EP0015301B1

EP0015301B1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrodynamischen Rühren des Sumpfes einer ein metallisches Stützrollengerüst durchlaufenden Metallbramme ausserhalb der Giesskokille

Info

Publication number: EP0015301B1
Application number: EP79100750A
Authority: EP
Inventors: Eduard Dipl.-Ing. Bochenek; Heinz Dr.Rer.Nat. Voigt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1983-02-16
Also published as: EP0015301A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrodynamischen Rühren des Sumpfes einer ein metallisches Stützrollengerüst durchlaufenden Metallbramme außerhalb der Gießkokille, wobei mittels mindestens einer Wicklung ein Magnetisches Feld erzeugt wird, das einen Abschnitt der Bramme sowie zugeordnete Stützrollen erfaßt und ein elektrischer Strom galvanisch über Stützrollen in die Bramme ein- und ausgeleitet wird.
Dieser Stand der Technik ist aus der GB-A-872591 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird über die metallischen Stützrollen des Gerüstes in den Strang ein Gleichstrom geleitet und ein aüßeres Magnetfeld überlagert wird, welches mittels eines hufeisenförmigen, zwei gegenüberstehende Polstücke aufweisenden Permanentoder Elektromagneten erzeugt ist, wobei der Strang zwischen den Polstücken läuft. Bei dieser Vorrichtung wird eine einzige Antriebskraft für den Schmelzensumpf nur im Bereich des Magneten erzeugt, so daß sich außerhalb dieses Bereiches eine freie und undefinierte Rührströmung bildet.
Zum Rühren des Sumpfes einer ein metallisches Stützrollengerüst durchlaufenden Metallbramme ist es ferner durch die US-A-4 106 546 bekannt, in hohl ausgebildeten Stützrollen je einen statischen, mehrphasigen, elektromagnetischen Umrührer anzuordnen, der aus einer Mehrphasenwicklung mit einem Magnetkern besteht; derartige statische Umrührer sind in Rollenpaaren angeordnet und erzeugen ein im wesentlichen senkrecht zur Abzugsrichtung verlaufendes Wanderfeld; die erzeugten Magnetfelder werden in die Metallbramme induziert.
Durch die DE-C 17 83 060 ist auch eine Vorrichtung zum Metallstranggießen mittels einer Wanderfeldkokille bekannt, bei welcher das Wanderfeld direkt an der Kokille erzeugt wird und der sich dadurch ergebende Rühreffekt der Schmelze auf den Kokillenraum beschränkt ist. Bei relativ flachen Brammen ist in der Kokille noch eine genügend starke Strömung vorhanden, daß die Durchmischung der Schmelze in diesem Teil gewährleistet bleibt. Erst in einem Abstand von mehrerer Metern (etwa 2 bis 3 m) von der Gießkokille ist es erwünscht, den noch in der Strangschale vorhandenen Sumpf zu rühren, um die lokale Ansammlung bestimmter nichtlöslicher Stoffe zu vermeiden. Der Strang wird mit Austritt aus der Kokille mittels eines Stützrollengerüstes geführt, wobei metallische Stützrollen verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe der innerhalb der bereits erstarrten Strangschale befindliche Sumpf verstärkt durchgerührt werden kann unter Beibehaltung der konventionellen metallischen Stützrollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er mittels des Magnetfeldes erzeugte magnetische Fluß derart durch die Metallbramme geleitet wird und der elektrische Strom derart die Metallbramme durchfließt, daß im Sumpf der Metallbramme mindestens zwei örtlich unterschiedliche und entgegengesetet gerichtete parallele Antriebskräfte erzeugt werden, durch die ein geführtes zirkulares Rühren des Sumpfes in einer Ebene parallel zur Brammenabzugsrichtung erfolgt.
Verteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die durch die Erfindung gerzeilten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nunmehr auch im Bereich des metallischen Stützrollengerüstes eine ununterbrochene Rührströmung im Sumpf der Schmelze erzielt wird, daß ein herkömmliches Stützrollengerüst mit Stahlstützrollen beibehalten werden kann und daß beim Betrieb mit Gleichstrom und einem' magnetischen Gleichfeld keine Blindleistung zur Erzeugung des Magnetfeldes erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 einen Ausschnitt der Stranggießanlage, der von der Gießkokille mehrere Meter entfernt ist,
Fig. 2 a und b zwei Möglichkeiten zur Strömungsanregung nach dem Unipolarprinzip im in der Fi.g 1 dargestellten Bereich der Stranggießanlage,
Fig. 3 und 3a eine erste Ausbildung zur Strömungsanregung des Sumpfes im Bereich nach der Fig. 1,
Fig. 4 a und b eine weitere Ausbildung zur Strömungsanregung des Sumpfes im Bereich nach der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Bereich einer Bramme 1 dargestellt, bei der ein Teil der Schmelze bereits erstarrt ist, so daß sich eine Strangschale 2 gebildet hat, in der sich ein Sumpf 3 befindet, welcher durchgerührt werden soll. Auf beide Breitseiten der Bramme 1 pressen stählerne Stützrollen 4. Die Abzugsrichtung der Bramme 1 ist durch einen Pfeil P angedeutet. Ferner ist zum weiteren Verständnis ein xyz-Korodinatensystem eingezeichnet.
In der Fig. 2 a und b ist schematisch die elektrodynamische Anregung einer Strömung im Sumpf der Bramme für zwei Varianten dargestellt.
Bei Variante in Fig. 2a wird mit Hilfe einer nicht weiter dargestellten Gleichstromwicklung ein Magnetfeld in z-Richtung erzeugt und über zwei Stützrollen 4 ein Strom I zugeführt. In dem Sumpf 3, der in x-Richtung die Ausdehnung Ax haben möge, entsteht dann in y-Richtung der Druck P_y=B_zj_xΔ_x, wobei B_z und j_x die betreffenden Komponenten der magnetischen Flußdichte und er Stromdichte im Sumpf bezeichnen.
Bei der Variante b wird der Strom I über zwei Stützrollenpaare zugeführt und fließt durch den Sumpf 3 mit der Dicke Ax vornehmlich in z-Richtung mit der Stromdichte j_z. Durch Überlagerung eines magnetischen Feldes in x-Richtung mit der Flußdichte B_x entsteht auch hier ein Druck P_y=B_xj_zΔ_x in y-Richtung, der eine Strömung im Sumpf 3 hervorruft.
In der Fig. 3 ist eine Ausbildung dargestellt, mit der eine Anregung einer Strömung im Sumpf nach der Variante gemäß Fig. 2a erzielt. wird. Um eine Zirkulationsströmung in der y-z-Richtung zu erzeugen, sind in der z-Richtung zwei Feldwicklungen 10, 11 mit Abstand voneinander angeordnet, die die Stützrollen 4 und die Bramme 1 umfassen. Im Bereich der Feldwicklungen 10, 11 wird über gegenüberliegenden Stützrollen 4a, 4b und 4c, 4d in der eingezeichneten Richtung ein Strom I durch die Bramme 1 geleitet, während durch die Feldwicklungen senkrecht dazu ein Magnetfeld gebildet wird. In Fig. 3a ist durch die Strichelung schematisch die in der Brammenebene erzeugte zirkulare elektrodynamische Rührströmung dargestellt. Zur Stromeinspeisung können auch mehr als je zwei Stützrollenpaare zur Stromeinspeisung herangezogen werden. Ferner kann gegebenenfalls auch nur eine einzige Feldwicklung verwendet werden.
Die Fig. 4 a und b zeigt eine Realisierung der Variante b nach der Fig. 2b. Wie aus der Fig. 4a ersichtlich, sind über den Stützrollen 4 an den Breitseiten der Bramme 1 je eine Magnetwicklung 13, 16, und 14, 15 mit Eisenrückschluß 17, 18 angeordnet. Grundsätzlich kann auch nur eine Magnetwirklung auf einer Seite vorgesehen sein.
Mittels der Magnetwicklung en 13 bis 16 wird senkrecht zur Brammenebene ein Magnetfeld erzeugt, während der Strom I über die Stützrollen 4e, 4f axial in die Bramme 1 eingespeist und über die Stützrollen 4g, 4h ausgeleitet wird.
In Fig. 4b ist durch Strichelung die erzielte Rührströmung in der Brammenebene angedeutet.
Bei der Ausbildung nach der Fig. 4 a und b ist es nicht erforderlich, daß die Wicklungen um das Stützrollengerüst gelegt werden müssen. Durch Einbeziehung der stählernen Stützrollen wird die magnetische Kopplung verbessert und der Luftwiderstand reduziert. Ferner können zur Stromeinspeisung anstelle der Stützrollen 4a, 4f Elektroden benutzt werden, die am Gießspiegel (Kokille) in die Schmelze tauchen.
Vorteilhaft wird einem Gleichstrom und einem Gleichfeld gearbeitet, so daß ein Blindleistungsbedarf entfällt und so die erforderliche Leistung relativ niedrig gehalten werden kann.

Claims

1. Verfahren zum elektrodynamischen Rühren des Sumpfes einer ein metallisches Stützrollengerüst durchlaufenden Metallbramme (1) außerhalb der Gießkokille, wobei mittels mindestens einer Wicklung ein magnetisches Feld erzeugt wird, das einen Abschnitt der Bramme (1) sowie zugeordnete Stützrollen (4) erfaßt und ein elektrischer Strom galvanisch über Stützroller (4) in die Bramme (1) ein- und ausgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels des Magnetfeldes erzeugte magnetische Fluß (B) derart durch die Metallbramme (1) geleitet wird und der elektrische Strom (I) derart die Metallbramme (1) durchfließt, daß im Sumpf (3) der Metallbramme (1) mindestens zwei örtlich unterschiedliche und entgegengesetat gerichtete parallele Antriebskräfte (P_Y) erzeugt werden, durch die ein geführtes zirkulares Rühren des Sumpfes (3) in einer Ebene parallel zur Brammenabzugsrichtung (P) erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Teil der Metallbramme (1) und zugeordnete Stützrollen (4) einbeziehende Magnetfeldwicklung (10, 11) vorgesehen ist, deren magnetischer Fluß (B_z) parallel zur Brammenabzugsrichtung durch die Metallbramme (1) geleitet ist, während der elektrische Strom (I_x) im Bereich der Magnetfeldwicklung (10, 11) die Metallbramme örtlich unterschiedlich und transversal in entgegengesetzter Richtung durchfließt (Fig. 3).

3. Vorrrichtung zur Durchführung der Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Teil der Metallbramme (1) und zugeordnete Stützrollen (4) einbeziehende Magnetfeldwicklung (13/16 und/oder 14/15) vorgesehen ist, deren magnetischer Fluß (B_x) örtlich unterschiedlich und transversal in entgegengesetzter Richtung durch die Metallbramme (1) geleitet ist, während der elektrische Strom (l_z) die Metallbramme parallel zur Brammenabzugsrichtung durchfließt (Fig. 4a).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsebene der Magenetfeldwicklung (13/16 und/oder 14/15) parallel zur Oberfläche der an den Stützrollen (4) anliegenden Breitseite der Metallbramme (1) liegt und der magnetische Fluß (B_x) über die Stützrollen (4) geführt ist (Fig. 4a).