EP1453626A2 - Zwischengefäss zur herstellung eines metallstranges hoher reinheit - Google Patents

Zwischengefäss zur herstellung eines metallstranges hoher reinheit

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EP1453626A2
EP1453626A2 EP02792874A EP02792874A EP1453626A2 EP 1453626 A2 EP1453626 A2 EP 1453626A2 EP 02792874 A EP02792874 A EP 02792874A EP 02792874 A EP02792874 A EP 02792874A EP 1453626 A2 EP1453626 A2 EP 1453626A2
Authority
EP
European Patent Office
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intermediate vessel
melt
interior
metal
vessel
Prior art date
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EP02792874A
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English (en)
French (fr)
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EP1453626B1 (de
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Markus Brummayer
Gerald Eckerstorfer
Gerald Hohenbichler
Heinz Hödl
Karl Mörwald
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication date
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Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Priority to AT02792874T priority patent/ATE318194T1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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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
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/147—Multi-strand plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/08—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like for bottom pouring

Definitions

  • the invention relates to an intermediate vessel with a refractory lining for the production and transfer of molten metal of high purity from a ladle into the mold of a continuous caster, and to a method for producing a high purity metal strand with a continuous caster.
  • an intermediate vessel is usually used between the ladle and the continuous casting mold in order to compensate for fluctuations in the melt feed and in the rate at which the metal strand is withdrawn from the continuous casting plant.
  • the transfer of the melt from the tundish into the mold of a continuous casting plant usually takes place through a drain opening in the tundish base, to which a controllable closure element, such as a slide or a stopper, is assigned, and furthermore through a dip tube or a pouring nozzle.
  • the mold can be of various types, for example an oscillating tubular or plate mold, a mold formed by a single casting roll or by two co-operating casting rolls and side plates, or a mold formed by rotating belts or caterpillars.
  • this intermediate vessel is designed as a distributor vessel and supplies several continuous casting molds arranged next to one another via a plurality of melt outlets.
  • V-shaped distribution vessels are known for double-strand casting systems.
  • the tundish usually also serves to calm the molten metal flowing in from the ladle and is intended to enable the separation of slag particles and other non-metallic inclusions during the dwell time of the molten metal in the tundish.
  • the flow behavior of the molten metal is often also due to flow-conducting fittings in the Target vessel influenced.
  • Such trough-shaped intermediate vessels are already known, for example, from EP-B 804 306 and EP-A 376 523.
  • liquid steel is introduced from the ladle via a shadow pipe into a distributor or tundish.
  • the induced steel jet flows in the direction of the tundish floor and meets the flat bottom of the tundish or a device for flow deflection, which deflects the liquid jet in the direction of the surface of the bath surface and draws kinetic energy through dissipation.
  • the flow usually comes back to the surface of the bath level, migrates along it and dives along the narrow rear wall and along the side walls of the trough-shaped intermediate vessel.
  • this essentially induces two counter-rotating recirculation rollers (upward flow in a longitudinal center section) which migrate in the direction of the outlet opening.
  • the steel temperature drops due to heat loss via the side walls and the surface of the bath level in the direction of the outlet opening, the temperature loss between the supply and outlet points being dependent on the throughput.
  • the foreign matter to be separated out as efficiently as possible in the molten metal comes on the one hand from the steel production process and is flushed out of the ladle into the tundish when the molten metal is transferred.
  • even foreign substances are introduced into the molten metal in the intermediate vessel. These originate from the refractory lining material of the tundish or from the mostly used liquid steel covering slag and are removed and washed in by mechanical erosion due to wall shear stresses or by chemical erosion due to reoxidation processes.
  • slag inclusions result from resuspension due to high bath mirror speeds and increased surface turbulence.
  • an intermediate vessel according to the invention with a refractory lining in that a bricked interior of the intermediate vessel, depending on an operating bath level height (h), fulfills the condition that a dimensionless ratio (K) of the bricked surface wetted by the molten metal (Ar ef ) to the filling volume (V) bounded by this bricked-up surface and the free surface (A Top ) dependent on the bath level,
  • These values for the dimensionless ratio K are preferably between 3.83 and 4.2.
  • the dimensionless ratio K which defines a volumetric degree of wetting, shows that the contact area between the lining and
  • Molten metal in relation to the amount of molten metal available in the intermediate vessel should be kept as small as possible. At the same time, however, it should not be neglected that an appropriate one for maximum particle separation
  • a high particle separation occurs if, in addition, the bricked interior of the tundish, depending on the operating bath level (h), meets the condition that the ratio ( ⁇ ) of the free surface (A Top ) to the bricked surface wetted by the molten metal (Ar ef ) is between 0.45 and 1.0.
  • the dimensionless ratio ⁇ which puts the free surface, which acts as a particle separation surface, in relation to the wetted brick surface, which as Particle generation surface acts, shows that in the preferred area there is a balance in the opposing effects.
  • a favorable particle separation rate is achieved with a ratio ⁇ between 0.5 and 0.8.
  • the K and ⁇ values determined above do not take into account any additional intermediate vessel internals such as flow deflectors, weirs etc.
  • the operating bath level is between 0.5 m and 1.5 m.
  • the requirement for high particle separation from the molten metal in the tundish is reliably guaranteed during sequence casting, even during the phase of the ladle change, if the filling volume of the interior of the tundish contains at least 5 times, preferably at least 7 times, the amount of molten metal that occurs in regular operation per minute is shed.
  • the filling volume of the interior of the intermediate vessel is at least 0.75 m 3 , but preferably at least 1.0 m 3 .
  • the filling volume of the interior of the intermediate vessel is at least 0.75 m 3 , but preferably at least 1.0 m 3 .
  • a maximum particle deposition rate which implies the largest possible deposition surface or bath surface
  • Preferred shapes of the intermediate vessel result if the bricked-up interior of the intermediate vessel is essentially formed by a generator rotating about a vertical vessel axis. This creates rotationally symmetrical vessel interiors.
  • the optimal shape which has a maximum surface for separating inclusions in the bath-covering slag for a given intermediate vessel volume and at the same time forms a minimal contact surface for mechanical and chemical erosion, wetted with molten metal, is formed by a hemisphere or a hemisphere segment.
  • a generally valid relationship can be specified for the theoretically ideal area ratio of bath surface to wetted refractory lining:
  • h is the operating bath level height and R is the bath level radius.
  • the bricked interior of the intermediate vessel is essentially formed by a generator rotating about a vertical vessel axis with an alternating, preferably harmoniously pulsating distance (r) from the vertical vessel axis.
  • This allows elliptical cross sections normal to the vertical vessel axis, but also cross sections with any other outer contour, for example a square cross section with large fillet radii or polygonal cross sections.
  • Favorable shapes for the tundish result if the tundish has a hemispherical, frustoconical, paraboloidal or cylindrical interior, at least in sections, and the cross section of the tundish interior is at least partially circular or elliptical in a section plane normal to the vertical axis of the vessel.
  • a dip tube protruding into the intermediate vessel is provided for the melt supply, a flow guide on the intermediate vessel bottom below the dip tube and the outlet opening at a point on the intermediate vessel bottom that is spaced from the flow guide and at least half the bottom diameter arranged.
  • the intermediate vessel comprises a melt feed basin and at least one melt discharge basin, each melt discharge basin is separated from the melt supply basin by a transport channel, preferably an overflow, and each melt discharge basin delimits an interior of the intermediate vessel.
  • This type of intermediate vessel in which the melt flows through two successively arranged basins, not only separates the area of the melt supply from the ladle from the area of the melt discharge into the mold, but also structurally and thus enables an additional continuity in the flow behavior.
  • the connection area between the melt supply basin and the melt discharge basin can be established by an overflow or by a transport channel, which can also be arranged below the bath level.
  • the geometric conditions for the design of the interior described above must at least be met by the melt drainage basin.
  • a contribution to reducing the amount of foreign matter from the lining of the tundish is also made if the melt supply basin delimits an interior of the tundish and fulfills the conditions of the dimensionless ratio (K) and possibly also the dimensionless ratio ( ⁇ ).
  • K dimensionless ratio
  • ⁇ dimensionless ratio
  • the melt feed basin is a Flow guide and the melt discharge basin are assigned at least one outlet opening.
  • the tundish is supported on a distributor carriage which preferably has lifting and / or tipping devices and has a travel drive and on a roadway between an operating position and a Waiting position is designed to be movable.
  • a melt volume (V. ) of a metal melt contained in the bricked-up interior of the tundish as a function of the respective operating bath level (h) is set such that a dimensionless ratio () of the contact surface (A ref ) formed by the metal melt to the contact surface formed by the metal melt (A ref ) and the bath surface dependent free surface
  • a high degree of purity of the melt for the subsequent casting process is achieved if, in addition, a melt volume (V) of the metal melt contained in the interior is adjusted so that the ratio ( ⁇ ) of the free surface (A Top ) formed by the metal melt to that formed by the metal melt Contact surface (A ref ) is between 0.45 and 1.0, preferably between 0.5 and 0.8.
  • the operating bath level is set to a value between 0.5 m and 1.5 m.
  • the melt volume which is located in the interior of the intermediate vessel, is set to at least 0.75 m 3 , preferably at least 1.0 m 3 .
  • the requirements for high particle separation in sequence casting are also guaranteed during the ladle change, if the melt volume is set to at least 5 times, preferably at least 7 times, the amount of metal melt that is poured per minute in normal operation.
  • the molten metal essentially occupies an interior formed by a generator rotating about a vertical vessel axis.
  • the molten metal can also occupy an interior space formed by a generator rotating about a vertical vessel axis with an alternating, preferably harmonically pulsating distance (r) from the vertical vessel axis.
  • the melt is fed in below the metal bath level so as not to disturb the slag-covered separation surface and is directed to the melt outlet.
  • the tundish according to the invention can also be operated in short-circuit operation, which in particular minimizes the entry of harmful particles from the tundish lining.
  • Short-circuit operation is to be understood as a procedure in which the molten metal flowing from the ladle into the tundish or the interior of an tundish flows through it in a short way and flows out through the outlet opening of the tundish or the interior of the tundish. This results in a flow pattern in this interior in which a large proportion of the incoming molten metal is not subject to any circulating flows in the intermediate vessel, but only experiences minor flow deflections on the largely direct path from the melt inlet to the melt outlet. In the method described, this is achieved in that the horizontal distance between the metal melt jet entering the melt volume essentially vertically and the metal melt jet emerging essentially vertically from the melt volume is set to less than half the bottom diameter of the interior.
  • FIGS. 2a, 2b the tundish according to the invention in plan and elevation according to a first embodiment
  • FIG 4a, 4b the intermediate vessel according to the invention for a two-strand casting installation in plan and elevation
  • FIG. 1 schematically shows the arrangement of an intermediate vessel 1 according to the invention in its operating position between a ladle 2 and a mold 3 in a continuous casting installation, which is indicated by the mold 3 and the cast strand 13 discharged from it.
  • the ladle 2 is placed in fork arms 4 of a ladle turret, which is indicated by the vertical turret axis 5.
  • an immersion pouring tube 6 which connects to the outlet opening 7 of the ladle 2 and projects into the tundish 1
  • molten metal flows from the ladle 2 into the tundish 1 and exits there below the bath level 8. From here, the molten metal is passed through an outlet opening 9 and a further immersion pouring tube 10 into the mold 3 and exits there below the mold bath level 11.
  • the melt flow in the immersion pouring tube 10 is regulated by a controllable closure element 12, for example a slide.
  • a controllable closure element 12 for example a slide.
  • the molten metal solidifies to form a cast strand 13, which is continuously conveyed out in a roller guide (not shown) of a continuous casting plant.
  • the intermediate vessel 1 as shown in FIGS. 2a and 2b, consists of a steel trough 15, which forms an outer stable vessel frame, and a refractory lining 16 as an insulation layer, the inner surface of which forms the contact surface with the molten metal 17 and forms the interior 14 of the intermediate vessel.
  • the intermediate vessel wall 19 projects upwards in a rotationally symmetrical manner around a vertical vessel axis 20 and forms a spherical segment-shaped inner space 14.
  • the inner space 14, viewed geometrically, is formed by a generator E rotating about the vertical vessel axis 20 at a constant distance r.
  • a filling volume (V) is filled by the molten metal 17 in the interior 14 of the intermediate vessel 1, the free surface (A Top ) of the molten metal forming the bath level 8, which is located at the operating bath level (h) and is covered by a layer of slag 22 into which foreign particles are continuously separated from the molten metal.
  • a partial area of the surface of the refractory lining 16 is wetted by molten metal 17 and this wetted brick surface (A ref ) is exposed to particularly high thermal loads and chemical and mechanical erosion. Particles are continuously flushed out of the lining 16 into the molten metal 17 and released to the slag layer 22 again with the melt flow at the transition to the latter.
  • 3a and 3b show a further embodiment of a possible intermediate vessel, in which each cross-sectional area normal to the vertical vessel axis 20, as can be seen in the plan, is formed by an ellipse.
  • the inner contour results geometrically from the rotation of a generatrix (E) about the vertical vessel axis 20, the radius distance (r) of the generatrix varying from the vertical vessel axis as a function of the angle of rotation ( ⁇ ).
  • the flow guide 21 and the outlet opening 9 are as far apart from one another as possible in order to create favorable flow conditions in the interior 14 and to ensure a high particle separation rate.
  • the intermediate vessel can also be formed by a plurality of receiving basins for molten metal.
  • 4a and 4b show in plan and elevation an intermediate vessel or distributor vessel for a two-strand casting installation, the two pouring veins 23 being indicated by dashed lines.
  • the intermediate vessel is formed in a V-shape by three contiguous receiving basins.
  • a melt feed basin 25 is arranged centrally and connected to two melt drain basins 26 to form a structural unit.
  • a flow guide 21 is embedded in the bottom of the refractory lining.
  • the intermediate vessel analogously to that shown in FIG. 1, is positioned during operation so that the immersion spout 6 of the ladle 2 lies exactly above the flow guide 21.
  • Each melt discharge basin 26 is penetrated at the bottom of the vessel by an outlet opening 9 which is positioned above the mold 3 in the casting operation.
  • the immersion pouring tube 10 adjoining the outlet opening 9 projects into the mold cavity of the mold 3.
  • the vertical section through the intermediate vessel along the line AB shows an overflow 27 formed by a refractory lining between the melt supply basin 25 and the melt discharge basin 26.
  • the bath level 8 of the molten metal 17 protrudes above the overflow 27, so that the molten metal, which has calmed down in the melt feed basin 25, can flow in a slow flow into the melt discharge basin 26 and further particle separation can take place there before the molten metal flows through the outlet opening 9 into the continuous casting mold 3 , Both the melt supply basin 25 and the two melt discharge basins 26 form a spherical segment-shaped interior 14.
  • the intermediate vessel according to the invention is height-adjustable on a distribution trolley 30 by means of lifting and / or tilting devices 31 and, if necessary, also tiltably supported and between an operating position in which the immersion casting tube protrudes into the mold, and a maintenance position, in which the intermediate vessel is heated and prepared for its use, can usually be moved on a track 32 in a rail-bound manner (FIG. 5).
  • the distribution car 30 is equipped with a travel drive 33.
  • the intermediate vessel is usually closed with a lid in order to largely avoid cooling of the melt by heat radiation. If necessary, additional installations in the tundish are possible, which have a favorable influence on the melt flow.
  • the metal melt can also be passed between the adjacent melt basins below the bath level of the filled melts through one or more tubular transport channels, with the advantage that the slag layer is only subject to a very slight flow movement.
  • Fig. 6 the short-circuit operation already described above is clearly shown on the tundish.
  • the molten metal flows through the immersion pouring tube 6 of the ladle into the interior 14 and flows over a short distance, which is indicated by flow lines 35, to the outlet opening 9 and leaves the intermediate vessel there again.
  • the horizontal distance H between the metal melt entering the interior 14 in the vertical direction and also emerging again from the interior 14 in the vertical direction is less than half the diameter d of the intermediate vessel bottom 18.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Um in einem Zwischengefäss eine möglichst hohe Abscheiderate an Fremdpartikel bei zugleich minimierter Produktion von Einschlüssen zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der ausgemauerte Innenraum des Zwischengefässes (1) in Abhängigkeit von einer Betriebs-Badspiegelhöhe (h) die Bedingung erfüllt, dass ein dimensionsloses Verhältnis ( kappa ) der ausgemauerten Oberfläche (Aref) zum von dieser ausgemauerten Oberfläche und der badspiegelhöhenabhängigen freien Oberfläche (ATop) umgrenztes Füllvolumen (V), welches sich aus der Beziehung Formel (I) ergibt, zwischen 3,83 und 4,39 liegt.

Description

Zwischengefäß und Verfahren zur Herstellung eines Metallstranges hoher Reinheit:
Die Erfindung betrifft ein Zwischengefäß mit einer feuerfesten Auskleidung für die Herstellung und Überleitung von Metallschmelze hoher Reinheit von einer Gießpfanne in die Kokille einer Stranggießanlage, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstranges hoher Reinheit mit einer Stranggießanlage.
Beim Metallstranggießen, insbesondere beim Stranggießen von Stahl, wird zwischen der Gießpfanne und der Stranggießkokille üblicherweise ein Zwischengefäß eingesetzt, um Schwankungen in der Schmelzenzufuhr und bei der Abzugsgeschwindigkeit des Metallstranges aus der Stranggießanlage auszugleichen. Speziell beim Sequenzgießen ist es notwendig, eine ausreichend große Menge an Metallschmelze im Zwischengefäß vorrätig zu haben, um die Zeitspanne des Pfannenwechsels zu überbrücken.
Die Überleitung der Schmelze vom Zwischengefäß in die Kokille einer Stranggießanlage erfolgt üblicherweise durch eine Abflussöffnung im Zwischengefäßboden, dem ein regelbares Verschlussorgan, wie ein Schieber oder ein Stopfen, zugeordnet ist und im weiteren durch ein Tauchgießrohr oder eine Gießdüse. Die Kokille kann von unterschiedlichster Bauart sein, beispielsweise eine oszillierende Rohr- oder Plattenkokille, eine von einer einzelnen Gießwalze oder von zwei zusammenwirkenden Gießwalzen und Seitenplatten gebildeten Kokille oder eine von umlaufenden Bändern oder Raupen gebildete Kokille.
Bei mehrsträngigen Gießanlagen ist dieses Zwischengefäß als Verteilergefäß ausgebildet und versorgt über mehrere Schmelzenauslässe mehrere nebeneinander angeordnete Stranggießkokillen. Bei zweisträngigen Gießanlagen sind V-förmige Verteilergefäße bekannt.
Das Zwischengefäß dient üblicherweise weiters der Beruhigung der von der Gießpfanne zufließenden Metallschmelze und soll während der Verweildauer der Metallschmelze im Zwischengefäß die Abscheidung von Schlackepartikeln und sonstigen nichtmetallischen Einschlüssen ermöglichen. Um dies in ausreichendem Umfang sicherzustellen, wird das Fließverhalten der Metallschmelze häufig auch durch strömungsleitende Einbauten im Zwischengefäß gezielt beeinflusst. Derartig ausgeformte trogförmig Zwischengefäße sind beispielsweise aus der EP-B 804 306 und der EP-A 376 523 bereits bekannt.
Betrachtet man das Strömungs- und Temperaturverhalten in einem trogförmigen Zwischengefäß, wie er seit Jahrzehnten bei konventionellen Stahlherstellungsverfahren und Stranggießanlagen angewendet wird, genauer, so wird flüssiger Stahl aus der Gießpfanne über ein Schattenrohr in ein Verteiler- oder Zwischengefäß eingebracht. Der induzierte Stahlstrahl strömt in Richtung Zwischengefäßboden und trifft dort auf den flachen Boden der Zwischengefäßes oder eine Einrichtung zur Strömungsumlenkung, welche den Flüssigkeitsstrahl in Richtung Badspiegeloberfläche umlenkt und durch Dissipation kinetische Energie entzieht. Im Einlassbereich gelangt die Strömung meist wieder an die Badspiegeloberfläche, wandert entlang dieser und taucht entlang der schmalen Rückwand und entlang der Seitenwände des trogförmigen Zwischengefäßes wieder ab. Dadurch werden je nach Gefäßform im wesentlichen zwei gegendrehende Rezirkulationswalzen (Aufwärtsströmung in Längs-Mittelschnitt) induziert, welche in Richtung Auslassöffnung wandern. Die Stahltemperatur sinkt durch Wärmeverlust über die Seitenwände und die Badspiegeloberfläche in Richtung zur Auslassöffnung hin ab, wobei der Temperaturverlust zwischen Zufuhr- und Auslassstelle vom Durchsatz abhängig ist.
Die möglichst effizient abzuscheidenden Fremdstoffe in der Metallschmelze stammen einerseits aus dem Stahlerzeugungsprozess und werden bei der Überleitung der Metallschmelze aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß gespült. Andererseits werden auch im Zwischengefäß selbst Fremdstoffe in die Metallschmelze eingetragen. Diese stammen aus dem feuerfesten Ausmauerungsmaterial des Zwischengefäßes bzw. aus der meist verwendeten Flüssigstahl-Abdeckschlacke und werden einerseits durch mechanische Erosion infolge von Wandschubspannungen oder durch chemische Erosion infolge von Reoxidationsprozessen abgetragen und eingeschwemmt. Andererseits entstehen Schlackeneinschlüsse durch Resuspension wegen hoher Badspiegelgeschwindigkeiten und erhöhter Oberflächenturbulenzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Zwischengefäß und ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstranges vorzuschlagen, bei dem der Partikel-Neueintrag in die Metallschmelze innerhalb des Zwischengefäßes minimiert und insgesamt eine möglichst hohe Abscheiderate aller in der Metallschmelze enthaltenen Einschlüsse erzielt wird und so der Kokille eine Schmelze mit möglichst hoher Reinheit zugeführt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Zwischengefäß mit einer feuerfesten Ausmauerung dadurch gelöst, dass ein ausgemauerter Innenraum des Zwischengefäßes in Abhängigkeit von einer Betriebs-Badspiegelhöhe (h) die Bedingung erfüllt, dass ein dimensionsloses Verhältnis (K) der von der Metallschmelze benetzten ausgemauerten Oberfläche (Aref) zum von dieser ausgemauerten Oberfläche und der badspiegelhöhenabhängigen freien Oberfläche (ATop) umgrenztes Füllvolumen (V),
welches sich aus der Beziehung K - — ^ ergibt, zwischen 3,83 und 4,39 liegt
(vj )1
Vorzugsweise liegen diese Werte für das dimensionslose Verhältnis K zwischen 3,83 und 4,2.
Das dimensionslose Verhältnis K, welches einen volumetrischen Benetzungsgrad definiert, lässt erkennen, dass die Kontaktfläche zwischen Ausmauerung und
Metallschmelze in Relation zur Menge der im Zwischengefäß vorrätigen Metallschmelze möglichst klein gehalten werden soll. Gleichzeitig darf jedoch nicht unberücksichtigt bleiben, dass für eine maximale Partikelabscheidung eine entsprechende
Abscheidefläche notwendig ist. Analysen verschiedenster Zwischengefäßformen haben ergeben, dass optimale Partikelabscheideraten mit Gefäßformen erreicht werden können, bei denen das Verhältnis K im beanspruchten Bereich liegt. Die angegebenen
Bereichsgrenzen ergeben sich aus der Geometrie einer Halbkugel (K = 3,83)
und der Geometrie eines stehenden Kreiszylinders, bei dem der Radius der kreisförmigen Grundfläche gleich der Höhe des Zylinders ist (K = 3πι = 4,39).
Eine hohe Partikelabscheidung stellt sich ein, wenn zusätzlich der ausgemauerte Innenraum des Zwischengefäßes in Abhängigkeit von der Betriebs-Badspiegelhöhe (h) der Bedingung genügt, dass das Verhältnis (ζ) der freien Oberfläche (ATop) zur von der Metallschmelze benetzten ausgemauerten Oberfläche (Aref) zwischen 0,45 und 1 ,0 liegt. Das dimensionslose Verhältnis ζ, welches die freie Oberfläche, die als Partikel- Abscheidungsfläche wirkt, in Relation setzt zur benetzten Ausmauerungsfläche, die als Partikel-Erzeugungsfläche wirkt, lässt erkennen, dass beim bevorzugten Bereich ein Ausgleich in den gegensätzlichen Wirkungen auftritt. Eine günstige Partikelabscheiderate stellt sich bei einem Verhältnis ζ zwischen 0,5 und 0,8 ein.
Die oben ermittelten K- und ζ-Werte berücksichtigen keine zusätzlichen Zwischengefäß- Einbauten, wie Strömungsumlenker, Wehre etc.
Zur Sicherung einer hohen Partikelabscheidung ist es zweckmäßig, dass die Betriebs- Badspiegelhöhe zwischen 0,5 m und 1,5 m beträgt.
Die Anforderung an eine hohe Partikelabscheidung aus der Metallschmelze im Zwischengefäß wird beim Sequenzguss auch während der Phase des Pfannenwechsels sicher gewährleistet, wenn das Füllvolumen des Innenraumes des Zwischengefäßes mindestens die 5-fache, vorzugsweise mindestens die 7-fache Metallschmelzenmenge enthält, die im Regelbetrieb je Minute vergossen wird.
Um günstige Abscheideraten zu realisieren, beträgt das Füllvolumen des Innenraumes des Zwischengefäßes mindestens 0,75m3, vorzugsweise jedoch mindestens 1,0 m3. Damit ist bei Gießraten von 60 bis 1001 Stahl/h bereits eine ausreichende Verweildauer der Schmelze im Zwischengefäß gewährleistet. Für höhere Gießraten sind höhere Mindestvolumina zu empfehlen.
Die erfindungsgemäß beanspruchten möglichen Ausformungen eines Zwischengefäßes vereinen folgende gegensätzlichen Anforderungen:
• eine maximale Partikelabscheidungsrate, die eine möglichst große Abscheidungsfläche bzw. Badspiegeloberfläche impliziert,
• eine minimale mit Metallschmelze benetzte Angriffsfläche aus Feuerfestmaterial, die die Entstehung von zusätzlichen Einschlüssen minimiert,
• eine Minimierung der Badspiegelgeschwindigkeiten und Oberflächenturbulenzen, durch die die Entstehung von Schlackeneinschlüssen reduziert wird,
• eine minimale Absenkung des Badspiegels bei instationärem Betriebsverhalten, wie beispielsweise Sequenzguss,
• eine Reduzierung der Wärmeverluste im Vergleich zu konventionellen Zwischengefäßen nach dem Stand der Technik, • ermöglicht einen Kurzschlussbetrieb, d. h. ein überwiegender Teil der Metallschmelze durchströmt das Zwischengefäß auf möglichst kurzem Weg zwischen Schmelzenzulauf und Auslassöffnung.
Bevorzugte Formen des Zwischengefäßes ergeben sich, wenn der ausgemauerte Innenraum des Zwischengefäßes im wesentlichen von einer um eine vertikale Gefäßachse rotierenden Erzeugenden gebildet ist. Dadurch entstehen rotationssymmetrische Gefäßinnenräume.
Die optimale Form, die für ein gegebenes Zwischengefäßvolumen eine maximale Oberfläche zur Abscheidung von Einschlüssen in die badbedeckende Schlacke besitzt und zugleich eine minimale, mit Metallschmelze benetzte, Angriffsfläche für mechanische und chemische Erosion bildet, ist von einer Halbkugel bzw. einem Halbkugelsegment gebildet. Für die Halbkugelsegmentform lässt sich ein allgemein gültiger Zusammenhang für das theoretisch ideale Flächenverhältnis von Badspiegeloberfläche zu benetzter Feuerfestausmauerung angeben:
wobei h der Betriebs-Badspiegelhöhe und R dem Badspiegelradius entspricht. Für den Fall h/R = 1 liegt eine Halbkugelgeometrie vor und es gilt ζ = 0,5. Verringert man z.B. das Verhältnis h/R auf 0,6, so vergrößert sich bei gleichbleibendem Verteilervolumen das Verhältnis von Badspiegelfläche zu der mit Flüssigstahl benetzten Ausmauerungsfläche auf ζ = 0,73. Wählt man für ein bestimmtes Zwischengefäßvolumen daher eine Kugelsegmentgeometrie (h/R<1), so ist mit einer zusätzlichen Steigerung der Reinigungswirkung zu rechnen.
Weitere mögliche Formen ergeben sich, wenn der ausgemauerte Innenraum des Zwischengefäßes im wesentlichen von einer um eine vertikale Gefäßachse rotierenden Erzeugenden mit wechselndem, vorzugsweise harmonisch pulsierendem Abstand (r) von der vertikalen Gefäßachse gebildet ist. Damit sind normal zur vertikalen Gefäßachse elliptische Querschnitte, aber auch Querschnitte mit einer beliebig anderen Außenkontur, beispielsweise ein quadratischer Querschnitt mit großen Ausrundungsradien oder polygonale Querschnitte möglich. Günstige Formen für das Zwischengefäß ergeben sich, wenn das Zwischengefäß zumindest abschnittsweise einen halbkugelförmigen, kegelstumpfförmigen, drehparaboloidförmigen oder zylinderförmigen Innenraum aufweist und hierbei der Querschnitt des Zwischengefäß-Innenraumes in einer normal zur vertikalen Gefäßachse gelegten Schnittebene zumindest abschnittsweise kreisförmig oder elliptisch ausgebildet ist.
Um den gesamten Innenraum des Zwischengefäßes für die Partikelabscheidung optimal nutzen zu können, ist für die Schmelzenzufuhr ein in das Zwischengefäß ragendes Tauchrohr vorgesehen, am Zwischengefäßboden unterhalb des Tauchrohres ein Strömungslenker und die Auslassöffnung an einem vom Strömungslenker beabstandeten und mindestens den halben Bodendurchmesser entfernten Stelle des Zwischengefäßbodens angeordnet.
Insbesondere im Fall, wenn durch das erfindungsgemäße Zwischengefäß mehrere nebeneinander angeordnete Strangadern einer Stranggießanlage mit Schmelze zu versorgen sind und die Schmelze somit auf mehrere Kokillen zu verteilen ist, umfasst das Zwischengefäß ein Schmelzen-Zuführbecken und mindestens ein Schmelzen- Ableitbecken, wobei jedes Schmelzen-Ableitbecken durch einen Transportkanal, vorzugsweise einen Überlauf, vom Schmelzen-Zuführbecken getrennt ist und jedes Schmelzen-Ableitbecken einen Innenraum des Zwischengefäßes begrenzt. Diese Art eines Zwischengefäßes, bei dem die Schmelze zwei hintereinander gereihte Becken durchfließt, wird der Bereich der Schmelzenzufuhr aus der Gießpfanne vom Bereich der Schmelzenableitung in die Kokille nicht nur räumlich sondern auch baulich getrennt und somit eine zusätzliche Kontinuität im Strömungsverhalten ermöglicht. Der Verbindungsbereich zwischen Schmelzen-Zuführbecken und Schmelzen-Ableitbecken kann durch einen Überlauf erfolgen oder durch einen Transportkanal, der auch unterhalb des Badspiegels angeordnet sein kann. Die vorstehend beschriebenen geometrischen Bedingungen für die Ausgestaltung des Innenraumes muss zumindest vom Schmelzen- Ableitbecken erfüllt sein. Zu einer Verringerung des Fremdstoffeintrages aus der Ausmauerung des Zwischengefäßes wird zusätzlich beigetragen, wenn das Schmelzen- Zuführbecken einen Innenraum des Zwischengefäßes begrenzt und die Bedingungen des dimensionslosen Verhälnisses (K) und gegebenenfalls zusätzlich auch des dimensionslosen Verhältnisses (ζ) erfüllt. Dem Schmelzen-Zuführbecken ist ein Strömungslenker und dem Schmelzen-Ableitbecken ist zumindest eine Auslassöffnung zugeordnet.
Zur leichten Manipulation des erfindungsgemäßen Zwischengefäßes, insbesondere dessen Vorbereitung auf den Guss und dessen genaue Positionierung über der Kokillenöffnung , ist das Zwischengefäß auf einem vorzugsweise Hub- und/oder Kippeinrichtungen aufweisenden Verteilerwagen abgestützt, der einen Fahrantrieb aufweist und auf einer Fahrbahn zwischen einer Betriebsposition und einer Warteposition verfahrbar ausgebildet ist.
Die beschriebenen Vorteile und Effekte stellen sich auch bei einem Verfahren zur Herstellung eines Metallstranges, vorzugsweise eines Stahlstranges, hoher Reinheit mit einer Stranggießanlage ein, bei dem Metallschmelze von einer Gießpfanne in ein Zwischengefäß und von diesem in eine Stranggießkokille geleitet wird, wobei ein Schmelzenvolumen (V) einer im ausgemauerten Innenraum des Zwischengefäßes enthaltenen Metallschmelze in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebs-Badspiegelhöhe (h) so eingestellt wird, dass ein dimensionsloses Verhältnis ( ) der von der Metallschmelze gebildeten Kontaktoberfläche (Aref) zum von der von der Metalschmelze gebildeten Kontaktoberfläche (Aref) und der badspiegelabhängigen freien Oberfläche
(Aτ0p) umgrenzten Schmelzenvolumen (V), welches sich aus der Beziehung ergibt, zwischen 3,83 und 4,39 liegt. Vorzugsweise liegt dieses dimensionslose Verhältnis
(K) bei Werten zwischen 3,83 und 4,2.
Ein hoher Reinheitsgrad der Schmelze für den nachfolgenden Gießprozess wird erreicht, wenn zusätzlich ein Schmelzenvolumen (V) der im Innenraum enthaltenen Metallschmelze so eingestellt wird, dass das Verhältnis (ζ) der von der Metallschmelze gebildeten freien Oberfläche (ATop) zu dervon der Metallschmelze gebildeten Kontaktoberfläche (Aref) zwischen 0,45 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,8, liegt.
Um günstige Abscheideraten und damit hohe Reinheit des Gussproduktes zu realisieren, wird die Betriebs-Badspiegelhöhe auf einen Wert zwischen 0,5 m und 1,5 m eingestellt. Das Schmelzenvolumen, welches sich im Innenraum des Zwischengefäßes befindet, wird hierbei auf mindestens 0,75m3, vorzugsweise mindestens 1,0 m3 eingestellt. Die Anforderungen an eine hohe Partikelabscheidung wird beim Sequenzgießen auch während des Gießpfannenwechsels sicher gewährleistet, wenn das Schmelzenvolumen auf mindestens das 5-fache, vorzugsweise mindestens das 7-fache, der Metallschmelzenmenge eingestellt wird, die im Regelbetrieb je Minute vergossen wird.
Hierbei nimmt die Metallschmelze im wesentlichen einen von einer um eine vertikale Gefäßachse rotierenden Erzeugenden gebildeten Innenraum ein. Alternativ kann die Metallschmelze auch einen von einer um eine vertikale Gefäßachse rotierenden Erzeugenden mit wechselnden, vorzugsweise harmonisch pulsierenden Abstand (r) von der vertikalen Gefäßachse gebildeten Innenraum einnehmen.
Die Schmelzenzufuhr erfolgt unterhalb des Metallbadspiegels, um die schlackenbedeckte Abscheidefläche nicht zu stören und wird gezielt zum Schmelzenauslass geführt.
Das erfindungsgemäße Zwischengefäß kann auch im Kurzschlussbetrieb betrieben werden, wodurch insbesondere der Eintrag von Schadpartikel aus der Zwischengefäßausmauerung gering gehalten wird. Unter Kurzschlussbetrieb ist eine Verfahrensweise zu verstehen, bei welcher die aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß bzw. den Innenraum eines Zwischengefäßes einfließende Metallschmelze dieses auf kurzem Weg durchströmt und durch die Austrittsöffnung des Zwischengefäßes oder es Innenraumes des Zwischengefäßes wieder ausfließt. Hierbei stellt sich ein Strömungsverlauf in diesem Innenraum ein, bei dem ein großer Anteil der zuströmenden Metallschmelze keinen Umwälzströmungen im Zwischengefäß unterliegt, sondern lediglich geringe Strömungsumlenkungen auf dem weitgehend direktem Weg vom Schmelzeneintritt zum Schmelzenaustritt erfährt. Dies wird beim beschriebenen Verfahren dadurch erreicht, dass der Horizontalabstand zwischen dem in das Schmelzenvolumen im wesentlichen vertikal eintretenden Metallschmelzenstrahles und dem aus dem Schmelzenvolumen im wesentlichen vertikal austretenden Metallschmelzenstrahles auf weniger als den halben Bodendurchmesser des Innenraumes eingestellt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stranggießanlage mit dem erfindungsgemäßen Zwischengefäß, Fig.2a, 2b das erfindungsgemäße Zwischengefäß in Grund- und Aufriss nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 3a, 3b das erfindungsgemäße Zwischengefäß in Grund- und Aufriss nach einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4a, 4b das erfindungsgemäße Zwischengefäß für eine zweisträngige Gießanlage in Grund- und Aufriss Fig. 5 das erfindungsgemäße Zwischengefäß auf einem Verteilerwagen
Fig. 6 das erfindungsgemäße Zwischengefäß im Kurzschlussbetrieb.
Aus Fig. 1 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßes Zwischengefäß 1 in seiner Betriebsposition zwischen einer Gießpfanne 2 und einer Kokille 3 in einer Stranggießanlage, die durch die Kokille 3 und den aus ihr ausgeförderten Gussstrang 13 angedeutet ist, schematisch dargestellt. Die Gießpfanne 2 ist in Gabelarmen 4 eines Pfannendrehturmes abgesetzt, der durch die vertikale Drehturmachse 5 angedeutet ist. Durch ein Tauchgießrohr 6, welches an die Auslassöffnung 7 der Gießpfanne 2 anschließt und in das Zwischengefäß 1 ragt, fließt Metallschmelze aus der Gießpfanne 2 in das Zwischengefäß 1 und tritt dort unterhalb des Badspiegels 8 aus. Von hier wird die Metallschmelze durch eine Auslassöffnung 9 und ein weiteres Tauchgießrohr 10 in die Kokille 3 übergeleitet und tritt dort unterhalb des Kokillen-Badspiegels 11 aus. Der Schmelzendurchfluss im Tauchgießrohr 10 wird durch ein regelbares Verschlussorgan 12, beispielsweise einen Schieber, geregelt. In der gekühlten Kokille 3 erstarrt die Metallschmelze zu einem Gussstrang 13, der in einer nicht dargestellten Rollenführung einer Stranggießanlage kontinuierlich ausgefördert wird.
Das Zwischengefäß 1 besteht, wie die Fig. 2a und 2b zeigen, aus einer Stahlwanne 15, welche einen äußeren stabilen Gefäßrahmen bildet und einer feuerfesten Ausmauerung 16 als Isolationsschicht, deren innere Oberfläche die Kontaktfläche zur Metallschmelze 17 bildet und den Innenraum 14 des Zwischengefäßes formt. Vom Zwischengefäßboden 18 ragt die Zwischengefäßwand 19 um eine vertikale Gefäßachse 20 rotationssymmetrisch angeordnet nach oben und bildet einen kugelsegmentförmigen Innenraum 14. Der Innenraum 14 wird, geometrisch betrachtet, von einer um die vertikale Gefäßachse 20 rotierenden Erzeugenden E mit konstantem Abstand r gebildet. Am Zwischengefäßboden 18 ist in möglichst großem Abstand von der vertikalen Gefäßachse 20 ein Strömungslenker 21 unterhalb des Tauchgießrohres 6 angeordnet. Am gegenüberliegenden Rand des Zwischengefäßbodens 18 befindet sich eine Auslassöffnung 9, an die, an der Stahlwanne 15 des Zwischengefäßes befestigt, ein als regelbarer Schieber ausgebildetes Verschlussorgan 12 und danach ein Tauchgießrohr 10 anschließt. Der Strömungslenker 21 und die Auslassöffnung 9 sind daher soweit als möglich voneinander entfernt.
Von der Metallschmelze 17 wird im Innenraum 14 des Zwischengefäßes 1 ein Füllvolumen (V) ausgefüllt, wobei die freie Oberfläche (ATop) der Metallschmelze den Badspiegel 8 ausbildet, der sich auf der Betriebs-Badspiegelhöhe (h) befindet und von einer Schlackenschicht 22 bedeckt ist, in die aus der Metallschmelze kontinuierlich Fremdpartikel abgeschieden werden. Im Zwischengefäß 1 wird ein Teilbereich der Oberfläche der feuerfesten Ausmauerung 16 von Metallschmelze 17 benetzt und diese benetzte ausgemauerte Oberfläche (Aref) ist besonders hoher thermischer Belastung und chemischer sowie mechanischer Erosion ausgesetzt. Aus der Ausmauerung 16 werden kontinuierlich Partikel in die Metallschmelze 17 ausgeschwemmt und mit der Schmelzenströmung am Übergang zur Schlackenschicht 22 an diese wieder abgegeben.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform eines möglichen Zwischengefäßes, bei dem jede normal zur vertikalen Gefäßachse 20 Querschnittsfläche, wie im Grundriss erkennbar, von einer Ellipse gebildet wird. Die Innenkontur ergibt sich geometrisch durch Rotation einer Erzeugenden (E) um die vertikale Gefäßachse 20, wobei der Radiusabstand (r) der Erzeugenden von der vertikalen Gefäßachse als Funktion des Drehwinkels (φ) variiert. Auch hier sind der Strömungslenker 21 und die Auslassöffnung 9 soweit als möglich voneinander entfernt, um günstige Strömungsverhältnisse im Innenraum 14 zu schaffen und eine hohe Partikel- Abscheiderate zu sichern.
Das Zwischengefäß kann auch von mehreren Aufnahmebecken für Metallschmelze gebildet sein. Die Fig. 4a und 4b zeigen in Grund- und Aufriss ein Zwischengefäß bzw. Verteilergefäß für eine zweisträngige Gießanlage, wobei die beiden Gießadern 23 durch strichlierte Linien angedeutet sind. Das Zwischengefäß ist im Grundriss V-förmig von drei zusammenhängenden Aufnahmebecken gebildet. Ein Schmelzen-Zuführbecken 25 ist zentral angeordnet und mit zwei Schmelzen-Ableitbecken 26 zu einer Baueinheit verbunden. Im Schmelzen-Zuführbecken 25 ist ein Strömungslenker 21 in den Boden der feuerfesten Auskleidung eingelassen. Das Zwischengefäß ist hierbei, analog wie in Fig. 1 dargestellt, während des Betriebes so positioniert, dass der Tauchausguss 6 der Gießpfanne 2 genau über dem Strömungslenkers 21 liegt. Jedes Schmelzen-Ableitbecken 26 ist am Gefäßboden von einer Auslassöffnung 9 durchsetzt, die im Gießbetrieb über der Kokille 3 positioniert ist. Das an die Auslassöffnung 9 anschließende Tauchgießrohr 10 ragt hierbei in den Formhohlraum der Kokille 3. Der Vertikalschnitt durch das Zwischengefäß entlang der Linie A-B zeigt einen von einer feuerfesten Ausmauerung gebildeten Überlauf 27 zwischen dem Schmelzen-Zuführbecken 25 und dem Schmelzen-Ableitbecken 26. Der Badspiegel 8 der Metallschmelze 17 überragt hierbei den Überlauf 27, sodass die im Schmelzen-Zulaufbecken 25 vorberuhigte Metallschmelze in langsamer Strömung in das Schmelzen-Ableitbecken 26 fließen kann und dort eine weitere Partikelabscheidung stattfinden kann, bevor die Metallschmelze durch die Auslassöffnung 9 in die Stranggießkokille 3 strömt. Sowohl das Schmelzen-Zuführbecken 25 als auch die beiden Schmelzen-Ableitbecken 26 bilden einen kugelsegmentförmigen Innenraum 14 aus.
Wie bereits bei konventionellen Stranggießanlagen üblich, ist das erfindungsgemäße Zwischengefäß, gleichermaßen wie konventionelle Zwischengefäße bisher, auf einen Verteilerwagen 30 mittels Hub- und/oder Kippeinrichtungen 31 höhenverstellbar und gegebenenfalls auch kippbar abgestützt und zwischen einer Betriebsposition, bei der das Tauchgießrohr in die Kokille ragt, und einer Wartungsposition, in der das Zwischegefäß aufgeheizt und für seinen Einsatz vorbereitet wird, zumeist schienengebunden auf einer Fahrbahn 32 verfahrbar (Fig. 5). Der Verteilerwagen 30 ist mit einem Fahrantrieb 33 ausgestattet.
Das Zwischengefäß ist üblicherweise mit einem Deckel verschlossen, um eine Abkühlung der Schmelze durch Wärmestrahlung weitgehend zu vermeiden. Soweit notwendig, sind zusätzliche Einbauten im Zwischengefäß möglich, die die Schmelzenströmung günstig beeinflussen. Das Überleiten der Metallschmelze zwischen den benachbarten Schmelzenbecken kann auch unterhalb des Badspiegels der eingefüllten Schmelzen durch einen oder mehrere rohrförmige Transportkanäle erfolgen, wobei sich der Vorteil ergibt, dass die Schlackenschicht nur in sehr geringem Maße einer Strömungsbewegung unterliegt. In Fig. 6 ist der weiter oben bereits beschriebene Kurzschlussbetrieb anschaulich am Zwischengefäß dargestellt. In das Zwischengefäß 1 strömt die Metallschmelze durch das Tauchgießrohr 6 der Gießpfanne in den Innenraum 14 und fließt auf kurzem Weg, der durch Strömungslinien 35 angedeutet ist, zur Auslassöffnung 9 und verlässt dort wieder das Zwischengefäß. Der Horizontalabstand H zwischen der in vertikaler Richtung in den Innenraum 14 eintretenden und ebenfalls wieder in vertikaler Richtung aus dem Innenraum 14 austretenden Metallschmelze ist hierbei geringer als der halbe Durchmesser d des Zwischengefäßbodens 18.

Claims

Ansprüche:
1. Zwischengefäß mit einer feuerfesten Ausmauerung (16) für die Herstellung und Überleitung von Metallschmelze, vorzugsweise Stahlschmelze, hoher Reinheit von einer Gießpfanne (2) in die Kokille (3) einer Stranggießanlage, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausgemauerter Innenraum (14) des Zwischengefäßes (1) in Abhängigkeit von einer Betriebs-Badspiegelhöhe (h) die Bedingung erfüllt, dass ein dimensionsloses Verhältnis (K) der von der Metallschmelze (17) benetzten ausgemauerten Oberfläche (AreI) zum von dieser ausgemauerten Oberfläche (Aref) und der badspiegelhöhenabhängigen freien Oberfläche (ATop) umgrenztes Füllvolumen (V),
A welches sich aus der Beziehung K - — V ^ ergibt, zwischen 3,83 und 4,39 liegt.
)3
2. Zwischengefäß nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dimensionslose Verhältnis (K) zwischen 3,83 und 4,20 liegt.
3. Zwischengefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgemauerte Innenraum (14) des Zwischengefäßes in Abhängigkeit von der Betriebs-Badspiegelhöhe (h) der Bedingung genügt, dass das Verhältnis (ζ) der freien Oberfläche (ATop) zur von der Metallschmelze benetzten ausgemauerten Oberfläche (Aref) zwischen 0,4 und 1,0 liegt.
4. Zwischengefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (ζ) zwischen 0,5 und 0,8 liegt.
5. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs-Badspiegelhöhe (h) im Zwischengefäß zwischen 0,5 m und 1,5 m beträgt.
6. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen (V) des Innenraumes (14) Zwischengefäßes mindestens 0,75 m3, vorzugsweise mindestens 1,0 m3 umfasst.
7. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen (V) des Innenraumes (14) des Zwischengefäßes mindestens die 5-fache, vorzugsweise mindestens die 7-fache Metallschmelzenmenge enthält, die im Regelbetrieb je Minute vergossen wird.
8. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgemauerte Innenraum (14) des Zwischengefäßes im wesentlichen von einer um eine vertikale Gefäßachse (20) rotierenden Erzeugenden (E) gebildet ist.
9. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgemauerte Innenraum (14) des Zwischengefäßes im wesentlichen von einer um eine vertikale Gefäßachse (20) rotierenden Erzeugenden (E) mit wechselndem, vorzugsweise harmonisch pulsierendem Abstand (r) von der vertikalen Gefäßachse (20) gebildet ist.
10. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengefäß zumindest abschnittsweise einen halbkugelförmigen, kegelstumpfförmigen, drehparaboloidförmigen oder zylinderförmigen Innenraum (14) aufweist.
11. Zwischengefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Innenraumes (14) des Zwischengefäßes in einer normal zur vertikalen Gefäßachse (20) gelegten Schnittebene zumindest abschnittsweise kreisförmig oder elliptisch ausgebildet ist.
12. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schmelzenzufuhr ein in das Zwischengefäß (1) ragendes Tauchrohr (6) vorgesehen ist, dass am Zwischengefäßboden (18) unterhalb des Tauchrohres (6) ein Strömungslenker (21) angeordnet ist und dass die Auslassöffnung (9) an einem vom Strömungslenker (21) beabstandeten und mindestens den halben Bodendurchmesser (d) entfernten Stelle des Zwischengefäßbodens (18) angeordnet ist.
13. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengefäß (1) ein Schmelzen-Zuführbecken (25) und mindestens ein Schmelzen-Ableitbecken (26) umfasst, dass jedes Schmelzen-Ableitbecken (26) durch einen Transportkanal, vorzugsweise einen Überlauf (27), vom Schmelzen- Zuführbecken (25) getrennt ist und jedes Schmelzen-Ableitbecken (26) einen Innenraum (14) des Zwischengefäßes (1) begrenzt.
14. Zwischengefäß nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen- Zuführbecken (25) einen Innenraum (14) des Zwischengefäßes begrenzt.
15. Zwischengefäß nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schmelzen-Zuführbecken (25) ein Strömungslenker (21) und dem Schmelzen- Ableitbecken (26) eine Auslassöffnung (9) zugeordnet ist.
16. Zwischengefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengefäß auf einem vorzugsweise Hub- und/oder Kippeinrichtungen (31) aufweisenden Verteilerwagen (30) abgestützt ist, der einen Fahrantrieb (33) aufweist und auf einer Fahrbahn (32) zwischen einer Betriebsposition und einer Warteposition verfahrbar ausgebildet ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Metallstranges, vorzugsweise eines Stahlstranges, hoher Reinheit mit einer Stranggießanlage, wobei Metallschmelze von einer Gießpfanne (2) in ein Zwischengefäß (1) und von diesem in eine Stranggießkokille (3) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzenvolumen (V) einer im ausgemauerten Innenraum (14) eines Zwischengefäßes enthaltenen Metallschmelze (17) in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebs-Badspiegelhöhe (h) so eingestellt wird, dass ein dimensionsloses Verhältnis (K) der von der Metallschmelze (17) gebildeten Kontaktoberfläche (Are,) zum von dieser Metallschmelze gebildeten Kontaktoberfläche (Aref) und der badspiegelabhängigen freien Oberfläche (ATop)
umgrenzten Schmelzenvolumen (V), welches sich aus der Beziehung ergibt, zwischen 3,83 und 4,39 liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dimensionsloses Verhältnis (K) zwischen 3,83 und 4,2 liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzenvolumen (V) der im Innenraum (14) enthaltenen Metallschmelze (17) so eingestellt wird, dass ein Verhältnis (ζ) der von der Metallschmelze gebildeten freien Oberfläche (ATop) zu der von der Metallschmelze gebildeten Kontaktoberfläche (Aref) zwischen 0,45 und 1,0 liegt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (ζ) zwischen 0,5 und 0,8 liegt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs-Badspiegelhöhe (h) auf einen Wert zwischen 0,5 m und 1 ,5 m eingestellt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzenvolumen (V) auf mindestens 0,75 m3, vorzugsweise mindestens 1 ,0 m3 eingestellt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzenvolumen (V) auf mindestens das 5-fache, vorzugsweise das 7-fache, der Metallschmelzenmenge eingestellt wird, die im Regelbetrieb je Minute vergossen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze im wesentlichen einen von einer um eine vertikale Gefäßachse (20) rotierenden Erzeugenden (E) gebildeten Innenraum (14) einnimmt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze im wesentlichen einen von einer um eine vertikale Gefäßachse (20) rotierenden Erzeugenden (E) mit wechselndem, vorzugsweise harmonisch pulsierenden Abstand (r) von der vertikalen Gefäßachse (20) gebildeten Innenraum (14) einnimmt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzenzufuhr unterhalb des Metallbadspiegels (8) erfolgt und die Metallbadströmung gezielt zum Schmelzenauslass (9) geführt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anwendung des Verfahrens im Kurzschlussbetrieb der Horizontalabstand (H) zwischen dem in das Schmelzenvolumen (V) im wesentlichen vertikal eintretenden Metallschmelzenstrahles und dem aus dem Schmelzenvolumen (V) im wesentlichen vertikal austretenden Metallschmelzenstrahles auf weniger als den halben Bodendurchmesser (d) des Innenraumes (14) eingestellt wird.
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