DE60016255T2

DE60016255T2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen giessen von metallen

Info

Publication number: DE60016255T2
Application number: DE60016255T
Authority: DE
Inventors: Conny Svahn; Tord Kroon
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: WO2001017713A1; EP1214165A1; AU6883800A; SE515990C2; SE9903146L; DE60016255D1; CA2382417A1; SE9903146D0; EP1214165B1; JP2003508229A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen gemäß dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1.
Elektromagnetische Bremsen umfassen Anordnungen zur Erzeugung eines statischen durch Gleichstrom erzeugten Magnetfeldes oder eines durch Permanentmagneten oder ein pulsierendes magnetisches Wechselfeld niedriger Frequenz erzeugten Magnetfeldes in dem Flüssigmetall in einer Form in einer Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen. Wenn das einströmende Metall das Feld durchläuft, wird die Bewegung des abfließenden Strahls in den Rest des Flüssigmetalls hinein durch das Feld verzögert und der abfließende Strahl wird derart aufgeteilt, dass sein Impuls abgeschwächt wird oder verschwindet. Die Grundprinzipien der Funktion und die Vorteile solcher elektromagnetischer Bremsen sind von früher gut bekannt.
Das Gebiet der Erfindung umfasst insbesondere Vorrichtungen zum Gießen von „Platten", wobei die Form einen rechteckigen Querschnitt aufweist und gegenüberliegende Paare von Magnetkernen entlang der gegenüberliegenden Längsseiten der Form angeordnet sind und jedes mit einem Joch verbunden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik ist bekannt, elektromagnetische Bremsen der ein gangs definierten Art anzuordnen, bei denen jeder Magnetkern in einen vorderen Teil, der permanent an der Form angeordnet ist, und einen hinteren Teil, der lösbar mit dem vorderen Teil verbunden ist, aufgeteilt ist. Jeder hintere Kernteil trägt eine Wicklung und jede der Wicklungen ist im Wesentlichen parallel zu der Formwand um den hinteren Magnetkernteil herum gewickelt. Der vordere Teil des Magnetkerns kann die Form einer Platte oder dergleichen aufweisen, ein magnetisches Material umfassen und permanent mit der Form verbunden sein. Der hintere Teil weist eine Fläche zur Anlage an den vorderen Teil auf, die einen Bereich und eine Geometrie aufweist, die an den Bereich und die Geometrie des vorderen Teils, der seinerseits wiederum unter anderem von der Größe der Form abhängig ist, angepasst sind.
Ein Nachteil von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik besteht darin, dass sie für unterschiedliche Formen unterschiedlicher Größe eine individuelle Anpassung des Magnetkernteils, um den herum die Wicklungen gewickelt sind, erfordern, und dass die Form und Größe der verwendeten Magnetkerne sich von Fall zu Fall unterscheiden.
Magnetkerne nach dem Stand der Technik nehmen zusätzlich einen relativ großen Raum in einer Richtung rechtwinklig aus der Formwand heraus ein.
ZIEL DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen bereitzustellen, mit einer elektromagnetische Bremse, die derart konstruiert ist, dass sie einfach an unterschiedliche Formgrößen angepasst werden kann. Zusätzlich sollen das Joch und die Magnetkerne auf eine Art und Weise ange ordnet sein, dass eine kompakte Bremse, die sich so wenig wie möglich von der Formwand erstreckt, erzielt wird, um einen Zugriff auf Vorrichtungen, die unter der Bremse angeordnet sind, zum Beispiel Hebevorrichtungen, zu ermöglichen.
Darüber hinaus soll zumindest ein Teil des Jochs an den an der Form angeordneten Magnetkernen einfach zu befestigen und zu entfernen sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung wird mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß dem beiliegenden Anspruch 1 erreicht.
Durch permanentes Befestigen der Magnetkerne an der Form, so dass sie im Wesentlichen die gesamte Breite der Form bedecken, kann eben dieses Joch mit Wicklung, demgemäß eine so genannte Standard-Bremse, für Vorrichtungen verwendet werden, die auf Formen mit variierender Breite angewendet werden. Somit wird eine solche Vorrichtung sehr kostengünstig, da keine spezielle Anpassung des Jochs mit Wicklung für Formen mit unterschiedlichen Breiten durchgeführt werden muss, sondern handelsübliche Joche mit Wicklung für verschiedene Anwendungen verwendet werden können.
Die JP-A-09 057 401 offenbart eine Vorrichtung mit einem Joch, das sich im Wesentlichen parallel zu der Gussrichtung erstreckt, so dass die magnetischen Flusslinien längs und nicht quer verlaufen werden, und z. B. ein Ersetzen der Magnetkerne durch längere oder kürzere dabei nur bedeuten würde, dass die magnetische Bremse sich hier länger genau in der Gussrichtung erstrecken wird und jegliche Anpassung davon an eine andere Formgröße nicht erreicht würde. Es wäre nicht genug, diese Vorrich tung lediglich um 90° zu drehen, um zu der vorliegenden Erfindung zu gelangen, da weitere Merkmale ebenfalls hinzugefügt werden müssen, um die Möglichkeit zu erhalten, handelsübliche Joche mit Wicklungen, die unabhängig von der Breite der jeweiligen Form sind, zu verwenden. Diese Vorrichtung mit der auf zwei Ebenen wirkenden Bremse ist derart konstruiert, dass ihre Wartung erleichtert ist, was einem vollständig anderen Zweck als dem Zweck der vorliegenden Erfindung dient.
Demgemäß legt die JP-A-09 057 401 eine „vertikale Bremse" offen, wohingegen die vorliegende Erfindung und die in 1 gezeigte Vorrichtung nach dem Stand der Technik in der vorliegenden Anwendung, die im Wesentlichen der JP-A-01 271 035 entspricht, „horizontale Bremsen" betreffen, und es wäre für einen Fachmann nicht üblich, beim Versuch, Probleme mit „horizontalen Bremsen" in Anlagen für kontinuierliches Gießen zu lösen, nach „vertikalen Bremsen" zu suchen.
Der Grund besteht darin, dass vertikale und horizontale Bremsen für teilweise unterschiedliche Aufgaben und für teilweise unterschiedliche Anwendungen verwendet werden.
Vertikale Bremsen werden zum Gießen von dicken Platten verwendet, wo es erwünscht ist, Magnetfelder in zwei unterschiedlichen vertikalen Lagen zu haben, um verschiedene Teile des Flusses, z. B. am Meniskus eines Flüssigmetalls und an der Öffnung des Auslassrohres, zu beeinflussen. Die mechanische Form besteht aus flachen vertikalen Stützplatten und weist oft verschiedene äußere Rahmen auf. Die Abmessungen für den Block sind oft vergleichsweise groß, z. B. 220 × 1600 mm, was in einer großen umgebenden mechanischen Tragkonstruktion der Form resultiert.
Horizontale Bremsen werden zum Gießen von dünnen Platten verwendet, wenn ein Magnetfeld erwünscht ist, das in einer horizontale Ebene wirkt. Die mechanische Form besteht in den meisten Fällen aus Stützplatten mit einer gebogenen Seite, um Raum für das Gießrohr bereitzustellen. Die Abmessungen für den Block sind ebenfalls kleiner, typischerweise 60 × 1100 mm, was in kleineren mechanischen Tragkonstruktionen resultiert.
Weitere Vorteile und Merkmale der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft in größerem Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Ansicht von oben der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist,
2 eine schematische Querschnittsansicht von oben der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist,
3 eine schematische Querschnittsansicht gemäß III - III in 2 ist, und
4 eine schematische Querschnittsansicht gemäß IV - IV in 2 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen, wobei die Vorrichtung eine elektromagnetische Bremse 1 umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Kupferform 2 einer an sich bekannten Art, an deren gegenüberliegenden Seiten die elektromagnetische Bremse 1 angeordnet ist. Die elektromagnetische Bremse 1 umfasst eine Anzahl von Magnetkernen 3, 4, 5, 6, die mit der Formwand verbunden sind. Die Magnetkerne 3 – 6 sind paarweise an gegenüberliegenden Seiten der Form entlang ihrer Längsseiten 7, 8 angeordnet und bedecken im Wesentlichen die gesamte Breite der Form mit Ausnahme eines zentralen Abschnittes der Form. Die Magnetkerne 3, 4 bzw. 5, 6 eines jeden Magnetkernpaares sind durch ein Joch 9, 10 verbunden.
Die Magnetkerne 3, 4 bzw. 5, 6 sind in Fenster in so genannten Stützplatten 11, 12, die aus Edelstahl gefertigt sind und Stützwände für die Kupferbleche der Form bilden, geschweißt.
Jeder Magnetkern 3 – 6 umfasst einen Magnetkernteil 14 – 17, der eine Wicklung 18 – 21 trägt. Die Wicklung tragenden Magnetkernteile 14 – 17 sind vorzugsweise lösbar mit vorderen Magnetkernteilen verbunden, die in die Fenster der Stützplatten 11, 12 geschweißt sind. Die Joche 9, 10 sind lösbar, z. B. durch Schrauben befestigt, mit den Magnetkernen 3, 4 bzw. 5, 6 verbunden. Die Wicklungen 18, 19, 20, 21 sind im Wesentlichen parallel zu der Formwand um die hinteren Magnetkernteile 14, 15 bzw. 16, 17 herum gewickelt.
Wenn ein Strom durch die Wicklungen 18, 19, 20, 21 fließt, wird ein Magnetfeld mit einer Richtung, die durch die Pfeile in 1 angezeigt ist, erhalten.
Die 2 – 4 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die eine verbesserte Weiterentwicklung der Vorrichtung gemäß 1 zeigt. Wie in der Vorrichtung gemäß 1 umfasst die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine elektromagnetische Bremse 24 mit zwei Paaren von Magnetkernen 25, 26 bzw. 27, 28, die entlang gegenüberliegenden längsseitigen Wänden 29, 30 einer an sich bekannten Kupferform 31 angeordnet sind. Die Magnetkerne 25 – 28 sind in einer 1 entsprechenden Art und Weise angeordnet und dienen dazu, zu einer Erzeugung eines Magnetfeldes ähnlich dem für die Vorrichtung gemäß 1 beschriebenen beizutragen. Die Magnetkerne sind jedoch nicht in vordere und hintere Teile getrennt, wobei die hinteren Teile Wicklungen tragen, was im Falle von 1 zutrifft.
Die Magnetkerne 25, 26 bzw. 27, 28 eines jeden Magnetkernpaares sind durch ein Joch 32, 33 verbunden. Jedes Joch 32, 33 umfasst einen Abschnitt 34, 35, an den eine Wicklung 36, 37 gewickelt ist, wobei jeder derartige Abschnitt im Wesentlichen genau vor einem Raum zwischen den beiden Magnetkernen 25, 26 bzw. 27, 28 angeordnet und durch die Joche 36, 37 verbunden ist. Die Joche sind lösbar mit den Magnetkernen verbunden.
An gegenüberliegenden Seiten des die Wicklung tragenden Abschnitts 34 35 umfassen die Joche 32, 33 zwei weitere Teile 38, 39 bzw. 40, 41, die ein Gestell für den die Wicklung tragenden Abschnitt 34, 35 bilden und Flächen 46 – 49, die gegen die jeweiligen Magnetkerne 25 – 28 angrenzen, aufweisen. Die Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 sind an den weite ren Teilen 38, 39 bzw. 40, 41 lösbar angebracht, hier durch Schrauben von oben befestigt. Das durch die weiteren Teile 38, 39 bzw. 40, 41 definierte Gestell ist derart, dass es eine Verstellung der Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 im Wesentlichen vertikal nach oben ermöglicht. Auf diese Weise können die Wicklungen 36, 37 einfach entfernt und falls erforderlich ausgetauscht werden. Die Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 können die Form eines kreisrunden oder quadratischen Stabes aus magnetischem Material aufweisen, um den die Wicklungen 36, 37 herum gewickelt sind.
Die Joche 32, 33 umfassen überdies eine Anzahl von Schwenkabschnitten 42 – 45, hier derart angeordnet, dass sie im Wesentlich horizontal geschwenkt sind, um Zugriff auf Teile der Vorrichtung zu ermöglichen, die unter der elektromagnetischen Bremse 24 angeordnet sind, und die für einen Austausch oder Wartung zugänglich sein müssen. Die geschwenkten Teile 42 – 45 bilden einen Teil der oben beschriebenen Teile 38 – 41, die an gegenüberliegenden Seiten der Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 angeordnet und damit verbunden sind.
Typische in der Vorrichtung umfasste und unter der elektromagnetischen Bremse 24 angeordnete Teile, die zugänglich gemacht sein müssen, sind z. B. Hebevorrichtungen zum Heben der Form mit darunter liegenden Segmenten, und Teile, die Austausch und Wartung erfordern wie z. B. Zylinder, die für die Steuerung des mit Hilfe der Vorrichtung kontinuierlich gegossenen Metallstranges verwendet werden.
Die Joche 32, 33 könnten weitere Teile oder Abschnitte umfassen, aber die vorgeschlagene Lösung ist ausreichend, um eine schnelle und einfache Anpassung der Jochgröße an unterschiedliche Formbreiten, d. h., Magnetkernbreiten zu ermöglichen. Dementsprechend weisen die Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 eine Standardgröße auf, und die Länge der weiteren Teile 38 – 41 wird im Hinblick auf die Breite der Form bzw. des Magnetkerns angepasst.
Es ist einzusehen, dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung normalerweise eine große Anzahl von weiteren Komponenten umfasst, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt wurden. Beispiele für solche Komponenten sind um die Form herum angeordnete Kühlkreisläufe sowie verschiedene Komponenten, die um die elektromagnetische Bremse herum angeordnet sind und den Raum begrenzen, den die elektromagnetische Bremse beanspruchen darf. Eine Idee der Erfindung besteht darin, dass es möglich sein soll, Joche in der Art gemäß der Erfindung an bereits bestehende Vorrichtungen zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen zu liefern und daran zu befestigen, ohne dass bei jeder Gelegenheit irgend eine komplizierte Anpassung der Bremse, von der das Joch ein Teil ist, notwendig ist.
Die Joche 32, 33 weisen vorzugsweise die Form von Stäben oder Platten auf. Die Wicklung tragenden Abschnitte 34, 35 können getrennt an einen Benutzer einer Vorrichtung zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen geliefert werden, der dann die weiteren Teile 38 – 41 selbst einfach von einem geeigneten Stabmaterial schneidet und formt.
Die Joche 32, 33, die Magnetkerne 25 – 28 und die Wicklungen 36, 37 sind derart angeordnet, dass sie ein statisches Magnetfeld erzeugen, das durch Gleichstrom erzeugt wird, oder ein Magnetfeld, das durch Permanentmagneten oder ein pulsierendes magnetisches Wechselfeld niedriger Frequenz in dem Flüssigmetall in der Form der Vorrichtung erzeugt wird.
Eine Vielzahl von Varianten und alternativen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird für den Fachmann selbstverständlich offenkundig, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den anliegenden Ansprüchen mit Unterstützung der Beschreibung und der Zeichnungen definiert ist.
Zum Beispiel können die weiteren seitlich angeordneten Jochteile 38 – 41, ebenso gut als hintere Magnetkernteile betrachtet werden, die lösbar mit den permanent an der Form befestigten vorderen Magnetkernteilen, hier die Kerne 25 – 28, verbunden sind. Es ist jedoch von Bedeutung anzumerken, dass vorhandene Wicklungen 36, 37 nur an Jochteilen befestigt sind, deren Größe und Form, zumindest über dem Querschnitt, wo die Wicklung angeordnet ist, im Wesentlichen unabhängig von der Formgröße und dem Bereich der Magnetkerne gegen die Kupferwand der Form sind.
Joche und Magnetkerne sind alle aus magnetischem Material, vorzugsweise Eisen, gefertigt.

Claims

Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen, mit einer elektromagnetischen Bremse, die umfasst: – zumindest zwei Magnetkerne (25, 26; 27, 28), die auf einer Seite einer Form (31) angeordnet und daran befestigt sind, und – ein Joch (32, 33), das abnehmbar mit den beiden Magnetkernen (25, 26; 27, 28) verbunden ist und diese verbindet, wobei das Joch (32, 33) zumindest eine Wicklung (36, 37) im Wesentlichen zwischen den beiden Magnetkernen (25, 26; 27, 28), die durch das Joch (32, 33) verbunden sind, trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (36, 37) um das Joch (32, 33) derart gewickelt ist, dass die Zentralachse der Wicklung (36, 37) im Wesentlichen parallel zu einer Längsseite (29, 30) der Form (31) ist, dass die Zentralachse der Wicklung (36, 37) sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Gussrichtung in der Form (31) erstreckt, dass die Magnetkerne (25, 26; 27, 28) permanent an der Form (31) befestigt sind, und dass die Magnetkerne (25, 26; 27, 28) im Wesentlichen die gesamte Breite der Form (31) mit Ausnahme eines zentralen Abschnittes der Form (31) bedecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (31) transversal zu der Gussrichtung rechtwinklig ausgebildet ist und zwei gegenüberliegende lange Seiten (29, 30) aufweist, wobei sich entlang einer derselben das Joch (32, 33) im Wesentlichen parallel dazu erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkerne (25 – 28) mit einem Raum dazwischen angeordnet sind, und dass die Wicklung (36, 37) im Wesentlichen rechts vor dem Raum positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (32, 33) im Wesentlichen einen Stab oder eine Platte definiert, und dass die Wicklung (36, 37) um einen Zentralabschnitt (34, 35) des Stabes oder der Platte gewickelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (32, 33) einen Abschnitt (34, 35) umfasst, der von dem Rest des Joches (32, 33) lösbar ist und die Wicklung (36, 37) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (32, 33) ein Gestell definiert, das derart angeordnet ist, um den Abschnitt (34, 35), der die Wicklung (3b, 37) trägt, aufzunehmen, und eine Verstellung des Abschnittes (34, 35) im Wesentlichen vertikal aus dem Gestell heraus ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (32, 33) zusätzlich zu dem Abschnitt (34, 35), der die Wicklung (36, 37) trägt, zwei Jochteile (38, 39; 40, 41) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten dieses Abschnittes (34, 35) angeordnet sind, das Gestell bilden und jeweils eine Fläche (46, 47; 48, 49} aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass sie an einen jeweiligen Magnetkern (25, 26; 27, 28) angrenzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (32, 33) zumindest einen Abschnitt (42 – 45) umfasst, der lösbar mit dem Rest des Joches (32, 33) verbunden ist und derart angeordnet ist, dass er für einen Zugriff auf Teile der Vorrichtung abgelöst werden kann, die vertikal unter der elektromagnetischen Bremse angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (42 – 45) ein Umfangsabschnitt des Joches (32, 33) ist, der bezüglich dem Rest des Joches (32, 33) geschwenkt wird.