DE19738821A1 - Device for electromagnetic stirring of a molten metal - Google Patents
Device for electromagnetic stirring of a molten metalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Rühren einer Metallschmelze, insbesondere einer Aluminium-Legierung-Schmelze, mit einem Gehäuse, in welches die Metallschmelze im flüssigen Zustand einfüllbar ist und welches die in das Gehäuse eingegossene Metallschmelze im zumindest teilweise erstarrten Zustand verläßt, und mit einer ersten mit einem mehrphasigen Strom gespeisten Induktionseinrichtung, welche ein erstes entlang der Längsachse des Gehäuses wanderndes elektromagnetisches Feld erzeugt. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 0 439 981 B1 bekannt, deren deutsche Übersetzung die Nummer DE 690 12 090 T2 erhalten hat.The invention relates to a device for electromagnetic stirring of a molten metal, in particular an aluminum alloy melt, with a housing in which the molten metal in the liquid Condition is fillable and which is in the housing poured metal melt in at least partially solidified state leaves, and with a first with fed a multi-phase current Induction device, which is a first along the Longitudinal axis of the housing wandering electromagnetic Field created. Such a device is for example from the European patent specification EP 0 439 981 B1 known, the German translation of which Has received number DE 690 12 090 T2.
Thixotrope Metallegierungen, bei denen es sich insbesondere um Aluminium-Legierungen handelt, haben eine Primärphase, die eine globulitische Struktur aufweist. Diese Struktur wird hergestellt, indem die noch flüssige Metallschmelze vor dem Erstarren elektromagnetisch gerührt wird. Das Rühren der Metallschmelze erfolgt dabei in einem Gehäuse, das in der Regel im Bereich seiner Eingießöffnung einen wärmeisolierten Warmabschnitt und einen in Richtung seiner Austrittsöffnung sich daran anschließenden, gekühlten Kaltabschnitt aufweist. Im Warmabschnitt ist die Metallschmelze flüssig, während sie im Kaltabschnitt beginnend mit den an die Wandung des Gehäuses angrenzenden Flächen derart erstarrt, daß das Metall als aufgrund der Erstarrung seiner Außenhaut formstabiler Körper in einem kontinuierlich durchgeführten Arbeitsgang aus dem Gehäuse abgezogen werden kann. Im Inneren des Bolzens liegt über einen bestimmten Längenabschnitt noch flüssige Metallschmelze vor, wobei die Erstarrungsfront, an der die flüssige Metallschmelze an das schon erstarrte Metall angrenzt, im Schnitt einen tulpenförmigen Verlauf aufweist.Thixotropic metal alloys, which are aluminum alloys in particular have one Primary phase, which has a globulitic structure. This structure is made by the still fluid Metal melt electromagnetic before solidification is stirred. The molten metal is stirred in a case that is usually in the range of its Pour a heat insulated hot section and one in the direction of its outlet opening subsequent, cooled cold section. in the The hot metal is molten while it is molten in the cold section starting with those on the wall of the Housing adjacent surfaces solidified so that the Metal than due to the solidification of its outer skin dimensionally stable body in one continuous performed operation removed from the housing can be. Inside the bolt lies over one certain length section still molten metal before, the solidification front, on which the liquid Metal melt adjacent to the already solidified metal, in Cut has a tulip-shaped course.
Durch das elektromagnetische Rühren der Metallschmelze wird das flüssige Metall in Bewegung versetzt. Diese Bewegung der Schmelze führt dazu, daß an der Erstarrungsfront im Erstarren begriffene Partikel, sog. "Dendriten", von dem erstarrten Metall abgeschert werden. Die abgescherten Partikel werden durch die Bewegung der Schmelze in den flüssigen Bereich der Schmelze zurücktransportiert, wo sie teilweise erneut aufschmelzen. Durch diesen Materialabtrag wird verhindert, daß sich an der Erstarrungsfront Dendriten von übermäßig großem Durchmesser bilden. Darüber hinaus soll durch Materialaustausch von heißer und kalter Schmelze eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Bereich der Erstarrungsfront erreicht werden, um ein erstarrtes Metall zu erhalten, welches eine möglichst homogene, gleichförmige Struktur besitzt.By electromagnetic stirring of the molten metal the liquid metal is set in motion. This Movement of the melt causes the Solidification front solidifying particles, so-called "Dendrites" from which solidified metal is sheared off. The sheared particles are removed by the movement of the Melt in the liquid area of the melt transported back, where they partially again melt. Through this material removal prevents dendrites from forming on the solidification front of excessively large diameter. Furthermore by exchanging hot and cold materials Melt as uniform a temperature distribution as possible can be reached in the area of the solidification front to get solidified metal, which one if possible has a homogeneous, uniform structure.
Bei der bekannten, in der EP 0 439 981 B1 beschriebenen Vorrichtung erzeugt die Induktionseinrichtung ein elektromagnetisches Feld, welches parallel zur Längsachse der Form wandert. Aufgrund der durch das elektromagnetische Feld auf die Metallschmelze einwirkenden Kräfte wird die Schmelze in einer transversalen Bewegung entlang der Längsachse des Gehäuses bewegt. In Abhängigkeit von der Fortpflanzungsrichtung des elektromagnetischen Feldes stellt sich dabei beispielsweise eine Strömung ein, die im Bereich der Gehäusewände in Richtung der Erstarrungsfront strömt. Diese Strömung wird an der Erstarrungsfront zur Längsachse des Gehäuses umgelenkt, wobei der gewünschte Effekt des Abscherens der Dendriten eintritt. Die so umgelenkte Strömung strömt im zentralen Kernbereich der Schmelze entlang der Längsachse des Gehäuses in Richtung der Gehäuse-Eingießöffnung zurück, und zwar entgegengesetzt zu der Strömung im Bereich der Gehäusewände. Auf diese Weise entsteht ein Kreislauf, der dazu führt, daß immer wieder an der Erstarrungsfront abgeschertes Material zurück in den wärmeren Bereich des Gehäuses transportiert und dort aufgeschmolzen wird.In the known, described in EP 0 439 981 B1 The induction device generates a device electromagnetic field which is parallel to the longitudinal axis the shape moves. Because of the electromagnetic field on the molten metal acting forces the melt in one transverse movement along the longitudinal axis of the Housing moves. Depending on the Direction of propagation of the electromagnetic field for example, there is a flow that in the area of the housing walls in the direction of Solidification front flows. This flow is at the Solidification front deflected to the longitudinal axis of the housing, where the desired effect of shearing the dendrites entry. The flow deflected in this way flows in the central one Core area of the melt along the longitudinal axis of the Back towards the housing pouring opening, contrary to the flow in the area of Housing walls. This creates a cycle that leads to that always on the solidification front sheared material back to the warmer area of the Housing is transported and melted there.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß mit der voranstehend beschriebenen Rührmethode zwar eine Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufs im Bereich der Erstarrungsfront erreicht wird, daß aber die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze nicht ausreicht, um Dendriten mit sehr kleinem Durchmesser abzuscheren. Dies ist selbst dann der Fall, wenn, wie in der europäischen Patentschrift EP 0 351 327 B1 vorgeschlagen, die Zeit, innerhalb der ein Übergang von der heißen Zone zur kalten Zone des Gehäuses stattfindet, auf ≦1 Sekunde beschränkt wird.In practice it has been shown that with the above described stirring method an equalization of Temperature profile in the area of the solidification front is achieved, but that the flow rate of the Melt is not sufficient to make dendrites with very small Shear diameter. This is the case even if, as in European Patent EP 0 351 327 B1 suggested the time within which a transition from the hot zone to the cold zone of the housing takes place, is limited to ≦ 1 second.
Alternativ zu den voranstehend erläuterten, eine transversale Bewegung der Schmelze bewirkenden Rührvorrichtungen werden Vorrichtungen zum Rühren eingesetzt, die eine Rotationsbewegung der Schmelze durch ein elektromagnetisches Drehfeld erzeugen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 30 06 618 C2 und der deutschen Patentschrift DE 30 06 588 C2 beschrieben. Beim Einsatz eines derartigen Rührers rotiert die Schmelze insbesondere in den an die Wandflächen des Gehäuses angrenzenden Bereich mit einer hohen Geschwindigkeit um die Längsachse des Gehäuses, wodurch eine relativ hohe Abscherrate an der Erstarrungsfront erzielt werden kann. Es ist jedoch festgestellt worden, daß sich bei einem derartigen Rührvorgang keine ausreichende Vergleichmäßigung der Kornverteilung über den Querschnitt einstellt, um die geforderten hohen Qualitäten des erstarrten Metallwerkstoffs sicher zu erreichen.As an alternative to the above, one transversal movement of the melt Stirring devices become stirring devices used by a rotational movement of the melt generate an electromagnetic rotating field. Such Devices are for example in German Patent DE 30 06 618 C2 and the German Patent specification DE 30 06 588 C2 described. When using such a stirrer rotates the melt especially in the on the wall surfaces of the housing adjacent area at high speed the longitudinal axis of the housing, creating a relatively high Shear rate can be achieved on the solidification front. However, it has been found that one such stirring process is not sufficient Uniformization of the grain distribution over the cross section hires the required high quality of the solidified metal material can be reached safely.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich bei einem ausreichenden Materialaustausch eine ebenso ausreichende Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufs in einer thixotropen Metallschmelze bewerkstelligen läßt.The object of the invention is a device to create, with a sufficient Material exchange an equally sufficient Uniformization of the temperature curve in one can accomplish thixotropic molten metal.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche durch eine zweite mit einem mehrphasigen Strom gespeiste Induktionseinrichtung gekennzeichnet ist, die dem ersten elektromagnetischen Feld ein zweites elektromagnetisches Feld überlagert, das um die Längsachse des Gehäuses rotiert.This task is accomplished by a device of the beginning mentioned type solved by a second with a multi-phase power fed induction device is marked, which is the first electromagnetic Field superimposed on a second electromagnetic field that rotates around the longitudinal axis of the housing.
Erfindungsgemäß wirken zwei einander überlagerte elektromagnetische Felder gleichzeitig auf die in das Gehäuse der Vorrichtung eingefüllte Schmelze ein, und zwar eines, welches sich im wesentlichen achsparallel zur Längsachse des Gehäuses fortpflanzt und eines, welches um die Längsachse rotiert. Aufgrund dieser Überlagerung der elektromagnetischen Felder wirkt auf die Schmelze eine elektromagnetische Kraft ein, durch welche die Schmelze in eine Bewegung versetzt wird, die einer wendelförmigen, "helikoidalen" Bewegungsbahn folgt. Die Achse, um die herum diese Bewegungsbahn sich windet, fällt im wesentlichen mit der Längsachse des Gehäuses zusammen. Dabei ist die Geschwindigkeit der Schmelze an ihren äußeren, den Wänden des Gehäuses zugeordneten Rändern am größten. Auf diese Weise hat die bewegte Schmelze eine so hohe Umfangsgeschwindigkeit, daß im Bereich der Erstarrungsfront in großen Mengen sich dort bildende Dendriten abgeschert werden.According to the invention act two superimposed electromagnetic fields simultaneously on the in the Housing the device filled melt, and one that is essentially axially parallel to Longitudinal axis of the housing reproduces and one that around the longitudinal axis rotates. Because of this overlay of electromagnetic fields affect the melt electromagnetic force through which the melt is set in motion that is of a helical, "helicoidal" trajectory follows. The axis around which around this trajectory, falls in the essentially together with the longitudinal axis of the housing. The speed of the melt is at theirs outer edges associated with the walls of the housing on biggest. In this way the moving melt has one high peripheral speed that in the area of Solidification front forming in large quantities there Dendrites are sheared off.
Da die der Schmelze aufgezwungene Bewegung jedoch nicht nur auf eine Rotationsbewegung beschränkt ist, sondern gleichzeitig auch eine transversale Bewegungskomponente vorhanden ist, strömt die noch flüssige, bewegte Schmelze in axialer Richtung gegen die Erstarrungsfront. Dort wird sie, wie bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung, umgelenkt und strömt, einen Kreislauf ausbildend, im Zentrum der Schmelze längs der Achse des Gehäuses zurück. Dieses Umlenken und Rückströmen der Schmelze führt zu einer Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufs im Bereich der Erstarrungsfront. Auf diese Weise wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur ein hoher Materialaustausch, sondern auch die für das Entstehen eines hochwertigen Gefüges gewünschte Temperaturverteilung im Bereich der Erstarrungsfront erreicht.However, since the movement imposed on the melt is not is limited to a rotational movement only, but at the same time a transverse movement component is present, the still liquid, moving melt flows in the axial direction against the solidification front. There as with the device described in the introduction, deflected and flowing, forming a cycle, in the Center of the melt back along the axis of the housing. This deflection and backflow of the melt leads to an equalization of the temperature curve in the area the solidification front. This way the device according to the invention not only a high Material exchange, but also for the emergence of a high quality structure desired Temperature distribution in the area of the solidification front reached.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist durch mindestens eine Steuereinrichtung gekennzeichnet, welche mit mindestens einer der Induktionseinrichtungen verbunden ist und mittels derer die Arbeitsfrequenz und/oder die Stärke des Stroms der betreffenden Induktionseinrichtung variierbar ist. Eine solche Steuereinrichtung ermöglicht es, durch eine ergänzend oder alternativ durchgeführte Variation der Arbeitsfrequenz und des Stroms die Strömungsgeschwindigkeit im Randbereich des Rührergehäuses und an der Erstarrungsfront direkt zu beeinflussen. So führt beispielsweise ein Absenken der Arbeitsfrequenz im Zentrumsbereich der Schmelze zu einer Verengung des Kanals, über den die Schmelze von der Erstarrungsfront zurückströmt. Auf diese Weise wird der Rückstrom abgebremst und damit einhergehend sowohl die Geschwindigkeit des Materialaustauschs zwischen der kalten und warmen Zone des Gehäuses als auch die Geschwindigkeit vermindert, mit der ein Temperaturaustausch im Bereich der Erstarrungsfront stattfindet. Durch eine mit der Veränderung des Stromes einhergehenden Veränderung der Feldamplitude ist der Schlupf, d. h. der Nachlauf, zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Feldes und der Schmelze einstellbar. Auf diese Weise lassen sich die auf die Dendriten im Bereich der Erstarrungsfront einwirkenden Scherkräfte einstellen.A particularly preferred embodiment of the invention is characterized by at least one control device, which with at least one of the induction devices is connected and by means of which the working frequency and / or the strength of the current in question Induction device is variable. Such Control device makes it possible through a supplementary or alternatively carried out variation of the Working frequency and the current Flow velocity in the edge area of the Stirrer housing and on the solidification front directly to influence. For example, lowering the Working frequency in the center area of the melt to one Narrowing of the channel through which the melt from the Solidification front flows back. In this way the Backflow slowed down and with it both the Speed of material exchange between the cold and warm zone of the case as well Speed decreases at which a Temperature exchange in the area of the solidification front takes place. By changing the current accompanying change in the field amplitude is the Slip, d. H. the wake between the Peripheral speed of the electromagnetic field and the melt adjustable. In this way, the on the dendrites in the area of the solidification front adjust the acting shear forces.
Grundsätzlich ist es möglich, jeder Induktionseinrichtung jeweils eine Steuereinrichtung zuzuordnen. Dies ermöglicht die unabhängige Steuerung von Strom und Frequenz jeder Induktionseinrichtung, so daß die Charakteristik des von der jeweiligen Induktionseinrichtung erzeugten Feldes direkt verändert werden kann.Basically, it is possible to use any induction device to assign one control device each. This enables independent control of electricity and Frequency of each induction device so that the Characteristic of each Induction device generated field changed directly can be.
Alternativ und bevorzugter Weise können die Induktionseinrichtungen jedoch auch gemeinsam mit einer einzigen Steuereinrichtung verbunden sein. Bei einer derartigen Verkopplung der Induktionseinrichtungen ist auf einfache und kostengünstige Weise sichergestellt, daß die Einstellungen von beispielsweise Frequenz und Strom beider Induktionseinrichtungen stets in der im Hinblick auf die gewünschte Bewegung der Schmelze günstigsten Weise aufeinander abgestimmt sind. Über die gemeinsame Steuereinrichtung kann ebenfalls durch eine geeignete Wahl von Arbeitsfrequenz und Stromstärke der in Umfangs- und der in Achsrichtung wirkende Teil der auf die Metallschmelze einwirkenden Kraft beeinflußt werden.Alternatively and preferably, the Induction devices, however, also together with one be connected to a single control device. At a such coupling of the induction devices ensured in a simple and inexpensive manner that the settings of frequency and current, for example both induction devices always in terms of most favorable to the desired movement of the melt Are coordinated. About the common Control device can also by a suitable Choice of working frequency and amperage in the circumferential and the part of the axis acting on the Metal melt acting force are affected.
Eine praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionseinrichtungen eine Mehrzahl von Spulen aufweisen, welche in Gruppen den Phasen einer Drehstromversorgung zugeordnet sind, daß die Spulen einer Gruppe in Reihe geschaltet sind, und daß sowohl die Phasenfolge als auch der Wickelsinn der aufeinanderfolgenden Spulen einer Gruppe alterniert.A practical embodiment of the invention is characterized in that the induction devices have a plurality of coils, which in groups Phases of a three-phase supply are assigned that the Coils of a group are connected in series, and that both the phase sequence and the winding sense of the successive coils of a group alternate.
Im Hinblick auf eine einfache Herstellbarkeit ist es günstig, wenn die erste Induktionseinrichtung eine Mehrzahl von im wesentlichen achsparallel zu der Längsachse des Gehäuses gewickelte und in gleichen Winkelabständen um die Längsachse verteilt angeordnete Spulen umfaßt und wenn die zweite Induktionseinrichtung eine gleiche Anzahl von Spulen umfaßt, die in normal zur Längsachse des Gehäuses und in gleichen axialen Abständen voneinander beabstandeten Ebenen um das Gehäuse gewickelt sind.In terms of ease of manufacture, it is favorable if the first induction device is a Plurality of substantially parallel to the axis Longitudinal axis of the housing wound and in the same Angular distances arranged around the longitudinal axis Coils includes and if the second induction device includes an equal number of coils that are normal to Longitudinal axis of the housing and in the same axial Spaced planes around the housing are wrapped.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Ansicht:The invention is based on a Exemplary embodiment drawing closer explained. A schematic view shows:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Rühren einer aus einer Aluminium-Legierung bestehenden Metallschmelze im Querschnitt; Fig. 1 shows a device for stirring a group consisting of an aluminum alloy molten metal in the cross section;
Fig. 2 das innere Gehäuse der Vorrichtung ausschnittsweise in einem Längsschnitt; Figure 2 shows the inner housing of the device in sections in a longitudinal section.
Fig. 3 die Verschaltung der in der Vorrichtung eingesetzten Spulen; Fig. 3 is the interconnection of the coils used in the device;
Fig. 4 die Vorrichtung mit den sich in ihr einstellenden Strömungen im Querschnitt. Fig. 4 shows the device with the currents set in it in cross section.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rühren einer Metallschmelze M ist mit einem inneren, zylinderförmigen Gehäuse 1 ausgestattet, welches aus unmagnetischem Stahl hergestellt ist. Das Gehäuse 1 umfaßt einen Innenraum 2, in welchen die Metallschmelze M über eine einem nicht gezeigten Tundish zugeordnete Einfüllöffnung 1a eingefüllt wird. Der Innenraum 2 ist in einen sich an die Einfüllöffnung 1a anschließenden Warmabschnitt 1b und einen der Austrittsöffnung 1c zugeordneten Kaltabschnitt 1d unterteilt. Im Bereich des Warmabschnitts 1b weist das Gehäuse 1 eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, während im Kaltabschnitt 1d eine Kühlung vorgesehen ist. Auf diese Weise bleibt die Metallschmelze M nach ihrem Einfüllen in den Innenraum 2 zunächst fließfähig und wird vor ihrem Austritt aus der Austrittsöffnung 1c so weit abgekühlt, daß ein Metallbolzen B mit thixotropen Eigenschaften als fester Körper in einem kontinuierlichen Vorgang aus der Vorrichtung abgezogen werden kann. Dabei geht das Erstarren der Metallschmelze M von den der Gehäusewand 1e zugeordneten Randbereichen R der Schmelze M aus, während die Metallschmelze M im Bereich ihres der Längsachse L des Gehäuses 1 zugeordneten Zentrums zunächst fließfähig bleibt. Es bildet sich so im Bereich des Kaltabschnitts 1d eine Erstarrungsfront E, die einen im Querschnitt tulpenförmigen Verlauf aufweist.The inventive device for stirring a molten metal M is equipped with an inner, cylindrical housing 1 , which is made of non-magnetic steel. The housing 1 comprises an interior 2 , in which the molten metal M is filled via a filling opening 1 a associated with a tundish, not shown. The inner space 2 is located at the filling opening 1 a subsequent hot section 1 b and 1 c of the outlet opening associated cold section 1 divided into a d. In the area of the warm section 1 b, the housing 1 has a low thermal conductivity, while cooling is provided in the cold section 1 d. In this way, the metal melt M remains flowable after being filled into the interior 2 and is cooled to such an extent before its exit from the outlet opening 1 c that a metal bolt B with thixotropic properties can be removed as a solid body from the device in a continuous process . The solidification of the molten metal M starts from the edge regions R of the melt M assigned to the housing wall 1 e, while the molten metal M initially remains flowable in the region of its center assigned to the longitudinal axis L of the housing 1 . A solidification front E is thus formed in the area of the cold section 1 d, which has a tulip-shaped profile in cross section.
Auf der Außenseite der Gehäusewand 1e sind in gleichen Abständen zueinander beabstandet sechs Ringnuten 3, 4, 5, 6, 7, 8 eingeformt. In jeder der Ringnuten 3-8 liegt jeweils eine Zylinderspule 9, 10, 11, 12, 14 ein, welche gegenüber der Gehäusewand 1e durch geeignete Mittel isoliert sind.Six annular grooves 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 are formed on the outside of the housing wall 1 e at equal distances from one another. In each of the annular grooves 3-8 there is a solenoid 9 , 10 , 11 , 12 , 14 , which are insulated from the housing wall 1 e by suitable means.
Auf das Gehäuse 1 aufgesetzt ist ein Blechpaket 15, welches aus einer Vielzahl von miteinander verklebten, im einzelnen nicht dargestellten Elektroblechen gebildet ist. Jedes der Elektrobleche weist hierzu eine zentrale, den Abmessungen und der Querschnittsform des Gehäuses 1 mit den Zylinderspulen 9-14 angepaßte Öffnung auf, welche bei auf das Gehäuse 1 aufgesetztem Blechpaket 15 das Gehäuse 1 aufnimmt. Zusätzlich ist jedes Elektroblech mit sechs in gleichen Winkelabständen angeordneten Zähnen ausgestattet, welche ausgehend von einem Umfangsabschnitt in Richtung der Öffnung der Elektrobleche weisen. Die Zähne der einzelnen Elektrobleche bilden gemeinsam die bei auf das Gehäuse 1 aufgesetztem Blechpaket 15 in Richtung des Gehäuses 1 weisenden Zähne 16 des Blechpakets 15, auf denen jeweils eine sich achsparallel zur Längsachse L des Gehäuses 1 sich erstreckende Blockspulen 17, 18, 19, 20, 21, 22 gewickelt sind.Mounted on the housing 1 is a laminated core 15 , which is formed from a multiplicity of mutually bonded electrical sheets, not shown in detail. For this purpose, each of the electrical sheets has a central opening which is adapted to the dimensions and the cross-sectional shape of the housing 1 with the cylindrical coils 9-14 and which receives the housing 1 when the laminated core 15 is placed on the housing 1 . In addition, each electrical sheet is equipped with six teeth arranged at equal angular intervals, which, starting from a peripheral section, point in the direction of the opening of the electrical sheets. The teeth of the individual electrical steel sheets together form the in the housing 1 attached sheet package 15 in the direction of the housing 1 facing the teeth 16 of the laminated core 15, on each of which an axially parallel to the longitudinal axis L of the housing 1 extending block coils 17, 18, 19, 20 , 21 , 22 are wound.
Eine äußeres, aus unmagnetischem Stahl gefertigtes Gehäuse 23 schützt die Spulenanordnungen, das Gehäuse 1 und die sonstigen, hier nicht gezeigten und erläuterten Einrichtungen der Vorrichtung gegen äußere Einflüsse. An outer housing 23 made of non-magnetic steel protects the coil arrangements, the housing 1 and the other devices of the device, not shown and explained here, against external influences.
Von den insgesamt zwölf Spulen (sechs Zylinderspulen 9-14, sechs Blockspulen 17-22) der Vorrichtung sind jeweils vier zu einer Gruppe S1, S2 bzw. S3 zusammengefaßt. So sind der Gruppe S1 die Zylinderspulen 9 und 12 und die Blockspulen 17 und 20, der Gruppe S2 die Zylinderspulen 10 und 13 und die Blockspulen 18 und 21 und der Gruppe S3 die Zylinderspulen 11 und 14 und die Blockspulen 19 und 22 zugeordnet. Jede Gruppe S1, S2, S3 ist mit jeweils einer Phase L1, L2, L3 einer weiter nicht dargestellten Drehstromversorgung verkoppelt.Of the total of twelve coils (six solenoid coils 9-14 , six block coils 17-22 ) of the device, four are combined to form a group S 1 , S 2 and S 3 . Thus, the group S 1, the solenoids 9 and 12 and the block coils 17 and 20 , the group S 2, the solenoids 10 and 13 and the block coils 18 and 21 and the group S 3, the solenoids 11 and 14 and the block coils 19 and 22 are assigned . Each group S 1 , S 2 , S 3 is coupled to a phase L 1 , L 2 , L 3 of a three-phase power supply, not shown.
Die den Gruppen S1, S2, S3 zugeordneten Spulen 9, 12, 17, 20;
10, 13, 18, 21 bzw. 11, 14, 19, 22 sind jeweils in Reihe
geschaltet. Um ein gleichförmiges Drehfeld erzeugen zu
können, alternieren sowohl die Phasenfolge als auch der
Wickelsinn aufeinander folgender Spulen 9, 12, 17, 20;
10, 13, 18, 21 bzw. 11, 14, 19, 22 einer Gruppe S1, S21 S3. Es
ergibt sich somit folgende Spulenfolge:
The groups S 1, S 2, S 3 associated coils 9, 12, 17, 20; 10 , 13 , 18 , 21 and 11 , 14 , 19 , 22 are each connected in series. In order to be able to generate a uniform rotating field, both the phase sequence and the winding direction of successive coils 9 , 12 , 17 , 20 ; 10 , 13 , 18 , 21 or 11 , 14 , 19 , 22 of a group S 1 , S 21 S 3 . This results in the following coil sequence:
Phase L1: ( Z9)+; ( Z4)-; (B17)+; (B20)+; Sternpunkt
Phase L2: (Z10)-; (Z13)+; (B18)-; (B21)+; Sternpunkt
Phase L3: (Z11)+; (Z14)-; (B19)+; (B22)-; Sternpunkt
Phase L 1 : (Z9) +; (Z4) -; (B17) +; (B20) +; Neutral point
Phase L 2 : (Z10) -; (Z13) +; (B18) -; (B21) +; Neutral point
Phase L 3 : (Z11) +; (Z14) -; (B19) +; (B22) -; Neutral point
wobei mit Z9-Z14 die Zylinderspulen 9-14, mit B17-B22 die Blockspulen 17 bis 22, mit + der äußere und mit - der innere Anschluß des jeweiligen Wickels der Spulen 9-14, 17-22 bezeichnet sind. Eine Feldrichtungsumkehr erfolgt durch Vertauschen der Phasen L1 und L3.with Z9-Z14 the solenoids 9-14 , with B17-B22 the block coils 17 to 22 , with + the outer and with - the inner connection of the respective winding of the coils 9-14 , 17-22 . The field direction is reversed by interchanging phases L 1 and L 3 .
Der elektrische Strom jeder Phase L1, L2, L3 durchfließt
entsprechend der voranstehend erläuterten Spulenfolge die
Spulen 9, 12, 17, 20; 10, 13, 18, 21 bzw. 11, 14, 19, 22
derjenigen Gruppe S1, S2, S3, die der jeweiligen Phase L1,
L2, L3 zugeordnet ist. Durch die Überlagerung der
elektromagnetischen Felder aller Spulen 9-14; 17-22
entsteht dabei ein Wanderfeld, dessen örtliches
Amplitudenmaximum in dem an die Gehäusewand 2
angrenzenden Randbereich R der Schmelze wendelförmig
("helikoidal") verläuft. Die Geschwindigkeit v, mit der
sich das Wanderfeld fortpflanzt, ergibt sich aus der
Gleichung
The electrical current of each phase L 1 , L 2 , L 3 flows through the coils 9 , 12 , 17 , 20 in accordance with the coil sequence explained above; 10 , 13 , 18 , 21 or 11 , 14 , 19 , 22 of the group S 1 , S 2 , S 3 which is assigned to the respective phase L 1 , L 2 , L 3 . By superimposing the electromagnetic fields of all coils 9-14 ; 17-22 , a traveling field is created, the local amplitude maximum of which runs helically ("helicoidally") in the edge region R of the melt adjacent to the housing wall 2 . The speed v at which the traveling field reproduces is given by the equation
mit d = Durchmesser des Innenraums 1a;
τzyl = Polteilung der Zylinderspulen;
f = Arbeitsfrequenz.with d = diameter of the interior 1 a;
τ cyl = pole pitch of the solenoids ;
f = working frequency.
Die von dem Wanderfeld W in der Metallschmelze M erzeugte Kraft K bewirkt eine Makroströmung A der Metallschmelze M, die sich im Randbereich R wendelförmig um die Längsachse L des Gehäuses 1 windet. Die in Umfangsrichtung des Gehäuses 1 gerichtete Geschwindigkeitskomponente der Makroströmung A ist größer als die achsparallel zur Längsachse L ausgerichtete Komponente. Eine Volumeneinheit Mv der Metallschmelze M läuft daher der Makroströmung A folgend mehrfach um die Längsachse L, bis sie die Erstarrungsfront E erreicht.The force K generated by the traveling field W in the molten metal M causes a macro flow A of the molten metal M which winds helically around the longitudinal axis L of the housing 1 in the edge region R. The speed component of the macro flow A directed in the circumferential direction of the housing 1 is greater than the component oriented parallel to the longitudinal axis L. A volume unit M v of the molten metal M therefore follows the macro flow A several times around the longitudinal axis L until it reaches the solidification front E.
An der Erstarrungsfront E wird die Makroströmung A umgelenkt, so daß sie entlang der Erstarrungsfront E strömt. Dabei werden aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit sich an der Erstarrungsfront E bildende Dendrite abgeschert. Im Bereich des mit der Längsachse L des Gehäuses 1 zusammenfallenden Zentrums der Metallschmelze M kommt es dann zu einer Rückströmung Ar, welche entlang der Längsachse L in Richtung der Einfüllöffnung 1a strömt. Im Bereich der Einfüllöffnung 1a geht die Rückströmung Ar wieder in die wendelförmige Makroströmung A über, so daß ein geschlossener Kreislauf gebildet ist.The macro flow A is deflected at the solidification front E so that it flows along the solidification front E. Due to the high peripheral speed, dendrites forming on the solidification front E are sheared off. In the area of the center of the metal melt M which coincides with the longitudinal axis L of the housing 1 , a backflow A r then occurs, which flows along the longitudinal axis L in the direction of the filling opening 1 a. In the area of the filling opening 1 a, the return flow A r again changes into the helical macro flow A, so that a closed circuit is formed.
Durch die Wahl einer bestimmten Arbeitsfrequenz kann die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes in die Metallschmelze M eingestellt werden. Bei einer niedrigen Frequenz ist diese Eindringtiefe größer als bei einer hohen. Wird beispielsweise eine niedrige Arbeitsfrequenz eingestellt, so wird aufgrund der größeren Eindringtiefe der mit der Makroströmung A bewegte Anteil der Metallschmelze M größer. Dementsprechend ist der für die Rückströmung Ar zur Verfügung stehende Querschnitt im Zentrum der Metallschmelze M verringert, so daß der Fließgeschwindigkeit der Rückströmung Ar abnimmt. Dies wiederum hat zur Folge, daß auch die in Achsrichtung gerichtete Geschwindigkeitskomponente der Makroströmung A und damit die Steigung der wendelförmigen Bewegungsbahn der Makroströmung A abnimmt.The depth of penetration of the electromagnetic field into the molten metal M can be set by selecting a specific working frequency. At a low frequency, this depth of penetration is greater than at a high one. If, for example, a low working frequency is set, the portion of the metal melt M which moves with the macro flow A becomes larger due to the greater penetration depth. Accordingly, the cross section available for the return flow A r is reduced in the center of the molten metal M, so that the flow rate of the return flow A r decreases. This in turn has the consequence that the velocity component of the macro flow A directed in the axial direction and thus the slope of the helical path of movement of the macro flow A also decreases.
Die in Umfangsrichtung gerichtete Geschwindigkeitskomponente der Makroströmung A kann durch eine Veränderung der Amplitude des Stroms beeinflußt werden, da durch eine Veränderung der Stromamplitude der Schlupf zwischen der Feldwelle und der Makroströmung A direkt beeinflußt wird. Ein Anheben des Stromes verringert beispielsweise den Schlupf, so daß durch eine Erhöhung des Stromes eine Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Makroströmung A erreicht wird.The one directed in the circumferential direction Velocity component of the macro flow A can by affects a change in the amplitude of the current be because by changing the current amplitude of the Slip between the field wave and the macro flow A is directly influenced. An increase in the current reduces slip, for example, so that by a Increase in current an increase in Circumferential speed of the macro flow A is reached.
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Induktionseinrichtungen eine Mehrzahl von Spulen (9, 10, 11, 12, 13, 14; 17, 18, 19, 20, 21, 22) aufweisen, welche in Gruppen (S1, S2, S3) den Phasen (L1, L2, L3) einer Drehstromversorgung zugeordnet sind,
- - daß die Spulen (9-14;17-22) jeweils einer Gruppe (S1, S2, S3) in Reihe geschaltet sind, und
- - daß sowohl die Phasenfolge als auch der Wickelsinn der aufeinanderfolgenden Spulen (9-14; 17-22) einer Gruppe (S1, S2, S3) alterniert.
characterized,
- - That the induction devices have a plurality of coils ( 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ; 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 ), which in groups (S 1 , S 2 , S 3 ) the phases (L 1 , L 2 , L 3 ) are assigned to a three-phase supply,
- - That the coils (9-14; 17-22) each of a group (S 1 , S 2 , S 3 ) are connected in series, and
- - That both the phase sequence and the winding sense of the successive coils ( 9-14 ; 17-22 ) of a group (S 1 , S 2 , S 3 ) alternate.
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die erste Induktionseinrichtung eine Mehrzahl von im wesentlichen achsparallel zu der Längsachse des Gehäuses (1) gewickelte und in gleichen Winkelabständen um die Längsachse verteilt angeordnete Spulen (9-14) umfaßt und
- - daß die zweite Induktionseinrichtung eine Mehrzahl von Spulen (17-22) umfaßt, die in normal zur Längsachse (L) des Gehäuses (1) und in gleichen axialen Abständen voneinander beabstandeten Ebenen um das Gehäuse (1) gewickelt sind.
characterized,
- - That the first induction device comprises a plurality of coils ( 9-14 ) which are wound essentially axially parallel to the longitudinal axis of the housing ( 1 ) and are arranged at equal angular intervals around the longitudinal axis and
- - That the second induction device comprises a plurality of coils ( 17-22 ) which are wound in normal to the longitudinal axis (L) of the housing ( 1 ) and at equal axial distances from each other around the housing ( 1 ) planes.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1294510A1 (en) * | 2000-06-01 | 2003-03-26 | AEMP Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100421838C (en) * | 2002-12-16 | 2008-10-01 | 欧文·I·达迪克 | Systems and methods of electromagnetic influence on electroconducting continuum |
| WO2004058433A2 (en) | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Dardik Irving I | Systems and methods of electromagnetic influence on electroconducting continuum |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1803473A1 (en) * | 1968-10-17 | 1970-05-21 | Demag Ag | Continuous metal casting installation |
| DE3006618C2 (en) * | 1979-02-26 | 1987-08-27 | Alumax Inc., San Mateo, Calif., Us | |
| DE3006588C2 (en) * | 1979-02-26 | 1988-12-01 | Alumax Inc., San Mateo, Calif., Us | |
| DE69012090T2 (en) * | 1990-01-04 | 1995-01-26 | Pechiney Aluminium | Method and device for producing thixotropic metallic products by means of continuous casting and electromagnetic stirring. |
| WO1997007911A1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-03-06 | Mannesmann Ag | Electromagnetic device for use with a continuous-casting mould |
| DE19542211A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-15 | Schloemann Siemag Ag | Electromagnetic stirring device for a slab casting mold |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2448247A1 (en) * | 1979-01-30 | 1980-08-29 | Cem Comp Electro Mec | ELECTROMAGNETIC INDUCTOR FOR PRODUCING A HELICOIDAL FIELD |
| DE3128056C2 (en) * | 1981-07-16 | 1983-05-26 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Process for promoting nucleation when cooling metallic melts, in particular steel melts |
| US4877079A (en) * | 1987-10-09 | 1989-10-31 | Westinghouse Electric Corp. | Counterflow electromagnetic stirring method and apparatus for continuous casting |
-
1997
- 1997-09-05 DE DE1997138821 patent/DE19738821A1/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-09-01 WO PCT/EP1998/005522 patent/WO1999012678A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1803473A1 (en) * | 1968-10-17 | 1970-05-21 | Demag Ag | Continuous metal casting installation |
| DE3006618C2 (en) * | 1979-02-26 | 1987-08-27 | Alumax Inc., San Mateo, Calif., Us | |
| DE3006588C2 (en) * | 1979-02-26 | 1988-12-01 | Alumax Inc., San Mateo, Calif., Us | |
| DE69012090T2 (en) * | 1990-01-04 | 1995-01-26 | Pechiney Aluminium | Method and device for producing thixotropic metallic products by means of continuous casting and electromagnetic stirring. |
| WO1997007911A1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-03-06 | Mannesmann Ag | Electromagnetic device for use with a continuous-casting mould |
| DE19542211A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-15 | Schloemann Siemag Ag | Electromagnetic stirring device for a slab casting mold |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1294510A1 (en) * | 2000-06-01 | 2003-03-26 | AEMP Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
| EP1294510A4 (en) * | 2000-06-01 | 2003-09-10 | Aemp Corp | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
| EP1563929A1 (en) * | 2000-06-01 | 2005-08-17 | AEMP Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
| AU2001264711B2 (en) * | 2000-06-01 | 2006-04-27 | Brunswick Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
| AU2001264711B9 (en) * | 2000-06-01 | 2006-10-05 | Brunswick Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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