EP1951459A1 - Tauchausguss für flüssige metalle, insbesondere für stahlwerkstoffe - Google Patents

Tauchausguss für flüssige metalle, insbesondere für stahlwerkstoffe

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EP1951459A1
EP1951459A1 EP06792032A EP06792032A EP1951459A1 EP 1951459 A1 EP1951459 A1 EP 1951459A1 EP 06792032 A EP06792032 A EP 06792032A EP 06792032 A EP06792032 A EP 06792032A EP 1951459 A1 EP1951459 A1 EP 1951459A1
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EP
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section
mouth
immersion nozzle
channel
inner channel
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Lothar Parschat
Wolfgang Mossner
Rolf-Peter Heidemann
Norbert Vogl
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SMS Demag AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a submersible nozzle for liquid metals, in particular steel materials, in continuous casting, such as slab continuous casting machines, which dips into the casting mold and the melt passes from an upstream distribution vessel under exclusion of air under the casting of the continuous casting mold, with a shaft whose uniform Inner channel opens into a running approximately perpendicular to the shaft axis transverse channel with two lateral outlet openings and opposite to the mouth forms a deflection in opposite, substantially horizontal directions.
  • Such a diving nozzle is known (DE 37 09 188, JP 6262302, JP 8057584, JP 200 40 98 127, US 5,370,370).
  • the disadvantage is associated that at high flow velocity and turbulence during the primary solidification of the melt, a turbulent G funnelspiegel occurs in the continuous casting mold, which leads to irregular training of pour marks on the cooled cast strand. This results in an increased number of surface defects and the result is an increased amount of grinding work.
  • the object of the invention is to equalize the flow velocity at the time of primary solidification of the melt and to reduce the turbulence at the point of primary solidification to such an extent that surface defects are reduced or completely eliminated.
  • the object is achieved according to the invention that when used PHg for liquid, alloyed steel (so-called. Stainless steel), the mouth of a horizontally extending distribution channel with an oval cross section and that opposite to the mouth of the oval cross section forms an aligned to the shaft axis Symmetri ceremoniess-calotte whose symmetrical bottom curvature merges in each case outward in a straight, upward course at angles between 45 ° to 30 ° to the horizontal.
  • the advantage is a partial destruction of flow energy of the melt already in the immersion nozzle. As a result, less turbulence is generated in the melt, which results in a calmer casting level. The positive result is less surface defects and therefore less sanding.
  • the compliance and / or selection (adjustment) of the angle can significantly contribute to the exact half division of the melt stream.
  • oval cross section is formed from two vertically spaced semicircles with connecting tangents.
  • the manufacturability is thereby simplified, although an elliptical design is also to be taken into consideration.
  • the concrete means may be designed as guide ribs or as guide channels.
  • FIG. 1 shows an axial section through a submersible nozzle for stainless steel
  • Fig. 2 shows a side view against the lateral outlet opening
  • Fig. 3 shows a section through the transverse channel in an enlarged scale.
  • the immersion nozzle 1 (FIG. 1) is intended for liquid metals, in particular for alloyed steel materials, so-called stainless steels, in continuous casting devices, such as slab continuous casting machines.
  • the immersion nozzle 1 immersed in the continuous casting mold to below the regulated casting level and forms between a continuous casting mold upstream distribution vessel and the continuous casting mold a melt introduction under exclusion of air.
  • the immersion nozzle 1 has a shaft 2, the uniform inner channel 3 opens into an approximately perpendicular to the shaft axis 2a extending transverse channel 4.
  • For the melt at least two lateral outlet openings 4a and 4b are provided in the transverse channel 4, so that opposite to the mouth 5, a deflection 6 is formed in opposite horizontal directions 7.
  • the mouth 5 is placed on a horizontally extending distribution channel 8 with an oval cross-section 9 for the use of the immersion nozzle 1.
  • the oval cross-section 9 forms a symmetry dome 10 aligned with the shaft axis 2a, the symmetrical bottom curvature 11 of which transitions to the outside in a straight, upward course 12 at angles ⁇ between 45 ° and 30 ° to the horizontal.
  • the oval cross-section 9 ( Figure 2) is formed of two perpendicularly spaced semicircles 13 bounded laterally by connecting rods 13a.
  • the shank 2 can be designed in its cross section on the inner channel 3 inside and / or outside cylindrical round or oval. In this case, an elliptical cross section is also to be considered.
  • the mouth 5 is drawn larger to further illustrate the flow characteristics.
  • the bottom curvature 11 is set exactly symmetrical to the shaft axis 2a.
  • the bottom curvature 11 causes an absolutely same distribution channel 8 to the left and right.
  • there is a deflection 6 on both sides of the melt flow which is made possible by the formation of the shaft 2 with turbulence-free flow.
  • This effect essentially exerts the balancing dome 10, wherein the bottom curvature 11 consumes an existing further part of flow energy by a following straight course 12 at the angles ⁇ , so that the melt flow is released into the continuous casting mold without turbulence.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

Tauchausguss für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe
Die Erfindung betrifft einen Tauchausguss für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, in Stranggießvorrichtungen, wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, der in die Stranggießkokille eintaucht und die Schmelze aus einem vorgeordneten Verteilergefäß unter Luftabschluss unter den Gießspiegel der Stranggießkokille leitet, mit einem Schaft, dessen gleichförmiger Innenkanal in einen etwa senkrecht zur Schaftachse verlaufenden Querkanal mit zwei seitlichen Auslassöffnungen mündet und gegenüberliegend zur Mündung eine Umlenkung in gegenläufige, im wesentlichen horizontale Richtungen bildet.
Ein derartiger Tauchausguss ist bekannt (DE 37 09 188; JP 6262302; JP 8057584; JP 200 40 98 127; US 5,370,370). Mit diesen Ausbildungen ist der Nachteil verbunden, dass bei hoher Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenzen während der Primärerstarrung der Schmelze ein unruhiger Gießspiegel in der Stranggießkokille auftritt, der zu unregelmäßigen Ausbildungen von Gießmarken am erkalteten Gießstrang führt. Dadurch tritt eine erhöhte Anzahl von Oberflächenfehler auf und die Folge ist ein erhöhter Aufwand an Schleifarbeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Zeitpunkt der Primärerstarrung der Schmelze die Strömungsgeschwindigkeit zu vergleichmäßigen und die Turbulenzen am Ort der Primärerstarrung soweit zu vermindern, dass Oberflächenfehler reduziert oder ganz unterbunden werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Verwen- düng für flüssigen, legierten Stahl (sog. Edelstahl) die Mündung an einem horizontal verlaufenden Verteilerkanal mit einem Ovalquerschnitt liegt und dass gegenüberliegend zur Mündung der Ovalquerschnitt eine zur Schaftachse ausgerichtete Symmetrierungs-Kalotte bildet, deren symmetrische Bodenwölbung jeweils nach außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf unter Winkeln zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht. Der Vorteil ist eine Teil- Vernichtung von Strömungsenergie der Schmelze bereits im Tauchausguss. In der Schmelze werden dadurch weniger Turbulenzen erzeugt, wodurch sich ein ruhigerer Gießspiegel einstellt. Die positive Folge sind weniger Oberflächenfehler und deshalb weniger Schleifarbeit. Die Einhaltung und / oder Auswahl (Abgleich) der Winkel kann wesentlich zur genauen hälftigen Teilung des Schmelzenstromes beitragen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Ovalquerschnitt aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen mit Verbindungstangenten gebildet ist. Die Herstellbarkeit wird dadurch vereinfacht, wobei allerdings auch eine elliptische Ausbildung mit in Betracht zu ziehen ist.
Zur Beruhigung der Schmelze während des Einströmens können schon innerhalb des Schaftes Maßnahmen dahingehend getroffen werden, dass der Querschnitt des Schaftes mit dem Innenkanal innen und / oder außen zylindrisch rund oder oval (elliptisch) ausgeführt ist.
Weitere Maßnahmen zusätzlich oder separat können darin bestehen, dass der Innenkanal in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur Mündung auf eine Anlauflänge der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist. Die konkreten Mittel können als Führungsrippen oder als Führungskanäle aus- gebildet sein.
Eine Beseitigung von Turbulenzen wird ferner durch die Maßnahme unterstützt, dass die Anlauflänge der Strömung im Innenkanal etwa dem 8- bis 10fachen des Außendurchmessers des Schaftes entspricht. Daraus ergibt sich auch eine vorteilhafte Baulänge als Abstand zur Einsicht zwischen Stranggießkokille und Verteilergefäß. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Tauchausguss für Edelstahl, Fig. 2 eine Seitenansicht gegen die seitliche Auslassöffnung und Fig. 3 einen Schnitt durch den Querkanal in vergrößertem Maßstab.
Der Tauchausguss 1 (Fig. 1 ) ist für flüssige Metalle, insbesondere für legierte Stahlwerkstoffe, sog. Edelstahle, in Stranggießvorrichtungen wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, vorgesehen. Dazu taucht der Tauchausguss 1 in die Stranggießkokille bis unter den geregelten Gießspiegel ein und bildet zwischen einem der Stranggießkokille vorgeordneten Verteilergefäß und der Stranggießkokille eine Schmelzeneinleitung unter Luftabschluss. Der Tauchausguss 1 weist einen Schaft 2, dessen gleichförmiger Innenkanal 3 in einen etwa senkrecht zur Schaftachse 2a verlaufenden Querkanal 4 mündet. Für die Schmelze sind im Querkanal 4 zumindest zwei seitliche Auslassöffnungen 4a und 4b vorgesehen, so dass gegenüberliegend zur Mündung 5 eine Umlenkung 6 in gegenläufige horizontale Richtungen 7 gebildet wird.
Für das Vergießen von empfindlichen Edelstahlgüten ist für die Verwendung des Tauchausgusses 1 die Mündung 5 an einen horizontal verlaufenden Verteilerkanal 8 mit einem Ovalquerschnitt 9 gelegt. Gegenüberliegend zur Mündung 5 bildet der Ovalquerschnitt 9 eine zur Schaftachse 2a ausgerichtete Sym- metrierungs-Kalotte 10, deren symmetrische Bodenwölbung 11 jeweils nach N außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf 12 unter Winkeln α zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht. Der Ovalquerschnitt 9 (Fig. 2) ist aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen 13 gebildet, die seitlich durch Verbindungstangenten 13a begrenzt sind.
Der Schaft 2 kann in seinem Querschnitt am Innenkanal 3 innen und / oder außen zylindrisch rund oder oval ausgeführt sein. Dabei ist auch ein elliptischer Querschnitt in Betracht zu ziehen.
Gemäß Fig. 3 ist die Mündung 5 größer gezeichnet, um die Strömungsverläufe weitergehend darzustellen. Dabei ist die Bodenwölbung 11 genau symmetrisch zur Schaftachse 2a eingestellt. Die Bodenwölbung 11 bewirkt einen absolut gleichen Verteilerkanal 8 nach links und rechts. Dabei kommt es zu einer beidseitig hälftigen Umlenkung 6 der Schmelzenströmung, die durch die Ausbildung des Schaftes 2 bei von Turbulenzen freier Strömung ermöglicht wird. Diese Wirkung übt im wesentlichen die Symmetrierungs-Kalotte 10 aus, wobei die Bodenwölbung 11 durch einen folgenden geraden Verlauf 12 unter den Winkeln α einen bestehenden weiteren Teil an Strömungsenergie verbraucht, so dass die Schmelzenströmung ohne Turbulenzen in die Stranggießkokille freigegeben wird.
An der Mündung 5 können Turbulenzen und hohe Strömungsenergien schon dadurch abgebaut werden, wenn der Innenkanal 3 in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur Mündung 5 auf eine Anlauflänge 14 der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist. Dabei kann diese Anlauflänge 14 der Strömung im Innenkanal 3 etwa dem 8- bis 10fachen des Außendurchmessers des Schaftes 2 entsprechend angesetzt werden. Bezugszeichenliste
1 Tauchausguss
2 Schaft
2a Schaftachse
3 Innenkanal
4 Querkanal
4a seitliche Auslassöffnung
4b seitliche Auslassöffnung
5 Mündung
6 Umlenkungen
7 gegenläufige horizontale Richtungen
8 Verteilerkanal
9 Ovalquerschnitt
10 Symmetrierungs-Kalotte
11 Bodenwölbung
12 gerader Verlauf
13 Winkel
14 Halbkreis
13a Verbindungstangente
14 Anlauflänge einer beruhigten Strömung

Claims

Patentansprüche
1. Tauchausguss (1 ) für flüssige Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, in Stranggießvorrichtungen, wie bspw. Brammen-Stranggießmaschinen, der in die Stranggießkokille eintaucht und die Schmelze aus einem vorgeordneten Verteilergefäß unter Luftabschluss unter den Gießspiegel der Stranggießkokille leitet, mit einem Schaft (2), dessen gleichförmiger In- nenkanal (3) in einen etwa senkrecht zur Schaftachse (2a) verlaufenden
Querkanal (4) mit zwei seitlichen Auslassöffnungen (4a, 4b) mündet und gegenüberliegend zur Mündung (5) eine Umlenkung (6) in gegenläufige, im wesentlichen horizontale Richtungen (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung für flüssigen, legierten Stahl die Mündung (5) an einem horizontal verlaufenden Verteilerkanal (8) mit einem Ovalquerschnitt (9) liegt und dass gegenüberliegend zur Mündung (5) der Ovalquerschnitt (9) eine zur Schaftachse (2a) ausgerichtete Symmetrierungs- Kalotte (10) bildet, deren symmetrische Bodenwölbung (11 ) jeweils nach außen in einen geraden, nach oben gerichteten Verlauf (12) unter Winkeln
(α) zwischen 45° bis 30° zur Horizontalen übergeht.
2. Tauchausguss nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ovalquerschnitt (9) aus zwei senkrecht beabstandeten Halbkreisen (13) mit Verbindungstangenten (13a) gebildet ist.
3. Tauchausguss nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schaftes (2) mit dem Innenkanal (3) innen und / oder außen zylindrisch rund oder oval ausgeführt ist.
4. Tauchausguss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkanal (3) in seiner Oberfläche und seiner Länge bis zur
Mündung (5) auf eine Anlauflänge der Strömung bis zur Beruhigung von Turbulenzen abgestimmt ist.
5. Tauchausguss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauflänge der Strömung im Innenkanal (3) etwa dem 8- bis 10- fachen des Außendurchmessers des Schaftes (2) entspricht.
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