SE523157C2 - Förfarande och anordning för att styra metallflödet vid stränggjutning medelst elektromagnetiska fält - Google Patents

Description

nnn -nn n n nn nn n .n n nn n. n n nn n nn n n n nn nn n n n nn n n . . nnn nnn n n nnnn nn n n n n n z : : n n nn n n . , , , n nn nn n n n n . n n n n n n nn 2 fekter beroende på hur och var det magnetiska fáltet(-en) tillförs. Om det heta primära metallflödet tillåts inträda i kokillen på ett okontrollerat sätt kommer den att tränga ner djupt i gjutsträngen, vilket troligen påverkar kvalitet och produktivitet negativt. Icke-metalliska partiklar och/ eller gas kan sugas in i och fångas i den stelnade strängen. Ett okontrollerat hett metallflöde i strängen kan också orsaka gjutfel i den gjutna strängens inre struktur. Djup inträngning av det heta primärflödet kan också orsaka en partiell omsmältning av det stelnade ytskiktet så att smältan genomtränger ytskiktet nedanför kokillen, vilket orsa- kar svåra störningar och långt stillestånd för reparation. För att undvika eller minimera dessa problem och förbättra produktionsförhållandena kan, enligt beskrivningen i europeiska patentet EP-Al-0 040 383, ett eller flera statiska magnetfält anbringas för att påverka det inkommande primärflödet av het smälta i kokillen för att bromsa inflödet och dela upp primärflödet, och därige- nom skapas ett styrt sekundärflöde i de smälta delarna av strängen. Det mag- netiska fältet anbringas genom en magnetbroms, innefattande en eller flera magneter. Företrädesvis används en elektromagnetisk anordning, dvs. en an- ordning som innefattar en eller flera lindningar såsom en flervarvig spole lindad omkring en magnetisk kärna. En sådan elektromagnetisk bromsanordning kallas en elektromagnetisk broms, en EMBR.

Enligt beskrivningen i europeiska patentet EP-Bl-0 401 504 skall magnetiska fält anbringas för att verka i två nivåer, anordnade det ena efter det andra i gjutriktningen, vid gjutning med ett nedsänkt munstycke, sluten gjutning.

Magneterna innefattar poler med ett magetiskt bandområde som täcker huvud- sakligen hela gjutsträngens bredd och en första nivå är anordnad över och en andra nivå under utloppsöppningarna för ett nedsänkt munstycke. Vidare be- skrivs i EP-Bl-0 401 504 att det magnetiska flödet skall anpassas till gjutför- hållandena, dvs. strängens eller kokillens mått och gjuthastighet. Det magne- tiska flödet och magnetflödesfördelningen skall anpassas för att säkerställa en tillräcklig värmetransport till menisken för att undvika frysning samtidigt som strömningshastigheten vid menisken skall begränsas och styras så att avlägs- nandet av gas eller inneslutningar från smältan inte riskeras. En hög okontrol- lerad strömningshastighet vid menisken skulle också kunna orsaka att gjutpul- - . - » ~o *S23 157 3 ver dras ner i smältan. Det framförs också i detta dokument att ett optimalt område existerar för strömningshastigheten vid menisken, se fig. 9 i dokumen- tet. Det föreslås i detta dokument att den magnetiska flödesdensiteten över ko- killen skall anpassas före en gjutoperation baserad på de specifika förhållanden som antas föreligga under den kommande gjutoperationen. För att uppnå detta föreslås i EP-Bl-O 401 504 en mekanisk magnetflödesstyranordning som är anordnad för att förflytta magnetpolerna huvudsakligen i deras axiella riktning för att ändra avståndet mellan polerna i ett samverkande par och anordnade motriktade mot varandra på motsatta sidor av kokillen, se fig. 15 och kolumn 8, raderna 34 till 50. En sådan mekanisk magnetflödesstyranordning måste emellertid vara extremt styv för att uppnå en stabil magnetflödestäthet, särskilt då den utsätts för de stora magnetiska krafter som föreligger vid användning av bromsen samtidigt som den skall vara kapabel till små rörelser för att åstad- komma de justerande ändringarna i flödestätheten som krävs eftersom flödes- tätheten har en hög känslighet för förändringar i avståndet mellan polerna. En sådan mekanisk magnetflödestäthetsstyrande anordning kräver en kombina- tion av tungt plåtmaterial, styv konstruktion och små rörelser i magnetfältets riktning, vilket kan vara svårt och kostsamt att uppnå. Enligt en alternativ ut- föringsform formas den mekaniska flödestäthetsanordningen genom att delvis byta ut polerna mot icke-magnetiskt material såsom ett rostfritt stål, dvs. ge- nom att förändra polernas konfiguration och därigenom förändra magnetflö- desmönstret i kokillen före varje gjutning. Liknande tankar avseende polernas konfiguration beskrivs också i andra dokument, såsom EP-Al-577 831 och WO92/ 12814. Dokumentet WO96/ 26029 beskriver användning av magnetfält i ytterligare nivåer innefattande ett eller flera nivåer vid eller just nedströms av utloppsänden av kokillen för att ytterligare förbättra styrningen av det sekun- dära flödet i kokillen. Flödestäthetsstyrande anordningar av dessa typer, base- rade på omkonfigurering och/ eller förflyttning av polerna genom mekaniska organ, måste kompletteras med organ för att fästa magnetkärnan eller delade kärnor för att motstå magnetkrafterna och är således avsedda för förinställning av magnetflödestätheten och anpassade för gjutförhållanden som förutses före- ligga under en kommande gjutning, och kommer att innefatta kostsamt och - 4 n - .u 523 157 'i 4 noggrant utvecklingsarbete för användning av sådana anordningar för realtids- reglering av magnetflödestätheten.

Enligt europeiska patentdokumentet EP-A1-0 707 909 skall flödeshastigheten vid menisken ställas in inom ett område av 0,20-O,40 m/ sek för en kontinuerlig gjutmetod, vari ett primärflöde tillhandahålls för gjutning genom ett munstycke med förmåga att styra det inkommande flödet och vari ett statiskt magnetfält med en huvudsakligen likformig magnetisk flödestäthetsfördelning över hela kokillens bredd anbringas för att verka på metallen i kokillen. Däri beskrivs vi- dare att flödet vid menisken kan hållas inom detta område genom att ställa in flera parametrar såsom; - vinkeln hos öppningen(-arna) i det nedsänkta munstycket; - läget för munstyckets öppning(-ar) i kokillen; - läget för magnetfältet; och - magnetflödestätheten.

Vinkeln och läget för munstyckets öppning(-ar) såväl som läget för magnetfäl- tet(-en) bestäms och förinställs före gjutningens början och magnetflödet styrs enligt en eller två olika algoritmer. Valet av algoritm som skall användas beror av läget för magnetfältet i förhållande till primärflödet, dvs. om primärflödet ut ur munstyckets öppning(-ar) genomlöper ett magnetiskt bromsande fält eller inte innan det träffar sidoväggen. Algoritmen(-erna) är baserade endast på ett uppmätt värde, flödeshastigheten vid menisken då inget magnetfält är anbring- at, dvs. ett historiskt värde uppmätt vid en tidigare gjutning eller möjligen vid inledningen av gjutningen om gjutningen inleds med avslagen broms. De andra värdena för algoritmerna är alla förinställda. De värden som ingår är kokill- bredden och tjockleken som i själva verket är konstant och medelströmnings- hastigheten för smält stål genom munstycksÖppningen(-arna), dvs. primärflö- det, som behandlas såsom ett konstant värde eller möjligen såsom en förbes- tåmd funktion av tiden. Således kommer i själva verket magnetflödestätheten också enligt denna metod att vara förinställd då den endast baseras på förvalda och förinställda parametrar, och styrningen kommer inte att ta hänsyn till någ- ra förändringar i de faktiska gjutförhållandena eller en dynamiskt framåt- . . < - in 523 1s7ï¥ëäFëF~" 5 skridande process och kommer följaktligen inte att kunna realtidsjustera flö- destätheten baserat på en förändring av det aktuella flödet. Exempel på para- metrar eller förhållanden som påverkar sekundärflödet och sannolikt förändras under gjutning är det ferrostatiska trycket vid munstycksöppningen(-arna), munstycksvinkeK-vinklar) eller munstycksdimensioner till följd av erosion eller igensättning, överhettning i prirnärflödet, dvs. dess temperatur i förhållande till smältpunkten, kylning vid menisken, meniskens nivå i kokillen. Primårflödet kan också behöva anpassas till följd av en förändring av gjuthastigheten eller annan separat kontrollerad produktionsparameter.

SYFTE MED UPPFINNINGEN Det är ett primärt syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för kontinuerlig gjutning av metall, varvid flödet i kokillen styrs vid gjutning ge- nom en realtidsreglering av magnetflödestätheten hos ett magnetfält som an- bringas för att verka på metallen för att bromsa och dela det inkommande pri- mära heta metallflödet och bilda ett kontrollerat sekundärflödesmönster i ko- killen. Realtidsregleringen skall tillhandahållas under huvudsakligen hela gjut- ningen och baseras på faktiska gjutförhållanden eller driftsparametrar som fö- religger i kokillen eller påverkar förhållandena i kokillen vid detta moment för att tillhandahålla en gjutprodukt med ett minimum av defekter framställd vid samma eller förbättrad produktivitet.

Eftersom strömningen vid menisken har visat sig kritisk för både avlägsning av föroreningar, infångning av gjutpulver och gas och indikerande för den flödes- situation som föreligger i kokillen är det också ett syfte med föreliggande upp- ñnning att monitorera strömningen vid menisken under hela gjutningen genom direkta eller indirekta metoder och införa varje detekterad förändring i denna strömning i realtidsregleringen av magnetflödestätheten för att säkerställa ett minimum av infångning eller ackumulering av icke-metalliska inneslutningar, gjutpulver eller gas i de gjutna produkterna. Det är vidare ett syfte med förelig- gande uppfinning att tillhandahålla en anordning för att utöva den uppfunna metoden. . . : - .u lszs 157 6 Andra fördelar med föreliggande uppfinning blir uppenbara av beskrivningen av uppfinningen och de föredragna utföringsformerna av uppfinningen. Detta in- nefattar dess förmåga att tillhandahålla ett förbättrat och styrt strömnings- mönster under hela gjutningen även då en eller flera parametrar förändras och den därigenom ökade förmågan att, över ett brett område av driftsparametrar, kokilldimensioner, metallsammansättningar etc., styra stelningsförhållandena i den gjutna produkten, förhållanden för avlägsning av icke-metalliska förore- ningar från den gjutna produkten och infångning av gjutpulver eller gas i de gjutna produkterna, så att även då en eller flera av dessa parametrar av god- tycklig anledning förändras under gjutningen kan gjutningsförhållandena hu- vudsakligen förbli stabila eller justeras för att vara inom föredragna gränser.

REDOGORELSE FOR UPPFINNINGEN För att uppnå det ovanstående föreslås med föreliggande uppfinning en gjut- ningsmetod enligt inledningen av krav 1, vilken kännetecknas av särdragen en- ligt den kännetecknande delen av krav 1. Vid en kontinuerlig eller halvkontinu- erlig gjutmetod enligt föreliggande uppfinning förs ett primärflöde av het metall- smälta in i en kokill och åtminstone ett statiskt eller periodiskt lågfrekvent magnetfält anbringas för att verka på smältan i kokillen. Ett eller flera magnet- fält är anordnade för att bromsa och dela primärflödet och bilda ett styrt se- kundärflödesmönster i de icke stelnade delarna av den gjutna strängen. För att uppnå det önskade sekundflödet regleras magnetflödestätheten och magnetfäl- tet baserat på gjutförhållandena. För att uppnå det primära syftet med uppfin- ningen monitoreras sekundärflödet i kokillen under hela gjutningen och varje detekterad förändring i det monitorerade flödet matas in i en styrenhet där för- ändringen värderas. Magnetflödestätheten regleras därefter baserat på denna värdering för att bibehålla eller justera det styrda sekundärflödet. Företrädesvis uppmäts flödeshastigheten hos sekundärflödet i åtminstone en specifik punkt i kokillen huvudsakligen kontinuerligt genom hela gjutningen. Som ett alternativ till den kontinuerliga mätningen av flödeshastigheten kan flödeshastigheten också mätas diskontinuerligt eller samplas över huvudsakligen hela gjutförfa- randet. Vid detektering av varje förändring i flödet kommer information om denna förändring, oavsett av om den detekteras genom kontinuerlig mätning i523 157 7 eller sampling, att matas in i styrenheten där den värderas. Magnetflödeståt- heten regleras därefter baserat på denna värdering.

En anordning för att utöva den uppfunna metoden för kontinuerlig eller halv- kontinuerlig gjutning av metaller innefattar en kokill för formning av en gjut- sträng, organ för att tillhandahålla ett primärflöde av het metallisk smälta till kokillen och magnetiska organ anordnade för att anbringa åtminstone ett mag- netiskt fält för att verka på metallen i kokillen och är enligt föreliggande upp- finning anordnad med de magnetiska organen kopplade till en styrenhet. Styr- enheten är kopplad till detekteringsorganen, vilka är anordnade för att monit- orera metallflödet i kokillen och detektera varje förändring i detta flöde. Vid de- tektering av en förändring i gjutförhållandena eller i flödet matas information om förändringen in i styrenheten, vilken innefattar utvärderingsorgan för att värdera den detekterade förändringen och styrorgan för att reglera magnetflö- destätheten hos magnetfältet baserat på värderingen av den detekterade för- ändringen i flödet.

Detekteringsorganet kan vara godtycklig känd sensor eller anordning för direkt eller indirekt bestämning av flödeshastigheten i en het metallisk smälta, såsom flödessensorer baserade på virvelströmsteknologi eller innefattande en perma- nentmagnet, temperatursensorer med vilka en temperaturprofil av exempelvis en av meniskens smala sidor kan monitoreras, en nivåavkänningsanordning för att bestämma och övervaka en nivåhöjd och profil hos en smält yta i en kokill, menisken. Lämpliga detekteringsorgan kommer att exemplifieras och beskrivas mer detaljerat i det följande.

Styrenheten innefattar organ, företrädesvis i form av en elektronisk anordning med programvara i form av en algoritm, statistiskt modell eller multivariat data- analys för att behandla gjutparametrar och information om flödet från detekte- ringsorganet, och organ för reglering av magnetflödestätheten baserat på re- sultatet av denna behandling. Enligt en utföringsform av uppfinningen är styr- enheten anordnad med ett neuralt nätverk innefattande elektroniska organ för övervakning och styrning av ytterligare steg och anordningar förbundna med . o e - »o 523 15,:wæaßsä+ 8 gjutoperationen. Styrenheten innefattar också organ för reglering av magnetflö- destätheten hos magnetbromsen. För en elektromagnetisk broms uppnås detta bäst genom att styra den strömstyrka som matas till lindningarna i elektro- magneterna hos den elektromagnetiska bromsen. Detta uppnås med godtycklig strömbegränsande anordning styrd med en utsignal från styrenheten. Alterna- tivt kan, för en elektromagnet som är ansluten till en spänningskälla, spän- ningen styras med en utsignal från styrenheten och därigenom styrs indirekt strömstyrkan hos strömmen i magnetlindningarna. Styrenheten kommer att exemplifieras ytterligare i det följande. Vidareutvecklingar av uppfinningen kännetecknas av särdragen enligt underkraven.

Eftersom strömningsförhållanden kan variera i kokillen har det i en del fall vi- sat sig önskvärt att monitorera flödet på två eller flera platser i kokillen och också att anbringa magnetfälten på ett sådant sätt att magnetflödestätheten för ett magnetfält kan regleras separat och oberoende av andra magnetfält, baserat på det flöde som föreligger i den del av kokillen där magnetfältet anbringas för att verka. Den typiska situationen är den för en slabskokill med två breda sidor och en tappunkt i kokillens centrum, varvid åtminstone en magnetisk krets är anordnad för att bringa åtminstone ett magnetfält för att verka på smältan i vardera halvan av kokillen, dvs. kokillen år i gjutriktningen delad i två styrzo- ner, varvid vardera styrzonen innefattar en halva av kokillen och är placerad på vardera sidan av ett plan som innefattar de breda sidornas mittlinje. Ström- ningen vid menisken mäts direkt eller indirekt för båda styrzonerna, dvs. kokillhalvorna, och den vänstra styrzonens sensor är kopplad med organ för reglering av magnetflödestätheten i ett magnetfält som verkar på smältan i den vänstra halvan av kokillen och en högra styrsensor är kopplad med organ för reglering av magnetflödestätheten i ett magnetfält som verkar på smältan i den högra halvan av kokillen. Kokillen kan naturligtvis delas in i zoner av godtyck- ligt antal och form varvid åtminstone en sensor och åtminstone en magnetflö- destäthetsreglerande anordning är kopplad till varje zon. Vid användning av två styrzoner säkerställs att ett huvudsakligen symmetriskt dubbelslings-flöde ut- vecklas i den övre delen av kokillen och att riskerna för att dubbelslings-flödena utvecklas till ett osymmetriskt och obalanserat flöde som exempelvis uppvisar « u ø . .o É 523 157 9 markerade skillnader i flödeshastigheterna vid menisken för de två kokillhal- vorna, ett s.k. osymmetriskt flöde, eller t.o.m. i det extrema fallet av övergång till ett oönskat enkelslings-flöde, varvid smältan flyter upp utmed en kokillsida, över menisken till den andra sidan, nedåt och åter tillbaka över kokillen i nivå med eller just nedströms om munstycksöppningarna, elimineras väsentligen.

Enligt en utföringsform monitoreras eller samplas flödeshastigheten (Vm) vid menisken. Vid detektering av en förändring i flödeshastigheten (Vm) vid menis- ken matas information om denna förändring in i styrenheten där den värderas.

Baserat på denna värdering regleras magnetflödestätheten på ett lämpligt sätt för att antingen bibehålla det sekundära flödesmönstret eller, om det bedöms lämpligt, förändras flödet. Enligt ännu en föredragen utföringsform styrs sedan magnetflödestätheten för att bibehålla eller justera flödeshastigheten (Vm) vid menisken för att vara inom ett förvalt flödeshastighetsområde.

Enligt en annan alternativ utföringsform monitoreras eller samplas det uppåt riktade sekundârflödet (Vu) vid en av kokillens smala sidor. Vid detektering av en förändring i denna uppåt riktade flödeshastighet (Vu) matas information om detta in i styrenheten. Baserat på denna värdering regleras magnetflödestäthe- ten för att bibehålla eller justera flödeshastigheten hos detta uppåt riktade flöde (Vu) eller, då flödet (Vm) vid menisken är en funktion av denna uppåt riktade ström, för att bibehålla eller justera flödet vid menisken (Vm) för att vara inom ett förvalt flödeshastighetsområde. Detta flödeshastighetsområde kommer att variera med gjuthastighet, munstycksgeometri, munstyckets nedsänkningsdjup och, då gas förs ut, av gasllödet, överhettning och kokilldimensioner, men skall för utning av slabs vid användning av ett nedsänkt inloppsmunstycke med sidoöppningar och en moderat gjuthastighet normalt hållas inom det område som nämnts i det föregående.

Enligt ännu en alternativ utföríngsform övervakas eller samplas meniskens profil, del av denna profil eller en parameter som kännetecknar den såsom höjd (hw), placering och / eller form för en stående våg som genereras i menisken ge- nom det uppåt riktade sekundära flödet vid en av kokillens smala sidor, genom n o a . -ø 523 157 10 huvudsakligen hela gjutningen. Meniskens profil och särskilt den stående vå- gen är nära beroende av det uppåt riktade flödet (Vu), vilket också, med hänvis- ning till föregående stycke, flödeshastigheten vid menisken är. Därför kan varje detekterad förändring i profilen såsom höjden, placeringen eller formen för denna stående våg korreleras till en flödeshastighet. Baserat på sådan korrele- ring eller värdering regleras magnettätheten för att bibehålla den stående vå- gen, flödeshastigheten av den uppåt riktade flödet och/ eller flödeshastigheten vid menisken inom förvalda gränser.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar algo- ritmen, statistiska modellen eller data-analysmetoden som används för att be- handla de detekterade förändringarna också parametervärden för en eller flera förvalda parametrar valda ur följande parametergrupp: - formmått, - munstycksdimensioner och munstycksutformning innefattande öppningarnas vinkel, - mått, utformning och läge för magnetpoler, - sammansättning av gjutmetall, - sammansättning av använt gjutpulver.

Ett sådant parametervärde inkluderas i algoritmen, statistiska modellen eller metoden för data-analys som används för att värdera den fastställda föränd- ringen i flödet och realtidsreglera magnetflödestätheten hos magnetfältet. Pa- rametem införs som ett konstant värde eller om så är relevant som en tidsbero- ende funktion, vilken antas variera på ett känt sätt över gjutsekvensen eller så- som en funktion av någon annan gjutparameter eller flöde. Exempel på beroen- de parametrar vars värden kan införas i algoritmen, statistiska modellen eller metoden för data-analys såsom en funktion av tid eller annan parameter är: - förändringar i primärflöde till följd av igensättning och/ eller förslit- ning av munstycket; - överhettning av prirnärflödet, dvs. metall vid inträde i kokillen; - ferrostatiskt tryck vid munstycksutloppet. :n nu nu nu n n. n. . . , I. i o: o. -n f n . , | lo no I v n .| , .

'H 'H 0 I nu: nu o . . ' ° ; ' I 0 ~ a; o n . ,° , z > . i ß II II IIIÉIII ll!! f; : o I | v: n ll Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppñnning monitoreras eller samplas en eller flera ur den följande gruppen av parametrar tillsammans med det sekundära flödet under gjutning: - överhettning av metallen vid inträde i kokillen; - ferrostatiskt tryck vid munstycksutloppet; - flödeshastighet för primårflödet vid utgång från munstycket; - eventuella gasbubblar i kokillen; - gjuthastighet; - tillförselhastighet av gjutpulver; - läge för menisk i kokill och i förhållande till munstycksöppning; - läge för munstycksöppning i förhållande till kokill; - läge för magnetfält i förhållande till menisk och munstycksöppning- ar; - riktning hos magnetfält och varje annan gjutparameter som bedöms kritisk för sekundärflödet och som sannolikt förändras under gjutning. Före- trädesvis övervakas eller samplas en eller flera av dessa parametrar över hu- vudsakligen hela gjutprocessen och förs in direkt i algoritmen, statistiska mo- dellen eller metoden för data-analys som används för att värdera den fastställda förändringen i flödet och i realtid reglera magnetflödestätheten hos magnetfäl- tet. Förändringarna kan bero på en tidsberoende process eller bero på en fram- kallad förändring av gjutförhållandena. Dessa parametrar som omfattas i algo- ritmen, statistiska modellen eller metoden för multivariat data-analys kommer därigenom att påverka realtidsregleríngen av magnetflödet så att magnetflö- destätheten kan anpassas till dessa förändringar och en bättre styrning av se- kundärflödet uppnås.

Företrädesvis innefattar algoritmen, numeriska modellen eller metoden för multivariat data-analys som används förutom monitoreringen eller samplingen av flödesparametrar också ytterligare gjutparametrar i form av förinställda eller förvalda konstanter, förbestämda funktioner såväl som monitorerade eller samplade parametervärden. Således kommer det styrda sekundärflödet att vara 523 157 12 mer stabilt och väl anpassat för att ge det föredragna flödesmönstret för de ak- tuella förhållanden som råder i kokillen.

Enligt ännu en utföringsform är styrenheten också kopplad till en eller flera yt- terligare elektromagnetiska anordningar, vilka är anordnade för att anbringa ett eller flera växlande magnetiska fält för att verka på smältan i kokillen eller i strängen. Sådana elektromagnetiska anordningar är omrörare som kan anord- nas för att verka på smältan i kokillen eller på smältan nedströms om kokillen t.ex. på den sista kvarstående smältan i den s.k. sumpen, men också högfre- kventa uppvärmare som företrädesvis används för att verka på metallen i när- heten av menisken för att undvika frysning, smältning av gjutpulver och till- handahålla goda termiska betingelser t.ex. vid gjutning med låg överhettning.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller således organ för att anpassa flödet och därigenom också termiska förhållanden för att uppnå den önskade gjutstruktu- ren under säkerställande av renhet hos den gjutna produkten och samma eller förbättrad produktivitet. De utföringsformer som innefattar monitorering eller sampling av ytterligare parametrar och/ eller information om framkallade för- ändringar i produktionsparametrarna år särskilt föredragna då de tillhanda- håller möjligheten att, vid detektering av en förändring i en gjutparameter, an- passa magnetflödestätheten för att motverka varje störning som kan uppkom- ma som ett resultat av denna förändring eller vidta åtgärder för att minimera en sådan störning som det är känt blir resultatet av en sådan förändring.

KORT RITNIN GSBESKRIVN ING Några utföringsformer av uppfinningen skall i det följande beskrivas mer detal- jerat med hänvisning till ritningarna, vari: FIGUR 1 är en schematisk illustration av den övre änden av en utföringsform av en kokill för utövande av den uppfunna metoden, som visar menisken och ett typiskt sekundärt flöde; *S23 157 13 FIGUR 2 och 3 exemplifierar flödesmönster som erhålls med utföringsformer av föreliggande uppfinning, då en elektromagnetisk broms anbringar magnetiska bromsfält för att verka i två magnetiska bandområden vid två separata nivåer i en kokill och där det primära flödet av smält metall inträder i kokillen genom sidoöppningar hos ett nedsänkt inloppsmunstycke och åtminstone ett magne- tiskt bandområde är anordnat i nivå med eller nedströms om sidoöppningarna; FIGUR 4 visar schematiskt en anordning för utövande av metoden enligt en ut- föringsform av föreliggande utföringsform, som innefattar en kontinuerlig gjut- form, en elektromagnetisk broms och en styrenhet för övervakning av gjutför- hållandena och reglering av bromsen baserad på förändringar i gjutförhållan- dena.

FIGUR 5, 6, 7 och 8 exemplifierar flödesmönster som erhålls vid ytterligare ut- föringsformer av föreliggande uppfinning, vari: FIGUR 5 och 6 illustrerar utföringsformer där magnetfälten anbringas vid en- dast en nivå; FIGUR 7 visar en utföringsform där föreliggande uppfinning används för att stabilisera ett omkastat flöde; och FIGUR 8 illustrerar en utföringsforrn där flödet monitoreras separat i varje kokillhalva och där magnetfältet som verkar i en halva av kokillen regleras obe- roende av det magnetfält som verkar i den andra halvan.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER, EXEMPEL I fig. 1 visas det övre ändpartiet av en kokill, typiskt för kontinuerlig gjutning av stora slabs, varvid kokillen innefattar fyra kylda formplattor ll, 12 av vilka en- dast den smala sidans plattor visas. Plattorna stöds företrädesvis av s.k. vat- tenlådbalkar, ej visade. Dessa vattenlådbalkar innefattar också företrädesvis inre håligheter eller kanaler för kylmedel, företrädesvis vatten. Enligt utfö- ringsformen av föreliggande uppfinning som visas i fig. 1, tillförs under gjutning u. n. . . ,, .. 0 'v h. n. - .u . , , , :II :H ~ I f... v. o n u . . n .a u» u n . . . .

° I 0 n u H - . . » . . . - . . . .- 14 det primära flödet av het metall genom ett munstycke 13 nedsänkt i smältan.

Alternativt kan het metall tillföras genom en fri tappstråle, öppen gjutning.

Smältan kyls och en delvis stelnad sträng formas. Strängen förs kontinuerligt ut ur kokillen. Om det heta primära metallflödet tillåts inträda i kokillen på ett okontrollerat sätt kommer den att trånga djupt in i gjutsträngen. En sådan djup inträngning i strängen kommer sannolikt att påverka kvaliteten och pro- duktiviteten negativt. Ett okontrollerat hett metallflöde i gjutsträngen kan re- sultera i inkapsling av icke-metalliska partiklar och / eller gas i den stelnade strängen, eller orsaka gjutfel i den inre strukturen hos den gjutna strängen till följd av störningar i de termiska och masstransportförhållandena under stel- ning. En djup inträngning av ett hett flöde kan också orsaka en partiell om- smältning av det stelnade ytskiktet så att smältan genomtränger ytskiktet un- der kokillen vilket orsakar svåra störningar och lång stilleståndstid för repara- tion. Enligt den metod som illustreras i fig. 1 har ett eller flera statiska mag- netfält anbringats för att verka på det inkommande primära flödet av het smälta i kokillen för att bromsa det inkommande flödet och dela upp primärflö- det. Därigenom har ett styrt flödesmönster skapats i de smälta delarna av strängen. Enligt den visade metoden för kontinuerlig gjutning av metall inträder det primära metallflödet i kokillen genom sidoöppningar i ett nedsänkt in- loppsmunstycke och ett sekundärt utvecklas då detta flöde delas och träffar den smala sidan av kokillen. Flödet i den övre delen av kokillen styrs med det magnetiska fält som anbringas och uppvisar ett typiskt uppåtriktat flöde uppåt utmed de smala sidoväggarna U, ett flöde M utmed och i närheten av menisken 14 och en stående våg 15 som bildas i menisken i närheten av den smala sido- väggen. Ett omvänt sekundärt flöde, se O1 och 02 i fig. 7, som är uppåtriktat i mitten av kokillen och utåt mot de smala sidorna vid menisken, kan också ut- vecklas under särskilda förhållanden, t.eX. då gas förs ut genom munstycket för att undvika avsättning och igensättning i munstycket. Flödet M vid menisken, och särskilt hastigheten Vm hos flödet, har visat sig kritiskt för både avlägsning av föroreningar, inkapsling av gjutpulver och gas och utgör en indikation av flödessituationen som råder i kokillen. Det har därför visat sig fördelaktigt att, enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, monitorera flödet vid menis- ken under hela gjutningen med direkta eller indirekta metoder och inkludera u u u | uu »nu vuu u u uu u. . ,, u uu o u u u u. u uu u n a uu u u u u u uu u , , , u-u u-u . u .fuu uu u u u u u n u u u u u u o u . . . . . u u u u. .u u u u - | u u | - = u .u 15 varje detekterad förändring i detta flöde M i realtidsregleringen av magnetflö- destätheten för att säkerställa ett minimum av inkapslade eller ackumulerade icke-metalliska inneslutningar, gjutpulver eller gas i de gjutna produkterna.

Eftersom både meniskflödena M och höjden, läget och kokillen för den stående vågen 15 i de flesta situationer beror på det uppåtriktade flödet U har det visat sig möjligt att basera realtidsreglering enligt föreliggande uppfinning också på direkta eller indirekta mätningar av flödet U eller naturen av, eller placeringen för den stående vågen. Alla dessa parametrar kan monitoreras kontinuerligt eller samplas under en gjutning med användning exempelvis av anordningar 43 baserade på virvelströmsteknologi eller innefattande en permanentmagnet eller andra anordningar anpassade för bestämning av flödeshastighet eller nivåer för en vätska eller smälta som innehålls i ett kärl, såsom en kokill eller skänk. Så- ledes innefattar realtidsregleringen enligt föreliggande uppfinning företrädesvis kontinuerlig mätning eller sampling av någon av dessa parametrar. Härvid har det visat sig att metoden enligt föreliggande uppfinning förbättrar möjligheten att tillhandahålla ett styrt och stabilt flödesmönster under hela gjutningen och också att tillhandahålla förmåga att justera flödet om så önskas. Metoden upp- visar också en förbättrad förmåga att styra, stabilisera och justera flödet i ko- killen under kontinuerlig gjutning baserat på kontinuerlig monitorering eller sampling av ett flertal driftsparametrar och därigenom tillhandahålla förbättra- de stelningsförhållanden i den gjutna produkten, förbättrade förhållanden för avlägsning av icke-metalliska föroreningar från den gjutna produkten och för- bättrade förhållanden för att minimera inkapsling av gjutpulver eller gas i de gjutna produkterna, så att även då en eller flera driftsparametrar förändras av godtycklig anledning under gjutning kan gjutningsförhållandena förbli huvud- sakligen stabila eller justeras för att vara inom föredragna gränser.

Det flödesmönster som visas i fig. 2 utvecklas typiskt för en metod där ett primärt flöde p av het smälta inträder i kokillen genom sidoöppningar hos ett nedsänkt ínloppsmunstycke, varvid en broms är anbringad för att tillföra mag- netiska fält för att verka på metallen i kokillen i; - ett första magnetiskt bandområde A i nivå med menisken eller på en nivå mellan menisken och sidoöppningarna; och a » . - nu o 523 ,5,:w:aß:fi+ 16 - ett andra magnetiskt bandområde B på en nivå nedströms om sido- öppningama.

Magnetbandområdenas bredd täcker företrädesvis, såsom visas i fig. 2, huvud- sakligen hela bredden hos den gjutna produkten. Denna utformning av mag- netbandområdena A, B tillhandahåller ett signifikant cirkulerande sekundärt flöde Cl och C2 i den Övre änden av kokillen, mellan de magnetiska bandområ- denas A, B nivåer vilket monitoreras med flödessensorer 43. N edströms om det andra magnetiska bandområdet B kan också ett mindre stabilt cirkulationsflö- de c3 och c4 utvecklas, men det sekundära flödet är vid gjutning enligt utfö- ringsformen som illustreras i fig. 2 kännetecknat av bromsningen och delningen av det primära flödet orsakat av det magnetiska bandområdet B vilket resulte- rar i ett stabilt sekundärt flöde Cl och C2 skapat genom samverkan av magne- tiska krafter, inducerade strömmar och rörelsemomentet hos det primära flödet i området mellan de två bandområdena. I det läge som visas i fig. 2 är företrä- desvis det andra flödet Cl och C2 övervakat genom monitorering av dem, vid användning av lämpliga sensorer 43 placerade antingen vid menisken, vid den smala sidan eller genom monitorering av den stående vågen. Den magnetiska flödestâtheten regleras företrädesvis för att bibehålla flödet Cl och C2 inom för- valda gränser, men vid tillfällen kan det visa sig fördelaktigt att reglera magnet- flödestâtheten så att polariteten hos ett eller flera magnetiska bandområden kastas om. Genom att arrangera sensorer 43 för att monitorera flödena Cl och C2 separat kan flödena Cl och C2 också styras oberoende förutsatt att de magnetiska fältkrafterna som verkar på smältan kan styras för vardera halvan av kokillen.

Enligt en alternativ utföringsform som används i en liknande kokill, och även för sluten gjutning, anbringas de magnetiska fälten för att verka i; - ett första magnetiskt bandomräde D i nivå med sidoöppningama hos det nedsänkta inloppsmunstycket; och - ett andra magnetiskt bandområde E på en nivå nedströms om sido- öppningama. 523 157 17 De magnetiska bandområdenas D, E bredd täcker, också enligt denna utfö- ringsform, huvudsakligen hela bredden av den gjutna produkten. Med konfigu- reringen av de magnetiska bandområdena D, E enligt fig. 3, erhålls en god bromsníng av primârflödet p i kombination med utvecklandet av ett stabilt se- kundärt flöde Gl och G2 i ett område mellan bandområdena D, E vilket kom- pletteras med mindre men stabila sekundära flöden g3 och g4 i den övre delen av kokillen, dvs. över bandområdet D. Även i denna situation föredras att det sekundära huvudflödet, dvs. G1 och G2, övervakas företrädesvis genom monit- orering av detta vid den smala sidan med användning av lämpliga sensorer 45.

Men även det mindre flödet vid den övre änden g3 och g4 behöver monitoreras med användning av lämpliga sensorer 43. Den magnetiska flödestätheten hos magnetfältet som verkar i bandområde D regleras företrädesvis. Företrädesvis bibehålls både flödet Gl och G2 och flödet g3 och g4 inom förvalda gränser, men vid tillfällen kan det visa sig fördelaktigt att reglera den magnetiska flö- destätheten så att polariteten hos ett eller båda magnetiska bandområdena kastas om. Genom att arrangera sensorerna 45 för att monitorera flödena Gl och G2 separat kan också flödena Gl och G2 styras oberoende i kokillen förut- satt att de magnetiska fältkrafterna som verkar på smältan kan styras för var- dera kokillhalvan. Detsamma gäller för g3 och g4.

Anordningen enligt fig. 4 visar de väsentliga delarna för att utöva den uppfunna metoden. Förutom kokillen 41 och bromsen 42 innefattar anordningen också; - detekteringsorgan 43, 45 för övervakning av ett eller flera flödespa- rametrar i kokillen; - en styrenhet 44 kopplad till båda detekteringsorganen 43, 45 och det magnetiska organet, dvs. bromsen 42 eller annan anordning med förmåga att reglera den magnetiska flödestätheten såsom mekaniska organ för justering av avståndet mellan den främre änden av den magnetiska kärnan och kokillen, eller för införande av skivor som påverkar det magnetiska fältet mellan magne- ten och kokillen. Den kokill 41 som visas i figuren representerar också all ut- rustning som är kopplad till kokillen ñr att möjliggöra kontinuerlig eller halv- kontinuerlig gjutning av en eller flera gjutsträngar, såsom stödorgan, ett system för tillförsel och fördelning av kylmedel, organ för svängning av kokillen, organ »523 157 18 för tillförsel av het metall till kokillen och den kompletta utmaskinen som be- hövs för att hantera gjutsträngen nedströms om kokillen. Den visade bromsen 42 är en elektromagnetisk broms som innefattar magneter och tillhörande delar såsom ett magnetiskt ok, ej visat, och en kraftkälla 421. Bromsen 42 är anord- nad och anpassad för att verka på smältan i kokillen på ett sådant sätt att ett önskat sekundärt flödesmönster skapas i kokíllen. Som ett alternativ till en elektromagnetisk broms kan, förutsatt att tillräcklig magnetflödestäthet kan alstras, en broms baserad på permanentmagneter användas. Detekteringsorga- net 43, 45 innefattar åtminstone sensorer för övervakning av en eller flera pa- rametrar som kännetecknar flödet som skall styras men innefattar därtill i en del föredragna utföringsformer sensorer för kontinuerlig monitorering eller sampling av ytterligare giutparametrar. Lämpliga sensorer för monitorering eller sampling av flödesparametrar är virvelströmsbaserade anordningar eller anord- ningar som innefattar en pennanentmagnet för mätning av flöde eller nivåer inuti ett kärl, varvid sådana anordningar som är anordnade på utsidan av kär- let är väl kända inom den metallurgiska industrin för andra syften. De insigna- lorgan som ingår i styrenheten 44 är anpassade för att motta signalerna X1, xg ...Hxn från detekteringsorganet 43 och i en del utföringsformer också ytterligare signaler y, W, t, u etc. från andra sensorer som är anordnade för att monitorera eller sarnpla en eller flera utpararnetrar såsom omnämnts i det föregående. I en del utföringsformer är också insignalorganen anordnade för att motta infor- mation A, CD, 2 etc. om förinställda förhållanden eller parametrar. Enligt en del utföringsfonner innefattar också insignalerna företrädesvis organ för mottag- ning av instruktioner om hur flödet skall styras, t.ex. inom vilka gränser vissa parametrar skall bibehållas, om flödet skall kastas om, därigenom möjliggöran- de för operatören att förändra förhållandenai realtid, t.ex. möjliggöra en för- ändring av riktningen i flödet genom att kasta om magnetflödestátheten så att polariteterna hos de(t) magnetiska fältet(-n) kastas om. Styrenheten 44 är före- trädesvis anordnad i form av en konventionell elektronisk anordning med pro- gramvara i form av en algoritm, statistisk modell eller multivariat data-analys för behandling av information som mottages genom insignalorganet, såsom utparametrar, och information från detekteringsorganet 43 tillsammans med varje annan mottagen information, och baserat på resultatet av sådan behand- nu en u | Om on n mo. -n .n . g IQ Il . _ . .s .n . -n n. . .',.:,",, ' f ~ . Ü 5 lt fl èllnrlb II!! IQ 19 ling reglera, genom utsignalorganet som innefattas i styrenheten, den magne- tiska flödestätheten. Enligt en utföringsform av uppfinningen är styrenheten 44 och detekteringsorganet anordnade inom eller kopplade till ett neuralt nätverk innefattande elektroniska organ ßr övervakning och styrning av ytterligare steg och anordningar kopplade till gjutoperationen eller hela produktionen i anlägg- ningen. De utsignalorgan som innefattas i styrenheten 44 är anpassade för att reglera den magnetiska flödestätheten hos den magnetiska bromsen baserat på behandlingen i styrenheten 44 av insignalen vilken åtminstone innefattar in- formation om varje detekterad förändring i en övervakad flödesparameter. För en elektromagnetisk broms uppnås regleringen av den magnetiska flödestäthe- ten företrädesvis genom att styra strömstyrkan hos den ström som matas från en kraftkälla till lindningarna i elektromagneterna hos den elektromagnetiska bromsen. Detta uppnås med godtycklig strömbegränsande anordning som styrs med en utsignal från styrenheten 44. Om alternativt elektromagneten är an- sluten till en kraftkälla där spänningen styrs, styrs spänningen genom utsig- nalen från styrenheten och därigenom styrs indirekt strömstyrkan hos ström- men i magnetlindningarna. För en broms som innefattar permanentmagneter istället för elektromagneter styrs den magnetiska flödestätheten genom avstån- det mellan den främre änden av magneterna och kokillen och /eller av materia- let som föreligger mellan magneterna och kokillen.

Det flödesmönster som visas i fig. 5 utvecklas typiskt vid en metod där ett primärt flöde p i den heta smältan inträder i kokillen genom sidoöppningar hos ett nedsånkt inloppsmunstycke och en broms är anpassad för att anbringa magnetiska fält för att verka på metallen i kokillen i ett magnetiskt bandområde H vid en nivå nedströms om sidoöppningarna. Det magnetiska bandområdets H bredd täcker företrädesvis, såsom visas i fig. 5, huvudsakligen den gjutna pro- duktens hela bredd. Denna konfiguration av det magnetiska bandområdet H tillhandahåller ett väsentligt cirkulerande sekundärt flöde Cl och C2 i den övre änden vilket monitoreras med flödessensorer 43. Nedströms om det magnetiska bandområdet H kan också ett mindre stabilt cirkulerande flöde c3 och c4 ut- vecklas, men vid gjutning enligt föreliggande utföringsform, illustrerat i fig. 5, kännetecknas det sekundära flödet genom bromsningen och uppdelningen av - ø n o u. 523 .i 20 det primära flödet som orsakas av det magnetiska bandområdet H i ett stabilt sekundärt flöde Cl och C2 skapat genom samverkan av magnetiska krafter, inducerade strömmar och rörelsemomentet hos det primära flödet i kokillen. I den situation som visas i fig. 5 övervakas företrädesvis det sekundära flödet Cl och C2 genom att monitorera dem, vid användning av lämpliga sensorer 43 pla- cerade antingen vid menisken, vid den smala sidan eller genom att monitorera den stående vågen. Den magnetiska flödestätheten regleras företrädesvis för att bibehålla flödet Cl och C2 inom förvalda gränser, men vid tillfällen kan det Visa sig fördelaktigt att reglera den magnetiska flödestätheten så att polariteten hos ett eller båda magnetiska bandområdena kastas om. Genom att anordna senso- rema 43 för att monitorera flödena Cl och C2 separat kan också flödena Cl och C2 styras oberoende förutsatt att de magnetiska fältkrafterna som verkar på smältan kan styras för vardera kokillhalvan.

Enligt en alternativ utföringsform som används i en liknande kokill och även för sluten gjutning, anbringas de magnetiska fälten för att verka i ett magnetiskt bandområde F på en nivå i höjd med sidoöppningarna hos det nedsänkta in- loppsmunstycket. Bredden hos det magnetiska bandområdet F täcker, också enligt denna utföringsform, huvudsakligen den gjutna produktens hela bredd.

Med konfigurationen av magnetbandområdet F enligt fig. 6, erhålls en god bromsning av primärflödet p i kombination med utveckling av ett stabilt se- kundärt flöde Gl och G2 i ett område under bandområdet F vilket kompletteras med mindre men stabila sekundära flöden g3 och g4 i den övre delen av kokil- len, dvs. över bandområdet F. Även i denna situation är företrädesvis det se- kundära huvudflödet, dvs. G1 och G2, övervakat genom monitorering av detta vid den smala sidan med användning av lämpliga sensorer 45. Men även det mindre flödet vid den övre änden g3 och g4 behöver monitoreras med använd- ning av lämpliga sensorer 43. Den magnetiska flödestätheten hos det magnetis- ka fältet som verkar i bandområdet D regleras företrädesvis. Företrädesvis bi- behålls både flödet Gl och G2 och flödet g3 och g4 inom förvalda gränser, men vid tillfällen kan det visa sig fördelaktigt att reglera magnetflödestätheten så att polariteten hos ett eller båda magnetiska bandområdena kastas om. Genom att arrangera sensorer 45 för att monitorera flödena G1 och G2 separat kan också s2s 1sš?fi,%fifi-§^ 21 flödena Gl och G2 styras oberoende i kokillen förutsatt att de magnetiska fält- krafterna som verkar på smältan kan styras för vardera kokillhalvan. Detsam- ma gäller för g3 och g4.

Flödesmönstret som visas i fig. 7 utvecklas typiskt vid en metod enligt fig. 5, kompletterat med en ansenlig utförsel av gas såsom argon i munstycket. Såle- des påverkas det primära flödet p i den heta smältan som inträder i kokillen genom sidoöppningar i det nedsänkta inloppsmunstycket av gasbubblorna (Ar) och av de magnetiska fälten som anbringas för att verka på metallen i kokillen inom ett magnetiskt bandområde K vid en nivå nedströms om sidoöppningarna.

Bredden hos det magnetiska bandområdet K täcker företrädesvis, såsom visas i fig. 5, huvudsakligen hela den gjutna produktens bredd. Denna konfiguration hos det magnetiska bandområdet K kombinerat med uppåtflödet av bubblor (Ar) utmed munstycksytan, tillhandahåller ett signifikant cirkulerande sekun- därflöde 01 och 02 i den övre änden vilket kastas om, dvs. det riktas uppåt i mitten av kokillen , strömmar utåt mot de smala sidorna vid menisken, nedåt utmed det smala sidorna och inåt över det magnetiska bandområdet K. Det omkastade flödet 01 och 02 monitoreras med flödessensorer 43. Nedströms om det magnetiska bandområdet K kan också ett mindre stabilt cirkulerande flöde c3 och c4 utvecklas, vilket kan vara antingen omkastat eller normalt. Det se- kundåra flödet är, vid gjutning enligt utföringsformen som visas i fig. 7, med användning av gasinförsel i munstycket, kännetecknat av bromsning och del- ning av det primära flödet orsakat av det magnetiska bandområdet K i kombi- nation med strömmen av gasbubblor (Ar) vilket resulterar i ett stabilt sekundärt flöde Cl och C2 skapat genom samverkan av magnetiska krafter, inducerade strömmar, gasbubblor (Ar) och rörelsemomentet hos primärflödet i området vid munstycksöppningarna. I den situation som visas i fig. 7 övervakas företrädes- vis det motriktade sekundära flödet 01 och 02 genom att monitorera detta, med användning av lämpliga sensorer 43 placerade antingen vid menisken, vid den smala sidan eller genom monitorering av den stående vågen. Den magne- tiska flödeståtheten regleras företrädesvis för att bibehålla det omkastade flö- desmönstret och även flödeshastigheterna hos 01 och 02 inom förvalda grän- ser, men vid tillfällen kan det visa sig fördelaktigt att reglera den magnetiska n - . n u 523 157 22 flödestätheten så att polariteten hos en eller båda magnetiska bandområdena kastas om. Genom att arrangera sensorer 43 för att monitorera flödena O1 och 02 separat kan flödena O1 och 02 styras oberoende förutsatt att de magnetis- ka fältkrafterna som verkar på smältan kan styras för vardera kokillhalvan.

Det flödesmönster som visas i fig. 8 utvecklas typiskt vid en metod där ett primärt flöde p av den heta smältan inträder i kokillen genom sidoöppningar hos ett nedsänkt inloppsmunstycke och en broms anbringas för att tillföra magnetiska fält för att verka på metallen i kokillen; - vid två zoner LI, LII i ett första magnetiskt bandområde L i nivå med menisken eller vid en nivå mellan menisken och sidoöppningarna, varvid de två zonerna är placerade vid munstyckets sidor; och - vid två zoner NI, NII i ett andra magnetiskt bandområde N på en nivå nedströms om sidoöppningarna, varvid de två zonerna är placerade på si- dorna av munstycket.

För styrândamål delas kokillen i halvor i gjutriktningen på ett sådant sätt att den innefattar två styrzoner I, II där styrzon I innefattar magnetiska zoner LI och NI och detekteringsorgan 43a, 45a för att monitorera flödet i denna zon I och styrzon II innefattar magnetiska zoner LII och NII och detekteringsorgan 43b, 45b för att monitorera flödet i denna zon II. Användning av två styrzoner säkerställer att huvudsakligen symmetriskt och balanserat dubbelslinge-flöde utvecklas i den övre delen av kokillen. Därigenom elimineras riskerna för att ett osymmetriskt, obalanserat s.k. förstärkt dubbelslinge-flöde utvecklas eller även i extrema fall överförs till ett oönskat enkelslinge-flöde, varvid smältan ström- mar upp utmed en kokillsida, över menisken till andra sidan, nedåt och åter tillbaka över kokillen vid nivå N . Ett osymmetriskt flöde ökar riskerna för tur- bulens och virvlar vid menisken och påverkar således renheten hos metallen då avlägsning av icke-metalliska partiklar och gasbubblor hindras och tendensen att gjutpulver dras ner i metallen ökas. De magnetiska zonerna LI, LII, NI, NII är företrädesvis, såsom visas i fig. 8, placerade så att ett centralt område innefat- tande munstycket är huvudsakligen fritt från magnetiska fält, men även en metod som använder magnetiska zoner med huvudsakligen samma bredd som u ; . - .- v.. u. . . . u n. a. .;. n.'.u .I " - .. .. .. ~ n fi ° ' un: un . n un- c. 1 ' ' v z v - . - .. u | .' ' ,' , ' - - . _ . i n I I ' . ' ' ' ' ' ' ' " 23 styrzonerna I, II, dvs. som helt eller delvis täcker munstycket, kommer att re- sultera i ett motsvarande sekundärt flöde. Denna konfiguration av de magne- tiska zonerna LI, LII, NI, NII tillhandahåller ett signifikant cirkulerande se- kundärt flöde C1 och C2 i den övre änden av kokillen, mellan de två nivåerna L och N, vilket motsvarar flödet i fig. 2 och 5. Flödet monitoreras med flödessen- sor 43a, 43b. Nedströms om den andra nedre nivån N kan också ett mindre stabilt cirkulerande flöde c3 och c4 utvecklas, men det sekundära flödet är vid gjutning enligt utföringsformen som visas i fig. 8 kännetecknat av bromsning och delning av det primära flödet orsakat av de magnetiska zonerna NI och NII, vilket resulterar i ett stabilt sekundärt flöde Cl och C2 orsakat genom samver- kan mellan magnetiska krafter, inducerade strömmar och rörelsemomentet hos det primära flödet i området mellan de två nivåerna. I den situation som visas i fig. 8 övervakas företrädesvis det sekundära flödet Cl och C2 genom att monit- orera detta, vid användning av lämpliga sensorer 43a, 43b placerade i båda styrzonerna I, II, antingen vid menisken, vid den smala sidan eller genom att monitorera den stående vågen. Den magnetiska flödestätheten hos ena eller båda av LI, NI regleras företrädesvis för att bibehålla flödet Cl vid användning av sensorer 43a för att monitorera flödet Cl och den magnetiska flödestätheten hos en eller båda av LII, NII regleras företrädesvis för att bibehålla flödet C2 inom förvalda gränser med användning av sensorer 43b för monitorering av flö- det C2.

Claims (37)

?s2s“1s7( 2 4 PATENTKRAV

1. l. Metod för kontinuerlig eller halvkontinuerlig gjutning av metall, varvid ett primärflöde (P) av het metallisk smälta införd i en kokill påverkas av åtmin- stone ett statiskt eller periodiskt lågfrekvent magnetfält för att bromsa och dela primärflödet och bilda ett kontrollerat sekundärt flödesmönster i de ej stelnade delarna av en gjutsträng och varvid magnetfältets magnetiska flödestäthet styrs baserat på gjutningsförhållandena, kännetecknad av att det sekundära flödet (M, U, Cl, C2, c3, c4, Gl, G2, g3, g4, Ol, 02, 03, 04) i kokillen monitoreras under huvudsakligen hela gjutningen och att, vid detektering av en förändring i flödet, information om den detektera- de förändringen i det monitorerade flödet matas in i en styrenhet där föränd- ringen värderas och att den magnetiska flödestätheten därefter regleras, hu- vudsakligen i realtid, baserat på denna värdering för att bibehålla eller justera det styrda sekundärflödet.

2. Metod enligt krav l, kännetecknad av att flödeshastigheten för sekundärflödet (M, U, Cl, C2, c3, c4, Gl, G2, g3, g4, Ol, 02, 03, 04) mäts kontinuerligt i åtminstone en specifik punkt i kokillen.

3. Metod enligt krav l, kännetecknad av att flödeshastigheten för sekundärflödet (M, U, Cl, C2, c3, c4, G1, G2, g3, g4, Ol, 02, 03, 04) samplas i åtminstone en specifik punkt i kokillen.

4. Metod enligt något av kraven 2 eller 3, kännetecknad av att flödeshastigheten vid en menisk (Vm) monitoreras och att vid detektering av en förändring denna förändring värderas och att den magne- tiska flödestätheten regleras baserat på denna värdering för att bibehålla flö- deshastigheten vid menisken (Vm) inom ett förbestämt flödeshastighetsområde. 523 157 25

5. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flödeshastigheten för det uppåt riktade sekundärflödet (Vu) vid en av kokillens smala sidor monitoreras och att vid detektering av en förändring denna förändring värderas och att den magnetiska flödestätheten regleras baserat på denna värdering för att bibehålla flödeshastigheten för detta uppåt riktade sekundärflöde (Vu).

6. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att höjden (hw), placeringen och/ eller formen för en stående våg som genereras på menisken av det uppåt riktade sekundära flödet vid en av kokillens smala sidor, monitoreras och att vid detektering av en förändring denna förändring värderas och att den magnetiska flödestätheten regleras base- rat på denna värdering.

7. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kokillen delas i två eller flera styrzoner (I, II), att flödet (P, M, U, O1, 02, 03, o4) monitoreras ivarje styrzon, och vidare att varje detekte- rad förändring av flödet i en styrzon värderas, och att den magnetiska flödes- tätheten regleras baserat på denna värdering.

8. Metod enligt krav 7, kännetecknad av att kokillen delas i två styrzoner (I, Il), varvid de två zonerna innefattar kokillens högra respektive vänstra halva, och att flödet (P, M, U, O1, 02, 03, 04) monitoreras i varje styrzon, och vidare att varje detekterad föränd- ring av flödet i en styrzon värderas, och att den magnetiska flödestätheten hos ett magnetfält som påverkar flödet i styrzonen regleras baserat på denna värde- ring för att bibehålla ett symmetriskt, balanserat flöde i kokillen och under- trycka tendensen till utveckling av ett obalanserat, osymmetriskt flöde.

9. Metod enligt något av kraven 7 eller 8, kännetecknad av att flödeshastigheten (Vm) mäts för varje styrzon. 523 157 26

10. Metod enligt något av kraven 7 eller 8, kännetecknad av att det uppåt riktade flödet (Vu) vid kokillens smala sidor monitoreras vid båda smala sidorna.

11. Metod enligt något av kraven 7 eller 8, kännetecknar! av att höjden (hw), placeringen och/ eller formen för en stående våg som genereras på menisken genom det uppåt riktade sekundära flödet vid kokillens smala sidor monitoreras indirekt vid båda de smala kokillsidorna.

12. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknar! av att den detekterade förändringen värderas och den magne- tiska flödeståtheten regleras med användning av en algoritm som är införd i styrenheten (44).

13. Metod enligt något av kraven 1 till 11, kännetecknad av att den detekterade förändringen värderas och den magne- tiska flödestätheten regleras med användning av en statistisk modell som är införd i styrenheten (44).

14. Metod enligt något av kraven 1 till 11, kännetecknad av att den detekterade förändringen värderas och den magne- tiska flödeståtheten regleras med användning av en metod för data-analys som är införd i styrenheten (44). šs2si1s7 27

15. Metod enligt något av kraven 12, 13 eller 14, kännetecknad av att en eller flera förbestämda parametrar ur följande grupp av parametrar; - kokillrnått, - munstycksdimensioner och munstycksutformning innefattande öppning- arnas vinkel, - mätt, utformning och läge för magnetpoler, - sammansättning av gjutmetall, - sammansättning av använt gjutpulver, - flödet hos varje gasutsläpp innefattas i den algoritm, den statistiska modell eller den metod för data-analys som används för att värdera förändringen av flödet och för att reglera den mag- netiska flödestätheten.

16. Metod enligt något av kraven 12 till 15, kännetecknad av att en eller flera ytterligare parametrar, som sannolikt för- ändras under gjutning, monitoreras under hela gjutningen och att det aktuella värdet för parametern innefattas i realtid i den algoritm, den statistiska modell eller den metod för data-analys som används för att värdera den fastställda för- ändringen av flödet och för att reglera den magnetiska flödestätheten.

17. Metod enligt något av kraven 12 till 15, kännetecknad av att en eller flera ytterligare parametrar, som sannolikt för- ändras under gjutning, innefattas såsom en funktion, av tiden eller annan pa- rameter, i den algoritm, den statistiska modell eller den metod för data-analys som används för att värdera den fastställda förändringen av flödet och för att reglera den magnetiska flödestätheten. 523 157 2 8

18. Metod enligt något av kraven 16 eller 17, kännetecknad av att en eller flera ur följande grupp av parametrar, som san- nolikt förändras under utning, innefattas såsom en funktion, av tiden eller annan parameter, i den algoritm, den statistiska modell eller den metod för data-analys som används för att värdera den fastställda förändringen av flödet och för att reglera den magnetiska flödestätheten, tillsammans med de monit- orerade flödesparametrarna; - överhettning av metallen vid inträde i kokillen; - ferrostatiskt tryck vid munstycksutloppet; - flödeshastighet för primärflödet vid utgång från munstycket; - eventuella gasbubblor i kokillen; - uthastighet; - tillförselhastighet av utpulver; - läge för menisk i kokill och i förhållande till munstycksöppning; - läge för munstycksöppning i förhållande till kokíll; - läge för magnetfält i förhållande till menisk och munstycksöppningar; - riktning hos magnetfält, och - varje annan utparameter som bedöms kritisk för sekundärflödet och som sannolikt förändras under utning.

19. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att åtminstone ett magnetfält som verkar på smältan i kokil- len alstras av en elektromagnetisk broms (42) och att strömstyrkan hos den ström som från en kraftkålla (42 1) tillförs till den elektromagnetiska bromsens lindningar styrs, och därigenom reglerar magnetfältets magnetiska flödeståthet.

20. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att två eller flera magnetfält är anordnade för att verka på metallen i kokillen.

21. Metod enligt krav 20, kännetecknad av att magnetfälten år anbringade för att verka vid två eller flera nivåer, den ena efter den andra, i giutriktningen. 523 157 29

22. Metod enligt krav 2 1, kännetecknad av att åtminstone en första nivå (B, N) är anbringad i nivå med eller nedströms om munstyckets utloppsöppriingüar), och att åtminstone en andra nivå (A, L) är anbringad i nivå med menisken eller vid en nivå mellan menísken och munstycksöppningemarna).

23. Metod enligt krav 2 1, kännetecknad av att åtminstone en första nivå (D) är anbringad i nivå. med munstyckets utloppsÖppning(ar), och att åtminstone en andra nivå (E) är an- bringad i en nivå nedströms om den första nivån.

24. Metod enligt något av kraven 20-23, kännetecknad av att då metallen i kokillen påverkas av två eller flera magnet- fält regleras den magnetiska flödestätheten för magnetfälten oberoende av var- andra.

25. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att åtminstone ett växlande magnetfält anbringas för att ver- ka på metallen i kokillen eller i strängen nedströms om kokillen, och att även styrenheten används för att realtidsreglera det växlande magnetfältet. 523 157 30

26. Anordning för kontinuerlig eller halvkontinuerlig gjutning av metall, in- nefattande en kokill för formning av en gjutsträng, organ för att tillföra ett pri- märflöde (P) av het metallisk smälta till kokillen och åtminstone ett magnetiskt organ (42) för att anbringa åtminstone ett magnetfält för att verka på metallen i kokillen, kännetecknad av att det magnetiska organet är kopplat till en styrenhet (44), varvid styrenheten är kopplad till detekteringsorgan (43, 43a, 43b, 45, 45a, 45b), och att detekteringsorganen är anpassade för att monitorera ett se- kundärt flöde (M, U, Cl, C2, c3, c4, Gl, G2, g3, g4, 01, 02, 03, 04) ikokillen och för att detektera varje förändring i flödet, och att vidare styrenheten inne- fattar organ för att värdera den detekterade förändringen och styrorgan för att huvudsakligen i realtid reglera magnetsfältcts magnetiska flödestäthet baserat på värderingen av den detekterade förändringen i flödet.

27. Anordning enligt krav 26, kännetecknad av att kokillen innefattar styrzoner (I, II), som delar kokillen, och att varje styrzon innefattar detekteringsorgan (43a, 43b, 45a, 45b) kopplade till styrenheten (44) och att det magnetiska organet (42) påverkar flödet i zonen.

28. Anordning enligt krav 27, kännetecknad av att kokillen innefattar två styrzoner (I, II), varvid de två styr- zonerna innefattar kokillens högra respektive vänstra halva.

29. Anordning enligt något av kraven 26-28, kännetecknad av att detekteringsorganet (43, 43a, 43b, 45, 45a, 45b) innefat- tar en magnetisk flödesmätare baserad på virvelströmsteknik eller innefattar en permanetmagnet för att mäta och monitorera flödeshastigheten och att detekte- ringsorganet är kopplat till en styrenhet (44) som innefattar lämplig programva- ra i form av en algoritm, statistik modell eller multivariat data-analysmetod för att korrelera mätningarna med flödet. *523 157 31

30. Anordning enligt något av kraven 26-28, kännetecknad av att detekteringsorganet (43, 43a, 43b, 45, 45a, 45b) innefat- tar åtminstone en temperatursensor, och att detekteringsorganet är kopplat till en styrenhet (44) som innefattar lärnplig programvara i form av en algoritm, sta- tistik modell eller multivariat data-analysmetod för att korrelera temperatur- mätningarna med flödet.

31. 3 l. Anordning enligt något av kraven 26-28, kännetecknad av att detekteringsorganet (43, 43a, 43b, 45, 45a, 45b) innefat- tar en magnetisk anordning för nivåstyrning baserad på virvelströmsteknik eller innefattande en permanentmagnet för att monitorera höj den (hw), placeringen och/ eller formen för den stående våg som genereras av det uppåtriktade flödet vid menisken, och att detekteringsorganet är kopplat till en styrenhet (44) som innefattar lämplig programvara i form av en algoritm, statistik modell eller mul- tivariat data-analysmetod för att korrelera meniskprofilmätningaina med flödet.

32. Anordning enligt något av kraven 26-31, kännetecknad av att styrenheten (44) innefattar ett neuralt nätverk.

33. Anordning enligt något av kraven 26-32, kännetecknad av att styrenheten (44) innefattar en elektronisk anordning med en programvara i form av en algoritm, statistik modell eller multivariat data- analysmetod för att behandla utparametrar och organ för reglering av den magnetiska flödeståtheten baserat på resultatet av behandlingen.

34. Anordning enligt något av kraven 26-33, kännetecknad av att ett flertal elektromagneter (42) är anordnade för att an- bringa magnetfält som i form av magnetiska bandområden verkar på en eller flera nivåer, placerade den ena efter den andra i utriktningen, och att en styr- enhet (44) är kopplad till elektromagneter för att reglera den magnetiska flödes- tåtheten i åtminstone ett bandområde. äszs 151 32

35. Anordning enligt krav 34, kännetecknad av att en styrenhet (44) är kopplad till två eller flera par av magneter (42) för att reglera de(t) magnetfält som alstras av dessa.

36. Anordning enligt krav 34, kännetecknad av att en elektromagnetisk bromsanordning är kopplad till två eller flera styrenheter (44), varvid varje enhet är kopplad till åtminstone ett par magneter (42) på sådant sätt att åtminstone ett par magneter kan styras obero- ende av de(t) andra paret(en).

37. Anordning enligt något av kraven 26-36, kännetecknad av att styrenheten (44) är kopplad till ännu en elektromagnetisk anordning, anordnad för att anbringa ett växlande elektromagnetiskt fält för att verka på smältan i kokillen eller på smältan i strängen nedströms om kokillen, för att reglera det magnetiska fält som alstras av anordningen.