EP0028369B1

EP0028369B1 - Einrichtung zum Umrühren von metallischen Schmelzen in Stranggiessanlagen

Info

Publication number: EP0028369B1
Application number: EP80106491A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1983-11-16
Also published as: JPS6031585B2; DE3065631D1; JPS5674359A; EP0028369A1; ATE5302T1; DE2944760A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umrühren von metallischen Schmelzen in Stranggießanlagen während des Erstarrungsprozesses mittels eines magnetischen Gleichfeldes, das den zwischen Rollen geführten Strang senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung durchsetzt und das ein durch den Strang ebenfalls senkrecht zur Bewegungsrichtung und zum Gleichfeld geleiteter Gleichstrom schneidet, wobei das Joch eines das Gleichfeld erzeugenden Elektromagneten auf einer Breitseite des Stranges außerhalb der Führungsrollen angeordnet ist und die Magnetpole mit je einem mindestens eine der Führungsrollen umgreifenden Polschuh ausgestattet sind, während auf der anderen Breitseite des Stranges ein Rückschlußanker mit entsprechend ausgebildeten Polen angeordnet ist und zur Zuführung des Gleichstromes unmittelbar an die Schmalseiten der Strangoberfläche andrückbare Kontaktbürsten oder Kontaktwalzen vorgesehen sind.
Eine solche Einrichtung ist Gegenstand der EP-A-0 019118. In dieser Einrichtung entsteht aus der elektromagnetisch erzeugten Strömung der noch flüssigen Schmelze im Stranginneren und aus der auf der Konvektion beruhenden Strömung ein Hauptströmungsfeld, welches unsymmetrisch zur Strangachse verläuft. Daraus ergeben sich Unsymmetrien im Stranggefüge. Außerdem können symmetrisch zur Achse der Magnetanordnung verlaufende Eisenteile, die magnetisch leitend miteinander verbunden sind, beispielsweise die Träger der Führungsrollen, die Ausbildung starker Streufelder begüngstigen.
Aus der DE-A-2 757 342 ist ein Verfahren zum elektrodynamischen Rühren des Sumpfes einer ein metallisches Stützrollengerüst durchlaufenden Metallbramme außerhalb der Gießkokille bekannt, bei dem mittels mindestens einer, einen Teil der Bramme und der zugeordneten Stützrollen umfassenden Wicklung ein magnetisches Feld erzeugt wird und senkrecht zu diesem ein elektrischer Strom durch die Bramme geleitet wird. Dabei können zur Ein- und/oder Ausleitung des Stromes in und/oder aus der Bramme die Stützrollen herangezogen werden. Darüber hinaus können bei diesem Verfahren ein magnetisches Gleichfeld und ein Gleichstrom verwendet werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht vor allem darin, daß das von einer Feldwicklung erzeugte elektromagnetische Feld nicht mit Hilfe von eigens dafür vorgesehenen Polschulen an die Bramme herangeführt wird, sondern die Stützrollen diese Funktion übernehmen. Dies hat einmal zur Folge, daß die Spulen eine erhebliche Ausdehnung erreichen, weil sie das gesamte Stützrollensystem umfassen müssen, daß der Wirkungsgrad dieses Systems wegen der verhältnismäßig großen Luftwege der magnetischen Feldlinien gering ist und daß das magnetische Feld in der Bramme wegen der starken Feldkonzentration an den Berührungsflächen von Stützrolle und Bramme sehr inhomogen ist und daß schließlich der nachträgliche Anbau einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nur mit erheblichem Aufwand durchzuführen ist. Im übrigen führt auch dieses Verfahren zu unsymmetrischen Strömungsfeldern, die entsprechende Unsymmetrien im Stranggefüge zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der vorbeschriebenen Art so zu gestalten, daß sie in dem zu walzenden Strang ein möglichst homogenes und zur Strangachse symmetrisches Strömungsfeld erzeugt, die darüber hinaus einen möglichst hohen Wirkungsgrad besitzt und mit erträglichem Aufwand in vorhandene Walzenstraßen nachträglich einbaubar ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf dem Joch des Elektromagneten zwei Magnetsysteme angeordnet sind, deren Erregerwicklungen gegensinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen.
Durch die gegensinnig gerichteten Magnetfelder entsteht eine Hauptströmung der Schmelze in Richtung der und symmetrisch zur Längsachse des Stranges. Symmetrische zur Längsachse des Stranges verlaufende Eisenteile liegen magnetisch auf gleichem Potential, so daß ein magnetischer Ausgleichsfluß nicht auftritt.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Strang 1 in dem Bereich einer Stranggießanlage, in dem der Kern 2 des von Führungsrollen 3 auf beiden Breitseiten gestützten Stranges noch flüssig ist. In diesem Bereich ist ein Elektromagnet 4 mit einem Rückschlußanker 5 angeordnet. Das Joch 6 des Elektromagneten trägt zwei gegenläufig gewickelte Erregerspulen 7, die gegensinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen. Die beiden nebeneinander liegenden gleichnamigen Pole der auf diese Weise gebildeten zwei Magnetsysteme sind in einem gemeinsamen Schenkel 8 vereinigt.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, verzweigt sich dieser Schenkel 8 in zwei Pclschuhe 9, deren gegenseitiger Abstand an den Durchmesser mindestens einer der Führungsrollen 3 angepaßt ist und die mindestens je eine der Führungsrollen 3 umgreifen. In gleicher Weise läuft der mittlere Schenkel 10 des Rückschlußankers 5 in zwei Polschuhe 11 aus. Die Außenschenkel 12, 13 des Elektromagneten 4 und die entsprechenden Schenkel 14, 15 des Rückschlußankers 5 sind dagegen nur mit je einem Polschuh ausgestattet.
Die an den Schmalseiten des Stranges anzuordnenden Kontaktwalzen oder -bürsten zur Zuführung des Gleichstromes, der in Verbindung mit den Magnetfeldern die Rührwirkung erzeugt, sind in Figur 1 nicht dargestellt. Durch die gegensinnig gerichteten Magnetfelder des Elektromagneten bilden sich in dem noch flüssigen Kern des Stranges Teilströmungen aus, die sich im Bereich des Mittelschenkels 8 zu einer beispielsweise durch die Pluszeichen angedeuteten, aus der Zeichnungsebene nach oben austretenden und durch die Minuszeichen angedeuteten, die Zeichnungsebene von oben durchdringenden Hauptströmung zusammensetzen. Diese Hauptströmung verläuft demnach symmetrisch zur Längsachse des Stranges. Durch die Verzweigung des mittleren Polschenkels 8 und des entsprechenden Schenkels 10 des Rückschlußankers in jeweils zwei Polschuhe wird das magnetische Feld an die Ausbauchung der Stromlinien in der Mitte des Stranges angepaßt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Rühreinrichtung wesentlich verbessert.
Die im Einflußbereich des Elektromagnetsystems liegenden Führungsrollen 3 sind zweckmäßigerweise aus unmagnetischem Material hergestellt, so daß die von den Polschuhen ausgehenden Magnetfeldlinien den Strang unbeeinflußt durchsetzen können. Die symmetrisch zur Längsachse des Stranges angeordneten, über den Hauptrahmen miteinander verbundenen Träger 16 der Führungsrollen liegen infolge der gegensinnig gerichteten Magnetfelder magnetisch auf gleichem Potential. Dadurch entsteht kein zusätzlicher Streufluß.
Die Verwendung eines Elektromagneten mit zwei gegenläufig gewickelten Spulen zur Erzeugung gegensinnig gerichteter Magnetfelder bietet ferner den Vorteil, daß die Einrichtung ohne Änderungen zur Herstellung von Brammen unterschiedlicher Abmessungen einsetzbar ist.

Claims

1. Einrichtung zum Umrühren von metallischen Schmelzen in Stranggießanlagen während des Erstarrungsprozesses mittels eines magnetischen Gleichfeldes, das den zwischen Rollen (3) geführten Strang (1) senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung durchsetzt und das ein durch den Strang (1) ebenfalls senkrecht zur Bewegungsrichtung und zum Gleichfeld geleiteter Gleichstrom schneidet, wobei das Joch (6) eines das Gleichfeld erzeugenden Elektromagneten (4) auf einer Breitseite des Stranges außerhalb der Führungsrollen (3) angeordnet ist und die Magnetpole mit je einem mindestens eine der Führungsrollen (3) umgreifenden Polschuh (9) ausgestattet sind, während auf der anderen Breitseite des Stranges (1) ein Rückschlußanker (5) mit entsprechend ausgebildeten Polen (11) angeordnet ist und zur Zuführung des Gleichstromes unmittelbar an die Schmalseiten der Strangorberfläche andrückbare Kontaktbürsten oder Kontaktwalzen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Joch (6) des Elektromagneten (4) zwei Magnetsysteme angeordnet sind, deren Erregerwicklungen (7) gegensinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten, gleichnamigen Magnetpole der beiden Systeme zu einem mittleren Polschenkel (8) zusammengefaßt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Polschenkel (8) und der mittlere Polschenkel (10) des Rückschlußankers (5) in je zwei Polschuhe (9 bzw. 11) auslaufen und der Abstand zwischen den Polschuhen an den Durchmesser mindestens einer der Führungsrollen (3) angepaßt ist.