EP1106286A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten einer Schmelze aus einem Verteiler über ein Tauchrohr in eine Stranggiesskokille - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten einer Schmelze aus einem Verteiler über ein Tauchrohr in eine Stranggiesskokille Download PDF

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EP1106286A1
EP1106286A1 EP00125936A EP00125936A EP1106286A1 EP 1106286 A1 EP1106286 A1 EP 1106286A1 EP 00125936 A EP00125936 A EP 00125936A EP 00125936 A EP00125936 A EP 00125936A EP 1106286 A1 EP1106286 A1 EP 1106286A1
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EP
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flow
melt
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tube
swirl
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Holger Dr. Beyer-Steinhauer
Markus Dr. Reifferscheid
Thomas Dr. Thiemann
Sigurd Rödl
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SMS Siemag AG
BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
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SMS Demag AG
BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
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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
    • B22D41/507—Pouring-nozzles giving a rotating motion to the issuing molten metal

Definitions

  • the invention relates to a method for introducing a melt from a distributor via a dip tube into a continuous casting mold.
  • the invention also relates to a Device for performing the method.
  • Document DE 34 44 228 A1 describes a method and an apparatus to generate a directional flow when casting a melt a melt reservoir in a mold, in particular in a continuous casting mold.
  • the melt is already in the outlet area of the melt reservoir and / or in the feed area to the casting level in a rotating direction in the feed direction Moves.
  • the melt in the mold into a, in particular around the longitudinal axis of the casting offset movement direction around the strand axis.
  • a device for performing the known method consists of a Melt storage container with bottom spout and from one of the spout opening dipping spout protruding into the mold.
  • the inside surface of the spout has guiding surfaces inclined to the casting direction.
  • On the bottom of the melt reservoir are plate-shaped in the immediate vicinity of the pouring opening refractory elements arranged perpendicular to the floor and assigned to each other in such a way that between each end face of an element and a side face of a neighboring element a gap permitting melt flow remains.
  • the object of the invention is a Specify method and an apparatus, which in an uncomplicated manner and the development of non-metallic deposits by means of technically sophisticated means (Clogging) on the inner tube of the immersion tube as far as possible prevented and at the same time unsteady flow conditions in the mold in their intensity reduced.
  • the device is to be used in existing plants at no great cost and / or conversions or changes to the technical system concept can be installed or can be retrofitted.
  • An embodiment of the method according to the main claim consists in the fact that the rotation of the melt by the tangential flow of the Entry opening of the dip tube is generated.
  • the further object of the present invention was to develop a effective, simple swirl generator with which the physical Mechanisms of action of the swirl can be used operationally without the Using the swirl generator a vortex-like vortex in the incoming Melt is generated in particular at a low filler level, with which the resulting negative impact on product quality.
  • the swirl generator is useful with a base plate and above it with a vortex in the inflowing Melt-preventing cover plate formed, between which one or more flow channels opening into the inlet area are formed.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device for avoiding deposits non-metallic inclusions of a melt on the inner tube of the immersion tube 16 of an immersion tube 15 during continuous casting with a continuous casting mold.
  • At 24 is the level of the melt in the distributor 18, with 25 one located thereon Floating layer of lighter particles, especially slag and others non-metallic particles.
  • the slag layer serves as thermal and chemical Cover layer against the environment.
  • the device has a flow control for the melt flow through the Immersion tube 15, a stuffing rod 5 being used as the control element.
  • a swirl generator 4 At this lower area, immediately in front of the inflow opening 23 of the dip tube 15 there is a swirl generator 4. This is at the inlet area 23 with a base plate 1 and above with a vortex-like vortex in the inflowing Melt 22 preventing cover plate 2 is formed. Between these are tangential in the inlet area swirl blades 3 tangent with training aligned flow channels 10 to 10 "'as shown in FIGS. 2a, 2b arranged. Variants of the swirl blades 3 and those formed by them Flow channels 10-10 "'can be seen from FIGS. 5a to 5c. The number the flow channels can vary depending on the pouring system. A sufficient one strong swirl flow is already with a single flow channel to achieve. In the practical interpretation, however, the Design of several channels, which are preferably evenly distributed around the Inlet area are arranged.
  • Both the base plate 1 and the cover plate are for the passage of the stuffing rod 5 2 each with an opening 6, 7, as shown in FIGS. 1 and 2a can be seen. From Fig. 2a it can also be seen that the swirl blades 3 the shape of tapered wedges 14.
  • An embodiment of the swirl generator 4 provides that the swirl blades 3 for Change in the cross section of the flow channels formed between them 10 to 10 "'adjustable around a fixed vertical axis 13 to 13"' and can be fixed in the position reached.
  • the swirl generator is industrially preferably designed as a disposable refractory component and fixed to the distributor floor in the distributor outlet area.
  • the swirl generator is designed as a compact individual component.
  • a version made of several exchangeable and joinable ones Refractory individual components are conceivable, so that the channel contour and / or leadership is easily changeable.
  • the Changeability of the flow channels is also provided during operation become.
  • the immersion tube is at least partially porous Wall coverings 26 is equipped with means 17 for supplying gas, preferably inert gas, in communication such that gas through the wall panels 16 in the rotating melt stream of the dip tube 15 in the form of a "Gas curtain" is initiated and the deposition of non-metallic particles the dip tube inner wall is additionally prevented.
  • gas preferably inert gas
  • Such a gas curtain is shown in Fig. 3c.
  • the same components are in it designated with the same reference numerals.
  • the dip tube 15 is inside with a Wall area 26 lined with porous material, behind which there is an air gap 20 is arranged in the form of a slot which with the connecting channel 17 to means is connected to the gas supply.
  • the reference number 19 and the corresponding A gas curtain is indicated purely schematically by arrows.
  • FIGS. 3a and 3b show the numerically calculated influence of a swirl flow of the melt on the movement of non-metallic inclusions in a cylindrical immersion tube for a typical operating state.
  • the centripetal force will have a positive effect on reducing the particle deposition on the inner tube 16 of the dip tube.
  • FIG. 4a in comparison to FIG. 4b shows the use of a swirl flow in the dip tube to even out the melt speed in the mold and in particular on the casting mirror.
  • the measurement results for the flow at the mold level in the stationary operating state in the water model without, FIG. 4a, and with, FIG. 4b, Swirl flow in the immersion tube shows that the time-dependent fluctuations in speed significantly reduce their amplitude using the swirl to let. This suggests a stabilization of the flow associated with the mold with a significant improvement in the near-surface flow conditions in the mold. This leaves an improvement in product quality or Expect increased productivity while maintaining product quality.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einleitung einer Schmelze (22) aus einem Verteiler (18) über ein Tauchrohr (15) in eine Stranggießkokille. Zur Vergleichmäßigung der Strömung in der Kokille und zum Vermeiden von Ablagerungen nichtmetallischer Einschlüsse der Schmelze am Wandbereich (16) des Tauchrohres (15) wird der Schmelze (22) beim Durchströmen des Tauchrohres (15) eine wirbelnde Rotation um die axiale Strömungsrichtung aufgezwungen. Die Rotation der Schmelze (22) wird ausschließlich durch tangentiales Anströmen der Eintrittsöffnung (23) des Tauchrohres (15) erzeugt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine Durchflußregelung für die Schmelze am Verteiler (18) mittels Stopfstange (5) und einem Drallerzeuger (4), welcher im Einlaufbereich (23) des Tauchrohres (15) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einleiten einer Schmelze aus einem Verteiler über ein Tauchrohr in eine Stranggießkokille. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik beim Stranggießen von Metallen ist eine Einleitung von Schmelze aus einem Verteiler in eine Kokille durch stopfen- oder schiebergeregelte Ausgußsysteme, wobei Schmelze durch feuerfeste Tauchrohre in die Kokille strömt. Die Strömungszustände innerhalb des Ausgußsystems und der Kokille sind instationärer Natur, so daß es selbst bei stationären Gießbedingungen zu asymmetrischen und ungleichmäßigen Strömungsausbildungen kommt. Diese können je nach Intensität die Produktqualität negativ beeinflussen. Zudem können sich unter bestimmten Bedingungen an den Wandungen des durchströmten Ausgußsystems Ablagerungen von im Stahl vorhandenen dispergierten nichtmetallischen Einschlüssen bilden. Dieses "Clogging" kann die Strömungsausbildung innerhalb der Kokille und am Badspiegel beeinträchtigen und zu Störungen des Gießbetriebes führen. Zudem können abgebrochene Ablagerungen in den Strang gelangen. Signifikante Qualitätseinbußen am Gußprodukt können die Folge sein.
Das Dokument DE 34 44 228 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung beim Vergießen einer Schmelze aus einem Schmelzenvorratsbehälter in eine Kokille, insbesondere in eine Stranggießkokille. Die Schmelze wird bereits im Auslaufbereich des Schmelzenvorratsbehälters und/oder im Zufuhrbereich zum Gießspiegel in eine in Zufuhrrichtung rotierende Bewegung versetzt. Mittels der erzeugten Rotation des Schmelzenstrahles wird die Schmelze in der Kokille in eine um die Längsachse des Gußstückes, insbesondere um die Strangachse umlaufende Bewegungsrichtung versetzt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des bekannten Verfahrens besteht aus einem Schmelzevorratsbehälter mit Bodenausguß und aus einem von der Ausgußöffnung bis in die Kokille ragenden Tauchausguß. Die Innenoberfläche des Ausgusses weist zur Gießrichtung geneigte Leitflächen auf. Auf dem Boden des Schmelzenvorratsbehälters sind in unmittelbarer Nähe der Ausgußöffnung plattenförmige feuerfeste Elemente lotrecht zum Boden angeordnet und einander derart zugeordnet, daß zwischen jeweils einer Stirnfläche eines Elements und einer Seitenfläche eines benachbarten Elements ein den Schmelzendurchfluß erlaubender Spalt verbleibt. Dabei ist jedoch nicht mit Sicherheit vermeidbar, daß sich zwischen der rotierend einströmenden Schmelze im Verteiler, insbesondere bei vergleichsweise geringer Schmelzenhöhe, eine Strömungskupplung mit höher gelegenen Schmelzenbereichen ergibt, die sich zum vorgenannten Vortex selbstverstärkend entwikkelt. Ein solcher Wirbel würde insbesondere bei geringen Füllständen im Verteiler Teile der Verteilerabdeckmasse in die Kokille spülen und damit die Produktqualität beeinträchtigen. Zusätzlich weist die Innenoberfläche des Tauchausgusses zur Gießrichtung geneigte Leitflächen auf.
Aus dem daraus erkennbaren Stand der Technik ergibt sich, daß die Erzeugung einer drallbehafteten Schmelzenströmung innerhalb des Tauchrohres zur Vermeidung von Ablagerungen nichtmetallischer Einschlüsse an der Tauchrohrwand bisher nicht erkannt und nicht genutzt wurde. Auch über einen positiven Einfluß des Dralls auf die Gleichmäßigkeit der Strömung, d.h. die Verminderung von instationären Strömungszuständen am Gießspiegel, wird nichts berichtet.
Drallströmungen in Kokillen oder Tauchausgußsystemen können auch mit elektromagnetischen Wechselfeldern erzeugt werden, wobei der technische Aufwand aufgrund der notwendigen elektrotechnischen Einrichtungen sehr hoch ist.
Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche in unkomplizierter Weise und mittels technisch ausgereifter Mittel das Entstehen von nichtmetallischen Ablagerungen (Clogging) an der Tauchrohrinnenwand möglichst weitgehend verhindert und gleichzeitig instationäre Strömungszustände in der Kokille in ihrer Intensität vermindert. Zudem soll die Vorrichtung in vorhandene Anlagen ohne größere Kosten und/oder Umbauten bzw. Änderung des technischen Anlagenkonzeptes einbaubar bzw. nachrüstbar sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird nach dem Verfahren der Erfindung zum Vermeiden von Ablagerungen nichtmetallischer Einschlüsse einer Schmelze an der Tauchrohrinnenwandung vorgeschlagen, daß der Schmelze beim Durchströmen des Tauchrohres eine wirbelnde Rotation um die axiale Strömungsrichtung aufgezwungen wird. Überraschenderweise können hiermit schädliche Anlagerungen an der Tauchrohrinnenwand wesentlich verringert oder sogar völlig vermieden werden, wenn die Schmelze das Tauchrohr in Rotation durchströmt. Damit ergibt sich eine aussichtsreiche Maßnahme zur Verhinderung von dem sogenannten "Clogging", weil durch die Wirkung der Zentripetalkraft auf spezifisch leichtere Partikel als Schmelze eine Ablagerung dieser Partikel wesentlich erschwert wird. Gleichzeitig wird der Drall zur Stabilisierung der Strömung im Tauchrohr genutzt, so daß die instationären Strömungszustände, die üblicherweise bereits beim Austreten der Strömung aus dem Tauchrohr in die Kokille auftreten, vermindert werden.
Beim Stand der Technik wurde ein derartiger Wirkmechanismus für Tauchausgußsysteme bisher nicht betrieblich genutzt, sondern es wurden im Gegenteil bislang Tauchrohre eingesetzt, die strömungsleitende, axial gerichtete Wandbereiche zur Verhinderung einer rotierenden Strömung ausbilden.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Hauptanspruch besteht darin, daß die Rotation der Schmelze durch tangentiales Anströmen der Eintrittsöffnung des Tauchrohres erzeugt wird.
Die weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand in der Entwicklung eines wirkungsvollen, einfach aufgebauten Drallerzeugers, mit dem die physikalischen Wirkmechanismen des Dralls betrieblich genutzt werden können, ohne daß bei der Verwendung des Drallerzeugers ein vortexartiger Strudel in der hereinströmenden Schmelze insbesondere bei niedrigem Verteilerfüllstand erzeugt wird, mit dem daraus folgenden negativen Einfluß auf die Produktqualität.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung für die Einleitung der Schmelze aus einem Verteiler in eine Stranggießkokille ein spezieller Drallerzeuger im Einlaufbereich des Tauchrohres angeordnet. Zweckmäßig ist der Drallerzeuger mit einer Bodenplatte und darüber mit einer einen Strudel in der einströmenden Schmelze verhindernden Deckplatte ausgebildet, zwischen welchen ein oder mehrere in den Einlaufbereich einmündende Strömungskanäle ausgebildet sind.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß sowohl die Bodenplatte, als auch die Deckplatte zum Durchritt der Stopfstange mit jeweils einer Öffnung ausgebildet sind.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen der Vorrichtung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Figur 1
im Schnitt einen Verteiler mit bodenseitig angeordnetem Tauchrohr und an dessen Einlaufbereich angeordnetem Drallerzeuger;
Figur 2a
den Drallerzeuger im Schnitt einer Schnittebene 11-11 in Fig. 2b;
Figur 2b
den Drallerzeuger in Seitenansicht;
Figur 2c
Ausgestaltungen der Strömungskanäle im Querschnitt,
Figur 3a
rein schematisch eine Darstellung des numerisch berechneten Einflusses einer Drallströmung einer Schmelze auf die Bewegung nichtmetallischer Einschlüsse in einem zylindrischen Tauchrohr für einen typischen Betriebszustand bei Einschlüssen mit durchschnittlich 50 µm Durchmesser und einem spezifischen Gewicht von ca. 3.500 kg/m3;
Figur 3b
in gleicher Darstellung den Einfluß einer Drallströmung auf die Bewegung nichtmetallischer Einschlüsse mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 150 µm und einem spezifischen Gewicht von 3.500 kg/m3,
Figur 3c
ein Tauchrohr mit bereichsweise poröser Wandverkleidung und Mittel zur Durchführung von Gas zur Erzeugung eines Gasvorhanges,
Figur 4
Beeinflussung der Strömungsausbildung am Gießspiegel ohne Drallerzeuger (Fig. 4a) und mit Drallerzeuger (Fig. 4b),
Figur 5a, Figur 5b Figur 5c
weitere Ausgestaltungen des Drallerzeugers mit unterschiedlichen Stellungen der Drallschaufeln zur Ausbildung von Strömungskanä-len,
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Vermeiden von Ablagerungen nichtmetallischer Einschlüsse einer Schmelze an der Tauchrohrinnenwand 16 eines Tauchrohres 15 beim Stranggießen mit einer Stranggießkokille. Mit 24 ist der Spiegel der Schmelze im Verteiler 18 bezeichnet, mit 25 eine darauf befindliche Schwimmschicht leichterer Partikel, insbesondere von Schlacke und anderen nichtmetallischen Partikeln. Die Schlackenschicht dient als thermische und chemische Abdeckschicht gegen die Umgebung.
Die Vorrichtung weist eine Durchflußregelung für den Schmelzenfluß durch das Tauchrohr 15 auf, wobei als Regelorgan eine Stopfstange 5 verwendet ist. An diesem unteren Bereich, unmittelbar vor der Einströmöffnung 23 des Tauchrohres 15 befindet sich ein Drallerzeuger 4. Dieser ist am Einlaufbereich 23 mit einer Bodenplatte 1 und darüber mit einer einen vortexartigen Strudel in der einströmenden Schmelze 22 verhindernden Deckplatte 2 ausgebildet. Zwischen diesen sind tangential in den Einlaufbereich einmündende Drallschaufeln 3 unter Ausbildung tangential ausgerichteter Strömungskanäle 10 bis 10"' gemäß Darstellung in den Fig. 2a, 2b angeordnet. Varianten der Drallschaufeln 3 und der durch diese ausgebildeten Strömungskanäle 10 - 10"' sind aus den Fig. 5a bis 5c zu ersehen. Die Zahl der Strömungskanäle kann je nach Ausgußsystem unterschiedlich sein. Eine ausreichend stark ausgeprägte Drallströmung ist bereits mit einem einzelnen Strömungskanal zu erzielen. In der praktischen Auslegung empfiehlt sich jedoch die Ausgestaltung mehrerer Kanäle, die vorzugsweise gleichmäßig verteilt um den Einlaufbereich angeordnet sind.
Zum Durchtritt der Stopfstange 5 ist sowohl die Bodenplatte 1, als auch die Deckplatte 2 mit jeweils einer Öffnung 6, 7 ausgebildet, wie dies Fig. 1 und Fig. 2a zu entnehmen ist. Aus Fig. 2a ist auch erkennbar, daß die Drallschaufeln 3 die Form von spitz zulaufenden Keilen 14 besitzen.
Jeweils zwei Drallschaufeln 3, 3' sind mit gegen die Öffnungen 6, 7 tangential ausrichtbaren inneren Seitenflächen 8, 9 versehen. Diese sind relativ zueinander in einem Winkel a von 90° unter Ausbildung jeweils eines Strömungskanals 10 bis 10"' zwischen einer Spitze 11 des einen Keils 14 und der Stirnfläche 12 des angrenzenden Keils 14' angeordnet.
Eine Ausgestaltung des Drallerzeugers 4 sieht vor, daß die Drallschaufeln 3 zur Änderung des zwischen ihnen ausgebildeten Querschnitts der Strömungskanäle 10 bis 10"' um je eine feststehende vertikale Achse 13 bis 13"' verschwenkbar einstellbar und in der erreichten Position fixierbar sind.
Die durch die Kanäle erzwungene gezielte Anströmung des Tauchrohreinlaufbereiches, in Fig. 5a und Fig. 5c bspw. dargestellt durch die Mittenlinie entlang des Anströmkanals, kann als Sekante, Tangente oder den Einlaufbereich seitlich passierend ausgeführt sein.
Für die Ausgestaltung der Strömungskanäle im Querschnitt empfehlen sich einfache geometrische Formen wie Kreise, Ellipsen, Rechtecke, Quadrate, Trapezoide oder Rhomboiden, wobei die letzteren geometrischen Konturen auch Verrundungen aufweisen können (Fig. 2c). Die Anströmkanäle können in Mittellinienrichtung verdrillt ausgeführt sein. Entlang eines Anströmkanals kann die Größe der offenen Querschnittsfläche unverändert, abnehmend oder zunehmend ausgestaltet sein (Fig. 5c).
Der Drallerzeuger wird industriell vorzugsweise als Einweg-Feuerfestbauteil ausgeführt und im Verteilerauslaufbereich am Verteilerboden fixiert. Im einfachsten Fall ist die Ausführung des Drallerzeugers als kompaktes Einzelbauteil vorgesehen. Aber auch eine Ausführung aus mehreren austausch- und zusammenfügbaren Feuerfest-Einzelkomponenten ist denkbar, so daß die Kanalkontur und/oder -führung leicht veränderbar ist. Durch spezielle konstruktive Maßnahmen kann die Veränderbarkeit der Strömungskanäle auch während des Betriebes vorgesehen werden.
Weiterhin ist vorgesehen, daß das Tauchrohr wenigstens bereichsweise mit porösen Wandverkleidungen 26 ausgestattet ist, die mit Mitteln 17 zur Zufuhr von Gas, bevorzugt Inertgas, in Verbindung stehen, derart, daß Gas durch die Wandverkleidungen 16 in den rotierenden Schmelzenstrom des Tauchrohres 15 in Form eines "Gasvorhanges" eingeleitet wird und das Ablagern nichtmetallischer Partikel an der Tauchrohrinnenwand zusätzlich verhindert wird.
Ein derartiger Gasvorhang ist in der Fig. 3c dargestellt. Darin sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffem bezeichnet. Das Tauchrohr 15 ist innen mit einem Wandbereich 26 aus porösem Material ausgekleidet, hinter welchem ein Luftspalt 20 in Form eines Schlitzes angeordnet ist, der mit dem Anschlußkanal 17 an Mittel zur Gaszufuhr angeschlossen ist. Mit der Bezugsziffer 19 und den entsprechenden Pfeilen ist ein Gasvorhang rein schematisch angedeutet.
Entsprechend dem Gesetz der Zentrifugalkraft zeigen die Figuren 3a und 3b den numerisch berechneten Einfluß einer Drallströmung der Schmelze auf die Bewegung nichtmetallischer Einschlüsse in einem zylindrischen Tauchrohr für einen typischen Betriebszustand. Einschlüsse mit einem Partikel-Durchmesser dp von 150 µm und einem Gewicht von Pp = 3500 kg/m3 bewegen sich innerhalb der spezifisch schwereren Schmelze deutlich von der Tauchrohrinnenwand weg zum Zentrum hin. Bei Einschlüssen mit einem Partikel-Durchmesser dp von 50 µm ist dieser Effekt etwas geringer. In jedem Falle ist zu erwarten, daß sich die Zentripetalkraft positiv hinsichtlich einer Verringerung der Teilchenablagerung an der Tauchrohrinnenwand 16 auswirkt.
Fig. 4a im Vergleich zu Fig. 4b zeigt die Nutzung einer Drallströmung im Tauchrohr zur Vergleichmäßigung der Schmelzengeschwindigkeit in der Kokille und insbesondere am Gießspiegel. Die Meßergebnisse für die Strömung am Gießspiegel bei stationärem Betriebszustand im Wassermodell ohne, Fig. 4a, und mit, Fig. 4b, Drallströmung im Tauchrohr belegen, daß sich die zeitabhängigen Geschwindigkeitsfluktuationen unter Nutzung des Dralls in ihrer Amplitude erheblich reduzieren lassen. Dies spricht für eine Stabilisierung der Strömung in der Kokille verbunden mit einer maßgeblichen Verbesserung der oberflächennahen Strömungsverhältnisse in der Kokille. Dies läßt eine Verbesserung der Produktqualität oder eine Steigerung der Produktivität bei gleichbleibender Produktqualität erwarten.
Um Ansatzbildungen an der Tauchrohrinnenwand zu vermeiden, wurde bisher in der betrieblichen Praxis häufig ein relativ hoher Inertgasvolumenstrom in das Tauchrohr zugegeben. Dies hat den Nachteil, daß es zu unerwünschten Gaseinschlüssen im erstarrten Produkt führt, wogegen bei drallbehafteter Durchströmung die Zugabe einer nur geringen Inertgasmenge durch die poröse Tauchrohr-Wandverkleidung 26 ausreichend ist, um die Neigung zur Ansatzbildung noch wesentlich weiter zu verringern. Sowohl Modellversuche als auch Simulationsrechnungen lassen den Schluß zu, daß die Erzeugung eines "Gasvorhanges" im Betrieb von wesentlichem Vorteil ist. Es ist zu erwarten, daß dabei Partikel-Einschlüsse wirkungsvoll von der Wand weg zum Zentrum der Schmelzenströmung transportiert werden.
Liste der Bezugszeichen
1
Bodenplatte
2
Deckplatte
3
Drallschaufel
4
Drallerzeuger
5
Stopfstange
6
Öffnung
7
Öffnung
8
Seitenfläche
9
Seitenfläche
10
Kanal
11
Spitze des Keils
12
Stirnfläche
13
vertikale Achse
14
Keil
15
Tauchrohr
16
Tauchrohrinnenwand
17
Mittel zur Gaszufuhr/ Anschlußkanal
18
Verteiler
19
Gasvorhang
20
Schlitz / Luftspalt
22
einströmende Schmelze
23
Eintrittsöffnung Tauchrohr
24
Spiegel der Schmelze
25
Schwimmschicht
26
Wandverkleidung

Claims (17)

  1. Verfahren zum Einleiten einer Schmelze (22) aus einem Verteiler (18) über ein Tauchrohr (15) in eine Stranggießkokille,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Vergleichmäßigung der Strömung in der Kokille und zur Vermeidung der Bildung von Ablagerungen der Schmelze am Innenwandbereich (16) des Tauchrohres (15), der Schmelze (22) beim Durchströmen des Tauchrohres (15) eine wirbelnde Rotation um die axiale Strömungsrichtung aufgezwungen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rotationsströmung der Schmelze (22) durch tangentiales Anströmen der Eintrittsöffnung (23) des Tauchrohres (15) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Innenwandbereichen (16) des Tauchrohres (15) ein gasförmiges Medium, bevorzugt ein Inertgas, eingeleitet wird.
  4. Vorrichtung für die Einleitung einer Schmelze aus einem Verteiler (18) über ein Tauchrohr (15) in eine Stranggießkokille, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend eine Durchflußregelung für die Schmelze im Verteiler (18) mittels Stopfstange (5),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Einlaufbereich (23) des Tauchrohres (15) ein Drallerzeuger (4) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Drallerzeuger (4) mit einer Bodenplatte (1) und einer Deckplatte (2) ausgeführt ist, zwischen welchen ein oder mehrere in den Einlaufbereich einmündende Strömungskanäle (10 - 10''') ausgebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sowohl die Bodenplatte (1), als auch die Deckplatte (2) zum Durchtritt der Stopfstange (5) mit jeweils einer Öffnung (6, 7) ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10 - 10"') in ihrer Strömungsrichtung so angeordnet sind, daß sie den Tauchrohreinlaufbereich als Sekante oder Tangente anströmen oder den Einlaufbereich seitlich passieren.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10 - 10"') im Strömungsquerschnitt eine Kreis-, Ellipsen-, Rechteck-, Quadrat-, Trapezoid- oder Rhomboid-Form aufweisen, die gegebenenfalls mit Verrundungen ausgeführt sein können.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10 - 10"') entlang ihrer Ausrichtung in der Größe der offenen Querschnittsfläche unverändert, abnehmend oder zulaufend ausgeführt sind.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10 - 10"') entlang ihrer Ausrichtung verdrillt ausgeführt sind.
  11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10- 10''') in dem Drallerzeuger (4) in ihrer Geometrie gleichförmig oder unterschiedlich ausgeführt sind.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (10 - 10"') um den Einlaufbereich ungleichmäßig verteilt oder gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Geometrie der Strömungskanäle (10- 10''') während des Betriebes veränderbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Drallerzeuger (4) als kompaktes feuerfestes Einzelbauteil ausgeführt ist oder aus mehreren austausch- und/oder zusammenfügbaren Feuerfest-Einzelkomponenten besteht.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Drallerzeuger (4) Drallschaufeln (3) umfaßt und daß die Drallschaufeln (3) zur Änderung des zwischen ihnen ausgebildeten Querschnitts der Strömungskanäle (10- 10"') um je eine feststehende vertikale Achse (13 - 13"') verschwenkbar einstellbar und in der erreichten Position fixierbar sind.
  16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Tauchrohr (15) wenigstens bereichsweise am Wandbereich (16) mit porösen Wandverkleidungen (26) ausgestattet ist, die mit Mitteln (17) zur Zufuhr von Gas, bevorzugt Inertgas, in Verbindung stehen, derart, daß Gas durch die Wandverkleidungen (26) in den rotierenden Schmelzenstrom des Tauchrohres (15) in Form eines "Gasvorhanges" eingeleitet wird.
  17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Tauchrohr (15) im Inneren keine Leitkörper aufweist.
EP00125936A 1999-12-02 2000-11-28 Vorrichtung zum Einleiten einer Schmelze aus einem Verteiler über ein Tauchrohr in eine Stranggiesskokille Expired - Lifetime EP1106286B1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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