EP1900460B1 - Multi-Tauchausguss - Google Patents

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EP1900460B1
EP1900460B1 EP07016955A EP07016955A EP1900460B1 EP 1900460 B1 EP1900460 B1 EP 1900460B1 EP 07016955 A EP07016955 A EP 07016955A EP 07016955 A EP07016955 A EP 07016955A EP 1900460 B1 EP1900460 B1 EP 1900460B1
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EP
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transverse channel
channel
base
shaft axis
longitudinal
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Norbert Dr. Vogl
Ludwig Schmitz
Oliver Dr. Wiens
Wolfgang Mossner
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SMS Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a submersible nozzle for introducing a molten metal, in particular a liquid steel material with exclusion of air below the casting level of a continuous casting mold.
  • the immersion nozzle described therein comprises a shaft with a longitudinal channel extending along its shaft axis and a transverse channel extending at least approximately perpendicular to the shaft axis with at least two lateral outlet openings.
  • the longitudinal channel opens with its outlet-side mouth in the transverse channel.
  • the bottom on the inside of the transverse channel has a trough opposite the mouth of the longitudinal channel.
  • a molten metal is deflected within a pouring tube via a trough in the bottom of the pouring tube and thereby braked so strong that the molten metal emerges almost laminar with correspondingly greatly reduced speed from lateral openings in the Gellorohrwandung in a slab mold.
  • the invention is based on the object to further develop a known immersion nozzle so that he also allows the introduction of the melt in deeper areas farther away from the casting mirror.
  • the immersion nozzle described above is characterized in that the bottom of the transverse channel in each of the two sections between its two maxima and the lateral outlet openings of the transverse channel has a slot, the slots act as additional outlet openings for the transverse channel.
  • the claimed geometric design of the inner contour of the immersion nozzle has the advantage that the casting level still remains quieter even at high casting speeds than in the known from the prior art Tauchausguss, because the velocities or turbulence of the melt in the meniscus due to the claimed embodiment also are much lower than in the prior art.
  • the claimed embodiment advantageously ensures a consistently high quality of the resulting cast products even at high casting speeds.
  • dip tube geometries are limited in their optimal flow behavior and allow only a limited use within the required width and thickness spectrum.
  • the present dip tube geometry increases the range of use under further optimal flow conditions to a volume flow ratio of 1: 7.
  • the Figures 1 and 2 show a submersible nozzle 100 according to the present invention for introducing a molten metal, in particular a liquid steel material, under exclusion of air below the casting level of a continuous casting mold (not shown here).
  • the immersion nozzle 100 comprises a shaft 110 with a longitudinal channel 112 running along its shaft axis S and a transverse channel 114 extending at least approximately perpendicular to the shaft axis S.
  • the transverse channel has two lateral outlet openings 114-1, 114-2.
  • the longitudinal channel 112 opens with its outlet-side mouth M in the transverse channel 114th
  • the immersion nozzle has a multiplicity of geometric design features, which substantially all serve to keep the casting mirror calm when introducing additional melt.
  • the trough M of the longitudinal channel 112 opposite trough Mu is formed in the form of a groove whose longitudinal axis R L at least approximately both transverse to the shaft axis S as well as transverse to the longitudinal axis Q L of the transverse channel 114.
  • the trough slows down the speed of the melt as it is redirected from the vertical longitudinal channel 112 into the transverse channel 114.
  • the flow direction of the melt is in FIG. 2 indicated by arrows.
  • the bottom B is flat in the width direction, ie transverse to the longitudinal axis Q L of the transverse channel 114.
  • the profile V of the bottom B is sinusoidal and mirror-inverted to the shaft axis S, wherein the cross section of the trough Mu in the course V represents a minimum at the height of the shaft axis.
  • the course V of the ground has on the right and left symmetrically to the minimum represented by the trough each a continuously extending maximum M1, M2.
  • the transverse channel 114 and its bottom B each have a straight line with a negative inclination angle ⁇ 1 , ⁇ 2 with respect to the horizontal and mirror image of the shaft axis
  • the bottom B has in the region of the two sections I, II in each case a slot 116-1.1 116-2 in the longitudinal direction Q L of the transverse channel 114.
  • the bottom B may be at an angle ⁇ with preferably ⁇ 55 ° with respect to the horizontal be chilled.
  • the slots 116-1, 116-2 act as additional or enlarged outlet openings of the transverse channel 114. Through them, the additionally introduced by the immersion nozzle molten metal is passed into deeper areas of the existing melt and thus away from the casting mirror; the pouring mirror is not disturbed and remains calm.
  • transverse channel 114 is preferably formed with a rectangular cross-section.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tauchausguss zum Einbringen einer Metallschmelze, insbesondere eines flüssigen Stahlwerkstoffs unter Luftabschluss unter den Gießspiegel einer Stranggießkokille.
  • Ein derartiger Tauchausguss ist zum Beispiel in der nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 10 2005 047399.7 beschrieben. Der dort beschriebene Tauchausguss umfasst einen Schaft mit einem entlang seiner Schaftachse verlaufenden Längskanal und einen zumindest näherungsweise senkrecht zur Schaftachse verlaufenden Querkanal mit mindestens zwei seitlichen Auslassöffnungen. Der Längskanal mündet mit seiner auslaufseitigen Mündung in den Querkanal. Der Boden auf der Innenseite des Querkanals weist gegenüber der Mündung des Längskanals eine Mulde auf.
  • Ebenfalls ist ein derartiger Tauchausguss in der Druckschrift DE 3839214 beschrieben. Eine Metallschmelze wird innerhalb eines Gießrohres über eine Mulde im Boden des Gießrohres umgelenkt und dabei so stark abgebremst, dass die Metallschmelze mit entsprechend stark verminderter Geschwindigkeit aus seitlichen Öffnungen in der Gießrohrwandung in eine Brammenkokille nahezu laminar austritt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen bekannten Tauchausguss dahingehend weiterzubilden, dass er auch das Einbringen der Schmelze in tiefere Bereiche weiter entfernt vom Gießspiegel ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist der oben beschriebenen Tauchausguss dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Querkanals in den beiden Abschnitten zwischen seinen beiden Maxima und den seitlichen Auslassöffnungen des Querkanals jeweils einen Schlitz aufweist, wobei die Schlitze als zusätzliche Auslassöffnungen für den Querkanal fungieren.
  • Die beanspruchte geometrische Ausgestaltung der inneren Kontur des Tauchausgusses bietet den Vorteil, dass der Gießspiegel auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten noch ruhiger bleibt als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Tauchausguss, weil die Geschwindigkeiten beziehungsweise Turbulenzen der Schmelze im Bereich des Meniskus aufgrund der beanspruchten Ausgestaltung ebenfalls wesentlich geringer sind als im Stand der Technik. So gewährleistet die beanspruchte Ausgestaltung vorteilhafterweise eine gleichbleibende hohe Qualität der resultierenden Gießprodukte auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten.
  • Herkömmliche Tauchrohrgeometrien sind in ihrem optimalen Strömungsverhalten begrenzt und erlauben nur einen begrenzten Einsatz innerhalb des geforderten Breiten- und Dickenspektrums. Die vorliegende Tauchrohrgeometrie erhöht den Einsatzbereich unter weiterhin optimalen Strömungsbedingungen auf ein Volumenstromverhältnis von 1:7.
  • Weitere konstruktive Ausgestaltungen, die ihrerseits jeweils zu einer noch weitergehenden Beruhigung des Gießspiegels und damit zu einer noch weiter verbesserten Produktqualität beitragen, sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Beschreibung sind zwei Figuren beigefügt, wobei
    • Figur 1
    den Tauchausguss gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Aufrissdarstellung; und
    Figur 2
    den Tauchausguss gemäß Figur 1 in einer Querschnittsdarstellung
    zeigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter gleichzeitige Bezugnahme auf die beiden genannten Figuren detailliert beschrieben. In den Figuren sind gleiche technische Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Tauchausguss 100 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einbringen einer Metallschmelze, insbesondere eines flüssigen Stahlwerkstoffs, unter Luftabschluss unter den Gießspiegel einer Stranggießkokille (hier nicht gezeigt). Der Tauchausguss 100 umfasst einen Schaft 110 mit einem entlang seiner Schaftachse S verlaufenden Längskanal 112 und einem zumindest näherungsweise senkrecht zu der Schaftachse S verlaufenden Querkanal 114. Der Querkanal weist zwei seitliche Auslassöffnungen 114-1, 114-2 auf. Der Längskanal 112 mündet mit seiner auslaufseitigen Mündung M in den Querkanal 114.
  • Erfindungsgemäß weist der Tauchausguss eine Vielzahl von geometrischen Gestaltungsmerkmalen auf, welche im Wesentlichen alle dazu dienen, den Gießspiegel beim Einbringen von zusätzlicher Schmelze ruhig zu halten.
  • Ein erstes dieser Gestaltungsmerkmale besteht darin, dass die der Mündung M des Längskanals 112 gegenüberliegende Mulde Mu in Form einer Rinne ausgebildet ist, deren Längsachse RL zumindest näherungsweise sowohl quer zu der Schaftachse S wie auch quer zu der Längsachse QL des Querkanals 114 verläuft. Die Mulde bremst die Geschwindigkeit der Schmelze, wenn diese aus dem vertikal verlaufenden Längskanal 112 kommend in den Querkanal 114 umgeleitet wird. Die Flussrichtung der Schmelze ist in Figur 2 mit Pfeilen angedeutet.
  • Der Boden B ist in Breitenrichtung, das heißt quer zur Längsachse QL des Querkanals 114 eben ausgebildet.
  • Im Querschnitt entlang der Längsachse QL des Querkanals 114 gesehen, ist der Verlauf V des Bodens B sinusförmig und spiegelbildlich zur Schaftachse S ausgebildet ist, wobei der Querschnitt der Mulde Mu in dem Verlauf V ein Minimum auf Höhe der Schaftachse repräsentiert.
  • Der Verlauf V des Bodens weist rechts und links symmetrisch zu dem durch die Mulde repräsentierten Minimum jeweils ein stetig verlaufendes Maximum M1, M2 auf.
  • In den beiden Abschnitten I, II zwischen den Maxima M1, M2 und seinen Auslassöffnungen 114-1, 114-2 verläuft der Querkanal 114 und sein Boden B jeweils geradlinig mit einem negativen Neigungswinkel α1, α2 gegenüber der Horizontalen und spiegelbildlich zu der Schaftachse S. Für die beiden Neigungswinkel α1, α2 gilt beispielsweise: α1 = α2 = -20°.
  • Der Boden B weist im Bereich der beiden Abschnitte I, II jeweils einen Schlitz 116-1,1 116-2 in Längsrichtung QL des Querkanals 114 auf. Im Bereich der der Schaftachse S zugewandten Schmalseiten 117-1, 117-2 der Schlitze kann der Boden B mit einem Winkel β mit vorzugsweise β≈55° gegenüber der Horizontalen angefast sein. Die Schlitze 116-1, 116-2 wirken als zusätzliche beziehungsweise vergrößerte Auslassöffnungen des Querkanals 114. Durch sie wird die zusätzlich durch den Tauchausguss eingebrachte Metallschmelze in tiefere Bereiche der bereits vorhandenen Schmelze und damit weg von dem Gießspiegel geleitet; der Gießspiegel wird dadurch nicht gestört und bleibt ruhig.
  • Schließlich ist der Querkanal 114 vorzugsweise mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet.

Claims (5)

  1. Tauchausguss (100) zum Einbringen einer Metallschmelze, unter Luftabschluss unter den Gießspiegel einer Stranggießkokille, umfassend:
    einen Schaft (110) mit einem entlang seiner Schaftachse (S) verlaufenden Längskanal (112) und einem senkrecht zur Schaftachse (S) verlaufenden Querkanal (114) mit mindestens zwei seitlichen Auslassöffnungen (114-1, 114-2);
    wobei der Längskanal (112) mit seiner auslaufseitigen Mündung (M) in den Querkanal (114) mündet;
    wobei der Boden (B) auf der Innenseite des Querkanals (114) eine der Mündung des Längskanals (112) gegenüberliegende Mulde (Mu) aufweist;
    wobei der Verlauf (V) des Bodens - im Querschnitt entlang der Längsachse (QL) des Querkanals (114) gesehen - sinusförmig und spiegelbildlich zur Schaftachse (S) ausgebildet ist, wobei der Querschnitt der Mulde (Mu) ein Minimum im Verlauf (V) des Bodens auf Höhe der Schaftachse repräsentiert wobei der Verlauf (V) des Bodens jeweils rechts und links symmetrisch zu dem durch die Mulde repräsentierten Minimum ein stetig verlaufendes Maximum (M1, M2) aufweist;
    wobei die Mulde (Mu) in Form einer Rinne ausgebildet ist, deren Längsachse (RL) sowohl quer zu der Schaftachse (S) wie auch quer zu der Längsachse (QL) des Querkanals (114) verläuft; und
    wobei der Querkanal (114) inklusive seines Bodens (B) in den beiden Abschnitten (I, II) zwischen den Maxima (M1, M2) im Boden und seinen seitlichen Auslassöffnungen jeweils gradlinig mit einem negativen Neigungswinkel α1, α2 gegenüber der Horizontalen und spiegelbildlich zur Schaftachse (S) ausgebildet ist
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Boden (B) des Querkanals (114) in den beiden Abschnitten (I, II) zwischen seinen beiden Maxima (M1, M2) und den seitlichen Auslassöffnungen (114-1, 114-2) des Querkanals jeweils einen Schlitz (116-1, 116-2) aufweist, wobei die Schlitze als zusätzliche Auslassöffnungen für den Querkanal fungieren.
  2. Tauchausguss (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Boden (B) quer zur Längsachse (QL) des Querkanals eben ausgebildet ist.
  3. Tauchausguss (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für die Neigungswinkel α1, αz gilt: α1 = α2 ≈ -20°.
  4. Tauchausguss (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Boden (B) im Bereich der Schmalseite des Schlitzes, beispielsweise mit einem Winkel β von 55 ° gegenüber der Horizontalen angefast ist.
  5. Tauchausguss (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Querkanal (114) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
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