AT18657U1 - Stranggießkokille mit elektromagnetischer Rühr- und Bremseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung für eine Stranggießkokille (1) zum Gießen eines metallischen Strangs. Diese Einrichtung ist geeignet zur Erzeugung von sich in der Stranggießkokille (1) bewegenden elektromagnetischen Wanderfeldern und/oder stationären magnetischen Feldern. Sie umfasst mindestens zwei obere Spulen (11), die in einer ersten Ebene normal zur Gießrichtung (4) angeordnet sind und von einem Wechselstromsystem gespeist werden. Zusätzlich gibt es mindestens zwei untere Spulen (21) zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds in einer zweiten Ebene, die von Gleichstromquellen gespeist werden. Ein U- förmiges Joch (23) je unterer Spule trägt die unteren Spulenpakete. In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Spulen magnetisch leitende Polschuhe, die in Stützplatten (3) angeordnet sind. Diese Erfindung ermöglicht eine verbesserte Kontrolle der Strömung und Temperatur der Metallschmelze in der Stranggießkokille (1), was zu einer höheren Qualität des gegossenen Strangs führt.

Description

Beschreibung

BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG

[0001] Stranggießkokille mit elektromagnetischer Rühr- und Bremseinrichtung

GEBIET DER TECHNIK

[0002] Die vorliegende Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Stranggießtechnik und betrifft eine elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung für eine Stranggießkokille zum Gießen eines metallischen Strangs.

Die elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung ist geeignet zur Erzeugung von sich in der Stranggießkokille bewegenden elektromagnetischen Wanderfeldern und/oder stationären magnetischen Feldern. Somit kann die Strömung einer flüssigen Metallschmelze in der Stranggießkokille beeinflusst werden.

STAND DER TECHNIK

[0003] Im Bereich der Stranggießtechnik umfassen Stranggießanlagen eine Stranggießkokille, die die Funktion einer Gießform besitzt. Derartige Kokillen werden in der Regel - entsprechend den Abmessungen der damit erzeugten Metallbrammen - aus zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Breitseitenplatten und zwei senkrecht zu den Breitseitenplatten orientierten Schmalseitenplatten gebildet, wobei die vier Kokillenplatten eine beidseitig offene Gießform ausbilden. Die Breitseitenplatten umfassen jeweils eine Breitseitenkupferplatte sowie eine Stützplatte.

Am eintrittsseitigen Ende der Kokille wird flüssige Metallschmelze — beispielsweise flüssiger Stahl - mittels eines Tauchrohrs in die Kokille eingebracht und an ihrem austrittseitigen Ende wird ein teilerstarrter Metallstrang aus der Kokille abgezogen. Dabei ist die Durchtrittsrichtung der Metallschmelze durch die Kokille, die im Weiteren auch als Gießrichtung bezeichnet wird, im Wesentlichen vertikal orientiert, weswegen der eintrittsseitige Bereich der Kokille auch als oberer Bereich und der austrittseitige Bereich als unterer Bereich der Kokille bezeichnet werden.

[0004] In einer horizontalen Ebene beträgt die Erstreckung der Breitseitenplatten einer Stranggießkokille in der Regel ein Vielfaches der Erstreckung der Schmalseitenplatten. Eine parallel zu einer Breitseitenplatte verlaufende horizontale Richtung wird als Breitenrichtung der Kokille bezeichnet, während eine parallel zu einer Schmalseitenplatte verlaufende horizontale Richtung als Dickenrichtung der Kokille bezeichnet wird. Die freie Oberfläche der Metallschmelze innerhalb der Kokille wird als Gießspiegel bezeichnet und wird in der Regel während des Gießvorganges permanent mit einer bis zu mehreren Zentimeter dicken Gießpulverschickt bedeckt.

[0005] Die Metallschmelze wird beim Gießvorgang mittels eines Tauchrohres in die Kokille eingebracht, wobei das Tauchrohr an seinem unteren, austrittseitigen Ende eine oder mehrere Ausflussöffnungen für die einzubringende Metallschmelze aufweist und wobei sich das austrittseitige Ende unterhalb des Gießspiegels befindet. Dabei werden im Bereich der Kokille elektromagnetische Brems- und Rühreinrichtungen zur Erzeugung statischer Magnetfelder sowie von speziellen räumlich und zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Feldern — sogenannten elektromagnetischen Wanderfeldern - eingesetzt, mittels derer eine Strömung der Metallschmelze innerhalb der Kokille abgebremst bzw. eine Richtung der Strömungsgeschwindigkeit geändert werden kann.

[0006] Einerseits wird durch ein Abbremsen der Strömung eine Beruhigung des Gießspiegels in der Kokille und eine Reduktion der Anzahl nichtmetallischer Einschlüsse (wie z.B. Einschlüsse von Gießpulver), die durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Metallschmelze in den Strang eingebracht werden, erreicht. Andererseits werden durch Rühren Temperaturunterschiede innerhalb der durch die Kokille hindurchtretenden Metallschmelze ausgeglichen, sodass ein zu starkes Abkühlen der Schmelze in der Nähe der Kokilleninnenwände verhindert bzw. durch den sogenannten 'Washing-Effekt' ein Anhaften nichtmetallischer Einschlüsse an der Strangschale verhin-

dert wird.

[0007] Entsprechend des gewünschten Effektes sind unterschiedliche Ausprägungen der elektromagnetischen Felder erforderlich, was dementsprechende Verschaltungen und Ansteuerungen von Spulen, mittels derer die Felder erzeugt werden, erforderlich macht.

[0008] Als elektromagnetische Wanderfelder werden solche Felder bezeichnet, deren magnetische Feldstärkenvektor sich zeitlich periodisch wiederholt, sich dabei aber in einer Raumrichtung verschiebt. Die Erzeugung derartiger Wanderfelder in Kokillen wird durch eine Ansteuerung von nebeneinander angeordneten Spulen erreicht, die mit mehrphasigen Wechselströmen gespeist werden. Diese Wechselströme weisen zwar jeweils dieselbe Frequenz auf, sind jedoch zueinander phasenverschoben. Die konkrete Ausprägung eines von einer solchen Spulenanordnung erzeugten elektromagnetischen Wanderfeldes hängt von der räumlichen Anordnung der einzelnen Spulengruppen, der Frequenz sowie der Stromstärke des Wechselstroms sowie von der Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Spulengruppen ab.

[0009] Als sogenannter 'Rührmodus' wird dabei eine Ansteuerung einer an beiden Breitseitenplatten einer Kokille angeordneten Spulenanordnung bezeichnet, bei der die von den Spulen erzeugten, elektromagnetischen Wanderfelder sich zeitlich gesehen entlang der Umfangsrichtung der Kokille bewegen. In einem Rührmodus verschieben sich demnach die an den jeweiligen Breitseitenplatten der Kokille ausgebildeten magnetischen Feldstärkevektoren in Breitenrichtung der Kokille gegengleich zueinander. Derartige elektromagnetische Wanderfelder werden in der Folge auch als 'Rührfelder' bezeichnet.

[0010] Demgegenüber wird eine Spulenanordnung in einem sogenannten 'Brems- und Beschleunigungsmodus' betrieben, wenn sich die an den beiden Breitseitenplatten erzeugten magnetischen Feldstärkevektoren in zeitlicher Abfolge entlang der Breitenrichtung der Kokille jeweils synchron auf das Tauchrohr zu- bzw. von dem Tauchrohr wegbewegen. Die dabei erzeugten elektromagnetischen Wanderfelder werden auch als Brems- bzw. Beschleunigungsfelder bezeichnet, da sie abhängig von ihrer Relativgeschwindigkeit zur strömenden Metallschmelze bremsend oder beschleunigend auf diese wirken.

[0011] Weiterhin sind elektromagnetische Wanderfelder aufgrund des sogenannten Skin-Effekts, der ein Eindringen von elektromagnetischen Wechselfeldern in ein elektrisch leitfähiges Medium mit steigender Frequenz zunehmend abschwächt, auf einen Bereich mit sehr niedrigen Frequenzen beschränkt. Aus diesem Grund eignet sich insbesondere ein statisches Magnetfeld, beispielweise durch mit Gleichstrom gespeiste Spulen erzeugt wird, als Mittel zum Abbremsen einer Strömung aus flüssiger Metallschmelze in einer Kokille. Derartige Vorrichtungen werden auch als 'Bremsspulen' bezeichnet.

[0012] EP4249146 beschreibt ein elektromagnetisches System zur Beeinflussung der Strömung in der Metallschmelze in einer Stranggießkokille. Dabei können durch Wahl einer entsprechenden Verschaltung, beziehungsweise Anspeisung von Spulen verschiedene Rühr- beziehungsweise Bremsmodi eingestellt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0013] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung für eine Stranggießkokille zum Gießen eines metallischen Strangs. Sie ist geeignet zur Erzeugung von sich in der Stranggießkokille bewegenden elektromagnetischen Wanderfeldern und/oder stationären magnetischen Feldern. Sie umfasst mindestens zwei untere Spulen zur Erzeugung zumindest eines statischen Magnetfelds in einer unteren Ebene normal zur Gießrichtung, wobei die unteren Spulen jeweils zumindest zwei untere Spulenpakete umfassen und an der Stranggießkokille angeordnet sind, wobei die unteren Spulenpakete der unteren Spulen von einer oder mehreren Gleichstromquellen anspeisbar sind.

Weiters umfasst sie ein U-förmiges Joch je unterer Spule, auf dem die jeweiligen unteren Spulenpakete angeordnet sind.

Weiters umfasst sie zwei an der Stranggießkokille angeordnete obere Spulen, wobei die oberen Spulen in einer oberen Ebene normal zur einer Gießrichtung angeordnet sind und jeweils eine

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Mehrzahl von Spulenpaketen umfassen, die von einem Wechselstromsystem anspeisbar sind und deren Achsen jeweils in einer Gießbreitenrichtung orientiert sind.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung magnetisch leitende untere Polschuhe an einer kokillenzugewandten Seite jedes Jochs, die zumindest bevorzugt teilweise in einer jeweiligen Stützplatte angeordnet sind.

[0015] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die oberen Spulen der elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung Kerne aus magnetisch leitfähigem Material sowie leitende obere Polschuhe an einer kokillenzugewandten Seite.

[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung leitende obere Polschuhe, die zumindest teilweise in einer jeweiligen Stützplatte angeordnet sind.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform der elektromagnetischen Rühr- und/oder Bremseinrichtung beträgt eine Dicke von Breitseitenkupferplatten mindestens 25 mm.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0018] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:

[0019] Fig. 1 mehrere Schnittdarstellungen einer an einer Stranggießmaschine angeordneten elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung, umfassend eine Stranggießkokille, obere Spulen, sowie untere Spulen,

[0020] Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht von oberen Spulen für eine an einer Stranggießmaschine angeordnete elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung,

[0021] Fig. 3 eine dreidimensionale Ansicht von unteren Spulen für eine an einer Stranggießmaschine angeordnete elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0022] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in Form mehrerer Schnittdarstellungen einer an einer Stranggießmaschine angeordneten elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung, umfassend eine Stranggießkokille 1, obere Spulen 11, sowie untere Spulen 21. Die Stranggießkokille 1 umfasst Breitseitenkupferplatten 2, sowie Stützplatten 3. Ein erstarrender Strang durchläuft die Stranggießkokille 1 in Gießrichtung 4 und passiert zunächst eine obere Ebene 10, danach eine unter Ebene 20, bevor er die Stranggießkokille 1 verlässt. Im Bereich der oberen Ebene 10 sind obere Spulen 11 angeordnet welche ein Magnetfeld, vorwiegend in einem oberen Bereich der Stranggießkokille 1 erzeugen. Im Bereich der unteren Ebene 20 sind untere Spulen 21 angeordnet welche ein Magnetfeld, vorwiegend in einem unteren Bereich der Stranggießkokille 1 erzeugen.

[0023] Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von oberen Spulen 11 für eine an einer Stranggießmaschine angeordnete elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung. Die Spulen umfassen obere Spulenpakete 12, Kerne 13, sowie obere Polschuhe 14. Üblicherweise befinden sich die Spulen in einem jeweiligen Gehäuse, das in der Figur jedoch nicht dargestellt ist.

[0024] Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von unteren Spulen 21 für eine an einer Stranggießmaschine angeordnete elektromagnetischen Rühr- und Bremseinrichtung. Die Spulen umfassen Spulenpakete 22, Joche 23, sowie untere Polschuhe 24. Üblicherweise befinden sich die Spulen in einem jeweiligen Gehäuse, das in der Figur jedoch nicht dargestellt ist.

[0025] Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Stranggießkokille

2 Breitseitenkupferplatten 3 Stützplatten

4 Gießrichtung

10 Obere Ebene

11 Obere Spulen

12 Obere Spulenpakete 13 Kern

14 Obere Polschuhe

20 Untere Ebene

21 Untere Spulen

22 Untere Spulenpakete 23 Joch

24 Untere Polschuhe

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Claims (5)

Ansprüche

1. Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung für eine Stranggießkokille (1), umfassend Breitseitenkupferplatten (2), zum Gießen eines metallischen Strangs, geeignet zur Erzeugung von sich in der Stranggießkokille (1) bewegenden elektromagnetischen Wanderfeldern und/oder stationären magnetischen Feldern, umfassend - mindestens zwei untere Spulen (21) zur Erzeugung zumindest eines statischen Magnetfelds in einer unteren Ebene (20) normal zur Gießrichtung (4), wobei die unteren Spulen (21) jeweils zumindest zwei untere Spulenpakete (22) umfassen und an der Stranggießkokille (1) angeordnet sind, wobei die unteren Spulenpakete (22) der unteren Spulen (21) von einer oder mehreren Gleichstromquellen anspeisbar sind, - ein U-förmiges Joch (23) je unterer Spule (21), auf dem die jeweiligen unteren Spulenpakete (22) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - Mindestens zwei an der Stranggießkokille (1) angeordnete obere Spulen (11), wobei die oberen Spulen (11) in einer oberenen Ebene (10) normal zu einer Gießrichtung (4) angeordnet sind und jeweils eine Mehrzahl von Spulenpaketen (12) umfassen, die von einem Wechselstromsystem anspeisbar sind und deren Achsen jeweils in einer Gießbreitenrichtung orientiert sind.

2. Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung nach Anspruch 1, umfassend magnetisch leitende untere Polschuhe (24) an einer kokillenzugewandten Seite jedes Jochs (23), die bevorzugt zumindest teilweise in einer jeweiligen Stützplatte (3) angeordnet sind.

3. Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die oberen Spulen (11) Kerne (13) aus magnetisch leitfähigem Material umfassen, sowie leitende obere Polschuhe (14) an einer kokillenzugewandten Seite umfassen.

4. Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung nach Anspruch 3, wobei leitende obere Polschuhe (14) zumindest teilweise in einer jeweiligen Stützplatte (3) angeordnet sind.

5. Elektromagnetische Rühr- und/oder Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke von Breitseitenkupferplatten (2) mindestens 25 mm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen