Rührspulenanordnung in einer Stranggießanlage Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Rührspulenanord ^¬ nung in einer Stranggießanlage, mittels derer in einer Gieß ^¬ 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 Gieß ^¬ 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