EP1815925B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen Doppel-T-Vorprofilen - Google Patents

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EP1815925B1
EP1815925B1 EP05028469A EP05028469A EP1815925B1 EP 1815925 B1 EP1815925 B1 EP 1815925B1 EP 05028469 A EP05028469 A EP 05028469A EP 05028469 A EP05028469 A EP 05028469A EP 1815925 B1 EP1815925 B1 EP 1815925B1
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EP
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mold
pole
continuous
cross
pole shoes
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Franz Kawa
Paul Mueller
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Concast AG
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    • B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for continuous casting of double-T-steel pre-profiles according to the preamble of claim 1.
  • Steel pre-profiles represent primary material for producing rolled steel profile beams in I, H, U and Z-cross-sectional shape and special sheet pile profiles.
  • a method for continuous casting of such pre-profiles is, for example, in EP-B-1 419 021 disclosed. Continuous casting of pre-profiles was introduced industrially in the 70's and has become increasingly important in recent years as part of the general trend towards so-called near-net-shape casting.
  • the pre-profiles are usually cast in a double-T cross-sectional shape, wherein the liquid steel is introduced substantially vertically into a so-called "dog-bone” continuous casting mold whose cavity cross section is composed of two flange parts and a web part. From the mold a Vorprofilstrang with liquid core of a strand guide with secondary cooling devices is supplied.
  • the continuous casting of double-T pre-profiles poses some problems, especially when it comes to pre-profiles with a relatively thin web part, if high-strength special steel grades (CaSi or Alberuhigt and micro-alloyed steels with V, Nb, etc.), or by rapid casting.
  • high-strength special steel grades CaSi or Alberuhigt and micro-alloyed steels with V, Nb, etc.
  • the liquid steel is introduced into the mold via only one gate, usually asymmetrically at the transition between the web part and one of the flange parts.
  • JP-A-10230349 discloses an electromagnetic stirring device to a square in cross-section mold format, in which the pole pieces evenly distributed over the circumference are arranged on a circular yoke and with these a rotating stirring motion can be effected.
  • the present invention has for its object to provide an apparatus and a method can be made with the double-T-steel pre-profiles with improved quality, even if it is a relatively thin web part and / or special steel grades.
  • Fig. 1 schematically shows a mold 1 and its horizontal mold cavity cross section, which is composed of two flange parts 2, 3 and a web part 4.
  • the mold 1 is intended for continuous casting of double-T pre-profiles.
  • the liquid steel is introduced substantially vertically into this continuous casting mold, in which the strand crust forms, and from which a Vorprofilstrang with liquid core of a strand guide with secondary cooling means is supplied.
  • the liquid core of Vorprofilstranges is preferably in the region of the mold 1 (theoretically possible would also be directly at the exit from the mold 1) by means of an electromagnetic stirrer 10 using electromagnetically induced forces in stirring movements transversely to the continuous casting and thus the liquid steel in the bottom of the Vorprofilstranges between the flange 2, 3 and the web part 4 replaced.
  • stirrer 10 has an annular, the mold 1 in a certain height range surrounding, closed yoke 11 with six pole pieces 12 to 17, wherein each pole piece is surrounded by an electromagnetic coil 19.
  • the pole shoes 12 to 17 are unevenly distributed on the circumference of the yoke 11, such that each pole piece 12, 13 on the flange 2, 3 and two pole pieces 14, 15; 16, 17 are aligned on both sides of the web part 4.
  • the stirrer or rotary stirrer 10 operates on the principle of a 6-pole asynchronous motor in which a traveling field can be generated with the aid of 3-phase current.
  • the correct wiring of the poles is important in order to obtain a linearly moving or rotating field.
  • the mold is again in a certain and preferably adjustable height range of an electromagnetic stirrer 20 with an annular closed yoke 21, on whose circumference six pole pieces 22 to 27 are distributed unevenly, with the difference that all six pole pieces 22 to 27 are aligned on the web part 4.
  • the mold 1 is associated with an electromagnetic stirrer 30, which has a closed, formed as a rectangular frame yoke 31 surrounding the mold 1, the longitudinal sides of each three distributed over the mold width pole pieces 34, 35, 36 and 37, 38, 39 assigned are, and the narrow sides are each provided with a front on the flange 2, 3 center pole shoe 32, 33 are provided.
  • the stirrer 30 can be operated both as a rotary stirrer and as a linear stirrer, depending on the pole circuit, ie, depending on which pole shoes and with which phase sequence (see phase designation U, V, W, U ', V', W ') Power to be set. It will be based on the Fig. 3 to 6 set forth four different operating options in which six of the total of eight pole pieces 32 to 39 are under power.
  • Fig. 4 also shows a circuit for a linear operation (middle pole pieces 32, 33 switched off in the flange area), without switching the phases on the long sides, so that in the web part 4 results in a co-current flow (2x3-pole linear operation, the same direction).
  • FIGS. 7 and 8 a variant is shown in which the mold 1 at its periphery two electromagnetic stirrers 40, 40 'and two in the width direction of the mold 1 separate yokes 41, 41', each with three pole pieces 42, 43, 44; 42 ', 43', 44 'are associated with each yoke 41, 41' with a on the respective flange part 2, 3 frontally aligned middle pole piece 42, 42 'and two on the flange part 2, 3 directed from both sides pole pieces 43, 44; 43 ', 44' is provided.
  • stirrers 40, 40 'and Jochen 41, 41' can thus achieve practically the same effect as with the provided with the closed yoke 31 and after Fig. 5 or 6 switched stirrer 30.
  • this solution brings additional benefits.
  • the electromagnetic stirring can be carried out with two independent stirrers or half stirrers, which can be relatively easily brought from outside to the mold 1 / mounted.
  • the free sector creates a designer's freedom.
  • this solution also allows the two stirrers 40, 40 'arranged mutually offset in height, as in Fig. 9 indicated, wherein the mutual and / or on the mold height related height arrangement of the stirrer 40, 40 'can be preferably adjusted as needed.
  • the solutions also offer similar advantages 10 to 12 in which the mold 1 in turn has two electromagnetic stirrers 50, 50 '(FIG. Fig. 10 and 13 ) or 60, 60 '( FIGS. 11 and 12 ), which, however, are not in width but in the thickness direction of the mold 1 separate yokes 51, 51 'and 61, 61' have.
  • Each yoke is in each case with three pole shoes 52, 53, 54; 52 ', 53', 54 'and 62, 63, 64, respectively; 62 ', 63', 64 'equipped.
  • Fig. 10 are the three pole shoes 52, 53, 54; 52 ', 53', 54 'distributed over the entire width of the mold and two of them (pole pieces 52, 54, 52', 54 ') laterally directed to the flange 2, 3, and the middle pole piece 53, 53' projects up to the web part 4.
  • the stirrers 50, 50 'and 60, 60' are operated as a linear stirrer, wherein in the web part 4 opposite flow ( Fig. 10 and 11 ) or a co-current flow ( Fig. 12 ) can be generated.
  • FIG. 14 an electromagnetic stirrer 70 having an 8-pole structure constructed similarly to the stirrer 30 shown in FIG Fig. 3 to 6 (With a designed as a rectangular frame yoke 71, the longitudinal sides, each with three distributed over the mold width pole pieces 74, 75, 76; 77, 78, 79 and its narrow sides, each with a flange on the parts 2, 3 frontally aligned center pole shoe 72, 73 provided are).
  • this embodiment does not select between rotational and linear operation by turning off two of the eight poles, but at the same time linear arrays in the ridge portion 4 using a 1x6 pole linear stirrer (pole shoes 74, 75, 76, 77, 78, 79 ) and rotating fields in the flange parts 2, 3 using 2x3-pole rotary stirrers (pole shoes 74, 72, 77 and 76, 73, 79).
  • Fig. 15 shows an electrical diagram of the stirrer 70 with this 8-pole structure or this 8-pole system, in which the linear fields are simultaneously generated by means of a 1 x 6 pole linear stirrer and the rotation fields using these 2x3-pole rotary stirrers.
  • This electromagnetic stirrer 70 is fed by the network, for example, with three-phase current 50 Hz, by means of lines 81, 82, wherein the lines 81, 82 each lead to a frequency converter 83, 84.
  • These frequency converters 83, 84 are connected to a converter control 85 and the individual phases are set by this to a predetermined frequency.
  • the control 85 has the task of matching the frequencies of the two converters to one another in order to synchronize the stirring movements generated in the web and in the transition region to the two flange parts. In addition, it should be the appearance of beat phenomena at slightly different Prevent frequencies of the two stirrers. A beating would mean that over time one and the other poles would be under full load at the same time, which would result in a very uneven network load.
  • the individual phases U, V, W of one converter 84 and the phases U 1 , V 1 , W 1 of the other converter 83 are connected to the pole pieces 74, 75, 76; 77, 78, 79 wound coils guided.
  • the phases U, V, W lead to the coils 77 ', 78', 79 'at the pole shoes 77, 78, 79 in the web portion and further to the symmetrically arranged to these coils 76', 75 ', 74' of the pole pieces 76, 75, 74, wherein the connecting lines of the coils 77 ', 79' over the cross to the coils 76 ', 74' (connected in series) are guided.
  • phase W 1 is conducted to the coil 72 'and further to the opposing coil 73' and further to a star circuit 88.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Stranggiessen von Doppel-T-Stahl-Vorprofilen gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Stahl-Vorprofile stellen Vormaterial zum Erzeugen von gewalzten Stahlprofilträgern in I, H, U und Z-Querschnittsform sowie speziellen Spundwandprofilen dar. Ein Verfahren zum Stranggiessen derartiger Vorprofile ist beispielsweise in der EP-B-1 419 021 offenbart. Das Stranggiessen von Vorprofilen wurde in den 70-er Jahren industriell eingeführt und gewinnt in den letzten Jahren im Zuge des allgemeinen Trends zum sogenannten endabmessungsnahen Giessen immer mehr an Bedeutung.
  • Die Vorprofile werden meistens in einer Doppel-T-Querschnittsform gegossen, wobei der flüssige Stahl im Wesentlichen vertikal in eine sogenannte "dog-bone"-Durchlaufkokille eingeführt wird, deren Formhohlraumquerschnitt aus zwei Flanschteilen und einem Stegteil zusammengesetzt ist. Aus der Kokille wird ein Vorprofilstrang mit flüssigem Kern einer Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen zugeführt.
  • Im Unterschied zum Stranggiessen von klassischen, im Querschnitt rechteckigen oder runden Langprodukten stellt das Stranggiessen von Doppel-T-Vorprofilen einige Probleme dar, insbesondere wenn es sich um Vorprofile mit einem relativ dünnen Stegteil handelt, wenn hochfeste Sonderstahlgüten (CaSi bzw. Alberuhigt und mikrolegierte Stähle mit V, Nb u.a.) vergossen werden, oder beim Schnellgiessen. Aus Platzgründen, aber auch wirtschaftlich bedingt, wird der Flüssigstahl über nur einen Einguss in die Kokille eingeführt, meist asymmetrisch am Uebergang zwischen dem Stegteil und einem der Flanschteile. Infolgedessen ist es besonders schwierig, den komplizierten Kokillenhohlraum gleichmässig und ohne störende Turbulenzen zu füllen und so günstige Voraussetzungen für die Initialerstarrung unter Vermeidung von oberflächennahen Giessfehlern (Gasblasen, pin-hols) zu schaffen. Es ist auch schwierig, eine symmetrische Flüssigkeitsströmung innerhalb der Strangschale und folglich eine symmetrische Temperaturverteilung, welche letztlich zu einer homogenen Erstarrungsstruktur führt, zu erreichen. Ebenso problematisch ist es, bei einem dünnen Stegteil Brückenbildung beim Erstarren und daraus folgende Kernporosität und/oder Lunker zu vermeiden.
  • In der Druckschrift JP-A-8294746 ist eine Doppel-T-Vorprofilkokille geoffenbart, die mit je einem Paar statischer N- bzw. S-Pole auf jeder Aussenseite der Flanschen und dem Stegbereich zur Erreichung einer defektfreien Strangoberfläche ausgerüstet ist. Diese statischen Magnetpole haben den Zweck, wenig unterhalb der beiden symmetrisch angeordneten Eingiessrohren einen Bremseffekt zu erzeugen. Eine Veränderung der Geometrie der Rührbewegung ist bei dieser Rühreinrichtung nicht vorgesehen.
  • Die Druckschrift JP-A-10230349 offenbart eine elektromagnetische Rühreinrichtung zu einem im Querschnitt quadratförmigen Kokillenformat, bei welcher die Polschuhe gleichmässig Ober den Umfang verteilt an einem kreisförmigen Joch angeordnet sind und mit diesen eine drehende Rührbewegung bewirkt werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit der Doppel-T-Stahl-Vorprofile mit verbesserter Qualität hergestellt werden können, auch wenn es sich um einen relativ dünnen Stegteil und/oder um besondere Stahlgüten handelt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Vorrichtungen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 und das Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
  • Bevorzugte Weitergestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie des Verfahrens bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäss der flüssige Kern des Vorprofilstranges unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich der Flanschteile und/oder des Stegteiles in Rührbewegungen quer zur Stranggiessrichtung versetzt wird und durch die Rührbewegungen der flüssige Stahl im Sumpf des Vorprofilstranges zwischen den Flanschteilen und dem Stegteil ausgetauscht wird, können die Strömungs- und Temperaturverhältnisse im Flüssigstahlsumpf innerhalb der Vorprofil-Strangschale gezielt aktiv beeinflusst und somit folgende Effekte herbeigeführt werden:
    • Stabilisierung des Giessspiegelbereiches durch Unterdrückung der Turbulenzen auch bei wechselnden Prozessparametern wie Giessgeschwindigkeit, Giessspiegelposition (zwecks Vermeidung von nichtmetallischen Einschlüssen sowie Gasblasen in der Strangoberfläche);
    • günstige, steuerbare Strömungsverhältnisse mit einem gezielten Flüssigstahlaustausch zwischen den beiden verdickten Hohlraumbereichen durch den dünnen Stegteil, auch bei einem asymmetrischen Einguss, und dadurch die Bildung einer gleichmässig dicken Strangschale mit günstigem Erstarrungsgefüge unter Vermeidung von Lunker und/oder Kernporosität;
    • Vermeidung von Brückenbildungen während der Erstarrung trotz engen Verhältnissen im Stegteil des Formhohlraumquerschnittes.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1:
    eine Kokille im Querschnitt mit einem elektromagnetischen Rührer, gemäss Stand der Technik,
    Fig. 2:
    eine Kokille im Querschnitt mit einem elektromagnetischen Rührer, gemäss Stand der Technik,
    Fig. 3 - 6:
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen, einer Kokille zugeordneten Rührers, mit verschiedenen Polschuh-Schaltungen,
    Fig. 7 + 8:
    eine Kokille mit zwei Rührern in einer vierten Ausführungsform, mit verschiedenen Polschuh-Schaltungen,
    Fig. 9:
    die Rührer nach Fig. 8 sowie die Kokille in Seitenansicht,
    Fig. 10:
    eine Kokille mit zwei Rührern in einer fünften Ausführungsform,
    Fig. 11 + 12:
    eine Kokille mit zwei Rührern in einer sechsten Ausführungsform, mit verschiedenen Polschuh-Schaltungen,
    Fig. 13:
    den Rührer nach Fig. 10 sowie die Kokille in Seitenansicht,
    Fig. 14:
    ein siebtes Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen, einer Kokille zugeordneten Rührers und
    Fig. 15
    ein elektrisches Schema für den Rührer nach Fig. 14.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Kokille 1 bzw. ihren horizontalen Formhohlraumquerschnitt, der aus zwei Flanschteilen 2, 3 und einem Stegteil 4 zusammengesetzt ist. Die Kokille 1 ist zum Stranggiessen von Doppel-T-Vorprofilen bestimmt. Der flüssige Stahl wird im Wesentlichen vertikal in diese Durchlaufkokille eingeführt, in der sich die Strangkruste bildet, und aus der ein Vorprofilstrang mit flüssigem Kern einer Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen zugeführt wird.
  • Der flüssige Kern des Vorprofilstranges wird vorzugsweise im Bereich der Kokille 1 (theoretisch möglich wäre auch unmittelbar am Austritt aus der Kokille 1) mittels eines elektromagnetischen Rührers 10 unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften in Rührbewegungen quer zur Stranggiessrichtung versetzt und dadurch der flüssige Stahl im Sumpf des Vorprofilstranges zwischen den Flanschteilen 2, 3 und dem Stegteil 4 ausgetauscht.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Rührer 10 weist ein ringförmiges, die Kokille 1 in einem bestimmten Höhenbereich umgebendes, geschlossenes Joch 11 mit sechs Polschuhen 12 bis 17 auf, wobei jeder Polschuh von einer elektromagnetischen Spule 19 umgeben ist. Die Polschuhe 12 bis 17 sind ungleichmässig am Umfang des Joches 11 verteilt, derart, dass je ein Polschuh 12, 13 auf die Flanschteile 2, 3 und je zwei Polschuhe 14, 15; 16, 17 von beiden Seiten auf den Stegteil 4 ausgerichtet sind. Der Rührer bzw. Rotationsrührer 10 arbeitet auf dem Prinzip eines 6-Pol Asynchronmotors, bei dem mit Hilfe von 3-Phasenstrom ein Wanderfeld erzeugt werden kann. Dabei ist die korrekte Beschaltung der Pole wichtig, um ein linear wanderndes oder drehendes Feld zu erhalten.
  • Bei einem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kokille wiederum in einem bestimmten und vorzugsweise einstellbaren Höhenbereich von einem elektromagnetischen Rührer 20 mit einem ringförmigen, geschlossenen Joch 21 umgeben, an dessen Umfang wiederum sechs Polschuhe 22 bis 27 ungleichmässig verteilt sind, mit dem Unterschied, dass alle sechs Polschuhe 22 bis 27 auf den Stegteil 4 ausgerichtet sind.
  • Gemäss Fig. 3 bis 6 ist der Kokille 1 jeweils ein elektromagnetischer Rührer 30 zugeordnet, der ein die Kokille 1 umgebendes, geschlossenes, als ein rechteckförmiger Rahmen ausgebildetes Joch 31 aufweist, dessen Längsseiten je drei über die Kokillenbreite verteilte Polschuhe 34, 35, 36 und 37, 38, 39 zugeordnet sind, und dessen Schmalseiten mit je einem auf die Flanschteile 2, 3 frontal ausgerichteten Mittelpolschuh 32, 33 versehen sind. Wie nun im Folgenden beschrieben wird, kann der Rührer 30 sowohl als Rotationsrührer als auch als Linearrührer betrieben werden, je nach Polbeschaltung, d.h. je nachdem, welche Polschuhe und mit welcher Phasenreihenfolge (vgl. Phasenbezeichnung U, V, W; U', V', W') unter Strom gesetzt werden. Es werden anhand der Fig. 3 bis 6 vier verschiedene Betriebsmöglichkeiten dargelegt, bei denen jeweils sechs von den insgesamt acht Polschuhen 32 bis 39 unter Strom sind.
  • Bei der in Fig. 3 angedeuteten Polbeschaltung sind die Mittelpolschuhe 32, 33 im Flanschbereich abgeschaltet und die Polschuhe 34, 35, 36 an einer Längsseite des Joches 31 gegenüber den Polschuhen 37, 38, 39 an der anderen Längsseite phasenverschoben, wodurch eine lineare, gegenläufige Strömung im Stegteil 4 erzeugt wird (2x3-Pol Linearbetrieb, gegenläufig).
  • Fig. 4 zeigt ebenfalls eine Beschaltung für einen Linearbetrieb (Mittelpolschuhe 32, 33 im Flanschbereich abgeschaltet), ohne Umschaltung der Phasen an den Längsseiten, so dass sich im Stegteil 4 eine gleichläufige Strömung ergibt (2x3-Pol Linearbetrieb, gleichläufig).
  • Bei der in Fig. 5 angedeuteten Beschaltung sind Mittelpolschuhe 32, 33 im Flanschbereich unter Strom, jedoch die mittleren der drei Polschuhe 34, 35, 36; 37, 38, 39, die den beiden Längsseiten zugeordnet sind, abgeschaltet (Polschuhe 35, 38 ohne Strom). Somit werden in den Flanschbereichen Rotationsfelder erzeugt (2x3-Pol-Rotationsbetrieb). Mit der angedeuteten Phasenzuteilung an den Polschuhen 37, 32, 34 und 36, 33, 39 ist der Drehsinn der Rotationsfelder in den beiden Flanschteilen 2, 3 gleich, wodurch auch eine Strömung im Stegteil 4 entsteht, die allerdings weniger effizient ist als beim Linearbetrieb nach Fig. 3.
  • Bei einer Beschaltung der Polschuhe 37, 32, 34 und 36, 33, 39 nach Fig. 6 können mit dem Rührer 30 auch Rotationsfelder mit entgegengesetztem Drehsinn in den Flanschteilen 2, 3 erzeugt werden.
  • In Fig. 7 und 8 ist eine Variante gezeigt, bei der der Kokille 1 an ihrem Umfang zwei elektromagnetische Rührer 40, 40' bzw. zwei in Breitrichtung der Kokille 1 voneinander getrennte Joche 41, 41' mit je drei Polschuhen 42, 43, 44; 42', 43', 44' zugeordnet sind, wobei jedes Joch 41, 41' mit einem auf den jeweiligen Flanschteil 2, 3 frontal ausgerichteten Mittelpolschuh 42, 42' und zwei auf den Flanschteil 2, 3 von beiden Seiten gerichteten Polschuhen 43, 44; 43', 44' versehen ist. Mit den beiden Rührern 40, 40' kann wiederum ein 2x3-Pol-Rotations-betrieb bewerkstelligt bzw. Rotationsfelder in den Flanschbereichen 2, 3 erzeugt werden, die wiederum den gleichen Drehsinn (Fig. 7) oder den entgegengesetzten Drehsinn (Fig. 8) aufweisen.
  • Mit den zwei in Breitrichtung der Kokille 1 voneinander getrennten Rührern 40, 40' bzw. Jochen 41, 41' kann man somit praktisch die gleiche Wirkung erreichen wie mit dem mit dem geschlossenen Joch 31 versehenen und nach Fig. 5 oder 6 geschalteten Rührer 30. Darüber hinaus bringt diese Lösung jedoch zusätzliche Vorteile. Das elektromagnetische Rühren kann mit zwei unabhängigen Rührern oder Halbrühreren ausgeführt werden, die relativ einfach von aussen an die Kokille 1 herangeführt/montiert werden können. Durch den freien Sektor wird ein Designerspielraum gewonnen. Nicht zuletzt erlaubt diese Lösung auch, die beiden Rührer 40, 40' gegenseitig höhenversetzt anzuordnen, wie in Fig. 9 angedeutet, wobei die gegenseitige und/oder auf die Kokillenhöhe bezogene Höhenanordnung der Rührer 40, 40' vorzugsweise nach Bedarf eingestellt werden kann.
  • Ähnliche Vorteile bieten auch die Lösungen nach Fig. 10 bis 12, bei denen der Kokille 1 wiederum an ihrem Umfang zwei elektromagnetische Rührer 50, 50' (Fig. 10 und 13) bzw. 60, 60' (Fig. 11 und 12) zugeordnet sind, die jedoch nicht in Breit- sondern in Dickrichtung der Kokille 1 voneinander getrennte Joche 51, 51' bzw. 61, 61' aufweisen. Jedes Joch ist jeweils mit drei Polschuhen 52, 53, 54; 52', 53', 54' bzw. 62, 63, 64; 62', 63', 64' ausgestattet.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind die drei Polschuhe 52, 53, 54; 52', 53', 54' jeweils über die gesamte Kokillenbreite verteilt und dabei zwei von denen (Polschuhe 52, 54; 52', 54') seitlich auf die Flanschteile 2, 3 gerichtet, und der mittlere Polschuh 53, 53' ragt bis zum Stegteil 4.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 und 12 sind alle drei Polschuhe 62, 63, 64; 62', 63', 64' des jeweiligen Rührers 60, 60' lediglich über die Stegteilbreite verteilt und ragen zum Stegteil 4.
  • Die Rührer 50, 50' bzw. 60, 60' werden als Linearrührer betrieben, wobei im Stegteil 4 gegenläufige Strömung (Fig. 10 und 11) oder eine gleichläufige Strömung (Fig. 12) erzeugt werden kann.
  • Schliesslich zeigt Fig. 14 einen elektromagnetischen Rührer 70 mit einer 8-Pol-Struktur, aufgebaut ähnlich wie der Rührer 30 nach Fig. 3 bis 6 (mit einem als rechteckförmiger Rahmen ausgebildeten Joch 71, dessen Längsseiten mit je drei über die Kokillenbreite verteilten Polschuhen 74, 75, 76; 77, 78, 79 und dessen Schmalseiten mit je einem auf die Flanschteile 2, 3 frontal ausgerichteten Mittelpolschuh 72, 73 versehen sind). Allerdings wird bei dieser Ausführung nicht zwischen einem Rotations- und einem Linearbetrieb durch Ausschalten von zwei der acht Pole gewählt, sondern gleichzeitig werden Linearfelder im Stegteil 4 unter Verwendung eines 1x6-Pol-Linearrührers (Polschuhe 74, 75, 76; 77, 78, 79) und Rotationsfelder in den Flanschteilen 2, 3 unter Verwendung von 2x3-Pol-Rotationsrührern (Polschuhe 74, 72, 77 und 76, 73, 79) erzeugt.
  • Fig. 15 zeigt ein elektrisches Schema des Rührers 70 mit dieser 8-Pol-Struktur bzw. diesem 8-Pol-System, bei dem gleichzeitig die Linearfelder mittels eines 1 x6-Pol Linearrührers und die Rotationsfelder unter Verwendung dieser 2x3-Pol-Rotationsrührern erzeugt werden. Dieser elektromagnetische Rührer 70 wird vom Netz, zum Beispiel mit Drehstrom 50 Hz, mittels Leitungen 81, 82 gespiesen, wobei die Leitungen 81, 82 jeweils zu einem Frequenzumrichter 83, 84 führen. Diese Frequenzumrichter 83, 84 sind mit einer Umrichtersteuerung 85 verbunden und die einzelnen Phasen werden von dieser auf eine vorbestimmte Frequenz eingestellt.
  • Die Steuerung 85 hat die Aufgabe, die Frequenzen der beiden Umrichter aufeinander abzustimmen, um einerseits die im Steg und im Übergangsbereich zu den beiden Flanschteilen erzeugte Rührbewegungen zu synchronisieren. Ausserdem soll sie dem Auftreten von Schwebungserscheinungen bei geringfügig unterschiedlichen Frequenzen der beiden Rührer vorbeugen. Eine Schwebung würde dazu führen, dass im Laufe der Zeit einmal die einen und einmal die anderen Pole gleichzeitig unter Volllast wären, was eine sehr ungleichmässige Netzbelastung zur Folge hätte.
  • Von diesen Frequenzumrichtern 83, 84 sind die einzelnen Phasen U, V, W des einen Umrichters 84 bzw. der Phasen U1, V1, W1 des andern Umrichters 83 zu den um die Polschuhe 74, 75, 76; 77, 78, 79 gewickelten Spulen geführt. Die Phasen U, V, W führen zu den Spulen 77', 78', 79' bei den Polschuhen 77, 78, 79 im Stegteil und weiter zu den zu diesen symmetrisch angeordneten Spulen 76', 75', 74' der Polschuhe 76, 75, 74, wobei die Verbindungsleitungen von den Spulen 77', 79' übers Kreuz zu den Spulen 76', 74' (in Serie geschaltet) geführt sind. Die Leitungen sind ausgehend von diesen Spulen zum Sternpunkt 87 geführt. Dasselbe ist bei den Phasen U1, V1, W1 vorgesehen, was jedoch nicht im Detail erläutert ist. Bei dem Linearbetrieb wird die Phase W1 zu der Spule 72' und weiter zu der gegenüberliegenden Spule 73' und weiter zu einer Sternschaltung 88 geleitet.
  • Mit den vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Rührern 10; 20; 30; 40, 40'; 50, 50'; 60, 60'; 70 kann also - wie bereits erwähnt - der flüssige Kern des Vorprofilstranges unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich der Flanschteile und/oder des Stegteiles in Rührbewegungen quer zur Stranggiessrichtung versetzt und dadurch der flüssige Stahl im Sumpf des Vorprofilstranges zwischen den Flanschteilen und dem Stegteil ausgetauscht werden. Dadurch können die Strömungs- und Temperaturverhältnisse im Flüssigstahlsumpf innerhalb der Vorprofil-Strangschale gezielt aktiv beeinflusst und somit folgende Effekte herbeigeführt werden:
    • Stabilisierung des Giessspiegelbereiches durch Unterdrückung der Turbulenzen auch bei wechselnden Prozessparametern wie Giessgeschwindigkeit, Giessspiegelposition (zwecks Vermeidung von nichtmetallischen Einschlüssen sowie Gasblasen in der Strangoberfläche);
    • günstige, steuerbare Strömungsverhältnisse mit einem gezielten Flüssigstahlaustausch zwischen den beiden verdickten Hohlraumbereichen durch den dünnen Stegteil, auch bei einem asymmetrischen Einguss, und dadurch die Bildung einer gleichmässig dicken Strangschale mit günstigem Erstarrungsgefüge unter Vermeidung von Lunker und/oder Kernporosität;
    • Vermeidung von Brückenbildungen während der Erstarrung trotz engen Verhältnissen im Stegteil des Formhohlraumquerschnittes.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Stranggiessen von Doppel-T-Stahlvorprofilen,
    umfassend eine Durchlaufkokille (1), deren Formhohlraumquerschnitt aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt ist, sowie eine Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen,
    wobei am Umfang des Vorprofilstranges bzw. der Durchlaufkokille (1) mindestens ein elektromagnetischer Rührer (30; 70) angeordnet ist, der ein Joch (31; 71) mit einer Anzahl von Polschuhen und diese umgebenden elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung von linear wandernden und/oder drehenden elektromagnetischen Feldern umfasst, wobei durch steuerbare Polbeschaltung die Richtung bzw. Drehrichtung der Felder festlegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rührer (30; 70) ein die Durchlaufkokille (1) umgebendes, geschlossenes, als ein rechteckförmiger Rahmen ausgebildetes Joch (31; 71) aufweist, dessen Längsseiten mit je drei über die Kokillenbreite verteilten Polschuhen (34, 35, 36, 37, 38, 39; 74, 75, 76, 77, 78, 79) und dessen Schmalseiten mit je einem auf die Flanschteile (2, 3) frontal ausgerichteten Mittelpolschuh (32, 33; 72, 73) versehen sind,
    wobei die Stromversorgung der Polschuhe umschaltbar ist, wobei entweder die der Schmalseiten zugeordneten Mittelpolschuhe (32, 33) oder die mittleren der drei Polschuhe (34, 35, 36; 37, 38, 39), die den beiden Längsseiten zugeordnet sind, vom Strom abschaltbar sind.
  2. Vorrichtung zum Stranggiessen von Doppel-T-Stahlvorprofilen,
    umfassend eine Durchlaufkokille (1), deren Formhohlraumquerschnitt aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt ist, sowie eine Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen,
    wobei am Umfang des Vorprofilstranges bzw. der Durchlaufkokille (1) mindestens ein elektromagnetischer Rührer (40, 40') angeordnet ist, der ein Joch (41, 41') mit einer Anzahl von Polschuhen und diese umgebenden elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung von linear wandernden und/oder drehenden elektromagnetischen Feldern umfasst, wobei durch steuerbare Polbeschaltung die Richtung bzw. Drehrichtung der Felder festlegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Durchlaufkokille (1) an ihrem Umfang zwei Rührer (40, 40') bzw. zwei in Breitrichtung der Durchlaufkokille (1) voneinander getrennte Joche (41, 41') mit je drei Polschuhen (42, 43, 44; 42', 43', 44') zugeordnet sind, wobei jedes Joch (41, 41') mit einem auf den jeweiligen Flanschteil (2, 3) frontal ausgerichteten Mittelpolschuh (42, 42') und zwei auf den Flanschteil (2, 3) von beiden Seiten gerichteten Polschuhen (43, 44; 43', 44') versehen ist.
  3. Vorrichtung zum Stranggiessen von Doppel-T-Stahlvorprofilen,
    umfassend eine Durchlaufkokille (1), deren Formhohlraumquerschnitt aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt ist, sowie eine Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen,
    wobei am Umfang des Vorprofilstranges bzw. der Durchlaufkokille (1) mindestens ein elektromagnetischer Rührer (50, 50') angeordnet ist, der ein Joch (51, 51') mit einer Anzahl von Polschuhen und diese umgebenden elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung von linear wandernden und/oder drehenden elektromagnetischen Feldern umfasst, wobei durch steuerbare Polbeschaltung die Richtung bzw. Drehrichtung der Felder festlegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Durchlaufkokille (1) an ihrem Umfang zwei Rührer (50, 50') bzw. zwei in Dickrichtung der Durchlaufkokille (1) voneinander getrennte Joche (51, 51') mit je drei Polschuhen (52, 53, 54; 52', 53', 54') angeordnet sind, wobei die drei Polschuhe jeweils über die Kokillenbreite verteilt und dabei zwei von denen seitlich auf die Flanschteile (2, 3) und der mittlere Polschuh (53, 53') auf den Stegteil (4) gerichtet sind.
  4. Vorrichtung zum Stranggiessen von Doppel-T-Stahlvorprofilen,
    umfassend eine Durchlaufkokille (1), deren Formhohlraumquerschnitt aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt ist, sowie eine Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen,
    wobei am Umfang des Vorprofilstranges bzw. der Durchlaufkokille (1) mindestens ein elektromagnetischer Rührer (60, 60') angeordnet ist, der ein Joch (61, 61') mit einer Anzahl von Polschuhen und diese umgebenden elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung von linear wandernden und/oder drehenden elektromagnetischen Feldern umfasst, wobei durch steuerbare Polbeschaltung die Richtung bzw. Drehrichtung der Felder festlegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Durchlaufkokille (1) an ihrem Umfang zwei Rührer (60, 60') bzw. zwei in Dickrichtung der Durchlaufkokille (1) voneinander getrennte Joche (61, 61') mit je drei Polschuhen (62, 63, 64; 62', 63', 64') angeordnet sind, wobei die drei Polschuhe über die Stegteilbreite verteilt sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührer (40, 40'; 50, 50'; 60, 60') bzw. Joche (41, 41'; 51, 51 ; 61, 61') gegenseitig höhenversetzt im Kokillenbereich angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige und/oder auf die Kokillenhöhe bezogene Höhenanordnung der Rührer (40, 40'; 50, 50'; 60, 60') bzw. Joche (41, 41'; 51', 51'; 61, 61') einstellbar ist.
  7. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl-Vorprofilen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei der flüssige Kern unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich der Flanschteile (2, 3) und/oder des Stegteiles (4) in Rührbewegungen quer zur Stranggiessrichtung versetzt wird und durch die Rührbewegungen der flüssige Stahl im Sumpf des Vorprofilstranges zwischen den Flanschteilen (2, 3) und dem Stegteil (4) ausgetauscht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührbewegungen im Bereich der Durchlaufkokille (1) erzeugt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührbewegungen in verschiedenen, einstellbaren Höhen im Vorprofilstrang erzeugt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich der beiden Flanschteile (2, 3), insbesondere in verdickten Übergangsbereichen zum Steg, gleichläufige oder gegenläufige Rotationsbewegungen im flüssigen Kern erzeugt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich des Stegteiles (4) gleichläufige oder gegenläufige Linearbewegungen im flüssigen Kern erzeugt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Stahl über einen Einguss im Übergangsbereich zwischen dem Stegteil (4) und einem der Flanschteile (2, 3) des Formhohlraumes asymmetrisch in die Durchlaufkokille zugeführt und durch die Rührbewegungen im Formhohlraum über seinen Querschnitt verteilt wird.
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