EP0694359A1 - Tauchgiessrohr - Google Patents

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EP0694359A1
EP0694359A1 EP95890139A EP95890139A EP0694359A1 EP 0694359 A1 EP0694359 A1 EP 0694359A1 EP 95890139 A EP95890139 A EP 95890139A EP 95890139 A EP95890139 A EP 95890139A EP 0694359 A1 EP0694359 A1 EP 0694359A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pouring tube
immersion
openings
immersion pouring
cross
Prior art date
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Granted
Application number
EP95890139A
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English (en)
French (fr)
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EP0694359B1 (de
Inventor
Gerald Dipl.-Ing. Dr. Hohenbichler
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP0694359A1 publication Critical patent/EP0694359A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0694359B1 publication Critical patent/EP0694359B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 an immersion casting tube for introducing molten metal, in particular steel melt, into a continuous casting mold having a broad side walls and narrow side walls and forming a strand with broad sides and narrow sides, in particular a thin slab continuous casting mold, the immersion casting tube having a central axis provided with side openings for the metal melt are directed essentially against the narrow sides of the strand, and has a bottom part which is provided with a bottom opening for the molten metal.
  • an immersion pouring tube is known in which two intersecting or intersecting pouring jets emerge from the bottom region or the side region of the immersion pouring tube. According to a further embodiment, pouring jets cross or intersect one another in the interior of the immersion pouring tube before they emerge laterally. Even with these Known immersed pouring pipes fail to achieve the diverging requirements: high pouring rate and low, but sufficient bath movement at the pouring level as well as low vertical penetration depth of the pouring jet into the liquid core of the strand.
  • the invention aims at avoiding the disadvantages and difficulties described above and has as its object to create an immersion pouring tube of the type described at the outset with which, despite high pouring rates, both a low vertical penetration depth of the melt supplied through the immersion pouring tube can be maintained and also due to reduced lateral outflow impulses a small wave formation can be registered at the bathroom mirror, so a calm bathroom mirror is ensured.
  • the edge wave that occurs at the bath level during the casting operation should have only a small height and nevertheless a sufficient melting rate should be achieved for the casting powder covering the bath level.
  • the bottom part has at least two bottom openings directed obliquely against the narrow sides of the strand to form at least two pouring jets, the flow directions of which cross one another - in the viewing direction perpendicular to the broad sides of the strand.
  • the pouring jets emerging from the bottom openings intersect, e.g. either in the area of the bottom part or at a distance below the bottom part of the immersion pouring tube - etc. looking perpendicular to the broad sides of the strand.
  • the pouring jets intersect only with a partial area of the cross section.
  • the pouring jets emerging from the floor area cross each other skewed, etc. either in the floor area or below the floor area at a distance from it.
  • the center axes of the bottom openings expediently form an angle with one another of between 5 and 120 °.
  • the cross sections of the bottom openings preferably have an area fraction between 10 and 70% of the sum of all cross sections of the side and bottom openings.
  • the cross section of the side openings preferably increases in the flow direction and the sum of the outlet cross-sectional areas of all side and bottom openings is equal to or greater than 1.1 times the internal cross-sectional area of the immersion nozzle, measured at the height of the upper edge of the side openings.
  • a smooth, even side flow is achieved in that the upper boundary surfaces of the side openings with an angle ( ⁇ ) between -20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 35 ° and the lower boundary surfaces of the side openings with an angle ( ⁇ ) between -30 ° ⁇ ⁇ ⁇ 60 ° are inclined to the horizontal.
  • the lower boundary surfaces are preferably longer than the upper boundary surfaces of the side openings and extend with the extension into the interior of the immersion pouring tube, as a result of which a part of the flow directed downward within the immersion pouring tube is collected while avoiding a jam and directed to the side.
  • the central axes of the bottom openings are arranged inclined in addition to the alignment to the narrow sides of the strand in the direction of the broad sides of the strand and in this direction form an angle between -20 ° and + 20 ° with the central axis of the immersion pouring tube.
  • the cross section of the interior of the tube part of the immersion pouring tube advantageously increases in the direction of flow and in the direction of the narrow sides of the strand and decreases in the direction of the broad sides of the strand.
  • the cross-sectional area of the interior of the tube part of the immersion pouring tube is expediently constant in the flow direction or the cross-sectional area of the interior of the tube part of the immersion pouring tube increases in the flow direction.
  • Fig. 1 shows a vertical section through an immersion pouring tube used in a continuous casting mold, together with the flow conditions that arise here.
  • 2, 3 and 4 show a dip tube according to a first Embodiment in longitudinal section along the line II-II of FIG. 3 and in a longitudinal section perpendicular to this along the line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 illustrates a cross section near the bottom area according to the line IV-IV of FIG 2.
  • FIGS. 5 to 7 illustrate, in a representation analogous to FIGS. 2 to 4, a further embodiment of an immersion pouring tube;
  • Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII of Fig. 5, the sectional plane being in the bottom region of the immersion pouring tube.
  • 9, 10 and 11 show further embodiments of a dip tube, etc. each in a partial sectional view analogous to FIG. 2.
  • An immersion pouring tube 1 is inserted into the bottom of an intermediate vessel 2 and extends with its mouth part or bottom part 3 into a continuous casting mold 4 which, according to FIG. 1, has a cross section for casting a strand 5 with the cross section of a thin strand (approximately in the order of magnitude of 70 mm x 1500 mm).
  • the continuous casting mold is accordingly formed by narrow side walls 6 and wide side walls 7, on which the narrow sides 8 and wide sides 9 of the strand 5 form.
  • the mouth part or bottom part 3 of the immersion pouring tube 1 is immersed under the surface 10 of the molten metal 11 (molten steel).
  • the surface 10 of the molten metal 11 is covered by a casting powder 12.
  • a still thin strand shell 13 is formed, within which the liquid core 14 of the strand 5 is located.
  • the immersion pouring tube 1 has, as is particularly clear from FIGS. 2 to 4, a vertically directed tube part 15 which encloses an interior 16.
  • This interior 16 has a cross section, the dimensions of which are directed parallel to the broad side walls 7 of the continuous casting mold 4 and increase in the casting direction 17; On the other hand, decrease in a direction perpendicular to this, i.e. parallel to the narrow side walls 6, and so on. starting from an approximately circular or square cross-section to a narrow rectangular or oval cross-section in the bottom part 3 of the immersion pouring tube 1.
  • the cross-sectional area of the interior remains largely constant when viewed in the casting direction 17 or increases slightly.
  • the immersion pouring tube 1 has two side openings 18 for the molten metal, one of which is directed towards a narrow side wall 6 of the continuous casting mold 4 or the narrow side 8 of the strand 5.
  • the side openings 18 have upper and lower boundary surfaces 19, 20, the upper boundary surface 19 with respect to the horizontal an angle ⁇ between -20 ° and 35 ° and the lower boundary surface 20 one Include angle ⁇ between -30 ° and 60 °.
  • Downward-sloping boundary surfaces 19, 20 are preferred, as shown in FIG. 2, the cross section of the side openings 18 increasing in the direction of flow.
  • each side wall opening 18 is longer than the upper boundary surface 19, the lower boundary surfaces 20 extending into the interior 16 of the immersion pouring tube 1 with their extension. As a result, a large part of the molten metal flowing downward in the interior 16 is caught and directed to the side openings 18.
  • the central axes 25 of the bottom openings 23 being at an angle ⁇ between 5 and Cut 120 °.
  • the central axes 25 could also cross each other skew.
  • the sum of the outlet cross-sectional areas of the side opening 18 and the bottom openings 23 is equal to or greater than 1.1 times the interior cross-sectional area of the immersion pouring tube, which is measured at the upper edge of the side openings.
  • the central axes 25 of the bottom openings 23 can also be arranged inclined in the direction of the broad side walls 7 of the continuous casting mold 4 in addition to the alignment with the narrow side walls 6 of the continuous casting mold 4.
  • the projection of the central axis 26 and the central axes 25 of the bottom openings 23 onto a plane parallel to the narrow sides 8 shows an angle ⁇ between -20 ° and + 20 °.
  • the central axes 25 of the pouring jets 24 emerging from the bottom openings 23 can intersect or cross each other skew, so that the pouring jets 24 only overlap one another with a part of their cross-sectional areas.
  • the cross sections of the bottom openings 23 have an area fraction between 10 and 70% of the sum of all cross sections of the side 18 and bottom openings 23.
  • the function of the immersion pouring tube 1 is as follows:
  • the desirable upper vortices 27 are formed, which ensure that the casting powder 12 applied to the bath surface 10 melts satisfactorily, and due to the reduced lateral outflow impulses, small heights of the edge wave 28 that is produced can be recorded.
  • the vertical depth of penetration of the downwardly directed pouring jets 24 is low, since they either combine to form a strongly fanning and dissipative mixing jet 29 or, in the case of a skewed intersection of the central axes of the pouring jets, give off energy to the resulting rotary movement.
  • the downward pouring streams 24 encounter the upward movement of the lower vortices generated by the lateral pouring streams 22, whereby a flow pattern with large vortices in the lower mold region, which would result if there were only side openings, breaks down into a flow pattern with small vortex turbulences.
  • the impingement pulse on the strand shell 13 is much smaller, which also reduces the melting of the strand shell 13 of the strand 5.
  • the central axes 25 of the pouring jets 24 emerging from the bottom region 3 cross skew so that the pouring jets 24 only intersect or touch one another below the bottom region 3 with their peripheral edge regions.
  • the middle part 30 of the bottom part 3 present between the bottom openings 23 forms a wedge-shaped recess 31 in the interior 16 of the immersion pouring tube 1.
  • the middle part 30 of the bottom region 3 arranged between the two bottom openings 23 is wedge-shaped upwards, whereby the deflection of the molten metal 11 flowing downward in the interior 16 of the immersion pouring tube 1 is extended to the side openings 18 and is also improved to the bottom openings 23. This largely prevents congestion losses.
  • the two pouring jets 24 emerging from the bottom area 3 already partially intersect within the bottom area 3, which means that for certain casting conditions the spreading area of the resulting mixed jet below the bottom area can advantageously be set.
  • FIG. 5 shows, instead of the central depression 31, an upwardly wedge-shaped part 32 can be attached in order to guide the flow without loss (cf. FIG. 11).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Ein Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Metallschmelze (11) in eine Breitseitenwände (7) und Schmalseitenwände (6) aufweisende Stranggießkokille (4) weist einen mit Seitenöffnungen (18) für die Metallschmelze (11) versehenen Rohrteil (15), deren Mittelachsen im wesentlichen gegen die Schmalseiten (8) des Stranges (5) gerichtet sind, und einen Bodenteil (3) auf, der mit einer Bodenöffnung (23) für die Metallschmelze (11) versehen ist. Um für hohe Gießraten sowohl eine geringe vertikale Eindringtiefe der durch das Tauchgießrohr (1) zugeführten Metallschmelze (11) in den flüssigen Kern des Stranges (5) als auch eine geringe Wirbelbildung am Badspiegel (10) zu erzielen, weist der Bodenteil (3) mindestens zwei schräg gegen die Schmalseiten (8) des Stranges (5) gerichtete Bodenöffnungen (23) zur Bildung mindestens zweier Gießstrahlen (24) auf, deren Strömungsrichtungen einander - in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten des Stranges - kreuzen (Fig. 1). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, in eine Breitseitenwände und Schmalseitenwände aufweisende und einen Strang mit Breitseiten und Schmalseiten bildende Stranggießkokille, insbesondere eine Dünnbrammen-Stranggießkokille, wobei das Tauchgießrohr einen mit Seitenöffnungen für die Metallschmelze versehenen Rohrteil, deren Mittelachsen im wesentlichen gegen die Schmalseiten des Stranges gerichtet sind, und einen Bodenteil aufweist, der mit einer Bodenöffnung für die Metallschmelze versehen ist.
  • Hohe Gießraten bedingen eine hohe Ausströmgeschwindigkeit der aus dem Tauchgießrohr austretenden Gießstrahlen. Hierdurch ist bei Verwendung von derzeit üblichen Tauchgießrohren nur eine schlechte bis mittelmäßige Produktqualität, d.h. Qualität des Stranges, zu erzielen. Durch das Ausströmen von Schmelze aus dem Tauchgießrohr in seitliche Richtung ergibt sich ein sehr unruhiger Badspiegel. Durch einen nach unten gerichteten Schmelzenstrom ergibt sich ein sehr tiefes Eindringen von Schmelze in das Stranginnere. Es kommt nicht nur zu einem teilweisen Wiederaufschmelzen der bereits erstarrten Strangschale durch die frisch zufließende heiße Schmelze, sondern auch zu einem Mitreißen bzw. Einspülen von am Badspiegel aufgebrachtem Gießpulver und von sich am Badspiegel absetzenden Verunreinigungen in das Stranginnere. Strömt die Schmelze hauptsächlich nach dem Austreten aus dem Tauchgießrohr nach unten, läßt sich nur eine geringe Aufschmelzrate des Gießpulvers erzielen, wodurch die Reibung zwischen Gießpulver und Kokillenseitenwänden unerwünscht hoch wird.
  • Man hat daher versucht, durch eine besondere Formgebung der Tauchgießrohre die Strömungsverhältnisse im Stranginneren positiv zu beeinflussen, und Tauchgießrohre geschaffen, die sowohl Seitenöffnungen als auch Bodenöffnungen aufweisen. Solche Tauchgießrohre der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der AT-B - 332.579, der JP-A - 58-47545 und der AT-B - 331.438 bekannt. Auch mit diesen bekannten Tauchgießrohren konnten die oben beschriebenen Nachteile nicht vermieden werden. Insbesondere war es nicht möglich, bei hoher Gießrate eine akzeptable Qualität beim Dünnbrammengießen zu erzielen.
  • Aus der WO 89/12519 ist ein Tauchgießrohr bekannt, bei dem zwei einander kreuzende bzw. schneidende Gießstrahlen aus dem Bodenbereich oder dem Seitenbereich des Tauchgießrohres austreten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kreuzen bzw. schneiden Gießstrahlen einander im Inneren des Tauchgießrohres, bevor sie seitlich austreten. Auch mit diesen bekannten Tauchgießrohren gelingt es nicht, den divergierenden Forderungen: hohe Gießrate und geringe, aber doch ausreichende Badbewegung am Gießspiegel sowie geringe vertikale Eindringtiefe des Gießstrahles in den flüssigen Kern des Stranges zu erreichen.
  • Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Tauchgießrohr der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem trotz hoher Gießraten sowohl eine geringe vertikale Eindringtiefe der durch das Tauchgießrohr zugeführten Schmelze einhaltbar ist als auch aufgrund verminderter seitlicher Ausströmimpulse eine geringe Wellenbildung am Badspiegel verzeichnet werden kann, also ein ruhiger Badspiegel sichergestellt ist. Insbesondere soll die sich beim Gießbetrieb am Badspiegel einstellende Randwelle nur eine geringe Höhe aufweisen und trotzdem eine ausreichende Aufschmelzrate für das den Badspiegel bedeckende Gießpulver erzielt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bodenteil mindestens zwei schräg gegen die Schmalseiten des Stranges gerichtete Bodenöffnungen zur Bildung mindestens zweier Gießstrahlen aufweist, deren Strömungsrichtungen einander - in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten des Stranges - kreuzen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schneiden die aus den Bodenöffnungen austretenden Gießstrahlen einander, u.zw. entweder im Bereich des Bodenteiles oder im Abstand unterhalb des Bodenteiles des Tauchgießrohres - u.zw. in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten des Stranges. Es kann für bestimmte Kokillenquerschnitte und Strömungsgeschwindigkeiten von Vorteil sein, wenn die Gießstrahlen einander nur mit einem Teilbereich des Querschnittes schneiden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kreuzen die aus dem Bodenbereich austretenden Gießstrahlen einander windschief, u.zw. entweder im Bodenbereich oder unterhalb des Bodenbereiches im Abstand von diesem.
  • Zweckmäßig schließen die Mittelachsen der Bodenöffnungen miteinander einen Winkel zwischen 5 und 120° ein.
  • Vorzugsweise weisen die Querschnitte der Bodenöffnungen einen Flächenanteil zwischen 10 und 70 % der Summe aller Querschnitte der Seiten- und Bodenöffnungen auf.
  • Ein gutes Zusammenwirken der Seitenöffnungen mit den Bodenöffnungen ergibt sich, wenn die Mittelachsen der Seitenöffnungen gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel zwischen -10° und 50° nach abwärts geneigt sind.
  • Vorzugsweise nimmt der Querschnitt der Seitenöffnungen in Strömungsrichtung zu und ist die Summe der Austrittsquerschnittsflächen sämtlicher Seiten- und Bodenöffnungen gleich oder größer als das 1,1-fache der Innenraum-Querschnittsfläche des Tauchgießrohres, gemessen in Höhe der Oberkante der Seitenöffnungen.
  • Eine ruhige gleichmäßige Seitenströmung wird dadurch erzielt, daß die oberen Begrenzungsflächen der Seitenöffnungen mit einem Winkel (α) zwischen -20°≦α≦35° und die unteren Begrenzungsflächen der Seitenöffnungen mit einem Winkel (β) zwischen -30°≦β ≦60° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.
  • Vorzugsweise sind die unteren Begrenzungsflächen länger ausgebildet als die oberen Begrenzungsflächen der Seitenöffnungen und erstrecken sich mit der Verlängerung in den Innenraum des Tauchgießrohres, wodurch ein Teil der innerhalb des Tauchgießrohres nach unten gerichteten Strömung unter Vermeidung eines Staus aufgefangen und zur Seite gelenkt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittelachsen der Bodenöffnungen zusätzlich zur Ausrichtung zu den Schmalseiten des Stranges in Richtung zu den Breitseiten des Stranges geneigt angeordnet und schließen in dieser Richtung mit der Mittelachse des Tauchgießrohres einen Winkel zwischen -20° und +20° ein.
  • Um die Schmelze mit möglichst geringen Stauverlusten in die Seiten- und Bodenöffnungen zu leiten, vergrößert sich vorteilhaft der Querschnitt des Innenraumes des Rohrteiles des Tauchgießrohres in Strömungsrichtung und in Richtung zu den Schmalseiten des Stranges und verringert sich in Richtung zu den Breitseiten des Stranges. Hierbei ist zweckmäßig die Querschnittsfläche des Innenraumes des Rohrteiles des Tauchgießrohres in Strömungsrichtung konstant oder es nimmt die Querschnittsfläche des Innenraumes des Rohrteiles des Tauchgießrohres in Strömungsrichtung zu.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen in schematischer Darstellung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein in einer Stranggießkokille eingesetztes Tauchgießrohr samt den sich hierbei einstellenden Strömungsverhältnissen. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen ein Tauchgießrohr gemäß einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 3 und in einem senkrecht hierzu geführten Längsschnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 4 veranschaulicht einen Querschnitt in der Nähe des Bodenbereiches gemäß der Linie IV-IV der Fig. 2. Die Fig. 5 bis 7 veranschaulichen in zu den Fig. 2 bis 4 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Tauchgießrohres; Fig. 8 ist ein Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII der Fig. 5, wobei die Schnittebene im Bodenbereich des Tauchgießrohres liegt. Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen weitere Ausführungsformen eines Tauchgießrohres, u.zw. jeweils in einer zu Fig. 2 analogen Teilschnittdarstellung.
  • Ein Tauchgießrohr 1 ist in den Boden eines Zwischengefäßes 2 eingesetzt und reicht mit seinem Mündungsteil bzw. Bodenteil 3 in eine Stranggießkokille 4, die gemäß Fig. 1 einen Querschnitt zum Gießen eines Stranges 5 mit dem Querschnitt eines Dünnstranges (etwa in der Größenordnung von 70 mm x 1500 mm) aufweist. Die Stranggießkokille ist dementsprechend von Schmalseitenwänden 6 und Breitseitenwänden 7 gebildet, an denen sich die Schmalseiten 8 und Breitseiten 9 des Stranges 5 bilden.
  • In die Stranggießkokille 4 taucht der Mündungsteil bzw. Bodenteil 3 des Tauchgießrohres 1 unter die Oberfläche 10 der flüssigen Metallschmelze 11 (Stahlschmelze). Die Oberfläche 10 der Metallschmelze 11 ist von einem Gießpulver 12 bedeckt. An den Kokillenseitenwänden 6, 7 kommt es zur Bildung einer noch dünnen Strangschale 13, innerhalb der sich der flüssige Kern 14 des Stranges 5 befindet.
  • Das Tauchgießrohr 1 weist, wie insbesondere aus den Fig. 2 bis 4 deutlich hervorgeht, einen vertikal gerichteten Rohrteil 15 auf, der einen Innenraum 16 umschließt. Dieser Innenraum 16 weist einen Querschnitt auf, dessen parallel zu den Breitseitenwänden 7 der Stranggießkokille 4 gerichtete Abmessungen sich in Gießrichtung 17 vergrößern; in einer Richtung senkrecht hierzu, also parallel zu den Schmalseitenwänden 6, hingegen verringern, u.zw. ausgehend von einem etwa kreisrunden oder quadratischen Querschnitt bis zu einem schmalen rechteckförmigen bzw. ovalen Querschnitt beim Bodenteil 3 des Tauchgießrohres 1. Die Querschnittsfläche des Innenraumes bleibt jedoch in Gießrichtung 17 gesehen weitgehend konstant oder nimmt leicht zu.
  • Nahe dem Bodenteil 3 weist das Tauchgießrohr 1 zwei Seitenöffnungen 18 für die Metallschmelze auf, von denen jeweils eine zu einer Schmalseitenwand 6 der Stranggießkokille 4 bzw. Schmalseite 8 des Stranges 5 gerichtet ist. Die Seitenöffnungen 18 weisen obere und untere Begrenzungsflächen 19, 20 auf, wobei die obere Begrenzungsfläche 19 gegen die Horizontale einen Winkel α zwischen -20° und 35° und die untere Begrenzungsfläche 20 einen Winkel β zwischen -30° und 60° einschließen. Bevorzugt sind nach abwärts geneigte Begrenzungsflächen 19, 20, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei der Querschnitt der Seitenöffnungen 18 in Strömungsrichtung zunimmt. Die Mittelachsen 21 der Seitenöffnungen 18, also die Resultierende der Strömungslinien (= Hauptströmungsrichtung) der aus den Seitenöffnungen 18 strömenden Gießstrahlen 22, sind gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel ω zwischen -10° und 50° abwärts geneigt.
  • Die untere Begrenzungsfläche 20 jeder Seitenwandöffnung 18 ist länger ausgebildet als die obere Begrenzungsfläche 19, wobei sich die unteren Begrenzungsflächen 20 mit ihrer Verlängerung in den Innenraum 16 des Tauchgießrohres 1 erstrecken. Hierdurch wird ein Großteil der im Innenraum 16 abwärts strömenden Metallschmelze aufgefangen und zu den Seitenöffnungen 18 gelenkt.
  • Im Bodenteil 3 des Tauchgießrohres 1 sind mindestens zwei schräg gegen die Schmalseitenwände 6 der Stranggießkokille 4 bzw. Schmalseiten 8 des Stranges 5 gerichtete Bodenöffnungen 23 zur Bildung mindestens zweier Gießstrahlen 24 vorgesehen, wobei die Mittelachsen 25 der Bodenöffnungen 23 einander unter einem Winkel γ zwischen 5 und 120° schneiden. Die Mittelachsen 25 könnten einander auch windschief kreuzen.
  • Die Summe der Austrittsquerschnittsflächen der Seitenöffnung 18 und der Bodenöffnungen 23 ist gleich oder größer als das 1,1-fache der Innenraum-Querschnittsfläche des Tauchgießrohres, der an der Oberkante der seitlichen Öffnungen gemessen wird.
  • Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, können die Mittelachsen 25 der Bodenöffnungen 23 zusätzlich zur Ausrichtung zu den Schmalseitenwänden 6 der Stranggießkokille 4 auch in Richtung zu den Breitseitenwänden 7 der Stranggießkokille 4 geneigt angeordnet sein. Die Projektion von Mittelachse 26 und der Mittelachsen 25 der Bodenöffnungen 23 auf eine Ebene parallel zu den Schmalseiten 8 zeigt einen Winkel ε zwischen -20° und +20°. Auch in diesem Fall können die Mittelachsen 25 der aus den Bodenöffnungen 23 austretenden Gießstrahlen 24 einander schneiden oder einander windschief kreuzen, so daß die Gießstrahlen 24 einander nur mehr mit einem Teil ihrer Querschnittsflächen überschneiden.
  • Die Querschnitte der Bodenöffnungen 23 weisen einen Flächenanteil zwischen 10 und 70 % der Summe aller Querschnitte der Seiten- 18 und Bodenöffnungen 23 auf.
  • Die Funktion des Tauchgießrohres 1 ist folgende:
  • Die Kombination von Seitenöffnungen 18, bei denen keine sich kreuzenden oder schneidenden Gießstrahlen 22 austreten, und Bodenöffnungen 23 mit einander schneidenden oder windschief kreuzenden Gießstrahlachsen 25 ist speziell für das Gießen von Strängen 5 mit Dünnbrammen-Querschnittsformat mit hohen Gießraten wesentlich.
  • Infolge der Seitenöffnungen 18 bilden sich die wünschenswerten oberen Wirbel 27 aus, die für ein zufriedenstellendes Aufschmelzen des auf der Badoberfläche 10 aufgebrachten Gießpulvers 12 sorgen, wobei aufgrund der verminderten seitlichen Ausströmimpulse geringe Höhen der dabei entstehenden Randwelle 28 verzeichnet werden können.
  • Die vertikale Eindringtiefe der nach unten gerichteten Gießstrahlen 24 ist gering, da sie sich entweder zu einem stark auffächernden und dissipativen Mischstrahl 29 vereinigen oder, im Falle des windschiefen Kreuzens der Mittelachsen der Gießstrahlen, Energie an die sich ergebende Drehbewegung abgeben. Zusätzlich treffen die nach unten gerichteten Gießstrahlen 24 auf die Aufwärtsbewegung der durch die seitlichen Gießstrahlen 22 erzeugten unteren Wirbel, wodurch ein Strömungsbild mit großen Wirbeln im unteren Kokillenbereich, das sich ergeben würde, wenn nur Seitenöffnungen vorhanden wären, in ein Strömungsbild mit kleinwirbeligen Turbulenzen zerfällt. Dies bedeutet über die Breite der Stranggießkokille 4 gesehen eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten und damit auch der Wärmeübertragung an die bereits erstarrte Strangschale 13, so daß ein Aufschmelzen derselben durch frische, in die Stranggießkokille 4 gelangende Metallschmelze 11 vermieden wird. Zudem ist der Auftreffimpuls auf die Strangschale 13 viel kleiner, wodurch das Aufschmelzen der Strangschale 13 des Stranges 5 ebenfalls reduziert wird.
  • Das bislang häufig beobachtete periodische Wandern einer Oberflächenwelle von einer Kokillenhälfte zur gegenüberliegenden wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Tauchgießrohres 1 erheblich verringert, weil die sich unterhalb des Tauchgießrohres 1 einstellenden kleinwirbeligen Strukturen stärker dissipieren und dadurch einen großräumigen Energieaustausch abschwächen.
  • Durch die einander windschief kreuzenden bzw. schneidenden Gießstrahlen 24, die aus dem Bodenteil 3 des Tauchgießrohres 1 austreten, wird erreicht, daß kein weit nach unten dringender Gießstrahl entsteht, so daß weder die Stahlüberhitzung noch nichtmetallische Partikel weiter in das Stranginnere gelangen als bei einem Tauchgießrohr ohne Bodenöffnungen. Da die beiden Seitenöffnungen 18 einen erheblichen Volumenanteil in Richtung zu den Schmalseiten 8 des Stranges 5 befördern, bilden sich die beiden üblichen, von Tauchgießrohr, Badoberfläche, Schmalseite und seitlichem Gießstrahl umgrenzten Wirbel aus, die ein ausreichendes Gießpulver-Aufschmelzen gewährleisten.
  • Gemäß der in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform eines Tauchgießrohres 1 kreuzen einander die Mittelachsen 25 der aus dem Bodenbereich 3 austretenden Gießstrahlen 24 windschief, so daß die Gießstrahlen 24 einander unterhalb des Bodenbereiches 3 nur mit ihren Umfangs-Randbereichen schneiden bzw. berühren. Der zwischen den Bodenöffnungen 23 vorhandene Mittelteil 30 des Bodenteiles 3 bildet im Innenraum 16 des Tauchgießrohres 1 eine keilförmig gestaltete Vertiefung 31.
  • Gemäß der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform eines Bodenbereiches eines Tauchgießrohres ist der zwischen den beiden Bodenöffnungen 23 angeordnete Mittelteil 30 des Bodenbereiches 3 nach oben hin keilförmig verlängert, wodurch die Umlenkung der im Innenraum 16 des Tauchgießrohres 1 abwärts strömenden Metallschmelze 11 zu den Seitenöffnungen 18 und auch zu den Bodenöffnungen 23 verbessert wird. Hierdurch können Stauverluste weitgehend vermieden werden.
  • Gemäß der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform schneiden einander die beiden aus dem Bodenbereich 3 austretenden Gießstrahlen 24 bereits teilweise innerhalb des Bodenbereiches 3, wodurch für bestimmte Gießbedingungen der Ausbreitungsbereich des entstehenden Mischstrahles unterhalb des Bodenbereiches vorteilhaft eingestellt werden kann.
  • Auch bei einem Tauchgießrohr mit Bodenöffnungen 23 mit einander windschief schneidenden Mittelachsen 25, wie es z.B. Fig. 5 zeigt, kann anstelle der mittigen Vertiefung 31 ein nach oben hin keilförmig verlängerter Teil 32 angebracht sein, um die Strömung verlustlos zu führen (vgl. Fig. 11).

Claims (19)

  1. Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Metallschmelze (11), insbesondere Stahlschmelze, in eine Breitseitenwände (7) und Schmalseitenwände (6) aufweisende und einen Strang (5) mit Breitseiten (9) und Schmalseiten (8) bildende Stranggießkokille (4), insbesondere eine Dünnbrammen-Stranggießkokille, wobei das Tauchgießrohr (1) einen mit Seitenöffnungen (18) für die Metallschmelze (11) versehenen Rohrteil (15), deren Mittelachsen (21) im wesentlichen gegen die Schmalseiten (8) des Stranges (5) gerichtet sind, und einen Bodenteil (3) aufweist, der mit einer Bodenöffnung (23) für die Metallschmelze (11) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (3) mindestens zwei schräg gegen die Schmalseiten (8) des Stranges (5) gerichtete Bodenöffnungen (23) zur Bildung mindestens zweier Gießstrahlen (24) aufweist, deren Strömungsrichtungen einander - in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten (9) des Stranges (5) - kreuzen.
  2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander - u.zw. in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten (9) des Stranges (5) - schneiden.
  3. Tauchgießrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander im Bereich des Bodenteiles (3) schneiden.
  4. Tauchgießrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander im Abstand unterhalb des Bodenteiles (3) schneiden.
  5. Tauchgießrohr nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander nur mit einem Teilbereich ihres Querschnitts schneiden.
  6. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander windschief kreuzen.
  7. Tauchgießrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander im Bodenbereich (3) windschief kreuzen.
  8. Tauchgießrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bodenöffnungen (23) austretenden Gießstrahlen (24) einander unterhalb des Bodenbereiches (3) windschief kreuzen.
  9. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (25) der Bodenöffnungen (23) in Blickrichtung senkrecht zu den Breitseiten miteinander einen Winkel (γ) zwischen 5 und 120° einschließen.
  10. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Bodenöffnungen (23) einen Flächenanteil zwischen 10 und 70 % der Summe aller Querschnitte der Seiten- (18) und Bodenöffnungen (23) aufweisen.
  11. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (21) der Seitenöffnungen (18) gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel (Ω) zwischen -10° und 50° nach abwärts geneigt sind.
  12. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Seitenöffnungen (18) in Strömungsrichtung zunimmt.
  13. Tauchgießrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Begrenzungsflächen (19) der Seitenöffnungen (18) mit einem Winkel (α) zwischen -20° ≦ α ≦ 35° und die unteren Begrenzungsflächen (20) der Seitenöffnungen (18) mit einem Winkel (β) zwischen -30° ≦ β ≦ 60° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.
  14. Tauchgießrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Begrenzungsflächen (20) länger ausgebildet sind als die oberen Begrenzungsflächen (19) der Seitenöffnungen (18) und sich mit der Verlängerung in den Innenraum (16) des Tauchgießrohres (1) erstrecken.
  15. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (25) der Bodenöffnungen (23) zusätzlich zur Ausrichtung zu den Schmalseiten (8) des Stranges (5) in Richtung zu den Breitseiten (9) des Stranges (5) geneigt angeordnet sind und in dieser Richtung mit der Mittelachse (26) des Tauchgießrohres (1) einen Winkel (ε) zwischen -20° und +20° einschließen.
  16. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Innenraumes (16) des Rohrteiles (15) des Tauchgießrohres (1) in Strömungsrichtung (17) und in Richtung zu den Schmalseiten (8) des Stranges (5) vergrößert und in Richtung zu den Breitseiten (9) des Stranges (5) verringert.
  17. Tauchgießrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Innenraumes (16) des Rohrteiles (15) des Tauchgießrohres (1) in Strömungsrichtung (17) konstant ist.
  18. Tauchgießrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Innenraumes (16) des Rohrteiles (15) des Tauchgießrohres (1) in Strömungsrichtung (17) zunimmt.
  19. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Austrittsquerschnittsflächen sämtlicher Seiten- und Bodenöffnungen (18 und 23) gleich oder größer ist als das 1,1-fache des Querschnittes des Innenraumes (16) dies Tauchgießrohres (1) in Höhe der Oberkanten der Seitenöffnungen (18).
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