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Die Erfindung bezieht sich auf ein Strangformverfahren beim Stranggiessen und halbkontinuierlichen Giessen von Metallen.
Es ist ein Strangformverfahren beim Stranggiessen und halbkontinuierlichen Giessen von Metallen bekannt, bei dem ein elektromagnetisches Induktorfeld auf das flUssige Metall einwirkt und danach letzteres gekühlt wird (brit. Patentschrift Nr. l, 157, 977).
Das bekannte Strangformverfahren gewährleistet jedoch nicht das Konstanthalten der Querschnittsmasse des
Strangs beim Schwanken des Oberflächenniveaus der flüssigen Strangzone. Solche Schwankungen treten während des Giessbeginns und des Giessprozesses infolge verschiedener äusserer Störgrössen auf, die beispielsweise durch nichtzügigen Gang des Giessmaschinenbodens und fehlerhaftes Funktionieren des automatischen Regelsystems des
Metallniveaus hervorgerufen werden.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Strangformverfahren beim Stranggiessen und halbkontinuierlichen Gie- ssen von Metallen zu entwickeln, das frei vom erwähnten Nachteil ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Strangformverfahren beim Stranggiessen und halb- kontinuierlichen Giessen von Metallen zu entwickeln, welches das Konstanthalten der Querschnittsmasse des
Strangs bei Schwankungen des Oberflächenniveaus der flüssigen Strangzone gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Strangformverfahren beim Stranggiessen und halbkontinuier- lichem Giessen von Metallen erfindungsgemäss die Stärke des durch den Induktor fliessenden Stroms als Funktion der Abweichungen der Höhe der flüssigen Strangzone von der vorgegebenen Höhe geregelt wird.
Vorteilhafterweise wird der Strom durch ein Signal der starren negativen Spannungsrückkopplung geregelt.
Dieses Signal wird direkt vom Induktor abgenommen.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens ist, die Höhe der flüssigen Strangzone zu messen, den erhaltenen
Wert in ein elektrisches Signal umzuwandeln und mit Hilfe des letzteren die Stärke des Stroms zu beeinflusst sen, der durch den Induktor in der Richtung fliesst, welche das Aufrechterhalten der vorgegebenen Querabmes- sungen der flüssigen Strangzone gewährleistet.
Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel und an Hand der Zeichnungen beschrieben ; es zeigen: Fig. 1 den im elektromagnetischen Induktorfeld befindlichen Strang und Fig. 2 die Blockschaltung der Vorrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemässen Strangformverfahrens dient.
In Fig. 1 ist der durch das elektromagnetische Feld des Induktors --2-- geformte Strang --1-- dargestellt. Zur Kühlung des letzteren dient ein Kühlmittel-Zuleitungssystem-3--.
Der Strang enthält die flüssige Zone --A-- und die erstarrte Zone-B-, wobei die Höhe der flüssigen
Zone --A-- in der Zeichnung durch das Symbol-h-gekennzeichnet. ist.
Durch den ringförmigen elektromagnetischen Induktor --2-- wird rund um das geschmolzene, in die Strangformzone geleitete Metall ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt, das im flüssigen Metall Kräfte, die ins Innere desselben gerichtet sind und es formen, erzeugt. Hiebei erhält das Metall vorgegebene und durch die Stromstärke im Induktor bestimmte Form und Querschnittsmasse. Auf der Seitenfläche der durch das elektro- magnetischeFeldgeformtenMetallsäule wird Kühlflüssigkeit geleitet, was zur Folge hat, dass das Metall teilweise im Wirkungsbereich des elektromagnetischen Feldes kristallisiert, bei seiner Weiterbewegung vollkommen erstarrt und den Strang bildet.
Die Querschnittsmasse des Strangs, welche den vorgegebenen entsprechen sollen, hängen vom elektromagnetischen Druck (vom den Induktor --2-- durchfliessenden Strom) und vom statischen Druck des Metalls (von der Höhe-h-der flüssigen Zone-A-des Strangs-l-) ab.
Die vorgegebenen Strangmasse werden erhalten, wenn elektromagnetischer Druck und statischer Druck des Metalls einander gleich sind. Der Gleichgewichtszustand wird durch folgende Gleichung gekennzeichnet : y g h = KI' (1) wobei y - Metalldichte, g - Beschleunigung beim freien Fall, h - Höhe der flüssigen Zone,
K-Faktor, durch welchen die geometrischen Parameter des Systems, Leitfähigkeit und Stromfre- quenz in die Rechnung einbezogen werden,
I - Induktorstrom.
Bei Niveauschwankungen der flüssigen Strangzone--A-- (bei Änderungen der Höhe-h-), die durch äussere Störgrössen hervorgerufen werden, ändern sich die Querschnittsmasse des Strangs. So hat beispielsweise das Wachsen der Höhe der flüssigen Zone bei unveränderlichem Induktorstrom vergrösserteStrangquerschnittsmasse zur Folge, da hiebei der statische Druck des Metalls grösser als der elektromagnetische Druck wird. Die Strangmasse wachsen so lange, bis die Bedingungen der Gleichung (1) erfüllt werden.
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Bei Schwankungen von Höhe und Abmessungen der flüssigen Zone ändern sich die elektrischen Parameter des Systems "Induktor - flüssiges Metall". Es wird beispielsweise, wenn die Höhe --h-- und demgemäss die Abmessungen der flüssigen Zone wachsen, der Gesamtwiderstand des Systems "Induktor - flüssiges Metall" geringer. Die Folge hievon ist, dass, wenn die Spannung am Induktor konstant bleibt, der Induktorstrom wächst und Vergrösserung der Strangmasse verhindert.
Auf diese Weise wird eine teilweise Stabilisierung derStrangmasse bei Niveauschwankungen der flüssigen Zone erreicht. Zu diesem Zweck jedoch muss die Spannung an den Induktorklemmen stabilisiert werden, was durch Einführen einer starren negativen Rückkopplung erreicht wird.
Die Stabilisierung der Induktorspannung kann jedoch nicht immer das erforderliche Konstanthaltender Strangquerschnittsmasse gewährleisten. In diesen Fällen ist es von Vorteil, um die erforderlichen Strangmasse sicher zu stellen, den Induktorstrom um einen Wert zu korrigieren, der durch die Höhenabweichung der flüssigen Zone von der vorgegebenen Höhe bestimmt wird.
Fig. 2 zeigt die Blockschaltung der Vorrichtung, die zum Durchführen des Strangformverfahrens dient. Diese Vorrichtung enthält einen Induktor --2--, der an einen Frequenzwandler --4-- mit der Erregerwicklung
EMI2.1
der über einen Gleichrichter --8-- an einen der Eingänge der Summiereinrichtung --9-- angeschlossen ist, ein Messgerät --10-- für die Klemmenspannung des Induktors --2--, das über einen Gleichrichter --11-- an den andern Eingang der Summiereinrichtung --9-- angeschlossen ist, einen Leistungsverstärker--12--, dessen Ausgang an der Erregerwicklung --5-- des Frequenzwandlers angeschlossen ist, einen Niveaugeber --13-- für die flüssige Zone, der über einen Umsetzer --14--, welcher die Niveauhöhe in ein elektrisches Signal umwandelt,
an den phasenempfindlichen Verstärker --15-- angeschlossen ist, der wieder am Funktionalblock - angeschlossen ist, der mit dem Eingang des Leistungsverstärkers --12-- verbunden ist. An den andern Eingang des Leistungsverstärkers --12-- ist der Ausgang der Summiereinrichtung --9-- angeschlossen. Als Mess- gerat-10-- fur Klemmenspannung des Induktors --2-- kann ein Transformator, als Summiereinrichtung --9-- ein Magnetverstärker und als Niveaugeber --13-- ein Schwimmer verwendet werden.
Der Funktionalblock --16-- kann auf der Basis eines linearen mehrteiligen Potentiometers gebaut werden, das für das Einhalten nachstehender Abhängigkeit sorgt :
EMI2.2
wobei
AI-Zunahme des Induktorstroms,
Ah-Niveauabweichung der flüssigen Zone vom vorgegebenen Wert, Kj-Proportionalitätsfaktor sind.
Die Abhängigkeit (2) ist eine lineare Approximation der Abhängigkeit (1) und wird verwendet, da unter realen Bedingungen die Höhenabweichung --#h-- der flüssigen Zone ziemlich gering ist. Hiebei hängt der Faktor --KI-- vom gewählten Arbeitsbereich auf der Kurve ab, die entsprechend der Abhängigkeit (1) gezeichnet wurde.
Die Klemmenspannung des Induktors --2-- wird durch Einführung einer starren negativen Rückkopplung stabilisiert. DasSignal vom Ausgang des Messgeräts-10-für die Klemmenspannung des Induktors wird tiber den Gleichrichter einem der Eingänge der Summiereinrichtung--9-zugeführt, wobei an deren zweiten Eingang über den Gleichrichter --8-- ein Signal vom Ausgang des Gebers --7-- geleitet wird. Das letztgenannte Signal entspricht der erforderlichen Spannung am Induktor --2--. Das Abweichungssignal vom Ausgang der Summiereinrichtung --9-- wird dem Leistungsverstärker --12-- zugeführt, dessen Belastung aus der Erregerwicklung --5-- des Frequenzwandlers --4--, der durch den Induktor --2-- gespeist wird, besteht.
Der den Induktor --2-- durchfliessende Strom wird folgendermassen geregelt. Das Signal vom Niveaugeber --13--, das proportional der Niveauabweichung der flüssigen Zone vom vorgegebenen Wert ist, gelangt zum Gleichrichter-14-, welcher die Verschiebung in ein elektrisches Signal umwandelt, und weiterhin an den Eingang des phasenempfindlichen Verstärkers --15--, sowie von dessen Ausgang über den Funktionalblock --16-- an den Eingang des Leistungsverstärkers --12--, dessen Belastung aus derErregerwicklung-5-des Frequenzwandlers --4--, welcher den elektromagnetischen Induktor --2-- speist, besteht.
Es ist ein Vorteil des erfindungsgemässen Strangformverfahrens beim Stranggiessen und halbkontinuierlichem Giessen von Metallen, dass hohe Genauigkeit der Strangquerschnittsmasse bei Niveauschwankungender flüssigen Zone gewährleistet wird. Dies hat besonders grosse Bedeutung beim Giessen von Strängen aus schwerschmelzenden Metallen, z. B. Stahl, beim Giessen von Strängen mit kleinen Querschnitten und beim Giessen von Strängen unter Verwendung grosser Giessgeschwindigkeiten, da in diesen Fällen die bestehendenRegelsy- steme nicht die erforderliche Genauigkeit beim Regeln der Höhe der flüssigen Zone gewährleisten.