Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens in einer Stranggusskokille.

Beim Stranggießen hat die Strömung der Schmelze innerhalb der Stranggusskokille entscheidenden Einfluss auf die Qualität des gegossenen Strangs. Die Strömung der Schmelze innerhalb der Kokille soll beispielsweise das Aufsteigen von Fremdstoffen und Verunreinigungen zur freien Oberfläche der Schmelze ermöglichen. Dies wird durch eine Strömung mit einer sogenannten Doppelrollen- oder Doppelwirbelstruktur erzielt. Für die Regelung eines Stranggießprozesses ist daher die Kenntnis der vorliegenden Strömung von enormer Bedeutung, um gezielt die Strömung hinsichtlich einer Qualitätssteigerung im Gussprodukt zu beeinflussen.

Bekannte Methoden zur Strömungsmessung in Schmelzen lassen sich in direkte und indirekte Methoden einteilen. Direkte Methoden sind beispielsweise die Nagelbrettmethode [Thomas2001], die Kraftmessung mit der Stabmethode [Gardin1996], Karman-Wirbel-Methode [Iguchi1999] oder die Schmelzkugel-Methode [Mikrovas1993] Diese Methoden sind invasiv, d.h. das Nagelbrett, der Stab, die Schmelzkugeln oder die Karman-Wirbel-Sonde werden in die Schmelze eingetaucht und ermöglichen z.T. nur einmalige Messungen. Weiterhin erlauben diese Messungen zumeist nur Aussagen über lokal vorliegende Strömungen, die nur schlecht exakte Rückschlüsse auf die interessierende Gesamtströmung der Schmelze zulassen. Weitere Nachteile der Methoden sind die z.T. schlechte zeitliche Auflösung.

Indirekte Methoden basieren beispielsweise auf der Temperaturmessung mittels Faser-Bragg- Sensoren. Diese in die Kokillenwand eingelassenen Sensoren ermöglichen eine berührungslose Messung der Temperatur mit guter zeitlicher Auflösung und die Messung an einer großen Zahl von Messstellen [Seden2016] Aus der gemessenen Temperaturverteilung können Rückschlüsse auf gewisse Komponenten der Kokillenströmung gezogen werden. Nachteilig ist, dass die Messung durch die notwendige thermische Diffusion in der Kokillenwand zeitverzögert erfolgt und ein direkter Eingriff in die Kokillenwand nötig ist

In WO 00 51 763 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Strömungsstruktur einer Stahlschmelze in einer Kokille und eine Einrichtung zur Temperaturmessung in einer Kupferkokillenplatte offenbart. Dabei wird an mehreren Stellen die Temperatur der Kupferplatte an der Breitseite der Kokille gemessen. Nachteilig ist, dass das Temperatursignal mit relativ großer Trägheit einer Geschwindigkeitsänderung der Schmelze folgt und einen direkten Eingriff in die Kupferplatte der Kokille erfordert.

Weiterhin bekannte berührungslose Messmethoden beruhen auf der Anwendung elektromagnetischer Messsysteme. DE 43 16 344 A1 offenbart eine Strömungsmesseinrichtung zur berührungslosen Erfassung der Geschwindigkeiten elektrisch leitfähiger flüssiger Medien. Dabei wird die Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Primärfeld und inhomogenen oder instationären Strömungsanteilen genutzt. Das Primärfeld wird durch Spulen oder Permanentmagnete erzeugt. Die Wechselwirkung wird von mindestens zwei magnetfeldmessenden Komponenten erfasst und daraus die Strömungsgeschwindigkeit und/oder -richtung ermittelt.

US 5 426 983 A offenbart einen Durchflussmesser und eine Anordnung zur Durchflussmessung für die kontaktlose Messung der Geschwindigkeit eines elektrisch leitfähigen Fluids. Dabei wird die Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld und inhomogenen oder nicht stationären Strömungsmustern genutzt. Die Anordnung zur Durchflussmessung umfasst einen Strömungsweg, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds innerhalb des Strömungswegs, wobei sich das Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zum Strömungsweg erstreckt und mindestens einen Gradienten entlang des Strömungswegs aufweist, und mindestens zwei Einrichtungen zum Messen des Magnetfelds, die voneinander beabstandet stromabwärts des Strömungswegs angeordnet sind und das Gradientenfeld senkrecht zum Strömungsweg messen. Die Geschwindigkeit des elektrisch leitfähigen Fluids wird dabei direkt aus dem Zeitversatz zwischen aufeinanderfolgenden, charakteristischen Signalen und dem Abstand der Messeinrichtungen errechnet. Nachteilig ist, dass für aussagekräftige Messungen eine Vielzahl von Messeinrichtungen benötigt wird.

Eine weitere kontaktlose Messmethode ist die Lorentz-Kraft-Messung [Thess2007, Heinicke2012] Dabei wird ein Permanentmagnet in der Nähe der Schmelze angebracht und die gegenseitige Wechselwirkung zwischen Schmelze und Magnet genutzt Die Schmelze wird durch die Wirkung des Magnetfelds abgebremst, der Magnet hingegen wird von der Schmelze „mitgezogen“. Diese auf den Magneten wirkende Kraft ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Nachteilig ist dabei, dass nur Strömungen in der Nähe der freien Oberfläche der Schmelze detektiert werden können, Strömungen tiefer im Schmelzvolumen oder in der Nähe der Wand können nicht detektiert werden. WO 00 58 695 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von mindestens einem Parameter einer Metallschicht, wie der Geschwindigkeit einer Metallschicht in Bewegung, wobei das Metall in fester oder flüssiger Form vorliegen kann. Das Verfahren beruht auf der Messung von Kräften, die durch strömungsinduzierte Wirbelströme unter dem Einfluss eines extern angelegten Magnetfeldes entstehen. Nachteilig ist, dass zwar lokale Strömungsgeschwindigkeiten in unmittelbarer Nachbarschaft des Sensors bestimmt werden, aber kein Gesamtbild der Strömung bestimmt werden kann.

EP 1 192 019 B1 offenbart ein Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und eine Anordnung zum Regulieren der kontinuierlichen Gießgeschwindigkeit eines geschmolzenen Metalls in einer Kokille, die mit einer elektromagnetischen Gleitfeldbremse ausgestattet ist. Dabei wird die Spannung bzw. der Strom gemessen, mit der die Gleitfeldbremse versorgt wird und Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze gezogen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Anwendung auf Stranggussverfahren beschränkt ist, die mit einer Gleitfeldbremse arbeiten. Weiterhin nachteilig ist die sehr schlechte räumliche Auflösung des Verfahrens, da die Strömungsgeschwindigkeit aus nur einer Messgröße ermittelt wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Contactless Inductive Flow Tomography (CI FT). DE 100 26 052 B4 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur kontaktlosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung in nicht-kugelförmigen elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten. Die Anordnung besteht aus mindestens zwei magnetfelderzeugenden Spulenpaaren zur zeitlich abwechselnden Erzeugung zweier sich in ihrer räumlichen Struktur unterscheidenden, das Flüssigkeitsvolumen durchdringenden primären Magnetfelder, einer Mess- und Steuereinheit zur Messung und zeitlichen Steuerung des Spulenstromes im Spulenpaar, einer Mehrzahl von außerhalb der Flüssigkeit angeordneten Magnetfeldsensoren zur Messung des durch die Wechselwirkung der Flüssigkeitsbewegung mit den erzeugten Primärfeldern induzierten Magnetfeldes, einem nachgeordneten Signalprozessor zur Aufnahme der Messwerte der Magnetfeldsensoren und einem Ausgabegerät. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass eine Verkippung der Ausrichtung der Magnetfeldsensoren bezüglich des magnetfelderzeugenden Spulenpaars zu einem die Messung beeinträchtigenden Störsignal führt. Des Weiteren werden stets mindestens zwei Spulenpaare zur Erzeugung eines Magnetfeldes benötigt.

DE 10 2008 055 034 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur kontaktlosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines flüssigen Metalls in einer Brammen- Stranggießkokille. Die Anordnung besteht aus einem ein primäres Magnetfeld erzeugendes Spulensystem, einer Mess- und Steuereinheit zur Messung und Steuerung des Spulenstroms im Spulensystem, einer Mehrzahl von außerhalb der Schmelze angeordneten Magnetfeldsensoren zur Messung des durch die Wechselwirkung der Flüssigkeitsbewegung mit dem erzeugten Primärfeld induzierten Magnetfeldes, einem nachgeordneten Signalprozessor zur Aufnahme der Messwerte der Magnetfeldsensoren, einer nachgeschalteten Auswerte- und Speichereinheit und einem Ausgabegerät. Die Spule umschließt dabei die Kokille und die Magnetfeldsensoren sind an den Schmalseiten der Kokille angeordnet. Die Messrichtung der Magnetfeldsensoren ist im rechten Winkel zum Magnetfeld der Erregerspule ausgerichtet Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass die Ausrichtung von Sensor und Spule zueinander im Fall einer Verkippung zu einem maximalen Störsignal im Sensor führt. Weiterhin nachtteilig führt ein Verschieben der Schmalseiten der Kokille im Falle von Anpassungen der Kokillengeometrie zu einer Änderung der Position der Sensoren im Feld der Erregerspule. Ebenfalls nachteilig ist, dass eine derartige Anordnung ausreichend Platz um die Kokille herum erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung einer Metallschmelze in einer Stranggusskokille anzugeben, dieeine Messung mit verbessertem Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht und die Nachteile bisheriger Lösungen im Falle einer Verkippung zwischen Sensor und Spule überwindet und einfach in bestehende Bauteile integriert werden kann ohne zusätzlich erforderlichen Platzbedarf um die Kokille herum. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Anschlusselement anzugeben, in welches Spule und Sensor integrierbar sind und damit die Messung der Geschwindigkeitsverteilung mit verbessertem Signal-Rausch-Verhältnis zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens in einer Stranggusskokille mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß weist die Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens in einer Stranggusskokille mindestens eine ein primäres Magnetfeld erzeugende Spule, wobei das primäre Magnetfeld das Schmelzvolumen durchdringt, und eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren zur Messung des durch die Wechselwirkung der Schmelzbewegung mit dem erzeugten primären Magnetfeld induzierten Magnetfeldes auf. Die Stranggusskokille weist mindestens ein Kokillenelement auf, welches in mindestens einem Bereich mit einem Anschlusselement verbunden ist. Innerhalb des Anschlusselements sind die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren und die mindestens eine Spule derart angeordnet, dass die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens des Anschlusselements angeordnet sind. Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Anordnung, dass die Ausrichtung der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren bezüglich der mindestens einen ein primäres Magnetfeld erzeugenden Spule mechanisch fixiert ist. Eine Verkippung der Ausrichtung der Magnetfeldsensoren zur mindestens einen Spule kann somit nicht erfolgen und kein Störsignal im Sensor verursachen.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht eine derartige Anordnung, dass die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren in der Nähe des Schmelzvolumens angeordnet sind, in dem die Geschwindigkeitsverteilung bestimmt werden soll.

Weiterhin vorteilhaft benötigt eine derartige Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens keinen zusätzlichen Platz um die Kokille herum.

Dem Fachmann sind Verfahren bekannt, um aus der Messung des induzierten Magnetfelds die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze zu berechnen, beispielsweise aus [Stefani2004], DE 100 26 052 B4 oder DE 10 2008 055 034 A1.

Stranggusskokillen sind in Abhängigkeit der Geometrie des zu gießenden Strangs als einteilige oder zusammengesetzte Kokillen ausgebildet. Zusammengesetzte Kokillen werden aus mehreren Kokillenelementen zusammengesetzt. Eine Brammen-Stranggusskokille beispielsweise bildet den rechteckigen Querschnitt der zu gießenden Bramme ab. Die Brammen- Stranggusskokille kann als einteilige Kokille mit rechteckigem Querschnitt oder als zusammengesetzte Kokille aus vier Kokillenelementen gebildet werden.

Je nach Geometrie des zu gießenden Strangs können die Kokillenelemente unterschiedliche Formen aufweisen. Für Vierkant-Querschnitte des Strangs, wie Brammen kommen bei zusammengesetzten Kokillen meist Kokillenelemente in Form von Kokillenplatten zum Einsatz. Für Querschnitte des Strangs, wie Knüppel oder Vorblock kommen meist einteilige Kokillen zum Einsatz.

Für Profilstränge, wie beispielsweise Doppel-T-Profile kommen zusammengesetzte Kokillen oder einteilige Kokillen zum Einsatz, wobei die Form der einzelnen Kokillenelemente von der Plattenform abweichen kann. Dem Fachmann sind Möglichkeiten zur Ausbildung der Kokillenelemente für Profilstränge bekannt.

Für Rundstränge kommen einteilige Kokillen mit kreisförmigem Querschnitt oder in seltenen Fällen zusammengesetzte Kokillen, die aus mehreren Kokillenelementen in Form von Kreissegmenten zusammengesetzt sind, zum Einsatz. „In mindestens einem Bereich verbunden“ im Sinne der Erfindung meint, dass das Kokillenelement und das Anschlusselement in mindestens einem Bereich miteinander verbunden sind, d.h. bspw. über Verbindungselemente in Kontakt miteinander stehen. Kokillenelement und Anschlusselement können aber auch vollflächig miteinander verbunden sein, d.h. über eine Fläche miteinander in Kontakt stehen. Die Verbindung erfolgt dabei form- und / oder kraftschlüssig, bspw. über Schraubverbindungen.

Kokillenelemente sind üblicherweise aus Kupfer- oder Kupferlegierungen gefertigt und weisen Öffnungen oder Kanäle zum Zuführen von Kühlflüssigkeiten auf.

Die mindestens eine das primäre Magnetfeld erzeugende Spule und die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren sind derart innerhalb des Anschlusselements angeordnet, dass die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens des Anschlusselements angeordnet sind. Vorteilhaft ist das von der mindestens einen Spule innerhalb des Anschlusselements umschlossene Volumen möglichst groß, so dass das von der mindestens einen Spule erzeugte primäre Magnetfeld einen möglichst großen Bereich des Schmelzvolumens in der Stranggusskokille durchdringt. Das von der mindestens einen Spule umschlossene Volumen des Anschlusselements wird durch die Abmessungen der mindestens einen Spule, wie der Wicklungshöhe und durch die von der mindestens einen Spule aufgespannte Fläche definiert.

Die Wcklungshöhe der mindestens einen Spule ist die Abmessung der mindestens einen Spule, die durch das Übereinanderlegen der einzelnen Wicklungen entsteht und entlang der Dicke des Anschlusselements ausgerichtet ist. Die Dicke des Anschlusselements verläuft senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze durch die Kokille von der Grenzfläche Anschlusselement und Kokillenelement zur Grenzfläche Anschlusselement und Umgebung. Vorteilhaft ist die Wicklungshöhe der mindestens einen Spule kleiner als die Dicke des Anschlusselements.

Die von der mindestens einen Spule aufgespannte Fläche ist eine Fläche innerhalb des Anschlusselements, die parallel zur Hauptfließrichtung der Schmelze ausgerichtet ist. Die mindestens eine Spule bildet somit die Umrandung der durch die mindestens eine Spule aufgespannten Fläche. Die Hauptfließrichtung der Schmelze meint die Richtung der Schmelze, in der der zu gießende Strang abgezogen wird.

Für ein möglichst großes von der mindestens einen Spule umschlossenes Volumen, sind die Abmessungen der mindestens einen Spule und die Abmessungen des Anschlusselements aufeinander abgestimmt. So ist es vorteilhaft, wenn die Breite der mindestens einen Spule vorteilhaft mindestens 80% der Breite des Anschlusselementes und die Länge der mindestens einen Spule vorteilhaft mindestens 80% der Höhe des Anschlusselementes beträgt. Die Breite und die Länge der mindestens einen Spule verlaufen senkrecht zueinander und bilden die aufgespannte Fläche der mindestens einen Spule. Die Länge der mindestens einen Spule und die Höhe des Anschlusselements verlaufen dabei in Richtung der Hauptfließrichtung der Schmelze.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlusselement ein Stützelement oder ein Wasserkasten.

Vorteilhaft kann die Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens in einer Stranggusskokille in bestehende Elemente, wie Stützelemente, zur mechanischen Stabilisierung der Kokillenelemente, oder in einen Wasserkasten, zum Zuführen von Kühlwasser, integriert werden, ohne zusätzlichen Raum um die Kokille herum zu benötigen.

Ist das Anschlusselement ein Stützelement, so sind Stützelement und Kokillenelement meist vollflächig miteinander verbunden, so dass eine Fläche des Stützelements vollflächig in Kontakt mit einer Fläche des Kokillenelements steht. Das mit dem mindestens einem Kokillenelement verbundene Stützelement weist vorteilhaft Öffnungen oder Kanäle zum Zuführen von Kühlflüssigkeiten auf, so dass die Kühlflüssigkeit durch das Stützelement hindurch zum Kokillenelement geführt wird.

Ist das Anschlusselement ein Wasserkasten, so sind Kokillenelement und Wasserkasten meist nur punktuell über Schraubverbindungen miteinander so verbunden, dass sich vorteilhaft ein Spalt zwischen Kokillenelement und Wasserkasten ausbildet, in dem das Kühlwasser an dem Kokillenelement vorbeigeführt wird.

„innerhalb des Anschlusselementes“ im Sinne der Erfindung meint, dass die mindestens eine Spule und die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren in das Anschlusselement integriert sind.

Ist das Anschlusselement ein Stützelement, so sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren vorteilhaft derart in das Stützelement integriert, dass diese von nicht durchgängigen Aussparungen im Stützelement aufgenommen werden. Die nicht-durchgängigen Aussparungen gehen dabei von einer Seite des Stützelements aus, die mit dem Kokillenelement verbunden ist. So kann beispielsweise die mindestens eine das primäre Magnetfeld erzeugende Spule durch eine Aussparung in Form einer umlaufenden Vertiefung aufgenommen werden, wobei die Abmessungen der umlaufenden Vertiefung und die Abmessungen der mindestens einen Spule aufeinander abgestimmt sind. Die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren kann beispielsweise von einer Mehrzahl von Aussparungen in Form von nicht-durchgängigen Bohrungen aufgenommen werden, wobei jede Bohrung einen Magnetfeldsensor aufnimmt und die Abmessungen der Bohrungen und die Abmessungen der Magnetfeldsensoren aufeinander abgestimmt sind. Die nicht-durchgängigen Bohrungen sind dabei bevorzugt innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung umschlossenen Volumens des Stützelements angeordnet.

Ist das Anschlusselement ein Wasserkasten, so sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren vorteilhaft derart in den Wasserkasten integriert, dass Spule und Magnetfeldsensoren an einer ersten Wandung des Wasserkastens angebracht oder in die erste Wandung des Wasserkastens integriert sind. Die erste Wandung des Wasserkastens ist die Wandung, die in mindestens einem Bereich mit dem Kokillenelement verbunden ist.

Sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren in dieerste Wandung des Wasserkastens integriert, so ist es vorteilhaft, wenn die erste Wandung eine umlaufende Vertiefung zur Aufnahme der mindestens einen Spule und eine Mehrzahl von Aussparungen in Form nicht-durchgängiger Bohrungen zur Aufnahme der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren aufweist. Die nicht-durchgängigen Bohrungen zur Aufnahme der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren sind dabei innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung zur Aufnahmeder mindestens einen Spule umschlossenen Volumens der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet.

Da der Wasserkasten von Wasser durchströmt ist, sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren derart an der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet oder in diese integriert, dass sie nicht in Kontakt mit Wasser stehen. Dem Fachmann sind Möglichkeiten zum Abdichten gegen Wasser bekannt, bspw. gekapselte Aufbauten.

Sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren an der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet, so erfolgt die Anordnung vorteilhaft so, dass die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens angeordnet sind. Weiterhin sind die mindestens eine Spule und die Magnetfeldsensoren derart angeordnet, dass ihre Lage gegenüber dem im Wasserkasten strömenden Wasser fixiert ist. Die Fixierung erfolgt bspw. über abgedichtete Schraubverbindungen oder Bajonettverschlüsse.

In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt die mindestens eine Spule ein primäres Magnetfeld, welches senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze ausgerichtet ist. Vorteilhaft kann dadurch die mindestens eine Spule in ein Anschlusselement integriert werden, welches in mindestens einem Bereich mit einem Kokillenelement verbunden ist, so dass kein zusätzlicher Raum um die Kokille herum benötigt wird. Dadurch wird die Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anordnung mindestens eine erste und eine zweite Spule zur Erzeugung des primären Magnetfeldes, wobei die erste und die zweite Spule in Reihe geschaltet sind.

Die erste und die zweite Spule weisen dabei die gleichen Abmessungen auf und spannen jeweils gleichgroße Flächen innerhalb des Anschlusselementes auf. In einer Ausführungsform beträgt die Länge der ersten und der zweiten Spule jeweils maximal 50 % der Höhe des Anschlusselementes und die Breite der ersten und der zweiten Spule beträgt jeweils mindestens 80% der Breite des Anschlusselements. Dadurch können vorteilhaft die erste und die zweite Spule übereinander entlang der Höhe des Anschlusselementes angeordnet werden.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Länge der ersten und der zweiten Spule jeweils mindestens 80 % der Höhe des Anschlusselements und die Breite der ersten und der zweiten Spule beträgt jeweils maximal 50 % der Breite des Anschlusselements. Dadurch können vorteilhaft die erste und die zweite Spule nebeneinander entlang der Breite des Anschlusselementes angeordnet werden.

Vorteilhaft wird dadurch ein primäres Magnetfeld erzeugt, welches eine stärkste Komponente in Richtung der Hauptfließrichtung der Schmelze oder senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze entlang eines Kokillenelementes aufweist. Dadurch erzeugen derart angeordnete Spulen eine abweichende räumliche Struktur des primären Magnetfeldes. So können vorteilhaft zusätzliche Informationen über die Strömung in der Schmelze gewonnen werden, da ausschließlich die Wechselwirkung des primären Magnetfeldes mit den Strömungskomponenten, die senkrecht zum primären Magnetfeld ausgerichtet sind, einen Strom erzeugt.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht die Reihenschaltung der ersten und der zweiten Spule, dass in beiden Spulen exakt der gleiche Strom fließt, wodurch ein Drift des die Spulen durchfließenden Stromes die räumliche Struktur des Magnetfeldes nicht verändert

Die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren sind vorteilhaft derart ausgebildet, dass sie vor dem Hintergrund des von der mindestens einen Spule erzeugten Magnetfeldes ein um mehrere Größenordnungen kleineres induziertes Magnetfeld detektieren. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren Induktionsspulen.

Vorteilhaft ermöglichen Induktionsspulen das Detektieren der Zeitableitung eines Magnetfeldes.

Induktionsspulen können Einfachspulen oder gradiometrische Induktionsspulen sein, bevorzugt gradiometrische Induktionsspulen.

Gradiometrische Induktionsspulen sind Spulen, die aus zwei Einzelspulen bestehen, wobei die Einzelspulen die gleiche Wicklungsanzahl, aber gegensätzliche Wicklungsrichtungen aufweisen. Dem Fachmann sind unterschiedliche Ausführungen gradiometrischer Induktionsspulen bekannt.

Gradiometrische Induktionsspulen detektieren den Gradienten eines Magnetfeldes. Dadurch können gradiometrische Induktionsspulen das durch Wechselwirkung mit der Schmelzbewegung und dem von der mindestens einen Spule erzeugten primären Magnetfeld induzierte Magnetfeld vor dem Hintergrund des um Größenordnungen größeren primären Magnetfelds messen. Weiterhin vorteilhaft wird das primäre Magnetfeld möglichst stark unterdrückt und das induzierte Magnetfeld möglichst wenig gedämpft. Gradiometrische Induktionsspulen verringern somit das Amplitudenverhältnis zwischen dem primären und dem induzierten Magnetfeld.

Bevorzugt sind die gradiometrischen Induktionsspulen als vertikale gradiometrische Induktionsspulen erster Ordnung ausgebildet. Derartige gradiometrische Induktionsspulen ermöglichen die Messung des Gradienten des induzierten Magnetfelds.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die magnetischen Mittelpunkte der gradiometrischen Induktionsspulen auf der magnetischen Mittelebene der mindestens einen das primäre Magnetfeld erzeugenden Spule innerhalb des Anschlusselementes angeordnet.

Der magnetische Mittelpunkt einer vertikalen gradiometrischen Induktionsspule erster Ordnung beispielsweise liegt auf der Mittelachse der gradiometrischen Induktionsspule, um die herum die Wicklungen der beiden Einzelspulen angeordnet sind und zwischen den beiden gegensinnig gewickelten Einzelspulen.

Die magnetische Mittelebene der mindestens einen Spule ist die Fläche der mindestens einen Spule die auf der Hälfte der Wicklungshöhe der mindestens einen Spule durch die Breite und die Länge der Spule aufgespannt wird.

Vorteilhaft ergibt sich daraus eine optimale Unterdrückung des primären Magnetfeldes in dei gradiometrischen Induktionsspulen. Die gradiometrischen Induktionsspulen erfassen demzufolge ausschließlich das durch die Wechselwirkung der Schmelzbewegung mit dem primären Magnetfeld induzierte Magnetfeld.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anordnung zusätzlich eine Mehrzahl von Temperatursensoren, die innerhalb des Anschlusselements angeordnet sind.

In einer Ausführungsform sind die Mehrzahl der Temperatursensoren innerhalb des Anschlusselements derart angeordnet, dass die Mehrzahl der Temperatursensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens des Anschlusselements angeordnet sind.

Ist das Anschlusselement ein Stützelement, so werden die Mehrzahl von Temperatursensoren bspw. in einer Mehrzahl von Aussparungen in Form von nicht-durchgängigen Bohrungen angeordnet. Jede Bohrung nimmt dabei einen Magnetfeldsensor auf und die Abmessungen der Bohrungen und die Abmessungen der Temperatursensoren sind aufeinander abgestimmt. Die Bohrungen sind dabei innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung umschlossenen Volumens des Stützelements angeordnet.

Ist das Anschlusselement ein Wasserkasten und die Temperatursensoren in die Wandung des Wasserkastens integriert, so werden die Temperatursensoren bspw. in nicht-durchgängigen Bohrungen angeordnet. Die Bohrungen sind dabei innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung umschlossenen Volumens angeordnet

Sind die Temperatursensoren an einer Wandung des Wasserkastens angeordnet, so werden die Temperatursensoren bspw. mittels abgedichteter Schraubverbindungen befestigt.

Dem Fachmann sind Temperatursensoren bekannt, die in der erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt werden können, wie beispielsweise Thermoelemente oder Widerstandsthermometer.

Bevorzugt ist jedem einzelnen Magnetfeldsensor ein Temperatursensor zugeordnet.

Weiterhin bevorzugt ist jeder einzelne Temperatursensor in räumlicher Nähe zu dem zugeordneten Magnetfeldsensor angeordnet.

Es kann auch vorteilhaft sein, dass der einzelne Temperatursensor in den zugeordneten Magnetfeldsensor integriert ist.

Vorteilhaft ermöglicht der einzelne Temperatursensor die kontinuierliche Messung der Temperatur des zugeordneten Magnetfeldsensors, so dass die temperaturabhängige Übertragungsfunktion des Magnetfeldsensors kompensiert wird. Dem Fachmann sind Verfahren zur Kompensation temperaturabhängiger Übertragungsfunktionen bekannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Anordnung in einem Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens verwendet.

Weiterhin zur Erfindung gehört ein Anschlusselement für ein Kokillenelement einer Stranggusskokille.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des Anschlusselements für ein Kokillenelement einer Stranggusskokille, welches in mindestens einem Bereich mit dem Kokillenelement verbunden ist, mindestens eine ein primäres Magnetfeld erzeugende Spule und eine Mehrzahl \on Magnetfeldsensoren angeordnet. Die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren sind dabei innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens des Anschlusselements angeordnet.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Anschlusselement die berührungslose Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung in einem Schmelzvolumen einer Stranggusskokille, ohne dass zusätzlich Raum um die Kokille herum benötigt wird.

Vorteilhaft ist die mindestens eine Spule derart innerhalb des Anschlusselements angeordnet, dass die Spule ein Magnetfeld erzeugt, welches senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze ausgerichtet ist. Dabei ist die Wicklungshöhe der mindestens einen Spule entlang der Dicke des Anschlusselements ausgerichtet, welche senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze verläuft. Die von der Spule aufgespannte Fläche, die mit der Wicklungshöhe das von der Spule umschlossene Volumen bestimmt, ist parallel zur Hauptfließrichtung der Schmelze ausgerichtet.

Das Anschlusselement ist vorteilhaft aus Edelstahl. Die Abmessungen des Anschlusselements richten sich nach den Abmessungen des Kokillenelementes. Kokillenelemente haben je nach Geometrie des Strangs unterschiedliche Abmessungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Anschlusselement ein Stützelement oder einen Wasserkasten.

Vorteilhaft sind die mindestens eine Spule und die Magnetfeldsensoren damit in bestehende Bauteile einer Stranggießanlage integrierbar und benötigen keinen zusätzlichen Raum um die Kokille herum. Ist das Anschlusselement ein Stützelement, welches der mechanischen Stabilisierung eines Kokillenelements dient, so weist das Stützelement in einer Ausführungsform eine Dickevon 6 bis 15 cm auf. Die Dicke des Stützelements ist dabei senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze in der Kokille ausgerichtet und verläuft von der Grenzfläche Stützelement und Kokillenelement zur Grenzfläche Stützelement und Umgebung.

In einer Ausführungsform sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren derart in das Stützelement integriert, dass diese von nicht-durchgängigen Aussparungen im Stützelement aufgenommen werden. Dazu weist das Stützelement vorteilhaft mindestens eine umlaufende Vertiefung und eine Vielzahl von nicht-durchgängigen Bohrungen auf, wobei die Vertiefung und die Bohrungen von der Seite des Stützelements ausgehen, die mit dem Kokillenelement verbunden ist. Die nicht-durchgängigen Bohrungen sind dabei innerhalb des von der mindestens einen umlaufenden Vertiefung umschlossenen Volumens angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn die mindestens eine umlaufende Vertiefung möglichst nah entlang des Rands des Stützelementes angeordnet ist und die Umrandung des durch die mindestens eine umlaufende Vertiefung eingeschlossenen Volumens bildet. Die Höhe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung ist entlang der Höhe des Stützelements ausgerichtet und verläuft in Richtung der Hauptfließrichtung der Schmelze. Vorteilhaft beträgt die Höhe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung mindestens 80 % der Höhe des Stützelements. Die Breite der mindestens einen umlaufenden Vertiefung ist entlang der Breite des Stützelementes ausgerichtet. Vorteilhaft beträgt die Breite der mindestens einen umlaufenden Vertiefung mindestens 80 % der Breite des Stützelementes. Die mindestens eine umlaufende Vertiefung weist eine Tiefe auf, wobei die Tiefe entlang der Dicke des Stützelementes verläuft. Vorteilhaft ist die Tiefe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung kleiner als die Dicke des Stützelements. Vorteilhaft weist die Vertiefung weiterhin eine innere Breite auf, wobei die innere Breite der Vertiefung entlang der Breitenrichtung der mindestens einen Vertiefung verläuft und die mindestens eine Vertiefung grabenförmig ausgebildet ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Tiefe gleich der inneren Breite der mindestens einen Vertiefung ist, das Aspektverhältnis einer derartigen grabenförmigen Vertiefung beträgt demzufolge eins. Die mindestens eine umlaufende Vertiefung nimmt vorteilhaft die mindestens eine Spule auf, um die Spule in das Stützelement zu integrieren. Dadurch ist die Lage mindestens einer Spule in der mindestens einen umlaufenden Vertiefung mechanisch fixiert. Weiterhin vorteilhaft ist die mindestens eine Spule dadurch nah an dem Schmelzvolumen angeordnet, so dass das von der mindestens einen Spule erzeugte primäre Magnetfeld das Schmelzvolumen durchdringen kann.

Vorteilhaft sind die Abmessungen der mindestens einen umlaufenden Vertiefung und die Abmessungen der mindestens einen Spule aufeinander abgestimmt. So kann beispielsweise die Tiefe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung der Wicklungshöhe der mindestens einen Spule entsprechen, während die Breite der mindestens einen umlaufenden Vertiefung der Breite der mindestens einen Spule und die Höhe der mindestens einen Vertiefung der Länge der mindestens einen Spule entspricht. Die innere Breite der mindestens einen Vertiefung kann beispielsweise der Wicklungsbreite der mindestens einen Spule entsprechen. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die mindestens eine Spule von der mindestens einen umlaufenden Vertiefung aufgenommen wird.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die Abmessungen der mindestens einen Vertiefung geringfügig größer als die entsprechenden Abmessungen der mindestens einen Spule sind, so dass vorteilhaft der Einsetzen der mindestens einen Spule in die mindestens eine Vertiefung unproblematisch ist.

In einer weiteren Ausführungsform sind in das Stützelement zwei Spulen integriert. Dazu weist das Stützelement vorteilhaft eine erste und eine zweite umlaufende Vertiefung auf, in denen eine erste und eine zweite Spule angeordnet sind, die in Reihe geschaltet sind. Dabei kann die Breite der ersten und der zweiten umlaufenden Vertiefung mindestens 80 % der Breite des Stützelementes und die Höhe der ersten und der zweiten Vertiefung jeweils maximal 50% der Höhe des Stützelementes betragen. Alternativ kann die Breite der ersten und der zweiten umlaufenden Vertiefung maximal 50 % der Breite des Stützelementes und die Höhe der ersten und der zweiten Vertiefung jeweils mindestens 80 % der Höhe des Stützelementes betragen. Vorteilhaft können dadurch die erste und die zweite Spule innerhalb des Stützelementes derart angeordnet sein, dass die beiden Spulen übereinander entlang der Höhe des Stützelementes oder nebeneinander entlang der Breite des Stützelementes angeordnet sind.

Die nicht-durchgängigen Bohrungen weisen eine Tiefe auf, die entlang der Dicke des Stützelementes verläuft. Vorteilhaft ist die Tiefe der nicht-durchgängigen Bohrungen kleiner als die Dicke des Stützelements. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Tiefe der nicht durchgängigen Bohrungen gleich der Tiefe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung ist. In einer weiteren Ausführungsform sind die Mehrzahl der nicht-durchgängigen Bohrungen in regelmäßigen Abständen entlang der Breite und der Höhe innerhalb des durch die mindestens eine umlaufende Vertiefung umschlossenen Volumens des Stützelements verteilt. So kann es vorteilhaft sein, dass die Mehrzahl von nicht-durchgängigen Bohrungen rasterförmig angeordnet sind. Die nicht-durchgängigen Bohrungen nehmen vorteilhaft die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren auf, um die Magnetfeldsensoren in das Stützelement zu integrieren. Dazu sind vorteilhaft die Abmessungen der Mehrzahl nicht-durchgängiger Bohrungen und die Abmessungen der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren aufeinander abgestimmt. So kann beispielsweise die Tiefe der Mehrzahl nicht-durchgängiger Bohrungen der Höhe der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren entsprechen, während der Durchmesser der Mehrzahl nicht durchgängiger Bohrungen dem Durchmesser der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren entspricht. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Mehrzahl nicht-durchgängiger Bohrungen die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren aufnehmen. Vorteilhaft weisen die nicht-durchgängigen Bohrungen einen Durchmesser auf, der geeignet ist, dem Fachmann bekannte Magnetfeldsensoren aufzunehmen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die Abmessungen der nicht durchgängigen Bohrungen geringfügig größer als die entsprechenden Abmessungen der Magnetfeldsensoren sind, so dass vorteilhaft das Einsetzen der Magnetfeldsensoren in die nicht durchgängigen Bohrungen unproblematisch ist. Vorteilhaft ist durch die Anordnung der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren in der Mehrzahl von nicht-durchgängigen Bohrungen die Lage der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren mechanisch fixiert. Weiterhin vorteilhaft ist die Ausrichtung der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren und der mindestens einen Spule mechanisch fixiert, so dass sich die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren nicht gegeneinander verkippen.

Ist das Anschlusselement ein Wasserkasten, so sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren vorteilhaft derart in den Wasserkasten integriert, dass Spule und Magnetfeldsensoren an einer ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet oder in die erste Wandung des Wasserkastens integriert sind. Die erste Wandung des Wasserkastens ist die Wandung, die in mindestens einem Bereich mit dem Kokillenelement verbunden ist.

Sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren in die erste Wandung des Wasserkastens integriert, so ist es vorteilhaft, wenn die erste Wandung eine umlaufende Vertiefung zur Aufnahme der mindestens einen Spule und eine Mehrzahl von Aussparungen in Form nicht-durchgängiger Bohrungen zur Aufnahme der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren aufweist. Die nicht-durchgängigen Bohrungen zur Aufnahme der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren sind dabei innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung zur Abnahme der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet.

Da der Wasserkasten von Wasser durchströmt ist, sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren derart an der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet oder in diese integriert, dass sie nicht in Kontakt mit Wasser stehen. Dem Fachmann sind Möglichkeiten zum Abdichten gegen Wasser bekannt, bspw. gekapselte Aufbauten. Sind die mindestens eine Spule und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren an der ersten Wandung des Wasserkastens angeordnet, so erfolgt die Anordnung vorteilhaft so, dass die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens angeordnet sind. Weiterhin sind die mindestens eine Spule und die Magnetfeldsensoren derart angeordnet, dass ihre Lage gegenüber dem im Wasserkasten strömenden Wasser fixiert ist. Die Fixierung erfolgt bspw. über abgedichtete Schraubverbindungen oder Bajonettverschlüsse.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren Induktionsspulen.

Vorteilhaft ermöglichen Induktionsspulen das Detektieren der Zeitableitung eines Magnetfeldes.

Induktionsspulen können Einfachspulen oder gradiometrische Induktionsspulen, bevorzugt gradiometrische Induktionsspulen, sein.

Gradiometrische Induktionsspulen sind Spulen, die aus zwei Einzelspulen bestehen, wobei die Einzelspulen die gleiche Wicklungsanzahl, aber gegensätzliche Wicklungsrichtungen aufweisen. Dem Fachmann sind unterschiedliche Ausführungen gradiometrischer Induktionsspulen bekannt.

Gradiometrische Induktionsspulen detektieren den Gradienten eines Magnetfeldes. Dadurch können gradiometrische Induktionsspulen das durch Wechselwirkung mit der Schmelzbewegung und dem von der mindestens einen Spule erzeugten primären Magnetfeld kleine induzierte Magnetfeld vor dem Hintergrund des um Größenordnungen größeren primären Magnetfelds messen. Weiterhin vorteilhaft wird das primäre Magnetfeld möglichst stark unterdrückt und das induzierte Magnetfeld möglichst wenig gedämpft. Gradiometrische Induktionsspulen verringern somit das Amplitudenverhältnis zwischen dem primären und dem induzierten Magnetfeld.

Bevorzugt sind die gradiometrischen Induktionsspulen als vertikale gradiometrische Induktionsspulen erster Ordnung ausgebildet. Derartige gradiometrische Induktionsspulen ermöglichen die Messung des Gradienten des induzierten Magnetfelds.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die magnetischen Mittelpunkte der gradiometrischen Induktionsspulen auf der magnetischen Mittelebene der mindestens einen das primäre Magnetfeld erzeugenden Spule angeordnet.

Vorteilhaft wird dadurch das primäre Magnetfeld in den gradiometrischen Induktionsspulen optimal unterdrückt. Die gradiometrischen Induktionsspulen erfassen demzufolge ausschließlich das durch die Wechselwirkung der Schmelzbewegung mit dem primären Magnetfeld induzierte Magnetfeld.

Der magnetische Mittelpunkt einer vertikalen gradiometrischen Induktionsspule erster Ordnung beispielsweise liegt auf der Mittelachse der gradiometrischen Induktionsspule, um die herum die Wicklungen der beiden Einzelspulen angeordnet sind und im Mittelpunkt zwischen den beiden gegensinnig gewickelten Einzelspulen.

Die magnetische Mittelebene der mindestens einen Spule ist die Fläche der mindestens einen Spule die auf der Hälfte der Wicklungshöhe der mindestens einen Spule durch die Breite und die Länge der Spule aufgespannt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zusätzlich eine Mehrzahl von Temperatursensoren innerhalb des von der mindestens einen Spule umschlossenen Volumens des Anschlusselements angeordnet.

Ist das Anschlusselement ein Stützelement, erfolgt die Integration der Temperatursensoren bspw. über eine Mehrzahl von Aussparungen innerhalb des durch die mindestens eine umlaufende Vertiefung eingeschlossenen Volumens des Stützelementes, die die Temperatursensoren aufnehmen. Die Aussparungen gehen dabei von der Seite des Stützelementes aus, die mit dem Kokillenelement verbunden ist. Die Aussparungen können gleichmäßig, bevorzugt rasterförmig innerhalb des durch die mindestens eine umlaufende Vertiefung eingeschlossenen Volumens angeordnet sein. Vorteilhaft sind die Temperatursensoren damit in räumlicher Nähe zu der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren angeordnet. Es kann auch vorteilhaft sein, dass die Mehrzahl von Temperatursensoren in die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren integriert ist.

Gleiches ist möglich, wenn das Anschlusselement ein Wasserkasten ist und die Temperatursensoren in die Wandung des Wasserkastens integriert sind. Die Temperatursensoren können auch mittels abgedichteter Schraubverbindungen an der Wandung des Wasserkastens befestigt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Anschlusselement in einer Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens in einer Stranggusskokille verwendet.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Anschlusselement, dass die Anordnung zur berührungslcsen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung nah an dem Schmelzvolumen angeordnet ist. Weiterhin vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Anschlusselement, dass innerhalb der Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung die mindestens eine Spule und die Mehrzahl an Magnetfeldsensoren mechanisch gegen Verkippen fixiert sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Anschlusselement in einer Stranggießanlage verwendet.

Vorteilhaft ermöglicht das Anschlusselement die berührungslose Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille ohne dass zusätzlich Raum um die Kokille herum benötigt wird.

In einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Anschlusselement in einem Verfahrenzur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens verwendet.

Vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Anschlusselement die Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung mit verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis, da die Lage der mindestens einen Spule und der Magnetfeldsensoren zueinander mechanisch fixiert ist.

Weiterhin zur Erfindung gehört ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung und/oder eines erfindungsgemäßen Anschlusselements. Dabei wird erfindungsgemäß die Anordnung in bestehende Elemente einer Stranggusskokille integriert und/oder das Anschlusselement in mindestens einem Bereich mit einem Kokillenelement der Stranggusskokille verbunden.

Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.

Ausführungsbeispiele

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken. Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille.

Fig. 2 zeigt schematisch die Draufsicht eines Stützelementes als Anschlusselement einer erfindungsgemäßen Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines Stützelementes entlang der Linie AA in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt schematisch die Draufsicht eines Stützelementes als Anschlusselement mit zwei ein primäres Magnetfeld erzeugenden Spulen.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille mit einem Wasserkasten als Anschlusselement

Fig. 6 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnitts C in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille. Dargestellt ist eine Stranggusskokille mit Vierkant-Querschnitt, bestehend aus vier plattenförmigen Kokillenelementen 0, die jeweils mit einem Anschlusselement 1 verbunden sind. Fig. 1 zeigt schematisch eine vollflächige Verbindung der Kokillenelemente 0 mit den Anschlusselementen 1. Der Pfeil gibt dabei die Hauptfließrichtung der Schmelze an. Die Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens weist mindestens eine Spule 6 und eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren 7 auf. In Fig. 1 ist schematisch für ein Anschlusselement 1 dargestellt, wie die mindestens eine Spule 6 und die Mehrzahl der Magnetfeldsensoren 7 innerhalb des Anschlusselementes 1 angeordnet sind. Die gestrichelten Linien stellen verdeckte Kanten dar. Die mindestens eine Spule 6 umschließt ein Volumen des Anschlusselements 1 , innerhalb dessen die Magnetfeldsensoren 7 angeordnet sind. Weiterhin ist die mindestens eine Spule 6 derart innerhalb des Anschlusselements 1 angeordnet, dass die Spule 6 ein primäres Magnetfeld erzeugt, das senkrecht zur Hauptfließrichtung der Schmelze ausgerichtet ist. Die Anschlusselemente 1 können Stützelemente oder Wasserkästen sein.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Stützelement 10 als Anschlusselement 1 für eine Stranggusskokille. Das Stützelement 10 besteht aus Edelstahl und weist eine Breite 10a von 120 cm und eine Höhe 10b von 60 cm auf. Der Pfeil gibt die Hauptfließrichtung der Schmelze bei Einbau des Stützelements an. Ausgehend von der Fläche 2 des Stützelements 10, die parallel zur Hauptfließrichtung der Schmelze ist, weist das Stützelement 10 eine umlaufende Vertiefung 3 mit einer Breite 3a von 100 cm und einer Höhe 3b von 50 cm auf. Die umlaufende Vertiefung 3 schließt ein Volumen 5 des Stützelements 10 ein und bildet die Umrandung des durch die umlaufende Vertiefung 3 eingeschlossenen Volumens. Weiterhin weist das Stützelement 10 eine Mehrzahl nicht-durchgängiger Bohrungen 4 auf, die innerhalb des von der umlaufenden Vertiefung 3 eingeschlossenen Volumens 5 rasterförmig angeordnet sind und von der Fläche 2 des Stützelements 10 ausgehen. Die zwölf nicht-durchgängigen Bohrungen 4 weisen einen Durchmesser von 3 cm auf. Die Fläche 2 des Stützelements 10 wird im Einsatz mit einem Kokillenelement (nicht dargestellt) verbunden, wobei das Kokillenelement in Kontakt mit der Schmelze steht. In der umlaufenden Vertiefung 3 ist eine ein primäres Magnetfeld erzeugende Spule 6 angeordnet. Die Abmessungen der Spule 6 und die Abmessungen der umlaufenden Vertiefung 3 sind aufeinander abgestimmt, so dass die umlaufende Vertiefung 3 die Spule 6 aufnimmt. So ist die Länge der Spule auf die Höhe der Vertiefung 3b, die Breite der Spule auf die Breite der Vertiefung 3a abgestimmt. In der Mehrzahl der nicht-durchgängigen Bohrungen 4 sind eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren 7 angeordnet. Der Durchmesserder nicht-durchgängigen Bohrungen ist auf die Abmessungen der Magnetfeldsensoren abgestimmt, so dass jede nicht durchgängige Bohrung einen Magnetfeldsensor aufnimmt.

Fig. 3 zeigt schematisch den Querschnitt des Stützelements 10 aus Fig. 2 entlang der Linie AA. Die Dicke des Stützelements 10c beträgt 8 cm. Die Vertiefung 3 geht von der Fläche 2 des Stützelements 10 aus und weist eine Tiefe 3c von 4 cm auf. Die Vertiefung 3 ist grabenförmig ausgebildet und weist eine innere Breite 3d von 6 cm auf. Die nicht-durchgängigen Bohrungen 4 gehen ebenfalls von der Fläche 2 des Stützelements 10 aus und weisen eine Tiefe 4a von 4 cm und einen Durchmesser 4b von 35 mm auf. Die Tiefe der Vertiefung 3c und die Tiefe der nicht durchgängigen Bohrungen 4a sind gleich und kleiner als die Dicke des Stützelements 10c. In der umlaufenden Vertiefung 3 ist die Spule 6 angeordnet, die eine Wicklungshöhe 6a von 3,5 cm und eine Wicklungsbreite 6b von 5,5 cm aufweist. In den nicht-durchgängigen Bohrungen 4 sind die Magnetfeldsensoren 7 angeordnet, die jeweils eine Höhe 7a von 3,5 cm aufweisen. Die Magnetfeldsensoren 7 sind gradiometrische Induktionsspulen erster Ordnung, deren magnetische Mittelpunkte auf der magnetischen Mittelebene 8 der Spule 6 innerhalb des Stützelementes 10 angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Stützelement 10 als Anschlusselement 1 mit einer ersten Spule 60 und einer zweiten Spule 61, die in Reihe geschaltet sind. Die erste und die zweite Spule 60, 61 umschließen jeweils ein Volumen des Stützelements 10, innerhalb dessen jeweils eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren 7 angeordnet ist. Der Pfeil gibt die Hauptfließrichtung der Schmelze bei Einbau des Stützelements 10 an. Die erste und die zweite Spule 60, 61 sind entlang der Höhe des Stützelements 10b übereinander angeordnet und spannen gleich große Flächen innerhalb des Stützelements 10 auf.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung eines Schmelzvolumens einer Stranggusskokille. Dargestellt ist der Querschnitt einer Stranggusskokille für Rundstränge. Der Pfeil gibt die Hauptfließrichtung der Schmelze an. Ein Kokillenelement 0 ist mit einem Anschlusselement 1 verbunden. Das Anschlusselement 1 ist ein Wasserkasten 11. Die Anordnung zur Geschwindigkeitsbestimmung ist innerhalb des Wasserkastens 11 angeordnet und weist mindestens eine Spule 6 und eine Mehrzahl an Magnetfeldsensoren 7 auf. Die Spule 6 und die Magnetfeldsensoren 7 sind derart innerhalb des Wasserkastens 11 angeordnet, dass Spule 6 und Magnetfeldsensoren 7 an einer ersten Wandung 11a des Wasserkastens 11 angeordnet sind. Die erste Wandung 11a des Wasserkastens 11 , ist dabei zumindest punktuell (nicht dargestellt) mit dem Kokillenelement 0 verbunden.

Fig. 6 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnitts C aus Fig. 5. Dargestellt ist das Kokillenelement 0, welches punktuell mit dem Wasserkasten 11 verbunden ist. An der ersten Wandung 11a des Wasserkastens 11 ist die Anordnung zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung angeordnet. Dargestellt ist nur die mindestens eine Spule 6, die an der ersten Wandung 11a angeordnet ist. Zwischen der ersten Wandung 11a und dem Kokillenelement 0 verläuft ein Spalt 11b, in dem Wasser an dem Kokillenelement 0 vorbeigeführt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleich wirkenden Ausführungsformen. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die speziell beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein, sofern sich die Einzelmerkmale nicht gegenseitig ausschließen, oder eine spezifische Kombination von Einzelmerkmalen nicht explizit ausgeschlossen ist. Bezugszeichen

0 Kokillenelement

1 Anschlusselement

10 Stützelement

10a Breite des Stützelementes

10b Höhe des Stützelementes

10c Dicke des Stützelementes

11 Wasserkasten

11a Erste Wandung des Wasserkastens

11b Spalt

2 Fläche des Anschlusselements, die mit dem Kokillenelement in mindestens einem Bereich verbunden ist

3 Mindestens eine umlaufende Vertiefung

3a Breite der mindestens einen umlaufenden Vertiefung

3b Höhe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung

3c Tiefe der mindestens einen umlaufenden Vertiefung

3d Innere Breite der mindestens einen umlaufenden Vertiefung

4 Mehrzahl von nicht-durchgängigen Bohrungen

4a Tiefe der nicht-durchgängigen Bohrungen

4b Durchmesser der nicht-durchgängigen Bohrungen

5 Von der mindestens einen umlaufenden Vertiefung

eingeschlossenes Volumen des Stützelementes

6 Mindestens eine ein primäres Magnetfeld erzeugende Spule

6a Wicklungshöhe der mindestens einen Spule

6b Wicklungsbreite der mindestens einen Spule

60 Mindestens eine erste Spule

61 Mindestens eine zweite Spule

7 Mehrzahl von Magnetfeldsensoren

7a Höhe der Magnetfeldsensoren

8 Magnetische Mittelebene der mindestens einen ein primäres

Magnetfeld erzeugenden Spule Zitierte Nicht-Patentliteratur

[Seden2016] M. Seden et al, Development of enhanced mold flow control in slab casting, Vortrag, gehalten auf der 5th International Conference on Process Development in Iran and Steelmaking, Luleä, Schweden 2016

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