DE69110166T2

DE69110166T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Stahlschmelzen.

Info

Publication number: DE69110166T2
Application number: DE69110166T
Authority: DE
Inventors: Chitoshi Matsumura; Kentaro Mori; Hironori Yamamoto
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2011-03-23
Also published as: KR910016412A; EP0448113A3; US5085265A; DE69110166T3; EP0448113A2; KR950002967B1; EP0448113B1; DE69110166D1; EP0448113B2; ATE123432T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung dafür gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Als Verfahren zum Minimieren von Zentrumsentmischungen eines Verfestigungsgefüges durch Zunahme kleiner gleichgerichteter Kristalle werden ein Niedrigtemperatur-Gießverfahren und ein elektromagnetisches Rührverfahren angegeben. Beim Niedrigtemperatur-Gießverfahren werden leicht inhomogene Kristallisationskerne erzeugt, indem man eine Überhitzung des geschmolzenen Stahls während des Gießens von flüssigem Metall so klein wie möglich macht. Dieses Verfahren, bei dem man kleine gleichgerichtete Kristalle erhalten kann, ist als das einfachste Verfahren zur Verbesserung des Verfestigungsgefüges bekannt.
Beim elektromagnetischen Rührverfahren erhält man das Gefüge aus gleichgerichteten Kristallen, indem man Dendritenarme durch zwangsweises Fließenlassen von geschmolzenem Stahl angrenzend an eine Verfestigungsgrenzfläche zerteilt. Als elektromagnetisches Rührverfahren werden elektromagnetische Rührverfahren mit Wanderfeld, Drehfeld und statischem Magnetfeld aufgezeigt. Beim elektromagnetischen Wanderfeldund Drehfeld-Rührverfahren wird ein wanderndes Magnetfeld am geschmolzenen Stahl angelegt, und man läßt den geschmolzenen Stahl durch eine Wechselwirkung eines im geschmolzenen Stahl erzeugten Wirbelstroms mit dem angelegten Magnetfeld zwangsweise fließen. Beim elektromagnetischen Rührverfahren mit statischem elektromagnetischem Feld erhält man eine Lorentzkraft durch konstante Zufuhr eines elektrischen Stroms in einen geschmolzenen Stahl, an dem ein statisches Magnetfeld anliegt.
Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Situation zeigt, in der geschmolzener Stahl mittels der elektromagnetischen Dreh-Rührvorrichtung angrenzend an einen Meniskus innerhalb einer Stranggießform längs der inneren Umfangsoberf lächen der Form gerührt wird. Eine die Stranggießform 21 umgebende magnetische Rührwicklung 22 ist außerhalb der Stranggießform 21 auf einem Niveau mit einer Höhe angeordnet, welche den Meniskus des geschmolzenen Stahls einschließt. Der geschmolzene Stahl wird gerührt, indem man mit Hilfe der elektromagnetischen Wicklung 22 innerhalb der Form ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Entlang der inneren Umfangsoberflächen der Form 21 gebildete Dendritenarme werden durch diesen Rührvorgang zerteilt, wodurch man ein gleichgerichtetes Kristallgefüge erhält.
Um den Anteil an gleichgerichteten Kristallen zu erhöhen, muß eine elektromagnetische Rührkraft vergrößert werden. Da bei Vergrößerung der elektromagnetischen Rührkraft geschmolzener Stahl in der Nachbarschaft des inneren Umfangs der Form durch eine Zentrifugalkraft emporgehoben wird, wie in Fig. 7 dargestellt, wird die Dicke eines Pulverbades 24 aus Schmierpulver auf dem geschmolzenen Stahl 23 innerhalb der Stranggießform 21 klein. Ungeschmolzenes Pulver wird in den geschmolzenen Stahl eingeschlossen, wodurch Schlackenstellen gebildet werden. Infolge eines ungleichmäßigen Einströmens von Pulver zwischen die Form 21 und einen verfestigten Mantel, weil in das Pulver Luft eingeschlossen wird, wenn man das Pulverbad fließen läßt, wird die Verfestigungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in Teilbereichen klein. Folglich werden auf der Oberfläche eines Strangs Längsrisse gebildet.
Wenn ein Strom von geschmolzenem Stahl durch die Verwendung einer elektromagnetischen Rührvorrichtung vor einem verfestigten Mantel erzeugt wird, wird weiter eine negative Entmischungszone erzeugt, da ein konzentrierter geschmolzener Stahl zwischen den Dendriten ausgewaschen wird.
Die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 70361/89 offenbart ein Verfahren, bei dem eine elektromagnetische Wicklung in einem äußeren Umfang einer Stranggießform angeordnet ist, und ein runder, elektrisch leitender Ring benachbart zu einem Meniskus des geschmolzenen Metalls angeordnet ist, um an geschmolzenem Metall ein Magnetfeld in senkrechter Richtung und nach oben zu anzulegen. Jedoch steht dieses Verfahren nicht mit dem elektromagnetischen Drehfeld- Rührverfahren im Zusammenhang.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein drehendes elektromagnetisches Rührverfahren bereitzustellen, bei dem der Anteil an gleichgerichteten Kristallen erhöht werden kann, ohne jegliche Schlackenstelle und jeglichen Längsriß im Stahl zu erzeugen, sowie eine Vorrichtung dafür.
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl bereit, umfassend:
eine Stranggießform;
eine elektromagnetische Rührwicklung, die geschmolzenen Stahl innerhalb der besagten Form dreht und fließen läßt, und die außerhalb der besagten Form installiert ist. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch
eine den magnetischen Fluß abschirmende Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff, die zwischen der besagten Form und der elektromagnetischen Rührwicklung in einer Höhe angeordnet ist, welche ein Niveau eines von einem Pulverbad bedeckten Meniskus einschließt.
Die vorliegende Erfindung sieht weiter ein Verfahren zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl vor, umfassend die Schritte:
Gießen von geschmolzenem Stahl in eine Stranggießform; Ausbilden eines Bades von geschmolzenem Pulver über dem Meniskus;
Aufbringen einer elektromagnetischen Kraft auf den geschmolzenen Stahl in der besagten Form mit Hilfe eines wandernden Magnetfeldes, das von einer außerhalb der Stranggießform installierten elektromagnetischen Wicklung erzeugt wird. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch
Abschirmen der besagten elektromagnetischen Kraft mit Hilfe einer Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff, die zwischen der besagten Form und der elektromagnetischen Wicklung in einer Höhe installiert ist, welche ein Niveau eines Meniskus einschließt.
Die obigen Ziele und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, welche eine Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht, welche eine andere Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Abstand vom oberen Ende einer Form zu ihrer Unterseite und der magnetischen Flußdichte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 (A) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Anteil an gleichgerichteten Kristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 (B) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Index der Längsrisse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 (C) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Index von Schlackestellen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Konzentrationsverteilung von Kohlenstoff in radialer Richtung eines Strangs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem maximalen Grad an negativer Entmischung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, welche eine elektromagnetische Dreh-Rührvorrichtung des Standes der Technik zeigt; und
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Dicke einer Abschirmung und dem Verhältnis der Abnahme der magnetischen Flußdichte zeigt;
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Abstand vom Meniskus und der Fließgeschwindigkeit beim Rühren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
die Figuren 10 (A) bis (C) sind schematische Darstellungen, welche eine Verteilung eines magnetischen Flusses einer Wicklung zum Drehen und Fließenlassen von geschmolzenem Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Stranggießform, eine elektromagnetische Rührwicklung und eine den magnetischen Fluß abschirmende Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff. Die elektromagnetische Rührwicklung ist außerhalb der Form installiert, um ein Drehen und Fließenlassen von geschmolzenem Stahl innerhalb der Form zu bewirken. Die Abschirmung ist zwischen der Form und der elektromagnetischen Rührwicklung in einer Höhe angeordnet, die ein Niveau eines von einem Pulverbad bedeckten Meniskus einschließt.
Der Grund für die Anordnung der vorgenannten Abschirmung ist wie folgt:
Wenn eine große Rührkraft übertragen wird, um durch die elektromagnetische Dreh-Rührvorrichtung den Anteil von gleichgerichteten Kristallen ohne jegliche Zentrumsentmischung zu vergrößern, wird die Dicke des Pulverbades auf dem geschmolzenen Stahl verringert, da der geschmolzene Stahl durch eine Zentrifugalkraft in der Nachbarschaft der inneren Umfangsoberfläche der Form emporgehoben wird. Da die Dicke des Bades verringert wird, werden in einem Strang Schlackenstellen und Längsrisse gebildet. Dementsprechend ist es ausreichend, die Rührkraft auf den geschmolzenen Stahl in der Nachbarschaft des Meniskus abzuschwächen, so daß die Dicke des Pulverbades nicht verringert werden kann. Der Rand des Pulverbades wird am Aufwölben gehindert. Es ist ausreichend, einen auf den Rand des Meniskus einwirkenden magnetischen Fluß zu absorbieren. Bei der Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl wird eine Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff, wie beispielsweise reinem Eisen, Stahl oder dergleichen zwischen der elektromagnetischen Rührwicklung und der Stranggießform um die Form herum in einer Höhe installiert, welche ein Niveau des Meniskus einschließt. Der durch einen Teil des Meniskus hindurchtretende magnetische Fluß wird durch die Abschirmung abgeschirmt.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Dicke von Materialien, welche den geschmolzenen Stahl gegenüber dem magnetischen Fluß abschirmen, und dein Verhältnis der Abnahme der magnetischen Flußdichte zeigt, wenn die Frequenz eines elektrischen Stroms, den man durch die elektromagnetische Rührwicklung hindurchtreten läßt, 50 Hz beträgt. In der Zeichnung bezeichnet A den Fall von Luft, B den Fall von nichtrostendem Stahl aus Austenit von 1000ºC und C den Fall von Eisen von 30ºC. Wenn der ferromagnetische Stoff, wie beispielsweise reines Eisen, Stahl oder dergleichen verwendet wird, tritt der magnetische Fluß im wesentlichen nicht durch die den geschmolzenen Stahl abschirmenden Materialien hindurch, wenn der geschmolzene Stahl durch eine Platte von 10 bis 25 mm Dicke abgeschirmt wird. Was die Frequenz eines elektrischen Stroms betrifft, den man durch die elektromagnetische Rührwicklung hindurchtreten läßt, so sollte eine niedrigfrequente Leistungsquelle von 2 bis 20 Hz verwendet werden, um zu verhindern, daß die magnetische Flußdichte in einer Form aus Kupferblech abgeschwächt wird. Der Grad der Absorption des magnetischen Flusses durch den ferromagnetischen Stoff ist demjenigen in Fig. 8 gleich.
Die Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl der vorliegenden Erfindung wird nun unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Die Vorrichtung zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl besteht aus einem äußeren Gefäß 2, das am weitesten außen angeordnet ist, einem in das äußere Gefäß 2 eingesetzten inneren Gefäß 3, sowie einer röhrenförmigen Form 4, die in das innere Gefäß 3 eingesetzt ist und aus geschmolzenem Stahl einen Verfestigungsmantel bildet, indem sie den geschmolzenen Stahl berührt. Ein Kühlwasserpfad 5 ist zwischen dem inneren Gefäß 3 und der röhrenförmigen Form 4 ausgebildet, welche dauernd durch Kühlwasser gekühlt wird. In einem Abschnitt, in dem das äußere Gefäß 2 das innere Gefäß 3 in der Stranggießform berührt, ist ein ringförmiger konkaver Teilbereich 6 angeordnet. Eine elektromagnetische Rührwicklung 7 ist in dem konkaven Teilbereich 6 installiert. Das innere Gefäß besteht aus einem oberen Teil und einem unteren Teil. Der obere Teil des inneren Gefäßes 3 ist eine aus gewöhnlichem Stahl aus ferromagnetischem Stoff, wie beispielsweise Stahl 55 41 oder dergleichen hergestellte Abschirmung 8. Der gewöhnliche Stahl im oberen Teil des inneren Gefäßes ist durch Verschweißen mit nichtrostendem Stahl im unteren Teil des inneren Gefäßes verbunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die vorgenannte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich vom oberen Ende der Form bis zu einer Stelle von 200 mm vom oberen Ende der Form angeordnet. Das heißt, die Abschirmung ist in dem Bereich angeordnet, der mit der Höhe des Meniskus als Mitte 100 mm nach oben und nach unten reicht.
Falls ein Spalt vorhanden ist, der breit genug ist, um die Abschirmung zwischen das innere Gefäß 3 und die elektromagnetische Rührwicklung 7 einzubringen, wird eine Abschirmung aus gewöhnlichem Stahl in Form eines Kopfbandes um die äußere Oberfläche des inneren Gefäßes aus nichtrostendem Stahl herumgewickelt, wie in Fig. 2 dargestellt, und kann mittels Schrauben oder dergleichen am inneren Gefäß 3 befestigt werden. Wenn die Abschirmung 8 zwischen die Form 4 und die Wicklung 7 eingebracht ist, wird von der Abschirmung 8 absorbierte elektromagnetische Energie in Wärme umgewandelt. Da die Abschirmung 8 jedoch zusammen mit der Form 4, dem inneren Gefäß 3 und der Wicklung 7 durch Wasser gekühlt wird, kann sich die Abschirmung nicht überhitzen. Reines Eisen, gewöhnlicher Stahl, Ferrit, Kobalt, Nickel oder dergleichen wird für die Abschirmung verwendet.
Eine dreiphasige zweipolige elektromagnetische Rührwicklung 7 von 561 mm Außendurchmesser, 350 mm Innendurchmesser und 400 mm Länge mit einem maximalen Leistungsvermögen der Wicklung von 1000 Gauß wurde verwendet. In diesem Beispiel wurde eine dreiphasise zweipolige Wicklung 7 verwendet.
Eine zweiphasige zweipolige oder dreiphasige vierpolige elektromagnetische Wicklung kann verwendet werden.
Eine Verteilung des magnetischen Flusses in Wicklungen, welche geschmolzenen Stahl drehend fließen lassen, ist in den Figuren 10 (A) bis (C) dargestellt. Fig. 10 (A) zeigt einen Fall einer Verwendung einer dreiphasigen vierpoligen elektromagnetische Wicklung, Fig. 10 (B) einen Fall einer Verwendung einer dreiphasigen zweipoligen elektromagnetische Wicklung, und Fig. 10 (C) einen Fall einer Verwendung einer zweiphasigen zweipoligen elektromagnetischen Wicklung.
Anschließend wird nun ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl unter Verwendung der Stranggießvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Abstand vom oberen Ende der Form zur Unterseite der Form und der magnetischen Flußdichte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein elektrischer Strom von 100 A und 200 A wurde durch die elektromagnetische Wicklung 7 hindurchgeführt, und es wurde untersucht, wie die magnetische Flußdichte im Bereich vom oberen Ende der Form zur Unterseite verändert wurde. Fig. 3 zeigt einen Fall mit Abschirmung, wo die magnetische Flußdichte durch dargestellt ist, wenn der elektrische Strom 100 A betrug, und durch , wenn der elektrische Strom 200 A betrug. Fig. 3 zeigt auch einen Fall ohne Abschirmung, wo die magnetische Flußdichte durch dargestellt ist, wenn der elektrische Strom 100 A betrug, und durch , wenn der elektrische Strom 200 A betrug. Wenn der magnetische Fluß nicht durch die Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff abgeschirmt wurde, wurde die magnetische Flußdichte an einer Stelle von 100 mm abwärts vom oberen Ende der Form groß, das heißt von einer Stelle in der Nachbarschaft des Meniskus von geschmolzenem Stahl 10, der mit dem Pulver 9 in Berührung war. Umgekehrt war die magnetische Flußdichte im Bereich vom oberen Ende der Form bis zu einer Stelle von 200 mm vom oberen Ende der Form niedrig, wenn der magnetische Fluß durch die Abschirmung abgeschirmt wurde, und groß genug, um an einer Stelle abwärts von der Stelle von 200 mm abwärts vom oberen Ende der Form eine Rührkraft zu erhalten. Eine Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls im Abschnitt des Meniskus betrug 20 cm/s, was eine Fließgeschwindigkeit war, die es dem Pulver ermöglichte, gleichmäßig in den geschmolzenen Stahl zu fließen. Die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in einer Tiefe von 500 mm vom oberen Ende der Form betrug 80 cm/s. Eine ausreichende Rührkraft konnte durch diese Fließgeschwindigkeit erreicht werden.
Die maximale magnetische Flußdichte, mit welcher der geschmolzene Stahl beaufschlagt wird, sollte von 200 bis 800 Gauß betragen.
Die Figuren 4 (A) bis (C) sind graphische Darstellungen, welche die Beziehung zwischen der inneren Eigenschaft und der Oberflächengüte eines Strangs zeigen, wenn der Strang mit einer chemischen Zusammensetzung, die im Hinblick auf das mechanische Gefüge derjenigen von Kohlenstoffstahl S 45 C entspricht, und einer Größe von 170 mm Durchmesser bei einer Gießgeschwindigkeit von 1,8 m/min hergestellt wurde. Der Kohlenstoffstahl enthielt 0,45 Gew.-% Kohlenstoff und 0,8 Gew.-% Mangan.
Fig. 4 (A) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Flächenanteil von gleichgerichteten Kristallen zeigt. Den Flächenanteil von gleichgerichteten Kristallen erhält man durch Freilegen eines Makrogefüges von Stahl, indem man auf einem Abschnitt eines Strangs eine Salzsäure-Behandlung vornimmt, eine Ballungsdichte der gleichgerichteten Kristalle mißt und das Verhältnis der Fläche der gleichgerichteten Kristalle zum Querschnitt des Strangs herausf indet. Wie in Tabelle 1 dargestellt, unterscheiden sich die Symbole in Fig. 4 durch Überhitzungsgrade ΔT (ºC) von einer Liquiduslinie von Stahl und Fällen mit Abschirmung und ohne Abschirmung. Tabelle 1 Abschirmung
Zur Verbesserung einer inneren Reinheit eines durch Gießen erzeugten Strangs ist es allgemein gut, wenn ΔT etwa 20ºC oder größer ist. Umgekehrt sagt man, daß bei Zunahme von ΔT der Flächenanteil von gleichgerichteten Kristallen verringert wird. Da der Flächenanteil von gleichgerichteten Kristallen bei dem Verfahren zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl selbst dann nicht verringert wird, wenn ΔT vergrößert wird, kann man einen Stahl erhalten, dessen Flächenanteil von gleichgerichteten Kristallen groß ist und dessen Reinheit hoch ist.
Fig. 4 (B) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Index der Längsrisse zeigt. Der Index der Längsrisse ist ein Wert (mm/m), den man erhält, indem man eine leichte Salzsäure-Behandlung an der Oberfläche eines Strangs vornimmt, einen Gesamtbetrag von Längen der freigelegten Längsrisse herausf indet und den Gesamtbetrag der Längen der Längsrisse durch die Länge des Strangs dividiert. In der Zeichnung bezeichnet das Symbol einen Fall mit Abschirmung und das Symbol einen Fall ohne Abschirmung.
Fig. 4 (C) ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dein elektrischen Strom der elektromagnetischen Rührwicklung und dem Index der Wert (Anzahl/m), den man erhält, indem man die äußere Oberfläche eines Strangs um 1 mm abträgt, eine Gesamtzahl von Einschlüssen von ungeschmolzenem Pulver oder geschmolzenem Pulver herausf indet, die auf der abgetragenen Oberfläche des Strangs erscheinen, und die Gesamtzahl von Einschlüssen durch die Länge des Strangs dividiert. In der Zeichnung bezeichnet das Symbol einen Fall mit Abschirmung und das Symbol einen Fall ohne Abschirmung.
Wie man aus Fig. 4 (B) und Fig. 4 (C) deutlich sieht, verschlechtern sich der Index der Schlackenstellen (Anzahl/m) und der Index der Längsrisse (mm/m) beide selbst dann nicht, wenn der Wert des elektrischen Stroins, das heißt die Rührkraft vergrößert wird. Das heißt, man zeigt, daß die innere Eigenschaft des Strangs verbessert werden kann, wobei der Flächenanteil an gleichgerichteten Kristallen, wie in Fig. 4 (A) dargestellt, auf demselben Niveau gehalten werden kann, wie derjenige beim elektromagnetischen Rühren aus dem Stand der Technik.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Verteilung von Kohlenstoff in radialer Richtung des Strangs zeigt, wenn der Strang durch elektromagnetisches Rühren von geschmolzenem Stahl mit einem Wicklungsstrom von 300 Ampere (A) unter Verwendung der Stranggießvorrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde. Der Querschnitt des Strangs betrug 170 mm. Die Gießgeschwindigkeit betrug 1,5 m/min. In der Zeichnung bezeichnet das Symbol einen Fall mit Abschirmung und das Symbol einen Fall ohne Abschirmung. Wenn man geschmolzenen Stahl vor einer Verfestigung allgemein unter Verwendung einer elektromagnetischen Rührvorrichtung fließen läßt, wird eine negative Entmischungszone erzeugt, weil vor einer festen Phase konzentrierter geschmolzener Stahl weggenommen wird. Wenn diese negative Entmischungszone erzeugt wird, ist die Größe des Strangs im Fall einer plastischen Bearbeitung des Strangs infolge der Veränderung von Eigenschaften des Strangs in seiner radialen Richtung im Fall Eigenschaften des Strangs in seiner radialen Richtung im Fall des Auftretens der negativen Entmischungszone nicht stabil. Da die Härte von Stahl in der negativen Entmischungszone verringert wird, ist zum Beispiel die Größe von Stahl nach der Bearbeitung des Stahls nicht stabil. Wie durch einen weißen Kreis ( ) in Fig. 5 dargestellt, wird diese negative Entmischung bei Verwendung der Stranggießvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche die Abschirmung verwendet, vermindert, wodurch man einen Strang mit einer sehr homogenen Eigenschaft unter der Oberflächenschicht des Strangs erhält.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Maximalwert der negativen Entmischung und der Auswirkung der vorliegenden Erfindung zeigt. Symbole in der Zeichnung unterscheiden sich durch die Gießgeschwindigkeit (m/min) und Fälle mit Abschirmung und ohne Abschirmung und sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Abschirmung
Wie man aus den Symbolen , Δ und sieht, beträgt der maximale Grad der negativen Entmischung 0,92 oder mehr, was praktisch ungeschädigt ist. Nach einer Kombination der Fig. 6 mit den Figuren 3(A) bis (C) zu urteilen, ist klar, daß der Strang im Hinblick auf seine inneren Eigenschaften dem Strang im Fall ohne Abschirmung überlegen ist, und daß ein Strang mit einer hohen Homogenität unter der Oberflächenschicht erzeugt wird.
TEXT FEHLT
zeigt. Symbole in der Zeichnung unterscheiden sich durch die Gießgeschwindigkeit (m/min) und den Fall mit Abschirmung und den Fall ohne Abschirmung. Die Symbole sind dieselben, wie diejenigen, die in Tabelle 2 dargestellt sind. Die Fließgeschwindigkeit beim Rühren wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
wobei U: Rührgeschwindigkeit
V: Verfestigungsgeschwindigkeit
ke: Grad an negativer Entmischung
ko: Verteilungskoeffizient im Gleichgewicht
L: Abstand vom Meniskus
k: Verfestigungskoeffizient
Vc: Gießgeschwindigkeit
In der Zeichnung bezeichnet A eine Obergrenze der Fließgeschwindigkeit von geschmolzenem Stahl, und B eine Untergrenze der Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls. Die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls im Abschnitt des Meniskus soll von 25 bis 50 cm/s betragen, da eine Tendenz zum Auftreten von Schlackenstellen besteht, wenn die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls 50 cm/s übersteigt, und eine Tendenz zum Auftreten von Gaseinschlüssen besteht, wenn die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls unter 25 cm/s liegt. Die Rührgeschwindigkeit soll gerade unter dem Meniskus 70 cm/s oder weniger betragen. Wenn die Rührgeschwindigkeit 70 cm/s übersteigt, wird eine von der Zentrifugalkraft in der Nachbarschaft des inneren Umfangs der Form emporgehobene Menge an geschmolzenem Stahl vergrößert, und die Dicke des Pulverbades auf dem geschmolzenein Stahl wird verringert. Dann wird ungeschmolzenes Pulver in den geschmolzenen Stahl eingeschlossen, was Schlackenstellen erzeugt. Die Rührgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls soll an einer Stelle von 0,2 m abwärts vom Meniskus von 30 bis 45 cm/s betragen.
In diesem Bereich wird kein Weißband (white band) erzeugt.

Claims

1. Vorrichtung zum Stranggießen eines geschmolzenen Stahls, umfassend:

eine Stranggießform (4); und

eine elektromagnetische Rührwicklung (7), welche geschmolzenen Stahl innerhalb der besagten Form dreht und fließen läßt und welche außerhalb der besagten Form installiert ist; gekennzeichnet durch:

eine den magnetischen Fluß abschirmende Abschirmung (8) aus ferromagnetischem Stoff, welche zwischen der besagten Form und der elektromagnetischen Rührwicklung in einer Höhe angeordnet ist, die ein Niveau eines von einem Pulverbad (9) bedeckten Meniskus (12) einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff einen oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) bildet, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff in einem oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) installiert ist, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung und außerhalb des inneren Gefäßes angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich vom oberen Ende der Stranggießform bis zu einer Stelle von 200 mm abwärts vom oberen Ende der Stranggießform installiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich von einer Stelle von 100 mm aufwärts vom Meniskus bis zu einer Stelle von 100 mm abwärts vom Meniskus installiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte ferromagnetische Stoff reines Eisen, gewöhnlicher Stahl, Ferrit, Kobalt und Nickel ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff eine Dicke von 10 bis 25 mm aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff einen oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) bildet, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung angeordnet ist;

wobei die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich vom oberen Ende der Stranggießform bis zu einer Stelle von 200 mm abwärts vom oberen Ende der Stranggießform angeordnet ist; und

der besagte ferromagnetische Stoff gewöhnlicher Stahl ist.

9. Verfahren zum Stranggießen von geschmolzenem Stahl, umfassend die Schritte:

Gießen von geschmolzenem Stahl in eine Stranggießform (4);

Ausbilden eines Bades von geschmolzenem Pulver über dem Meniskus (12), und

Aufbringen einer elektromagnetischen Kraft auf den geschmolzenem Stahl in der besagten Form mit Hilfe eines wandernden Magnetfeldes, das von einer elektromagnetischen Wicklung (7) erzeugt wird, welche außerhalb einer Stranggießform installiert ist; und gekennzeichnet durch:

Abschirmen der besagten elektromagnetischen Kraft mit Hilfe einer Abschirmung (8) aus ferromagnetischem Stoff, die zwischen der besagten Form und der besagten elektromagnetischen Wicklung in einer Höhe installiert ist, welche ein Niveau eines Meniskus (12) einschließt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff einen oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) bildet, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung angeordnet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff in einem oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) installiert ist, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung und außerhalb der Stranggießform angeordnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich vom oberen Ende der Stranggießform bis zu einer Stelle von 200 mm abwärts vom oberen Ende der Stranggießform installiert ist.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich von einer Stelle von 100 mm aufwärts vom Meniskus bis zu einer Stelle von 100 mm abwärts vom Meniskus installiert ist.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte ferromagnetische Stoff reines Eisen, gewöhnlicher Stahl, Ferrit und Kobalt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff eine Dicke von 10 bis 25 mm aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte elektromagnetische Kraft eine magnetische Flußdichte von 200 bis 800 Gauß besitzt.

17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff einen oberen Teil eines inneren Gefäßes (3) bildet, das zwischen der Stranggießform und der elektromagnetischen Rührwicklung angeordnet ist;

wobei die besagte Abschirmung aus ferromagnetischem Stoff im Bereich vom oberen Ende der Stranggießform bis zu einer Stelle von 200 mm abwärts vom oberen Ende der Stranggießform angeordnet ist;

der besagte ferromagnetische Stoff gewöhnlicher Stahl ist; und

die besagte elektromagnetische Kraft eine magnetische Flußdichte von 200 bis 800 Gauß besitzt.