DE1960707C3 - Elektromagnetische Stranggießkokille - Google Patents
Elektromagnetische StranggießkokilleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetitche Stranggießkokille mit einem Rundschirm, der sich
in die Stranggießkokille bis auf etwa deren halben Höhe von oben herab erstreckt
Aus der FR-PS 15 09 962 ist eine elektromagnetische
Stranggießkokille dieser Art bekannt, bei der der Rundschirm als metallischer Konus ausgebildet ist, der
•n der Kühlwasserzuführung befestigt ist und an dessen Außenseite das Kühlwasser bis zur Berührung mit der
Strangoberfläche herabfließt Dabei bedingt eine Verstellung der Zone der Kühlwasser/ufuhr gleichzeitig
tuch eine Verstellung der Hone des Schirmes. Wenn aber der hydrostatische Druck des flüssigen Metalls
nicht genau dem elektromagnetischen Druck auf die Seitenfläche der flüssigen Zone des Gußstückes
entspricht, kommt es zu Fehlern an der Oberfläche des Stranges in Form von Längsfalten und Querfalten. Die
Neigung zur Bildung von Längsfalten kann noch durch eine erhöhte Intensität der Flüssigmetallbewegung, die
durch die den Strang formenden elektromagnetischen Kräfte bewirkt wird, erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Stranggießkokille anzugeben, bei
der die Verteilung des Magnetfelds in axialer Richtung es gewährleistet, daß der hydrostatische Druck auf die
Seitenfläche der flüssigen Zone des Stranges jeweils dem elektromagnetischen Druck entspricht, wobei das
Magnetfeld im Oberteil der flüssigen Zone derart ausgebildet ist. daß es keine intensive Bewegung des
Metalls innerhalb der flüssigen Zone des Strangs verursacht, wodurch S»ränge mit fehlerfreier Oberfläche erhalten werden können.
Dies wird bei einer elektromagnetischen Stranggießkokille mit einem Rundschirm, der sich in die
Stranggießkokille bis auf etwa deren halben Höhe von oben herab erstreckt, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Rundschirm mit zur Achse der
elektromagnetischen Strangggießkokille paralleler Innenwandung und von unten nach oben zunehmender
Wandstärke aus einem unmagnetischen in Abhängigkeit von der Stromfrequenz gewählten Werkstoff gebildet
ist.
Vorteilhaft ist im Inneren des Rundschirms konzentrisch zu diesem und in dessen unmittelbarer Nähe ein
Rine aus einem Metall von hohem Leitwert vertikal
verschiebbar angeordnet
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine elektromagnetische Stranggießkokille zum kontinuierlichen und diskontinuierlichen Gießen
vco Aluminium, im Längsschnitt,
F i g. 2 eine grafische Darstellung der Verteilung des elektromagnetischen und des hydrostatischen Drucks
auf die Seitenfläche des Stranges in der flüssigen Zone.
Die in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Stranggießkokille besteht aus einem horizontal angeordneten Ringleiter 1 (Fig. 1), einer Beschickungsvorrichtung 2, die mit einem Behälter 3 verbunden ist, in
dessen Boden eine öffnung 4 vorhanden ist. einer unter
dem Behälter befindlichen Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen des geschmolzenen Aluminiums, die in
Form eines Schwimmvcrteifers S mit Kegel 6 in der Bodenmitte und mit öffnungen 7, welche an den
Seitenwänden gleichmäßig verteilt sind, ausgebildet ist,
einem Kollektor 10, Stellschrauben 11 zur senkrechten Verstellung der elektromagnetischen Stranggießkokille,
einem elektromagnetischen, im Inneren des Ringleiters und gleichachsig mit ihm angeordneten Rundschirm 12
sowie einem innerhalb des Rundschirms 12 untergebrachten Ring 13 aus einem Metall von hoher
Leitfähigkeit.
Der elektromagnetische Rundschirm 12 ist in Form eines geschlossenen aus einem nichtmagnetischen
Metall hergestellten Ringes ausgebildet, dessen Querschnitt sich nach oben zu verstärkt Der elektrische
Leitwert des Schirmmaterials wird in Abhängigkeit von der Stromfrequenz gewählt. So wird der Rundschirm bei
einer Stromfrequenz von 1000 bis 2500 Hz aus einem unmagnetischen Stahl von hohem spezifischen Widerstand und bei einer Stronnfrequenz von 50 bis 500 Hz aus
Aluminium oder Kupfer hergestellt Die untere Kante 14 des Rundschirms 12 lieet etwa in der halben Höhe
des Ringleitersund ist min« tens 1 bis 1,5 mm stark.
Die Stärke des Rundschirmes 12 verändert sich mit der Höhe in Abhängigkeit von der Verteilung des
Magnetfeldes des Ringleiters 1 in Axialrichtung.
Der Ring 13 ist am Oberteil des Rundschirms 12 in dessen unmittelbarer Nähe konzentrisch angeordnet
Der Ring ist aus einem vierkantigen Kupferrohr hergestellt, es ist senkrecht verschiebbar und wird mit
Wassergekühlt.
Die elektromagnetische Stranggießkokille arbeitet auf folgende Weise. Das geschmolzene Aluminium wird
über die Beschickungsvorrichtung 2 durch die öffnung 4 des Behälters 3 auf den Untersatz 9, der von unten in das
Innere des Ringleiters 1 eingeführt ist, geleitet Das als Kühlmittel dienende und aus dem Kollektor 10 durch
die ringförmige Düse 15. die durch den elektromagnetischen Rundschirm 12 einerseits und die Wand des
Kollektors 10 andererseits gebildet wird, strömende Wasser gelangt über die Außenfläche des Rundschirmes
12 aut den Untersatz 9 und kühlt das auf diesem Untersatz befindliche geschmolzene Metall ab, das zu
erstarren beginnt.
In der Zeichnung ist der erstarrte Teil der Schmelze
durch A und der nichterstarrte (flüssige) Teil durch B gekennzeichnet.
Das durch den Ringleiter erregte elektromagnetische Feld erzeugt in der Schmelze Kräfte, durch die der
flüssige Teil B des Stranges von dem Zerfließen zurückgehalten und formiert wird und im Querschnitt
die Form des Ringleiters annimmt.
Bei zunehmender Höhe der ausgebildeten, zum Teil erstarrten und sich auf den Untersatz 9 stützenden
Metallsäule beginnt sich der Untersatz 9 zu senken. Zu dieser Zeit stellt man auf die Oberfläche des
geschmolzenen Metalls (Teil B) den Schwimmverteiler 5 auf. Das geschmolzene Metall, welches nur auf den
Kegel 6 des Schwimmverteilers 5 gelangt, zerfließt auf dessen ifoden und wird durch die öffnung 7 gleichmäßig
im Inneren des Ringleiters 1 verteilt
Das dem Inneren des Ringleiters zugeführte Metall to formiert sich und erstarrt, wobei es eine feste
Metallsäule bildet, die sich zusammen mit dem Untersatz 9 senkt Die Erstarrung erfolgt unter Zufuhr
von Wasser direkt auf die Strangseitenfläche.
Beim Gießvorgang kann es infolge unvermeidlicher Änderungen der Gießgeschwindigkeir, der Kühlungsintensität,
der Länge der Kühlzone und der Abweichung des Stranges von der Vertikalachse zu einer Verschiebung
der Grenze zwischen dem flüssigen B und dem erstarrten Teil A des Stranges auf dessen Oberfläche
(Achsen a-a und b-b, F i g. 1) kommen.
Die Verschiebung dieser Grenze findet immer zu Beginn des Gießens statt.
Bekanntlich verändert sich der hydrostatische Druck Pm dv.5 flüssigen Teils in der Metallschmelze nach einem
linearen Gesetz (Gerade 16, Fig.2). Durchgeführte Berechnungen und Versuche haben allerdings ergeben,
daß entsprechend dem Charakter der Verteilung des Magnetfeldes der elektromagnetische Druck Po, der auf
die Oberfläche des flüssigen Teils B nach der Achse OZ einwirkt, in allen Punkten höher ist als der hydrostatische
Druck Pm (Kurve 17). Die Differenz zwischen den genannten Drücken ist dabei um so größer, je weiter
dieser oder jener Druck der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges von der Grenze zwischen dem
flüssigen und erstarrten Teil des Stranges entfernt liegt.
Ein Mißverhältnis zwischen dem hydrostatischen und dem elektromagnetischen Druck auf die Seitenfläche
des flüssigen Stranges führt dazu, daß sich bei beliebigen Verschiebungen der Grenze zwischen dem flüssigen ß
und dem erstarrten Teil A des Stranges (Achse a-a, Fig. 1) die Quermaße des flüssigen Teils und folglich
auch des Stranges verändern. So ist z. B. bei Verschiebung dieser Grenze nach oben, die dadurch
bedingt ist, daß der elektromagnetische Druck höher ist ^ als der hydrostatische Druck, der sich bildende
Strangteil erstrebt, sich zusammenzuziehen, was zu einer Verminderung der Quermaße des Stranges führt.
Infolge der Verminderung des Durchmessers des Stranges bei dessen Abwärtsbewegung verschiebt sich
die Kühlzone beim Gießvorgang unter seine ursprüngliche Lage.
Dabei verschiebt sich die Grenze zwischen dem flüssigen und dem erstarrten Teil des Stranges auch
nach unten, d. h, sie wird eine Lage einnehmen, die der ursprünglichen Lage nahekommt, und der Durchmesser,
des Stranges nimmt die Größe an, die der ursprünglichen Größe nahekommt Infolge dieser Schwankungen
der Quermaße wird die Strangoberfläche wellig, wobei vielfach die Strangabmessungen über die zulässige
Grenze hinausgehen.
Dadurch, daß der Rundschirm 12 die Form eines Ringes hat, dessen Stärke sich nach oben vergrößert,
nimmt der Abschwächungsgrad des Magnetfeldes des Ringleiters 1 nach oben zu. Dabei verteilt sich das
Magnetfeld so, daß sich der elektromagnetische Druck in der Höhe des flüssigen Teils des Stranges linear
verändert, wodurch sich ein Gleichgewicht zwischen dem hydrostatischen und dem elektromagnetischen
Druck einstellt
Die Gleichheit dieser Drücke auf der Oberfläche des flüssigen Teils Ädes zu bildenden Stranges gestattet es,
Verunstaltungen seiner Form zu verhindern, z. B. die Bildung von Querwellen und Veränderung der Strangabmessungen.
Während der Bildung des Stranges kann eine intensive Bewegung des Metalls in dem flüssigen Teil B
des Stranges, bewirkt durch elektromagnetische, durch den Ringleiter 1 erregte Kräfte, beobachtet werden.
Erstarrte Kristalle werden hierbei durch Metallströme auf die Oberfläche des Stranges an der Übergangszone (der Zone der Volumenkristallisation) hinausgetragen.
Diese Kristalle konzentrieren sich unter der Wirkung der hydrostatischen und elektromagnetischen
Kräfte auf der Seitenfläche des Stranges. Infolgedessen nehmen die an der Oberfläche anliegenden Schichten
des flüssigen Teiles des Stranges eine halbflüssige (breiige) Form an. Auf der Oberfläche des in einem
solchen Zustand befindlichen Metalls bilden sich vielfach während seiner Formierung Längsfalten. Beim
Erstarren des Metalls bleiben die Falten auf der Strangoberfläche zurück.
In der erfindungsgemäßen Stranggießkokille dient zur Beseitigung dieser Fehler der Ring 13. Das
elektromagnelische Feld des Ringleiters 1 erzeugt in diesem Ring Wirbelströme, deren Magnetfeld, indem es
mit dem Feld des Ringleiters zusammenwirkt, die Intensität des Magnetfeldes im oberen Bereich des
flüssigen Teils des Stranges abschwächt. Dies führt zur Verminderung der Bewegungsintensität der Metallströme,
was letzten Endes die mögliche Bildung von Defekten ausschließt.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stranggießkokille wurde unter Betriebsbedingungen erprobt.
Die erhaltenen Stränge wiesen die gewünschte Form mit vorgegebenen Maßen und glatten, ebenen Oberflächen
auf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:• S, I. Elektromagnetische Stranggießkokille miteinem Rundschirm, der sich in die Stranggießkokille ^ bis auf etwa deren halben Höhe von oben herab , erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß \ der Rundschirm (12) mit zur Achse der elektromagnetischen Stranggießkokille paralleler Innenwandung und von unten nacb oben zunehmender : Wandstärke aus einem unmagnetischen in Abhängigkeit von der Stromfrequenz gewählten Werkstoff1 gebildet«^ ■
- 2. Elektromagnetische Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rundschirms (12) konzentrisch zu diesem und in dessen unmittelbarer Nähe ein Ring (13) aus einem Metall von hohem Leitwert vertikal verschiebbar angeordnet ist23
Priority Applications (1)
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DE19691960707 DE1960707C3 (de) | 1969-12-03 | Elektromagnetische Stranggießkokille |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19691960707 DE1960707C3 (de) | 1969-12-03 | Elektromagnetische Stranggießkokille |
Publications (3)
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DE1960707A1 DE1960707A1 (de) | 1971-07-15 |
DE1960707B2 DE1960707B2 (de) | 1976-02-05 |
DE1960707C3 true DE1960707C3 (de) | 1976-09-23 |
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