DE2117695B2 - Von einem metallvorratsgefaess ausgehende elektromagnetische foerderrinne zum transport von fluessigen metallen, insbesondere von fluessigem roheisen und stahl ueber groessere strecken - Google Patents

Description

kungen unterliegt. Bei stark unterschiedlich hohen Badspiegeln würde nämlich bei zu niedrigem Badniveau kein Metall mehr in den wirksamen Bereich des vom Induktor erzeugten Wanderfeldes gelangen, während der Badspiegel, um ein Eintauchen des Induktors in das flüssige Metall zu vermeiden, auch nicht zu stark aufsteigen darf.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Förderrinne zum Transport von flüssigen Metallen, insbesondere von Roheisen oder Stahl anzugeben mit einem an ein Metallvorratsgefäß anschließenden, schräg ansteigenden Rinnenkörper und einem unter dem Rinnenkörper angeordneten, mehrphasigen Wanderfeldinduktor, bei der die Vorteile einer Förderrinne mit unter dem Förderkanal liegendem Induktor weitgehend erhalten bleiben, die Nachteile der bekannten Förderrinne dieses Typs aber zum größten Teil vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der unter dem Förderkanal angeordnete Wanderfeldinduktor sich von der Rinneneinlaufseite in Richtung auf das obere Rinnenende hin bis wenigstens um eine Polteilung über jene Stelle im Förderkanal hinaus erstreckt, bis zu welcher bei maximalem Metallniveau im Vorratsgefäß und ausgeschaltetem Induktor das flüssige Metall am weitesten in den Förderkanal hineinreicht, und daß — im Bereich über dem maximalen Metallniveau im Vorratsgefäß und über dem Förderkanal

— ein sich bis zum oberen Rinnenende erstreckender, zweiter linearer Wanderfeldinduktor angeordnet ist, dessen Wanderfeld sich an das Feld des unter dem Förderkanal angeordneten, ersten Induktors anschließt oder es — insbesondere mit seinem Anfangsbereich den Endbereich des Feldes dieses ersten Induktors überlappend — zum oberen Rinnenende hin fortsetzt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist dabei die wirksame Induktorfläche des unter dem Förderkanal angeordneten, ersten Induktors im Bereich ihres oberen Randpols — wie aus der genannten deutschen Patentschrift 1 286 264 an sich bekannt—gegen die Horizontale eine geringere mittlere Steigung auf als in ihrem Mittelbereich, wobei entsprechend der Erfindung nun die Stärke der feuerfesten Zustellung am Rinnenboden von einem kleineren Betrag in diesem Mittelbereich — beginnend im Bereich des genannten oberen Randpols in Richtung auf das obere Rinnenende hin — kontinuierlich gegen die größere Stärke der Rinnenbodenzustellung im restlichen oberen Rinnenbereich ansteigt. Dadurch wird der Bereich einer relativ schwachen Rinnenbodenzustellung im Bereich des unteren Induktors verkürzt und — durch die Vermeidung von unstetigen Dickenänderungen in der Rinnenzustellung

— die auftretenden thermischen Spannungen in der Rinnenbodenzustellung verringert. Da die Zustellung im oberen Bereich der Rinne, der frei vom unteren Induktor ist, praktisch beliebig stark sein kann, ist sie ■dort vorteilhaft aus einem billigeren Material hergestellt als im Bereich des unteren Induktors.

Zur Montage des oberhalb des Förderkanals angeordneten, zweiten Wanderfeldinduktors, ist gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung ein den Förderkanal enthaltender Rinnenunterteil an seinen Oberkanten mit keilförmig zueinander geneigten Flächen versehen, auf die ein den oberen Wanderfeldinduktor einschließender und tragender Rinnendeckel mit entsprechend geformten Flächen auf seinen Unterkanten aufsitzt und dabei in bezug auf den Rinnenunterteil zentriert ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Arbeitsverfahren zur Regelung der in der erfindungsgemäßen Förderrinne pro Zeiteinheit transportierten Menge flüssigen Metalls, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zu dieser Regelung die mittlere Feldstärke des unteren, ersten Wanderfeldinduktors geregelt und die Feldstärke des oberen, zweiten Wanderfeldinduktors dabei auf einen im wesentlichen konstanten Wert eingestellt wird, der genügend hoch liegt, um jede vom unteren Induktor vorgeförderte Menge flüssigen Metalls zum oberen Rinnenende hin abzuführen.

Da besonders bei langen Rinnen in der Praxis der untere Induktor wesentlich kürzer ist als der obere Induktor und daher gegenüber diesem eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme hat, ergibt sich als weiterer Vorteil des erfinderischen Verfahrens, daß nur der kleinere Verbraucher unter den beiden Induktoren regelbar ausgelegt sein muß.

Die Anmelderin hat nämlich gefunden, daß die Regelung der Fördermenge durch Variation der Feldstärke des unteren Induktors stabiler ist als eine Regelung mit Hilfe des oberen Induktors, und zwar deshalb, weil bei Förderrinnen mit unterhalb des Förderkanals angeordnetem Induktor sich jeweils eine bestimmte, von der Wanderfeldstärke und von den Rinnenparametern abhängige Schichtdicke der Metallströmung im Förderkanal einstellt, während Förderrinnen mit oberhalb des Förderkanals angeordnetem Induktor die Neigung haben, sich bei großem Metallangebot am Einlauf über den ganzen Förderkanalquerschnitt aufzufüllen, was ein ungewünschtes instabiles Regelverhalten zur Folge hätte.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren, die ein Beispiel darstellen, eingehend erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Anordnung mit einer elektromagnetischen Förderrinne zum Transport von flüssigem Metall, insbesondere von Roheisen oder Stahl, schematisch im Schnitt, während in F i g. 2 diese Rinne mehr detailliert (längs der Linie I-I in F i g. 1) im Querschnitt dargestellt ist.

An einem als Vorratsgefäß dienenden Vorherd 1 schließt der schräg ansteigende Rinnenkörper 2 einer elektromagnetischen Förderrinne an, wobei die feuerfeste Zustellung 3 des Vorherdes 1 in die Zustellung 4 des Rinnenkörpers kontinuierlich übergeht.

An der Eintrittsseite der Förderrinne ist unter dem Rinnenkörper 2 ein erster elektromagnetischer Wanderfeldinduktor 5 angeordnet, der mit seinem unteren Ende 6 bis weit unter den Vorherd 1 reicht und mit seinem anderen Ende 7, in Richtung auf das obere Rinnenende 8 hin, sich wenigstens um eine Polteilung über jene Stelle 9 hinaus erstreckt, bis zu welcher bei maximalem Metallniveau im Vorratsgefäß 1 und ausgeschaltetem Induktor 5 das flüssige Metall am weitesten in den Förderkanal 10 hineinreicht. Dabei weist die wirksame Induktorfläche 11 im Bereich des oberen Induktorrandpols 12 eine geringere Steigung auf als im Induktormittelbereich. Die Stärke der feuerfesten Zustellung 4 steigt dabei — zunächst dem Verlauf der Induktorfläche 11 im Bereich des oberen Randpols 12 folgend, von einem kleineren Betrag im Mittelbereich des Induktors kontinuierlich gegen die größere Stärke der Rinnenbodenzustellung im restlichen oberen Rinnenbereich an. Um einen kontinuierlichen Übergang der feuerfesten Zustellung 4 am Rin-

nenboden in die Zustellung 3 des Vorherdes 1 zu ermöglichen, ist, wie in dem älteren deutschen Patent 2 041 559 der Anmelderin bereits vorgeschlagen die Steigung im unteren Randpol 13 des Wanderfeldinduktors 5 größer als in seinem Induktormittelbereich.

Über dem Förderkanal 10 der Förderrinne ist im Bereich oberhalb des maximalen Badniveaus im Vorherd 1 ein zweiter Wanderteldihduktor 14 mit nach unten, d. h. dem Förderkanal 10 zugewandter Induktorfläche 15 angeordnet, wobei diese Induktorfläche

15 sowohl im Bereich des unteren Induktorrandpols

16 als auch in dem ihres oberen Randpols 17 — und dort der Krümmung des Förderkanals 10 an seiner Metallaustrittsschnauze 18 folgend — eine geringere Steigung als die mittlere Rinnensteigung aufweist.

Das vorratsgefäßseitige Ende 19 des Induktors 14 überlappt dabei den Wirkbereich des unteren Induktors 5 derart, daß sein Wanderfeld sich an dieser Überlappungsstelle mit dem Feld des unteren Induktors positiv überlagert und es zum oberen Rinnenende hin fortsetzt.

Die Montage des oberen Induktors ist aus F i g. 2 zu erkennen. Ein Rinnenunterteil 20 aus Stahlblech enthält die feuerfeste Ausmauerung bzw» Zustellung 4, in welcher der Förderkanal 10 für die schichtförmige Metallströmung 21 ausgespart ist. Dieser Rinnenunterteil 20 ist an semen Oberkanten mit keilförmig zueinander geneigten Flächen 22 versehen,, auf die der Rinnendeckel 23 mit entsprechenden geformten Flächen an seinen Unterkanten aufsitzt und dabei in bezug auf den Rinnenunterteil 20 zentriert wird. Im Rinnendeckel 23 ist aber der obere Wanderfeldinduktor 14 montiert, welcher — wie üblich — ein Magnetbleehpaket 24 aufweist, in dessen Nuten eine mehrphasige Wicklung 25 eingelegt ist. Zum Schutz des Induktors 14 gegen die vom flüssigen Metall ausgehende Wärmestrahlung ist unterhalb des Induktors im Rinnendeckel 23 eine thermisch isolierende Matte 26 gespannt. Der Rinnendeckel 23, der durch T-Träger 27 verstärkt ist, kann z. B. mit Hilfe eines Kranes vom Rinnenunterteil 20 abgehoben und der Förderkanal 10 so für Reinigungs- bzw. Inspektionszwecke zugänglich gemacht werden.

Zur Regelung der pro Zeiteinheit durch die Rinne transportierten Metallmenge wird z. B. mit Hilfe eines Regeltransformators die mittlere Stärke des Wanderfeldes des unter dem Rinnenkörper angeordneten Induktors 5 variiert, während die mittlere Feldstärke des zweiten, über dem Förderkanal 10 angeordneten Induktors 14 konstant und auf einem so hohen Wert gehalten wird, daß sein Wanderfeld jede der Vom Induktor 5 vörgeförderten unterschiedlichen Metällmengen sicher zum oberen Rinnenende 8 hin abführt, wo sie durch die Metallaustrittsschnauze 18. ausfließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Förderrinne zum Transport von flüssigen Metallen, insbesondere von Roheisen oder Stahl, mit einem von einem Metallvorratsgefäß ausgehenden, schräg ansteigenden, einen Förderkanal für das zu transportierende flüssige Metall bildenden Rinnenkörper, unter dem ein mehrphasiger linearer Wanderfeldinduktor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der unter dem Förderkanal

(10) angeordnete Wanderfeldinduktor (5) sich von der Rinneneinlaufseite, in Richtung auf das obere Rinnenende (8) hin, bis wenigstens um eine Polteilung über jene Stelle (9) hinaus erstreckt, bis zu welcher — bei maximalem Metallniveau im Vorratsgefäß (1) und ausgeschaltetem Induktor (5)— das flüssige Metall am weitesten in den Förderkanal (10) hineinreicht, und daß—im Bereich über dem maximalen Metallniveau im Vorratsgefäß (1) und über dem Förderkanal (10) — ein sich bis zum oberen Rinnenende (8) erstrekkender, zweiter linearer Wanderfeldinduktor (14) angeordnet ist, dessen Wanderfeld sich an das Feld des unter dem Förderkanal (10) angeordneten, ersten Induktors (5) anschließt oder es — insbesondere mit seinem Anfangsbereich den Endbereich des Feldes dieses ersten Induktors (5) überlappend — zum oberen Rinnenende (8) hin fortsetzt.

2. Förderrinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Induktorfläche

(11) des unter dem Förderkanal (10) angeordneten ersten Induktors (5) im Bereich ihres oberen Randpols (12) gegen die Horizontale eine geringere mittlere Steigung als in ihrem Mittelbereich aufweist und daß die Stärke der feuerfesten Zustellung (4) am Rinnenboden von einem kleineren Betrag in diesem Mittelbereich — beginnend im Bereich des genannten oberen Randpols (12) in Richtung auf das obere Rinnenende (8) hin — kontinuierlich gegen die größere Stärke der.Rin-.. nenbodenzustellung (4) im restlichen oberen Rinnenbereich ansteigt.

3. Förderrinne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Förderkanal (10) enthaltender Rinnenunterteil (20) an seinen Oberkanten mit keilförmig zueinander geneigten Flächen (22) versehen ist, auf die ein den über dem Förderkanal angeordneten zweiten Wanderr feldinduktor (14) einschließender und tragender ., Rinnendeckel (23) mit entsprechend geformten. Flächen an seinen Unterkanten aufsitzt und dabei in bezug auf den Rinnenunterteil (20) zentriert wird.

4. Arbeitsverfahren zur Regelung der Förderleistung einer elektromagnetischen Förderrinne nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Variation der mittleren Feldstärke des unteren, ersten Wanderfeldinduktors (5) und durch Einstellung der mittleren Feldstärke des oberen, zweiten Wanderfeldinduktors (14) auf einen im wesentlichen konstanten Wert, der genügend hoch liegt, um jede vom unteren Induktor (5) vorgeförderte Menge flüssigen Metalls zum oberen Rinnenende (8) hin abzuführen.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Förderrinne mit einem von einem Metallvorratsgefäß ausgehenden schräg ansteigenden Rinnenkörper, durch den unter der Wirkung eines elektromagnetischen Wanderfeldes flüssiges Metall aus dem Vorratsgefäß in offener Strömung bergauf gefördert wird und am oberen Rinnenende ausfließt. Ein zur Erzeugung des Wanderfeldes dienender mehrphasiger linearer Wanderfeldinduktor ist in der Regel unterhalb des feuerfesten Rinnenkörpers angeordnet und reicht dabei mit seinem gefäßseitigen Ende so weit in Richtung auf bzw. unter das Vorratsgefäß, daß das Metall auch bei niedrigstem Badspiegel im Gefäß, bei welchem noch abgefördert werden soll, in den Förderbereich des Induktors hineinreicht.

Eine solche elektromagnetische Förderrinne ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 1 286 264 der Anmelderin bekannt. Der unter dem Rinnenkörper angeordnete Wanderfeldinduktor ermöglicht das Abfördern von stark unterschiedlichem Füllstand im Vorratsgefäß, wobei bei konstant gehaltener Wanderfeldstärke die pro Zeiteinheit abgeführten Metallmengen sich mit der Höhe des Metallbadspiegels im Vorratsgefäß nur wenig ändern.

Für den sicheren Betrieb einer elektromagnetischen Förderrinne ist im Rinnenkörper am Boden des Förderkanals für das flüssige Metall eine Mindeststärke an feuerfester Zustellung erforderlich. Aus dieser Mindeststärke ergibt sich — bei einer Anordnung des Wanderfeldinduktors unterhalb des Förderkanals -— in der Praxis ein relativ großer Abstand zwischen der geförderten flüssigen Metallströrmmg im Rinnenkörper und der wirksamen Induktorfläche. Da nun der Förderwirkungsgrad in etwa exponentiell mit diesem Abstand abnimmt, ergeben sich für eine Förderrinne mit unten angeordnetem Induktor bei gegebener Förderleistung eine relativ hohe elektrische Leistungsaufnahme und, da der Leistungsfaktor bei Förderrinnen sehr niedrig ist, ein hoher Aufwand für die zur Blindstromkompensation dienenden Kondensatorenbatterien.

. Dieser Nachteil einer Anordnung des Induktors unterhalb des Rinnenkörpers fällt besonders bei Förderrinnen für flüssiges Roheisen und Stahl ins Gewicht, da bei diesen, zur Gewährleistung einer ausreichenden Betriebssicherheit und zur Dämmung der Wärmeverluste, die Mindeststärke der Zustellung am Rinnenboden besonders hoch und bei Förderrinnen, die zum Metalltransport über größere Strecken dienen, die Induktoren besonders lang sein müssen.

Wie in der Einleitung der genannten deutschen Patentschrift 1 286 264 bereits angedeutet, hat man aus diesen Gründen auch schon daran gedacht, den Wanderfeldinduktor oberhalb des Förderkanals anzuordnen. Diese Bauart hätte den Vorteil, daß der mittlere Abstand zwischen dem geförderten Metall und der wirksamen Induktorfläche bis auf einen relativ kleinen Sicherheitsabstand verringert werden könnte, wodurch sich im Prinzip eine wesentliche Verbesserung des Förderwirkungsgrades ergäbe. Gleichzeitig würde sich auch die Betriebssicherheit erhöhen, da die feuerfeste Zustellung des rinnenförmigen Förderkanals beliebig dick ausgeführt werden könnte. Man hat nun aber erkannt, daß Förderrinnen mit obenliegendem Wanderfeldinduktor sich nicht ohne weiteres an Vorratsgefäße anschließen lassen, in denen, wie es z. B. bei Schmelz- und Warmhalteöfen der Fall ist, der Füllstand des flüssigen Metalls größeren Schwan-