DE10115097A1 - Device for preventing a vortex effect in the outlet area of a metallurgical melting vessel - Google Patents
Device for preventing a vortex effect in the outlet area of a metallurgical melting vesselInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung eines Vortex-Effektes im Auslaufbereich eines metallurgischen Schmelzgefäßes.The invention relates to a device for preventing a vortex effect in the outlet area of a metallurgical melting vessel.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung eines Vortex-Effektes im Auslaufbereich eines metallur gischen Schmelzgefäßes. Zum Beispiel im Auslaufbereich eines sogenannten tundish (Zwischengefäß) zur Behandlung von Stahlschmelze kann immer wieder das Phänomen der so genannten Vortex-Bildung beobachtet werden. Beim Ablassen der Stahlschmelze kommt es zur Bildung eines Strömungs wirbels. Es entsteht eine unkontrollierte Strömung der Schmelze vor dem und/oder durch den Ausguß mit der Folge, daß auf der Schmelze schwimmende Schlacketeilchen mitgerissen werden können. The invention relates to a device for prevention a vortex effect in the outlet area of a metallur mical melting vessel. For example in the outlet area a so-called tundish (treatment vessel) for treatment of molten steel can always be the phenomenon of such mentioned vortex formation can be observed. When draining the molten steel forms a flow vertebra. An uncontrolled flow of the Melt before and / or through the spout with the result that slag particles floating on the melt can be carried away.
Die Verhinderung oder zumindest Verminderung nicht
metallischer Einschlüsse in der Metallschmelze stellt ein
vorrangiges Ziel insbesondere im Bereich der Sekundär
metallurgie dar. Es hat deshalb nicht an Versuchen ge
fehlt, die beobachtete Vortex-Bildung durch unterschied
liche Maßnahmen zu minimieren oder zu verhindern. Dazu
gehören:
der Einbau von feuerfesten Bauteilen im Auslaufbereich,
beispielsweise im Bereich einer Freilaufdüse.The prevention or at least reduction of non-metallic inclusions in the molten metal is a primary goal, particularly in the field of secondary metallurgy. There has therefore been no lack of attempts to minimize or prevent the observed vortex formation by means of different measures. This includes:
the installation of refractory components in the outlet area, for example in the area of a freewheel nozzle.
In der EP 0 662 021 B1 wird ein solcher feuerfester Körper vorgeschlagen, der in den Boden des metallurgischen Gefäßes, um den Ausguß herum, eingebaut wird. Dabei stehen nach Art von Schikanen gestaltete Rippen über den Boden vor, um eine gewisse Strömungslenkung zum Ausguß zu er reichen. Die bekannte Einrichtung erfordert einen erheb lichen konstruktiven Aufwand, weil sie im Boden des metallurgischen Schmelzgefäßes eingebaut werden muß.Such a refractory body is described in EP 0 662 021 B1 proposed that in the bottom of the metallurgical Vessel is installed around the spout. Stand there Ribbed ribs across the floor to provide some flow control to the spout pass. The known device requires a considerable amount lichen design effort because it is in the bottom of the metallurgical melting vessel must be installed.
Darüber hinaus berücksichtigt der bekannte Vorschlag nicht den ferrostatischen Druck, der die genannte Vortex-Bildung maßgeblich unterstützt.In addition, the known proposal does not take into account ferrostatic pressure, which is called vortex formation significantly supported.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit auf zuzeigen, mit der die Wirbelbildung einer Schmelze im Auslaufbereich eines metallurgischen Schmelzgefäßes zu mindest unter normalen Bedingungen zuverlässig verhindert werden kann. The object of the invention is a possibility show with which the vortex formation of a melt in Outlet area of a metallurgical melting vessel reliably prevented at least under normal conditions can be.
Grundgedanke der Erfindung ist es, eine aus einem feuer festen keramischen Werkstoff bestehende Einrichtung zu verwenden, die mit Abstand oberhalb des Auslaufbereiches des metallurgischen Schmelzgefäßes angeordnet wird und diesen vollständig überdeckt. Auf diese Weise wird der ferrostatische Druck im Auslaufbereich drastisch reduziert. Ein entsprechender Basisteil der Einrichtung sorgt dafür, daß die Schmelze auf ihrem Weg zum Auslauf bereich umgelenkt wird. Darüber hinaus ist vorgesehen, den Basisteil umfangsseitig und/oder in Richtung auf den Auslaufbereich mit mindestens einer Verlängerung auszu bilden, wobei diese Verlängerung(en) als "Strömungs brecher" wirkt (wirken), das heißt, der Schmelzefluß in mehrere voneinander getrennte Teilströme unterteilt wird.The basic idea of the invention is to make one out of a fire solid ceramic material to existing facility use that at a distance above the outlet area the metallurgical melting vessel is arranged and completely covered this. In this way the ferrostatic pressure in the outlet area drastically reduced. A corresponding basic part of the facility ensures that the melt is on its way to the outlet area is diverted. In addition, the Base part on the circumference and / or in the direction of the Run out area with at least one extension form, this extension (s) as "flow crusher "acts, that is, the melt flow in several separate sub-streams is divided.
Insgesamt ergibt sich damit eine gleichzeitige Umlenkung und Teilung der Strömung der metallurgischen Schmelze auf ihrem Weg zum Ausguß. In Vorversuchen wurde festgestellt, daß auf diese Weise die genannte Vortex-Bildung praktisch vollständig verhindert werden kann.Overall, this results in a simultaneous redirection and division of the flow of the metallurgical melt their way to the sink. In preliminary tests it was found that in this way the vortex formation mentioned is practical can be completely prevented.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die
Erfindung eine Einrichtung zur Verhinderung eines Vortex-
Effekts im Auslaufbereich eines metallurgischen Schmelz
gefäßes, mit folgenden Merkmalen:
In its most general embodiment, the invention relates to a device for preventing a vortex effect in the outlet area of a metallurgical melting vessel, with the following features:
- - die Einrichtung besteht aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff,- The device consists of a refractory ceramic material,
- - die Einrichtung umfaßt einen Basisteil, The device comprises a base part,
- - eine Grundfläche des Basisteils ist in einer Ebene parallel zur Oberfläche eines Bodens des Schmelzgefäßes so ausgebildet, daß sie den Auslaufbereich überdeckt und allseitig überragt,- A base of the base part is in one plane parallel to the surface of a bottom of the melting vessel formed so that it covers the outlet area and towered over on all sides,
- - der Basisteil ist mit mindestens einer Verlängerung aus gebildet, die sich- The base part is made with at least one extension formed that itself
- - in Richtung auf den Boden des Schmelzgefäßes, und/oder- towards the bottom of the melting vessel, and / or
- - radial zum Basisteil an den Basisteil anschließt, wobei- Connects radially to the base part to the base part, wherein
- - im Fall einer Verlängerung mindestens eine Verbindungs öffnung zum Auslaufbereich des Schmelzgefäßes vorhanden ist oder- In the case of an extension, at least one connection There is an opening to the outlet area of the melting vessel is or
- - im Fall von mehreren Verlängerungen mindestens eine Ver bindungsöffnung zum Auslaufbereich des Schmelzgefäßes zwischen den Verlängerungen ausgebildet wird.- in the case of several extensions at least one ver connection opening to the outlet area of the melting vessel is formed between the extensions.
Die vorgenannten allgemeinen konstruktiven Vorgaben zur Gestaltung der Einrichtung lassen sich in unterschied lichsten konkreten Ausführungsformen realisieren.The aforementioned general design specifications for Design of the facility can be differentiated realize the most concrete embodiments.
Nach einer ersten Ausführungsform ist die Einrichtung nach Art einer Haube gestaltet, die auf den Boden des metallur gischen Schmelzgefäßes aufgesetzt wird, wobei der Auslauf bereich vollständig überdeckt wird. Mit anderen Worten: ein unterhalb der Haube ausgebildeter Hohlraum weist eine horizontale Querschnittsfläche auf, die mindestens so groß ist wie die Querschnittsfläche des Auslaufbereiches im Bereich der Oberfläche des Bodens des Schmelzgefäßes. Um fangsseitig wird dieser Hohlraum von der genannten Ver längerung beziehungsweise den genannten Verlängerungen begrenzt, oberseitig vom Basisteil der Einrichtung. According to a first embodiment, the device is according to Kind of a hood designed on the bottom of the metallur Mical melting vessel is placed, the outlet area is completely covered. In other words: a cavity formed below the hood has one horizontal cross-sectional area that is at least as large is like the cross-sectional area of the outlet area in the Area of the surface of the bottom of the melting vessel. by on the catch side, this cavity is covered by the Ver extension or the extensions mentioned limited, on the upper side of the base part of the facility.
Um einen Zufluß der Schmelze durch diese Haube zum Aus laufbereich zu erreichen, ist mindestens eine Verbindungs öffnung im Wandbereich angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Verbindungsöffnungen vorgesehen, die nach einer Ausführungsform regelmäßig verteilt im Wandbereich der Haube angeordnet sind.An inflow of the melt through this hood to the end To reach the running area is at least one connection opening arranged in the wall area. Are preferred several connection openings are provided, which after a Embodiment regularly distributed in the wall area of the Hood are arranged.
Eine Optimierung der Strömungsverteilung, also eine Unter gliederung der Strömung der Metallschmelze in einzelne Teilströme wird erreicht, wenn die Haube, relativ zu einer durch ihren Schwerpunkt verlaufenden gedachten Achse (Symmetrieachse) rotationssymmeterisch ausgebildet ist und entsprechend dann die Verbindungsöffnungen rotations symmetrisch verteilt im Wandbereich verlaufen.An optimization of the flow distribution, so a sub breakdown of the flow of the molten metal into individual Partial flows are achieved when the hood, relative to one through its focal axis (Axis of symmetry) is rotationally symmetrical and then the connection openings rotate accordingly run symmetrically in the wall area.
Die nachfolgende Figurenbeschreibung offenbart Einzel heiten einer möglichen Ausführungsform.The following description of the figures discloses individual items units of a possible embodiment.
Der Basisteil der Einrichtung kann in Bezug auf den Aus laufbereich konvex gewölbt sein, so daß die Haube eine Art Glockenform erhält, wobei sich der Wandbereich im wesent lichen zylinderförmig an den Basisteil anschließen kann.The basic part of the facility can be in terms of off running area be convex, so that the hood is a kind Bell-shaped, with the wall area essentially Lichen can connect cylindrical to the base part.
Die vorgenannte Haubengestaltung schließt Ausfüh rungsformen ein, bei der die Einrichtung nach Art eines Kugelsegmentes, nach Art eines Quaders, nach Art einer Pyramide oder nach Art eines Zylinders gestaltet ist. Ebenso sind unsymmetrische Formen und Querschnitte möglich oder Hauben mit konkaver Deckfläche (bezogen auf den Auslaufbereich). Die genannten Verbindungsöffnungen verlaufen dabei durch den jeweiligen Wandbereich (abschnittweise oder über den gesamten Wandbereich) in Richtung auf die Ausflußöffnung des Schmelzgefäßes und münden vorzugsweise in einen gemeinsamen Hohlraum, der oberhalb des Ausgusses unmittelbar an diesen anschließt.The hood design mentioned above closes forms, in which the establishment in the manner of a Ball segment, in the manner of a cuboid, in the manner of a Pyramid or designed like a cylinder. Unsymmetrical shapes and cross sections are also possible or hoods with concave top surface (based on the Outlet area). The mentioned connection openings run through the respective wall area (in sections or over the entire wall area) in Direction towards the outlet opening of the melting vessel and preferably open into a common cavity that directly adjacent to the spout.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Verlängerun gen in Form diskreter Füße gestaltet, die vom Basisteil in Richtung auf den Boden des Schmelzgefäßes abstehen und in der Funktionsposition auf dem Boden aufstehen. Dabei kann der Basisteil im einfachsten Fall aus einer Platte bestehen.According to a further embodiment, the extensions are gen in the form of discrete feet, which in the Protrude towards the bottom of the melting vessel and in stand up on the floor in the functional position. It can the base part in the simplest case from a plate consist.
Die konkrete geometrische Gestaltung der Einrichtung ins gesamt sowie ihrer Bestandteile, einschließlich der geo metrischen Gestaltung der Verbindungsöffnungen und ihrer Querschnitte (Verbindungskanäle) kann in weiten Grenzen variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungs fall. So können die Verbindungsöffnungen (Verbindungs kanäle) einen Halbkreis- oder Kreisquerschnitt aufweisen und geradlinig oder kurvenförmig, gegebenenfalls auch evolventenartig in Richtung auf einen Bereich um die Mittenlängsachse der Einrichtung herum verlaufen.The concrete geometric design of the facility ins total and its components, including the geo metric design of the connection openings and their Cross sections (connecting channels) can be within wide limits vary and depends on the respective application case. The connection openings (connection channels) have a semicircular or circular cross section and straight or curved, if necessary also involute towards an area around the The center longitudinal axis of the device runs around.
Symmetrische wie unsymmetrische Formen und Querschnitte sind möglich.Symmetrical and asymmetrical shapes and cross sections are possible.
Nach einer Ausführungsform soll die Querschnittsfläche der Gesamtheit der Verbindungsöffnungen größer als die Quer schnittsfläche des Auslaufbereiches in Höhe der Oberfläche des Bodens des Schmelzgefäßes sein. Auf diese Weise wird ein Abreißen des - durch die Schwerkraft beschleunigten - Schmelzenstromes zuverlässig verhindert. According to one embodiment, the cross-sectional area of the The total of the connection openings larger than the cross cutting area of the outlet area at the level of the surface the bottom of the melting pot. That way a tearing off of the - accelerated by gravity - Reliably prevents melt flow.
Die vorstehenden Ausführungsformen einer Einrichtung sind insbesondere für ungeregelte Ausgüsse, beispielsweise Freilaufdüsen, geeignet.The above embodiments of a device are especially for unregulated spouts, for example Free-running nozzles, suitable.
Im Fall geregelter Ausgüsse, die beispielsweise über einen Stopfen geöffnet oder geschlossen werden, kann der Stopfen selbst die erfindungsgemäße Einrichtung tragen.In the case of regulated spouts, for example over a The plug can be opened or closed even wear the device according to the invention.
Entsprechend sieht eine alternative Ausführungsform vor, daß ein solcher Stopfenkopf den Basisteil der Einrichtung bildet. Üblicherweise ist der Stopfenkopf in Bezug auf den zugehörigen Ausguß konkav gestaltet, um eine sichere Abdichtung des häufig trichterförmig gestalteten Ausgusses zu ermöglichen.Accordingly, an alternative embodiment provides that such a plug head the base part of the device forms. Usually the plug head is in relation to the associated spout concave to ensure a safe Sealing the often funnel-shaped spout to enable.
In diesem Fall kann die mindestens eine Verlängerung nach Art eines radial vom Stopfenkopf abstehenden Flügels gestaltet sein. Auch auf diese Weise wird eine Aufteilung der Strömung der Metallschmelze in Teilströme erreicht. Optimiert wird dies, wenn mehrere Verlängerungen nach Art von Flügelrädern radial vom Stopfenkopf abstehen, wie dies in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert wird.In this case, the at least one extension can be postponed Kind of a wing projecting radially from the plug head be designed. This way too, there is a division reached the flow of the molten metal in partial flows. This is optimized if several extensions according to Art of impellers protrude radially from the plug head, like this explained in more detail in the following description of the figures becomes.
Um die Abdichtung des Ausgusses mit Hilfe des Stopfen kopfes nicht zu beeinträchtigen, sollte(n) die Verlän gerung(en) mit Abstand zum freien Ende des Stopfenkopfes verlaufen.To seal the spout using the stopper not to interfere with the head, the extension (s) should at a distance from the free end of the plug head run.
Bei mehreren, flügelartig an den Basisteil radial anschließenden Verlängerungen ergibt sich insgesamt eine völlig neue Stopfengeometrie, bei der der Stopfen die Form eines "Rührwerks" erhält. With several, wing-like to the base part radially subsequent extensions result in a total completely new plug geometry, in which the plug has the shape of an "agitator".
Eine im wesentlichen gleiche geometrische Gestaltung ergibt sich auch dann, wenn die genannten Verlängerungen unmittelbar aus dem Stopfenkopf ausgebildet werden, indem der Stopfenkopf in im wesentlichen axialer Richtung "ge schlitzt" wird, so daß zwischen den "Schlitzen", also ver jüngten Abschnitten, die genannten Verlängerungen ausgebildet werden.An essentially identical geometric design arises even if the extensions mentioned be formed directly from the plug head by the plug head in a substantially axial direction "ge slits ", so that between the" slits ", ie ver recent sections, the extensions mentioned be formed.
Beide Arten der vorgenannten Einrichtungen sind konstruktiv relativ einfach gestaltet, führen jedoch in jedem Fall zu einer Aufteilung der Strömung in Teilströme in dem dem Ausguß unmittelbar vorgelagerten Bereich.Both types of the aforementioned facilities are structurally relatively simple, but result in in any case to split the flow into partial flows in the area immediately upstream of the spout.
Die Einrichtung wird bei einer Stopfengestaltung nur dann wirksam, wenn der Stopfen vom Ausguß gelöst wird.The device is only then in a plug design effective when the plug is released from the spout.
Für alle Ausführungsformen gilt, daß der Abstand des Basisteils zum Ausguß in Höhe des Bodenniveaus etwa 10 bis 250 mm im Regelfall betragen sollte. Die Querschnitts fläche des Basisteils sollte so gewählt werden, daß sie den genannten Eingang des Ausgusses allseits um mindestens 20 mm überdeckt, wobei ein Überdeckungsgrad von allseitig 100 mm in der Regel ausreichen dürfte.For all embodiments, the distance of the Base part for pouring at the level of the floor about 10 to Usually should be 250 mm. The cross section surface of the base part should be chosen so that it the mentioned entrance of the spout on all sides by at least 20 mm covered, with a degree of coverage from all sides 100 mm is usually sufficient.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs unterlagen.Further features of the invention emerge from the note paint the subclaims and other registration documents.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Aus führungsbeispiele näher erläutert.The invention is based on various examples of management explained in more detail.
Dabei zeigen - in jeweils stark schematisierter Darstellung - : Show - in a highly schematic way Presentation - :
Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen Teil eines metallurgischen Schmelzgefäßes im bodenseitigen Auslaufbereich mit zwei alternativen Gestaltungs formen einer erfindungsgemäßen Einrichtung Fig. 1: a longitudinal section through part of a metallurgical melting vessel in the bottom discharge area with two alternative design forms of a device according to the invention
Fig. 2: eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine alternative Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 FIG. 2 shows a side view and a top view of an alternative embodiment of the device according to FIG. 1
Fig. 3: eine weitere Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Einrichtung in einem Längsschnitt sowie in einer Ansicht von unten Fig. 3: a further embodiment of an inventive device in a longitudinal section and in a view from below
Fig. 4: eine perspektivische Teilansicht eines Ausfüh rungsbeispiels ähnlich Fig. 1 Fig. 4 is a partial perspective view of an example of exporting approximately similar to Figure 1.
Fig. 5: eine perspektivische Teilansicht eines Ausfüh rungsbeispiels ähnlich Fig. 3. Fig. 5 is a partial perspective view of an example of exporting approximately similar to Fig. 3.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.In the figures, the same or equivalent components shown with the same reference numbers.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Boden eines metallurgischen Schmelzgefäßes, hier eines Ver teilers (tundish). Der aus Feuerfestmaterial üblicher Art gebildete Boden 10 wird außenseitig (unterseitig) von einem Stahlmantel 12 begrenzt. Im Boden 10 sind schema tisch zwei Ausgußsteine 14 dargestellt, die jeweils eine mittige Ausflußöffnung 16 aufweisen, die an ihrem oberen, einer Metallschmelze 18 zugewandten Ende trichterförmig gestaltet sind. Daraus ergibt sich ein Durchmesser "d" der Auslauföffnungen 16 im Bereich einer Oberfläche 10o des Bodens 10. In Fig. 1, reference numeral 10 denotes a bottom of a metallurgical melting vessel, here a distributor (tundish). The base 10 formed from refractory material of the usual type is delimited on the outside (underside) by a steel jacket 12 . In the bottom 10 , two pouring stones 14 are schematically shown, each having a central outflow opening 16 , which is funnel-shaped at its upper end facing a molten metal 18 . This results in a diameter “d” of the outlet openings 16 in the area of a surface 10 o of the base 10 .
Jeder Auslaufbereich 16 wird von einer Einrichtung 20 überdeckt, wobei zunächst die in der Figur links darge stellte Einrichtung 20 erläutert wird:Each outlet area 16 is covered by a device 20 , the device 20 shown on the left in the figure being first explained:
Diese ist haubenartig gestaltet und weist einen in Bezug auf den Ausgußstein 14 konvexen Basisteil 20b auf, an den sich ein im wesentlichen zylindrischer Wandabschnitt 20w anschließt, der mit seinem (unteren) freien Ende auf der Oberfläche 10o des Bodens 10 aufsteht.This is designed like a hood and has a base part 20 b which is convex with respect to the pouring stone 14 , to which an essentially cylindrical wall section 20 w adjoins, which stands with its (lower) free end on the surface 10 o of the base 10 .
Im Wandbereich 20w sind gleichmäßig verteilt mehrere Ver bindungsöffnungen 22 angeordnet, die jeweils torbogen artig gestaltet sind, also in Richtung auf den Boden 10 offen.In the wall area 20 w several Ver connection openings 22 are evenly distributed, each of which is designed like an arch, so open towards the floor 10 .
Die Metallschmelze 18 wird auf ihrem Weg zur Ausfluß öffnung 16 um den Basisteil 20b umgelenkt und entsprechend der Zahl der Verbindungsöffnungen 22 (hier: acht Stück, die gleichmäßig über den Umfang des Wandteils 20w verteilt sind) in acht Teilströme aufgeteilt, die in einen gemeinsamen Hohlraum 20 h münden, der oben vom Basisteil 20b, seitlich vom Wandteil 20w und unten teil weise vom Boden 10 begrenzt wird.The molten metal 18 is deflected on its way to the outlet opening 16 around the base part 20 b and according to the number of connection openings 22 (here: eight pieces, which are evenly distributed over the circumference of the wall part 20 w) divided into eight partial flows, which in one common cavity 20 h open, which is limited above by the base part 20 b, laterally by the wall part 20 w and below by the bottom 10 .
Aufgrund dieser Unterteilung der Strömung wird eine Vortex-Bildung zuverlässig verhindert und die Metall schmelze 18 verwirbelungsfrei dem Ausflußbereich 16 zugeführt. Because of this subdivision of the flow, vortex formation is reliably prevented and the metal melt 18 is fed to the outflow region 16 without swirling.
Die in Fig. 1 rechts dargestellte Einrichtung 20 umfaßt ebenfalls einen Basisteil 20b, der nach Art einer kreis förmigen Platte gestaltet ist, von der eine zylinder förmige Verlängerung 20w in Richtung auf den Boden 10 des Schmelzgefäßes absteht, wobei dieser Wandbereich 20w wiederum auf der Oberfläche 10o des Bodens 10 aufsteht.The device 20 shown on the right in Fig. 1 also comprises a base part 20 b, which is designed in the manner of a circular plate, from which a cylindrical extension 20 w protrudes toward the bottom 10 of the melting vessel, this wall region 20 w in turn stands on the surface 10 o of the bottom 10 .
Im Bereich der Verlängerung (des Wandbereiches) 20w sind analog dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Durchbrechungen (Verbindungsöffnungen) 22 angeordnet, die kanalartig mit Kreisquerschnitt gestaltet sind und eine jeweils schräg nach oben in den Hohlraum 20 h gerichtete Steigung aufweisen, wie durch die darge stellte Mittenlängsachse M und den Winkel α symbolisiert.In the area of the extension (of the wall area) 20 w, a plurality of openings (connection openings) 22 are arranged analogously to the exemplary embodiment described above, which are designed in the manner of a channel with a circular cross section and each have an incline which is directed obliquely upwards into the cavity 20 h, as by the Darge represents the central longitudinal axis M and symbolizes the angle α.
Der mit dieser Einrichtung erzielbare Effekt entspricht im wesentlichen dem der links in Fig. 1 dargestellten Einrichtung. Auch hier wird die Schmelze 18 in Teilströme aufgeteilt, die durch die Verbindungsöffnungen 22 in den Hohlraum 20 h und von dort durch den Auslaufbereich 16 weggeführt werden.The effect that can be achieved with this device essentially corresponds to that of the device shown on the left in FIG. 1. Here, too, the melt 18 is divided into partial flows which are led through the connecting openings 22 into the cavity 20 h and from there through the outlet area 16 .
Fig. 1 läßt sich bei beiden Ausführungsformen entnehmen, daß der jeweilige Basisteil 20b der Einrichtungen 20 mit Abstand oberhalb des Bodens 10 verläuft und die Ver längerungen 20w die Austrittsöffnung 16 für die Metall schmelze allseitig mit Abstand umgeben, wobei der Abstand vom Randbereich der Austrittsöffnung 16 zur inneren Wand fläche der Verlängerung 20w größer als der Durchmesser d der Austrittsöffnung 16 im Bereich der Oberfäche 10o des Bodens 10 ist. Fig. 1 can be seen in both embodiments that the respective base part 20 b of the devices 20 extends at a distance above the bottom 10 and the United extensions 20 w surround the outlet opening 16 for the metal melt on all sides with distance, the distance from the edge area Outlet opening 16 to the inner wall surface of the extension 20 w is larger than the diameter d of the outlet opening 16 in the area of the surface 10 o of the bottom 10 .
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, wie sie bei einem Schmelzgefäß gemäß Fig. 1 ebenfalls verwendet werden kann. FIG. 2 shows an alternative embodiment, as can also be used in a melting vessel according to FIG. 1.
Die Einrichtung 20 gemäß Fig. 2 ist nach Art einer hohlen Halbkugel gestaltet, wobei der im oberen Teil von Fig. 2 mit 20b gekennzeichnete Abschnitt den Basisteil bildet und die sich daran anschließenden vier Abschnitte 20w (unterer Teil von Fig. 2) die genannten Verlängerun gen bilden. Wie der untere Teil von Fig. 2 zeigt, ver laufen die Verlängerungen 20w jeweils im Winkel von etwa 90° zueinander, wobei sie zwischen sich Verbindungsöff nungen 22 bilden, die, ähnlich wie im linken Teil von Fig. 1, jeweils nach Art eines Torbogens gestaltet sind.The device 20 according to FIG. 2 is designed in the manner of a hollow hemisphere, the section identified by 20b in the upper part of FIG. 2 forming the base part and the adjoining four sections 20 w (lower part of FIG. 2) the aforementioned Form extensions. As the lower part of FIG. 2 shows, the extensions 20 w each run at an angle of approximately 90 ° to one another, forming openings 22 between them which, similar to the left part of FIG. 1, each in the manner of a Archway are designed.
Die Einrichtung 20 gemäß Fig. 2 steht analog den Ein richtungen 20 gemäß Fig. 1 auf dem Boden 10 eines Schmelzgefäßes auf und überdeckt den Ausgußbereich mit Abstand zum Boden 10 sowie umfangsseitig, das heißt, die freien Endbereiche 20we der Verlängerungen 20w verlaufen mit Abstand zur Umfangsfläche der Ausgußöffnung 16 (gemäß Fig. 1).The device 20 of FIG. 2 is analogous to a direction 20 in FIG. 1 on the floor 10 of a melting vessel and covers the nozzle portion with distance from the base 10 and the peripheral side, that is, the free end portions 20 we extensions 20 w run with Distance to the peripheral surface of the pouring opening 16 (according to FIG. 1).
Die Schmelze 18 wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entsprechend in vier Teilströme unterteilt, wobei jeder Teilstrom über die zugehörige Verbindungsöffnung 22 und den daran anschließenden gemeinsamen Hohlraum 20 h geführt wird, und zwar zunächst in etwa horizontal in den Hohl raum und von dort im wesentlichen vereint vertikal in den angeschlossenen Ausguß.The melt 18 is divided in the exemplary embodiment according to FIG. 2 into four partial streams, each partial stream being passed through the associated connection opening 22 and the adjoining common cavity 20 h, initially approximately horizontally into the cavity and from there essentially united vertically in the connected spout.
Fig. 3 zeigt eine völlig andere konstruktive Gestaltung der Einrichtung 20, jedoch mit dem gleichen Erfindungs pinzip wie anhand der Fig. 1, 2 erläutert. Fig. 3 shows a completely different design of the device 20 , but with the same principle of the invention as explained with reference to FIGS . 1, 2.
In diesem Fall wird ein Ausflußbereich 16 in einem Boden 10 von einem Stopfen 50 geregelt, von dem, der besseren Übersichtlichkeit halber, lediglich ein Stopfenkopf dar gestellt ist, und zwar mit dem Bezugszeichen 20, weil er im Sinne der Erfindung die genannte Einrichtung zur Ver hinderung eines Vortex-Effektes bildet.In this case, an outflow area 16 is regulated in a bottom 10 by a stopper 50 , of which, for the sake of clarity, only one stopper head is shown, with the reference numeral 20 , because in the sense of the invention the device for ver prevents a vortex effect.
Der Stopfenkopf ist dabei zunächst in konventioneller Weise gebildet, das heißt er weist einen in Bezug auf die Ausgußöffnung 16 konkav gestalteten Endabschnitt 20k auf, der zusammen mit dem anschließenden zylinderförmigen End abschnitt den Basisteil 20b bildet.The stopper head is initially formed in a conventional manner, that is, it has a concavely shaped end section 20 k with respect to the pouring opening 16 , which together with the subsequent cylindrical end section forms the base part 20 b.
An den Basisteil 20b sind radial Verlängerungen 20w ange schlossen, wobei im unteren Teil von Fig. 3 beispielhaft vier verschiedene Ausführungsformen dieser Verlängerungen 20w dargestellt sind. In der Praxis wird demgegenüber üblicherweise nur eine Art (Geometrie) der Verlängerungen an einer Einrichtung realisiert werden, und zwar für alle Verlängerungen 20w.At the base part 20 b radial extensions 20 w are connected, four different embodiments of these extensions 20 w being shown as examples in the lower part of FIG. 3. In practice, on the other hand, usually only one type (geometry) of extensions will be implemented on one device, namely for all extensions 20 w.
Der untere Teil von Fig. 3 zeigt, daß die Verlängerungen 20w beispielsweise exakt radial und nasenförmig ausge staltet sein können (Darstellung oben mittig). Ebenso ist eine Ausführung mit dreieckigem horizontalem Querschnitt möglich (rechts Mitte). Nach einer weiteren Ausführungs form besitzt die Verlängerung 20w eine evolventenartig gekrümmte Geometrie (unten mittig). The lower part of Fig. 3 shows that the extensions 20 w, for example, can be designed exactly radially and nose-shaped (representation above in the middle). A version with a triangular horizontal cross-section is also possible (center right). According to a further embodiment, the extension 20 w has an involute-like curved geometry (bottom center).
Schließlich ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Verlängerung 20w im wesentlichen einen horizontalen Dreieckquerschnitt besitzt, jedoch in etwa tangential an den Basisteil 20b anschließt.Finally, an embodiment is shown in which the extension 20 w essentially has a horizontal triangular cross section, but connects approximately tangentially to the base part 20 b.
In jedem Fall werden wieder zwischen den Verlängerungen 20w Verbindungsöffnungen 22 ausgebildet, die die Strömung der Schmelze in (hier) vier Teilströme untergliedert, so daß im Ergebnis vier Teilströme am Kopf des Stopfens 50 vorbeiströmen, die erst unmittelbar im Ausgußbereich 16 wieder vereinigt werden, wobei die genannte Vortex- Bildung zuverlässig verhindert wird.In any case, connection openings 22 are again formed between the extensions 20 w, which subdivides the flow of the melt into (here) four partial flows, so that as a result four partial flows flow past the head of the stopper 50 , which are only reunited directly in the pouring area 16 , the aforementioned vortex formation is reliably prevented.
Es ist selbstverständlich, daß diese Aufteilung der Ströme erst dann erfolgt, wenn der Stopfen von seiner Anlage im Ausgußbereich abgehoben ist.It goes without saying that this division of the Currents only occur when the stopper is off System in the pouring area is lifted off.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen sind der Basis teil 20b und die Verlängerungen 20w jeweils einstückig (materialschlüssig) ausgeführt. Ebenso können die Ver längerungen (oder allgemein ausgedrückt: Strömungsschi kanen) auch als getrenntes, diskretes Bauteil hergestellt und zum Beispiel nach Art einer Kappe oder eines Rings auf einen Grundkörper (zum Beispiel einen Stopfen bekannter Bauart) aufgebracht, zum Beispiel aufgemörtelt werden.In all of the aforementioned embodiments, the base part 20 b and the extensions 20 w are each made in one piece (materially). Likewise, the extensions (or, to put it in general terms: flow channels) can also be produced as a separate, discrete component and applied, for example in the manner of a cap or ring, to a base body (for example a stopper of a known type), for example mortared.
Fig. 4 zeigt eine stark schematisierte perspektivische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels ähnlich Fig. 1, um den unterhalb der kuppelartigen Einrichtung 20 ausge bildeten Hohlraum 20 h zu verdeutlichen. Dabei sind auch die bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt vier Ver bindungsöffnungen 22 zu erkennen, woraus sich ergibt, daß die Metallschmelze in vier Teilströmen in den Hohlraum 20 h im wesentlichen horizontal strömt, wo sich die Teil ströme vereinigen und nach Umlenkung um ca. 90° durch den Ausgußbereich 16 vertikal nach unten weggeführt werden. Fig. 4 shows a highly schematic perspective partial view of an embodiment similar to FIG. 1 to illustrate the cavity 20 h formed below the dome-like device 20 . The total of four connection openings 22 in this exemplary embodiment can also be seen, from which it follows that the metal melt flows in four partial streams into the cavity 20 h essentially horizontally, where the partial streams combine and after deflection by about 90 ° the pouring area 16 are guided vertically downwards.
Die perspektivische Darstellung nach Fig. 5 betrifft ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem nach Fig. 3, also mit radial von einem Stopfen 50 abstehenden Verlängerungen 20w, die in der Seitenansicht etwa eine Trapezform auf weisen. Die einzelnen Verlängerungen 20w sind dabei um jeweils ca. 90° zueinander versetzt angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Verlängerungen 20w wird jeweils eine Verbindungsöffnung 22 ausgebildet. Im Ergebnis erfolgt wiederum eine Aufteilung der Schmelzströmung in vier Teilströme, die sich erst im Einlaufbereich zu dem darunter angeordneten Ausguß vereinigen.The perspective view according to FIG. 5 relates to an embodiment similar to that according to FIG. 3, that is to say with extensions 20 w projecting radially from a stopper 50 , which have approximately a trapezoidal shape in the side view. The individual extensions 20 w are each offset by approximately 90 ° to each other. A connection opening 22 is formed in each case between two adjacent extensions 20 w. As a result, the melt flow is again divided into four partial flows, which only unite in the inlet area to form the spout arranged below.
Die Einrichtungen können dabei gegossene feuerfeste Teile sein. Ebenso ist es möglich, die Teile zu pressen oder zu stampfen. Die Auswahl der jeweiligen Feuerfestsorte richtet sich nach der jeweiligen Anwendung. Spezielle Anforderungen an das Feuerfestmaterial werden nicht gestellt. Es muß in üblicher Weise temperaturbeständig sein und möglichst erosionsbeständig und sollte zudem günstige Duktilitätseigenschaften besitzen.The facilities can be cast refractory parts his. It is also possible to press or close the parts stomp. The selection of the respective refractory type depends on the respective application. Specific Requirements for the refractory material are not posed. It must be temperature resistant in the usual way be and as erosion-resistant as possible and should also possess favorable ductility properties.
Claims (15)
- 1. 1.1 die Einrichtung besteht aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff,
- 2. 1.2 die Einrichtung umfasst einen Basisteil (20b)
- 3. 1.3 eine Grundfläche des Basisteils (20b) ist in einer Ebene parallel zur Oberfläche (10o) eines Bodens (10) des Schmelzgefäßes so ausgebildet, dass sie den Auslautbereich (16) überdeckt und allseitig überragt,
- 4. 1.4 an den Basisteil (20b) ist mit mindestens einer Verlängerung (20w) ausgebildet, die
sich
- 1. 1.4.1 in Richtung auf den Boden (10) des Schmelzgefäßes, und/oder
- 2. 1.4.2 radial zum Basisteil (20b) an den Basisteil (20b) anschließt, wobei
- 3. 1.5.1 die Verlängerung (20w) mindestens eine Verbindungsöffnung (22) zum Auslaufbereich (16) des Schmelzgefäßes aufweist oder
- 4. 1.5.2 die Verlängerungen (20w) mindestens eine Verbindungsöffnung (22)zum Auslautbereich (16) des Schmelzgefäßes zwischen sich ausbilden.
- 1. 1.1 the device consists of a refractory ceramic material,
- 2. 1.2 the device comprises a base part ( 20 b)
- 3. 1.3 a base area of the base part ( 20 b) is formed in a plane parallel to the surface ( 10 o) of a bottom ( 10 ) of the melting vessel in such a way that it covers the discharge area ( 16 ) and projects beyond it on all sides,
- 4. 1.4 on the base part ( 20 b) is formed with at least one extension ( 20 w), which
- 1. 1.4.1 towards the bottom ( 10 ) of the melting vessel, and / or
- 2. 1.4.2 connects radially to the base part ( 20 b) to the base part ( 20 b), whereby
- 3. 1.5.1 the extension ( 20 w) has at least one connection opening ( 22 ) to the outlet area ( 16 ) of the melting vessel or
- 4. 1.5.2 the extensions ( 20 w) form at least one connection opening ( 22 ) to the discharge area ( 16 ) of the melting vessel between them.
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