WO2007073863A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von stahl-vorprofilen, insbesondere doppel-t-vorprofilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von stahl-vorprofilen, insbesondere doppel-t-vorprofilen Download PDF

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WO2007073863A1
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web part
pole
flange parts
strand
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PCT/EP2006/011972
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Franz Kawa
Paul Mueller
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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 method for the continuous casting of steel pre-profiles, in particular double-T pre-profiles according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method.
  • Steel preliminary profiles represent primary material for producing rolled steel profile carriers in I 1 H 1 U and Z cross-sectional shape, as well as special sheet piling profiles.
  • a process for the continuous casting of such preliminary profiles is disclosed, for example, in EP-B-1 419 021.
  • the continuous casting of pre-profiles was introduced industrially in the 1970s and has become increasingly important in the course of the general trend towards so-called near-dimensional casting.
  • the preliminary profiles are usually cast in a double-T cross-sectional shape, the molten steel being introduced essentially vertically into a so-called "dog-bone" continuous mold, the mold cavity cross section of which is composed of two flange parts and a web part.
  • the preliminary mold strand is made from the mold with a liquid core fed to a strand guide with secondary cooling devices.
  • the continuous casting of double-T pre-profiles presents some problems, especially when it comes to pre-profiles with a relatively thin web part, when high-strength special steel grades (CaSi or AI- soothes and micro-alloyed steels with V, Nb, etc.) can be cast, or during rapid casting.
  • high-strength special steel grades CaSi or AI- soothes and micro-alloyed steels with V, Nb, etc.
  • the liquid steel is introduced into the mold via only one pour, usually asymmetrically at the transition between the web part and one of the flange parts.
  • the present invention has for its object to propose a method of the type mentioned and to provide an apparatus for performing the method with which steel pre-profiles, which have two flange parts and a web part, can be produced with improved quality, even if the pre-profile has a relatively thin web part and / or special steel grades are to be cast. Furthermore, depending on the dimensions or the steel quality of the preliminary section strand, it should be possible to choose a symmetrical or asymmetrical steel feed with one or with two open or closed gates into the mold.
  • the liquid core of the pre-profile strand is set into stirring movements transverse to the continuous casting direction using electromagnetically induced forces in the region of the flange parts and / or the web part and the liquid steel in the sump of the pre-profile strand is exchanged between the flange parts and the web part by the stirring movements , the flow and temperature conditions in the liquid steel sump within the pre-profile strand shell can be actively influenced and the following effects can be brought about:
  • Fig. 2 a mold in cross section with a second embodiment of an electromagnetic stirrer
  • Fig. 3 - 6 a third embodiment of an electromagnetic
  • FIG. 11 + 12 a mold with two stirrers in another embodiment, with different pole shoe circuits
  • FIG. 13 a side view of the stirrer according to FIG. 10
  • FIG. 14 a further exemplary embodiment of a mold with an electromagnetic stirrer and
  • FIG. 15 shows an electrical diagram for the stirrer according to FIG. 14.
  • FIG. 1 schematically shows a mold 1 or 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 the continuous casting of double-T pre-profiles. Liquid steel is introduced essentially vertically into this continuous mold, in which a strand crust forms, and from which a pre-profile strand with a liquid core is fed to a strand guide with secondary cooling devices.
  • the liquid core of the pre-profile strand is preferably in the area of the mold 1 or directly at the outlet from the mold 1 by means of an electromagnetic stirrer 10 using electromagnetically induced forces by means of 3-phase current in stirring movements transverse to the continuous casting direction offset and thereby the liquid steel in the sump of the preliminary section strand exchanged between the flange parts 2, 3 and the web part 4.
  • the stirrer 10 shown in FIG. 1 has an annular, closed yoke 11, which surrounds the mold 1 at a certain height, with six magnetic poles in the form of pole pieces 12 to 17, each pole piece being surrounded by an electromagnetic coil 19.
  • the pole pieces 12 to 17 are distributed unevenly on the circumference of the yoke 11, such that one pole piece 12, 13 each on the flange parts 2, 3 and two pole pieces 14, 15; 16, 17 are aligned from both sides with the web part 4.
  • the stirrer 10 or, in this example, the rotary stirrer works 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 generate a linearly moving or rotating field or linear or rotating currents.
  • the mold 1 is again surrounded in a certain and preferably adjustable height range by an electromagnetic stirrer 20 with an annular, closed yoke 21, on the circumference of which again six pole shoes 22 to 27 are distributed non-uniformly , with the difference that all six pole shoes 22 to 27 are essentially aligned for linear flows in the web part 4.
  • the mold 1 is each assigned an electromagnetic stirrer 30, which has a closed yoke 31 surrounding the mold 1 and formed as a rectangular frame, the long sides of which each have three pole shoes 34, 35 distributed over the mold width. 36 and 37, 38, 39 are assigned, and the narrow sides of which are each provided with a center pole shoe 32, 33 aligned frontally on the flange parts 2, 3.
  • the stirrer 30 can be operated both as a rotary stirrer and as a linear stirrer, depending on the pole connection, ie depending on which pole shoes and with which phase sequence (cf. phase designation U, V, W; U 1 , V, W) are energized.
  • Fig. 4 also shows a circuit for a linear operation (center pole shoes 32, 33 switched off in the flange area), with phase sequence U, V, W on both long sides, so that there is a flow in the web part 4 (2x3-pole linear operation, in the same direction).
  • This pole connection is preferably used with an asymmetrically arranged sprue 47 in the flange part 2 or 3.
  • center pole shoes 32, 33 are live in the flange area, but the middle of the three pole shoes 34, 35, 36; 37, 38, 39, which are assigned to the two long sides, switched off (pole shoes 35, 38 without current). Rotation fields are thus generated in the flange areas (2x3-pole rotation mode).
  • the direction of rotation of the rotation fields in the two flange parts 2, 3 is the same, which also results in a flow in the web part 4, which, however, is less efficient than in linear operation Fig. 3.
  • This pole connection is preferably used when the sprue 48 is arranged symmetrically in the web part 4.
  • the stirrer 30 can also be used to generate rotation fields with opposite directions of rotation in the flange parts 2, 3.
  • This pole connection is preferably used in the case of two symmetrically arranged inlets 45, 46 in the flange parts 2, 3.
  • FIG. 7 and 8 show a variant in which the mold 1 has two electromagnetic stirrers 40, 40 ′ or two in the width direction of the mold 1 on its circumference separate yokes 41, 41 ', each with three pole pieces 42, 43, 44; 42 ', 43', 44 ', each yoke 41, 41' having a center pole shoe 42, 42 'which is frontally aligned with the respective flange part 2, 3 and two pole shoes 43, 44 which are directed onto the flange part 2, 3 from both sides ; 43 ', 44' is provided.
  • a 2x3-pole rotation operation can again be accomplished or rotation fields can be generated in the flange regions 2, 3, which in turn have the same direction of rotation (FIG. 7) or the opposite direction of rotation (FIG. 8) exhibit.
  • a symmetrical gate is indicated at 48.
  • FIGS. 10 to 12 also offer similar advantages, in which the mold 1 in turn is assigned two electromagnetic stirrers 50, 50 '(FIGS. 10 and 13) or 60, 60' (FIGS. 11 and 12) on its circumference which, however, do not have yokes 51, 51 'or 61, 61' separated from one another in the wide but in the thick direction of the mold 1.
  • Each yoke is each with three pole pieces 52, 53, 54; 52 ', 53', 54 'and 62, 63, 64; 62 ', 63', 64 ".
  • the three pole shoes 52, 53, 54; 52 ', 53', 54 ' each distributed over the entire width of the preliminary profile and two of them (pole shoes 52, 54; 52', 54 ') laterally directed towards the flange parts 2, 3, and the middle pole shoe 53, 53' extends up to to the bridge part 4.
  • all three pole shoes 62, 63, 64; 62 ', 63', 64 'of the respective stirrer 60, 60' only distributed over the web and protrude to the web part 4.
  • 45, 46 two symmetrical inlets are shown.
  • the stirrers 50, 50 'and 60, 60' are operated as linear stirrers, with opposing flows (FIGS. 10 and 11) or a co-flowing flow (FIG. 12) being able to be generated in the web part 4.
  • the setting is made depending on the casting and / or product parameters.
  • FIG. 14 shows an electromagnetic stirrer 70 with an 8-pole structure, constructed similarly to the stirrer 30 according to FIGS. 3 to 6 (with a yoke 71 designed as a rectangular frame, the long sides of which each have three pole shoes 74 distributed over the mold width , 75, 76; 77, 78, 79 and the narrow sides thereof are each provided with a center pole shoe 72, 73 aligned frontally on the flange parts 2, 3).
  • this version does not choose between rotary and linear operation by switching off two of the eight poles, but simultaneously linear fields in the web part 4 are used using a 1x6-pole linear stirrer (pole shoes 74, 75, 76; 77, 78, 79 ) and fields of rotation 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 generated simultaneously by means of a 1x6-pole linear stirrer and the rotation fields are used using these 2x3-pole rotation stirrers .
  • This electromagnetic stirrer 70 is supplied by the network, for example with three-phase current 50 Hz, by means of lines 81, 82, the lines 81, 82 each leading 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 coordinating the frequencies of the two converters with one another, in order on the one hand to match those in the web and in the transition region to the synchronize the stirring movements generated by both flange parts. In addition, it should prevent the occurrence of beat phenomena at slightly different frequencies of the two stirrers. A beat would lead to one and the other poles being 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 or the phases Ui, V-i, Wi of the other converter 83 are connected to the pole shoes 74, 75, 76; 77, 78, 79 wound coils.
  • Phases U, V, W lead to the coils IT, 78 ', 79' in the pole pieces 77, 78, 79 in the bridge part and further to the coils 76 ', 75', 74 'of the pole pieces 76, 75, which are arranged symmetrically to them.
  • 74 wherein the connecting lines from the coils 77 ', 79' are crossed to the coils 76 ', 74' (connected in series). The lines are led from these coils to star point 87.
  • the same is provided for phases U 1 , V 1 , W 1 , but this is not explained in detail.
  • the phase W 1 is conducted to the coil 72 'and further to the opposite coil 73' and further to a star circuit 88.
  • Flange parts rotating and / or linear moving fields in the web part can be generated for the targeted achievement of flows in the liquid sump.
  • Tube molds are shown schematically in the figures. Instead of tubular molds, however, all mold constructions suitable for preliminary profiles, such as block or plate molds etc., can be operated with the method according to the invention or can be used with the device according to the invention.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Stranggiessen von Stahl-Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen, wird der flüssige Stahl im Wesentlichen vertikal in eine Durchlaufkokille (1) eingeführt. Der Formhohlraumquerschnitt dieser Durchlaufkokille (1) ist aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt. Der flüssige Kern des Vorprofilstranges wird unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften im Bereich der Flanschteile (2, 3) und/oder des Stegteiles (4) in Rührbewegungen quer zur Stranggiessrichtung versetzt. Durch die Rührbewegungen wird der flüssige Stahl im Sumpf des Vorprofilstranges zwischen den Flanschteilen (2, 3) und dem Stegteil (4) ausgetauscht. Damit können die Strömungs- und Temperaturverhältnisse im Flüssigstahlsumpf innerhalb der Vorprofil-Strangschale gezielt aktiv beeinflusst werden und hierbei eine Stabilisierung des Giessspiegelbereiches, günstige und zudem steuerbare Strömungsverhältnisse herbeigeführt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Stranqqiessen von Stahl-Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggiessen von Stahl-Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Stahl-Vorprofile stellen Vormaterial zum Erzeugen von gewalzten Stahlprofilträgern in I1 H1 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 Sekundärkühleinrich- tungen 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. AI- beruhigt 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 Tempe- raturverteilung, welche letztlich zu einer homogenen Erstarrungsstruktur führt, zu erreichen. Ebenso problematisch ist es, bei einem dünnen Stegteil Brückenbildung beim Erstarren und daraus folgende Kemporosität und/oder Lunker zu vermeiden.
Aus JP 08 294746 A ist eine Durchlaufkokille zum Stranggiessen von Doppel-T- Vorprofilsträngen bekannt. Flüssiger Stahl wird über 2 Tauchausgüsse in die beiden Flanschteile eingebracht. Um Oberflächenfehler am Vorprofilstrang zu vermeiden wird vorgeschlagen, ausserhalb des Formhohlraumes ein Paar statische Magnetpole sowohl an beiden Flanschaussenseiten als auch auf beiden Seiten des Stegteiles mit S- oder N-Polen anzuordnen. Durch dass statische Magnetfeld kurz unterhalb der Mündung der beiden Tauchausgüsse soll der aus den Tauchausgüssen austretende Stahlstrahl abgebremst und in einer horizontalen Strömung zur Kokillenwand und entlang dieser zum Badspiegel zurückfliessen. Durch die statischen Magnetfelder mit N- und S-Polen wird ein Bremseffekt der vertikalen Ausfliessströmung aus den Tauchausgüssen und eine unkontrollierte Ablenkung aus der vertikalen Strömung erzeugt. Kontrollierte, umsteuerbare Wanderfelder bzw. Strömungen im flüssigen Sumpf zur Schaffung von kontrollierten Strömungs- und Temperaturverhältnissen im Sumpf des Vorprofilstranges. sind diesem Stand der Technik nicht entnehmbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mit denen Stahl-Vorprofile, die zwei Flanschteile und einen Stegteil aufweisen, mit verbesserter Qualität hergestellt werden können, auch wenn das Vorprofil einen relativ dünnen Stegteil aufweist und/oder besondere Stahlgüten zu vergiessen sind. Im Weiteren soll je nach den Abmessungen oder der Stahlqualität des Vorprofilstranges eine symmetrische oder asymmetrische Stahlzuführung mit einem oder mit zweit offenen oder geschlossenen Eingüssen in die Kokille gewählt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst. Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie der erfindungsgemässen Vorrichtung 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, Giessspie- gelposition (zwecks Vermeidung von nichtmetallischen Einschlüssen sowie Gasblasen in der Strangoberfläche);
- günstige, steuerbare Strömungsverhältnisse mit einem gezielten Flüssigstahl- austausch 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.
Zusätzlich können bei wechselnden Stahlqualitäten oder unterschiedlichen Abmessungen des Vorprofilstranges mit dem gleichen Rührer unterschiedliche Wanderfeldkombinationen in den Flanschteilen und/oder im Stegteil gewählt werden. Gleichfalls ist es möglich, bei Veränderungen des Eingiesssystemes, ohne bauliche Veränderung des Rührers, Wanderfelder mit völlig unterschiedlichen Richtungskomponenten in den Flanschteilen und/oder im Stegteil einzustellen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Fig. 1 : eine Kokille im Querschnitt mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Rührers,
Fig. 2: eine Kokille im Querschnitt mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Rührers, Fig. 3 - 6: ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen, einer
Kokille zugeordneten Rührers, mit unterschiedlichen Polschuh- Schaltungen,
Fig. 7 + 8: eine Kokille mit zwei Rührern mit unterschiedlichen Polschuh- Schaltungen,
Fig. 9: eine Kokille mit zwei Rührern in Seitenansicht,
Fig. 10: eine Kokille mit zwei Rührern in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 11 + 12: eine Kokille mit zwei Rührern in einer anderen Ausführungsform, mit verschiedenen Polschuh-Schaltungen, Fig. 13: eine Seitenansicht der Rührer nach Fig. 10, Fig. 14: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kokille mit einem elektro- magnetischen Rührer 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 zusammenge- setzt ist. Die Kokille 1 ist zum Stranggiessen von Doppel-T-Vorprofilen bestimmt. Flüssiger Stahl wird im Wesentlichen vertikal in diese Durchlaufkokille eingeführt, in der sich eine Strangkruste bildet, und aus der ein Vorprofilstrang mit flüssigem Kern einer Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen zugeführt wird.
Erfindungsgemäss wird der flüssige Kern des Vorprofilstranges vorzugsweise im Bereich der Kokille 1 oder unmittelbar am Austritt aus der Kokille 1 mittels eines elektromagnetischen Rührers 10 unter Einsatz von elektromagnetisch induzierten Kräften mittels 3-Phasenstrom 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 Magnetpolen in Form von Polschuhen 12 bis 17 auf, wobei jeder Polschuh von einer elektromagnetischen Spule 19 umgeben ist. Die Polschuhe 12 bis 17 sind un- gleichmässig 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 Sei- ten auf den Stegteil 4 ausgerichtet sind. Der Rührer 10 bzw. in diesem Beispiel der Rotationsrührer arbeitet auf dem Prinzip eines 6-PoI 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 bzw. lineare oder rotierende Strömungen zu erzeugen.
Bei einem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kokille 1 wiederum in einem bestimmten und vorzugsweise einstellbaren Höhenbereich von einem e- lektromagnetischen Rührer 20 mit einem ringförmigen, geschlossenen Joch 21 umgeben, an dessen Umfang wiederum sechs Polschuhe 22 bis 27 ungleich- massig verteilt sind, mit dem Unterschied, dass alle sechs Polschuhe 22 bis 27 im Wesentlichen für lineare Strömungen im 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 rechteck- förmiger 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 Li- nearrührer betrieben werden, je nach Polbeschaltung, d.h. je nachdem, welche Polschuhe und mit welcher Phasenreihenfolge (vgl. Phasenbezeichnung U, V, W; U1, 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). Diese Polbeschaltung wird vorzugsweise bei symmetrisch angeordneten Eingüssen 45, 46 in den Flanschteilen 2, 3 verwendet.
Fig. 4 zeigt ebenfalls eine Beschaltung für einen Linearbetrieb (Mittelpolschuhe 32, 33 im Flanschbereich abgeschaltet), mit Phasenreihenfolge U, V, W auf beiden Längsseiten, so dass sich im Stegteil 4 eine gleichläufige Strömung ergibt (2x3-Pol Linearbetrieb, gleichläufig). Diese Polbeschaltung wird vorzugsweise bei asymmetrisch angeordnetem Einguss 47 im Flanschteil 2 oder 3 verwendet.
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 er- zeugt (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. Diese Polbeschaltung wird vorzugsweise bei symmetrisch angeordnetem Einguss 48 im Stegteil 4 verwendet.
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. Diese Polbeschaltung wird vorzugsweise bei zwei symmetrisch angeordneten Eingüssen 45, 46 in den Flanschteilen 2, 3 verwendet.
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' verse- hen 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 48 ist ein symmetrischer Einguss angedeutet.
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 ange- deutet, wobei die gegenseitige und/oder auf die Kokillenhöhe bezogene Höhenanordnung der Rührer 40, 40' vorzugsweise nach Bedarf eingestellt werden kann. Mit 49 ist ein asymmetrischer Einguss angedeutet.
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 Vorprofilbreite 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 den Steg verteilt und ragen zum Stegteil 4. Mit 45, 46 sind zwei symmetrische Eingüsse dargestellt.
Die Rührer 50, 50' bzw. 60, 60' werden als Linearrührer betrieben, wobei im Stegteil 4 gegenläufige Strömungen (Fig. 10 und 11 ) oder eine gleichläufige Strömung (Fig. 12) erzeugt werden kann. Die Einstellung erfolgt in Abhängigkeit der Giess- und/oder Produkteparameter.
Schliesslich zeigt Fig. 14 einen elektromagnetischen Rührer 70 mit einer 8-PoI- 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-Rota- tionsrührern (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 1x6-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 Po- Ie 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 Ui, V-i, Wi 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 IT, 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, Giessspie- gelposition (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.
Durch die freie Wahl der Beschaltung der Pole mit den einzelnen Phasen des 3- Phasenstromes können ohne konstruktive Veränderung des Rührers im flüssigen Sumpf des Vorprofilstranges in Abhängigkeit der Giessparameter, wie Eingusssystem bezüglich Eingussort, Eingusszahl, offenes oder geschlossenes Eingies- sen, Giessgeschwindigkeit, Giesstemperatur, Stahlzusammensetzung etc. unterschiedliche Richtungskomponenten der Wanderfelder und dadurch unterschiedliche Strömungen im flüssigen Sumpf erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, die gleiche Rühreinrichtung für Kokillen mit unterschiedlichen Produkteparametern, wie Vorprofilabmessungen etc., zu verwenden und dabei die Polbeschaltung derart zu verändern, dass in Abhängigkeit der Produkteparameter in den
Flanschteilen rotierende und/oder im Stegteil lineare Wanderfelder zur gezielten Erreichung von Strömungen im flüssigen Sumpf erzeugt werden können.
In den Figuren sind schematisch Rohrkokillen dargestellt. Anstelle von Rohrkokil- len sind aber alle für Vorprofile geeigneten Kokillenkonstruktionen wie Block- o- der Plattenkokillen etc. mit dem erfindungsgemässen Verfahren betreibbar bzw. mit der erfindungsgemässen Vorrichtung anwendbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl-Vorprofilen, insbesondere von Doppel-T- Stahl-Vorprofilen, wobei der flüssige Stahl im Wesentlichen vertikal in einen Formhohlraum einer Durchlaufkokille (1 ) eingebracht wird, deren Formhohlraumquer- schnitt aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) zusammengesetzt ist und über Magnetpole Magnetfelder auf einen flüssigen Sumpf im Vorprofilstrang aufgebracht und anschliessend der teilweise erstarrte Vorprofilstrang einer Strangführung mit Sekundärkühleinrichtungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels 3-Phasen-Wechselstrom und Rührerspulen (19) im flüssigen Sumpf des Vorprofilstranges elektromagnetische Wanderfelder erzeugt werden, die Richtungskomponenten aufweisen, die quer zur Stranglaufrichtung gerichtete Strömungen verursachen, und dass der 3-Phasen-Wechseltrom über eine Polbeschaltung derart den Rührspulen (19) zugeführt wird, dass im flüssigen Sumpf in den Flanschteilen (2, 3)Wanderfelder mit rotierenden und/oder im Stegteil (4) mit linea- ren Richtungskomponenten erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderfelder im Bereich der Durchlaufkokille (1) erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderfelder in verschiedenen, einstellbaren Höhen im Vorprofilstrang erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der beiden Flanschteile (2, 3), insbesondere im Übergangsbereich zum Stegteil (4), Wanderfelder mit gleichläufig oder gegenläufig rotierenden Richtungskomponenten im flüssigen Sumpf erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Stegteiles (4) Wanderfelder mit gleichläufigen oder gegenläufigen Ii- nearen Richtungskomponenten im flüssigen Sumpf erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Stahl über einen vorzugsweise symmetrisch angeordneten Einguss (48) im Stegteil (4) dem Formhohlraum zugeführt und die Verteilung des flüssigen Stahles über den Formhohlraumquerschnitt in Abhängigkeit von Giessparametern und/oder Produkteparametern durch rotierende und/oder lineare Wanderfelder unterstützt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Stahl über einen asymmetrisch angeordneten Einguss (49) in einem
Flanschteil (2, 3) dem Formhohlraum zugeführt und die Verteilung des flüssigen Stahles über den Formhohlraumquerschnitt in Abhängigkeit von Giessparametem und/oder Produkteparametern durch rotierende und/oder lineare Wanderfelder unterstützt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , wobei ausserhalb des Formhohlraumes der Kokille für Doppel-T-Stahlvorprofile mit einem Formhohlraumquerschnitt bestehend aus zwei Flanschteilen (2, 3) und einem Stegteil (4) Magnetpole angeordnet sind und der Kokille eine Strangführung mit einer Sekun- därkühleinrichtung nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole einer elektromagnetischen Rühreinrichtung für 3-Phasenstrom zur Erzeugung von Wanderfeldern mit quer zur Stranglaufrichtung gerichteten Richtungskomponenten zugeordnet sind und die Rühreinrichtung mit einer Polbeschaltung für die Zuordnung der Phasen des 3-Phasentromes zu den einzelnen als Polschuhe (12, 13, 14, 15, 16, 17) ausgebildeten Magnetpolen versehen ist und dass elektromagnetische Wanderfelder in den Flanschteilen (2,3) mit rotierenden Richtungskomponenten und/oder im Stegteil (4) mit linearen Richtungskomponenten schaltbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrich- tung(en) mit 6 oder mehr Polschuhen (12, 13, 14, 15, 16: 22, 23, 24, 25, 26, 27) versehen ist (sind) und dass die Zuschaltung der Phasen des 3-Phasenstromes zu den einzelnen Polschuhen (12, 13, 14, 15, 16; 22, 23, 24, 25, 26, 27) in Abhängigkeit von Giess- und/oder Produkteparametern zur Einstellung der Richtungskomponenten und der Bewegungsstärken der Wanderfelder frei auswählbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (12, 13, 14, 15, 16; 22, 23, 24, 25, 26, 27) an einem gemeinsamen Joch angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer (10; 20) ein ringförmiges, die Durchlaufkokille (1) umgebendes, geschlossenes Joch (11 ; 21) aufweist, an dessen Umfang sechs Polschuhe (12, 13, 14, 15, 16, 17; 22, 23, 24, 25, 26, 27) ungleichrπässig verteilt sind, derart, dass sie auf die Flanschteile (2, 3) und den Stegteil (4) oder nur auf den Stegteil(4) ausgerichtet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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 je- weiligen 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.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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') zugeordnet 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.
15. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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') zugeordnet sind, wobei die drei Polschuhe über die Stegteilbreite verteilt sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührer (40, 40'; 50, 50'; 60, 60') bzw. Joche (41 , 41 '; 51 , 51 '; 61 , 61 ') gegenseitig höhenversetzt im Kokillenbereich angeordnet und deren Höhenanordnung zur Kokillenhöhe unabhängig voneinander einstellbar sind.
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