DE2827240A1

DE2827240A1 - Metal agitator in continuous casting plant - applies magnetic field in solidification phase superposed to direct current

Info

Publication number: DE2827240A1
Application number: DE19782827240
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Kindel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-21
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS552000A

Abstract

The agitation magnetic field passes through the workpiece at right angles to the direction of travel. The magnetic field is constant and it intersects in the continuously cast workpiece also with a direct current conducted at right angles to the direction of travel. The direct current is supplied by means of rollers in contact with the workpiece. The constant magnetic field is applied to the workpiece on the sides which do not have these guide rollers. The agitator can be used readily without any design changes in the continuous casting plant.

Description

Einrichtung zum Umrühren von metallischenDevice for stirring metallic

Schmelzen in Stranggießanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umrühren von metallischen Schmelzen in Stranggießanlagen während des Erstarrungeprozesses mittels eines magnetischen Peldes, das den auf Stützrollen geführten Strang senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung durchsetzt.Melting in Continuous Casters The invention relates to a Device for stirring metallic melts in continuous casting plants during the solidification process by means of a magnetic field, which is placed on support rollers guided strand interspersed perpendicular to its direction of movement.

Für Brammen, Blöcke oder Kntppel, die in Stranggießanlagen hergestellt werden, ist es wünschenswert, ein möglichst homogenes Gefüge über den gesamten Querschnitt zu erzielen. Das bedeutet, daß die Kristalletrukturen feinkörnig, Kohlenstoffe und Seigerungen gleichmäßig verteilt und Lunkerbildungen vermieden sind. Durch das Wachsen von Dendriten im schmelzflüssigen Sumpf des Stranges entstehen infolge unterschiedlicher Temperaturgradienten grobglobolitische Strukturen innerhalb des Stranges. Der Kohlenstoff ist ebenfalls nicht gleichmaßig über den Querschnitt verteilt, sondern bildet insbesondere im Mittenbereich des Stranges ein Maximum. Außerdem werden Lunkerbildungen begünstigt, wenn Dendriten von mehreren Seiten her zusammenwachsen und durch Brückenbildung die untere Sumpfspitze abschnüren und das Nachfließen von Schmelze als Ersatz für den Volumenschwund während der Erstarrung verhindern.For slabs, blocks or billets that are manufactured in continuous casting plants it is desirable to have a structure that is as homogeneous as possible over the entire cross-section to achieve. This means that the crystal structures are fine-grained, carbons and Segregations are evenly distributed and the formation of cavities is avoided. By growing of dendrites in the molten sump of the strand arise as a result of different Coarse global temperature gradients Structures within the Strand. The carbon is also not evenly distributed over the cross-section, rather, it forms a maximum, especially in the middle area of the strand. aside from that The formation of cavities is favored when dendrites grow together from several sides and by bridging the lower tip of the swamp and the subsequent flow of Prevent melt as a substitute for volume loss during solidification.

Zur Vermeidung dieser Vorgänge wird in metallischen Schmelzen während des Erstarrungeprozesses eine Strömung erzeugt, die bereits entstandene Dendriten abbrechen und zu einer Vergleichmäßigung der Seigerungen beitragen soll.To avoid these processes, metallic melts are used during the solidification process creates a current that has already formed dendrites break off and contribute to an equalization of the segregations.

Bekannte Einrichtungen zum Umrühren von in eine Gießform eingefüllten metallischen Schmelzen beruhen auf dem Prinzip eines rotierenden Magnetfeldes, das von mehrphasig erregten Magneten oder einem mehrpoligen Gleichstrom-Magnetsystem erzeugt wird, dessen Erregerwicklungen in vorgegebener Folge nacheinander ein- und ausgeschaltet werden (DE-PS 307 225).Known devices for stirring poured into a casting mold metallic melts are based on the principle of a rotating magnetic field, the by multi-phase excited magnets or a multi-pole direct current magnet system is generated, whose excitation windings one after the other in a predetermined sequence switched off (DE-PS 307 225).

Zum Umrühren des noch flüssigen Metalls in einem aus einer Stranggießanlage gezogenen Strang sollen mindestens eine der Führungs- oder Stützrollen hohl ausgebildet sein und einen mehrphasig erregten elektromagnetischen Induktor aufnehmen, dessen Drehfeld das noch flüssige Metall magnetisch durchwirbelt (DE-OS 23 28 898).For stirring the still liquid metal in one of a continuous caster drawn strand should at least one of the guide or support rollers hollow be and include a polyphase excited electromagnetic inductor, its Rotating field magnetically swirls through the still liquid metal (DE-OS 23 28 898).

Nach einem anderen Vorschlag sind in allen oder einigen Führungsrollen mehrphasig erregte Elektromagnete ange- ordnet, die ein im wesentlichen parallel zur Längsachse der Rollen verlaufendes Wand-erfeld erzeugen (lE-OS 25 05 533).According to another proposal are in all or some leadership roles multi-phase excited electromagnets arranges that one essentially Create a wall field running parallel to the longitudinal axis of the rollers (IE-OS 25 05 533).

Entsprechend diesen Vorschlägen wird in einem noch flüssigen Kern eines Stranges eine Strömung nabh dem Induktionsprinzip erzeugt, d.h. auf'Grund der zeitlichen Änderung eines Magnetfeldes wird ein Strom induziert, der zusammen mit dem Magnetfeld eine Kraftkomponente für das Strömungsfeld erzeugt.In accordance with these suggestions, a core is still liquid of a strand generates a flow according to the induction principle, i.e. on the basis the temporal change of a magnetic field induces a current that together generates a force component for the flow field with the magnetic field.

Die Ausführung einer oder mehrerer Rollen als Hohlkörper und die Anordnung des Induktors oder Magnetfelderzeugers in diesen Rollen bedeutet einen erheblichen konstruktiven Aufwand, selbst wenn der Induktor zusammen mit dem Hohlkörper umläuft. Zudem muß der Hohlkörper aus einem unmagnetischen Material hergestellt sein. Zwar sind die Induktoren durch den Einbau in die Rollen weitgehend gegen die heiße und feuchte Atmosphäre geschützt, jedoch bereitet die Abschirmung der Stromzuführung zu den Induktoren Schwierigkeiten, wenn diese zusammen mit den Stützrollen umlaufen.The execution of one or more roles as a hollow body and the arrangement of the inductor or magnetic field generator in these roles means a significant constructive effort, even if the inductor rotates together with the hollow body. In addition, the hollow body must be made of a non-magnetic material. Though the inductors are largely against the hot and due to the installation in the rollers Protected moist atmosphere, however, the shielding prepares the power supply to the inductors difficulties when they rotate together with the support rollers.

Zur Vermeidung einer Deformation oder eines Abriß es des Stranges im Bereich des noch flüssigen Kerns ist es ferner bekannt, mittels magnetischer Gleichfelder, die den Strang senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung horizontal durchsetzen, und mittels eines durch die Schmelze in der Bewegungsrichtung des Stranges geleiteten Gleichstromes eine Kraft aufzubauen, die das Gewicht des Stranges zumindest teilweise aufhebt (DE-AS 15 58 224).To avoid deformation or tearing of the strand In the area of the still liquid core, it is also known by means of magnetic Constant fields, which penetrate the strand horizontally perpendicular to its direction of movement, and by means of a passed through the melt in the direction of movement of the strand Direct current to build up a force that at least partially absorbs the weight of the strand repeals (DE-AS 15 58 224).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein- richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in Stranggießanlagen, insbesondere Brammen-Stranggießanlagen, ohne wesentliche konstruktive Änderung der Anlage einsetzbar ist.The invention is based on the object of providing an direction of the type mentioned above, which are used in continuous casters, in particular slab continuous casters, can be used without significant structural changes to the system.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das magnetische Feld ein Gleichfeld ist, das ein ebenfalls senkrecht zur Bewegungsrichtung durch den Strang geleiteter Gleichstrom schneidet. Dadurch, daß sich die Induktionslinien eines konstanten magnetischen Feldes mit den Stromlinien eines Gleichstromfeldes in den Volumenelementen der Schmelze schneiden, wirkt auf die Volumenelemente eine Kraftkomponente, die ihrerseits ein Strömungsfeld erzeugt. Mit besonderem Vorteil ist der Gleichstrom über eine oder mehrere der den Strang führenden Rollen zugeführt, während das magnetische Gleichfeld den Strang von den von Sührungsrollen freien Seitenflächen aus durchsetzt. Damit eignet sich die Einrichtung insbesondere für Brammen-Stranggießanlagen, in denen die Strangfthrungsrollen zur Vermeidung von Ausbauchungen möglichst dicht nebeneinander angeordnet sind.According to the invention this object is achieved in that the magnetic Field is a constant field that is also perpendicular to the direction of movement the strand of conducted direct current cuts. By the fact that the induction lines of a constant magnetic field with the streamlines of a direct current field cut in the volume elements of the melt, one acts on the volume elements Force component, which in turn creates a flow field. With a particular advantage if the direct current is supplied via one or more of the rollers leading the strand, while the constant magnetic field frees the strand from the guide rollers Side faces from interspersed. This makes the device particularly suitable for Slab caster in which the strand guide rollers to avoid Bulges are arranged as close to one another as possible.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.On the basis of an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below.

Figur 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch einen Abschnitt eines Stranges 1 in einer Brammenstranggießanlage, dessen Kern 2 noch schmelzflüssig ist. Paarweise dicht nebeneinander angeordnete Stützrollen 3 halten und führen den Strang. Jeweils mehrere Sttzrollenpaare - im dargestellten Beispiel vier Paare - sind durch entsprechende Halterungen 4 zu einem Segment zusammengefaßt. Die Rollen 3a eines Rollenpaares sind über Leitungen 5 mit einer Gleichstromquelle 6 verbunden, die einen Strom durch den Strang senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung treibt.Figure 1 shows a vertical section through a portion of a Strand 1 in a continuous slab caster, the core 2 of which is still molten. Support rollers 3 arranged close together in pairs hold and guide the strand. Several pairs of supporting rollers - four pairs in the example shown - are through corresponding brackets 4 too summarized in a segment. the Rollers 3a of a pair of rollers are connected to a direct current source 6 via lines 5 connected, carrying a current through the strand perpendicular to its direction of movement drives.

Im Bereich dieses Rollenpaares ist ferner ein ebenfalls an einer Gleichstromquelle angeschlossener Elektromagnet 8 angeordnet, dessen Joch 9, wie Figur 2 zeigt, eine der beiden Stützrollen eines Paares umgreift und dessen Pole 10 auf die Schmalseiten des Stranges ausgerichtet sind. Die auf dem Joch angeordnete Erregerspule li ist durch die Stützrollen 3 gegen die vom Strang abgestrahlte Wärme geschützt.In the area of this pair of rollers there is also a direct current source connected electromagnet 8 arranged, the yoke 9, as Figure 2 shows, a of the two support rollers of a pair engages around and its pole 10 on the narrow sides of the strand are aligned. The excitation coil arranged on the yoke is li protected by the support rollers 3 against the heat radiated from the strand.

Die Feldlinien des von dem Elektromagneten 8 erzeugten Gleichfeldes durchsetzen den Strang horizontal senkrecht zur Bewegungsrichtung und schneiden dabei die Stromlinien des über die Stützrollen 3a zugeiUhrten Stromes rechtwinkelig. Die dadurch in den Volumenelementen der Schmelze erzeugten Kraftkomponenten setzen das noch flüssige Metall im Kern des Stranges in Bewegung.The field lines of the constant field generated by the electromagnet 8 penetrate the strand horizontally perpendicular to the direction of movement and cut the streamlines of the stream supplied via the support rollers 3a are right-angled. The force components thus generated in the volume elements of the melt set the still liquid metal in the core of the strand in motion.

Da die Pole des Elektromagneten auf die Schmalseiten des Stranges ausgerichtet sind, kann der Abstand zwischen den Polen auf das größte vorkommende Strangprofil abgestellt werden, 80 daß eine Profiländerung durch Verkürzung der Breitseiten des Stranges keine Änderung des Magnetjochee erfordert. Wird der Elektromagnet mit dem Stützrollensegment mechanisch verbunden, dann führt auch eine Profiländerung durch Änderung der Länge der Schmalseiten des Stranges, das Anstellen oder Abheben der Stützrollen während eines Ein- bzw. Ausfahrens des Stranges infolge der Lageänderung des Segmentes zu einer entsprechenden Lageänderung des Elektromagneten.Because the poles of the electromagnet are on the narrow sides of the strand are aligned, the distance between the poles can occur to the greatest Extruded profile are turned off, 80 that a profile change by shortening the Broad sides of the strand do not require any change in the magnet yoke. Becomes the electromagnet mechanically connected to the support roller segment, then a profile change also results by changing the length of the narrow sides of the strand, adjusting or lifting it off of the support rollers during an inward or outward movement of the strand as a result of the change in position of the segment to a corresponding change in position of the electromagnet.

Durch Wahl der Richtung der Stromlinien relativ zur Richtung der Feldlinien lassen sich an dem noch flüssigen Kern des Stranges vertikale Strömungen erzielen, die in der Lage sind, bereits entstandene Dendriten abzubrechen und in Bereiche höherer Temperatur zu transportieren, in denen die Dendriten wenigstens teilweise wieder schmelzen. Zur Erzielung optimaler Strömungsverhältnisse werden zweckmäßigerweise mehrere Elektromagnete, beispielsweise ein Magnet Je Segment, an einer oder an einander gegenüberliegenden- Seiten des Stranges angeordnet.By choosing the direction of the streamlines relative to the direction of the field lines vertical currents can be achieved at the still liquid core of the strand, which are able to break off already formed dendrites and into areas transport higher temperature, in which the dendrites at least partially melt again. To achieve optimal flow conditions, it is advisable to use several electromagnets, for example one magnet per segment, on one or on each other arranged opposite sides of the strand.

Zur Erzeugung einer im wesentlichen horizontalen, quer zur Bewegungsrichtung des Stranges verlaufenden Strömung kann der Gleichstrom über die Stützrollen eines Rollenpaares auf der einen Seitenfläche des Stranges und über eine Stützrolle eines der benachbarten Rollenpaare auf der anderen Seitenfläche zugeführt werden, z.B. über die oberste Stützrolle eines Segmentes auf der einen und über die unterste Stützrolle desselben Segmentes auf der gegenüber liegenden Seitenfläche des Stranges.To generate a substantially horizontal, transverse to the direction of movement of the strand running flow can be the direct current over the support rollers of a Pair of rollers on one side surface of the strand and one over a support roller of the adjacent pairs of rollers on the other side surface, e.g. over the top support roller of a segment on one side and over the bottom one Support roller of the same segment on the opposite side of the strand.

5 Patentansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Device for stirring metallic melts in continuous casting plants during the solidification process by means of a mganetic Field that the strand guided on support rollers perpendicular to its direction of movement interspersed, that the magnetic field is a constant field that is also perpendicular to the direction of movement through the strand (1) Conducted direct current cuts.

2. Device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the direct current over one or more of the strand (1) leading Rolls (3) is fed while the constant field pulls the strand from the guide rolls free side faces from interspersed.

3. Device according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that several constant fields over the area of the solidification zone of the Strictly (1) are distributed with the current over a corresponding number of guide rollers (3a) or via the guide rollers of a corresponding number of guide roller segments (4) is supplied.

4. Device according to claim 1 or 3, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the current and / or the induction of the magnetic field or fields can be regulated is.

5. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the one generating the magnetic constant field Arrangement (8) each mechanically connected to one of the guide roller segments (4) is.