DE2911842A1

DE2911842A1 - PROCEDURE FOR STIRRING IN CONTINUOUS CASTING

Info

Publication number: DE2911842A1
Application number: DE19792911842
Authority: DE
Inventors: Jan Bostedt; Carl-Aake Daecker; Clas Ericson; Sten Dipl Ing Kollberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1979-10-18
Also published as: CH635529A5; IT1119053B; GB2092464A; ES479252A1; GB2092464B; GB2020560A; SE410940C; IT7967702A0; SE7803818L; FR2421701B1; FR2421701A1; JPS54134032A; GB2020560B; SE410940B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrühren beim Stranggießen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for stirring in continuous casting according to the preamble of claim 1.

Das Umrühren der nichterstarrten Bereiche eines Gießstranges ist in verschiedenen Ausführungen . bereits bekannt. Unter anderem ist es bekannt, das Umrühren der Schmelze mittels elektromagnetischer Umrührer vorzunehmen, die senkrecht zum Gießstrang an einer oder an mehreren Stellen angeordnet sind. Der Grund für diese Umrührung besteht darin, daß man Lunker (sog. mini-ingots) und Seigerungen in dem fertigen Rohling vermeiden will und daß man eine möglichst gleichmäßige Erstarrungsfront anstrebt. Ein Problem bei dieser Art der Umrührung besteht darin, daß sogenannte weiße Bänder, d.h. Bänder mit negativer Seigerung auftreten, wenn die Schmelze allzu plötzlich in eine allzu kräftige Rührbewegung versetzt wird. Beim Erstarren von Stahl bilden sich Kristalle, sog. Dendriten, zwi-Stirring the non-solidified areas of a cast strand is in different designs. already known. Among other things, it is known to stir the melt by means of electromagnetic Make agitators, which are arranged perpendicular to the cast strand at one or more points. The reason for this agitation consists in avoiding voids (so-called mini-ingots) and segregation in the finished blank and that one wants one as possible strives for a uniform solidification front. A problem with this type of agitation is that so-called white ribbons, i.e. ribbons occur with negative segregation, if the melt is all too suddenly put into an all too vigorous stirring movement. At the When steel solidifies, crystals, so-called dendrites, form between

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sehen denen ein« Anreicherung von Schwefel und Kohlenstoff stattfindet. Bei der bekannten Umrührung werden diese Anreicherungen unter die Schmelze gerührt und durch eine andere Schmelze ersetzt, wodurch diese sogenannten weißen Bänder auftreten.see those an «accumulation of sulfur and carbon takes place. With the known stirring, these enrichments are stirred under the melt and through another Replaced melt, as a result of which these so-called white bands appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umrühren beim Stranggießen der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem eine bessere Oußstruktur erzielt wird.The invention is based on the object of developing a method for stirring during continuous casting of the type mentioned above, with which a better outer structure is achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, a method according to the preamble of claim 1 is proposed which has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den! Unteransprüchen genannt.Advantageous developments of the invention are in the! Subclaims called.

Durch das Verfahren nach der Erfindung erhält man eine bessere Gußstruktur als bei einer symmetrischen Speisung. Der Umrührer kann normalerweise symmetrisch aufgebaut sein, doch ist es auch vorstellbar, die Phasenspulen im Umrührer asymmetrisch aufzubauen, so daß man im Umrührer eine Asymmetrie bei symmetrischer Speisung erhält.The method according to the invention gives a better cast structure than with a symmetrical feed. The agitator can normally be constructed symmetrically, but it is also conceivable to construct the phase coils in the agitator asymmetrically, so that an asymmetry is obtained in the agitator with symmetrical feed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der mehrphasige Strom eine Frequenz, die zwischen 0,5 und 4 Hz liegt, vorzugsweiseIn a preferred embodiment, the multiphase current has a frequency which is between 0.5 and 4 Hz, preferably

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zwischen 1 und 2 Hz. Die Nachteile bei iu hohem (>· 4 Hz) und zu niedrigen (<0,5 Hz) Frequenzen für den mehrphasigen Umrührerstron »ind folgende:between 1 and 2 Hz. The disadvantages of iu high (> 4 Hz) and too low (<0.5 Hz) frequencies for the polyphase Umrührerstron »ind the following:

1«! zu hoher Frequenz erhält «an tine allsu turbulente und die Umrührwirkung erstreckt eich nicht bis in die Schnalz· in die Kokille.1"! too high a frequency gets «an tine allsu turbulente and the stirring effect does not extend into the click in the mold.

Bei zu niedriger Frequenz erhält man eine allzu langsame Umrührströmung, die ebenfalls nicht bis in die Kokille hineinreicht.If the frequency is too low, the stirring flow is too slow, which also does not extend into the mold.

Ein Optimum liegt bei 1 bis 2 Hz.An optimum is 1 to 2 Hz.

Hierdurch erreicht man eine niedrigere Schmelzengeschwindigkeit als bei den bereits bekannten Verfahren, wodurch eine Turbulenz in der Schmelze vermieden wird. Die Rückströmung wird in der unter dem Umrührer liegenden Ebene niedriger, da die Eindringtiefe bei den niedrigen Umrüherfrequenzen größer ist. Die größere Strömung nach oben erhöht die Lebensdauer der dendritischen Zuw^chskerne, und diese Kerne werden mit dem Metallstrom von dem warjnen Bereich in der Kokille nach unten transportiert. Bei dem bekannten Verfahren reicht die Umrührung normalerweise nicht bis in die Kokille hinein. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird somit erreicht, daß die globulare έοηβ in der Mitte des Stranges markant an Größe zunimmt und daß sie feinkörniger wird. Die be4/6en bekannten Verfahren auftretenden weißen Bänder verschwinden im wesent-This achieves a lower melt speed than with the already known processes, which creates turbulence is avoided in the melt. The return flow is lower in the level below the agitator because of the depth of penetration is greater at the low Umrüherfrequenzen. The bigger current upward increases the life of the dendritic incremental nuclei, and these nuclei will warn of this with the flow of metal Area in the mold transported downwards. In the known method, the stirring normally does not extend into the mold into it. In the method according to the invention it is thus achieved that the globular έοηβ in the middle of the strand is prominent increases in size and becomes finer-grained. The be4 / 6s known The white bands that occur during the process

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lichen, und zwar unter anderem aufgrund der i* w·»entliehen fehlendem Turbule»« beim Uarühren. Man kann dl· Ujerührer vorteilhaft außerhalb der Stützrollen anbringen, wobei die Stützrollen as UwUhrer aua mohtmagnetisohesi Material bestehen sollen.lichen, among other things because of the i * w · »borrowed lack of turbule "" when stirring. It is advantageous to use fluid stirrers Attach outside the support rollers, with the support rollers The clock should consist of mohtmagnetisohesi material.

Anhand der Figur·* soll die Erfindung näher erläutert wer dem. Es zeigen · . -The invention is to be explained in more detail with the aid of the figure. It demonstrate · . -

Fig. 1 eine Stranggießanordnung, teilweise ia Schnitt, in Seitenansicht, bei der das Verfahren nach der Erfindung angewendet wird,1 shows a continuous casting arrangement, partly in section, in Side view in which the method according to the invention is applied,

Fig. 2 die durch die Rührwirkung bedingte Strömung bei höheren Frequenzen und bei niedrigeren Frequenzen,2 shows the flow caused by the stirring effect at higher frequencies and at lower frequencies,

Fig. 3 das UmrUhrschema in einem Querschnitt durch den Gießstrang am UmrUhr er.3 shows the UmrUhrschema in a cross section through the cast strand at UmrUhr he.

Fig. 1 zeigt, wie an der Stelle k in eine unten offene gekühlte Kokille 3 flüssiger Stahl eingefüllt wird. In der Kokille wird ein Gießstrang 5 geformt, der zuerst an der Oberfläche und dann in Richtung nach unten zunehmend.nach und nach erstarrt. Die Erfindung betrifft ein vorteilhaftes Verfahren zum Umrühren des nichterstarrten Teils 6 des Stranges 5. Ein Stück unterhalb der Kokille ist senkrecht zur Gießrichtung ein mehrphasiger, elektromagnetischer Umrührer 7 einseitig, doppelseitig oder zylindrisch1 shows how liquid steel is poured into a cooled mold 3 open at the bottom at point k. A cast strand 5 is formed in the mold, which gradually solidifies, first on the surface and then gradually increasing in the downward direction. The invention relates to an advantageous method for stirring the non-solidified part 6 of the strand 5. A piece below the mold is a multiphase, electromagnetic stirrer 7, one-sided, double-sided or cylindrical, perpendicular to the casting direction

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relativ dem Oießatrang 5 angeordnet. Eventuell können zwischen dem UnrUhrer 7 und den Gießstrang 5 Stutsrollen 8 aus nichtnag- netiechem Material angeordnet werden (Siehe auch Figur 3). Die Umrührrichtung entspricht in dea gezeigten Fall dem Pfeil D in Figur 1. arranged relative to the Oießatrang 5. Possibly, between the Unruhrer 7 and the cast strand 5, stud rolls 8 made of non-magnetic material can be arranged (see also FIG. 3). The Umrührrichtung corresponds in dea case shown by the arrow D in FIG. 1

Der linke Teil von Fig. 2 zeigt die Umrührung, wenn der Speisestrom des Umrührers eine Frequenz von mehr als 4 Hz hat. Ein solches Verfahren ist bereite bekannt. Der rechte Teil von Fig. zeigt die Umrührung bei einer Speisung des Umrührers mit einem Strom, dessen Frequenz zwischen 0,5 und 4 Hz, vorzugsweise zwischen 1 und 2 Hz liegt. Diese Umrührung liegt im Rahmen der Erfindung. In dem erfindungsgemäßen Fall, also im rechten Teil von Fig. 2, erhält man für den Umrühr er, der quer zum Gießstrang rührt (Pfejil B) eine Umrührleistung längs des Gießstranges, die wesentlich höher ist als bei dem bekannten Verfahren mit der Umrührrichtung A. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erhält man in der Ebene unter dem Umrührer (siehe die Pfeile 2) aufgrund der größeren Eindringtiefe eine niedrigere Rückströmung. Die größere Strömung nach oben hat zur Folge, daß kaltes Material von unten in die Kokille 3 hineinströmt, wodurch die Lebensdauer der Zuwachskerne erhöht wird. Wie bereits erwähnt, werden die Kerne mit dem Metallstrom aus dem warmen Bereich in der Kokille forttransportiert, und hierdurch*erhält man die vorgenannten Vorteile hinsichtlich der Qualität der fertigen Struktur. Bei einer Umrührung mit der höheren Frequenz erhält man, wie aus den PfeilenThe left part of Fig. 2 shows the agitation when the supply current the agitator has a frequency of more than 4 Hz. Such a method is already known. The right part of Fig. shows the agitation when the agitator is fed with a current whose frequency is between 0.5 and 4 Hz, preferably between 1 and 2 Hz. This stirring is within the scope of the invention. In the case according to the invention, that is to say in the right part of Fig. 2, for the agitator that stirs transversely to the cast strand (Pfejil B), a stirring power along the cast strand is obtained, which is significantly higher than in the known method with the stirring direction A. In the method according to the invention there is a lower return flow in the level below the agitator (see arrows 2) due to the greater penetration depth. the greater upward flow has the consequence that cold material flows into the mold 3 from below, thereby reducing the service life of the Incremental cores is increased. As already mentioned, the cores are transported away with the metal flow from the warm area in the mold, and this * gives the aforementioned advantages in terms of the quality of the finished structure. With a stir with the higher frequency one gets, as from the arrows

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ersichtlich ist, eine ausgeprägte Rückströmung. Die Dendriten schmelzen, was praktisch die Herstellung eines festen Materials bedeutend erschwert. In dem Fall gemäß der Erfindung können die Dendriten auf vorteilhafte Weise zu einem festen Material anwachsen. can be seen, a pronounced backflow. The dendrites melt, effectively producing a solid material significantly more difficult. In the case according to the invention, the dendrites can advantageously grow into a solid material.

Die Arbeitsweise des Umrührers senkrecht zum Gießstrang hat den Vorteil, daß der Umrührer sich einfacher installieren läßt, daThe operation of the agitator perpendicular to the cast strand has the advantage that the agitator can be installed more easily because

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senkrecht zum Gießstrang mehr Raum zur Verfügung steht als in Längsrichtung des Gießstranges. Man kann also mit einer größeren Polteilung arbeiten. Es isVjedoch zu beachten, daß die Umrührung senkrecht zum Gießstrang an sich bereits bekannt ist.there is more space available perpendicular to the cast strand than in the longitudinal direction of the cast strand. So you can go with a bigger one Pole division work. It should be noted, however, that the stirring perpendicular to the cast strand is already known per se.

Gemäß der Erfindung möchte man unter dem Umrührer eine gewisse Wirbelbildung haben, damit eventuellen Seigerungstendenzen entgegengewirkt wird. Dies erreicht man, wenn der Metallstrom nach oben bzw. nach unten im Strang abweicht.According to the invention, one would like to have a certain vortex formation under the agitator, thus avoiding any tendency to segregate is counteracted. This is achieved when the metal flow deviates upwards or downwards in the strand.

Bei dem bekannten Verfahren (links in Fig. 2) entsteht eine kräftige RUckströmung, was deutliche Spuren in der Gußstruktur, u.a. weiße Bänder, Rißbildungen usw. hinterläßt. Wenn die Frequenz gesenkt und das Verfahren nach der Erfindung angewendet wird, dann verringert sich die Geschwindigkeit des magnetischen Wanderfeldes des Umrührers proportional mit der Frequenz, was zu einer niedrigeren Turbulenz führt. Hierdurch wird die kräftige RUckströmung gemäß der linken Darstellung in Fig. 2 direkt unter dem UmrüherWith the known method (left in Fig. 2) there is a strong return flow, which has clear traces in the cast structure, among other things leaves white bands, cracks, etc. If the frequency is lowered and the method according to the invention is applied, then the speed of the moving magnetic field of the agitator decreases proportionally with the frequency, which leads to a lower speed Turbulence leads. As a result, the strong return flow according to the illustration on the left in FIG. 2 is directly under the agitator

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beseitigt oder bedeutend vermindert, so daß die Metallströmung bis zur Kokille hinaufreicht. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur in der Kokille sinkt, wenn Material mit Liquidustemperatur hineinströmt. Diea wiederum bedeutet, daß die vielen Zuwachskerne, die sich normalerweise in der Kokille bilden, nicht schmelzen, sondern die Möglichkeit zum Überleben und zum Aufbau einer gleichachsigen bzw. globularen Gußstruktur bekommen.eliminated or significantly reduced so that the metal flow reaches up to the mold. As a result, the temperature in the mold sinks when material at liquidus temperature flows into it. Diea in turn means that the many growth nuclei which normally form in the mold, do not melt, but the possibility of survival and building one get equiaxed or globular cast structure.

Die Zuwachskerne in der Kokille, die normalerweise aufgrund einer zu hohen Temperatur geschmolzen sind, werden in den flüssigen Teil unter der Kokille transportiert. Da die Temperatur hier bei der Liquidustemperatur oder unmittelbar darunter liegt, werden diese Kerne überleben und wachsen und somit dazu beitragen,The growth cores in the mold, which are normally melted due to too high a temperature, become liquid Part transported under the mold. Since the temperature is here at the liquidus temperature or immediately below, will these cores survive and grow and thus contribute to

- die Säulenkristallzone zu brechen,- to break the columnar crystal zone,

- eine gleichachsige sowie eine glubulare Gußstruktur aufzubauen,- to build an equiaxed and a glubular cast structure,

- eine sehr feinkörnige, gleichachsige sowie globulare Struktur zu bekommen.- to get a very fine-grained, equiaxed and globular structure.

Die Leistung des Umrührers soll ebenfalls so angepaßt werden, daß die Rührwirkung des Umrührers in dem nicht ergtarjJten Teil 6 des Gießstranges bis in die Kokille hinaufreicht. Dadurch, daß die durch den Umrührer bedingten Strömungsänderungen im flüssigen Teil des Gießstranges außerordentlich weich vor sich gehen, treten im wesentlichen keine weißen Bänder oder andere Beeinflussungen in der Gußstruktur auf. Die Zuwachskerne, die mit dem MetallstromThe power of the agitator should also be adjusted so that the agitating effect of the agitator is in the not defined part 6 of the cast strand extends up into the mold. Because the flow changes caused by the agitator in the liquid If part of the cast strand is extremely soft, there are essentially no white bands or other influences in the cast structure. The incremental nuclei that come with the metal stream

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mitgeführt werden, setzen sich an den Dendritenspitzen ab und verringern somit auch die Strömung in dem interdendritischen Bereich.are carried along, settle on the dendrite tips and thus also reduce the flow in the interdendritic one Area.

Fig. 3 zeigt die Anbringung eines geraden Umrühr er s 7 an den Rollen 8 an einem Gießstrang, und in dem oberen Teil der Figur wird die durch Rühren verursachte Strömung bei dem Verfahren nach der Erfindung gezeigt. Die Alternative unten (siehe Pfeil C in Fig. 3) zeigt die allzu heftige Umrührung bei Speisestromfrequenzen von über 4 Hz.Fig. 3 shows the attachment of a straight agitator he s 7 on the rollers 8 on a cast strand, and in the upper part of the figure the flow caused by stirring in the method according to the Invention shown. The alternative below (see arrow C in Fig. 3) shows the too violent agitation at supply current frequencies of over 4 Hz.

Es hat sich gezeigt, daß die Gußstruktur noch besser wird, wenn man den Umrührer in gewissem Maße asymmetrisch speist. Beispielsweise bei einer dreiphasigen Speisung soll zu diesem Zweck die Stromstärke in einer oder in zwei Phasen um mindestens 10 % von ' der Stromstärke in der bzw. den verbleibenden Phase(n) abweichen. (Die Phasenzahl kann auch zwei oder mehr als drei betragen). Der Umrührer ist gleichzeitig symmetrisch aufgebaut. Es ist jedoch möglich, die einzelnen Phasenspulen im Umrührer derart asymmetrisch aufzubauen, daß man die gewünschte Asymmetrie der Umrührkraft bei symmetrischer Speisung erhält.It has been shown that the cast structure is even better if the agitator is fed asymmetrically to a certain extent. For example, in the case of a three-phase supply, the current intensity in one or in two phases should deviate by at least 10% from the current intensity in the remaining phase (s) for this purpose. (The number of phases can also be two or more than three). The agitator is built symmetrically at the same time. However, it is possible to set up the individual phase coils in the stirrer asymmetrically in such a way that the desired asymmetry of the stirring force is obtained with symmetrical feed.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.The method described above can be used within the scope of the disclosed general inventive concept can be varied in many ways.

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Claims

PATENT CLAIMS:

1. Method of stirring in continuous casting of non-solidified inner areas in a cast strand coming from a continuous caster, the strand being formed in a mold and that Stirring takes place with at least one electromagnetic stirrer, characterized in that the electromagnetic stirrer with polyphase current is fed and that the stirring is carried out asymmetrically in such a way that either the phase current in one phase differs by at least ten percent from the phase current in another phase and / or that the phase coils correspond to one another are designed asymmetrically.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stirring is attached with at least one perpendicular to the casting direction electromagnetic agitator is carried out, expediently is attached outside the support rollers of the strand.

^ .Verfahren according to claim 1, characterized in that the electrical Stirrer or the electric stirrer is / are fed with such a stirring power that the stirring effect in the Melt reaches up to the mold.

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4. The method according to claim 1, characterized in that the polyphase current has a frequency that is between 0.5 and 4 Hz, preferably between 1 and 2 Hz.

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