DE102004044637B3 - Controlled solidification plant for melts of electrically conductive material includes an annular cathode and several annular part anodes spaced out from each other - Google Patents

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DE102004044637B3
DE102004044637B3 DE200410044637 DE102004044637A DE102004044637B3 DE 102004044637 B3 DE102004044637 B3 DE 102004044637B3 DE 200410044637 DE200410044637 DE 200410044637 DE 102004044637 A DE102004044637 A DE 102004044637A DE 102004044637 B3 DE102004044637 B3 DE 102004044637B3
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Petr A. Nikrityuk
Roger Grundmann
Kerstin Eckert
Sven Eckert
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Technische Universitaet Dresden
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Abstract

The controlled solidification plant includes a container (3) for the material (2), an annular cathode (4), and several part anodes (5I>, 5II>, 5III>, 5IV>) spaced out from each other in a jacket (9). There are insulation rings (12, 12', 12", 12''') between the part anodes. There is a magnetic coil (6) passing radially around the jacket.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien in Behältern mit Katode und Anode und einer beide Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurchfließender elektrischer Strom und ein von der Magnetspule erzeugtes Magnetfeld sich schneiden.The The invention relates to a plant for the controlled solidification of melts electrically conductive media in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding both electrodes, one through the medium flowing through electric current and a magnetic field generated by the magnetic coil itself to cut.

Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Metallurgie, insbesondere bei Schmelzen mit fortschreitender Erstarrungsfront. Dabei wird eine gute Durchmischung der Schmelzen gewährleistet und eine Entmischung von Legierungsbestandteilen vermieden. Das Mischen ist ein dem Rühren folgender Prozess. Eine besondere Anwendung ist das kontinuierliche Stranggießen.application areas The invention relates to metallurgy, especially in melts with progressive solidification front. This is a good mix the melting guaranteed and avoided segregation of alloying constituents. The Mixing is a stirring following process. A special application is the continuous one Continuous casting.

In der herkömmlichen Anlage stehen der elektrische Strom und das magnetische Feld zumindest annähernd senkrecht aufeinander und die resultierende Lorentz-Kraft treibt die Flüssigkeit/Schmelze in azimutale Bewegung in Form einer Rotation im Behälter. Durch die Fliehkräfte der rotierenden Flüssigkeit stellen sich gleichzeitig meridionale Wirbel ein, so dass insgesamt eine gute Durchmischung erfolgt.In the conventional one Plant are the electric current and the magnetic field at least nearly perpendicular to each other and the resulting Lorentz force drives the liquid / melt in azimuthal motion in the form of a rotation in the container. By the centrifugal forces the rotating fluid At the same time, meridional vortices occur, so that in total a good mixing takes place.

Ein Gerät zum Gießen einer homogenen Legierung ist in der Druckschrift EP 0 545 607 B1 beschrieben und umfasst

  • – eine Kristallisatorvorrichtung mit zwei Enden, die mit einer Schmelze befüllbar ist, die aus den Metallen hergestellt ist,
  • – eine Homogenisierungsvorrichtung, die in den Kristallisator eingebaut ist und mit ihm in Verbindung steht,
  • – Zuleitungsvorrichtungen, die an den beiden Enden der Kristallisatorvorrichtung zum Durchfließenlassen eines Gleichstroms durch die Schmelze in der Kristallisatorvorrichtung angebracht sind, um darin ein elektrisches Feld von zuvor festgelegter Stärke zu erzeugen,
  • – mindestens einen Elektromagnet mit Pollücken, die die Kristallisatorvorrichtung umspannen und zur Erzeugung eines magnetischen Feldes von zuvor festgelegter Induktion darin eingestellt sind, und
  • – eine Kühlvorrichtung, um die Schmelze innerhalb eines zuvor festgelegten Zeitraums zum Erstarren zu bringen,
wobei bei Gebrauch der Vorrichtung das elektrische Feld und das magnetische Feld einander kreuzen. Es entsteht eine Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Feld, das durch den die Schmelze durchfließenden Gleichstrom erzeugt wird, und dem magnetischen Feld, das durch den zumindest einen Elektromagnet erzeugt wird, die Wirkung der Schwerkraft modifiziert, wodurch ein neutrales Gleichgewicht der Komponenten der Legierung erzeugt wird.A device for casting a homogeneous alloy is in the document EP 0 545 607 B1 described and includes
  • A crystalliser having two ends, which can be filled with a melt made of the metals,
  • A homogenizing device incorporated in and communicating with the crystallizer,
  • Supply devices mounted at both ends of the crystallizer device for flowing a direct current through the melt in the crystallizer device to generate therein an electric field of predetermined strength,
  • - At least one electromagnet with pole gaps, which span the crystallizer and are set for generating a magnetic field of predetermined induction therein, and
  • A cooling device to solidify the melt within a predetermined period of time,
wherein, in use of the device, the electric field and the magnetic field intersect each other. An interaction arises between the electric field generated by the direct current flowing through the melt and the magnetic field generated by the at least one electromagnet, which modifies the action of gravity, thereby producing a neutral balance of the components of the alloy.

Ein Problem besteht darin, dass es keine schaltergesteuerte Elektroden gibt. Es gibt auch keine starke Rotation der flüssigen Phase. Die Bewegung der flüssigen Phase hat dreidimensionalen Charakter. Es gibt keine Symmetrie in der erzeugten Lorentz-Kraft.One Problem is that there are no switch-controlled electrodes gives. There is also no strong rotation of the liquid phase. The movement the liquid Phase has three-dimensional character. There is no symmetry in the generated Lorentz force.

Ein anderes elektromagnetisches Rührverfahren für Stranggießkokillen ist in der Druckschrift EP 1001862 B1 beschrieben, wobei die Kokillen Platten aufweisen und beim Stranggießen vonKnüppeln, Blöcken, runden Stücken verwendet werden, wobei Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes verwendet werden, das auf das in der Kokille gegossene Metall einwirkt. Jede Platte oder jede Gruppe von Platten ist der Länge nach elektrisch von den benachbarten Platten oder der anschließenden Gruppe von Platten isoliert und wirkt mit eigenen Mitteln zur Erzeugung eines elektrischen Stromes zusammen. Die Hauptkomponente des Stromes besitzt eine Richtung parallel zur Gießachse der Kokille und die gewünschte Intensität und Richtung.Another electromagnetic stirring method for continuous casting molds is in the document EP 1001862 B1 described, wherein the molds have plates and are used in the continuous casting of sticks, blocks, round pieces, wherein means are used to generate a magnetic field, which acts on the cast metal in the mold. Each plate or group of plates is electrically insulated longitudinally from the adjacent plates or the subsequent group of plates and cooperates with its own means of generating an electric current. The main component of the stream has a direction parallel to the casting axis of the mold and the desired intensity and direction.

Mindestens einige der Platten sind elektrisch in Serie geschaltet und werden mit Strom versorgt. Die Platten selbst können in mehrere Längssegmente elektrisch isoliert unterteilt sein.At least some of the plates are electrically connected in series and will powered. The plates themselves can be divided into several longitudinal segments be divided electrically isolated.

Ein Problem besteht darin, dass es keine äußeren Magnetspulen gibt. Das Magnetfeld wird erzeugt durch einen elektrischen Strom, der durch die Seitenwände des Kristallisators fließt. Die Richtung der erzeugten Lorentz-Kraft ist senkrecht zur Achse der Schmelze. Es gibt keine schaltergesteuerten Elektroden.One The problem is that there are no external magnetic coils. The Magnetic field is generated by an electric current passing through the side walls of the crystallizer flows. The direction of the generated Lorentz force is perpendicular to the axis the melt. There are no switch-controlled electrodes.

Eine Einrichtung zum elektrodynamischen Rühren des Sumpfes einer Metallbramme ist in der Druckschrift DE 33 22 891 A1 beschrieben. Die Einrichtung ist mit einem metallischen Stützrollengerüst verbunden, das aus Ober- und Unterrollen besteht, das eine Metallbramme außerhalb der Gießkokille durchläuft, bei der in einem Stützrollengerüst-Teil ein elektrischer Strom in Laufrichtung der Bramme durch die Bramme geleitet wird. In dem Stützrollengrüst-Teil sind zwei Rollen-Paare, wobei ein Paar aus einer Unterrolle und der gegenüberliegenden Oberrolle besteht, vorhanden, bei denen die Unterrolle und die Oberrrolle mit wenigstens einer konzentrisch zur Drehachse dicht unter dem äußeren Rollenmantel verlegten Feldspule versehen sind, die über Stromkupplungen mit einem Gleichstrom gespeist werden, wobei entweder die Stromrichtungen oder der Wicklungssinn der Feldspulen so gewählt werden, daß in der Bramme zwischen jedem Rolle-Paar ein quer zur Brammen-Laufrichtung ausgerichtetes, entweder nur eine Richtung oder, nebeneinander liegend, entgegengesetzte Richtungen besitzendes Magnetfeld entsteht, mit der Bedingung, daß die Richtung des Magnetfeldes zwischen dem einen Rollen-Paar entgegengesetzt der Richtung des Magnetfeldes zwischen dem anderen Rollenpaar ist.A device for electrodynamic stirring of the sump of a metal slab is in the document DE 33 22 891 A1 described. The device is connected to a metallic support roller frame, which consists of upper and lower rollers, which passes through a metal slab outside of the casting mold, in the in a support roller frame part, an electric current in the direction of the slab is passed through the slab. In the support roller frame part there are two pairs of rollers, one pair consisting of a lower roller and the opposite upper roller, in which the lower roller and the upper roller are provided with at least one concentric to the axis of rotation just under the outer roller shell laid field coil over Current couplings are fed with a direct current, wherein either the current directions or the winding sense of the field coils are chosen so that in the slab between each pair of rollers aligned transversely to the slab running direction, either only one direction or side by side, opposite directions possessing magnetic field arises, with the condition that the direction of the magnetic field between the one pair of rollers is opposite to the direction of the magnetic field between the other pair of rollers.

Ein Problem besteht darin, dass die Geometrie der Einrichtung quaderförmig ist. Das Magnetfeld wird senkrecht zur Achse der Schmelze erzeugt. Es gibt keine schaltergesteuerten Elektroden.One The problem is that the geometry of the device is cuboid. The magnetic field is generated perpendicular to the axis of the melt. It There are no switch-controlled electrodes.

Es ist des Weiteren eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Schmelze mit elekromagnetischen Kräften in der Druckschrift SU 159 88 59 A3 beschrieben, die folgende Funktionseinheiten enthält:

  • – einen quaderförmigen Behälter, in dem sich die Schmelze befindet,
  • – einen Eisenkern, in dessen Spalt der Behälter eingebracht ist,
  • – eine Feldwicklung zur Herstellung eines magnetischen Feldes in der Schmelze,
  • – eine Gleichstromquelle,
  • – einen Unterbrecher des Stromkreises der Feldwicklung und
  • – Elektroden in Elektrodenhalterungen, die auf einer Deckelplatte platziert sind, die senkrecht zur magnetischen Achse der Feldwicklung ist.
It is further an apparatus for processing a melt with electromagnetic forces in the document SU 159 88 59 A3 describes the following functional units:
  • A cuboid container in which the melt is located,
  • An iron core, in the gap of which the container is inserted,
  • A field winding for producing a magnetic field in the melt,
  • A direct current source,
  • - A breaker of the circuit of the field winding and
  • - Electrodes in electrode holders, which are placed on a cover plate, which is perpendicular to the magnetic axis of the field winding.

Die Vorrichtung enthält eine zusätzliche Feldwicklung, die mit dem Stromkreis der Elektroden verbunden ist und auf dem Eisenkern koaxial zur Feldwicklung platziert ist.The Device contains an additional Field winding, which is connected to the circuit of the electrodes and placed on the iron core coaxial with the field winding.

Ein Problem besteht darin, dass die Lorentz-Kraft durch ein Gerät erzeugt wird, das zur Schaffung eines zusätzlichen Drucks entlang der Schmelze benutzt wird, um die erstarrte Schmelze zu pressen. Die Elektroden bleiben in der festen Schmelze nach deren Verfestigung. Der elektrische Strom und das magnetische Feld, das erzeugt wird, sind stark abhängig von der Zeit.One Problem is that the Lorentz force generated by a device This is to create an additional pressure along the Melt is used to squeeze the solidified melt. The Electrodes remain in the solid melt after their solidification. The electric current and the magnetic field that is generated are highly dependent from the time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Instabilitäten zu dämpfen und das Kornwachstum (CET) während der Erstarrung von Legierungen zu steuern.Of the Invention is based on the object to dampen the instabilities and grain growth (CET) during to control the solidification of alloys.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien in einem Behälter mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurch fließender elektrischer Strom j und eine von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B sich schneiden, enthält gemäß Patentanspruch 1

  • – einen Behälter, in dessen Behälterraum das Medium einfüllbar ist,
  • – eine dem Boden zugeordnete ringförmige Katode und mehrere im Mantel voneinander beabstandete ringförmige Teilanoden,
  • – jeweils zwischen der Katode und den Teilanoden und zwischen den Teilanoden selbst befindliche Isolationsringe,
  • – die Magnetspule, die radial den Mantel umgibt und deren Magnetflussdichte B den Boden und das Medium durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom jr und Magnetflussdichte Bz eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft Fθ ergeben,
  • – eine mit dem Boden verbundene Kühlvorrichtung,
  • – elektrische Versorgungsleitungen für die Katode, die Teilanoden sowie für die Magnetspule und
  • – Anoden-Stromregler für die Teilanoden zur gesteuerten Schaltung während der vom Boden aus parallel zur Behälterachse fortschreitenden Erstarrungsfront, wobei die Anoden-Stromregler mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung in Verbindung stehen.
The object of the invention is solved by the features of patent claim 1. The plant for the controlled solidification of melts of electrically conductive media in a container with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electric current j flowing through the medium and a magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, according to claim 1
  • A container in whose container space the medium can be filled in,
  • A ring-shaped cathode assigned to the bottom and a plurality of ring-shaped partial anodes spaced apart from one another in the shell,
  • In each case insulation rings located between the cathode and the partial anodes and between the partial anodes themselves,
  • - the magnetic coil radially surrounds the cladding and whose magnetic flux density B through the bottom and the medium, wherein at least mutually perpendicular directional components of current j r and magnetic flux density B for an azimuthal medium rotations generating Lorentz force F θ shown
  • A cooling device connected to the floor,
  • - Electric supply cables for the cathode, the partial anodes and for the magnetic coil and
  • - Anode current controller for the part anodes for controlled circuit during the progressing from the bottom parallel to the container axis solidification front, wherein the anode current controller are connected to a power-supplying control device.

Die bodenseitige Kühleinrichtung ist mit einem Zufluss und einen Abfluss für ein vorgesehenes vorzugsweise temperaturregelbares Kühlmittel versehen.The bottom-side cooling device is preferably with an inflow and an outflow for a planned temperature-controlled coolant Mistake.

Der Behältermantel weist einen umfassenden Isolationsschutzmantel auf.Of the container jacket has a comprehensive insulation protection jacket.

Eine weitere Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien in Behältern mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurch fließender elektrischer Strom j und eine von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B sich schneiden, enthält gemäß Patentanspruch 4

  • – einen Behälter, in dessen Behälterraum das Medium einfüllbar ist,
  • – eine dem Mantel zugeordnete, im Öffnungsbereich befindliche, ringförmige Anode und mehrere im Boden voneinander beabstandete ringförmige Teilkatoden,
  • – jeweils zwischen der Anode und den Teilkatoden und zwischen den Teilkatoden selbst befindliche Isolationsringe,
  • – die Magnetspule, die radial den Mantel umgibt und deren Magnetflussdichte B den Boden und das Medium durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom jr und Magnetflussdichte Bz eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft Fθ ergeben,
  • – eine mit dem Mantel verbundene Kühlvorrichtung,
  • – elektrische Versorgungsleitungen für die Teilkatoden, die Anode sowie für die Magnetspule und
  • – Katoden-Stromregler für die Teilkatoden zur gesteuerten Schaltung der radial vom Mantel aus zur Behälterachse gerichtet fortschreitenden Erstarrungsfront, wobei die Kato den-Stromregler mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung in Verbindung stehen.
A further system for the controlled solidification of melts of electrically conductive media in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electric current j flowing through the medium and a magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, according to claim 4
  • A container in whose container space the medium can be filled in,
  • A ring-shaped anode located in the opening region and associated with the jacket, and a plurality of ring-shaped partial cathodes spaced apart from each other in the bottom,
  • In each case insulation rings located between the anode and the partial cathodes and between the partial cathodes themselves,
  • - the magnetic coil radially surrounds the cladding and whose magnetic flux density B through the bottom and the medium, wherein at least mutually perpendicular directional components of current j r and magnetic flux density B for an azimuthal medium rotations generating Lorentz force F θ shown
  • A cooling device connected to the jacket,
  • - Electrical supply lines for the partial cathodes, the anode and for the magnetic coil and
  • - Cathode current regulator for the sub-cathodes for controlled switching of radially directed from the jacket to the container axis progressive solidification front, wherein the Kato den-current controller with a power-supplying control / regulating device in connection.

Die mantelumgebende Kühleinrichtung ist mit einem Zufluss und einem Abfluss für ein vorzugsweise temperaturregelbares Kühlmittel versehen.The jacket-surrounding cooling device is with an inflow and outflow for a preferably temperature controllable coolant Mistake.

Der Behälterboden kann einen unterseitigen Isolationsschutz aufweisen.Of the container bottom can have a bottom insulation protection.

Der Behälter kann topfartig, kesselartig, zylindrisch od.dgl. ausgebildet sein.Of the container can be pot-shaped, kettle-like, cylindrical or the like. be educated.

Die Anode befindet sich im oberen offenen Bereich des Mantels, also maximal weit entfernt von den Teilkatoden.The Anode is located in the upper open area of the shell, so at most far from the partial cathodes.

Die Teilelektroden stehen mit den jeweils stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtungen in Verbindung, deren Stromregler hardwaremäßig und/oder programmtechnisch ausgebildet sind, wobei jeder Teilelektrode ein Stromregler zugeordnet ist. Die Stromregler können abschaltbar ausgebildet sein.The Partial electrodes are available with the respective power supply control / regulating devices in conjunction, the current controller hardware and / or programmatically are formed, each sub-electrode associated with a current regulator is. The current regulators can be formed switched off.

Mit den Stromreglern sind beim Rühren lokal verschiedene Stromdichten j und als Resultet verschiedene Strömungsverhältnisse in dem elektrisch leitenden flüssigen Medium einstellbar.With the flow regulators are stirring locally different current densities j and as a result different flow conditions in the electrically conductive liquid Medium adjustable.

Erreicht die feste Phase der Erstarrungsfront eine Teilanode oder eine Teilkatode, wird die Teilelektrode durch Detektion einer zeitlichen Stromänderung auf der Teilelektrode durch den zugehörigen abschaltbaren Stromregler abgeschaltet. Die Leitfähigkeit der Erstarrungsmasse (feste Phase) ist ungefähr zwei Mal größer als die Leitfähigkeit der flüssigen Phase. Der größere Strom in der festen Phase trägt nicht mehr zum Rühren der flüssigen Phase bei.Reached the solid phase of the solidification front is a partial anode or a partial cathode, becomes the partial electrode by detecting a temporal current change on the part electrode by the associated turn-off current regulator off. The conductivity the solidification mass is approximately two times larger than the conductivity the liquid Phase. The bigger stream in the solid phase no more to stir the liquid Phase at.

Vorzugsweise sind Detektorschaltungen vorhanden, die jeweils mit den Teilanoden oder Teilkatoden in Verbindung stehen, und die Signale an Stromausschalter geben, die sich vorzugsweise in den elektrodenzugeordneten Stromreglern befinden, wenn für die zeitliche Stromänderung entsprechende Erstarrungs-Bedingungen eintreten, wobei die Teilelektroden im Kontakt mit der Erstarrungsfront abgeschaltet werden, da der hier fließende große Strom nicht mehr zum Rühren des elektrisch leitenden flüssigen Mediums beiträgt.Preferably Detector circuits are present, each with the partial anodes or partial cathodes, and the signals to power switch preferably located in the electrode associated flow controllers if for the temporal change of current corresponding solidification conditions enter, wherein the partial electrodes in contact with the solidification front be switched off because the current flowing here is no longer for stirring the electrically conductive liquid Contributes to the medium.

Da sowohl die Ausschaltbedingungen bei der Stromdetektion sowohl für die senkrecht fortschreitende Erstarrungsfront (Teilanodenausbildung mit Bodenkühlsystem) als auch für die radial fortschreitnde Erstarrungsfront (Teilkatodenausbildung mit Mantelkühlsystem) gleichermaßen gelten, können für beide Teilelektrodenausbildungen die Ausschaltbedingungen zusammengefasst werden.There both the turn-off conditions in current detection for both the vertical progressive solidification front (partial anode formation with bottom cooling system) as well as for the radially advancing solidification front (partial cathode formation with jacket cooling system) equally can apply for both Teilelektrodenausbildungen summarized the Ausschaltbedingungen become.

Eine allgemeine erste Ausschaltbedingung ist im Folgenden gegeben:
Eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront naheste i-te Teilelektrode wird in dem Falle ausgeschaltet, wenn Folgendes geschieht:
Auf der benachbarten, der Erstarrungsfront ferneren (i + 1)-ten Teilelektrode erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit

Figure 00100001
was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront der i-ten Teilelektrode nahe ist, wobei

Δt
– der Zeitintervall der Stromdetektion;
ΔI
– Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion;
i
– die laufende Nummer (') der i-ten Teilelektrode, die von der Erstarrungsfront noch nicht kontaktiert und noch nicht ausgeschaltet ist, sind.
A general first switch-off condition is given below:
One of the constituent solidification front nearest i-th sub-electrode is turned off in the case when:
On the adjacent, the solidification front farther (i + 1) th sub-electrode is in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
Figure 00100001
which can be regarded as a display and it is recognized that the solidification front of the i-th partial electrode is close, wherein
.delta.t
The time interval of the current detection;
.DELTA.I
- Current differences between the time intervals of the current detection;
i
- the serial number (') of the i-th sub-electrode, which is not yet contacted by the solidification front and not yet turned off, are.

Die jeweilige i-Numerierung (') erfolgt vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem und von der Wand aus radial zur z-Behälterachse gerichtet für das Mantelkühlsystem.The respective i-numbering (') takes place from the ground upwards for the floor cooling system and directed radially from the wall to the z-container axis for the jacket cooling system.

Die am weitesten entfernte n-te Teilelektrode, z.B. die behälteroberste Teilanode oder die Teilkatode, die dem Bodenzentrum zugeordnet ist, wird nur in dem Falle ausgeschaltet, wenn das ganze flüssige Medium im Behälter erstarrt ist. Das Kriterium dafür ist ein konstanter Strom mit

Figure 00100002
The farthest nth partial electrode, eg the uppermost partial anode or the partial cathode associated with the floor center, is switched off only in the case when all the liquid medium in the container has solidified. The criterion for this is a constant current with
Figure 00100002

Eine spezielle zweite Ausschaltbedingung ist gegeben durch:
Eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront naheste i-te Teilelektrode wird in dem Falle ausgeschaltet, wenn gleichzeitig Folgendes geschieht:

  • a) In der Zeit Δt gibt es einen kurzzeitigen Stromsprung ΔIi t+Δt auf der i-ten Teilelektrode, die noch eingeschaltet ist, mit
    Figure 00100003
    und
  • b) auf der benachbarten, der Erstarrungsfront ferneren (i + 1)-ten Teilelektrode erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit
    Figure 00110001
    was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront der i-ten Teilelektrode sehr nahe ist, wobei Δt – der Zeitintervall der Stromdetektion; ΔI – die Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion; i – die laufende Nummer (') der i-ten Teilelektrode, die von der Erstarrungsfront noch nicht kontaktiert und nicht ausgeschaltet ist, sind.
A special second switch-off condition is given by:
One of the forming solidification nearest-nearest i-th partial electrode is turned off in the case where the following happens simultaneously:
  • a) In the time .DELTA.t there is a momentary current jump ΔI i t + .DELTA.t on the ith sub-electrode, which is still on, with
    Figure 00100003
    and
  • b) on the adjacent, the solidification front farther (i + 1) -th sub-electrode is in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
    Figure 00110001
    which can be regarded as a display and it is recognized that the solidification front of the i-th partial electrode is very close, where Δt - the time interval of the current detection; ΔI - the current differences between the time intervals of current detection; i - the serial number (') of the ith sub-electrode, which is not yet contacted by the solidification front and is not turned off.

Die jeweilige i-Numerierung (') erfolgt vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem und von der Wand aus radial zur z-Behälterachse gerichtet für das Mantelkühlsystem.The respective i-numbering (') takes place from the ground upwards for the floor cooling system and directed radially from the wall to the z-container axis for the jacket cooling system.

Die am weitesten entfernte n-te Teilelektrode, z.B. die behälteroberste Teilanode oder die Teilkatode, die dem Bodenzentrum zugeordnet ist, wird nur in dem Falle ausgeschaltet, wenn das ganze flüssige Medium im Behälter erstarrt ist. Das Kriterium dafür ist ein konstanter Strom mit

Figure 00110002
The farthest nth partial electrode, eg the uppermost partial anode or the partial cathode associated with the floor center, is switched off only in the case when all the liquid medium in the container has solidified. The criterion for this is a constant current with
Figure 00110002

Das bedeutet, dass eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront nahesten i-ten Teilelektrode kann ausgeschaltet werden, je nachdem, ob die allgemeine erste oder die spezielle zweite Ausschaltbedingung in der Steuer-/Regeleinrichtung bzw. im zugehörigen Computer definiert ist.The means that one of the training solidification front nearest i-th sub-electrode can be turned off, depending on whether the general first or the special second off condition in the control / regulating device or in the associated computer is defined.

Der Unterschied zwischen den beiden Ausschaltbedingungen besteht darin, dass die erste Ausschaltbedingung dem Fall entspricht, wenn sich die Erstarrungsfront nahe und beabstandet vor der Teilelektrode befindet. Die spezielle zweite Ausschaltbedingung entspricht dann dem Fall, wenn die Erstarrungsfront die i-te Teilelektrode erreicht bzw. erreicht hat.Of the Difference between the two switch-off conditions is the first switch-off condition corresponds to the case when the solidification front close and spaced in front of the partial electrode located. The special second switch-off condition then corresponds in the case when the solidification front reaches the ith partial electrode or has reached.

Die erste Ausschaltbedingung ist universeller einsetzbar. Der Vorteil der zweiten Ausschaltbedingung ist es, dass sie zweckmäßig für die Beeinflussung der Instabilitäten in der Übergangszone zwischen der flüssigen Phase und der Erstarrungsmasse (engl. Mushzone) ist. Die Auswahl der Ausschaltbedingung erfolgt im Wesentlichen nach den Eigenschaften der Legierung, ob es eine untereutektische oder übereutektische Legierung ist.The first switch-off condition is universally applicable. The advantage of the second switch-off condition is that it is useful for influencing the instabilities in the transition zone between the flüs phase and the solidification mass (English Mushzone) is. The selection of the switch-off condition is essentially based on the properties of the alloy, whether it is a hypoeutectic or hypereutectic alloy.

Die Funktionsweise wird im Folgenden erweitert erläutert:
Der Behälter wird mit schmelzflüssigem Metall gefüllt. Zwischen der einzelnen Gegenelektrode (z.B. Katode) und den Teilelektroden (z.B. Teilanoden) wird die Potenzialdifferenz dimensioniert: φA – φK. Der Strom j entsteht zwischen der Gegenelektrode und den Teilelektroden. Gleichzeitig erfolgt die Zuschaltung der Magnetspule. Ein axiales Magnetfeld Bz wird innerhalb des Behälters generiert. Die radiale Komponente des Magnetfeldes Br ist niedrig im Vergleich zur axialen Komponente Br << Bz. In den Bereichen, in denen sich der durch die Schmelze hindurch fließender elektrischer Strom j und die von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B schneiden, wird eine Lorentz-Kraft Fθ = –jrBz erzeugt, die die Schmelze in azimutaler θ-Richtung bewegt.
The functionality is explained in more detail below:
The container is filled with molten metal. Between the individual counter electrode (eg cathode) and the partial electrodes (eg partial anodes) the potential difference is dimensioned: φ A - φ K. The current j arises between the counter electrode and the sub-electrodes. At the same time the connection of the magnetic coil takes place. An axial magnetic field B z is generated within the container. The radial component of the magnetic field B r is low compared to the axial component B r << B z . In the regions where the electric current j flowing through the melt and the magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, a Lorentz force F θ = -j r B z is generated which moves the melt in the azimuthal θ direction ,

Dank der Lorentz-Kraft Fθ wird die Schmelze beschleunigt. Die Kühlung beginnt entweder gleich bei der Stromeinschaltung oder in einem Zeitabstand, der für die Beschleunigung der Schmelze notwendig ist. Beim Fortschreiten der Erstarrungsfront erhöht sich die Stromstärke auf allen Teilelektroden. Bei der Annährung der Erstarrungsfront an den Rand einer Teilelektrode erfolgt eine Stromerhöhung auf der Teilelektrode und gleichzei tig ein Stromabfall auf der nächstfolgenden beabstandeten Teilelektrode.Thanks to the Lorentz force F θ , the melt is accelerated. Cooling begins either as soon as the power is turned on or at a time interval necessary to accelerate the melt. As the solidification front progresses, the current on all sub-electrodes increases. When approaching the solidification front to the edge of a partial electrode, an increase in current on the part of the electrode and simultane- ously a current drop takes place on the next spaced partial electrode.

Auf Grund des Verhaltens ist die automatische Abschaltung der Teilelektrode, die sich am nächsten zur Erstarrungsfront befindet, gegründet, wobei die Abschaltung der Teilelektroden computergesteuert durchgeführt werden kann. Der Computer kann zu einer Steuer-/Regeleinrichtung gehören.On The reason for the behavior is the automatic disconnection of the partial electrode, closest to the Solidification front is located, founded, wherein the shutdown of the sub-electrodes are performed computer controlled can. The computer may belong to a controller.

Die am weitesten entfernte Teilelektroden wird nur bei der völligen Erstarrung de Schmelze abgeschaltet. Dabei erreicht der Strom auf der entferntesten Teilelektrode einen Festwert und verändert sich nicht im Zeitverlauf.The farthest partial electrodes only becomes complete solidification de melt off. The electricity reaches the farthest Partial electrode a fixed value and does not change over time.

Ein andere erfindungsgemäße Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien beim Stranggießen in Behältern mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurchfließender elektrischer Strom und ein von der Magnetspule erzeugtes Magnetfeld sich zumindest in senkrecht zueinander stehenden Komponenten schneiden, enthält gemäß Patentanspruch 14,

  • – einen Kokillen-Behälter aus
  • – einer behälterwandungsimmanenten Ringanode und
  • – einem Kühlring in Form einer Mantelkühlzone zur Erstarrung der Schmelze,
  • – eine die Ringanode und den Kühlring umgebende kokillenbehälterexterne Magnetspule und
  • – eine Eintrags-Katode, die mittig im Kokillen-Behälter angeordnet ist und in die Schmelze ragt,
wobei die Eintrags-Katode und die Ringanode derart angeordnet sind, dass der erzeugten Strom j senkrecht zum Magnetfeld geführt ist, das mit der Magnetspule erzeugt wird.Another system according to the invention for controlled solidification of melts of electrically conductive media in continuous casting in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electrical current flowing through the medium and a magnetic field generated by the magnetic coil intersect at least in mutually perpendicular components , contains according to claim 14,
  • - a mold container
  • - A container wall inherent ring anode and
  • A cooling ring in the form of a jacket cooling zone for solidification of the melt,
  • - A kokillenbehälterexterne magnetic coil surrounding the ring anode and the cooling ring and
  • An entry cathode, which is arranged centrally in the mold container and projects into the melt,
wherein the input cathode and the ring anode are arranged such that the generated current j is guided perpendicular to the magnetic field generated with the magnetic coil.

Der Kokillen-Behälter können zylindrisch ausgebildet sein.Of the Mold container can be cylindrical.

Im Eingangsbereich des Kokillen-Behälters befindet sich extern die Ringanode, die periphär von der Magnetspule umgeben ist. Die Eintrags-Katode kann als Düsenkatode ausgebildet sein und hängt mittig in den Kokillen-Behälter hinein, wobei die Düsenkatode in die Schmelze eintaucht. Die Schmelze kann in Schwerkraftrichtung herausströmen. Die entstehende Lorentz-Kraft F wirkt in azimutale Richtung und bewegt den flüssigen Bereich der Schmelze oberhalb des Sumpfes. Die an der Mantelkühlzone erstarrende Schmelze rutscht in Richtung zum Kokillenbehälterausgang weiter und wird aber im Sumpf und in der darüber befindlichen flüssigen Phase das Medium noch gerührt. Die Ringanode reicht deshalb bis in den Bereich des Sumpfes.in the Entrance area of the mold container is located externally the ring anode, which peripherally surrounded by the magnetic coil is. The entry cathode may be formed as a nozzle cathode and hang in the center of the mold container into it, the nozzle cathode immersed in the melt. The melt can in the direction of gravity flow out. The resulting Lorentz force F acts in the azimuthal direction and moves the liquid Area of the melt above the sump. The solidifying at the jacket cooling zone Melt slips towards the mold container exit and becomes but in the swamp and in the above located liquid Phase the medium still stirred. The ring anode therefore extends into the area of the sump.

Der aus dem Kokillen-Behälter gezogene Strang der erstarrten Masse während des Durchlaufs durch die Mantelkühlzone besteht aus einer bereits erstarrten, allmählich dicker werdenden Schale und einem dementsprechenden schwindenden, noch schmelzflüssigen Sumpf.Of the from the mold container pulled strand of solidified mass during the pass through the Jacket cooling zone consists of an already solidified, gradually thickening shell and a corresponding dwindling, still molten swamp.

Der Kühlring kann als Ringanode und zugleich als Kokillen-Behälter ausgebildet sein.Of the cooling ring can as a ring anode and at the same time as a mold container be educated.

Weiterbildungen und spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.further developments and specific embodiments of the invention are described in further subclaims.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert:The Invention will be described with reference to several embodiments by means of several Drawings closer explains:

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Vorderansicht einer ersten Anlage zur gesteuerten Erstarrung der Schmelze eines elektrisch leitenden Mediums mit ringartigen, abschaltbaren Teilanoden im Behältermantel und mit gekühltem Boden, wobei die Erstarrungsfront der Schmelze axial gerichtet vom Boden aus entgegen der Schwerkraftrichtung fortschreitet, sowie eine perspektivische Darstellung des Behälters mit behälterexterner Magnetspule in 1a, 1 a schematic front view of a first system for the controlled solidification of the melt of an electrically conductive medium with ring-like, disconnectable part anodes in the container shell and with cooled bottom, the solidification front of the melt axially directed from the bottom against the direction of gravity advances, and a perspective view of the container with outer holder Magnetic coil in 1a .

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Anlage zur gesteuerten Erstarrung der Schmelze eines elektrisch leitenden Mediums mit ringartigen, abschaltbaren Teilkatoden im Boden und mit gekühltem Behältermantel, wobei die Erstarrungsfront der Schmelze radial vom Behältermantel aus zur Behälterachse gerichtet fortschreitet, 2 a schematic representation of a second system for the controlled solidification of the melt of an electrically conductive medium with ring-like, disconnectable partial cathodes in the bottom and with cooled container shell, wherein the solidification front of the melt advances directed radially from the container shell to the container axis,

3a ein Diagramm des Stromverlaufs I/I0 in Abhängigkeit zur relativen Höhe zer der vertikal fortschreitenden Erstarrungsfront mit zer/H und H als Höhe des Behälters in Abhängigkeit von der Anordnung einer zentralen einzelnen Katode und mehrerer behältermantelseitiger Teilanoden bei der allgemeinen ersten Ausschaltbedingung, 3a a diagram of the current waveform I / I 0 as a function of the relative height z he vertically advancing solidification front with z er / H and H as the height of the container in response to the arrangement of a central single cathode and a plurality of container shell-side partial anodes in the general first turn-off condition,

3b ein Diagramm des Stromverlaufs I/I0 in Abhängigkeit zur relativen Höhe zer der vertikal fortschreitenden Erstarrungsfront mit zer/H und H als Höhe des Behälters in Abhängigkeit von der Anordnung einer zentralen einzelnen Katode und mehrerer behältermantelsei tiger Teilanoden bei der speziellen zweiten Ausschaltbedingung, 3b a diagram of the current waveform I / I 0 as a function of the relative height z he vertically advancing solidification front with z er / H and H as the height of the container in response to the arrangement of a central single cathode and a plurality of container-manteliger tiger partial anodes in the special second switch-off condition,

4 eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in einem Behälter mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden, die ein- und abschaltbar sind, vor Beginn der Abkühlung nach 1: 4 a representation of the parameter size distributions in a container with cooled bottom and four annularly arranged part anodes, which are switched on and off, before the start of the cooling after 1 :

4a: eine meridionale Verteilung der elektrischen Stromdichte, 4a a meridional distribution of the electric current density,

4b: eine meridionale Verteilung des elektrischen Potenzials, 4b : a meridional distribution of the electrical potential,

4c: eine räumliche Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 4c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

4d: eine räumliche Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit, 4d a spatial distribution of the meridional velocity,

5 eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in einem Behälter mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden, von denen vier eingeschaltet sind, zu Beginn der Abkühlungsphase nach 1. 5 a representation of the parameter size distributions in a container with cooled bottom and four annularly arranged partial anodes, four of which are turned on, at the beginning of the cooling phase after 1 ,

5a: eine meridionale Verteilung der elektrischen Stromdichte, 5a a meridional distribution of the electric current density,

5b: eine meridionale Verteilung des elektrischen Potenzials, 5b : a meridional distribution of the electrical potential,

5c: eine räumliche Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 5c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

5d: eine räumliche Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit, 5d a spatial distribution of the meridional velocity,

6 eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in einem Behälter mit gekühltem Boden und vier ringför mig angeordneten Teilanoden, von denen die unterste ausgeschaltet ist, in der Abkühlungsphase nach 1: 6 a representation of the parameter size distributions in a container with cooled bottom and four ringför mig arranged partial anodes, of which the bottom is turned off, in the cooling phase after 1 :

6a: eine meridionale Verteilung der elektrischen Stromdichte, 6a a meridional distribution of the electric current density,

6b: eine meridionale Verteilung des elektrischen Potenzials, 6b : a meridional distribution of the electrical potential,

6c: eine räumliche Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 6c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

6d: eine räumliche Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit, 6d a spatial distribution of the meridional velocity,

7 eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in einem Behälter mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden, von denen die drei untersten, bodennahen ausgeschaltet sind, in der Abkühlungsphase nach 1: 7 a representation of the parameter size distributions in a container with a cooled bottom and four annularly arranged part anodes, of which the bottom three, bottom-near are turned off, in the cooling phase after 1 :

7a: eine meridionale Verteilung der elektrischen Stromdichte, 7a a meridional distribution of the electric current density,

7b: eine meridionale Verteilung des elektrischen Potenzials, 7b : a meridional distribution of the electrical potential,

7c: eine räumliche Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 7c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

7d: eine räumliche Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit, 7d a spatial distribution of the meridional velocity,

8 eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in einem Behälter mit gekühlter Mantelwandung und drei ringförmig angeordneten Teilkatoden, die ein- und abschaltbar sind, mit der abgeschalteten mantelseitig nahen Teilkatode nach 2: 8th a representation of the parameter size distributions in a container with a cooled jacket wall and three annularly arranged partial cathodes, which are switched on and off, with the disconnected shell side near sub-cathode after 2 :

8a: eine meridionale Veteilung der elektrischen Stromdichte, 8a a meridional distribution of the electric current density,

8b: eine meridionale Verteilung des elektrischen Potentials, 8b : a meridional distribution of the electric potential,

8c: eine räumliche Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 8c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

8d: eine räumliche Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit, und 8d : a spatial distribution of meridional velocity, and

9 eine schematische Darstellung der Anlage zum Rühren von Metallschmelzen beim Stranggießen. 9 a schematic representation of the plant for stirring molten metal during continuous casting.

Die Bezugszeichen sind für Teile mit gleichen Funktionen weitgehend beibehalten worden.The Reference numerals are for Parts with the same functions have been largely retained.

Die 1, 1a werden im Folgenden gemeinsam betrachtet.The 1 . 1a will be considered together below.

In 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Anlage 1 zur gesteuerten Erstarrung einer Schmelze eines elektrisch leitenden flüssigen Mediums 2 in einem Behälter 3 mit Katode und Anode und einer beide Elektroden umgebenden Magnetspule 6, wobei ein durch das Medium 2 hindurch fließender elektrischer Strom j 7 und eine von der Magnetspule 6 erzeugte Magnetflussdichte B 8 sich schneiden, gezeigt. Die Anlage 1 enthält, wie auch in 1a gezeigt ist,

  • – einen zylindrischen Behälter 3, in dessen Behälterraum 11 das Medium 2 einfüllbar ist,
  • – eine dem Boden 10 zugeordnete ringförmige Katode 4 und mehrere im Mantel 9 voneinander beabstandete ringförmige Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV
  • – jeweils zwischen der Katode 4 und den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV und zwischen den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV selbst befindliche Isolationsringe 12, 12', 12'', 12''',
  • – die Magnetspule 6, die radial den Mantel 9 umgibt und deren Magnetflussdichte B 8 den Boden 10 und das Medium 2 durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom j 7', 7'', 7''', 7IV und Magnetflussdichte B 8 eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft Fθ 13 ergeben,
  • – eine mit dem Boden 10 verbundene Kühlvorrichtung 14,
  • – elektrische Versorgungsleitungen 15, 16 für die Katode 4 und die Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV sowie für die Magnetspule 6 und
  • – Anoden-Stromregler 17', 17'', 17''', 17IV für die Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV zur gesteuerten Schaltung der vom Boden aus parallel der Behälterachse 18 fortschreitenden Erstarrungsfront 19, wobei die Anoden-Stromregler 17', 17'', 17''', 17IV mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung 20 in Verbindung stehen.
In 1 is a schematic representation of a plant 1 for the controlled solidification of a melt of an electrically conductive liquid medium 2 in a container 3 with cathode and anode and a magnet coil surrounding both electrodes 6 , one through the medium 2 passing electric current j 7 and one from the solenoid 6 generated magnetic flux density B 8th intersect, shown. The attachment 1 contains, as well as in 1a is shown
  • - a cylindrical container 3 in its container space 11 the medium 2 is fillable,
  • - one to the ground 10 associated annular cathode 4 and several in the coat 9 spaced apart annular partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV
  • - in each case between the cathode 4 and the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV and between the part anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV self-contained insulation rings 12 . 12 ' . 12 '' . 12 ''' .
  • - the magnetic coil 6 that radially the coat 9 surrounds and whose magnetic flux density B 8th the ground 10 and the medium 2 interspersed, wherein at least mutually perpendicular components of current j 7 ' . 7 '' . 7 ''' . 7 IV and magnetic flux density B 8th an azimuthal medium rotation generating Lorentz force F θ 13 yield,
  • - one with the ground 10 connected cooling device 14 .
  • - electrical supply lines 15 . 16 for the cathode 4 and the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV as well as for the magnetic coil 6 and
  • - anode current regulator 17 ' . 17 '' . 17 ''' . 17 IV for the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV for controlled switching from the ground parallel to the container axis 18 progressive solidification front 19 , wherein the anode current regulator 17 ' . 17 '' . 17 ''' . 17 IV with a power supply control device 20 keep in touch.

Die bodenseitige Kühleinrichtung 14 kann einen Zufluss 21 und einen Abfluss 22 für ein vorgesehenes vorzugsweise temperaturregelbares Kühlmittel aufweisen.The bottom-side cooling device 14 can be an inflow 21 and a drain 22 for a provided preferably temperaturregelbares coolant.

Der Behältermantel kann einen umfassenden Isolationsschutzmantel 23 aufweisen.The container jacket can be a comprehensive insulation protective jacket 23 exhibit.

In 2 ist in einer schematischen Darstellung eine zweite Anlage 24 zur gesteuerten Erstarrung der Schmelze des elektrisch leitenden flüssigen Mediums 2 in einem Behälter 25 mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule 6, wobei ein durch das Medium 2 hindurch fließender elektrischer Strom j 7 und eine von der Magnetspule 6 ausgehende Magnetflussdichte B 8 sich schneiden, gezeigt. Die Anlage 24 enthält

  • – einen zylindrischen Behälter 25, in dessen Behälterraum 28 das Medium 2 einfüllbar ist,
  • – eine dem Mantel 2b zugeordnete, im Öffnungsbereich 29 befindliche, ringförmige Anode 5 und mehrere im Boden 27 voneinander beabstandete ringförmige Teilkatoden 4''', 4'', 4',
  • – jeweils zwischen der Anode 5 und den Teilkatoden 4''', 4'', 4' und zwischen den Teilkatoden 4''', 4'', 4' selbst befindliche Isolationsringe 30, 30', 30'',
  • – die Magnetspule 6, die radial den Mantel 26 umgibt und deren Magnetflussdichte B 8 den Boden 27 und das Medium 2 durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom j 7IV , 7V , 7VI und Magnetflussdichte B 8 eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft Fθ 31 ergeben,
  • – eine mit dem Mantel 26 verbundene Kühlvorrichtung 32,
  • – elektrische Versorgungsleitungen 15, 16 für die Teilkatoden 4''', 4'', 4' und die Anode 5 sowie für die Magnetspule b und
  • – Katoden-Stromregler 33', 33'', 33''' für die Teilkatoden 4''', 4'', 4' zur gesteuerten Schaltung der radial vom Mantel 26 aus zur Behälterachse 18 gerichtet fortschreitenden Erstarrungsfront 34, wobei die Katoden-Stromregler 33', 33'', 33''' mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung 35 in Verbindung stehen.
In 2 is a schematic view of a second plant 24 for the controlled solidification of the melt of the electrically conductive liquid medium 2 in a container 25 with cathode and anode and a magnet coil surrounding the electrodes 6 , one through the medium 2 passing electric current j 7 and one from the solenoid 6 outgoing magnetic flux density B 8th intersect, shown. The attachment 24 contains
  • - a cylindrical container 25 in its container space 28 the medium 2 is fillable,
  • - one the coat 2 B assigned, in the opening area 29 located, annular anode 5 and several in the ground 27 spaced apart annular Teilkatoden 4 ''' . 4 '' . 4 ' .
  • - between the anode 5 and the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' and between the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' self-contained insulation rings 30 . 30 ' . 30 '' .
  • - the magnetic coil 6 that radially the coat 26 surrounds and whose magnetic flux density B 8th the ground 27 and the medium 2 interspersed, wherein at least mutually perpendicular components of current j 7 IV . 7 v . 7 VI and magnetic flux density B 8th an azimuthal medium rotation generating Lorentz force F θ 31 yield,
  • - one with the coat 26 connected cooling device 32 .
  • - electrical supply lines 15 . 16 for the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' and the anode 5 and for the solenoid b and
  • - cathode current regulator 33 ' . 33 '' . 33 ''' for the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' to the controlled circuit of the radially from the jacket 26 out to the tank axis 18 directed advancing solidification front 34 where the cathode current regulator 33 ' . 33 '' . 33 ''' with a power supply control device 35 keep in touch.

Die mantelumgebende Kühleinrichtung 32 kann einen Zufluss 36 und einen Abfluss 37 für ein vorzugsweise temperaturregelbares Kühlmittel aufweisen.The jacket-surrounding cooling device 32 can be an inflow 36 and a drain 37 for a preferably temperature-controlled coolant.

Der Behälterboden 27 kann einen unterseitigen Isolationsschutz 38 aufweisen.The tank bottom 27 can provide a lower insulation protection 38 exhibit.

Die Anode 5 befindet sich im oberen offenen Bereich des Mantels 26, also weit entfernt von den Teilkatoden.The anode 5 is located in the upper open area of the mantle 26 So far away from the partial cathodes.

Die erfindungsgemäße Eigenschaft der Behälter 3, 25 besteht darin, dass die mantelseitige Anode in mehrere ringförmige Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV oder die bodenseitige Katode in mehrere ringförmige Teilkatoden 4''', 4'', 4' aufgeteilt sind, die zumindest abschaltbar sind. Dadurch ist der Einsatz beim Rühren und Mischen von Schmelzen jeweils mit einer fortschreitenden Erstarrungsfront 19, 34 möglich. Erreicht der feste Bereich der Erstarrungsfronten 19, 34 eine Teilanode 5', 5'', 5''', 5IV oder Teilkatode 4''', 4'', 4', so wird die Teilelektrode durch Detektion einer zeitlichen Stromänderung auf der Teilelektrode durch den zugehörigen Stromausschalter, der sich vorzugsweise im elektrodenzugeordneten Stromregler befindet, abgeschaltet, da der hier fließende große Strom nicht mehr zum Rühren der flüssigen Phase beiträgt. Die Leitfähigkeit der festen Phase ist ungefähr zweimal größer als die Leitfähigkeit der flüssigen Phase.The inventive property of the container 3 . 25 is that the shell-side anode into several annular partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV or the bottom-side cathode into a plurality of annular partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' are split, which are at least switched off. As a result, the use in stirring and mixing of melts is in each case with a progressive solidification front 19 . 34 possible. Reached the solid area of the solidification fronts 19 . 34 a partial anode 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV or partial cathod 4 ''' . 4 '' . 4 ' Thus, the partial electrode is turned off by detecting a temporal current change on the partial electrode by the associated power switch, which is preferably in the electrode associated flow controller, since the large current flowing here no longer contributes to the stirring of the liquid phase. The conductivity of the solid phase is approximately two times greater than the conductivity of the liquid phase.

Dafür sind Detektorschaltungen vorhanden, die jeweils mit den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV oder Teilkatoden 4''', 4'', 4' in Verbindung stehen und Anzeigen über den Lage der Erstarrungsfront 19; 34 detektieren sowie die Signale an den zugehörigen Stromausschalter geben, die sich vorzugsweise in den elektrodenzugeordneten Stromreglern 17', 17'', 17''', 17IV ; 33', 33'', 33''' befinden, wenn nach Kontakt des erstarrten Bereichs der Erstarrungsfronten 19, 34 mit den Teilelektroden die zeitliche Stromänderung auf der Teilelektrode infolge der höheren Leitfähigkeit der Erstarrungsmasse detektiert wird, wobei die Teilelektroden 5', 5'', 5''', 5IV bzw. 4''', 4'', 4' abgeschaltet werden, da der hier fließende große Strom nicht mehr zum Rühren des elektrisch leitenden flüssigen Mediums beiträgt.For this purpose detector circuits are present, each with the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV or partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' communicate and indicate the location of the solidification front 19 ; 34 detect and give the signals to the associated power switch, preferably in the electrode associated flow controllers 17 ' . 17 '' . 17 ''' . 17 IV ; 33 ' . 33 '' . 33 ''' when, after contact of the solidified area of the solidification fronts 19 . 34 with the sub-electrodes, the temporal current change on the sub-electrode due to the higher conductivity of the solidification mass is detected, wherein the sub-electrodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV respectively. 4 ''' . 4 '' . 4 ' be turned off, since the large current flowing here no longer contributes to the stirring of the electrically conductive liquid medium.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Anlage 1 in 1 mit den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV erläutert, wobei die Funktionsweise der Anlage 24 mit den Teilkatoden 4''', 4'', 4' in 2 analog ausgebildet ist.The following is the operation of the system 1 in 1 with the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV explains the operation of the system 24 with the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' in 2 is formed analog.

Der Behälter 3 wird mit schmelzflüssigem Metall gefüllt. Zwischen der Katode 4 und den Anoden 5', 5'', 5''', 5IV wird die Potenzialdifferenz dimensioniert: φA – φK. Der Strom j entsteht zwischen den Elektroden 4, 5'; 4, 5''; 4, 5'''; 4, 5IV . Die Verteilung der Stromdichte j 7', 7'', 7''', 7IV sowie des Potenzials φ ist in den 4a und 4b vor der Abkühlung gezeigt. Gleichzeitig erfolgt die Stromversorgung der Magnetspule 6. Das dabei erzeugte Magnetfeld Bz ist innerhalb des Behältexs 3 parallel zur z-Behälterachse 18 vorhanden. Die radiale Komponente des Magnetfeldes Br ist niedrig im Vergleich zur axialen Komponente Bz mit Br << Bz. In den Bereichen, in denen sich der durch die Schmelze 2 hindurch fließende elektrische Strom j und die von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B schneiden, wird eine Lorentz-Kraft Fθ mit Fθ = –jrBz erzeugt, die die Schmelze 2 in azimutaler θ-Richtung bewegt.The container 3 is filled with molten metal. Between the cathode 4 and the anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV the potential difference is dimensioned: φ A - φ K. The current j arises between the electrodes 4 . 5 '; 4 . 5 ''; 4 . 5 '''; 4 . 5 IV , The distribution of the current density j 7 ' . 7 '' . 7 ''' . 7 IV and the potential φ is in the 4a and 4b shown before cooling. At the same time, the power supply of the solenoid takes place 6 , The generated magnetic field B z is within the Behältexs 3 parallel to the z-container axis 18 available. The radial component of the magnetic field B r is low in comparison to the axial component B z with B r << B z . In the areas where the melt through 2 through which electric current j flowing through and the magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, a Lorentz force F θ is generated with F θ = -j r B z , which is the melt 2 moved in azimuthal θ direction.

Infolge der Lorentz-Kraft Fθ beginnt die Schmelze 2 im Behälter 3 um die z-Achse 18 zu rotieren. Die Abkühlung beginnt entweder gleichzeitig mit der Stromeinschaltung oder in einem Zeitabstand, der für die Beschleunigung der Schmelze 2 notwendig ist.As a result of the Lorentz force F θ , the melt begins 2 in the container 3 around the z-axis 18 to rotate. Cooling begins either simultaneously with the power on or at a time interval necessary for the acceleration of the melt 2 necessary is.

In den 3a und 3b sind zwei Diagramme des Stromverlaufs I/I0 in Abhängigkeit zur relativen Höhe zer der vertikal fortschreitenden Erstarrungsfront mit zer/H und H als Höhe des Behälters gezeigt. Auf der Ordinate ist die relative Stromdichte I/I0 angegeben, wobei I0 der Katodenstrom vor der Abkühlung zum Zeitpunkt t0 des Einschaltens ist. Auf der Abszisse befindet sich die Höhe zer der fortschreitenden Erstarrungsfront 19 zur Gesamthöhe H bei H = 50 mm mit zer/H. I0 = 4.07A entspricht dem Strom auf Katode in dem Zeitpunkt t0 des Anfanges der Kühlung. Die Potenziale betragen für die Anoden φA = 10–4 Volt und für die Katode φK = –10–4 Volt sowie die Magnetflussdichte Bz = 10–3 Tesla und Br = 0 Tesla.In the 3a and 3b are two graphs of the current waveform I / I 0 in dependence on the relative height he, for the vertically advancing solidification front with, he / H and H as a height of the container shown. The ordinate indicates the relative current density I / I 0 , where I 0 is the cathode current before cooling at the time t 0 of the turn-on. The abscissa is the amount it for the progressive solidification front 19 to total height H at H = 50 mm with z er / H. I 0 = 4.07A corresponds to the current on cathode at time t 0 of the beginning of the cooling. The potentials for the anodes are φ A = 10 -4 volts and for the cathode φ K = -10 -4 volts and the magnetic flux density B z = 10 -3 Tesla and B r = 0 Tesla.

Parallel dazu sind die vier Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV dargestellt. Die relative Stromkurve 61 stellt den Katodenstrom, den von den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV zur Katode 4 fließenden Gesamtstrom dar. Die Gesamtstromdichte setzt sich aus den Stromanteilen der einzelnen Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV zusammen. Im Bereich 62 liefert die erste unterste Teilanode 5' den höchsten Stromanteil, während die oberste vierte Teilanode 5IV den geringsten Stromanteil aufweist.Parallel to this are the four partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV shown. The relative current curve 61 represents the cathode current, that of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV to the cathode 4 total current flowing. The total current density is made up of the current components of the individual partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV together. In the area 62 delivers the first lowest partial anode 5 ' the highest proportion of electricity, while the top fourth partial anode 5 IV has the lowest proportion of electricity.

Beim vertikalen Fortschreiten der Erstarrungsfront 19 steigt die Stromstärke an allen Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , wie in der 3 gezeigt ist. Bei einer Annährung der Erstarrungsfront 19 an den Rand 66 der Teilanode 5' erfolgt eine Stromverstärkung auf den Teilanoden 5'',5''', 5IV und gleichzeitig die Stromabnahme auf der bodennahen ersten Teilanode 5' sofort auf Null. Im Bereich 63 steigt die Stromstärke mit vom Boden aus gerichteter fortschreitender Erstarrungsfront 19 bis an den Rand 67 der zweiten Teilanode 5''. Gleiches gilt etwa für die Bereiche 64 und 65 mit den Teilanoden 5''', 5IV .In the vertical progression of the solidification front 19 the current increases at all partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV , like in the 3 is shown. At an approximation of the solidification front 19 to the edge 66 the partial anode 5 ' there is a current gain on the part anodes 5 '' . 5 ''' 5 IV and at the same time the power take-off on the ground near first partial anode 5 ' immediately to zero. In the area 63 the current increases with ground-advancing solidification front 19 to the edge 67 the second partial anode 5 '' , The same applies for the areas 64 and 65 with the partial anodes 5 ''' . 5 IV ,

Spätestens bei der randseitigen Annäherung der Erstarrungsfront 19 an die jeweilige Teilanode 5', 5'', 5''' erfolgt jeweils eine automatische, durch den Computer oder der Steuer-/Regeleinrichtung 20 einschließlich einer Stromversorgung ge stützte Abschaltung einer der Teilanoden 5', 5'', 5''', die sich am nächsten zur Erstarrungsfront 19 befindet.At the latest at the marginal approach of the solidification front 19 to the respective partial anode 5 ' . 5 '' . 5 '''takes place in each case an automatic, by the computer or the control / regulating device 20 including a power supply based shutdown of one of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''', which is closest to the solidification front 19 located.

Die oberste Teilanode 5IV wird erst bei der völligen Schmelzerstarrung abgeschaltet. Dabei erreicht der Strom auf der oberen vierten Teilanode 5IV den Festwert und verändert sich nicht im Zeitverlauf.The top part anode 5 IV is turned off only at the complete melt solidification. The current reaches the upper fourth partial anode 5 IV the fixed value and does not change over time.

In den 3a, 3b sind die Diagramme von der Abschaltung der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV je nach dem Fortschreiten der Erstarrungsfront 19 je nach Einsatz der allgemeinen oder speziellen Abschaltbedingung gezeigt.In the 3a . 3b are the diagrams of the shutdown of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' 5 IV depending on the progression of the solidification front 19 depending on the use of the general or special shutdown condition shown.

Ähnlich analoge Diagramm-Darstellungen kann die Anlage 25 mit den Teilkatoden 4''', 4'', 4' und der einzelnen Anode 5 sowie der radial fortschreitenden, zur z-Achse 18 gerichteten Erstarrungsfront 34 aufweisen.Similar to analogue diagrams, the system can 25 with the partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' and the single anode 5 and the radially advancing, to the z-axis 18 directed solidification front 34 exhibit.

Für das Zusammenspiel der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV bei Randberührung mit der Erstarrungsfront 19 ergeben sich folgende Abschaltzustände.For the interaction of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV at edge contact with the solidification front 19 the following switch-off states result.

Eine allgemeine erste Ausschaltbedingung ist nach 3a im Folgenden gegeben:
Eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront 19 naheste i-te Teilanode 5' wird in dem Falle ausgeschaltet, wenn Folgendes geschieht:
Auf der benachbarten, der Erstarrungsfront 19 ferneren (i + 1)ten Teilanode 5'' erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit

Figure 00250001
was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront 19 der i-ten Teilelektrode 5' nahe ist, wobei

Δt
– der Zeitintervall der Stromdetektion;
ΔI
– Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion;
i
– die laufende Nummer (') der i-ten Teilanode 5', die von der Erstarrungsfront 19 noch nicht kontaktiert und noch nicht ausgeschaltet ist, sind.
A general first off condition is after 3a given below:
One of the developing solidification front 19 nearest i-th partial anode 5 ' will be turned off if the following happens:
On the neighboring, the solidification front 19 further (i + 1) th partial anode 5 '' takes place in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
Figure 00250001
what can be considered an ad and it is recognized that the solidification front 19 the i-th partial electrode 5 ' is near, where
.delta.t
The time interval of the current detection;
.DELTA.I
- Current differences between the time intervals of the current detection;
i
- the serial number (') of the i-th partial anode 5 ' that of the solidification front 19 not yet contacted and not yet turned off are.

Die jeweilige i-Numerierung (') erfolgt vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem.The respective i-numbering (') takes place from the ground upwards for the floor cooling system.

Die am weitesten entfernte n-te Teilanode 5IV , z.B. die behälteroberste Teilanode, wird nur in dem Falle ausgeschaltet, wenn die gesamte Schmelze 2 im Behälter 3 erstarrt ist. Das Kriterium dafür ist ein konstanter Strom mit

Figure 00250002
The farthest nth partial anode 5 IV , For example, the tank top part anode is turned off only in the case when the entire melt 2 in the container 3 is frozen. The criterion for this is a constant current with
Figure 00250002

Der Zeitintervall Δt der Stromdetektion und die Stromdifferenzen ΔI zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion bezüglich der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , die von der Erstarrungsfront 19 noch nicht kontaktiert und noch nicht ausgeschaltet können von einem Computer überwacht werden.The time interval Δt of the current detection and the current differences ΔI between the time intervals of the current detection with respect to the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV that of the solidification front 19 not yet contacted and not yet turned off can be monitored by a computer.

Eine spezielle zweite Ausschaltbedingung ist nach 3b gegeben durch, die ebenfalls computerüberwacht eingesetzt werden kann:
Eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront 19 naheste i-te Teilanode 5' wird in dem Falle ausgeschaltet, wenn gleichzeitig Folgendes geschieht:

  • a) In der Zeit Δt gibt es einen kurzzeitigen Stromsprung ΔIi t+Δt auf der i-ten Teilanode 5', die noch eingeschaltet ist, mit
    Figure 00260001
    und
  • b) auf der benachbarten, der Erstarrungsfront 19 ferneren (i + 1)-ten Teilanode 5'' erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit
    Figure 00260002
    was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront 19 der i-ten Teilelektrode 5' sehr nahe ist, wobei Δt – der Zeitintervall der Stromdetektion; ΔI – die Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion; i – die laufende Nummer (') der i-ten Teilanode 5', die von der Erstarrungsfront 19 noch nicht kontaktiert und nicht ausgeschaltet ist, sind.
A special second off condition is after 3b given by, which can also be used computer-monitored:
One of the developing solidification front 19 nearest i-th partial anode 5 ' will be turned off if the following happens:
  • a) In the time .DELTA.t there is a momentary current jump ΔI i t + .DELTA.t on the ith partial anode 5 ' that's still on, with
    Figure 00260001
    and
  • b) on the adjacent, the solidification front 19 further (i + 1) th partial anode 5 '' takes place in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
    Figure 00260002
    what can be considered an ad and it is recognized that the solidification front 19 the i-th partial electrode 5 ' is very close, where Δt - the time interval of the current detection; ΔI - the current differences between the time intervals of current detection; i - the serial number (') of the ith partial anode 5 ' that of the solidification front 19 not yet contacted and not turned off are.

Die jeweilige i-Numerierung (') der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV erfolgt auch hier vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem und analog für den Fall der Teilkatoden 4''', 4'', 4' von der Wand aus radial zur z-Behälterachse gerichtet für das Mantelkühlsystem.The respective i-numbering (') of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV also takes place from the ground up for the floor cooling system and analogously for the case of Teilkatoden 4 ''' . 4 '' . 4 ' directed radially from the wall to the z-container axis for the jacket cooling system.

Die am weitesten entfernte n-te Teilelektrode, z.B. die behälteroberste Teilanode 5IV oder die Teilkatode 4''', die dem Bodenzentrum zugeordnet ist, wird nur in dem Falle ausgeschaltet, wenn die gesamte Schmelze 2 im Behälter 3 bzw. 25 erstarrt ist. Das Kriterium dafür ist ein konstanter Strom mit

Figure 00260003
The farthest nth partial electrode, eg the uppermost part anode 5 IV or the partial cathode 4 ''' which is assigned to the floor center, is turned off only in the case when the entire melt 2 in the container 3 respectively. 25 is frozen. The criterion for this is a constant current with
Figure 00260003

Das bedeutet, dass eine der sich ausbildenden Erstarrungsfront nahesten i-ten Teilelektrode dann ausgeschaltet werden kann, je nachdem, ob die allgemeine erste oder die spezielle zweite Ausschaltbedingung in der Steuer-/Regeleinrichtung bzw. im zugehörigen Computer definiert ist.The means that one of the training solidification front nearest i-th partial electrode can then be turned off, depending on whether the general first or the special second switch-off condition is defined in the control device or in the associated computer.

In den Darstellungen der 3a, 3b sind folgende Randbedingungen gegeben : I0 = 4.07 A, H = 50 mm, φK = –10–4 V, φA = 10–4 V, Bz = 10–3 T, Br = 0 T.In the representations of the 3a . 3b the following boundary conditions are given: I 0 = 4.07 A, H = 50 mm, φ K = -10 -4 V, φ A = 10 -4 V, B z = 10 -3 T, B r = 0 T.

Die erläuterten Ausschalt-/Abschaltvorgänge gelten für Behälter 3 mit den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV und auch analog für den Behälter 25 mit Teilkatoden 4''', 4'', 4'.The explained switch off / shutdown procedures apply to containers 3 with the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV and also analog for the container 25 with partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' ,

Zur Erläuterung der Auswirkung der Erfindung sind in den folgenden 4 bis 7 Randbedingungen und numerische Simulationen von Erstarrungsvorgängen beim flüssigen Metall angegeben.To explain the effect of the invention are in the following 4 to 7 Boundary conditions and numerical simulations of solidification processes for the liquid metal specified.

Die Eingangs-Daten sind: Dichte: ρ = 6000 kg/m3, Dynamische Viskosität: μ = 2·10–3 Ns/m2, Leitfähigkeit: σ = 106 A/Vm Potenziale: φA = 10–4 Volt, φK = –10–4 Volt, Magnetflussdichte: Bz = 10–3 Tesla. The input data is: Density: ρ = 6000 kg / m 3 , Dynamic viscosity: μ = 2 × 10 -3 Ns / m 2 , Conductivity: σ = 10 6 A / Vm potential: φ A = 10 -4 volts, φ K = -10 -4 volts, Magnetic flux density: B z = 10 -3 tesla.

Die nachfolgend angegebenen Gleichungen dienen zur Berechnung und Ausbildung der in den Fig. angegebenen Verteilungen bezüglich der Ströme, der Potenziale und der Geschwindigkeiten. Die Berechnungen wurden auf einem Computer durchgeführt.The equations given below are for calculation and training purposes the distributions with respect to the currents indicated in the figures, the Potentials and speeds. The calculations were on a computer.

Um die Stromdichten, Potenziale und die Geschwindigkeiten darzustellen und die Funktionsweise zu stützen, sind mittels eines Computers numerische Simulationen durchgeführt worden. Die Einschränkung der Simulationen erfolgte auf den rotationssymmetrischen Fall. Das Gleichungssystem für die Modellierung bei der Erstarrung der Legierungen ist in der Druckschrift Inter national Journal Heat Mass Transfer, 30(10), (1987), 2161-2170: „A continuum model for momentum, heat and species transport in binary solid-liquid phase change systems – I. Model formulation" beschrieben. Das Gleichungssystem wurde mittels einem Finiten-Volumen-Finiten-Differenzen-Schema diskretisiert und mit SIMPLE-Algorithmus gerechnet.Around represent the current densities, potentials and speeds and to support the functioning, numerical simulations have been performed by means of a computer. The restriction The simulations were based on the rotationally symmetric case. The Equation system for the modeling of the solidification of the alloys is in the publication International Journal Heat Mass Transfer, 30 (10), (1987), 2161-2170: "A continuum model for momentum, heat and species transport in binary solid-liquid phase change systems - I. Model formulation "described. The system of equations was modeled using a finite-volume finite difference scheme discretized and calculated with SIMPLE algorithm.

Die Berechnung der Lorentz-Kraft auf den Fall der Anlage 1 zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien ist mit folgenden Gleichungen erfolgt:
Die Lorentz-Kraft F →L ist ein Vektorprodukt der elektrischen Stromdichte j → und der Magnetflussdichte B →: F →L = j → × B →. (1)
The calculation of the Lorentz force on the case of the plant 1 for the controlled solidification of melts of electrically conductive media is carried out with the following equations:
The Lorentz force F → L is a vector product of the electric current density j → and the magnetic flux density B →: F → L = j → × B →. (1)

Die Projektionen der Lorentz-Kraft auf die zylindrischen Achsen haben die folgende Form: FLr = jθBz – jzBθ, (2) F = jzBr – jrBz, (3) FLz = jrBθ – jθBr. (4) The projections of the Lorentz force on the cylindrical axes have the following shape: F Lr = j θ B z - j z B θ , (2) F = j z B r - j r B z , (3) F lz = j r B θ - j θ B r , (4)

Um die Stromdichte zu berechnen, wird das Ohmsche Gesetz einbezogen: j → = σ(E → + u → × B →). (5) To calculate the current density, Ohm's law is included: j → = σ (E → + u → x B →). (5)

Die Projektionen der elektrischen Stromdichte auf die zylindrischen Achsen haben die folgende Form: jr = σ(Er + uθBz – uzBθ), (6) jθ = σ(Eθ + uzBr – urBz), (7) jz = σ(Ez + urBθ – uθBr). (8) The projections of the electric current density on the cylindrical axes have the following form: j r = σ (E r + θ B z - u z B θ ), (6) j θ = σ (E θ + z B r - u r B z ) (7) j z = σ (E z + r B θ - u θ B r ). (8th)

Somit haben die Projektionen der Lorentz-Kraft folgende Form: FLr = σ(–EzBθ – ur(B2z + B2θ + uzBrBz + uθBrBθ), (9) F = σ(EzBr – ErBz – uθ(B2z + B2r ) + Bθ(uzBz + urBr)), (10) FLz = σ(ErBθ – uZ(B2r + B2θ ) + urBrBz + uθBzBθ). (11) Thus, the projections of the Lorentz force have the following form: F Lr = σ (-E z B θ - u r (B 2 z + B 2 θ + z B r B z + θ B r B θ ), (9) F = σ (E z B r - E r B z - u θ (B 2 z + B 2 r ) + B θ (u z B z + r B r )), (10) F lz = σ (E r B θ - u Z (B 2 r + B 2 θ ) + u r B r B z + θ B z B θ ). (11)

Hier ist berücksichtigt worden, dass Eθ = 0 aus Symmetrie-Gründen ist.Here, it has been considered that E θ = 0 for reasons of symmetry.

Um die elektrischen Stromdichten zu berechnen, werden die elektrische Potenzialgleichung und die Kontinuitätsgleichung für die elektrische Stromdichte verwendet: E = –∇φ, (12) ∇·j → = 0, (13) To calculate the electric current densities, the electric potential equation and the equation of continuity for the electric current density are used: E = -∇φ, (12) ∇ · j → = 0, (13)

Nach der Transformierung der Gleichungen (6)–(8), (12), (13) wird die Gleichung für das elektrische Potenzial erhalten:To transforming equations (6) - (8), (12), (13) becomes the equation for the receive electrical potential:

Figure 00290001
Figure 00290001

Die Gleichung (14) ist der elektrischen Potenzialberechnung in dem elektrisch leitenden flüssigen Medium zugeordnet.The Equation (14) is the electrical potential calculation in the electrical conducting liquid Assigned to medium.

Bei dem Erstarrungsvorgang ist es zweckmäßig, die Stromwärme in dem elektrisch leitenden flüssigen Medium ab- und einzuschätzen:
Falls die Geschwindigkeit im Vergleich zum Wärmetransport durch die thermische Leitfähigkeit gering ist, hat die eindimensionale Energiegleichung die folgende Form:

Figure 00290002
During the solidification process, it is expedient to assess and estimate the current heat in the electrically conductive liquid medium:
If the velocity is low compared to the heat transport due to the thermal conductivity, the one-dimensional energy equation has the following form:
Figure 00290002

Nach der Integration durch den Radius r wird erhalten:

Figure 00290003
After integration by the radius r is obtained:
Figure 00290003

Falls angenommen wird, dass die maximale Temperaturdifferenz zwischen der Katode und der Anode weniger als ein Grad Celsius werden muss, wird Folgendes erhalten:

Figure 00290004
If it is assumed that the maximum temperature difference between the cathode and the anode must become less than one degree Celsius, the following is obtained:
Figure 00290004

Falls angenommen wird, dass Er ≈ ∆φ/R ist, wird erhalten:

Figure 00300001
wobei λ die spezifische Wärmeleitfähigkeit und σ die elektrische Leitfähigkeit darstellen. Damit ist eine effektive Abkühlung möglich.If it is assumed that E r ≈ Δφ / R, we obtain:
Figure 00300001
where λ represents the specific thermal conductivity and σ the electrical conductivity. This is an effective cooling possible.

Wenn es erforderlich ist, die Schmelze 2 aufzuheizen, muss die elektrische Spannung mindestens sein:

Figure 00300002
If necessary, the melt 2 To heat up, the voltage must be at least:
Figure 00300002

Der Abstand D der Teilanoden auf dem Behältermantel 3 entspricht der D = H/n – Δh, wobei

H
– Höhe des Behältermantels 3
Δh
– Höhe der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV und
n
– Zahl der Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV sind.
The distance D of the partial anodes on the container shell 3 corresponds to the D = H / n - Δh, where
H
- Height of the tank shell 3
.delta.h
- Height of the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' 5 IV and
n
- Number of partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV are.

Die angegebenen Gleichungen sind in den Fig. mit den Verteilungen von Stromdichten, Potenzialen und Geschwindigkeiten als Zeichnungen durch programmtechnische Umsetzung in einem Computer realisiert worden.The The equations given are shown in the figures with the distributions of Current densities, potentials and speeds as drawings realized by program implementation in a computer.

Die Verteilungen der berechneten Daten für den Behälter 3 mit gekühltem Boden und dem mit den Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV ausgebildeten Behältermantel 3, die in der 1 gezeigt ist, sind in den 4 bis 7 gezeigt.The distributions of the calculated data for the container 3 with cooled bottom and with the partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' 5 IV trained container casing 3 in the 1 are shown in the 4 to 7 shown.

In 4 ist eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in dem Behälter 3 mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , die ein- und abschaltbar sind, nach 1 vor der Abkühlung mitIn 4 Figure 12 is an illustration of the parameter size distributions in the container 3 with cooled bottom and four annularly arranged partial anodes 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV , which are switched on and off, after 1 before cooling down with

4a: einer meridionalen Verteilung der elektrischen Stromdichte, 4a : a meridional distribution of electric current density,

4b: einer meridionalen Verteilung des elektrischen Potenzials, 4b : a meridional distribution of electrical potential,

4c: einer räumlichen Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 4c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

4d: einer räumlichen Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit gezeigt. 4d : a spatial distribution of meridional velocity shown.

In 5 ist eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in dem Behälter 3 mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , die ein- und abschaltbar sind, nach 1 mit beginnender bodenseitiger Abkühlung mitIn 5 Figure 12 is an illustration of the parameter size distributions in the container 3 with cooled bottom and four annularly arranged partial anodes 5 ' . 5 '' 5 ''' 5 IV , which are switched on and off, after 1 with beginning bottom-side cooling with

5a: einer meridionalen Verteilung der elektrischen Stromdichte, 5a : a meridional distribution of electric current density,

5b: einer meridionalen Verteilung des elektrischen Potenzials, 5b : a meridional distribution of electrical potential,

5c: einer räumlichen Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 5c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

5d: einer räumlichen Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit gezeigt. 5d : a spatial distribution of meridional velocity shown.

In 6 ist eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in dem Behälter 3 mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , die ein- und abschaltbar sind, nach 1 während der Bodenabkühlung, wobei die bodenseitige unterste Teilanode 5' ausgeschaltet ist, mitIn 6 Figure 12 is an illustration of the parameter size distributions in the container 3 with cooled bottom and four annularly arranged partial anodes 5 ' . 5 '' 5 ''' . 5 IV , which are switched on and off, after 1 during the bottom cooling, with the bottom-side lowest anode 5 ' is off, with

6a: einer meridionalen Verteilung der elektrischen Stromdichte, 6a : a meridional distribution of electric current density,

6b: einer meridionalen Verteilung des elektrischen Potenzials, 6b : a meridional distribution of electrical potential,

6c: einer räumlichen Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 6c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

6d: einer räumlichen Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit gezeigt. 6d : a spatial distribution of meridional velocity shown.

In 7 ist eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in dem Behälter 3 mit gekühltem Boden und vier ringförmig angeordneten Teilanoden 5', 5'', 5''', 5IV , die ein- und abschaltbar sind, nach 1 während der Bodenabkühlung, wobei die erste, zweite, dritte Teilanode 5', 5'', 5''' ausgeschaltet sind, mitIn 7 Figure 12 is an illustration of the parameter size distributions in the container 3 with cooled bottom and four annularly arranged partial anodes 5 ' . 5 '' 5 ''' . 5 IV , which are switched on and off, after 1 during bottom cooling, wherein the first, second, third sub-anode 5 ' . 5 '' . 5 '''are off, with

7a: einer meridionalen Verteilung der elektrischen Stromdichte, 7a : a meridional distribution of electric current density,

7b: einer meridionalen Verteilung des elektrischen Potenzials, 7b : a meridional distribution of electrical potential,

7c: einer räumlichen Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 7c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

7d: einer räumlichen Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit gezeigt. 7d : a spatial distribution of meridional velocity shown.

In 8 ist eine Darstellung der Parametergrößenverteilungen in dem Behälter 25 mit gekühlter Mantelwandung und drei ringförmig angeodneten, bodenseitigen Teilkatoden 4''', 4'', 4', die ein- und abschaltbar sind, nach 2 während der Abkühlung, wobei die erste wandseitige Teilkatode 4' abgeschaltet ist, mitIn 8th Figure 12 is an illustration of the parameter size distributions in the container 25 with cooled jacket wall and three annular angeodneten, bottom-side partial cathodes 4 ''' . 4 '' . 4 ' , which are switched on and off, after 2 during cooling, wherein the first wall-side Teilkatode 4 ' is switched off, with

8a: einer meridionalen Verteilung der elektrischen Stromdichte, 8a : a meridional distribution of electric current density,

8b: einer meridionalen Verteilung des elektrischen Potenzials, 8b : a meridional distribution of electrical potential,

8c: einer räumlichen Verteilung der azimutalen Geschwindigkeit und 8c : a spatial distribution of the azimuthal velocity and

8d: einer räumlichen Verteilung der meridionalen Geschwindigkeit gezeigt. 8d : a spatial distribution of meridional velocity shown.

Die Erfindung ermöglicht es, dass für die gesteuerte Erstarrung von Schmelzen 2 Behälter 3, 25 eingesetzt werden können, die unabhängig von ihrer Größe ausgebildet sind. Gleichermaßen kann ein gesteuertes strukturverbessertes Kornkristallwachstum herbeigeführt werden, da die Geschwindigkeit der Rotation der flüssigen Phase etwa konstant ausgebildet werden kann.The invention makes it possible for the controlled solidification of melts 2 container 3 . 25 can be used, which are formed regardless of their size. Likewise, controlled texture enhanced grain crystal growth can be brought about because the rate of rotation of the liquid phase can be made approximately constant.

Beide Vorteile können in verbesserten, nachfolgend beschriebenen Stranggießanlagen mit Stranggieß-Behältern – Kokillen – eingesetzt werden.Both Benefits can in improved, described below continuous casting with continuous casting containers - molds - used become.

In Erweiterung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Qualität der inneren und äußeren Struktur der stranggegossenen Metalle zu verbessern.In Extension of the object of the present invention is to improve the quality of the internal and outer structure to improve the continuously cast metals.

Dafür ist eine dritte, in 5 gezeigte, erfindungsgemäße Anlage 40 zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien 2 beim Stranggießen in Behältern mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurchfließender elektrischer Strom und ein von der Magnetspule erzeugten Magnetfeld sich schneiden, vorgesehen, die enthält

  • – einen zylindrischen Kokillen-Behälter 41 aus
  • – einer behälterwandungsimmanenten Ringanode 42 und
  • – einem Kühlring 43 in Form einer Mantelkühlzone zur Erstarrung der Schmelze 2,
  • – eine die Ringanode 42 und den Kühlring 43 umgebende kokillenbehälterexterne Magnetspule 44 und
  • – eine Eintrags-Katode 45, die mittig im Kokillen-Behälter 41 angeordnet ist und in die Schmelze 2 ragt,
wobei die Eintrags-Katode 45 und die Ringanode 42 derart angeordnet sind, dass der erzeugten Strom j senkrecht zum Magnetfeld 46 geführt ist, das mit der Magnetspule 44 erzeugt wird. Die entstehende Lorentz-Kraft Fθ 47 wirkt in azimutale Richtung und bewegt den flüssigen Bereich der Schmelze 2 oberhalb des Sumpfes 48.There is a third, in 5 shown, inventive system 40 for controlled solidification of melts of electrically conductive media 2 in continuous casting in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electrical current flowing through the medium and a magnetic field generated by the magnetic coil intersect, provided, which contains
  • - A cylindrical mold container 41 out
  • - A container wall inherent ring anode 42 and
  • - a cooling ring 43 in the form of a jacket cooling zone for solidification of the melt 2 .
  • - one the ring anode 42 and the cooling ring 43 surrounding kokillenbehälterexterne magnetic coil 44 and
  • An entry cathode 45 in the center of the mold container 41 is arranged and in the melt 2 protrudes,
wherein the entry cathode 45 and the ring anode 42 are arranged such that the generated current j perpendicular to the magnetic field 46 is guided, that with the magnetic coil 44 is produced. The resulting Lorentz force F θ 47 acts in azimuthal direction and moves the liquid area of the melt 2 above the swamp 48 ,

Im Eingangsbereich des Kokillen-Behälters befindet sich die Ringanode 42, die periphär von einer Magnetspule 44 umgeben ist. Ebenso kann die Ringanode 42 selbst als Kühlring ausgebildet sein und den gekühlten Kokillenbehälter darstellen. Die Eintrags-Katode 45 kann als Düsenkatode ausgebildet sein und hängt mittig in den Kokillen-Behälter 41, wobei aus der Düsenkatode 45 die Schmelze 2 in Schwerkraftrichtung herausströmt. Die Schmelze 2 unterliegt der Lorentz-Kraft Fθ 47, wobei die an der Mantelkühlzone 43 Erstarrungsmasse 49 in Richtung zum Kokillenbehälterausgang 50 weiterrutscht und im Sumpf 48 und in der flüssigen Phase die Schmelze 2 noch gerührt wird.In the entrance area of the mold container is the ring anode 42 that is peripheral to a magnet coil 44 is surrounded. Likewise, the ring anode 42 even be designed as a cooling ring and represent the cooled Kokillenbehälter. The entry cathode 45 can be designed as a nozzle cathode and depends centrally in the mold container 41 , wherein from the nozzle cathode 45 the melt 2 flows out in the direction of gravity. The melt 2 is subject to the Lorentz force F θ 47 , wherein the at the jacket cooling zone 43 congealing mass 49 towards the mold container outlet 50 continues to slide and in the swamp 48 and in the liquid phase, the melt 2 still being stirred.

Der aus dem Kokillen-Behälter 41 gezogene Strang der Erstarrungsmasse 49 während des Durchlaufs durch den Kühlring 43 besteht aus einer bereits erstarrten, allmählich dicker werdenden Schale und einem dementsprechenden schwindenden, noch schmelzflüssigen Sumpf 48.The from the mold container 41 drawn strand of solidification mass 49 while passing through the cooling ring 43 consists of an already solidified, gradually thickening shell and a corresponding dwindling, still molten swamp 48 ,

Die Eintrags-Katode 45 stellt eine Düsenkatode dar, der ein Isolatorrohr 53 vorgeordnet ist, durch das die zu einem Strang zu vergießende Schmelze 2 in Richtung 54 zur Düsenkatode 45 strömt. Die Düsenöffnungen können vertikal oder horizontal im Düsen-Austragsbereich angeordnet sein. Die Düsenkatode 45 befindet sich beim Stranggießen unterhalb der Oberfläche 55 der Schmelze 2 und reicht bis in die flüssige Phase der Schmelze 2.The entry cathode 45 represents a nozzle cathode, which is an insulator tube 53 upstream, through which the melt to be cast into a strand 2 in the direction 54 to the nozzle cathode 45 flows. The nozzle openings may be arranged vertically or horizontally in the nozzle discharge area. The nozzle cathode 45 is located below the surface during continuous casting 55 the melt 2 and extends into the liquid phase of the melt 2 ,

Die Stromversorgungseinheit 51 einschließlich einer Steuer-/Regeleinrichtung ist über die isolierte Versorgungsleitung 56 mit der Düsenkatode 45, über die Versorgungsleitung 57 mit der Ringanode 42 und über die Versorgungsleitung 58 mit der Magnetspule 44 verbunden. Der Kühlring 43 weist jeweils einen Kühlmittelzufluss 59 und einen Kühlmittelabfluss 60 auf.The power supply unit 51 including a controller is via the isolated supply line 56 with the nozzle cathode 45 , via the supply line 57 with the ring anode 42 and over the supply line 58 with the magnetic coil 44 connected. The cooling ring 43 each has a coolant flow 59 and a coolant drain 60 on.

Der Kühlring (43) kann wahlweise als Ringanode und zugleich als Kokillen-Behälter ausgebildet sein.The cooling ring ( 43 ) may optionally be formed as a ring anode and at the same time as a mold container.

Im Folgenden wird die Funktionsweise anhand der 9 näher erläutert.The following is the operation based on the 9 explained in more detail.

In Strömungsrichtung 54 wird über die Düsenkatode 45 die Schmelze 2 in den Kokillen-Behälter 41 gedrückt. Die in z.B. Schwerkraftrichtung 54 ausströmende Schmelze 2 füllt den Kokillen-Behälter 41. Die darin befindliche Schmelze 2 unterliegt der Lorentz-Kraft Fθ 47. Die an der Mantelkühlzone 43 sich bildende Erstarrungsmasse 49 rutscht in Richtung zum Kokillenbehälterausgang 50 weiter und wird zum gesteuerten Kornwachstum im Sumpf und in der flüssigen Phase der darüber befindlichen Schmelze 2 noch gerührt.In the flow direction 54 is via the nozzle cathode 45 the melt 2 in the mold container 41 pressed. The in eg gravity direction 54 outflowing melt 2 fills the mold container 41 , The melt contained therein 2 is subject to the Lorentz force F θ 47 , The at the jacket cooling zone 43 forming solidification mass 49 slips towards the mold container exit 50 continue and become the controlled grain growth in the bottom and in the liquid phase of the melt above it 2 still stirred.

Der aus dem Kokillen-Behälter 41 der Anlage gezogene Strang besteht während des Durchlaufs durch den Ringanoden-Kühlring-Bereich 42/43 aus einer bereits erstarrten, allmählich dicker werdenden Schale und einem dementsprechenden schwindenden, noch schmelzflüssigen Sumpf 48.The from the mold container 41 the line drawn during the pass through the ring anode cooling ring area 42 / 43 from an already solidified, gradually thickening shell and a corresponding dwindling, still molten swamp 48 ,

Zur Erzielung eines gleichmäßigen Gefüges und zur gleichmäßigen Verteilung von Seigerungen über den Strangquerschnitt wird die noch flüssige Schmelze 2 unter dem Einfluss des fließenden Stromes j und des Magnetfeldes B im Katoden-Ringanoden-Bereich umgerührt. Zu diesem Zweck sind die Katode 45 und die Ringanode 42 so angeordnet, dass der Strom j 61 bzw. eine Komponente davon senkrecht zum Magnetfeld B 46 gerichtet ist, das mit der Magnetspule 44 erzeugt wird. Die entstehende Lorentz-Kraft Fθ wirkt in azimutaler Richtung und erzeugt eine meridionale Verwirbelung 52.In order to achieve a uniform structure and to evenly distribute segregations over the strand cross-section, the still liquid melt 2 stirred under the influence of the flowing current j and the magnetic field B in the cathode-ring anode region. For this purpose, the cathode 45 and the ring anode 42 arranged so that the current j 61 or a component thereof perpendicular to the magnetic field B 46 is directed, that with the magnetic coil 44 is produced. The resulting Lorentz force F θ acts in the azimuthal direction and produces a meridional swirl 52 ,

11
erste Anlagefirst investment
22
Mediummedium
33
Behältercontainer
44
Katodecathode
4'4 '
erste Teilkatodefirst Teilkatode
4''4 ''
zweite Teilkatodesecond Teilkatode
4'''4 '' '
dritte Teilkatodethird Teilkatode
55
Anodeanode
5'5 '
erste Teilanodefirst part anode
5''5 ''
zweite Teilanodesecond part anode
5'''5 '' '
dritte Teilanodethird part anode
5IV 5 IV
vierte Teilanodefourth part anode
66
externe Magnetspuleexternal solenoid
77
elektrischer Strom jelectrical Current j
88th
Magnetflussdichte BMagnetic flux density B
99
Mantelcoat
1010
Bodenground
1111
Behälterraumcontainer space
1212
erster Isolationsringfirst insulation ring
12'12 '
zweiter Isolationsringsecond insulation ring
12'12 '
dritter Isolationsringthird insulation ring
12'''12 '' '
vierter Isolationsringfourth insulation ring
1313
Lorentz-Kraft Fθ Lorentz force F θ
1414
Kühleinrichtungcooling device
1515
elektrische Versorgungsleitungenelectrical supply lines
1616
elektrische Versorgungsleitungelectrical supply line
17'17 '
erster Anoden-Schaltreglerfirst Anodes Switching Regulators
17''17 ''
zweiter Anoden-Schaltreglersecond Anodes Switching Regulators
17'''17 '' '
dritter Anoden-Schaltreglerthird Anodes Switching Regulators
17IV 17 IV
vierter Anoden-Schaltreglerfourth Anodes Switching Regulators
1818
Behälterachsecontainer axis
1919
paraxial gerichtete Erstarrungsfrontparaxial directed solidification front
2020
erste Steuer-/Regeleinrichtungfirst Control / regulating device
2121
Zuflussinflow
2222
Abflussoutflow
2323
thermischer Isolationsschutzmantelthermal Insulation mantle
2424
zweite Anlagesecond investment
2525
zweiter Behältersecond container
2626
zweiter Mantelsecond coat
2727
zweiter Bodensecond ground
2828
zweiter Behälterraumsecond container space
2929
Öffnungsbereichopening area
3030
erster Isolationsringfirst insulation ring
30'30 '
zweiter Isolationsringsecond insulation ring
30''30 ''
dritter Isolationsringthird insulation ring
3131
zweite Lorentz-Kraft Fθ second Lorentz force F θ
3232
mantelumfassende Kühleinrichtungcoat comprehensive cooling device
33'33 '
erster Katoden-Schaltreglerfirst Cathodes Switching Regulators
33''33 ''
zweiter Katoden-Schaltreglersecond Cathodes Switching Regulators
33'''33 '' '
dritter Katoden-Schaltreglerthird Cathodes Switching Regulators
3434
radial gerichtete Erstarrungsfrontradial directed solidification front
3535
zweite Steuer-/Regeleinrichtungsecond Control / regulating device
3636
zweiter Zuflusssecond inflow
3737
zweiter Abflusssecond outflow
3838
thermischer Isolationsschutzthermal insulation
4040
Anlageinvestment
4141
Kokillen-BehälterMold container
4242
Ringanodering anode
4343
Kühlringcooling ring
4444
Magnetspulesolenoid
4545
Eintrags-KatodeEntry cathode
4646
Magnetfeldmagnetic field
4747
Lorentz-Kraft Fθ Lorentz force F θ
4848
Sumpfswamp
4949
Erstarrungsmassecongealing mass
5050
KokillenbehälterausgangKokillenbehälterausgang
5151
Stromversorgungpower supply
5252
Meridionale Verwirbelungmeridional turbulence
5353
Isolatorrohrinsulating tube
5454
Strömungsrichtungflow direction
5555
Oberflächesurface
5656
Versorgungsleitungsupply line
5757
Versorgungsleitungsupply line
5858
Magnetspulen-VersorgungsleitungSolenoid supply line
5959
Zuflussinflow
6060
Abflussoutflow
6161
KatodenstromverlaufKatodenstromverlauf
6262
erster Bereichfirst Area
6363
zweiter Bereichsecond Area
6464
dritter Bereichthird Area
6565
vierter Bereichfourth Area
6666
erster Randfirst edge
6767
zweiter Randsecond edge
HH
Behälterhöhecontainer height
zer he
ErstarrungsfronthöheSolidification front height
jj
Stromdichtecurrent density
BB
MagnetflussdichteMagnetic flux density
II
Stromelectricity
I0 I 0
Katodenstrom vor der Erstarrungsbeginn zur Zeit t0 Cathode current before the start of solidification at time t 0
tt
ZeitTime

Claims (18)

Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien in einem Behälter mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurch fließender elektrischer Strom j und eine von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B sich schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält – einen Behälter (3), in dessen Behälterraum das Medium (2) einfüllbar ist, – eine dem Boden (10) zugeordnete ringförmige Katode (4) und mehrere im Mantel (9) voneinander beabstandete ringförmige Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ), – jeweils zwischen der Katode (4) und den Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ) und zwischen den Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ) selbst befindliche Isolationsringe (12, 12', 12'', 12'''), – die Magnetspule (6), die radial den Mantel (9) umgibt und deren Magnetflussdichte B (8) den Boden (10) und das Medium (2) durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom j (7', 7'', 7''', 7IV ) und Magnetflussdichte B (8) eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft F (13) ergeben, – eine mit dem Boden (10) verbundene Kühleinrichtung (14), – elektrische Versorgungsleitungen (15, 16) für die Katode (4) und die Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ) sowie für die Magnetspule (6) und – Anoden-Stromregler (17', 17'', 17''', 17IV ) für die Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ) zur gesteuerten Schaltung der vom Boden aus parallel zur Behälterachse (18) fortschreitenden Erstarrungsfront (19), wobei die Anoden-Stromregler (17', 17'', 17''', 17IV ) mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung (20) in Verbindung stehen.A plant for the controlled solidification of melts of electrically conductive media in a container with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electric current j flowing through the medium and a magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, characterized in that it contains - a container ( 3 ), in whose container space the medium ( 2 ), - a floor ( 10 ) associated annular cathode ( 4 ) and several in the mantle ( 9 ) spaced apart annular partial anodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ), - in each case between the cathode ( 4 ) and the partial anodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ) and between the partial anodes ( 5 ' . 5 '' 5 ''' . 5 IV ) self-contained isolation rings ( 12 . 12 ' . 12 '' . 12 ''' ), - the magnetic coil ( 6 ), which radially the jacket ( 9 ) and whose magnetic flux density B ( 8th ) the ground ( 10 ) and the medium ( 2 ), wherein at least mutually perpendicular components of current j ( 7 ' . 7 '' . 7 ''' . 7 IV ) and magnetic flux density B ( 8th ) an azimuthal medium rotation generating Lorentz force F ( 13 ), - one with the ground ( 10 ) connected cooling device ( 14 ), - electrical supply lines ( 15 . 16 ) for the cathode ( 4 ) and the partial anodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ) as well as for the magnetic coil ( 6 ) and - anode current regulator ( 17 ' . 17 '' . 17 ''' . 17 IV ) for the partial anodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ) for the controlled circuit of the ground parallel to the container axis ( 18 ) progressive solidification front ( 19 ), wherein the anode current regulator ( 17 ' . 17 '' . 17 ''' . 17 IV ) with a power supply control device ( 20 ) keep in touch. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitige Kühleinrichtung (14) mit einem Zufluss (21) und einen Abfluss (22) für ein temperaturregelbares Kühlmittel versehen ist.Plant according to claim 1, characterized in that the bottom-side cooling device ( 14 ) with an inflow ( 21 ) and an outflow ( 22 ) is provided for a temperature-controlled coolant. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behältermantel (9) einen umfassenden Isolationsschutzmantel (23) aufweist.Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the container casing ( 9 ) a comprehensive insulation protection jacket ( 23 ) having. Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien in Behältern mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule, wobei ein durch das Medium hindurch fließender elektrischer Strom j und eine von der Magnetspule erzeugte Magnetflussdichte B sich schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält – einen Behälter (25), in dessen Behälterraum (28) das Medium (2) einfüllbar ist, – eine dem Mantel (26) zugeordnete, im Öffnungsbereich (29) befindliche, ringförmige Anode (5) und mehrere im Boden (27) voneinander beabstandete ringförmige Teilkatoden (4''', 4'', 4'), – jeweils zwischen der Anode (5) und den Teilkatoden (4''', 4'', 4') und zwischen den Teilkatoden (4''', 4'', 4') selbst befindliche Isolationsringe (30, 30', 30''), – die Magnetspule (6), die radial den Mantel (26) umgibt und deren Magnetflussdichte B (8) den Boden (27) und das Medium (2) durchsetzt, wobei zumindest zueinander senkrecht gerichtete Komponenten von Strom j (7IV , 7V , 7VI ) und Magnetflussdichte B (8) eine azimutale Mediumrotationen erzeugende Lorentz-Kraft F (31) ergeben, – eine mit dem Mantel (26) verbundene Kühleinrichtung (32), – elektrische Versorgungsleitungen (15, 16) für die Teilkatoden (4''', 4'', 4'), die Anode (5) sowie für die Magnetspule (6) und – Katoden-Stromregler (33''', 33'', 33') für die Teilkatoden (4''', 4'', 4') zur gesteuerten Schaltung der radial vom Mantel (26) aus zur Behälterachse (18) gerichtet fortschreitenden Erstarrungsfront (34), wobei die Katoden-Stromregler (33''', 33'', 33') mit einer stromversorgenden Steuer-/Regeleinrichtung (35) in Verbindung stehen.Plant for the controlled solidification of melts of electrically conductive media in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes, wherein an electrical current j flowing through the medium and a magnetic flux density B generated by the magnetic coil intersect, characterized in that it contains a container ( 25 ), in whose container space ( 28 ) the medium ( 2 ), - one coat ( 26 ), in the opening area ( 29 ), annular anode ( 5 ) and several in the ground ( 27 ) spaced apart annular Teilkatoden ( 4 ''' 4 '' . 4 ' ), - in each case between the anode ( 5 ) and the partial cathodes ( 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) and between the partial cathodes ( 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) self-contained isolation rings ( 30 . 30 ' . 30 '' ), - the magnetic coil ( 6 ), which radially the jacket ( 26 ) and whose magnetic flux density B ( 8th ) the ground ( 27 ) and the medium ( 2 ), wherein at least mutually perpendicular components of current j ( 7 IV . 7 v . 7 VI ) and magnetic flux density B ( 8th ) an azimuthal medium rotation generating Lorentz force F ( 31 ), - one with the jacket ( 26 ) connected cooling device ( 32 ), - electrical supply lines ( 15 . 16 ) for the partial cathodes ( 4 ''' . 4 '' . 4 ' ), the anode ( 5 ) as well as for the magnetic coil ( 6 ) and - cathode current regulator ( 33 ''' . 33 '' . 33 ' ) for the partial cathodes ( 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) to the controlled circuit of the radially from the jacket ( 26 ) out to the container axis ( 18 ) directed progressive solidification front ( 34 ), wherein the cathode current regulator ( 33 ''' . 33 '' . 33 ' ) with a power supply control device ( 35 ) keep in touch. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mantelumgebende Kühleinrichtung (32) mit einem Zufluss (36) und einem Abfluss (37) für ein temperaturregelbares Kühlmittel versehen ist.Plant according to claim 4, characterized in that the jacket-surrounding cooling device ( 32 ) with an inflow ( 36 ) and an outflow ( 37 ) is provided for a temperature-controlled coolant. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (27) einen unterseitigen Isolationsschutz (38) aufweist.Installation according to claim 4 or 5, characterized in that the container bottom ( 27 ) a bottom insulation protection ( 38 ) having. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden (5', 5'', 5''', 5IV ; 4''', 4'', 4') mit einer Steuer-/Regeleinrichtung (20, 35) in Verbindung stehen, deren Stromregler (17, 33) hardwaremäßig und/oder programmtechnisch ausgebildet sind, wobei jeder Teilelektrode (5', 5'', 5''', 5IV ; 4''', 4'', 4') ein Stromregler (17, 33) zugeordnet ist.Plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sub-electrodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ; 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) with a control device ( 20 . 35 ), whose current regulator ( 17 . 33 ) are formed in terms of hardware and / or programming, each subelectrode ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ; 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) a current regulator ( 17 . 33 ) assigned. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Stromreglern (17, 33) beim Rühren lokal verschiedene Stromdichten j und verschiedene Strömungsverhältnisse in der elektrisch leitenden Schmelze (2) einstellbar sind.Plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that with the current regulators ( 17 . 33 ) locally different current densities j and different flow conditions in the electrically conductive melt ( 2 ) are adjustable. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden (5', 5'', 5''', 5IV ; 4''', 4'', 4') in den Behältern (3, 25) zumindest mit fortschreitender Erstarrungsfront (19, 34) abschaltbar ausgebildet sind.Plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sub-electrodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ; 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) in the containers ( 3 . 25 ) at least as the solidification front ( 19 . 34 ) are formed switched off. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Detektorschaltungen vorhanden sind, die jeweils mit den Teilanoden (5', 5'', 5''', 5IV ) oder Teilkatoden (4''', 4'', 4') in Verbindung stehen und Anzeigen über den Lage der Erstarrungsfront (19; 34) detektieren, und die Signale an Stromausschalter geben, die sich vorzugsweise in den elektrodenzugeordneten Stromreglern (17, 33) befinden, wobei die Teilelektroden (5', 5'', 5''', 5IV ; 4''', 4'', 4') abgeschaltet werden, wenn der fließende Strom j nicht mehr zum Rühren des elektrisch leitenden flüssigen Mediums (2) beiträgt.Plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that detector circuits are provided, each with the partial anodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ) or partial cathodes ( 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) and indicate the position of the solidification front ( 19 ; 34 ) and the signals to power switch, preferably in the electrode-assigned current regulators ( 17 . 33 ), wherein the sub-electrodes ( 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 IV ; 4 ''' . 4 '' . 4 ' ) are switched off when the flowing stream j no longer for stirring the electrically conductive liquid medium ( 2 ) contributes. Verfahren zur Steuerung der Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die der sich ausbildenden Erstarrungsfront (19; 34) naheste i-te Teilelektrode (5'; 4') in dem Falle ausgeschaltet wird, wenn Folgendes detektiert wird: Auf der benachbarten, der Erstarrungsfront (19, 34) ferneren (i + 1)-ten Teilelektrode (5''; 4'') erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit
Figure 00440001
was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront (19; 34) der i-ten Teilelektrode (5'; 4') nahe ist, wobei Δt – der Zeitintervall der Stromdetektion; ΔI – Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion; i – die laufende Nummer (') der i-ten Teilelektrode (5'; 4'), die von der Erstarrungsfront noch nicht kontaktiert und noch nicht ausgeschaltet ist, sind und wobei die jeweilige i-Numerierung (') vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem und von der Wand aus radial zur z-Behälterachse (18) gerichtet für das Mantelkühlsystem erfolgt.
Method for controlling the plant according to at least one of claims 1 to 3 or 4 to 10, characterized in that the forming solidification front ( 19 ; 34 ) closest i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ) is turned off in the event that the following is detected: On the adjacent, the solidification front ( 19 . 34 ) further (i + 1) -th partial electrode ( 5 ''; 4 '' ) takes place in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
Figure 00440001
what can be considered an indication and it is recognized that the solidification front ( 19 ; 34 ) of the i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ), where Δt - the time interval of the current detection; ΔI - current differences between the time intervals of current detection; i - the serial number (') of the i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ), which is not yet contacted by the solidification front and has not yet been switched off, and wherein the respective i-numbering (') from the bottom upwards for the floor cooling system and from the wall radially to the z-tank axis ( 18 ) directed for the jacket cooling system.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die der sich ausbildenden Erstarrungsfront (19; 34) naheste i-te Teilelektrode (5'; 4') in dem Falle ausge schaltet wird, wenn gleichzeitig Folgendes detektiert wird: a) In der Zeit Δt gibt es einen kurzzeitigen Stromsprung ΔIi t+Δt auf der i-ten Teilelektrode (5'; 4'), die noch eingeschaltet ist, mit
Figure 00450001
und b) auf der benachbarten, der Erstarrungsfront ferneren (i + 1)-ten Teilelektrode (5''; 4'') erfolgt jeweils ein Stromabfall ΔIi+1 in der Zeit Δt mit
Figure 00450002
was als Anzeige gelten kann und erkannt wird, dass die Erstarrungsfront der i-ten Teilelektrode (5'; 4') sehr nahe ist, wobei Δt – der Zeitintervall der Stromdetektion; ΔI – die Stromdifferenzen zwischen den Zeitintervallen der Stromdetektion; i – die laufende Nummer (') der i-ten Teilelektrode (5'; 4'), die von der Erstarrungsfront (19; 34) noch nicht kontaktiert und nicht ausgeschaltet ist, sind und wobei die jeweilige i-Numerierung (') vom Boden aus nach oben für das Bodenkühlsystem und von der Wand aus radial zur z-Behälterachse (18) gerichtet für das Mantelkühlsystem erfolgt.
Process according to claim 11, characterized in that the solidification front ( 19 ; 34 ) closest i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ) is turned off in the event that the following is simultaneously detected: a) In the time Δt there is a momentary current jump ΔI i t + Δt on the ith subelectrode ( 5 '; 4 ' ), which is still on, with
Figure 00450001
and b) on the adjacent (i + 1) th partial electrode ( 5 ''; 4 '' ) takes place in each case a current drop ΔI i + 1 in the time .DELTA.t with
Figure 00450002
which can be regarded as a display and it is recognized that the solidification front of the i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ), where Δt - the time interval of current detection; ΔI - the current differences between the time intervals of current detection; i - the serial number (') of the i-th partial electrode ( 5 '; 4 ' ), of the solidification front ( 19 ; 34 ) is not yet contacted and is not switched off, and wherein the respective i-numbering (') from the bottom upwards for the floor cooling system and from the wall radially to the z-container axis ( 18 ) directed for the jacket cooling system.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Abkühlung am weitesten entfernte n-te Teilelektrode (5IV ; 4''') z.B. die behälteroberste Teilanode (5IV ) oder die Teilkatode (4'''), die dem Bodenzentrum zugeordnet ist, nur in dem Falle ausgeschaltet wird, wenn die gesamte Schmelze (2) im Behälter (3; 25) erstarrt ist, wobei das Kriterium dafür ein konstanter Strom mit
Figure 00460001
ist.
Process according to Claim 11 or 12, characterized in that the nth partial electrode (farthest from the cooling) ( 5 IV ; 4 ''' ) eg the uppermost part of the tank ( 5 IV ) or the partial ( 4 ''' ), which is assigned to the floor center, is switched off only in the case when the entire melt ( 2 ) in the container ( 3 ; 25 ) is solidified, the criterion for a constant current with
Figure 00460001
is.
Anlage zur gesteuerten Erstarrung von Schmelzen elektrisch leitender Medien beim Stranggießen, dadurch gekennzeichnet, dass zur gesteuerten Erstarrung von rührbaren Schmelzen (2) leitender flüssiger Medien in Behältern mit Katode und Anode und einer die Elektroden umgebenden Magnetspule (44) ein durch die Schmelze (2) hindurchfließender elektrischer Strom j und ein von der Magnetspule erzeugtes Magnetfeld B sich schneiden, wobei sie enthält – einen Kokillen-Behälter (41) aus – einer behälterwandungsimmanenten Ringanode (42) und – einem Kühlring (43) in Form einer Mantelkühlzone zur Durchführung der Erstarrung der Schmelze (2), – eine die Ringanode (42) und den Kühlring (43) umgebende kokillenbehälterexterne Magnetspule (44) und – eine Eintrags-Katode (45), die mittig im offenen Kokillen-Behälter (41) angeordnet ist und von oben in die Schmelze (2) ragt, wobei die Eintrags-Katode (45) und die Ringanode (42) derart angeordnet sind, dass der erzeugte Strom j (61) senkrecht zum Magnetfeld B (46) geführt ist, das mit der Magnetspule (44) erzeugt wird, wobei die entstehende Lorentz-Kraft Fθ (47) in azimutale Richtung gerichtet ist und den flüssigen Bereich der Schmelze (2) oberhalb des Sumpfes (48) bewegt.Plant for the controlled solidification of melts of electrically conductive media during continuous casting, characterized in that for the controlled solidification of stirrable melts ( 2 ) conductive liquid media in containers with cathode and anode and a magnetic coil surrounding the electrodes ( 44 ) through the melt ( 2 ) and a magnetic field B generated by the magnetic coil intersect, wherein it contains a mold container ( 41 ) - a container wall-inherent ring anode ( 42 ) and - a cooling ring ( 43 ) in the form of a jacket cooling zone for carrying out the solidification of the melt ( 2 ), - one the ring anode ( 42 ) and the cooling ring ( 43 ) surrounding kokillenbehälterexterne magnetic coil ( 44 ) and - an entry cathode ( 45 ) in the middle in the open mold container ( 41 ) is arranged and from above into the melt ( 2 ), the entry cathode ( 45 ) and the ring anode ( 42 ) are arranged such that the generated current j ( 61 ) perpendicular to the magnetic field B ( 46 ), which is connected to the magnetic coil ( 44 ), the resulting Lorentz force F θ ( 47 ) is directed in the azimuthal direction and the liquid region of the melt ( 2 ) above the swamp ( 48 ) emotional. Anlage nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrags-Katode (45) eine Düsenkatode darstellt, der ein Isolatorrohr (53) vorgeordnet ist, durch das die zu einem Strang zu vergießende Schmelze (2) in Richtung (54) zur Düsenkatode (45) strömt, wobei sich die Düsenkatode (45) beim Stranggießen unterhalb der Oberfläche (55) der Schmelze (2) befindet.Installation according to claim 13 and / or 14, characterized in that the entry cathode ( 45 ) represents a nozzle cathode comprising an insulator tube ( 53 ) is arranged upstream, through which the melt to be cast into a strand ( 2 ) in the direction ( 54 ) to the nozzle cathode ( 45 ) flows, wherein the nozzle cathode ( 45 ) during continuous casting below the surface ( 55 ) of the melt ( 2 ) is located. Anlage nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (51) über die isolierte Versorgungsleitung (56) mit der Düsenkatode (45), über die Versorgungsleitung (57) mit der Ringanode (42) und über die Versorgungsleitung (58) mit der Magnetspule (44) verbunden ist.Plant according to claim 13 to 15, characterized in that the power supply unit ( 51 ) via the insulated supply line ( 56 ) with the nozzle cathode ( 45 ), via the supply line ( 57 ) with the ring anode ( 42 ) and via the supply line ( 58 ) with the magnetic coil ( 44 ) connected is. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (43) jeweils einen Kühlmittelzufluss (59) und einen Kühlmittelaufluss (60) aufweist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling ring ( 43 ) each have a coolant inflow ( 59 ) and a coolant flow ( 60 ) having. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (43) als Ringanode und zugleich als Kokillen-Behälter ausgebildet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling ring ( 43 ) is designed as a ring anode and at the same time as a mold container.
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