EP2406025B1

EP2406025B1 - Giessdüse für eine horizontale bandgiessanlage

Info

Publication number: EP2406025B1
Application number: EP10722536.9A
Authority: EP
Inventors: Hellfried Eichholz; Sven Klawiter; Rune SCHMIDT-JÜRGENSEN; Karl-Heinz Spitzer; Hans-Jürgen HECKEN; Jochen SCHLÜTER
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2030-02-15
Also published as: KR20110126135A; BRPI1009441A2; DE102009012985A1; JP2012519595A; UA105380C2; JP5480306B2; AU2010223681B2; RU2011141293A; RU2510305C2; WO2010102600A1; CN102348520B; AU2010223681A1; EP2406025A1; US8302663B2; BRPI1009441B1; US20120138257A1; KR101662042B1; CN102348520A

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei derartigen Gießanlagen muss aus der Düse, die einen Gießkanal bildet, der flüssige Stahl auf ein gekühltes Endlosband aufgebracht werden.
Eine solche Gießdüse ist bekannt aus "Direct Strip Casting" (DSC) - an Option for the Production of New Steel Grades" - steel research 74 (2003) No. 11/12 p. 724 - 731.
Bei dieser bekannten Anordnung fließt aus einem Verteiler der flüssige Stahl über eine horizontal liegende Zulaufrinne in die Gießdüse, die im Querschnitt einen von Feuerfestmaterial umschlossenen rechteckigen Kanal aufweist. Die Gießdüse ist als ein aus Feuerfestmaterial bestehender rechteckiger Hohlblock ausgebildet. Im Auslaufbereich der Gießdüse ist am Deckenelement ein sogenanntes oberes Wehr und am Bodenelement ein sogenanntes unteres Wehr angeordnet. Beide Wehre wirken im Sinne eines Siphons zusammen, um die in der Schmelze verbliebenen Schlackenreste zurück zu halten.
In der DE 196 36 697 C1 ist eine Gießdüse für Dünnbandgießanlagen offenbart mit einem Rückdamm, der auf einem in Förderrichtung bewegbaren Träger für das Dünnband aufliegt und einem Frontdamm, der in Förderrichtung den Gießspalt zum Träger begrenzt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen Rück- und Frontdamm mehrere in Richtung der Dünnbandbreite nebeneinander liegende Ausströmöffnungen für die Schmelze ausgebildet.
Hierdurch soll sich über die Gießspaltbreite eine gleichmäßigere Verteilung der Schmelze ergeben. Die Bildung der Ausströmöffnungen soll durch eine entsprechende Formgebung des Rück- oder Frontdammes erreicht werden. Einzelheiten dazu sind nicht angegeben.
Bekannt sind auch Gießdüsen die aus mehreren Teilelementen mit Öffnungen zum Austritt der Schmelze bestehen ( GB 2013855 A1 , JP 58199649 ).
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert möglichst breite Stahlbänder zu gießen. Bei einer Gießbreite von z. B. >300 mm treten jedoch die unterschiedlichsten Probleme beim Betreiben der Gießdüse auf.
Zum Einen betrifft dies die statische Festigkeit des Feuerfestmaterials, insbesondere die des Deckenelements, das einen Träger auf zwei Stützen darstellt. Zum Anderen kommt es bei Dauerbetrieb zu großen thermischen Dehnungen des Unterbaus, die den lichten Querschnitt der Gießdüse in unerwünschter Weise verändern. Auch die Herstellung sehr breiter Gießdüsen aus Feuerfestmaterial treibt die Kosten in nicht mehr vertretbarer Weise nach oben.
Aufgabe der Erfindung ist es mit der bewährten Gießdüse, ausgebildet als rechteckiger Hohlblock, auch Gießbreiten > 300 mm beherrschen zu können bei vertretbaren Herstellungskosten.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist der Hohlblock mindestens einmal in Gießrichtung geteilt und an der Trennstelle der Segmente ist ein schmales Abdichtungselement angeordnet, wobei die verbleibenden Spalten im Trennstellenbereich in ihrer Breite so zu wählen sind, dass diese beim Betreiben der Gießdüse verschlossen sind.
Die beim Betreiben der Gießdüse auftretende Durchbiegung wird auf einzelne kürzere Segmente begrenzt und ist dadurch beherrschbar.
Zur Abdichtung an den Trennstellen wird zwischen den Segmenten ein Dichtungselement angeordnet. Vorzugsweise ist dies ein Filz aus Feuerfestmaterial auf der Basis von Al₂O₃, auch unter dem Handelsnamen "Pyrostop" bekannt. Dieses Material kann Temperaturen bis 1600°C widerstehen. Je nach Wärmeausdehnung des verwendeten Feuerfestmaterials für die Gießdüse sollte die Dicke des Abdichtungselementes bei 1 - 2 mm liegen.
Die beim Zusammenbau der einzelnen Segmente verbleibenden Spalten in den Trennstellenbereichen sind so zu wählen, dass beim Betreiben der Gießdüse sich diese infolge der thermischen Dehnung schließen.
Ein Nachteil bei der mehrteiligen Ausführung der Gießdüse ist die Anordnung eines Stützstegs zwischen Decken- und Bodenelement im jeweiligen Trennstellenbereich, da dieser zur Teilung des Stahlstroms führt. Um ein Zusammenfließen im Auslaufbereich sicherzustellen, sollte die Breite des Stützsteges daher so gering wie möglich sein und vorzugsweise 10 - 20 mm nicht übersteigen.
Um die Verschiebung der Segmente quer zur Gießrichtung infolge der thermischen Dehnung zu erleichtern, weisen die jeweiligen Bodenelemente an der Trennstelle einen miteinander korrespondierenden treppenartigen Absatz auf.
Für eine formschlüssige Verbindung der Gießdüse mit dem Zuführkanal ist der der Gießrichtung entgegen stehende Teil als Klemmabschnitt ausgebildet. Sowohl die Breite als auch die Höhe sind geringer als der vordere Abschnitt.
Darüber hinaus ist sowohl die Oberseite des Deckenelementes als auch die Unterseite des Bodenelementes dieses Klemmabschnittes mit einer gegen die Gießrichtung ansteigenden Schräge versehen. Vorzugsweise schließt die Oberseite des Deckenelementes des Klemmabschnitts absatzlos an die Oberseite des Deckenelementes des vorderen Abschnitts an.
Bei großen Gießbreiten kann es vorteilhaft sein, nicht nur eine sondern mehrere Trennstellen vorzusehen. Für solche Fälle wird eine Modulbauweise vorgeschlagen. Sie ist gekennzeichnet durch ein rechts und links angeordnetes Segment.
Beide Segmente sind nahezu spiegelbildlich gleich ausgebildet. Die Einschränkung "nahezu" bezieht sich auf den treppenartigen Absatz. Das dazwischen angeordnete Segment kann je nach gewünschter Gießbreite entsprechend breiter oder schmaler gewählt werden.
Bei Anordnung von zwei Zwischensegmenten wird man aus Kostengründen beide Segmente identisch ausbilden.
Die vorgeschlagene Mehrteiligkeit der Gießdüse hat den Vorteil, dass die einzelnen Segmente die notwendige statische Festigkeit aufweisen, kostengünstiger herstellbar sind und eine Modulbauweise für verschiedene Gießbreiten ermöglichen.
In einem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Gießdüse näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1: eine Ansicht entgegen der Gießrichtung einer zweiteiligen Gießdüse,
Figur 2: eine Drautsicht von Figur 1,
Figur 3: einen Schnitt entlang A - A in Figur 1,
Figur 4: einen Schnitt entlang B - B in Figur 1,
Figur 5: eine Ansicht in Gießrichtung von Figur 1,
Figur 6: eine Ansicht entgegen der Gießrichtung einer vierteiligen Gießdüse.

In Figur 1 und 5 sind in zwei Ansichten, in Figur 2 in einer Draufsicht, und in Figur 3 und 4 in zwei Schnitten eine erfindungsgemäße geteilte Gießdüse mit den zwei Segmenten 1.1, 1.2 dargestellt.
Jedes Segment 1.1, 1.2 ist spiegelbildlich gleich aufgebaut mit je einem Deckenelement 2.1, 2.2, einem Bodenelement 3.1, 3.2 und einem Seitenelement 4.1, 4.2. An der Trennstelle 5 zwischen den beiden Segmenten 1.1, 1.2 ist ein 1 - 2 mm dickes Abdichtungselement 6 angeordnet.
Zur besseren Führung bei der Gleitbewegung der beiden Segmente 1.1, 1.2 quer zur Gießrichtung 13 ( Figur 3, Figur 4 ) ist das jeweilige Bodenelement 3.1, 3.2 an der Trennstelle 5 mit einem korrespondierenden treppenartigen Absatz 7.1, 7.2 versehen. Die Einschränkung der Ausbildung der beiden Segmente 1.1, 1.2 mit spiegelbildlich gleich bezieht sich auf diesen treppenartigen Absatz 7.1, 7.2.
Die bei der Montage der beiden Segmente 1.1, 1.2 verbleibenden Spalten in der Trennstelle 5 sind in ihrer Breite so gewählt, dass sie sich beim Betreiben der Gießdüse infolge der thermischen Ausdehnung schließen.
In der hier gezeigten Ansicht der Figur 1 ist die Vorderseite des jeweiligen am Bodenelement 3.1, 3.2. angeordneten unteren Wehrs 8.1, 8.2 zu erkennen. In Figur 3 sind die Einzelheiten dazu dargestellt.
Um das jeweilige Deckenelement 2.1, 2.2 gegen das Bodenelement 3.1, 3.2 im Trennstellenbereich abstützen zu können, ist jeweils ein Stützsteg 9.1, 9.2 angeordnet. Einzelheiten gehen aus Figur 4 hervor.
In der Draufsicht gemäß Figur 2 ist zu erkennen, dass jedes Segment 1.1, 1.2 jeweils einen vorderen Abschnitt 10.1, 10.2 und einen Klemmabschnitt 11.1, 11.2 aufweist. Die Einzelheiten dazu werden zu den Figuren 3 und 4 erläutert.
Figur 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A - A in Figur 1 . In diesem Schnitt ist zum Einen der zwischen Decken- 2.1 und Bodenelement 3.1 sich horizontal erstreckende Kanal 12.1 und zum Anderen das am Bodenelement 3.1 angeordnete untere Wehr 8.1 zu erkennen. Der im Kanal 12.1 eingezeichnete offene Pfeil gibt die Gießrichtung 13 an.
Zur formschlüssigen Verbindung der Gießdüse mit dem hier nicht dargestellten Zuführkanal ist der der Gießrichtung 13 entgegen gewandte Abschnitt des jeweiligen Segmentes 1.1, 1.2 als Klemmabschnitt 11.1, 11.2 ausgebildet. Dazu weist die Oberseite des Deckenelements 2.1 im Klemmabschnitt 11.1 eine entgegen der Gießrichtung 13 ansteigende Schräge 14.1 auf. Ebenso weist auch die Unterseite des Bodenelementes 3.1 im Klemmabschnitt 11.1 eine entgegen der Gießrichtung ansteigende Schräge 15.1 auf. Der Steigungswinkel der beiden Schrägen liegt im Bereich ≥5°.
Figur 4 ist ein Schnitt entlang der Linie B - B in Figur 1 . In diesem Schnitt kann man erkennen, dass die Seitenflächen 16.1, 16.2 des jeweiligen Klemmabschnittes 11.1, 11.2 gerade ausgebildet sind. Hinzuweisen ist auch auf die doppelkonische Ausbildung der jeweiligen Stützstege 9.1, 9.2.
Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, dass sich ein strömungsgünstiger Verlauf der Schmelze bei gleichzeitig hinreichender Steifigkeit der Stützpfeiler ergibt.
Bei der in Figur 5 dargestellten Ansicht in Gießrichtung kann man erkennen, dass der Klemmabschnitt 11.1, 11.2 sowohl in der Höhe als auch in der Breite kleiner ist als der jeweils vordere Abschnitt 10.1, 10.2. Zu sehen ist auch die Rückseite des unteren Wehres 8.1, 8.2. Die Stützstege 9.1, 9.2 weisen im Vergleich zu Figur 1 eine größere Höhe auf, weil sie sich bis an die Oberseite des jeweiligen Bodenelementes 3.1, 3.2 erstrecken.

Figur 6 zeigt in einer gleichen Ansicht wie Figur 1 eine vierteilige Gießdüse mit je einem Segment 1.1, 1.2 am Rand und zwei mittleren Segmenten 1.3, 1.4. Wie schon zu Figur 1 erwähnt sind im Sinne einer Modulbauweise die beiden äußeren Segmente 1.1, 1.2 spiegelbildlich nahezu gleich aufgebaut und die beiden mittleren Segmente 1.3, 1.4 identisch ausgebildet. Das ermöglicht es, je nach gewünschter Gießbreite die beiden äußeren Segmente 1.1, 1.2 immer zu verwenden und entweder ein oder zwei mittlere Segmente 1.3, 1.4 dazwischen zu setzen und die Breite des mittleren bzw. der mittleren Segmente 1.3, 1.4 passend zu wählen.

Bezugszeichenliste

Nr.	Bezeichnung
1.1, 1.2, 1.3, 1.4	Segment der Gießdüse
2.1, 2.2, 2.3, 2.4	Deckenelement
3.1, 3.2, 3.3, 3.4	Bodenelement
4.1, 4.2	Seitenelement
5	Trennstelle
6	Abdichtungselement
7.1, 7.2	treppenartiger Absatz
8.1, 8.2	unteres Wehr
9.1, 9.2	Stützsteg
10.1, 10.2, 10.3, 10.4	vorderer Abschnitt
11.1, 11.2, 11.3, 11.4	Klemmabschnitt
12.1, 12.2	Kanal
13	Gießrichtung
14.1	Oberseite Schräge
15.1	Unterseite Schräge
16.1, 16.2	Seitenfläche Klemmabschnitt

Claims

Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband, die angeschlossen an einen Zuführkanal als ein aus Feuerfestmaterial bestehender rechteckiger Hohlblock ausgebildet ist, dessen Auslaufbereich sich nur wenig oberhalb eines die auslaufende Schmelze aufnehmenden gekühlten Endlosbandes befindet, wobei der Hohlblock mindestens einmal in Gießrichtung geteilt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Trennstelle (5) der Segmente (1.1 - 1.4) als Abdichtungselement (6) ein Filz aus Feuerfestmaterial auf der Basis Al₂O₃, dessen Dicke bei 1 - 2 mm liegt, angeordnet ist, und die verbleibenden Spalten im Trennstellenbereich in ihrer Breite so zu wählen sind, dass diese beim Betreiben der Gießdüse verschlossen sind, wobei die an der Trennstelle (5) aneinanderstoßenden Bodenelemente (3.1 - 3.4) des Hohlblocks im Querschnitt quer zur Gießrichtung einen miteinander korrespondierenden treppenartigen Absatz (7.1, 7.2) aufweisen.
Gießdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass neben der Trennstelle (5) ein das Decken- (2.1 - 2.4) mit dem Bodenelement (3.1 - 3.4) verbindender Stützsteg (9.1, 9.2) angeordnet ist.
Gießdüse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im in Gießrichtung (13) liegenden Querschnitt die dem Kanal (12.1 - 12.4) zugewandte Fläche des jeweiligen Stützsteges (9.1, 9.2) doppelkonisch ausgebildet ist.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlblock entgegen der Gießrichtung (13) einen Klemmabschnitt (11.1 - 11.4) aufweist, dessen quer zur Gießrichtung liegende Breite und dessen Höhe geringer ist als der vordere Abschnitt (10.1 - 10.4), wobei sowohl die Oberseite des Deckenelements (2.1) als auch die Unterseite des Bodenelements (3.1) des Klemmabschnitts (11.1) eine entgegen der Gießrichtung (13) ansteigende Schräge (14.1, 15.1) aufweist.
Gießdüse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberseite des Deckenelements (2.1) des Klemmabschnitts (11.1) absatzlos an die Oberseite des Deckenelements (2.1) des vorderen Abschnitts (10.1) der Gießdüse anschließt.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlblock zwei Trennstellen (5) aufweist, wobei das rechts und links liegende Segment (1.2, 1.3) spiegelbildlich gleich ausgebildet ist und die Breite des Zwischensegments (1.4) der gewünschten Gießbreite angepasst ist.
Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 -5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlblock drei Trennstellen (5) aufweist, wobei das rechts und links liegende Segment (1.1, 1.2) spiegelbildlich gleich und die beiden mittleren Segmente (1.3, 1.4) gleich ausgebildet sind.