DE2803503C2

DE2803503C2 - Zwei- oder mehrphasiger Umrührer

Info

Publication number: DE2803503C2
Application number: DE2803503A
Authority: DE
Inventors: Sten Dipl.-Ing. Västeraas Kollberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1988-08-18
Also published as: ATA65478A; US4183395A; DE2803503A1; JPS5396925A; JPS6163349U; JPS637415Y2; AT378490B; CH627956A5; GB1593135A; FR2379339B1; FR2379339A1

Description

Die Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrphasigen Umrührer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Umrührer ist beispielsweise bekannt aus dem Buch von Herrmann »Handbuch des Stranggießens« 1958, Seite 422, Bild 1448.

In der Stranggießmaschine wird geschmolzenes Metall in eine wassergekühlte Kokille abgegossen, wobei der erstarrende Strang nach unten durch die Kokille herausgezogen wird. Wenn der Strang die Kokille verläßt, besteht er aus einer dünnen, erstarrten Außenschicht und einem flüssigen Kern. Nachdem der Gießstrang aus der Kokille herausgekommen ist, wird er normalerweise in der Sekundärkühlzone mit Wasser bespritzt, wobei die erstarrende Schicht so lange an Dicke zunimmt, bis der ganze Strang erstarrt ist. Während des Erstarrungsverlaufes möchte man den noch flüssigen Kern umrühren, um u. a. Steigeriingserschcinungen und Rißbiidungen wie auch der Bildung von großen Poren und Höhlungen, sog. Lunkern, entgegenzuwirken.

Dieses Rühren kann durch die aus dem obengenannten »Handbuch des Stranggießens« beispielsweise he's kannten runden Umrührer geschehen, die im Prinzip genau so aufgebaut sind, wie der Ständer eines zweipoligen oder dreipoligen Wechselstrommotors, der ein umlaufendes magnetisches Drehfeld erzeugt. Die Schmelze wird dabei dazu gebracht, um die Längsachse des Stranges in einer Ebene senkrecht zur Zug- oder Transportrichlung des Gießstranges zu rotieren. Der runde Umrührer ist so angeordnet, daß sein Drehfeld in der eben genannten Ebene rotiert.

Die Stranggießmaschine ist jedoch meistens aus einem Rahmen aus Rohren aufgebaut. An diesen Rohren sind oftmals Stützrollen befestigt, die den Strang führen. Rohre und Stüt/.roiien sind mechanisch in eine Anzahl Segmente aufgeteilt, welche bei der Wartung ausgetauscht und durch Reservesegmente ersetzt werden können. Hierdurch wird die mechanische Wartung der Siranggießmaschine sehr erleichtert. Der Rahmen ist jedoch ein Hindernis für die Anbringung eines Umrührers der eingangs genannten ArL

Der runde Umrührer kann entweder zwischen den Rohren der Maschine und dem Strang oder derart angebracht werden, daß er sowohl die Rohre als auch den Strang umschließt. In dem erstgenannten Fall muß der Umrührer sehr klein ausgeführt werden, und er befindet sich außerdem so nahe am Strang, daß die Wasserkühlung dadurch erschwert wird.

In dem anderen Fall muß der Umrührer so weit vom Strang entfernt angebracht werden, daß seine Wirkung stark vermindert wird. In beiden Fällen treten Schwierigkeiten auf, wenn das Segment, in dem der Umrührer angeordnet ist, ausgetauscht werden soll. Es ist außerdem schwierig, diese Art von Umrührern verschiedenen Querschnittsabmessungen des Stranges anzupassen, und noch schwieriger ist es, diese Umrührer Gießsträngen mit nicht quadratischen Querschnitten anzupassen.

Aus der ASEA-Zeitschrift 1971, Seite 110, Bild 7 und 8, sind im wesentlichen ebene bzw. aus geraden Abschnitten aufgebaute Umrührer bekannt. Diese Umrührer werden seitlich an einem metallurgischen Gefäß oder einem Gießstrang angeordnet, und zwar vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten des metallurgischen Gefäßes. Jeder dieser Umrührer, der eine geschlossene Baueinheit bildet, ist ein vollständiger, in sich funktionsfähiger, abgeschlossener Umrührer, der ohne Zusammenwirken mit einem weiteren Umrührer eine Rührwirkung entfaltet, und zwar ein Wanderfeld, das in Längsrichtung der Längsachse des Schmelzengefäßes wirksam ist. Im Falle eines Schadens muß der gesamte Umrührer ausgebaut und ersetzt werden.

Aus der DE-PS 3 21 479 ist eine »Drehfeldgießform« bekannt, bei der der Boden der Gießform von einem Drehfeldgießkörper gebildet wird. Der Drehfeldgießkörper ist nach dem Prinzip des Ständers einer Drehstrommaschine aufgebaut und besteht aus einem umlaufenden Joch mit ausgeprägten radial gerichteten Polen, auf denen die Wicklungen sitzen. Durch das im Zentrum dieses Drehfeldgießkörpers befindliche Loch wird das Metall von unten nach oben in die Gießform (Kokille) gedrückt. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, ein Ansetzen des in die Kokille stromenden Metalls an der Wand des Bodenloches zu verhindern und das Metall intensiv zu erwärmen. Dadurch, daß der Boden der Gießform selbst als Drehfeldumrührer ausgebildet ist, soll auch die im Umrührer gebildete Verluslwärme dem

Metall zugeführt werden. Der den Boden bildende Drehfeldgießkörper ist so ausgebildet, daß er in zwei gleiche Teile längs eines Durchmessers auseinandergenommen werden kann, um das Herauslösen des Gußblockes aus der Drehfeldgießform zu erleichtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Umrührer der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die aufgezeigten Raumprobleme weitgehend beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Umrührer nach dem Oberoegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Durch die Erfindung kann man also durch entsprechendes Zusammenwirken der Teilumrührer einen rotierenden magnetischen Fluß in der Schmelze erzeugen, der dem gleicht, der von einem runden, zweipoligen Umrührer erzeugt wird.

Die Teilumrührer können so angeordnet werden, daß der genannte Austausch von Segmenten leicht vorgenommen werden kann und die Umrührwirkung gut ist. Durch die herbeigeführte Rotation der Schmelze vermeidet man die beim kontinuierlichen Gießen auftretenden unerwünschten Erscheinungen.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Gesamtumrührers aus Teilumrührern, die sich im wesentlichen nur längs einer Seite des Gießstranges und in Umfangsrichtung des Gießstranges erstrecken, ist es möglich, bei einer Stranggießmaschine eine Umrührung durchzuführen, obwohl der Platz für die Montage von Umrührern stark begrenzt ist, was bedeutet, daß die Lagenzahl in den Wicklungen, die Polteilung usw. mit Rücksicht auf den zur Verfügung stehenden Raum bestimmt werden kann.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

F i g. 1 und 2 zwei verschiedene Umrührer für einen quadratischen Gießstrang, wobei zwei oder mehrere Teilumrührer verwendet werden,

F i g. 3 eine Anordnung an einem Rohr für eine Gießmaschine,

Fig.4 eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei welcher der Eisenkern innerhalb der Stützrohre angeordnet ist,

F i g. 5 eine Variante der F i g. 4,

F i g. 6 eine Variante des in F i g. 3 gezeigten Details.

Bei der Erfindung kann es sich um einen dreiphasigen oder zweiphasigen, aus geraden Abschnitten bestehenden Umrührer handeln, welcher in vier Teilumrührer unterteilt ist (siehe F i g. 1 und 2).

F i g. 1 zeigt einen Gießstrang mit der äußeren erstarrten Schicht 1 und dem flüssigen Kern 2, der mit Umrührern gemäß der Erfindung umgerührt wird. Die Umrührer bestehen aus Teilumrührern T-R, R-S und S-7; T-R und R-S und S-T Die Bezeichnungen R, S und T betreffen die drei Phasen eines Drehstromsystems. Der Teilumrührer R-S, S-T, d. h. mit zwei Wicklungen auf dem Eisenkern 4, wirkt hier beispielsweise mit dem Teilumrührer T-R zusammen, der eine Wicklung auf dem Eisenkern 4 hat. Die Teilumrührer bestehen aus einem geschichteten Eisenkern 4, auf dem die verschiedenen Wicklungen angeordnet sind. Wie man sieht, sind die im Sinne der Figur seitlich angeordneten Teilumrührer jeweils mit zwei Wicklungen versehen, während der obere und der untere Teilumrührer nur je eine Wicklung haben. Die Wicklungen der Teilumrührer können, wie es in F i g. 1 und 2 gezeigt ist direkt auf den zugehörigen Eisenkern 4 gewickelt werden oder aus Fonnspulen bestehen, und die Teilumrührer können in üblicher W?ise mit Dämpfungsblechen 6 versehen sein (siehe F i g. 2), um Streufelder auf der vom Gießstrang abgewandten Seite der Teilumrührer zu unterdrücken. 3 sind die Stützrohre für die Gießmaschine, und 5 ist ein aus geschichteten Eisenblechen aufgebauter Körper, der zwischen den Eisenkernen 4 der Teilumrührer angeordnet ist und zur Erzeugung eines geschlossenen magnetischen Kreises sowie zur Vorbeiführung des magnetischen Flusses um die Stützrohre 3 dient Der Luftspalt zwischen den Teilumrührern verursacht Verluste, und es kann daher vorteilhaft sein, diesen Lüftspalt durch die ais magnetische Leiter wirkenden Körper 5 zu überbrücken, wie dies in den F i g. 1 und 3 gezeigt ist. Der Körper 5 kann dabei auch wie ein magnetischer Nutenzahn gegen den Strang ausgeführt werden, siehe Fig. 1. Dieser magnetische Leiter kann ebenfalls als Ring ausgebildet sein, der die Stützrohre 3 umschließt und gleichzeitig Befestigungspunkte zum Montieren der Teilumrührer bietet, siehe F i g. 3.

In F i g. 2 sind vier Teilumrührer R-O. S-O, O-R und O-S gezeigt, wobei O den Nullpunkt des Spannungssystems bezeichnet und sämtliche Teilumrührer wie ein ganzer Umrührer zusammenwirken. Die Dämpfungsbleche 6 gehen deutlich aus F i g. 2 hervor. Der Umrührer nach F i g. 1 ist dreiphasig, und der Umrührer nach F i g. 2 ist zweiphasig.

In Fig.3 wird, wie bereits erwähnt, das Stützrohr 3 mit dem geschichteten oder auf andere Art hergestellten magnetisch leitenden Körper zwischen den Teilumrührern gezeigt, deren Eisenkerne 4 angedeutet sind. 6 ist das Dämpfungsblech, das sich auch über die Außenseite des geschichteten Körpers 5 am Stützrohr 3 erstreckt. Hierdurch erhält man einen geschlossenen magnetischen Kreis.

F i g. 4 zeigt die Eisenkerne 4 für die verschiedenen Teilumrührer, die um den Gießstrang 1 mit seinem nicht erstarrten Kern 2 herum angeordnet sind. Die Eisenkerne 4 sind hier an ihren Enden abgeknickt, so daß sie innerhalb der Stützrohre 3 angeordnet werden können. F i g. 5 ist eine Variation der Anordnung nach F i g. 4, bei der die Eisenkerne 4 für die Teilumrührer in ihrem mittleren Bereich zweimal abgeknickt sind und bei der die Stützrohre 3 an der Außenseite der Verbindungsstellen zwischen diesen Eisenkernen angeordnet sind, welche Verbindungsstellen ja, wie üblich, kleine Luftspalte aufweisen. Mit 7 ist eine Besprengungsdüse für ein Kühlmittel bezeichnet, das den Gießstrang abkühlt. Es können auch viele solcher Düsen vorgesehen sein.

Die geschichteten Kerne 4 der Teilumrührer können auch so ausgeführt werden, daß annähernd kein Luftspalt zwischen den Teilumrührern entsteht (siehe beispielsweise F i g. 4). Die Teilumrührer können auch mit Rücksicht darauf ausgeführt werden, daß die Sekundärkühlung so wenig wie möglich gestört wird (siehe Fig. 5).

Ein Umrührer mit allzu großer Rührkraft verursacht sogenannte »weiße Streifen« in dem erstarrten Strang. Es kann daher vorteilhaft sein, den Umrühreffekt über c'nen längeren Teil des Stranges zu verteilen. Auch inehrere andere Umstände sprechen für eine derartige Verteilung.

Wenn eine größere Anzahl von Teilumrührern (mindestens vier) schräg zur Längsachse des Gießstranges, also unter einem Winkel Φ90° angeordnet werden, und

zwar fortlaufend so, daß sämtliche Teilumriihrer einen magnetischen Block bilden, so bilden diese Teilumriihrer eine Spirale in Längsrichtung um den Gießstrang. Dies bedeutet, daß das magnetische Feld gleichzeitig im Gießstrang rotiert und sich in Längsrichtung des Gießstranges mit oder gegen die Bewegungsrichtung des Gießstranges bewegt. Der flüssige Kern des Gießstranges wird dadurch schraubenförmig bewegt. Auf diese Weise kann die Wirkung von mehreren ebenen Umrührern über eine längere Strecke des Stranges verteilt werden, wodurch man u. a. die genannten weißen Streifen teilweise vermeiden kann.

Mehrere verschiedene Umrührer, die in Längsrichtung des Gießstranges in unterschiedlicher Entfernung von dem Kokillenausgang angeordnet sind und deren Rührkraft der Dicke der äußeren erstarrten Schicht des Gießstranges an ihrem Anbringungsort angepreßt ist, können ebenfalls die gewünschte Verteilung der Umrührkraft ergeben.

Der beschriebene Umrührer hat im Vergleich zu dem bekannten runden Umrührer nach Art eines Motorstators folgende Vorteile:

— Die Größe des Eisenkerns und die Lagenzahl in den Wicklungen können bedeutend freier gewählt werden.

— Die Montage in der Stranggießmaschine wird wesentlich vereinfacht.

— Der Umrührer kann durch Versetzung der Teilumrührer leicht verschiedenen Querschnitten des Stranges angepaßt werden.

— Der Umrührer kann Gießsträngen mit nicht quadratischem Querschnitt angepaßt werden.

— Der Luftspalt zwischen den Teilumrührern kann mit einem magnetisch leitenden Körper überbrückt werden, der auch wie ein magnetischer Nutenzahn ausgeführt werden kann. Dieser Nutenzahn stört die Wasserbesprengung der ebenen Flächen des Stranges nicht

— Die Umrührwirkung kann mit den beschriebenen »Spiralumrührern« über die Länge des ganzen Stranges verteilt werden.

Bei den Umrührern gemäß der Erfindung verursachen die Teilumrührer allein keine Umrührwirkung; die gewünschte Wirkung wird nur durch das Zusammenwirken mehrerer Teilumrührer erreicht.

Die in F i g. 3 gezeigten magnetisch leitenden Körper 5, die um die Stülzrohre 3 herum angebracht sind, können auch die in F i g. 6 gezeigte Form haben. Bei dieser Formgebung kann jeder Teilumrührer 4 auf den Gießstrang 1 zu und von diesem weg geschoben werden, um den geeigneten Fluß und die geeignete Eindringtiefe einstellen zu können (siehe Pfeilrichtung in F i g. 6).

Die oben beschriebenen Umrühranordnungen können im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentansprüche:

1. Zwei- oder mehrphasiger Umrührcr zum Umrühren des flüssigen Kerns eines aus einer Siranggießmaschinc herauskommenden Gießstranges, wobei der Umrührer als Zusatzeinrichtung zur eigentlichen Stranggießvorrichtung um den Gießstrang angeordnet ist und ein um den Gießslrang rotierendes Drehfeld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrührer aus zwei oder mehreren Teilumrührern besteht, daß der Eisenkern (4) jedes Teilumrührers aus einem oder mehreren Abschnitten besteht, die alle in Umfangsrichtung zum Gießstrang angeordnet sind, und daß der Eisenkern jedes Teilumrührers mindestens eine Phasenwicklung (T- R, R-S, S-T; OR. O-S, S-O, R-O) auf den genannten Abschnitten trägt, die mit Strom gespeist wird/werden, dessen Phasenzahl wenigstens um eins geringer ist als die gesamte Phasenzahl des Umrührers.

2. Umrührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Abschnitte der Eisenkerne der Teilumrührer gerade sind.

3. Umrührer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenkerne (4) der Teilumrührer so angeordnet sind, daß sie zusammen einen magnetischen Pfad um den Gießstrang herum bilden.

4. Umrührer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Teilumrührer mindestens vier beträgt, daß die Teilumrührer spiralförmig hintereinander um den Gießstrang herum angeordnet sind, wobei ihre Eisenkerne (4) zusammen einen spiralförmigen magnetischen Pfad bilden.

5. Umrührer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftspalt zwischen den Eisenkernen (4), beispielsweise an den Stützrohren (3) der Gießmaschine, zusätzliche magnetisch leitende Körper (5) angeordnet sind, die den Eisenkernen (4) angepaßt sind.

6. Umrührer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder einige Teilumrührer mit Dämpfungsblechen (6) zur Abschirmung von Streufeldern versehen sind.

7. Umrührer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Körper so angeordnet sind, daß in ihnen oder an ihnen Platz für die Stützrohre (3) reserviert ist.