DE69602906T2 - Giessrohr zum Einleiten eines flüssigen Metalles in einer Stranggiesskokille zum Giessen metallischer Produkte mit diesem ausgerüstete Stranggiessvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft den Metallstrangguß, vor allem den Stahlstrangguß. Genauer gesagt betrifft sie Rohre aus feuerfestem Material genannt "Gießrohre" gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (WO-A-88/06932), die üblicherweise mit ihrem oberen Ende mit dem als Behälter für das flüssige Metall dienenden Verteiler verbunden sind und deren unteres Ende in das flüssige Metallbad in der Stranggußform eintaucht, in welcher der Erstarrungsvorgang des Metallproduktes eingeleitet wird. In erster Linie dienen diese Gießrohre dazu, den Flüssigmetallstrahl auf seinem Weg zwischen dem Behälter und der Stranggußform vor atmosphärischer Oxidation zu schützen. Sie ermöglichen außerdem, durch die entsprechenden Ausformungen ihres unteren Teils, den Flüssigmetallfluß Richtung Stranggußform vorteilhaft auszurichten, damit der Erstarrungsvorgang unter den günstigsten Bedingungen stattfindet.
• Der Gießvorgang kann in einer Stranggußform stattfinden, die dem Produkt einen rechteckigen, sehr gestreckten Querschnitt verleiht, wodurch das Produkt üblicherweise die Bezeichnung "Flachprodukt" erhält. Dies ist der Fall, wenn in der Metallurgie der Stahl in Form von Brammen gegossen wird, d. h. Produkten mit einer Breite von ca. 0,6 bis 3 m und einer Dicke von üblicherweise 20 cm, die jedoch bei jüngeren Stranggußanlagen, genannt "Gießanlagen für dünnwandige Brammen" bis auf einige Zentimeter absinken kann. In diesen Beispielen besteht die Stranggußform aus feststehenden Wänden aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung, die auf der kalten Seite, die mit dem Metall nicht in Kontakt kommt, stark gekühlt werden. Versuche werden auch mit Anlagen gemacht, mit deren Hilfe Stahlbänder mit wenigen mm Dicke durch direktes Erstarren des Flüssigmetalls erhalten werden. Zu diesem Zweck verwendet man Stranggußformen, deren Gießraum an seinen längeren Seiten durch ein Paar innengekühlter Walzen, die parallel liegende Horizontalachsen aufweisen und sich in jeweils entgegengesetzter Richtung um diese Achsen drehen, und an seinen kürzeren Seiten durch Verschlußplatten (genannt Seitenwand) aus feuerfestem Material, die an den Walzenenden anliegen, begrenzt wird. Die Walzen bzw. die Seitenwände können auch durch gekühlte Endlosbänder ersetzt werden.
• Um dem Metallfluß in die Stranggußform eine günstige Richtung zu verleihen, gibt man dem unteren Endteil des Gießrohres manchmal eine komplexe langgestreckte Form, parallel zu den längeren Seiten des Gießraumes. Demzufolge füllt es einen großen Teil dieses Raumes aus, ganz besonders, wenn es sich um das Gießen von dünnen Bändern zwischen den Walzen handelt. Darüber hinaus stellt es eine Masse an feuerfestem Material dar, die vor dem Gießvorgang unbedingt sorgfältig erwärmt werden muß, um ein Haften des Metalls zu Beginn des Gießvorgangs im Inneren bzw. um das Gießrohr herum zu vermeiden. Dies tritt um so häufiger auf, wenn sich an der Innenseite des Rohres Hindernisse befinden, die örtlich den Querschnitt einengen, um dem Metall Strömungsverluste aufzuzwingen, die den Metallfluß stabilisieren. Zur Sicherheit, um das oben erwähnte Haften des Metalls während des Gießvorgangs zu vermeiden, wenn die Temperatur des Metalls im Verteiler beträchtlich sinken sollte (vor allem während der letzten Minuten des Gießvorgangs), neigt man des öfteren auch dazu, das Metall mit einer höheren Temperatur zu gießen, als dies vom metallurgischen Standpunkt aus wünschenswert ist, um ein Produkt mit besserer Qualität zu erhalten. Mit Hilfe einer Induktionsvorrichtung oder eines Plasmabrenners kann man auch das Metall, das sich im Verteiler befindet, aufheizen, damit die Temperatur während des gesamten Gießvorgangs konstant bleibt. Derartige Vorrichtungen sind jedoch sowohl bei der Installation als auch im Einsatz teuer, weil sie den Aufbau der Gießanlage verkomplizieren und viel Energie benötigen. Vorgeschlagen wurde auch, das Gießrohr mit Heizelementen in Form von elektrischen Widerständen auszustatten, die während des Gießvorgangs selbst in Aktion treten. Dies verkompliziert jedoch die Konstruktion und die Verwendung des Gießrohres ganz besonders (siehe Dokument JP 1-228649).
• Ziel der Erfindung ist es, den Anwendern einen bestimmten Typ von Gießrohr und eine Gießanlage, in der es sich befindet, vorzuschlagen, mit deren Hilfe die oben erwähnten thermischen Probleme, ohne außergewöhnliche Verteuerung der Konstruktion, während des Einsatzes des Gießrohres behoben werden können.
• Im Hinblick auf diese Ziele betrifft die Erfindung ein Gießrohr zum Einführen von Flüssigmetall in eine Stranggußform für Metallprodukte, umfassend einen Stutzen, dessen oberes Ende dazu dient, mit Hilfe von Befestigungsmitteln mit dem Ausgangsgießrohr eines Behälters verbunden zu werden, der das Flüssigmetall enthält, und dessen unteres Ende mit einem Endteil des Gießrohrs verbunden ist, das mit Öffnungen ausgestattet ist, die dazu dienen, das Flüssigmetall im Gießraum zu verteilen, der durch die Stranggußform gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil in seinem oberen Bereich zumindest eine Öffnung aufweist, die dazu dient, das Aufheizen des Inneren des Endteils mit Hilfe von Heizmitteln, wie z. B. eines Brenners, zu ermöglichen.
• Die Erfindung betrifft außerdem eine Stranggußanlage für Metallprodukte, umfassend eine Stranggußanlage für Metallprodukte, umfassend eine Stranggußform ohne Boden und mit von der Innenseite stark abgekühlten Seitenwänden, die einen Gießraum begrenzen, und ein Gießrohr aus feuerfestem Material, das mit seinem oberen Ende mit einem Behälter verbunden ist, in dem sich Flüssigmetall befindet, und dessen unteres Ende das Flüssigmetall in den Gießraum lenkt, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gießrohr dem Typ gemäß Anspruch 1 entspricht.
• Diese Installation kann insbesondere eine Gießanlage für herkömmliche Brammen oder eine Anlage für direkt vom Flüssigmetall ausgehend hergestellte Dünnbänder sein, wie z. B. eine Anlage zum Gießen zwischen Walzen.
• Wie aus dem oben Erwähnten zu verstehen ist, besteht die Erfindung darin, daß ein Gießrohr mit mindestens einer Öffnung versehen wird, die das Einführen einer Vorrichtung, wie z. B. eines Brenners, der die Innenseite des Gießrohres aufheizt, ermöglicht. Wenn mehrere Brenner eingesetzt werden, wie dies vielfach vorzuziehen ist, müssen entsprechend viele Öffnungen vorgesehen werden. Diese Brenner können, falls erforderlich, entweder vor oder während des Gießvorgangs eingesetzt werden. Während des Gießvorgangs müssen die Öffnungen andauernd über dem Pegelstand des Flüssigmetalls liegen und sie können auch dazu verwendet werden, um dem Flüssigmetall Zusatzmittel in kleineren Mengen zuzusetzen, wobei gegebenenfalls die Aktion der Brenner dazu genutzt wird, die thermischen Verluste infolge dieses Zusetzens zu kompensieren. Möglich ist auch, am Beginn des Gießvorgangs über diese Öffnungen dem Metall ein exothermes Pulver beizugeben, mit dessen Hilfe der Gießvorgang besser eingeleitet werden kann bzw. parasitäre Erstarrungen geschmolzen und somit temporär gemacht werden können.
• Zur wirksamen Verwendung dieser Art von Gießrohr muß unbedingt vermieden werden, daß Luft durch diese Öffnungen dringen und somit das Metall im Inneren des Gießrohres verunreinigen kann. Zu diesem Zweck ist es sehr ratsam, zumindest den unteren Teil des Gießrohres unter eine Abdeckung anzuordnen, die auch als Schutz der Umgebung der Stranggußform dient. Die Erfindung eignet sich ganz besonders in Fällen, in denen die Stranggußform in ihrem unteren Teil eine erweiterte und verlängerte Form aufweist, wobei dieser untere Teil parallel zu den langen Seiten der Stranggußform ausgerichtet wird.
• Im folgenden wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
• - Fig. 1a und 1b als Querschnitt gemäß 1a-1a bzw. 1b-1b ein Beispiel des erfindungsgemäßen Gießrohrs sowie die Stranggußform und die Umgebung der Stranggußform der so ausgestatteten Stranggußmaschine für Brammen;
• - Fig. 2a und 2b als Querschnitt gemäß IIa-IIa bzw. IIb-IIb ein Beispiel des erfindungsgemäßen Gießrohrs sowie die Stranggußform und die Umgebung der Stranggußform der so ausgestatteten Stranggußmaschine zum Gießen von dünnen Bändern zwischen zwei Walzen;
• - Fig. 3a und 3b als Querschnitt gemäß IIIa-IIIa bzw. IIIb- IIIb ein anderes Beispiel eines erfindungsgemäßen Gießrohrs sowie die Stranggußform und die Umgebung der Stranggußform der so ausgestatteten Stranggußmaschine zum Gießen von dünnen Bändern zwischen zwei Walzen.
• Das in den Fig. 1a und 1b gezeigte Ausführungsbeispiel betrifft das Stranggießen von herkömmlichen Stahlbrammen mit einer Stärke von ca. 20 cm und einer Breite zwischen ca. 0,6 und 3 m. Die Stranggußanlage umfaßt einen nicht dargestellten Behälter für flüssiges Metall, genannt "Verteiler". Der flüssige Stahl fließt mit einer vom Bediener der Anlage beherrschbaren Geschwindigkeit durch eine im Boden des Verteilers angebrachte Öffnung aus dem Verteiler. Diese Öffnung ist durch ein Gießrohr mit rohrförmigem Ausgang 1 aus einem feuerfesten Material, wie z. B. Graphitaluminiumoxyd, mit zylinderförmigem Innenraum 2 verlängert, mit dem ein Gießrohr 3 vom erfindungsgemäßen Typ verbunden ist. Dieses Gießohr 3 ist aus einem feuerfesten Material ähnlich dem vorangehenden bzw. aus einem unterschiedlichen Material, dessen Auswahl den Anforderungen des Gießrohres 3 bzw. den im Inneren der Stranggußform herrschenden physikalisch-chemischen Bedingungen entspricht. Es besteht aus zwei Teilen, die im dargestellten Beispiel aus einem Stück ausgeführt sind.
• Der erste Teil ist ein Stutzen 4 von zylindrischer Außenform mit einem Durchmesser "d", dessen zylinderförmiger Innenraum 5 denjenigen des Ausgangsgießrohrs 1 verlängert, wobei der Durchmesser gleich bzw. - vorzugsweise - leicht größer ist, damit eine etwaige leichte Falschausrichtung der beiden Räume 2 und 5 ohne Folgen auf das Ausfließen des Metalls bleibt. Um zu vermeiden, daß die Umgebungsluft in das Innere des Gießrohrs 3 eindringt, muß die Verbindung zwischen dem Ausgangsgießrohr 1 und dem Stutzen 4 des Gießrohrs 3 so dicht wie möglich ausgeführt sein. Im vorliegenden Beispiel erfolgt diese Verbindung durch die gegenseitige Befestigung mit nicht dargestellten Mitteln eines oberen Rings 6 und eines unteren Rings 7, die sich auf Halterungen 8, 9 stützen, die jeweils am unteren Ende des Ausgangsgießrohres 1 bzw. am oberen Ende des Stutzens 4 angeordnet sind.
• Die Aufgaben des zweiten Teils des Gießrohrs 3, des sogenannten Endteils, bestehen darin, daß es den aus dem Stutzen 4 austretenden Flüssigstahl auffängt und ihn in den durch die Stranggußform 10 gebildeten Gießraum leitet. Diese Stranggußform 10 ist, wie in den Fig. 1a, 1b dargestellt, für das Gießen von Stahlbrammen mit herkömmlicher Form geeignet und umfaßt, wie üblich, zwei lange Seiten 11, 11' und zwei kurze Seiten 12, 12', die aus Seitenwänden aus Kupfer bzw. aus einer Kupferlegierung bestehen, die innen stark abgekühlt werden und an denen das flüssige Metall zu erstarren beginnt. Im Gießraum 13 weist sie einen rechteckigen, auf der gesamten Höhe gleichbleibenden Querschnitt auf. Unterhalb des Stutzens 4 behält das Gießrohr 3 eine Dicke "e" bei, die gleich dem Außendurchmesser "d " des Stutzens 4 bzw. leicht unterschiedlich ist. Im senkrechten Längsschnitt gesehen besitzt der Endteil des Gießrohrs 3 eine fünfeckige Form. Bei aufgesetztem Gießrohr 3 ist der Boden 14 ungefähr waagerecht und die Seitenwände 15, 15', 15", 15''' sind ungefähr senkrecht, wobei letztere über schräge Wände 16, 16' mit dem unteren Ende des Stutzens 4 verbunden sind.
• Erfindungsgemäß besitzen diese schrägen Wände 16, 16' jeweils eine Öffnung 17, 17'. Der Zweck dieser Öffnungen 17, 17' wird in weiterer Folge beschrieben, sie spielen jedoch grundsätzlich keine Rolle beim Eintritt des Flüssigmetalls in den Gießraum 13. Für diesen Eintritt sorgen normalerweise eine Reihe von Öffnungen, die sich im Boden 14 und in den Seitenwänden 15, 15', 15", 15''' des Gießrohrs 3 befinden und so angebracht sind, daß sie unter normalen Gießbedingungen immer unter dem Pegel 18 der Oberfläche des Flüssigmetalls in der Stranggußform liegen. Eine erste Reihe von Öffnungen 19, 19" befindet sich an den seitlichen Wänden 15", 15''', die den langen Seiten 11, 11' der Stranggußform 10 gegenüberliegen. Diese Öffnungen bewirken Ströme, die vorzugsweise den Meniskus, d. h. den Berührungsbereich zwischen der Oberfläche des flüssigen Metalls und der Stranggußform 10 versorgen, indem sie die Hitze zuführen, die zur Vermeidung von parasitären Erstarrungen und zum Schmelzen der üblicherweise auf die Oberfläche aufgebrachten Deckpulver erforderlich ist. Zu diesem Zweck sind die Öffnungen 19, 19' über die gesamte Breite der Wände 15", 15''' verteilt und können waagerecht ausgerichtet bzw. so geneigt angeordnet werden, daß sie den in Richtung Meniskus durchfließenden Metallfluß ausrichten. Eine zweite Reihe von Öffnungen 20, 20' befindet sich an den Seitenwänden 15, 15', die den kurzen Seiten 12, 12' der Stranggußform 10 gegenüberliegen. Im allgemeinen gibt es eine dieser Öffnungen pro Wand 15, 15', da diese sehr schmal sind.
• Sie haben die gleiche Aufgabe wie die Öffnungen 19, 19' der ersten Reihe. Ihre Anordnung, ihre Abmessungen und ihre Ausrichtungen müssen darüber hinaus so bestimmt werden, daß sie in die Ecken der Stranggußform 10 keine Menge an heißem Metall befördern, die ein erneutes teilweises Schmelzen der in diesem Bereich entstandenen Haut aus festem Metall begünstigen würde. Eine derartige Beeinträchtigung der Haut könnte den Gießvorgang schwer gefährden (Durchbrüche), wenn sie bis zur Brüchigkeit führt. Im Boden 14 ist eine dritte Reihe von Öffnungen 21 angebracht, wodurch der untere Teil des Gießraums 13 mit heißem Metall versorgt wird. Im dargestellten Beispiel sind diese Öffnungen 21 senkrecht ausgerichtet, es ist aber vorstellbar, sie bei Bedarf auch schräg auszurichten. Sie können auch in mehreren Reihen angeordnet werden, die auf beiden Seite der Längsmittenebene Ia-1a des Gießrohrs vorgesehen sind.
• Im dargestellten Beispiel weist das Gießrohr 3 vorteilhafterweise, jedoch nicht zwingend, ein Einsatzstück 22 auf, das sich in einer Halterung 23 im Inneren des Stutzens 4 befindet, wodurch der Innenraum 5 des Stutzens 4 örtlich verengt wird. Durch diese Verengung verliert das Metall einen Teil seiner Energie, wodurch der Innenraum des Gießrohrs 3 insgesamt sowie dessen Ausgangsöffnungen 19, 19', 20, 20', 21 besser ausgefüllt werden. Dies bewirkt ein regelmäßigeres Ausfließen des Metalls aus dem Gießrohr 3, was für die Güte des gegossenen Metalls günstig ist. Dieses Einsatzstück 22 kann, wie dargestellt, in Form eines röhrenförmigen Elementes mit einem Durchmesser, der kleiner ist als derjenige des Stutzens 4, ausgeführt werden, man kann es aber auch anders ausführen, z. B. wie Stapel von Lochscheiben. Es kann auch am stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Ende des Abzugs 4 angebracht werden. Andererseits wurde - immer im Sinne eines gleichmäßigeren Metallflusses - vorgesehen, den Boden 14 des Gießrohrs 3 mit einer Trennwand 24, die in Verlängerung zum Stutzen 4 steht, zu versehen, welche den Flüssigmetallstrahl brechen und in zwei Ströme trennen soll, die sich in den unteren Teil des Gießrohrs 3 ergießen. Diese Trennwand 24 teilt demnach den Innenraum des Endteils des Gießrohrs 3 in zwei Abteile, die jeweils von einer Öffnung 17, 17' überragt werden.
• Ergänzt wird die Gießanlage durch eine Vorrichtung, die für den Schutz gegen die Umgebungsluft im Raum um die Stranggußform 10 sorgt. Bei einer herkömmlichen Gießanlage für den Strangguß von Brammen ist diese Vorrichtung nicht unverzichtbar, weil hier der Flüssigstahl durch das vollständig geschlossene Gießrohr und durch die Deckpulver gegen die Raumluft geschützt ist. Die Öffnungen 17, 17' des erfindungsgemäßen Gießrohrs 3 bewirken jedoch, daß der Innenraum des Gießrohrs 3 der Umgebungsluft ausgesetzt ist, und es ist daher besonders wichtig, diese Atmosphäre zu deaktivieren, um eine Oxydierung des Metalls zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird der Rand 25 der in diesem Beispiel dargestellten Stranggußform 10 auf seinem ganzen Umfang mit einem Kragen 26 versehen, in dem eine Rinne 27 vorgesehen ist, die ein Abdichtungsmaterial, wie z. B. Sand 28, enthält. Der Raum über der Stranggußform 10 wird durch eine mit dem oberen Ring 6, d. h. mit dem Verteiler, fest verbundene Abdeckung 29 begrenzt, der im unteren Teil aus einem hängenden, senkrechten Rand 30, der im Sand 28 der Rinne 27 eingetaucht ist, besteht und sich auf diese Weise wie ein Dichtungsring verhält, der einen gewissen senkrechten Ausschlag der Abdeckung 29 erlaubt. Diese kann demnach die Auf- und Abbewegungen des Verteilers und des Gießrohrs 3 mitmachen, die es ermöglichen, die Eintauchtiefe des Gießrohrs 3 im flüssigen Stahl einzustellen, ohne daß die Deaktivierung der Umgebungsluft der Stahlgußform 10 dadurch beeinträchtigt würde. Dieses senkrechte Ausschlagen ist auch kompatibel mit den senkrechten Schwingungsbewegungen, denen herkömmlicherweise die Stranggußform unterliegt. Eine derartige Art der Gewährleistung der Abdichtung ist an sich bekannt und selbstverständlich nicht die einzig mögliche. Ihre Vorteile bestehen u. a. darin, daß unter der Abdeckung 29 die Verbindungsstelle zwischen dem Ausgangsgießrohr 1 des Verteilers und dem Stutzen 4 des Gießrohrs 3 angeordnet werden kann und dadurch die Folgen eines eventuellen Dichtheitsmangels im Bereich dieser Verbindungsstelle auf ein Minimum reduziert werden.
• Erfindungsgemäß ist die Abdeckung 29 mit zwei Öffnungen 31, 31' versehen, deren Abmessungen und Anordnung das Einsetzen von zwei Brennern 32, 32' ermöglichen, die in Richtung der im Gießrohr 3 angebrachten Öffnungen 17, 17' ausgerichtet sind. Auf diese Art und Weise können die Brenner das sich im Gießrohr 3 selbst befindliche Flüssigmetall erhitzen, wobei jeder Brenner 32, 32' jeweils für eine Hälfte des Gießrohrs 3 verantwortlich ist. Auch die Verwendung eines einzigen Brenners 32, 32' könnte ins Auge gefaßt werden, es ist jedoch klar, daß zwei Brenner ein gleichmäßigeres Erhitzen bewirken, insbesondere bei Einsatz der Trennwand 24, die eine physische Aufteilung des Innenraum des Endteils des Gießrohrs 3 in zwei Abteile bewirkt. Jeder dieser Brenner ist mit einer Zufuhr für Brenngas 33, 33' und einer Zufuhr für verbrennungsbewirkendes Gas 34, 34' versehen. Bei diesem verbrennungsbewirkenden Gas kann es sich um Sauerstoff oder vorzugsweise um Luft handeln, weil eine fehlerhafte Einstellung des Zustroms des verbrennungsbewirkenden Gases, wodurch dieses unvollständig verbrennen würde, eine geringere Oxydierung sowohl des Metalls als auch der Feuerfestmaterialien hervorrufen würde. Vorstellbar ist auch die Verwendung von Plasmabrennern. Jeder dieser Brenner 32, 32' ist mit einem Kragen 35, 35' versehen, mit dessen Hilfe die Öffnung 31, 31' in der Abdeckung 29, die er durchsetzt, dicht abgeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist dieser Kragen 35, 35' mit Hilfe von nicht dargestellten Mitteln an der Abdeckung 29 befestigt. Es besteht auch die Möglichkeit, die Brenner 32, 32' nur während der Aufwärmphase des Gießrohrs 3 einzusetzen, während welcher sie ein besonders wirkungsvolles Vorheizen des Inneren des Gießrohrs bewirken. Während des Gießvorgangs können sie entweder an Ort und Stelle verbleiben, wobei sie dazu dienen können, ein Neutralgas unter die Abdeckung 29 über dem Gießbereich einzublasen, oder man kann sie abnehmen und sie durch dicht verschließbare Deckel, die den Gießbereich von der Außenluft trennen, ersetzen. Bei gemeinsamer Verwendung dieser Brenner 32, 32' mit anderen Brennern, die den Endteil des Gießrohrs 3 von außen aufheizen, kann ein ganz besonders gutes Vorheizen des ganzen Gießrohrs 3, einschließlich seines Innenraums, erzielt werden. Nach diesem Vorheizen führt man die Verteiler-Gießrohr 3-Abdeckung 29-Einheit über die Stranggußform 10, stellt die Höhe des Verteilers so ein, daß die Nenneindringtiefe des Gießrohrs 3 in die Stranggußform 10 erreicht wird, und beginnt dann den Gießvorgang. Auf diese Weise ist es möglich, diesem Innenraum eine komplexe Ausgestaltung zu verleihen, indem man Feuerfestelemente (wie z. B. die Trennwand 24) mit allen möglichen Formen einsetzt, die das hydrodynamische Verhalten des Flüssigmetalls verbessern, ohne daß diese Elemente übermäßig hohe thermische Verluste am Anfang des Gießvorgangs bewirken, die zu einem Erstarren des Metalls im Inneren des Gießrohrs 3 führen könnten.
• Im Fall einer teilweisen oder totalen Verstopfung der Öffnungen 19, 20, 20', 21, die zu einem zu geringen Austritt des Metalls aus dem Gießrohr 3 führen würde, und wenn die Vorrichtung zum Schutz vor der Umgebungsluft ein ausreichendes senkrechtes Ausschlagen des Gießrohrs 3 zuläßt, kann diese eventuell tiefer in die Stranggußform eingeführt werden, so daß die Öffnungen 17, 17' zumindest teilweise eingetaucht sind und auch zur Versorgung der Stranggußform mit Flüssigmetall beitragen. Auf diese Art und Weise kann der Gießvorgang auch unter schlechteren Bedingungen als im Normalfall fortgesetzt werden.
• Diese Anordnung ist auch beim Gießen von dünnen Bändern möglich, deren Dicke am Ausgang der Stranggußform zum Beispiel 5 bis 7 cm beträgt. Bei den Gießanlagen für diese Art von Produkten sind die Stranggußformen entweder mit jeweils zwei ebenen, zueinander parallelen Seiten, mit gegen den Ausgang der Stranggußform zusammenlaufenden Seiten oder mit gemischt ebenenkonkaven Seiten ausgestattet. In all diesen Fällen wird das Gießrohr 3 gemäß der waagerechten Umrandung des Gießraums 13 konstruiert.
• Die Fig. 2a, 2b stellen ein anderes Beispiel des Einsatzes der Erfindung im Bereich des Gießens von dünnen Bändern mit einer Dicke von wenigen mm dar, wobei die Bänder zwischen zwei stark gekühlten Walzen gegossen werden. Jene Teile, die bei diesem Beispiel funktions- und konfigurationsmäßig identisch mit denjenigen der Fig. 1a, 1b sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Gießbereich 13 der Stranggußform besteht bekannterweise aus zwei naheliegenden Walzen 36, 36' mit waagerechten Achsen, die sich in entgegengesetzten Richtungen um ihre Achse drehen. Diese Walzen werden in ihrem Innern stark abgekühlt, damit das gegossene Produkt an ihren außenliegenden Oberflächen zu erstarren beginnt, indem feste Häute gebildet werden, die sich am Rand 37, d. h. im Bereich, wo sich die Walzen am nächsten zueinander befinden, begegnen und so das gegossene Band bilden. Das Flüssigmetall, wie z. B. Stahl, wird in diesen Gießraum durch die Seitenwände 38, 28' aus feuerfestem Material begrenzt, die an den Rändern 40, 40' der Walzen 36, 36' anliegen.
• Das in den Fig. 2a, 2b dargestellte erfindungsgemäße Gießrohr 39 unterscheidet sich von jenem der Fig. 1a, 1b durch die nachfolgenden Punkte, wodurch es sich für das Stranggießen zwischen Walzen eignet:
• - Anstatt eine ungefähr gleichbleibende Dicke "e" aufzuweisen, verjüngt sich der Endteil von oben nach unten, so daß er sich an die Form des Gießraums 13 anpaßt;
• - die verschiedenen Öffnungen, die in diesem Endteil vorgesehen sind, um den Eintritt des Flüssigmetalls in den Gießraum 13 zu ermöglichen, sind auf etwas andere Weise verteilt, wobei auch hier zu vermerken ist, daß diese Verteilung nur ein nicht erschöpfendes Beispiel darstellt.
• Eine erste Serie von Öffnungen 41, 41' befindet sich in den seitlichen Wänden 15", 15''' des Gießrohrs 39, die sich gegenüber den Walzen 36, 36' befinden. Sie sind über eine größtmögliche Breite verteilt. Wenn sie darstellungsgemäß nach oben ausgerichtet sind, versorgen sie insbesondere den Bereich der ersten Berührung zwischen dem Flüssigmetall und der ihnen naheliegenden Walze und sorgen für eine ausreichende Wärmemenge, um parasitäre Erstarrungen zu vermeiden. Eine zweite Serie von Öffnungen 42, 42a ist in den Seitenwänden 15, 15' des Gießrohrs 39 angebracht, die sich gegenüber den Seitenflächen 38, 38' befinden, die den Gießraum 13 begrenzen. Auch sie können den Flüssigmetallfluß nach oben ausrichten. Vorzugsweise versorgen sie auch vorrangig die Ecken des Gießraums 13 mit heißem Metall, die im Bereich des Zusammentreffens der Walzen 36, 36' und der Seitenflächen 38, 38' bestehen, da diese Bereiche dazu tendieren, schneller als der übrige Gießraum 13 auszukühlen. Dieses Auskühlen kann mehrere negative Folgen haben, wie z. B. das Infiltrieren von Feststoffen zwischen der Walze und der Seitenwand. Die Seitenwände 15, 15' und/oder der Boden 14 des Gießrohrs 39 sind mit weiteren Öffnungen 43, 43', 44, 44', 45, 45', 46, 46' versehen, die das nach unten in den Gießraum 13 austretende Flüssigmetall ablenken, und zwar im Falle der Öffnungen 43, 43', 44, 44', 45, 45' eher in Richtung auf die Seitenwände 38, 38' und im Falle der Öffnungen 46, 46' eher in Richtung auf den Rand 37. Selbstverständlich ist die beschriebene Ausgestaltung nur als nicht erschöpfendes Beispiel zu betrachten, wobei die Anzahl, die Aufteilung und die Ausrichtung der Öffnungen des Gießrohrs 39 je nach den genauen Ausformungen des Gießrohrs 39 und des Gießraums 13 unterschiedlich sein können.
• Wie im vorangehenden Beispiel ist auch hier eine fest mit dem oberen Ring 6 verbundene Abdeckung 29 vorgesehen, die zwei Öffnungen 31, 31' aufweist, durch die es möglich ist, zwei Brenner 32, 32' einzuführen. Diese Abdeckung 29 dient dem Gießraum als Abdeckung, isoliert ihn gegenüber der Umgebung und gewährleistet das Aufwärmen des Innenraums des Gießrohrs 39 vor dem Gießvorgang und eventuell während des Gießvorgangs. Im vorliegenden Beispiel stützt sich die mit Sand 28 gefüllte Rinne 27, in die der hängende Rand 30 der Abdeckung 29 mündet, über senkrechte Halterungen 47, 47' auf die Seitenwände 38, 38'. Unter dieser Rinne 27, lotrecht zu den Zylindern 36, 36' sind Stützen 48, 48' befestigt, deren untere Flächen sich in einer Entfernung von maximal einigen Millimetern an die Außenform der Zylinder 36, 36' anpassen. Vorzugsweise wird ein Neutralgas durch diese Stützen 48, 48' in das Innere der Zwischenbereiche 49, 49' eingeblasen, die sie von den Zylindern 36, 36' trennen, um so eine Gasbarriere aufzubauen, die das Eindringen der Luft in die direkte Umgebung der Stranggußform verhindert.
• Die Fig. 3a und 3b zeigen ein weiteres Beispiel des Gießrohrs 50. Dieses ist, wie bereits das vorangegangene Gießrohr 39, für das Gießen von dünnen Bändern zwischen zwei Walzen geeignet.
• Es ist in eine Vorrichtung zur Deaktivierung des Gießbereichs 13, ähnlich wie weiter oben beschrieben und auf den Fig. 2a, 2b dargestellt, integriert. Dieses Gießrohr 50 besteht aus zwei unterschiedlichen Teilen.
• Der erste Teil 51 ist so ausgebildet wie ein Gießrohr vom Typ 3 gemäß den Fig. 1a, 1b, jedoch mit einigen Abänderungen:
• - Der Stutzen 4 kann so verkürzt werden, daß der Boden 14 beim Gießvorgang nur bis zu einer geringen Höhe im Flüssigmetall eingetaucht wird; demzufolge werden die an den Seitenwänden 15, 15', 15', 15''' befindlichen Öffnungen 19, 19', 20, 20' direkt über dem Boden 14 angeordnet, so daß sie bei normalem Pegelstand des Flüssigmetalls während des Gießvorgangs eingetaucht sind;
• - anstatt gleichzubleiben, verjüngt sich die Dicke des ersten Teils 51 geringfügig in seinem Endbereich, so daß er sich dem nach und nach enger werdenden Gießraum 13 anpaßt.
• Der zweite Teil des Gießrohrs 50 besteht aus einem Korb 52, der in einer gewissen Entfernung den unteren Bereich des ersten Teils 51 umgibt. Dieser Korb stützt sich auf die an den Stützen 48, 48' befindlichen Halterungen 53, 53'. In seinem unteren Bereich weist er auch eine Verengung auf, so daß er sich an den Gießraum 13 anpaßt und eine mehr oder weniger gleichmäßige Entfernung zwischen jeder der Außenseiten und dem gegenüberliegenden Zylinder 36, 36' aufrechthält. Auf diese Weise fließt das aus dem ersten Teil 51 des Gießrohrs 50 austretende Flüssigmetall, statt sich direkt in den Gießraum 13 zu ergießen, zuerst ins Innere des Korbes 52. Der Austritt erfolgt über eine Reihe von Öffnungen, die im Boden 54 und in den Seitenwänden 55, 55', 56, 56' des Korbes 52 vorgesehen sind.
• Die Öffnungen 57, 57', 58, 58' lenken den Metallfluß zu den Seitenwänden 38, 38', die Öffnungen 59, 59' lenken ihn zu den Walzen 36, 36', und die Öffnungen 60, 61, 62, 63, 64, 65 lenken ihn zum unteren Teil des Gießraums 13. Zu diesem Zweck kann vorgesehen werden, daß zwei nebeneinander liegende Öffnungen im Boden 54 dem Flüssigmetall zusammenlaufende Richtungen vorgeben, damit sich die Ströme gegenseitig brechen. Es ergibt sich daraus ein diffuses Austreten des Metalls, wodurch lokale Beeinträchtigungen der erstarrten Haut vermieden werden, die ein Aufheizen, ja sogar ein erneutes Schmelzen bewirken könnten. Selbstverständlich kann diese Art von Vorrichtung auch für die Böden 14 der bereits oben beschriebenen und in den Fig. 1a, 1b und 2a, 2b dargestellten Gießrohre 3 und 39 eingesetzt werden. Der Flüssigmetallspiegel befindet sich im inneren Bereich des ersten Teils 51 des Gießrohrs 50, im Korb 52 und im Gießraum 13 auf dem gleichen Pegelstand 18 (abgesehen von Beschickungsverlusten).
• Die Verwendung eines derartigen Korbes 52 bietet mehrere Vorteile. Er bildet einen zusätzlichen Energieabsorber, der die Stabilität der Flüssigmetallflüsse in den Gießraum 13 erhöht und die Schwankungen des Pegels 18 an seiner Oberfläche dämpft, d. h. alles Faktoren, die die Güte des gegossenen Materials erhöhen. Andererseits ermöglicht er das Zurückhalten eines Großteils der nichtmetallischen Einschlüsse und der verschiedenen Verunreinigungen, die sich in dem aus dem Verteiler austretenden Flüssigmetall befinden, wodurch sich Gießprodukte mit einem höheren Reinheitsgrad gießen lassen. Ein derartiger Korb 52 würde allerdings, sollte man ihn bei einem herkömmlichen Gießrohr einsetzen, die Vorheizung des Gießrohrs beeinträchtigen, da er nach dem Zusammenbau den Zugang zum Boden 14 des ersten Teils 51 des Gießrohrs, den er umschließt, von außen versperren würde. Aufgrund der erhöhten Gesamtmasse an Feuerfestmaterial, die der Einsatz eines derartigen Korbes bedingen würde, wäre eine gute Ausführung einer derartigen Vorheizung von noch größerer Bedeutung. Durch die gleichzeitige Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießrohres 50 mit einem Korb 52 wird dieses Problem gelöst. Tatsächlich bieten die vorhandenen Öffnungen 17, 17' auch nach dem Zusammenbau noch Zugang zum Boden 14 des ersten Teils 51. Dieser erste Teil 51 kann daher mit Hilfe der Brenner 32, 32' aufgeheizt werden, sowohl vor dem Gießvorgang als auch - falls erwünscht - während des Gießvorgangs. Als Variante kann man vorsehen, daß der Korb 52 auf anderen Teilen der Maschine als den Stützen 48, 48' aufliegt, sogar auf dem ersten Teil 51 des Gießrohrs. Insbesondere kann man sich für diese Lösung entscheiden, wenn das Gießrohr 50 bei einer Stranggußanlage für herkömmliche Brammen verwendet werden soll.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gießrohre 3, 39 und 50 besteht darin, daß über die vorhandenen Öffnungen (17, 17') Zusatzstoffe in Form von Feststoffen oder Gas eingebracht werden können. Dieses Einbringen kann, wie in Fig. 1a gezeigt wird, mit Hilfe von Kanälen 66, 66' erfolgen, die durch die Abdeckung 29 verlaufen und deren unteres Ende über den Öffnungen 17, 17' liegt. Über diese Kanäle 66, 66' (die außerhalb der Einbringung von Zusätzen verschlossen sein müssen bzw. eventuell zum Einblasen von Deaktivierungsgas verwendet werden) können Feststoffe in Form von Pulver, Granulaten, Drähten oder Seelendrähten bzw. Lanzen mit kleinem Durchmesser zum Einblasen von Gas in das Flüssigmetall eingebracht werden. Auch können diese Kanäle 66, 66' (bzw. andere ähnliche daneben angebrachte Vorrichtungen) dazu dienen, Meßinstrumente in das Innere des Gießrohrs 3 einzuführen, wie z. B. Instrumente zum Messen der Temperatur des Flüssigmetalls bzw. seines Gehalts an gelöstem Sauerstoff bzw. eine Sonde zur Entnahme von Gasproben, mit deren Hilfe die Deaktivierung der Luft im Gießrohr 3 überprüft werden kann. Des weiteren kann man auch über diese Kanäle 66, 66' Mittel zum Entnehmen von Flüssigmetallproben einführen, wie z. B. Vakuum-Glasröhrchen. Die anderen Arten der beschriebenen und dargestellten Gießrohre können ebenfalls mit derartigen Kanälen 66, 66' bzw. mit anderen, funktionell äquivalenten Vorrichtungen ausgestattet werden. Zur Gewährleistung einer guten Verteilung dieser Zusatzstoffe im Inneren des Gießrohrs 3, 39, 50 ist die Verwendung von zwei Kanälen 66, 66' anstatt einem vorzuziehen, insbesondere im Fall der Verwendung einer Trennwand 24. Auf diese Weise richtet man sich die Möglichkeit ein, Kleinstzusätze von Legierungsbestandteilen zu einem späten Zeitpunkt der Verarbeitung einzubringen, wobei die gleichmäßige Vermischung dieser Zusätze eher gewährleistet ist als wenn sie in der Stranggußform erfolgen. Darüber hinaus bietet die Möglichkeit, das Metall während des Gießvorgangs mit Hilfe der Brenner 32, 32' ebendort zu erhitzen, wo diese Zusätze beigegeben werden, die Gelegenheit, etwaige endotherme Einflüsse auf das Flüssigmetall wirksam zu kompensieren. Wie bekannt ist, können diese Kleinstzugaben vor allem dazu dienen, die Zusammensetzung des Metalls fein abzustimmen, dessen Erstarrungsbedingungen zu verbessern bzw. die Zusammensetzung und die Morphologie der nichtmetallischen Einschlüsse zu verändern.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gießrohre 3, 39, 50 besteht darin, daß die Öffnungen 17, 17' ihre Herstellung aus einem Teil mittels isostatischer Heißverdichtung des Feuerfestmaterials, aus dem sie sich zusammensetzen, vereinfachen, auch wenn man ihnen eine komplexere innere Form geben will. Diese Verdichtung erfolgt üblicherweise um einen ein- oder mehrteiligen Kern herum, den man anschließend herausziehen können muß, ohne das Gießrohr zu beschädigen. Über die Öffnungen 17, 17' der erfindungsgemäßen Gießrohre ist es nun möglich, nach und nach die einzelnen Teile des Kerns herauszuziehen. Die Herstellung der gesamten erfindungsgemäßen Gießrohreinheit in einem Teil ist jedoch nicht zwingend, und es ist möglich, das Gießrohr in mehreren Teilen zu fertigen, die dann vor bzw. beim Aufsetzen des Gießrohrs am Verteiler zusammengebaut werden.
• Es ist selbstverständlich möglich, ohne von der Erfindung abzuweichen, die Ausgestaltungen der beschriebenen und dargestellten Gießrohre und deren Umgebungen zu variieren. Insbesondere können andere Mittel zur Gewährleistung der Abdichtung des Gießrohrs und des Gießbereichs gegenüber der Außenluft gewählt werden. Andererseits kann in manchen Fällen eine einzige Vorrichtung zum Aufheizen (daher auch eine einzige Öffnung 17, 17') als ausreichend betrachtet werden, sofern die Ausrichtung und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung sowie die innere Ausgestaltung des Gießrohrs dennoch eine entsprechende Aufheizung des Flüssigmetalls erlauben, welches das Gießrohr durchströmt. Es können auch die Möglichkeiten zum Abscheiden von Einschlüssen erweitert werden, indem man Abscheidefilter, wie z. B. poröse Elemente aus Feuerfestmaterial, in zumindest einigen der Ausgangsöffnungen einsetzt. Man kann schließlich ins Auge fassen, die Abdeckung 29 und deren Nebenvorrichtungen wegzulassen und die Brenner 32, 32' mit Hilfe ihrer Kragen 35, 35' direkt am Endteil des Gießrohrs 3,39, 50 zu befestigen, wobei darauf zu achten ist; daß die Verbindungen Kragen 35, 35' zu Gießrohr 3, 39, 50 bei in Betrieb befindlichem Gießrohr 3, 39, 50 ordnungsgemäß abgedichtet werden. Dabei muß der Endteil des Gießrohrs 3, 39, 50 mit Mitteln zur Befestigung der Brenner 32, 32' versehen werden. Wie bereits vorher kann vorgesehen werden, daß die Brenner 32, 32' nur während der Vorwärmzeit des Gießrohrs 3, 39, 50 aktiv sind (wobei sie in diesem Fall während des Gießvorgangs durch Deckel ersetzt werden können, die die Öffnungen 17, 17' abschließen), oder daß sie auch während des Gießvorgangs funktionieren. Falls man Kleinstzugaben ins Innere des Gießrohrs vornehmen will, müssen die Kanäle 66, 66' die Wand des Gießrohrs 3, 39, 50 selbst durchdringen.

Claims (14)

1. Gießrohr (3, 39, 50) zum Einführen von Flüssigmetall in eine Stranggußform (10) für Metallprodukte, umfassend einen Stutzen (4), dessen oberes Ende dazu dient, mit Hilfe von Befestigungsmitteln (6, 7) mit dem Ausgangsgießrohr (1) eines Behälters verbunden zu werden, der das Flüssigmetall enthält, und dessen unteres Ende mit einem Endteil des Gießrohrs (3, 39, 50) verbunden ist, das mit Öffnungen (19, 20, 20', 21, 41, 42, 42', 43, 43', 44, 44', 45, 45', 46, 46') ausgestattet ist, die dazu dienen, das Flüssigmetall im Gießraum (13) zu verteilen, der durch die Stranggußform (10) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Endteil in seinem oberen Bereich zumindest eine Öffnung (17, 17') aufweist, die dazu dient, das Aufheizen des Inneren des Endteils mit Hilfe von Heizmitteln, wie z. B. eines Brenners (32, 32'), zu ermöglichen.

2. Gießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei der Öffnungen (17, 17') aufweist, und daß es im Innenraum seines Endteils eine Trennwand (24) aufweist, die lotrecht zum genannten Stutzen (4) angebracht ist und den genannten Innenraum in zwei Abteile unterteilt, von denen jedes lotrecht zu einer dieser Öffnungen (17, 17') angebracht ist.

3. Gießrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Endteil von einem Korb (52) umgeben ist, der mit Öffnungen (57, 57', 58, 58', 59, 59', 60, 61, 62, 63, 64, 65) versehen ist, durch welche das Flüssigmetall in den Gießraum (13) strömt.

4. Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Befestigungsvorrichtungen für die Heizmittel (32, 32') auf dem Endteil des Gießrohres (3, 39, 50) aufweist.

5. Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel (66, 66') zum Einbringen von Zusatzelementen, von Meßinstrumenten bzw. Mitteln zur Entnahme von Proben des Flüssigmetalls im Inneren des Endteils des Gießrohrs (3, 39, 50) aufweist.

6. Gießrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Einsatzstück (22) aufweist, das den Durchflußbereich des Flüssigmetalls im Stutzen (4) oder an einem seiner Enden örtlich verengt.

7. Stranggußanlage für Metallprodukte, umfassend eine Stranggußform (10) ohne Boden und mit von der Innenseite stark abgekühlten Seitenwänden (11, 11', 12, 12', 36, 36'), die einen Gießraum (13) begrenzen, und ein Gießrohr (3, 39, 50) aus feuerfestem Material, das mit seinem oberen Ende mit einem Behälter verbunden ist, in dem sich Flüssigmetall befindet, und dessen unteres Ende das Flüssigmetall in den Gießraum (13) lenkt, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gießrohr (3, 39, 50) dem Typ gemäß Anspruch 1 entspricht.

8. Stranggußanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abdeckung (29) aufweist, die den Gießraum (13) abdeckt, wobei die Abdeckung (29) mit zumindest einer Öffnung (31, 31') versehen ist, über welche Heizmittel, wie z. B. ein Brenner (32, 32'), eingeführt und in Richtung einer der Öffnungen (17, 17') des Gießrohrs (3, 39, 50) ausgerichtet werden können.

9. Stranggußanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (66, 66') zum Einbringen von Zusatzelementen, von Meßinstrumenten bzw. Mitteln zur Entnahme von Proben des Flüssigmetalls im Inneren des Endteils des Gießrohrs (3, 39, 50) aufweist, und daß die Mittel (66, 66') durch die Abdeckung (29) hindurchführen.

10. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) fest mit den Mitteln (6, 8) zur Befestigung des Stutzens (4) am Ausgangsgießrohr (1) des Behälters, der das Flüssigmetall enthält, verbunden ist.

11. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Korb (52) aufweist, der mit Ausgangsöffnungen (57, 57', 58, 58', 59, 59', 60, 61, 62, 63, 64, 65) für das Flüssigmetall versehen ist und den Endteil des Gießrohrs (3, 39, 50) umschließt.

12. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie für den Strangguß von Brammen geeignet ist.

13. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie für den Strangguß von Bändern direkt aus dem Flüssigmetall geeignet ist.

14. Stranggußanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Gießanlage zum Gießen zwischen zwei Walzen besteht.