DE19908346A1 - Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze in eine Kokille zum Stranggießen insbesondere von Flachprodukten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr 1 zum Einleiten von Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter 3 in eine mit Breitseiten- 14 und Schmalseitenwänden 15 ausgebildete Kokille 5 zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten. Das Tauchgießrohr 1 weist ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück 11 auf, welches mit einem Konturelement 10, 12 und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände 15 gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (8, 8') ausgebildet ist. Das Konturelement ist mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements 10 mit der Höhe H¶1¶ und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern 12 mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe H¶2¶ ausgebildet, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück 11 des Strömungskanals hineinragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze, insbesonde­ re von Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter in eine mit Breit­ seitenwänden und Schmalseitenwänden ausgebildete Kokille zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten, wobei das Gießrohr ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück aufweist, welches mit einem Konturelement und wenig­ stens zwei in Richtung der Schmalseitenwände gegenüberliegenden Austrittsöff­ nungen ausgebildet ist.

Tauchgießrohre sorgen in der Kokille für eine gleichmäßige und turbulenzarme Verteilung der Schmelze. Zu diesem Zweck besitzen Tauchgießrohre Boden- bzw. Innenkonturelemente. Ein Tauchgießrohr muß so gestaltet sein, daß ein unruhiger Gießspiegel in Form einer pulsierenden Auf- und Abwärtsbewegung oder einer Wellenbewegung innerhalb der Kokille vermieden wird. Diese Vorgaben müssen im besonderen Maße Tauchgießrohre für sogenannte Dünnbrammenformate, mit einer Dicke zwischen 30 und 100 mm, erfüllen.

In der DE 41 42 447 C2 wird ein Tauchgießrohr für eine Dünnbramme beschrie­ ben, das aus einem unteren Rohrstück besteht, welches in Richtung auf die Schmalseitenwände der Kokille im Querschnitt erweitert ist und am unteren Ende mit einem mittig angeordneten Bodenstück unter Belassung von Austrittsöffnun­ gen für die Schmelze versehen ist. Die Innenwand des den Querschnitt erweitern­ den Teiles des Tauchgießrohres bildet zusammen mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Bodenstücks Strömungskanäle aus, deren Achsen mit der Tauch­ gießrohrachse einen bestimmten Winkel einschließen, der zwischen 10 und 22 Grad beträgt. Dieses Tauchgießrohr weist eine sehr viel größere Breite als Dicke auf. Die Austrittsöffnungen aus dem Tauchgießrohr sind düsenartig verengt.

In der WO 95/29025 wird ein Tauchgießrohr mit einem Rohrstück beschrieben, welches im unteren Bereich zwei Austrittsöffnungen aufweist, die in einem relativ spitzen Winkel in den Schmelzensumpf innerhalb der Kokille gerichtet sind. Die beim Dünnbrammengießen notwendigen hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus den spitzwinklig nach unten geneigten Ausströmöffnungen des Gießrohres bergen in sich die Gefahr von Auswaschungen der Strangschale, die im ungünstigsten Fall zum Strangdurchbruch führen können.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es sich bei dem Strö­ mungsübergang aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohres in die Kokille nicht um einen freien Anströmvorgang, sondern vielmehr um einen Umströmvor­ gang handelt. Damit kommt der wirksamen umströmten Länge des zentralen Konturelements des Gießrohres entscheidende Bedeutung zu, d. h. je länger die wirksame Länge des Bodenelements ist, um so stabiler erfolgt die Strömungstei­ lung und -führung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannte Erkenntnis bei einem Tauchgieß­ rohr der eingangsgenannten Gattung konstruktiv so zu verwirklichen, daß eine stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr gewährleistet ist und ein weitge­ hend turbulenzarmes Einströmen der Schmelze aus dem Tauchgießrohr in den Schmelzensumpf der Kokille erfolgen kann.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Tauchgießrohr der genannten Gattung mit der Erfindung dadurch, daß das Konturelement mit einer fliessend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements mit der Höhe H1 und oberhalb desselben angeord­ neten Strömungsteilern mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe H2 aus­ gebildet ist, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück des Strö­ mungskanals ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wandbereichen hineinragen.

Die Strömungsteiler können alternativ aber auch unter Ausbildung einer festen Verbindung gegenüberliegender Wandbereiche in Form einer Trennungswand das Rohrstück in zwei nebeneinanderliegende Kanäle teilen, welchen jeweils eine Austrittsöffnung zugeordnet ist.

Eine besonders stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr wird dadurch ge­ währleistet, wobei dem Bodenelement wenigstens ein sich in das Rohrstück er: streckender Strömungsteiler zugeordnet ist, daß die Höhe H1 des Konturelemen­ tes zusammen mit der Höhe H2 des Strömungsteilers größer ist, als die Höhe L1 einer Austrittsöffnung.

Infolge dieser konstruktiven Ausbildung des Konturelementes im Tauchgießrohr wird eine stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr gewährleistet und eine besonders gute und stabile Strömung der Schmelze in die Kokille eingestellt. Selbst bei veränderlichem Füllstand der Schmelze innerhalb der Kokille gelingt eine sichere und gleichmäßige Trennung der beiden aus dem Rohrstück austre­ tenden Strömungsjets. Die sonst üblichen wechselseitigen Beeinflussungen der Strömungsjets untereinander werden erheblich reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tauchrohres nach der Erfindung, wobei das Bodenelement ein gegenüberliegende Wandbereiche des Rohrstücks verbin­ dendes massives Formteil mit der Höhe H1 ist, ergeben sich dadurch, daß es be­ vorzugt in Richtung der Austrittsöffnungen die Raumform eines nach gegen über­ liegenden Seiten verjüngten Keiles besitzt.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung des Tauchrohres wird dadurch erreicht, daß das Bodenelement in Richtung seiner Austrittsöffnungen die Raumform einer konkaven, insbesondere eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung defi­ nierenden Kurve besitzt.

Die weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, daß die Strömungsteiler als Strömungsleitkörper mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet sind, deren Breite b und/oder Höhe h über die Länge L des Rohrstücks veränderlich ist, und daß die Strömungsleitkörper die Höhe L1 der Austrittsöffnungen überragen.

Mit Vorteil für einen stetigen Strömungsverlauf sind sowohl am Bodenelement, als auch an den Strömungsleitkörpern alle Kanten und/oder Flächenübergänge mit Verrundungen ausgebildet.

Und schließlich kann bei der Ausbildung des Tauchgießrohres nach der Erfindung von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß das Konturelement mit den Strömungsleitkörpern in dessen Matrix eingebettet oder ein austauschbares Ein­ zelelement ist.

Die Verwendung von Strömungsleitkörpern gegenüber einem vergleichsweise hoch und dünn ausgeführten massiven Bodenelement hat den Vorteil, daß die Gefahr des Ausbrechens geringer ist. Zudem ergeben sich nur geringe Verände­ rungen in den Strömungs-Querschnittsflächen.

Auch aus Sicht der Fertigung ergeben sich Vorteile: Die zusätzlichen Strömungs­ leitkörper in x-Achsrichtung führen zu einer Stabilisierung der Tauchgießrohr­ schale, insbesondere bei der Verbindung des Bodenelements mit der Tauchgieß­ rohrschale, daß so die Möglichkeit besteht, die Wandstärken weiter zu reduzieren, ohne die Strömungsbedingungen nachteilig zu verändern. Dies ist bei den räum­ lich beengten Verhältnissen innerhalb der üblicherweise verwendeten Kokillen zum Dünnbrammengießen von Vorteil.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit den Fig. 1, 2a und 2b, sowie 3a bis 3c und 4a bis 4c näher dargestellt und erläutert.

Fig. 1 zeigt das Tauchgießrohr 1 zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter 3 in eine Kokille 5, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, die räumlich durch Breitseitenwände 14 und Schmalseitenwände 15 begrenzt ist. Das bis in den Schmelzensumpf der Kokille 5 reichende Tauch­ gießrohr 1 zeigt ein unteres Rohrstück mit zwei Austrittsöffnungen 8, 8', die in Richtung der Schmalseitenwände 15 der Kokille 5 zeigen.

Fig. 2a zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des Tauchgießrohres 1, wonach das untere Rohrstück ein massives Bodenelement 10 sowie Strömungsteiler 12 aufweist und die Höhe H1 + H2, welches die Strömungsteilung im Strömungskanal 2 des Rohrstücks erzwingen, größer ist als die Höhe L1 der Austrittsöffnung 8, 8'. Das Bodenelement 10 besteht aus einem massiven, gegenüberliegende Wandbe­ reiche verbindenden Teil mit der Höhe H1.

In den Fig. 3a bis 3c sind Strömungsleitkörper 12 gezeigt die ausgehend von gegenüberliegenden Wandbereichen in den Strömungskanal 2 des Rohrstücks 1 hineinragen und den Strömungsjet stabilisieren. Die Breiten b und/oder die Höhe h der Strömungsleitkörper 12 können über die Länge des Tauchrohres L veränder­ lich sein.

In den Fig. 4a bis 4c ist eine besonders günstige Form des massiven Bo­ denelements 10 dargestellt, mit der Form eines nach beiden Seiten verjüngten Keils, bevorzugt mit einer konkav verlaufenden, über eine Polynomfunktion min­ destens zweiter Ordnung zu definierenden Kurvenform.

Die weiteren Einzelheiten der Erfindung erschließen sich für den Fachmann aus den genannten Zeichnungen.

Claims (10)

1. Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter (3) in eine mit Breitseiten- (14) und Schmalseitenwänden (15) ausgebildete Kokille (5) zum Stranggießen von ins­ besondere Flachprodukten, wobei das Tauchgießrohr (1) ein als Strömungs­ kanal ausgebildetes Rohrstück (11) aufweist, welches mit einem Konturele­ ment (10), (12) und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände (15) gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (8, 8') ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Konturelement (10), (12) mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberliegende Wandbereiche verbindenden Bodenelements (10) mit der Höhe (H1) und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern (12) mit in Richtung der X-Achse vorgesehener Höhe (H2) ausgebildet ist, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück (11) des Strömungskanals ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wand­ bereichen hineinragen.

2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (12) ohne Ausbildung einer festen Verbindung der ge­ genüberliegenden Wandbereiche in das Rohrstück (11) des Strömungskanals hineinragen.

3. Tauchgießrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (12) unter Ausbildung einer festen Verbindung gegen­ überliegender Wandbereiche in Form einer Trennungswand das Rohrstück (11) in zwei nebeneinanderliegende Kanäle teilen, welchen jeweils eine Aus­ trittsöffnung (8, 8') zugeordnet ist.

4. Tauchgießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Bodenelement (10) wenigstens ein sich in das Rohrstück (11) erstreckender Strömungsteiler (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H1) des Bodenelement (10) zusammen mit der Höhe (H2) des Strömungsteilers (12) größer ist, als die Höhe (L1) einer Austrittsöffnung (8, 8').

5. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenelement (10) in Richtung der Austrittsöffnungen (8, 8') die Raumform eines nach gegenüberliegenden Seiten verjüngten Keiles besitzt.

6. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenelement (10) in Richtung der Austrittsöffnungen (8, 8') die Raumform einer konkaven, bevorzugt eine Polynomfunktion mindestens zwei­ ter Ordnung definierenden Kurve besitzt.

7. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (12) als Strömungsleitkörper mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet sind, deren Breite (b) und/oder Höhe (h) über die Länge (L) des Rohrstücks (11) veränderlich ist.

8. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitkörper (12) die Höhe (L1) der Austrittsöffnungen (8, 8') überragen.

9. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenelement (10) mit den Strömungsleitkörpern (12) an Kanten und/oder Flächenübergängen Verrundungen aufweist.

10. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenelement (10) mit den Strömungsleitkörpern (12) in dessen Ma­ trix eingebettet oder ein austauschbares Einzelelement ist.