WO2018041794A1 - Rührspulenanordnung in einer stranggiessanlage - Google Patents

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WO2018041794A1
WO2018041794A1 PCT/EP2017/071577 EP2017071577W WO2018041794A1 WO 2018041794 A1 WO2018041794 A1 WO 2018041794A1 EP 2017071577 W EP2017071577 W EP 2017071577W WO 2018041794 A1 WO2018041794 A1 WO 2018041794A1
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WO
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stirring
strand
width direction
coils
rührspulenanordnung
Prior art date
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PCT/EP2017/071577
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Hirschmanner
Walter PITZER
Johann Poeppl
Peter Paul WIMMER
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ

Definitions

  • the present invention relates to a Rhackspulenanord ⁇ voltage in a continuous casting, by means of which a metal strip is cast in a casting ⁇ direction, wherein the metal strand orthogonal seen to the casting direction a in a width direction across a width and a thickness direction via Thickness extends,
  • stirring coil arrangement has a plurality of stirring coils
  • stirring coils each having a circumferential about a respective winding ⁇ axis winding which is aufschlagt loading during operation of the Rhakspulenan extract to a respective alternating current
  • stirring coils are arranged side by side in the width direction and seen in the width direction at a distance from each other.
  • the present invention is further based on a
  • the continuous casting plant has a strand guide with a plurality of strand guide rolls
  • the strand guide rollers have axes of rotation parallel to the width direction and are set against the metal strand
  • the continuous casting has a Rhackspulenan extract of the aforementioned type.
  • EP 0 028 369 A1 discloses a stirring coil arrangement in a continuous casting installation by means of which a metal strand is cast in a casting direction, the metal strand extending across a width in a width direction and orthogonal to the casting direction over a thickness in a thickness direction.
  • This stirring coil assembly has a yoke extending in the width direction of the metal strand and extending from the trough to the metal strand. On the yoke a plurality of windings are arranged, the winding axis extending in the width direction of the metal strand. The windings are supplied with direct current during operation.
  • the stirring coil arrangements are used in particular in the continuous casting of steel in order to influence the formation of the metallurgical structure in the solidification area of the metal strand . They generate by changing time and location magnetic fields corresponding (liquid) Strö ⁇ regulations in the area of the not yet solidified metal strand. This affects crystal growth. This leads to a desired globulitic solidification of the metal strand.
  • the stirring coils are for this purpose usually applied to the individual phases of a polyphase three-phase system. The number of phases is usually three.
  • the magnetic flux density depends to a considerable extent on the distance between the stirring coils and the stirring region, wherein the stirring region is approximately 50-100 mm away from the strand surface in the thickness direction.
  • the magnetic flux density ⁇ diagram is inversely proportional to the square of the distance in approximately. The closer the stirring coil arrangement can be arranged on the metal strand, the better the stirring effect is. kung and the less power is required to ensure a good stirring ⁇ performance.
  • This distance advantage is utilized by means of so-called stirring rollers.
  • the stirring coils are installed in the strand guide rollers.
  • the distance to the strand surface can be kept very low.
  • Most of the distance to the strand surface is in the range of about 40-50 mm.
  • Advantages of this embodiment are the lower stirring currents with a simple construction of the coils.
  • a disadvantage is the number of necessary stirring rollers per system. It takes four rolls per bending zone for a good stirring effect. Bending zones are operating change parts and therefore present in an appropriate amount (about three pieces per casting thickness and strand). So Need Beer ⁇ you Untitled 12 agitator rollers for one strand at a casting thickness.
  • the roller designs around the stationary stirring coil are still wearing parts, which must be regularly repaired ⁇ sets.
  • the roll material must be non-magnetic, corrosion-resistant, wear-resistant and have good heat resistance.
  • a high-temperature, high chromium and nickel-containing steel is used, with an austenitic structure, carbides and intermetallic phases, and a hard chromium coating to minimize surface wear.
  • Such a steel costs about 25 times more than a steel commonly used for strand guide rollers.
  • the stirring rollers alternative embodiment so-called box-type stirrer are known.
  • the stirring coils are not arranged in the strand guide rollers, but positioned behind the strand guide rollers.
  • the stirring coils are combined in a water-cooled box and mounted on a sliding carriage.
  • the carriage allows the retraction into a working position and the extension to a maintenance and change position.
  • the bending zone or the strand guide segments can be gewech ⁇ selt without having to remove the stirrer with.
  • the maintenance costs are therefore considerably lower than with stirring rollers.
  • the disadvantage of the box-type stirrer is the greater distance of the stirring coil arrangement from the strand surface.
  • the distance is often in the range of about 230-260 mm.
  • the distance at the agitator is only 40-50 mm.
  • a box-type stirrer therefore requires a considerably greater electrical power than a design with stirring rollers. This has a negative impact on the Trokos ⁇ th. Furthermore falls due to the higher required electrical power of the box-type stirrer and more loss heat ⁇ .
  • the power loss must be dissipated by a water cooling system.
  • strand guide rollers are also used in the prior art which, viewed in the direction of the width, are supported only on the outside but have no intermediate support. Even with a box-type stirrer, the strand guide rollers must therefore have an enlarged roll diameter. Although the increase in diameter compared to the diameter of normal strand guide rollers is not quite as great as with stirring rollers, it is still considerable. However, in terms of the approach, the same disadvantages arise which have already been mentioned above in connection with stirrer rolls.
  • the object of the present invention is to design a stirring coil arrangement of the aforementioned type such that, while maintaining the structural design of the stirring coil arrangement, an improved stirring effect results.
  • the object is achieved by a stirring coil arrangement having the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the stirring coil arrangement are the subject matter of the dependent claims 2 to 4.
  • a stirring coil arrangement of the type mentioned above is configured in that the winding axes of the stirring coils are oriented orthogonal to the width direction.
  • a box-type stirrer in which, due to the spacing of the stirring coils in the width direction, an intermediate support can be arranged in each case between two stirring coils. It is thus possible for the stirring coil arrangement to be arranged in the region of at least one strand guiding roller, that the at least one
  • the widthwise distance between two adjacent stirring coils does not always have to be constant.
  • a first distance may be present between a first and a second stirring coil, and a second distance may be present between the second and a third stirring coil. It is only important that in each case between two arranged in the width direction, adjacent stirring coils is present a distance.
  • the Rhackspulenanord- tion on an iron core has a yoke extending in the width direction across all stirring coils. From the yoke outlets extend to the metal strand, which dip into each one of the stirring coils.
  • the stirring coil arrangement preferably has a positioning device, by means of which the stirring coils can be moved in between the supports and can be extended out of the region between the supports.
  • the object is further achieved by a continuous casting with the features of claim 5.
  • the strand guide rollers in the region of the stirring coil arrangement have at least approximately the same diameter as the strand guide rollers outside this area.
  • FIG. 1 shows a detail of FIG. 1
  • FIG. 4 shows the strand guide roller and the stirring coil arrangement of FIG. 3 from a direction IV-IV in FIG. 3.
  • a metal strand 1 is gegos ⁇ sen.
  • the metal strand 1 may for example consist of steel.
  • liquid metal 2 is poured into a continuous casting mold 3 and then withdrawn from the continuous casting mold 3.
  • a strand guide 4 is arranged, which has a plurality of strand guide rollers 5.
  • the metal strand 1 is supported and guided.
  • the distance between the strand guide rollers 5 from each other is partially exaggerated in the figures. In practice fol ⁇ gen the strand guide rollers 5 close together.
  • the casting in the continuous casting mold 3 takes place in a casting ⁇ direction x.
  • the casting direction x is usually initially directed vertically from top to bottom. However, the casting direction x can also form an angle different from 0 ° with the vertical. Often, the metal strand 1 is further deflected after exiting the continuous casting mold 3 in an arc gradually into the horizontal. The casting direction x follows this movement.
  • the casting direction x is therefore not rigid and invariably that direction with which the metal strand 1 leaves the continuous casting mold 3, but dy ⁇ namically each direction in which the cast metal strand 1 moves at its respective location.
  • the metal strand 1 is not solidified when leaving the continuous casting mold 3. It therefore has a strand shell 1 'and a still liquid core 1 ".
  • the metal strand 1 also extends as seen orthogonally to the casting direction x in a width direction over a width b and in a thickness direction over a thickness d.
  • the width b is greater than the thickness d.
  • a ratio of width b to thickness d is above 2: 1.
  • the strand guide rollers 5 are employed on the broad side of the metal strand 1 to the metal strand 1. Their axes of rotation therefore run parallel to the width direction.
  • the continuous casting plant furthermore has a stirring coil arrangement 6.
  • the stirring coil assembly 6 may be water cooled as needed. However, it can alternatively also be air-cooled.
  • the stirring coil arrangement 6 has a plurality of stirring coils 7.
  • the stirring coils 7 are in operation, the Rchanspulenan extract 6 - acted upon by a respective AC
  • the change ⁇ form streams with which the stirring coils are acted upon 7 - so if flows are to be generated by means of the Rhackspulenan für extract 6 in the liquid core 1 ".
  • phase Li, L2, L3 (N neutral) of a three-phase system.
  • the three-phase system usually three phases of Li, L2, L3, so that three stirring coils 7 are available.
  • the present invention is not limited Substituted ⁇ staltitch with There may also be four or five stirring coils 7.
  • the stirring coils 7 each have a winding 8.
  • the depending ⁇ stays awhile winding 8 running around a respective Wick.
  • the winding axes 9 of the stirring coils 7 are oriented orthogonally to the width direction.
  • the winding axles 9 are furthermore oriented under a noteworthy angle to the (local) casting direction x, which is generally uniform for all winding axles 9. The angle should be as close as possible to 90 °. Ideally, it is exactly 90 °. Minor deviations are possible.
  • the stirring coil arrangement 6 (and with it the stirring coils 7) is arranged in the region of at least one strand guiding roller 5 (see FIG. 3).
  • the at least one strand guide roller 5 is seen in the width direction at both ends mounted in repositories 10. From the metal strand 1 on the at least one strand guide roller 5 forces exerted are thus derived via the repository 10 in appropriate Abstützept 11.
  • Wei ⁇ terhin are stirring coils in the width direction 7 NE arranged next to one another. However, they do not adjoin one another in the width direction, but have a distance a from one another in the width direction.
  • the stirring coil arrangement 6 has an iron core 14.
  • the iron core 14 has a yoke 14 '.
  • the yoke 14 ' extends in the width direction over all the stirring coils 7.
  • extensions 14 extend into one of the stirring coils 7 in each case.
  • the stirring coil arrangement 6 therefore has, as a rule, a positioning device 15, by means of which the stirring coils 7 can be moved in between the supports 11, 13 and out of the region between the supports 11, 13.
  • the positioning device 15 may be formed, for example, as a carriage 16 which is movable over wheels on a corresponding running surface 17. Alternatively or additionally, it is for example possible to move the Rhakspulenan Aunt 6 by means of a hydraulic cylinder unit along a linear guide.
  • Stirring coil arrangement 6 have a diameter D1 which as a rule is in the range between 1 and 200 mm, for example at approximately 140 mm to 160 mm.
  • the strand guide rollers 5 in the area of the stirring coil arrangement 6 can have a diameter D 2 which is at least approximately equal to, for example, ⁇ 10% equal to the diameter D 1 of FIG.
  • the present invention has many advantages.
  • the inventive design of the Rhakspulenanord ⁇ tion 6 in particular the magnetic stray field losses are redu ⁇ graced.
  • the electrical connection Leis ⁇ tung the Rhakspulenan extract 6 against a Rhakspulenan angel of the prior art can be reduced to about half.
  • the risk of internal cracks in the metal strand 1 can be significantly reduced.
  • Bulging bine are redu ⁇ ed. Disturbances of other electrical and in particular electronic components (for example sensors) by the electromagnetic stray fields are reduced.
  • Required steel may be the usual austenitic stainless steel, which is otherwise used for strand guide rollers 5.
  • the use of a special steel is not required. As a result, thus, the advantages of a configuration with stirring rollers can be implemented with the advantages of the box-type stirrer.

Abstract

Mittels einer Stranggießanlage wird in einer Gießrichtung (x) ein Metallstrang (1) gegossen. Der Metallstrang (1) erstreckt sich in einer Breitenrichtung über eine Breite (b) und in ei- ner Dickenrichtung über eine Dicke (d). Eine Rührspulenanord- nung (6) in der Stranggießanlage weist mehrere Rührspulen (7) auf. Die Rührspulen (7) weisen jeweils eine um eine jeweilige Wickelachse (9) umlaufende Wicklung (8) auf, die im Betrieb der Rührspulenanordnung (6) mit einem jeweiligen Wechselstrom beaufschlagt wird. Die Rührspulen (7) sind in Breitenrichtung gesehen nebeneinander angeordnet. Sie weisen in Breitenrich- tung gesehen einen Abstand (a) voneinander auf. Die Wi- ckelachsen (9) der Rührspulen (7) sind orthogonal zur Brei- tenrichtung orientiert.

Description

Beschreibung
Rührspulenanordnung in einer Stranggießanlage Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Rührspulenanord¬ nung in einer Stranggießanlage, mittels derer in einer Gie߬ richtung ein Metallstrang gegossen wird, wobei der Metallstrang orthogonal zur Gießrichtung gesehen sich in einer Breitenrichtung über eine Breite und in einer Dickenrichtung über eine Dicke erstreckt,
- wobei die Rührspulenanordnung mehrere Rührspulen aufweist,
- wobei die Rührspulen jeweils eine um eine jeweilige Wickel¬ achse umlaufende Wicklung aufweisen, die im Betrieb der Rührspulenanordnung mit einem jeweiligen Wechselstrom be- aufschlagt wird,
- wobei die Rührspulen in Breitenrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind und in Breitenrichtung gesehen einen Abstand voneinander aufweisen. Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer
Stranggießanlage, mittels derer in einer Gießrichtung ein Me¬ tallstrang gegossen wird, wobei der Metallstrang orthogonal zur Gießrichtung gesehen sich in einer Breitenrichtung über eine Breite und in einer Dickenrichtung über eine Dicke er- streckt,
- wobei die Stranggießanlage eine Strangführung mit einer Vielzahl von Strangführungsrollen aufweist,
- wobei die Strangführungsrollen parallel zur Breitenrichtung verlaufende Drehachsen aufweisen und an den Metallstrang angestellt sind,
- wobei die Stranggießanlage eine Rührspulenanordnung der eingangs genannten Art aufweist.
Derartige Rührspulenanordnungen sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft kann auf die EP 0 011 861 AI oder die DE 29 46 637 AI verwiesen werden. Aus der EP 0 028 369 AI ist eine Rührspulenanordnung in einer Stranggießanlage bekannt, mittels derer in einer Gießrichtung ein Metallstrang gegossen wird, wobei der Metallstrang orthogonal zur Gießrichtung gesehen sich in einer Breitenrichtung über eine Breite und in einer Dickenrichtung über eine Dicke erstreckt. Diese Rührspulenanordnung weist ein Joch auf, das sich in Breitenrichtung des Metallstranges erstreckt und von dem aus Ausläufer auf den Metallstrang zu verlaufen. Auf dem Joch sind mehrere Wicklungen angeordnet, deren Wickelachse sich in Breitenrichtung des Metallstrangs erstreckt. Die Wicklungen werden im Betrieb mit Gleichstrom beaufschlagt.
Die Rührspulenanordnungen werden insbesondere beim Stranggießen von Stahl verwendet, um die Entstehung des metallurgischen Gefüges im Erstarrungsbereich des Metallstrangs zu be¬ einflussen. Sie erzeugen durch zeitlich und örtlich veränderliche magnetische Felder entsprechende (Flüssigkeits-) Strö¬ mungen im Bereich des noch nicht erstarrten Metallstrangs. Dadurch wird das Kristallwachstum beeinflusst. Dies führt zu einer gewünschten globulitischen Erstarrung des Metallstrangs. Die Rührspulen werden zu diesem Zweck in der Regel mit den einzelnen Phasen eines mehrphasigen Drehstromsystems beaufschlagt. Die Anzahl an Phasen beträgt in der Regel drei.
Um die gewünschten (Flüssigkeits-) Strömungen zu erzeugen, ist eine hohe magnetische Flussdichte erforderlich. Somit sind hohe Spulenströme erforderlich, um die nötigen Wirbelströme im Bereich des noch nicht erstarrten Metallstrangs zu bewirken, welche ihrerseits ausreichend starke Strömungsgeschwin¬ digkeiten im flüssigen Bereich des Metallstrangs erzeugen.
Die magnetische Flussdichte hängt in erheblichem Umfang vom Abstand zwischen den Rührspulen und dem Rührbereich ab, wobei der Rührbereich in Dickenrichtung ca. 50-100 mm von der Strangoberfläche entfernt liegt. Insbesondere ist die magne¬ tische Flussdichte in etwa umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands. Je näher die Rührspulenanordnung am Metallstrang angeordnet werden kann, desto besser ist die Rührwir- kung und umso weniger Strom wird benötigt, um eine gute Rühr¬ leistung zu gewährleisten.
Dieser Abstandsvorteil wird mittels sogenannter Rührrollen ausgenützt. Bei derartigen Rührrollen sind die Rührspulen in die Strangführungsrollen eingebaut. Dadurch kann der Abstand zur Strangoberfläche sehr gering gehalten werden. Meist liegt der Abstand zur Strangoberfläche im Bereich von ca. 40-50 mm. Vorteile dieser Ausgestaltung sind die geringeren Rührströme bei einer einfachen Bauweise der Spulen. Ein Nachteil ist die Anzahl von notwendigen Rührrollen je Anlage. Man benötigt für eine gute Rührwirkung vier Rollen je Biegezone . Biegezonen sind Betriebswechselteile und daher in entsprechender Menge vorhanden (ca. drei Stück je Gießdicke und Strang) . So benö¬ tigt man für einen Strang mit einer Gießdicke 12 Rührrollen. Die Rollenkonstruktionen rund um die stillstehende Rührspule sind weiterhin Verschleißteile, welche regelmäßig instandge¬ setzt werden müssen. Das Rollenmaterial muss antimagnetisch, korrosionsbeständig, verschleißfest sein und eine gute Warm¬ festigkeit haben. Man verwendet einen hochwarmfesten Stahl mit hohem Chrom- und Nickelgehalt, mit einem austenitischen Gefüge, Karbiden und intermetallischen Phasen und einer Hart- chrombeschichtung zur Minimierung des Oberflächenverschleißes. Ein derartiger Stahl kostet etwa 25mal mehr als ein für Strangführungsrollen üblicherweise verwendeter Stahl.
Weil die üblichen Rollenzwischenunterstützungen fehlen, benötigt man weiterhin einen größeren Rollendurchmesser, um die auftretenden Kräfte übertragen zu können. Um eine entsprechende Spule im Rolleninneren unterzubringen, muss man daher den üblichen Rollendurchmesser von rund 150 mm auf ca. 240- 300 mm erhöhen. Aufgrund der größeren Rollendurchmesser sind jedoch auch größere Abstände der Rollen voneinander erforderlich. Die Rührrollen haben daher durch die größeren Rollenabstände eine schlechtere Stützwirkung auf den noch nicht durcherstarrten, heißen und weichen Strang. Es kann durch das Ausbauchen und dem wieder Zurückdrücken der Strangschale zu unerwünschten Innenrissen kommen. Auch Bulgingeffekte können in verstärktem Ausmaß auftreten.
Als zu den Rührrollen alternative Ausgestaltung sind sogenannte Box-Type-Rührer bekannt. Hier sind die Rührspulen nicht in den Strangführungsrollen angeordnet, sondern hinter den Strangführungsrollen positioniert. Die Rührspulen sind in einer wassergekühlten Box zusammengefasst und auf einem verschiebbaren Wagen befestigt. Der Wagen erlaubt das Einfahren in eine Arbeitsposition und das Ausfahren in eine Wartungsund Wechselposition. In der Wartungs- und Wechselposition können die Biegezone bzw. die Strangführungssegmente gewech¬ selt werden, ohne den Rührer mit ausbauen zu müssen. Somit muss nicht jede Biegezone bzw. jedes Segment mit einem eige¬ nen Rührer ausgestattet werden. Die Instandhaltungskosten sind daher erheblich geringer als bei Rührrollen.
Der Nachteil des Box-Type-Rührers ist der größere Abstand der Rührspulenanordnung von der Strangoberfläche. Der Abstand liegt oftmals im Bereich von ca. 230-260 mm. Im Vergleich ist der Abstand bei der Rührrolle nur 40-50 mm. Zum Erzeugen der gleichen Rührwirkung benötigt ein Box-Type-Rührer daher eine erheblich größere elektrische Leistung als eine Ausgestaltung mit Rührrollen. Dies wirkt sich negativ auf die Betriebskos¬ ten aus. Weiterhin fällt durch die höhere erforderliche elektrische Leistung des Box-Type-Rührers auch mehr Verlust¬ wärme an. Die Verlustleistung muss durch eine Wasserkühlung abgeführt werden muss.
Auch bei einem Box-Type-Rührer werden im Stand der Technik Strangführungsrollen verwendet, die in Breitenrichtung gesehen nur außen abgestützt sind, jedoch keine Zwischenabstüt- zungen aufweisen. Auch bei einem Box-Type-Rührer müssen die Strangführungsrollen daher einen vergrößerten Rollendurchmesser aufweisen. Die Vergrößerung des Durchmessers gegenüber dem Durchmesser normaler Strangführungsrollen ist zwar nicht ganz so groß wie bei Rührrollen, aber immer noch erheblich. Vom Ansatz her ergeben sich jedoch die gleichen Nachteile, die obenstehend bereits in Verbindung mit Rührrollen genannt wurden .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rührspulenanordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass sich unter Beibehaltung der konstruktiven Ausgestaltung der Rührspulenanordnung eine verbesserte Rührwirkung ergibt . Die Aufgabe wird durch eine Rührspulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Rührspulenanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 4. Erfindungsgemäß wird eine Rührspulenanordnung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Wickelachsen der Rührspulen orthogonal zur Breitenrichtung orientiert sind.
Durch diese Ausgestaltung wird einerseits - wie im Stand der Technik auch - ein Box-Type-Rührer geschaffen, bei dem aufgrund des Abstands der Rührspulen in Breitenrichtung gesehen im Bereich zwischen zwei Rührspulen jeweils eine Zwischenab- stützung angeordnet werden kann. Es ist somit möglich, dass die Rührspulenanordnung im Bereich mindestens einer Strang- führungsrolle angeordnet ist, dass die mindestens eine
Strangführungsrolle in Breitenrichtung gesehen nicht nur - wie im Stand der Technik auch - an ihren beiden Enden, sondern zusätzlich auch zwischen den beiden Enden an mehreren Stellen über AbStützungen gelagert ist und dass im Betrieb der Rührspulenanordnung die Rührspulen in Breitenrichtung gesehen zwischen den AbStützungen angeordnet sind. Darüber hinaus ergibt sich jedoch durch die Orientierung der Wickelachsen der Rührspulen bei gleichem Leistungsbedarf eine verbesserte Rührwirkung, da sich der flüssige Kern des Metall- Strangs im Gegensatz zum Stand der Technik nicht im Streufeld der Rührspulen befindet und somit nur einen geringen Bruchteil des generierten Magnetfeldes „sieht", sondern mit dem Magnetfeld direkt „angestrahlt" wird, so dass ein erheblicher Teil des generierten Magnetfeldes auf den flüssigen Kern des Metallstrangs wirkt.
Der Abstand in Breitenrichtung zwischen zwei benachbarten Rührspulen muss nicht immer konstant sein. Mit anderen Worten kann zwischen einer ersten und einer zweiten Rührspule ein erster Abstand vorliegen, und zwischen der zweiten und einer dritten Rührspule ein zweiter Abstand vorliegen. Wichtig ist lediglich, dass jeweils zwischen zwei in Breitenrichtung angeordneten, benachbarten Rührspulen ein Abstand vorliegt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Rührspulenanord- nung einen Eisenkern auf. Der Eisenkern weist seinerseits ein Joch auf, das sich in Breitenrichtung gesehen über alle Rühr- spulen erstreckt. Von dem Joch aus erstrecken sich Ausläufer auf den Metallstrang zu, die in jeweils eine der Rührspulen eintauchen .
Vorzugsweise weist die Rührspulenanordnung eine Positionier- einrichtung auf, mittels derer die Rührspulen zwischen die AbStützungen einfahrbar und aus dem Bereich zwischen den Ab- Stützungen ausfahrbar sind.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Stranggießanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Erfindungsgemäß weist eine Stranggießanlage der eingangs genannten Art eine erfin¬ dungsgemäße Rührspulenanordnung auf. Weiterhin weisen die Strangführungsrollen im Bereich der Rührspulenanordnung zumindest in etwa den gleichen Durchmesser auf wie die Strangführungsrollen außerhalb dieses Bereichs.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungsbei- spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung: FIG 1 eine Stranggießanlage von der Seite,
FIG 2 einen Ausschnitt von FIG 1,
FIG 3 eine Draufsicht von oben auf eine Strangführungs¬ rolle und eine Rührspulenanordnung und
FIG 4 die Strangführungsrolle und die Rührspulenanordnung von FIG 3 aus einer Richtung IV-IV in FIG 3.
Die Figuren werden nachstehend zusammen erläutert.
Mittels einer Stranggießanlage wird ein Metallstrang 1 gegos¬ sen. Der Metallstrang 1 kann beispielsweise aus Stahl bestehen. Zum Gießen des Metallstrangs 1 wird flüssiges Metall 2 in eine Stranggießkokille 3 gegossen und sodann aus der Stranggießkokille 3 abgezogen. Unterhalb der Stranggießkokille 3 ist eine Strangführung 4 angeordnet, die eine Vielzahl von Strangführungsrollen 5 aufweist. Mittels der Strangführungsrollen 5 wird der Metallstrang 1 gestützt und geführt. Der Abstand der Strangführungsrollen 5 voneinander ist in den Figuren teilweise übertrieben dargestellt. In der Praxis fol¬ gen die Strangführungsrollen 5 dicht aufeinander.
Das Gießen in der Stranggießkokille 3 erfolgt in einer Gie߬ richtung x. Die Gießrichtung x ist in der Regel anfänglich vertikal von oben nach unten gerichtet. Die Gießrichtung x kann jedoch auch einen von 0° verschiedenen Winkel mit der Vertikalen bilden. Oftmals wird weiterhin der Metallstrang 1 nach dem Austreten aus der Stranggießkokille 3 in einem Bogen nach und nach in die Horizontale umgelenkt. Die Gießrichtung x folgt dieser Bewegung. Die Gießrichtung x ist also nicht starr und unveränderlich diejenige Richtung, mit welcher der Metallstrang 1 die Stranggießkokille 3 verlässt, sondern dy¬ namisch jeweils diejenige Richtung, in welche der gegossene Metallstrang 1 sich an seinem jeweiligen Ort bewegt .
Der Metallstrang 1 ist beim Verlassen der Stranggießkokille 3 noch nicht durcherstarrt. Er weist daher eine Strangschale 1' und einen noch flüssigen Kern 1" auf. Der Metallstrang 1 erstreckt sich weiterhin orthogonal zur Gießrichtung x gesehen in einer Breitenrichtung über eine Breite b und in einer Dickenrichtung über eine Dicke d. Die Breite b ist größer als die Dicke d. In aller Regel liegt ein Verhältnis von Breite b zu Dicke d oberhalb von 2:1. Die Strangführungsrollen 5 sind an der Breitseite des Metallstrangs 1 an den Metallstrang 1 angestellt. Ihre Drehachsen verlaufen daher parallel zur Breitenrichtung .
Die Stranggießanlage weist weiterhin eine Rührspulenanordnung 6 auf. Die Rührspulenanordnung 6 kann nach Bedarf wassergekühlt sein. Sie kann jedoch alternativ auch luftgekühlt sein.
Die Rührspulenanordnung 6 weist mehrere Rührspulen 7 auf. Die Rührspulen 7 werden im Betrieb der Rührspulenanordnung 6 - wenn also mittels der Rührspulenanordnung 6 im flüssigen Kern 1" Strömungen erzeugt werden sollen - mit einem jeweiligen Wechselstrom beaufschlagt. In der Regel bilden die Wechsel¬ ströme, mit denen die Rührspulen 7 beaufschlagt werden, die Phasen Li, L2, L3 (N = Nullleiter) eines Drehstromsystems. Weiterhin weist das Drehstromsystem in der Regel drei Phasen Li, L2, L3 auf, so dass auch drei Rührspulen 7 vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Ausge¬ staltungen mit drei Rührspulen 7 beschränkt. Es können auch vier oder fünf Rührspulen 7 vorhanden sein. Unter Umständen kann es in diesem Fall erforderlich sein, die Rührspulen 7 aus einem Drehstromsystem mit einer anderen Anzahl von Phasen zu speisen, beispielsweise aus einem Drehstromsystem mit zwei, vier oder fünf Phasen. Die Rührspulen 7 weisen jeweils eine Wicklung 8 auf. Die je¬ weilige Wicklung 8 läuft um eine jeweilige Wickelachse 9 um. Die Wickelachsen 9 der Rührspulen 7 sind orthogonal zur Breitenrichtung orientiert. Die Wickelachsen 9 sind weiterhin unter einem - in der Regel für alle Wickelachsen 9 einheitli- chen - nennenswerten Winkel zur (lokalen) Gießrichtung x orientiert. Der Winkel sollte möglichst nahe an 90° liegen. Im Idealfall ist er exakt 90°. Geringfügige Abweichungen sind jedoch möglich. Die Rührspulenanordnung 6 (und mit ihr die Rührspulen 7) ist im Bereich mindestens einer Strangführungsrolle 5 angeordnet (siehe Fig 3) . Die mindestens eine Strangführungsrolle 5 ist in Breitenrichtung gesehen an ihren beiden Enden in Endlagern 10 gelagert. Vom Metallstrang 1 auf die mindestens eine Strangführungsrolle 5 ausgeübte Kräfte werden somit über die Endlager 10 in entsprechende AbStützungen 11 abgeleitet. Wei¬ terhin sind die Rührspulen 7 in Breitenrichtung gesehen ne- beneinander angeordnet. Sie grenzen in Breitenrichtung gesehen jedoch nicht aneinander an, sondern weisen in Breitenrichtung gesehen einen Abstand a voneinander auf. Diese Ausgestaltung - nämlich der Abstand a der Rührspulen 7 voneinander - ermöglicht es, dass die mindestens eine Strangführungs- rolle 5 zusätzlich auch zwischen den beiden Enden in Zwischenlagern 12 gelagert ist. Vom Metallstrang 1 auf die mindestens eine Strangführungsrolle 5 ausgeübte Kräfte werden somit nicht nur über die Endlager 10 in deren AbStützungen 11 abgeleitet, sondern zusätzlich auch über die Zwischenlager 12 in entsprechende AbStützungen 13. Dies gilt, obwohl im Be¬ trieb der Rührspulenanordnung 6 die Rührspulen 7 in Breitenrichtung gesehen zwischen den AbStützungen 11, 13 angeordnet sind . Die Anzahl an Zwischenlagern 12 kann nach Bedarf bestimmt sein. Bei einer Ausgestaltung mit drei Rührspulen 7 sind in der Regel zwei Zwischenlager 12 vorhanden. Es ist im Einzelfall jedoch auch möglich, dass nur ein einziges Zwischenlager 12 vorhanden ist. Bei - beispielsweise - vier Rührspulen 7 ist entweder ein einziges Zwischenlager 12 oder sind drei Zwischenlager 12 vorhanden.
In der Regel weist die Rührspulenanordnung 6 einen Eisenkern 14 auf. Der Eisenkern 14 weist ein Joch 14' auf. Das Joch 14' erstreckt sich in Breitenrichtung gesehen über alle Rührspulen 7. Von dem Joch 14' aus erstrecken sich Ausläufer 14" auf den Metallstrang 1 zu. Die Ausläufer 14" tauchen in jeweils eine der Rührspulen 7 ein. In der Regel ist die Rührspulenanordnung 6 an den Metallstrang 1 bzw. die dortigen Strangführungsrollen 5 anstellbar. Die Rührspulenanordnung 6 weist daher in der Regel eine Positioniereinrichtung 15 auf, mittels derer die Rührspulen 7 zwischen die AbStützungen 11, 13 einfahrbar und aus dem Bereich zwischen den AbStützungen 11, 13 ausfahrbar sind. Die Positioniereinrichtung 15 kann beispielsweise als Wagen 16 ausgebildet sein, der über Räder auf einer entsprechenden Lauffläche 17 verfahrbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise möglich, die Rührspulenanordnung 6 mittels einer Hydraulikzylindereinheit entlang einer Linearführung zu verfahren .
Die Strangführungsrollen 5 außerhalb des Bereichs der
Rührspulenanordnung 6 weisen einen Durchmesser Dl auf, der in der Regel im Bereich zwischen 1 20 und 200 mm 1iegt, bei- spielsweise bei ca. 140 mm bis 160 mm. Die Strangführungsrol- len 5 in dem Bereich der Rührspulenanordnung 6 können einen Durchmesser D2 aufweisen, der - zumindest in etwa, beispiels- weise auf ± 10 % genau - gleich dem Durchmesser Dl der
Strangführungsrollen 5 ist, die außerhalb dieses Bereichs an- geordnet sind.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So können durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rührspulenanord¬ nung 6 insbesondere die magnetischen Streufeldverluste redu¬ ziert werden. Weiterhin kann die elektrische Anschlussleis¬ tung der Rührspulenanordnung 6 gegenüber einer Rührspulenanordnung des Standes der Technik auf etwa die Hälfte reduziert werden. Durch die Reduzierung des Durchmessers D2 der Strangführungsrollen 5 im Bereich der Rührspulenanordnung auf das übliche Maß kann die Gefahr von Innenrissen im Metallstrang 1 deutlich verringert werden. Auch Bulgingeffekte sind redu¬ ziert. Störungen von anderen elektrischen und insbesondere elektronischen Bauteilen (beispielsweise Sensoren) durch die elektromagnetischen Streufelder werden gemindert. Der für die Strangführungsrollen 5 im Bereich der Rührspulenanordnung 6 erforderliche Stahl kann der übliche austenitische, rostfreie Stahl sein, der auch sonst für Strangführungsrollen 5 verwendet wird. Die Verwendung eines Spezialstahls ist nicht erforderlich. Im Ergebnis können somit die Vorteile einer Ausgestaltung mit Rührrollen mit den Vorteilen des Box-Type- Rührers umgesetzt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugszeichenliste
1 Metallstrang
1' Strangschale
1" flüssiger Kern
2 flüssiges Metall 3 Stranggießkokille 4 Strangführung
5 Strangführungsrollen 6 Rührspulenanordnung 7 Rührspulen
8 Wicklungen
9 Wickelachsen
10 Endlager
11 AbStützungen
12 Zwischenlager
13 AbStützungen
14 Eisenkern
14' Joch
14" Ausläufer
15 Positioniereinrichtung 16 Wagen
17 Lauffläche a Abstand
b Breite
d Dicke
Dl, D2 Durchmesser
LI, L2, L3 Phasen
N Nullleiter
Gießrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Rührspulenanordnung in einer Stranggießanlage, mittels derer in einer Gießrichtung (x) ein Metallstrang (1) gegossen wird, wobei der Metallstrang (1) orthogonal zur Gießrichtung (x) gesehen sich in einer Breitenrichtung über eine Breite (b) und in einer Dickenrichtung über eine Dicke (d) erstreckt,
- wobei die Rührspulenanordnung mehrere Rührspulen (7) auf- weist,
- wobei die Rührspulen (7) jeweils eine um eine jeweilige Wi¬ ckelachse (9) umlaufende Wicklung (8) aufweisen, die im Be¬ trieb der Rührspulenanordnung (6) mit einem jeweiligen Wechselstrom beaufschlagt wird,
- wobei die Rührspulen (7) in Breitenrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind und in Breitenrichtung gesehen einen Abstand (a) voneinander aufweisen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Wickelachsen (9) der Rührspulen (7) orthogonal zur Breitenrichtung orientiert sind.
2. Rührspulenanordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Rührspulenanordnung im Bereich mindestens einer Strangführungsrolle (5) angeordnet ist, dass die mindestens eine Strangführungsrolle (5) in Breitenrichtung gesehen an ihren beiden Enden und zusätzlich zwischen den beiden Enden an mehreren Stellen über AbStützungen (11, 13) gelagert ist und dass im Betrieb der Rührspulenanordnung die Rührspulen (7) in Breitenrichtung gesehen zwischen den AbStützungen (11, 13) angeordnet sind.
3. Rührspulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Rührspulenanordnung einen Eisenkern (14) aufweist, dass der Eisenkern (14) ein Joch (14') aufweist, dass das Joch (14') sich in Breitenrichtung gesehen über alle Rührspulen (7) erstreckt, dass sich von dem Joch (14') aus Ausläufer (14") auf den Metallstrang (1) zu erstrecken und dass die Ausläufer (14") in jeweils eine der Rührspulen (7) eintauchen .
4. Rührspulenanordnung nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Rührspulenanordnung eine Positioniereinrichtung (15) aufweist, mittels derer die Rührspulen (7) zwischen die Ab- stützungen (11, 13) einfahrbar und aus dem Bereich zwischen den AbStützungen (11, 13) ausfahrbar sind.
5. Stranggießanlage, mittels derer in einer Gießrichtung (x) ein Metallstrang (1) gegossen wird, wobei der Metallstrang (1) orthogonal zur Gießrichtung (x) gesehen sich in einer Breitenrichtung über eine Breite (b) und in einer Dickenrichtung über eine Dicke (d) erstreckt,
- wobei die Stranggießanlage eine Strangführung (4) mit einer Vielzahl von Strangführungsrollen (5) aufweist,
- wobei die Strangführungsrollen (5) parallel zur Breiten- richtung verlaufende Drehachsen aufweisen und an den Metallstrang (1) angestellt sind,
- wobei die Stranggießanlage eine Rührspulenanordnung (6) nach einem der obigen Ansprüche aufweist,
- wobei die Strangführungsrollen (5) im Bereich der Rührspu- lenanordnung (6) zumindest in etwa den gleichen Durchmesser
(D2) aufweisen wie die Strangführungsrollen (5) außerhalb dieses Bereichs.
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