DE3839214A1 - Verfahren und vorrichtung zum einleiten von metallschmelze in eine brammenkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einleiten von Metallschmelze über ein Tauchgießrohr in eine Brammenkokille, insbesondere in eine Dünnbrammenkokille.

Beim kontinuierlichen Gießen von Stahlbändern etc. in Brammenkokillen bereitet die Einleitung und die gleichmäßige Verteilung der für eine wirtschaftliche Gießgeschwindigkeit erforderlichen Gießmetallmengen in die Kokille oft große Schwierigkeiten. Denn bei der Erstarrung der Metalle scheiden sich an den wärmeabgebenden Außenflächen der in die Kokille eingeleiteten Metallschmelze zunächst Kristalle ab, die reicher an höher schmelzenden Bestandteilen sind, als dies dem Gesamtinhalt der Schmelze entspricht. Mit fortschreitender Erstarrung wird die Metallschmelze zum Innern des Metallkörpers, der Bramme, immer reicher an niedrig schmelzenden Bestandteilen und an unlöslichen, in ihr suspendierten Verunreinigunen sowie an frei werdenden Gasen. Der auf diese Weise gegossene und erstarrte Metallkörper ist daher nicht homogen und für eine Weiterverarbeitung ungeeignet.

Man hat daher, wie beispielsweise den deutschen Auslegeschriften 22 08 297 und 23 04 943 entnommen werden kann, bereits Verfahren und unterschiedlich ausgebildete Tauchgießrohre zur Einleitung von Metallschmelze, insbesondere von Stahlschmelze, in eine Brammengußkokille entwickelt, um die oben erwähnten Schwierigkeiten und damit verbundenen Nachteile bei der Herstellung von Metallgußkörpern zu beseitigen.

Bei den aus diesen Druckschriften bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Einleiten von Metallschmelze in eine Brammenkokille ist jedoch nicht zu vermeiden, daß es in der Brammenkokille zu starken Turbulenzen in der Metallschmelze und zur Ausbildung von Stauwellen im Bereich des Metallschmelzbadspiegels kommt, die sich nicht nur nachteilig auf die Oberflächenbeschaffenheit des fertig gegossenen Metallkörpers auswirken, sondern die auch zu einem erhöhten Verschleiß am Tauchgießrohr und an den Wandungen der Brammenkokille führen.

Ferner hat man gemäß einer noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Metallschmelze in eine Metallbandgießkokille für dünne Querschnitte (20-60 mm) entwickelt, bei dem an den Schmalseitenwandungen je zwei äußere und eine mittlere Metallausströmöffnung vorgesehen sind, durch die die Metallströme zum Metallbadspiegel parallel, in einem spitzen Winkel aufsteigend oder in einem spitzen Winkel abfallend austreten. Auf diese Weise soll eine bessere Metallschmelzenverteilung in der Metallbandgießkokille erreicht und dadurch Stauwellen an der Metallbadspiegeloberfläche sowie Strangschalenauswaschungen durch den Metallstrahl vermieden und die Herstellung eines Metallbandes mit gutem Gefüge und gleichmäßig fehlerfreier Oberfläche ermöglicht werden. Darüber hinaus sollen hierbei auch Anbackungen von Metallschmelze an den Kokillenwänden vermieden werden.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung in einer weitergehenden verfahrenstechnischen und vorrichtungsmäßigen Verbesserung zum Einleiten von Metallschmelze in eine Brammenkokille, insbesondere in eine Dünnbrammenkokille.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch dadurch gelöst, daß die Metallschmelze im Gießrohr im Fallstrom über eine Mulde im Boden des Gießrohres umgelenkt und dabei so stark abgebremst wird, daß die Metallschmelze mit entsprechend stark verminderter Geschwindigkeit aus seitlichen Öffnungen in der Gießrohrwandung in die Brammenkokille ausströmt. Durch diese Maßnahmen wird sehr vorteilhaft eine weitgehend laminare Ausströmung der Metallschmelze aus dem Tauchgießrohr in die Brammenkokille erreicht und dadurch die Bildung von Turbulenzen und Stauwellen an der Oberfläche der Metallschmelze in der Brammenkokille vermieden. Dies ermöglicht insbesondere eine kontinuierliche Herstellung von dünnen, homogenen Brammen bzw. Metallblechen. Weiterhin werden durch diese Maßnahmen auch das Tauchgießrohr und die Wandungen der Brammenkokille vor erhöhtem Verschleiß bewahrt und dadurch die Standzeit des Gießrohres und der Kokille erhöht.

Um die laminare Ausströmung der Metallschmelze aus dem Tauchgießrohr in die Brammenkokille wirksam zu unterstützen und zu optimieren, werden in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Muldentiefe, der Metallausströmwinkel der Mulde und die Muldenrandweite metallvolumenstromabhängig der Gießbrammenbreite angepaßt. Auch kann es hierbei zweckmäßig sein, den Metallausströmwinkel der Mulde so anzuordnen, daß er - bezogen auf den im Gießrohr senkrecht verlaufenden Metallstrahl - etwa 20 Grad - 30 Grad beträgt.

Für die Vorrichtung wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Metallschmelze in eine Brammenkokille gelöst, bei dem der Boden mit einer zentralen Mulde versehen ist, deren Muldenrand über seitliche Öffnungen in der Wandung des Gießrohres in die Brammenkokille mündet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von einer in den Zeichnungen schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 ein im Querschnitt rechteckig ausgebildetes, an den Schmalseiten abgerundetes Tauch­ gießrohr, gemäß der Erfindung mit mulden­ förmig ausgebildetem Boden im Teillängs­ schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Tauchgießrohr gemäß Fig. 1 in verkleinertem Maßstab mit Metallausströmungsverlauf,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den muldenförmigen Boden nach der Linie III-III gemäß Fig. 2 in vergrößtem Maßstab.

Das Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Metallschmelze gemäß den Fig. 1 und 2 in eine nicht näher dargestellte Brammenkokille, insbesondere Dünnbrammenkokille, ist im Querschnitt rechteckig ausgebildet und in den Schmalseitenwänden (2) und (3) abgerundet und mit Öffnungen (4) und (5) versehen. Der Boden (6) des Tauchgießrohres (1) ist gemäß der Erfindung mit einer zentralen Mulde (7) versehen, deren seitliche Ränder (8, 9) schräg nach unten über die Öffnungen (4, 5) in den Schmalseitenwänden (2, 3) des Tauchgießrohres (1) in die Brammenkokille münden.

In den Längsseitenwänden (10, 11) und im Boden (6) des Tauchgießrohres (1) sind Gasleitungen (12) angeordnet, die eine poröse Schicht (13) im Bereich der Mulde (7) sehr vorteilhaft zur Begasung der Metallschmelze mit Gas (14) versorgen. Durch diese Leitungen (12) und die poröse Schicht (13) können der Metallschmelze je nach Bedarf Desoxidationsmittel, inerte Gase oder auch Gase zur Al₂O₃-Lösung in einfacher Weise zugeführt und mit der Metallschmelze in diesem Bereich besonders innig vermischt werden. Gegebenenfalls kann es zur Einleitung von Gasen (14) in die Metallschmelze auch zweckmäßig sein, daß der gesamte Boden (6) des Tauchgießrohres (1) aus porösem, gasdurchlässigem Material besteht. Wie ferner der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die Muldenrandweite (C) kleiner ausgebildet als die lichte Innenweite (A) des Tauchgießrohres (1). Auf diese Weise werden, wie anhand von Fig. 3 deutlich gemacht werden kann, etwa zweidrittel der im Tauchgießrohr (1) zentral im Fallstrom (Pfeil 20) nach unten fließenden Metallschmelze von der Mulde (7) im Boden (6) des Gießrohres (1) erfaßt und nach oben zu beiden Seiten hin umgelenkt (Pfeile 21, 22), wobei der Metallstrom so stark abgebremst wird, daß die Metallschmelze mit entsprechend stark verminderter Geschwindigkeit aus den seitlichen Öffnungen (4, 5) in die Brammenkokille (15) ausströmt. Die zu beiden Seiten außen am zentralen Metallfallstrom (20) im Tauchgießrohr (1) nach unten fließenden Teilströme (23, 24) treffen mit den aus der Mulde (7) nach oben in Pfeilrichtung (21, 22) bewegten Metallströmen zusammen und treten in Form weitgehend laminarer Metallströme (25, 26) aus den seitlichen Öffnungen (4, 5) in die in der Brammenkokille (15) befindliche Metallschmelze (16) ein. Auf diese Weise werden sehr vorteilhaft Turbulenzbildungen und Stauwellen der Metallschmelze (16) in der Brammenkokille (15) vermieden und sowohl das Tauchgießrohr (1) als auch die Wandungen der Brammenkokille (15), insbesondere im unmittelbaren Bereich der Öffnungen (4, 5) des Tauchgießrohres (1) vor erhöhtem Verschleiß bewahrt.

Gemäß Fig. 4 kann es hierbei auch besonders zweckmäßig sein, daß die Muldentiefe (T), der Metallausströmwinkel (α) der Mulde (7) und die Muldenweite (C) metallvolumenstromabhängig der jeweiligen Gießbrammenbreite angepaßt werden, das heißt, die Muldenweite (C) und die Muldentiefe (T) werden für breite Brammen kleiner, der Metallausströmwinkel (α) größer und dadurch die Abbremswirkung des Metallschmelzstromes gemindert. Der Metallausströmwinkel (α) der Mulde (7) soll hierbei - bezogen auf den im Tauchgießrohr (1) senkrecht verlaufenden Metallstrahl - am besten nicht weniger als 20 Grad und nicht mehr als 30 Grad betragen.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf das in den Zeichnungsfiguren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Tauchgießrohre verschiedenste Querschnittsformen aufweisen, oder mehrere Rohre zusammengefaßt sein. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an die spezielle Verwendung der Vorrichtung dem Fachmann anheimgestellt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einleiten von Metallschmelze über ein Tauchgießrohr in eine Brammenkokille, insbesondere in eine Dünnbrammenkokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze im Gießrohr (1) im Fallstrom (20) über eine Mulde (7) im Boden (6) des Gießrohres (1) umgelenkt und dabei so stark abgebremst wird, daß die Metallschmelze mit entsprechend stark verminderter Geschwindigkeit aus seitlichen Öffnungen (4, 5) in der Gießrohrwandung (2, 3) in die Brammenkokille ausströmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muldentiefe (T), der Metall- oder Ausströmwinkel (α) der Mulde (7) und die Muldenrandweite (C) metallvolumenstromabhängig der Gießbrammenbreite angepaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß der Metallausströmwinkel (α) der Mulde (7) - bezogen auf den im Gießrohr (1) senkrecht verlaufenden Metallstrahl (13) - etwa 20 Grad bis 30 Grad beträgt.

4. Vorrichtung zum Einleiten von Metallschmelze über ein Tauchgießrohr in eine Brammenkokille, insbesondere in eine Dünnbrammenkokille, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Tauchgießrohr (1) zum Einleiten von Metallschmelze in eine Brammenkokille, bei dem der Boden (6) mit einer zentralen Mulde (7) versehen ist, deren Muldenrand (C) über seitliche Öffnungen (4, 5) in der Wandung (2, 3) des Gießrohres (1) in die Brammenkokille (15) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (7) zur Begasung der Metallschmelze ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (6) des Tauchgießrohres (1) im Bereich der Mulde (7) aus porösem, gasdurchlässigen Material (13) besteht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muldenrandweite (C) kleiner ausgebildet ist als die lichte Innenweite (A) des Tauchgießrohres (1).