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Beruhigung der Verteilerströmung durch stabförmige Einbauten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000199330D
Published in the IP.com Journal: Volume 10 Issue 9A (2010-09-09)
Included in the Prior Art Database: 2010-Sep-09
Document File: 3 page(s) / 708K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In Stranggussanlagen für die Metallverarbeitung wird eine nach unten offene, meist wassergekühlte Kokille verwendet. Dieser wird über einen sogenannten Verteiler, kontinuierlich bei dosierter Gießgeschwindigkeit Flüssigmetall zugeführt. Die Hauptaufgabe des Stranggussverteilers ist es als Puffergefäß zwischen der sogenannten Pfanne und der Kokille zu dienen, um auch bei einem Pfannenwechsel den Gießprozess kontinuierlich weiterführen zu können. Neben dieser Aufgabe wird versucht die Metallschmelze während des Aufenthaltes im Verteiler metallurgisch zu verbessern, indem beispielsweise nichtmetallische Partikel abgeschieden werden. Die Strömung, die im Bereich des Schattenrohres sehr turbulent ist, wird im Verteiler zusätzlich beruhigt. Die Eigenschaften eines Stranggussverteilers, insbesondere für die Verarbeitung von Flüssigstahl, werden durch seine geometrische Form bzw. durch diverse Einbauten wie Pralltopf, Damm und Wehr bestimmt. Die Optimierung dieser Einbauten, d.h. deren Position und Abmessung, wird meist mittels numerischer Simulationen durchgeführt. Es wird bei diesen Simulationen vor allem auf die Strömungsgeschwindigkeit auf der Badspiegeloberfläche, auf diverse Ausbildungen von Totwassergebieten, auf den Temperaturabfall und auf Konzentrationsverläufe bei Stahlgütewechseln geachtet. Simulationen zeigen, dass der Einbau von festen Wänden in Form von einem Wehr oder einem Damm stets zu einer Ausbildung von Totwassergebieten führt bzw. die Strömung signifikant von der Badspiegelhöhe abhängig ist. Sinkt der Badspiegel ab, ist die Wirkung des Wehres bzw. des Dammes eine völlig andere. Im Bereich des Wehres bzw. des Dammes sind deutlich die Ausbildungen von stationären Wirbeln (Totwassergebieten) sichtbar. Die Abbildung 1 zeigt Konturen konstanter Geschwindigkeit im Längsschnitt eines Verteilers nach dem Stand der Technik.

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Beruhigung der Verteilerströmung durch stabförmige Einbauten

Idee: Dr. Franz Ramstorfer, AT-Linz; Dr. Susanne Hahn, AT-Linz; Dr. Thomas Schaden, AT-Linz;

Dr. Christian Chimani, AT-Linz

In Stranggussanlagen für die Metallverarbeitung wird eine nach unten offene, meist wassergekühlte Kokille verwendet. Dieser wird über einen sogenannten Verteiler, kontinuierlich bei dosierter Gießgeschwindigkeit Flüssigmetall zugeführt. Die Hauptaufgabe des Stranggussverteilers ist es als Puffergefäß zwischen der sogenannten Pfanne und der Kokille zu dienen, um auch bei einem Pfannenwechsel den Gießprozess kontinuierlich weiterführen zu können. Neben dieser Aufgabe wird versucht die Metallschmelze während des Aufenthaltes im Verteiler metallurgisch zu verbessern, indem beispielsweise nichtmetallische Partikel abgeschieden werden. Die Strömung, die im Bereich des Schattenrohres sehr turbulent ist, wird im Verteiler zusätzlich beruhigt.

Die Eigenschaften eines Stranggussverteilers, insbesondere für die Verarbeitung von Flüssigstahl, werden durch seine geometrische Form bzw. durch diverse Einbauten wie Pralltopf, Damm und Wehr bestimmt. Die Optimierung dieser Einbauten, d.h. deren Position und Abmessung, wird meist mittels numerischer Simulationen durchgeführt. Es wird bei diesen Simulationen vor allem auf die Strömungsgeschwindigkeit auf der Badspiegeloberfläche, auf diverse Ausbildungen von Totwassergebieten, auf den Temperaturabfall und auf Konzentrationsverläufe bei Stahlgütewechseln geachtet. Simulationen zeigen, dass der Einbau von festen Wänden in Form von einem Wehr oder einem Damm stets zu einer Ausbildung von Totwassergebieten führt bzw. die Strömung signifikant von der Badspiegelhöhe abhängig ist. Sinkt der Badspiegel ab, ist die Wirkung des Wehres bzw. des Dammes eine völlig andere. Im Bereich des Wehres bzw. des Dammes sind deutlich die Ausbildungen von stationären Wirbeln (Totwassergebieten) sichtbar. Die Abbildung 1 zeigt Konturen konstanter Geschwindigkeit im Längsschnitt eines Verteilers nach dem Stand der Technik.

Im Folgenden wird eine neuartige Konstruktion eines Stranggussverteilers vorgeschlagen, welche durch stabförmige Einbauten eine verbesserte Beruhigung der Verteilerströmung ermöglicht. Der vorgeschlagene Stranggussverteiler kann insbesondere bei der Verarbeitung von Flüssigstahl Verwendung finden, wobei die Verarbeitung weiterer Flüssigmetalle mit Hilfe des ideengemäßen Stranggussverteilers denkbar ist. Die vorschlagsgemäßen, stabförmigen Einbauten sind schematisch in den Abbildungen 2, 3 und 4 dargestellt. Durch die Verwendung stabförmiger Einbauten in Stranggussverteilern kann die Strömung in dem Verteiler beruhigt werden, und zwar in solcher Weise, dass es zu einer stark verminderten Bildung von Totwassergebieten kommt. Des Weiteren ist die so beruhigte Strömungsführung unabhängig vom Badspiegelniveau des Verteilers. In einer alternativen Ausführungsform können die stabförm...