DEJ0007670MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
Tag der Anmeldung: 4. September 1953 Befeanntgemacht am 26. Juli 1956Registration date: September 4th, 1953 Official date of registration on July 26th, 1956
DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE
Bei der Anwendung magnetischer Drehfelder in Verbindung mit Metallgießkokillen wurde bisher entweder eine Schicht aus isolierendem Material zwischen den der Erzeugung des Drehfeldes dienenden Eisenpolen vorgesehen, oder es wurden die felderzeugenden Teile von dem flüssigen Metall durch eine Wand aus unmagnetischem Stahl und gegebenenfalls noch durch eine Ausmauerung getrennt.When using rotating magnetic fields in connection with metal casting molds, either a layer of insulating material between the iron poles used to generate the rotating field provided, or it was the field-generating parts of the liquid metal through a wall non-magnetic steel and possibly also separated by a brick lining.
Derartige Anordnungen sind für die Anwendung magnetischer Drehfelder bei den wassergekühlten Kokillen, insbesondere bei den Rohrkokillen, wie sie beim Stranggießen Verwendung finden, ungeeignet, denn die angestrebte Leistungssteigerung wird bei diesen Kokillen nur erreicht, wenn eine gute Wärmeleitung zwischen dem Gießgut und der Kühlflüssigkeit gewährleistet ist, der formgebende Kokillenteil also aus einem Material mit Wärmeleitungseigenschaften besteht, wie sie in der Regel Metallen eigen sind. Ein großer Teil der im praktischen Gebrauch befindlichen Stranggießkokillen besteht daher aus reinem Kupfer,Such arrangements are for the application of rotating magnetic fields in the water-cooled Molds, especially in the case of tubular molds such as those used in continuous casting, are unsuitable, because the desired increase in performance is only achieved with these molds if there is good heat conduction is guaranteed between the cast material and the cooling liquid, that is, the shaping mold part consists of a material with thermal conduction properties, as they are usually peculiar to metals. A A large part of the continuous casting molds in practical use therefore consists of pure copper,
Vom Gesichtspunkt eines möglichst niedrigen Wärmedurchgangeswiderstandes wäre ferner geringe Wandstärke anzustreben; ihrer Herabsetzung stehen also praktische Forderungen entgegen, denn die Kokillen dürfen sich unter der Wirkung der relativ hohen Temperaturunterschiede nicht verziehen undFrom the point of view of the lowest possible thermal resistance, it would also be low Aim for wall thickness; practical demands stand in the way of their degradation, for the Chill molds must not warp under the effect of the relatively high temperature differences and
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müssen daher hinreichend stabil gebaut sein. Außerdem sind Stranggießkokillen erheblichen mechanischen Beanspruchungen beim Ein- und Ausfahren des Anfahrbolzens ausgesetzt. Schließlich müssen die Kokillen eine genügende Wandstärke besitzen, um den im Laufe des Gebrauches eintretenden Verschleiß ihrer formgebenden Oberflächen durch Nacharbeiten beseitigen zu können, wobei die Wandstärke nicht zu gering sein darf.must therefore be built to be sufficiently stable. In addition, continuous casting molds are considerably mechanical Exposed to loads when retracting and extending the approach bolt. After all, they have to Chill molds have a sufficient wall thickness to withstand the wear and tear of theirs during use To be able to eliminate shaping surfaces by reworking, whereby the wall thickness does not increase may be low.
ίο Bei Versuchen mit Rohrkokillen aus Elektrolytkupfer, welches Material im Hinblick auf seine hohe Leitfähigkeit gewählt wurde, zeigte sich, daß die Erzielung eines geeignet starken Drehfeldes im Innern der Kokille nicht möglich war. Offenbar ist dies auf die Abschirmung des magnetischen Drehfeldes infolge der induzierten Wirbelströme zurückzuführen. Die Messungen mit Hilfe eines Drehfeldmeßgerätes (vgl. Kohlrausch, Aufl. 1951, Bd. 2, S. 163) ergaben das in der Tabelle I, Spalte 2, dargestellte Ergebnis der Abschirmwirkung eines Kupferrohres von 112 mm Innendurchmesser.ίο In experiments with tubular molds made of electrolytic copper, which material was chosen in view of its high conductivity, it was found that the Achieving a suitably strong rotating field inside the mold was not possible. Apparently this is on the shielding of the rotating magnetic field due to the induced eddy currents. the Measurements with the help of a rotating field measuring device (see Kohlrausch, ed. 1951, vol. 2, p. 163) showed this in Table I, column 2, the result of the shielding effect of a copper pipe of 112 mm shown Inside diameter.
Die Tabelle zeigt, daß selbst bei einer Wandstärke von nur 3 mm das sich im Innern des Kupferrohres einstellende Drehmoment (in der Tabelle mit »Drehmoment im Rohr« bezeichnet) — es fand zu seiner Erzeugung Wechselstrom von 50 Hertz Anwendung — etwa nur 28 °/0 des sich ohne Anwendung des Kupferzylinders ergebenden Drehmomentes (in der Tabelle mit »Drehmoment ungestört« bezeichnet) betrug. Die Abschirmwirkung des Kupferrohres betrug somit 72%. Dabei ist die Wandstärke von 3 mm für den praktischen Gießereibetrieb bereits unerwünscht niedrig. .. ' .The table shows that even with a wall thickness of only 3 mm, the torque set inside the copper pipe (referred to in the table as "torque in the pipe") - it was used to generate an alternating current of 50 Hertz - was only about 28 ° / 0 of the torque resulting without the use of the copper cylinder (referred to in the table as “torque undisturbed”). The shielding effect of the copper pipe was thus 72%. The wall thickness of 3 mm is already undesirably low for practical foundry operations. .. '.
Um zu einer geringeren Abschirmung des Drehfeldes in der Kokillenwandung zu gelangen, stellt sich daher die Aufgabe, Metalle geringerer elektrischer Leitfähigkeit anzuwenden, wobei jedoch die Wärmeleitfähigkeit zugleich nicht zu stark absinken darf.In order to achieve less shielding of the rotating field in the mold wall, it arises therefore the task of using metals of lower electrical conductivity, but with the thermal conductivity at the same time must not drop too much.
Nach dem Wiedemann-Frantschen Gesetz besteht theoretisch zwischen Wärmeleitfähigkeit λ und spezifischem elektrischem Widerstand ρ bei gegebener absoluter Temperatur T für alle Leiter ein bestimmtes konstantes Verhältnis. Tatsächlich weicht jedoch für verschiedene Leiter das Verhältnis zwischen Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit nicht unbeträchtlich ab (vgl. Tabelle II, in der für verschiedene Metalle Wärmeleitfähigkeit λ in cal/°C · cm · see, spezifischer elektrischer Widerstand ρ in μ Ω ■ cm sowie das Produkt beider durch absolute Temperatur T = 2930K angegeben ist). Theoretisch beträgtAccording to Wiedemann-Frant's law, there is theoretically a certain constant ratio between thermal conductivity λ and specific electrical resistance ρ at a given absolute temperature T for all conductors. In fact, however, the relationship between thermal conductivity and electrical conductivity differs not insignificantly for different conductors (cf.Table II, in which, for different metals, thermal conductivity λ in cal / ° C cm see, specific electrical resistance ρ in μ Ω cm and the Product of both is given by absolute temperature T = 293 0 K). Theoretically is
λ ρ -ψ- = k =·2 -44-ίο- λ ρ -ψ- = k = 2 -44-ίο-
Voltvolt
= 0,588· lo= 0.588 x lo
cal ·μΩ cal μΩ
0C2-sec 0 C 2 -sec
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cal-jitß / 'O'-sec
6,6
5,5
,13,0
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5,9
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, 13.0
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Ο, 6θ
6666.0
W MS 63 ....
W.
Be .......Graphite ..
Be .......
Für Drehfeldkokillen, insbesondere solche für Stranggießzwecke, erscheinen Materialien verwendbar, die bei einer Wärmeleitfähigkeit, die nicht unter io°/0 derjenigen des Kupfers liegt, also nicht unter 0,094 cal/°C · cm · see, einen um so viel höheren spezifischen elektrischen Widerstand als Kupfer besitzen, daß sich ein Produkt von Wärmeleitfähigkeit und spezifischem Widerstand ergibt, welches höher ist als das dem Kupfer zugehörige. ■For Drehfeldkokillen, in particular those for Stranggießzwecke, materials appear used which is of copper with a thermal conductivity not those under io ° / 0, which is not under 0.094 cal / ° C · cm · lake, a so much higher resistivity than copper, that there is a product of thermal conductivity and specific resistance which is higher than that associated with copper. ■
Messungen an Stranggießkokillen mit dem Drehfeldmeßgerät ergaben für die Abschirmung des Drehfeldes in einem Rohr aus Messing der Legierung MS 63, welches gleichen Innendurchmesser und gleiche Länge wie das vorerwähnte Cu-Rohr besaß, die ebenfalls in der Tabelle I aufgeführten Werte. Man erkennt, daß bei einer Wandstärke von 6 mm eine auf das erzielte Drehmoment bezogene Abschirmung von weniger als 50% sich ergibt, wobei zu bemerken ist, daß diese Wandstärke nach gießtechnischen Gesichtspunkten durchaus zufriedenstellend ist. Tabelle II läßt ferner erkennen, daß von den darin aufgeführten Materialien außer Messing auch Chrom, Wolfram und Silizium sehr geeignet erscheinen.Measurements on continuous casting molds with the rotating field measuring device resulted in the shielding of the rotating field in a tube made of brass of the alloy MS 63, which has the same inner diameter and the same length as the above-mentioned Cu tube possessed the values also listed in Table I. You can see that with a wall thickness of 6 mm, a shielding related to the torque achieved of less than 50% results, whereby it should be noted that this wall thickness is based on casting technology considerations is quite satisfactory. Table II also indicates that of the materials listed therein besides brass also chromium, tungsten and silicon appear very suitable.
Besonders bei den Halbleitern, für welche ein typischer Vertreter Silizium ist, findet man, daß ein verhältnismäßig hohes Wärmeleitvermögen mit einer sehr niedrigen elektrischen Leitfähigkeit verbunden ist.Especially in the case of semiconductors, for which silicon is a typical representative, one finds that a proportion high thermal conductivity is associated with very low electrical conductivity.
Im gleichen Sinne wie die Halbleiter erscheinen gewisse Metalloxyde, Sinteroxyde sowie Sintermetalle besonders aussichtsvoll.Certain metal oxides, sintered oxides and sintered metals appear in the same way as semiconductors particularly promising.
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