DE69320569T2

DE69320569T2 - Verfahren und Vorrichtung zur seitlichen Begrenzung für eine Metallschmelze durch horizontal alternierende Magnetfelder

Info

Publication number: DE69320569T2
Application number: DE69320569T
Authority: DE
Inventors: Walter F. Palos Park Illinois 60464 Praeg
Original assignee: Inland Steel Co
Current assignee: Inland Steel Co
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: CA2101186A1; NO305230B1; KR970010778B1; ATE170112T1; DE69320569D1; CA2101186C; NO932782D0; US5251685A; AU4426793A; KR940003640A; EP0586072B1; JPH07108438B2; NO932782L; BR9303298A; ES2119863T3; AU653897B2; RU2100135C1; JPH06154959A; EP0586072A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren zur elektromagnetischen Begrenzung von geschmolzenem Metall und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verhindern des Austritts von geschmolzenem Metall durch die offene Seite eines sich vertikal erstreckenden Spaltes zwischen horizontal mit Abstand angeordneten Teilen und in dem sich das geschmolzene Metall befindet.

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

Ein Beispiel für eine Situation, in der die vorliegende Erfindung betrieben werden soll, ist eine Anordnung zum kontinuierlichen Gießen von geschmolzenem Metall direkt in Streifen, z. B. Stahlstreifen. Eine derartige Vorrichtung umfaßt typischerweise ein Paar horizontal mit Abstand angeordnete Walzen, die für eine Drehung in entgegengesetzten Drehsinnen um jeweilige horizontale Achsen angebracht sind. Die zwei Walzen bilden dazwischen einen horizontal angeordneten, sich vertikal erstreckenden Spalt zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls. Der von den Walzen gebildete Spalt verjüngt sich in einer Abwärtsrichtung. Die Walzen sind gekühlt und kühlen wiederum das geschmolzene Metall, wenn das geschmolzene Metall durch den Spalt niedergeht.
Der Spalt weist horizontal mit Abstand angeordnete, offene gegenüberliegende Seiten benachbart den Enden der zwei Walzen auf. Das geschmolzene Metall wird an den offenen Enden des Spaltes nicht von den Walzen begrenzt. Um geschmolzenes Metall am Austreten durch die offenen Enden des Spaltes zu hindern, sind mechanische Dämme und Abdichtungen benutzt worden.
Mechanische Dämme weisen Nachteile auf, da der Damm sich in Körperkontakt mit sowohl den Drehwalzen als auch dem geschmolzenen Metall befindet. Folglich unterliegt der Damm Abnutzung, Undichtigkeiten und Rissen und kann ein Einfrieren und große Wärmegradienten in dem geschmolzenen Metall verursachen. Außerdem kann ein Kontakt zwischen dem mechanischen Damm und dem sich verfestigenden Metall auf diese Weise Unregelmäßigkeiten entlang der Kanten eines Metallstreifengusses verursachen, wodurch die Vorteile von Stranggießen, zu dem herkömmlichen Verfahren zum Rollen von Metallstreifen aus einer dickeren, festen Gesamtheit verschoben werden.
Die anhand des Stranggießens von Metallstreifen erzielten Vorteile und die aufgrund der Verwendung von mechanischen Dämmen oder Abdichtungen auftretende Nachteile sind ausführlicher in dem US-Patent Nr. 4,936,374 von Praeg und US-Patent Nr. 4,974,661 von Lari et al. beschrieben, und die Inhalte dieser Patente werden hiermit in diese Anmeldung aufgenommen.
Um die der Verwendung von mechanischen Dämmen oder Abdichtungen innewohnenden Nachteile zu überwinden, sind Anstrengungen unternommen worden, um das geschmolzene Metall an der offenen Seite des Spaltes zwischen den Walzen durch Verwendung eines Elektromagneten mit einem Kern, der von einer leitfähigen Wicklung umgeben wird, durch die ein elektrischer Wechselstrom fließt, und einem Paar von Magnetpolen benachbart zur offenen Seite des Spaltes einzuschließen. Der Magnet wird von dem Wechselstromfluß durch die Wicklung erregt, und der Magnet erzeugt ein alternierendes bzw. zeitlich veränderliches Magnetfeld, das sich quer über die offene Seite des Spaltes zwischen den Polen des Magneten erstreckt. Das Magnetfeld kann in Abhängigkeit von der Anordnung der Pole des Magneten entweder horizontal angeordnet oder vertikal angeordnet sein. Beispiele für Magnete, die ein horizontales Feld erzeugen, sind in dem vorgenannten US-Patent Nr. 4,936,374 von Praeg beschrieben;
und Beispiele für Magnete, die ein vertikales Magnetfeld erzeugen, sind in dem vorgenannten US-Patent Nr. 4,974,661 von Lari et al. beschrieben.
Das alternierende Magnetfeld induziert Wirbelströme in dem geschmolzenen Metall benachbart der offenen Seite des Spaltes, wodurch eine Rückstoßkraft erzeugt wird, die das geschmolzene Metall von dem von dem Magneten erzeugten Magnetfeld weg und somit von der offenen Seite des Spaltes weg zwingt.
Die statische Druckkraft, die das geschmolzene Metall durch die offene Seite des Spaltes zwischen den Walzen nach außen zwingt, erhöht sich mit erhöhter Tiefe des geschmolzenen Metalles, und der von dem alterniernden Magnetfeld ausgeübte magnetische Druck muß ausreichend sein, um den auf das geschmolzene Metall ausgeübten maximalen nach außen gerichteten Druck auszugleichen. Eine ausführlichere Darstellung der in dem vorangehenden Satz beschriebenen Betrachtungen und der mit diesen Betrachtungen verbundenen zahlreichen Parameter sind in den obengenannten US-Patenten von Praeg und Lari et al. enthalten.
Mit horizontal angeordneten elektromagnetischen Feldern erzielt der Stand der Technik eine magnetische Begrenzung der Seitenwand von geschmolzenem Metall an der offenen Seite des Spaltes durch Bereitstellen eines Flußweges niedriger Reluktanz in der Nähe des Endes jeder Walze (der Randbereich der Walze). Die Vorrichtung im Stand der Technik umfaßt einen Elektromagneten zur Erzeugung eines alternierenden Magnetfeldes, das über die Randbereiche niedriger Reluktanz der Walzen an der Seitenwand des von den Walzen eingeschlossenen geschmolzenen Metalls anliegt. Für ein wirksames Anliegen des Magnetfeldes muß jeder Magnetpol sich axial, relativ zu den Walzen, sehr dicht an dem Ende einer jeweiligen Walze erstrecken, um unmittelbar benachbart zu dem Randbereich niedriger Reluktanz der Walze und von diesem Randbereich durch nur einen kleinen radialen Luftspalt getrennt zu sein. Für einen wirksamen Betrieb ist der Flußweg niedriger Reluktanz in dem Randbereich einer Walze gewöhnlich aus hochpermeablem magnetischen Material gebildet.
Die elektromagnetischen Begrenzungsverfahren und -vorrichtungen im Stand der Technik weisen mehrere Nachteile auf:
(1) Die erhältliche Spitzenflußdichte wird durch Sättigung des hochpermeablen magnetischen Materials in den Randbereichen der Walzen oder bei Anwendungen, bei denen die Randbereiche nicht permeables magnetisches Material enthalten, durch Sättigung der Pole des Elektromagneten begrenzt. Der Stand der Technik, der dünne Laminierungen aus kornorientiertem Siliziumstahl verwendet, begrenzt das horizontale Feld auf näherungsweise 18 kG (Kilogauß). Dies wiederum begrenzt die Höhe des Pools mit geschmolzenem Metall, der elektromagnetisch gehalten werden kann. Zusätzlich werden bei diesen hohen Flußdichten die Wärmeverluste sowohl in den Walzenlaminierungen als auch in den Laminierungen der Magnetpole in der Nähe des Walzenspaltes übermäßig groß; für 0,002 Zoll (0,051 mm)-Laminierungen bei 18 kG und 3 kHz (Kilohertz) betragen die Verluste ungefähr 300 Watt pro Pfund (660,8 W/kg);
(2) Die Randbereiche niedriger Reluktanz der Walzen sind schwer zu kühlen, wodurch ein komplizierterer und teurerer Walzenaufbau resultiert;
(3) Der Pool aus geschmolzenem Metall verursacht eine thermische Ausdehnung der Walzen, was wiederum Spannung und Dehnung und/oder räumliche Änderungen in dem Flußweg niedriger Reluktanz der Walzenränder verursacht und ihre Reluktanz und damit die Leistung des elektromagnetischen Einschlusses ändert; und
(4) im Falle einer Störung in dem Metallschmelzezuführsystem oder eines Stromausfalles bei dem Elektromagneten wird das geschmolzene Metall (bei ungefähr 1540ºC, für Stahl), den Randbereich niedriger Reluktanz berühren, wodurch ein Randaufbau notwendig ist, der gegen die hohe Temperatur des geschmolzenen Metalls beständig ist. Ein Hochtemperaturaufbau für die Walzenränder verschlechtert seine geringe magnetische Reluktanz und erhöht sehr wahrscheinlich seine Herstellkosten.
Ein weiteres Hilfsmittel für einen horizontalen Einschluß von geschmolzenem Metall an dem offenen Ende eines Spaltes zwischen einem Paar von Teilen, z. B. Walzen, besteht darin, benachbart dem offenen Ende des Spaltes eine Wicklung anzuordnen, durch die ein Wechselstrom fließt. Dies läßt die Wicklung ein Magnetfeld erzeugen, das Wirbelströme in dem geschmolzenem Metall benachbart dem offenen Seite des Ende induziert, was zu einer Rückstoßkraft führt, die der oben in Verbindung mit dem von einem Elektromagneten erzeugten Magnetfeld beschriebenen ähnelt. Ausführungsarten dieser Art von Hilfsmittel sind in US-Patent Nr. 4,020,890 von Olsson beschrieben, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile und Mängel der oben beschriebenen Hilfsmittel im Stand der Technik werden durch die beanspruchte Vorrichtung und das beanspruchte Verfahren eliminiert.
Ein magnetisches Begrenzungsverfahren und eine magnetische Begrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt benachbart der offenen Seite des Walzenspaltes ein ausgeformtes, horizontales Magnetfeld, das sich durch die offene Seite des Spaltes zu dem geschmolzenen Metall in dem Spalt erstreckt, ohne daß Flußwege niedriger Reduktanz in den Walzenkanten notwendig sind. Die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten Magnetfelder werden nicht durch Sättigung von hochpermeablen Magnetlaminierungen begrenzt und können somit größer als die im Stand der Technik erzielten Magnetfelder sein.
Das horizontale Magnetfeld wird von einer einen magnetischen Kern umgebenden Wicklung erzeugt, um ein Paar benachbart der offenen Seite des Spaltes befindliche Magnetpole bereitzustellen, wobei ein Oberflächenabschnitt der Magnetpole nahe der offenen Seite des Spaltes angeordnet ist. Typischerweise wird Wechselstrom durch die Wicklung geleitet, um das horizontale Magnetfeld zu erzeugen, das sich von den Stirnflächen der Magnetpole, durch die offene Seite des Spaltes, zu dem geschmolzenen Metall erstreckt. Die Magnetpole befinden sich ausreichend nahe an der offenen Seite des Spaltes, um das geschmolzene Metall in dem Spalt einzuschließen. Ein inneres, nichtmagnetisches Abschirmungsmittel ist zwischen den Magnetpolen benachbart der offenen Seite des Spaltes angeordnet und ausgeformt, um das horizontale Magnetfeld durch den Spalt zu dem geschmolzenen Metall zu begrenzen. Die Abschirmung kann von dem Kern und den Polen isoliert sein, oder sie kann damit in elektrischem Kontakt stehen, um als ein Kühlkörper zu dienen.
Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung konzentrieren oder formen das Magnetfeld in einer im allgemeinen zu der offenen Seite des Spaltes und dem geschmolzenem Metall beschränkten Richtung ohne eine wesentliche Verlustleistung des Magnetfeldes in einer von der offenen Seite des Spaltes weg zeigenden Richtung, wobei ausgeformte innere und äußere Abschirmungen verwendet werden, die die Wicklung umgeben. Die Richtung der Anordnung der Magnetpole, die zu der offenen Seite des Walzenspaltes zeigen, zusammen mit einer von einem nichtmagnetischen Leiter, wie z. B. Kupfer oder eine auf Kupfer basierende Legierung, gebildeten und zum Zwingen des Magnetfeldes in die Seitenwand des geschmolzenen Metalles ausgeformte innere Abschirmung liefern eine ausreichende Magnetkraft, um geschmolzenes Metall am Herauslecken aus der offenen Seite des Walzenspaltes zu hindern.
Eine äußere Abschirmung, die auch aus einem nichtmagnetischen Leiter, wie z. B. Kupfer oder eine auf Kupfer basierende Legierung gebildet ist, hält die Streuung von Magnetfeldern von dem Spalt weg; die äußere Abschirmung kann ausgebildet sein, um den die Magnetpole in die Richtung der offenen Seite des Walzenspaltes verlassenden Fluß zu dem geschmolzenen Metall zu richten.
In einer Ausführungsform wechselwirken ausgeformte, horizontale, alternierende magnetische Begrenzungsfelder mit dem Rand und der Seitenwand der Walzen, um den gewünschten elektromagnetischen Einschluß des Pools mit geschmolzenem Metall zwischen den Oberflächen eines Paares von sich entgegengesetzt zueinander drehenden Walzen zu erzeugen, wenn das geschmolzene Metall in einer vertikalen Bahn gegossen wird. Die Frequenz des alternierenden Magnetfeldes wird zum Optimieren des Eindringens des Feldes in die Seitenwand des Metallschmelzepools und den Rand und die Seitenwand der Walzen und zum Minimieren von Wirbelströmen, die diese Walzenränder und Seitenwände erwärmen, gewählt.
Die inneren und äußeren Abschirmungen aus nichtmagnetischen Leitern sind derart gestaltet, daß sie mit der verjüngten Gestalt der offenen Seite des Walzenspaltes übereinstimmen, um den magnetischen Druck gegen das geschmolzene Metall, entsprechend dem ansteigenden statischen (d. h. Tiefe) und dynamischen (z. B. Einflüsse aufgrund der Fluidströmung) Druck des geschmolzenen Metalls in dem Spalt zu erhöhen. Die Ausformung des Magnetfeldes kann ausschließlich durch den elektromagneti schen Aufbau, ohne daß die Walzenränder modifiziert werden müssen, z. B. mit ferromagnetischen Einsätzen in den Rollenrändern, um einen Flußweg niedriger Reluktanz durch die Walzenränder zu liefern, bewerkstelligt werden, obwohl die Walzenränder vorteilhafterweise abgeschrägt werden können, um das Magnetfeld in der Nähe der Metallschmelzeseitenwand zu verstärken.
Weitere Merkmale und Vorteile wohnen dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung inne und werden dem Fachmann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Stirnansicht, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden mit einem Paar Walzen einer Stranggießgießeinrichtung zeigt;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung und Walzen von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie 4-4 von Fig. 1;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie 5-5 von Fig. 1;
Fig. 6 ist eine vergrößerte, horizontale Schnittansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die teilweise weggebrochen ist und die richtungsmäßige Anordnung der Magnet pole und komplementär ausgeformten, abgeschrägten Walzenränder in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 6;
Fig. 8a und 8b sind jeweilige Auf- und Seitenansichten des magnetischen Kerns von Fig. 6 sind;
Fig. 9a ist eine Grundrißansicht eines ringrohrförmig ausgeformten magnetischen Kerns, aus dem Pole 26a und 26b von Fig. 6 und 7 herausgeschnitten sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9b ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9b-9b von Fig. 9a;
Fig. 10a und 10b sind jeweilige Auf- und Seitenansichten, die den Abschnitt des magnetischen Kerns der Vorrichtung von Fig. 6 zeigen;
Fig. 11a und 11b sind jeweilige Auf- und Seitenansichten, die Einzelheiten der Herstellung der Magnetpole der Vorrichtung von Fig. 6 zeigen;
Fig. 12 ist eine teilweise weggebrochene Aufsicht, die eine weitere Ausführungsform von komplementär ausgeformten Magnetpolen und Walzenrändern der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 13-13 von Fig. 12;
Fig. 14 ist eine horizontale Schnittansicht, die teilweise weggebrochen ist und das geschmolzene Metall 12 und das Ma gnetfeld unter bestimmten Betriebsbedingungen zeigt.
Fig. 15 ist eine teilweise weggebrochene Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden mit Walzen einer Stranggießgießeinrichtung zeigt;
Fig. 16 ist eine Vorderansicht entlang der Linie 16-16 von Fig. 15;
Fig. 17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 17-17 von Fig. 15;
Fig. 18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 18-18 von Fig. 15;
Fig. 19 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht, die einen Abschnitt der in Fig. 18 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 20 ist eine horizontale Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden mit einem Paar Walzen einer Endlosbandgießeinrichtung zeigt;
Fig. 21 ist eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der magnetischen Begrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 22-22 von Fig. 21, die die Position des Magneten vor den Walzen zeigt;
Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht des magnetischen Kerns der in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 24 ist eine Stirnansicht von Walzen und an Walzen angebrachten ferromagnetischen Scheiben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 25-25 von Fig. 24;
Fig. 26 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der in Fig. 25 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 27 ist eine zu Fig. 24 ähnliche Ansicht, die an Walzen angebrachte, ferromagnetische Ringröhren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 28 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 28-28 von Fig. 27, die eine weitere Ausführungsform eines magnetischen Kerns zeigt;
Fig. 29 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der in Fig. 28 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 30 ist eine teilweise weggebrochene Stirnansicht, die eine weitere Ausführungsform von an Walzen angebrachten, ferromagnetischen Ringröhren zeigt;
Fig. 31 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 31-31 von Fig. 30, die einen magnetischen Kern zeigt;
Fig. 32 eine zu Fig. 31 ähnliche Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform eines magnetischen Kerns zeigt;
Fig. 33 ist eine teilweise weggebrochene Stirnansicht, die eine weitere Ausführungsform von an Walzen angebrachten, ferromagnetischen Einsätzen mit einer laminierten Form zeigt;
Fig. 34 ist eine Seitenansicht der ferromagnetischen an Walzen angebrachten Einsätze von Fig. 33;
Fig. 35 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 35-35 von Fig. 33;
Fig. 36 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der an Walzen angebrachten, ferromagnetischen Einsätze von Fig. 35;
Fig. 37 ist eine zu Fig. 35 ähnliche Ansicht, die zwei separate Ausführungsformen des Kern- und Walzenaufbaus zeigt;
Fig. 38 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht des Gegenstandes von Fig. 37;
Fig. 39 ist eine Aufsicht von einem Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Anregungswicklung mit einer Windung, die auch als eine elektromagnetische Abschirmung dient;
Fig. 40 ist eine Vorderansicht der Ausführungsform von Fig. 39;
Fig. 41 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 41-41 von Fig. 39;
Fig. 42 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 42-42 von Fig. 39;
Fig. 43 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Hälfte der in Fig. 39, 40, 41 und 42 gezeigten Anregungswicklung;
Fig. 44 ist eine perspektivische Ansicht der oberen Hälfte der in Fig. 39, 40, 41 und 42 gezeigten Anregungswicklung;
Fig. 45 ist eine zu der Ansicht entlang der Schnittlinie 41-41 von Fig. 39 ähnliche Schnittansicht, die eine Anregungswicklung mit einer Windung zeigt, die zwei parallel arbeitende verschachtelte Wicklungsaufbauten umfaßt.
Fig. 46 zeigt die Anschlüsse von zwei verschachtelten Wicklungsaufbauten, die den Aufbauten von Fig. 45 ähnlich und in Reihe für einen 2-Windungen-Betrieb verbunden sind;
Fig. 47 ist eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit drei isolierten ferromagnetischen Kernabschnitten zum Optimieren des elektromagnetischen Seitenwandeinschlusses;
Fig. 48 ist eine Aufsicht der Vorrichtung von Fig. 47;
Fig. 49 ist eine perspektivische Ansicht des magnetischen Kerns der Ausführungsform von Fig. 47 und 48;
Fig. 50a ist eine Aufsicht der Vorrichtung von Fig. 47 mit einer Anregungswicklung mit zwei Windungen; und
Fig. 50b zeigt die elektrische Verbindung für die in Fig. 50a gezeigte Wicklung mit zwei Windungen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und mit Fig. 1 bis 5 beginnend, wird eine Ausführungsform der magnetischen Begrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verbunden mit einem Paar Walzen einer Endlosbandgießeinrichtung gezeigt. Es sollte verständlich sein, daß, während diese Beschreibung eine Metallschmelzebegrenzung an einem Ende eines Walzenpaares darstellt, es eine Begrenzung des geschmolzenen Metalls zwischen einem Paar sich zueinander entgegengesetzt drehender Walzen an beiden Enden des Walzenpaares gibt.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Paar Walzen 10a und 10b (gemeinsam als Walzen 10 bezeichnet) parallel und benachbart zueinander und weist es Achsen auf, die in einer horizontalen Ebene liegen, so daß geschmolzenes Metall 12, in einem Pool mit einer Höhe h, zwischen den Walzen 10 über einem Punkt, an dem die Walzen am dichtesten zusammen sind (der Walzenspalt), eingeschlossen werden kann. Die Walzen 10 sind durch einen Spalt mit einer Abmessung d an dem Walzenspalt voneinander getrennt. Eine zueinander entgegengesetzte Drehung der Walzen 10a und 10b (in der durch die Pfeile 11a und 11b gezeigten Richtung) und die Schwerkraft zwingen das geschmolzene Metall 12 dazu, nach unten zu fließen und sich zu dem Zeitpunkt zu verfestigen, an dem es den Spalt d an dem Walzenspalt zwischen den Walzen 10 verläßt. Die Walzen 10 sind aus einem Material mit einer geeigneten thermischen Leitfähigkeit, z. B. Kupfer oder eine auf Kupfer basierende Legierung, Edelstahl und ähnlichem, hergestellt und werden innen wassergekühlt.
Nun speziell auf Fig. 3, 4 und 5 Bezug nehmend, schließt ein Magnet 20 einen Kern 22 mit Polseiten 24a und 24b ein. Windungen einer Wicklung 36 winden sich um den magnetischen Kern 22 und tragen einen elektrischen Wechselstrom, wodurch der Magnet 20 magnetisiert wird und ein Magnetfeld induziert, wie es schematisch als Magnetfluß in gepunkteten Linien, in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, zwischen den Polseiten 24a und 24b gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform kann der Kern 22 aus irgendeinem bandgewickelten ferromagnetischen Stahl, z. B. Siliziumstahl, kornorientiertem Siliziumstahl, amorphen Legierungen oder ähnlichem hergestellt sein. Für den in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Kern 22 ist die Bandbreite gleich der Kernhöhe mit einer Abmessung c. Die Banddicke, z. B. 0,002 Zoll (0,051 mm) ist der art gewählt, daß sie den Kernverlust verringert. Die Polseiten 24a und 24b sind derart bearbeitet, daß sie zu den Walzen 10 der Gießvorrichtung passen, so daß das elektromagnetische Feld zu dem Spalt, mit der Abmessung d, zwischen den Walzen gerichtet wird.
Der Magnet 20 ist stationär und von den Walzen 10 durch eine Zwischenraumbreite, g (Fig. 4), getrennt, die groß genug ist, um eine freie Drehung und thermische Ausdehnung der Walzen 10 zu ermöglichen. In gewissen Fällen kann eine Schicht aus einer Hochtemperaturkeramik zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Magneten 20 als eine thermische Sperre eingefügt werden.
Der Magnetfluß verläßt die Polseiten 24a und 24b in einer zu den Magnetpolseiten 24a und 24b senkrechten Richtung und tritt dort ein. Ein Teil des Flusses überbrückt den Zwischenraum zwischen dem Magneten 20 und den Seiten der Walzen 10 und dringt in die Walzen und das geschmolzene Metall ein, wie es schematisch in gepunkteten Linien in Fig. 4 gezeigt ist. Aufgrund von durch den Magnetfluß in den Walzen 10, und in dem geschmalzenen Metall 12, hervorgerufenen Wirbelströmen nimmt das Feld exponentiell proportional zu der Entfernung von diesen Metalloberflächen ab. Die Wechselwirkung dieser Wirbelströme (, die in im wesentlichen vertikalen Schleifen fließen) mit dem horizontalen Magnetfeld, das sie erzeugt, führt zu einer elektromagnetischen Kraft, die die Kräfte ausgleicht, die den Metallschmelzepool axial nach außen an der Walzenspaltseite zwingen. Folglich wird das geschmolzene Metall 12 in der Nähe der Seite des Spaltes zwischen den Walzen 10 und dem Magneten 20 eingeschlossen.
Eine innere Wirbelstromabschirmung 32, und eine äußere Wirbelstromabschirmung 34, umgeben den Kern 22 und Wicklungswindungen 36 mit Ausnahme in der Nähe der Polseiten 24a und 24b. Die Abschirmungen 32 und 34 sind elektrisch verbunden, ohne eine elektrische Kurzschlußwindung um den magnetischen Kern 22 und die Wicklungswindungen 36 zu bilden. Die Abschirmungen 32 und 34 konzentrieren den Magnetfluß zwischen Polflächen 24a und 24b und verringern eine Streuung des Flusses um die Außenseite des Kerns 22. Die Oberfläche 33 der inneren Abschirmung 32 ist benachbart der Metallschmelzeseitenwand 13 angeordnet. Die Ausbildung der benachbarten Oberfläche 33 der inneren Abschirmung und das Ausmaß ihrer Trennung von den Walzenrändern und dem geschmolzenen Metall 12 beeinflussen die Gesamtflußverteilung.
Wenn ein alternierendes Magnetfeld mit der Amplitude B&sub0;, die sich mit der Zeit, t, ändert, parallel zu einer leitenden Bahn mit einem spezifischen elektrischen Widerstand anliegt, werden das Magnetfeld, B, und die Wirbelstromdichte J in der leitenden Bahn gedämpft und phasenverschoben, wenn sie in die Bahnoberfläche eindringen. Diese Änderungen hängen von der Entfernung des Magnetfeldes von der leitenden Oberfläche, x, der Permeabilität der leitenden Bahn, u, und der Frequenz, f, des Wechselfeldes wie in den Gleichungen 1 und 2 gezeigt ab:
Bx = Bo -x/δ gib cos (ωt - x/δ) (1)
Jx = (ω/up) 1/2Bo -x/δ cos (ωt + π/4 - x/δ) (2)
worin = 2,75
ω = 2π/f
δ = (ρ/uπf)1/2 = Eindringtiefe
Wie es durch die Gleichungen (1) und (2) gezeigt ist, dringen das Magnetfeld und die Wirbelströme in die Seitenwände der Walzen und des geschmolzenen Metalls nur bis zu einer geringen Eindringtiefe ein; z. B. werden ihre Werte auf 10% des Oberflächenwertes bei Tiefen x = 2,3 δ verringert. Es kann gezeigt werden, daß das gesamte exponentiell abnehmende Feld in einem Leiter zu eine imaginären, gleichförmig verteilten Feld äquivalent ist, das auf die Leiterfläche auf eine Tiefe von x = δ begrenzt ist.
Wie es durch die gepunkteten Flußlinien in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, erzeugt nur Fluß Φ&sub1;, der in das geschmolzene Metall eindringt, Einschließkräfte. Fluß Φ&sub2; in dem Luftzwischenraum zwischen benachbarter Oberfläche 33 der inneren Abschirmung und Oberfläche 13 der geschmolzenen Seitenwand sowie Flüsse Φ&sub3;, Φ&sub4; und Φ&sub5; in den Wänden der Abschirmungen und Fluß Φ&sub6; in den luftumgebenden Magneten 20 wechselwirken nicht mit dem geschmolzenen Metall zum Einschluß.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 ist das Verhältnis des Begrenzungsflusses Φ&sub1; zu dem Gesamtfluß
verbessert, insbesondere in der Nähe des Walzenspaltes, durch Herstellen der Walzenränder und benachbarter Oberfläche 33 der inneren Abschirmung zum Einschließen von jeweiligen parallelen abgeschrägten Oberflächen 37 und 35 und durch Bereitstellen von komplementär ausgeformten Magnetpoloberflächen 24a und 24b, die im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen der abgeschrägten Oberflächen 35 und 37 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform der Erfindung zeigen Fig. 4 und 5 separat die Gestalt des Magneten 20 an zwei Metallschmelzehöhen, wobei jede gewinkelte Polseiten 24a und 24b zur Verwendung mit abgeschrägten, komplementär ausgeformten Walzenrändern einschließt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf der rechten Hälfte der Fig. 6 und 7 dargestellt ist, ist der magnetische Kern 25 unter einem Winkel von 45º ausgeschnitten, um eine stumpfe Verbindung 36 mit dem Pol 26 zu bilden. Die Polseite 26a befindet sich parallel zu der Oberfläche 37 des Walzenrandes 10a; der Abstand der Seite 26a und Oberfläche 37 ist etwas größer als die thermische Ausdehnung der Walze 10.
Fig. 8 und 9 stellen in einem kleineren Maßstab dar, wie der Kern 25 und die Pole 26 aus bandgewickelten Kernen hergestellt werden. Fig. 8a ist eine Aufsicht und Fig. 8b ist eine Vorderansicht eines Kerns 25, der aus zwei übereinander gestapelten Abschnitten 25a und 25b hergestellt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 9a und 9b gezeigt ist, sind die Pole 26 durch Ausschneiden aus einem bearbeiteten, bandgewickelten, ringröhrenförmigen Kern hergestellt, der allgemein durch das Bezugszeichen 29 gekennzeichnet ist. Wie es auf der rechten Seite von Fig. 6 und 7 gezeigt ist, umschließen eine innere Abschirmung 38 und eine äußere Abschirmung 42 den Kern 25 und die Pole 26 mit Ausnahme eines Luftspaltes, der die Abschirmung an einem Kurzschluß für den Kernfluß hindert. Die inneren und äußeren Abschirmungen 38 und 42 zwingen den Kernfluß in die Poloberfläche 26a. Die nicht in Fig. 6 und 7 gezeigte Anregungswicklung ist über diese Abschirmungen 38 und 42 gewickelt, wie es nachfolgend ausführlicher beschrieben werden wird.
Auf der linken Seite der Fig. 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform der magnetischen Begrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der ein magnetischer Kern 27 unter einem Winkel von 90º zum stumpfen Verbinden einer Zahl von Polabschnitten 28 (Fig. 11) mit parallel zu der abgeschrägten Oberfläche 37 der Walze 10b angeordneten Poloberflächen 28b ausgeschnitten ist. Fig. 10a, 10b, 11a und 11b zeigen in einem kleineren Maßstab die Herstellung des Kerns 27 und der Polabschnitte 28, die aus bandgewickelten Kernen herge stellt sind, die allgemein durch das Bezugszeichen 31 gekennzeichnet sind. Wiederum halten und richten eine innere Abschirmung 44 und die äußere Abschirmung 42 den Kernfluß, wie es auf der linken Seite von Fig. 6 gezeigt ist.
Ein Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 6 liefert, daß bei identischen Walzendurchmessern der Magnetkreis von Fig. 6 ein besseres Verhältnis von Einschlußfluß Φ&sub1; zu Gesamtfluß ψ aufweist. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, dringt mehr von dem Fluß der Poloberflächen in die Walzenränder 10a und 10b und nachfolgend das geschmolzene Metall 12 als im Falle der in Fig. 4 gezeigten Konfiguration.
Fig. 12 und 13 stellen eine weitere Variation eines Magneten 40 dar, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung nützlich ist. In dieser Ausführungsform ist die Breite, w, der Oberfläche eines Poles 54 größer als der abgeschrägte Rand 37 der Walze 10a. Der Pol 54 erstreckt sich entlang der Walzenseitenwand, die senkrecht zu der Walzenachse angeordnet ist. Der vergrößerte Pol 54 vergrößert die Walzenoberfläche, die einen Fluß über ihre Eindringtiefe δ sammelt, wodurch die Flußdichte in dem geschmolzenen Metall erhöht wird. Durch Variieren der Breite, w, des Poles 54, wenn die Entfernung von der Poolunterseite (Walzenspalt) variiert, kann die Flußdichte in der Seitenwand des geschmolzenen Metalls und in den Walzen 10 gesteuert werden. Variationen der Breite w des Poles 54 erlauben eine Steuerung der Seitenwandeinschlußkräfte und der Energiestreuung pro Einheitsgebiet, wobei beide proportional zu dem Quadrat der Flußdichte sind, um für irgendeine bestimmte Anwendung zu passen.
In der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform kann der Magnetpol 54 aus einer bearbeiteten, bandgewickelten Ringröhre unter Verwendung einer für den Pol 26 in Fig. 6 beschriebenen Technik herausgeschnitten sein. Der magnetische Kern 52 weist eine zu dem Kern von Fig. 10a und 10b mit Ausnahme dessen, daß der Kern 52 entweder aus gestanzten Laminierungen oder aus geradlinigen Abschnitten, die dem durch das Bezugszeichen 99 in Fig. 23 gekennzeichneten Kernabschnitt ähneln, hergestellt ist, ähnliche Gestalt auf. Die Kernlaminierungen in Fig. 12 befinden sich im Vergleich zu dem Aufbau von Laminierungen der in Fig. 3, 4, 6, 8 und 10 gezeigten bandgewickelten Kerne unter einem rechten Winkel; dies erleichtert ein Eindringen in die Verlängerung des Poles 54 von einem Teil des Flusses aus dem Kern 52. Die Wirbelstromabschirmungen 46 und 48 begrenzen und richten den Kernfluß und wirken als Kühlkörper.
Für einen Metallschmelzeseitenwandeinschluß sollte die Hauptkomponente des horizontalen Magnetfeldes, B, sich in einer zu den Walzenachsen senkrechten Richtung befinden. Dies wird in der Nähe der Kante der Walze nicht der Fall sein, wenn nicht der Polabstand S größer als die Entfernung d zwischen den Walzen ist. Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, in der S geringer als d ist, ist die Hauptkomponente des Feldes B zwischen den Polen 58a und 58b in der Nähe der Walzenkanten parallel zu den Walzenachsen. Demzufolge befindet sich die Magnetkraft F in der Nähe dieser Kanten hauptsächlich in einer zu den Walzenachsen senkrechten Richtung; und das geschmolzene Metall wird nicht in der Nähe der Walzenkanten eingeschlossen werden. Die Richtung des Feldes B, des Wirbelstromes i und der Kraft F sind für den Seitenwandort durch Sterne in Fig. 14 gekennzeichnet gezeigt.
Eine weitere Modifikation der Erfindung ist durch einen Magneten 60 gezeigt, der in Fig. 15, 16, 17, 18 und 19 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform befinden sich die Oberflächen der Magnetpole senkrecht zu den Walzenachsen, und der Fluß wird aus der Poloberfläche in einer zu den Walzenachsen parallelen Richtung abgegeben. Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, liegt die Oberfläche 67 der inneren Abschirmung 66 in dersel ben Ebene wie die Oberflächen der Magnetpole 64a und 64b, S > d, und sind die Magnetpoloberflächen 64 von den Walzenoberflächen durch einen Spalt g getrennt.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform von Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 befinden sich die innere Abschirmung 66 und die äußere Abschirmung 68 in unmittelbarer Nähe zu dem magnetischen Kern 62 und ist die Anregungswicklung 69 über einen hinteren Viertelkreis oder hinteren Rückschenkel 69a des Magneten 6c gewickelt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Anregungswicklung 69 z. B. aus isolierten, dünnen, parallelen verbundenen Kupferbahnen zum Verringern von Wirbelstromverlusten gewickelt, und sind wassergekühlte Kühlkörper in die Wicklungswindungen eingelassen. Anstelle von Kupferbahnen kann die Wicklung 69 z. B. aus Litzendraht gewickelt sein, der um wassergekühlte Kühlkörper (Kupferrohre) oder aus dünnwandigen wassergekühlten Rohrleitungen gewickelt sein.
Bezugnehmend auf Fig. 18 und 19 ist die Permeabilität des ferromagnetischen Materials sehr viel größer als die Permeabilität von Luft, geschmolzenem Metall und Kupfer. Somit wird die magnetomotorische Kraft der Wicklung 69, in erster Näherung, zum Antreiben des Flusses zwischen den Poloberflächen 64c und 64d verwendet. Die Flußdichte ist umgekehrt proportional zu der Länge des Flußweges; somit nimmt die Flußdichte auf den Poloberflächen 64c und 64d mit der horizontalen Entfernung von der inneren Abschirmung 66 ab. Das Verhältnis von Einschlußfluß Φ&sub1;, das in Fig. 5 dargestellt ist, zu dem Gesamtfluß
ist η und hängt von der Schaltkreisgeometrie und Betriebsfrequenz ab. Abschirmungsflüsse Φ&sub4; und Φ&sub5; und Streufluß Φ&sub6; sind viel kleiner als Flüsse Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;. Somit ergibt sich nähe rungsweise
η φ&sub1;/(φ&sub1; + φ&sub2; + φ&sub3;(3)
Der Spalt g, der die Walzen 10 und den Magneten 60 trennt, wird durch die thermische Ausdehnung der Walzen und die Dicke einer Schicht aus Hochtemperaturkeramik (nicht gezeigt), die die Seite des Magneten 60 bedeckt, wenn eine derartige Schutzschicht verwendet wird, bestimmt.
Für die in Fig. 17, 18 und 19 gezeigten Geometrien kann die Feldverteilung durch das Verfahren der graphischen Feldermittlung oder mit einem geeigneten Computerprogramm erstellt werden. Wie es in Fig. 18 und 19 dargestellt ist, tritt an dem Walzenspalt der größte Teil des Begrenzungsflusses von dem Kreisumfang der Walzen in das geschmolzene Metall ein.
Das Verhältnis von Flußdichte in der Seitenwand des geschmolzenen Metalls, BMM, zu der Flußdichte in der Walze, BCu, unmittelbar benachbart zu dem geschmolzenen Metall, ist umgekehrt proportional zu der Eindringtiefe der zwei Materialien
BMM/BCu δCu/δMM. (4)
Der Einschlußfluß Φ&sub1; wird durch die Seitenwand der Walze akkumuliert und nimmt mit Polbreite w zu. Nach dem Eintritt in die Walzenseitenwand wird der Fluß durch Wirbelströme dazu gezwungen, horizontal in einer zu einer Eindringtiefe δCu äquivalenten Schicht zu fließen, wodurch eine Flußverdichtung verursacht wird. Für eine durchschnittliche Flußdichte in den Polen, Bp, beträgt die Flußdichte an der Walzenoberfläche
BCu Bp η w/δCu. (5)
Die Flußverdichtung kann ausgedrückt werden als BCu/Bp η w/δCu· (6)
Mit breiten Magnetpolen kann die Flußdichte an den Walzenkanten sehr viel größer gemacht werden, als sie mit ferromagnetischen Einsätzen in den Walzenrändern (die Einsätze sind auf ihre Sättigungsflußdichte ≤ 19 kG begrenzt) erhältlich wäre. Ein Verbinden der Gleichungen (4) und (5) ergibt die Flußdichte in der Metallschmelzeeindringtiefe als
BMM Bp η w/δMM.(7)
Zum Beispiel treten unter der in Fig. 19 dargestellten Bedingung näherungsweise 30% des Polflusses in die Walzenseitenwände (η 0,3). Bei 3 kHz beträgt die Eindringtiefe von geschmolzenem Stahl und Kupfer bei Raumtemperatur jeweils 1,1 cm und 0,12 cm. Für 3,3 cm breite Polseiten und eine durchschnittliche Flußdichte von Bp = 6 kG beträgt die Flußdichte in dem geschmolzenen Stahl anhand von Gleichung (7)
BMM 6 kG · 0,3 · 3,3 cm/1,1 cm = 5,4 kG.
Die Spitzenflußdichte von den Kupferwalzen würde anhand von Gleichung (5) betragen
BCu 6 kG · 0,3 · 3,3 cm/0,12 cm = 49,5 kG.
Das Verhältnis der Flußdichte BINS an der Polkante in unmittelbarer Nähe zu der inneren Abschirmung 66 zu der Flußdichte BOUTS an der Polkante in unmittelbarer Nähe zu der äußeren Abschirmung 68 beträgt
BINS/BOUTS (S + 2W)/S. (8)
Für die in Fig. 19 gezeigten Bedingungen beträgt das Verhältnis
Es ist wichtig, daß diese Unterschiede in der Flußdichte keine Sättigung oder übermäßigen Verluste an der Innenseite der Pole und des Kerns verursachen. Für gewünschte Werte von d, g und S an dem Walzenspalt können die Polbreite w und Flußdichten des Einschlußmagneten für eine gewünschte Metallschmelzepoolhöhe anhand der Gleichungn (3), (7) und (8) optimiert werden.
Fig. 20 stellt eine horizontale Schnittansicht durch den Walzenspalt des Magneten 70 der vorliegenden Erfindung dar. Eine große effektive Polbreite wird durch Bereitstellen dreier Kerne 72, 74, 76 erzielt, die durch Kupferabschirmungen 73, 75 voneinander getrennt sind und von einer inneren Abschirmung 71 und einer äußeren Abschirmung 77 umgeben sind. Diese Abschirmungen wirken auch als Kühlkörper. Die Kerne 72, 74, 76 weisen Pole 82a, 84a, 86a auf der linken und Pole 82b, 84b und 86b auf der rechten Seite der inneren Abschirmung 71 auf; ihre Polbreiten betragen jeweils "a", "b" und "c". Die effektive Polbreite beträgt w = a + b + c. Fig. 20 stellt drei einer. Vielzahl unterschiedlicher Arten der mit dieser Ausführungsform der Erfindung möglichen Flußsteuerung dar.
Bezugnehmend auf die rechte Hälfte des Schnittes von Fig. 20 und Kerne 72, 74 und 76 ohne Luftspalte betragen die Verhältnisse der Flußdichte an der Innenseite, BINS, zu der Flußdichte an der Außenseite, BOUTS, für die Pole 82b, 84b und 86b
Mit allen Kernen gemeinen Anregungswicklungen 78a und 78b beträgt das Verhältnis von Spitzenflußdichte in den Polen 82, 84 und 86
Durch Vorsehen von dreieckig ausgebildeten Ausschnitten in den Kernen 72, 74 und 76 mit Basen an den inneren Kernoberflächen, die den Polbreiten der jeweiligen Kerne gleichen, und den Scheitelwinkeln an den anderen Oberflächen, wie es in gestrichelten Linien in der rechten Hälfte des Schnittes von Fig. 20 gezeigt ist, ist die Flußdichte über jede Polbreite "a", "b" und "c" konstant (BINS = BOUTS), und werden die Flußdichtever hältnisse zu
Die gepunkteten Flußlinien in der rechten Hälfte des Schnittes in Fig. 20 stellen die Bedingung für Gleichung (11) und den Fluß Φ&sub1; dar.
Bezugnehmend auf die linke Hälfte des Schnittes von Fig. 20, wobei die Kerne 72, 74 und 76 einen über alle drei Kerne gebildeten dreieckig ausgeformten Ausschnitt mit gezeigten relativen Abmessungen aufweisen, ist die Reluktanz der drei magnetischen Kreise näherungsweise gleich, und gibt es keinen Flußdichtegradienten über die Pole. Wie es durch die gepunkteten Linien in der linken Hälfte des Schnittes dargestellt ist, ist die Flußdichte auf allen drei Polen dieselbe.
B&sub8;&sub2; = B&sub8;&sub4; = B&sub8;&sub6; α 1/2n. (12)
Die relativ großen Luftspalte in den Kernen 72 und 73, die durch die durch die Kerne 72, 74 und 76 gebildeten dreieckig ausgeformten Ausschnitte gebildet sind, könnten unterteilt sein, um Wirbelstromverluste in den Abschnitten der Abschirmungen 71, 73 und 75, die diese Spalte umgeben, zu verringern.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung ist in Fig. 21, 22 und 23 gezeigt. Ein Magnet 90 verwendet Bogenabschnitte, die aus zwei bandgewickelten ferromagnetischen Zylindern herausgeschnitten sind. Ein relativ kurzer Zylinder wird zum Anfertigen von Bögen für Kernabschnitte 92a, 92b verwendet, und ein längerer Zylinder, mit einem kleineren Durchmesser, wird für die äußeren Kernabschnitte 94a und 94b verwendet. Die gegenüber den Walzen 10a und 10b angeordneten Kernseiten stellen die Magnetpole dar. Das andere Ende der Kerne 92a und 92b wird von einem ferromagnetischen Joch 96 überbrückt und die Kerne 94a und 94b werden von einem ferromagnetischen Joch 98 überbrückt. Fig. 23 zeigt die ferromagnetischen Komponenten; sie sind zu dem auf der rechten Seite von Fig. 20 gezeigten Aufbau magnetisch äquivalent, wenn die äußersten magnetischen Kerne 76 und Pole 86 aus Fig. 20 entfernt sind. Sowohl der Magnet von Fig. 20 als auch der Magnet von Fig. 21 können mehr oder weniger Kern- und Polabschnitte parallel zueinander in Abhängigkeit von der Anwendung und von der gewünschten effektiven Polbreite w aufweisen.
Der Kern und das Joch von Magnet 90 werden in nicht kurzschließenden, wassergekühlten Wirbelstromabschirmungen mit bogenförmigen Abschnitten 101, 103 und 105 mit Stirnabschnitten 111, 113, 114 und 115, unteren Abschnitten 107 und oberen Abschnitten 109 umgeben. Die Tiefe D des Aufbaus des inneren Kerns wird durch die Wahl des Abstandes S des inneren Pols und das zum Unterbringen von Wicklungen 117, Abschirmungen 101 und Stirnabschnitten 114 und 115 erforderliche Gebiet (S · D) bestimmt.
Für größere Walzendurchmesser kann es nicht praktisch sein, große, bandgewickelte Zylinder herzustellen. In diesem Fall können die Kerne des Magneten 90 aus einer großen Anzahl von identischen laminierten Abschnitten 99 (Steine oder Bausteine) hergestellt sein, wie es in Fig. 23 gezeigt ist. Diese Abschnitte 99 weisen Laminierungen in einer horizontalen oder vertikalen Ebene auf. Eine vertikale Orientierung der Laminierungen wird zu kleineren Wirbelstromverlusten in den umgebenden Abschirmungen führen.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung ist in Fig. 24, 25 und 26 dargestellt. Diese Ausführungsform bringt eine Kombination einer großen Anzahl von dünnen, isolierten, ferromagnetischen Scheiben 124, die an den Walzen 10 angebracht sind, und einen separaten stationären Magneten 120 mit sich, der die sich drehenden Scheiben 124 magnetisiert. Fig. 24 zeigt mittels Schrauben 127 und Isoliermuffen über eine feste Kupferscheibe 126a an die Walze 10a angebrachte ferromagnetische Scheiben 124a. Ferromagnetische Scheiben 124b sind mittels Schrauben 127 und Isoliermuffen 129 über eine Kupferscheibe 126b an die Walze 10b angebracht. Ein in Querschnittsansicht von Fig. 25 gezeigter Magnet 120 besteht aus einem Kern 122, der von einer inneren Abschirmung 128 und einer äußeren Abschirmung 130 umgeben ist. Diese Abschirmungen sind elektrisch verbunden; ein Spalt zwischen den zwei Abschirmungen hindert die Abschirmungen an einem Kurzschluß. Anregungswicklungen 132a und 132b umgeben den abgeschirmten Kern.
Fig. 26 ist eine Vergrößerung einer Hälfte des Walzenspaltes von Fig. 25, die die Flußverteilung darstellt. Die Ausführungsform von Fig. 24 und 25 verursacht viel geringere Wirbelstromverluste in der Walze 10 als die bisherigen Ausführungsformen, da ein sehr kleiner Fluß die Walzen durchdringt. Dies gilt insbesondere, wenn S = d ist. Im Gegensatz zu den Magneten 20, 30, 40, 60, 70 und 90 erzeugt die Kombination des Magneten 120 und der Scheiben 124 ein Feld, das im wesentlichen senkrecht zu der Walzenachse ist, selbst wenn S ≤ d ist. Wie es durch Fig. 4, 6, 13 und 14 dargestellt ist, ist dies mit den früheren Magneten nicht der Fall. Für S = d und die Kombination der an den Walzen angebrachten Scheiben 124 und des Magneten 120 wird das geschmolzene Metall dichter an der Kante der Walzen 10 eingeschlossen, als dies mit den früheren Magneten der Fall ist. Die erzielbaren Poolhöhen werden durch Scheiben- und Kernsättigung begrenzt. Ein Nachteil von an Walzen angebrachten ferromagnetischen Scheiben ist das große, kreisförmige Streufeld, das von den Scheiben außerhalb des Poolgebietes abgegeben wird.
Für S > d kann das von dem Magneten 120 erzeugte und über Scheiben 124 auf die Kanten der Walzen 10 und die Seitenwand des Metallschmelzepools 12 übertragene Magnetfeld viel größer als dasjenige sein, das für einen Seitenwandeinschluß erforderlich sein würde. In dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet der Einschluß die Wirbelstromabschirmwirkung von Kupferwalzen 10 zum Begrenzen des Zurückdrängens der Seitenwand des Pools 12; Gleichung (1) zeigt die schnelle Dämpfung des Feldes als eine Funktion der Entfernung x von der Oberfläche. Dieses Magnetfeld, das wesentlich größer als zum Einschluß erforderlich ist, kann von irgendeinem in den Zeichnungen gezeigten Magnet bereitgestellt werden.
Eine weitere Modifikation des Magneten ist in Fig. 27, 28 und 29 dargestellt. Diese Ausführungsform weist eine Kombination von bandgewickelten ferromagnetischen Ringröhren 144, die an die Walzen 10 angebracht sind, und einen separaten stationären Magneten 140 zum Magnetisieren der sich drehenden Ringröhren 144 auf. Fig. 27 zeigt die mittels fester Kupferzylinder 146a, 148a, Schrauben 147 und isolierter Befestigungsteile 149 an der Walze 10a angebrachte ferromagnetische Ringröhre 144a. Die ferromagnetische Ringröhre 144b ist in ähnlicher Weise an der Walze 10b angebracht.
Eine Querschnittsansicht des Magneten 140 ist in Fig. 28 gezeigt. Er besteht aus einem Kern 142, der von einer inneren Abschirmung 152 und einer, äußeren Abschirmung 154 umgeben ist. Die Abschirmungen 152 und 154 sind elektrisch verbunden, und ein Spalt hindert die Abschirmungen an einem Kurzschluß. Eine Anregungswicklung 156 umschließt die Abschirmungen. Die Abschirmung 152 ragt in den Spalt zwischen den Ringröhrenaufbauten 144 zur Ausformung des Feldes und zum Verringern von Streufluß hinein, wie es durch Fig. 29 dargestellt ist. Die Kombination von an Walzen angebrachten Ringröhren 144 und einem Magneten 140 ist wirksamer, als einen Magneten 60 das Einschlußfeld in die Walzen 10 zwingen zu lassen. Die Verluste in dem Pol des Magneten 140 sind verglichen mit dem Magneten 60 klein. Diese Vorteile sind gegenüber der zusätzlichen Komplikation der an Walzen angebrachten Ringröhren 144 und den größeren Streufluß zu gewichten, der aus der offenen Oberfläche der Ringröhren austritt.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetgestaltung ist in Fig. 30, 31 und 32 dargestellt. Größere Pooltiefen erfordern größere Felder in der Nähe der Unterseite des Pools. In Fig. 30 sind zwei Ringröhren 166b und 168b zwischen Kupferbändern 172b, 174b und 176b plaziert und an der Walze 10b angebracht. In ähnlicher Weise ist ein Paar Ringröhren 166a und 168a an der Walze 10a angebracht. Fig. 31 ist ein Querschnitt durch die rechte Hälfte des Seitenwandeinschlußaufbaus, der die an den Pol angebrachten Ringröhren 166b und 168b und ihre entsprechenden Kernabschnitte 162 und 164 des stationären Magneten 170 darstellt. Die Kerne 162 und 164 sind in die Abschirmungen 175, 177 und 179 eingelassen. Die innere Abschirmung 175 wird zur Ausformung des Feldes gegenüber der Seitenwand aus geschmolzenem Metall und zum Verringern von Streufluß verwendet. Die Anregungswicklung (nicht gezeigt) umschließt die Abschirmungen an dem hinteren Joch des Magneten.
Fig. 32 zeigt eine Ausführungsform, die zwei Sätze von an Walzen angebrachten Viertelkreisen, 186b und 188b, benutzt, die um den Kreisumfang der Walzen 10b und den Magneten 180 für einen Seitenwandeinschluß angebracht sind. Viertelkreissätze 186b und 188b um den Walzenumfang sind in Kupferbändern 192b, 194b und 196b eingelassen und an der Walze 10b angebracht. Die Kerne 182 und 184 des Magneten 180 sind in die Abschirmungen 195, 197 und 199 eingelassen. Die Abschirmung 195 wird auch zur Ausformung des Feldes für die Seitenwand des geschmolzenen Metalls verwendet. Die Anregungswicklung (nicht gezeigt) umschließt die Abschirmungen an der Rückseite des Magneten.
Weitere Ausführungsformen der elektromagnetischen Seitenwandeinschlußgestaltungen sind in Fig. 33, 34, 35, 36, 37 und 38 dargestellt. Diese Ausführungsformen weisen Kombinationen von an der Walze angebrachten ferromagnetischen Laminierungen, die in einer Richtung orientiert sind, die 90º gegenüber der Orientierung der ferromagnetischen, an Walzen angebrachten Laminierungen von Fig. 25, 28, 31 und 32 verschoben ist; und einen separaten, stationären Magneten 300 zum Magnetisieren der sich drehenden Laminierungen auf. Diese Laminierungsorientierung verhindert den mit an der Walze angebrachten Scheiben (Fig. 25) und an der Walze angebrachten Ringröhren (Fig. 28 und 31) verbundenen großen kreisförmigen Streufluß. Die Viertelkreissätze von Fig. 32 verringern diesen Streufluß. Wie es in Fig. 33 und 34 dargestellt ist, können die Laminierungen gleichmäßig um den Kreisumfang der jeweiligen Walzen verteilt sein, wie es durch Bezugszeichen 302 gekennzeichnet ist, oder können sie in mehreren, gleichbreiten Paketen angeordnet sein, wie es durch Bezugszeichen 304 gekennzeichnet ist. Fig. 34 und 35 zeigen ferromagnetische Pakete 304, die sandwichartig zwischen Kupferscheiben 310 und 312 angeordnet sind und mit Isolierteilen 314 an den Walzen 10 angebracht sind. Der Magnet 300 besteht aus einem Kern 302, der in Abschirmungen 306 und 308 eingeschlossen ist. Anregungswicklungen 316 umschließen den Abschirmungs- und Kernaufbau. Die innere Abschirmung 306 wird auch zum Ausformen des Feldes in der Seitenwand des geschmolzenen Metalls verwendet. Auf der linken Seite von Fig. 35 sind die Hauptflußwege des Kerns 302 durch gepunktete Linien gezeigt. Fig. 36 stellt mit gepunkteten Linien die Magnetfeldverteilung der Polseite 304b dar. Die Polseite 304b (Fig. 36) steht mit den Walzenkanten bei 309 in Kontakt. Wie es in Fig. 35 und 36 gezeigt ist, sind ferromagnetische Pakete 304 für eine Flußverdichtung in der Form ausgeformt, daß die Flußdichte an der Polseite in der Nähe des Walzenspaltes näherungsweise das Dreifache der Flußdichte an der Polweise in der Pols 302 ist.
Fig. 37 stellt zwei verschiedene Ausführungsformen für die an Walzen angebrachten Laminierungen dar. Auf der rechten Hälfte von Fig. 37 sind die Laminierungen 334b von der Kante der Walze 10b zurückgesetzt, was zu einer vergrößert in der rechten Hälfte von Fig. 38 gezeigten Feldverteilung führt. Wie es in Fig. 37 gezeigt ist, wird das geschmolzene Metall, verglichen mit den durch Fig. 35 und 36 gezeigten Bedingungen, weiter zurückgedrängt. Auf der linken Hälfte von Fig. 37 sind die Laminierungen 324a nicht nur bündig mit der Kante der Walze 10a, die das geschmolzene Metall berührt, sondern berühren sie auch die andere Seite der Walzenkante über eine als "a" gezeigte Strecke. Wie es vergrößert auf der linken Hälfte von Fig. 38 gezeigt ist, vergrößert dieses Merkmal das Feld in dem flüssi gen Metall, wodurch es weiter zurückgedrängt wird.
Eine weitere Modifikation der Erfindung wird durch einen Magnetaufbau 400 gezeigt, der in Fig. 39 bis 44 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform wird der magnetische Kern 402 von einer Wicklung mit einer Windung umschlossen, die eine untere Hälfte 450 (Fig. 43) und eine obere Hälfte 470 (Fig. 44) umfaßt. Die Wicklungshälften 450 und 470 sind aus Kupfer hergestellt, und sie wirken als elektromagnetische Abschirmungen für den magnetischen Kern 402. Die Endplatte 410 der unteren Wicklungshälfte 450 ist an ein mittleres Stück 412 und Seitenwände 414, 416 und 418 gelötet. Eine Endplatte 420 der oberen Wicklungshälfte 470 ist an Seitenwände 424, 428 und eine obere Platte 422 gelötet. Die Oberfläche des mittleren Stückes 412 und der passende untere Abschnitt der Platte 422 sind versilbert, um einen guten elektrischen Kontakt zu erleichtern, wenn die obere Wicklungshälfte 470 mit einem Eisenteil 442 zum Vervollständigen des Anregungskreises an die untere Wicklungshälfte 450 geschraubt ist. Wie es durch die Richtung eines Stromes I in Fig. 41 und 42 anzeigende Pfeile dargestellt ist, fließt der Magnetstrom I von der Endplatte 410 durch das mittlere Stück 412 nach oben in die obere Platte 422 und durch äußere Seitenwände 424 und 428 in eine obere Endplatte 420 nach unten. Die Seitenwände 414, 416 und 418 der unteren Wicklungshälfte tragen keinen Strom; das Vorhandensein von Seitenwänden 414, 416 und 418 verringert einen Streufluß durch Erhöhen der Reluktanz der Streuflußwege.
Die Stromverteilung wird durch Herausschneiden von Schlitzen in den Endplatten 410 und 420 gleichförmiger gemacht. Die resultierenden Stromwege 451, 452, 453, 454 und 455 in der Platte 410 und die Wege 471, 472, 473, 474 und 475 in der Platte 420 weisen einen näherungsweise gleichen Widerstand auf, was ein durch gepunktete Linien in Fig. 39 angezeigtes Strommuster erzwingt. Kreislaufverluste werden durch Herstellen der Wick lungsteile aus Kupferbahnen mit einer Dicke von näherungsweise dem Zwei- bis Vierfachen der Eindringtiefen des Magnetstromes minimiert. Eine Ausnahme davon kann das mittlere Stück 412 sein, das aus einem dickeren Kupferstück hergestellt sein kann.
Die Länge des Magnetkernfensters, die in Fig. 42 als Abmessung D gezeigt ist, weist ein Minimum auf, die durch den Bogen der Polseiten 404 bestimmt wird; ihr Maximum wird durch die für die Magnetwicklung gewählte Stromdichte bestimmt.
Eine Wasserkühlung kann für Teile des Wicklungsaufbaus durch Löten von Kupferrohrleitungen an die Endplatten 410 und 420 und die Oberflächenplatten 422, 424 und 428 bereitgestellt werden. Löcher (nicht gezeigt) können durch die untere Platte 410 und in das mittlere Stück (412) zum Zirkulierenlassen von Kühlwasser gebohrt werden.
Polseiten 404a und 404b können von den äußeren Seitenwänden 416 (ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten Anordnung) zurückgesetzt sein, oder sie können mit den äußeren Seitenwänden 416 (ähnlich zu Fig. 17 und 18) bündig sein, oder sie können vorragen, (ähnlich zu Fig. 7, 12 und 25), um einen Einschluß der Seitenwand des geschmolzenen Metalls zu erleichtern.
Ein festes Kupferstück 490 befindet sich zwischen Polseiten 404, um das Magnetfeld zwischen dem Einschlußmagneten, den Walzen und der Metallschmelzeseitenwand, die elektromagnetisch eingeschlossen wird, auszuformen. Die Oberfläche des Kupferstückes 490, die zu dem geschmolzenen Metall zeigt, kann ähnlich wie die Oberflächen der inneren Abschirmungen, wie sie z. B. in Fig. 4, 5, 6, 7, 17 und 18 gezeigt sind, gestaltet sein. Das feste Kupferstück 490 kann gegen die Wicklung und den Kernaufbau isoliert sein oder es kann ein integraler Teil des mittleren Stückes 412 sein, ohne die Wirkung eines Kurz schlusses für den Kernfluß zu erzeugen. Eine Wasserkühlung wird mittels einer daran gelöteten Kupferrohrleitung (nicht gezeigt) und/oder dorthinein gebohrte Löcher (nicht gezeigt) für das Kupferstück 490 bereitgestellt.
Der in Fig. 45 gezeigte Magnetaufbau 700 stellt eine weitere Variation der vorliegenden Erfindung dar. Fig. 45 ist eine zu Fig. 41 ähnliche Schnittansicht für den Magneten 400. Die Wicklung des Magneten 700 ist für Anwendungen vorgesehen, bei denen sehr große Werte von Amperewindungen zum Einschließen der Seitenwände von tiefen Pools aus geschmolzenem Metall zwischen Walzen mit einem großen Durchmesser erforderlich sind.
Ein Teil des Anregungswicklungsaufbaus wird als eine Wirbelstromabschirmung zum Verringern von Streufluß von dem Kern 702 wirken. Die Magnetwicklung in Fig. 45 umfaßt einen Aufbau 500 einer inneren Wicklung, der von einem Aufbau 600 einer äußeren Wicklung umschlossen und dagegen isoliert ist.
Mit zwei Wicklungsaufbauten, von denen jeder aus Kupferbahnen mit einer Dicke von näherungsweise dem Zwei- bis Vierfachen der Eindringtiefen des Magnetstromes hergestellt ist, werden die Wicklungsstromverluste verglichen mit dem Aufbau des Magneten 400 näherungsweise halbiert.
Die Konstruktion des Aufbaus der inneren Wicklung ist nahezu mit derjenigen der Wicklung des in Fig. 39 bis 44 gezeigten Magneten 400 identisch. Wie es in Fig. 45 gezeigt ist, fließt eine Hälfte des Anregungsstromes, I/2, von der Endplatte 510 des Aufbaus 500 der inneren Wicklung durch das mittlere Stück 512 durch die obere Platte 522 nach oben und durch die Seitenplatten (von denen nur Platte 524 in Fig. 45 sichtbar ist) zu der oberen Endplatte 520 nach unten zurück. Die zweite Hälfte des Anregungsstromes tritt in die Endplatte 610 des Aufbaus 600 der äußeren Wicklung ein, fließt durch das mittlere Stück 612 in die obere Platte 622 nach oben und die Seitenplatten (nur Platte 624 ist gezeigt) hinunter in die Endplatte 620. Der Aufbau 500 der inneren Wicklung weist Seitenwände 514, 516 und 518 auf (518 ist in Fig. 45 gezeigt, sie ähnelt den Seitenwänden 418a und 418b des Magnetaufbaus 400), die keinen Strom tragen; ihre Anwesenheit verringert Streufluß durch Erhöhen der Reluktanz der Streuflußwege. Die Wicklungsaufbauten von Fig. 45 sind abschnittsweise zusammengelötet.
Wie es durch Fig. 46 dargestellt ist, können die Wicklungsaufbauten 500 und 600 auch in Reihe für Anwendungen verbunden sein, bei denen einen Versorgungsstrom geringerer Energie und eine Versorgungsspannung höherer Energie gewünscht sind.
Für noch größere Ströme können mehr als zwei Wicklungsaufbauten verschachtelt und parallel oder in Reihe unter Verwendung der durch Fig. 45 und 46 skizzierten Gestaltungsprinzipien verbunden sein. Zusätzlich kann die Fensterlänge des Magnetkerns (Abmessung D von Fig. 42) erhöht werden, wodurch der Querschnitt der entsprechend erhöhten Anzahl von Kupferplatten (510, 512, 520, 524; 610, 612, 620 und 624) erhöht wird.
Aus endlosem ferromagnetischen Material hergestellte und von einer Wicklung erregte magnetischen Kerne, wie es für Magnete 20, 30, 60, 90, 400 und ähnliches dargestellt sind, können Flußdichten entlang der vertikalen Oberfläche der Metallschmelzeseitenwand erzeugen, die ein zu großes Zurückdrängen an gewissen Abschnitten der Seitenwand ergeben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird dieses Problem durch eine Vorrichtung 800 gelöst, die drei parallele, einstellbare Flußwege erzeugt.
Fig. 47 ist eine Vorderansicht und Fig. 48 ist eine Aufsicht von Magnet 800. Fig. 49 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Magneten mit einem ferromagnetischen Kern, der aus drei durch horizontale Luftspalte getrennten Abschnitten besteht. Der untere Abschnitt besteht aus bogenförmigen Teilen 812, 814, 816 und Joch 818; der mittlere Abschnitt weist bogenförmige Teile 822 und Joch 824 auf; und der obere Abschnitt weist bogenförmige Teile 832, 834 und Jochteile 836 auf. Kernseiten 810, 820 und 830 stellen gegenüber den Walzen 10 angeordnete Magnetpole dar.
Der Kernaufbau wird von einer Wicklung mit eine Windung erregt, die ihn mit Ausnahme der Magnetpole 810, 820 und 830 umschließt. Die innere Hälfte der Wicklung besteht aus bogenförmigen Bahnen 850a und 850b, die an die hintere Platte 850c gelötet sind. Die äußere Hälfte der Wicklung besteht aus bogenförmigen Bahnen 852a und 852b, die an die hintere Platte 852c gelötet sind. Diese Wicklungshälften sind durch U-förmige Kanäle 854a, 854b und 854c verbunden; für einen guten elektrischen Kontakt sind die Verbindungsflächen mit Silber bezogen und aneinandergeschraubt. Das magnetische Einschlußfeld wird mit einem festen, wassergekühlten Kupferstück 890 (Fig. 48) ausgeformt, das zwischen der Innenwicklungshälfte 850, gegenüber den Walzen, und der Metallschmelzeseitenwand der Gießvorrichtung plaziert ist. Das Stück 890 kann gegen die Wicklung isoliert oder daran gelötet sein, um einen Streufluß zu verringern. Der Klarheit halber ist das Stück 890 nicht in Fig. 47 gezeigt.
Um die Magnetflüsse der drei Magnetkernabschnitte zu isolieren, ist der mittlere Abschnitt 820 von, einer elektromagnetischen Abschirmung 860 aus Kupfer umschlossen. Sie besteht aus einem unteren U-förmigen Kanal 862, der die untere Hälfte der Kernabschnitte 822 und das Joch 824 umschließt, und einem oberen U-förmigen Kanal 864, der die obere Hälfte der Kernabschnitte 822 und das Joch 824 umschließt. Spalte 866 hindern die Abschirmungen an einem Kurzschluß für den Magnetfluß.
Der magnetische Druck zum Einschließen der Seitenwand eines Pools mit geschmolzenem Metall ist proportional zum Quadrat der Flußdichte des Einschlußfeldes. Die elektromagnetischen Einschlußkräfte können als eine Funktion der Pooltiefe durch Einstellen der Reluktanz der Kernflußwege als eine Funktion der Pooltiefe eingestellt werden. Der Magnet 800 bewerkstelligt die durch Bereitstellen von Einrichtungen zum Einstellen der Reluktanz des Flußweges für drei Magnetkernabschnitte.
In dem durch Fig. 49 dargestellten Beispiel erfordert der mittlere Abschnitt des Magnetkerns mehr Ampere-Windungen für einem Seitenwandeinschluß als die oberen und unteren Abschnitte und somit bestimmt er den Magnetstrom. Die Reluktanz des mittleren Abschnittes wird durch Kleinhalten von Luftspalten zwischen Teilen 822 und 824 so klein wie praktisch möglich gemacht. Das Zurückdrängen der Seitenwand des geschmolzenen Metalls in den oberen und unteren Abschnitten wird durch Erhöhen der Reluktanz der entsprechenden Kernabschnitte durch Hinzufügen von Luftspalten optimiert. Wie es in Fig. 49 gezeigt ist, wird die Reluktanz des unteren Abschnittes des Magneten durch Plazieren von Luftspalten 813 und 815 in dem Flußweg erhöht. Die Reluktanz des oberen Abschnittes wird durch Luftspalte 833 und 837 erhöht. Die Breite dieser Luftspalte kann konstant sein oder sich mit vertikalen Poolhöhen für eine weitere Feineinstellung der Flußverteilung ändern.
In Fig. 41 bringen die horizontalen Spalte Abschirmungsabschnitte 862 und 864 unter und dienen die vertikalen Spalte zur Reluktanzsteuerung.
Wie es durch Fig. 50a dargestellt ist, kann die Wicklung mit einer Windung des Magneten 800 in eine Wicklung mit zwei Windungen durch Schneiden eines Spaltes 895 entlang ihrer Mittellinie, wo sich hintere Platten 850c, 852c und ein Verbindungskanal 854c befinden, umgewandelt werden. Der Kern muß an die sem Ort abgeschirmt werden, um einen Streufluß zu verringern. Fig. 50b ist eine schematische Darstellung des 2-Windungen- Betriebs. Mit einer Wicklung mit zwei Windungen kann das feldformende Kupferstück 890 gegen die Wicklung isoliert oder mit nur einem Viertel einer Windung (z. B. Seite 850a), verbunden sein, wie es in Fig. 50a gezeigt ist; ein Luftspalt 891 isoliert die zwei Windungen.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung, für die ein exklusives Recht oder Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

1. Eine magnetische Begrenzungsvorrichtung zum Verhindern des Austritts von geschmolzenem Metall durch eine offene Seite eines sich vertikal erstreckenden Spaltes zwischen zwei horizontal mit Abstand angeordneten Teilen, und zwischen denen sich besagtes geschmolzenes Metall befindet, wobei besagte Vorrichtung umfaßt:

magnetische Kernmittel;

elektrisch leitfähige Wicklungsmittel, die operativ mit besagten magnetischen Kernmitteln verbunden sind;

wobei besagte magnetische Kernmittel ein Paar von horizontal angeordneten Magnetpolen mit Abstand voneinander, die benachbart der offenen Seite besagten Spaltes angeordnet sind, zur Erzeugung eines hauptsächlich horizontalen Magnetfeldes umfaßt, das sich durch die offene Seite besagten Spaltes bis zu besagtem geschmolzenen Metall erstreckt;

wobei besagte Magnetpole ausreichend nahe zu besagter offener Seite des Spaltes liegen, daß besagtes erzeugtes horizontales Magnetfeld eine ausreichende Stärke aufweist, um einen Begrenzungsdruck gegen das geschmolzene Metall im Spalt auszuüben; dadurch gekennzeichnet, daß

ein inneres, nicht-magnetisches, elektrisch leitfähiges Abschirmungsmittel zwischen den Magnetpolen benachbart zur offenen Seite des Spaltes angeordnet und ausgeformt ist, um das horizontale Magnetfeld durch den Spalt im wesentlichen zum geschmolzenen Metall zu begrenzen.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter einschließt:

ein äußeres, nicht-magnetisches, elektrisch leitfähiges Abschirmungsmittel, das so angeordnet ist, daß die magnetischen Kernmittel und die Wicklungsmittel sandwichartig zwischen besagtem inneren elektrisch leitfähigen Abschirmungsmittel und dem äußeren elektrisch leitfähigen Abschirmungsmittel angeordnet sind, zur Verringerung des Streuflusses und zur Ausrichtung des Magnetflusses von besagten Polen zu besagtem geschmolzenen Metall.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei:

besagte offene Seite des Spaltes in einer vertikalen Ebene liegt;

und besagtes inneres Abschirmungsmittel im wesentlichen parallel zu besagter offenen Seite des Spaltes angeordnet ist.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei:

besagte Magnetpole obere Abschnitte und untere Abschnitte aufweisen; und

besagtes inneres Abschirmungsmittel größer ist als die offene Seite besagten sich vertikal erstreckenden Spaltes, der geschmolzenes Metall enthält, und im wesentlichen den gesamten vertikalen Abstand zwischen den oberen und unteren Abschnitten besagter Magnetpole überspannt.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei besagte zwei horizontal mit Abstand angeordnete Teile jedes eine abgeschrägte Kante an besagtem Spalt einschließen und besagtes inneres Abschirmungsmittel zwei abgeschrägte Kanten einschließt, wobei jede im wesentlichen parallele zu einer der abgeschrägten Kan ten auf besagten horizontal mit Abstand angeordneten Teilen verläuft.

6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei besagtes äußeres Abschirmungsmittel Mittel zur Begrenzung des magnetischen Kerns und der Wicklungsmittel zwischen der inneren Abschirmung und der äußeren Abschirmung einschließt, während die Magnetpole zur offenen Seite des Spaltes hin freiliegend bleiben.

7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei besagte zwei horizontal mit Abstand angeordnete Teile drehbare Walzen mit parallelen Achsen sind und wobei:

besagter Magnetkern nahe zu besagtem offenen Spalt vertikal angeordnet ist;

besagtes Wicklungsmittel mehrere vertikal angeordnete Wicklungswindungen umfaßt, die um besagten Magnetkern herumgewickelt sind; und

besagtes nicht-magnetisches inneres Abschirmungsmittel ein leitfähiges Material umfaßt, das eine Innenfläche benachbart zur offenen Seite des Spaltes und im wesentlichen parallel zum geschmolzenen Metall aufweist, wobei besagte innere Abschirmungsfläche zwischen besagten Magnetpolen und benachbart zu besagtem geschmolzenen Metall angeordnet ist.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mit Abstand angeordneten Magnetpole nach unten hin nahe zu besagtem offenen Spalt konvergieren und die Breite von besagtem Zwischenraum sich nach unten hin in Übereinstimmung mit einer Verengung in der Breite besagter offenen Seite des Spaltes verengt.

9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei besagtes inneres Abschirmungsteil eine Vorderfläche benachbart zu besagter offenen Seite des Spaltes aufweist und ein Paar von nach unten hin im wesentlichen konvergierenden Seitenwänden, die die Form besagten inneren Abschirmungsmittels im wesentlichen an die Form besagter offenen Seite des Spaltes anpassen.

10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Zwischenraum zwischen horizontalen Teilen gleich zu oder kleiner als der Zwischenraum zwischen Magnetpolen ist.

11. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei jedes horizontale Teil ein an der Oberfläche angebrachtes ferromagnetisches Material einschließt, das auf Hauptflächen durch leitfähige Abschirmungen angeordnet ist, so daß ein Magnetfeld, das in besagtem ferromagnetischen Material erzeugt wird, eine Seitenwand besagter horizontaler Teile durchdringen wird.

12. Eine Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das ferromagnetische Material ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus ferromagnetischen Scheiben, ferromagnetischen Ringröhren und ferromagnetischen Laminierungen und Kombinationen davon besteht.

13. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

jedes von besagten mit Abstand angeordneten Teilen (a) eine Seitenkante, die eine Kante besagter offenen Seite des Spaltes definiert, und (b) einen Seitenkantenabschnitt benachbart zu besagter Seitenkante aufweist;

besagtes inneres Abschirmungsmittel (a) ein Paar von horizontal mit Abstand angeordneten Außenkanten und (b) einen Außenkantenbereich benachbart zu jeder Außenkante aufweist;

der horizontale Abstand zwischen den zwei Außenkanten auf besagtem inneren Abschirmungsmittel größer ist als der horizontale Abstand zwischen besagten zwei Seitenkanten, die die offene Seite besagten Spaltes definieren, an derselben vertikalen Stelle entlang besagten Spaltes;

jeder Außenkantenabschnitt auf besagtem inneren Abschirmungsmittel mit Abstand von einem entsprechenden Seitenkantenabschnitt eines Teils angeordnet ist, um dazwischen einen engen Zwischenraum zu definieren; und

besagter Außenkantenabschnitt auf besagtem inneren Abschirmungsmittel und besagter Seitenkantenabschnitt auf dem Teil Mittel umfaßt, die zusammenwirken, um eine erhöhte Magnetflußdichte im Magnetfeld in besagtem engen Zwischenraum und im Magnetfeld, das sich über besagte offene Seite des Spaltes erstreckt, bereitzustellen, verglichen mit der Flußdichte, die ohne diese Seitenkanten erhalten wird, wodurch verhindert wird, daß geschmolzenes Metall durch besagten engen Zwischenraum seitlich nach außen strömt.

14. Eine Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei:

besagtes inneres Abschirmungsmittel und wenigstens besagte Kantenabschnitte besagter Teile aus einem Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit bestehen.

15. Eine Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei besagtes geschmolzenes Metall geschmolzener Stahl ist und besagtes Wicklungsmittel und besagtes inneres Abschirmungsmittel jeweils aus einem Metall bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Kupfer, Aluminium, Silber, rostfreiem Stahl und Legierungen, die eines oder mehrere besagter Metalle enthalten, besteht.

16. Eine Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das innere Abschirmungsmittel eine Form aufweist, die im wesentlichen mit der Form der offenen Seite besagten Spaltes übereinstimmt.

17. Eine Vorrichtung nach Anspruch 13, die Mittel, einschließlich der Konfiguration besagter Magnetpole, zur Erhöhung des magnetischen Druckes, der mit besagtem Magnetfeld zusammenhängt, in Übereinstimmung mit zunehmendem statischen Druck des geschmolzenen Metalls in besagtem Spalt umfaßt.

18. Eine Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Oberfläche von jedem von besagten Magnetpolen parallel zu einer der Achsen der horizontal mit Abstand angeordneten Teile verläuft.

19. Eine Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Oberfläche von jedem von besagten Magnetpolen in einem Winkel in bezug auf eine der Achsen der horizontal mit Abstand angeordneten Teile steht.

20. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Kantenfläche besagter horizontal mit Abstand angeordneten Teile und besagte Magnetpolflächen in einem Winkel in bezug auf die Achsen der horizontal mit Abstand angeordneten Teile stehen, wobei besagte abgewinkelte Fläche der Kanten der horizontalen Teile und der Pole parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind.

21. Eine Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Magnetpole und inneren Abschirmungsmittel sich in besagtes offenes Ende des Spaltes in enger Nähe zu den horizontalen Teile hineinerstrecken.

22. Eine Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die horizontalen Teile ausgeschnittene Kanten einschließen, die sich dichter zum Magnetkern aufweiten, und wobei die Magnetpole sich in besagtes offenes Ende des Spaltes innerhalb der ausgeschnitte nen Kanten erstrecken.

23. Eine Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Magnetkern und die Magnetpole aus Laminierungen von ferromagnetischem Material gebildet sind.

24. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

jeder Magnetpol eine Polfläche aufweist, die senkrecht zur Längsachse eines der horizontalen Teile angeordnet ist;

der Kern und die Pole von leitfähigem Material umschlossen sind, einschließlich besagtem inneren Abschirmungsmittel, mit Ausnahme einer horizontalen Trennung, wobei besagte Trennung verhindert, daß das leitfähige Material eine Kurzschlußwicklung um den Kern herum wird;

wobei besagtes leitfähiges Material Mittel zur Begrenzung des Magnetflusses, der aus den Magnetpolen austritt, und zur Ausformung des Magnetfeldes zwischen den Polflächen umfaßt;

wobei besagte Wicklungsmittel, die angeordnet sind, um besagtes leitfähiges Material zu umschließen, und besagtes leitfähiges Material, das angeordnet ist, um besagten Kern und besagte Wicklungsmittel zu umschließen, auf eine Wechselstromquelle ansprechen; und

besagtes leitfähiges Material und besagte Seite der horizontalen Teile parallel zu besagter offenen Seite des Spaltes Mittel umfassen, die zusammenwirken, um ein wechselndes Magnetfeld auszubilden, das zwischen besagten Polen erzeugt wird, so daß besagtes geschmolzene Metall zwischen den horizontalen Teilen begrenzt wird.

25. Die Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei besagte Polflächen und eine Oberfläche des leitfähigen Materials benachbart besagter offenen Seite des Spaltes senkrecht zu den Achsen der horizontalen Teile liegen.

26. Die Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das innere leitfähige Abschirmungsmittel, das zwischen besagten Polflächen angeordnet ist, Mittel umfaßt, die weiter nach außen zu besagtem geschmolzenen Metall hin vorstehen als besagte Polflächen, um das Magnetfeld zwischen den Polflächen und der Seitenwand des geschmolzenen Metalls auszubilden.

27. Eine Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei jedes horizontale Teil eine Seitenwand benachbart besagten Spaltes aufweist und besagte Vorrichtung mehrere magnetische Kernmittel einschließt zum Sammeln und Verdichten des Magnetflusses in besagten Seitenwänden der horizontalen Teile, um tiefe Pools aus geschmolzenem Metall dazwischen zu enthalten;

und wobei jedes der mehreren magnetischen Kernmittel umschlossen ist von einer elektromagnetischen Abschirmung, um den Magentfluß auf die Seiten der ferromagnetischen Kerne zu begrenzen.

28. Eine Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Begrenzungsflußdichte, die aus der Sammlung und Verdichtung des Magnetflusses in besagten Seitenwänden resultiert, größer ist als eine Sättigungsflußdichte der Magnetpole.

29. Eine Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Magnetpole und das innere Abschirmungsmittel Oberflächen benachbart und im wesentlichen parallel zu besagten Seitenwänden der horizontalen Teile und des geschmolzenen Metalls in besagter offenen Seite des Spaltes aufweisen.

30. Eine Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei das innere Abschirmungsmittel eine Oberfläche benachbart zu besagter offenen Seite des Spaltes einschließt, die weiter nach außen zu besagtem Spalt hin vorsteht als besagte Polflächen.

31. Eine Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei ein magnetisches Kernmittel, das relativ nahe am inneren Abschirmungsmittel angeordnet ist, eine Flußdichte an den Magnetpolen liefert, die größer ist als die Flußdichte, die von einem magnetischen Kernmittel geliefert wird, das weiter vom inneren Abschirmungsmittel weg angeordnet ist.

32. Eine Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei jedes magnetische Kernmittel einen im allgemeinen dreieckigen ausgeschnittenen Bereich einschließt, der Mittel zur Bereitstellung einer Flußdichte über jeden Magnetpol umfaßt, die im wesentlichen konstant ist.

33. Eine Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die ausgeschnittenen Bereiche in jedem magnetischen Kernmittel so dimensioniert sind, daß ein identisches Magnetfeld von jeder Magnetpolfläche bereitgestellt wird.

34. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetpole und ein Abschnitt des magnetischen Kernmittels aus bandgewickelten, gebogenen Zylindern hergestellt sind, die in Abschnitte geschnitten und fluchtend angeordnet sind.

35. Eine magnetische Begrenzungsvorrichtung zum Verhindern des Austritts von geschmolzenem Metall durch die offene Seite eines sich vertikal erstreckenden Spaltes zwischen zwei horizontal mit Abstand angeordneten Walzen, zwischen denen sich besagtes geschmolzene Metall befindet, wobei besagte Vorrichtung umfaßt:

auf der Walze angebrachtes, ringförmiges ferromagnetisches Material, das benachbart zur offenen Seite von besagtem Spalt angeordnet ist;

einen stationären Magneten zur Erzeugung, an einer Stelle nahe zu besagtem ringförmigen, auf der Walze angebrachten ferromagnetischen Material, eines wechselnden horizontalen Magnetfeldes, das sich durch das ringförmige Material zur offenen Seite besagten Spaltes bis zu besagtem geschmolzenen Metall erstreckt;

dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgeformte innere, elektrisch leitfähige Abschirmung zwischen den Magnetpolen und benachbart zu besagtem Spalt angeordnet ist, um besagtes Magnetfeld auf besagte offene Seite besagten Spaltes zu begrenzen und um besagtes horizontales Magnetfeld mit einer Stärke bereitzustellen, die ausreichend ist, um einen begrenzenden elektromagnetischen Druck gegen das geschmolzene Metall in besagtem Spalt auszuüben.

36. Eine Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei besagtes auf der Walze angebrachtes, ringförmiges Material dünne, isolierte, ferromagnetische Scheiben umfaßt.

37. Eine Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei besagtes auf der Walze angebrachtes, ringförmiges ferromagnetisches Material die Form einer Ringröhre aufweist.

38. Eine Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei besagte Ringröhren auf besagten Walzen mittels Kupferzylindern angebracht sind, um Streufelder zu verringern.

39. Eine Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei besagtes auf der Walze angebrachtes, ringförmiges Material mehrere ferromagne tische Ringröhren umfaßt, wobei besagte Ringröhren in Kupferzylindern enthalten und auf ihren Oberflächen von diesen abgeschirmt sind.

40. Eine Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Oberflächen der Ringröhren und die Oberflächen der Magnetpole von besagtem stationären Magnet parallel zu den Achsen der horizontal mit Abstand angeordneten Walzen verlaufen.

41. Eine Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Oberflächen der Ringröhren und die Magnetpole in einem Winkel in bezug auf die Achsen der Walzen stehen.

42. Eine Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei das auf der Walze angebrachte, ringförmige Material mehrere ferromagnetische Laminierungen umfaßt, die horizontal ausgerichtet sind, wobei besagte Laminierungen voneinander isoliert sind und einen Weg niedriger Reluktanz für Fluß in einer radialen Richtung und einen Weg hoher Reluktanz in einer azimutalen Richtung bereitstellen, zur Begrenzung des Magnetfeldes, das von besagtem stationären Magnet erzeugt wird, auf besagte offene Seite besagten Spaltes zwischen besagten Walzen.

43. Eine Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei besagte Laminierungen sich vom benachbarten besagten stationären Magneten zur Walzenkante hin verjüngen, um die Flußdichte an der Walzenkante zu erhöhen.

44. Eine Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei besagte ferromagnetische Laminierungen in Kontakt mit der Walzenkante stehen.

45. Eine Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei besagte ferromagnetische Laminierungen von der Walzenkante zurückgesetzt angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, daß ein Teil des Magnetflusses besagte Walzenkante durchdringt.

46. Eine Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei besagte Laminierungen sich verjüngen und so ausgeformt sind, daß sie teilweise in Kontakt mit der Walzenkante stehen, wodurch bewirkt wird, daß ein beträchtlicher Teil des Magnetflusses die Walze nahe ihrer Kante durchdringt.

47. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetkern und die Magnetpole durch eine Wicklung mit einer Windung umschlossen werden, wobei besagte Wicklung aus hochleitfähigem Material ausgebildet ist.

48. Eine Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei ein Abschnitt der leitfähigen Wicklung mit einer einzigen Windung benachbart zu besagtem geschmolzenen Metall angeordnet ist und wobei besagte Wicklung eine Form aufweist, die so angepaßt ist, daß sie das Magnetfeld zwischen den Magnetpolflächen und der Seitenwand des geschmolzenen Metalls ausbildet.

49. Eine Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei jeder Wicklungsanschluß Schlitze aufweist, die angepaßt sind, um eine gleichförmigere Stromverteilung durch die Wicklung bereitzustellen.

50. Eine Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei die Wicklung überwiegend aus hochleitfähigen Metallblechen mit einer Dicke hergestellt ist, die geringer ist als das Vierfache der Eindringtiefe des Leiters bei der Magnetbetriebsfrequenz.

51. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet und die Pole von mehreren zueinanderpassenden Wicklungsanordnungen mit einer einzigen Windung umschlossen sind, wobei besagte Anordnungen koaxial angeordnet und in Parallel- oder in Reihenschaltung mit elektrischer Energie versorgt werden.

52. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leiter benachbart besagten geschmolzenen Metalls ausgeformt ist, um ein ausgebildetes Magnetfeld zwischen den Magnetpolflächen und den Seitenflächen des geschmolzenen Metalls bereitzustellen.

53. Eine Vorrichtung nach Anspruch 51, wobei die Wicklung überwiegend aus hochleitfähigen Metallblechen mit einer Dicke hergestellt ist, die geringer ist als das Vierfache der Eindringtiefe des Leiters bei der Magnetbetriebsfrequenz.

54. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der ferromagnetische Magnetkern und die Pole als Mehrfachabschnitte angeordnet sind, die parallel arbeiten und, von einer Wicklung mit Energie versorgt werden, die allen Abschnitten gemeinsam ist, zur Optimierung der Begrenzung von besagtem geschmolzenen Metall.

55. Eine Vorrichtung nach Anspruch 54, wobei die Flußwege der Mehrfachkern- und -polabschnitte, die parallel arbeiten, mittels elektromagnetischer Abschirmungen magnetisch voneinander isoliert sind.

56. Eine Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei vertikale Luftspalte in allen bis auf einen der Mehrfachkern- und -polabschnitte vorgesehen sind, um unabhängige Reluktanzkontrolle für jeden der Kern- und Polabschnitte, die parallel arbeiten, bereitzustellen.

57. Eine Vorrichtung nach Anspruch 56, wobei die Reluktanz aller bis auf einen der parallelen Mehrfachkern- und -polabschnitte durch Veränderung der Breite der vertikalen Luftspalte eingestellt werden kann, wodurch die Begrenzung besagten geschmolzenen Metalls optimiert wird.

58. Ein magnetisches Begrenzungsverfahren zum Verhindern des Austritts von geschmolzenem Metall durch die offene Seite eines sich vertikal erstreckenden Spaltes zwischen zwei horizontal mit Abstand angeordneten Teilen, und zwischen denen sich besagtes geschmolzenes Metall befindet, wobei besagtes Verfahren die Schritte umfaßt:

Anordnen eines Paares von mit Abstand angeordneten, zusammenwirkenden Magnetpolen benachbart zur offenen Seite besagten Spaltes;

Erzeugen, an einer Stelle benachbart der offenen Seite besagten Spaltes, eines horizontalen Magnetfeldes, das sich durch die offene Seite besagten Spaltes bis zu besagtem geschmolzenen Metall von besagtem Paar von mit Abstand angeordneten Magnetpolen aus erstreckt;

Erzeugen besagten horizontalen Magnetfeldes ausreichend nahe an besagter offenen Seite des Spaltes, so daß besagtes horizontale Magnetfeld eine ausreichende Stärke aufweist, um einen Begrenzungsdruck gegen das geschmolzene Metall in besagtem Spalt auszuüben; und

Begrenzen besagten Magnetfeldes auf besagter offenen Seite des Spaltes durch Anordnen einer ausgeformten inneren Leiterabschirmung zwischen den Magnetpolen und benachbart zu besagtem Spalt.

59. Ein Verfahren nach Anspruch 58, wobei besagter Erzeugungsschritt umfaßt:

Bereitstellen elektrisch leitfähiger Wicklungsmittel, die ein magnetisches Kernmittel umschließen, benachbart zur offenen Seite besagten Spaltes und mit besagten Magnetpolen ausreichend nahe zum geschmolzenen Metall zur Begrenzung des geschmolzenen Metalls angeordnet; und

Leiten von elektrischem Strom durch besagte Wicklung, um besagtes horizontale Magnetfeld zu erzeugen.

60. Ein Verfahren nach Anspruch 59 und welches umfaßt, daß ein Rücklaufweg niedriger Reluktanz, der aus magnetischem Material besteht, für besagtes erzeugtes Magnetfeld, das sich durch besagte offene Seite des Spaltes erstreckt, bereitgestellt wird.

61. Ein Verfahren nach Anspruch 60 und welches umfaßt, daß derjenige Teil besagten Magnetfeldes, der außerhalb besagten Rücklaufweges niedriger Reluktanz liegt, auf im wesentlichen einen Zwischenraum begrenzt wird, der auf einer Seite von besagtem ausgeformten inneren Leiter und auf der anderen Seite von besagtem geschmolzenen Metall definiert wird.

62. Ein Verfahren nach Anspruch 61 und welches umfaßt, daß der magnetische Druck, der mit besagtem Magnetfeld zusammenhängt, in Übereinstimmung mit zunehmendem statischen und dynamischen Druck des geschmolzenen Metalls in besagtem Spalt zunimmt.

63. Ein Verfahren nach Anspruch 58, wobei die horizontal mit Abstand angeordneten leitfähigen Teile elektrisch leitfähig sind und wobei das Paar von mit Abstand angeordneten zusammenwirkenden Magnetpolen von Kanten der horizontal mit Abstand angeordneten leitfähigen Teile zurückgesetzt sind und einen breiteren Zwischenraum aufweisen als der Zwischenraum der Kanten der leitfähigen Teile, und ein Magnetfeld, an einer Stelle benachbart der offenen Seite des besagten Spaltes, erzeugen, daß größer ist als erforderlich für die seitliche Begrenzung des geschmolzenen Metalls, während das Ausmaß des Zurückdrängens des geschmolzenen Metalls durch den Magnetflußabschirmungseffekt der leitfähigen Teile begrenzt wird.

64. Ein Verfahren nach Anspruch 63, wobei das erzeugte Magnetfeld bis zum Hundertfachen desjenigen beträgt, was erforderlich ist für die seitliche Begrenzung des geschmolzenen Me talls, wenn der Flußabschirmungseffekt der leitfähigen Teile nicht existieren würde.