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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Giessen von
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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
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