DE2810876C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Umrühren von im Schmelzzustand befindlichen Metallen, in einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Brammen, wobei man mit Hilfe von Magnetfeldern die Schmelze in Be­ wegung versetzt.

Aus der DE-OS 18 07 435 ist ein Verfahren zum Stahlstranggießen bekannt, bei welchem Drehstromwander­ felder in die Randbereiche der Schmelze übertragen werden. Es werden hierbei Feldspulen um die Form herumgelegt, die eine Vertikalströmung in Form eines Torus innerhalb der Gießform erzeugen.

Auch die DE-OS 27 31 238 beschreibt ein Verfahren zum Ver­ gießen von Stahl unter Einwirkung eines magnetischen Wander­ feldes, bei welchem ringförmige Spulen den Gießstrang um­ schließen und hierin ein magnetisches Feld erzeugen, das zu einer Vertikalströmung der Schmelze führt.

Um die Verfestigungsstruktur und die Einschlußreinheit der durch kontinuierliches Gießen hergestellten Barren zu ver­ bessern, hat man bereits seit mehreren Jahrzehnten das in der Gießform befindliche, flüssige Metall durch Zentri­ fugieren umgerührt, d. h. man hat auf das Bad eine Rotations­ bewegung um die Längsachse der Gießform übertragen.

Gegenwärtig besteht ein Verfahren zur Durchführung des Um­ rührens darin, das Metallbad mit Hilfe eines magnetischen Feldes, das die Gießform umgibt, in Rotation zu versetzen. Im Hinblick auf die mechanische Zentrifugierung durch die Rotation der Gießform bringt dieses Verfahren den Vorteil, daß man gekrümmte und/oder schwingende Gießformen einsetzen kann, ein kontinuierliches Gießen durchzuführen vermag und bei der Durchführung keine mechanisch bewegbaren Teile be­ nötigt.

Die bislang bekannten kontinuierlichen, elektrorotativen Gießverfahren sind durchgängig mit dem Nachteil verbunden, daß sie lediglich für die Herstellung runder und rohrförmiger Produkte eingesetzt werden können, sowie für quadratische Produkte mit abgerundeten Ecken oder vieleckigen, im wesent­ lichen gleichlangen Seiten. Im besonderen eignen sie sich nicht für das kontinuierliche Gießen von Brammen, d. h., Barren mit rechteckigem Querschnitt, deren Seitenverhältnis im wesent­ lichen größer als 1 ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Struktur und die Homogenität von Brammen zu verbessern, indem auf das Metall­ bad in einer Gießform von rechteckförmigem Querschnitt bei kon­ tinuierlichem Gießen mittels Elektromagnetismus eine Bewegung übertragen wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man entlang der Längswände der im Horizontalquerschnitt recht­ eckigen Gießform, in welcher sich das Metallbad befindet, gradlinige Induktionsfelder erzeugt, deren Richtungen auf beiden Seiten der Längsachse der Gießform zur Erzeugung translatorischer Horizontalbewegungen des Bades gegenläufig sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führen die translatorischen Bewegungen, die durch zwei geradlinige Induktionsfelder von etwa der Größe der Gießform erzeugt werden, zu einer Zirkulationsbewegung, entsprechend einer geschlossenen Kurve, die im wesentlichen die Form einer Ellipse besitzt.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens erzeugt man entlang jeder Behälterlängswand mindestens zwei gradlinige Induktionsfelder, von denen jedes entgegen­ gesetzt zu den beiden nächstliegenden Feldern orientiert ist, wodurch sich innerhalb des Bades mindestens zwei Rotations­ zonen um Vertikalachsen ausbilden.

Um eine optimale Homogenität des mittleren Teils der Bramme zu erreichen, verändert man periodisch oder aperiodisch die Intensität und die Frequenz mindestens eines der induzierten Felder. Die Beschleunigung bzw. die Verlangsamung der Be­ wegung bewirkt eine Vergrößerung bzw. eine Verlängerung des Metallstromes. Daraus ergibt sich, daß die Mittelschichten, die die beiden Strömungen trennen, und die praktisch in Ruhe, ohne die vorerwähnten Kraftwirkungen sind, stetig in Richtung der einen oder anderen Längswand der Gießform de­ plaziert werden, wodurch sich kein bevorzugter Bereich für Inhomogenitäten bilden kann.

Gemäß der Erfindung wird gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, gemäß welcher mindestens ein mehrphasiger Induktor vorgesehen ist, der sich etwa über die Ausdehnung der Gießform erstreckt und mittels welchem ein Magnetfeld zur translatorischen Bewegung des Bades erzeugbar ist.

Dieser Induktor kann durch eine Ringspule gebildet sein, in der Art eines Stators, eines elektrischen Motors mit einem sich drehenden Feld, wobei die Ringspule stark abgeflacht und im wesentlichen der Kontur der Gießform angepaßt ist.

Der Induktor wird jedoch bevorzugt von mehreren geraden Statoren gebildet, die an einem mehrphasigen Wechselstrom angeschlossen sind, in der Art eines linearen Motorstators im translatorischen Magnetfeld.

Im allgemeinen genügt es, wenn ein gerader Stator parallel zu einer jeden der Längswände der Gießform angeordnet ist. Entsprechend der Dicke der Bramme kann es jedoch vorteil­ haft sein, in gleicher Weise einen Stator entlang jeder geraden Seite der Gießform vorzusehen.

Der Einsatz von gradlinigen Statoren entlang der Längsseiten der Gießform für das kontinuierliche Gießen von Brammen bringt den großen Vorteil, daß man die Dimensionen der Brammen in einem sehr großen Bereich verändern kann, ohne daß man die Induktoren auswechseln muß.

Bei dem Induktionsstrom handelt es sich bevorzugt um einen Strom sehr niedriger Frequenz. Dies erlaubt, die Gießformen aus klassischem Kupfer beizubehalten, ohne einen bemerkens­ werten Verlust durch die Bildung Foucault'scher Ströme innerhalb der metallischen Wände der Gießform allzusehr in Kauf nehmen zu müssen.

Die Zirkulationsbewegung des Bades innerhalb der Gießform ist sehr wirksam. Sie pflanzt sich durch den Trägheitseffekt tief in die Schmelze fort.

Claims (9)

1. Verfahren zum Umrühren von im Schmelzzustand befindlichen Metallen in einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Brammen, wobei man mit Hilfe von Magnetfeldern die Schmelze in Bewegung versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man entlang der Längswände der im Horizontalquerschnitt rechteckigen Gieß­ form, in welcher sich das Metallbad befindet, gradlinige In­ duktionsfelder erzeugt, deren Richtungen auf beiden Seiten der Längsachse der Gießform zur Erzeugung translatorischer Hori­ zontalbewegungen des Bades gegenläufig sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels zweier gradliniger Induktionsfelder, die etwa eine der Größe der Gießform angepaßte Ausdehnung besitzen, eine Zirkulationsbewegung erzeugt, die im wesentlichen die Form einer Ellipse besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man entlang jeder Behälterwand mindestens zwei gradlinige Induktionsfelder erzeugt, von denen jedes entgegengesetzt zu den beiden nächstliegenden Feldern orientiert ist, unter Bildung von mindestens zwei Rotationszonen um Vertikalachsen innerhalb des Bades.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Intensität und/oder die Frequenz mindestens eines der Induktionsfelder periodisch oder aperio­ disch verändert.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein mehrphasiger Induktor vorgesehen ist, der sich im wesent­ lichen über die Ausdehnung der Gießform erstreckt und mittels welchem ein Magnetfeld zur translatorischen Be­ wegung des Bades erzeugbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere grade Statoren vorgesehen sind, die an einen mehr­ phasigen Wechselstrom angeschlossen sind, in der Art eines linearen Motorstators im translatorischen Magnetfeld.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Ringspule in der Art des Stators eines elektrischen Motors mit einem sich drehenden Magnetfeld vor­ gesehen ist, wobei die Ringspule stark abgeflacht und im wesentlichen der Kontur der rechteckigen Gießform angepaßt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gerade Induktoren zusätzlich ent­ lang der Längsseiten der rechteckigen Gießform parallel zu­ einander angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Induktoren an einen mehrphasigen Strom mit sehr niedriger Frequenz angeschlossen sind.