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WO2010057566A1 - Tauchausguss - Google Patents

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Publication number
WO2010057566A1
WO2010057566A1 PCT/EP2009/007731 EP2009007731W WO2010057566A1 WO 2010057566 A1 WO2010057566 A1 WO 2010057566A1 EP 2009007731 W EP2009007731 W EP 2009007731W WO 2010057566 A1 WO2010057566 A1 WO 2010057566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
immersion nozzle
gas bubbles
molten metal
tubular body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/007731
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gernot Hackl
Gerald Nitzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Original Assignee
Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG filed Critical Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority to CN200980147093.8A priority Critical patent/CN102239019B/zh
Priority to EP09744083.8A priority patent/EP2355946B1/de
Priority to BRPI0920957A priority patent/BRPI0920957A2/pt
Priority to US13/129,549 priority patent/US8517231B2/en
Priority to CA2743224A priority patent/CA2743224C/en
Priority to MX2011005327A priority patent/MX2011005327A/es
Priority to RU2011120043/02A priority patent/RU2476292C2/ru
Publication of WO2010057566A1 publication Critical patent/WO2010057566A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 diving spout, as used for example in the continuous casting of a molten metal.
  • the immersion nozzle comprises a tubular body and a pouring passage extending from a first end portion of the tubular body at which a molten metal enters the pouring passage to a second end portion at which the molten metal leaves the pouring passage via at least one exit port. It can be seen from the document that immersion nozzles with two diametrically opposite lateral outlet openings also belong to the state of the art, so that the melt is laterally deflected from an initially purely vertical flow direction in two directions before it emerges from the immersion tube.
  • a disadvantage of this process technology is that partly gas bubbles of considerable size arise and are conducted with the melt stream into the metallurgical melt pool.
  • Such gas bubbles can have a diameter of several millimeters, but in some cases also diameters in the centimeter range.
  • the pouring mirror (the surface of the molten bath) may vary, especially in the border region to the dip tube
  • ascending gas bubbles can break up a slag layer resting on the molten bath and / or a casting powder layer. This can lead to undesirable contact of the melt with ambient air. Also, foundry slag can be drawn into the melt.
  • the described formation of gas bubbles, even larger gas bubbles, can not be prevented in principle, on the contrary: it is metallurgically necessary for certain applications.
  • the inventive concept is to make the existing gas bubbles harmless as possible.
  • the invention is based on the consideration to provide a way to remove the gas bubbles from the melt stream before the molten metal is passed from the dip tube into a molten bath of a metallurgical melting vessel.
  • the invention makes use of the fact that gas bubbles rise (float) within a molten metal.
  • the tendency of the gas bubbles to rise is greater, the larger the gas bubbles are and the lower the viscosity of the molten metal. This means that in particular the unwanted large gas bubbles with a diameter of »1 mm can be removed from the melt more easily than small gas bubbles.
  • the concrete concept of the invention consists in providing a chamber from the dip tube immediately before leaving the melt, into which such gas bubbles can rise (escape).
  • the chamber acts as a collecting container or buffer vessel for the said gas bubbles before they enter the molten bath (in the mold).
  • Further considerations of the inventions go to either return this gas / gas bubbles in the melt stream within the dip tube, in such a way that when the gas bubbles are introduced into the melt stream, the gas bubbles are crushed and thus rendered largely harmless, or in an alternative embodiment remove the gas from the system, ie into the ambient atmosphere.
  • the invention accordingly relates to a submersible nozzle with the following features:
  • 1.2 a pouring passage extending from a first end portion of the tubular body at which a molten metal enters the pouring passage to a second end portion at which the molten metal leaves the pouring passage via at least one exit port
  • a diving nozzle with the features 1.1 and 1.2 belongs to the prior art, which is now optimized by the structural design according to feature 1.3.
  • EP 1 036 613 B l is known, the melt in the pouring passage initially runs vertically from top to bottom, before they split and under a Angle of approximately 60 ° is led away from the immersion nozzle by two diametrically opposite lateral outlet openings.
  • the invention now provides, at the second end portion of the immersion nozzle to provide a chamber which is in fluid communication with the pouring channel, so that gas bubbles, which are carried along with the melt stream, can rise from the melt stream into the chamber and so from the part of the melt are removed, which flows into the metallurgical melting vessel or in its molten bath.
  • the chamber may extend from a portion of the pouring channel along which the molten metal flows at an angle> 0 and ⁇ 90 ° to the axial direction of the tubular body. If the flow conditions in the metallurgical vessel allow it, the angle can also be> 90 °, which enhances the tendency of gas bubble deposition.
  • the chamber can connect substantially radially outside to the pouring channel, so that the boundary wall of the pouring channel forms an inner wall of the chamber.
  • the collecting space for the gas may also run in an annular manner around the pouring channel or be spaced apart from one another by a plurality of chambers.
  • each chamber being associated with one of two melt streams at the outlet end.
  • the invention further provides to form the chamber at a distance from the first connection region with the pouring channel having at least one second connection region (an opening) to the pouring channel, so that the chamber receives a type of bypass function.
  • Gas bubbles which at the bottom of the chamber (viewed in the main flow direction of the melt) have risen up into the chamber, so at the upper end of the chamber, which is the end of the chamber, which faces the first end portion of the pouring channel again be returned to the pouring channel and thus into the melt stream. It has been found that when recycling the relatively large gas bubbles in the melt stream it comes to a crushing of the gas bubbles to a largely innocuous measure.
  • the gas is not removed from the system; but the gas bubbles are crushed and indeed to such a degree that they no longer cause the problems mentioned even after entering the molten bath in the metallurgical vessel. Rather, then the crushed gas bubbles can rise slowly, without turbulence and without destruction of slag and G manpulver Anlagen.
  • the chamber at a distance from its lower end, that is offset in the direction of the first end portion of the immersion nozzle, having an opening which creates a connection to the ambient atmosphere with a proper use of the immersion nozzle.
  • the pouring channel itself and its course, in particular in the second end section, towards the outlet opening or the outlet openings can be designed according to the prior art. It is advantageous if the pouring channel in the second section is designed so that the molten metal flows out of the outlet opening at an angle of> 0 and ⁇ 90 ° to the axial direction of the tubular body, because this calms the melt stream and the gas bubbles can still rise sufficiently upwards ,
  • Said flow angle can be limited to> 45 ° and ⁇ 75 ° according to another embodiment.
  • the immersion nozzle can be produced by conventional process techniques and using refractory materials, for example as cast or pressed part from an offset based on Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , MgO, CaO, etc.
  • the size of the chamber depends on the particular application.
  • the transition region (opening area) between the pouring channel and the chamber will have a cross-sectional area of 7-30 cm 2 and the chamber as a whole a volume of, for example, 50-250 cm 3 , starting from an immersion nozzle having a length of 900 mm and an outer diameter of 120 mm , a diameter of the pouring channel of 70 mm and a cross-sectional area of the outlet opening / s of about 50 cm 2 .
  • FIGS. 1 and 2 each show in schematic representation an outflow-side (second) end of a diving spout according to the invention, on the left in FIG. 1, while the prior art is compared on the right.
  • Figure 1 shows a submersible nozzle with a tubular body 10, a pouring channel 12 which extends substantially concentric to the axial center longitudinal axis L of the tubular body, from a first end portion 14 of the tubular body, in which a molten metal enters the pouring channel, to to a second End section 16, at which the molten metal leaves the pouring channel 12 via two lateral outlet openings 18.1, 18.2.
  • the pouring channel 12 in the region of the second end section 16 is designed such that the molten metal changes its originally purely vertical flow direction (arrow V) and the melt stream changes into two partial streams (arrows T 1, T 2) which are initially at an angle ⁇ of approximately 50 ° to the flow direction V in the direction of the outlet openings 18.1, 18.2.
  • these gas bubbles may have a different size. Schematically, this is indicated in the right part of Figure 1 by the arrows A, B and C, where C indicates a typical flow direction of large gas bubbles, B is a typical flow direction for gas bubbles medium size and A indicates the direction in which the smallest gas bubbles in the molten bath S be guided.
  • C indicates a typical flow direction of large gas bubbles
  • B is a typical flow direction for gas bubbles medium size
  • A indicates the direction in which the smallest gas bubbles in the molten bath S be guided.
  • the larger gas bubbles in particular those with a diameter of more than 1 mm, rise upwards in the molten bath S and cause the abovementioned metallurgical problems.
  • these larger gas bubbles can break up a scarfing layer 26 resting on the melt bath and / or a cast powder layer, as is also indicated schematically in the right-hand part of FIG.
  • a diving nozzle according to the invention differs by the geometry shown on the left in FIG. 1:
  • the dip tube is extended at opposite areas of the lower end portion 16 to the outside in each case by a chamber 20 which is bounded by an upper wall surface 20 o, a subsequent, outer and lateral, parallel to the body 10 extending wall surface 20 s and a part of the body 10 and down (towards the face plate 15) is open.
  • a chamber 20 which is bounded by an upper wall surface 20 o, a subsequent, outer and lateral, parallel to the body 10 extending wall surface 20 s and a part of the body 10 and down (towards the face plate 15) is open.
  • an opening 21 is arranged in the body 10, which creates a fluidic connection between the interior of the body 10 (which is the pouring channel 12) and the chamber 20.
  • the embodiment of Figure 2 differs from the embodiment of Figure 1 in that instead of the opening (s) 21 between the / the chamber (s) 20 and pouring channel 12 in the upper wall portion 2Oo of the chambers 20 gas outlet openings 23 are arranged through which the Gas bubbles can escape into the ambient atmosphere U, as also schematically indicated by circles.
  • the dimensioning of the immersion nozzle according to the embodiment of Figure 2 is such that the upper boundary wall 2Oo each chamber 20 above the molten bath S or the corresponding slag or G confusepulver Anlagen 26 runs so that the gas bubbles discharged through the gas outlet 23 can escape directly into the ambient atmosphere.
  • An immersion nozzle according to the invention includes the following features:
  • the G mankanalquerites corresponds to the inner cross section of the tubular body.
  • a tubular body in the form of a round cylinder in the section between the first and second end parts) cut
  • the deflection region for the melt at the outlet-side second end portion of the tubular body is an integral part of the dip tube.
  • the chamber volume and the inner volume of the entire immersion tube do not change in use (apart from erosion phenomena).
  • the dip tube is designed so that the vertically flowing from top to bottom melt at the second end portion is divided into at least two spaced apart streams, each associated with a chamber, viewed in the direction of flow of the melt, respectively before the area lies / lie where the melt stream or part of it leaves the dip tube.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tauchausguss, wie er zum Beispiel beim Stranggießen einer Metallschmelze verwendet wird.

Description

„Tauchausguss"
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Tauchausguss, wie er zum Beispiel beim Stranggießen einer Metallschmelze verwendet wird.
Der EP 1 036 613 B l kann der grundsätzliche Aufbau eines solchen Tauchausgusses entnommen werden. Der Tauchausguss umfasst einen rohrförmigen Körper und einen Gießkanal, der sich von einem ersten Endabschnitt des rohrförmigen Körpers, bei dem eine Metallschmelze in den Gießkanal eintritt, bis zu einem zweiten Endabschnitt erstreckt, an dem die Metallschmelze den Gießkanal über mindestens eine Austrittsöffnung verlässt. Der Schrift ist zu entnehmen, dass auch Tauchausgüsse mit zwei diametral gegenüberliegenden seitlichen Austrittsöffnungen zum Stand der Technik gehören, so dass die Schmelze von einer zunächst rein vertikalen Strömungsrichtung in zwei Richtungen seitlich abgelenkt wird, bevor sie aus dem Tauchrohr austritt.
Bei gattungsgemäßen Tauchausgüssen ist es bekannt, ein Inertgas wie Argon der Metallschmelze zuzuführen, beispielsweise um ein so genanntes „clogging" zu verhindern, das heißt, zu verhindern, dass sich der Gießkanal durch Aufwachsungen in seinem Querschnitt verringert.
Nachteilig bei dieser Verfahrenstechnik ist, dass zum Teil Gasblasen erheblicher Größe entstehen und mit dem Schmelzestrom in das metallurgische Schmelzbad geführt werden. Solche Gasblasen können einen Durchmesser von mehreren Millimetern, teilweise aber auch Durchmesser im Zentimeterbereich aufweisen. Sobald die Schmelze aus dem Tauchrohr in das Schmelzbad des metallurgischen Gefäßes (zum Beispiel in eine Kokille einer Strangguss- Anlage) überführt wurde, steigen insbesondere große Gasblasen zwar im Schmelzbad auf, es ergeben sich dabei aber weitere Probleme:
- Es kommt zu Turbulenzen im Übergangsbereich zwischen Tauchrohr und Schmelzbad, die sich negativ auf den Verschleiß des Tauchrohrs auswirken,
- der Gießspiegel (die Oberfläche des Schmelzbades) kann schwanken, insbesondere im Grenzbereich zum Tauchrohr
- die Schlacke kann schäumen,
- aufsteigende Gasblasen können eine auf dem Schmelzbad aufliegende Schlackenschicht und/oder eine Gießpulver-Schicht aufbrechen. Dabei kann es zu einem unerwünschten Kontakt der Schmelze mit Umgebungsluft kommen. Auch kann Gießschlacke in die Schmelze eingezogen werden.
Zhang et. al. "Physical, Numerical and Industrial Investigation of Fluid Flow and Steel Cleanliness in the Continuous Casting MoId at Panzhihua Steel" beschreiben in AIS Tech 2004, Nashville (US), September 15-17, 2004, Association Iron Steel Technology, Warrendale, PA (US), 879-894 die Strömungsverhältnisse in Tauchrohren, wenn Gas injiziert wird. Bei bestimmten Betriebsbedingungen kommt zur Trennung von Gas und Schmelze. Dabei entstehen zum Teil sehr große Gasblasen, die das Tauchrohr verlassen und in die Schmelze eindringen. Die Erfindung möchte diese Nachteile vermeiden und einen Tauchausguss anbieten, der auch dann weitestgehend störungsfrei den Transport einer Metallschmelze in ein metallurgisches Schmelzgefäß erlaubt, wenn die Schmelze Gasblasen mitführt.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von folgender Überlegung aus:
Die beschriebene Ausbildung von Gasblasen, auch größeren Gasblasen, kann grundsätzlich nicht verhindert werden, im Gegenteil: Sie ist metallurgisch für bestimmte Anwendungen notwendig. Das erfindungsgemäße Konzept besteht darin, die vorhandenen Gasblasen möglichst unschädlich zu machen. Im Weiteren liegt der Erfindung die Überlegung zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Gasblasen aus dem Schmelzestrom zu entfernen, bevor die Metallschmelze aus dem Tauchrohr in ein Schmelzbad eines metallurgischen Schmelzgefäßes geführt wird.
Dabei macht sich die Erfindung zu nutze, dass Gasblasen innerhalb einer Metallschmelze aufsteigen (aufschwimmen). Die Tendenz der Gasblasen, aufzusteigen, ist umso größer, je größer die Gasblasen sind und je geringer die Viskosität der Metallschmelze ist. Das heißt, dass insbesondere die unerwünschten großen Gasblasen mit einem Durchmesser » 1 mm leichter aus der Schmelze entfernt werden können als kleine Gasblasen.
Vor diesem Hintergrund besteht der konkrete Erfindungsgedanke darin, unmittelbar vor dem Verlassen der Schmelze aus dem Tauchrohr eine Kammer vorzusehen, in die derartige Gasblasen aufsteigen (entweichen) können. Die Kammer wirkt als Auffangbehälter oder Puffergefäß für die genannten Gasblasen, bevor diese in das Schmelzbad (in der Kokille) gelangen. Weitere Überlegungen der Erfindungen gehen dahin, dieses Gas/diese Gasblasen entweder wieder in den Schmelzestrom innerhalb des Tauchrohres zurückzuführen, und zwar so, dass bei der Einleitung der Gasblasen in den Schmelzestrom die Gasblasen zerkleinert und damit weitestgehend unschädlich gemacht werden, oder in einer alternativen Ausführungsform das Gas aus dem System, das heißt in die Umgebungsatmosphäre, abzuziehen.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung demnach einen Tauchausguss mit folgenden Merkmalen:
1.1 Einem rohrförmigen Körper,
1.2 einem Gießkanal, der sich von einem ersten Endabschnitt des rohrförmigen Körpers, bei dem eine Metallschmelze in den Gießkanal eintritt, bis zu einem zweiten Endabschnitt erstreckt, an dem die Metallschmelze den Gießkanal über mindestens eine Austrittsöffnung verlässt,
1.3 mindestens einer Kammer im Bereich des zweiten Endabschnitts, die in Strömungsrichtung der Metallschmelze hinter der jeweiligen Austrittsöffnung verläuft und sich in Richtung auf den ersten Endabschnitt erstreckt.
Dabei gehört ein Tauchausguss mit den Merkmalen 1.1 und 1.2 dem Stand der Technik an, der nun durch die konstruktive Gestaltung gemäß Merkmal 1.3 optimiert wird.
Bei einem Tauchausguss, wie er aus der eingangs genannten
EP 1 036 613 B l bekannt ist, verläuft die Schmelze im Gießkanal zunächst vertikal von oben nach unten, bevor sie geteilt und unter einem Winkel von circa 60° durch zwei diametral gegenüberliegende seitliche Austrittsöffnungen aus dem Tauchausguss weggeführt wird.
Die Erfindung sieht nun vor, am zweiten Endabschnitt des Tauchausgusses eine Kammer vorzusehen, die im strömungstechnischer Verbindung mit dem Gießkanal steht, so dass Gasblasen, die mit dem Schmelzestrom mitgeführt werden, aus dem Schmelzestrom in die Kammer aufsteigen können und so aus dem Teil der Schmelze entfernt werden, der in das metallurgische Schmelzgefäß beziehungsweise in dessen Schmelzbad einströmt.
Dabei steht im Vordergrund, insbesondere größere Gasblasen, das heißt Gasblasen mit einem Durchmesser von beispielsweise mehreren Millimetern (bis in den Zentimeterbereich), aus dem System wegzuführen, weil diese Gasblasen in besonderer Weise den Verfahrensprozess stören, wie oben ausgeführt.
Der Schmelzestrom als solcher und die Strömungsrichtung der Schmelze bleibt gegenüber dem Stand der Technik weitestgehend unverändert.
Die Kammer kann von einem Abschnitt des Gießkanals aus verlaufen, entlang dem die Metallschmelze unter einem Winkel > 0 und < 90° zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers strömt. Wenn es die Strömungsverhältnisse im metallurgischen Gefäß erlauben, kann der Winkel auch > 90° sein, wodurch die Tendenz der Gasblasen-Abscheidung verstärkt wird.
Bei dem genannten Beispiel wäre dies der Abschnitt, bei dem die Metallschmelze von der exakt vertikalen Strömungsrichtung seitlich zu den Austrittsöffnungen abgelenkt wird. Dabei kann sich die Kammer im Wesentlichen radial außen an den Gießkanal anschließen, so dass die Begrenzungswand des Gießkanals eine innere Wand der Kammer bildet.
Der Auffangraum für das Gas kann auch ringförmig um den Gießkanal herum verlaufen oder aus mehreren Kammern beabstandet zueinander bestehen.
Mit Bezug auf die Ausführungsform eines Tauchausgusses gemäß EP 1 036 613 B l werden vorzugsweise zwei Kammern vorgesehen, wobei jede Kammer einem von zwei Schmelzeströmen am auslassseitigen Ende zugeordnet ist.
Die Erfindung sieht im Weiteren vor, die Kammer im Abstand zum ersten Verbindungsbereich mit dem Gießkanal mit mindestens einem zweiten Verbindungsbereich (einer Öffnung) zum Gießkanal auszubilden, so dass die Kammer eine Art Bypass-Funktion erhält. Gasblasen, die am unteren Ende der Kammer (in Haupt-Strömungsrichtung der Schmelze betrachtet) nach oben in die Kammer aufgestiegen sind, können so am oberen Ende der Kammer, das ist das Ende der Kammer, welches dem ersten Endabschnitt des Gießkanals zugewandt ist, wieder in den Gießkanal und damit in den Schmelzestrom zurückgeführt werden. Dabei hat sich herausgestellt, dass bei der Rückführung der relativ großen Gasblasen in den Schmelzestrom es zu einer Zerkleinerung der Gasblasen auf ein weitestgehend unschädliches Maß kommt. Mit anderen Worten: Bei dieser Ausführungsform wird das Gas nicht aus dem System entfernt; die Gasblasen werden aber zerkleinert und zwar auf ein solches Maß, dass sie auch nach Eintritt in das Schmelzbad in das metallurgische Gefäßes nicht mehr die genannten Probleme bereiten. Vielmehr können dann die zerkleinerten Gasblasen langsam, ohne Turbulenzen und ohne Zerstörung von Schlacken- und Gießpulverschicht aufsteigen. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Kammer im Abstand von ihrem unteren Ende, also in Richtung auf den ersten Endabschnitt des Tauchausgusses versetzt, eine Öffnung aufweist, die bei einer ordnungsgemäßen Verwendung des Tauchausgusses eine Verbindung zur Umgebungsatmosphäre schafft.
Bei einem typischen Anwendungsfall, wie er in der EP 1 036 613 B l erläutert wird, bedeutet dies, dass die Öffnung oberhalb der Schlackenebene, beziehungsweise oberhalb einer Gießpulverebene angeordnet ist, in jedem Fall oberhalb der Schmelzebades, wenn der Tauchausguss sich in der Montageposition befindet. Bei dieser Ausführungsform wird das Gas also aus dem Bereich des Tauchausgusses in die Umgebungsatmosphäre weggeführt.
Der Gießkanal selbst und sein Verlauf insbesondere im zweiten Endabschnitt hin zu der Austrittsöffnung oder den Austrittsöffnungen kann gemäß Stand der Technik gestaltet sein. Es ist vorteilhaft, wenn der Gießkanal im zweiten Abschnitt so gestaltet ist, dass die Metallschmelze unter einem Winkel > 0 und < 90° zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers aus der Austrittsöffnung ausströmt, weil dies den Schmelzestrom beruhigt und die Gasblasen noch ausreichend nach oben aufsteigen können.
Der genannte Strömungswinkel kann nach einer weiteren Ausführungsform auf > 45° und < 75° eingeschränkt werden.
Der Tauchausguss lässt sich mit üblichen Verfahrenstechniken und unter Verwendung feuerfester Werkstoffe herstellen, beispielsweise als Gießoder Pressteil aus einem Versatz auf Basis einer Al2O3, TiO2, ZrO2, MgO, CaO etc.. Die Größe der Kammer hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Üblicherweise wird der Übergangsbereich (Öffnungsbereich) zwischen Gießkanal und Kammer eine Querschnittsfläche von 7 - 30 cm2 aufweisen und die Kammer insgesamt ein Volumen von beispielsweise 50 - 250 cm3, ausgehend von einem Tauchausguss mit einer Länge von 900 mm, einem Außendurchmesser von 120 mm, einem Durchmesser des Gießkanals von 70 mm und einer Querschnittsfläche der Austrittsöffnung/en von ca. 50 cm2.
Soweit zu dieser Beschreibung und den Ansprüchen Richtungen angegeben sind beziehen sich diese auf eine Funktionsposition des Tauchausgusses bei bestimmungsgemäßer Anwendung.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Figuren 1 und 2 jeweils in schematisierter Darstellung ein auslaufseitiges (zweites) Ende eines erfindungsgemäßen Tauchausgusses zeigen, bei Figur 1 links, während rechts der Stand der Technik gegenübergestellt ist.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen angegeben.
Figur 1 zeigt einen Tauchausguss mit einem rohrförmigen Körper 10, einem Gießkanal 12, der sich im Wesentlichen konzentrisch zur axialen Mittenlängsachse L des rohrförmigen Körpers erstreckt, und zwar von einem ersten Endabschnitt 14 des rohrförmigen Körpers, bei dem eine Metallschmelze in den Gießkanal eintritt, bis zu einem zweiten Endabschnitt 16, an dem die Metallschmelze den Gießkanal 12 über zwei seitliche Austrittsöffnungen 18.1 , 18.2 verlässt.
Dazu ist der Gießkanal 12 im Bereich des zweiten Endabschnitts 16 so gestaltet, dass die Metallschmelze ihre ursprünglich rein vertikale Strömungsrichtung (Pfeil V) ändert und der Schmelzestrom in zwei Teilströme (Pfeile Tl , T2) übergeht, die zunächst unter einem Winkel α von circa 50° zur Strömungsrichtung V in Richtung auf die Austrittsöffnungen 18.1 , 18.2 verlaufen.
Diese Richtungsänderung wird unterstützt durch eine endseitige Stirnplatte 15 des Tauchausgusses mit entgegengesetzt geneigten Schrägflächen 15.1 , 15.2.. Dies alles ist Stand der Technik und im rechten Teil von Figur 1 dargestellt.
Mit dem Schmelzestrom werden Gasblasen, die sich zum Beispiel aus einer Inertgasbehandlung der Schmelze ergeben, mitgeführt, wobei diese Gasblasen eine unterschiedliche Größe aufweisen können. Schematisch wird dies im rechten Teil von Figur 1 durch die Pfeile A, B und C angedeutet, wobei C eine typische Strömungsrichtung großer Gasblasen, B eine typische Strömungsrichtung für Gasblasen mittlerer Größe und A die Richtung anzeigt, in der die kleinsten Gasblasen in das Schmelzbad S geführt werden. Mit anderen Worten: Während Gasblasen kleinerer und mittlerer Größe sich mehr oder weniger homogen im Schmelzbad S verteilen, steigen die größeren Gasblasen, das sind insbesondere solche mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm, nach oben im Schmelzbad S auf und verursachen die vorstehend genannten metallurgischen Probleme. Beispielsweise können diese größeren Gasblasen eine auf dem Schmelzbad aufliegende Scblackenschicht 26 und/oder eine Gießpulver- Schicht aufbrechen, wie dies ebenfalls schematisch im rechten Teil von Figur 1 angedeutet ist. Von diesem Stand der Technik unterscheidet sich ein erfindungsgemäßer Tauchausguss durch die in Figur 1 links dargestellt Geometrie:
Das Tauchrohr ist an gegenüberliegenden Bereichen des unteren Endabschnitts 16 nach außen jeweils um eine Kammer 20 erweitert, die von einer oberen Wandfläche 20o, einer daran anschließenden, äußeren und seitlichen, parallel zum Körper 10 verlaufenden Wandfläche 20s und einem Teil des Körpers 10 begrenzt wird und nach unten (in Richtung auf die Stirnplatte 15) offen ist. Im oberen Bereich der Kammer 20, also benachbart der oberen Wand 20o, ist im Körper 10 eine Öffnung 21 angeordnet, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Innenraum des Körpers 10 (das ist der Gießkanal 12) und der Kammer 20 schafft.
Während der Schmelzestrom ähnlich wie im Stand der Technik am unteren Ende des Tauchausgusses bei 18.1 , 18.2 seitlich aus dem Tauchausguss herausgeführt wird, wobei feinste Gasblasen im Wesentlichen analog in Pfeilrichtung A und Gasblasen mittlerer Größe wie zuvor beschrieben in Pfeilrichtung B mitgeführt werden schafft die Kammer 20 die Möglichkeit, dass größere Gasblasen, die aufsteigen, nun nicht mehr im Schmelzbad S aufsteigen und eine Schlacken- oder Gießpulverschicht zerstören können, sondern in der Kammer 20 aufgefangen werden, wie durch den Pfeil C dargestellt. Diese großen Gasblasen gelangen im weiteren durch die Öffnung 21 in den Schmelzestrom im zweiten Endabschnitt 16 des Körpers 10 zurück, wo die Gasblasen durch den vorbeiströmenden Gießstrahl zerkleinert werden, wie schematisch durch kleinere Kreise im Bereich der Öffnung 21 angedeutet.
Diese jetzt zerkleinerten (kleineren) Gasblasen, beispielsweise Argon- Blasen, werden dann in Pfeilrichtung V wieder mit dem Schmelzestrom -l i ¬
mitgeführt und über die Austrittsöffnung 18.1 (und analog bei entsprechender Ausführung auf der anderen Seite über die Austrittsöffnung 18.2) in das Schmelzbad S des metallurgischen Gefäßes 24 eingeführt, und zwar entsprechend den Pfeilrichtungen A und B.
Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 1 dadurch, dass anstelle der Öffnung(en) 21 zwischen der/den Kammer(n) 20 und Gießkanal 12 im oberen Wandabschnitt 2Oo der Kammern 20 Gasauslassöffnungen 23 angeordnet sind, durch die die Gasblasen in die Umgebungsatmosphäre U entweichen können, wie ebenfalls schematisch durch Kreise angedeutet.
Die Dimensionierung des Tauchausgusses gemäß Ausführungsform nach Figur 2 ist derart, dass die obere Begrenzungswand 2Oo jeder Kammer 20 oberhalb des Schmelzbades S beziehungsweise der entsprechenden Schlacken- oder Gießpulverschicht 26 verläuft, so dass die über die Gasauslassöffnungen 23 austretenden Gasblasen direkt in die Umgebungsatmosphäre entweichen können.
Ein erfindungsgemäßer Tauchausguss inkludiert folgende Merkmale:
- Die Ausbildung des Tauchausgusses als einstückiges Bauteil, das heißt, der rohrförmige Körper und die Kammer(n) sind materialschlüssig miteinander verbunden und können aus demselben feuerfesten keramischen Werkstoff bestehen.
- Der Gießkanalquerschnitt entspricht dem Innenquerschnitt des rohrförmigen Körpers. Bei einem rohrförmigen Körper in Form eines runden Zylinders (im Abschnitt zwischen erstem und zweitem Endab- schnitt) ist auch der Querschnitt des Schmelzestroms in diesem Abschnitt kreisförmig.
Im rohrförmigen Körper verlaufen regelmäßig keine weiteren Einbauten oder Einsätze.
Der Umlenkbereich für die Schmelze am auslaufseitigen zweiten Endabschnitt des rohrförmigen Körpers ist integraler Bestandteil des Tauchrohrs.
Das Kammervolumen und das innere Volumen des gesamten Tauchrohrs verändern sich im Gebrauch nicht (von Erosionserscheinungen abgesehen).
In der Regel ist das Tauchrohr so ausgeführt, dass die vertikal von oben nach unten fließende Schmelze am zweiten Endabschnitt in mindestens zwei zueinander beabstandete Teilströme aufgeteilt wird, denen jeweils eine Kammer zugeordnet ist, die in Strömungsrichtung der Schmelze betrachtet, jeweils vor dem Bereich liegt/liegen, an dem der Schmelzestrom oder ein Teil davon das Tauchrohr verlässt.

Claims

„Tauchausguss"P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Tauchausguss mit folgenden Merkmalen:
1.1 einem rohrförmigen Körper (10)
1.2 einem Gießkanal ( 12), der sich von einem ersten Endabschnitt (14) des rohrförmigen Körpers (10), bei dem eine Metallschmelze in den Gießkanal ( 12) eintritt, bis zu einem zweiten Endabschnitt (16) erstreckt, an dem die Metallschmelze den Gießkanal (12) über mindestens eine Austrittsöffnung (18.1 , 18.2) verlässt,
1.3 mindestens einer Kammer (20) im Bereich des zweiten Endabschnitts (16), die in Strömungsrichtung der Metallschmelze hinter der jeweiligen Austrittsöffnung (18.1 , 18.2) verläuft und sich in Richtung auf den ersten Endabschnitt (14) erstreckt.
2. Tauchausguss nach Anspruch 1 , bei dem die Kammer (20) im wesentlichen parallel zum Gießkanal (12) verläuft.
3. Tauchausguss nach Anspruch 1 , bei dem die Kammer (20) von einem Abschnitt des Gießkanals ( 12) aus verläuft, entlang dem die Metallschmelze unter einem Winkel >0 und <90 Grad zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers (10) strömt.
4. Tauchausguss nach Anspruch 1 , bei dem die Kammer (20) innenseitig vom rohrförmigen Körper ( 10) begrenzt wird.
5. Tauchausguss nach Anspruch 4, mit mindestens einer Verbindungsöffnung (21 ) zwischen Kammer (20) und Gießkanal (12).
6. Tauchausguss nach Anspruch 5 , bei dem die Öffnung (21 ) einem oberen Ende der Kammer (20) benachbart ist.
7. Tauchausguss nach Anspruch 1 , mit mindestens einer Gasauslassöffnung (23) zwischen Kammer (20) und Umgebungsatmosphäre.
8. Tauchausguss nach Anspruch 1 , bei dem der Gießkanal (12) am zweiten Endabschnitt so gestaltet ist, dass die Metallschmelze unter einem Winkel >0 und <90 Grad zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers ( 10) aus der Austrittsöffnung ( 18.1 , 18.2) ausströmt.
9. Tauchausguss nach Anspruch 1 , bei dem der Gießkanal (12) am zweiten Endabschnitt (16) so gestaltet ist, dass die Metallschmelze unter einem Winkel >45 und <75 Grad zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers ( 10) aus der Austrittsöffnung ausströmt.
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