DE2808553C2

DE2808553C2 - Vorrichtung zum Rühren einer metallischen Schmelze im Innern eines aus einer brammenförmigen Stranggießkokille ausgetretenen Stranges

Info

Publication number: DE2808553C2
Application number: DE19782808553
Authority: DE
Inventors: Susumu Hirakata Ishimura; Sumio Yamatokoriyama Kobayashi; Kantaro Ashiya Sasaki; Yasuo Takarazuka Sugitani
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE2808553A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Rühren einer metallischen Schmelze im Innern eines aus einer brammenförmigen Stranggießkokille ausgetretenen Stranges mittels wenigstens zwei beidseitig des Stranges raumfest einander gegenüberstehenden Magnetpolen fester gegensinniger Polarität und in Laufrichtung des Stranges vor und hinter den Magnetpolen angeordneten, den Strang berührenden, an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Kontaktstücken, die durch den Strang in dessen Längsrichtung einen Gleichstrom fließen lassen.

Es sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum horizontalen Stranggießen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahl, bekannt (DE-AS 15 58 224), wobei der aus einer horizontalen Stranggießkokille austretende Strang einem Gleich- oder Wechselstromfeld ausgesetzt wird und wobei durch die Schmelze und den gebildeten Strang in dessen Abzugsrichtung ein elektrischer Strom geführt und ein Magnetfeld senkrecht zur Strangabzugsrichtung waagerecht im Strang aufgebaut wird. Durch diese Maßnahmen wird zwar erreicht, daß eine Deformation bzw. das Abreißen des im flüssigen bzw. teigigen Zustand befindlichen Strangs vermieden ist Die betreffenden Maßnahmen genügen jedoch nicht, um das Auftreten einer Entmischungszone in einem aus einer biammenförmigen Stranggießkokille ausgetretenen Strang zu vermeiden.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Bewegen geschmolzenen Metalls im Innern eines brammenförmigen Stranges bekannt (»Handbuch des Stranggießens« von Herrmann, Seiten 426 bis 428), wobei in Richtung der Länge des Stranges zwei Reihen von Permanentmagneten vorgesehen sind und wobei im Bereich dieser Permanentmagneten ein Gleichstrom den betreffenden Strang durchfließt Durch diese Maßnahme wird zwar erreicht, daß die Schlackenteile mit der spezifisch schweren Metallschmelze bis zur freien Gießkopfoberfläche hochsteigen, sich von der Kokillenwandung entfernen und in der Mitte sammeln, wo sie leicht abgeschöpft werden können. Die Ausbildung von Entmischungszoner. in einem derartigen Strang ist jedoch auch durch diese Maßnahme nicht vermieden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden ist, damit unter Vermeidung des Auftretens von Entmischungszonen in dem Strang in diesem eine umfassende Verwirbelung des in seinem Inneren vorhandenen geschmolzenen Metalls erfolgt

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs gewannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß auf jeder Breitseite des Stranges quer zur Laufrichtung des Stranges einander gegenüberstehende Reihen aus wenigstens je zwei Magnetpolen angeordnet sind, in denen einander benachbarte Magnetpole gegensinnige Polarität aufweisen.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise eine solche Verwirbelung des geschmolzenen Me'alls im Innern des jeweiligen Stranges erfolgt daß das Auftreten von Entmischungszonen in diesem Strang verhindert ist

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergebe;: sich aus den Unteransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert

F i g. 1 zeigt in einer Perspektivansicht einen wesentlichen Teil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig.2A zeigt eine Schnittansicht beidseitig am Strang angeordneter Magnetpolgmppen.

F i g. 2B zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung,

F i g. 2C zeigt schematisch in einer Perspektivansicht die bevorzugte Anordnung von Magnetpolen.

Fig.3 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Veranschaulicbtjng von Stromlaufbahnen zu einem Strang hin.

Fig.4 veranschaulicht in einer Draufsicht eine

Verwirbelung des in einem Strang enthaltenen noch nicht verfestigten geschmolzenen Metalls.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform von Magnetpolen für die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 6 zeigt in einer Perspektivansicht eine Magnetausbildung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 ist mit 1 eine kreisbogenförmige Stranggießkokille, mit 2 ein Sirang, der in Richtung eines Pfeiles D abzuziehen ist, und mit 3 eine Stützrolle bezeichnet Eine Permanentmagnetgruppe 4 ist zwisehen den Stützrollen vorgesehen.

Wie in Fig.2A und 2B dargestellt, sind an den Breitseiten 2' des Stranges die Magnetgruppen 4 aus Permanentmagnetpaaren angeordnet, deren N-PoIe und S-PoIe einander gegenüberliegen. Die nebeneinan- is derliegenden Magnetpole der Permanentmagnete 4 auf einer Breitseite des Stranges 2 weisen dabei stets abwechselnde Polarität auf. An den Schmalseiten 2' des Stranges 2 sind keine Pole vorgesehen. Die einfachste Anordnung der Permanentmagnete 4 ist in Fig.2B dargestellt In diesem Fall ist die Bewegungsströmung eine verhältnismäßig große Schleife, die das: Auftreten einer Entmischungszone begünstigt Soll eine Entmischungszone völlig vermieden werden, sind zwei oder mehrere Permanentmagnete in der Richtung der Breite des Stranges anzuordnen, wie dies in Fig.2A veranschaulicht und in Fig.2C gezeigt ist Dabei muß die Polarität der quer und längs der Strangachse angeordneten Gleichstrompole stets abwechseln.

Ferner ist es erwünscht, eine Vielzahl von Permanentmagnetgruppen 4 vorzusehen und so anzuordnen, daß über die gesamte Breite des Stranges 2 eine Abdeckung erzielt ist

Die Rollen 8 unterhalb des untersten Magneten der Gruppe sind mit Bürsten 6 bzw. 9 versehen, die an einer Gleichstromquellenschaltung 10 angeschlossen sind, so daß ein Stromfluß zu den Rollen 8 und Bürsten 9 durch den Strangsumpf von den Bürsten 6 und Rollen 7 her auftreten kann.

Bei der A-isführungsform gemäß F i g. 3 wird sogar in dem Fall, daß lediglich diejenigen Rollen zwischen den mit Bürsten 9' bzw. 9" verbundenen Rollen 8' und 8", die den Strom an zwei obere und untere Stellen leiten, von der Maschine isoliert sind, und daß die anderen Rollen nicht isoliert sind, der in den Strang von einer mit einer Bürste 6' verbundenen Rolle T eingeführte Strom durch den betreffenden Teil hindurchfließen, in dem das Magnetfeld wirkt Damit brauchen nur einige wenige Teile der Rollen isoliert zu sein.

Der oben erwünschte Permanentmagnet besitzt eine Remanenz-Flußdichte Br von 5 bis 1OkG und eine Koerzitivkraft Hc von 5 bis lOkOe. Die eine Ausweitung in dem maximalen Energieprodukt (BrHc) max ist zweckentsprechend. Ein Magnet aus seltenen Erden und Kobalt mit einer Zusammensetzung wie YCo₅, CeCo₅, PrCo₅ oder SmPrCo₅ ist optimal.

Wie in F i g. 5 und 6 dargestellt, besitzt der Magnet eine solche Form, daß er in dem Zwischenraum zwischen den Rollen eingreifen kann. Dabei sind zwei oder mehrere Permanentmagnete 4 innerhalb eines Joches ü mit einer Länge, die nahezu gleich der Breite des Stranges 2 ist, angebracht. Das Joch U ist auf der Rückseite mit Tragarmen 12 versehen, die am Maschinengestell befestigt sind. Um eine Beschädigung durch Konvektionfwärme an dem Strang zu vermeiden, wird der Permanentmagnet als mit einem Mantel 13 aus einer unmagnetischen Substanz, wie aus rostfreiem 18-8-Stahl, überzogen, wie dies in Fig.6 veranschaulicht ist Kühlwasserdurchgänge 14 und 15 ermöglichen eine zwangsweise Kühlung.

Nach Fig.2A wirkt das Magnetfeld senkrecht zur Strangabzugsrichtung. Durch das Hindurchleiten eines Stromes durch den oben erwähnten Gleichstromkreis wirkt andererseits ein Gleichstrom innerhalb des Stranges 2. Die Hauptrichtung dieses Gleichstroms ist dabei dieselbe wie die Strangabzugsrichtung. Durch die gegenseitige Wirkung des betreffenden Gleichstromes mit dem oben erwähnten Magnetfeld 5 wird eine elektromagnetische Kraft in der Breite des Stranges wirksam, also rechtwinklig zur Richtung des Stromes und zur Richtung der Magnetflußdichte B des Magnetfeldes 5. Diese Kraft wirkt auf den Strangsumpf innerhalb des Stranges. Daraus resultiert nach F i g. 2B die durch F dargestellte elektromagnetische Kraft die ein Rühren des Strangsumpfes bewirkt Innerhalb des Stranges 2 werden gieichachsige Kristalle gebildet Die Entmischung im mittleren Bereich des Stranges ist verringert Sind quer über die üfrangbreite schon Permanentmagnetpaare nach F i g. 2A vorgesehen und nach F i g. 2C außerdem oberhalb und unterhalb dieser Reihe von Permanentmagnetpaaren weitere Reihen von Permanentmagnetpaaren, wird nach Fig.4 ein teilwe.ie rotierender Schub /zwischen den betreffenden Permanentmagneten erzeugt Aufgrund dieses Schubes /kann das nicht verfestigte geschmolzene Metall viele kleine Schleifen in der Ziehrichtung bilden, wobei sich diese Schleifen fortbewegen und eine vollständige Bewegung erfahren können.

Im folgenden wird ein Beispiel näher betrachtet. Es wurden drei Chargen eines schwach gekohlten, mit Aluminium-Silicium beruhigten Stahls (mit einer Zusammensetzung aus 0,16% Kohlenstoff, 0,3% Silicium, 1,45% Mangan, 0,018% Phosphor und 0,013% Schwefel, Rest Eisen) in einem 160-t-Konverter gefrischt und in eine kreisförmige Stranggießmaschine mit zwei Rechtecksträngen mit einer Gießtemperatur von 1540"C und einer Gießgeschwindigkeit von 0,8 m/min abgegossen. Auf diese Weise wurden 2401 je Strang mit den Querschnittsabmessungen 190 mm · 1600 mm hergestellt

Der Sumpf des ersten Stranges wurde gerührt. Eine Gleichspannung von 20 V bis 5500 Λ floß in der Strangabzugsrichtung. Die Permanentmagnete (SmCos) waren dabei so angeordnet, daß eine Magnetflußdichte von 1 kG in der Mitte in dem Dickenbereich des Stranges in dem in F i g. 1 bis 3 dargestellten Zustand an vier Stellen auftrat, die um 450 cm, 475 cm, 530 cm und 560 cm von der oberen Fläche der Stranggießkokille entfernt waren. Ferner wurde ein Strom durch die Bürsten an der zehnten und fünfzehnten Rolle von der Oberseite der Rollenführung im Zuge der Durchführung der vorliegenden Erfindung abgegeben. Der andere Strang wurde nicht gerührt.

Teststücke wurden 20, 50 bzw. 80 m nach Beginn des Abgießens ausgeschnitten. Die Schwefelproben der Querschnittsbererhe und die Zusammensetzungsverteilungen in Richtung der Dicke der Stränge wurden untersucht. Ferner wurden die Entmlschungszustände in den mittleren Bereichen der Stränge untersucht. Dabei zeigte sich, daß der gemäß der Erfindung gerührte Strang nahezu keine Entmischungen aufwies, während in der Strangmittt der nichtgerührten Stränge eine starke Phosphorentmischung vorhanden war.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Rühren einer metallischen Schmelze im Innern eines aus einer brammenförmigen Stranggießkokille ausgetretenen Stranges mittels wenigstens zwei beidseitig des Strangs raumfest einander gegenüberstehenden Magnetpolen fester, gegensinniger Polarität und in Laufrichtung des Stranges vor und hinter den Magnetpolen angeordneten, den Strang berührenden, an eine Gleich- ι ο stromquelle derart angeschlossenen Kontaktstükken, daß durch den Strang in dessen Längsrichtung ein Gleichstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Breitseite des Stranges (2) quer zur Laufrichtung des Stranges (2) einander gegenüberstehende Reihen aus wenigstens je zwei Magnetpolen (N, S) angeordnet sind, in denen einander benachbarte Magnetpole (N, S) gegensinnige Polarität aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung des Stranges .(2) auf jeder Breitseite des Stranges (2) mehrere einander gegenüberstehende dieser Reihen angeordnet sind, wobei in Laufrichtung des Stranges (2) aufeinanderfolgende Magnetpole (N, S) gegensinnige Polarität aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch in Laufrichtung des Stranges (2) hintereinander mehr als zwei an eine Gleichstromquelle derart angeschlossene Kontaktstücke (T, 7", 8', 8"), daß in unterschiedlichen Abschnitten des Stranges (2) du - Gleichstrom im Strang (2) in dessen Laufrichtung oder gegen desser Laufrichtung fließt

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (N, S) jeder Reihe an einem ihnen gemeinsamen joch (7) angebracht sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (N, S) aus seltenen Erden und Kobalt bestehen und eine Remanenz-Flußdichte Br von 5 bis 1OkG und eine Koerzitivkraft Hc von 5 bis 10 kOe aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (N, S) jeder Reihe von einem ihre Erwärmung durch den Strang (2) hemmenden Mantel (13) aus unmagnetischem Material umschlossen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an die Magnetpole (N, S) einer jeden Reihe angrenzende, von einem Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle (14,15).