EP1106286A1 - Process and device for feeding molten metal from a tundish through a submerged tube in a continuous casting mould - Google Patents
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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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Classifications
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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.
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Abstract
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.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.
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. State of the art in the continuous casting of metals is an introduction from Melt from a distributor into a mold by plug or slide controlled Pouring systems, whereby melt through refractory dip tubes into the mold flows. The flow conditions within the pouring system and the mold are unsteady in nature so that even under steady casting conditions too asymmetrical and uneven flow formation comes. This can have a negative impact on product quality depending on the intensity. You can also under certain conditions on the walls of the pouring spout system Deposits of dispersed non-metallic in the steel Form inclusions. This "clogging" can flow within the mold and on the bathroom mirror and interfere with the casting operation to lead. Broken deposits can also get into the strand reach. This can result in significant quality losses on the cast product.
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.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. By means of the generated rotation of the melt jet the melt in the mold into a, in particular around the longitudinal axis of the casting offset movement direction around the strand axis.
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.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. However, it is not avoidable with certainty that between the rotating inflowing melt in the distributor, especially in comparison low melt height, a flow coupling with higher melt areas results, which develops self-reinforcing to the aforementioned vortex. Such a vortex would occur especially at low fill levels in the distributor Rinse parts of the distributor covering compound into the mold and thus the product quality affect. In addition, the inner surface of the immersion nozzle points to Pouring direction inclined guide surfaces.
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.From the state of the art recognizable from this it follows that the generation a swirling melt flow within the dip tube to avoid of deposits of non-metallic inclusions on the dip tube wall so far was not recognized and was not used. Also about a positive influence of the Swirls on the uniformity of the flow, i.e. the reduction of transient Nothing is reported about the flow conditions at the mold level.
Drallströmungen in Kokillen oder Tauchausgußsystemen können auch mit elektromagnetischen Wechselfeldern erzeugt werden, wobei der technische Aufwand aufgrund der notwendigen elektrotechnischen Einrichtungen sehr hoch ist.Swirl currents in molds or immersion pouring systems can also be done with electromagnetic Alternating fields are generated, the technical effort is very high due to the necessary electrical equipment.
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.Based on this knowledge, 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. In addition, 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.
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. To solve the problem is avoided by the method of the invention of deposits of non-metallic inclusions of a melt on the inner tube wall proposed that the melt when flowing through the Dip tube forced a swirling rotation around the axial flow direction becomes. Surprisingly, this can cause harmful deposits the inner tube of the immersion tube can be significantly reduced or even completely avoided, when the melt flows through the immersion tube in rotation. This results in a promising measure to prevent so-called "clogging", because of the effect of centripetal force on specifically lighter particles as a melt, a deposition of these particles is made considerably more difficult. At the same time the swirl is used to stabilize the flow in the dip tube, so that the unsteady flow conditions, which are usually already at the exit the flow from the dip tube into the mold can be reduced.
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.In the prior art, such a mechanism of action for immersion pouring systems so far not used for operational purposes, on the contrary, so far Immersion tubes used, the flow-guiding, axially directed wall areas train to prevent a rotating flow.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Hauptanspruch besteht darin, daß die Rotation der Schmelze durch tangentiales Anströmen der Eintrittsöffnung des Tauchrohres erzeugt wird.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.
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.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.
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.To solve this problem is in a device for the introduction of the melt from a distributor into a continuous casting mold a special swirl generator in the Inlet area of the dip tube arranged. 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.
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.In a further embodiment of the device according to the invention, it is proposed that that both the base plate and the cover plate for the passage of the stuffing rod are each formed with an opening.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen der Vorrichtung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen. Further designs of the device according to the invention are in accordance with Subclaims provided.
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,
- Figure 1
- on average a distributor with a dip tube arranged at the bottom and a swirl generator arranged at its inlet area;
- Figure 2a
- the swirl generator in the section of a sectional plane 11-11 in Fig. 2b;
- Figure 2b
- the swirl generator in side view;
- Figure 2c
- Cross-sectional configurations of the flow channels,
- Figure 3a
- purely schematic representation of the numerically calculated influence of a swirl flow of a melt on the movement of non-metallic inclusions in a cylindrical immersion tube for a typical operating state for inclusions with an average diameter of 50 µm and a specific weight of approx. 3,500 kg / m 3 ;
- Figure 3b
- in the same representation the influence of a swirl flow on the movement of non-metallic inclusions with an average diameter of 150 µm and a specific weight of 3,500 kg / m 3 ,
- Figure 3c
- an immersion tube with partially porous wall cladding and means for carrying gas through to produce a gas curtain,
- Figure 4
- Influencing the flow formation on the casting level without a swirl generator (FIG. 4a) and with a swirl generator (FIG. 4b),
- Figure 5a, Figure 5b Figure 5c
- further designs of the swirl generator with different positions of the swirl vanes to form flow channels,
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.Fig. 1 shows an embodiment of a device for avoiding deposits
non-metallic inclusions of a melt on the inner tube of the
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. The device has a flow control for the melt flow through the
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.Both the
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.In each case two
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.An embodiment of the
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.The targeted inflow of the dip tube inlet area forced by the channels, in Fig. 5a and Fig. 5c. For example, represented by the center line along the Inflow channel, can pass as a secant, tangent or laterally through the inlet area be executed.
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). Simple cross-sections are recommended for the design of the flow channels geometric shapes such as circles, ellipses, rectangles, squares, trapezoids or rhomboids, the latter geometrical contours also fillets can have (Fig. 2c). The inflow channels can be in the center line direction be twisted. The size of the open can be along a flow channel Cross-sectional area unchanged, decreasing or increasingly designed (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.The swirl generator is industrially preferably designed as a disposable refractory component and fixed to the distributor floor in the distributor outlet area. In the simplest In this case, the swirl generator is designed as a compact individual component. But also 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. Through special design measures, the Changeability of the flow channels is also provided during operation become.
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.It is also provided that the immersion tube is at least partially porous
Wall coverings 26 is equipped with
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.Such a gas curtain is shown in Fig. 3c. The same components are in it
designated with the same reference numerals. The
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.According to the law of centrifugal force, 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. Inclusions with a particle diameter dp of 150 µm and a weight of Pp = 3500 kg / m 3 move clearly within the specifically heavier melt away from the inner tube wall towards the center. This effect is somewhat less with inclusions with a particle diameter dp of 50 µm. In any case, it can be expected that the centripetal force will have a positive effect on reducing the particle deposition on the
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.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.
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. In order to avoid the formation of deposits on the inner wall of the immersion tube, in In practice, a relatively high inert gas volume flow into the Dip tube added. This has the disadvantage that there are undesirable gas inclusions leads in the solidified product, whereas with swirling flow the addition of only a small amount of inert gas through the porous dip tube wall cladding 26 is sufficient to make the tendency to build-up still essential further decrease. Both model tests and simulation calculations allow the conclusion that the production of a "gas curtain" in operation is an essential advantage. It is expected that there will be particle inclusions effectively away from the wall towards the center of the melt flow be transported.
- 11
- BodenplatteBase plate
- 22nd
- DeckplatteCover plate
- 33rd
- DrallschaufelSwirl vane
- 44th
- DrallerzeugerSwirl generator
- 55
- StopfstangeDarning rod
- 66
- Öffnungopening
- 77
- Öffnungopening
- 88th
- SeitenflächeSide surface
- 99
- SeitenflächeSide surface
- 1010th
- Kanalchannel
- 1111
- Spitze des KeilsTip of the wedge
- 1212th
- StirnflächeFace
- 1313
- vertikale Achsevertical axis
- 1414
- Keilwedge
- 1515
- TauchrohrDip tube
- 1616
- TauchrohrinnenwandImmersion tube inner wall
- 1717th
- Mittel zur Gaszufuhr/ AnschlußkanalMeans for gas supply / connecting duct
- 1818th
- VerteilerDistributor
- 1919th
- GasvorhangGas curtain
- 2020th
- Schlitz / LuftspaltSlot / air gap
- 2222
- einströmende Schmelzeinflowing melt
- 2323
- Eintrittsöffnung TauchrohrImmersion tube inlet opening
- 2424th
- Spiegel der SchmelzeMirror of the melt
- 2525th
- SchwimmschichtFloating layer
- 2626
- WandverkleidungWall cladding
Claims (17)
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.Method for introducing a melt (22) from a distributor (18) via an immersion tube (15) into a continuous casting mold,
characterized by
that in order to equalize the flow in the mold and to avoid the formation of deposits of the melt on the inner wall region (16) of the immersion tube (15), the melt (22) is forced a swirling rotation around the axial flow direction when flowing through the immersion tube (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotationsströmung der Schmelze (22) durch tangentiales Anströmen der Eintrittsöffnung (23) des Tauchrohres (15) erzeugt wird.Method according to claim 1,
characterized by
that the rotational flow of the melt (22) is generated by a tangential flow against the inlet opening (23) of the dip tube (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Innenwandbereichen (16) des Tauchrohres (15) ein gasförmiges Medium, bevorzugt ein Inertgas, eingeleitet wird. The method of claim 1 or 2,
characterized by
that a gaseous medium, preferably an inert gas, is introduced into the inner wall regions (16) of the immersion tube (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß im Einlaufbereich (23) des Tauchrohres (15) ein Drallerzeuger (4) angeordnet ist.Device for introducing a melt from a distributor (18) via an immersion tube (15) into a continuous casting mold, in particular for carrying out the method according to the invention, comprising a flow control for the melt in the distributor (18) by means of a plug rod (5),
characterized by
that a swirl generator (4) is arranged in the inlet region (23) of the immersion tube (15).
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.Device according to claim 4,
characterized by
that the swirl generator (4) is designed with a base plate (1) and a cover plate (2), between which one or more flow channels (10-10 ''') opening into the inlet area are formed.
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.Device according to claim 5,
characterized by
that both the base plate (1) and the cover plate (2) for the passage of the stuffing rod (5) are each formed with an opening (6, 7).
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.Apparatus according to claim 5 or 6,
characterized by
that the flow channels (10 - 10 "') are arranged in their flow direction in such a way that they flow against the dip tube inlet area as a secant or tangent or pass the inlet area laterally.
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. Device according to one or more of claims 4 to 7,
characterized by
that the flow channels (10 - 10 "') have a circular, elliptical, rectangular, square, trapezoidal or rhomboid shape in the flow cross-section, which can optionally be designed with roundings.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (10 - 10"') entlang ihrer Ausrichtung in der Größe der offenen Querschnittsfläche unverändert, abnehmend oder zulaufend ausgeführt sind.Device according to one or more of claims 4 to 8,
characterized by
that the flow channels (10-10 "') along their orientation in the size of the open cross-sectional area are designed unchanged, decreasing or tapering.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (10 - 10"') entlang ihrer Ausrichtung verdrillt ausgeführt sind.Device according to one or more of claims 4 to 8,
characterized by
that the flow channels (10 - 10 "') are twisted along their orientation.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (10- 10''') in dem Drallerzeuger (4) in ihrer Geometrie gleichförmig oder unterschiedlich ausgeführt sind.Device according to one or more of claims 4 to 8,
characterized by
that the flow channels (10- 10 ''') in the swirl generator (4) are made uniform or different in their geometry.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (10 - 10"') um den Einlaufbereich ungleichmäßig verteilt oder gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Device according to one or more of claims 4 to 8,
characterized by
that the flow channels (10 - 10 "') are arranged unevenly or evenly distributed around the inlet area.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geometrie der Strömungskanäle (10- 10''') während des Betriebes veränderbar ist. Device according to one or more of claims 4 to 12,
characterized,
that the geometry of the flow channels (10- 10 ''') can be changed during operation.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drallerzeuger (4) als kompaktes feuerfestes Einzelbauteil ausgeführt ist oder aus mehreren austausch- und/oder zusammenfügbaren Feuerfest-Einzelkomponenten besteht.Device according to one or more of claims 4 to 13,
characterized by
that the swirl generator (4) is designed as a compact, refractory individual component or consists of several interchangeable and / or joinable refractory individual components.
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.Device according to one or more of claims 4 to 14,
characterized by
that swirl generator (4) comprises swirl vanes (3) and that the swirl vanes (3) for changing the cross-section of the flow channels (10- 10 "') formed between them can be pivoted about a fixed vertical axis (13 - 13"') and in the position reached can be fixed.
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.Device according to one or more of claims 4 to 15,
characterized by
that the immersion tube (15) is at least partially provided on the wall area (16) with porous wall claddings (26) which are connected to means (17) for supplying gas, preferably inert gas, in such a way that gas passes through the wall claddings (26) is introduced into the rotating melt stream of the dip tube (15) in the form of a "gas curtain".
dadurch gekennzeichnet,
daß das Tauchrohr (15) im Inneren keine Leitkörper aufweist.Device according to one or more of claims 4 to 16,
characterized by
that the dip tube (15) has no guide body inside.
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