Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze in eine Stranggiesskokille

Abstract

 Q Eine derartige Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze (9), insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille (7), weist mindestens ein Ausgießrohr (4) auf, das einen Vorratsbehälter (1) mit der Stranggießkokille (7) verbindet.
Um das Gießen von sog. Dünnsträngen bei geeigneter Strömungsführung, bei Vermeidung von Wärmeverlusten und bei Verhinderung einer unzulässigen Reoxidation zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß für Stranggießkokillen (7), die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt (4a) und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung (7b) der Stranggießkokille (7) zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt (5) besteht, wobei der offene Abschnitt (5) die Metallschmelze (9) an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts (10) führt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille, mit mindestens einem Ausgießrohr, das einen Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille verbindet.

[0002] Eine derartige Vorrichtung verbindet den Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille strömungstechnisch, verhindert größere Wärmeverluste der Metallschmelze und schützt die Metallschmelze im wesentlichen vor Reoxidation.

[0003] Das Vergießen von Metallschmelze, insbesondere von flüssigem Stahl, auf Vertikalstranggießanlagen ist nach dem derzeitigen Stand der Technik bei kleinen Abmessungen des Gußstranges auf gewisse Formatabmessungen begrenzt. Unterhalb dieser Formatabmessungen kann das gesicherte Einfließen der Metallschmelze aus dem Vorratsbehälter in die Stranggießkokille nicht mehr gewährleistet werden. Das Vergießen von Abmessungen im Bereich von 70 mm Durchmesser bzw. Quadrat bis 120 mm Durchmesser bzw. Quadrat wird gegenwärtig nur durch freies Eingießen, d.h. durch freien Fall der Metallschmelze möglich, wobei auf das Eingießen der Metallschmelze durch einen Tauchausguß hindurch verzichtet werden muß. Der Gießstrahl läuft hierbei unmittelbar aus dem Vorratsbehälter in die Stranggießkokille. Für den Fall, daß bei derartigen Formaten die drei Grundforderungen (Strömungsführung, Wärmeverlust, Vermeidung der Reoxidation) teilweise erfüllt werden sollen, muß der Gießstrahl mit einem Schutzgasschleier umgeben werden. Mit einem derartigen Schutzgasschleier sind zusätzliche Kosten für den Yorrichtungsaufwand sowie für den Betrieb verbunden.

[0004] Das Vergießen von Querschnitten im Bereich um 70 mm Durchmesser bzw. Quadrat ist an und für sich schon problematisch, da in diesen Fällen der Gießstrahl nicht ständig gleichmäßig aus dem Ausgußrohr des Vorratsbehälters ausläuft, sondern in einigen Fällen den Rand der Stranggießkokille treffen kann. Derartige Vorfälle bedeuten eine unmittelbare Verschlechterung des Gießergebnisses, wenn nicht gar den totalen Abbruch des Stranggi eBvorganges.

[0005] Der Srfindung ist daher die Aufgabe zugrundegelegt, für besonders kleine bzw. schmale Gießquerschnitte eine Vorrichtung vorzuschlagen, die es gestattet, für sog. Dünnstränge die Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, strömungstechnisch günstig, ohne größeren Wärmeverlust bzw. ohne unangemessene Vergrößerung der Gefahr der Reoxidation in die Eingießöffnung der Stranggießkokille einzuleiten.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für Stranggießkokillen, die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung der Stranggießkokille zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt besteht, wobei der offene Abschnitt die Metallschmelze an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts führt. Diese Vorrichtung weist die Vorteile auf, eine weitestgehende Strömungsfuhrung unter Vermeidung von freiem Fall der Metallschmelze zu gewährleisten, ferner Temperaturverluste unter den gegebenen Umständen weitestgehend zu vermeiden und ebenso weitestgehend eine Reoxidation auszuschließen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der geschaffenen Möglichkeit, die Metallschmelze in sehr schmale Gießräume von Stranggießkokillen einzuleiten, ohne den oberen Rand der Stranggießkokille zu benetzen. Die Erfindungslehre schafft daher die Voraussetzung für das Gießen von extrem dünnen Gußsträngen.

[0007] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der untere offene Abschnitt schräg bis lotrecht verläuft. Das schräge bis lotrechte Einführen der Metallschmelze begünstigt vorteilhaft die Erstarrungsbedingungen innerhalb der Stranggießkokille.

[0008] In weiterer Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß der untere offene Abschnitt aus einem an seinem Ausgießende schräg angeschnittenen Ausgießrohr mit ringförmigem Querschnitt besteht. Das Ausgießrohr bildet hierbei eine weitestgehende Führung für die Strömung der Metallschmelze, so daß hierbei Einströmbedingungen ähnlich wie bei Tauchrohren entstehen, bei denen die Metallschmelze unterhalb des Gießspiegels austritt.

[0009] Nach dem Prinzip der Erfindung kann eine turbulente Strömung insbesondere dadurch vermieden werden, daß der untere offene Abschnitt aus einer unterhalb vom Ausgießrohr vorgesehenen, in die Stranggießkokille gerichteten Ablaufschräge besteht. Eine solche Ablaufschräge weist den Vorteil auf, die Metallschmelze in Längsrichtung der Stranggießkokille gleichzeitig zu verteilen und eine laminare Strömung zu begünstigen.

[0010] Hierbei ist außerdem vorrichtungstechnisch zweckmäßig, daß die Ablaufschräge getrennt vom Ausgießrohr vorgesehen ist.

[0011] Vorteilhaft ist ferner für rechteckige Stranggießkokillen-Gießräume, daß an der Ablaufkante der Ablaufschräge und/oder an den Seitenenden der Ablaufschräge Überlaufstege vorgesehen sind. Solche Überlaufstege verteilen ebenfalls die Metallschmelze leicht in einer sich in der zweiten Dimension erstreckenden Stranggießkokille.

[0012] Die Verteilung der Metallschmelze in Stranggießkokillen mit erheblich unterschiedlich langen Begrenzungswänden des Gießraumes wird grundsätzlich dadurch begünstigt, daß die Ablaufschräge der Länge des Gießraums der Stranggießkokille angepaßt ist.

[0013] In vielen Fällen kann eine besondere Maßnahme gegen die Reoxidation der Metallschmelze eingespart werden. Für den Fall, daß derartige Maßnahmen dennoch erwünscht sind, können diese auf einen wesentlich engeren Bereich zwischen Vorratsbehälter und Stranggießkokille beschränkt werden. Dahingehend wird vorgeschlagen, daß der Bereich vom Ausgießrohr mit Ablaufschräge bis zur Stranggießkokillen-Oberkante mit einem Reoxidationsschutz versehen ist.

[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 die zu Fig. 3 gehörende Vorderansicht,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit vertikal geschnittener Stranggießkokille als ein viertes Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 die zu Fig. 5 gehörende Seitenansicht.

[0015] Gemäß Fig. 1 wird die Metallschmelze aus dem Vorratsbehälter 1 durch den Regel- und Verschließmechanismus 2 und durch die Austrittsdüse 3 hindurch mittels des Ausgießrohres 4 in die Stranggießkokille 7 geführt. Die Stranggießkokille 7 bildet einen sehr schmalen Gießraum 8.

[0016] Das Ausgießrohr 4 weist einen geschlossenen oberen Abschnitt 4a und einen unmittelbar anschließenden unteren, teilweise offenen Abschnitt 5 auf. Der untere Abschnitt 5 verjüngt sich von der Stelle 5a (Beginn des unteren Abschnitts 5) bis zur Stelle 5b, wobei das Ausgießrohr 4 zwischen den Stellen 5a und 5b etwa die Gestalt wie eine Rinne besitzt. Die Metallschmelze 9 strömt daher, geführt durch das Ausgießrohr 4, bis nahe an die Stranggießkokillen-Oberkante 7a der Stranggießkokille 7 und in die Stranggießkokille 7 hinein bis auf den Gießspiegel 6. Hierbei tritt kein nachteiliger Höhenunterschied zwischen der Stelle 5a und dem Gießspiegel 6 auf. Außerdem ragt der untere Abschnitt 5 in die Eingießöffnung 7b der Stranggießkokille 7 hinein. Der die Strömung stützende Strömungsquerschnitt 10 wird bei diesem ersten Ausführungsbeispiel durch einen Fortsatz des Ausgießrohres 4 selbst gebildet.

[0017] Ein zweites Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sieht einen seitlich zur Stranggießkokille 7 versetzten Vorratsbehälter 1 mit Regel- und Verschließmechanismus 2 und der Austrittsdüse 3 vor, bei dem das Ausgießrohr 4 unter einem Winkel 11 verläuft, woraus sich eine variable Metallschmelzenströmung im Bereich des Gießspiegels 6 in dem sehr engen Gießraum 8 ergibt. Das erste und zweite Ausführungsbeispiel setzen jeweils einen ringförmigen Querschnitt 12 des Ausgießrohres 4 voraus.

[0018] In einem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) sind der oberegeschlossene Abschnitt 4a und der untere, teilweise offene Abschnitt 5 in der Form getrennt voneinander ausgeführt, was mit Vorteilen der Herstellung von Feuerfestteilen verbunden ist,indem unter dem Ausgießende 4b eine Ablaufschräge 13 angeordnet ist, von der die Metallschmelze 9 in die Stranggießkokille 7 einströmt und den kontrollierten Gießspiegel 6 bildet. Die Ablaufschräge 13 ist vorteilhafterweise winkeleinstellbar an dem Träger 14 gelagert, der an ortsfester Stelle 15 befestigt ist. Die Ablaufschräge 13 besteht aus Feuerfestmaterialien, ähnlich dem Ausgießrohr 4. In der Längenerstreckung des Gießraums 8 (Fig. 4) bei sehr schmalen, jedoch sehr langen Gießformaten des Gußstrangs 16 ist die getrennt vom Ausgießrohr 4 vorgesehene Ablaufschräge 13 entsprechend lang ausgebildet und kann die Metallschmelze 9 in laminarer Strömung 17 auf den Gießspiegel 6 führen. Zur Strömungsverbreiterung tragen außerdem an der Ablaufkante 18 der Ablaufschräge 13 hervorspringende Uberlaufstege 19 bei, die auch an den Seitenenden 13a und 13b vorgesehen sein können. Der untere, teilweise offene Abschnitt 5 kann auch mit einem Reoxidationsschutz 20 versehen sein, wobei z.B. inertes Gas in den Innenraum 20a geleitet wird.

[0019] Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 6) ist die Ablaufschräge 13 im Abschnitt 5 zusammen mit dem Ausgießrohr 4 aus einem gemeinsamen Teil gefertigt. Die Ablaufschräge 13 kann in - Zusammenwirken mit der Austrittsöffnung 4c zu einer strömungsangepaßten Lenkrinne 13a (Fig. 6) ausgebildet sein. Die Ablaufschräge 13 eignet sich besonders zur Verteilung der Metallschmelze 9 in einer Stranggießkokille 7 für einen sog. Dünnstrang bei Kokillenbreitseiten von unter 100 mm. Die Ablaufschräge 13 bzw. der untere offene Abschnitt 5 können in ihren Abmessungen am unteren Ende so klein gehalten werden, daß die Metallschmelze 9 ohne Schwierigkeiten in laminarer Strömung in die sehr schmale Stranggießkokille 7 geleitet werden kann, wobei Metallspritzer auf die Stranggießkokillen-Oberkante 7a vermieden werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung für die Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in eine Stranggießkokille, mit mindestens einem Ausgußrohr, das einen Vorratsbehälter mit der Stranggießkokille verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß für Stranggießkokillen (7), die einen Gießquerschnitt von weniger als 70 mm Breite bzw. 70 mm und mehr Länge oder einen Gießquerschnitt kleiner als 70 mm Rund- oder Quadratquerschnitt aufweisen, eine Metallschmelzenführung vorgesehen ist, die aus einem geschlossenen oberen Abschnitt (4a) und einem unmittelbar anschließenden, der Eingießöffnung (7b) der Stranggießkokille (7) zugeordneten, unteren, teilweise offenen Abschnitt (5) besteht, wobei der offene Abschnitt (5) die Metallschmelze (9) an zumindest einem Teil des Strömungsquerschnitts (10) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) schräg bis lotrecht verläuft.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) aus einem an seinem Ausgußende (4b) schräg angeschnittenen Ausgießrohr (4) mit ringförmigem Querschnitt (12) besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere offene Abschnitt (5) aus einer unterhalb vom Ausgießrohr (4) vorgesehenen, in die Stranggießkokille (7) gerichteten Ablaufschräge (13) besteht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablaufschräge (13) getrennt vom Ausgießrohr (4) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Ablaufkante (18) der Ablaufschräge (13) und/oder an den Seitenenden (13a,13b) der Ablaufschräge (13) Überlaufstege (19) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablaufschräge (13) der Länge des Gießraums (8) der Stranggießkokille (7) angepaßt ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich vom Ausgießrohr (4) mit Ablaufschräge (13) bis zur Stranggießkokillenoberkante (7a) mit einem Reoxidationsschutz (20) versehen ist.

Zeichnung