DE2903225A1

DE2903225A1 - Stranggiesskokille

Info

Publication number: DE2903225A1
Application number: DE19792903225
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Ing Heinemann; Theodor Prof Dr Ing Rummel; Otto Dr Ing Stenzel
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1979-01-29
Publication date: 1979-08-02
Also published as: GB2013542A; FR2416070B1; GB2013542B; JPS54110930A; FR2416070A1

Description

CONCAST AG 2. ZUERICH

Stranggiesskokille

Die Erfindung betrifft eine Stranggiesskokille für Stahl, mit an der Form angeordneten, elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung eines auf die Schmelze in Stranglängsrichtung einwirkenden Wanderfeldes, wobei die Wandstärke S der Formwand, S ss —p=

^. 2L₁. ,U₁

(f = Frequenz des Wechselstromes, 3C-> = elektrische Leitfähigkeit und ,U-I = Permeabilität des Materials der Formwand) ist.

Eine solche Stranggiesskokille ist bekannt (DE-AS 1 783 060).

Bei einer solchen Stranggiesskokille soll das bzw. sollen die Wanderfelder in den an die Formwand angrenzenden Randbereichen eine axiale Strömung der Schmelze in der Kokillenform erzeugen. Damit dies möglich ist, muss das Wanderfeld die Formwand durchdringen können. Wird die erwähnte Beziehung für die Wandstärke eingehalten, dann ist gewährleistet, dass die elektromagnetischen Wellen des Wanderfeldes nicht nur die Formwand durchdringen, sondern auch mehr oder weniger tief in die Schmelze eindrin gen. Wie tief die elektromagnetischen Wellen in die Schmelze ein dringen, hängt von der Phasenfrequenz, der elektrischen Leitfähigkeit und der Permeabilität des Materials der Schmelze nach der Beziehung für das Eindringmass

ab.

Es hat sich nun gezeigt, dass für einen optimalen Rühreffekt (starke axiale Randströmung und mittlere axiale Rückströmung) zwar die elektromagnetischen Wellen in die Schmelze eindringen müssen, doch dürfen die elektromagnetischen Wellen nicht bis zur Kokillenmitte reichen. Ueberschreitet das Eindringmass einen bestimmten Wert, dann nimmt die Rührwirkung ab.

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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Stranggiesskokille mit in Stranglängsrichtung auf die Schmelze einwirkendem Wanderfeld zu schaffen, bei dem die Rührwirkung optimal ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Stranggiesskokille der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Innenradius

1
r_o der Form ^==- 0,3 .

⁰ H Tl

(f = Frequenz des Wechselstromes, Z'i-_K = elektrische Leitfähigkeit und Λ-'-, = Permeabilität des Materials der Schmelze) ist, wobei r der kürzeste Abstand von der axialen Symmetrieachse zur Formwand ist. Das Optimum für r liegt bei 0,4 . —

^ü / TC. f< "3C₁ -/U

Es wurde gefunden, dass der Wirkungsgrad des Rührantriebes durch das oder die elektromagnetischen Wanderfelder oberhalb der genannten Grenze für r annähernd konstant ist, während er unterhalb der genannten Grenze plötzlich stark abfällt. Dieser nicht erwartete Effekt gilt für jede Richtung des eindringenden Wanderfeldes mit Axialkomponente. Besonders günstig wird jedoch der Antrieb dann, wenn die Polteilung y|_ der Wanderfeldspulen ., ,4, si ■ — A_ ^=^ 3,2 ,71 .

(f = Frequenz des Phasenstromes, jC„ = Leitfähigkeit und /■*-;·.= Permeabilität der Schmelze) ist. Das Optimum der Polteilung

der Wand erf eidspulen liegt bei X=-Z.71 ■—

jr JE. f. 3C₁../U,.

Unter Polteilung j{ der Wanderfeldspulen wird der Abstand gleichphasiger Spulen verstanden, also bei Drehstrom vom Pol der Phase R bis zum darauffolgenden Pol der Phase R und z.B. bei Drehstromspulen mit der Reihenfolge R, T¹, S, R¹, T, S¹, R... der Abstand der Spule R von der nächsten Spule R. Werden zur Erzeugung des Wanderfeldes Wanderfeldpole verwendet, dann bezieht sich der Abstand auf die Polmittelpunkte der Pole bei gleichen Spulen.

Es ist zwar bekannt, die Schmelze einer Stranggiesskokille einem zur Kokillenachse konzentrischen magnetischen Drehfeld zu unterwerfen und dabei eine bestimmte Frequenz für dieses Drehfeld

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zwischen 4 und 15 Hz unter Berücksichtigung der Wandstärke und der elektrischen Leitfähigkeit des Materials der Formwand und des Querschnittes des Formhohlraumes der Kokille zu wählen, bei dem die vom magnetischen Drehfeld auf die Schmelze ausgeübte Kraft optimal ist (DE-OS 2 7 04 918), doch unterscheidet sich ein derartiger Antrieb, bei dem um die Symmetrieachse der Form eine Rotationsbewegung der Schmelze erzeugt wird, prinzipiell von der Rührwirkung einer Stranggiesskokille der eingangs genannten Art, bei der eine Rückströmung in Stranglängsrichtung' erzeugt wird. Bei der bekannten Stranggiesskokille mit einer Rotationsströmung um die Kokillenachse ist nämlich die Strömungsrichtung auf dem gesamten Halbquerschnitt gleichgerichtet, während bei der erfindungsgemässen Stranggiesskokille die Strömung im Halbquerschnitt entgegengesetzt ist. Daraus ergeben sich auch grundsätzlich andere Ueberlegungen für den optimalen Antrieb.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer, ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Stranggiesskokille im Axialschnitt,

Fig. 2 die Form einer Stranggiesskokille im Querschnitt und Fig. 3 eine andere Ausführung der Form einer Stranggiesskokille im Querschnitt.

Gemäss den Figuren weist eine Stranggiesskokille 1 zum Giessen von Stahl eine Form 2 auf, deren Formwand einen Formhohlraum umschliesst. Die Form 2 mit zylindrischem oder polygonem Querschnitt kann, in Giessrichtung gerade oder gekrümmt sein und wird von einem, von Wasser durchflossenem Kühlmantel 3 umgeben. Der Kokille nachgeordnet ist eine nicht dargestellte, gerade oder gebogene Strangführung. Der Stahl wird frei oder mittels eines Giessrohres in die Kokille 1 gegossen.

Auf der Aussenseite der Giessform 2 sind die Phasenspulen 4 einer Drehstromwicklung mit der Phasenfolge R, T¹, S, R¹, T, S¹ mit möglichst enger Kopplung mit der Form 2 um diese angeordnet. Sie sind im Stern geschaltet und liegen an den Phasen ü, V, W eines

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Drehstromnetzes. Bei der dargestellten Anordnung und Schaltung erzeugen sie bei Speisung mit einem Drehstrom ein in Stranglängsrichtung, also nach unten, wirkendes elektromagnetisches Wanderfeld, das den Stahl im Sumpf gemäss den Pfeilen 5 in Bewegung bringt.

Damit das Wanderfeld eine optimale Rührwirkung auf das schmelzfluss ige Metall in der Form 2 ausüben kann, werden für die Wand-

__— 1

stärke S der Formwand die Bedingung S ^⁵=- —

wobei f die Frequenz des Wechselstromes, 3t-t die elektrische Leitfähigkeit und 4A*t &i-^Q Permeabilität des Materials der Formwand sind, und für den Innenradius r der Form 2 die Bedingung

r -¹^⁵=- 0,3 . — , wobei f die Frequenz des Wechsel-

If Tt. f ■ K j. ·/* t.

stromes, X, die Leitfähigkeit und Al^_ die Permeabilität der Schmelze sind und für die Polteilung /^ der Wanderfeldspulen 4 die Bedingung

15 ^

1 - 1,4 . Tt . · ^JSSS Λ ^s^=ⁱ 3,2 . TC

' Yπ. f. ac,.-/*.

wobei f die Frequenz des Stromes, 3£ die Leitfähigkeit und η ^ die Permeabilität der Stahlschmelze sind, eingehalten. Bei einer zylindrischen Form nach Fig. 2 ist r der Innenradius der Form 2, während bei einer im Querschnitt rechteckigen Form r der kürzeste Abstand der Symmetrieachse von der Innenseite der Form 2 ist. /^ ist die Pollänge, also der Abstand gleichnamiger Pole.

Werden die vorgenannten Bedingungen eingehalten, wird im angeführten Beispiel einerseits nicht die Rückströmung im Zentrum der Kokille 1 gestört, anderseits aber auf die Schmelze im Randbereich eine maximale Vorschubkraft ausgeübt. Die Randströmung nach unten kann weiter durch entsprechende Anordnung von Giessstrahlen in den Randbereich begünstigt werden.

Bei entsprechender Umschaltung der Phasen kann ein nach oben, ent gegen der Stranglaufrichtung wirkendes Wanderfeld erzeugt werden, so dass im Sumpf eine Strömung entsteht, bei der die Schmelze in den randnahen Bereichen nach aufwärts und im Zentrumsbereich der

90983⁵i7ö8Q3

Form nach abwärts bewegt wird. Diese Bewegung kann durch die Strömungsenergie des mittels eines entsprechenden Giessrohres oder im frei fallenden Stahl der Kokille zugeführten Stahles unterstützt werden. Das in Stranglängsrichtung wirkende Wanderfeld kann auch auf andere Weise erzeugt werden, z.B. bei viereckigen Querschnitten der Form durch mindestens an 2 gegenüberliegenden Seiten der Formwand angebrachten Spulen.

Im weiteren können die einzelnen Phasenspulen ungleich beaufschlagt werden, d.h. die Phasen T¹, R¹ und S¹ üben beispielsweise eine um ca. 10% kleinere Schubkraft auf die Schmelze aus als die Phasenspulen R, S, T, was eine optimalere Turbulenz in der Schmelze erzeugt und damit bessere Strangqualität.

/080-3

Claims

PATENTANS. PRUECHE 2303 225

1. Stranggiesskokille für Stahl, mit an der Form angeordneten, elektromagnetischen Spulen zur Erzeugung eines auf die Schmelze in Stranglängsrichtung einwirkenden Wanderfeldes, wobei die Wandstärke S der Formwand _^. 1

(f = Frequenz des Wechselstromes, ^L^ — elektrische Leitfähigkeit und M., = Permeabilität des Materials der Formwand) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenradius r der Form (2)

_r ^::=^:*-- ο 3 -L

(f = Frequenz des Wechselstromes, Hi₂ = Leitfähigkeit und

/Mt. - Permeabilität der Schmelze) ist, wobei r der kürzeste Abstand von der axialen Symmetrieachse zur Formwand ist.

2. Stranggiesskokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenradius r der Form (2) r = o,4 . -= ist.

3. Stranggiesskokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polteilung A der Wanderfeldspulen (4)

ϊ κ. f. ?c_z./u* Yη. ,f. aCj./t;

(f = Frequenz des Wechselstromes, 3ζ_ = Leitfähigkeit und

= Permeabilität der Schmelze ist.

4. Stranggiesskokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polteilung /L der Wanderfeldspulen (4) A = i . TT- —=======— ist.

I 71, f. 3C₂.-/C_x

CONCAST AG

909831 /0803

ORIGINAL INSPECTED