DE602004006010T2 - ELECTROMAGNETIC STIRRING METHOD FOR THE CONTINUOUS CASTING OF METAL PRODUCTS WITH A LONG-SECTION CROSS-SECTION - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl. Sie betrifft Im Besonderen das elektromagnetische Rühren beim Stranggießen von Produkten mit länglichem Querschnitt und genauer noch die Schaffung einer besonderen Verteilung der Ströme innerhalb des noch im flüssigen Zustand befindlichen Teils des gegossenen Metalls mittels angelegter Magnetfelder.The The present invention relates to the continuous casting of Metals, in particular of steel. In particular it concerns the electromagnetic stirring in continuous casting of products with oblong Cross-section and more precisely the creation of a special distribution the streams within the still in liquid Conditioned part of the cast metal by means of applied Magnetic fields.
Es sei darauf hingewiesen, dass unter „Produkt mit länglichem Querschnitt" metallurgische Produkte zu verstehen sind, deren Breite mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke, insbesondere Brammen, Vorbrammen, Dünnbrammen, etc.It It should be noted that under "product with elongated Cross section "metallurgical Are products whose width is at least twice as large as the thickness, in particular slabs, pre-slabs, thin slabs, etc.
Das elektromagnetische Rühren, das im Bereich des Stranggießens von Stahl in den frühen 70er Jahren erschienen ist, hat sich dort rapide als quasi unumgängliches Mittel zur Kontrolle der Ströme im Kern des erstarrenden Flüssigmetalls durchgesetzt. Es wird darauf hingewiesen, dass das am häufigsten angewandte Prinzip die allgemein bekannte Magnethydrodynamik (MHD) ist, die mithilfe eines beweglichen Magnetfeldes (Dreh- oder Gleitfeld), das von einem oder im Allgemeinen mehreren, in unmittelbarer Nähe des gegossenen Produktes angeordneten Mehrphaseninduktoren erzeugt wird, das flüssige Metall in der Feldbewegung mitführt. In geeigneter Weise in Höhe des Metallbadspiegels der Gießmaschine angeordnet, ermöglichen diese mit elektrischem Strom mit einstellbarer Frequenz gespeisten Induktoren dann verschiedene, an die Bedürfnisse des Metallarbeiters anpassbare Rührmodi.The electromagnetic stirring, that in the field of continuous casting of steel in the early days 70s has become rapidly there as quasi inevitable Means for controlling the flows in the core of the solidifying liquid metal enforced. It should be noted that the most commonly used Principle which is well-known magnetic hydrodynamics (MHD), the using a moving magnetic field (rotating or sliding field), that of one or more in general, in the immediate vicinity of the cast Product arranged polyphase inductors is generated, the liquid metal in the field movement. Appropriately in height the metal bath level of the casting machine arranged, allow these are electrically powered with adjustable frequency inductors then different, to the needs of the Metal worker's customizable stirring modes.
Zudem zeigen die konstanten Fortschritte, die im Verständnis der Erstarrungsmechanismen des Metalls beim Stranggießen verzeichnet werden, die Bedeutung gerade der Umlaufbewegungen des flüssigen Metalls für die Qualität des erhaltenen erstarrten Produkts im Allgemeinen (d.h. interne Gesundheit, Oberflächen- oder Einschlussreinheit, Erstarrungsstruktur, etc.).moreover show the constant progress in understanding the solidification mechanisms of the metal during continuous casting the importance of precisely the orbital movements of the liquid Metal for the quality of the resulting solidified product in general (i.e., internal Health, surface or inclusion purity, solidification structure, etc.).
Diesbezüglich lassen sich die der Metallschmelze beim Stranggießen aufgeprägten Bewegungen schematisch in zwei getrennte Kategorien einordnen, je nachdem, ob man die Kokille oder darunter die Sekundärkühlstufen der Gießmaschine betrachtet.Leave this aside the movements of the molten metal during continuous casting are schematic into two separate categories, depending on whether you use the mold or below, the secondary cooling stages the casting machine considered.
Die Bewegungen, die der Metallschmelze in der Kokille da aufgeprägt werden, wo der flüssige Metallanteil bei weitem am größten ist, bezwecken im Wesentlichen eine Kontrolle der Strömungen an dieser empfindlichen Stelle. Denn genau da befindet sich die freie Oberfläche des gegossenen Metalls, dessen innere Reinheit zum Beispiel stark von der geometrischen Form dieser Oberfläche abhängt. Dort entsteht auch insbesondere die erste Erstarrungshaut, deren wichtige Bedeutung sowohl für die Oberflächenqualität des erhaltenen Gießproduktes als auch für die Kontrolle des Gießprozesses selbst bekannt ist.The Movements that are imprinted on the molten metal in the mold where the liquid metal part by far the greatest, Essentially, the purpose of this is to control the flows of this sensitive one Job. Because exactly there is the free surface of the cast metal, whose inner purity, for example, strongly from depends on the geometric shape of this surface. There arises also in particular the first solidification skin, whose importance for both the surface quality of the obtained Cast product as also for the control of the casting process itself is known.
Dagegen wird mit einem Rühren des Metalls im Erstarrungsbereich unter der Kokille, also in der Sekundärkühlzone (man sagt eher „in der Sekundärkühlung"), vielmehr eine Verbesserung der internen metallurgischen Struktur des Produktes angestrebt, und zwar durch die Entwicklung einer weitestmöglichen äquiaxialen Erstarrung, von der man weiß, dass sie sowohl für die Mikroseigerung der Legierungselemente als auch insbesondere für die Porenfreiheit in der Mitte des gegossenen Produktes günstig ist. Daher wird immer häufiger auf ein elektromagnetisches Rühren beim Stranggießen von Brammen zurückgegriffen, wenn es darum geht, Produkte herzustellen, die eine porenfreie innere Gesundheit erfordern, wie zum Beispiel dicke Stahlbleche für Kesselplatten oder dicke geschweißte Rohre.On the other hand comes with a stir of the metal in the solidification area under the mold, ie in the secondary cooling zone (man rather says "in the secondary cooling "), rather one Improvement of the internal metallurgical structure of the product sought, through the development of the largest possible equiaxial Solidification, of which one knows that they are both for the micro segregation of the alloying elements as well in particular for the Pore-free in the middle of the cast product is favorable. Therefore, is becoming more common to an electromagnetic stirring in continuous casting used by slabs, when it comes to making products that have a non-porous interior Health require, such as thick steel sheets for boiler plates or thick welded Tube.
Zum
besseren Verständnis
der nachfolgend dargestellten Erfindung ist hier lediglich festzuhalten, dass
es allgemein bekannt ist, wie das Schema der aus der Druckschrift
Dabei
ist es möglich,
wie in der beigefügten
Welche
Variante auch immer gewählt
wird, sie kann mit Induktoren durchgeführt werden, die sowohl hinter
den Stützrollen
der Sekundärkühlzone der
Gießmaschine
als auch zwischen diesen Rollen (
Historisch gesehen sieht es so aus, als sei die Entdeckung dieser Art von Bewegungen, die auf einer schleifenförmigen Rezirkulation des Metalls in einer Ebene parallel zu den Breitseiten der Bramme basiert, darauf zurückzuführen, dass sich im Gegensatz zu länglichen Produkten beim Stranggießen von Flachprodukten die längliche Querschnittsform des Produktes nicht gut für den Aufbau einer stabilen Rotationsbewegung um die Gießachse eignet. Dies liegt vermutlich hauptsächlich an den starken Geschwindigkeitsgradienten, die dafür in der Dicke eines Produktes notwendig sind, welche Dicke, was die dicksten Produkte betrifft, kaum mehr als 20 cm beträgt.Historical seen, it looks like the discovery of this kind of movement, the on a loop-shaped Recirculation of the metal in a plane parallel to the broadsides based on the slab, due to the fact that in contrast to elongated ones Products in continuous casting of flat products the elongated one Cross-sectional shape of the product is not good for building a stable Rotational movement around the casting axis suitable. This is probably mainly due to the strong velocity gradient, the one for that in the thickness of a product are necessary, what thickness, what the thickest products, hardly exceeds 20 cm.
Eine
Konfiguration mit abgestuften Schleifen in der in den
Nun
hat sich aber gerade das Einfüllen
des Gießmetalls
von oben in die Kokille mit Hilfe eines Tauchgießrohrs mit seitlichen, zu den
Schmalseiten der Kokille offenen Austrittsöffnungen heutzutage fast allgemein
verbreitet und das gerade Tauchrohr mit nur einer axialen Austrittsöffnung verdrängt, das seitdem
fast nur noch für
lange Produkte reserviert ist. Ein wesentlicher Vorteil für die Strömungen in
der Kokille besteht darin, wie dies im Schema der
Dieser
letztgenannte Modus, der in
Der zweischleifige Modus ist beim Gießen jedoch nur dann dauerhaft verfügbar, wenn sich die Gießbedingungen dafür eignen (Gießgeschwindigkeit, Brammenbreite, Eintauchtiefe des Gießrohrs, Argondurchsatz als Verstopfungsschutz, etc.). Zufallsbedingte Übergänge zum einschleifigen Modus sind im Verlauf des Gießprozesses möglich, wenn sich die Bedingungen verändern, was im Grunde allgemein der Fall ist.Of the however, two-loop mode is only permanent when casting available, if the casting conditions suitable for it (Casting speed, Slab width, immersion depth of the pouring tube, argon throughput as Constipation protection, etc.). Random transitions to the single-loop mode are during the casting process possible, when conditions change, which is basically the case in general.
Ein
wesentlicher Aspekt im Hinblick auf die Kontrolle der zweischleifigen
Strömungen
in der Kokille besteht ferner darin, in der Kokille beiderseits des
Gießrohrs
eine sog. Links-Rechts-Symmetrie der Rezirkulationsbewegungen zum
Meniskus aufrechtzuerhalten. Es ist nämlich bekannt, dass das Auftreten
von Asymmetrien in diesem Bereich Oszillationserscheinungen im Metallbad
verursacht, welche zu unerwünschten
Rollbewegungen an der Oberfläche führen können, die
dem Bedienungspersonal auf der Gießbühne gut bekannt sind. Das heißt, es muss
dafür gesorgt
werden, dass die Teilrezirkulationsströmungen
Einfacher ausgedrückt können sich beim Gießen mit einem Tauchgießrohr mit seitlichen Austrittsöffnungen während desselben Gießvorgangs zufällig oder jedenfalls in nicht gewünschter Weise Strömungen in der Kokille ergeben, die entweder zweischleifigen Typs oder einschleifigen Typs sind oder bei denen es sich um instabile Strömungen aufgrund sog. Links-Rechts-Asymmetrien handelt.Easier expressed can while pouring with a submersible pouring tube with lateral outlet openings while the same casting process fortuitously or at least not wanted Way currents in the mold resulting in either double-ended type or einschleifigen Are type or which are unstable currents due to so-called. Left-right asymmetries.
Insbesondere
wegen dieser Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Strömungen im
oberen Bereich der Stranggießmaschinen
erschienen vor kurzem elektromagnetische Rührvorrichtungen, die in der Kokille
bereits auf die seitlichen Gießstrahlen
des Gießrohrs
einwirken. Wie in den Skizzen der beiliegenden
Der vorstehende kurze Rückblick auf den vorherigen Stand der Technik macht die Trennung, ja sogar den Widerspruch deutlich, der beim Gießen von Produkten mit länglichem Querschnitt zwischen Rühren des Metalls in der Kokille einerseits und Rühren in der Sekundärkühlung andererseits tatsächlich existiert.Of the above short review on the prior art makes the separation, yes even the contradiction clear when pouring products with oblong Cross section between stirring of the metal in the mold on the one hand and stirring in the secondary cooling on the other actually exists.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, ein solches Handicap zu überwinden. Mit anderen Worten: die auf das Stranggießen von Produkten mit länglichem Querschnit – insbesondere Brammen – anwendbare Erfindung bezweckt, über eine insgesamt entwickelte Rührbewegung der Metallschmelze je nach Badhöhe einen guten Austausch des noch flüssigen Metalls in beiden Richtungen zwischen der Sekundärkühlzone und der Kokille zu verschaffen. Dadurch ergibt sich eine sowohl thermische als auch chemische Homogenität zwischen oberem und unterem Bereich des Erstarrungsraums, ohne den Strömungsmodus in der Kokille zu beeinträchtigen und ohne dabei gegebenenfalls auf die kumulierten günstigen Wirkungen zu verzichten, die jeweils für das Rühren in der Kokille bzw. das Rühren in der Sekundärkühlung charakteristisch sind.The The present invention has therefore set itself the task, a to overcome such handicap. In other words, the continuous casting of products with elongated Cross section - especially Slabs - applicable Invention aims over an overall developed stirring motion the molten metal depending on the bath height a good exchange of the still liquid metal in both directions between the secondary cooling zone and to procure the mold. This results in both a thermal as well as chemical homogeneity between upper and lower area of the solidification space, without the flow mode in the mold and without, where appropriate, on the accumulated favorable Abstain effects, respectively for the stirring in the mold or the stir are characteristic in the secondary cooling.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, zur Verbesserung der metallurgischen Qualität von Stahlsorten beizutragen, für die eine gute innere Gesundheit angestrebt wird, wie Stahlsorten für Dickbleche oder dicke, geschweißte Rohre, ferritische Edelstähle oder elektrisch leitende Siliziumstähle.A additional The object of the invention is to improve the metallurgical quality of steel grades contribute to a good inner health is desired, such as steel grades for thick plates or thick, welded Tubes, ferritic stainless steels or electrically conductive silicon steels.
Eine andere zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf die Strömungen in der Sekundärkühlung einwirken zu können, um sie im Bereich der aus dem Gießrohr austretenden Gießstrahlen entweder als Beschleunigungsmittel oder im Gegenteil als Mittel zum Abbremsen des in die Kokille eintretenden Metalls oder auch als Mittel zu nutzen, um der Tendenz zur sog. Links-Rechts-Asymmetrie der Metallbewegungen innerhalb der Kokille entgegenzuwirken.A other additional The object of the invention is to act on the flows in the secondary cooling to be able to around them in the area of the pouring jets emerging from the pouring tube either as an accelerator or on the contrary as a means to decelerate of the metal entering the mold or also as an agent use the tendency to the so-called left-right asymmetry of the metal movements to counteract within the mold.
Im Hinblick auf diese Aufgaben betrifft die Erfindung ein elektromagnetisches Rührverfahren in der Sekundärkühlzone einer Anlage zum Stranggießen von Brammen oder gleichartigen anderen Produkten mit länglichem Querschnitt, deren Kokille mit einem Tauchrohr mit seitlichen, zu den Schmalseiten gerichteten Austrittsöffnungen versehen ist, welches Rührverfahren mit Hilfe von gleitenden Magnetfeldern durchgeführt wird, welche von in der Nähe des gegossenen Metalls angeordneten Mehrphaseninduktoren erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sekundärkühlzone die Bildung eines längsgerichteten Flüssigmetallflusses erzwungen wird, welcher im Mittenbereich des gegossenen Produktes in Form von zwei gegenläufigen, kolinearen Strömungen lokalisiert ist.in the In view of these objects, the invention relates to an electromagnetic stirring method in the secondary cooling zone one Plant for continuous casting slabs or similar products with elongated ones Cross section whose mold with a dip tube with lateral, too the narrow sides directed outlet openings is provided, which stirring is performed by means of sliding magnetic fields, which in the Near the cast Metal arranged multiphase inductors are generated, thereby characterized in that in the secondary cooling zone the formation of a longitudinal Liquid metal flow is forced, which in the middle region of the molded product in the form of two opposing, colinear flows is localized.
Dadurch entsteht auf natürliche Weise eine Gesamtzirkulation des Flüssigmetalls in der Sekundärkühlung, die sich in Gestalt eines "vierblättrigen Kleeblatts" aufbaut, welches zwei obere Lappen und zwei untere Lappen hat und dessen obere Lappen in der Kokille bis an die aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohrs heraustretenden Gießstrahlen reichen.This results in a natural way a total circulation of the liquid metal in the secondary cooling, which builds up in the form of a "four-leaf cloverleaf", which has two upper lobes and two lower lobes and the upper lobes in the mold to the out of the outlet openings of the Submersible pouring pouring pebbles reach.
Gemäß einer Variante werden diese beiden längsgerichteten, gegenläufigen, kolinearen Strömungen im Mittenbereich des Produktes sich voneinander entfernend erzeugt, so dass die oberen Lappen, die in der Kokille bis an die aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohrs heraustretenden Gießstrahlen reichen, sich im Gleichstrom mit ihnen vermischen, um sie zu verstärken.According to one Variant, these two are longitudinal, counter-rotating, colinear flows generated in the middle area of the product distantly, so that the upper lobes, which are in the mold to the out of the outlet openings of the submersible pouring tube emerging pouring streams rich, mingle with them to increase their strength.
Gemäß einer weiteren Variante werden diese beiden längsgerichteten, gegenläufigen, kolinearen Strömungen im Mittenbereich des Produktes zueinander konvergierend erzeugt, so dass die oberen Lappen, die in der Kokille bis an die aus den Austrittsöffnungen des Tauchgießrohrs heraustretenden Gießstrahlen reichen, sich im Gegenstrom über sie legen, um sie abzubremsen.According to one another variant, these two longitudinal, counter-rotating, colinear flows produced converging in the middle region of the product, so that the upper lobes, which are in the mold to the out of the outlet openings of the submersible pouring tube emerging pouring streams rich, in countercurrent over they lay down to slow them down.
Gemäß einer besonderen Ausführung des Verfahrens wird die Lokalisierung der längsgerichteten Strömung in der Sekundärkühlung zu der einen oder der anderen Schmalseite des gegossenen Produktes hin verlagert, um der Tendenz zur Links-Rechts-Asymmetrie der Metallbewegungen innerhalb der Kokille entgegenzuwirken.According to one special design of the method is the localization of the longitudinal flow in the secondary cooling too one or the other narrow side of the molded product shifted to the tendency to left-right asymmetry of metal movements to counteract within the mold.
Gemäß einer Durchführungsart wird der längsgerichtete Metallfluss im Mittenbereich des gegossenen Produktes in Form von zwei gegenläufigen, kolinearen Strömungen mit Hilfe von kolinearen, beweglichen Magnetfeldern erzeugt, die im Mittenbereich in Längsrichtung gleiten, wobei sie sich entweder einander nähern oder sich voneinander entfernen.According to one Carrying Out becomes the longitudinal one Metal flow in the center area of the cast product in the form of two opposing, colinear flows generated by means of colinear, moving magnetic fields, the in the middle area in the longitudinal direction glide, either approaching each other or from each other remove.
Gemäß einer bevorzugten Durchführungsart wird der längsgerichtete Metallfluss im Mittenbereich des gegossenen Produktes in Form von zwei gegenläufigen, kolinearen Strömungen mit Hilfe von kolinearen, beweglichen Magnetfeldern erzeugt, die je nach Breite des gegossenen Produktes in Querrichtung gleiten, wobei sie sich vom Rand zur Mitte des gegossenen Produktes einander nähern oder sich vom Rand zur Mitte des gegossenen Produktes voneinander entfernen.According to one preferred embodiment the longitudinal one Metal flow in the center area of the cast product in the form of two opposing, colinear flows generated by means of colinear, moving magnetic fields, the glide in the transverse direction, depending on the width of the cast product, moving from the edge to the center of the molded product each other draw closer or from the edge to the center of the molded product from each other remove.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Durchführungsart werden die gleitenden Magnetfelder mit Hilfe von mehrphasigen Linearinduktoren erzeugt, die den Breitseiten des gegossenen Produktes gegenüberliegend angeordnet werden.According to one Another preferred implementation become the sliding magnetic fields by means of multiphase linear inductors generated facing the broad sides of the molded product to be ordered.
Alternativ werden die Induktoren mit elektrischen Strömen unterschiedlicher Stromstärken gespeist, um die Einwirkung auf die beiden gegenläufigen, kolinearen Metallströmungen, die von den von ihnen generierten Magnetfeldern erzeugt werden, unterschiedlich zu regeln.alternative the inductors are fed with electric currents of different currents, to affect the two countercurrent, colinear metal flows, which are generated by the magnetic fields generated by them, different to regulate.
Unter „kolinearem" Gleiten der Magnetfelder oder der Metallströmungen ist zu verstehen, dass die Magnetfelder oder die Metallströmungen nicht parallel zueinander, sondern auf der gleichen Linie gleiten, genau wie zwei kolineare Vektoren im Vergleich zu zwei parallelen Vektoren.Under "colinear" sliding of the magnetic fields or the metal currents is to be understood that the magnetic fields or the metal flows are not parallel to each other but sliding on the same line, exactly like two co-linear vectors compared to two parallel vectors.
Es versteht sich also, dass die Erfindung hinsichtlich ihrer wesentlichen Grundlagen darin besteht, in der Sekundärkühlzone ein Rührkreuz mit zwei Querbalken und zwei Längsbalken zu bilden. Die Querbalken (oder horizontalen Balken, wenn davon ausgegangen wird, dass die Gießachse vertikal ist) erstrecken sich je nach der Breite des gegossenen Produktes, die beiden Längsbalken (oder vertikalen Balken) erstrecken sich in den (zumeist axialen) Mittenbereich des gegossenen Produktes.It Thus, it should be understood that the invention in terms of their essential Basics consists in the secondary cooling zone a stirring cross with two crossbeams and two longitudinal beams to build. The crossbeams (or horizontal bars, if any it is assumed that the casting axis is vertical) extend depending on the width of the molded product, the two longitudinal beams (or vertical bars) extend into the (mostly axial) Center area of the molded product.
Und durch die Bildung eines solchen Rührkreuzes in der Sekundärkühlung entsteht aufgrund der vierlappigen Rezirkulationsströmungen im Erstarrungsraum eine Gesamtkonfiguration der Bewegungen, die auch den Bereich der Kokille betrifft, so dass die von der Erfindung angestrebten vorgenannten Aufgaben erfüllt sind.And formed by the formation of such a stirring cross in the secondary cooling due to the four-lobed recirculation flows in the solidification space a Overall configuration of the movements, including the area of the mold is concerned, so that the intended by the invention above Tasks fulfilled are.
Anhand der nachfolgenden Beschreibung soll unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung die Erfindung verständlich gemacht und weitere Aspekte verdeutlicht werden.Based The following description is with reference to the accompanying drawings Invention understandable made and further aspects clarified.
Die
- –
1 ein übliches Schema, das in groben Zügen im Vertikalschnitt parallel zu den Breitseiten der Kokille die bekannte Kartographie der Zirkulationsbewegungen des flüssigen Metalls darstellt, welches über ein Tauchgießrohr mit seitlichen, zu den seitlichen Schmalseiten offenen Austrittsöffnungen in eine Kokille zum Stranggießen von Brammen eintritt; - –
2a ,2b1 und2b2 in zwei Ansichten (links perspektivisch und rechts im Querschnitt) Darstellungen bekannter elektromagnetischer Rührmodi in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen mit einem Tauchgießrohr mit seitlichen Austrittsöffnungen unter Verwendung von linearen Mehrphaseninduktoren (cf.1 ), die beiderseits des Tauchgießrohrs auf jeder Breitseite angeordnet sind und Magnetfelder erzeugen, die paarweise gegensinnig auf derselben Breitseite horizontal gleiten, entweder in gleicher Richtung wie der Gießstrahl (2b2 ) oder in entgegengegengesetzter Richtung (2b1 , und2a ); - –
3 ein vereinfachtes Schema, das perspektivisch eine Bramme während des Stranggießens in der Sekundärkühlzone der Gießmaschine zeigt. Diese Zone ist mit zwei Linearinduktoren versehen, die beiderseits des Produktes je nach dessen Breite einander gegenüberliegend angeordnet sind und ein horizontal gleitendes Magnetfeld erzeugen für einen elektromagnetischen Rührmodus in der Gestalt von „Schmetterlingsflügeln", der zum Beispiel aus der vorgenanntenFR 2187467 - –
4 ein analoges Schema zum vorhergehenden der3 , das jedoch einen elektromagnetischen Rührmodus in Gestalt einer „dreifachen Schleife" zeigt, so wie er zum Beispiel durch die Anwendung der Lehre der oben erwähntenFR 2528739
- -
1 a conventional scheme, which in broad strokes parallel to the broad sides of the mold, the known cartography of the circulation movements of the liquid metal, which enters via a Tauchgießrohr with lateral, open to the lateral narrow sides outlet openings in a mold for continuous casting of slabs; - -
2a .2b1 and2b2 in two views (left perspective and right in cross section) representations of known electromagnetic stirring modes in a mold for continuous casting of slabs with a Tauchgießrohr with lateral outlet openings using linear polyphase inductors (cf.1 ), which are arranged on either side of the immersion casting tube on each broad side and generate magnetic fields, which glide in pairs in opposite directions horizontally on the same broadside, either in the same direction as the pouring stream (2b2 ) or in the opposite direction (2b1 , and2a ); - -
3 a simplified schematic perspective view of a slab during continuous casting in the secondary cooling zone of the casting machine. This zone is provided with two linear inductors disposed opposite to each other on either side of the product, depending on the width thereof, and producing a horizontal sliding magnetic field for an electromagnetic stirring mode in the shape of "butterfly wings" made, for example, from the aforesaidFR 2187467 - -
4 an analogous scheme to the preceding of3 which, however, shows an electromagnetic stirring mode in the form of a "triple loop" as used, for example, by the teaching of the above-mentionedFR 2528739
Die
anderen
- –
5 ein allgemeines Schema, im vertikalen Axialschnitt parallel zu den Breitseiten einer Kokille zum Stranggießen von Brammen gesehen, welche Kokille mit einem Tauchgießrohr mit seitlichen, zu den seitlichen Schmalseiten offenen Austrittsöffnungen versehen ist; das Schema zeigt das allgemeine Rührprinzip in Gestalt eines vierblättrigen Kleeblatts in der Sekundärkühlzone nach einer der beiden Durchführungsarten der Erfindung, bei der sich die längsgerichteten, gegenläufigen Strömungen voneinander entfernen, sowie die daraus resultierende Kartographie der Zirkulationsbewegungen des flüssigen Metalls innerhalb dieser Zone, unmittelbar unterhalb der Kokille; -
6 ein Schema analog zu5 , jedoch bei einem Strömungsmodus in der Kokille in Gestalt einer „einfachen Schleife" und nicht „zweifachen Schleife"; - –
7a ein Schema, das auf der Basis einer Reproduktion der5 ein Mittel zur Durchführung des Rührmodus in Gestalt eines vierblättrigen Kleeblatts unter Verwendung von Linearinduktoren mit horizontal gleitendem Magnetfeld zeigt; - –
7b ein Schema analog zu7a , das jedoch eine andere Ausführungsart dieser Durchführung der Erfindung zeigt, und zwar diesmal unter Verwendung von Linearinduktoren mit vertikal gleitendem Magnetfeld; - –
8 ein Schema, das ebenfalls auf der Basis einer Reproduktion der5 eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung zeigt, bei der eine weitere Zirkulation in Gestalt einer „zweifachen Schleife" in der Kokille zustande kommt, und zwar unter Verwendung von Linearinduktoren mit horizontal gleitendem Magnetfeld, das direkt auf die aus den Öffnungen des Gießrohrs austretenden Gießstrahlen einwirkt; - –
9 die andere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der nicht mehr konvergierende, sondern divergierende, gegenläufige, längsgerichtete Strömungen im Mittenbereich des gegossenen Produktes erzeugt werden.
- -
5 a general scheme, seen in vertical axial section parallel to the broad sides of a mold for continuous casting of slabs, which mold is provided with a Tauchgießrohr with lateral, open to the lateral narrow sides of the outlet openings; the scheme shows the general stirring principle in the form of a four-leaf clover in the secondary cooling zone according to one of the two embodiments of the invention, in which the longitudinal, countercurrent flows from each other, and the resulting cartography of the circulation movements of the liquid metal within this zone, immediately below the mold; -
6 a scheme analogous to5 but with a flow mode in the mold in the form of a "simple loop" and not a "double loop"; - -
7a a scheme based on a reproduction of the5 shows a means for performing the stirring mode in the form of a four-leaf clover using horizontally-sliding magnetic field linear inductors; - -
7b a scheme analogous to7a however, showing another embodiment of this practice of the invention, this time using linear inductors with a vertically sliding magnetic field; - -
8th a scheme also based on a reproduction of the5 a preferred embodiment of the invention, in which a further circulation in the form of a "double loop" in the mold comes about, using linear inducers with horizontally sliding magnetic field, which acts directly on the emerging from the openings of the pouring nozzle pouring jets; - -
9 the other embodiment of the invention, are generated in the no longer converging, but divergent, counter-rotating, longitudinal flows in the central region of the molded product.
Es
sei darauf hingewiesen, dass die
In
den
In diesen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Zeichen versehen. Um bestimmte Figuren nicht unnötig zu überladen, wurden gegebenenfalls sich wiederholende Zeichen nicht eingetragen, um die in diesen Figuren dargestellten wesentlichen Elemente der Erfindung deutlicher herauszustellen.In These figures are the same elements with the same characters. To make certain figures unnecessary to overload, if necessary, repeating signs were not registered, around the essential elements shown in these figures To emphasize invention.
In
jeder Figur ist eine Kokille
Ein
Tauchgießrohr
Es sei darauf hingewiesen, dass man die Metallbadhöhe (oder Tiefe des Erstarrungsraums) klassischerweise definiert als die Maßdifferenz auf der Vertikalen zwischen der Höhe der freien Oberfläche des gegossenen Metalls in der Kokille (oder Meniskus) und der Höhe des Erstarrungsraumbodens im unteren Bereich der Sekundärkühlzone, dort, wo sich die sich ausbildenden Erstarrungsfronten treffen, die sich auf jeder der Breitseiten des gegossenen Produktes mit fortschreitender Erstarrung bilden.It It should be noted that the metal bath height (or depth of the solidification space) is classically defined as the measure difference on the vertical between the height of the free surface of the cast metal in the mold (or meniscus) and the height of the solidification chamber floor in the lower area of the secondary cooling zone, where the forming solidification fronts meet, the on each of the broad sides of the molded product with progressive To form solidification.
Ungefähr drei
oder vier Meter unter dem Meniskus
Aufgrund
des zwangsweise "fertigen" Abmessungscharakters
des gegossenen Produktes sind diese Balken wie ersichtlich in gewisser
Weise durch Rezirkulationsschleifen miteinander verbunden, um eine
Gesamtströmung
zu bilden, die sich in der Ebene des Breitseiten des gegossenen
Produktes in der Gestalt eines vierblättrigen Kleeblatts ausbildet,
wobei die Blätter
Lappen L1, L2, L3, L4 darstellen, von denen sich die beiden oberen,
L1 und L4, in der Kokille bis in Höhe der austretenden Gießstrahlen
Gemäss dem in
den
Die
diese Balken bildenden Metallströme werden
wie bereits gesagt von gleitenden Magnetfeldern erzeugt, die ihrerseits
von Linearinduktoren erzeugt werden, welche in unmittelbarer Nähe des gegossenen
Produktes seinen Breitseiten (vorzugsweise beiden Seiten) gegenüberliegend
angeordnet sind. Selbstverständlich
ist es unnötig,
dass beide Balkenpaare gleichzeitig von den Magnetfeldern angesteuert
werden. Ein Paar genügt,
zum Beispiel die vertikalen Balken
Bei
diesem ersten Rührmodus
der Erfindung müssen
allerdings die vertikalen Balken
Unter
diesen Bedingungen werden durch die Durchführung der Erfindung die Metallaustausche zwischen
oberem und unterem Bereich des Erstarrungsraums maximiert. Denn
zum einen findet die schleifenförmige
Zirkulation des Metalls in einem beliebigen Lappen in entgegengesetzter
Richtung zu der statt, die sich in den beiden am nächsten beieinander
liegenden Lappen aufbaut. Zum anderen wird die Stärke der
Gießstrahlen
Auf diese Weise wird klar, dass ein beliebiges Flüssigmetallelement (das in Gedanken an einer beliebigen Stelle der Metallbadhöhe isoliert wird), sich durch willkürliche Benutzung sukzessiver aufsteigender oder absteigender Strömungen mit hoher Wahrscheinlichkeit mindestens einmal in der Kokille befinden wird, bevor es wieder absteigt, falls es sich anfänglich in der Sekundärkühlzone befindet, und umgekehrt, falls es anfänglich in der Kokille gewählt wird, wobei es zwangsweise insgesamt mit einer der Gießgeschwindigkeit entsprechenden mittleren Geschwindigkeit nach unten in die Abziehrichtung bewegt wird. Mit anderen Worten: durch diese Durchführung der Erfindung wird der Metallschmelzeaustausch zwischen den warmen Bereichen der Kokille und den kälteren Bereichen der Sekundärkühlung maximiert, und zwar indem in der Kokille die bekannten Mittel eingesetzt werden, um dort den zweischleifigen Modus zu stabilisieren.In this way, it will be appreciated that any liquid metal element (which is thought to be isolated at any point in the metal bath height) will most likely be in the mold at least once by arbitrary use of successive ascending or descending flows before it descends, if it is initially in the secondary cooling zone, and vice versa, if it is initially selected in the mold, forcibly being moved downwardly in the stripping direction at a mean velocity corresponding to the casting speed. In other words, by this practice of the invention, the molten metal exchange between the hot regions of the mold and the colder regions of the secondary cooling is maximized by the known means being used in the mold to stabilize the twin-loop mode.
Ein
solcher Austausch trägt
insbesondere zu einer besseren Ableitung der überschüssigen Wärme sowie zur Herbeiführung einer
frühen
und umfassenden äquiaxialen
Erstarrung bei, wobei keine Gefahr besteht, dass der Strömungsmodus
in der Kokille beeinträchtigt
wird, sondern im Gegenteil die Stabilität der Links-Rechts-Asymmetrie
der Bewegungen beiderseits des Giessrohrs verstärkt wird, egal, welcher lokale
Modus vorliegt: zweifache Schleife (vgl.
Wie
bereits gesagt werden die Balken
Es ist allgemein bekannt, dass solche Felder leicht mit herkömmlichen mehrphasigen Linearinduktoren erzeugt werden können.It It is well known that such fields easily with conventional multiphase linear inductors can be generated.
In
diesem Fall wird die Rührkraft
von den konvergierenden Querbalken
Es
ergibt sich dann insgesamt eine Rührkonfiguration in der Sekundärkühlung mit
vier Strömungslappen
L1 bis L4, bei der sich die Schleifen im Vergleich zur ersten Variante
in entgegengesetzter Richtung drehen. Aufgrund der antagonistischen
Wirkung der oberen Lappen L1 und L4 auf die Gießstrahlen
Es
versteht sich, dass diese beiden Hauptvarianten in Wirklichkeit
nur verschiedene, ergänzende Aspekte
derselben Erfindung sind, die bei der Durchführung des Rührverfahrens zusammen vorliegen können. Die
Gleitrichtungen der einwirkenden Magnetfelder lassen sich in der
Tat leicht dynamisch modifizieren, zum Beispiel durch Umpolung der
Induktoren, die sie erzeugen, so dass die Strömungen der Gießstrahlen
Man sieht also, dass ein wesentliches Interesse der Erfindung darin besteht, dass ein guter Oben-Unten-Austausch im Erstarrungsraum gewährleistet wird und dabei gleichzeitig aus der Ferne auf die Gießstrahlen in der Kokille eingewirkt werden kann, und zwar mit Hilfe eines einfachen, rustikalen Aufbaus einer elektromagnetischen Rühreinrichtung, deren Komponenten im Handel erhältlich sind.you So sees that a significant interest of the invention therein There is a good up-down exchange in the freezing room guaranteed and at the same time from a distance on the pouring streams can be acted in the mold, with the help of a simple, rustic construction of an electromagnetic stirring device whose Components available in stores are.
Die
Erfindung besteht demnach letztendlich darin, die derzeit verfügbaren elektromagnetischen Rührmittel
sinnvoll zu nutzen, um in der Sekundärkühlzone eine Längsteilung
des Produktes in zwei nebeneinander liegende Stränge zu realisieren und in jedem
Strang eine schmetterlingsflügelartige
Rührkonfiguration
aufzubauen. Dadurch entsteht in der Sekundärkühlzone ein vierlappiges Strömungssystem,
dessen Herzstück
das Rührkreuz
Aus naheliegenden Symmetriegründen erfolgt diese Teilung in zwei Stränge vorzugsweise auf der halben Breite des gegossenen Produktes, d.h. an dessen Längsachse entlang, da diese Achse gewöhnlich mit der Gießachse zusammenfällt.Out obvious symmetry reasons this division takes place in two strands, preferably on the half Width of cast product, i. on its longitudinal axis along, as this axis is ordinary with the casting axis coincides.
Es
genügt
allerdings, ein Ungleichgewicht in den Rührkräften zwischen den beiden Querbalken
Ebenso
ermöglicht
ein entsprechendes Ungleichgewicht in den Längsbalken
Will
man jedoch auf diese beiden möglichen Verstellungen
der Lage des Mittelpunkts P des Rührkreuzes zusammen einwirken,
muss die Sekundärkühlung mit
einer Rühreinrichtung
mit vier Induktoren versehen werden, um jeden der vier Balken
Unabhängig von der jeweils gewählten Durchführungsart sorgt die Erfindung für ein komplettes Rühren des Metalls über die Metallbadhöhe, das sowohl eine thermische als auch chemische Homogenität zwischen oberem und unterem Bereich des Erstarrungsraums gewährleistet, ohne dabei auf die günstigen Wirkungen zu verzichten, die für Rührvorgänge in der Kokille bzw. in der Sekundärkühlzone charakteristisch sind, und ohne den örtlichen Strömungsmodus in der Kokille zu beeinträchtigen, der gegebenenfalls sogar stabilisiert wird.Independent of the type of implementation chosen the invention ensures a complete stir of the metal over the metal bath height, this gives both a thermal and a chemical homogeneity between ensures upper and lower area of the solidification space, without sacrificing on the cheap To give up effects for Stirring in the Mold or in the secondary cooling zone characteristic are, and without the local flow mode in the mold, which is possibly even stabilized.
Es versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern vielmehr eine Vielzahl von Varianten und äquivalenten Ausführungen betrifft, wenn ihre in den nachfolgenden Ansprüchen gegebene Definition eingehalten wird.It It goes without saying that the invention does not affect the limited examples, but rather one Variety of variants and equivalent versions is concerned when its definition given in the following claims becomes.
So haben zum Beispiel die einzusetzenden Linearinduktoren klassischerweise eine ebene Struktur, aber dieser Anordnung wird lediglich ein Vorzug gegeben. In Frage kommen können auch bogenförmig ausgebildete Induktoren, die sich möglichst gut an die Oberflächenform der Bramme anschmiegen lassen, da, wo die Induktoren über die Metallbadhöhe verteilt angeordnet sind.So For example, the linear inductors to be used are classically a planar structure, but this arrangement is given only a preference. Can be considered also arched trained inducers that work as well as possible on the surface shape the slab to nestle, where the inductors on the Metal bath height distributed are arranged.
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