EP0151802A2 - Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze in eine Stranggiesskokille - Google Patents

Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze in eine Stranggiesskokille Download PDF

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EP0151802A2 EP84116319A EP84116319A EP0151802A2 EP 0151802 A2 EP0151802 A2 EP 0151802A2 EP 84116319 A EP84116319 A EP 84116319A EP 84116319 A EP84116319 A EP 84116319A EP 0151802 A2 EP0151802 A2 EP 0151802A2
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continuous casting
section
pouring
slope
casting mold
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing molten metal, in particular molten steel, into a continuous casting mold, with at least one pouring tube, which connects a storage container to the continuous casting mold.
  • Such a device connects the storage container to the continuous casting mold in terms of flow technology, prevents greater heat losses of the molten metal and essentially protects the molten metal from reoxidation.
  • the casting of molten metal, in particular of liquid steel, on vertical continuous casting plants is limited to certain format dimensions with small dimensions of the cast strand according to the current state of the art. Below these format dimensions, it is no longer possible to ensure that the molten metal flows from the storage container into the continuous casting mold.
  • the casting of dimensions in the range from 70 mm diameter or square to 120 mm diameter or square is currently only possible by free casting, i.e. possible by the free fall of the molten metal, the pouring of the molten metal by a dip spout having to be dispensed with.
  • the pouring jet runs directly from the storage container into the continuous casting mold.
  • the pouring stream must be surrounded by a protective gas curtain.
  • a protective gas curtain is associated with additional costs for the device expenditure and for the operation.
  • the invention is therefore based on the task of proposing a device for particularly small or narrow casting cross-sections, which allows the molten metal, in particular molten steel, to be fluidically favorable for so-called thin strands, without major heat loss or without unduly increasing the risk of reoxidation in the Introduce the pouring opening of the continuous casting mold.
  • a metal melt guide is provided for continuous casting molds which have a casting cross section of less than 70 mm width or 70 mm and more length or a casting cross section less than 70 mm round or square cross section, which consists of a closed upper Section and a directly adjoining lower, partially open section assigned to the pouring opening of the continuous casting mold, the open section guiding the metal melt at at least part of the flow cross section.
  • This device has the advantages of ensuring the greatest possible flow guidance while avoiding the free fall of the molten metal, furthermore avoiding temperature losses under the given circumstances as far as possible and likewise largely preventing reoxidation.
  • An important advantage of the invention is the possibility created to introduce the molten metal into very narrow casting spaces of continuous casting molds without wetting the upper edge of the continuous casting mold. The theory of the invention therefore creates the conditions for the casting of extremely thin cast strands.
  • the lower open section extends obliquely to perpendicular.
  • the oblique to vertical insertion of the molten metal advantageously favors the solidification conditions within the continuous casting mold.
  • the lower open section consists of a pouring tube with an annular cross section cut at an angle at its pouring end.
  • the pouring tube forms the greatest possible guidance for the flow of the molten metal, so that inflow conditions arise here similar to dip tubes in which the molten metal emerges below the pouring level.
  • a turbulent flow can be avoided in particular in that the lower open section consists of a run-off slope provided below the pouring pipe and directed into the continuous casting mold.
  • Such a bevel has the advantage of simultaneously distributing the molten metal in the longitudinal direction of the continuous casting mold and promoting a laminar flow.
  • drain slope is provided separately from the pouring pipe.
  • overflow webs are provided on the run-off edge of the run-off slope and / or on the side ends of the run-off slope. Such overflow webs also distribute the molten metal easily in a continuous casting mold extending in the second dimension.
  • the molten metal is guided out of the storage container 1 through the regulating and closing mechanism 2 and through the outlet nozzle 3 by means of the pouring pipe 4 into the continuous casting mold 7.
  • the continuous casting mold 7 forms a very narrow casting space 8.
  • the pouring tube 4 has a closed upper section 4a and an immediately adjoining lower, partially open section 5.
  • the lower section 5 tapers from the point 5a (beginning of the lower section 5) to the point 5b, the pouring tube 4 between the points 5a and 5b having approximately the shape of a groove.
  • the molten metal 9 therefore flows, guided through the pouring pipe 4, up to the top of the continuous mold upper edge 7a of the continuous casting mold 7 and into the continuous casting mold 7 up to the casting level 6.
  • the lower section 5 projects into the pouring opening 7b of the continuous casting mold 7.
  • the flow cross-section 10 supporting the flow is formed in this first embodiment by an extension of the pouring tube 4 itself.
  • a second exemplary embodiment (FIG. 2) provides a storage container 1 with a regulating and closing mechanism 2 and the outlet nozzle 3 which is offset laterally to the continuous casting mold 7 and in which the pouring pipe 4 runs at an angle 11, which results in a variable metal melt flow in the area of the casting level 6 results in the very narrow casting space 8.
  • the first and second exemplary embodiments each presuppose an annular cross section 12 of the pouring tube 4.
  • the upper-closed section 4a and the lower, partially open section 5 are designed separately from one another in the mold, which is associated with advantages in the production of refractory parts by arranging a run-off slope 13 under the pouring end 4b from which the molten metal 9 flows into the continuous casting mold 7 and forms the controlled casting level 6.
  • the run-off slope 13 is advantageously mounted on the support 14, which is adjustable in angle is fixed at a fixed point 15.
  • the run-off slope 13 consists of refractory materials, similar to the pouring pipe 4. In the longitudinal extension of the pouring chamber 8 (FIG.
  • the run-off slope 13 provided separately from the pouring pipe 4 is designed to be correspondingly long and can melt the metal 9 in a laminar flow 17 on the casting level 6.
  • the lower, partially open section 5 can also be provided with a reoxidation protection 20, for example inert gas being conducted into the interior 20a.
  • the run-off slope 13 in section 5 is made together with the pouring pipe 4 from a common part.
  • the run-off slope 13 can be designed in cooperation with the outlet opening 4c to form a flow-adapted steering channel 13a (FIG. 6).
  • the run-off slope 13 is particularly suitable for distributing the molten metal 9 in a continuous casting mold 7 for a so-called thin strand with mold broad sides of less than 100 mm.
  • the run-off slope 13 or the lower open section 5 can be kept so small in their dimensions at the lower end that the molten metal 9 can be passed in laminar flow without difficulty into the very narrow continuous casting mold 7, metal splashes being avoided on the continuous casting mold upper edge 7a will.

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Abstract

Eine derartige Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze (9), insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille (7), weist mindestens ein Ausgießrohr (4) auf, das einen Vorratsbehälter (1) mit der Stranggießkokille (7) verbindet. Um das Gießen von sog. Dünnsträngen bei geeigneter Strömungsführung, bei Vermeidung von Wärmeverlusten und bei Verhinderung einer unzulässigen Reoxidation zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß für Stranggießkokillen (7), die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt (4a) und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung (7b) der Stranggießkokille (7) zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt (5) besteht, wobei der offene Abschnitt (5) die Metallschmelze (9) an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts (10) führt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille, mit mindestens einem Ausgießrohr, das einen Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille verbindet.
  • Eine derartige Vorrichtung verbindet den Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille strömungstechnisch, verhindert größere Wärmeverluste der Metallschmelze und schützt die Metallschmelze im wesentlichen vor Reoxidation.
  • Das Vergießen von Metallschmelze, insbesondere von flüssigem Stahl, auf Vertikalstranggießanlagen ist nach dem derzeitigen Stand der Technik bei kleinen Abmessungen des Gußstranges auf gewisse Formatabmessungen begrenzt. Unterhalb dieser Formatabmessungen kann das gesicherte Einfließen der Metallschmelze aus dem Vorratsbehälter in die Stranggießkokille nicht mehr gewährleistet werden. Das Vergießen von Abmessungen im Bereich von 70 mm Durchmesser bzw. Quadrat bis 120 mm Durchmesser bzw. Quadrat wird gegenwärtig nur durch freies Eingießen, d.h. durch freien Fall der Metallschmelze möglich, wobei auf das Eingießen der Metallschmelze durch einen Tauchausguß hindurch verzichtet werden muß. Der Gießstrahl läuft hierbei unmittelbar aus dem Vorratsbehälter in die Stranggießkokille. Für den Fall, daß bei derartigen Formaten die drei Grundforderungen (Strömungsführung, Wärmeverlust, Vermeidung der Reoxidation) teilweise erfüllt werden sollen, muß der Gießstrahl mit einem Schutzgasschleier umgeben werden. Mit einem derartigen Schutzgasschleier sind zusätzliche Kosten für den Yorrichtungsaufwand sowie für den Betrieb verbunden.
  • Das Vergießen von Querschnitten im Bereich um 70 mm Durchmesser bzw. Quadrat ist an und für sich schon problematisch, da in diesen Fällen der Gießstrahl nicht ständig gleichmäßig aus dem Ausgußrohr des Vorratsbehälters ausläuft, sondern in einigen Fällen den Rand der Stranggießkokille treffen kann. Derartige Vorfälle bedeuten eine unmittelbare Verschlechterung des Gießergebnisses, wenn nicht gar den totalen Abbruch des Stranggi eBvorganges.
  • Der Srfindung ist daher die Aufgabe zugrundegelegt, für besonders kleine bzw. schmale Gießquerschnitte eine Vorrichtung vorzuschlagen, die es gestattet, für sog. Dünnstränge die Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, strömungstechnisch günstig, ohne größeren Wärmeverlust bzw. ohne unangemessene Vergrößerung der Gefahr der Reoxidation in die Eingießöffnung der Stranggießkokille einzuleiten.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für Stranggießkokillen, die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung der Stranggießkokille zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt besteht, wobei der offene Abschnitt die Metallschmelze an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts führt. Diese Vorrichtung weist die Vorteile auf, eine weitestgehende Strömungsfuhrung unter Vermeidung von freiem Fall der Metallschmelze zu gewährleisten, ferner Temperaturverluste unter den gegebenen Umständen weitestgehend zu vermeiden und ebenso weitestgehend eine Reoxidation auszuschließen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der geschaffenen Möglichkeit, die Metallschmelze in sehr schmale Gießräume von Stranggießkokillen einzuleiten, ohne den oberen Rand der Stranggießkokille zu benetzen. Die Erfindungslehre schafft daher die Voraussetzung für das Gießen von extrem dünnen Gußsträngen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der untere offene Abschnitt schräg bis lotrecht verläuft. Das schräge bis lotrechte Einführen der Metallschmelze begünstigt vorteilhaft die Erstarrungsbedingungen innerhalb der Stranggießkokille.
  • In weiterer Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß der untere offene Abschnitt aus einem an seinem Ausgießende schräg angeschnittenen Ausgießrohr mit ringförmigem Querschnitt besteht. Das Ausgießrohr bildet hierbei eine weitestgehende Führung für die Strömung der Metallschmelze, so daß hierbei Einströmbedingungen ähnlich wie bei Tauchrohren entstehen, bei denen die Metallschmelze unterhalb des Gießspiegels austritt.
  • Nach dem Prinzip der Erfindung kann eine turbulente Strömung insbesondere dadurch vermieden werden, daß der untere offene Abschnitt aus einer unterhalb vom Ausgießrohr vorgesehenen, in die Stranggießkokille gerichteten Ablaufschräge besteht. Eine solche Ablaufschräge weist den Vorteil auf, die Metallschmelze in Längsrichtung der Stranggießkokille gleichzeitig zu verteilen und eine laminare Strömung zu begünstigen.
  • Hierbei ist außerdem vorrichtungstechnisch zweckmäßig, daß die Ablaufschräge getrennt vom Ausgießrohr vorgesehen ist.
  • Vorteilhaft ist ferner für rechteckige Stranggießkokillen-Gießräume, daß an der Ablaufkante der Ablaufschräge und/oder an den Seitenenden der Ablaufschräge Überlaufstege vorgesehen sind. Solche Überlaufstege verteilen ebenfalls die Metallschmelze leicht in einer sich in der zweiten Dimension erstreckenden Stranggießkokille.
  • Die Verteilung der Metallschmelze in Stranggießkokillen mit erheblich unterschiedlich langen Begrenzungswänden des Gießraumes wird grundsätzlich dadurch begünstigt, daß die Ablaufschräge der Länge des Gießraums der Stranggießkokille angepaßt ist.
  • In vielen Fällen kann eine besondere Maßnahme gegen die Reoxidation der Metallschmelze eingespart werden. Für den Fall, daß derartige Maßnahmen dennoch erwünscht sind, können diese auf einen wesentlich engeren Bereich zwischen Vorratsbehälter und Stranggießkokille beschränkt werden. Dahingehend wird vorgeschlagen, daß der Bereich vom Ausgießrohr mit Ablaufschräge bis zur Stranggießkokillen-Oberkante mit einem Reoxidationsschutz versehen ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein erstes Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein zweites Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein drittes Ausführungsbeispiel und
    • Fig. 4 die zu Fig. 3 gehörende Vorderansicht,
    • Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein viertes Ausführungsbeispiel und
    • Fig. 6 die zu Fig. 5 gehörende Seitenansicht.
  • Gemäß Fig. 1 wird die Metallschmelze aus dem Vorratsbehälter 1 durch den Regel- und Verschließmechanismus 2 und durch die Austrittsdüse 3 hindurch mittels des Ausgießrohres 4 in die Stranggießkokille 7 geführt. Die Stranggießkokille 7 bildet einen sehr schmalen Gießraum 8.
  • Das Ausgießrohr 4 weist einen geschlossenen oberen Abschnitt 4a und einen unmittelbar anschließenden unteren, teilweise offenen Abschnitt 5 auf. Der untere Abschnitt 5 verjüngt sich von der Stelle 5a (Beginn des unteren Abschnitts 5) bis zur Stelle 5b, wobei das Ausgießrohr 4 zwischen den Stellen 5a und 5b etwa die Gestalt wie eine Rinne besitzt. Die Metallschmelze 9 strömt daher, geführt durch das Ausgießrohr 4, bis nahe an die Stranggießkokillen-Oberkante 7a der Stranggießkokille 7 und in die Stranggießkokille 7 hinein bis auf den Gießspiegel 6. Hierbei tritt kein nachteiliger Höhenunterschied zwischen der Stelle 5a und dem Gießspiegel 6 auf. Außerdem ragt der untere Abschnitt 5 in die Eingießöffnung 7b der Stranggießkokille 7 hinein. Der die Strömung stützende Strömungsquerschnitt 10 wird bei diesem ersten Ausführungsbeispiel durch einen Fortsatz des Ausgießrohres 4 selbst gebildet.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sieht einen seitlich zur Stranggießkokille 7 versetzten Vorratsbehälter 1 mit Regel- und Verschließmechanismus 2 und der Austrittsdüse 3 vor, bei dem das Ausgießrohr 4 unter einem Winkel 11 verläuft, woraus sich eine variable Metallschmelzenströmung im Bereich des Gießspiegels 6 in dem sehr engen Gießraum 8 ergibt. Das erste und zweite Ausführungsbeispiel setzen jeweils einen ringförmigen Querschnitt 12 des Ausgießrohres 4 voraus.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) sind der oberegeschlossene Abschnitt 4a und der untere, teilweise offene Abschnitt 5 in der Form getrennt voneinander ausgeführt, was mit Vorteilen der Herstellung von Feuerfestteilen verbunden ist,indem unter dem Ausgießende 4b eine Ablaufschräge 13 angeordnet ist, von der die Metallschmelze 9 in die Stranggießkokille 7 einströmt und den kontrollierten Gießspiegel 6 bildet. Die Ablaufschräge 13 ist vorteilhafterweise winkeleinstellbar an dem Träger 14 gelagert, der an ortsfester Stelle 15 befestigt ist. Die Ablaufschräge 13 besteht aus Feuerfestmaterialien, ähnlich dem Ausgießrohr 4. In der Längenerstreckung des Gießraums 8 (Fig. 4) bei sehr schmalen, jedoch sehr langen Gießformaten des Gußstrangs 16 ist die getrennt vom Ausgießrohr 4 vorgesehene Ablaufschräge 13 entsprechend lang ausgebildet und kann die Metallschmelze 9 in laminarer Strömung 17 auf den Gießspiegel 6 führen. Zur Strömungsverbreiterung tragen außerdem an der Ablaufkante 18 der Ablaufschräge 13 hervorspringende Uberlaufstege 19 bei, die auch an den Seitenenden 13a und 13b vorgesehen sein können. Der untere, teilweise offene Abschnitt 5 kann auch mit einem Reoxidationsschutz 20 versehen sein, wobei z.B. inertes Gas in den Innenraum 20a geleitet wird.
  • Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 6) ist die Ablaufschräge 13 im Abschnitt 5 zusammen mit dem Ausgießrohr 4 aus einem gemeinsamen Teil gefertigt. Die Ablaufschräge 13 kann in - Zusammenwirken mit der Austrittsöffnung 4c zu einer strömungsangepaßten Lenkrinne 13a (Fig. 6) ausgebildet sein. Die Ablaufschräge 13 eignet sich besonders zur Verteilung der Metallschmelze 9 in einer Stranggießkokille 7 für einen sog. Dünnstrang bei Kokillenbreitseiten von unter 100 mm. Die Ablaufschräge 13 bzw. der untere offene Abschnitt 5 können in ihren Abmessungen am unteren Ende so klein gehalten werden, daß die Metallschmelze 9 ohne Schwierigkeiten in laminarer Strömung in die sehr schmale Stranggießkokille 7 geleitet werden kann, wobei Metallspritzer auf die Stranggießkokillen-Oberkante 7a vermieden werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille, mit mindestens einem Ausgußrohr, das einen Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß für Stranggießkokillen (7), die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt (4a) und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung (7b) der Stranggießkokille (7) zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt (5) besteht, wobei der offene Abschnitt (5) die Metallschmelze (9) an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts (10) führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) schräg bis lotrecht verläuft.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) aus einem an seinem Ausgußende (4b) schräg angeschnittenen Ausgießrohr (4) mit ringförmigem Querschnitt (12) besteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) aus einer unterhalb vom Ausgießrohr (4) vorgesehenen, in die Stranggießkokille (7) gerichteten Ablaufschräge (13) besteht.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablaufschräge (13) getrennt vom Ausgießrohr (4) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Ablaufkante (18) der Ablaufschräge (13) und/oder an den Seitenenden (13a,13b) der Ablaufschräge (13) Überlaufstege (19) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablaufschräge (13) der Länge des Gießraums (8) der Stranggießkokille (7) angepaßt ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich vom Ausgießrohr (4) mit Ablaufschräge (13) bis zur Stranggießkokillenoberkante (7a) mit einem Reoxidationsschutz (20) versehen ist.
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