SE431171B - Sett och anordning for elektromagnetisk omrorning av smelt metall i en stalstrenggjutningsanleggning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 73-11 918480 - 2 2 rial, har vid stora strängbredder stora diametrar och stora stödavstånd, vilket kan medföra skadliga utbukt- ningar av strängen. På grund av de mellan omröraren och strängytan anordnade valsarna uppstår en motsvarande stor luftspalt mellan omröraren och strängytan med därav följande effektförluster. För alstring av en tillräck- lig omröringsverkan måste användas tillräckligt stora och effektstarka omrörare. Litteraturen ger emellertid icke något svar på frågan hur man vid gjutning av breda, rektangulära strängar med stora breddskillnader skall kunna uppnå en formatanpassad optimal omröringsverkan 1 strängen med önskad kvalitetsförbättring. Ändamålet med uppfinningen är att undanröja ovan beskrivna nackdelar och att åstadkomma en strängstyr- ningsutrustning med en elektromagnetisk omröringsanord- ning för en stränggjutningsanläggning, medelst vilken på ekonomiskt sätt kan gjutas breda strängar av god .kvalitet även vid stora breddskillnader. Ytterligare,. ett ändamål med uppfinningen är att genom förfarings- mässiga åtgärder möjliggöra en optimal omröringsverkan i strängen för att därigenom förbättra strängkvaliteten.

Dessa ändamål har nu uppnåtts medelst anordningen enligt uppfinningen genom att mellan över stödstyrningens bredd vid åtminstone tre ställen stödda eller lagrade stödstyrningselement och en stödstyrningselementen bäran- de balk är anordnade bär- och stödarmar och genom att utanför stödstyrningen mellan stödstyrningselementen och balken samt mellan stödarmarna för stödstyrningselementen är fäst åtminstone en del av omröraren.

Uppfinningen medger anordning och inbyggnad av ett stödstyrningssegment som en enhet tillsammans med en elektromagnetisk omröringsanordning i stränggjutnings- anläggningar med mycket god ekonomi både med avseende på' anläggningskostnader och driftskostnader, och genom an- ordning av flera stödpunkter för styrelementen över stödstyrningens bredd medges en i motsvarande grad klena- re dimensionering, såsom mindre tjocklek eller mindre diameter för styrelementen. Genom att anordna omröraren 10 15 20 25 30 35 79fifi9flßfl-2 3 mellan styrelement, som uppbäres medelst balkar eller en dylik bäranordning, kan omrörarens avstånd från sträng- ytan minskas, varigenom man kan använda effektsvagare och därmed mindre omrörare, för vilka både anskaffnings- kostnaderna och energikostnaderna är lägre. Genom an- ordning av stödstyrningselementen, t ex styrvalsar, en- ligt uppfinningen kan man dessutom minska avstânden mellan strängstöden, så att skadliga utbuktningar av och sprickbildningar i strängskalet samt genombrott A kan undvikas även vid stora strängbredder. Ytterligare en väsentlig fördel är att man kan anordna flera omröra- re eller omröringselement över breddsidan av stödstyr- ningen och inkoppla dessa medelst lämpliga kopplingsan- ordningar för valfritt utnyttjande av enskilda vandrings- fält eller användning av endera av två möjliga vandrings- fältriktningar och därigenom möjliggöra en optimal an- passning av vandringsfälten för strängar av olika bredd.

Det är därigenom möjligt att alstra en optimalt turbulent strömning i den flytande strängkärnan med uppnående av motsvarande fördelaktig strukturbildning.

Som stödstyrningselement kan man använda platt- eller gallerformiga glidstyrningselement eller roterande valsar. Sådana stödstyrningar kan med större eller mindre fördel användas alltefter omrörarens läge i förhållande till smältans yta. I området nära kokillen föreslås så- lunda enligt uppfinningen en stödstyrning i form av en glidstyrning, såsom plattor eller galler; Ett fördelaktigt utförande enligt uppfinningen er- nås genom uppdelning av stödstyrningen i segment eller avsnitt och genom att anordna omrörare och segment ut- bytbara tillsammans. Sådana segment kan medelst exempel- vis kända s k segmentväxlingsanordningar uttagas eller insättas eller kan bytas ut medelst en lyftanordning för att vid störningar minska stilleståndstiderna för anläggningen.

I områden med högt ferrostatiskt tryck i den flytan- de kärnan är det fördelaktigt att som styrelement använ- da åtminstone trefaldigt lagrade styrvalsar uppburna i 10 15 20 25 30 35 TQÛQSJBIÛ-»Z 4 rullager medelst bär- och stödarmarna.' Om anläggningen av utrymmesskäl eller metallurgiska skäl så tillåter, kan flera omrörare eller omrörinqsele- ment anordnas på sådant sätt, att i strängen alstras en turbulent strömning vinkelrätt mot strängens längdrikt- ning. Som ytterligare en lösning kan man tänka sig att anordna omrörarna vridbara för att kunna införa vandrings- fält i varje godtycklig riktning i smältan i strängen.

En optimal kombination mellan antal och storlek av' rullagren för varje vals, en fördelaktig valsdiameter och ett mångsidigt urval av inkopplingsvarianter för' vandringsfälten samt av de enskilda vandringsfältens styrka kan uppnås genom användning av fyrfaldigt lagra- de valsar och genom att mellan stödarmarna i mittpar- tiet av respektive vals anordna två omrörare och mellan stödarmarna vid valsens vartdera ändpartier anordna _ en omrörare.

För varje medelst flera lager lagrad och i segment uppdelad vals kan användas en separat bärande balk, men av kostnadsskäl är det ofta fördelaktigt att medelst stödarmar på en och samma bärkonstruktion uppbära flera valsar, som exempelvis ingår i ett stödstyrningssegment.

Förutom anordningsmässiga fördelar möjliggör uppfin- ningen emellertid även väsentliga förfaringsmässiga för- delar, dvs fördelar vid användning av anordningen. Det är exempelvis möjligt att medelst de på strängen verkan- de omrörarna alstra likriktade skjuvkrafter. Genom ett sådant driftssätt erhålles en god blandning av stålet och en fördelaktig temperaturutjämning mellan smältan i området under omröraren och smältan i ytområdet.

Om strängbredden så tillåter, kan det vara fördel- aktigt att medelst omröraren alstra turbulenta ström- ningar, som på den ena sidan om mittaxeln för den ena breddsidan av strängstyrningen är riktad i strängens utdragningsríktning och på den andra sidan om mittaxeln är riktad mot strängens utdragningsriktning. Det är där- igenom möjligt att med relativt ringa skjuvkraft snabbt alstra ett slutet strömningskretslopp{ vilket i sin tur lO 15 20 25 30 35 wøa-sisïn-mz 5 möjliggör en god utnyttjning av tillgänglig vandrings- fälteffekt.

En fördelaktig omröringsverkan kan ernås genom att medelst angränsande omrörare alstra skjuvkrafter av sama storlek och genom att bringa de turbulenta ström- marna att påverka varandra inbördes.

Ytterligare en fördelaktig anpassning till olika gjutparametrar kan uppnås genom att medelst åtminstone två i förhållande till varandra angränsande omrörare genom olika elektrisk belastning av dessa eller olika spolutföranden alstra olika på smältan i strängen verkan- de skjuvkrafter och på så sätt åstadkomma varandra ömse-' sidigt påverkade turbulenta strömningar. Dessutom kan åtminstone i den ena omröraren faserna belastas olika.

Om exempelvis endast en omrörare är anordnad i tvärrikt- ningen i förhållande till strängens längdriktning, kan enligt uppfinningen faserna hos en och samma omrörare belastas olika starkt för att inom vandringsfälten alstra olika eller olikartat verkande skjuvkrafter. Genom dessa lösningar ernås en förbättrad metallstruktur och spe- ciellt försvinner eller försvagas uppkomst av s k vita band och därmed förbundna negativa segringar.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig l är en schematisk längdsektionsvy av en del av en stränggjut- ningsanläggning med en anordning enligt uppfinningen, fig 2 är en tvärsektionsvy av ett stöd- och styrsegment med stödvalsar och omrörare, fig 3 är en tvärsektionsvy av ett segment med kylplattor och omrörare, fig 4 är en tvärsektionsvy av ett segment med stödvalsar och om- rörare och fig 5 visar en tvärsektion av ett segment med kylgaller och omrörare.

I fig l visas en genomloppskokill 2, efter vilken följer en vertikal strängstyrningsbana, vilken omfattar stödstyrningselement 3, som är monterade i utbytbara segment 9. Stödstyrningen kan även ha krökt form. En sekundärkylanordning antydes i form av sprutdysor 4.

Segmenten 9 omfattar stödstyrningselement i form av val- 10 15 25 30 35 Tåâåffi-ß 0-“2 6 sar 6 för styrning av en gjuten sträng 8 och för stöd av strängskalet mot det på strängskalet verkande ferrosta- tiska trycket från den smälta metallen 7 i strängen.

Utanför valsarna 6 är anordnad en omrörare 5 för elektro- magnetisk omröring av metallsmältan 7 i den endast par- tiellt stelnade delen av strängen. De i området för vand- ringsfältet mellan omröraren 5 och strängytan anbragta valsarna 6 består av omagnetiskt material, exempelvis rostfritt stål.

I fig 2 visas ett strängstyrningssegment 9, som på den ena sidan om strängbanan har stödstyrningselement i form av i flera segment uppdelade valsar 10, medan på den andra sidan om strängbanan användes odelade valsar ll. Även valsarna ll kan emellertid vara uppdelade i segment. Valsarna 10 sträcker sig i segmentets 9 hela bredd och är var och en lagrade medelst fyra lager 10 bestående av rullager, som medelst bär- och stödarmar l3, 13' uppbäres av en bärande balk 14. Denna balk 14”. bildar sålunda den egentliga här- och stödanordningen för valsarna 10, och mellan dessa och bäranordningen 14 samt mellan stödarmarna 13, 13' är anbragta fyra omröra- re 15. Varje omrörare 15 kan bestå av en flerfasigt an- sluten omrörare eller av endast en del av en sådan om- rörare. Strängstyrningssegmentets båda delar i sträng- styrningsbanan på ömse sidor om strängen sammanhålles medelst hydraulcylindrar l7 mot anslag l8. Strängstyr- ningssegment, som omfattar åtminstone ett valspar, kan vid krökta anläggningar lätt uttagas från och återin- sättas i strängstyrningen medelst kända s k segmentväx- lingsanordningar. Ett sådant segment kan emellertid även innefatta ett flertal valspar, varvid segmentet kan ut- föras ur respektive införas i strängstyrningsbanan med hjälp av en vagn.

Omrörarna l5 alstrar i den i sektion rektangulära strängen 20 turbulenta strömningar i strängens längd- riktning, varvid för en bred sträng 20 alla fyra om- rörarna 15 och för en medelst punktstreckade linjer an- tydd mindre bred sträng 20' endast de båda mittre om- 10 15 20 25 30 35 791898810- 2 7 rörarna 15 tages i drift. Den fyrfaldigt lagrade valsen 10 medger anordning av två omrörare 15 mellan stödarmar- na l3' för valsens mittparti och anordning av en om- rörare 15 mellan stödarmarna l3', l3 vid valsens vart- dera ändparti. Balken 14 kan uppbära bär- och stödarmar 13, 13' för flera valsar.

Avståndet mellan och skjuvkraften från angränsande omrörare kan väljas så, att de medelst dessa omrörare alstrade turbulenta strömmarna ömsesidigt påverkar varandra, om de angränsande omrörarna alstrar skjuvkraf- ter av sama storlek.

Det i fig 3 visade strängstyrningssegmentet 9 har ett strängstyrningselement 22 i form av en stöd- och kylplatta, som bildar ett glidstyrningselement. Detta glidstyrningselement 22 har trefaldigt stöd över segmen- tets bredd medelst bärarmar 23, som sträcker sig mellan glidstyrningselementet 22 och en balk eller ekvivalent bärorgan 24. Anordningen innefattar tvâ omrörare 25, medelst vilka kan alstras vandringsfält med olika rikt- ning. I strängen 26 kan på den ena sidan om mittaxeln 26 till segmentets 9 bredsida alstras en turbulent ström- ning i den ena riktningen, exempelvis i strängens ut- dragníngsriktning, och på den andra sidan av mittaxeln 26 kan alstras en turbulent strömning i riktning mot strängens utdragningsriktning. De båda omrörarna 25 kan emellertid även användas för alstring av skjuvkrafter i samma riktning.

I fig 4 visas ett liknande segment som i fig 2.

Stödstyrningselementen har emellertid femfaldigt stöd medelst bärarmar 31 mot en tvärbalk 32 eller ekvivalent bärorgan och består av i segmentets bredd i fem lager lagrade valsar 30. Anordningen innefattar en omrörare, som är uppdelad på fyra delar 34, medelst vilka kan alstras en turbulent strömning vinkelrätt mot strängens längdriktning. De fyra omröringsdelarna 34 kan även i detta exempel arbeta som en åtminstone tvåfasig omrörare eller kan arbeta som enfasiga element eller omrörings- delar och kan bilda en omröringsanordning tillsammans md 10 15 20 25 30 35 7-19 0 9% 8.0- 2 8 angränsande omröringselement. För den visade breda strängen 20 användes samtliga fyra omröringsdelar och för en mindre sträng, såsom strängen 20', endast de båda mittre omröringsdelarna.

I fig 5 visas ett exempel på ett strängstyrnings- segment 9 med ett stöd- och styrelement 40 i form av ett kylgaller. Kylgallret är försett med vanliga anord- ningar för kylning medelst sprutdysor 41 och har via bärarmar 41 fyrfaldigt stöd mot en balk 44 eller ekviva- lent bärorgan. Omröraren är uppdelad i delar 45, 45', vilka är anordnade mellan kylgallret 40, balken 44 och bärarmarna 43 och medelst vilka kan alstras ett vand- ringsfält vinkelrätt mot strängens längdriktning. Vand- ringsfältets riktning antydes medelst pilar 46, varvid pillängderna utgör ett mått på olika stora skjuvkrafter i vandringsfältet. Dessa olika stora skjuvkrafter kan även åstadkommas genom elektrisk belastningsskillnad i faserna. Den mittre omröraren 45' kan bestå av en två- fasig omrörare och de båda omrörarna 45 kan vardera be- stå av ett enfasigt omröringselement, varvid för breda strängar användes både omröraren 45' och de båda om- röringselementen 45 som en enda samverkande omrörare.

Enligt en variant kan det även vara fördelaktigt att använda tre omröringsdelar 45, 45', som är åtminstone tvåfasiga. I stället för olika elektrisk belastning (effekt) i faserna hos de i tvärriktningen relativt strängens längdriktning angränsande omrörarna eller om- röringsdelarna kan anordnas en olika elektrisk belast- ning även för i strängens längdriktning angränsande omrörare. Genom denna anordning kan olika på smältan verkande skjuvkrafter alstras, varvid de bildade turbu- lenta strömarna kan påverka varandra. I stället för olika elektrisk belastning kan valfritt användas olika spolutföranden. Ytterligare en variationsmöjlighet är att i åtminstone en av två angränsande omrörare belasta faserna olika.

De i de olika figurerna på ritningen visade omr rörarna 5, 15, 25, 34 och 45 kan inkopplas och urkopplas 10 15 ïënšaaao-g 9 valfritt medelst lämpliga omkopplingsanordningar och dessutom kan valfri inkoppling utföras för endera av de båda möjliga vandringsfältriktningarna. Även skjuvkraft- storleken för varje omrörare kan regleras. De beskrivna anordnings- och kopplingsvariationerna möjliggör en mång- fald individuella anpassningar för de metallurgiska eller formatberoende kraven vid stränggjutningen.

I stället för de visade stöd- eller bärarmarna 13, 23, 31, 43 kan inom uppfinningens ram även användas stöd- balkar, som sträcker sig i strängens längdriktning över flera valslager, och i stället för de visade balkarna 9 kan anordnas andra bärkonstruktioner men även enkla tvärbalkar med större mellanrum, varvid anordningen skall medge plats för och helst också åtkomst till om- rörarna.

Claims (14)

1. 79439880- 2 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV l. Anordning för elektromagnetisk omröring av smält metall i en stålsträng i en stränggjutningsanläggning, varvid längs en strängstyrningsbana är anordnad en stöd- styrning och åtminstone en omrörare för alstring av tur-2 bulenta strömningar i den smälta metallen medelst elekt- romagnetiska vandringsfält, k ä n n e t e c k n a d därav, att mellan vid åtminstone tre ställen längs stöd- styrningens bredd stödda stödstyrningselement (3; 10; 22; 30; 40) och en bäranordníng (l4; 24; 32; 44) för dessa är anordnade bär- och stödarmar (13, l3'; 23; 31; 43) och att åtminstone en del av omröraren (5; 15; 25; 34; 45) är fäst utanför stödstyrningen mellan stödstyr- ningselementen (3; 10; 22; 30; 40) och bäranordningen (l4; 24; 32; 44) samt mellan bär- och stödarmarna (13, l3'; 23; 31; 43) för stödstyrningselementen (3; 10; 22; 30; 40).

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e- 2 t e c k n a d därav, att stödstyrningen är uppdelad i segment (9) och att omröraren (5; l5; 25; 34; 45) är anordnad utbytbar tillsamans med stödstyrningsseg- mentet (9).

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n- n e t e c k n a d därav, att omröraren består av åt- minstone två för alstring av en turbulent strömning vinkelrätt mot strängens längdriktning anordnade delar (34; 45).

4. Anordning enligt patentkravet l eller 2, k ä n- n e t e c k n a d därav, att mellan bär- och stödarmar- na (l3; 23) är anbragt åtminstone en för alstring av turbulent strömning i strângens längdriktning anordnad omrörare (l5; 25).

5. Anordning enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att stödstyr- ningselementen innefattar åtminstone en trefaldigt lag- rad styrvals (3; l0; 30) och att bär- och stödarmarna 10 15 20 25 30 35 8.820 f 2 ll (l3, l3'; 31) uppbär lagren, företrädesvis rullager (12), för valsen eller valsarna. .

6. Anordning enligt något av patentkraven l - 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att stödstyrningsele- menten har formen

7. . Anordning k ä n n e t e c k ten innefattar åtminstone en fyrfaldigt lagrad vals (10), vars lager uppbäres medelst bär- och stödarmarna (l3'), av glidstyrningar (22; 40). enligt något av patentkraven l - 4, n a d därav, att stödstyrningselemen- och att mellan bär- och stödarmarna i valsens eller val- sarnas mittområde är anordnade två omrörare (15) samt mellan bär- och stödarmarna (l3', 13) vid valsens eller valsarnas vartdera ändparti är anordnad en omrörare (15).

8. Anordning enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att bäranord- ningen (14) uppbär bär- och stödarmarna (13, l3') för samtliga valsar i ett stödstyrningssegment (9).

9. Anordning enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att en fasspole hos en omrörardel (45) och en fasspole hos en angränsan- de omrörardel (45') är anordnade att alstra olika skjuv- krafter.

10. Sätt att använda en anordning enligt något av patentkraven 1 - 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att medelst åtminstone tvâ eller flera delar av en omrörare (l5; 25; 34; 45; 45') alstras skjuvkrafter i samma rikt- ning.

11. ll. Sätt att använda en anordning enligt något av patentkraven l, 2 och 4 - 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att medelst två eller flera delar av en omrörare (l5; 25; 34; 45; 45') alstras turbulenta strömningar, som på den ena sidan om mittaxeln till strängstyrningens hreddsida är riktade i strängens utdragningsriktning och som på den andra sidan om strängens náttaxel är rik- tade mot strängens utdragningsriktning.

12. Sätt enligt patentkravet ll, k ä n n e t e c k- n a-t därav, att av angränsande delar av omröraren alstras lika stora skjuvkrafter och att de turbulenta ~ - 79'Q9'f$-80-2 12 strömmarna medgives eller bringas att ömsesidigt påverka varandra. ,

13. Sätt enligt patentkravet l0, k ä n n e t e c k- n a t därav, att medelst åtminstone en omrörare (l5; 5 25; 34; 45; 45') alstras i förhållande till angränsande omrörare genom olika elektrisk belastning eller genom olika spolutförande olika på smältan i strängens verkan- de skjuvkrafter och att de turbulenta strömningarna med- gives eller bringas att ömsesidigt påverka varandra. lO

14. Sätt enligt patentkravet 13, k ä n n e t e c k- n a t därav, att i åtminstone en omrörare belastas om- rörarens faser olika.