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Vorrichtung zur Änderung der Ausflussmenge pro Zeiteinheit von Schmelze bei Stranggiessanlagen
Die Erfindung betrifft die Änderung der Ausflussmenge der Schmelze aus dem Zwischenbehälter bei Stranggiessanlagen. Eine derartige Ausflussmengenregulierung ist erforderlich, um die Giessgeschwindigkeit konstant halten oder in gewollten Grenzen variieren zu können.
Es ist bereits bekannt, den Ausfluss der Schmelze aus dem Zwischenbehälter mit einem die Schmelze in horizontaler Ebene durchfliessenden Strom und einem rechtwinkelig dazu, ebenfalls in horizontaler Ebene angeordneten Magnetfeld zu ändern. Bei den bekannten Einrichtungen sind diese Vorrichtungen, d. h. die Elektroden und die Magneten, in der Höhe des Ausflussrohres in diesem angeordnet. Da das Ausflussrohr üblicherweise nach jedem Guss aber ausgewechselt werden muss, behindert die Einrichtung eine gute Zugänglichkeit zum Ausflussrohr. Jedoch hat eine derartige Anordnung auch noch weitere Nachteile.
Beispielsweise ist die Wandstärke des Ausflussrohres relativ dünn gehalten, damit das wirksame Magnetfeld möglichst nahe an dieSchmelze gebracht werden kann. Eine geringe Wandstärke bedingt aber gleichzeitig ein grosses Wärmegefälle in der Wandung von innen nach aussen, wobei sich Wärmespannungen bilden, so dass das Ausflussrohr sehr leicht platzt. Weiterhin ist, bedingt durch die Wärmeverluste, ein beträchtliches Abkühlen der Schmelze unvermeidbar. Auch verringern die Elektroden, die für grosse Stromstärken mit entsprechendem Querschnitt ausgelegt werden müssen, die Wandungsquerschnitte des Ausflussrohres. Schliesslich vergrössert eine derartige Anordnung die Bauhöhe der Anlage beträchtlich (vgl. Herrmann, Handbuch des Stranggiessens, Ausgabe 1958, Seite 353).
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und die Mengenregulierung des Zuflusses von Schmelze in die Kokille an einer günstigeren Stelle anzuordnen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, die Vorrichtung zur Änderung der Schmelzenmenge pro Zeiteinheit in dem Zwischenbehälter vorzusehen, wobei beiderseits die Breite des Zwischenbehälters einschnürende Wandungen in der Ebene des Ausgusses angeordnet sind und der zwischen den Stirnseiten der Wandungen gebildete Spalt senkrecht über demAusguss liegt. In die Wandungen sind knapp über dem Ausguss die Pole von Elektromagneten eingelassen. Rechtwinkelig zu dem von den Magneten erzeugten Kraftfeld wird über Elektroden ein Strom durch die Schmelze geführt, wobei die Elektroden an beliebiger Stelle in je einem der beiden durch die einschnürende Wandung gebildeten Teile des Zwischenbehälters angeordnet sein können.
Die erfindungsgemässe Einrichtung hat den Vorteil, dass die Bauhöhe der Anlage beträchtlich verringert wird, indem der Zwischenbehälter nunmehr direkt über der Kokille angeordnet werden kann. Ausserdem wird dadurch das verhältnismässig lange Ausflussrohr überflüssig, so dass lediglich einAusguss ausreicht, der kurz gehalten und im Boden des Zwischenbehälters eingelassen werden kann. Dadurch ist der Ausguss für den Ausbau nach dem Guss gut zugänglich. Weiterhin werden die sonst unvermeidbaren Wärmeverluste der Schmelze in einem vorgesehenen Ausflussrohr vermieden und eventuelle Betriebsstörungen durch Aufplatzen eines Ausflussrohres verhindert.
Als weitere Merkmale der Erfindung können auch bei mehrerenAusgüssen im Zwischenbehälter jedem Ausguss die Breite des Zwischenbehälters einschnürende Wandungen zugeordnet sein, wobei in jede Wandung knapp über jedem Ausguss ein Pol eines Elektromagneten eingelassen ist. Die die Breite des Zwischenbehälters einschnürenden Wandungen können rippenartig ausgebildet sein. Weiter können die die Breite des Zwischenbehälters einschnürenden Wandungen auch brückenartig ausgebildet sein, wobei unter
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dem Wandungsbogen senkrecht über dem Ausguss eine Durchflussöffnung vorgesehen ist. Die Elektrode werden vorzugsweise an denStirnseiten oder an den beiden, den Stirnseiten zugewendeten Flächen der einschnürenden Wandungen im Zwischenbehälter angeordnet.
Von den auf den Oberkanten der Wandunger des Zwischenbehälters angeordneten Anschlussfahnen führen Elektroden aus dünnen, in die Gefässwandun- gen eingelegten Drähten zu den inneren Wandflächen des Zwischenbehälters, wobei die freien Enden del
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sollen vorzugsweise aus dem Metall der Schmelze bestehen. Beiderseits der die Breite des Zwischenbehälters einschnürenden Wandungen können eine Kammer bildende Wandungen mit Durchflussöffnungen vor- gesehen sein.
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in der Draufsicht als Ausschnitt und Fig. 10 zeigt die Draufsicht auf einen Zwischenbehälter mit mehrerer Ausgüssen und den der Anzahl der Ausgüsse entsprechenden, die Breite des Zwischenbehälters einschnürenden Wandungen.
Mit 1 ist ein Zwischenbehälter zur Aufnahme der Schmelze bei einer in den zeichnungen nicht dar gestellten Stranggiessanlage bezeichnet. Solche Anlagen sind beispielsweise bekannt aus der USA-Patentschrift Nr.2,187,720. Der Zwischenbehälter 1 hat in der bodenfläche einen Ausguss 2, der auswechselbarist. Auf der Oberkante der Stirnseitigen Gefässwandungen sind Stromzuführungen 3,4 vorgesehen, von denen die Leiter 5 als feine Drähte in der Wandung verlaufend geführt sind und deren freie Enden nach der Innenseite der Wandungsfläche hin austreten und dadurch die Verbindung mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Schmelze herstellen.
Die Anschlussfahnen 3,4 sind beispielsweise mit einem Hochstromgenerator 6 verbunden, sc dass ein Strom zwischen den Anschlussfahnen 3,4 über die Elektroden 5 durch die Schmelze des Zwischenbehälters 1 fliesst. Im Zwischenbehälter 1 sind in einer durch den Ausguss 2 verlaufenden senkrechten Ebene an den Längsseiten des Zwischenbehälters 1 einschnürende, beispielsweise rip" penartig ausgebildete Wandungen 7,8 vorgesehen, in die Pole 9a, 9b eines elektromagneten sc eingelassen sind, dass sie knapp über dem Ausguss zu liegen kommen. Auf dem Joch 9 sind Magnetspulen 10 angeordnet, die von einem oder je einem Wechselstromgenerator 12 gespeist werden.
Zwischen den Magnetspulen 9a, 9b entsteht in dem zwischen den Wandungen 7,8 gebildeter Spalt ein magnetisches Kraftfeld, das je nach Verlauf des Stromes entweder eine Kraftwirkung auf die Schmelze in Richtung des Ausgusses 2 oder entgegengesetzt dazu ausübt. Durch Verändern der Stromstärke bzw. des magnetischen Kraftfeldes ist es möglich, die die Schmelze beschleunigende Kraft zu ver- ändern und damit die Zuflussmenge der Schmelze zur Kokille zu verändern.
In den Fig. 5-7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der den Zwischenbehälter ein-
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ausgeführt, das in der Projektion des Ausgussquerschnittes 2a eine Zulauföffnung hat, seitlich derer in der Wandung des Brückenstückes 21 die Magnetpole 9a, 9b angeordnet sind. Der Zwischenbehälter la, der Ausguss 2a, die Stromzuleitungen 3a, 4a. Die Anschlussfahnen 3a, 4a, die Elektroden 5a sowie der Elektromagnet 9, 9a ; 9,9b, 10 entsprechen den in den Fig. 1 - 4 dargestellten Teilen. Lediglich durch die Ausbildung einer geschlossenen, brückenartigen Wandung 21 ist ein weiterer Vorteil hinsichtlich der Wärmeverluste erzielt worden.
Die Erfindung lässt verschiedene Kombina-
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den einander abgewendeten Wandungsflächen durch die Wandung führend den Strom der Schmelze zuleiten, so dass der Strom lediglich den Weg von der einen Seite der Wandungen 7,8 bzw. 21 durch den zwischen den Rippen 7,8 gebildeten Spalt oder durch die im Rippenstück 21 vorgesehene Ausnehmung hindurch zurückzulegen hat. EinAusführungsbeispiel, bei dem die Anschlussfahnen 3c, 4c auf den die Breite des Zwischenbehälters 1c einschnürenden Wandungen 21c angeordnet sind, stellen die Fig. 8 und 9 dar.
Die Fig. 10 zeigt einen Zwischenbehälter 30 in der Draufsicht, der zwei Ausgüsse 31 und 32
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hat. Entsprechend der Grösse und Anzahl von Ausgüssen sind auch zwei die Breite des Zwischenbehälters 30 einschnürende Wandungsteile 33a, 33b und 34a, 34b vorgesehen. Polpaare 36a, 36b und 37a, 37b sind in die Wandungen 33a, 33b und 34a, 34b eingelassenundübereinjoch 38 miteinander verbunden. Auf den einzelnen Magnetpolen 36a, 36b und 37a, 37b sind Magnetspulen 39 vorgesehen. Die Speisung der Magnetspulen 39 erfolgt in der bereits beschriebenen Weise. Von den Anschlussfahnen 40, 41 erfolgt die Führung des Stromes über Elektroden 42 durch die Schmelze in bereits beschriebener Weise.
Sofern mehr als zwei Ausgüsse vorhanden sind, wird die in Fig. 10 dargestellte Anlage sinngemäss abgewandelt. indem der Zahl der Ausgüsse eine entsprechende Anzahl von Wandungen vorgesehen werden. Auch die Ausbildung des Elektromagneten erfolgt dann sinngemäss.
In dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel können auch zwei nur je einen Wandungsspalt durchfliessende Ströme und somit zwei unabhängig voneinander gespeiste Elektrodenpaare vorgesehen sein.
Auch können zwei unabhängig voneinander steuerbare Magnetsysteme zur unabhängigen Veränderung des Ausflusses der Schmelze an beiden Ausgüssen vorgesehen sein. Die den Zwischenbehälter einschnürenden Wandungen werden aus hitzebeständigen, vorzugsweise aus Zirkonsilikat bestehenden Steinen gemauert.
Wie insbesondere in den Fig. 5 und 6 dargestellt, können beiderseits der Wandung 21 eine Kammer bildende Wandungen 44a und 44b mit Durchflussöffnungen 45 für die Schmelze vorgesehen sein, die ein seitliches Ausweichen der elektrodynamischen Kraft vermeiden.
. Die Erfindung schliesst alle nurmöglichenKombinationen der in den Ausführungsbeispielen dargestell- ten Einzelausführungen mit ein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Änderung der Ausflussmenge pro Zeiteinheit von Schmelze aus dem Zwischenbehälter von Stranggiessanlagen, wobei die aus dem Zwischenbehälter austretende Schmelze in horizontaler Ebene einerseits von einem Strom und anderseits von einem magnetischen Kraftfeld durchsetzt wird und die Richtung des Stromes gegenüber dem magnetischen Kraftfeld rechtwinkelig verläuft, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Erzeugung der Kraftwirkung auf die Schmelze im Zwischenbehälter (1) erfolgt, wobei beiderseits die Breite des Zwischenbehälters (1) einschnürende Wandungen (7,8) in der Ebene des Ausgusses (2) vorgesehen sind, der zwischen den Stirnseiten der Wandungen (7,8) gebildete Spalt senkrecht über dem Ausguss (2) liegt, in die Wandungen (7,8)
knapp über dem Ausguss die Pole (9a, 9b) von Elektromagneten (9,10) eingelassen sind und rechtwinkelig zu dem von den Magneten erzeugten Kraftfeld über Elektroden (5) ein Strom durch die Schmelze geführt ist, wobei die Elektroden (5) an beliebiger Stelle in je einem der beiden durch die einschnürende Wandung (7,8) gebildeten Teile des Zwischenbehälters (1) angeordnet sind.
2. VorrichtungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassbeimehrerenAusgüssen (31, 32) im Zwischenbehälter (30) jedem Ausguss (31, 32) die Breite des Zwischenbehälters (30) einschnürende Wandungen (33a, 33b ; 34a, 34b) zugeordnet sind und in jede Wandung knapp über jedem Ausguss ein Pol (36a, 36b ; 37a, 37b) eines Elektromagneten (38, 39) eingelassen ist (Fig. 10).
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Breite des Zwischenbehälters (1) einschnürenden Wandungen (7,8) rippenartig ausgebildet sind (Fig. l-3).
4. Vorrichtung nach denAnsprüchenlund 2, dadurch gekennzeichnet, dassdie die Breite des Zwischenbehälters (la) einschnürenden Wandungen (21) brückenartig ausgebildet sind und unter den Wandungsbogen senkrecht über dem Ausguss (2a) eine Durchflussöffnung vorgesehen ist (Fig. 5 und 6).
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5,5a, 5c, 42) vorzugsweise an den Stirnseiten oder an den beiden den Stirnseiten zugewendeten Flächen der einschnürenden Wandungen in dem Zwischenbehälter angeordnet sind.