Die Erfindung betrifft eine "Prallplatte für ein Gießgefäß zum Vergießen von metallischen Schmelzen, insbesondere für einen Tundish, mit Seitenwänden, die eine Prallfläche umgeben, auf die die Schmelze beim Vergießen trifft. Ebenso betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Prallplatte ausgestattetes Gießgefäß sowie eine Vorrichtung zum Vergießen von Metallschmelze, in der ein Gießgefäß der in Rede stehenden Art eingesetzt wird.

Gießgefäße der in Rede stehenden Art werden in der Fachsprache auch "Zwischenbehälter" oder "Tundish" genannt. Sie werden beim Vergießen von schmelzflüssigem Metall, insbesondere Stahlschmelzen, eingesetzt, um die aus der Gießpfanne ausgegossene Schmelze auf die Kokille zu verteilen, in welchen das jeweils zu erzeugende Gießprodukt geformt wird. Da die Gießpfanne unvermeidbar in einer gewissen Höhe oberhalb des Gießgefäßes angeordnet ist, stürzt das schmelzeflüssige Metall dabei mit erheblicher kinetischer Energie über ein in der Regel vertikal ausgerichtetes Schattenrohr in das Gießgefäß.

Die hohe kinetische Energie des eintretenden Schmelzenstroms verursacht starke Strömungen in dem im Gießgefäß bereits enthaltenen Schmelzenbad. Diese Strömungen verursachen insbesondere die Gefahr, dass unerwünschte Bestandteile in die Schmelze gelangen. So kann zum einen durch die Schmelzenströmungen die feuerfeste Auskleidung des Zwischenbehälters erodiert werden mit der Folge, dass feuerfeste Partikel von der Schmelze aufgenommen werden. Zum anderen können in Folge der Strömungen Teile der auf der Oberfläche des im Gießgefäß enthaltenen Schmelzenbades schwimmenden Schlacke in die Schmelze gezogen werden. Ebenso erschweren die Strömungen im Gießgefäß das Aufsteigen von unerwünschten Einschlüssen, die mit dem Schmelzenstrom aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß geschwemmt werden, an die Oberfläche des Schmelzenbades, wo sie von der Schlacke aufgenommen werden sollen.

Auch kann es in Folge von Wirbelbildungen im Schmelzenbad dazu kommen, dass die auf dem Schmelzenbad schwimmende Schlacke aufreißt. Die Schmelze kommt dann in direkten Kontakt mit dem Sauerstoff der Umgebung, so dass sich in ihr Oxidprodukte bilden, die die Qualität des zu vergießenden Metalls negativ beeinflussen.

Um die voranstehend erläuterten Gefahren zu mindern, sind in der Praxis eingesetzte Gießgefäße üblicherweise mit Prallplatten aus feuerfestem Material ausgestattet. Deren Aufgabe besteht einerseits darin, die Auskleidung des Gießgefäßes im Bereich des Auftreffens des in das Gießgefäß eintretenden Schmelzenstroms zu schützen. Zum anderen sind die Prallplatten in der Regel so gestaltet, dass durch eine geeignete Umlenkung bzw. Verteilung zumindest ein Teil der kinetischen Energie der in das Gießgefäß einströmenden Schmelze vernichtet wird. Ziel der Gestaltung der Prallplatte ist es dabei, die Strömung innerhalb des Gießgefäßes möglichst weitgehend zu beruhigen.

Zu diesem Zweck ist beispielsweise gemäß der WO 95/13890 ein für das Vergießen von Stahlschmelze eingesetztes Zwischengefäß mit einer Prallplatte der eingangs angegebenen Art ausgestattet, die zentral unter einem vertikal ausgerichteten Schattenrohr angeordnet ist, über das die zu vergießende Stahlschmelze in den mit der Prallplatte ausgerüsteten Zwischenbehälter geleitet wird. Die Prallplatte weist einen Bodenabschnitt auf, der an seinen Rändern umlaufende Seitenwände trägt. Auf diese. Weise ist die Prallfläche seitlich umschlossen, die an der dem Schattenrohr zugeordneten Oberseite des Bodenabschnitts ausgebildet ist. Die der Prallfläche zugeordneten Wandflächen der Seitenwände sind dabei ausgehend vom Bodenabschnitt in Richtung der Prallfläche geneigt, so dass die Fläche der vom oberen Rand der Seitenwände umgebenen freien Öffnung der Prallplatte kleiner ist als die Prallfläche selbst.

Durch die schräge Anordnung der Innenflächen der Seitenwände wird erreicht, dass die auf die Prallfläche der bekannten Prallplatte fallende, in Richtung der Seitenwände abgelenkte Schmelze unter Verlust eines erheblichen Teils ihrer kinetischen Energie in eine gegen die Oberfläche des in dem Zwischengefäß enthaltenen Schmelzenbades gerichtete Strömung umgelenkt wird. Die Entstehung von starken Wirbelströmungen im Schmelzenbad soll so verhindert werden. Allerdings kann es in Folge der gegen die Badoberfläche gerichteten Schmelzenströmungen zu intensiven Bewegungen der Schlacke mit der Folge kommen, dass verstärkt Schlackenbestandteile in die Schmelze eingezogen werden.

Ein anderer Versuch, durch eine geeignete Gestaltung von Prallplatten die Bewegung des Schmelzenbades beim Vergießen von Stahlschmelze in einem Tundish zu beruhigen, ist aus der EP 0 463 257 Al bekannt. Bei den aus dieser Druckschrift bekannten Platten ist auf eine seitliche Umrandung der Prallfläche verzichtet worden. Stattdessen ist die Prallfläche selbst mit einer durch Erhebungen und Absenkungen gebildeten Struktur versehen, die beispielsweise wellen- oder höckerartig ausgebildet ist. An den Erhebungen und Absenkungen der derart strukturierten Prallfläche soll der auftreffende Schmelzenstrom in eine Vielzahl von Teilströmen zerlegt werden, die jeder für sich nur noch eine geringe kinetische Energie besitzen.

Auch die strukturierte Formgebung der Prallfläche führt zu einer Abnahme der Intensität der Strömungen im Schmelzenbad. In der Praxis erweist sich die erzielte Beruhigung der Bewegungen des Schmelzenbades jedoch als zu gering. Insbesondere kann alleine durch die strukturierte Formgebung nicht verhindert werden, dass sich von der Prallplatte seitlich abströmende Teilströme bilden, die mit nach wie vor hoher Strömungsgeschwindigkeit auf die bereits in dem Tundish vorhandene Schmelze treffen und diese mit großer Kraft durchwirbeln.

Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Prallplatte zu schaffen, die beim Einfüllen von Schmelze in ein Gießgefäß mit erhöhter Wirksamkeit die Entstehung von ungewollten Strömungen in dem Gießgefäß verhindert. Ebenso sollte ein Gießgefäß angegeben werden, mit der das Vergießen von Metallschmelze bei verminderter Gefahr einer Kontaminierung der Schmelze im Gießgefäß mit unerwünschten Einschlüssen ermöglicht ist. Schließlich sollte auch eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der das Vergießen von metallischer Schmelze zu einem hinsichtlich seiner Eigenschaften optimierten Gussprodukt möglich ist.

In Bezug auf eine Prallplatte für ein Gießgefäß zum Vergießen von metallischen Schmelzen, insbesondere für einen Tundish, die eine von Seitenwänden umgebenen Prallfläche aufweist, auf die die Schmelze beim Vergießen trifft ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass die Seitenwände Öffnungen und zwischen den Öffnungen als Strömungskörper ausgebildete Teilstücke aufweisen, die die im Gießbetrieb auf der Prallfläche sich verteilende Schmelze ablenken und in eine Vielzahl von durch die Öffnungen austretende Teilströmen zerteilen.

In Bezug auf das Gießgefäß zum Vergießen von metallischer Schmelze, bei dem es sich insbesondere um ein Zwischengefäß oder einen Tundish für das Vergießen von Stahlschmelze handelt, ist die voranstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst worden, dass ein solches Gießgefäß mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Prallplatte ausgestattet ist.

Schließlich ist die genannte Aufgabe in Bezug auf eine Vorrichtung zum Vergießen von metallischer Schmelze, die mit einem Gießgefäß und einem Schattenrohr ausgestattet ist, dessen Ausgießöffnung in Betriebsstellung in dem Gießgefäß angeordnet ist, dadurch gelöst worden, dass im Gießgefäß eine zentral unter der Ausgießöffnung angeordnete, erfindungsgemäß ausgebildete Prallplatte vorgesehen ist. Den verschiedenen Verkörperungen der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Prallplatte mit einer Prallfläche gebildet wird, die von Seitenwänden umgeben ist, die mit Öffnungen derart versehen sind, dass die auf die Prallfläche treffenden und auf die Seitenwände zuströmende Schmelze an den zwischen den Öffnungen verbleibenden Teilstücken der Seitenwände umgelenkt werden.

Mit der Erfindung lassen sich die durch die Öffnungen der Seitenwände tretenden Teilströme gezielt so in die die Prallplatte umgebende Schmelze leiten, dass in der umgebenden Schmelze nur eine minimierte Bewegung verursacht wird. Diejenigen Schmelzenteilströme, die auf die in diesem Fall die Strömungskörper bildenden Wandstücke zwischen den Öffnungen treffen, werden ebenso gezielt in Richtung der Badoberfläche gelenkt.

Die Öffnungen können nach Art von Löchern in die Seitenwände eingeformt sein. Besonders wirkungsvoll lässt sich der erfindungsgemäß angestrebte Zweck jedoch dann erreichen, wenn die Öffnungen zwischen den Strömungskörpern als Einschnitte ausgebildet sind, die zur von der Prallfläche abgewendeten Oberseite der Seitenwände offen sind. Eine derart gestaltete Prallplatte, bei der die verbleibenden Teilstücke der Seitenwände nach "Art von vom Bodenabschnitt abstehenden Zähnen geformt sind, lässt sich nicht nur besonders einfach herstellen, sondern bewirkt auch eine hinsichtlich der Vernichtung kinetischer Energie besonders effektive Aufteilung des auf die Prallplatte treffenden Schmelzenstroms in viele einzelne Teilströme.

Letzteres kann dadurch besonders wirkungsvoll erreicht werden, dass an mindestens einer Seite der Prallfläche zwei oder mehr mit Abstand zueinander angeordnete Seitenwände angeordnet sind. Die mindestens doppelreihige Anordnung der Seitenwände führt zu einer besonders effektiven Vernichtung der der Schmelze nach dem Aufprall auf die Prallfläche innewohnenden kinetischen Energie. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Öffnungen der derselben Seite der Prallfläche zugeordneten Seitenwände auf Lücke gesetzt sind.

Eine besonders gute Wirkung wird bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung einer Prallplatte insbesondere dann erreicht, wenn die Prallfläche eben ausgebildet ist.

Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Prallplatte wird die aus dem Schattenrohr in der Regel im Wesentlichen senkrecht auf die Prallfläche treffende und an dieser in Richtung der Seitenwände abgelenkte Schmelze an den Strömungskörpern in eine Vielzahl von Teilströmungen zerlegt, von denen der eine Teil in einer seitlichen Strömung in die im Gießgefäß bereits vorhandene Schmelze eintritt, während der andere Teil in Richtung der Schmelzbadoberfläche umgelenkt wird. Mit einer derartigen Zerteilung des Schmelzenstrahls in viele Teilströme geht eine intensive Vernichtung der kinetischen Energie einher, mit der der Schmelzenstrahl auf die Prallfläche trifft.

So stellt jeder Strömungskörper ein Strömungshindernis dar, an dem der jeweils auf dieses Hindernis treffende Schmelzenstrom an Strömungsenergie verliert. Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Prallplatte erreicht, dass die in das jeweilige Gießgefäß neu gefüllte Schmelze nur zu geringen Bewegungen im Schmelzenbad führt. Die Gefahr, dass Schlackenbestandteile in die Schmelze gelangen, ist demzufolge deutlich vermindert. Partikel, die mit dem Schmelzenstrom in das Gießgefäß gelangen, werden stattdessen in einem beruhigten Strom zur Badoberfläche geschwemmt und von der Schlacke aufgenommen.

Gleichzeitig ist sichergestellt, dass die Schlackeschicht auf der Badoberfläche stets geschlossen bleibt, so dass eine Oxidation der Schmelze sicher verhindert ist. Auch ist die Belastung der Auskleidung des Gießgefäßes auf ein Minimum reduziert, so dass auch die Gefahr des Einschlusses von Teilen der Auskleidung in die Schmelze minimiert und die Lebensdauer eines mit der erfindungsgemäßen Prallplatte ausgestatteten Gießgefäßes verlängert ist.

Die Anordnung der zwischen den als Strömungskörper wirkenden Teilstücken der Seitenwände vorhandenen Öffnungen kann in Abhängigkeit von der Formgebung des Gießgefäßes und der Position der Prallplatte in dem Gießgefäß so gewählt werden, dass ein optimaler Eintritt der einzelnen Teilströme in die im Gießgefäß bereits vorhandene Schmelze gewährleistet ist. Ist die Prallplatte an zentraler Stelle im Gießgefäß positioniert, so haben Strömungssimulationen gute Ergebnisse gezeigt, wenn die Öffnungen in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Ebenso hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Breite der Öffnungen dem 0,5- bis 2,5-fachen der Breite eines zwischen zwei Öffnungen jeweils verbleibenden Strömungskörpers entspricht. Insbesondere kann die Breite der Öffnungen im Wesentlichen gleich der Dicke der Strömungskörper sein, um die angestrebte Minimierung der Strömungsenergie besonders wirksam zu erreichen.

Gemäß einer weiteren, die beruhigte Einleitung der Teilströme in die vorhandene Schmelze ebenfalls begünstigende Ausgestaltung der Erfindung geht die Prallfläche im Wesentlichen stufenlos in die Öffnungen über.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Zusammenhang mit einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine Prallplatte in Draufsicht;

Fig. 2 die Prallplatte gemäß Fig. 1 in einer ersten seitlichen Ansicht;

Fig. 3 die Prallplatte gemäß Fig. 1 in einer zweiten seitlichen Ansicht;

Fig. 4 ein mit einer Prallplatte gemäß Fig. 1 ausgestattetes Gießgefäß in einem Längsschnitt;

Fig. 5 die Prallplatte gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 6 eine zweite Prallplatte in Draufsicht.

Die aus einem Feuerfestmaterial einstückig gefertigte in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Prallplatte 1 weist einen in seiner Grundform rechtwinklig ausgebildeten Bodenabschnitt 2 auf. Der Bodenabschnitt 2 trägt auf seiner in Montagestellung freien Oberseite Seitenwände 5,6,1,8, die entlang des Randes seiner Längsseiten 3 und seiner Schmalseiten 4 im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberseite des Bodenabschnitts 2 ausgerichtet sind. Dabei sind die Seitenwände 5,6,7,8 jeweils in einem Abstand H zum jeweiligen Rand angeordnet.

In die Seitenwände 5,6,7,8 sind in regelmäßigen Abständen A Öffnungen 9 eingeformt, die als von der Oberseite 10 der Seitenwände 5,6,7,8 in Richtung des Bodenabschnitts 2 ausgehende Einschnitte geformt sind. Die Öffnungen 9 sind derart regelmäßig angeordnet, dass die zwischen zwei Öffnungen 9 jeweils als Strömungskörper verbleibenden Teilstücke 11 der Seitenwände 5,6,7,8 zahnartig auf dem Randbereich des Bodenabschnitts 2 stehen. Die Teilstücke 11 sind dabei quaderförmig ausgebildet. Die Breite B0E der Öffnungen 9 entspricht etwa der Dicke D der Teilstücke 11, während die Breite BTE der Teilstücke 11 etwa gleich dem 1,5-fachen ihrer Dicke D ist. Die Seitenwände 5,6,7,8 umgeben eine auf der freien Oberseite des Bodenabschnitts 2 ausgebildete Prallfläche P.

Das in Fig. 4 dargestellte, langgestreckt ausgebildete Gießgefäß 15 ist als Tundish in einer Vorrichtung zum Vergießen von Stahlschmelze eingesetzt, von der hier des Weiteren ein Schattenrohr 16 und zwei Stopfenstangen 17 dargestellt sind. Das in an sich bekannter Weise aufgebaute Gießgefäß 15 weist Seitenwände 18 und einen Boden 19 auf. Ausgehend vom Boden 19 sind die Seitenwände 18 nach außen geneigt angeordnet, so dass die Öffnungsfläche des Gießgefäßes 15 größer als seine Bodenfläche ist.

Die Seitenwände 18 grenzen seitlich einen Innenraum 20 ab. In diesen Innenraum 20 ist das Schattenrohr 16 geführt, über das schmelzflüssiger Stahl in das Gießgefäß 15 geleitet wird. Das Schattenrohr•16 ist zentral über dem Boden 19 angeordnet und im Wesentlichen senkrecht zu diesem angeordnet. Seine Ausgießöffnung 22 ist dabei in einem Abstand oberhalb des Bodens 19 jedoch unterhalb des Oberrands der Seitenwände 18 des Gießgefäßes 15 positioniert. Der Abstand zwischen der Ausgießöffnung 22 und dem Boden 19 ist dabei so bemessen, dass im Gießbetrieb die Ausgießöffnung 22 unter dem Spiegel des in das Gießgefäß 15 gefüllten Schmelzenbades 21 liegt.

Zentral zur Ausgießöffnung 22 des Schattenrohrs 16 ausgerichtet sitzt auf dem Boden 19 des Gießgefäßes 15 die Prallplatte 1. Die Längsseiten 3 der Prallplatte 1 erstrecken sich dabei parallel zu den langen Seiten des Gießgefäßes 15.

Mittels der Stopfenstangen 17 werden die Schmelzenströme geregelt, die über die beiden Abströmöffnungen 23,24 aus der Gießform 15 abfließen, von denen jeweils eine in einem zu jeweils einer der kurzen Seiten des Gießgefäßes 15 zugeordneten Bereich des Bodens 19 eingeformt ist.

Der über das Schattenrohr 16 in die Gießform 15 gelangende Stahlschmelzenstrom S trifft mit hoher kinetischer Energie auf die ebene Prallfläche P und wird dort in Richtung der Seitenwände 5,6,7,8 abgelenkt. Die derart abgelenkte Strömung trifft auf die als Strömungskörper wirkenden Teilstücke 11 der Seitenwände 5,6,7,8 und wird an ihnen in eine Vielzahl von Teilströmen TsI,Ts2 aufgeteilt.

Der eine Teil dieser Teilströmungen TsI strömt dabei durch die Öffnungen 9 und gelangt in einer im Wesentlichen parallel zum Boden 19 ausgerichteten Strömung in die bereits im Gießgefäß 15 vorhandene Schmelze, während die anderen Teilströme Ts2 an den Teilstücken 11 in Richtung der Oberfläche des Schmelzenbades 21 abgelenkt werden. Die Aufteilung des Schmelzenstroms S an den Teilstücken 11 in viele Teilströme TsI,Ts2 geht mit einem erheblichen Verlust an Strömungsenergie einher, so dass die Teilströme TsI,Ts2 nur noch mit deutlich verminderter kinetischer Energie in das Schmelzenbad 21 eintreten.

Im Ergebnis werden die Bewegungen im Schmelzenbad 21 so auf ein Minimum reduziert. Vom Schmelzenstrom S in das Gießgefäß 15 transportierte Partikel steigen dementsprechend in Richtung der Oberfläche des Schmelzenbades 21 auf und werden von der darauf schwimmenden, hier nicht dargestellten Schlacke aufgenommen. Gleichzeitig wird die aus Feuerfestmaterial hergestellte Auskleidung, mit der die Seitenwände 18 der Gießform bedeckt sind, geschont.

Eine weitere Ausgestaltung einer in Draufsicht rechtwinkligen Prallplatte 100, bei der durch die Aufteilung der Schmelze S in Teilströme Ts noch mehr kinetische Energie vernichtet und die Teilströme entsprechend beruhigt in die Umgebung der Prallplatte 100 eintreten, ist in Fig. 6 gezeigt.

Wie bei der Prallplatte 1 ist bei der Prallplatte 100 die Prallfläche P von Seitenwänden 101, 102, 103 und 104 umgeben, die jeweils Öffnungen 105 aufweisen, die seitlich jeweils durch Teilstücke 106 der Seitenwände 101, 102, 103 und 104 begrenzt sind. Zusätzlich ist bei der Prallplatte 100 mit Abstand zu jeder Seitenwand 101, 102, 103, 104 jeweils eine zweite, äußere Seitenwand 107, 108, 109, 110 angeordnet, die ebenfalls Öffnungen 111 aufweist, die in derselben Weise durch zahnartig nach oben stehende, Strömungskörper bildende Teilstücke 112 seitlich begrenzt sind wie die Öffnungen 105 der inneren Seitenwände 101, 102, 103, 104.

Die Öffnungen 111 der äußeren Seitenwände 107, 108, 109, 110 sind dabei auf Lücke zu den Öffnungen 105 der inneren Seitenwände 101, 102, 103, 104 so gesetzt, dass jeder Öffnung 105 der inneren Seitenwände 101 - 104 jeweils ein Teilstück 112 der äußeren Seitenwände 107 - 110 und jeder Öffnung 111 der äußeren Seitenwände 107 - 110 jeweils ein Teilstück 106 der inneren Seitenwände 101 - 104 gegenübersteht.

Auf diese Weise werden die auf die Teilstücke 106 und 112 treffenden Teilströme Ts der auf die Prallfläche P treffenden Schmelze S mehrfach abgelenkt, so dass sie weiter abgebremst werden und kinetische Energie verlieren. BEZUGSZEICHEN

1 Prallplatte 2 Bodenabschnitt 3 Längsseiten der Prallplatte 1 4 Schmalseiten der Prallplatte 1 5,6,7,8 Seitenwände 9 Öffnungen II Teilstücke der Seitenwände 5 , 6, 7 , 8 15 Gießgefäß 16 Schattenrohr 17 Stopfenstangen 18 Seitenwände des Gießgefäßes 15 19 Boden des Gießgefäßes 15 20 Innenraum des Gießgefäßes 15 22 Ausgießöffnung des Schattenrohrs 16 21 Schmelzenbad 23,24 Abströmöffnungen des Gießgefäßes 15 100 Prallplatte 101 - 104 innere Seitenwände der Prallplatte 100 105 Öffnungen der Seitenwände 101 - 104 106 Teilstücke der Seitenwände 101 - 104 107 - 110 äußere Seitenwände III Öffnungen der äußeren Seitenwände 107 - 110 112 Teilstücke

A Abstände zwischen den Öffnungen 9 B0E Breite der Öffnungen 9 BTE Breite der Teilstücke 11 D Dicke der Teilstücke 11 P Prallfläche 5 Stahlschmelzenstrom TsI,Ts2 Teilströme