DE102007057424A1

DE102007057424A1 - Brems-/Rührspulenanordnung an Stranggießkokillen

Info

Publication number: DE102007057424A1
Application number: DE200710057424
Authority: DE
Inventors: Axel Weyer
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04
Also published as: WO2009068300A1; CN101878080A; EP2225058A1; WO2009068300A8

Abstract

ge zum Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen zur Erzeugung von Brammen- und Dünnbrammenprodukten mit Formatbreiten von 750-3500 mm, die zur Verbesserung der Produktqualität durch eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse innerhalb des Flüssigmetalls mit einer elektromagnetischen Bremse und/oder mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet sind, bei gleicher Leistung die elektromagnetischen Brems- und/oder Rührsysteme kleiner zu dimensionieren und mit einem äußeren mechanischen Schutz gegen Einflüsse aus dem Gießprozess auszustatten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zumindest die Magnetspulen (10) bzw. das Spulensystem der elektromagnetischen Bremse und/oder des elektromagnetischen Rührers vollständig innerhalb der Kokillenwasserkästen (3) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille einer Stranggießanlage zum Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen zur Erzeugung von Brammen- und Dünnbrammenprodukten mit Formatbreiten von 750–3500 mm, die zur Kühlung der Kokillenkupferplatten mit einem wasserdurchströmten Kokillenwasserkasten umgeben ist, und die zur Verbesserung der Produktqualität mit einer elektromagnetischen Bremse und/oder mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet ist, bestehend aus Magnetspulen bzw. einem aus mehreren Magnetspulen kombinierten Spulensystem mit Kernen und Joch, durch deren erzeugte Magnetfeldwirkung die Strömungsverhältnisse innerhalb des Flüssigmetalls in der Kokille positiv beeinflusst werden.
Zur Verbesserung der Produktqualität durch eine positive Beeinflussung der Strömungsverhältnisse innerhalb der Stranggießkokille ist es bekannt, diese mit einer elektromagnetischen Bremse und/oder mit einem elektromagnetischen Rührer auszurüsten. Sie bestehen aus Spulen mit Kern und Joch, mit denen Magnetfelder erzeugt werden, die innerhalb der Kokille auf die im Flüssigmetall bestehenden Strömungsverhältnisse einwirken. Zur möglichst vollen Entfaltung der Wirksamkeit der Magnetfelder ist es dabei erforderlich, die Magnetfelder möglichst nahe an die Stranggießkokille heranzuführen. Üblicherweise werden deshalb entweder die elektromagnetischen Brems- und/oder die Rührsysteme erst nach dem Einsetzen der Kokille in die Gießmaschine hydraulisch oder elektromechanisch an die Kokille herangefahren oder sie sind in verschiedenen Anordnungen fest an der Kokille der Stranggießanlage installiert. Im Wesentlichem werden hierbei die Spule oder die Spulenkombinationen jeweils mit Kern von außen an die Kokille bzw. an den wasserdurchströmten Wasserkasten oder an der Kupferplattenrückseite positioniert.
So ist aus der WO 2004/022264 A1 eine elektromagnetische Bremsvorrichtung für in eine Stranggießkokille einströmende Stahlschmelze bekannt, umfassend mindestens eine Magnetspule mit einem den Kokillenbreitseiten zuordnungsbaren ferromagnetischen Kern. Zur Verringerung der oszillierenden Massen und um zugleich die Magnetfeldstärke zu erhöhen, besteht der Kern einerseits aus einem die Magnetspule aufnehmenden, im Abstand zu den Breitseitenwänden verfahrbaren Hauptteil, und andererseits aus in Wasserkästen der Kokille fest angeordneten Zusatzteilen, wobei die Kernteile in zusammengefahrener Betriebsposition u-förmige Joche zur Ausbildung eines geschlossenen Magnetflusses ergeben.
Aus der WO 02/38310 A1 ist eine mit einem wassergekühlten Doppelmantel ausgebildete Stranggießkokille bekannt, an deren Außenseite ein elektromagnetisches Magnetsystem angeordnet ist. Der Doppelmantel ist dabei so ausgebildet, dass er das Magnetsystem umschließt und dieses dadurch gleichfalls kühlt.
Schließlich ist auch noch die DE 10 2004 046 729 A1 zu nennen, aus der eine magnetische Bremse für eine Stranggießkokille bekannt ist, bei der ein mittels an der Kokille angeordnete Permanentmagnete erzeugtes Magnetfeld eine Beeinflussung der Strömung des Flüssigmetalls herbeiführen soll. Um eine Variation der magnetischen Feldstärke zu erhalten, sind die Permanentmagnete für eine unterschiedliche Feldstärkenverteilung in Gruppen unterschiedlich anstellbar. Hierbei ist auch vorgesehen, dass Permanentmagnete im Wasserkasten der Stranggießkokille angeordnet und zur direkten Anlage an die Kokillenplatte anstellbar sind.
Ausgehend von diesem geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Stranggießkokille der vorstehend genannten Art anzugeben, bei der die elektromagnetischen Brems- und/oder Rührsysteme bei gleicher Leistung kleiner dimensioniert und mit einem äußeren mechanischen Schutz gegen Einflüsse aus dem Gießprozess ausgestattet sind.
Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest die Magnetspulen bzw. das Spulensystem der elektromagnetischen Bremse und/oder des elektromagnetischen Rührers vollständig innerhalb der Kokillenwasserkästen integriert sind, die dabei zweckmäßigerweise vom Kokillenwasser weitgehend umströmt werden. Da sich die Magnetspulen bzw. das Spulensystem innerhalb der Kokillenwasserkästen in einem Kokillenwasserdruckbereich von über 0,5 bar befinden, werden sie nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einem das erzeugte Magnetfeld nicht beeinflussenden Druckschutzbehälter eingehaust. Die Magnetspulen bzw. das Spulensystem können aber auch direkt im Kokillenwasser angeordnet sein, wozu sie zum Schutz gegen Strom- und Spannungsüberschläge bzw. Kurzschließen entsprechend mit einem Isoliermaterial überzogen sind.
Erfindungsgemäß ist die darüber hinaus gehende Anordnung des Spulenkerns und des Joches frei bzw. offen. Hier können abhängig von der Dimensionierung bzw. der erforderlichen magnetischen Feldstärke zur Beeinflussung des Flüssigbades verschiedene Varianten als Lösung gewählt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass neben den Magnetspulen auch die Kerne innerhalb der Kokillenwasserkästen und das Joch außerhalb der Kokillenwasserkästen angeordnet sind, oder dass mehrere Magnetspulen mit Kern und verbindendem Joch sich gleichfalls innerhalb der Kokillenwasserkästen befinden.
Durch die Integration zumindest der Magnetspulen bzw. des Spulensystems der elektromagnetischen Bremse und/oder des elektromagnetischen Rührers in den Kokillenwasserkästen sind folgende Vorteile zu erreichen:

– Die Distanz zwischen dem Spulenkörper und dem zu beeinflussenden Flüssigstahl in der Kokille wird verringert. Hierdurch kann die Spule und der Spulenkern sowie das Joch in den äußeren Abmessungen angepasst verkleinert und/oder in den erforderlichen Windungen reduziert werden.
– Die Kühlung der Magnetspule kann direkt durch das Kokillenkühlwasser erfolgen oder sie wird durch das Kokillenkühlwasser zumindest unterstützt. Ein sonst üblicherweise eingesetztes zusätzliches Kühlsystem nur für die Magnetspulen (Innenkühlung oder Außenkühlung der Rohrspulen) ist nicht mehr zwingend, sondern eventuell zur Zusatzkühlung notwendig. In jedem Fall ist nur noch ein reduzierter zusätzlicher Kühlungsaufwand erforderlich, der im Einzelfall auch ganz entfallen kann.
– Die Magnetspulen erhalten durch den sie umgebenden Kokillenwasserkasten einen zusätzlichen äußeren mechanischen Schutz gegen Einflüsse aus dem Gießprozess und aus den Montage- und Demotageprozessen bei einem erforderlichen Kokillenwechsel.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an einem in einer schematischen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert:
In der Zeichnungsfigur ist ein vertikaler Schnitt durch eine Stranggießkokille 1 nach der Erfindung dargestellt. Die oben und unten offene Stranggießkokille 1 wird seitlich durch Kokillenkupferplatten 2 gebildet, an die seitlich jeweils ein Kokillenwasserkasten 3 anschließt. Jeder Kokillenwasserkasten 3 bildet einen Wasserka nal 4 aus, durch den Kühlwasser mit einer bestimmten Rate zur Kühlung der Kokillenkupferplatte 2 strömt. Innerhalb der Kokillenwasserkästen 3 ist jeweils in der Nähe der Kokillenkupferplatte 2 eine Magnetspule 10 so angeordnet, dass sie weitgehend durch das Kühlwasser umspült werden kann (der Spulenkern und das Joch sind nicht eingezeichnet).
In die Stranggießkokille 1 ist durch ihr oben offenes Ende 1' ein Tauchrohr 5 eingeführt, durch welches das Flüssigmetall 8 von oben in den Innenraum der Stranggießkokille 1 eingefüllt wird. Die vom Tauchrohr 5 sich nach unten erstreckende Tauchrohrströmung 7 ist durch Richtungspfeile eingezeichnet. Im Randbereich der Kokillenkupferplatte 2 findet dann eine teilweise Erstarrung des Flüssigmetalls 8 statt, so dass ein Gießsstrang 9 die Stranggießkokille 1 durch das unten offene Ende 1'' nach unten ausgeführt werden kann. Ausgelöst durch die Tauchrohrströmung 7, dem Erstarrungsbeginn und dem nach unten abgeführten Gießsstrang 9 finden in der Stranggießkokille 1 Flüssigmetallströmungen statt, die von der erzeugten Feldwirkung der Magnetspulen 11 abgebremst bzw. durch einen erzwungenen Rührvorgang positiv beeinflusst werden. Wie in der Zeichnungsfigur dargestellt, erstreckt sich das erzeugte Magnetfeld innerhalb der gesamten Breite der Stranggießkokille 1 mit einer Länge, die der Länge der eingezeichneten Magnetspulen 10 entspricht.

1: Stranggießkokille
2: Kokillenkupferplatte
3: Kokillenwasserkasten
4: Wasserkanal innerhalb des Kokillenwasserkastens
5: Tauchrohr
6: Kokillenbadspiegel
7: Tauchrohrströmung
8: Flüssigmetall
9: Gießsstrang
10: Magnetspule
11: Feldwirkung der Magnetspulen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/022264 A1 [0003]
- WO 02/38310 A1 [0004]
- DE 102004046729 A1 [0005]

Claims

Stranggießkokille (1) einer Stranggießanlage zum Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen zur Erzeugung von Brammen- und Dünnbrammenprodukten mit Formatbreiten von 750–3500 mm, die zur Kühlung der Kokillenkupferplatten (2) mit einem wasserdurchströmten Kokillenwasserkasten (3) umgeben ist, und die zur Verbesserung der Produktqualität mit einer elektromagnetischen Bremse und/oder mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet ist, bestehend aus Magnetspulen (10) bzw. einem aus mehreren Magnetspulen kombinierten Spulensystem mit Kernen und Joch, durch deren erzeugte Magnetfeldwirkung (11) die Strömungsverhältnisse innerhalb des Flüssigmetalls (8) in der Kokille positiv beeinflusst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Magnetspulen (10) bzw. das Spulensystem der elektromagnetischen Bremse und/oder des elektromagnetischen Rührers vollständig innerhalb der Kokillenwasserkästen (3) integriert sind.
Stranggießkokille (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb der Kokillenwasserkästen (3) integrierten Magnetspulen (10) bzw. das integrierte Spulensystem weitgehend vom Kokillenwasser umströmt werden.
Stranggießkokille (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (10) bzw. das Spulensystem, zum Schutz gegen Strom- und Spannungsüberschläge bzw. Kurzschließen mit einem Isoliermaterial überzogen, direkt im Kokillenwasser angeordnet sind.
Stranggießkokille (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (10) bzw. das Spulensystem in einem zusätzlichen Druckschutzbehälter für einen Kokillenwasserdruckbereich von über 0,5 bar eingehaust sind.
Stranggießkokille (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass außer den Magnetspulen (10) auch die Kerne innerhalb der Kokillenwasserkästen (3) und das Joch außerhalb der Kokillenwasserkästen (3) angeordnet sind.
Stranggießkokille (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetspulen mit Kern und verbindendem Joch innerhalb der Kokillenwasserkästen (3) angeordnet sind.