DE19625933A1 - Rührer und Bremse für Stanggießanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit mindestens einem im Bereich des im Inneren flüssigen Stahlstranges aus­ gebildeten Magnetfeld.

Technologischer Hintergrund der Erfindung ist die Verbesse­ rung der Struktur des Stahls beim Stranggießen. Wird die Gießtemperatur beim Stranggießen nicht mit Vorsicht in engen Grenzen gehalten, kann sich dies nachteilig auf die Gieß­ struktur auswirken. Insbesondere eine Überhitzung im Flüssig­ metallbereich kann die Entstehung von Lunkern und anderen Fehlern im Stahl begünstigen. Verstärkt wird die ungleichmä­ ßige Temperaturverteilung im Flüssigmetallbereich durch den mit großer Energie in die Kokille und damit den Flüssigme­ tallbereich einströmenden Flüssigstahl.

Zur Verbesserung der Qualität des Gießproduktes ist es daher bereits seit längerem bekannt, elektromagnetisch zu rühren. Die aus dem Stand der Technik bekannten Rührverfahren erzeu­ gen entweder eine starke Hauptströmung oder anstelle der starken Hauptströmung mehrere schwache, räumlich über einen größeren Bereich verteilte Strömungen. Durch diese Verfahren erhält man sowohl bei Knüppeln als auch bei Brammen ein fei­ neres Gefüge. Außerdem ist es bekannt, den in die Kokille eintretenden Gießstrahl zur Vermeidung von Turbulenzen durch ein zwischen den Breitseiten der Stranggießkokille wirkendes Magnetfeld abzubremsen.

Die hierzu erforderlichen elektromagnetischen Kräfte entste­ hen durch das Zusammenwirken eines Magnetfeldes und eines Stromes. Hierzu wird mit Spulen ein Wechselmagnetfeld er­ zeugt, das in den Strang eindringen kann und dort Ströme in­ duziert. Die induzierten Ströme bewirken zusammen mit dem Magnetfeld die Kraftdichte.

Zur Erzeugung des Wechselmagnetfeldes sind an Kupferplatten der Breitseite der Stranggießkokille Ferromagnetkerne ange­ bracht, die durch sie umgebende Spulen erregt werden. Der Magnetkern, die Spulen und das die Magneten der beiden Breit­ seiten verbindende umlaufende Joch ist dabei auf dem Hubtisch angeordnet. Die durch das Wechselmagnetfeld bewirkte Abbrem­ sung und Ausrichtung des Gießstrahls bewirkt eine Beruhigung des Stahlbades, eine Verringerung der Turbulenzen, eine Ver­ meidung von Überhitzung sowie eine verbesserte Gießstruktur. Trotzdem können die bekannten elektromagnetischen Rührverfah­ ren Verunreinigungen und Strukturstörungen im Stahl nicht vollständig vermeiden.

Außerdem ist das sogenannte konduktive Rühren bekannt, bei dem ein zeitlich konstantes Magnetfeld mit Hilfe von Magneten erzeugt wird. Gleichzeitig wird ein Gleichstrom durch den Strang geschickt. Die resultierende Kraft wirkt in einer Richtung, die senkrecht zur Richtung des Stromes und senk­ recht zu den magnetischen Feldlinien verläuft.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Beruhigung des Stahl­ bades, eine weitere Verringerung von Turbulenzen und damit eine verbesserte Struktur des Stahles zu erzielen.

Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die hohe Energie des tief in den Strang eindringenden Flüssigstahls zu kompensieren.

Im einzelnen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Stranggießanlage der eingangs erwähnten Art an einer Breit­ seite des Stahlstranges quer zu dessen Bewegungsrichtung min­ destens ein Linearmotor mit mindestens einem Induktionskamm und einer Reaktionsschiene angeordnet ist, wobei der flüssige Stahl die bewegliche Reaktionsschiene bildet.

Die Anordnung des Linearmotors quer zur Bewegungsrichtung des Stahlstranges beeinflußt in Abhängigkeit der Breite des Stahlstranges die Querströmung dergestalt, daß der auf die bereits erstarrten Schmalseiten des Stranges auftreffende Flüssigstahlstrom keine Vertikalkomponente mehr nach oben oder nach unten bildet. Der nach Art einer Induktionspumpe arbeitende Linearmotor verhindert, daß der flüssige Stahl tief in den Strang eindringen kann. Infolge dessen verbleiben Verunreinigungen im Strang weiter oben in Richtung der Me­ tallzuführung.

In der einfachsten Ausführung der Erfindung ist lediglich ein Linearmotor an einer Breitseite des Stahlstranges quer zu dessen Bewegungsrichtung angeordnet. Der Linearmotor besteht wie üblich aus dem Primärteil, auch als Induktionskamm be­ zeichnet und dem Sekundärteil, das auch als Reaktionsschiene bezeichnet wird. Der Induktionskamm trägt Drehstromwicklun­ gen, in die ein Drehstrom eingespeist wird, wodurch ein längs fortschreitendes Magnetfeld (Wanderfeld) ausgebildet wird. Das Wanderfeld induziert in der Reaktionsschiene, die von dem flüssigen Stahl gebildet wird, elektrische Wechselspannungen. Die damit verknüpften Wirbelströme und das magnetische Wan­ derfeld bilden Kräfte aus, die den flüssigen Stahl in der zur Fortschreitrichtung des Wanderfeldes entgegengesetzten Rich­ tung bewegen. Für den magnetischen Rückschluß kann die Reak­ tionsschiene, wie bei Linearmotoren üblich, mit ferromagneti­ schem Material hinterlegt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt dem Induktionskamm jedes Linearmotors auf der gegenüberliegenden Breitseite des Stahlstranges ein weiterer Induktionskamm ge­ genüber (Doppelinduktor), der den magnetischen Rückschluß übernimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Line­ armotor an der Stranggießkokille angeordnet. Diese Maßnahme ermöglicht es, unterhalb der Stranggießkokille einen Magneten mit stationärem Magnetfeld anzuordnen, das beispielsweise, wie eingangs beschrieben, konduktiv erzeugt wird. Dieses ge­ genüber dem Wanderfeld stationäre Magnetfeld reduziert die im Abstand von den Schmalseiten noch vorhandenen Vertikal­ strömungen des Flüssigstahlstromes und führt daher zu einer weiteren Verbesserung der Struktur des Gießproduktes.

In der Praxis hat sich die Anordnung von zwei Linearmotoren mit Doppelinduktoren im Bereich der Stranggießkokille als vorteilhaft herausgestellt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Fig. 1-3 dargestelltes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Stranggießkokille mit zwei Linearmotoren;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Stranggießkokille nach Fig. 1 mit schematischer Darstellung der vertika­ len Geschwindigkeitskomponenten des Flüs­ sigstahlstromes; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Stranggießkokille nach Fig. 1.

Die üblich auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hubtisch angeordnete Stranggießkokille 1 besteht aus an Breitseiten 2, 3 angebrachten Kupferplatten 4, 5, an denen die insgesamt mit 6, 7 bezeichneten Linearmotoren befestigt sind. Oberhalb und unterhalb der Linearmotoren 6, 7 sind die Wasserkästen 8, 9 erkennbar (Fig. 3).

Die beiden doppelseitigen Linearmotoren 6, 7 bestehen jeweils aus einem auf der einen Breitseite 3 angeordneten Indukti­ onskamm 11 bzw. 12 sowie einem zweiten, auf der gegenüberlie­ genden Breitseite 2 angeordneten weiteren Induktionskamm 13 bzw. 14, der den magnetischen Rückschluß übernimmt. Jeder In­ duktionskamm 11, 12, 13, 14 trägt Wicklungen 15, 16, 17, 18, in die ein Drehstrom eingespeist wird. Der in die Drehstrom­ wicklungen 15, 16, 17, 18 eingespeiste Drehstrom erzeugt ein quer zur Bewegungsrichtung des Stranges fortschreitendes magnetisches Wanderfeld, das in einer von dem flüssigen Stahl gebildeten Reaktionsschiene 22 elektrische Wechselspannungen induziert. Die mit den induzierten Wechselspannungen ver­ knüpften Wirbelströme und das magnetische Wanderfeld bilden in dem flüssigen Stahl Kräfte aus, die die Querströmung des einströmenden Stahls dergestalt beeinflussen, daß der auf die Schmalseiten 19, 21 des erstarrten Stranges auftreffende Flüssigstahlstrom keine Vertikalkomponente v nach oben oder unten mehr besitzt, wie dies in der Ansicht in Fig. 2 ange­ deutet ist. Die verstellbaren Schmalseiten 19, 21 erlauben es, die Breite des Stranges zu verändern; in Fig. 1 sind mit "Min" und "Max" die kleinste bzw. größte Strangbreite ange­ deutet.

Zum Zentrum des einströmenden Flüssigstahls hin besteht je­ doch nach wie vor eine Vertikalkomponente der Strömungen. Diese vertikalen Strömungen lassen sich vermeiden, indem un­ terhalb der Stranggießkokille ein in den Figuren nicht darge­ stellter weiterer Magnet mit einem stationären Magnetfeld an­ geordnet wird.

Durch Vermeiden der Vertikalströmungen des Flüssigstahl s bleiben die Stahlstruktur verschlechternde Verunreinigungen sowie Lunker in der Nähe des Badspiegels 23 (Fig. 3). Des weiteren wird durch die Linearmotoren 6, 7 der mit großer Energie in die Kokille 1 einströmende Flüssigstahl abgebremst und dringt weniger tief in den flüssigen Stahlstrang ein, wie dies in Fig. 3, Positionsziffer 24 schematisch angedeutet ist; bei kleineren Stahlmengen wird die Strömung beschleu­ nigt.

Die Vermeidung vertikaler Strömungen in Verbindung mit der Bremswirkung verbessert wirksam die Struktur des Gießproduk­ tes.

Claims (6)

1. Stranggießanlage mit mindestens einem im Bereich des im Inneren flüssigen Stahlstranges ausgebildeten Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Breitseite (2, 3) des Stahl­ stranges quer zu dessen Bewegungsrichtung mindestens ein Linearmotor (6, 7) mit mindestens einem Induktionskamm (11, 12) und einer Reaktionsschiene (22) angeordnet ist, wobei der flüssige Stahl die bewegliche Reaktionsschiene bildet.

2. Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Induktionskamm (11, 12) jedes Linearmotors (6, 7) auf der gegenüberliegenden Breitseite (2) des Stahl­ stranges ein weiterer Induktionskamm (13, 14) gegenüber­ liegt.

3. Stranggießanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Linearmotor (6, 7) an der Stranggießkokille (1) angeordnet ist.

4. Stranggießanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Stranggießkokille (1) ein Magnet mit einem stationären Magnetfeld angeordnet ist.

5. Stranggießanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Magnetfeld konduktiv erzeugt wird.

6. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Linearmotoren (6, 7) mit Doppelinduktoren (11, 13, 12, 14) besitzt.