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1. WO2007090375 - POURING CRUCIBLE FOR RECEIVING A MOLTEN METAL FLOWING FROM A POURING LADLE

Considered void:  06.12.2007
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Purmetall GmbH & Co. KG
Niebuhrstrasse 57
D - 46049 Oberhausen

Eingusstopf zur Aufnahme einer aus einer Gießpfanne ausfließenden metallischen
Schmelze

Die Erfindung betrifft einen Eingußtopf aus feuerfestem und korrosionsbeständigem Material mit einem von einer Seitenwand umgebenen Prallboden zur Aufnahme einer aus einer Gießpfanne ausfließenden metallischen Schmelze, welcher Eingußtopf zur Anordnung in einem Zwischenbehälter (Tundish), der zur Beruhigung der Schmelze und zum Zurückhalten von Schlacke dient, vorgesehen ist.
Derartige Eingußtöpfe werden seit langem zur passivem Strömungsführung in auch als Stranggießverteiler bezeichneten Zwischenbehältern zur Verbesserung des Reinheitsgrades von Stahl eingesetzt. Es soll eine ideale Schmelzenströmung im Stranggießverteiler und eine gleichmäßig hohe Verweildauer der Schmelze mit kontrollierter Schmelzenturbulenz erreicht werden. Dadurch sollen Totraumgebiete und sogenannte Kurzschlußströmungen vermieden und die Abscheidebedingungen für nichtmetallische Einschlüsse verbessert werden.

Eingußkörper mit vorzugsweise umlaufender Innenkante haben im staionären Gießbetrieb die Aufgabe, den Pfannengießstrahl in sich zurückzulenken und dadurch großräumige Wirbel und hohe Turbulenzen im Stranggießverteiler räumlich zu begrenzen und infolge der damit verbundenen höheren Energiedissipation im Eingießbereich die Abscheidebedingungen im übrigen Verteilerbereich zu verbessern. Wesentlich dabei ist es, daß sogenannte Kurzschlußströmungen von der Eingießstelle in den Stranggießverteiler bzw. Zwischenbehälter zu den Schmelzenauslaßöffhungen im Boden des Stranggießverteilers verhindert werden. Wie es z.B. in der US-5,169,591 A dargestellt ist, befindet sich die Stelle des Pfannengießstrahls einerseits und die Ausströmöffnungen aus dem Stranggießverteiler an entgegengesetzten Enden dieses Stranggießverteilers bzw. Zwischenbehälters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eingußtopf so zu gestalten, daß der aus ihm ausfließenden Schmelze gegenüber bekannten Eingußtöpfen verbesserte Strömungsbedingungen erteilt werden.

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck vorgesehen, daß ein Abschnitt der Seitenwand des Eingußtopfes in dessen Bodenbereich mit einer Öffnung versehen ist, die in eine an die Außenwand des Eingußtopfes anschließende, balkonartige Wanne übergeht, deren Boden sich vorzugsweise bogenförmig an den Prallboden anschließt und insbesondere bogenförmig in die die Wanne begrenzende Wannenwand übergeht. Das in diese Wanne eintretende
Schmelzenmaterial erhält beim Austreten aus der Wanne eine nach oben gerichtete
Strömungskomponente, die im wesentlichen entgegengesetzt gerichtet ist zu der
Strömungskomponente der oben aus dem Eingußtopf austretenden und an dessen Außenwand nach unten fließenden Schmelze. Die beiden aufeinandertreffenden Schmelzenströme erhalten auf diese Weise eine seitlich gerichtete Strömungskomponente, die dem Ausbilden
sogenannter Kurzschlußströmungen entgegenwirkt, welche dann auftreten, wenn bei Fehlen einer solchen Wanne die oben aus dem Eingußtopf ausfließende Schmelze an der
Eingußtopfaußenwand nach unten und dann entlang des Bodens des Stranggießverteilers bzw. Zwischenbehälters zu den Ausgußöffhungen des Zwischenbehälters strömt.

Bei einem in der WO 2004/052574 Al behandelten Eingußtopf dient eine zu den
Seitenwänden abfallende mittige Erhöhung dazu, den auftreffenden Gießstrahl zu diesen Seitenwänden hin abzuleiten. Die Erhebung hat gemäß der zeichnerischen Darstellung im wesentlichen die Form eines Kegels mit einem Öffhungswinkel im Bereich von ca. 160° und einer Höhe im Bereich von etwa 12 % der Innenhöhe des Eingußtopfes.

Bei einem in der EP 1 232 814 Bl beschriebenen Eingußtopf ist der Prallboden mit konzentrischen Wellen und einer zentralen Erhebung versehen, wobei diese zentrale
Erhebung im wesentlichen die Form einer Halbkugel mit einer Höhe hat, die gemäß der zeichnerischen Darstellung eine Höhe im Bereich von etwa 25 % der Eingußtopf-Innenhöhe hat. Die Bodenfϊäche der zentralen Erhöhung liegt in der Größenordnung von etwa 6 % der Prallbodenfläche insgesamt.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Eingußtopf so zu gestalten, daß der Pfannengießstrahl bei seinem Auftreffen auf den Prallboden bereits eine gewisse Beruhigung erfährt, und nach dem Auftreffen auf den Prallboden die Tendenz zu einer nach oben gerichteten kreisförmigen Bewegung der Schmelze verbessert wird.

Diese Aufgabe wird in überraschender Weise dadurch gelöst, daß die zentrale Erhebung des Prallbodens die Form eines eine abgerundete Kappe aufweisenden Zapfens hat, dessen Höhe im Bereich von etwa 30 bis 60 % der Innenhöhe des Eingußtopfes liegt.

Diese zapfenartige Ausgestaltung der Erhebung verstärkt die Tendenz des Umlenkens des auf diesen Zapfen auftreffenden Gießstrahls zu den Seitenwänden hin, wodurch sich die erwünschte kreisförmige Bewegung der Schmelze in dem Eingußtopf herausbildet.

Die Querschnittsfläche des Zapfens im Bereich des Prallbodens hat vorzugsweise eine Größe von 10 bis 50 % der Fläche des Prallbodens in dessen Horizontalprojektion.

Da durch die kinetische Energie des auf den Boden auftreffenden Gießstrahls zwangsläufig ein Materialabrieb stattfindet, wirkt sich dieser nicht zu verhindernde Abrieb bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erst zu einem späteren Zeitpunkt in der Weise nachteilig aus, daß der Eingußtopf infolge der Zerstörung des Prallbodens unbrauchbar und damit gegen einen neuen Eingußtopf ausgetauscht werden muß.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen behandelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Figur 1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Eingußtopfes mit quadratischem Grundriß;

Figur 2 zeigt eine Draufsicht;

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A;
Figur 4 zeigt eine Schnittansciht gemäß der Linie B-B;
Figur 5 zeigt einen im wesentlichen kreisrunden Eingußtopf;
Figur 6 zeigt einen im wesentlichen trapezförmigen Eingußtopf.

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte, im Grundriß quadratische Eingußtopf 1 ist im Bereich seines Bodens 2 mit einer mittig angeordneten Erhebung in Form eines Zapfens 3 versehen, der eine abgerundete Kappe hat. Die Höhe des Zapfens 3 liegt im Bereich von etwa 30 % bis 60 % der Innenhöhe des Eingußtopfes 1, vorzugsweise im Bereich von etwa 33 % bis 45 % und insbesondere im Bereich von etwa 38 % der Innenhöhe des Eingußtopfes 1. Der Zapfen 3 hat ausgehend von seiner oberen abgerundeten Kappe zumindest über einen Teil seiner Höhe die Form eines Rotationsparaboloids oder eines Kegels. Der Zapfen 3 hat wie dargestellt im Anschluß an seine die Form eines Rotationsparaboloids oder eines Kegel aufweisenden Kopfabschnitts 3.1 einen sich bogenförmig nach unten und außen erweiternden Fußabschnitt 3.2, wodurch die Tendenz zur Ausbildung einer kreisförmigen Bewegung der Materialschmelze verstärkt wird, so wie es in Figur 4 durch die gestrichelten Strömungslinien a verdeutlicht ist, wozu auch beiträgt, daß die Seitenwände des Eingußtopfes 1 sich
bogenförmig bzw. konkav gekrümmt an den Prallboden anschließen.

Die Querschnittsfläche des Zapfens im Bereich des Prallbodens hat eine Größe von etwa 10 % bis 50 %, vorzugsweise etwa 15 % bis 25 % und insbesondere im Bereich von etwa 16 % bis 17 % der Grundfläche des Prallbodens 2 in dessen Horizontalprojektion.

Wie es in Figur 3 dargestellt ist, kann der Prallboden 2 in seinem den Zapfen 3 umgebenden Bereich konzentrische oder sonstwie gestaltete Wellen 2.1 aufweisen.

Ein Abschnitt der Seitenwand des Eingußtopfes ist, wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich, mit einer Öffnung 4 versehen, die in eine an der Außenwand des Eingußtopfes 1
anschließende balkonartige Wanne 5 übergeht. Die vertikale Höhe der Öffnung 4 liegt im Bereich von etwa 60 % bis 100 % des Zapfens 3. Die Öffnung 4 und die Wanne 5 liegen bei dem in Figur 2 dargestellten quadratischen Eingußtopf 1 im Bereich einer Seitenwand und erstrecken sich vorzugsweise über einen Bereich von etwa 15 % bis 20 % des
Gesamtumfanges des Eingußtopfes 1. Der Boden der Wanne 4 schließt sich bogenförmig an den Prallboden 2 an, und dieser Wannenboden geht bogenförmig in die die Wanne begrenzende Wannenwand über.

Bezogen auf die Eingußtopf-Innenhöhe liegt die vertikal Höhe der Öffnung im Bereich von etwa 30 % bis 55 %, vorzugsweise 33 % bis 45 % und insbesondere im Bereich von etwa 38 %.

Figur 5 zeigt einen Eingußtopf 11 mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt, der ansonsten äquivalent zu dem Eingußtopf 1 gemäß den Figuren 1 bis 4 gestaltet ist.

Der in Figur 6 dargestellte Eingußtopf 21 mit im wesentlichen trapezförmigem Grundriß ist bezüglich seiner weiteren Merkmale ebenfalls äquivalent zu dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Eingußtopf 1 gestaltet.