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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallen und Legierungen,
zum Beispiel von Stahl.
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Hintergrund
der Erfindung
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Beim
Stranggießen
von Stahl durch Gießen
des flüssigen
Metalls in eine Durchlauf-Stranggießform spielt die Stabilität der freien
Oberfläche
des Metalls in der Gießform,
oft Meniskus genannt, sowohl bei der Verfahrenssteuerung als auch
für die
Qualität
des Produkts im Gußzustand
eine bedeutende Rolle.
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Beim
Stranggießen
wird im allgemeinen das elektromagnetische Rühren von flüssigem Stahl in der gewöhnlich als
M-EMS oder einfach als EMS (elektromagnetische Rühreinrichtung) bekannten Form
verwendet, um hauptsächlich
die Qualität
der Strangoberfläche/Schicht
unter der Oberfläche
und der Verfestigungsstruktur (d.h. Strukturverbesserung, Solidität und chemische
Homogenität)
zu verbessern.
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Die
beiden am meisten üblichen
Verfahren des Stranggießens
von Stahl stellen ganz entgegengesetzte Anforderungen an die Rührbedingungen
im Bereich des geschmolzenen Metalls in der Nähe seiner freien Oberfläche auf
der Oberseite der Schmelze, d.h. dem Meniskusbereich.
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So
erfordert das Gießen
von hauptsächlich
mit Aluminium neutralisierten Stahlsorten durch eine Taucheintrittsdüse unter
einer pulverigen Formmasse eine Meniskusstabilität, um das Abreißen der
Kokillenschmierung und einen Pulvereinschluß in den Gießkörper zu
verhindern. Eine rotierende Rührbewegung
am Meniskus bewirkt dessen Senkung in die Mitte, Wellenbildung und
eine übermäßige Abnutzung
der Gießdüse, wenn
die Intensität
des Rührens
ein bestimmtes Niveau überschreitet.
Andererseits ist das Freistrahl-Gießen von
mit Si-Mn neutralisiertem Stahl oft von Defekten der Oberfläche des
Gußerzeugnisses
begleitet. Nadelförmige
Lunker, Gußblasen,
Oberflächenschlackeneinschluß und Einschlüsse unter
der Oberfläche
sind Beispiele solcher Oberflächendefekte.
Um die Oberflächendefekte
zu minimieren oder auszuschalten, ist eine intensive Rührbewegung
des geschmolzenen Metalls im Meniskusbereich erforderlich. Die gleiche
Anforderung ist auf das Gießen
von niedrig reduziertem oder sogenanntem unberuhigten Massenstahl
anzuwenden. Jedoch kann eine allzu intensive Rührbewegung des Meniskus eine
unerwünschte
Verschlechterung der Oberfläche verursachen,
indem starke Schwankungsstellen und Gießnähte erzeugt werden.
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Eine
Maximierung der Rührintensität in dem
Teil des Metalls, der durch die Gießform umschlossen wird, ist
zur Erzielung von Verbesserungen der inneren Qualität des Gußmaterials
nützlich.
Als Reaktion auf die Intensität
des Rührens
ergeben sich nachdrücklich
Verbesserungen in der Verfestigungsstruktur und der Solidität, insbesondere
bei kohlenstoffreichen Stählen
und bestimmten Legierungsstählen.
Dadurch, daß man einen
durch die Länge
der Gießform
festgelegten, ziemlich begrenzten Funktionsraum hat, ist es bei einem Einzelsystem
schwierig, die Anforderungen an das Rühren zu erfüllen, ohne bei einigen von
ihnen einen bedeutenden Kompromiss einzugehen. Zum Beispiel schränkt die
durch ein akzeptables Niveau von Meniskusstörungen beim Gießen unter
Gießpulver
auferlegte Begrenzung eine Maximierung der Intensität des Rührens ein,
das durch eine elektromagnetische Rühreinrichtung EMS in der Schmelzbadmasse
induziert wird.
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Die
Verwirklichung von unterschiedlichen Rührzuständen in der Gießform ist
schwierig, falls es überhaupt
möglich
ist, wenn mehr als eines der oben erwähnten Gießverfahren mit der gleichen
Gießvorrichtung durchgeführt wird.
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Es
gibt nach dem Stand der Technik einige bekannte Verfahren mit der
Aufgabe, die Rührbewegung im
Meniskusbereich zu verändern
oder zu steuern. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-23554 beschreibt
ein Verfahren zum Verringern der Rührintensität im Meniskusbereich mit Hilfe
einer Induktionsspule, die an der Gießform nahe diesem Bereich angebracht
ist, und zum Erzeugen einer rotierenden Rührbewegung, die derjenigen
entgegengesetzt ist, die durch die darunter angebrachte Hauptspule
der elektromagnetischen Rühreinrichtung
(EMS) induziert wird.
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Der
hauptsächliche
Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die dem Meniskusbereich benachbarte
Induktionsspule nur eine Verzögerung
der durch die elektromagnetische Rühreinrichtung EMS erzeugten Rührgeschwindigkeit
liefert. In dem Falle, daß im
Meniskusbereich eine intensive Rührwirkung
erforderlich ist, würde
es dieses Verfahren notwendig machen, ihre Verzögerungswirkung aufzugeben,
indem die Spule entregt wird. Es ist nicht beabsichtigt, daß die Spule
die Rührwirkung
erhöht,
wenn die Notwendigkeit einer derartigen Erhöhung aus den oben erörterten
Gründen
zu nimmt.
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Außerdem sind
in dieser Veröffentlichung
der Bereich und das Kriterium der Rührverzögerung nicht offenbart. Zum
Beispiel kann eine völlige
oder nahezu völlige
Verzögerung
der Rührgeschwindigkeit
auf die Ebenheit des Meniskus bezogen sein. Die durch die rotierende
Bewegung verursachte Meniskussenkung ist der Winkelgeschwindigkeit
des Rührens
proportional, wie es aus dem Ausdruck ersichtlich wird:
wobei
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- h die Tiefe der Meniskussenkung,
- W die Winkelgeschwindigkeit des Rührens,
- R der Radius des gerührten
Schmelzbades und
- g die Beschleunigung infolge der Schwerkraft ist.
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Die
Tiefe der Meniskussenkung h nähert
sich Null, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Rührens an dem von der elektromagnetischen
Rühreinrichtung
verursachten Meniskus wird durch eine von einer Bremsinduktionsspule
erzeugte Winkelgeschwindigkeit mit gegensinnigem Rühren kompensiert.
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Ohne
eine solche Kompensierung wird der wert dieses Verfahrens für eine Anwendung
auf das Gießen
unter pulveriger Formmasse begrenzt sein.
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Ein
weiterer möglicher
Weg, das Problem der Instabilität
des Meniskus abzuschwächen
und die Rührbewegung
an der Oberfläche
zu verringern, ist das Anlegen eines starken horizontalen Gleichstrom-Magnetfelds
an den Meniskusbereich. Ein solches Feld erzeugt eine elektromagnetische
Kraft (Lorentz-Kraft), die der Bewegung des flüssigen Metalls entgegengesetzt
ist und dadurch diese Bewegungsgeschwindigkeit reduziert, indem
sie eine bewegungslose Oberfläche
erzeugt. Eine Anwendung dieses Konzepts ist in dem der gleichen Anmelderin
erteilten US-Patent, Nr. 4 933 005 vom 12. Juni 1990 beschrieben.
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AT-PS
189 751 offenbart elektromagnetisches Rühren in einem offenen Strömungsprozeß mittels zweier
elektromagnetischer Spulenanordnungen, die übereinander angeordnet sind
und im Gleichtakt betrieben werden.
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Die
EP-A-096 077 offenbart eine Anzahl von elektromagnetischen Rühreinrichtungen,
die in horizontaler Richtung entlang der Wand einer Gießform angebracht
sind, um den Zirkulationsfluß längs der
Strömungsrichtung
zu beschleunigen oder zu verzögern,
die aber kein zweites Magnetfeld an einer Stelle vorsieht, die stromaufwärts der
Rührbewegung
aufgrund eines ersten rotierendes Magnetfeld liegt. Die DE-A-3 819
492 offenbart zwei übereinander
angeordnete Rühreinrichtungen,
und offenbart das Betreiben von einer oder beiden der beiden der
Rühreinrichtungen
in einem Gießverfahren.
Die EP-A-0 080 326 offenbart ein rotierendes Feld nur in Verbindung
mit einem axialen Feld. JP-A-59-89649 offenbart ein Verfahren mit
Tauchdüse,
bei dem eine obere Spule ein Feld erzeugt, das in entgegengesetzter
Richtung rotiert, wie das von einer unteren Spule erzeugte Feld,
um einen Bremseffekt an der Oberfläche der Metallschmelze zu bewirken.
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Eine
elektromagnetische Volumenkraft wird in zwei Situationen erzeugt,
nämlich
erstens, wenn ein rotierendes Wechselstrom-Magnetfeld mit flüssigem Metall
zusammenwirkt, das sich in einem Zustand vollkommener Ruhe befindet,
setzt sich das flüssige
Metall in eine Bewegung mit einer Ge schwindigkeit, die niedriger ist
als die des Wechselstrom-Magnetfelds,
und zweitens, wenn ein stationäres,
d.h. Gleichstrom-Magnetfeld mit bereits in Bewegung befindlichem,
flüssigen
Metall zusammenwirkt. Die elektromagnetische Volumenkraft ist proportional
dem Geschwindigkeitsschlupf, d.h. der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten
des Magnetfelds und des flüssigen
Metalls entsprechend der Beziehung: Ff = 0, 5 σ B2 (Wf – Wm) · R (2)
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In
diesem Ausdruck, der eine tangentiale Komponente der durch eine
Zweipol-Induktionsrühreinrichtung
erzeugten elektromagnetischen Kraft beschreibt, sind die Parameter:
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- σ die
elektrische Leitfähigkeit
von flüssigem
Metall
- B die magnetische Induktion
- Wf die Winkelgeschwindigkeit des Magnetfelds
- Wm die Winkelgeschwindigkeit des flüssigen Metalls
- R der Radius des Metallschmelzbades
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Im
Falle des elektromagnetischen Rührens
mit einem Wechselstrom-Magnetfeld ist Wf » Wm, während Wf = 0 für
ein Gleichstrom-Magnetfeld und Wm in beiden
Fällen
verhältnismäßig niedrig
ist. Somit ist der Geschwindigkeitsschlupf zwischen einem Wechselstrom-Magnetfeld
und dem sich bewegenden flüssigen
Metall viel größer als
derjenige zwischen dem sich bewegenden flüssigen Metall und einem stationären Feld.
Deshalb wird zur Erzielung einer magnetischen Kraft des gleichen
Werts ein viel größerer Wert
der magnetischen Induktion B für
ein Gleichstrom-Magnetfeld eingesetzt, als es für ein Wechselstrom-Magnetfeld
erforderlich sein würde.
Diese Anforderung an einen Magnetfluß erhöht sich mit der Notwendigkeit,
die Geschwindigkeit des Metalls auf eine niedrigere Höhe zu verringern.
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Laborversuche
haben gezeigt, daß eine
magnetische Induktion der Größenordnung
von 300 mT erforderlich war, um die Rührgeschwindigkeit in einem
Quecksilberbad um 70 bis 90 Prozent zu reduzieren. Berücksichtigt
man den Effekt der Maßstabsvergrößerung der
industriellen Anwendung, dann ist es schwierig, sowohl die Größe der Intensität des Magnetfelds
als auch den Grad der Reduzierung der Rührgeschwindigkeit zu erzielen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ist im Anspruch 1 definiert.
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Die
vorliegende Erfindung sieht somit ein verbessertes Verfahren zur
Steuerung der elektromagnetischen Rührintensität in einer Stranggießform vor.
Dieses Verfahren sorgt sowohl für
die Flexibilität
der Anpassung der Rührbedingungen
an die Gießvorgänge als
auch die Genauigkeit der Steuerung des Rührens, die nach dem Stand der
Technik fehlen.
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Die
vorliegende Erfindung kann durchgeführt werden mittels einer Vorrichtung
mit einer elektromagnetischen Wechselstrom-Spule, die ähnlich,
aber kleiner ist als die der stromabwärts liegend installierten elektromagnetischen
Hauptrühreinrichtung,
und die um die Stranggießform
herum im Meniskusbereich angebracht ist. Diese Vorrichtung ist im
wesentlichen eine weitere, der Hauptrühreinrichtung ähnliche
Induktionsrühreinrichtung,
die in axialer Richtung symmetrisch um die Stranggießform herum
und vom Meniskus weiter nach unten angebracht ist. Jedoch ist die
Spule im oberen Bereich der Stranggießform dafür geeignet, die Rührbewegung
im angrenzenden Volumen des flüssigen
Metalls, dessen Bewegung durch die Hauptrühreinrichtung entsteht, in
Abhängigkeit
von spezifischen Aufgaben gegenzubalancieren oder auszugleichen,
oder aber zu verstärken.
Deshalb besteht die Betriebsfunktion dieser Rühreinrichtung darin, das Muster
und/oder die Intensität
des durch die Hauptrühreinrichtung
induzierten Rührens
zu modifizieren, und im folgenden wird die diese Funktion durchführende Vorrichtung
als Wechselstrom-Magnetrühr-Modifizierer
oder Wechselstrom-MSM
bezeichnet. Die Wirkung des Wechselstrom-MSM ist typischerweise
auf den oberen Bereich des Metallschmelzbades beschränkt, der
ungefähr
10 bis 15 Prozent von dessen durch die Stranggießform umgebenen Volumen umfaßt.
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Die
Rührbewegung
in diesem Teil des Metallschmelzbades wird durch die Trägheitskräfte, d.h.
die Mitführungsgeschwindigkeit,
bewirkt und aufrechterhalten, die das Moment von dem Teil des Schmelzbades überträgt, an dem
die Bewegung durch die M-EMS-Einrichtung begonnen worden ist. Deshalb
ist die Rührgeschwindigkeit
im Meniskusbereich geringer als im Bereich des Maximalwerts der
magnetischen Induktion der M-EMS-Einrichtung, d.h dem der Mitte
der EMS-Spule entsprechende Bereich. Folglich ist zur Kompensation der
kinetischen Energie der Bewegung des geschmolzenen Metalls im Meniskusbereich
weniger magnetische Energie erforderlich als durch die M-EMS-Spule
erzeugt wird. Als Teil eines einzelnen magnetofluidodynamischen
Systems (MHD-System) arbeiten sowohl die Wechselstrom-MSM-Einrichtung
als auch die M-EMS-Einrichtung
mit einer durch die Parameter der Stranggießform bestimmten gemeinsamen
Frequenz. Der an beide Spulensätze
gelieferte Strom kann den gleichen veränderlichen Wert haben oder
kann getrennt gesteuert werden. Diese Funktionsmerkmale lassen praktisch
eine einzelne Stromquelle für
beide Spulensätze
zu.
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Die
Erfindung ist allgemein auf alle elektrisch leitenden Werkstoffe,
d.h. Metalle und Legierungen, anwendbar, die elektromagnetisch gerührt werden
können
und wo eine Steue rung der Rührintensität in einem Bereich
oder in Bereichen ohne eine Störung
in anderen Bereichen des Schmelzbades beim Rühren erforderlich ist. Die
Erfindung ist auf eine breite Vielfalt der räumlichen Ausrichtung eines
das geschmolzene Metall enthaltenden Behälters anwendbar. Zum Beispiel
kann eine Gießform
vertikal, geneigt oder horizontal angebracht sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische
Darstellung der Anordnung eines Wechselstrom-Magnet-Rührmodifizierers
und einer elektromagnetischen Rühreinrichtung
(EMS) in bezug auf eine Gießform;
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2 ist eine schematische
Darstellung der magnetischen Induktion in axialen Profilen für die mit Wechselstrom
betriebene magnetische Rührumwandlungsvorrichtung
und die elektromagnetische Rühreinrichtung
(EMS) der 1 sowie das
axiale Profil der damit erzeugten Rührrotationsgeschwindigkeit;
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3 ist eine grafische Darstellung
der Beziehung der Meniskussenkung ohne und mit der mit Wechselstrom
betriebenen magnetischen Rührumwandlungsvorrichtung
bei veränderlichem
Strom einer EMS;
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4 ist ein Einlinien-Bild
von möglichen
elektrischen Verbindungen für
die Induktionsspulen der mit Wechselstrom betriebenen magnetischen
Rührumwandlungsvorrichtung
und der magnetischen Rühreinrichtung
der 1; und
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5 ist eine Vorderansicht
im Schnitt der mechanischen Anordnung der mit Wechselstrom betriebenen
MSM-Einrichtung und der EMS-Einrichtung im Formgehäuse und
entsprechend der schematischen Anordnung der 1.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen ist die 1 eine
schematische Darstellung der Anordnung einer Wechselstrom-MSM-Einrichtung
und einer EMS-Einrichtung im Gießformaufbau einer Stranggießmaschine 10 entsprechend
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die 5 ist
eine ausführlichere
Darstellung der mechanischen Elemente des Gießformaufbaus.
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Am
unteren Teil der vertikalen Gießform 14 ist
um ihren Umfang herum eine Reihe von Induktionsspulen 12 im
gleichen Abstand angebracht, die zu einer mit Wechselstrom betriebenen
elektromagnetischen Rühreinrichtung
(EMS) gehören.
Die EMS-Spulen 12 induzieren bei Erregung eine Drehbewegung
eines Strangs aus geschmolzenem Metall 16 in der Gießform 14 um
ihre Längsachse.
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Ein
keramisches Gießrohr 18 ist
in bezug auf den Strang des geschmolzenen Metalls 16 in
axialer Richtung angeordnet, wenn die Vorrichtung für das Gießen mit
einer Taucheintrittsdüse
und nicht für
ein offenes Gießverfahren
verwendet wird.
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Nach
der vorliegenden Erfindung sind die Induktionsspulen
20 für die Wechselstrom-MSM-Einrichtung im
gleichen Abstand um die vertikale Gießform
14 herum nahe
einer freien Oberfläche
oder eines Meniskus
22 des geschmolzenen Metallstrangs
16 angeordnet.
Die EMS-Spulen
12 sind so konstruiert, daß sie einen starken
rotierenden Fluß aus
geschmolzenem Metall im geschmolzenen Metallstrang
16 innerhalb
der Gießform
14 induzieren.
Die Intensität
dieses rotierenden Flusses ist durch seine Rotationsgeschwindigkeit
UR gekennzeichnet, die ihrerseits von Parametern abhängig ist,
die in dem Ausdruck enthalten sind:
wobei
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- K ein Proportionalitätsfaktor,
- T das auf das geschmolzene Metall aufgebrachte magnetische Moment
und
- L eine charakteristische Länge
der Rühreinrichtung
ist.
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Das
magnetische Moment T wird durch andere Parameter des elektromagnetischen
Systems bestimmt: T
= 0,5 π2 · f · σ · B2 · R4 (4)wobei
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- f die Frequenz des Stroms,
- σ die
elektrische Leitfähigkeit
des flüssigen
Metalls,
- B die magnetische Induktion und
- R der Radius des gerührten
Schmelzbades ist.
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Ein
Maximalwert der Rotationsgeschwindigkeit wird in und über dem
Bereich des geschmolzenen Metalls erreicht, der durch eine charakteristische
Länge L
der Rühreinrichtung
definiert ist, welche einer Verteilung der magnetischen Induktion
B entlang der Rührachse
entspricht.
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Eine
typische Verteilung der magnetischen Induktion für die beiden Induktionsspulensätze 12 und 20 ist
in der 2 dargestellt.
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Die
axiale Verteilung der Rührrotationsgeschwindigkeit
UR ist ebenfalls in der 2 dargestellt.
Wie es aus diesem Schema ersichtlich ist, erstreckt sich die Rotationsgeschwindigkeit
UR gut über
die aktive Rührzone
L der EMS-Spulen 12 im
Metallschmelzbad 16 hinaus. Diese Wirkung entsteht infolge
der Tatsache, daß das
durch die Rührspulen 12 bewirkte
Impulsdrehmoment durch die poloidale Nebenströmung im Metallstrang 16 übertragen
wird. Die Nebenströmung
wird im Bereich der Rührsymmetrie,
d.h. der horizontalen neutralen Achse, verursacht und ist von der
aktiven Rührzone
L entlang der Verfestigungsvorderseite, wobei sie eine Rückschleife
vollzieht, in die Richtung der Rühreinrichtung
in der Mitte des gerührten
Schmelzbades gerichtet.
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Der
Wert der maximalen Rührgeschwindigkeit
innerhalb und über
der aktiven Rührzone
L und die Größe ihrer
axialen Dämpfung
im Metall 16 bestimmen die Rührgeschwindigkeit im Meniskusbereich 22 bei
der Abwesenheit von anderen Einwirkungen.
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Zusammen
mit dem Wert der magnetischen Induktion und der Frequenz ist der
Wert der Rührgeschwindigkeit
und sein axialer Bereich von der Länge L der Rühreinrichtung, dem Radius R
der gerührten Schmelze
und der Rauhigkeit der Verfestigungsübergangsfläche zum flüssigen Metall abhängig. Dementsprechend
ist es schwierig, die Rührgeschwindigkeit
am Meniskus, die den Konstruktions- und Funktionsparametern der
EMS-Spulen 12 und dem Abstand von der neutralen Achse der
EMS-Einrichtung zum Meniskus zugrundegelegt ist, quantitativ und
genau vorauszusagen.
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Für eine typische
EMS-Anordnung in einer Knüppel-
bzw. Vorblock-Stranggießkokille
für Stahl
beträgt die
Rührgeschwindigkeit
am Meniskus im allgemeinen etwa 0,5 bis 0,7 (ungefähr 50 bis
70 Prozent) des Maximalwerts der Rührgeschwindigkeit, während die
EMS-Spulen 12 an der tiefsten Stelle in bezug auf den Meniskus
angeordnet sind. Deshalb kann im Meniskusbereich eine durch die
EMS-Spulen erzeugte, wesentliche Rührwirkung erwartet werden,
selbst wenn letztere im weitestmöglichen
Abstand vom Meniskus angeordnet sind. Eine Meniskussenkung und,
allgemeiner, eine Turbulenz an dieser Stelle offenbaren sich als
Ergebnis dieser Rührwirkung.
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Die
Tiefe der Meniskussenkung, wie sie früher im Ausdruck (1)
dargestellt wurde, ist stark mit der Winkelgeschwindigkeit des Rührens am
Meniskus korreliert. Bei vorgegebenen Entwurfsparametern für die EMS-Einrichtung,
wie zum Beispiel die aktive Rührlänge, die
Leistungsaufnahme, die Frequenz und der Abstand vom Meniskus, die
Rührgeschwindigkeit
und die Meniskussenkung sind dem den EMS-Spulen 12 zugeführten Strom
proportional, wie es in der 3 schematisch
dargestellt ist.
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In
Abhängigkeit
von den oben genannten Faktoren kann sich die Senkung des Meniskus
für industrielle
Systeme zum Beispiel von ungefähr
6 bis 27 mm erstrecken.
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Um
die durch die EMS-Spulen 12 erzeugte Rührgeschwindigkeit im Meniskusbereich
zu kompensieren, werden die Induktionsspulen 20 der Wechselstrom-MSM-Einrichtung
erregt, um eine Rührwirkung
am Meniskus innerhalb des flüssigen
Metalls zu induzieren, die der durch die EMS-Spulen 12 bewirkten Rührwirkung entgegengesetzt
ist. Alle vorherigen Betrachtungen in bezug auf eine rotierende
Bewegung des flüssigen
Metalls sind auf das Rühren
anwendbar, das durch die Wechselstrom-MSM-Spulen 20 erzeugt
wird.
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Die
Wechselstrom-MSM-Spulen 20 sind wesentlich kleiner und
benötigen
zu ihrem Betrieb wegen der viel geringeren Rührgeschwindigkeit weniger Energie
als die EMS-Spulen 12, die man bei ihnen erwartet, um die
durch die EMS-Spulen 12 induzierte Rotationsbewegung am
Meniskus zu kompensieren.
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Die
Wechselstrom-MSM-Spulen 20 werden von einer Stromquelle
gemeinsam mit den EMS-Spulen 12 erregt, wie es durch die
Einlinien-Bilder in der 4 dargestellt
ist. Die in der 4 erscheinenden
Bilder I und II stellen die Wechselstrom-MSM-Spulen 20 und
die EMS-Spulen 12 dar, die jeweils in Reihe geschaltet sind
und deshalb mit einem von einer gemeinsamen Stromquelle gelieferten
Strom und einer Frequenz arbeiten, die zeitgleich sind. Die im Bild
I vorhandenen Spulenanschlüsse
erzeugen in einer Richtung wirkende rotierende Magnetfelder, die
sowohl durch die EMS-Spulen als auch durch die Wechselstrom-MSM-Spulen
erzeugt werden. Diese Betriebsart wird zur Verstärkung der Rührbewegung im Meniskusbereich
durch die Wechselstrom-MSM-Spulen 20 verwendet, wenn das
Verfahren gemäß der Erfindung
mit der dargestellten Vorrichtung durchgeführt wird. Die im Bild II dargestellten
Spulenanschlüsse
erzeugen gegenläufig
rotierende Magnetfelder und verursachen gegenläufig rotierende Bewegungen
des flüssigen
Metalls in den Bereichen, die den EMS-Spulen und den Wechselstrom-MSM-Spulen entsprechen.
Um eine Feineinstellung der Rührwirkung am
Meniskus vorzusehen, die durch die veränderlichen Größen der
EMS-Einrichtung (zum Beispiel Induktion) bestimmt wird, kann die
Höhe des
zu den Wechselstrom-MSM-Spulen 20 gelieferten Stroms eine
Steuerung aufweisen, die von der der EMS-Spulen 12 unabhängig ist,
wie es durch das Bild III in der 4 gezeigt
ist. Diese Anordnung läßt eine
unabhängige
Steuerung der Rührbewegungen
zu von sowohl der EMS-Spulen
als auch der Wechselstrom-MSM-Spulen ohne Rücksicht auf das Richtungsmuster
des Rührens,
nämlich
der Drehung in eine Richtung oder eine entgegengesetzte Drehung.
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Die
unabhängige
Steuerung der durch die Verwendung der Wechselstrom-MSM-Spulen 20 erzeugten Rührbewegung
am Meniskus ermöglicht
eine größere Flexibilität der Steuerung
des Rührvorgangs
mit der Möglichkeit,
einen Ausgleich der ent gegengesetzten Rührbewegungen am Meniskus und
eine Minimierung seiner Senkung zu erreichen, wie es in der 3 veranschaulicht ist.
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Wie
es darin ersichtlich ist, entspricht die Linie OA der durch das
von den EMS-Spulen 12 induzierte Rühren verursachten Meniskussenkung,
ohne Zufügen
oder Entgegensetzen von Wechselstrom-MSM-Rühren. Ähnlich stellt die Linie OD
eine Meniskussenkung dar, die mit dem getrennten Rührvorgang
verbunden ist, der durch die Wechselstrom-MSM-Spulen 20 induziert
wird. Um die Rührgeschwindigkeiten
zu kompensieren, die durch die EMS-Spulen und die Spulen der Wechselstrom-MSM-Einrichtung
bewirkt werden, muß die
Meniskussenkung in jeder Situation den gleichen Wert haben. Zum
Beispiel sollte, wenn die durch das Rühren mit der EMS-Einrichtung
bewirkte Meniskussenkung dem Niveau A entspricht, das Rühren mit
entgegengesetzter Drehung, welches durch das Wechselstrom-MSM-Rühren bewirkt
wird, dann die entsprechende Meniskussenkung, d.h. das Niveau D,
aufweisen.
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Die
Linie OC ist die Resultierende von zwei gegenläufigen Rührvorgängen, die durch die Spulen
der EMS-Einrichtung bzw. die, Spulen der Wechselstrom-MSM-Einrichtung
erzeugt und am Meniskus kompensiert werden.
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Die
Linie AB stellt die Resultierende von zwei Rührvorgängen in einer Richtung dar.
In diesem Falle kann der durch die Meniskussenkung ausgedrückte Bereich
der Rührverstärkung entsprechend
den Anforderungen an die Gießpraxis
eingestellt werden, so daß die
Rührintensität der EMS-Einrichtung
vollkommen ausgenutzt wird.
