EP0814929A1 - Tauchausguss zum giessen von metall - Google Patents
Tauchausguss zum giessen von metallInfo
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- EP0814929A1 EP0814929A1 EP96904747A EP96904747A EP0814929A1 EP 0814929 A1 EP0814929 A1 EP 0814929A1 EP 96904747 A EP96904747 A EP 96904747A EP 96904747 A EP96904747 A EP 96904747A EP 0814929 A1 EP0814929 A1 EP 0814929A1
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- pouring
- immersion
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- immersion nozzle
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Classifications
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- 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 nozzle for casting metal, in particular steel, in continuous casting plants for thin slabs, with a pouring part having a circular cross section, fastened to a pouring vessel, and a pouring part immersed in the melt located in a rectangular mold, the mouth of which is designed in a rectangular cross section .
- EP 0 630 712 discloses an immersion spout, in particular for thin slab casting, which is divided into two sections and whose lower molded block has a length which is substantially greater than its width.
- the individual sections are formed by separate shaped blocks, the shaped blocks engaging in one another at their mutually facing ends and a seal being arranged between the interlocking ends of the shaped blocks.
- the individual shaped blocks show a complicated structure with clear differences in the wall thickness.
- Length section is rectangular in cross section.
- the dimensions in the mouth area are in a length / width ratio of 20: 1 to 80: 1.
- the outlet of the immersion pouring tube is formed by two orifices, which together have a flow cross-section that is not quite as large as the flow cross-section at the stopper closure.
- a ratio of less than 1: 1 between the flow cross-section in the inlet pipe and at the outlet of the immersion pouring pipe is achieved by redirecting the flow and narrowing two orifices.
- the aim of the invention is to provide an immersion pouring tube which is easy to manufacture, has a long service life, has a low-thermal stress structure in terms of its manufacture and in operation, and which enables the liquid metal to flow out uniformly.
- the invention achieves this goal by the features specified in the characterizing part of claim 1.
- the immersion pouring tube is constructed from two basic components, namely a tubular pouring part and a straight pouring part. Between these two basic components, which are completely different in shape, there is a short transition in terms of their overall length.
- the flow of the molten steel can be carried out completely calmly, provided that the flat wall elements are arranged almost parallel to each other.
- the simple molded elements either round or straight, allow the individual components of the immersion pouring tube to be adapted to the high thermal stresses to be expected.
- the use of wall elements of the same wall thickness counts. Since the transition between the pouring and the pouring part plays a subordinate role with regard to the flow conditions, this constructive freedom can be used for optimization with regard to a low stress of the transition part.
- Impact elements which are arranged at the foot of the pouring part, can have a positive influence on the flow conditions, particularly in the transition region.
- Thin slab molds with parallel side walls and a width of up to 60 mm can be used.
- melt quantity is adjusted using an adjusting element in the pouring vessel, regularly using a stopper. 405
- Figure 1 is a schematic diagram of the immersion pouring tube and the pouring vessel
- FIG. 2 shows an immersion pouring tube with the head-side expansion of the immersion casting.
- FIG. 3 immersion pouring tube with a roof-shaped pouring portion
- FIG. 1 shows a section of a pouring vessel 41 with the outlet opening 43, which can be blocked or constricted by a stopper 42.
- a pouring part 11 is fastened, which has the shape of a tube and has flat end faces on the mouth side.
- the tubular pouring part 11 is connected to a substantially rectangular pouring part 21.
- the pouring part 21 dips into the melt S on the mouth side, which is located in a mold 51.
- the pouring part 21 has broad sides 22, shown in the left part of the drawing, and
- a heating device 31 is shown as a sketch, which is guided essentially parallel to the broad sides 22.
- the broad sides 22 and the narrow sides 23 are guided essentially in parallel.
- an embodiment of the pouring part is shown, in which the narrow sides 23 spread at an angle of ⁇ 7 ° C. in the direction of flow.
- FIG. 2 shows a pouring part in perspective, the broad sides of which open conically up to an inner width K against the direction of flow.
- a square with the edge length K is sufficient in the middle, on which the end face 12 of the tubular pouring part 11 can be placed or can even be inserted through an opening of a suitable size.
- the end wall 27 can be designed to converge conically to the edge of the broad sides 26
- the length of the transition part I is shown in the figure, and this is related to the spacing of the broad sides a as l / A ⁇ 1/4
- the total length of the immersion pouring tube consisting of the pouring part 11 and the pouring part 21 is marked with L.
- FIG. 3 shows a sketch of an immersion pouring tube, in which the pouring part is configured at the top in the form of a roof, which is fitted at the head end in slots 14 of the pouring part 11 with its corresponding region 24.
- the head 25 of the pouring part 2 has an end wall 27 that opens from the pouring part in the direction of the roof to the edge of the broad sides
- the slot 14 of the pouring part 11 or the part 24 of the pouring part 21 corresponding to the slot 14 has a length of I.
- Figure -1 shows in detail the mouth area 13 of the E ⁇ ng ⁇ eßte ⁇ ls11 Here is in
- Top view of the slot 14 can be seen in the pouring part, into which the corresponding part 24 is fitted.
- a tongue 29 is provided, which is fitted into a groove 19 of the pouring part 11.
- the arrangement of the tongue and groove allows the parts 1 to be pushed together horizontally 1 and 21 are possible, but in operation the pouring part 21 is prevented from falling out of the slot 14 of the pouring part 11
- FIG. 5 shows an immersion pouring tube with a pouring part 21 which is attached to the pouring vessel 41 completely independently of the pouring part 11.
- the pouring part 11 which is arranged immediately below the outlet opening 43 of the pouring vessel 41, is one in the pouring space Gg of the pouring part
- the insert 28 surrounded.
- the insert 28 has a shape which, in a suitable manner, guides the melt stream leaving the tubular casting 11 with little swirling.
- This configuration makes it possible in the shortest possible way to force the molten metal having a round cross-sectional area after leaving the outlet opening 43 in the shortest possible manner into a metal stream which has a rectangular cross-sectional area and has a large narrow / wide side ratio.
- a * free cross-sectional area pouring part a distance broadsides b Narrow side distance
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Description
Tauchausguß zum Gießen von Metall
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Tauchausguß zum Gießen von Metall, insbesondere von Stahl in Stranggießanlagen für Dünnbrammen, mit einem einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden, an einem Eingießgefäß befestigten Eingießteil und einem in die in einer Rechteckkokille befindlichen Schmelze eintauchenden Ausgießteil, dessen Mündung in einem rechteckigen Querschnitt ausgestaltet ist.
Aus EP 0 630 712 ist ein Eintauchausguß, insbesondere zum Dünnbrammengießen bekannt, der in zwei Abschnitte unterteilt ist und dessen unterer Formstein eine Länge aufweist, die wesentlich größer ist als seine Breite. Die einzelnen Abschnitte werden von separaten Formsteinen gebildet, wobei die Formsteine an ihren einander zugewandten Enden ineinander eingreifen und zwischen den ineinandergreifenden Enden der Formsteine eine Dichtung angeordnet ist.
Die einzelnen Formsteine zeigen einen komplizierten Formenaufbau mit deutlichen Unterschieden in der Wandstärke.
Aus der DE 37 09 188 A1 ist ebenfalls ein Ausgießrohr für metallurgische Gefäße bekannt, dessen oberer Längenabschnitt im Querschnitt rund ist und der untere
Längenabschnitt im Querschnitt rechteckig ist. Die Abmessungen im Mündungsbereich liegen in einem Längen-/Breitenverhältnis von 20:1 bis 80:1. Der Austritt des Tauchgießrohres wird von zwei Mündungsöffnungen gebildet, die zusammen einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der nicht ganz so groß ist, wie der Strömungsquerschnitt am Stopfenverschluß.
Ein Verhältnis kleiner 1 :1 zwischen dem Strömungsquerschnitt im Einlaufrohr und am Austritt des Tauchgießrohres wird durch Strömungsumlenkung und Einengung von zwei Mündungsöffnungen erreicht.
Ziel der Erfindung ist es, ein Tauchgießrohr zu schaffen, das leicht zu fertigen ist, eine hohe Lebensdauer besitzt, in Bezug auf seine Fertigung und im Betrieb einen thermospannungsarmen Aufbau aufweist und das ein gleichmäßiges Ausströmen des flüssigen Metalls ermöglicht.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.
Das Tauchgießrohr ist dabei aus zwei Grundbauteilen aufgebaut, und zwar einem rohrförmigen Eingießteil und einem gradflächigen Ausgießteil. Zwischen diesen beiden in ihrer Form völlig unterschiedlichen Grundbauteilen ist ein bezüglich seiner Baulänge kurzer Übergang vorgesehen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dieser Übergang nahezu keinen Einfluß auf das Strömungsverhalten des durch das Tauchgießrohr fließenden flüssigen Stahls hat, soweit der Ausgießteil aus ebenflächigen Wandelementen aufgebaut ist und eine freie Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als die Hälfte der Querschnittsfläche des Eingießteiles ist.
Unabhängig von der Form des Überganges vom rohrförmigen Eingießteil zum rechteckigen Ausgießteil läßt sich die Strömung des Flüssigstahls völlig beruhigt führen, soweit die ebenflächigen Wandelemente jeweils zueinander nahezu parallel angeordnet sind.
Durch die einfachen Formelemente, und zwar entweder rund oder geradflächig, lassen sich die einzelnen Bauteile des Tauchgießrohres angepaßt an die hohen zu erwartenden thermischen Spannungen auslegen. Neben der einfachen geometrischen Form zählt hier die Verwendung von Wandelementen gleicher Wanddicke.
Da der Übergang zwischen dem Eingieß- und dem Ausgießteil bezüglich der Strömungsverhältnisse eine untergeordnete Rolle spielt, kann diese konstruktive Freiheit zur Optimierung bezüglich einer spannungsarmut des Übergangsteils genutzt werden.
Auf die Strömungsverhältnisse besonders im Übergangsbereich kann durch Prallelemente, die am Fuß des Eingießteils angeordnet sind, positiv Einfluß genommen werden.
Die durch die einfache Form des Ausgießteiles erzielte völlige Beruhigung des
Strömungsverhaltens der Schmelze ermöglicht bei Minimierung der freien Austrittsfläche die gewollten und erforderlichen Durchtrittsmengen beim Gießen von Dünnbrammen.
Durch das Erfordernis geringer Grundfläche wird es möglich, Tauchausgüsse für
Dünnbrammenkokillen mit parallelen Seitenwänden und einer Breite von bis zu 60 mm zum Einsatz zu bringen.
Durch den identischen Formaufbau der Mündung des Tauchgießrohres und des Eintritts der Kokille läßt sich eine seine Abmessung konstante freie Oberfläche des
Pegels der in der Kokille befindlichen Schmelze einstellen.
Durch die beruhigte, gleichmäßige Schmelzenführung im Ausgießteil des Tauchgießrohres und die formmäßig ähnlichen und bezüglich der Querschnittsfläche nur geringen Unterschiede zwischen dem Ausgießteil und der Kokille ermöglichen eine verwirbelungsarme Schmeizenführung in der Kokille. Die Einstellung der Schmelzenmenge erfolgt über ein Verstellorgan im Eingießgefäß, regelmäßig über einen Stopfenverschluß.
405
- 4 -
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt
Figur 1 eine Prinzipskizze des Tauchgießrohres und des Eingießgefäßes
Figur 2 ein Tauchgießrohr mit kopfseitiger Spreizung des Tauchgießteils Figur 3 Tauchgießrohr mit dachförmig ausgestaltetem Ausgießteil
Figur 4 Detail des Übergangs Eingieß-/Ausgießteils
Figur 5 Ausschnitt der Anordnung von Eingieß- und Ausgießteil am
Eingießgefäß.
Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines Eingießgefäßes 41 mit der Austrittsöffnung 43, die durch einen Stopfen 42 absperrbar bzw. einengbar ist.
An der Außenseite des Bodens des Eingießgefäßes ist ein Eingießteil 11 befestigt, das die Form eines Rohres besitzt und mündungsseitig ebene Stirnflächen aufweist.
Das rohrförmige Eingießteil 11 ist mit einem im wesentlichen rechteckigen Ausgießteil 21 verbunden. Das Ausgießteil 21 taucht mündungsseitig in die Schmelze S ein, die sich in einer Kokille 51 befindet.
Der Ausgießteil 21 besitzt Breitseiten 22, dargestellt im linken Teil der Zeichnung, und
Schmalseiten 23, dargestellt im rechten Teil des Bildes, sowie in der Verbindungsstelle Eingieß-/Ausgießteil eine Abschlußwand 27.
Weiterhin ist skizzenartig eine Heizvorrichtung 31 dargestellt, die im wesentlichen parallel zu den Breitseiten 22 geführt ist.
Die Breitseiten 22 und die Schmalseiten 23 sind im wesentlichen parallel geführt. Im rechten Teil des Bildes ist eine Ausgestaltung des Ausgießteils dargelegt, bei der sich die Schmalseiten 23 unter einem Winkel < 7°C in Strömungsrichtung spreizen.
Figur 2 zeigt perspektivisch ein Ausgießteil, dessen Breitseiten sich kopfseitig entgegen der Strömungsrichtung konisch bis zu einer Innenbreite K öffnen. Wie in der Skizze dargestellt, reicht mittig ein Quadrat mit der Kantenlänge K, auf das die in der Stirnfläche 12 des rohrförmigen Eingießteils 11 gestellt werden kann oder sogar durch eine Öffnung entsprechender Größe durchgesteckt sein kann.
Von den Kanten K ausgehend kann die Abschlußwand 27 bis zum Rand der Breitseiten 26 konisch zusammenlaufend ausgestaltet sein
In einem offenen Schnitt ist in der Figur 2 noch die freie Querschnittsflache des Ausgießteils A*= dargestellt, das sich errechnet aus dem Abstand der Breitseiten a multipliziert mit dem Abstand der Schmalseiten b. Die Querschnittsflache AR des Eingießteils 11 erhalt sich zur rechteckigen freien Querschnittsflache A*= des Ausgießteils 21 wie Ap/Ag >_ ,7
Weiterhin ist in der Figur die Lange des Ubergangsteils I dargestellt und zwar verhält sich diese zu dem Abstand der Breitseiten a wie l/A < 1/4
Die Gesamtlange des Tauchgießrohres bestehend aus dem Eingießteil 1 1 und dem Ausgießteil 21 ist mit L gekennzeichnet
Die Figur 3 zeigt skizzenhaft ein Tauchgießrohr, bei dem der Ausgießteil kopfseitig in Form eines Daches ausgestaltet ist, der im mittleren Bereich kopfendig in Schlitze 14 des Eingießteils 11 mit seinem entsprechenden Bereich 24 eingepaßt ist Der Kopf 25 des Ausgießteils 2 weist dabei eine Abschlußwaπd 27 auf, die vom Eingießteil in Forderrichtung sich bis zu den Rand der Breitseiten dachförmig öffnet
Der Schlitz 14 des Eingießteils 1 1 bzw der dem Schlitz 14 entsprechenden Teil 24 des Ausgießteils 21 weist eine Lange von I auf
Die Figur -1 zeigt im Detail den Mundungsbereich 13 des Eιngιeßteιls11 Hierbei ist in
Draufsicht der Schlitz 14 im Eingießteil zu erkennen, in den der entsprechende Teil 24 eingepaßt ist Am Teil 24 ist eine Feder 29 vorgesehen, die in eine Nut 19 des Eingießteils 11 eingepaßt ist Durch die Anordnung von Nut und Feder ist ein horizontales Zusammenschieben der Teile 1 1 und 21 möglich, im Betrieb wird aber ein Herabfallen des Ausgießteils 21 aus dem Schlitz 14 des Eingießteils 11 verhindert
Der Mundungsbereich 13 des rohrförmigen Eingießteils 1 1 kann dabei durch ein Prallelement 16 abgeschlossen sein, das entweder senkrecht zur Stromungsrichtung des Flussigmetalls angeordnet ist oder eine Abflachung 15, wie im rechten Teil der Figur dargestellt, aufweist
Die Figur 5 zeigt ein Tauchgießrohr mit einem Ausgießteil 21 , das völlig unabhängig vom Eingießteil 11 am Eingießgefäß 41 befestigt ist.
Das Eingießteil 11 , das unmittelbar unterhalb der Austrittsöffnung 43 des Eingießgefäßes 41 angeordnet ist, ist im Gießraum Gg des Ausgießteils von einer
Einlage 28 umgeben. Die Einlage 28 besitzt eine Formgebung, die in geeigneter Weise den das rohrförmige Eingießteil 11 verlassenden Schmelzenstrom verwirbelungsarm führt.
Im rechten Teil des Bildes ist der Blick auf die Schmalseiten dargestellt. Der Eingießteil
11 weist im Mündungsbereich 13 Prallelemente 16, die im rechten Teil des Bildes beispielsweise durch Einlagen 28 in Strömungsrichtung konisch zusammenlaufend ausgestaltet sind, auf, die den überragenden Teil des Eingießteils 11 abschließen. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, auf kürzestem Wege die nach Verlassen der Austrittsöffnung 43 eine runde Querschnittsfläche aufweisende Metallschmelze auf kürzestem Wege in einen Metallstrom zu zwingen, der eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist von großem Schmalseiten/Breitseitenverhältnis.
Positionsliste
Tauchgießrohr
11 Eingießteil
12 ebene Stirnfläche
13 Mündungsbereich
14 Schlitz
15 Abflachung
16 Prallelement
18 Einlage
19 Nut
21 Ausgießteil
22 Breitseiten
23 Schmalseiten
24 dem Schlitz 14 entsprechender Teil
25 Kopf
26 Rand der Breitseiten
27 Abschlußwand
28 Einlage
29 Feder
Heizeinrichtung
31 Heizvorrichtung
Schmelzenzuführung
41 Eingießgefäß
42 Stopfen
43 Austrittsöffnung
Stranggießaniage
51 Kokille
S Schmelze
AR Freie Querschnittsfläche Eingießteil
A*= Freie Querschnittsfläche Ausgießteil a Abstand Breitseiten
b Abstand Schmalseiten
R Außendurchmesser Eingießteil
1 Länge Übergangsteil
'S Länge Schlitz
L Gesamtlänge Tauchgießrohr α Konischer Winkel Schmalseiten
GR Gießraum Eingießteil
GE Gießraum Ausgießteil
K Kopfbreite
Claims
1. Tauchausguß zum Gießen von Metall, insbesondere von Stahl in Stranggießanlagen für Dünnbrammen, mit einem einen kreisrunden Querschnitt s aufweisend, an einem Eingießgefäß befestigten Eingießteil und einem in die in einer Rechteckkokille befindlichen Schmelze eintauchenden Ausgießteil, dessen Mündung in einem rechteckigen Querschnitt ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß 0 a) der Eingießteil (11) ein eine geradflächige Stirnmündung (12) aufweisendes Rohr ist. b) der Ausgießteil (21 ) aus ebenflächigen Wandelementen (22, 23) aufgebaut ist. c) der Eingießteil (11) unmittelbar mit dem Ausgießteil (21) verbunden ist 5 d) die Wandstärke des Eingießteils (11 ) und des Ausgießteils (21) konstant ist und die kreisrunde Querschnittsfläche (AR) des Eingießteils (11) sich zur rechteckigen freien Querschnittsfläche (A*=) des Ausgießteils (21) verhält wie AR/AE > 1 ,7. 0
2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Breitseiten (22) des Ausgießteils (21) parallel zueinander geführt einen Abstand (a) zueinander bezogen auf einen Abstand (b) der Schmalseiten (23) im 5 Mündungsbereich des Tauchgießrohres von a < 1/35 x b aufweisen.
3. Tauchausguß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseiten (23) sich in Strömungsrichtung unter einem Winkel α < 7° 0 spreizen.
5
4. Tauchausguß nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom rohrförmigen Eingießteil (11) zum geradflächigen Ausgießteil (21) eine Länge (I) aufweist, die sich zur Breite (a) des Ausgießteils (21) verhält wie l/a = 1/4.
5. Tauchausguß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang Eingießteil (11) zum Ausgießteil (21 ) in der Weise ausgestaltet ist, daß das rohrförmige Eingießteil (11) im Mündungsbereich (13) einen Schlitz (14) aufweist, in dem ein entsprechender Teil (24) des geradflächigen Ausgießteils (21) eingepaßt ist.
6. Tauchgießrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (25) des Ausgießteils (21) dachförmig ausgestaltet ist, wobei die Schmalseiten des Ausgießteils (21) im Übergangsbereich vom Schlitz (14) des Eingießteils (11) beginnend konisch auseinandergehend bis zu den Rändern (26) der Breitseiten (22) geführt sind.
7. Tauchausguß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingießteil (11) im Mündungsbereich (13) bis zur Länge (Ig) des Schlitzes (14) eine Abflachung besitzt in Strömungsrichtung konisch bis zu den Breitseiten (22) des geradflächigen Ausgießteils (21) geführt ist.
8. Tauchausguß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Eingießteil (11) zum Ausgießteil (21) in der Weise ausgestaltet ist, daß die Breitseiten (22) des Ausgießteils (21) sich kopfseitig (25) entgegen der Strömungsrichtung konisch bis zu einer Innenbreite (K) öffnet, die sich zum Außendurchmesser (R) des runden Eingießteils (11) verhält wie • K/R = 0,9 - 1 ,2.
9. Tauchausguß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwand (27) des Ausgießteils (21) in der Weise schräg angeordnet ist. daß sie im Bereich des Eingießteils (11 ) die Kopfbreite (K) und am Rand (26) der Schmalseiten (23) deren Abstand (b) besitzt.
10. Tauchausguß nach Anspruch 8 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingießteil (11) eine Nut (19) und der Ausgießteil (21) eine Feder (29) für eine formschlüssige Verbindung beider Teile miteinander aufweist.
11. Tauchausguß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgießteil (21) die volle Länge (L) des Gesamttauchgießrohres aufweist daß der Eingießteil (11) und der Ausgießteil (21) sich lose berührend miteinander verbunden sind und daß Einlagen (18, 28) vorgesehen sind, die den Gießraum (GR. G*=) begrenzen.
12. Tauchausguß nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß des Eingießteils (11 ) als Prallelement (16) ausgebildet ist.
13. Tauchausguß nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens der Ausgießteil (21) aus einem Werkstoff besteht, der durch eine von außen einbringbare Energie aufheizbar ist.
14. Tauchausguß nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff ein Feuerfestmaterial ist, in das metallische Elemente eingelagert sind, die durch elektrische Energie erhitzbar sind.
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