DE19722890A1

DE19722890A1 - Tauchausguß

Info

Publication number: DE19722890A1
Application number: DE19722890A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Dipl Ing Schemeit; Ulrich Dr Ing Urlau
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-03
Also published as: EP0984838B1; EP0984838A1; DE59811952D1; BR9810736A; TW370477B; KR100537467B1; WO1998053938A1; AU8431598A; ZA984536B; KR20010013067A; US6336575B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchausguß eines einer Stranggießkokille vorgeschalteten metallurgischen Gefäßes, der als einteiliges Bauteil ausgestaltet ist und im Mündungsbereich eine schlitzförmige Ausgießöffnung aufweist, die eine mehrfach größere Länge als Breite besitzt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tauchausgußes.

Aus DE 37 09 188 C2 ist ein Tauchausguß für Stranggießkokillen bekannt, der aus mindestens zwei Bauteilen besteht, wobei der in die Stranggießkokille hineinragende Teil in einer hierzu senkrechten Ebene schmal ist und dabei im Mündungsbereich ein Längen-Breitenverhältnis von 20 : 1 bis 80 : 1 aufweist.

In aufwendiger Weise sind der obere wie auch der untere Längenabschnitt mit besonderen hier teilbaren Kernsegmenten herzustellen.

Aus DE-OS 24 28 060 ist ein kontinuierliches Stahlstranggießverfahren bekannt, bei dem Stahl über ein Gießrohr in eine im wesentlichen rechteckige Kokille geleitet wird. Das Gießrohr besitzt dabei seitliche nach unten gerichtete Austrittsöffnungen.

In nachteiliger Weise ist im Mündungszentrum ein Strömungsteiler vorgesehen, durch den bei geringsten Unregelmäßigkeiten der Stahlstrom bevorzugt in eine Richtung abgelenkt wird und darüber hinaus ein zentrales Einströmen des Stahls unterbunden wird.

Aus US-PS 3,991,815 ist ein Gießrohr bekannt, das im Mündungsbereich eine flaschenhalsförmige Verengung aufweist und neben der zentralen Ausströmöffnung an den Seiten rückwärts gerichtete Bohrungen besitzt. Dieses im wesentlichen für Knüppelanlagen vorgesehene Tauchgießrohr teilt den Strom in nachteiliger Weise in drei voneinander unabhängige Einzelströme.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, einen Tauchausguß für eine Brammenstranggießanlage zu schaffen, der einen konstruktiv einfachen Aufbau besitzt und der bei hoher Lebensdauer die Metallschmelze mit geringer Turbulenz sowie Eindringtiefe in eine Brammenstranggießkokille führt und ein Verfahren anzugeben, einen derartigen Tauchausguß herzustellen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 14.

Erfindungsgemäß weist der als Zylinder ausgestaltete Tauchausguß im Boden einen durchgängigen Schlitz auf, der bis in die Seitenwandung hineinragt. Die Querschnittsform des Zylinders kann dabei kreisrund, oval oder auch knochenförmig, d. h. mit einer Ausbeulung versehenen ovalen Form, versehen sein.

Der Boden des zylinderförmigen Tauchausgußes ist dabei kümpelförmig ausgestaltet oder er ist abgeschrägt und läuft dabei keilförmig in Richtung Schlitz aus.

Der Schlitz besitzt grundsätzlich gerade parallel zueinander angeordnete Seitenwände. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die schlitzförmige Ausgießöffnung keilförmig ausgestaltet mit der Größenöffnung im Zentrum des Schlitzes. In einer weiteren Ausgestaltung ist die schlitzförmige Ausgießöffnung im Bereich der Seitenwandung breiter als im Mündungszentrum. Die Form der Führung der Seitenwandung folgt dabei einer Kurvenform, die im Bereich des Bodens zu beiden Seiten der Mittenachse Wendepunkte aufweist. Die Erstreckung des Schlitzes in den Seitenwänden ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung veränderbar. Die Änderung der Länge kann stufenförmig durch Einsatzstücke erreicht werden, die in den Grund des Schlitzes einlegbar sind.

Eine stufenlose Veränderung der Schlitzlänge wird durch eine Hülse erreicht, die verschiebbar den Tauchausguß umhüllt. Die Länge der Hülse ist dabei entweder so kurz bemessen, daß die komplette Hülse mit in die Schmelze eingetaucht wird. In einer anderen Ausgestaltung weist die Hülse eine Länge auf, die einenends bis nahe an das metallurgische Gefäß heranragt, wobei zwischen der Hülse und dem Tauchausguß Dichtmittel vorgesehen sind, um einen Strom von Fehlluft in die Flüssigschmelze zu vermeiden.

Zur Beeinflussung der Schlitzlänge an beiden Enden des Schlitzes wird die Hülse an ihrem Mündungsende abgeschrägt und neben der axialen Verschiebung noch drehbar ausgeführt.

Durch die besonders simple Form des Tauchausgußes mit seiner zylinderförmigen Wand kann in besonderer Weise Einfluß auf die Herstellung der Körper Einfluß genommen werden.

Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung eines Tauchausgußes der Außenformkörper mit dem später an dem metallurgischen Gefäß zu befestigenden Ende nach oben abgestellt. Im Bodenbereich wird entsprechend dem vorgesehenen Schlitz eine Platte eingeführt. Die Negativformen für die spätere Bodenform, und zwar Kümpelboden oder Keil sind im Außenformkörper bereits vorhanden oder als Bauteil einlegbar.

In den Hohlraum wird der Kern wird von oben maßgerecht eingeführt. Nachdem der Kern fixiert ist, wird das Feuerfestmaterial eingebracht und entsprechend behandelt, im wesentlichen verfestigt. Durch Berücksichtigung einer erforderlichen Konizität bei grundsätzlicher zylindrischer Form des Tauchausgußes lassen sich sowohl der Kern wie auch der Außenformkörper in einfacher Weise vom fertigen Tauchausguß entfernen.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung des Bodens mit dem durchgehenden Schlitz verläßt während des Betriebes die Flüssigschmelze den Tauchausguß in einer Form und Geschwindigkeit, die ein besonders geringes Eindringen der zugeführten Schmelze in die bereits in der Kokille befindlichen zuläßt. Hierdurch kommt es nur zu ganz geringen Turbulenzen.

Die Schmelzenvolumina vereinigen sich in besonders kurzer Zeit und strömen in Form einer Kolbenströmung mit der vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit im von der Strangschale umhüllten Stahlstrang.

Der vorgeschaltete Tauchausguß ist dabei für Brammen und Knüppel geeignet, da die aus dem Tauchausguß austretende Schmelze nur eine geringe kinetische Energie besitzt. Die über den Schlitz das Tauchgießrohr verlassende Schmelze weist eine wolkenartige Ausbreitung auf, die in alle Richtungen nur eine geringe Eindringtiefe besitzt.

Nach einer kurzen Strömungsstrecke nimmt die dem Sumpf zuströmende Frischschmelze die Form einer Kolbenströmung an und dies hat positive Auswirkungen auf die Qualität des Produktes, insbesondere auf die Reinheit des Stahles. Weiterhin wird die Homogenität verbessert und Verunreinigungen werden vermindert.

Der so erzeugte Stahl weist einen besonderen Reinheitsgrad auf.

Eine weitere Folge der nur geringen Eindringtiefe in den Sumpf ist die Möglichkeit, bei einem Qualitätswechsel während des Abgießens auf der Stranggießanlage eine nur geringe Mischungslänge zu bewirken und damit ein nur kurzes Stück nicht gewollter Brammenstahlqualität zu erzeugen.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Tauchausguß.

Fig. 2 Kümpelboden.

Fig. 3 Keilförmiger Boden.

Die Fig. 1 zeigt im oberen Teil einen Schnitt durch den Tauchausguß. Dabei ist vom Schmelzengefäß 11 nur als Detail, der metallische Mantel 12 und die Feuerfestauskleidung 13 dargestellt. Im Bereich der Austrittsöffnung 14 ist ein Lochstein 15 vorgesehen, durch den ein Tauchausguß 21 geführt ist.

Der Tauchausguß 21 besitzt im Boden 28 eine als Schlitz 23 ausgestaltete Ausgießöffnung 22. In der Fig. 1 ist im linken oberen Teil ein Schnitt durch den Schlitz 23 dargestellt und im rechten Teil der Figur die Sicht durch den Schlitz 23.

Der Tauchausguß 21 wird umhüllt von einer Hülse 41. Im linken Teil des Bildes weist die Hülse 41 eine relativ kurze Länge (h_h) auf, so daß während des Betriebes die Hülse vollständig in die Schmelze S der Kokille 31 eintaucht. Die Kokille 31 besitzt dabei eine Breitseite 32 und eine Schmalseite 34 und ist mit Schmelze S bis zu einem Pegel 35 füllbar.

Im rechten Teil des Bildes weist die Hülse eine Länge h_H auf und ragt damit aus der Flüssigschmelze L heraus.

Am vorderen Ende der Hülse 41 ist ein Dichtmittel 43 vorgesehen, das sich an die Außenwand des Tauchausgußes 21 lehnt und eine Verschiebung der Hülse relativ zum Tauchausguß zuläßt.

An der Hülse ist eine Verschiebeeinrichtung 44 und eine Dreheinrichtung 45 angeordnet, mit welcher die Hülse 41 in eine beliebige Position zum Tauchausguß 21 bringbar ist.

Die Hülse 41 ist mündungsendig unter einem Winkel ε abgeschrägt. Durch Drehen der Hülse lassen sich beide Schlitzenden in einem vorgebbaren Maße in ihrer Länge ändern.

In Fig. 1.1. ist der Schnitt BB des Tauchgießrohres dargestellt. Dabei zeigt a) einen kreisrunden Querschnitt, b) einen kreisovalen Querschnitt, d. h. ein Oval mit zwei Halbkreisen, deren Mittelpunkte im Abstand c angeordnet sind und deren Längsseitenwände parallel geführt die Halbkreise tangential berühren, und c) einen knochenförmigen Querschnitt, also einen ovalen Querschnitt mit einer Einbuchtung mit der Distanz 2Q also gleich zum Durchmesser der Kreisabschnitte mit dem Radius p.

Während beim kreisförmigen Zylinder die Schlitzanordnung beliebig ist, ist sie bei dem kreisovalen Tauchausguß im Beispiel b) durch die parallelen Seitenwände geführt. Bei der Knochenform ist der Schlitz in dem Bereich der Berührung der beiden Kreisteile vorgesehen.

In der Fig. 2 ist der Boden 28 des Tauchausgußes 21 gekümpelt, so daß beidseitig des Schlitzes 23 Viertelhohlkugeln 24 vorhanden sind.

Der Schlitz hat die Länge L und weist in seinem Grund eine Breite b auf. Die Breite b kann zu Null werden, soweit der Schlitz 23 sich in Richtung Mündung konisch unter einem Winkel γ öffnet.

Im vorliegenden Fall ist im Grund des Schlitzes 23 ein Einsatzstück 42 eingebracht, mit dem die Schlitzlänge L stufig verkürzbar ist.

Im unteren Teil der Fig. 2 ist die Sicht AA dargestellt. Der Schlitz 26 weist im Bereich des Mündungszentrums M eine Aufweitung 26 mit seiner Größenbreite b im Mündungszentrum M.

In der Fig. 3 ist ein Tauchausguß 21 dargestellt, der im Mündungsbereich als Keil ausgeführt ist. Der Boden 28 zeigt von einer Sicht die Schräge 25, die sich unter dem Winkel α zur Mittenachse I hin sich neigt. Im linken Teil des oberen Bildes ist die Sicht c) dargestellt mit Blick gegen die Schräge 25 des Bodens 28.

Im unteren Teil der Fig. 3 ist die Sicht AA geführt mit einem Schlitz 23, der zum Zentrum M hin enger wird. Im linken Teil ist die Verjüngung geradlinig unter einem Winkel δ zur Mittenachse I geführt. Im rechten Teil des Bildes verläuft die Kontur kurvenförmig und besitzt zu beiden Seiten des Mittelpunktes Wendepunkte W.

Bezugszeichenliste

Schmelzenzufluß

11

Schmelzengefäß

12

Mantel

13

Feuerfestauskleidung

14

Austrittsöffnung

15

Lochstein
Ausgießeinrichtung

21

Tauchausguß

22

Ausgießöffnung

23

Schlitz

24

Viertelhohlkugel

25

Schräge

26

Aufweitung

27

Verengung

28

Boden

29

Seitenwand
Kokilleneinrichtung

31

Kokille

32

Breitseite

33

Innenwandung

34

Schmalseite

35

Pegel
Verstellelemente

41

Hülse

42

Einsatzstück

43

Dichtmittel

44

Verschiebeeinrichtung

45

Dreheinrichtung
I Hauptachse
L Schlitzlänge
S Schmelze
h Höhe der Hülse

41

h_h

, h_H

Höhe der Hülse

41

b Schlitzbreite
α Winkel des keilförmigen Bodens zur Hauptachse
β Winkel Wandung Schlitz zur Mittenachse (öffnend)
δ Winkel Schlitz zur Mittenachse (verengend)
ε Winkel der Schräge der Hülsenmündung

Claims

1. Tauchausguß eines einer Stranggießkokille vorgeschalteten metallurgischen Gefäßes, der als einteiliges Bauteil ausgestaltet ist und im Mündungsbereich eine schlitzförmige Ausgießöffnung aufweist, die eine mehrfach größere Länge als Breite besitzt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tauchausguß (21) eine zylinderförmige Gestalt mit einer kreisrunden (R), ovalen (r bzw. c) oder knochenförmige (p bzw. q) Querschnittsform besitzt, und
daß die schlitzförmige Ausgießöffnung (22) als durchgängiger Schlitz (23) ausgestaltet ist, der sich im Boden (28) und die Seitenwand (29) des zylindrischen Teils des Tauchausgußes (21) erstreckt.

2. Tauchausguß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (28) kümpelförmig ausgestaltet und dabei aus zwei Viertelhohlkugeln (24) aufgebaut ist, die zu beiden Seiten der schlitzförmigen Öffnung (23) angeordnet sind.

3. Tauchausguß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (28) an beiden Seiten der schlitzförmigen Öffnung (23) abgeschrägt ist und die Schrägen (25) zur Hauptachse (I) hin in einen Winkel α = von 30 bis 70° geneigt sind.

4. Tauchausguß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Öffnung (23) eine konstante Breite (b) von b = 0,075 bis 0,15 × R aufweist.

5. Tauchausguß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Öffnung (23) im Zentrum (M) der Tauchausgußmündung eine Aufweitung (26) besitzt, die eine kerbförmige Gestalt mit einem Weitungswinkel (γ) von γ = 3 bis 12° besitzt.

6. Tauchausguß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Öffnung (23) im Mündungszentrum (M) eine Verengung (27) besitzt, wobei die Schlitzränder konusförmig unter einem Winkel (δ) von δ < 8° einander zugeordnet sind.

7. Tauchausguß nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung (26) bzw. die Verengung (27) eine Kurvenform folgt die einen Wendepunkt (W) aufweist.

8. Tauchausguß nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die schlitzförmige Öffnung (23) in der Wandung des rohrförmigen Teils des Tauchausgußes (21) bis in eine Länge (L) vom Mündungszentrum (M) ab von L = 0,2 bis 0,7.d_i reicht, mit d_i = 2.R = Innendurchmesser.

9. Tauchausguß nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Öffnung (23) bei einem Einsatz eines eine ovale Querschnittsform aufweisenden zylindrischen Tauchausgußes in einer Brammenkokille parallel zu den Kokillenbreitseiten angeordnet ist.

10. Tauchausguß nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tauchausguß (21) von einer Hülse (41) umhüllt wird, die eine Höhe (h_h) aufweist von h_h < 0,5.d_a mit d_a = Außendurchmesser des Tauchausgußes und
daß Mittel vorgesehen sind, mit der die Hülse in der Weise verschiebbar ist, daß ein Teil der in die Seitenwand des Tauchausgußes sich erstreckende Schlitzbereiche abdeckbar ist.

11. Tauchausguß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse (41) eine Länge (h_H) aufweist, die im wesentlichen der um die Schlitzlänge (L) verminderte Länge (LT) des Tauchausgußes (21) entspricht, und
daß zwischen der Außenwandung des Tauchausgußes (21) und der Innenwandung der Hülse (41) Dichtmittel (43) vorgesehen sind.

12. Tauchausguß nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Hülse abgeschrägt ist mit einem Schrägungswinkel ε von ε = 5 bis 20°, und daß die Hülse um ihre Hauptachse (I) drehbar ist.

13. Tauchausguß nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Grund des Schlitzes (23) Einsatzstücke (42) einlegbar sind.

14. Verfahren zur Herstellung eines Tauchausgußes, der über seine gesamte Länge eine kreisrunde, ovale oder knochenförmige Querschnittsform besitzt und mündungsseitig einen mit einer Öffnung versehenen Boden aufweist, wobei die Öffnung schlitzförmig ausgestaltet ist und sich bis in die Seitenwände erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Der rohr-, kreisoval- oder knochenförmig ausgestaltete Außenformköper wird an seiner fußseitigen Mündung geschlossen und mit der freien Öffnung nach oben aufgestellt.
b) Im Bodenbereich wird eine Platte entsprechend der späteren Schlitzöffnung eingelegt.
c) Gegebenenfalls werden die Negativformen für einen gekümpelten Boden eingebracht.
d) Der Kern wird eingefahren und anschließend wird die restliche Feuerfestmasse eingefüllt und verfestigt.
e) Abschließend wird der Kern nach oben herausgezogen, die Platte für den Schlitz wird entnommen und die Außenform wird geöffnet.