EP0094340B1

EP0094340B1 - Stranggiesskokille mit elektromagnetischem Umrührer

Info

Publication number: EP0094340B1
Application number: EP19830710026
Authority: EP
Inventors: Jan-Erik Dipl.-Ing. Eriksson; Curt Ing. Holmgren
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1983-05-05
Publication date: 1986-09-17
Also published as: SE8202989L; DE3366218D1; EP0094340A1; JPS58205651A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggiesskokille mit elektromagnetischem Umrührer gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim kontinuierlichen Giessen von beispielsweise Stahl treten in der Schmelze nichtmetallische Einschlüsse auf, und um einen hohen Ausschuss bei der späteren Verarbeitung des gegossenen Materials zu verhindern, ist man bestrebt, diese Einschlüsse so gleichmässig wie möglich in der Schmelze zu verteilen. Auch will man ein ungleichmässiges Erstarren der Schmelze und das Auftreten von Seigerungen, Blasen usw. im Guss verhindern, weshalb man die Schmelze im Gussstrang möglichst bereits in der Kokille umrühren möchte, was häufig - beispielsweise aus Platzgründen - Probleme bereitet.
Beim Umrühren im Gussstrang in der Kokille beim kontinuierlichen Giessen, beispielsweise von Stahl, besteht die Kokille oft aus Kupfer-oder Kupferlegierungsplatten, die den Gussstrang seitlich umgeben. Die Umrührer müssen aus Platzgründen und aus anderen Gründen ausserhalb der Platten angeordnet werden, wobei das Problem besteht, dass das magnetische Feld der Umrührer immer die Platten passieren muss, wobei es aufgrund der niedrigen Eindringtiefe stark gedämpft wird. Diese Dämpfung beruht auf Wirbelströmen, die in den Platten auftreten. Ferner muss darauf geachtet werden, dass der Wärmestrom vom Gussstrang die Platten möglichst ungehindert passieren kann.
Aus der US-A-3 763 920 ist eine Stranggiesskokille bekannt, bei der die Kokille aus vier dicken massiven zusammengeschraubten Wänden besteht, wobei an der Innenseite der Kokille zusätzlich ein vierseitiges integrales Kühlfutter angebracht ist, das mit Kühlkanälen versehen ist, die von den Wänden der Kokille abgedeckt werden. Dieses Kühlfutter dient allein der Aufgabe, Wärme vom Gussstrang abzuführen. Magnetische Umrührer werden bei der bekannten Stranggiesskokille nicht verwendet. Ihr Einsatz wäre auch nicht mit Erfolg möglich, da die dicken Aussenwände der Kokille das magnetische Feld durch Wirbelströme stark abdämpfen würden.
Aus der DE-A-1 558 312 ist eine Stranggiesskokille bekannt, bei der Kokillenwände nach aussen offene Kühlkanäle enthalten, die jedoch von dikken Abstützplatten und einen sich daran anschliessenden Stützrahmen abgedeckt werden. Auch hier werden Umrührer nicht verwendet. Man könnte einen Umrührer wegen des Stützrahmens auch nicht dicht an die Kokillenwand heranführen, und das magnetische Feld eines Umrührers würde durch die relativ dicken Stützplatten stark gedämpft werden.
Aus der DE-A-2007587 ist es bekannt, bei Kühlplatten, die sich unterhalb der Stranggiesskokille befinden und nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Giessstrang stehen schräg verlaufende Kühlkanäle anzuordnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggiesskokille der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die eingangs aufgezeigten Probleme weitgehend beseitigt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stranggiesskokille nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Bei einer Stranggiesskokille gemäss der Erfindung sind die auftretenden Wirbelströme relativ klein. In den Platten treten folglich nur geringe Wirbelstromverluste auf, und gleichzeitig kann der Wärmestrom die Platten verhältnismässig leicht passieren. Durch eine mehrphasige Anordnung erhält man eine rotierende Umrührung quer zur Giessrichtung, wodurch die gewünschte Umrührwirkung erzielt wird. Diese Kokillenart kann sowohl bei slabs (Brammen) wie bei blooms (Vorblöcke) und billets (Knüppel) zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann man bei einer zweiphasigen Umrührerspeisung eine gute rotierende Umrührung in einem slab, bloom usw. erhalten.
Die Frequenz bei der Umrührung von slabs beträgt beispielsweise 0,5 bis 4 Hz, vorzugsweise 1 bis 2 Hz, bei der Umrührung von blooms 3 bis 15 Hz und bei der Umrührung von billets 5 bis 50 Hz. Bei induktiver Umrührung bewirkt die Kupferplatte, die normalerweise zwischen dem Umrührer und der Schmelze vorhanden ist, ohne die Nuten gemäss der Erfindung eine sehr kräftige Dämpfung des Magnetfeldes.
Diese Dämpfung wird durch die senkrecht zur Richtung der Wirbelströme angebrachten Nuten verringert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nuten in seitlicher Richtung angebracht und nach aussen hin durch andere Teile der Platten geschlossen (geschlossene Nuten), oder sie sind zur Umrührerseite hin offen und durch eine Platte oder mehrere separate Platten aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl, abgedeckt. In diesen Nuten kann ein Kühlmittel, z.B. Wasser, strömen, so dass eine gute Kühlung der Platten erreicht wird. Normalerweise strömt Kühlmittel von der unteren zur oberen Kante der Platten. Man kombiniert die Nuten also mit Kühlkanälen und erhält somit gleichzeitig eine gute Kühlung der Kokille, eine geringe Dämpfung des Magnetfeldes und eine erhebliche Verminderung der in den Kupferplatten fliessenden Wirbelströme.
Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kokille gemäss der Erfindung mit einem Umrührer,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kokillenplatte gemäss der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen elektromagnetischen Umrührer 1 mit Wicklung 2 und Eisenkern 3, der an der Seite einer Kokille 4, angeordnet ist, von der nur ein Wandausschnitt dargestellt ist. Die Kokille gehört zu der Anlage zum kontinuierlichen Giessen. Der Wandausschnitt besteht aus einer Platte 5, einer von beispielsweise vier Platten, welche die Seitenwände der Stranggiesskokille bilden. Die Giessrichtung verläuft in Figur 1 parallel zur Zeichenebene von oben nach unten.
Um die vorstehend beschriebenen Wirbelströme zu dämpfen, die bei der Speisung des Umrührers 1, evtl. der Umrührer, auftreten, ist die Platte an ihrer zum Umrührer gerichteten Seite mit Nuten 6 versehen, deren Boden von der anderen Seite der Platte 5 einen Abstand 7 von mindestens 2 bis 4 mm hat. Der grösste Teil der Plattendicke 8 wird dabei von Nuten 6 durchlaufen, die dämpfend auf die Wirbelströme wirken, die entstehen, wenn das magnetische Feld des Umrührers die Platte 5 durchdringt.
Die Eindringtiefe des magnetischen Feldes in das Material, in diesem Fall Kupfer, beträgt
Darin bedeutet _Q der spezifische Widerstand des Materials in Ohmmetern, ω die Kreisfrequenz des speisenden Stromes, _Il_o die absolute Permeabilität und _Il_r die relative Permeabilität des genannten Materials. Die Eindringtiefe 8 ergibt sich in Metern.
Bei einer Frequenz von 20 Hz ergeben sich für die Eindringtiefe 8 in Kupfer 12 bis 14 mm. Der Abstand zwischen den Nuten 6 soll ca. gleich der Eindringtiefe sein.
Die Platten sind aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt, und die Nuten sind normalerweise von der Schmelze 9 nach aussen gerichtet.
Eventuell können die Nuten auch als Kanäle für Kühlmittel, z.b. Wasser, dienen. Sie sind dann seitlich geschlossen; beispielsweise können sie als geschlossene Nuten in die Platte eingearbeitet sein, oder offene Nuten können, wie Figur 1 zeigt, mit einer äusseren dichtenden Platte 10 aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl, dichtend abgedeckt sein. Die Richtung der induzierten Wirbelströme wird durch den Pfeil 11 angezeigt.
Wenn der Umrührer nur an einer Seite der Kokille angeordnet wird, kann es genügen, die Kokille nur an dieser Seite mit einer genuteten Platte 5 aufzubauen. Bei Umrührern, die an mehreren oder sämtlichen Seiten der Kokille angeordnet sind, sollen dagegen alle vor einem Umrührer liegenden Platten der Kokille mit Nuten versehen werden. Die Nuten sind normalerweise nach aussen gerichtet.
Die Nuten 6 verlaufen normalerweise senkrecht zur Wirbelstromrichtung 11, und die Kühlkanäle sollen von der oberen Kante 12 zur unteren Kante 13 der Platte verlaufen (siehe Figur 2). Die Platte 5 wird durch strömendes Kühlmittel gekühlt, das normalerweise von der unteren Kante 13 zur oberen Kante 12 strömt. Es werden hier also die wirbelstromdämpfenden Nuten mit den Kühlkanälen kombiniert. Natürlich können die wirbelstromdämpfenden Nuten einerseits und die Kühlkanäle andererseits auch vollständig oder teilweise voneinander getrennt angeordnet sein.
In Figur 2 verlaufen die Kühlkanäle/Nuten 6 diagonal über die Platte 5. Hierdurch wird eine verbesserte Unterdrückung der Wirbelströme erreicht. Der Winkel 14 zwischen Nut 6 und unterer Kante 13 liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 60°.
Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche in vielfacher Weise variiert werden.

Claims

1. Stranggiesskokille mit einem oder mehreren elektromagnetischen Umrührern, welche Kokille (4) aus mehreren, beispielsweise vier, den Giessstrang umgebenden Kokillenplatten (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgebaut ist, wobei jeder Umrührer (1) unmittelbar vor der Aussenseite einer Kokillenplatte (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die vor dem/den Umrührer/n liegende/n Kokillenplatte/n mit zum Umrührer hin offenen Nuten (6) versehen ist/sind, die so verlaufen, dass sie die vom Umrührerfeld induzierten Wirbelstrombahnen schneiden, und deren Tiefe kleiner als die Dicke (8) der Kokillenplatten (5) ist.

2. Stranggiesskokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (6) im wesentlichen senkrecht zu den Seitenflächen des Giessstranges verlaufen.

3. Stranggiesskokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten in der Kokillenplatte (5) an der zum Umrührer gerichteten Seite der Kokillenplatte (5) durch eine oder mehreren nicht tragende Hilfsplatten (10) aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl, dichtend abdeckbar sind.

4. Stranggiesskokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten an ein Kühlmittelsystem mit einem strömenden Kühlmittel angeschlossen sind.

5. Stranggiesskokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Nuten (6) von der oberen Kante (12) zu der unteren Kante (13) der Kokillenplatte (5) verläuft, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel (14) zur genannten Kante (13), der vorzugsweise zwischen 30 und 60 Grad liegt.

6. Stranggiesskokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mass (7) zwischen dem Boden der Nuten (6) und der gegenüberliegenden Seite der Kokillenplatte (5) mindestens zwei bis vier Millimeter beträgt.