 10 gemäß der Erfindung (siehe Fig. 3) beträgt die Länge "l&sub2;" der oberen Auslassöffnung 16a zwischen 35 und 60 mm, vorteilhaft sind aber 45 bis 50 mm, wobei die Breite "l&sub3;" zwischen 30 und 42 mm beträgt, vorteilhafterweise aber 34 bis 38 mm aufweist, um Ablagerungen von Tonerde oder anderen Substanzen, welche die obere Auslassöffnung 16a verstopfen können, mit daraus resultierender Verfestigung des Meniskus zu vermeiden.
Die untere Auslassöffnung 16b (siehe Fig. 4) hat eine Breite "l&sub4;" zwischen 25 und 35 mm, vorteilhafterweise aber zwischen 28 und 32 mm.
Jede Verteilungskammer 15 wird durch eine Seitenwand 17 begrenzt, welche bezüglich der entsprechenden seitlichen Auslassöffnungen 14 einen Deflektor 18 bildet, der abwärtsgerichtet nach außen verläuft.
Der Deflektor 18 bildet mit der Vertikalen einen Winkel "α" zwischen 10º und 35º, vorteilhafterweise aber zwischen 15º und 25º.
In diesem Fall haben die Seitenwände 17 und im besonderen die Ablenkungen 18 eine Höhe die gleich ist der Höhe der seitlichen Auslauföffnungen 14 und die Bodenabschlusswand 12 des Auslaufrohres 11 hat eine Länge die gleich ist der Breitseite "l&sub1;" des Auslasses des zweiten Abschnittes 11b des Auslassrohres 11.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzten die Deflektoren 18 eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften:
- Sie sind mit ihrem oberen Ende auf der selben Höhe befestigt wie der Auslaß des zweiten Abschnittes 11b des Auslassrohres 11.
- Sie sind mit ihrem unteren Ende auf der selben Höhe wie der obere Teil der Bodenabschlusswand 12 befestigt.
- Sie sind mit ihrem oberen Teil auf der selben Höhe wie der Auslaß des zweiten Abschnittes 11b des Auslassrohres 11 und mit ihrem unteren Ende auf der gleichen Höhe wie die Bodenendwand 12 befestigt.
Diese geometrischen Eigenschaften der Auslassdüse 10 ermöglichen es, dass der Strom aus flüssigem Metall beim Verlassen des Auslassrohres in zwei geeignet große Ströme aufgeteilt wird, die aufwärts durch die obere Auslassöffnung 16a bzw. abwärts durch die untere Auslassöffnung 16b geführt werden.
Diese beiden Ströme bewirken eine einheitlichere Temperaturverteilung innerhalb des flüssigen Metalls, welches die Kokille erreicht und verhindern, dass Einschlüsse im Stahl ganz in die Tiefe des Barrens einverleibt werden.
In der Strahldüse 10 gemäß der Erfindung verlangsamt sich das flüssige Metall, welches die Gießwanne durch das Auslassrohr 11 verlässt voranschreitend in dem vergrößerten Durch schnitt des zweiten Abschnittes 11b des Rohres 11 und expandiert in die Verteilungskammer 15 und verringert seine kinetische Energie weiter durch Zusammenstöße mit den Deflektoren 18 und setzt dann seinen Weg aufwärts oder abwärts fort.
Um das Vermischen der Masse des flüssigen Metalls in dem Bereich unter der Bodenendwand 12 zu verbessern und um eine homogene Temperaturverteilung in dem flüssigen Metall zu erreichen, umfasst der obere Teil der Oberfläche 12a der Bodenendwand 12 vorteilhafterweise auf den Seiten der seitlichen Auslauföffnungen 14 abgeschrägte und abgerundete Abschnitte 19 um einen Einlass für das flüssige Metall, welches durch den unteren Ausströmauslaß 16b der jeweiligen Verteilungskammer 15 strömt, zu bilden.
Gemäß einer Variante, die in Fig. 1 strichliert dargestellt ist, umfasst der obere Teil der Oberfläche 12a der Bodenendwand 12 Verteilungselemente 20 die in diesem Fall aus einem nach oben gerichteten Fortsatz 21 bestehen, der den Strom des flüssigen Metalls in die zwei seitlichen Verteilungskammern 15 teilt und das Metall in Richtung der unteren Ausströmauslasse 16b leitet, um die Bildung von Störungen, die den Verfestigungsprozess beeinträchtigen könnten, zu vermeiden.
Darüber hinaus hat in diesem Fall die Bodenendwand 12 eine konvexe untere Oberfläche 12b um das Vermischen der flüssigen Masse weiter zu verbessern, um der Bildung kalter Bereiche vorzubeugen und um Störungen des Meniskus, verursacht durch Schwingungen der Kokille, zu unterdrücken.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Bodenendwand 12 eine abwärtsgerichtete axiale Auslassöffnung 22, durch welche ein Teil des flüssigen Metalls durchtritt, um der Bildung kalter Bereiche unter der Bodenendwand 12 vorzubeugen.
Die Auslassdüse 10, gemäß der Erfindung, wird bei einem Kristallisator angewendet, der in einem Bereich der Flussrate des flüssigen Metalls von 1000 bis 6500 kg/min, vorteilhafterweise von 1800 bis 5500 kg/min, arbeiten kann.

Claims

1. Auslassdüse (10) zum Stranggießen von Barren mit Schmalseiten von 30 bis ungefähr 300 mm Breite, die dazu verwendet wird flüssiges Metall in eine Stranggusskokille zu verteilen und ein im wesentlichen senkrechtes Auslassrohr (11) aufweist, welches von einer Bodenendwand (12) abgeschlossen ist und seitliche Endauslausöffnungen (14) beinhaltet, die gegenüber der Schmalseite der Kokille liegen und mit Mitteln (13) zusammenarbeiten, die den Strom aus flüssigem Metall verteilen und ablenken, wobei die Verteilungs- und Ablenkungsmittel (13) aus zwei Verteilungskammern (15) bestehen, eine für jede seitliche Auslauföffnung (14) und die Kammern (15) an ihrem oberen (16a) und an ihrem unteren (16b) Abschnitt offen sind und von einer Seitenwand (17) begrenzt sind, die auf der gegenüberliegenden Seite der seitlichen Auslauföffnungen (14) als ein nach unten divergierender Deflektor (18) ausgebildet ist und einen Winkel "α" mit der Senkrechten einschließt, wobei die seitlichen Auslauföffnungen (14) an die Bodenendwand (12) angrenzen und die Strahldüse dadurch gekennzeichnet ist, dass das Auslassrohr (11) einen ersten Abschnitt (11a) aufweist, welcher einen nach unten konvergierenden, kreisförmigen Querschnitt besitzt und einen zweiten Abschnitt (11b) beinhaltet, welcher sich nach unten erweitert und einen Querschnitt aufweist, der sich voranschreitend von kreisförmig bis rechteckig, schließlich mit abgerundeten kurzen Seiten ändert und die seitlichen Auslauföffnungen einen Gesamtquerschnitt aufweisen, der gleich ist dem Querschnitt des Auslasses des zweiten Abschnittes (11b) des Auslassrohres (11), wobei durch jede Verteilungskammer (15) ein oberer Ausströmauslaß (16a) und ein unterer Ausströmauslaß (16b) begrenzt wird und der Winkel "α" zwischen 10º und 35º beträgt und sich in der Bodenabschlusswand gegebenenfalls eine axial angeordnete Auslassöffnung (22) befindet.

2. Auslassdüse (10) nach Anspruch 1, bei welcher der erste Abschnitt (11a) mit kreisförmigem Querschnitt des Auslassrohres (11) über einen Auslassquerschnitt verfügt, der durch den Durchmesser "d&sub2;" bestimmt wird und gleich dem 0.84 bis 0.92-fachen des Einlassbereiches ist, der durch den Durchmesser "d&sub1; " bestimmt ist.

3. Auslassdüse (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der zweite Abschnitt (11b) einen Auslassquerschnitt aufweist der das 1.1 bis 2.1-fache des Auslassbereiches des ersten Abschnittes (11a) beträgt.

4. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche in welcher der Winkel "α" einen Wert zwischen 15º und 25º annimmt.

5. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die Bodenendwand (12) des Auslassrohres (11) eine Länge aufweist, die mindestens gleich der breiten Seite "l&sub1;" des Auslasses des zweiten Abschnittes (11b) des Auslassrohres (11) ist.

6. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die Deflektoren (18) mit ihren oberen Enden auf der gleichen Höhe wie der Auslaß des zweiten Abschnittes (11b) des Auslassrohres (11) befestigt sind.

7. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die Deflektoren (18) mit ihren unteren Enden auf der gleichen Höhe wie der obere Teil der Bodenabschlusswand (12) befestigt sind.

8. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die Deflektoren (18) mit ihren oberen Enden auf der gleichen Höhe wie der Auslaß des zweiten Abschnittes (11b) des Auslassrohres (11) und mit ihren unteren Enden auf der selben Höhe wie die Bodenabschlusswand (12) befestigt sind.

9. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher jeder der oberen Ausströmauslasse (16a) einen Querschnitt mit einer Breite "l&sub3;" zwischen 30 und 42 mm und einer Länge "l&sub2;" zwischen 35 und 60 mm hat.

10. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher jeder der unteren Ausströmauslasse (16b) einen Querschnitt mit einer Breite "l&sub4;" zwischen 25 und 35 mm aufweist.

11. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die seitlichen Ränder der oberen Oberfläche (12a) der Bodenendwand (12) auf den Seiten der Verteilungskammern (15) abwärts gerundete, schräge Abschnitte (19) aufweisen.

12. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die obere Oberfläche (12a) der Bodenendwand (12) Verteilungselemente (20) umfasst, welche einen aufwärtsgerichteten Vorsprung (21) aufweisen.

13. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher die untere Oberfläche (12b) der Bodenendwand (12) konvex ist.

14. Auslassdüse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Verteilungskammern (15) auf der horizontale Ebene einen im wesentlichen halbelliptischen Querschnitt aufweisen.

15. Auslassdüse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Verteilungskammern (15) auf der horizontalen Ebene einen Querschnitt mit parallelen, an den Enden abgerundet. Seiten aufweisen.

16. Auslassdüse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Verteilungskammern (15) auf der horizontalen Ebene einen Querschnitt mit sich nach außen verjüngenden Seiten aufweisen.