EP0351414B1 - Tauchausguss für metallurgische gefässe - Google Patents

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EP0351414B1
EP0351414B1 EP88902787A EP88902787A EP0351414B1 EP 0351414 B1 EP0351414 B1 EP 0351414B1 EP 88902787 A EP88902787 A EP 88902787A EP 88902787 A EP88902787 A EP 88902787A EP 0351414 B1 EP0351414 B1 EP 0351414B1
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Gerd Diederich
Hans-Jürgen Ehrenberg
Dietmar Lohse
Lothar Parschat
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means

Definitions

  • the invention relates to an immersion nozzle for metallurgical vessels, in particular for a storage container arranged upstream of a continuous casting mold, according to the preamble of claim 1.
  • the basic body of such a pouring tube consists of alumina-graphite materials with high wear resistance against liquid steel and protection of the graphite component against burnout and solution in the steel.
  • pouring tubes in the embodiment as immersion spouts for so-called slab cross sections i.e. e.g. Cross sections of 300 mm x 2600 mm require a suitable geometric design with regard to their casting performance.
  • the internal cross section is made so large that the required casting performance is maintained that alumina deposits do not lead to restrictions in the casting speed.
  • mold cross sections become smaller, e.g. 50 mm mold width, the dimensions and therefore the flow cross-sections of an immersion nozzle must be reduced.
  • the object of the invention is therefore to design the immersion nozzle mentioned at the outset in such a way that a favorable flow distribution in the mold can be achieved with high casting performance when continuously casting flat slabs with a large width.
  • Another advantage is the interaction with a smooth-walled continuous casting mold, the manufacturing costs of which are correspondingly low.
  • a favorable flow distribution is also achieved in that the upper longitudinal section is round in cross section and the lower longitudinal section is rectangular in cross section, a conical transition being provided between the two longitudinal sections.
  • At least the wall thickness of the lower length section is a maximum of 10 mm.
  • the lower length section is at least partially made of a refractory, thermal shock-resistant and resistant to powder slag Werkstott exists, zirconium oxide being the main constituent and graphite and / or silicon carbide and / or boron nitride and / or refractory metals and / or refractory metal bonds being provided as additives.
  • the upper longitudinal section and the lower longitudinal section can be produced by means of divisible core segments.
  • the flow opening is correspondingly narrow and can be up to 10 mm and less.
  • a flow-oriented cavity is advantageously produced by means of assembled core segments.
  • the steel core should have an axially removable central core and side cores that can be pulled out through the mouth openings as well as secondary cores that can be moved into the center and then also axially pulled out from there.
  • the refractory mass is pressed isostatically around the steel core in such a way that the forces occurring during the pressing are always supported on the central core.
  • the pouring pipe 2 which is also referred to below as immersion spout 2a, is fastened to a perforated brick 1 of a storage container.
  • the type of fastening or the fastening means depend on whether a plug closure 3 or a slide closure (not shown) is used.
  • an inlet pipe 4 is embedded for the plug closure 3 in the perforated brick 1, which penetrates the sheet metal jacket 5 and is spherically shaped at its lower end 4a.
  • a first holding plate 7 is inserted laterally in a groove 6.
  • a second holding plate 8 engages, which presses the pouring pipe 2 or the flange 2b against the spherically shaped end 4a of the inlet pipe 4 by means of threaded screws 9 provided in pairs.
  • a sealing seat 10 is created by the concave inner shape 2c adapted to the spherical shape of the inlet pipe end 4a.
  • FIG. 1 forms a first longitudinal sectional plane in which the upper longitudinal section 12, apart from a conical transition 14, is narrow in the region 15 and the lower one Longitudinal section 13 has a much wider area 16 than the narrow area 15.
  • the difference in widths between areas 15 and 16 results from the length / width ratio of 20: 1 to 80: 1 in the mouth area 17 compared to the flow cross section 18 of the inlet pipe 4.
  • the lateral mouth openings 19 and 20 together have a flow cross section that is not quite as large as the flow cross-section at the stopper closure 3.
  • the orifices 19 and 20 can of course be even smaller, since the stopper closure 3 exerts a corresponding control over the liquid metal portion flowing through per unit of time.
  • the plug seat on the plug closure 3 can be approximately 4400 mm 2, the inner diameter 21 of the area 15, for example, 95 mm diameter.
  • the orifices 19 and 20 have a flow cross section of approximately 2600 mm 2.
  • the values given relate to a continuous casting mold 22 (FIG. 2) with a casting oil of 50 mm ⁇ 1600 mm.
  • the conical transition 14 is made, similar to the mouth region 17, from a material which is resistant to thermal shock and is resistant to flowing steel, as described above, while the region 16 in which the mold level 23 is located is produced from a work tunnel which is resistant to the slag 24, which by the different hatching directions should be highlighted in the drawing.
  • the wall thickness 25 on the left and right of the flow cross section 26 is approximately 10 mm for a 50 mm wide pouring opening 27 of the continuous casting mold 22.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tauchausguß für metallurgische Gefäße, insbesondere für einen einer Stranggießkokille vorgeordneten Vorratsbehälter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Der Grundkörper eines solchen Ausgießrohres besteht aus Tonerde-Graphit-Materialien mit hohem Verschleißwiderstand gegen flüssigen Stahl und Schutz der Graphit-Komponente vor Ausbrand und Lösung im Stahl.
  • Ausgießrohre in der Ausführungsform als Tauchausgüsse für sog. Brammenquerschnitte, d.h. z.B. Querschnitte von 300 mm x 2600 mm bedürfen hinsichtlich ihrer Gießleistung einer geeigneten geometrischen Ausbildung. Bei sog. Jumbo-Tauchausgüssen wird zur Aufrechterhaltung der geforderten Gießleistung der Innenquerschnitt so groß ausgebildet, daß Tonerdeablagerungen nicht zu Einschränkungen der Gießgeschwindigkeit führen. Bei kleiner werdenden Kokillenquerschnitten, z.B. 50 mm Kokillenbreite, müssen notgedrungen die Abmessungen und damit die Strömungsquerschnitte eines Tauchausgusses vermindert werden.
  • Es ist bekannt (DE-PS 21 05 881), die Einströmgeschwindigkeit des Gießstrahles in die Stranggießkokille mit einem sich in Gießrichtung konisch erweiternden Ausgießrohr herabzusetzen und über den Querschnitt der Kokille zu vergleichmäßigen. Ein solches Ausgießrohr ist jedoch bevorzugt nur bei kleinen bis mittleren Strangformaten und kleinen Brammen mit den Abmessungen bis 350 x 250 mm und 1000 x 300 mm anwendbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, den eingangs genannten Tauchausguß so auszubilden, daß beim Stranggießen flacher Brammen mit großer Breite eine günstige Strömungsverteilung in der Kokille bei hoher Gießleistung erreichbar ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Tauchausgußist es möglich, bei dem vorgegebenen Längen-/Breitenverhältnis von 20 : 1 bis 80 : 1 die bisherige Gießleistung auch in sehr schmalen Stranggießkokillen aufrechtzuerhalten.
  • Ein weiterer Vorteil besteht durch das Zusammenwirken mit einer glattwandigen Stranggießkokille, deren Herstellkosten entsprechend niedrig sind.
  • Eine günstige Strömungsverteilung wird außerdem dadurch erzielt, daß der obere Längenabschnitt im Querschnitt rund ist und der untere Längenabschnitt im Querschnitt rechteckig, wobei zwischen beiden Längenabschnitten ein konischer Übergang vorgesehen ist.
  • In weiterer Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die Wanddicke des unteren Längenabschnittes maximal 10 mm beträgt.
  • Eine andere Verbesserung der Erfindung sieht vor, daß der untere Längenabschnitt zumindest teilweise aus einem feuerfesten, thermoschockbeständigen und gegenüber Gießpulverschlacke resistenten Werkstott besteht, wobei als Hauptbestandteil Zirkonoxid und als Zusätze Graphit und/oder Siliziumcarbid und/oder Bornitrid und/oder hochschmelzende Metalle und/oder hochschmelzende Metalluerbindungen vorgesehen sind.
  • Eine die fachgerechte Fertigung des Ausgießrohres betreffende Maßnahme besteht darin, daß der obere Längenabschnitt und der untere Längenabschnitt mittels teilbaren Kernsegmenten herstellbar sind. Bei besonders extrem schmalen unteren Längenabschnitten ist die Durchflußöffnung entsprechend schmal und kann bis zu 10 mm und weniger betragen. Hierzu wird vorteilhafterueise ein strömungsgerecht konstruierter Hohlraum mittels zusammengesetzten Kernsegmenten hergestellt.
  • Bei Wanddicken von ca. 10 mm ist die Herstellung eines solchen Ausgießrohres sorgfältig und unter Beachtung einer besonderen Technologie durchzuführen. Aus diesem Grund soll der Stahlkern einen axial entfernbaren Zentralkern und jeweils durch die Mundungsöffnungen ausziehbare Seitenkerne sowie in das Zentrum verlagerbare und dann von dort ebenfalls axial ausziehbare Nebenkerne aufweisen. Diese Maßnahmen sichern eine zerstörungs- und beschädigungsfreie Entfernung des Stahlkerns beim Herstellen des Ausgießrohres.
  • Bei der Herstellung des Ausgießrohres ist vorteilhaft, daß die Feuerfest-Masse um den Stahlkern isostatisch gepreßt wird in der Weise, daß sich die beim Pressen auftretenden Kräfte stets auf dem Zentralkern abstutzen.
  • Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 einen senkrechten Langsschnitt für das in Betriebslage befindliche Ausgießrohr (für eine Stopfenregelung dargestellt)
    • Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt entsprechend dem Schnittverlauf II - II in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen zur Ebene der Fig. 1 senkrechten Längsschnitt entsprechend dem Schnittverlauf III - III in Fig. 1 und
  • An einem Lochstein 1 eines Vorratsbehälters wird das Ausgießrohr 2, das im folgenden auch als Tauchausguß 2a bezeichnet wird, befestigt. Die Befestigungsart bzw. die Befestigungsmittel sind davon abhängig, ob ein Stopfenverschluß 3 oder ein (nicht dargestellter) Schieberverschluß verwendet wird. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist für den Stopfenverschluß 3 in dem Lochstein 1 ein Einlaufrohr 4 eingebettet, das den Blechmantel 5 durchdringt und an seinem unteren Ende 4a sphärisch geformt ist. In einer Nut 6 ist eine erste Halteplatte 7 seitlich eingeschoben. Unter eines Flansch 2b des Ausgießrohrs 2 greift eine zweite Halteplatte 8 ein, die mittels paarweise vorgesehenen Gewindeschrauben 9 das Ausgießrohr 2 bzw. den Flansch 2b gegen das sphärisch geformte Ende 4a des Einlaufrohres 4 preßt. Hierbei ist durch die der sphärischen Form des Einlaufrohr-Endes 4a angepaßte konkave Innenform 2c ein Dichtsitz 10 geschaffen.
  • Das Ausgießrohr 2, das in den Fig. 1, 2 und 3 als Tauchausguß 2a dargestellt ist, bildet unterhalb der Halteplatte 8 einen Rohrschaft 11, der in einen oberen Langenabschnitt 12 und einen unteren Längenabschnitt 13 konstruktiv eingeteilt ist. Fig. 1 bildet hierzu eine erste Längsschnittebene, in der der obere Längenabschnitt 12, von einem konischen Übergang 14 abgesehen, im Bereich 15 schmal ist und der untere Längenabschnitt 13 gegenüber dem schmaten Bereich 15 einen um ein Vielfaches breiteren Bereich 16 aufweist. Der Unterschied der Breiten zwischen den Bereichen 15 und 16 ergibt sich aus dem Längen-/Breitenverhältnis von 20 : 1 bis 80 : 1 im Mündungsbereich 17 gegenüber dem Strömungsquerschnitt 18 des Einlaufrohres 4. Die seitlichen Mündungsöffnungen 19 und 20 weisen zusammen einen Strömungsquerschnitt auf, der nicht ganz so groß ist wie der Strömungsquerschnitt am Stopfenverschluß 3. Die Mündungsöffnungen 19 und 20 können selbstverständlich noch kleiner sein, da über den Stopfenverschluß 3 eine entsprechende Kontrolle über den pro Zeiteinheit durchströmenden Flüssigmetallanteil ausgenübt wird. Zum Beispiel kann der Stopfensitz am Stopfenverschluß 3 ca. 4400 mm2 betragen, der Innendurchmesser 21 des Bereichs 15 z.B. 95 mm Durchmesser. In einem solchen Fall besitzen die Mündungsöffnungen 19 und 20 einen Strömungsquerschnitt von ca. 2600 mm2. Die angegebenen Werte beziehen sich auf eine Stranggießkokille 22 (Fig. 2) mit einer Gießöllnung von 50mm x 1600 mm.
  • Der konische Übergang 14 ist ähnlich wie der Mündungsbereich 17 aus einem wie vorstehend beschriebenen thermoschockbeständigen und gegenüber fließendem Stahl beständigen Werkstoff hergestellt, währenddem der Bereich 16, in dem sich der Gießspiegel 23 befindet, aus einem gegen die Schlacke 24 resistenten Werkstoll hergestellt ist, was durch die unterschiedlichen Schraffurrichtungen in der Zeichnung hervorgehoben werden soll.
  • Gemäß Fig. 2 sind die Verhältnisse dargestellt, die im unteren Längenabschnitt 13 durch die Abmessungen bestimmt werden. So betragt die Wanddicke 25 links und rechts des Strömungsquerschnitts 26 ca. 10 mm fur eine 50 mm breite Eingießöffnung 27 der Stranggießkokille 22.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, befindet sich am Rohrschalt 11 eine Argon-Zufuhr 28 mit einem eingelassenen Rohranschluß 29 und einem Verstärkungsring 30.

Claims (5)

1. Tauchausguß für metallurgische Gefäße, insbesondere für einen einer Stranggießkokille vorgeordneten Vorratsbehälter, an dem der Tauchausguß befestigt ist, für das Gießen dünner Stränge, wobei der Tauchausguß eingießseitig aus einem oberen Längenabschnitt in Form eines Rohrschaftes besteht, der sich nach unten konisch erweitert,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Tauchausguß (2) nach unten nur in einer Ebene in Richtung auf die seitlichen Mündungsöffnungen (19, 20) konisch erweitert und in einer dazu senkrechten Ebene schmal ist und in einen zweiten Längenabschnitt (13) mit einem sich über die Höhe erstreckenden länglichen Strömungsquerschnitt übergeht, der im Mündungsbereich (17) ein Längen-Breitenverhältnis von 20 : 1 bis 80 : 1 aufweist.
2. Tauchausyuß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Längenabschnitt (12) im Querschnitt rund ist und der untere Längenabschnitt (13) im Querschnitt rechteckig, wobei zwischen beiden Längenabschnitten (12,13) ein konischer übergang (14) vorgesehen ist.
3. Tauchausguß nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die Wanddicke (25) des unteren Längenabschnitts (13) maximal 10 mm beträgt.
4. Tauchausguß nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Längenabschnitt (13) zumindest teilweise aus einem feuerfesten, thermoschockbeständigen und gegenüber Gießpulverschlacke resistenten Werkstoll besteht, wobei als Hauptbestandteil Zirkonoxid und als Zusätze Graphit und/oder Siliziumcarbid und/oder Bornitrid und/oder hochschmelzende Metalle und/oder hochschmelzende Metallverbindungen vorgesehen sind
5.Verfahren zum Herstellen des Tauchausgusses nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feuerfest-Masse um einen Stahlkern isostatisch gepreßt wird in der Weise, daß sich die beim Pressen auftretenden Kräfte stets auf dem Zentralen Teil des Stahlkerns abstützen.
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