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Patent Searching and Data


Title:
IMMERSION CASTING PIPE FOR INTRODUCING A STEEL MELT INTO A MOULD OR INTO A TWO-ROLLER CASTING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/081128
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an immersion casting pipe for introducing steel melt from a casting container into a mould consisting of broadside walls and narrowside walls or into a two-roller casting machine, especially in order to produce flat products, provided with a pipe element which can be connected to the casting container and whose cross-section has an enlarged width in the direction of the narrow sides of the mould or in the direction of the narrow-side seal of the casting rollers and which is provided with outlets for the melt on the lower end. The casting pipe (1) consists of an upper section (2) having a circular cross-section on the inlet-side, a center section (3) so configured as to dispose the flow cross-section (5) in the direction of the width, in addition to consisting of a lower section (4). The distance (A�1?) of the inner walls of the lower section (4) is greater on the inlet side than the distance (A�2?) of the inner walls of the center section on the inlet side. In the lower section (4), the width (B�1?) increases, the distance (A�3?) of the inner walls (10, 11) being the same, to form a flat cross-section, such as a bifurcated pipe (13), in the direction of the outlet.

Inventors:
LEMANOWICZ INA (DE)
STREUBEL HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/003059
Publication Date:
October 17, 2002
Filing Date:
March 20, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
LEMANOWICZ INA (DE)
STREUBEL HANS (DE)
International Classes:
B22D11/06; B22D41/50; (IPC1-7): B22D41/50; B22D11/06
Domestic Patent References:
WO1995029025A11995-11-02
WO1998014292A11998-04-09
Foreign References:
DE4319195A11994-12-15
US5961874A1999-10-05
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske Gross, Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine, insbesondere zur Erzeu- gung von Flachprodukten, weiches ein an den Gießbehälter anschließba- res Rohrstück aufweist, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille bzw. in Richtung auf die Schmalseitenabdichtung der Gießrollen in der Breite des Querschnitts erweitert ist und am unteren Ende mit Aus- trittsöffnungen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießrohr (1) aus einem oberen Abschnitt (2) mit einlaufseitig kreisförmigem, Querschnitt, einem mittleren Abschnitt (3) mit einer Aus- bildung zur Verteilung des Strömungsquerschnitts (5) in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt (4) besteht, und dass der Abstand (Ai) der inneren Wandungen des unteren Abschnitts (4) einlaufseitig größer ist, als der Abstand (A2) der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittle- ren Abschnitts (3), und dass das die Breite (B1) des unteren Abschnitts (4) unter Ausbildung eines flachen Querschnittes (13) gegen den Auslauf zunimmt.
2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (2) einlaufseitig von einem kreisförmigen Quer- schnitt kontinuierlich auf einen ellipsen-oder bogenförmigen Querschnitt verändert ist.
3. Tauchgießrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (2) von einem einlaufseitig kreisförmigen Quer- schnitt kontinuierlich auf einen auslaufseitig oval-flachen Querschnitt mit den Wandungen (6,7) übergeht.
4. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem auslaufseitig flachen Querschnitt des oberen Abschnitts (2) das Verhältnis der Abstände der Wandungen (6,7) bezüglich Breite und Dicke zwischen 1,2 und 8 beträgt.
5. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsübergang des mittleren Abschnitts (3) zum unteren Abschnitt (4) bogenförmige Flächenteile (8,9) aufweist, deren Abstände sich in Strömungsrichtung (S) vermindern.
6. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren, seitlichen Wandungen (A2) des mittleren Abschnitts (3) mit jeweils einem konvexen Verlauf in die Wandungen (10,11) des unte- ren Abschnitts (4) übergehen.
7. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einlaufseitige Querschnittsform des mittleren Abschnitts (3) an die Auslauf-Geometrie des oberen Abschnitts (2) anschließt und der Ab- schnitt (3) auslaufseitig einen Auslaßschlitz (12) aufweist, der sich annä- hernd über die Breite des Querschnitts erstreckt.
8. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem unterem Abschnitt (4) das Verhältnis zwischen dem mittle- ren Abstand (A3) der inneren Wandungen (10,11) und deren Breite (A1) zwischen 1,2 und 8 liegt.
9. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Auslaßschlitz (12) der Abstand (A3) der inneren Wandun- gen (10,11) des unteren Abschnitts (4) in Strömungsrichtung (S) ver- jüngt ist.
10. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (4) ein flaches, geschlossenes Formteil mit einem oder mehreren unteren, als Strömungsteiler ausgebildeten Bo- denstück (en) und seitlichen offenen Austritten (16,17) ist.
11. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B2) des Bodenstücks zwischen 30% und 80% der Breite (b) einer Austrittsöffnung beträgt.
12. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) des Bodenstücks größer als dessen Breite (B2) ist.
13. Tauchgießrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstück ein Paar Leitflächen (14,15) besitzt, die entgegen der Strömungsrichtung (S) konkav verlaufend ausgebildet sind.
Description:
Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze in eine Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine Die Erfindung betrifft ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille oder in eine Zwei-Rollen-Gießmaschine, insbesondere zur Erzeugung von Flachprodukten, welches ein an den Gießbehälter anschließba- res Rohrstück aufweist, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille bzw. in Richtung auf die Schmalseitenabdichtung der Gießrollen in der Breite des Querschnitts erweitert, und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen ausgebildet ist.

Trotz der Auslegung von Gießrohren mittels physikalischer Modelle und mittels numerischer Berechnungen können diese nur für begrenzte Durchsatz- und/oder Gießgeschwindigkeitsbereiche optimiert ausgebildet werden.

Insbesondere Badspiegelschwankungen bspw. infolge instabiler Strömungsver- hältnisse in der Kokille bzw. unterhalb derselben können bei relativ hohen Durchsatzleistungen und/oder Geschwindigkeitsbereichen zu Oberflächenfeh- lern beim gegossenen Strang führen. Zur Vermeidung dieser Nachteile werden vielfach von Formatbereichen abhängige Gießrohre eingesetzt. Dies erfordert für die Gießmaschine eine Einschränkung ihrer Flexibilität und verursacht zu- sätzliche Kosten.

Das Dokument DE 41 42 447 C2 beschreibt ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden bestehende Kokille zur Erzeugung von Flachprodukten, aufweisend ein an dem Gießbehälter angeordnetes Rohrstück, das in Richtung auf die Schmalseitenwände der Kokille im Querschnitt erweitert und am unteren Ende mit einem mittig angeordneten Bodenstück unter Belassung von Aus- trittsöffnungen für die Schmelze versehen ist. Die Innenwand des den Quer-

schnitt erweiternden Teils des Tauchgießrohres bildet zusammen mit den ge- genüberliegenden Wandteilen des Bodenstückes Strömungskanäle aus, deren Achsen mit der Tauchgießrohrachse einen Winkel a zwischen 10 und 22° ein- schließen, wobei der kleinere Winkel einem Abstand der Schmalseitenwände der Kokille von ca. 600 mm und der größere Winkel einem Abstand der Schmalseitenwände der Kokille von 2000 mm und mehr zugeordnet ist und der Abstand der Breitseitenwände der Kokille voneinander 50 bis 100 mm beträgt.

Das Dokument DE 197 38 385 C2 beschreibt ebenfalls ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Schmelze aus einem Gieß-oder Zwischenbehälter in eine mit Breitseiten-und Schmalseitenwänden ausgebildete Kokille, insbesondere zum Stranggießen von Flachprodukten. Das Tauchgießrohr zeigt ein an den Gieß- oder Zwischenbehälter anschließbares, als Strömungskanal ausgebildetes Rohrstück mit Strömungsleitkörpern und mit wenigstens zwei relativ zu dessen Mittelachse bzw. zum Schwerpunkt seiner Querschnittsfläche oberhalb eines Bodenelementes liegenden Austrittsöffnungen. Die Höhe eines Strömungsleit- körpers nimmt beginnend von einem oberen Bereich des Strömungskanals ste- tig nach unten ab und geht in einem unteren Bereich des Strömungskanals in dessen Wandbereich über.

Die Breite, die Höhe und die Länge oder die Lage eines Strömungsleitkörpers sind über die Länge des Tauchgießrohres veränderlich. Die Kanten eines Strö- mungsleitkörpers weisen Verrundungen auf. Das Bodenelement besitzt die strömungführende Form eines nach beiden Seiten zu verjüngenden Keils. In- nerhalb der Austrittsöffnungen sind zusätzliche Strömungsleitkörper angeord- net.

Das Dokument EP 1 002 600 A2 beschreibt ein Tauchgießrohr, welches ein Konturelement und wenigstens zwei in Richtung der Schmalseitenwände ge- genüberliegenden Austrittsöffnungen aufweist. Das Konturelement ist mit einer fließend ineinander übergehenden Kombination eines massiven, gegenüberlie- gende Wandbereiche verbindende Bodenelements mit der Höhe H1 und ober-

halb desselben angeordneten Strömungsteilern mit in Richtung seiner Längs- achse vorgesehener Höhe H2 ausgebildet, die ausgehend von den Wandberei- chen in das Rohrstück des Strömungskanals ohne feste Verbindung mit gegen- überliegenden Wandbereichen hineinragen.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gabe zugrunde, ein Gießrohr derart auszubilden und zu verbessern, dass es in einem vergleichsweise großen Geschwindigkeits-und/oder Durchsatzbereich ohne die eingangs beschriebenen Nachteile eingesetzt werden kann.

Darüber hinaus soll dieses Gießrohrkonzept zum Einsatz bei Brammen- Anlagen für dicke, mitteldicke und dünne Abmessungen ebenso wie für die Zwei-Rollen-Gießmaschine geeignet sein.

Die Aufgabe wird bei einem Tauchgießrohr der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch gelöst, dass das Gießrohr aus einem oberen Abschnitt mit einlaufseitig kreisförmigem Querschnitt, einem mittleren Abschnitt mit einer Ausbildung zur Verteilung des Strömungsquerschnitts in die Breite, und aus einem unteren Abschnitt besteht, und dass der Abstand der in- neren Wandungen des unteren Abschnitts einlaufseitig größer ist als der Ab- stand der inneren Wandungen des einlaufseitigen mittleren Abschnitts und dass die Breite des unteren Abschnitts unter Ausbildung eines flachen Querschnittes gegen den Auslauf zunimmt.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gießrohres mit unterschiedlichen Abschnitten, wobei innerhalb einzelner Abschnitte und beim Übergang der Abschnitte ineinander eine stetige Verteilung des Strömungsquerschnitts in die Breite stattfindet, eine wesentliche Erweiterung der Flexibilität des Strömungsverhaltens erreicht und dabei die Oberflächenqualität des Gießstranges nachhaltig verbessert wird.

Vermutlich dürfte dies darauf zurückzuführen sein, dass durch die erfindungs- gemäße Formgebung ein überproportionaler Aufbau der geschwindigkeitsab- hängigen Strömungswiderstände beim Durchströmen der Schmelze erfolgt, der sich insbesondere beim Übergang der Schmeizenströmung vom mittleren Be- reich zum unteren Bereich dadurch ergibt, dass dort im Bereich der bogenför- migen Flächenteile einander entgegengesetzte Strömungen entstehen, und dass deshalb ein beruhigter Durchfluß der Schmelze verwirklicht wird.

Weitere erfindungsgemäß wesentliche Ausgestaltungen des Tauchgießrohres sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- stehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen : Figur la ein Tauchgießrohr im Schnitt einer Ebene entlang der Mitte- lachse x-x ; Figur 1b das Tauchgießrohr in einer Schnittebene gemäß Fig. 1a, jedoch um 90° zur Seitenansicht des Schnittes gedreht.

Das Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze aus einem nicht näher dargestellten Gießbehälter in eine aus Breitseitenwänden und Schmalseiten- wänden bestehende nicht näher gezeigte Kokille, insbesondere zur Erzeugung von Flachprodukten, umfaßt ein an den Gießbehälter anschließbares Rohr- stück, das in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille in der Breite des Quer- schnitts erweitert ist und am unteren Ende mit Austrittsöffnungen 16,17 für die Schmelze ausgebildet ist. Gemäß der Zusammenschau der Figuren 1 a und 1 b besteht das Gießrohr 1 aus einem oberen Abschnitt 2 mit einlaufseitig kreisför- migem Querschnitt, einem mittleren Abschnitt 3 mit einer Ausbildung zur Ver- teilung des Strömungsquerschnitts 5 in die Breite, und aus einem unteren Ab-

schnitt 4. Der Abstand A1 der inneren Wandungen des unteren Abschnitts 4 ist einlaufseitig größer als der Abstand A2 der inneren Wandungen des einlaufsei- tigen mittleren Abschnitts. Im unteren Abschnitt 4 nimmt die Breite (B1) der in- neren Wandungen 10,11 unter Ausbildung eines flachen Querschnittes 13 ge- gen den Auslauf zu.

Der obere Abschnitt 2 geht von einem einlaufseitig kreisförmigen Querschnitt kontinuierlich auf einen auslaufseitig oval-flachen Querschnitt mit den Wandun- gen 6,7 über. Das Verhältnis der Abstände der Wandungen 6,7 bezüglich Breite und Dicke bei dem auslaufseitig oval-flachen Querschnitt des oberen Ab- schnitts 2 beträgt zwischen 1,2 und 8.

Der Querschnittsübergang des mittleren Abschnitts 3 zum unteren Abschnitt 4 weist bogenförmige Flächenteile 8,9 auf, deren Abstände sich in Strömungs- richtung (S) vermindern. Damit wird ein Strömungswiderstand aufgebaut, der zu einer gleichmäßigeren Strömungsverteilung führt damit die Strömungsverhält- nisse in der Kokille verbessert und die Oberflächenqualität des gegossenen Stranges erhöht.

Die inneren seitlichen Wandungen A2 des mittleren Abschnitts 3 gehen mit je- weils einem konvexem Verlauf in die Wandungen 10,11 des unteren Abschnitts 4 über.

Eine Ausgestaltung des Tauchrohres sieht vor, dass die einlaufseitige Quer- schnittsform des mittleren Abschnitts 3 an die Auslauf-Geometrie des oberen Abschnitts 2 anschließt und der Abschnitt 3 auslaufseitig einen Auslaßschlitz 12 aufweist, der sich annähernd über die Breite des Querschnitts erstreckt. Dieser Auslaßschlitz bewirkt ebenfalls einen beruhigten Fluß der Schmelze, so dass im unteren Abschnitt des Gießrohres die Ausströmgeschwindigkeit über die Aus- trittsquerschnitte vergleichmäßigt wird und damit eine stabile Verteilung der Schmelze in der Kokille gewährleistet ist.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tauchgießrohres sehen vor, dass im unteren Abschnitt 4 das Verhältnis zwischen dem Abstand A3 der inne- ren Wandungen 10,11 und deren Breite B1 zwischen 1,2 und 8 liegt, und dass fallweise der Abstand A3 der inneren Wandungen 10,11 des unteren Abschnitts 4 in Strömungsrichtung S verjüngt ist. Der untere Abschnitt 4 des Tauchgieß- rohres 1 enthält als Strömungsteiler ein flaches, geschlossenes Formteil mit einem unteren Bodenstück und seitlichen offenen Austritten 16,17 für die Schmelze.

Dabei beträgt die Breite B2 des Bodenstückes zwischen 30% und 80% der Breite b einer Austrittsöffnung 16, 17. Die Höhe H des Bodenstückes ist größer als dessen Breite B2. Es besitzt ein Paar Leitflächen 14,15, die entgegen der Strömungsrichtung S konkav verlaufend ausgebildet sind.

Bezugszeichenliste 1 Gießrohr 2 oberer Abschnitt 3 mittlerer Abschnitt 4 unterer Abschnitt 5 Strömungsquerschnitt 6 Wandung 7 Wandung 8 Flächenteil 9 Flächenteil 10 Wandung 11 Wandung 12 Auslaßschlitz 13 Hosenrohr 14 Leitfläche 15 Leitfläche 16 Austritt 17 Austritt