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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Stranggiessen von Metallen nach den Oberbegriffen der beigefügten unabhängigen Verfahrens-
und Vorrichtungsansprüche.
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Beim
Stranggießen
wird ein flüssiges
Metall einer Form zugeführt,
in welcher es gekühlt
und zu einem langgestreckten Strang geformt wird. Abhängig von
den Querschnittsabmessungen wird der Strang "Barren", "Block" oder "Bramme" genannt. Ein Primärfluss heißen flüssigen Metalls
wird während
des Gießens
einer gekühlten
Form zugeführt,
in der das Metall gekühlt
wird und zumindest teilweise zu einem langgestreckten Strang aushärtet. Der
abgekühlte und
teilweise ausgehärtete
Strang verlässt
die Form kontinuierlich. An der Stelle, an der der Strang die Form
verlässt,
hat er eine zumindest mechanisch selbsttragend ausgehärtete Haut,
welche einen nicht ausgehärteten
zentralen Teil umgibt. Die gekühlte Form
ist in Gießrichtung
gesehen an zwei gegenüberliegenden
Enden offen und vorzugsweise mit einer Vorrichtung zur Lagerung
der Form und einer Vorrichtung zur Zufuhr von Kühlmittel an die Form und die
Lagevorrichtung verbunden. Die Form ist vorzugsweise aus einer Legierung
auf Kupferbasis und einer hohen thermischen Leitfähigkeit
hergestellt.
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Das
flüssige
Metall wird der Form von einem Gießgehäuse durch eine sich nach unten
in die Form erstreckende Röhre
zugeführt.
Die Röhre
erstreckt sich bevorzugt so weit in die Form, dass sie in das flüssige Metall
ragt, welches bevorzugt hier vorhanden ist. Wenn das flüssige Metall
aus der Röhre
in das bereits in der Form vorhandene flüssige Metall fließt, erzeugt
es einen sogenannten Primärfluss
und einen sogenannten Sekundärfluss.
Der Primärfluss ist
nach unten in Gussrichtung gerichtet, während der Sekundärfluss von
dem Bereich der Wände
der Form nach oben in Richtung der Oberfläche des sich hierin befindenden
Metallbades und nach unten verläuft.
In unterschiedlichen Teilen des Metallbades, das in der Form vorhanden
ist, werden periodische Geschwindigkeitsschwingungen während des
Gießvorganges erzeugt.
Somit werden obere und untere Schleifen, in welchen das flüssige Metall
herumfließt,
auf eine Weise gebildet, die per se bekannt ist. Als Folge von Resonanzphänomenen,
welche mit periodischen Schwingungen solcher Schleifen einhergehen,
werden große
Blasen, beispielsweise Argonblasen, Sauerstoffeinschlüsse aus
der Gießröhre und
Schlacke von dem Gießspiegel
in Gussrichtung weit abwärts transportiert,
d.h. weit abwärts
in dem Gussstrang, der anfänglich
in der Form ausgebildet wurde. Dies führt zu Einschlüssen und
Unregelmäßigkeiten
in dem fertigen ausgehärteten
Gussstrang.
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Geschwindigkeitsänderungen
aufgrund eines schwingenden Flusses in der Form führen zu Druckschwankungen
in dem Gießspiegel
und Änderungen
in der Gießspiegelhöhe. Bei
hohen Gießspiegelgeschwindigkeiten
führt dies
zu
- (a) dem Herunterziehen von Schlacke,
- (b) ungleichförmiger
Schlackendicke,
- (c) ungleichmäßiger Hautdicke,
und
- (d) dem Risiko einer Rissbildung.
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Weiterhin
führt der
schwingende Fluss zu einer asymmetrischen abwärts gerichteten Geschwindigkeit
in der Form. Die Geschwindigkeit kann an manchen Stellen an einer
schmalen Seite wesentlich höher
als an der anderen sein. Dies führt
zu einem starken Transport von Einschlüssen und Gasblasen nach unten,
begleitet von einer verschlechterten Schlackenqualität.
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Der
Stand der Technik betrifft unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren
zur Beeinflussung der Primär-
bzw. Sekundärflüsse des
flüssigen
Metalls in der Form. Der Stand der Technik verwendet hierzu Vorrichtungen
zum Anlegen von im Wesentlichen statischen Magnetfeldern während des
Gießvorgangs
an zumindest einen Teil des flüssigen
Metalls, das sich in der Form befindet. Es ist beispielsweise durch
die schwedische Patentveröffentlichung
SE 436 251 bekannt, ein statisches
Gleichstrommagnetfeld oder Permanentmagnetfeld an der Form anzuordnen.
Es kann als Alternative durch ein niederfrequentes Wechselstromfeld
mit einer Frequenz unterhalb von 1 Hz gebildet sein. Wenn das einfließende Metall
dieses Feld durchläuft,
wird die Bewegung des Abstichstrahls in den Rest des flüssigen Metalls gebremst,
wodurch das Strömungsbild
bei dem Gießvorgang
vorteilhaft beeinflusst wird. Diese Technik wurde dann weiterentwickelt.
Die zur Erzeugung des Magnetfeldes verwendeten Magnete wurden beispielsweise
so angeordnet, dass ein Magnetfeld an unterschiedlichen Niveaus
der Form in Gussrichtung erhalten wurde, wodurch spezielle örtliche
Bewegungen des flüssigen
Metalls separat durch das jeweilige Magnetfeld beeinflusst werden
konnten. Es wurde auch vorgeschlagen, die Magnete und die sie verbindenden
Joche so anzuordnen, dass sich die Magnetfelder in Gussrichtung
anstatt quer hierzu erstrecken.
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Die
US 5 722 480 beschreibt
einen Prozess zum Stranggiessen eines geschmolzenen Metalls, der
die Instabilität
bei der anfänglichen
Aushärtung unterdrückt und
die Schmierung und die Oberflächeneigenschaften
des Gussmetalls stabil verbessert, sowie eine Vorrichtung hierfür. Bei dem
Prozess zum Stranggiessen des geschmolzenen Metalls wird ein Wechselstrom
an eine elektromagnetische Spule angelegt, die so angeordnet ist,
dass sie eine Stranggiess-Formwand umgibt oder in die Seitenwand
der Form eingebettet ist. Eine entweder in einem konstanten Modus
schwingende oder nicht schwingende elektromagnetische Kraft wird
auf das geschmolzene Metall ausgeübt, das in die Form gegossen
wird. Die Amplitude oder Wellenform des anzulegenden Wechselstroms
wird periodisch geändert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen,
das die Erzeugung periodischer Schwingungen und damit einhergehender Resonanzphänomene,
welche gemeinsam in einem flüssigen
Metall in einer Form beim Stranggießen von Metallen vorhanden
sind, im Wesentlichen stört
und hierdurch verringert.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mittels eines Verfahrens der in der Einleitung definierten Art,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das variierende Magnetfeld
mit einer stochastisch variierenden Frequenz bereitgestellt wird.
Das Feld wirkt in dem flüssigen Metall
als ein Dämpfer.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens erfolgt das Anlegen des Magnetfelds periodisch. Die Periodizität kann an
die Periodizität der
Schwingungen angepasst werden, welche beim Giessen von Stahlbrammen
normalerweise in der Größenordnung
von 1-30 Sekunden liegen. Das Feld wird periodisch angelegt, um
Schwingungen in dem flüssigen
Metall zu stören
und zu beseitigen, ohne dass die Hauptflusstopologie hierfür geändert wird. Die
Flusstopologie kann beispielsweise mittels eines starken statischen
Magnetfeldes oder eines sich bewegenden Feldes geändert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird das variierende Magnetfeld während der Giesssequenz in unregelmäßigen Intervallen
angelegt. Dank der Unregelmäßigkeit
der Anlegung wird vermieden, dass bestimmte regelmäßige periodische
Schwingungen in dem flüssigen
Metall ständig
verstärkt
werden. Stattdessen bewirkt das variierende Magnetfeld dank seiner
Regelmäßigkeit
eine Störung
solcher regelmäßiger Eigenschwingungen im
flüssigen
Metall.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird die unregelmäßige Aufbringung
des Magnetfeldes zu zufälligen
Zeitpunkten durchgeführt. Das
zufällig
aufgebrachte Magnetfeld wirkt der Erzeugung von periodischen Schwingungen
entgegen und stört
diese wirksam. Die zufällige
Aufbringung des Magnetfeldes führt
zu einem minimalen Risiko, dass über
eine längere
Zeit hinweg irgendwelche Eigenschwingungen verstärkt werden, welche in dem flüssigen Metall
vorhanden sind.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
des Verfahrens wird das periodische Anlegen des Magnetfelds zu bestimmten
Zeitpunkten durchgeführt. Diese
Zeitpunkte sind bevorzugt vorab bekannte Zeitpunkte, zu denen sich
periodische Schwingungen in dem flüssigen Metall in einer gewissen
kritischen Stufe befinden, beispielsweise wenn durch die Eigenschwingungen
bewirkte Resonanzphänomene beginnen
oder aufzutreten beginnen können.
Die bestimmten Zeitpunkte beruhen dann auf Beobachtungen in der
Praxis oder Berechnungen des Zeitpunkts des Auftretens solcher kritischer
Stufen im flüssigen Metall
unter gegebenen Gussbedingungen oder auf Messungen der Gießspiegelverformung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird die Aufbringung bei der Ermittlung eines bestimmten
Zustandes in dem flüssigen
Metall durchgeführt.
Der Zustand ist vorzugsweise eine bestimmte erkennbare Bewegung
in dem flüssigen
Metall oder als Alternative des Gießspiegels.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird das sich ändernde
Magnetfeld mit einer stochastisch variierenden Amplitude bereit
gestellt. Die Wahrscheinlichkeit des Störens und Nicht-Verstärkens von
in dem flüssigen
Metall während
des Gießvorganges
erzeugten Eigenschwingungen wird hierdurch erhöht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird das sich ändernde
Magnetfeld mit einer Frequenz bereitgestellt, die im Bereich von 10-103 mal höher
als die Frequenz der Schwingung oder der Schwingungen in der Schmelze
ist, die sie stören
soll. Diese sind normalerweise vom breitbandigen Spektrumstyp. Hierdurch
wird eine sehr zuverlässige
Störung
der Schwingungen im flüssigen
Metall erhalten. Das Magnetfeld kann dann vorteilhafterweise nur
während
eines eingeschränkten
Teils der Dauer der Schwingung oder Schwingungen angelegt werden
und hat nichtsdestoweniger einen befriedigenden und zuverlässigen Störungseinfluss.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mittels der Eigenschwingungen und damit einhergehende Resonanzphänomene eines
flüssigen
Metalls in der Form während
des Stranggießens
von Metall gestört
und an der Entstehung gehindert werden können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mittels einer Vorrichtung der in der Einleitung definierten Art,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Magnetelemente ein Magnetfeld
mit einer stochastisch variierenden Frequenz zu erzeugen vermögen. Aufgrund der
Tatsache, dass das Magnetfeld variiert, kann es einfach gesteuert
werden, d.h. es kann ihm eine solche Amplitude und Frequenz verliehen
werden, dass periodische Schwingungen, die in dem flüssigen Metall
vorhanden sind oder erzeugt werden, wirksam gestört werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die Magnetelemente so angeordnet, dass sie das variierende Magnetfeld
periodisch während
der Giesssequenz erzeugen. Die Periodizität ist vorteilhafterweise an
die Periodizität
der Schwingungen angepasst, die in der Größenordnung von 1-30 Sekunden
liegen, wenn Stahlbrammen gegossen werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
vermögen
die Magnetelemente das variierende Magnetfeld in unregelmäßigen Intervallen
zu erzeugen. Dies stört
wirksam die Erzeugung einer jeden Eigenschwingung, da sie mit hoher
Wahrscheinlichkeit außerphasig
zu den periodischen Schwingungen sind, die im flüssigen Metall vorhanden sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
vermögen
die Magnetelemente ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine stochastisch
variierende Amplitude hat. Sie vermögen bevorzugt auch ein Magnetfeld
zu erzeugen, das eine variierende Frequenz, beispielsweise eine
stochastisch variierende Frequenz innerhalb eines gegebenen Frequenzintervalls
hat. Aufgrund der Änderung
der Amplitude und/oder Frequenz des Magnetfelds oder des zur Erzeugung
des Magnetfelds verwendeten Stroms wird eine sehr zuverlässige Störung von
Eigenschwingungen in flüssigem
Metall gleichzeitig mit einer wirksamen Vermeidung einer Verstärkung möglicher
Eigenschwingungen im flüssigen
Metall erhalten.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
vermögen
die Magnetelemente ein im Wesentlichen statisches Magnetfeld zu
erzeugen, welchem das sich ändernde Magnetfeld überlagert
wird. Das statische Magnetfeld wird vorzugsweise zur Beeinflussung
der sogenannten Primärflüsse und
Sekundärflüsse in dem
flüssigen
Metall in der Form verwendet, die durch das zugeführte flüssige Metall
entstehen. Die gleiche Art von Grundausstattung, welche gemäß dem Stand
der Technik zum Erzielen eines derartigen Einflusses verwendet worden
ist, kann demzufolge vorteilhafterweise für die beabsichtigte kombinierte
Funktion verwendet werden, da sowohl ein statisches Magnetfeld als
auch ein diesem überlagertes,
sich änderndes
Magnetfeld an das flüssige
Metall in der Form angelegt werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung hat das sich ändernde
Magnetfeld eine Frequenz der Größenordnung
von 10-103 mal höher als die Frequenz der damit
zu störenden
Schwingung oder der Schwingungen des flüssigen Metalls. Hierdurch wird
eine sehr zuverlässige
Störung
der Eigenschwingungen in dem flüssigen
Metall erhalten.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
abhängigen
Ansprüchen
und der folgenden detaillierten Beschreibung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend als ein Beispiel unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben.
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In
der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung von einer Seite einer Vorrichtung
zum Stranggießen
von Metallen,
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2 eine
Querschnittsdarstellung von der Seite eines oberen Teils der Vorrichtung
gemäß 1,
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3 eine
Ansicht von oben auf die Vorrichtung gemäß den 1 und 2,
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4 eine
Darstellung eines statischen Magnetfeldes oder des Gleichstroms,
der zur Erzeugung dieses Feldes verwendet wird, welchem ein sich änderndes
Magnetfeld überlagert
wird,
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5-7 Darstellungen,
die zeigen, wie ein sich änderndes
Magnetfeld oder der das Magnetfeld ändernde Strom über die
Zeit hinweg gemäß verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung geändert
werden können,
und
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8 eine
schematische Seitenquerschnittsdarstellung einer Vorrichtung mit
Magnetelementen an nur einem Niveau.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1-3 zeigen
eine Vorrichtung zum Stranggießen
von Metallen, beispielsweise von Stahl. Die Vorrichtung weist eine
Form auf, welche einen Zylinder definiert, der aus vier gegenüberliegenden
Wänden
besteht. Die Form ist vorzugsweise aus einer Kupferlegierung oder
irgendeiner anderen Legierung mit ausreichender thermischer Leitfähigkeit und
thermischer Widerstandsfähigkeit
gemacht. Außerhalb
wenigstens zweier gegenüberliegender Wände der
Form 1 sind Elemente 2 und 3 zur Kühlung der
Wände angeordnet.
Die Kühlelemente 2 und 3 können jede
Art von Tragrahmen aufweisen, durch welchen Kühlkanäle zum Transport des Kühlmediums,
beispielsweise Wasser, verlaufen. Solche Kanäle können möglicherweise so angeordnet
werden, dass sie es dem Kühlmedium
erlauben, direkt in Richtung der äußeren Oberflächen der
Wände zu
deren Kühlung
zu fließen.
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Die
Vorrichtung weist auch ein Element 4 auf, hier eine sogenannte "eingetauchte Eintrittsdüse, SEN
= submerged entry nozzle",
durch welche ein flüssiges
Metall aus einem nicht gezeigten Behälter dem Raum zugeführt wird,
der durch die Form definiert ist. Während des Gießvorgangs
wird die Form 1 mit Metall gefüllt. Dieses Metall ist hauptsächlich als
flüssiges
Metall vorhanden, jedoch entlang der Grenze zur Form 1 definiert
es eine ausgehärtete oder
teilweise ausgehärtete äußere Schicht,
eine sogenannte Haut, welche in Gießrichtung allmählich in ihrer
Dicke zunimmt. Die Form 1 ist dafür ausgelegt, eine im Wesentlichen
vertikale Schwingungsbewegung durchzuführen, während ein Gussstrang 5 bestehend
aus flüssigem
Metall und der dieses umgebenden ausgehärteten äußeren Schicht nach und nach
von einem Ende der Form 1 abgegeben wird.
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Das
Element 4 erstreckt sich von oben in das flüssige Metall,
das in der Form 1 vorhanden ist. Weiteres flüssiges Metall
wird der Form 1 durch das Element 4 zugeführt. Das
flüssige
Metall, welches in das flüssige
Metall in der Form 1 aus dem Element 4 fließt, erzeugt
in dem flüssigen
Metall, welches bereits in der Gießform 1 vorhanden
ist, einen Primärfluss,
der durch die Pfeile 18 dargestellt ist, und einen Sekundärfluss, der
durch die Pfeile 19 dargestellt ist. Diese Eigenschwingungen
sind vom breitbandigen Spektrumstyp. Da Resonanzphänomene als
Folge dieser Schwingungen im flüssigen
Metall auftreten, kann dies zu dem Transport von großen Blasen,
welche Gase oder Schlacke enthalten, stromabwärts in den Gussstrang 5 führen. Als
Ergebnis hiervon sind Einschlüsse,
Blasen oder argonhaltige Einschlüsse und
Schlacke von dem Gießspiegel
in dem schließlich
vollständig
ausgehärteten
Gussstrang 5 enthalten. Geschwindigkeitsänderungen
aufgrund des schwingenden Flusses in der Form können Druckschwankungen am Gussspiegel
und Höhenänderungen
des Gussspiegels erzeugen. Dies führt bei hohen Gussspiegelgeschwindigkeiten
zu einem Schlackenabzug, einer ungleichförmigen Schlackendicke und einer
ungleichen Hautdicke und zu dem Risiko einer Rissbildung. Weiterhin
führt der
schwingende Fluss zu einer asymmetrischen Geschwindigkeit in der
Form. Die Geschwindigkeit an einer engen Seite kann an gewissen
Stellen erheblich höher
als an der anderen engen Seite sein. Dies führt zu einem kräftigen Stromabwärtstransport
der Einschlüsse
und Gasblasen, was von einer verschlechterten Schlackenqualität begleitet
wird.
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Zur
Vermeidung der oben erwähnten
Probleme weist die Vorrichtung einen ersten Satz von Magnetelementen 6 auf,
welche ein sich änderndes
Magnetfeld über
das flüssige
Metall in der Form 1, d.h. quer zur Gießrichtung, anzulegen oder zu
erzeugen vermögen.
Die Magnetelemente sind gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
dafür ausgelegt,
uneinheitlich, d.h. zu zufälligen
Zeitpunkten, jedoch innerhalb gegebener zeitlicher Grenzen, ein
sich änderndes
Magnetfeld mit einer zufälligen
Amplitude innerhalb wenigstens eines bestimmten Amplitudenbereiches
zu erzeugen.
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Die
Magnetelemente können
auch vorteilhafterweise dafür
ausgelegt sein, das Magnetfeld so zu erzeugen, dass es eine sich
zufällig ändernde
Frequenz hat, wobei auch die Frequenz innerhalb wenigstens eines
bestimmten Bereiches liegt. Die niedrigste Frequenz oder zumindest
die durchschnittliche Frequenz sollte jedoch 1 Hz und vorzugsweise
10 Hz übersteigen.
Als Alternative können
die Magnetelemente so angeordnet werden, dass sie ein Magnetfeld
mit einer bestimmten Amplitude und Frequenz erzeugen, beispielsweise
ein Magnetfeld, welches durch eine Rechteckwelle oder sinusförmige Welle beschrieben
werden kann, wie in den 6 und 7 gezeigt.
Die Vorrichtung kann auch Mittel (nicht gezeigt) zur Aktivierung
der Magnetelemente aufweisen, um das Magnetfeld zu bestimmten Zeitdauern
zu erzeugen. Die Aktivierungsmittel können dann Mittel 20 zur
Erkennung eines bestimmten Zustandes oder zur Vorhersage des Auftretens
eines bestimmten Zustandes durch Modellierung/Berechnung aufweisen,
beispielsweise einer gewissen Bewegung in dem flüssigen Metall oder eines Elements 4,
bei der eine Aktivierung der Magnetelemente durchzuführen ist,
sowie Mittel 21 zu Steuerung der Aktivierung. Eine Vorrichtung,
welche die dadurch erfolgende Störung
von vorhandenen Eigenschwingungen an die momentan in dem flüssigen Metall
vorherrschenden Bedingungen anpasst, wird hierdurch erhalten.
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Die
Vorrichtung weist auch einen zweiten Satz 7 von Magnetelementen
auf. Dieser zweite Satz 7 ist näher an der oberen Oberfläche des
flüssigen Metalls
in der Form als der erste Satz 6 angeordnet und liegt im
Wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie der Teil des Elementes 4,
der nach unten in das flüssige
Metall ragt. Der erste Satz 6 von Magnetelementen ist in
Gussrichtung gesehen unmittelbar nach dem Element 4 angeordnet,
in diesem Fall unterhalb der Öffnung
oder der Öffnungen
des Elements 4 zum Auslass des flüssigen Metalls. Auch der zweite
Satz 7 von Magnetelementen ist vorteilhafterweise angeordnet,
um ein Magnetfeld ähnlich
einem der Magnetfelder gemäß obiger
Beschreibung, erzeugt durch den ersten Satz 6 der Magnetelemente,
zu erzeugen.
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3 zeigt
einen Satz von Magnetelementen 6 oder 7 von oben
her betrachtet. Man erkennt aus 3, dass
der Satz 6 und 7 zwei Paare von Magnetkernen,
vorzugsweise Eisenkerne 8, 9 und 10, 11 aufweist.
Auf jedem der Kerne 8-11 ist eine Wicklung 12-15 eines
elektrischen Leiters angeordnet. Die Wicklungen 12-15 werden
von einer oder mehreren (nicht gezeigt) Stromquellen mit einem Strom, vorzugsweise
einem sich zeitlich ändernden
Gleichstrom, zur Erzeugung eines Magnetfelds versorgt, das sich
quer über,
d.h. durch das flüssige
Metall in der Form 1 erstreckt. Die Kerne 8, 9 und 10, 11 des jeweiligen
Paares sind miteinander über
Joche oder Beinteile 16, 17 verbunden. Die Magnetkerne
und die Wicklungen sind auf eine an sich bekannte Weise angeordnet,
wie aus 3 hervorgeht, sie können jedoch
natürlich
auf andere Weise angeordnet sein und möglicherweise mehr oder weniger
einzelne Magnetkerne und daran angeordnete Wicklungen aufweisen.
Somit ist eine zweite Anordnung der Lochteile 16 und 17 und
Magnetkerne 8-11 bezüglich einander möglich, beispielsweise
zur Erzeugung des Magnetfeldes an verschiedenen Niveaus in Gussrichtung oder
zur Erzeugung eines oder mehrerer Magnetfelder, die sich in Gussrichtung
erstrecken.
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Nach
dem Stand der Technik waren die Magnetelemente, welche auf die in
den 1-3 ersichtliche Weise angeordnet
waren, dafür
ausgelegt, ein im Wesentlichen statisches oder periodisch niederfrequentes
(f < 1 Hz) Magnetfeld über das
flüssige Metall
in der Form 1 zu erzeugen, um die eingangs beschriebenen
Primär-
und Sekundärflüsse in dem flüssigen Metall
zu beeinflussen. Die diesen Flüssen zugeordne ten
Probleme, wie sie im Stand der Technik beschrieben worden sind,
werden hierdurch gelöst.
Die Sätze 6 und 7 der
Magnetelemente in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sind vorzugsweise ebenfalls zur Erzeugung eines im Wesentlichen
statischen Magnetfeldes über
das flüssige Metall
in der Form 1 angeordnet, um die Primär- und Sekundärflüsse auf
eine für
den Gießvorgang
vorteilhafte Weise zu beeinflussen. Die unterschiedlichen Arten
von sich ändernden
Magnetfeldern, welche von den Sätzen
von Magnetelementen 6 und 7 erzeugt werden, werden
dem statischen Magnetfeld überlagert.
Das statische Magnetfeld ist in 4 gezeigt, wohingegen
unterschiedliche Arten von sich ändernden
Magnetfeldern, welche dem statischen Magnetfeld überlagert werden können, in
den 5-7 gezeigt sind.
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Die
in den 5-7 gezeigten sich ändernden
Magnetfelder sind Beispiele, wie solche Magnetfelder gemäß der Erfindung
erzeugt werden können.
Das Magnetfeld gemäß 5 wird
zu zufälligen Zeitpunkten
erzeugt, hat eine stochastische Amplitude innerhalb eines bestimmten
Bereiches, sowie eine stochastische Frequenz innerhalb eines gegebenen Bereichs.
Die Magnetfelder gemäß 6 haben demgegenüber eine
gegebene konstante Amplitude und Frequenz, was auch für das durch 7 beschriebene
Magnetfeld gilt. Die Darstellungen der 4-7 können auch
als den Strom darstellend beschrieben werden, der an die Leiterwicklungen 12-15 zur Erzeugung
der Magnetfelder angelegt wird.
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Die
Frequenz des sich ändernden
Magnetfeldes ist vorzugsweise höher
als die Frequenz der Schwingung oder der Schwingungen des flüssigen Metalls,
die durch das Magnetfeld zu stören
sind. Die Frequenz des Magnetfeldes liegt bevorzugt in der Größe von 10-103 mal höher
als die Frequenz dieser Schwingungen. Die Schwingungen haben eine
Frequenz im Bereich von 0,01-10 Hz. Da die Frequenz oder die durchschnittliche
Frequenz des Magnetfeldes niedriger als oder im Wesentlichen gleich
groß wie
die Frequenzen ist, sollte es so erzeugt werden, dass es in entgegengesetzter
Phase oder zumindest nicht vollständig in Phase mit den Schwingungen
ist.
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In
manchen Fällen,
beispielsweise wenn Eigenschwingungen mit unterschiedlichen Amplituden und
Frequenzen in unterschiedlichen Teilen des flüssigen Metalls vorhanden sind,
vermögen
die Magnetelemente vorzugsweise eines oder mehrere Magnetfelder
zu erzeugen, die an die speziellen Schwingungsbedingungen angepasst
sind, welche in den unterschiedlichen Teilen des flüssigen Metalls
vorherrschen, wo sich genau diese Magnetfelder ausbreiten.
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8 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung,
bei der nur ein Satz von Magnetelementen 22 auf nur einem Niveau
an der Form in Gussrichtung angeordnet ist. Der Satz 22 ist
in einem Bereich stromab der Öffnung/der Öffnungen
des Elements 4 angeordnet.
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Viele
Abwandlungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung
und des Verfahrens gemäß der Erfindung
ergeben sich selbstverständlich
für einen
Fachmann auf diesem Gebiet, wobei diese nach wie vor im Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.
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Es
ist wichtig, festzuhalten, dass das Magnetfeld fest oder ortsfest
ist, d.h. es bewegt sich nicht und rührt dadurch nicht das flüssige Metall,
was bei bekannten Agitatoren der Fall ist.
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Es
sei verstanden, dass das Element 4 so angeordnet werden
kann, dass es nicht in das flüssige
Metall in der Form ragt, wodurch ein freier Abstichstrahl das flüssige Metall
erreicht.
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Es
ist auch festzustellen, dass die Eigenschwingungen, welche die Erfindung
zu dämpfen oder
zu stören
trachtet, große
Bewegungen innerhalb des flüssigen
Metalls umfasst, wo große
Abschnitte des flüssigen
Metalls mit gewissen Fließbedingungen
gegenseitig mehr oder weniger periodisch verschoben werden, wodurch
nachteilige Gießbedingungen
auftreten.
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Das
sich ändernde
Magnetfeld wird vorzugsweise einem im Wesentlichen statischen Magnetfeld überlagert,
welches normalerweise konstant an das flüssige Metall angelegt wird.
Durch Anlegen des sich ändernden
Magnetfeldes in Pulsen oder periodisch kann die Stärke des
statischen Feldes zumindest periodisch etwas verringert werden,
wobei gewünschte Gießbedingungen
erhalten werden. Dies kann ein Vorteil in Bezug auf die Strömungstopologie
als auch auf den Energieverbrauch sein.