Beim Stranggießen, insbesondere von Stahl, wird im Verteilergefäß, im folgen- den auch als Tundish bezeichnet, aus Qualitäts-und Betriebsgründen eine möglichst gleichmäßige Temperatur der Schmelze, bzw. die Einhaltung eines engen Temperaturfensters, angestrebt. Aufgrund der Temperaturverluste der Schmeize in der Pfanne, beim Überführen aus der Pfanne in den Verteiler und im Verteiler selbst, ist die Gießdauer zeitlich beschränkt.

Durch den Einbau einer Vorrichtung zur Temperaturregelung der Schmeize im Verteilergefäß, können unterschiedliche Schmeizentemperaturen in den Pfan- nen im Verteiler ausgeglichen und die mögliche Gießzeit verlängert werden. Die Vorteile einer solchen Vorrichtung liegen weiterhin in einer größeren Flexibilität bei Gießstörungen und vor allem in der Vergleichsmäßigung des Temperaturni- veaus im Tundish. Hiervon werden Qualitätsvorteile beim Stranggießprodukt erwartet. Auch ein Gießen näher am Liquidus wird möglich.

Bekannte Vorrichtungen zum Einstellen der Temperatur im Verteiler sind bspw.

Plasmaheizungen, die üblicherweise oberhalb des Verteilers positioniert wer- den. Das Prinzip der Plasmaheizung besteht darin, in einer vertikal dem Tun- dish-Füllstand folgenden Kammer mit Elektroden einen Lichtbogen auf eine freie Metallfläche zu übertragen. Der Lichtbogen wird mit Argon stabilisiert- daher der Begriff Plasma. Im Bereich der Kammer entsteht ein heißer Fleck an dem der Stahl entweder über Dämme und Wehre oder zusätzliche anzubrin- gende Spülvorrichtungen, z. B. poröse, für Gas durchlässige Bodenspülsteine, vorbeigeführt werden muß.

Nachteilig bei dieser Verfahrensvariante ist die notwendige freie Oberfläche der Schmelze innerhalb der Kammer, so daß mit physikalischen und chemischen Wechselwirkungen zwischen Kammeratmosphäre und Schmelze zu rechnen ist. Aufgrund der sehr hohen Temperaturen im Lichtbogen setzt innerhalb der Kammer Dampf-und Staubbildung ein.

Weiterhin sind induktive Tundish-Heizungen bekannt, bei welchen zwischen sogenannten Tiegelinduktoren und Rinnen-bzw. Kanalinduktoren unterschie- den wird, die zumeist fest angeflanscht mit der Konstruktion des Verteilers ver- bunden sind. Dabei sind die Rinneninduktoren gegenüber den Tiegelinduktoren vergleichsweise aufwendig in Fertigung und Wartung.

Vorteile der induktiven Heizung ergeben sich durch fehlenden Kontakt mit der Schmelze, sowie durch die mit dem induzierten elektromagnetischen Wechsel- feld einhergehende Krafterzeugung in der Schmeize, die zu einer Rührbewe- gung der Schmelze und damit zu einer schnelleren Wärmeverteilung innerhalb des Verteilergefäßes sorgt. Nachteile der bisher ausgeführten induktiven Tun- dish-Heizungen ergeben sich aus dem festen Anbringen an den Tundish, die sich negativ auf die Flexibilität auswirkt. Auch der notwendige Wartungs-und Instandhaltungsaufwand ist erheblich.

Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung DE 197 52 548 A1 betriffl ein Verfahren zum Einstellen und Halten der Temperatur, insbesondere einer Stahlschmelze, in engen Temperaturgrenzen über die Gießzeit beim Strang- gießen, wobei das Absinken der Temperatur durch Erwärmen kompensiert wird.

Verbessert wird das Verfahren dadurch, daß die Temperatur der Schmelze am Auslauf des Verteilergefäßes gemessen, das Meßergebnis mit der vorgegebe- nen unteren Temperaturgrenze verglichen und die Schmeize bei Erreichen oder Unterschreiten des Grenzwertes so lange erwärmt wird, bis die Temperatur wieder innerhalb des Sollwert-Bereiches liegt. Dabei wird auch eine Erwärmung der Schmeize durch eine induktiv arbeitende Heizvorrichtung erwähnt, ohne daß die hierfür erforderlichen Mittel bzw. eine entsprechende Vorrichtung be- schrieben sind.

Das Dokument EP 0 657 236 A1 beschreibt eine für einen Chargenbetrieb aus- gelegten, kippbaren Gießbehälter zum Gießen einer Metallschmeize mit einer induktiven Heizung. Diese umfaßt eine mit einem einstellbaren Abstand, parallel zum Metallspiegel angeordnete, in vertikaler Richtung nachführbare, flache kreisförmige lnduktionsspule, durch welche die Schmeize durch direktes An- koppeln des induzierten elektromagnetischen Wecheselfeldes berührungslos beheizt wird. Da der Wirkungsgrad des induktiven Feldes mit zunehmendem Abstand der Induktionsspule zur Schmelze stark abnimmt, ist der Abstand mög- lichst gering zu halten. Dazu ist ein Betrieb ohne Abdeckschlacke notwendig, wodurch ein direkter Kontakt zwischen Schmelze und Atmosphäre entsteht.

Die beschriebene Vorrichtung ist schon aufgrund der Auslegung als Chargen- reaktor für den kontinuierlichen Betrieb eines Verteilergefäßes beim Stranggie- ßen ungeeignet. Außerdem ist ein Betrieb unter Atmosphärenzutritt bei Stahl wegen der sofort einsetzenden physikalischen und chemischen Reaktionen zwischen Stahlschmeize und Atmosphäre nicht möglich.

Beide Vorveröffentlichungen beschreiben nur Vorrichtungen bzw. Verfahren zum Aufheizen der Metallschmeize, wodurch einer Regelung der Schmelzen- temperatur enge Grenzen gesetzt sind.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung anzugeben, welche unter Vermeidung der beim Stand der Technik bestehenden Nachteile und Schwierigkeiten eine technisch unkomplizierte, flexible und damit wirtschaftlich vorteilhafte Temperaturregelung einer Metalischmeize in einem Verteilergefäß ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art der Schmeize so viel Wärme zugeführt bzw. entzogen wird, daß die Temperatur derselben inner- halb des Bereichs liegt. Zur Regelung der Schmelzentemperatur wird ein feu- erfestes, sich gegenüber dem Stahl inert verhaltendes, bodenseitig geschlos- senes Formteil mit innen liegender Induktionsspule in die Schmelze einge- taucht. Die Heizleistung der Vorrichtung, im folgenden auch als Heizstab be- zeichnet, wird durch die Stromstärke des die Induktionsspule durchfließenden Stromes geregelt. Die Induktionsspule wird durch eine Kühlfluid, bevorzugt Luft, von innen und/oder außen gekühit.

Dabei sieht das Verfahren vor, daß der Schmelze Wärme durch Wärmeleitung von der Wandung des Formteils übertragen wird, das seinerseits an das indu- zierte elektromagnetische Wechselfeld ankoppelt.

Alternativ kann der Schmeize Wärme durch Ankoppeln des elektromagneti- schen Wechselfeldes zugeführt werden. Auch kann der Schmeize mittels Wär- meleitung durch die Wandung des Formteils Wärme entzogen werden.

Die Erfindung umfaßt weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens nach der Erfindung, wobei ein bodenseitig geschlossenes, induktiv ankop- pelbares, feuerfestes Formteil eine innen liegende Induktionsspule austausch- bar aufnimmt und am oberen Ende Auslässe zur Durchführung der fluidgekühl- ten Stromleiter sowie Anschlüsse zum Zu-und Abführen von zusätzlichem KCjhlfluid aufweist.

Ausgestaltungen der Vorrichtung mit weiteren Einzelheiten und Merkmalen der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeich- nungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen : Figur 1 Einen Heizstab nach der Erfindung, im Längsschnitt Figur 2a den Heizstab in Seitenansicht im Zusammenwirken mit einem Ma- nipulator Figur 2b den Heizstab in Seitenansicht mit einem anderen Manipulator Figur 3a einen Schnitt in Seitenansicht durch einen Verteiler mit in die Schmeize eingetauchten Heizstäben sowie mit einem Tempera- turfühler im Zusammenwirken mit einer Einrichtung zur Regelung der Temperatur der Schmeize Figur 3b einen Verteiler gemäß Figur 3a in Draufsicht Figur 4a einen Schnitt in Seitenansicht durch einen anders ausgestalteten Verteiler Figur 4b eine Anordnung gemäß Figur 4a in Draufsicht Figur 5a eine Anordnung im Schnitt durch V-V in Figur 5b bei alternativer Verteilerform mit eingetauchten Heizstäben in Führung mittels ei- nes auf der Gießbühne installierten Ständers Figur 5b eine Anordnung gemäß Figur 5a in Draufsicht.

Der in Fig. 1 gezeigte Heizstab 20 zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt eine Induktionsspule 1 eines innen mit Fluid 45,45'gekühl- ten, stromdurchflossenen Leiters 2 mit einer Anzahl Windungen 3 entlang einer vertikalen Achse y-y mit im Vergleich zur Spulenlänge L relativ kleinem Win- dungsdurchmesser D in einem feuerfesten Formteil 24. Das Formteil 24 besitzt einen geschlossenen Boden 15 und nimmt unter Ausbildung eines rohrförmigen Hohlraums in Form einer Hülse 24 und Freilassung vertikaler Kühlkanale 9 die Induktionsspule 1 austauschbar auf. Am oberen Ende sind Auslässe 17 zur Durchführung der innen gekühiten Stromleiter 2 sowie Anschlüsse 18 zum Zu- und Abführen von zusätzlichem Kühifluid und Halteelemente 14 zur Anlenkung von Gestängearmen 23 eines Manipulators 16 vorgesehen.

Die Hülse bzw. Wandung 24 des Heizstabes 20 besteht aus einem an das elektromagnetische Wechselfeld der Induktionsspulen 1 ankoppelbaren Feuer- festmaterial (vgl. z. B. EP 0 526 718 B1). Der Wärmeübergang erfolgt über Wärmeleitung von der Wandung 20 in die Schmeize 10. Zudem kann der Schmeize 10 über eine Veränderung des induzierten Wechselfeldes durch di- rektes Ankoppeln Wärme zugeführt werden. Aufgrund besonderer Eigenschaf- ten des Hülsenmaterials 24 kann dieses ohne Fremdheizung und ohne Vorhan- densein von umgebendem ankoppelbarem Material induktiv geheizt werden.

Fig. 1 zeigt weiter einen Ausschnitt aus einem Verteiler 11 mit darin enthaltener flüssiger Stahischmeize 10 und einer darauf schwimmenden Schlackenschicht 22. Das Material der Hülse 24 verhält sich gegenüber der Stahlschmelze 10 weitgehend inert, ist jedoch im Bereich der Schlackenschicht 22 mit einem zu- sätzlichen Schlackenschutzmantel 25 gegen mechanischen und chemischen VerschleiB verstärkt. Der Boden des Verteilers 11 wird von einem Stahlmantel 19 mit einer Feuerfestauskleidung 21 gebildet. Die regelbare Zuführung von Wechselstrom zur Induktionsspule 1 ist symbolisch mit 33 gekennzeichnet.

In den weiteren Figuren 2a, 2b bis 5a, 5b sind jeweils gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

Figur 2a zeigt den Heizstab 20 mit Schlackenschutzmantel 25 und Medienan- schlüssen 18 und 33 in Verbindung mit einem Manipulator 16.

Der Manipulator 16 umfaßt eine Führungssäule 34 auf einem Stah ! gerüst 32 mit einer dreh-und hebbaren Hülse 43 und ist über die Gestängearme 23 mit dem Heizstab 20 gelenkig verbunden. Der Manipulator 16 besitzt zum einen eine Hub-und Senkvorrichtung 26 in Form eines Hydraulikelements, und zum ande- ren eine hydraulisch betreibbare Vorrichtung 27 zum Schwenken der Gestän- gearme 23.

Eine alternative Vorrichtung gemäß Fig. 2b weist eine feststehende Führung 35 auf einem Stahigerüst 32 auf, die ein zwischen Führungsrollen in vertikaler Richtung bewegliches sowie ebenfalls schwenkbares Tragelement 36 auf- nimmt. Die Ziffern 26 und 27 kennzeichnen die erforderlichen Hub-bzw. Senk- und Schwenkvorrichtungen.

Dem in die Schmeize 10 eintauchenden Heizstab 20 bzw. Heizstabgruppen gemäß den Figuren 3 bis 5 ist je ein Temperaturfühler 28 zugeordnet und mit einer Signalleitung 29 einer Recheneinheit 30 aufschaltbar, die über Steuerlei- tungen 31 die Bewegungsabläufe des Manipulators 16 und die Stromstärke 33 zur Regelung des elektromagnetischen Wechselfeldes nach Maßgabe der Temperaturmeßwerte der Schmeize 10 steuert bzw. regelt. Dies ist in dem ent- sprechenden Regelschema in Fig. 3a prinzipiell angedeutet. Die Recheneinheit 30 vergleicht die Meßwerte mit den Soll-Wertvorgaben und bei entsprechenden Abweichungen wird die Heizleistung der Heizstäbe 20 gesteuert. Darüber hin- aus kann durch die Recheneinheit 30 mit Steuerleitungen 31 die Kühifluidzufuhr für die Innenkühlung der Stromleiter und die Fluidkühlung der Heizstäbe 20 durch die Kühtftuidzuteitung 39 und den Kühtftuidanschtuß 18 überwacht und angesteuert werden, wodurch den Heizstäben 20 und der Schmeize 10 bei Uberhitzung Wärme entzogen werden kann.

Fig. 3a zeigt weiter eine langgestreckte Bauart des Verteilers 11 mit einem Zu- lauf 12 für flüssigen Stahl und einem regelbaren Ablauf 13. Zwischen Zulauf 12 und Ablauf 13 ist wenigstens ein Temperaturfühler 28 angeordnet und über die Signalleitung 29 mit der Recheneinheit verbunden. Zur bevorzugten Strö- mungsleitung der Metallschmelze ist im Verteiler bzw. Tundish 11 eine Zwi- schenwand 37 mit durchströmbaren Öffnungen angeordnet, wodurch eine bes- sere Strömungsverteilung um die Heizstäbe 20 zur gleichmäßigeren Wärmeab- bzw.-zufuhr entsprechend der Draufsicht in Fig. 3b erzielt wird.

In den Fig. 4a und 4b ist eine andere Ausgestaltung des Verteilers 11 mit mit- telseitigem Zulauf 12 für die Schmeize und zwei seitlich angeordneten regelba- ren Ausläufen 13 dargestellt. Durch die Mehrfachanordnung von einzelnen steuerbaren Heizstäben 20 bzw. Heizstabgruppen und den zugeordneten Tem- peraturfühlern 28, ist eine noch exaktere Überwachung der Schmeizentempe- ratur im Verteiler 11 möglich.

In den Fig. 5a und 5b ist eine Ausgestaltung des Verteilers 11 in L-Form darge- stellt. Zwischen den Zuläufen 12 und den Abläufen 13 ist zwischen jeweils zwei Temperaturfühlern 28 eine Anordnung von zwei Heizstäben 20 vorgesehen.

Diese sind über gelenkig anlenkbare Gestängearme 23 mit dem Manipulator 16 verbunden und damit sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung hub- und drehbeweglich angeordnet. Der Manipulator 16 ist durch ein Gestell 41 mit der Gießbühne 40 der Stranggießanlage fest verbunden. Die Anordnung zeigt im übrigen, ähnlich wie in den Fig. 2a und 2b, Hub-26 und Schwenkvorrichtun- gen 27 zur Positionierung der Heizstäbe 20 innerhalb der Schmeize 10 im Ver- teiler 11.

Das Verfahren nach der Erfindung und die zu dessen Durchführung ausgebil- dete Vorrichtung entsprechend den Fig. 1 bis 5 paßt sich optimal den konstruk- tiven Gegebenheiten entsprechender Verteilerformen und anderer Gießbüh- nenaufbauten an. Damit ist ein einfaches Nachrüsten bereits bestehender An- lagen mit der Vorrichtung möglich.

Bezugszeichenliste 1 Induktionsspule 2 Leiter 3 Windung 9 Kühlkanäle 10 Schmelze 11 Verteiler <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 12 Zulauf für Stahischmelze<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 13 Auslauf für Stahlschmelze<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 14 Halteelement<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 15 Boden<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 16 Manipulator<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 17 Auslaß Stromleiter 18 Anschluß Kühlluft 19 Stahlmantel (Verteiler) 20 Heizstab 21 Wandung/Feuerfestauskleidung 22 Schlackenschicht 23 tmitte ! 24 se 25 Schlackenschutzmantel 26 Hubmittel 27 Schwenkmittel 28 Temperaturfühler 29 Signalleitung 30 Recheneinheit 31 Steuerleitung 32 Stahigerüst 33 Zuführung von Wechselstrom <BR> <BR> <BR> 34 Führungssäule<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 35 Führung 36 Tragelement 37 Zwischenwand 38 Kühlluft-Pumpenaggregat 39 Kuhlluft-Leitung 40 Bühne 41 Gestell Manipulator 42 Soll-Wert-Eingabe 43 Hülse 44 Arm 45 Kühifluid