DE1783194A1 - PROCESS FOR CONTINUOUS AND SEMI-STRAND CASTING OF METALS - Google Patents
PROCESS FOR CONTINUOUS AND SEMI-STRAND CASTING OF METALSInfo
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Description
Metallurgichesky zavod imeni V.l. Lenina P 13 374 A Kuibyshev/UdSSR ' 1o. Febr. 1976Metallurgichesky zavod imeni V.l. Lenina P 13 374 A Kuibyshev / USSR '1o. Feb. 1976
P 17 83 194.6-24 . L/BrP 17 83 194.6-24. L / Br
Verfahren zum Stranggießen und HalbstranggießenProcess for continuous casting and semi-continuous casting
von Metallenof metals
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Stranggießen und Halbstranggießen von Metallen.The invention relates to methods of continuous casting and Semi-continuous casting of metals.
Das Stranggießen und Halbstranggießen von Metallen erfolgt bekanntlich in der Weise, daß flüssiges Metall aus einer Vorrichtung, die für ,eine gleichmäßige Zufuhr sorgt, in eine Kokille gelangt, wobei das Metall deren gekühlte Wände berührt, teilweise erstarrt und nach dem Austritt aus der Kokille bis zur völligen Erstarrung weiter gekühlt wird. Dieses Verfahren g besitzt eine Reihe von Nachteilen. Beispielsweise entstehen während der Erstarrung des sich verschiebenden Stranges bei der Berührung mit den Kokillenwänden an der Strangoberfläche verschiedenartige Fehler, wie Lunker und Grate. Die unvermeidliche Bildung eines Luftspaltes zwischen der Strangoberfläche und Kokille ruft eine Verminderung der Gießgeschwindigkeit, das Entstehen von Wulsten an der Oberfläche des Stranges und eine Verschlechterung des inneren Stranggefüges hervor. Infolge der Oberflächenfehler ist eine spanabhebende Bearbeitung der Stränge erforderlich, wodurch dafür nichtrur besondere Arbeitsgänge erforderlich sind, sondern auch der Ausstoß an nutz-The continuous casting and semi-continuous casting of metals is known to be carried out in such a way that liquid metal from a device that ensures a uniform supply enters a mold, the metal touching its cooled walls, partially solidified and after exiting the mold up to is further cooled to complete solidification. This method g has a number of disadvantages. For example, during the solidification of the shifting strand, when it comes into contact with the mold walls on the strand surface, various types of defects, such as voids and burrs, arise. The inevitable formation of an air gap between the strand surface and the mold causes a reduction in the casting speed, the formation of beads on the surface of the strand and a deterioration in the internal structure of the strand. As a result of the surface defects, machining of the strands is necessary, which not only requires special operations, but also the output of useful
6Q9823/0357 -2-6Q9823 / 0357 -2-
barem Metall bedeutend verringert wird.metal is significantly reduced.
Zur Verminderung der Reibung des Stranges an der Kokillenoberfläche wird diese geschmiert. Dies hat aber ungesundere Arbeitsbedingungen und einen entsprechenden Aufwand für das Aufbringen des Schmiermittels zur Folge.To reduce the friction of the strand on the mold surface is this lubricated. But this has unhealthy working conditions and a corresponding effort for the Applying the lubricant result.
Die Herstellung der Kokillen ist sehr teuer, da an dieseThe production of the molds is very expensive because of this
fe hohe Anforderungen bezüglich der Fertigungsgüte gestelltfe made high demands in terms of production quality
w ■ . ■ . ■ . . w ■. ■. ■. .
werden.und sie unter schweren Betrfebsbedingungen einwandfrei arbeiten sollen.and they work perfectly under severe conditions should work.
Der Erfindung: liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Strang-und Halbstranggießen von Metallen anzugeben, das es ermöglicht, das Stsnggefüge zu verbessern, Stränge mit einer Oberfläche zu erzeugen, die keine spanabhebende Bearbeitung erfordert, das bessere Arbeitsbedingungen gewährleistet und keine teuren mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung ™ stehende Kokillen und Mittel zu deren Schmierung erfordert.The invention: is based on the object of specifying a method for continuous and semi-continuous casting of metals, which makes it possible to improve the strand structure, to produce strands with a surface that does not require machining, which ensures better working conditions and no expensive ones with the Molten Metal In Contact ™ requires molds and means to lubricate them.
Erfindungsgemäß wird die Strangformung dadurch erreicht, daß beim Stiang- und Halbstranggießen von Metallen ein den Strom flüssigen Metalls umgebendes elektromagnetisches Wechselfeld erregt wird, das in dem flüssigen Metallstrom Kräfte erzeugt, die ins Innere des Metallstroms gerichtet sind, ein Auseinanderfließen des Metalls verhüten und es formen, während auf die Seitenfläche des geformten Stranges in seiner Erstarrungszone ein Kühlmittel geleitet wird, · . According to the invention, the strand formation is achieved in that in the continuous and semi-continuous casting of metals The electromagnetic alternating field surrounding liquid metal is excited, which generates forces in the liquid metal flow, which are directed into the interior of the metal flow, a flow apart of the metal and shape it while on the A coolant is passed to the side face of the shaped strand in its solidification zone, ·.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Strang- und Haibstranggießen von Metall besteht in folgendem.The essence of the inventive method for strand and Semi-continuous casting of metal consists in the following.
Es wird ein den Strom geschmolzenen Metalls umgebendes elektromagnetisches Wechselfeld erregt. Dieses Feld induziert im flüssigen Metall ( in der Schmelze ) eine elektromotorische Wechselkraft und Wirbelströme, Bei der Wechselwirkung von Wirbelströmen und Magnetfeld entstehen elektrodynamische (elektromagnetische, mechanische, ponderomotorische) Kräfte, ™ die iis Innere der Schmelze gerichtet sind und sie zusammendrücken. Herbei erhält die Metallschmelze eine bestimmteIt becomes a surrounding molten metal stream electromagnetic alternating field excited. This field induces in the liquid metal (in the melt) an electromotive alternating force and eddy currents, during the interaction from eddy currents and magnetic fields arise electrodynamic (electromagnetic, mechanical, ponderomotor) forces, ™ the inside of the melt are directed and compress it. The molten metal receives a certain one
Querschnitts form mit vorgegebenen geometrischen Abmessungen,-Cross-sectional shape with given geometric dimensions,
Induktionsspulen-Induction coil
Die Form, welche die Schmelze annimmt, hängt von der form und die geometrischen Abmessungen von der Stärke des Magnetfeldes an der Metalloberfläche ab.The shape the melt takes depends on the shape and the geometric dimensions depend on the strength of the magnetic field on the metal surface.
Zur Erzeugung eines Strangs mit vorgegebener Form und festgelegten Abmessungen werden Frequenz und Stromstärke des das ä elektromagnet!she Feld erregten Generators gewählt, wird für ein gleichmäßiges Mghetfeld am Strangumfang gesorgt und der Strang gleichmäßig gekühlt. Die Stromfrequenz wird so gewählt,In order to produce a strand having a predetermined shape and predetermined dimensions frequency and current strength are chosen of the solenoid ä! She field-excited generator, providing for a uniform Mghetfeld on the line size and the strand uniformly cooled. The current frequency is chosen so
inin
daß die die Sch_jnelze induzierten Wirbelströme an ihren Oberflächenschichten fließen, d.h. daß ein Oberflächeneffekt (Skineffekt) entsteht. So wird für zylinrische Stränge die Frequenz aufgrund der Bedingung bestimmt, daßthat the eddy currents induced by the shrimp at their surface layers flow, i.e. that a surface effect (skin effect) is created. So for cylindrical strands the Frequency determined by the condition that
RSt * 2 R St * 2
Aä ■' ■ ' . ■ Aä ■ '■ '. ■
60982 3/0^5-7*5* -4-60982 3/0 ^ 5-7 * 5 * -4-
- 4 wobei Re. - Strangradius- in c_m und- 4 where R e . - strand radius- in c_m and
DuYou
A1 ä - äquivalente Eindringtiefe des Stroms im Metall in cnij sind. A 1 equivalents are the equivalent penetration depth of the current in the metal in cnij.
Die elektrodynamischen Kräfte formen das flüssige Metall ( die Schmelze) und verhindern ein Auseinanderfließen während des ganzen Strangerzeugungsprozesses vollkommen.The electrodynamic forces shape the liquid metal (the melt) and prevent it from flowing apart during of the whole strand making process perfectly.
w Auf die'Seitenflache des geformten Stranges wird in seiner Erstarrungszone ein Kühlmittel geleitet, durch das der Strang abgekühlt ■ .wird, wobei er vollkommen erstarrt. F die'Seitenflache of the shaped strand, passing a coolant in its solidification zone through which cooled the strand ■ .If wherein it completely solidifies.
Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, bei dem Aluminium mit Hilfe einer Anlage vergossen wird,wie sie aus der Zeichnung ersichtlich ist.For a better understanding of the essence of the invention, the method according to the invention is illustrated using an exemplary embodiment explained in more detail, in which aluminum is cast with the help of a system, as can be seen from the drawing.
k Der Vorgang beim Vergießen von Aluminium verläuft folgendermaßen. Zunächst wird die Frequenz des Induktorstroms gewählt. Bei der Erzeugung eines Stranges mit 345 mm Durchmesser beträgt sie 25oo Hz. Die Gießgeschwindigkeit ist gleich 12o mm/min.k The process of potting aluminum is as follows. First, the frequency of the inductor current is selected. When producing a strand with a diameter of 345 mm, it is 2500 Hz. The casting speed is the same 12o mm / min.
Das geschmolzene Aluminium fließt über eine Rinne 2 und eine Öffnung 4 eines Behalters 3 auf das Anfahrstück 9, das von unten her in das Innere der eine sogenannte elektro-The molten aluminum flows over a channel 2 and an opening 4 of a container 3 on the starting piece 9, the from below into the interior of a so-called electrical
InduktionsspuleInduction coil
magnetische Stranggießkokille 1 bildenden - eingesetzt wird. Das als Kühlmittel dienende und aus einem _. - —· 5—magnetic continuous casting mold 1 forming - used will. Serving as a coolant and consisting of a _. - - · 5—
60 98 2 3 /OW ' 60 98 2 3 / OW '
Sammelbehälter Io über eine Düse 11 zugeführte Wasser trifft auf das Anfahrstück 9 auf und kühlt das geschmolzene Metall ab, das sich auf dem Anfahrstück 9 befindet und zu erstarren beginnt.Collecting tank Io meets water supplied via a nozzle 11 on the starting piece 9 and cools the molten metal that is on the starting piece 9 and solidify begins.
Auf der Zeichnung ist der erstarrte Teil der Schmelze durch A, der noch nieht erstarrte (flüssige-) durch B gekennzeichnet. In the drawing, the solidified part of the melt is indicated by A, the part that has never solidified (liquid) is indicated by B.
Das durch die elektromagnetische Stranggießkokille erregte elektromagnetische Feld erzeugt Kräfte, die das Auseinanderfließen des flüssigen Teils B verhindern und den Strang formen, der hierbei eine der elektrischen Stranggießkokille entsprechende Querschnittsform annimmt.That excited by the electromagnetic continuous casting mold electromagnetic field creates forces that cause it to flow apart prevent the liquid part B and shape the strand, which here assumes a cross-sectional shape corresponding to the electrical continuous casting mold.
Während des Anwachsens der Höhe der Säule aus geformten, teilweise erstarrtem und auf dem A%ahrstück 9 angesammelten Metall wird das Anfahrstück herabgelassen. Gleichzeitig wird auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls (Teil B) eine Pfanne 5 aufgesetzt. Das auf den Kegel 6 der Pfanne 5 auftreffende Metall zerfließt auf deren. Boden und strömt über die gleichmäßig über die Seitenwände 8 verteilten Öffnungen 7 in das Innere der elektromagnetischen Stranggießkokille 1.While increasing the height of the column from molded, partially solidified and accumulated on the earpiece 9 the starting piece is lowered. At the same time, a pan 5 is placed on the surface of the molten metal (part B) put on. The one impinging on the cone 6 of the pan 5 Metal melts on theirs. Floor and flows through the openings 7 evenly distributed over the side walls 8 into the Inside of the electromagnetic continuous casting mold 1.
Wahrend des Einströmens von geschmolzenem Metall ins Innere der elektromagnetischen Stranggießkokille wird das Metall geformt und erstarrtr wobei eine Säule aus festem Metall ent-' steht, die zusammen mit dem einfahrstück herabgelassen wird.During the inflow of molten metal, the metal is formed inside the electromagnetic continuous casting mold and solidified r wherein a column of solid metal corresponds' group which is lowered together with the einfahrstück.
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Es sind, um den Stiang in seiner senkrechten Lage zu halten, Rollen 13 vorgesehen, die unter der elektromagnetischen Stranggießkokille angeordnet sind, und in horizontaler Richtung verschoben werden können. Die Erstarrung erfolgt beim Auftreffen des Wassers direkt auf die Seitenfläche des Stranges. Das aus dem Sammelbehälter 1o kommende Wasser wird über eine ringförmige Düse 11 in den Spalt zwischen elektromagnetischer Stranggießkokille und Strangseitenfläche geleitet. Die Düse 1t ist innerhalb der elektromagnetischen Stranggießkokille 1 konzentrisch mit dieser und in einer Höhe mittels einer Spindel einstellbar angeordnet, die ungefähr der halben Höhe der elektromagnetischen Stranggießkokille entspricht.There are rollers to keep the stem in its vertical position 13 provided under the electromagnetic continuous casting mold are arranged, and can be moved in the horizontal direction. The solidification takes place when the water hits the directly Side face of the strand. The water coming from the collecting container 1o is through an annular nozzle 11 into the gap between electromagnetic continuous casting mold and strand side face. The nozzle 1t is inside the electromagnetic continuous casting mold 1 arranged concentrically with this and adjustable at a height by means of a spindle which is approximately half the height of the electromagnetic Continuous casting mold corresponds to.
Bei ununterbrochener Zuführung zu geschmolzenem Metall ins Innere der elektromagnetischen Stanggießkokille wird in dieser ununterbrochen ein Strang geformt, der bei der ununterbrochenen Zuführung von Kühlmittel (Wasser ) erstarrt und es entsteht eine ununterbrochene Säule festen Metalls, die bei ihrer senkrechten Verschiebung ohne Unterbrechung des Prozesses in Teile zerschnitten wird» Auf diese Weise kann das Stranggießen von Stahl und seinen Legierungen erfolgen. Bei Aluminium wird das Halbstranggußverfahren verwandt, da zur Zeit keine Schneidverfahren bekannt sind, die einen ununterbrochenen Prozeß ermöglichen*With continuous supply of molten metal inside of the electromagnetic continuous casting mold, a strand is formed in this continuously, which in the case of uninterrupted supply of coolant (water) solidifies and an uninterrupted column of solid metal is created, which with its vertical displacement is cut into parts without interrupting the process »In this way, the continuous casting of steel and its alloys take place. The semi-continuous casting process is used for aluminum, since there are currently no known cutting processes that produce a continuous process Enable process *
Das beschtiebeneVerfahren wurde in einer Versuchsanlage geprüft.The method described was tested in a pilot plant.
Die hierbei erzeugten Aluminiumstränge besaßen glatte, fehlerlose Oberflächen, die keine spanabhebende Bearbeitung erforderten. Das Stranggefüge war feinkörnig und dicht. Die Stränge wurden zum PressenThe aluminum strands produced in this way were smooth, flawless Surfaces that do not require machining. That The strand structure was fine-grained and dense. The strands became for pressing
609823/0383 ~7~*609823/0383 ~ 7 ~ *
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und Schmieden verwandt. Festigkeitsuntersuchungen an den Strängen und an den aus ihnen gefertigten Erzeugnissen zeigten, daß gutd Plastizität und hohe Festigkeitseigenschaften vorhanden sind.and forging related. Strength tests on the Strands and the products made from them showed that good plasticity and high strength properties exist are.
609823/0357609823/0357
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1966
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