AT301779B - Anlage zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metall - Google Patents

Anlage zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metall

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AT301779B
AT301779B AT1110469A AT1110469A AT301779B AT 301779 B AT301779 B AT 301779B AT 1110469 A AT1110469 A AT 1110469A AT 1110469 A AT1110469 A AT 1110469A AT 301779 B AT301779 B AT 301779B
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AT
Austria
Prior art keywords
casting
metal
liquid
electromagnetic
inductor
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Application number
AT1110469A
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English (en)
Inventor
Zinovy Naumovich Getselev
Original Assignee
Kuibyshevsky Metall Zd Im V I
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/01Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
    • B22D11/015Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces using magnetic field for conformation, i.e. the metal is not in contact with a mould

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Giessen von
MetalL
Bekannt sind Anlagen zu diesem Zweck, die einen elektromagnetischen Ringinduktor, eine Vorrichtung zum gleichmässigen Zuführen des geschmolzenen Metalls in das Innere dieses Induktors sowie Einrichtungen zum
Zuführen von Kühlmittel in den Spalt zwischen dem Induktor und der Seitenfläche des sich bildenden
Gussstückes aufweist (s.   franz. Patentschrift Nr. 1. 509. 962).   



   Mit Hilfe des Ringinduktors wird um das geschmolzene Metall, welches der Formgebungszone des
Gussstückes zugeführt wird, ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt, das im flüssigen Metall Kräfte erzeugt, die in das Innere des Metalls gerichtet sind und es vor Zerfliessen   zurückhalten,   indem sie dieses formieren. Das flüssige Metall erhält dabei die erforderliche Querschnittsform und Abmessungen. Auf die Seitenfläche der durch das Feld formierten Flüssigmetallsäule wird eine Kühlflüssigkeit gesprüht, durch welche das Metall gekühlt wird und völlig kristallisiert und ein Gussstück bildet. 



   Bei der Formierung des Gussstückes entstehen auf der Oberfläche desselben oft Fehler, z. B. Längsfalten und Querwellen, welche die Form und die Abmessungen des Gussstückes verändern. 



   Die genannten Fehler entstehen dann, wenn der hydrostatische Druck des flüssigen Metalls dem elektromagnetischen Druck auf die Seitenfläche der flüssigen Zone des Gussstückes nicht entspricht. 



   Ausserdem kann die Usache der Längsfaltenbildung in der erhöhten Intensität der Flüssigmetallbewegung, die durch elektromagnetische, das Gussstück ausbildende Kräfte bewirkt wird, liegen. 



   Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum kontinuierlichen und diskontinuierlichen
Giessen von Metallen zu schaffen, bei welcher die Verteilung des Magnetfeldes in der Axialrichtung eine derartige ist, dass der hydrostatische Druck auf der Seitenfläche der flüssigen Zone des Gussstückes dem elektromagnetischen Druck gleich ist, und das Magnetfeld im Oberteil der flüssigen Zone derartig ist, dass es keine intensive Bewegung des Metalls innerhalb der flüssigen Zone des Gussstückes verursacht, wodurch es möglich wird, Gussstücke zu erhalten, die an ihrer Oberfläche keine Fehler aufweisen. 



   Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Inneren des Induktors gleichachsig zu diesem ein elektromagnetischer Schirm angeordnet ist, der in Form eines aus einem nichtmagnetischen Metall hergestellten geschlossenen Ringes ausgebildet ist und dessen Wandstärke nach oben hin zunimmt, wobei seine untere Kante maximal bis zur halben Höhe des Induktors reicht. 



   In einigen Fällen ist es vorteilhaft, wenn innerhalb des Oberteiles des ringförmigen, elektromagnetischen Schirmes in unmittelbarer Nähe seiner inneren Fläche eine geschlossene Windung senkrecht verschiebbar angebracht ist, die aus einem wassergekühlten Ring aus Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit,   z. B.   aus Kupfer oder Aluminium, besteht. 



   Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Anlage beschrieben und an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. l die Anlage zum kontinuierlichen und diskontinuierlichen Giessen von Aluminium im Längsschnitt und Fig. 2 die graphische Darstellung der Verteilung des elektromagnetischen und des hydrostatischen Druckes auf der Seitenfläche des Gussstückes in der flüssigen Zone. 



   Die in den Zeichnungen dargestellte Anlage besteht aus einem horizontal angeordneten elektromagnetischen   Ringinduktor--l-- (Fig. l),   einem Rinnenbeschicker--2--, der mit einem   Zwischenbehälter --3-- verbunden   ist, in dessen Boden eine   Öffnung --4-- vorhanden   ist, einer unter dem Zwischenbehälter befindlichen Vorrichtung   zum gleichmässigen   Verteilen des geschmolzenen Aluminiums, die in Form eines   Tümpels-5-mit Kegel-6-in   der Bodenmitte und mit   Öffnungen-7--,   die an den Tümpelseitenwänden gleichmässig verteilt sind, ausgebildet ist ;

   einem   Anfahrboden--9--,   der unter dem   Tümpel--5--angeordnet   ist, einem   Kollektor--10--, Schraubenhebern--11--zur   senkrechten Verstellung der Anlage, einem elektromagnetischen im Inneren des Induktors und gleichachsig mit ihn angeordneten   Schirm --12-- sowie   einem innerhalb des   Schirmes --12-- untergebrachten Ring --13--   aus einem Metall von hoher elektrischer Leitfähigkeit. 



   Der elektromagnetische   Schirm --12-- ist   in Form eines geschlossenen, aus einem nichtmagnetischen Metall hergestellten Ringes ausgebildet, dessen Querschnitt sich nach oben zu verstärkt. Der elektrische Leitwert des Schirmmaterials wird in Abhängigkeit von der Stromfrequenz gewählt. So wird der Schirm bei einer Stromfrequenz von 1000 bis 2500 Hz aus einem unmagnetischen Stahl von hohem spez. Widerstand und bei einer Stromfrequenz von 50 bis 500 Hz aus Aluminium oder Kupfer hergestellt. Die untere   Kante --14-- des     Schirmes --12-- liegt   etwa in der halben Höhe des Induktors und ist mindestens 1 bis 1, 5 mm stark. 



   Die Stärke des   Schirmes --12-- verändert   sich nach der Höhe in Abhängigkeit von der Verteilung des Magnetfeldes des   Induktors--l--in   der Axialrichtung. 



   Der Ring--13--ist in dem Oberteil des   Schirmes --12-- konzentrisch   und in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet. 



   Der   Ring-13-ist   aus einem vierkantigen Kupferrohr hergestellt, ist senkrecht verschiebbar und wird mit Wasser gekühlt. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Die oben beschriebene Anlage arbeitet auf folgende Weise :
Das geschmolzene Aluminium wird über den Rinnenbeschicker--2--durch die   öffnung --4-- des     Behälters-3-auf   den Anfahrboden-9--, der von unten in das Innere des   Induktors-l-eingeführt   ist, geleitet. Das als Kühlmittel dienende und aus dem   Kollektor --10-- durch   die ringförmige   Düse-15--,   die durch den elektromagnetischen Schirm --12-- einerseits, und die Wand des Ringkollektors --10-anderseits gebildet wird, strömende Wasser gelangt über die Aussenfläche des   Schirmes --12-- auf   den Anfahrboden-9-und kühlt das auf diesem Unterboden befindliche geschmolzene Metall ab, das sich zu kristallisieren beginnt. 



   In den Zeichnungen ist der erstarrte Teil der Schmelze durch-A-und der flüssige Teil   durch-B--   gekennzeichnet. 



   Das durch den Induktor erregte elektromagnetische Feld erzeugt in der Schmelze Kräfte, durch welche der flüssige   Teil--B-des   Gussstückes vor dem Zerfliessen zurückgehalten und formiert wird und im Querschnitt die Form des Induktors annimmt. 



   Durch das Ansteigen des Niveaus der ausgebildeten, zum Teil erstarrten und sich auf den Anfahrboden 
 EMI2.1 
 



   Das dem Inneren des Induktors zugeführte Metall formiert sich, kristallisiert und erstarrt, indem es eine feste Metallsäule bildet, die sich zusammen mit dem Anfahrboden-9-senkt. Die Kristallisation erfolgt bei der Zufuhr von Wasser direkt auf die Gussstückseitenfläche. 



   Beim Giessvorgang kann es infolge unvermeidlicher Änderungen der Giessgeschwindigkeit, der Kühlungsintensität, der Lage der Kühlzone und der Abweichung des Gussstückes von der Vertikalachse zur Verschiebung der Grenze zwischen dem flüssigen   Teil--B--und   dem erstarrten Teil--A--des Gussstückes auf dessen Oberfläche   (Achsen--a-a   und b-b--, Fig. l) kommen. 



   Die Verschiebung dieser Grenze findet immer zu Beginn des Giessens statt. 
 EMI2.2 
 allerdings ergeben, dass entsprechend dem Charakter der Verteilung des Magnetfeldes der elektromagnetische   Druck-Po--, der   auf die Oberfläche des flüssigen   Teiles-B-nach   der Achse-OZ-einwirkt, in allen Punkten höher ist als der hydrostatische Druck-Pm-- (Kurve-17--). Die Differenz zwischen den genannten Drücken ist dabei umso grösser, je weiter dieser oder jener Punkt der Oberfläche des flüssigen Teiles des Gussstückes von der Grenze zwischen dem flüssigen und erstarrten Teil des Gussstückes entfernt liegt. 



   Ein Missverhältnis zwischen dem hydrostatischen und dem elektromagnetischen Druck auf der Seitenfläche des flüssigen Gussstückteiles führt dazu, dass sich bei beliebigen Verschiebungen der Grenze zwischen dem flüssigen Bund dem erstarrten--A--Teil des Gussstückes (Achse--a-a--Fig. l) die Quermasse des flüssigen Teiles, und folglich auch des Gussstückes, verändern. So ist z. B. bei Verschiebung dieser Grenze nach oben, die dadurch bedingt ist, dass der elektromagnetische Druck höher ist als der hydrostatische Druck, der sich formierende Gussstückteil bestrebt, sich zusammenzuziehen, was zu einer Verminderung der Quermasse des Gussstückes führt. 



   Infolge der Verminderung des Durchmessers des Gussstückes bei dessen Abwärtsbewegung verschiebt sich die Kühlzone beim Giessvorgang unter seine ursprüngliche Lage. 



   Dabei verschiebt sich die Grenze zwischen dem flüssigen und dem erstarrten Teil des Gussstückes auch nach unten, d. h. sie wird die Lage einnehmen, welche der ursprünglichen Lage nahekommt, und der Durchmesser des Gussstückes nimmt die Masse an, welche den ursprünglichen Massen nahekommen. Infolge dieser Schwankungen der Quermasse wird die Gussstückoberfläche wellig, während die Gussstückmasse über die zulässige Grenze hinausgehen. 



   Dadurch, dass der   Schirm --12-- die   Form eines Ringes hat, dessen Stärke sich nach oben vergrössert, nimmt der Abschwächungsgrad des Magnetfeldes des Induktors-l-nach oben zu. Dabei verteilt sich das Magnetfeld so, dass sich der elektromagnetische Druck in der Höhe des flüssigen Teiles des Gussstückes linear verändert, wodurch sich das Gleichgewicht zwischen dem hydrostatischen und dem elektromagnetischen Druck einstellt. 
 EMI2.3 
 Veränderung der Gussstückmasse. 



   Während der Formierung des Gussstückes kann eine intensive Bewegung des Metalls in dem flüssigen Teil - des Gussstückes, bewirkt durch elektromagnetische, durch den Induktor--l--erregte Kräfte beobachtet werden. 



   Die erstarrten Kristalle werden hiebei durch Metallströme auf die Oberfläche des Gussstückes aus der Übergangszone (der Zone der Volumenkristallisation) hinausgetragen. Diese Kristalle konzentrieren sich unter der 

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 Wirkung der hydrostatischen und elektromagnetischen Kräfte auf der Seitenfläche des Gussstückes. Infolgedessen nehmen die an die Oberfläche anliegenden Schichten des flüssigen Teiles des Gussstückes eine halbflüssige (breiige) Form an. 



   Auf der Oberfläche des in einem solchen Zustand befindlichen Metalls, bilden sich während seiner Formierung Längsfalten. Bei Erstarrung des Metalls bleiben die Falten auf der Gussstückoberfläche zurück. 



   In der von den Patentinhabern vorgeschlagenen Anlage dient zur Beseitigung der genannten Fehler der Ring-13--. Das elektromagnetische Feld des Induktors--l--erzeugt in diesem Ring Wirbelströme, deren Magnetfeld, indem es mit dem Feld des Induktors zusammenwirkt, die Intensität des Magnetfeldes im oberen Bereich des flüssigen Teiles des Gussstückes abschwächt. Dies führt zur Verminderung der Bewegungsintensität der Metallströme, was letzten Endes mögliche Bildung von Defekte ausschliesst. 



   Die oben beschriebene Anlage wurde unter Betriebsbedingungen erprobt. 



   Die erhaltenen Gussstücke wiesen vorgegebene Masse, Form und eine glatte, ebene Oberfläche auf. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Anlage zum kontinuierlichen und halb kontinuierlichen Giessen von Metall durch gleichmässige Zuführung des geschmolzenen Metalls in das Innere eines elektromagnetischen Ringinduktors und Abkühlung des sich 
 EMI3.1 
 diesem ein elektromagnetischer Schirm (12) angeordnet ist, der in Form eines aus einem nichtmagnetischen Metall hergestellten geschlossenen Ringes ausgebildet ist und dessen Wandstärke nach oben hin zunimmt, wobei 
 EMI3.2 


Claims (1)

  1. ringförmigen, elektromagnetischen Schirmes (12) in unmittelbarer Nähe seiner inneren Fläche eine geschlossene Windung senkrecht verschiebbar angebracht ist, die aus einem wassergekühlten Ring (13) aus Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. aus Kupfer oder Aluminium, besteht.
AT1110469A 1969-11-27 1969-11-27 Anlage zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Gießen von Metall AT301779B (de)

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