DE3131353A1 - "METHOD AND DEVICE FOR SEALING THE GAP BETWEEN RELATIVELY MOVING DEVICES" - Google Patents
"METHOD AND DEVICE FOR SEALING THE GAP BETWEEN RELATIVELY MOVING DEVICES"Info
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
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- B22D11/0645—Sealing means for the nozzle between the travelling surfaces
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Description
HUBERT BAUER PATENTANWALTHUBERT BAUER PATENT ADVERTISER
VNR: 100 307VNR: 100 307
Deutsches Patentamt Zweibrückenstraße 12German Patent Office, Zweibrückenstrasse 12
8000 München 28000 Munich 2
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(BLZ 8701OO DO)(BLZ 8701OO DO)
DBl)TSCHB BANK AO, AACHBN 8008081 (BLZ 8ÖO7OO8O)DBl) TSCHB BANK AO, AACHBN 8008081 (BLZ 8ÖO7OO8O)
BAR (1463)BAR (1463)
AACHBNAACHBN
6. August 1981August 6, 1981
Anm.: Neue Technik Entwicklung und Vertrieb F. Block,
Kalfstraße 58, 5106 RoetgenNote: New technology development and sales F. Block,
Kalfstrasse 58, 5106 Roetgen
Bez.: "Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten des Spaltes zwischen relativ zueinander bewegten Einrichtungen"Bez .: "Method and device for sealing the gap between facilities moving relative to each other "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abdichten des Spaltes zwischen relativ zueinander bewegten Einrichtungen einer Anlage zum Vergießen flüssiger Metalle, wobei der Spalt beispielsweise durch den Übergang von einem Gießgefäß zu einer Gießwalzanlage entsteht und verhindert werden muß, daß Schmelze durch den Spalt ausfließt und für die Strangbildung verloren geht. The invention relates to a method and a device for sealing the gap between devices of a system for pouring liquid metals that are moved relative to one another, the gap for example arises through the transition from a casting vessel to a casting and rolling plant and it must be prevented that melt flows out through the gap and is lost for strand formation.
Bei Schmelzen mit hohen Temperaturen und der Neigung, Legierungen zu bilden, fehlt es an Materialien, mit deren Hilfe ein derartiger Spalt dauerhaft abgedichtet werden kann.In the case of melts at high temperatures and with a tendency to form alloys, there is a lack of materials with the help of which such an alloy Gap can be permanently sealed.
Mit Hilfe von magnetischen Feldern und Strömen im fließenden Metall lassen sich Kräfte auf das Metall ausüben, die jedoch in der Regel nicht ausreichen, den aus der Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Schmelze resultierenden/im Spaltbereich auftretenden Druck zu kompensieren. Auch ist eine pneumatische Kompensation mit ruhenden Gasen nicht möglich, da diese - bis auf vernachlässigbar kleine Druckänderungen durch das Eigengewicht - in technischen Anlagen überall denselben Druck aufweisen, während selbst bei ruhenden Flüssigkeiten durch das Eigengewicht der flüssigen Säule über die Höhe der technischen Anlagen erhebliche Druckunterschiede auftreten können, so daß es unmöglich ist, über größere Höhen pneumatisch einen Kräfteausgleich aufrechtzuerhalten .With the help of magnetic fields and currents in flowing metal forces can be exerted on the metal which, however, are usually not sufficient from the height of the liquid level To compensate for the resulting melt pressure / pressure occurring in the gap area. Pneumatic compensation with stationary gases is also not possible, since these - with the exception of negligibly small pressure changes due to its own weight - have the same pressure everywhere in technical systems, while even with liquids at rest by the dead weight of the liquid column over the height of the technical Systems considerable pressure differences can occur, so that it is impossible to maintain a pneumatic force balance over great heights .
Da nur an einer horizontalen Grenzfläche überall derselbe Druck herrscht, ist es nicht möglich, die Grenzfläche in einem vertikalen Spalt durch Gasdruck abzudichten: Entweder wird im unteren BereichSince the same pressure prevails everywhere only at a horizontal interface, it is not possible to use the interface in a vertical one Seal gap with gas pressure: Either is in the lower area
des Spaltes Flüssigkeit ausfließen, oder es wird sich im oberen Teil Gas durchdrücken.Liquid will flow out of the gap, or it will settle in the upper part Push the gas through.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abdichten des Spaltes zwischen relativ zueinander bewegten Einrichtungen einer Anlage zum Vergießen flüssiger Metalle vorzuschlagen, mit dem es möglich ist, sich in vertikaler Richtung erstreckende Grenzflächen zwischen Flüssigkeiten und Gasen zu stabilisieren.The invention is based on the object of a method for sealing of the gap between devices moved relative to one another in a plant for potting liquid metals to propose with which it it is possible to stabilize interfaces between liquids and gases that extend in the vertical direction.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, so zu verfahren, daß ein den minimalen Flüssigkeitsdruck am Spaltquerschnitt nicht überschreitender Teil des Flüssigkeitsdruckes pneumatisch kompensiert wird, während der variable Rest des Flüssigkeitsdruckes durch elektromagnetische Kräfte aufgefangen wird, die aus der Wechselwirkung einer magnetischen Induktion mit Strömen in der Flüssigkeit resultieren.To solve the problem, it is proposed according to the invention that proceed in such a way that a part of the liquid pressure does not exceed the minimum liquid pressure at the gap cross-section is compensated pneumatically, while the variable rest of the fluid pressure is absorbed by electromagnetic forces, the result from the interaction of magnetic induction with currents in the liquid.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Druckunterschiede in der Flüssigkeit durch die zusätzlich zur Anwendung kommenden elektromagnetischen Kräfte ausgleichen. Die erfindungsgemäß benutzten elektromagnetischen Kräfte lassen sich, im Gegensatz zum Gasdruck - der bis auf das meist vernachlässigbare Eigengewicht der Gassäule überall gleich ist - leicht den lokalen Erfordernissen anpassen, wobei der ihnen anhaftende Nachteil, in der Regel allein nicht ausreichend stark zu sein, durch den erfindungsgemäß zusätzlich aufgebrachten pneumatischen Druck behoben ist. Die elektromagnetischen Kräfte werden nämlich nur dazu verwendet, die über einem Minimalwert liegenden Druckanteile zu kompensieren, während derThe method according to the invention allows pressure differences balance in the liquid through the additional electromagnetic forces that are applied. The used according to the invention In contrast to gas pressure, electromagnetic forces can be reduced to the mostly negligible dead weight of the Gas column is the same everywhere - easily adapt to local requirements, being the inherent disadvantage, usually alone not to be strong enough by the invention additionally applied pneumatic pressure is eliminated. The electromagnetic forces are only used to act on a To compensate for the minimum value lying pressure components, during the
minimale Druck pneumatisch kompensiert wird.minimum pressure is compensated pneumatically.
Die Kraftdichte aus den elektromagnetischen Kräften kann auf ver-, schiedene, an sich bekannte Arten variiert werden:The force density from the electromagnetic forces can be different, known species can be varied:
a) können die Ströme in der Flüssigkeit verändert werden;a) the currents in the liquid can be changed;
b) können die Felder der magnetischen Induktion verändert werden undb) the fields of magnetic induction can be changed and
c) können beide Maßnahmen gleichzeitig durchgeführt werden.c) both measures can be carried out at the same time.
Besonders einfache Lösungen können sich dadurch ergeben, daß.den felderzeugenden, stromdurchflossenen Leitern geeignete Formen gegeben werden, d. h. zum Beispiel, daß sie in den unteren Bereichen, in denen ein höherer Flüssigkeitsdruck herrscht, näher an die Grenzfläche herangebracht werden.Particularly simple solutions can result from the fact that the Field-generating, current-carrying conductors given suitable shapes be, d. H. for example, that they are closer to the interface in the lower areas where there is higher fluid pressure be brought up.
Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können den Spalt begrenzende Wandungen eine Form erhalten, die einen umlaufenden endlosen Spalt entstehen läßt, in dem die Flüssigkeit einen geschlossenen Leiter bildet, worin Ströme induziert werden. Den Spalt begrenzende Wandungen können aber auch eine Form erhalten, die einen Spalt mit endlicher Länge entstehen läßt, wobei an den Enden des Spaltes über Elektroden Strom zugeführt wird.According to one embodiment of the method according to the invention, walls delimiting the gap can be given a shape that is circumferential Creates an endless gap in which the liquid forms a closed conductor in which currents are induced. The gap Bounding walls can also be given a shape that creates a gap of finite length, with the ends of the Electricity is supplied to the gap via electrodes.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gasdruck jeweils knapp unter dem minimalen Flüssigkeitsdruck längs des Spaltes eingeregelt, wozu der Druck durch eine Füllstandsmessung im Einlauf oder aus Änderungen der Verlustleistung einesAccording to a further embodiment of the method according to the invention the gas pressure is regulated just below the minimum liquid pressure along the gap, including the pressure by means of a level measurement in the inlet or from changes in the power loss of a
Die primärmagnetische Induktion kann erfindungsgemäß durch eine Spule erzeugt werden, deren Abstand am abzudichtenden Spalt so gewählt wird, daß die magnetische Induktion sich im gleichen Maße ändert wie der Druck der Flüssigkeit längs des Spaltes.The primary magnetic induction can according to the invention by a coil are generated, the spacing of which is selected at the gap to be sealed so that the magnetic induction changes to the same extent like the pressure of the liquid along the gap.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen nach außen hin abgedichteten Druckkammern, in die das Gas gedrückt wird, und der Umgebung des Spaltes Einbauten vorgesehen sind, die einen Druckausgleich ermöglichen, die Ausbildung konvektiver Ströme aber behindern.In an apparatus for carrying out the method, according to the invention suggested that between sealed to the outside pressure chambers into which the gas is pressed, and the environment of the Gap internals are provided that allow pressure equalization, but hinder the formation of convective currents.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß als Einbauten poröse Steine verwendet werden.An embodiment of the device according to the invention provides that porous stones are used as internals.
Schließlich sieht eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch vor, daß durch gegeneinander isolierte Abschnitte die Ausbreitung großräumiger Ströme in zu den Induktoren benachbarten Leitern verhindert wird.Finally, an embodiment of the device according to the invention provides still suggests that the spread of large-scale currents in conductors adjacent to the inductors is prevented by mutually insulated sections will.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abdichten des Spaltes beim Walzgießen dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of a device is schematically shown for sealing the gap during roll casting. Show it:
Fig. 1 den vertikalen Querschnitt einer Gießwalzanlage im abzudichtenden Bereich;Fig. 1 shows the vertical cross section of a casting and rolling plant to be sealed Area;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Ausschnit des vertikalen Querschnitts.Fig. 2 shows a section along the line II - II of Fig. 1 and 3 shows a section of the vertical cross section.
Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, erfolgt die Abdichtung längs eines rechteckigen Spaltes· Seine Ränder werden von einer über eine feuerfeste Zustellung 2 eines Vorratsgefäßes 1 vorgezogene feuerfeste Zustellung 13, den über Stützrollen umlaufenden Stahlbändern 5 und seitlichen Messingklötzen 9 gebildet.As can be seen in particular from FIG. 2, the seal takes place longitudinally of a rectangular gap Infeed 13, the steel belts rotating on support rollers 5 and lateral brass blocks 9 formed.
Dadurch,daß die feuerfeste Zustellung 13 hinreichend weit zwischen die Stahlbänder 5 vorgezogen wurde, bildet das flüssige Metall in dem Spalt einen geschlossenen Rechteckleiter 14. Vor dem Spalt ist eine rechteckige, stromdurchflossene Spule angeordnet, die mit Wechselstrom beaufschlagt wird. Die zeitlich veränderlichen magnetischen Felder induzieren in den flüssigen Rechteckleiter 14 Ströme. Die durch die Spule 6 und den Rechteckleiter 14 gebildeten Leiterschleifen stoßen sich ab.The fact that the refractory lining 13 is sufficiently far between The steel strips 5 was preferred, the liquid metal in the gap forms a closed rectangular conductor 14. In front of the gap is a rectangular, current-carrying coil is arranged, which is supplied with alternating current. The time-varying magnetic Fields induce currents in the liquid rectangular conductor 14. The conductor loops formed by the coil 6 and the rectangular conductor 14 repel.
Damit im unteren Bereich die abstoßende Kraft entsprechend dem höheren Druck größer ist, wird dort die Spule, wie Fig. 3 zeigt, näher vor den Spalt gebracht.Thus in the lower area the repulsive force corresponds to the higher one Pressure is greater, there the coil, as shown in FIG. 3, is brought closer to the gap.
Die wesentliche Kompensation des ferrostatischen Druckes erfolgt pneumatisch. Über eine Gaszufuhrleitung 3 wird ein geeigneter Gasdruck aufrechterhalten. Der Gasdruck wird entsprechend dem Füllstand im Vorratsgefäß 1 nachgeregelt, so daß am oberen Rand nur noch ein kleiner konstanter Teil des ferrostatischen Druckes elektromagnetisch kompensiert werden muß. Der Füllstand wird hierzu mit einer nicht dargestellten Meßeinrichtung überwacht. Erfindungsgemäß kann der mittlere Druck auch über Änderungen der Verlustleistung der Primärspule gemessen werden.The main compensation of the ferrostatic pressure takes place pneumatically. A suitable gas pressure is applied via a gas supply line 3 maintain. The gas pressure is readjusted according to the level in the storage vessel 1, so that at the top only a small constant part of the ferrostatic pressure has to be compensated electromagnetically. The fill level is used for this with monitored by a measuring device, not shown. According to the invention, the mean pressure can also be determined via changes in the power loss the primary coil can be measured.
Als Gase kommen vorzugsweise Inertgase in Betracht, aber auch Luft ist in vielen Fällen geeignet, wenn nur dafür gesorgt wird, daß nahe der Oberfläche der Flüssigkeit die Gasströmung möglichst klein ist*Inert gases are preferably considered as gases, but also air is suitable in many cases if it is only ensured that the gas flow is as small as possible near the surface of the liquid *
Die äußere Abdichtung der Druckkammer erfolgt in konventioneller Technik. Sie wird entsprechend den vorliegenden thermischen und mechanischen Bedingungen gewählt. Oft wird es möglich sein, die Dichtung in weniger heiße Bereiche zu verlegen oder selbst zu kühlen.The external sealing of the pressure chamber is carried out using conventional technology. It will be according to the present thermal and mechanical conditions selected. Often it will be possible to move the seal to less hot areas or to cool it yourself.
In der Nähe der felderzeugenden Spulen werden die Materialien erfindungsgemäß im Hinblick auf die speziellen Bedingungen gewählt oder diesen angepaßt.In the vicinity of the field-generating coils, the materials are made according to the invention chosen with a view to the specific conditions or adapted to these.
Elektrisch gut leitende Materialien werden zerschnitten und die Abschnittflächen gegeneinander isoliert, z.B. durch Zwischenlagen, Oxidschichten oder Plasmaspritzen, so daß sich keine unerwünschten großräumigen Ströme ausbilden können.Materials with good electrical conductivity are cut up and the section surfaces isolated from each other, e.g. by intermediate layers, oxide layers or plasma spraying, so that no undesired can form large-scale streams.
Auch Werkstoffe mit hoher magnetischer Permeabilität sind nur so zu verwenden, daß sie die Ausbildung der gewünschten Felder begünstigen.Even materials with high magnetic permeability are just as closed use that they favor the formation of the desired fields.
Welche Frequenz in der Primärspule zweckmäßig verwendet wird, hängt von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ab und richtet sich auch danach, wie schnell die Kraftdichte von der Oberfläche zum Inneren der Flüssigkeit hin abfallen soll.Which frequency is expediently used in the primary coil depends depends on the conductivity of the liquid and is also based on how fast the force density should drop from the surface to the inside of the liquid.
- ίο -- ίο -
läßt sich mit der Formelcan be done with the formula
λ/0
6 = (2/ωΚμ)I/Z = (tc λ / 0
6 = (2 / ωΚμ) I / Z = (tc
abschätzen.estimate.
Hierbei sind μ.= 0,4 · TC · 10 Vs/Am die magnetische Permeabilität und o- die Leitfähigkeit des flüssigen Metalles. Da die Kraftdichte F bilinear in der magnetischen Induktion B und in der Stromdichte S istHere μ. = 0.4 · TC · 10 Vs / Am is the magnetic permeability and o- the conductivity of the liquid metal. Since the force density F is bilinear in magnetic induction B and in current density S.
F=SxI",F = SxI ",
beträgt ihre Eindringtiefe nur die Hälfte derjenigen der elektromagnetischen Felder. Für flüssigen Stahl mit K = 0,7 MS/m und£= 20mm oder $ = 10 mm ergibt sich z.B. die Frequenz f zu:its penetration depth is only half that of the electromagnetic Fields. For liquid steel with K = 0.7 MS / m and £ = 20mm or $ = 10 mm, for example, the frequency f results in:
f = (<S2 TC K μ)"1 = 9 kHz.f = (<S 2 TC K μ) " 1 = 9 kHz.
Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht nur auf die hier gegebenen Beispiele. Sie erlaubt es vielmehr, zahlreiche Gießtechniken, wie sie in der Literatur für niedrigschmelzende Metalle, insbesondere für Aluminium, beschrieben werden - siehe die Deutsche Offenlegungsschrift 28 30 284 und die dort genannten Verfahren - nunmehr auch bei höherschmelzenden Metallen zu verwenden.The invention is of course not limited to those given here Examples. Rather, it allows numerous casting techniques, such as those in the literature for low-melting metals, in particular for aluminum - see the German Offenlegungsschrift 28 30 284 and the processes mentioned there - now also to be used for higher melting metals.
M - ta ■ M - ta ■
1 - Vorratsgefäß1 - storage vessel
2 - Feuerfeste Zustellung2 - Refractory lining
3 - Gaszufuhr3 - gas supply
4 - Gasabdichtung4 - gas seal
5 - Umlaufendes Band5 - Circumferential belt
6 - Leiterschleife (Spule)6 - conductor loop (coil)
7 - Zulaufkanal7 - inlet duct
8 - Strang8 - strand
9 - Seitenwände = Klötze aus Messing9 - side walls = brass blocks
- Stützrollen des umlaufenden Bandes - Erstarrter Teil des Stranges 8 - Flüssiger Teil des Stranges 8 - Vorgezogene feuerfeste Zustellung - Flüssiger Rechteckleiter s ein Teil des noch flüssigen Stranges- Support rollers of the circulating belt - Solidified part of the strand 8 - Liquid part of strand 8 - Pre-drawn refractory lining - Liquid rectangular conductor s a part of the still liquid strand
Claims (8)
Z- ! I
Z-
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Legal Events
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Owner name: FRIED. KRUPP GMBH, 4300 ESSEN, DE |
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