CH635529A5

CH635529A5 - METHOD FOR STIRRING UNSTOCKED AREAS IN A CASTING LINE COMING FROM A CONTINUOUS CASTING MACHINE.

Info

Publication number: CH635529A5
Application number: CH187079A
Authority: CH
Inventors: Jan Bostedt; Carl-Ake Daecker; Clas Ericson; Sten Kollberg
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1983-04-15
Also published as: GB2092464A; ES479252A1; GB2020560A; GB2020560B; IT7967702A0; IT1119053B; FR2421701B1; JPS54134032A; DE2911842A1; SE410940C; SE410940B; FR2421701A1; SE7803818L; GB2092464B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umrühren von nicht erstarrten Bereichen in einem aus einer Stranggiessmaschine kommenden Giessstrang, wobei der Strang in einer Kokille geformt und das Umrühren mit mindestens einem elektromagnetischen Umrührer vorgenommen wird. The present invention relates to a method for stirring non-solidified areas in a casting strand coming from a continuous casting machine, the strand being formed in a mold and the stirring being carried out with at least one electromagnetic stirrer.

Das Umrühren der nicht erstarrten Bereiche eines Giess-stranges ist in verschiedenen Formen bereits bekannt. Unter anderem ist das Umrühren dieser Bereiche mittels elektromagnetischer Umrührer quer zur Giessrichtung an einer oder mehreren Stellen bereits bekannt. Ein Grund hierfür ist, dass man Lunker (sog. mini-Ingots) und Seigerungen in dem fertigen Rohling vermeiden möchte und dass man eine möglichst gleichmässige Erstarrungsfront anstrebt. Ein Problem bei dieser Art von Umrührung ist, dass sogenannte weisse Bänder, d.h. Bänder mit negativer Seigerung auftreten, wenn die Schmelze auf diese Weise allzu abrupt in allzu kräftige Umrührung gesetzt wird. (Beim Erstarren von Stahl bilden sich Kristalle, sog. Dendrite, zwischen denen eine Anreicherung von Schwefel und Kohlenstoff stattfindet. Bei einer üblichen Umrührung werden diese Anreicherungen unter die Schmelze gerührt und durch eine andere Schmelze ersetzt, wodurch diese sogenannten weissen Bänder auftreten.) The stirring of the non-solidified areas of a casting strand is already known in various forms. Among other things, the stirring of these areas by means of electromagnetic stirrers transverse to the casting direction is already known at one or more points. One reason for this is that cavities (so-called mini-ingots) and segregations in the finished blank are to be avoided and that the solidification front is as uniform as possible. A problem with this type of stirring is that so-called white bands, i.e. Tapes with negative segregation occur when the melt is set too abruptly in this way with vigorous stirring. (When steel solidifies, crystals, so-called dendrites, form between which there is an accumulation of sulfur and carbon. With normal stirring, these accumulations are stirred under the melt and replaced by another melt, which causes these so-called white bands to appear.)

Die Erfindung zielt auf eine Lösung dieser und anderer hiermit zusammenhängender Probleme hin und wird dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Umrührer mit einem mehrphasigen Strom gespeist und das Umrühren asymmetrisch auf solche Weise vorgenommen wird, dass entweder der Phasenstrom in einer Phase mit mindestens 10% vom Phasenstrom in einer anderen Phase abweicht und/oder dass die Phasenspulen untereinander entsprechend asymmetrisch ausgeführt sind. Hierdurch erhält man eine bessere Gussstruktur als bei einer symmetrischen Speisung. Der Umrührer kann normalerweise symmetrisch aufgebaut sein, doch ist es auch vorstellbar, die einzelnen Phasenspulen im Umrührer asymmetrisch auszuführen, wobei man im Umrührer eine Asymmetrie bei symmetrischer Speisung erhält. The invention aims to solve these and other related problems and is characterized in that the electromagnetic stirrer is fed with a multi-phase current and the stirring is carried out asymmetrically in such a way that either the phase current in a phase with at least 10% of the phase current deviates in another phase and / or that the phase coils are designed correspondingly asymmetrically with respect to one another. This results in a better casting structure than with a symmetrical feed. The stirrer can normally be constructed symmetrically, but it is also conceivable to design the individual phase coils in the stirrer asymmetrically, with asymmetry being obtained in the stirrer with symmetrical feeding.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der mehrphasige Strom eine Frequenz, die zwischen 0,5 und 4 Hz liegt und vorzugsweise 1-2 Hz beträgt. Die Nachteile bei zu hohen ( > 4 Hz) und zu niedrigen ( < 0,5 Hz) Frequenzen für den mehrphasigen Umrührerstrom kann man wie folgt zusammenfassen: In a preferred embodiment, the multi-phase current has a frequency which is between 0.5 and 4 Hz and is preferably 1-2 Hz. The disadvantages at too high (> 4 Hz) and too low (<0.5 Hz) frequencies for the multi-phase stirrer current can be summarized as follows:

Bei zu hoher Frequenz erhält man eine allzu turbulente Strömung, und in die Kokille gelangt kein in der Schmelze wirksamer Umrührerstrom hinein. If the frequency is too high, the flow is too turbulent, and no stirrer flow effective in the melt enters the mold.

Bei zu niedriger Frequenz erhält man eine allzu langsame Strömung, und diese gelangt nicht in die Kokille hinein. If the frequency is too low, the flow will be too slow and it will not get into the mold.

Ein Optimum liegt bei 1-2 Hz. An optimum is 1-2 Hz.

Hierdurch erreicht man eine niedrigere Schmelzenge-schwindigkeit als bei den bereits bekannten Verfahren, wodurch eine Turbulenz in der Schmelze vermieden wird. Die Rückströmung wird in der unter dem Umrührer hegenden Ebene niedriger, da die Eindringtiefe bei den niedrigen Umrührerfrequenzen grösser ist. Die grössere Strömung nach oben erhöht die Lebensdauer der dendritischen Zuwachskerne, und diese Kerne werden mit dem Metallstrom von dem warmen Bereich in der Kokille nach unten transportiert. (Bei dem bekannten Verfahren reicht die Umrührung normalerweise nicht bis in die Kokille hinein.) Dies bedeutet bei dem Verfahren nach der Erfindung, dass die globulare Zone in der Mitte des Stranges markant an Grösse zunimmt und dass sie feinkörniger wird. Die früher vorkommenden weissen Bänder verschwinden im wesentlichen, und zwar u. a. aufgrund der im wesentlichen fehlenden Turbulenz beim Umrühren. Man kann die Umrührer vorteilhaft ausserhalb der Stützrollen anbringen, wobei die Stützrollen am Umrührer aus nichtmagnetischem Material bestehen sollen. This results in a lower melt speed than in the already known processes, which avoids turbulence in the melt. The backflow is lower in the plane below the stirrer, since the depth of penetration is greater at the low stirrer frequencies. The larger upward flow increases the lifespan of the dendritic growth cores, and these cores are transported downward with the metal flow from the warm area in the mold. (In the known method, the stirring usually does not extend into the mold.) In the method according to the invention, this means that the globular zone in the middle of the strand increases markedly in size and that it becomes finer-grained. The earlier white bands essentially disappear, namely a. due to the essentially lack of turbulence when stirring. The stirrers can advantageously be fitted outside the support rollers, the support rollers on the stirrer being made of non-magnetic material.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen näher veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Verfahrens nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt die Umrührströme bei höherer Frequenz und bei niedrigerer Frequenz. Fig. 3 zeigt das Umrührschema in einem Querschnitt durch den Giessstrang am Umrührer. The invention is illustrated in more detail in the accompanying drawings. Fig. 1 shows a side view of the method according to the invention. Fig. 2 shows the stirring currents at a higher frequency and at a lower frequency. Fig. 3 shows the stirring scheme in a cross section through the casting strand on the stirrer.

In Fig. 1 wird das Einfüllen von Stahl oder Eisenschmelze bei 4 in eine unten offene, gekühlte Kokille 3 gezeigt, in welcher der Giessstrang 5 geformt wird und nach und nach erstarrt, und zwar zuerst an der Oberfläche. Die Erfindung betrifft ein vorteilhaftes Verfahren zum Umrühren des nicht erstarrten Teils 6 des Stranges 5. Ein Stück unterhalb der Kokille ist quer zur Giessrichtung ein mehrphasiger, elektromagnetischer Umrührer 7 einseitig, doppelseitig oder zylindrisch relativ dem Giessstrang 5 angebracht. Eventuell können zwischen dem Umrührer 7 und dem Giessstrang 5 Stützrollen 8 aus nichtmagnetischem Material angeordnet werden. (Siehe auch Fig. 3.) Die Umrührrichtung entspricht in dem gezeigten Fall dem Pfeil D in Fig. 1. 1 shows the filling of steel or molten iron at 4 into a cooled mold 3 which is open at the bottom and in which the casting strand 5 is formed and gradually solidifies, first on the surface. The invention relates to an advantageous method for stirring the non-solidified part 6 of the strand 5. A piece below the mold, a multi-phase, electromagnetic stirrer 7 is mounted transversely to the casting direction on one side, double-sided or cylindrical relative to the casting strand 5. Possibly 5 support rollers 8 made of non-magnetic material can be arranged between the stirrer 7 and the casting strand 5. (See also FIG. 3.) The direction of stirring corresponds to the arrow D in FIG. 1 in the case shown.

In Fig. 2 wird links die Umrührung mit einer höheren Frequenz als 4 Hz gezeigt, d.h. ein Verfahren bereits bekannter Art, und rechts in Fig. 2 wird die Umrührung bei einer zwischen 0,5 und 4 Hz, vorzugsweise 1-2 Hz, liegenden Frequenz gezeigt, die im Rahmen der Erfindung liegt. In dem Fall entsprechend der Erfindung, also rechts in Fig. 2, erhält man für den Umrührer, der quer zum Giessstrang rührt (siehe den Pfeil B), eine markant erhöhte Umrührleistung längs des Giessstranges gegenüber dem, was bei dem bereits bekannten Verfahren, der Umrührrichtung A, der Fall ist. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erhält man in der Ebene unter dem Umrührer (siehe die Pfeile 2) aufgrund In Fig. 2 the agitation with a frequency higher than 4 Hz is shown on the left, i.e. a method of a known type, and on the right in FIG. 2 the agitation is shown at a frequency between 0.5 and 4 Hz, preferably 1-2 Hz, which is within the scope of the invention. In the case according to the invention, that is to the right in FIG. 2, for the stirrer which is stirring transversely to the casting strand (see arrow B), a markedly increased stirring capacity along the casting strand is obtained compared to what is known in the already known method Stirring direction A, the case is. In the method according to the invention, one obtains in the plane under the stirrer (see arrows 2)

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

635 529 635 529

der grösseren Eindringtiefe eine niedrigere Rückströmung. Die grössere Strömung nach oben bringt es mit sich, dass kaltes Material von unten in die Kokille 3 hineinströmt, wodurch die Lebensdauer der Zuwachskerne erhöht wird. Wie bereits erwähnt, werden die Kerne mit dem Metallstrom aus s dem warmen Bereich in der Kokille forttransportiert, und hierdurch erhält man die vorgenannten Vorteile hinsichtlich der Qualität der fertigen Struktur. Bei einer Umrührung mit der höheren Frequenz erhält man, wie aus den Pfeilen 1 ersichtlich ist, eine ausgeprägte Rückströmung. Die Dendrite schmelzen, was praktisch die Herstellung eines festen Materials bedeutend erschwert. In dem Fall entsprechend der Erfindung können die Dendrite auf vorteilhafte Weise zu einem festen Material anwachsen. the greater depth of penetration a lower backflow. The larger upward flow means that cold material flows into the mold 3 from below, thereby increasing the life of the growth cores. As already mentioned, the cores are carried away with the metal stream from the warm area in the mold, and this gives the aforementioned advantages with regard to the quality of the finished structure. When stirring at the higher frequency, as can be seen from the arrows 1, a pronounced backflow is obtained. The dendrites melt, which makes the manufacture of a solid material significantly more difficult. In the case according to the invention, the dendrites can advantageously grow into a solid material.

Dass man den Umrührer quer zur Giessrichtung rühren lässt bedeutet, dass es einfacher ist, denselben mechanisch zu installieren, da der zur Verfügung stehende Platz quer zum Giessstrang grösser ist als der entsprechende Platz längs des Giessstranges. Man kann also eine grössere Polteilung bekommen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Umrührung quer zum Giessstrang an und für sich bereits bekannt ist. The fact that the stirrer is allowed to stir transversely to the pouring direction means that it is easier to install it mechanically, since the space available across the pouring strand is larger than the corresponding space along the pouring strand. So you can get a larger pole pitch. However, it should be noted that the agitation transverse to the casting strand is already known per se.

Gemäss der Erfindung möchte man unter dem Umrührer eine gewisse Wirbelbildung haben, damit eventuellen Seige-rungstendenzen entgegengewirkt wird. Dieses erreicht man, wenn der Metallstrom nach oben bzw. nach unten im Strang abweicht. According to the invention, one would like to have a certain vortex formation under the stirrer, so that any tendency to segregation is counteracted. This is achieved when the metal flow deviates upwards or downwards in the strand.

Bei dem Fall entsprechend dem bekannten Verfahren (links in Fig. 2) entsteht eine kräftige Rückströmung, was deutliche Spuren in der Gussstruktur, u.a. weisse Bänder, Rissbildungen usw. hinterlässt. Wenn die Frequenz gesenkt und das Verfahren nach der Erfindung angewendet wird, In the case according to the known method (left in Fig. 2) there is a strong backflow, which clear traces in the cast structure, including leaves white bands, cracks, etc. If the frequency is reduced and the method according to the invention is applied,

wird die Geschwindigkeit der Wanderwelle (des Feldes) proportional geringer, was eine niedrigere Turbulenz mit sich führt. Hierdurch wird die kräftige Rückströmung entsprechend dem Bild links in Fig. 2 direkt unter dem Umrührer verschwinden oder bedeutend weniger werden, so dass die Metallströmung bis zur Kokille hinaufreicht. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur in der Kokille sinkt, wenn Material mit Liquidustemperatur hineinströmt. Dies wiederum bedeutet, dass die vielen Zuwachskerne, die sich normalerweise in der Kokille bilden, nicht schmelzen, sondern die the speed of the traveling wave (of the field) decreases proportionally, which results in a lower turbulence. As a result, the vigorous backflow according to the picture on the left in FIG. 2 will disappear directly below the stirrer or become significantly less, so that the metal flow extends up to the mold. As a result, the temperature in the mold drops when material with liquidus temperature flows into it. This in turn means that the many growth cores that normally form in the mold do not melt, but rather the

Möglichkeit zum Überleben und zum Aufbau einer gleich-achsigen bzw. globularen Gussstruktur bekommen. Get the chance to survive and build a coaxial or globular casting structure.

Die Zuwachskerne in der Kokille, die normalerweise aufgrund einer zu hohen Temperatur geschmolzen sind, werden in den Sumpf unter der Kokille transportiert. Da die Temperatur hier auf Liquidus oder unmittelbar darunter liegt, werden diese Kerne überleben und wachsen und somit dazu beitragen, The growth kernels in the mold, which are usually melted due to too high a temperature, are transported into the swamp under the mold. Since the temperature here is at liquidus or immediately below, these nuclei will survive and grow and thus help

- die Säulenkristallzone zu brechen, - to break the columnar crystal zone,

- eine gleichachsige sowie eine globulare Gussstruktur aufzubauen, - to build a coaxial and a global cast structure,

- eine feinkörnigere, gleichachsige sowie globulare Struktur zu bekommen. - to get a more fine-grained, coaxial and globular structure.

Die Leistung im Umrührer soll ebenfalls so angepasst werden, dass die Strömung vom Umrührer in dem nicht erstarrten Teil 6 bis in die Kokille hinaufreicht. The power in the stirrer should also be adjusted so that the flow from the stirrer in the non-solidified part 6 reaches up into the mold.

Dadurch, dass die Strömungsveränderungen im Sumpf ausserordentlich weich vor sich gehen, treten im grossen und ganzen keine weissen Bänder oder andere Beeinflussungen in der Gussstruktur auf. Die Zuwachskerne, die mit dem Metallstrom mitgeführt werden, setzen sich an den Dendritenspitzen ab und verringern somit auch die Strömung in dem interdendritischen Bereich. Due to the fact that the flow changes in the swamp are extremely soft, there are generally no white bands or other influences in the cast structure. The growth cores, which are carried along with the metal stream, settle on the dendrite tips and thus also reduce the flow in the interdendritic region.

In Fig. 3 wird die Anbringung eines geraden Umrührers 7 an den Rollen 8 an einem Giessstrang gezeigt, und in dem oberen Teil der Figur wird die Strömung bei dem Verfahren nach der Erfindung gezeigt. Die Alternative unten (siehe Pfeil C in Fig. 3) zeigt die allzu heftige Umrührung bei über 4 Hz liegenden Frequenzen. In Fig. 3 the attachment of a straight stirrer 7 to the rollers 8 on a casting line is shown and in the upper part of the figure the flow in the method according to the invention is shown. The alternative below (see arrow C in Fig. 3) shows the overly violent stirring at frequencies above 4 Hz.

Es hat sich gezeigt, dass die Gussstruktur noch besser wird, wenn man den Umrührer mit einer gewissen Asymmetrie speist, d.h. die Stromstärke in einer Phase soll mindestens 10% von einer angrenzenden Phase abweichen. Der Umrührer ist gleichzeitig symmetrisch aufgebaut, doch ist es auch möglich, die einzelnen Phasenspulen im Umrührer asymmetrisch herzustellen, wobei man die Asymmetrie im Umrühren bei symmetrischer Speisung erhält. It has been shown that the casting structure becomes even better if the stirrer is fed with a certain asymmetry, i.e. the current strength in a phase should deviate at least 10% from an adjacent phase. The stirrer is constructed symmetrically at the same time, but it is also possible to produce the individual phase coils in the stirrer asymmetrically, the asymmetry in the stirring being obtained with symmetrical feeding.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann im Rahmen der Patentansprüche in vielfacher Weise variiert werden. The method described above can be varied in many ways within the scope of the claims.

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

635 529

1. A method for stirring non-solidified areas in a casting strand coming from a continuous casting machine, the strand being formed in a mold and the stirring being carried out with at least one electromagnetic stirrer, characterized in that the electromagnetic stirrer is fed with multiphase current and the stirring is asymmetrical is carried out in such a way that either the phase current in one phase deviates by at least ten percent from the phase current in another phase and / or that the phase coils are designed correspondingly asymmetrically with respect to one another.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stirring is carried out with at least one straight stirrer (7).

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the stirring is carried out with at least one electromagnetic stirrer (7) mounted transversely to the casting direction, which is expediently attached outside the support rollers of the strand.

4. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the electric stirrer or the electric stirrer is / are fed with such a stirring power that the stirring flow in the melt extends up into the mold.

5. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the multi-phase current has a frequency which is between 0.5 and 4 Hz and is preferably 1-2 Hz.