Rühreinrichtung an einer Stranggiessanlage

Abstract

 Bei einer Rühreinrichtung an einer Stranggiessaniage, insbesondere an einer Stahistranggiessanlage, mit mindestens zwei an einer Strangführung und in deren Längsrichtung (11) nacheinander angeordneten magnetischen, mit Wechselstrom betriebenen Induktionselementen (4, 5, 6) ist jedes Induktionselement (4 bis 6) an eine eigene Phase (R, S, T, N) des zumindest zweiphasigen Wechselstromes angeschlossen und sind die Phasen (R, S, T, N) gegeneinander um den Phasenwinkel 0° < ϕ ≤ 180° verschoben.
Um die Ausbildung einer ständig gleichgerichteten Umlaufströmung trotz einfach und robust aufgebauter Rühreinrichtung zu vermeiden, wobei zusätzliche Schaiteinrichtungen nicht erforderlich sind, rufen die Phasen (R, S, T, N) unter Bildung eines magnetischen Wechselfeldes an mindestens zwei benachbarten induktionselementen (4 bis 6) jeweils elektromotorische Kräfte hervor, deren Momentanwertdifferenzen und Richtungsunterschiede einer Phasenwinkeldifferenz von ϕ + 180° entsprechen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Rühreinrichtung an einer Stranggießanlage, insbesondere an einer Stahlstranggießanlage, mit mindestens zwei an einer Strangführung und in deren Längsrichtung nacheinander angeordneten magnetischen, mit Wechselstrom betriebenen Induktionselementen, wobei jedes Induktionselement an eine eigene Phase des zumindest zweiphasigen Wechselstromes angeschlossen ist und die Phasen gegeneinander um den Phasenwinkel 0°<ϕ≤ 180° verschoben sind.

[0002] Mit einer Rühreinrichtung dieser Art (DE-A - 27 56 623) wird eine kontinuierliche Relativbewegung der Schmelze im Bereich der Rühreinrichtung erzielt. Dies hat den Nachteil, daß es durch unstetige Konzentrationsänderungen zu Inhomogenitäten in Querrichtung des Stranges (weißen Bändern), die die Gebrauchseigenschaften beeinträchtigen, kommt.

[0003] Eine Rühreinrichtung, mit der eine diskontinuierliche Metallströmung in der Kernzone des Stranges zwecks Vermeidung von Ausseigerungen erzielt werden kann, ist aus der DE-B - 1 962 341 bekannt. Sie weist in Längsrichtung der Strangführung nacheinander angeordnete Wanderfeldinduktoren mit jeweils mehrphasiger Stabwicklung auf. Eine mehrphasige sinusförmige elektrische Spannung bewirkt ein elektrisches Wanderfeld in Form einer in Längsrichtung der Wanderfeldinduktoren fortschreitenden Welle. Zur Vermeidung von Ausseigerungen im Zentrum des Gußstranges werden die Wanderfeldinduktoren entweder abwechselnd ein- und ausgeschaltet oder umgepolt oder mittels einer stetig bzw. sprunghaft sich ändernden Induktorspannung versorgt. Diese bekannte Rühreinrichtung benötigt zur Erzielung einer diskontinuierlichen Metallströmung eine eigene Steuerung für das Ein- und Ausschalten bzw. Umpolen bzw. Ändern der Induktionsspannung.

[0004] Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieses Nachteiles und stellt sich die Aufgabe, eine Rühreinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der ein diskontinuierliches Rühren und damit eine fortlaufende Änderung der Metallströmung im Strang möglich ist und die Ausbildung einer ständig gleichgerichteten Umlaufströmung vermieden wird, wobei die Rühreinrichtung einfach und robust aufgebaut sein soll und ohne zusätzliche Schalteinrichtungen auskommt.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phasen unter Bildung eines magnetischen Wechselfeldes an mindestens zwei benachbarten Induktionselementen jeweils elektromotorische Kräfte hervorrufen, deren Momentanwertdifferenzen und Richtungsunterschiede einer Phasenwinkeldifferenz von r + 180° entsprechen.

[0006] Eine bevorzugte Ausführungsform mit mindestens drei Induktionselementen, die an einem im stern- oder im dreieckgeschalteten Dreiphasen-Drehstromnetz angeschlossen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktionselement zu den beiden anderen Induktionselementen gegengeschaltet ist.

[0007] Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen in schematischer Darstellung näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Schaltschema für drei in Stranglängsrichtung hintereinander liegende Induktionselemente gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Fig. 2 zeigt in analoger Darstellung eine zweite Ausführungsform. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die bevorzugte konstruktive Ausbildung von Jochen.

[0008] Gemäß Fig. 1 sind drei in Längsrichtung eines in einer Stranggießanlage kontinuierlich gegossenen Stranges 1, dessen Schale mit 2 und dessen flüssiger Kern mit 3 bezeichnet sind, nacheinander angeordnete Induktionselemente vorgesehen, die als gegebenenfalls mit Kernen oder Jochen ausgestattete Spulen 4, 5, 6 ausgebildet sind. Diese Rührer 4, 5, 6 sind entlang der nicht dargestellten Strangführung der Stranggießanlage vorgesehen.

[0009] Zur Versorgung der Spulen 4, 5, 6 dient ein Dreiphasen-Drehstromnetz 7, dessen Phasen bzw. Leiter R, S, T in Sternschaltung geschaltet sind. Die Spulen 4, 5, 6 sind erfindungsgemäß folgendermaßen an das Drehstromnetz angeschlossen:

Von der ersten Spule 4 und von der letzten Spule 6 ist jeweils das näher beim Strang liegende Ende an den Rund T-Leiter angeschlossen, wogegen das von der Spule 5 näher bei der Strangoberfläche 8 liegende Ende an den Mittelpunktleiter N angeschlossen ist. Die beiden von der Strangoberfläche 8 entfernter liegenden Enden der ersten und letzten Spule 4 und 6 sind an den Mittelpunktleiter N und das von der Strangoberfläche 8 entfernter liegende Ende der mittleren Spule 5 ist an den S-Leiter angeschlossen. Durch die auf diese Weise gegengeschaltete mittlere Spule 5 entsteht ein diskontinuierliches magnetisches Wechselfeld, welches die Ausbreitung einer von der ersten bis zur letzten Spule 4 und 6 gleichgerichteten Strömung der Metallschmelze im flüssigen Kern 3 des Stranges 1 hintanhält. Die Phasenverschiebung der drei Drehstromphasen R, S, T beträgt, wie üblich, 120°.

[0010] Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Spulen 4 bis 6 an ein in Dreieckschaltung aufgebautes Drehstromnetz 9 geschaltet, wobei im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform die Spulen nicht mit ihrer Achse 10 senkrecht zur Strangoberfläche 8, sondern parallel zu dieser liegen, u.zw. parallel zur Achse 11 bzw. Längsrichtung des Stranges und der Strangführung. Auch hier ist die mittlere Spule 5 zu den beiden anderen Spulen 4 und 6 gegengeschaltet, so daß ebenfalls kein sich über die drei Spulen kontinuierlich fortpflanzendes Wanderfeld entstehen kann, sondern ein diskontinuierliches magnetisches Wechselfeld gebildet wird.

[0011] Die Frequenz des Wechselstromes der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen liegt zweckmäßig zwischen 2 und 120 Hz.

[0012] Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Ausführungsformen mit sechs Rührern 4, 4'; 5, 5' und 6, 6', von denen jeweils drei 4, 5, 6 und 4', 5', 6' so geschaltet sind, wie dies in den Fig. 1 oder 2 gezeigt ist. Gemäß den Fig. 3 und 4 weisen jeweils zwei Spulen ein gemeinsames Joch 12 bzw. 13 auf, welches aus weichmagnetischem Werkstoff gebildet ist. Zwei jeweils gleichsinnig geschaltete Spulen 4, 4' bzw. 5, 5' und 6, 6' können in Reihen oder Serien mit jeweils einer Phase bzw. einem Leiter R, S, T bzw. N geschaltet sein, so daß von jeder Phase bzw. von jedem Leiter R, S, T (N) eine Spulengruppe versorgt wird.

[0013] Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 sind sämtliche sechs Spulen 4 bis 6' an einem gemeinsamen Kammjoch 14 angeordnet.

[0014] Durch die Relativbewegung der Metallschmelze zur Strangschale werden die an der Erstarrungsfront entstehenden Dendriten gebrochen und wegen ihres Dichteunterschiedes zur Schmelze in den flüssigen Teil des Stranges eingetragen. Eine unstetige Konzentrationsänderung an der dünnen Schicht, im Übergang zwischen dem flüssigen und dem festen Aggregatzustsand, kann durch die erfindungsgemäße Rühreinrichtung nicht oder nur in geringem Maß erfolgen, so daß die Ausbildung eines weißen Bandes unterbleibt oder nur in geringem, nicht störendem Ausmaß eintritt.

[0015] Die günstigen Auswirkungen der elektromagnetischen Beeinflussung der Erstarrung von Strangguß können somit voll genutzt werden, ohne daß die dem bisherigen technischen Gebrauch entsprechenden Nachteile der veränderten Rührintensität in Kauf genommen werden müssen.

Ansprüche

1. Rühreinrichtung an einer Stranggießanlage, insbesondere an einer Stahlstranggießanlage, mit mindestens zwei an einer Strangführung und in deren Längsrichtung (11) nacheinander angeordneten magnetischen, mit Wechselstrom betriebenen Induktionselementen (4, 5, 6; 4', 5', 6'), wobei jedes Induktionselement (4 bis 6') an eine eigene Phase (R, S, T, N) des zumindest zweiphasigen Wechselstromes angeschlossen ist und die Phasen (R, S, T, N) gegeneinander um den Phasenwinkel 0<γ≤180° verschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen (R, S, T, N) unter Bildung eines magnetischen Wechselfeldes an mindestens zwei benachbarten Induktionselementen (4 bis 6') jeweils elektromotorische Kräfte hervorrufen, deren Momentanwertdifferenzen und Richtungsunterschiede einer Phasenwinkeldifferenz von ϕ + 180° entsprechen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit mindestens drei Induktionselementen (4, 5, 6; 4', 5', 6'), die an einem im stern- oder im dreieckgeschalteten Dreiphasen-Drehstromnetz angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktionselement (5; 5') zu den beiden anderen Induktionselementen (4, 6; 4', 6') gegengeschaltet ist.

Zeichnung