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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggießen
von Stahl oder ähnlichen Eisenmetallen oder andere Metalle,
welche von einem magnetischen Feld beeinflußt werden.
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Defekte in Endprodukten, wie beispielsweise innere Defekte
(nachweisbar mittels Ultraschallmessung) und
Oberflächendefekte wie Blasen- und Splitterdefekte werden oftmals in den
gerollten Endprodukten gefunden. Solche Defekte werden dadurch
bewirkt, daß nichtmetallische Einschlüsse, geschmolzenes
Pulver und Blasen in den Schmelzprodukten eingefangen und
angehäuft werden, wenn das magnetische Metall schmilzt,
insbesondere wird Stahl in einer gebogenen Vorrichtung zum
Stranggießen kontinuierlich gegossen.
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Die bisherigen Versuche, diese Defekte zu verhindern, weisen
die folgenden Schritte auf:
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1. Das geschmolzene Metall zu reinigen, indem verschiedene
Gießverfeinerungsverfahren verwendet werden.
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2. Reoxidation des geschmolzenen Metalls zu verhindern, indem
die Dichtungen der Gießwanne fester gemacht werden.
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3. Das geschmolzene Metall zu überhitzen und zu bewirken, daß
die Einschlüsse in der Schmelze zu geschmolzenem Pulver am
Gießspiegel aufschwemmen, wodurch ein Entfernen der
Einschlüsse von dem geschmolzenen Metall bewirkt wird.
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4. Zu verhindern, daß die Teilchen der Gießpfannenschlacke und
des Gießpfannenpulvers in den Gußprodukten eingefangen
werden, indem eine Gießpfanne mit großem Volumen verwendet
wird.
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S. Eine senkrechte Biegemaschine zu installieren, um die
Einschlüsse aufzuschwemmen und sie in dem geschmolzenen
Gießpfannenpulver am Gießspiegel zu absorbieren.
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6. Zu verhindern, daß Einschlüsse und Gießpfannenpulver in den
Gußprodukten eingefangen werden, indem das
Immersionsdüsenprofil geändert wird.
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7. Einschlüsse und Gießpfannenpulver mittels Einfangplatten
einzufangen, welche an dem Auslaß der
Immersionsdüsenöffnungen installiert sind.
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8. Zu verhindern, daß die Düsenströme des geschmolzenen
Metalls in dem geschmolzenen Metalltopf in die Schlacke
eindringen, indem Reflektionsplatten an den Auslässen der
Immersionsdüsenöffnungen installiert werden.
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Diese bekannten Verfahren jedoch sind nicht ausreichend, um
das geschmolzene Metall in den Herstellungsprozessen soweit zu
reinigen, wie es erforderlich wäre, um ein hohes
Qualitätsniveau zu erreichen.
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Einschlüsse, Gießpfannenpulver und Blasen, welche in die
Gußform der Vorrichtung zum Stranggießen eingebracht werden,
werden in den Gußprodukten eingefangen und angehäuft, wenn die
Durchsatzgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls einen
bestimmten Wert überschreitet. Es ist insbesondere nicht
möglich, diese zu entfernen, indem sie auf dem geschmolzenen
Gießpfannenpulver auf dem Gießspiegel aufgeschwemmt werden,
wenn die Durchsatzgeschwindigkeiten den bestimmten Wert
überschreiten.
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Es wurde auch versucht, die Düsenströme des geschmolzenen
Metalls, welches von den Immersionsdüsen ausgestoßen wird, zu
steuern, indem die Profile der Auslaßöffnungen der
Immersionsdüse optimiert wurden oder indem die Gießgeschwindigkeit
reduziert wurde. Aber diese Versuche waren nicht ausreichend,
um Defekte zu verhindern, welche dadurch bewirkt wurden, daß
Einschlüsse oder Gießpfannenpulver, welches in das
geschmolzene Metall eingebracht wurde, eingefangen oder
angehäuft wurde.
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Ein elektromagnetisches Bremssystem (EMBR) wurde
vorgeschlagen, um diese Probleme zu lösen, welches im Iron Steel Eng.
Mai 1984, S. 41-47, J. Nagai, K. Suzuki, S. Kozima und
S. Kallberg, und auch in dem U. S. -Patent Nr. 4,495,984
beschrieben wurde. Die Bremskraft wurde erreicht, indem
statische magnetische Felder senkrecht zu der Flußrichtung der
geschmolzenen Metallströme aus der Immersionsdüse angebracht
wurden. Der Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen dem
geschmolzenen Metall in den Düsenströmen und dem Rest der
Schmelze bewirkte eine Spannung und diese bewirkte
Wirbelströme. Diese Wirbelströme wechselwirkten mit dem statischen
magnetischen Feld, wobei eine Bremskraft (Lorentz-Kraft)
erzeugt wurde, welche in einer Richtung entgegengesetzt dem
Metallfluß wirkte.
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Die Effekte des EMBR-Systems waren die Reduzierung der
Flußgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls in der Gußform, ein
Verhindern des Einfangens und Anhäufens von Gießpfannenpulver
und Einschlüssen in den Gußprodukten und ein Aufschwemmen der
Einschlüsse, welche in das geschmolzene Metall eingegeben
wurden. Unter bestimmten Bedingungen reduzierte das System die
inneren Defekte (nachweisbar mittels Ultraschallmessung) der
Endprodukte, welche durch die Gießpfannenpulver bewirkt
wurden, und reduzierte das Einfangen und Anhäufen von
Einschlüssen in der oberen Hälfte des Strangs in den gebogenen
Gußformrollen. Es wurde angenommen, daß ein Erhöhen der
Flußgeschwindigkeit des geschmolzenen Metallstroms aus der
Düse einen besseren Bremseffekt bewirken würde als andere
Verfahren, da der Bremseffekt der Lorentz-Kraft proportional
zu der Düsenstromgeschwindigkeit war.
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Jedoch wurde unter herkömmlichen Gießbedingungen oft
festgestellt, daß die Wirkungen des EMBR-Systems nicht ausreichend
waren und daß das EMBR-System tatsächlich die Qualität der
Gußprodukte verschlechterte, insbesondere beim
Hochgeschwindigkeitsgießen.
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Nach dem U. S. -Patent Nr. 4,495,984 kann die
Flußgeschwindigkeit der Düsenströme des geschmolzenen Metalls durch das EMBR-
System geändert werden, da die Ströme mit einer Wand
kollidieren, aber es ist unmöglich, einen gleichmäßigen Fluß
zu erreichen, in dem die Energie der Düsenströme aufgespalten
wird, und die Düsenströme tendieren dahin, in eine Richtung zu
gehen, in welcher das statische magnetische Feld keinen Effekt
hat.
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Weitere Vorschläge hinsichtlich der Anordnung der Eisenkerne
wurden gemacht, um das statische magnetische Feld in der
Gußform für das Stranggießen zu optimieren.
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Das japanische Patent Kokai 59-76647 offenbart die Idee, die
Geschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu reduzieren und die
Ströme des geschmolzenen Stahls aufzuspalten und zu rühren,
indem ein statisches magnetisches Feld direkt unterhalb einer
Gußform ausgebildet wird.
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Das japanische Patent Kokai 62-254955 offenbart verschiedene
Größen und Anordnungen der Eisenkerne in einer Gußform zum
Stranggießen.
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Das japanische Patent Kokai 63-154246 offenbart die Idee, die
magnetischen Pole an dem Gußspiegel und/oder an dem Boden der
Gußform für das Stranggießen anzuordnen.
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Diese bekannten Verfahren sind jedoch nachteilig und bewirken,
daß Einschlüsse tief in den Gußprodukten angehäuft werden,
wenn die Gießbedingungen (wie Gießgeschwindigkeit, Größe der
Gußprodukte, Profil der Immersionsdüse und Position des Levels
des Gußspiegels) geändert werden und von bestimmten optimalen
Bedingungen abweichen.
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Mit anderen Worten, diese bekannten Verfahren können die
Ströme des geschmolzenen Metalls nur unter bestimmten
spezifischen Bedingungen bremsen, wenn jedoch die Gießbedingungen
geändert werden, werden die Wirkungen des EMBR-Systems
reduziert oder manchmal verschlechtert sogar das EMBR-System die
Qualität der Gußprodukte.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen nach den
Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4 sind aus der JP-A-61-
199557 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes
Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von
magnetischen Metall zu schaffen, welches ein Produkt mit einem
Minimum an Verunreinigungen liefert. Die vorliegende Erfindung
zielt darauf ab, Stranggießprodukte bei
Herstellungsgeschwindigkeiten mit einer vorher nie erzielten Reinheit zu
erhalten.
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Weiterhin soll Stranggußstahl unter Entfernen von
Verunreinigungen, welche Oberflächendefekte in den gerollten
Endprodukten bewirken würden, hergestellt werden und weiterhin
sollen Produkte hergestellt werden, welche im wesentlichen
frei von Oberflächendefekten wie Blasen oder Splitterdefekten
sind. Auch soll das Einfangen oder Anhäufen von
nichtmetallischen Einschlüssen, Gießpfannenpulver oder Blasen in den
Stranggießprodukten vermieden werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung, einschließlich der
Wirkungsweise der Erfindung in einem breiten Bereich von
Betriebsparametern, ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung. In dieser zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht, welches ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
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Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch die Vorrichtung
nach Fig. 1,
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Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt einer bekannten
Vorrichtung zum Stranggießen, wobei die
Querschnittsansicht lediglich vorbekannte Markmalöe zeigt,
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Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer vorbekannten
Vorrichtung,
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Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer vorbekannten
Stranggußform ähnlich derjenigen von Fig. 4, jedoch
in einer verschiedenen Betriebsposition,
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Fig. 6 einen Querschnitt eines weiteren
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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Fig. 7 ein Diagramm, welches die Größe der
Oberflächendefekte (Blasen) in dem Endprodukt gegen die
Gießgeschwindigkeit des Beispiels 1 der Erfindung und des
Standes der Technik zeigt,
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Fig. 8 ein Diagramm, welches die Größe der
Oberflächendefekte (Blasen) in dem Endprodukt gegen die
Gießgeschwindigkeit der Beispiele 2 und 3 der Erfindung
zeigt,
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Fig. 9 ein Diagramm, welches die Größe der Oberflächen- und
inneren Defekte in den Endprodukten gegen die
Stromflußgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls
am Gußspiegel zeigt,
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Fig. 10 ein Diagramm, welches die Oberflächendefekte in dem
Gußprodukt (eingefangene Schlacke) gegen den Abstand
zwischen den oberen magnetischen Polen zeigt,
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Fig. 11 ein Diagramm, welches die Splitterdefekte
(Schlierendefekte auf der kaltgerollten
Metalloberfläche, hauptsächlich durch Aluminiumoxid
verursacht) gegen den Abstand zwischen den oberen
magnetischen Polen zeigt,
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Fig. 12 ein Schaubild, welches die magnetische Flußdichte
bei dreidimensionaler magnetischer Feldanalysis an
den Mittelpunkten der magnetischen Pole zeigt,
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Fig. 13 ein Schaubild der magnetischen Flußdichte und des
Flusses des geschmolzenen Metalls in der Mittendicke
in einem Produkt des Standes der Technik,
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Fig. 14 ein Schaubild der magnetischen Flußdichte und des
Flusses des geschmolzenen Metalls in der Mittendicke
von Fig. 6 und
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Fig. 15 ein Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Die nachfolgende Beschreibung ist auf diese Ausbildungsformen
der in der Zeichnung dargestellten Erfindung gerichtet. Dies
soll jedoch nicht die Erfindung einschränken.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Gegenstand gemäß
der Ansprüche 1 und 4 gelöst.
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Fig. 1 und 2 zeigen eine Form einer vorbekannten Vorrichtung
zum Stranggießen. Die Form 1 zum Stranggießen wird durch ein
Paar von Seitenplatten 1a und ein Paar von Seitenplatten 1b
gebildet. Mit einer Immersionsdüse 2 wird geschmolzenes
magnetisches Metall wie beispielsweise Stahl in die Form 1
eingebracht. Magnetische Pole 3, 3, welche aus Spulen C,C und
einem Eisenkern F bestehen, haben eine Breite W, welche im
wesentlichen die ganze Breite der Gießform 1 überdeckt, und
welche ein statisches magnetisches Feld liefern, welches die
ganze Breite der Form zum Stranggießen überdeckt. Wie in Fig.
2 dargestellt, hat die Immersiondüse 2 gegenüberliegende
seitliche Auslaßöffnungen 2a,2a, welche gegen die
Seitenplatten 1a,1a der Gießform 1 gerichtet sind. Magnetische Pole
3 bedecken im wesentlichen die ganze Formbreite. Die
Bezugsziffer 4 zeichnet die verfestigte Schale des Gußproduktes und
die Bezugsziffer 5 bezeichnet den Gußspiegel.
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Fig. 12 zeigt ein typisches Profil der magnetischen
Flußdichte, welches aus einer dreidimensionalen Feldanalysis
resultiert. Eine gleichmäßige magnetische Flußdichte kann von
dem Mittelpunkt des Eisenkerns bis 75% der Breite des
Eisenkerns erreicht werden. Am Ende des Eisenkerns nimmt die
Dichte des magnetischen Flusses ab, so daß es wichtig ist, um
ein im wesentlichen gleichförmiges magnetisches Feld zu
erreichen, daß die Breite des Eisenkerns wenigstens so breit
oder breiter als die Breite der Gießform ist.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik.
Magnetische Pole 3' bedecken nicht die gesamte Formbreite und
sind an spezifischen Positionen von begrenzten Bereichen
entlang der Gießform 1 angeordnet und bilden statische
magnetische Felder in der Gießform, welche mit Wirbelströmen,
die in dem geschmolzenen Metall induziert sind, wechselwirken,
wobei eine Bremskraft (Lorentz-Kraft) auf die Ströme aus
geschmolzenem Metall angelegt wird. Bei dieser bekannten
Vorrichtung muß jedoch die optimale Anordnung der magnetischen
Pole in der Form sorgfältig gewählt werden. Wenn die
Gießbedingungen geändert werden, ist es sehr schwierig,
Gußprodukte mit hoher Qualität zu erhalten.
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Fig. 13 zeigt die Kontur der magnetischen Flußdichte, welche
in der bekannten Vorrichtung nach Fig. 3 erhalten wird, mit
skizzenhaften Hauptstromflüssen. Ein starkes magnetisches Feld
muß angeordnet werden, um die Düsenströme aus der
Immersionsdüse 2 zu bremsen. Wie durch die Pfeile in Fig. 13
dargestellt, werden abgelenkte Ströme von geschmolzenem Metall
durch die Bremswirkung des starken magnetischen Feldes
erzeugt, und diese abgelenkten Ströme verschlechtern manchmal
die Qualität der Gußprodukte, selbst bei einem Vergleich mit
gewöhnlichem Gießen ohne ein magnetisches Feld.
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Im Stand der Technik ist es sehr wichtig, die magnetischen
Pole in der optimalen Position in der Gießform anzuordnen im
Hinblick auf die Hauptströme des geschmolzenen Metalls, und es
ist oft festgestellt worden, daß die optimale Polposition sich
aufgrund der tatsächlichen Gießbedingungen ändert, und es war
nicht immer möglich, die maximale Wirkung des EMBR-Systems zu
erhalten und frei von den Defekten zu sein, welche durch die
abgelenkten Ströme bewirkt werden.
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Gemäß dieser Erfindung werden die magnetischen Pole 3 an der
äußeren Oberfläche der Gießform 1 installiert, wobei statische
magnetische Felder gebildet werden, welche im wesentlichen die
gesamte Breite der Gießform 1 bedecken. Folglich wird die
Düsenstromgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls aus den
Auslaßöffnungen der Immersionsdüsen drastisch reduziert und
die magnetischen Felder wirken als Ablenkplatten, um die
Richtung der geschmolzenen Metallströme kontrollierbar zu
ändern.
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In vielen Experimenten ist erfindungsgemäß festgestellt
worden, daß die Düsenströme aus geschmolzenem Metall in
reduzierte Ströme geändert werden, welche gleichmäßig sind und
abwärts in die Richtung gerichtet sind, in welcher die
Gußprodukte aus der Vorrichtung zum Stranggießen herausgezogen
werden. Dies wurde als effektiv festgestellt, selbst wenn die
Gießbedingungen wie beispielsweise der Auslaßwinkel der
Immersionsdüse, die versenkt liegende Tiefe der Immersionsdüse
und die Gießgeschwindigkeit geändert wurden.
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Es werden nun verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß den Fig.
2, 4 und 5 beschrieben, wobei die Draufsicht gemäß Fig. 1 für
all diese drei Figuren gilt und wobei die Fig. 2 bis 5
lediglich vorbekannte Merkmale zeigen.
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Fig. 2 zeigt den magnetischen Pol 3, welcher so angeordnet
ist, daß er die Auslaßöffnungen 2a der Immersionsdüse 2 und im
wesentlichen die ganze Breite der Gießform 1b bedeckt. Bei
dieser Anordnung werden die Düsenstromgeschwindigkeiten des
geschmolzenen Metalls reduziert und das Flußprofil wird
gleichmäßig, wodurch das Einfangen von Gießformpulver und das
Anhäufen von Einschlüssen in den Gußprodukten unabhängig von
den Gießbedingungen wie der Auslaßwinkel der Immersionsdüse,
die versenkt liegende Tiefe der Immersionsdüse, die
Gießgeschwindigkeit und die Breite der Gießform verhindert wird.
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Fig. 4 zeigt den magnetischen Pol 3, welcher so angeordnet
ist, daß er die Bandfläche oberhalb der
Immersionsdüsenöffnungen 2a und im wesentlichen die ganze Breite der Gießform 1b
bedeckt. Bei dieser Anordnung wird verhindert, daß die
Düsenströme des geschmolzenen Metalls den Gießspiegel 5
erreichen und stören, so daß das Einfangen von
Gießpfannenpulvern auf dem Gießspiegel und in den Gußprodukten auf effektive
Weise verhindert wird.
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Fig. 5 zeigt den magnetischen Pol 3, welcher so angeordnet
ist, daß er die Bandfläche unterhalb der
Immersionsdüsenöffnungen 2a und im wesentlichen die ganze Breite der Gießform 1b
bedeckt. Bei dieser Anordnung wird verhindert, daß die
Düsenströme des geschmolzenen Metalls tief in die Muldenform
eindringen, wobei das Einfangen und Anhäufen von Einschlüssen
in dem geschmolzenen Metall in den Gußprodukten auf effektive
Weise verhindert wird.
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Fig. 6 zeigt, daß zwei magnetische Pole 31 und 32 angeordnet
sind, um die Bandflächen oberhalb und unterhalb der
Immersi
onsdüsenöffnungen 2a und im wesentlichen die gesamte Breite
der Gießform 1b zu bedecken. Bei dieser Anordnung werden die
Düsenströme des geschmolzenen Metalls zwischen den magnetschen
Feldern, welche durch die Pole geformt werden, wie in Fig. 14
gezeigt, gehalten, wobei verhindert wird, daß der Gießspiegel
gestört wird und gleichzeitig ein Eindringen tief in die
Muldenform des geschmolzenen Metalls verhindert wird.
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Die Fig. 1, 2, 4 und 5 zeigen nur ein Paar von magnetischen
Polen, während Fig. 6 zwei Paare von magnetischen Polen zeigt.
Wenn die Düsenstromgeschwindigkeit extrem hoch ist, ist es
wünschenswert, ein anderes magnetisches Polpaar oder -paare in
der Gießform anzuordnen, um so die positiven Wirkungen dieser
Erfindung zu verstärken.
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Die magnetische Flußdichte des magnetischen Feldes sollte gmäß
den Gießbedingungen wie den Dimensionen des Gußproduktes und
der Gießgeschwindigkeit kontrolliert werden. Wenn die
Aulaßgeschwindigkeit aus der Immersionsdüse hoch ist, d. h. daß
die Gießgeschwindigkeit hoch ist oder die Gießbreite groß ist,
dann ist eine höhere magnetische Flußdichte des magnetischen
Feldes erforderlich, um die Ströme des geschmolzenen Metalls
auf effektive Weise zu bremsen und das Flußmuster gleichmäßig
zu machen. Wenn jedoch die magnetische Flußdichte zu hoch ist,
um das Aufwärmen des Gießspiegels zu verhindern, dann steigt
die Größe der Oberflächeneffekte aufgrund von verfestigten
Krusten auf dem Gießspiegel an, wie in Fig. 9 gezeigt. Wie
vorstehend erwähnt, ist es wichtig, die magnetische Flußdichte
bei dieser Erfindung zu kontrollieren.
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Eine höhere Flußdichte ist erforderlich, um die
abwärtsgerichteten Ströme des geschmolzenen Metalls in der Gießform
gleichmäßig zu machen, als diejenige Dichte, um die
Fließgeschwindigkeit an dem Gießspiegel zu reduzieren. Wir haben
festgestellt, daß es im Fall von Fig. 6 von Vorteil ist, die
Dichte des magnetischen Feldes so zu steuern, um eine
nied
rigere Dichte (2400-3200 Gauß in Beispiel 4) an dem oberen
magnetischen Pol 31 als die Dichte (3200 Gauß in Beispiel 4)
an dem unteren magnetischen Pol 32 zu erzeugen.
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Die Fig. 6 und 15 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer Form 1 zum Stranggießen, welche aus einem Paar von
engen Seitenplatten 1a,1a und weiten Seitenplatten 1b,1b aus
Kupfer, Kupferverbindung oder kupferbeschichteten Platten,
welche wassergekühlt sind, einer Immersionsdüse 2, einem
Eisenkern Fa mit einem oberen magnetischen Pol 31a und einer
Spule c31a und einem unteren magnetischen Pol 32a und einer
Spule c32a, einem Eisenkern Fb mit einem oberen magnetischen
Pol 31b, einer Spule c31b, einem unteren magnetischen Pol
32b und einer Spule c32b, einer Steuerungsvorrichtung 6 für
die magnetische Flußdichte, welche an dem Eisenkern Fb
angeordnet ist und eine Klammer 7 aufweist, welche an einem
Trägerrahmen befestigt ist, sowie einer Klammer 8, welche an
dem Eisenkern Fb befestigt ist, einem Gelenkstift 9,
Verbindungsklammern 7 und 8, einem hydraulischen Zylinder 10,
welcher den Eisenkern Fb und den Trägerrahmen verbindet,
besteht.
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Bei Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 15, wenn der obere
magnetische Pol 31a eine "N"-Polarität und 31b eine
"S"-Polarität hat, dann wird der magnetische Fluß von Seite A nach
Seite B an den oberen magnetischen Polen 31a, 31b und von
Seite B nach Seite A an den unteren magnetischen Polen 32a,
32b gerichtet. Wenn geschmolzenes Metall in die oben
beschriebenen magnetischen Felder eingebracht wird, dann
werden die geschmolzenen Metallströme mit einer
aufwärtsgerichteten Flußrichtung durch das obere magnetische Feld
aufgehalten oder verlangsamt. Falls das obere magnetische Feld
zwichen 31a und 31b und das untere magnetische Feld zwischen
32a und 32b die gleiche Dichte hat, dann wird der aufwärts
gerichtete Fluß von geschmolzenen Metallströmen verhindert
oder verlangsamt. Dies reduziert die aufwärts gerichtete
Stromflußgeschwindigkeit und reduziert den Transport von
Wärme von dem geschmolzenen Metall zu dem Gießspiegel,
wodurch verhindert wird, daß das Gießpfannenpulver an dem
Gießspiegel geschmolzen wird. Dies verstärkt
Oberflächendefekte wie eingefangene Schlacke auf der Oberfläche der
Gußprodukte, wie in Fig. 9 gezeigt.
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Wir haben eine Vorrichtung und ein Verfahren erfunden, um
die magnetische Flußdichte 31, 32 zu kontrollieren, in dem
die Abstände zwischen den magnetischen Polen verändert
werden, indem eine Kontrollvorrichtung 6 für die magnetische
Flußdichte verwendet wird, welche an den Eisenkernen Fa, Fb
installiert ist. Gemäß dieser Vorrichtung zum Stranggießen
ist es nun möglich, den abwärtsgerichteten Strom
größtenteils auf einen gewünschten Wert der Abwärtsbewegung zu
verlangsamen, wobei zur gleichen Zeit eine exzessive
Verlangsamung der geschmolzenen Metallbewegung an dem Gießspiegel
verhindert wird, und das Schmelzen von Gießpfannenpulver auf
dem Gießspiegel durch die Wärme des geschmolzenen Metalls
verstärkt wird. Dies wird erreicht, indem der Abstand
zwischen den oberen magnetischen Polen 31a, 31b vergrößert wird
und die magnetische Flußdichte des oberen magnetischen
Feldes verglichen mit derjenigen des anderen Feldes reduziert
wird.
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Mittels dieser Erfindung kann auch die Gießproduktivität
verbessert werden, da die Möglichkeit geschaffen wird, die
magnetischen Felder gemäß der Gießbedingungen wie
Gießgeschwindigkeit und Stahltypen schnell zu ändern.
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Die Kontrollvorrichtung für die magnetische Flußdichte nach
Fig. 15 arbeitet, indem der Abstand zwischen den oberen
magnetischen Polen 31a, 31b geändert wird, und zwar indem der
Eisenkern Fb um ein Gelenk 9 mittels eines hydraulischen
Zylinders 10 geschwenkt wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Kontrollvorrichtung
für die magnetische Flußdichte kann gebildet werden (im
Hin
blick auf Fig. 15), indem ein Teil des Eisenkernmaterials
der oberen magnetischen Pole 31a, 31b durch ein
nichtmagnetisches Material wie Edelstahl ersetzt wird, was die
magnetische Flußdichte der oberen magnetischen Pole 31a, 31b
verglichen mit derjenigen der unteren magnetischen Pole 32a,
32b reduziert.
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Diese Apparatur kann leicht an existierende Vorrichtungen
zum Stranggießen mit geringen Änderungen im Bereich der
Gießform angepaßt werden.
Beispiele
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Die Fig. 7-14 zeigen Beispiele und Vergleichsbeispiele,
welche viele der Vorteile dieser Erfindung gegenüber dem Stand
der Technik zeigen. Andere Beispiele sind wie folgt:
Beispiel 1
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Kohlenstoffarmer A1-kaltnachgewalzter Stahl (0,015 Gew.-% C
0,034 Gew.-%), welcher in einem Sauerstoffaufblaskonverter
verfeinert wurde und mit Argonspülung behandelt wurde, wurde
in einer gebogenen Gießform (wie beispielsweise in den Fig.
1 und 2 gezeigt) unter den folgenden Bedingungen
kontinuierlich gegossen:
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Plattenquerschnitt: 220 bis 800,1200,1600 mm
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magnetische Poldimension (Bandfläche): 600 bis 1600 mm
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Flußdichte des magnetischen Feldes: 2000 Gauß
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Durchsatz: 3,0-4,0 t/min.
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Immersionsdüsenöffnungsfläche: 150 cm²
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Immersionsdüsenauslaßwinkel: aufwärts 5º, horizontal,
abwärts 25º
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Immersionsdüsenöffnungsposition: 180-220 mm unter der
oberen Kante des magnetischen Poles
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Gießspiegellevel: 30 mm unterhalb der oberen Kante des
magnetischen Pols
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totale Produktion: 10-50 Schmelzen, 2800 - 14000 t.
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Die gegossenen Platten wurden gerollt und kontinuierlich
wärmebehandelt bis zu Endprodukten. Danach wurden die
Oberflächendefekte der Endprodukte gemessen.
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Zum Vergleich wurde der Stand der Technik gemäß Fig. 3 mit
den gleichen Gießbedingungen verwendet und die
Oberflächendefekte der Endprodukte wurden auch gemessen.
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Fig. 7 zeigt, daß die Größe der Oberflächendefekte (Blasen)
auf den Endprodukten größenteils durch diese Erfindung
reduziert wurden, selbst wenn die Gießbedingungen in großem Maße
verändert wurden.
Beispiel 2
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Kohlenstoffarmer Al-kaltnachgewalzter Stahl (0,015 Gew.-% ≤ C ≤
0,034 Gew.-%), welcher in einem Sauerstoffaufblaskonverter
verfeinert wurde und mit Argonspülung behandelt wurde, wurde
in der gebogenen Gießform (wie in den Fig. 1 und 4
beispielsweise gezeigt) unter den folgenden Bedingungen
kontinuierlich gegossen:
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Plattenquerschnitt: 220 bis 800,1200,1600 mm
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magnetische Poldimension (Bandfläche): 200 bis 1600 mm
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Flußdichte des magnetischen Feldes: 2000 Gauß
-
Durchsatz: 3,0-4,0 t/min.
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Immersionsdüsenöffnungsfläche: 150 cm²
-
Immersionsdüsenauslaßwinkel: aufwärts 5º, horizontal,
abwärts 25º
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Magnetpolanordnung: untere Kante des Magnetpols ist 50 mm
über den Immersionsdüsenöffnungen angeordnet
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Gießspiegellevel: 50 mm unterhalb der oberen Kante des
magnetischen Pols
Beispiel 3
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Kohlenstoffarmer Al-kaltnachgewalzter Stahl (0,015 Gew.-% C
0,034 Gew.-%), welcher in einem Sauerstoffaufblaskonverter
verfeinert wurde und mit Argonspülung behandelt wurde, wurde
in der gebogenen Gießform (wie in Fig. 6 gezeigt) unter den
folgenden Bedingungen kontinuierlich gegossen:
-
Plattenquerschnitt: 220 bis 800, 1200, 1600 mm
-
magnetische Poldimension (Bandfläche): 200 bis 1600 mm
-
Flußdichte des magnetischen Feldes: 2000 Gauß
-
Durchsatz: 3,0-4,0 t/min.
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Immersionsdüsenöffnungsfläche: 150 cm²
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Immersionsdüsenauslaßwinkel: aufwärts 5º, horizontal,
abwärts 25º
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Magnetpolanordnung: untere Kante des Magnetpols ist 50 mm
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über den Immersionsdüsenöffnungen angeordnet und die obere
Kante des unteren magnetischen Poles ist 150 mm unter den
Immersionsdüsenöffnungen angeordnet.
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Gießspiegellevel: 50 mm unterhalb der oberen Kante des
magnetischen Pols
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Diese Gußplatten wurden gerollt und kontinuierlich
wärmebehandelt bis zu den Endprodukten, und die Oberflächendefekte
der Endprodukte wurden gemessen.
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Fig. 8 zeigt die Größe der Oberflächendefekte auf den
Endprodukten von den Beispielen 2 und 3. Die Oberflächendefekte
(Blasen) sind größenteils durch die Anwendung dieser
Erfindung reduziert, selbst wenn die Gießbedingungen in einem
großen Bereich verändert werden.
Beispiel 4
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Kohlenstoffarmer Al-kaltnachgewalzter Stahl für
Zinnbeschichtete Stahlplatten wurde in den gebogenen Gießformen
nach den Fig. 6 und 15 unter den folgenden Bedingungen
kontinuierlich gegossen:
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Gießgeschwindigkeit: 1,7 m/min
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Plattenquerschnitt: 260 bis 1400 mm
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oberer Magnetpolabstand: 460-520 mm
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unterer Magnetpolabstand: 460 mm
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Flußdichte des oberen magnetischen Feldes: 2400-3200 Gauß
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Flußdichte des unteren magnetischen Feldes: 3200 Gauß
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Diese Gußplatten wurden zu Endprodukten gerollt und die
Oberflächendefekte der Guß- und Endprodukte wurden gemessen.
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Fig. 10 zeigt die Größe der eingefangenen Schlacke auf den
Gußprodukten und Fig. 11 zeigt die Splitterdefekte, welche
Schlierendefekte sind, hauptsächlich bedingt durch
Aluminiumoxid auf den Endprodukten. Diese Figuren zeigen wichtige
Vorteile dieser Erfindung beim Kontrollieren der
magnetischen Flußdichte.
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Obwohl die Gußprodukte der vorstehend beschriebenen
Beispiele Stahlplatten waren, kann diese Erfindung leicht auf
andere magnetische Metalle wie Eisen und auf andere Arten
von Gießvorrichtungen wie diejenige für Blöcke und Barren
angewendet werden.
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Obwohl diese Erfindung im Hinblick auf ausgewählte
Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, können verschiedene
Änderungen vorgenommen werden wie das Ersetzen von Äquivalenten,
die Umkehrung von Teilen und die Verwendung von bestimmten
Merkmalen unabhängig von anderen Merkmalen, wobei nicht von
der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist,
abgewichen wird.