[0001] Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze, insbesondere
von Stahlschmelze, aus einem Gieß- oder Zwischenbehälter in eine mit Breitseitenwänden
und Schmalseitenwänden ausgebildete Kokille zum Stranggießen von insbesondere Flachprodukten,
wobei das Gießrohr ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück aufweist, welches
mit einem Konturelement und wenigstens zwei in Richtung der Schmal seitenwände gegenüberliegenden
Austrittsöffnungen ausgebildet ist.
[0002] 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.
[0003] In der DE 41 42 447 C2 wird ein Tauchgießrohr für eine Dünnbramme beschrieben, 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 Austrittsöffnungen für die Schmelze versehen ist. Die
Innenwand des den Querschnitt erweiternden Teiles des Tauchgießrohres bildet zusammen
mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Bodenstücks Strömungskanäle aus, deren Achsen
mit der Tauchgießrohrachse 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.
[0004] 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.
[0005] Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es sich bei dem Strömungsübergang
aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohres in die Kokille nicht um einen freien
Anströmvorgang, sondern vielmehr um einen Umströmvorgang 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 Strömungsteilung und -führung.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannte Erkenntnis bei einem Tauchgießrohr
der eingangsgenannten Gattung konstruktiv so zu verwirklichen, daß eine stabile Strömungsteilung
durch das Tauchrohr gewährleistet ist und ein weitgehend turbulenzarmes Einströmen
der Schmelze aus dem Tauchgießrohr in den Schmelzensumpf der Kokille erfolgen kann.
[0007] 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 H
1 und oberhalb desselben angeordneten Strömungsteilern mit in Richtung der X-Achse
vorgesehener Höhe H
2 ausgebildet ist, die ausgehend von den Wandbereichen in das Rohrstück des Strömungskanals
ohne feste Verbindung mit gegenüberliegenden Wandbereichen hineinragen.
[0008] 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.
[0009] Eine besonders stabile Strömungsteilung durch das Tauchrohr wird dadurch gewährleistet,
wobei dem Bodenelement wenigstens ein sich in das Rohrstück erstreckender Strömungsteiler
zugeordnet ist, daß die Höhe H
1 des Konturelementes zusammen mit der Höhe H
2 des Strömungsteilers größer ist, als die Höhe L
1 einer Austrittsöffnung.
[0010] 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 austretenden Strömungsjets. Die sonst üblichen
wechselseitigen Beeinflussungen der Strömungsjets untereinander werden erheblich reduziert.
[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tauchrohres nach der Erfindung, wobei das
Bodenelement ein gegenüberliegende Wandbereiche des Rohrstücks verbindendes massives
Formteil mit der Höhe H
1 ist, ergeben sich dadurch, daß es bevorzugt in Richtung der Austrittsöffnungen die
Raumform eines nach gegenüberliegenden Seiten verjüngten Keiles besitzt.
Eine besonders bervorzugte Ausbildung des Tauchrohres wird dadurch erreicht, daß das
Bodenelement in Richtung seiner Austrittsöffnungen die Raumform einer konkaven, insbesondere
eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung definierenden 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 L
1 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 Einzelelement ist.
[0012] 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 Veränderungen in den Strömungs-Querschnittsflächen.
[0013] Auch aus Sicht der Fertigung ergeben sich Vorteile: Die zusätzlichen Strömungsleitkörper
in x-Achsrichtung führen zu einer Stabilisierung der Tauchgießrohrschale, insbesondere
bei der Verbindung des Bodenelements mit der Tauchgießrohrschale, daß so die Möglichkeit
besteht, die Wandstärken weiter zu reduzieren, ohne die Strömungsbedingungen nachteilig
zu verändern. Dies ist bei den räumlich beengten Verhältnissen innerhalb der üblicherweise
verwendeten Kokillen zum Dünnbrammengießen von Vorteil.
[0014] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit den Figuren 1, 2a und 2b,
sowie 3a bis 3c und 4a bis 4c näher dargestellt und erläutert.
[0015] Figur 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 Tauchgießrohr 1 zeigt ein unteres
Rohrstück mit zwei Austrittsöffnungen 8, 8', die in Richtung der Schmalseitenwände
15 der Kokille 5 zeigen.
[0016] Figur 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 Wandbereiche verbindenden Teil mit
der Höhe H1.
[0017] In den Figuren 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 veränderlich sein.
[0018] In den Figuren 4a bis 4c ist eine besonders günstige Form des massiven Bodenelements
10 dargestellt, mit der Form eines nach beiden Seiten verjüngten Keils, bevorzugt
mit einer konkav verlaufenden, über eine Polynomfunktion mindestens zweiter Ordnung
zu definierenden Kurvenform
[0019] Die weiteren Einzelheiten der Erfindung erschließen sich für den Fachmann aus den
genannten Zeichnungen.
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 insbesondere Flachprodukten, wobei
das Tauchgießrohr (1) ein als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück (11) aufweist,
welches mit einem Konturelement (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 Wandbereichen hineinragen.
2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsteiler (12) ohne Ausbildung einer festen Verbindung der gegenüberliegenden
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 gegenüberliegender
Wandbereiche in Form einer Trennungswand das Rohrstück (11) in zwei nebeneinanderliegende
Kanäle teilen, welchen jeweils eine Austrittsöffnung (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 zweiter Ordnung definierenden
Kurve besitzt.
7. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsteiler (12) als Strömungsletkörper 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 Matrix eingebettet
oder ein austauschbares Einzelelement ist.