EP0415170B1 - Elektromagnetische Rühreinrichtung in einer Stranggiessanlage - Google Patents

Elektromagnetische Rühreinrichtung in einer Stranggiessanlage Download PDF

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EP0415170B1
EP0415170B1 EP90115533A EP90115533A EP0415170B1 EP 0415170 B1 EP0415170 B1 EP 0415170B1 EP 90115533 A EP90115533 A EP 90115533A EP 90115533 A EP90115533 A EP 90115533A EP 0415170 B1 EP0415170 B1 EP 0415170B1
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cooling
stirrer
liquid
water
casting
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Markus Schmid
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic stirring device according to the features of the preamble of claim 1.
  • Electromagnetic stirring devices are known both inside and below continuous casting molds. Such electromagnetic stirring devices generally have the task of improving the strand quality.
  • an electromagnetic stirring device for stirring the liquid strand sump is known, which is arranged within a continuous casting mold.
  • the stirring device consisting of coils, coil cores and magnetic yoke, is arranged in a stirrer housing which is connected to an inlet and outlet for cooling water. Chilled water is used as the cooling liquid for the heat generated in the coils.
  • the quality of the mold cooling water is kept within tight tolerances in terms of hardness, suspended matter, salt content and pH value, it can lead to harmful excretions and deposits and, as a result, to malfunctions that result in costly idle times when flowing through an electromagnetic stirring device through the magnetic fields Cause maintenance work.
  • the invention has for its object to remedy the disadvantages mentioned and in particular to create a trouble-free and low-maintenance stirring device that works properly without additional treatment of the cooling water.
  • the stirring device according to the invention makes it possible to dispense with the aforementioned expensive treatment of the cooling water.
  • Chilled or secondary cooling water that is already used on the system can be used.
  • cooling water contaminated by suspended matter can also be used without damaging or disturbing the stirring device.
  • the electromagnetic stirring process in continuous casting can be made more economical.
  • first liquid is an electrically non-conductive liquid, like oil etc.
  • second liquid is water.
  • other cooling media also fluids known in the art can also be used.
  • the cooling pipe system in the stirrer housing is connected to the mold cooling water tank and is guided in a closed circuit parallel to or subsequently to the mold cooling.
  • both the continuous casting installation and the operation can be designed simply if the cooling pipe system in the stirrer housing is arranged between a feed for the secondary cooling water for the strand cooling and spraying device for cooling the strand.
  • the cooling pipe system in the stirrer housing can be designed in various ways in its geometric shape. Ribless or finned cooling pipe systems can be used.
  • a cooling pipe system is designed for large cooling capacities, it is advantageous if it is subdivided into several independent cooling pipe systems within the stirrer housing, each of which has its own feed.
  • the paths for the cooling water can be very short and with few deflections and with large arc radii. This measure can further reduce the quality requirements for the cooling water.
  • the stirrer housing In order to protect the first liquid in the stirrer housing from heating up by heat radiation from the cast strand, it is further proposed to provide the stirrer housing with an additional cooling water jacket or radiation shield in the radiation region of the cast strand.
  • the cooling water jacket can advantageously be connected to the water outlet side of the cooling pipe system.
  • the stirring device 1 consists of four stirring coils 4 with coil cores 5 and a magnetic yoke 6, which connects the four coil cores 5.
  • These stirrer parts are housed in a closed housing 7 and immersed in a first cooling liquid 8, for example oil.
  • This first cooling liquid 8 is essentially stationary, ie it remains in the stirrer housing 7 during operation. Due to the uneven heat distribution in the liquid inside the housing 7, there are of course certain buoyant flows. If desired, flow movements in the cooling liquid 8 can also be artificial be applied.
  • a second liquid 10 is guided through this first stationary liquid 8 within the stirrer housing 7.
  • This second liquid 10 is a cooling water which is required in the immediate vicinity of the stirrer for the continuous casting process. There is no need for preparation for cooling the stirrer. In the present case, it is secondary cooling water for the direct strand cooling 13 that first cools the stirring device 1 and then the strand 2.
  • the cooling pipe system 11 is inserted between a feed line 12 for secondary cooling water and a spray device 14 for cooling the strand 2.
  • a spray fan of the spray device 14 also protects the stirrer housing 7 at least partially from the heat radiation from the strand.
  • the stirrer housing 7 is provided on the left side of FIG. 2 with a water jacket 15 or radiation protection shield in the radiation region of the cast strand 2.
  • the water inflow into the water jacket 15 takes place from the cooling pipe system 11.
  • a spray device 14 ' is used to cool the strand 2 with the same cooling water.
  • the cooling pipe system 11 - 11 ′′′ is arranged above and below the magnetic yoke 6 connecting the individual coils 4.
  • the cooling pipe system 11 within the stirrer housing is divided into several mutually independent cooling pipes 11 - 11 ′′′, each with its own feed and cooling water outlet opening in the form of the spray device 14.
  • the cooling pipe system 11 is made of non-ferromagnetic material, such as copper, stainless steel, etc.
  • a stirrer housing 30 is installed in a continuous casting mold 31 and oscillates together with the mold.
  • the structure of the stirrer is essentially the same as in FIGS. 1 and 2.
  • a cooling pipe system 32 is connected to a feed line 33 of the mold cooling water.
  • the cooling water can enter the cooling pipe system 32 through a water inlet 35 after it has cooled the mold, and through a water outlet 36 the cooling water is drained off or on. returned.
  • the mold cooling water fulfills the dual function of mold and stirrer cooling with this water supply. Instead of this solution, the water inflow into the cooling pipe system 32 can also be taken directly from the feed line 33 and can be routed parallel to the cooling of the mold.
  • the second liquid is a cooling water which is required in the immediate vicinity of the stirrer for the continuous casting operation. Additional preparation of such cooling media for cooling the stirrer can be dispensed with.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Rühreinrichtung gemäss den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
  • Es sind elektromagnetische Rühreinrichtungen sowohl innerhalb wie auch unterhalb von Stranggiesskokillen bekannt. Solche elektromagnetischen Rühreinrichtungen haben allgemein die Aufgabe, die Strangqualität zu verbessern.
  • Aus FR-A-2 441 448, die den Oberbegriff bildet, ist eine elektromagnetische Rühreinrichtung zum Rühren des flüssigen Strangsumpfes bekannt, die innerhalb einer Stranggiesskokille angeordnet ist. Die Rühreinrichtung, bestehend aus Spulen, Spulenkernen und Magnetjoch, ist in einem Rührergehäuse angeordnet, das mit einem Ein-und Auslass für Kühlwasser verbunden ist. Als Kühlflüssigkeit für die in den Spulen entstehende Wärme wird Kokillenkühlwasser verwendet. Obwohl die Qualität des Kokillenkühlwassers in bezug auf Härtegrad, Schwebstoff-, Salzgehalte und pH-Wert in engen Toleranzen gehalten wird, kann es beim Durchfluss durch eine elektromagnetische Rühreinrichtung durch die Magnetfelder zu schädlichen Ausscheidungen und Ablagerungen und dadurch zu Störungen führen, die kostspielige Totzeiten durch Unterhaltsarbeiten verursachen. Um solche Störungen und Unterhaltsarbeiten zu umgehen, ist eine zusätzliche aufwendige Wasseraufbereitung notwendig. Diese hat Reinheitswerte zu erreichen, wie eine spezifische Leitfähigkeit von max. 500 Mikro-Siemens pro cm, eine maximale Teilchengrösse von Schwebstoff von max. 5 Mikron, eine Ausfilterung sämtlicher ferromagnetischer Partikel und eine Einstellung minimaler Gehalte von Kohlensäure, Ammoniak, Nitriden, gelöstem Eisen, gelöstem Mangan, Sulphaten, Chloriden und Silikaten. Sowohl die genannten Störungen und der zusätzliche Unterhalt als auch die zusätzliche Wasseraufbereitung senken aber die Wirtschaftlichkeit des elektromagnetischen Rührverfahrens beim Stranggiessen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine störungsfrei arbeitende und unterhaltsarme Rühreinrichtung zu schaffen, die ohne zusätzliche Aufbereitung des Kühlwassers einwandfrei funktioniert. Es soll insbesondere auf eine aufwendige Aufbereitungsstufe zur Kontrolle der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit, des Schwebstoffgehaltes, der ferromagnetischen Partikel und der verschiedenen Salzgehalte verzichtet werden können.
  • Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemässe Rühreinrichtung erlaubt es, auf die vorgenannte kostspielige Aufbereitung des Kühlwassers zu verzichten. Kokillen- oder Sekundärkühlwasser, die auf der Anlage bereits verwendet werden, sind einsetzbar. Bei entsprechend grossen Fliessgeschwindigkeiten und grossen Umlenkradien im Kühlrohrsystem des Rührers kann auch ein durch Schwebstoffe verunreinigtes Kühlwasser ohne Beschädigung oder Störung der Rühreinrichtung verwendet werden. Dadurch kann das elektromagnetische Rührverfahren beim Stranggiessen wirtschaftlicher gestaltet werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsvariante ergibt sich, wenn die erste Flüssigkeit eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit, wie Oel etc., und die zweite Flüssigkeit Wasser sind. Anstelle dieser Kombination von Kühlflüssigkeiten können aber auch andere in der Technik bekannte Kühlmedien (auch Fluide) eingesetzt werden.
  • Je nach der Lage des Rührers innerhalb der Stranggiessanlage kann mit Vorteil auf der Anlage zur Verfügung stehendes Wasser als zweite Kühlflüssigkeit verwendet werden. Bei einer mit einer Kokille oszillierenden Rühreinrichtung ist es vorteilhaft, wenn das Kühlrohrsystem im Rührergehäuse mit dem Kokillenkühlwassertank verbunden ist und in einem geschlossenen Kreislauf parallel zur oder anschliessend an die Kokillenkühlung geführt ist.
  • Bei einem stationär angeordneten Rührer ausserhalb der Kokille kann sowohl die Stranggiessanlage als auch der Betrieb einfach gestaltet werden, wenn das Kühlrohrsystem im Rührergehäuse zwischen einer Einspeisung für das Sekundärkühlwasser für die Strangkühlung und Sprüheinrichtung zur Kühlung des Strangens angeordnet ist.
  • Das Kühlrohrsystem im Rührergehäuse kann in seiner geometrischen Form verschiedenartig gestaltet werden. Es können rippenlose oder mit Kühlrippen versehene Kühlrohrsysteme verwendet werden.
  • Bei Verwendung von nicht-ferromagnetischem Material, wie Kupfer, Inox-Stahl etc., für das Kühlrohrsystem ergeben sich zusätzliche Vorteile durch eine mindestens teilweise Abschirmung des magnetischen Feldes von der zweiten Kühlflüssigkeit.
  • Wird ein Kühlrohrsystem für grosse Kühlleistungen ausgelegt, ist es von Vorteil, wenn dieses innerhalb des Rührergehäuses in mehrere voneinander unabhängige Kühlrohrsysteme unterteilt ist, die je eine eigene Einspeisung aufweisen. Die Wege für das Kühlwasser können dabei sehr kurz und mit wenigen Umlenkungen und mit grossen Bogenradien gestaltet werden. Durch diese Massnahme können die Qualitätsansprüche an das Kühlwasser weiter herabgesetzt werden.
  • Um die erste Flüssigkeit im Rührergehäuse vor einer Erwärmung durch Wärmestrahlung des gegossenen Stranges zu schützen, wird weiter vorgeschlagen, das Rührerghäuse im Strahlungsbereich des gegossenen Stranges mit einem zusätzlichen Kühlwassermantel bzw. Strahlenschutzschild zu versehen. Der Kühlwassermantel kann mit Vorteil mit der Wasserauslaufseite des Kühlrohrsystemes verbunden werden.
  • Im nachfolgenden werden anhand von Figuren Beispiele der Erfindung erläutert.
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Rühreinrichtung nach der Linie I-I von Fig. 2,
    Fig. 2
    einen Schnitt durch die Rühreinrichtung nach der Linie II-II von Fig. 1 und
    Fig. 3
    einen Vertikalschnitt durch eine Kokille mit einer Rühreinrichtung.
  • In Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Rühreinrichtung 1 um einen teilweise erstarrten Strang 2 mit flüssigem Kern 3 in der Sekundärkühlzone unterhalb einer nicht gezeichneten Kokille dargestellt. Die Rühreinrichtung 1 besteht aus vier Rührspulen 4 mit Spulenkernen 5 und einem Magnetjoch 6, das die vier Spulenkerne 5 verbindet. Diese Rührerteile sind in einem geschlossenen Gehäuse 7 untergebracht und in einer ersten Kühlflüssigkeit 8, z.B. Oel, eingetaucht. Diese erste Kühlflüssigkeit 8 ist im wesentlichen stationär, d.h. sie verbleibt während des Betriebes im Rührergehäuse 7. Durch ungleiche Wärmeverteilung in der Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses 7 sind selbstverständlich gewisse Auftriebsströmungen gegeben. Es können, wenn erwünscht, Strömungsbewegungen in der Kühlflüssigkeit 8 auch künstlich aufgebracht werden. In einem Kühlrohrsystem 11 - 11‴ wird innerhalb des Rührergehäuses 7 eine zweite Flüssigkeit 10 durch diese erste stationäre Flüssigkeit 8 geführt. Diese zweite Flüssigkeit 10 ist ein Kühlwasser, das in unmittelbarer Nähe des Rührers für den Stranggiessprozess benötigt wird. Auf eine Aufbereitung für die Rührerkühlung kann verzichtet werden. Im vorliegenden Fall ist es Sekundärkühlwasser für die direkte Strangkühlung 13, das zuerst die Rühreinrichtung 1 und anschliessend den Strang 2 kühlt. Das Kühlrohrsystem 11 ist zwischen einer Speiseleitung 12 für Sekundärkühlwasser und einer Sprüheinrichtung 14 zur Kühlung des Stranges 2 eingeführt. Auf der rechten Seite von Fig. 2 schützt ein Sprühfächer der Sprüheinrichtung 14 auch das Rührergehäuse 7 mindestens teilweise von der Wärmestrahlung des Stranges.
  • Das Rührergehäuse 7 ist auf der linken Seite der Fig. 2 im Strahlungsbereich des gegossenen Stranges 2 mit einem Wassermantel 15 oder Strahlenschutzschild versehen. Der Wasserzufluss in den Wassermantel 15 erfolgt vom Kühlrohrsystem 11. Ueber eine Sprüheinrichtung 14′ wird mit dem gleichen Kühlwasser der Strang 2 gekühlt.
  • Das Kühlrohrsystem 11 - 11‴ ist ober- und unterhalb des die einzelnen Spulen 4 verbindenden Magnetjoches 6 angeordnet. Um die Rohrleitungen kurz halten zu können und mit möglichst wenigen Umlenkbogen versehen zu müssen, ist das Kühlrohrsystem 11 innerhalb des Rührergehäuses in mehrere voneinander unabhängige Kühlrohre 11 - 11‴ mit je einer eigenen Einspeisung und Kühlwasseraustrittsöffnung in der Form der Sprüheinrichtung 14 unterteilt.
  • Das Kühlrohrsystem 11 ist aus nicht-ferromagnetischem Material, wie Kupfer, Inox-Stahl etc., aufgebaut.
  • In Fig. 3 ist ein Rührergehäuse 30 in eine Stranggiesskokille 31 eingebaut und oszilliert zusammen mit der Kokille. Der Aufbau des Rührers ist im wesentlichen gleich wie in Fig. 1 und 2. Ein Kühlrohrsystem 32 ist an eine Speiseleitung 33 des Kokillenkühlwassers angeschlossen. Durch einen Wassereinlass 35 kann das Kühlwasser, nachdem es die Kokille gekühlt hat, in das Kühlrohrsystem 32 eintreten und durch einen Wasserauslass 36 wird das Kühlwasser ab-bzw. rückgeführt. Das Kokillenkühlwasser erfüllt bei dieser Wasserführung die Doppelfunktion Kokillen- und Rührerkühlung. Anstelle dieser Lösung kann der Wasserzufluss in das Kühlrohrsystem 32 auch direkt von der Speiseleitung 33 abgenommen und parallel zur Kühlung der Kokille geführt werden. Auch bei diesem Beispiel eines Rührers in einer Kokille oder anschliessend an diese, ist die zweite Flüssigkeit ein Kühlwasser, das in unmittelbarer Nähe des Rührers für den Stranggiessbetrieb benötigt wird. Auf eine zusätzliche Aufbereitung solcher Kühlmedien für die Rührerkühlung kann verzichtet werden.

Claims (8)

  1. Elektromagnetische Rühreinrichtung zum Rühren des flüssigen Strangsumpfes in einer Stranggiessanlage, bestehend aus Rührspulen (4) mit Spulenkernen (5), die in einem Rührergehäuse (7) angeordnet und mittels einer Kühlflüssigkeit (8) gekühlt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührspulen (4) im Rührergehäuse (7) in eine erste, im wesentlichen stationäre Flüssigkeit (8) eingetaucht sind und im Bereich dieser ersten Flüssigkeit (8) innerhalb des Rührergehäuses (7) ein Kühlrohrsystem (11) vorgesehen ist, durch welches eine zweite Flüssigkeit (10) fliesst.
  2. Rühreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flüssigkeit (8) eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit, wie Oel etc., ist.
  3. Rühreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit (10) Wasser ist.
  4. Rühreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer mit einer Kokille verbunden ist und mitoszilliert und dass das Kühlrohrsystem (32) an eine Speiseleitung (33) des Kokillenkühlwassers angeschlossen und in einem geschlossenen Kreislauf parallel zur oder anschliessend an die Kokillenkühlung geführt ist.
  5. Rühreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer (1) in der Strangführung stationär angeordnet und das Kühlrohrsystem (11 - 11‴) zwischen einer Speiseleitung (12) für Sekundärkühlwasser für die Strangkühlung und einer Sprüheinrichtung (14) zur Kühlung des Stranges (2) vorgesehen ist.
  6. Rühreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohrsystem (11 - 11‴) innerhalb des Rührergehäuses (7) in mehrere voneinander unabhängige Teilsysteme (11 - 11‴) unterteilt und mit einer Einspeisung (12) verbunden ist.
  7. Rühreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührergehäuse (7) im Strahlungsbereich des gegossenen Stranges (2) mit einem Wassermantel (15) bzw. einem Strahlenschutzschild versehen und der Kühlwassermantel (15) mit der Wasserauslaufseite des Kühlrohrsystemes (11) verbunden ist.
  8. Rühreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit (10) einer auf der Stranggiessanlge vorhandenen Speiseleitung (33 bzw. 12) für Kokillen- bzw. Sekundär-Kühlwasser angeschlossen ist.
EP90115533A 1989-08-28 1990-08-14 Elektromagnetische Rühreinrichtung in einer Stranggiessanlage Expired - Lifetime EP0415170B1 (de)

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EP0415170A3 EP0415170A3 (en) 1992-05-13
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