EP0009803A1 - Method for continuously casting steel - Google Patents

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EP0009803A1
EP0009803A1 EP79103749A EP79103749A EP0009803A1 EP 0009803 A1 EP0009803 A1 EP 0009803A1 EP 79103749 A EP79103749 A EP 79103749A EP 79103749 A EP79103749 A EP 79103749A EP 0009803 A1 EP0009803 A1 EP 0009803A1
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EP
European Patent Office
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traveling
strand
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turbulent flow
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EP79103749A
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German (de)
French (fr)
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EP0009803B1 (en
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Jan Lipton
Armin Thalmann
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SMS Concast AG
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Concast Holding AG
Concast AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a process for the continuous casting of steel, in which melt is poured into a mold, the resulting strand having a liquid core is drawn out, guided in a guideway and supported, and a turbulent flow in the liquid core is generated by at least two electromagnetic traveling fields.
  • the structure of a slab produced by the continuous casting process depends on the composition of the material and the casting temperature. At casting temperatures of only a few degrees Celsius above the melting temperature outweighs a globular, non-directional and at casting temperatures of 15 0 C and more above the melting temperature, a columnar, directional structure with a strong central positive segregation of tramp elements. Because of the good processing properties, especially when rolling, slabs with a globular structure are preferred. For reasons of casting technology, for example because of the difficulty of setting a uniform temperature to within a few degrees for a large batch during the entire casting time and to prevent the melt from partially solidifying in the pan, in practice, temperatures above liquidus (in the following also called excess temperatures) of more than 20 C. It For this reason, many efforts have already been made to obtain a slab with a predominantly globular, undirected structure and without central segregation, even when casting at excess temperature.
  • shear forces are generated in the direction of the longitudinal axis of the strand with an electromagnetic traveling field, the magnets running around the strand being arranged between the pairs of rollers from the mold to the bottom end.
  • the flow created along the swamp brings the desired area of non-columnar structure and prevents the formation of decisive ones S eigerept, in particular the center segregation and white bands. Due to the large number of magnets, such a system takes up too much space, prevents the strand from being supported and cooled, which reduces the performance of the system. Furthermore, this system is far too complex.
  • the cast material should be low-segregation, especially with regard to the central segregation and white bands. Furthermore, the space required to generate the magnetic stirring effect should be small.
  • This object is achieved according to the invention by the turbulent flow caused by shear forces caused by traveling fields and acting on the liquid steel different sizes and by mutual influence of the currents caused by the different thrust forces.
  • the turbulent flow generated by the traveling fields and acting on the liquid steel in the core of different sizes and the resulting, mutually influencing flows produce such a turbulent flow that practically no negative segregations, i.e. no white bands, visible in the micrograph.
  • the desired zone of a non-columnar, dense structure is obtained, in particular the center porosity can be prevented, so that improved rolled products can be produced.
  • the space required for the creation of the hiking fields is small in relation to the effective area.
  • the turbulent flow is advantageously generated by moving fields acting from one strand side.
  • Another form of advantageous application is that the turbulent flow is generated by rectified shear forces caused by traveling fields and acting on the liquid steel.
  • the traveling fields can be excited with different current strengths according to a feature of the invention.
  • the resulting transverse force to the shear force acting on the molten steel results in a more effective turbulent flow that creates the desired cast structure.
  • the magnet of one traveling field is advantageously subjected to a current which is 10% to 2500 higher than the magnet of the other traveling field.
  • the different shear forces are advantageously generated transversely to the strand longitudinal sleeve.
  • the turbulent flow hits the solidified side wall of the strand, vortices are released, which mostly move in the direction of the mold -
  • the melt is not only in the plane of the strand cross section with the turbulent flow, but over a large area in the Recirculated in the longitudinal direction of the strand, which enables an advantageous exchange of the melt from the direct area of influence of the magzete with steel freshly flowing in from the mold and thus a temperature compensation in the entire melt.
  • the liquid steel is stirred in this large area.
  • the mixing of cold steel with the hot steel flowing in underneath the magnets can be improved by producing a weaker thrust in the traveling field facing away from the mold than in the traveling field facing the mold.
  • this exchange of cold and hot steel can be obtained in an even larger area by generating the different thrust forces against the direction of the strand, but this requires a somewhat larger space for the magnets.
  • another feature of the invention is that the turbulent flow is generated by differently acting thrust forces within at least one of the traveling fields.
  • the winding of one phase of the magnet generating different shear forces is advantageously acted on by different currents compared to the winding of at least one other phase.
  • the invention additionally recommends that the differently acting thrust forces within a moving field are alternately generated between the moving fields.
  • Fig. 1 denotes a cooled, curved and oscillating mold for casting a slab, which is supplied with liquid steel from a casting vessel, not shown, via a pouring pipe reaching into the mold 1.
  • the strand 2 formed in the mold 1 and having a liquid core 3 is guided and supported in a curved strand path 4 following the mold 1 with a radius of 10 m with the aid of rollers 5.
  • Spray nozzles 6 are arranged between the rollers 5 for further cooling of the strand 2.
  • the strand is pulled out and straightened by a driving judge 7.
  • a housing 10 with a group of two traveling field magnets 11, 12 of known construction is arranged on the inside of the continuous sheet.
  • the arrangement on another side of the string is also possible.
  • the traveling fields 11, 12 generate different shear forces acting in the same direction, transversely to the strand, on the liquid steel in the core 3.
  • the distance must be smaller than the size of the two adjacent flow cells generated by the magnets.
  • the windings of the magnet 11 facing the mold 1 are supplied with a current of 1000 A and the windings of the magnet 12 facing away from the mold 1 with a current of 850 A.
  • the frequency for both magnets is 2 Hz.
  • the frequencies can also be different, however. for example 2 Hz and 1.5 Hz, which also affects the turbulence.
  • the rectified thrust forces of different sizes generated by the two traveling fields acting transversely to the longitudinal axis of the strand cause different flow velocities, as a result of which an effective turbulence is generated in the mutual influence area of the two flows.
  • additional vortices are created. Due to the higher velocity of the flow generated by the mold facing the mold compared to the mold moving away from the mold, an ascent of the liquid steel along the side wall in the direction of the mold is favored.
  • the following procedure can be used to adapt the turbulence to the different casting parameters from plant to plant, but also to the changing casting parameters within a plant.
  • the two turns of the magnet 11 are subjected to 1000 A, so that the same shear forces act on the molten steel within its traveling field.
  • the magnet 12 is flat in this example if constructed in two phases.
  • both magnets can also have more than two phases.
  • the windings of the first phase are fed with 900 A and those of the second phase with 800 A, whereby different shear forces are generated within the traveling field of the magnet 12.
  • the previously mentioned transverse forces will result in other turbulences compared to the turbulences which are present with the same thrust within the two traveling fields.
  • both magnets 11 and 12 can also generate differently acting thrust forces within the corresponding traveling field.
  • the adaptation to the changing casting parameters can be made even easier by alternately applying magnet 12 with 1000 A and the two phases of magnet 11 with 900 A and 800 A. This change can take place every 10 seconds, for example.
  • Fig. 2 the mold is again designated 1 and the strand with 2.
  • the rollers 5 lead the strand.
  • two traveling field magnets 21 and 22 are arranged in the longitudinal direction of the strand.
  • the magnets will act on the liquid steel from another side of the strand and cause the currents to influence one another.
  • Different currents are applied to the windings of the two magnets in order to generate different shear forces against the direction of the strand. This creates turbulent flows, as indicated by arrows 23 and 24. This transports the cold steel located below the magnets towards the mold, where it flows into the mold hot steel mixed.
  • the method was used with two traveling field magnets arranged side by side as a group.
  • the magnetic traveling fields used to generate a turbulent flow do not necessarily have to be oriented transversely or parallel to the longitudinal direction of the strand, but can just as well include any angle with this direction.
  • the traveling fields do not have to be generated by electromagnets that are connected to a single assembly. It can even be advantageous to arrange modules independently of one another and to be movable. Such an arrangement enables the magnets to be displaced relative to one another both in the longitudinal and in the transverse direction of the strand and pivoted independently of one another.
  • Another way of generating differently acting thrust forces is to use two traveling field magnets of different construction. With strands with long, liquid cores, several groups of moving fields can be effective in the longitudinal direction of the strand.
  • the method according to the invention can be used for all types of continuous casting plants with continuous molds.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

1. A method for the continuous casting of steel, wherein molten metal is poured into a mould, and the resultant strand, having a liquid core, is with-drawn and guided and supported in a guide path, and turbulent flow is induced in the liquid core by at least two electromagnetic travelling fields, characterized in that simultaneously acting thrust forces of different magnitudes are produced by these travelling fields so that the flows caused by these thrust forces mutually influence each other.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens zwei elektromagnetische Wanderfelder eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird.The present invention relates to a process for the continuous casting of steel, in which melt is poured into a mold, the resulting strand having a liquid core is drawn out, guided in a guideway and supported, and a turbulent flow in the liquid core is generated by at least two electromagnetic traveling fields.

Das Gefüge einer im Stranggiessverfahren hergestellten Bramme ist von der Zusammensetzung des Materials und von der Giesstemperatur abhängig. Bei Giesstemperaturen von nur wenigen Grad Celsius über der Schmelztemperatur überwiegt ein globulitisches, ungerichtetes und bei Giesstemperaturen mit 150C und mehr über der Schmelztemperatur ein kolumnares, gerichtetes Gefüge mit einer starken zentralen, positiven Seigerung der Begleitelemente. Wegen der guten Verarbeitungseigenschaften, insbesondere beim Walzen, werden Brammen mit einem globulitischen Gefüge bevorzugt. Aus giesstechnischen Gründen, beispielsweise wegen der Schwierigkeit, bei einer grossen Charge während der gesamten Giesszeit eine einheitliche Temperatur auf wenige Grad genau einzustellen und zum Verhindern, dass die Schmelze bereits in der Pfanne teilweise erstarrt, muss in der Praxis mit Temperaturen über Liquidus (im folgenden auch Uebertemperaturen genannt) von mehr als 20 C gegossen werden. Es sind darum schon viele Anstrengungen unternommen worden, auch beim Stranggiessen mit Uebertemperatur eine Bramme mit überwiegend globulitischem, ungerichtetem Gefüge und ohne zentrale Seigerung zu erhalten.The structure of a slab produced by the continuous casting process depends on the composition of the material and the casting temperature. At casting temperatures of only a few degrees Celsius above the melting temperature outweighs a globular, non-directional and at casting temperatures of 15 0 C and more above the melting temperature, a columnar, directional structure with a strong central positive segregation of tramp elements. Because of the good processing properties, especially when rolling, slabs with a globular structure are preferred. For reasons of casting technology, for example because of the difficulty of setting a uniform temperature to within a few degrees for a large batch during the entire casting time and to prevent the melt from partially solidifying in the pan, in practice, temperatures above liquidus (in the following also called excess temperatures) of more than 20 C. It For this reason, many efforts have already been made to obtain a slab with a predominantly globular, undirected structure and without central segregation, even when casting at excess temperature.

Beim Stranggiessen von Stahl ist es bekannt, durch magnetisches Rühren der Schmelze im flüssigen Kern eine Verbesserung der Qualität des gegossenen Materials mittels einer mehr oder weniger starken turbulenten Strömung zu erhalten. Diese Verbesserungen sind durch verschiedene Verfahren zum Aufbringen der Schubkräfte auf die Schmelze erzielt worden. Zur Erzeugung der Schubkräfte werden in vielen Fällen Wanderfelder angewendet.In the continuous casting of steel, it is known to obtain an improvement in the quality of the cast material by means of a more or less strong turbulent flow by magnetic stirring of the melt in the liquid core. These improvements have been achieved through various methods of applying the shear forces to the melt. In many cases, moving fields are used to generate the thrust.

Im Stahl sind Legierungs- und Begleitelemente, wie C, Si, Mn, P, S usw. enthalten, die beim Erstarren zu Seigerungen, insbesondere Zentralseigerungen, führen können.-Solche Seigerungen, wie auch die Kristallstruktur, sind bekanntlich u.a. von der Höhe der Uebertemperatur abhängig. Durch das elektromagnetische Rühren bzw. durch die erzeugte turbulente Strömung sollen solche Seigerungen verhindert werden. Das Erstarrungsgefüge soll derart beeinflusst werden, dass eine möglichst grosse Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur erhalten wird. Es hat sich aber gezeigt, dass durch die lokale starke Bewegung der Schmelze die Erstarrungsfront so beeinflusst wird, dass sich sogenannte weisse Bänder bilden. Diese weissen Bänder sind negative Seigerungen, die sich qualitätsverschlechternd auswirken können.Steel and alloying elements such as C, Si, Mn, P, S etc. are contained in the steel, which can lead to segregation, particularly central segregation, when solidifying. depending on the level of excess temperature. Such segregations are to be prevented by electromagnetic stirring or by the turbulent flow generated. The solidification structure should be influenced in such a way that the largest possible zone of dense, undirected crystal structure is obtained. However, it has been shown that the solidification front is influenced by the strong local movement of the melt in such a way that so-called white bands form. These white bands are negative segregations that can have a negative impact on quality.

Nach einem bekannten Verfahren werden mit einem elektromagnetischen Wanderfeld Schubkräfte in Richtung der Stranglängsachse erzeugt, wobei die um den Strang verlaufenden Magnete zwischen den Rollenpaaren von der Kokille bis zum Sumpfende angeordnet sind. Die entlang des Sumpfes erzeugte Strömung bringt den gewünschten Bereich von nicht kolumnarem Gefüge und verhindert das Entstehen von massgebenden Seigerungen, insbesondere der Mittenseigerung und weissen Bändern. Ein solches System benötigt durch die Vielzahl der Magnete einen zu grossen Platz, behindert das Stützen und Kühlen des Stranges, was die Leistung der Anlage vermindert. Ferner ist dieses System viel zu aufwendig.According to a known method, shear forces are generated in the direction of the longitudinal axis of the strand with an electromagnetic traveling field, the magnets running around the strand being arranged between the pairs of rollers from the mold to the bottom end. The flow created along the swamp brings the desired area of non-columnar structure and prevents the formation of decisive ones S eigerungen, in particular the center segregation and white bands. Due to the large number of magnets, such a system takes up too much space, prevents the strand from being supported and cooled, which reduces the performance of the system. Furthermore, this system is far too complex.

Mit einem anderen bekannten Verfahren für Brammenformate wird versucht, diese weissen Bänder zu eliminieren, indem mit elektromagnetischen Wanderfeldern, erregt durch zwei an den Längsseiten sich gegenüber befindliche Magnete, gleichgerichtete Schubkräfte auf den flüssigen Stahl erzeugt werden. Diese Schubkräfte sollen so quer zur Stranglängsachse wirken, dass ein sanftes Anstossen der Strömung an der erstarrten Wand erzielt wird, so dass die umgelenkte Strömung innerhalb eines begrenzten Bereiches gehalten wird. Dieser begrenzte Wirkungsbereich ergibt eine ungenügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur. Im weitern hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren die weissen Bänder nur mangelhaft eliminiert werden können, so dass durch diese Nachteile kein optimales Produkt erhalten werden kann, was sich z.B. auf das gewalzte Produkt qualitätsmässig negativ auswirken kann. Erschwerend für den Einbau der Magnete ist die Notwendigkeit des Anordnens unmittelbar bei der Strangoberfläche, was wegen der fehlenden Rollen und Kühlung das Ausbauchen begünstigt.Another known method for slab formats attempts to eliminate these white strips by generating rectified thrust forces on the molten steel with electromagnetic traveling fields, excited by two magnets located on the long sides opposite one another. These shear forces should act transversely to the longitudinal axis of the strand in such a way that the flow is gently knocked against the solidified wall, so that the deflected flow is kept within a limited range. This limited range of action results in an insufficient zone of dense, undirected crystal structure. Furthermore, it has been shown that the white tapes can be eliminated only inadequately with this method, so that these disadvantages do not allow an optimal product to be obtained, which is e.g. can have a negative impact on the quality of the rolled product. For the installation of the magnets, it is difficult to arrange them directly on the surface of the strand, which favors bulging due to the lack of rollers and cooling.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine genügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur ergibt. Das gegossene Material soll seigerungsarm sein, insbesondere in bezug auf die Zentralseigerung und weisse Bänder. Im weitern soll der Platzbedarf zur Erzeugung des magnetischen Rühreffektes klein sein.It is an object of the present invention to provide a method which results in a sufficient zone of dense, undirected crystal structure. The cast material should be low-segregation, especially with regard to the central segregation and white bands. Furthermore, the space required to generate the magnetic stirring effect should be small.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss erhalten, indem die turbulente Strömung durch von Wanderfeldern hervorgerufenen, auf den flüssigen Stahl wirkenden Schubkräften unterschiedlicher Grösse und durch gegenseitige Beeinflussung der durch die unterschiedlichen Schubkräfte verursachten Strömungen erzeugt wird.This object is achieved according to the invention by the turbulent flow caused by shear forces caused by traveling fields and acting on the liquid steel different sizes and by mutual influence of the currents caused by the different thrust forces.

Durch die von den Wanderfeldern erzeugten, auf den flüssigen Stahl im Kern wirkenden Schubkräfte unterschiedlicher Grösse und die dadurch verursachten, unterschiedlichen, sich gegenseitig beeinflussenden Strömungen wird eine derartige turbulente Strömung erzeugt, dass praktisch keine negativen Seigerungen, d.h. keine weissen Bänder, im Schliffbild sichtbar sind. Trotz hoher Uebertemperatur wird die gewünschte Zone von nicht kolumnarem, dichtem Gefüge erhalten, insbesondere kann die Zentrumsporosität verhindert werden, so dass verbesserte Walzprodukte erzeugt werden können. Der benötigte Platz für die Erzeugung der Wanderfelder ist im Verhältnis zum Wirkungsbereich klein.The turbulent flow generated by the traveling fields and acting on the liquid steel in the core of different sizes and the resulting, mutually influencing flows produce such a turbulent flow that practically no negative segregations, i.e. no white bands, visible in the micrograph. Despite the high excess temperature, the desired zone of a non-columnar, dense structure is obtained, in particular the center porosity can be prevented, so that improved rolled products can be produced. The space required for the creation of the hiking fields is small in relation to the effective area.

Für Brammen- und grössere Vorblockformate wird die turbulente Strömung vorteilhaft durch von einer Strangseite her wirkenden Wanderfelder erzeugt.For slab and larger bloom formats, the turbulent flow is advantageously generated by moving fields acting from one strand side.

Eine weitere Form der vorteilhaften Anwendung besteht darin, dass die turbulente Strömung durch von Wanderfeldern hervorgerufenen, auf den flüssigen Stahl wirkenden, gleichgerichteten Schubkräften erzeugt wird.Another form of advantageous application is that the turbulent flow is generated by rectified shear forces caused by traveling fields and acting on the liquid steel.

Zur Erzeugung der unterschiedlichen Schubkräfte können nach einem Merkmal der Erfindung die Wanderfelder mit unterschiedlichen Stromstärken erregt werden. Die dadurch entstehende Querkraft zu der auf den flüssigen Stahl wirkenden Schubkraft bringt eine wirksamere turbulente Strömung, die das gewünschte Gussgefüge hervorbringt. Mit Vorteil wird der Magnet des einen Wanderfeldes gegenüber dem Magneten des anderen Wanderfeldes mit einem um 10% bis 2500 höheren Strom beaufschlagt.To generate the different thrust forces, the traveling fields can be excited with different current strengths according to a feature of the invention. The resulting transverse force to the shear force acting on the molten steel results in a more effective turbulent flow that creates the desired cast structure. The magnet of one traveling field is advantageously subjected to a current which is 10% to 2500 higher than the magnet of the other traveling field.

Vorteilhaft werden die unterschiedlichen Schubkräfte quer zur Stranglängsschse erzeugt. Beim Auftreffen der turbulenten Strömung auf die erstarrte Seitenwand des Stranges lösen sich Wirbel ab, die sich mehrheitlich in Richtung der Kokille bewegen- Auf diese Weise wird mit der turbulenten Strömung die Schmelze nicht nur in der Ebene des Strangquerschnittes, sondern über einen grossen Bereich in der Längsrichtung des Stranges umgewälzt, was einen vorteilhaften Austausch der Schmelze aus dem direkten Einwirkungsbereich der Magzete mit frisch von der Kokille einfliessendem Stahl und damit einen Temperaturausgleich in der gesamten Schmelze ermöglicht. Trotz dem geringen Platzbedarf der Magnete in Stranglängsrichtung wird in diesem grossen Bereich der flüssige Stahl umgerührt.The different shear forces are advantageously generated transversely to the strand longitudinal sleeve. When the turbulent flow hits the solidified side wall of the strand, vortices are released, which mostly move in the direction of the mold - In this way, the melt is not only in the plane of the strand cross section with the turbulent flow, but over a large area in the Recirculated in the longitudinal direction of the strand, which enables an advantageous exchange of the melt from the direct area of influence of the magzete with steel freshly flowing in from the mold and thus a temperature compensation in the entire melt. Despite the small space requirement of the magnets in the longitudinal direction of the strand, the liquid steel is stirred in this large area.

Die Vermischung von sich unterhalb der Magnete befindlichem, kaltem Stahl mis zufliessendem heissem Stahl kann nach einem weiteren Merkmal dadurch verbessert werden, dass im der Kokille abgewandten Wanderfeld eine schwächere Schubkraft als im der Kokille zugewandten Wanderfeld erzeugt.wird. Mit einem zusätzlichen Merkmal kann dieser Austausch von kaltem und heissem Stahl in einem noch grösseren Bereich erhalten werden, indem die unterschiedlichen Schubkräfte entgegen der Stranglaufrichtung erzeugt werden, was aber einen etwas grösseren Platzbedarf für die Magnete erfordert.According to a further feature, the mixing of cold steel with the hot steel flowing in underneath the magnets can be improved by producing a weaker thrust in the traveling field facing away from the mold than in the traveling field facing the mold. With an additional feature, this exchange of cold and hot steel can be obtained in an even larger area by generating the different thrust forces against the direction of the strand, but this requires a somewhat larger space for the magnets.

Um die Turbulenz noch wirkungsvoller an die jeweilig herrschenden Giessparameter anzupassen, besteht ein anderes Merkmal der Erfindung darin, dass die turbulente Strömung durch unterschiedlich wirkende Schubkräfte innerhalb mindestens eines der Wanderfelder erzeugt wird. Dabei werden vorteilhaft die Windung einer Phase des unterschiedliche Schubkräfte erzeugenden Magneten gegenüber der Windung mindestens einer anderen Phase von unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt.In order to adapt the turbulence to the prevailing casting parameters even more effectively, another feature of the invention is that the turbulent flow is generated by differently acting thrust forces within at least one of the traveling fields. In this case, the winding of one phase of the magnet generating different shear forces is advantageously acted on by different currents compared to the winding of at least one other phase.

In diesem Zusammenhang empfiehlt die Erfindung noch zusätzlich, dass die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte innerhalb eines Wanderfeldes wechselweise zwischen den Wanderfeldern erzeugt werden.In this context, the invention additionally recommends that the differently acting thrust forces within a moving field are alternately generated between the moving fields.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Figuren an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

  • Fig. l die Anordnung der Magnete zur Durchführung des Verfahrens in einer Bogenanlage mit quer zum Strang wirkenden Wanderfeldern und
  • Fig. 2 eine Anordnung der Magnete in einer Senkrecht-Anlage mit in Stranglaufrichtung wirkenden Wanderfeldern.
In the following, the invention is explained with the aid of figures using two exemplary embodiments. Show it:
  • Fig. L shows the arrangement of the magnets for performing the method in an arch system with traveling fields acting transversely to the strand and
  • Fig. 2 shows an arrangement of the magnets in a vertical system with traveling fields acting in the direction of the strand.

In Fig. 1 ist mit 1 eine gekühlte, gebogene und oszillierende Kokille zum Giessen einer Bramme bezeichnet, die aus einem nicht dargestellten Giessgefäss über ein in die Kokille 1 reichendes Giessrohr mit flüssigem Stahl versorgt wird. Der in der Kokille 1 entstehende, einen flüssigen Kern 3 aufweisende Strang 2 wird in einer der Kokille 1 folgenden gebogenen Strangbahn 4 mit einem Radius von 10 m mit Hilfe von Rollen 5 geführt und gestützt. Zwischen den Rollen 5 sind Sprühdüsen 6 zur weiteren Kühlung des Stranges 2 angeordnet. Von einem Treib-Richter 7 wird der Strang ausgezogen und gerichtet.In Fig. 1, 1 denotes a cooled, curved and oscillating mold for casting a slab, which is supplied with liquid steel from a casting vessel, not shown, via a pouring pipe reaching into the mold 1. The strand 2 formed in the mold 1 and having a liquid core 3 is guided and supported in a curved strand path 4 following the mold 1 with a radius of 10 m with the aid of rollers 5. Spray nozzles 6 are arranged between the rollers 5 for further cooling of the strand 2. The strand is pulled out and straightened by a driving judge 7.

In einem Abstand von ca. 5 m unterhalb des Kokillenendes ist ein Gehäuse 10 mit einer Gruppe von zwei Wanderfeld-Magneten 11, 12 bekannter Konstruktion an der Innenseite des Strangbogens angeordnet. Die Anordnung an einer anderen Strangseite ist ebenfalls möglich. Die Wanderfelder 11, 12 erzeugen gleichgerichtete, quer zum Strang wirkende, unterschiedliche Schubkräfte auf den flüssigen Stahl im Kern 3. Zwischen den beiden Magneten 11 und 12 besteht ein freier Abstand. Je nach Format, speziell nach dem Flächenverhältnis flüssig zu fest, und gewünschtem Bereich der turbulenten Strömung kann durch Veränderung dieses Abstandes die gegenseitige Beeinflussung der durch die Schubkräfte verursachten Strömungen angepasst werden. Der Abstand muss aber kleiner sein als die Grösse der zwei benachbarten, von den Magneten erzeugten Strömungszellen. Zwischen den Magneten 11 und 12 und der Oberfläche des Stranges 2 sind Rollen 5' aus einem antimagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl, angebracht.At a distance of approx. 5 m below the end of the mold, a housing 10 with a group of two traveling field magnets 11, 12 of known construction is arranged on the inside of the continuous sheet. The arrangement on another side of the string is also possible. The traveling fields 11, 12 generate different shear forces acting in the same direction, transversely to the strand, on the liquid steel in the core 3. There is a free distance between the two magnets 11 and 12. Depending on the format, especially the liquid to solid area ratio and the desired area of the turbulence By changing this distance, the mutual influence of the currents caused by the thrust forces can be adjusted. However, the distance must be smaller than the size of the two adjacent flow cells generated by the magnets. Between the magnets 11 and 12 and the surface of the strand 2, rollers 5 'made of an antimagnetic material, for example stainless steel, are attached.

Für eine Bramme eines Formates von 1500 mm x 250 mm werden die Windungen des der Kokille 1 zugewandten Magneten 11 mit einem Strom von 1000 A und die Windungen des der Kokille 1 abgewandten.Magneten 12 mit einem Strom von 850 A beaufschlagt. Die Frequenz für beide Magnete beträgt 2 Hz. Die Frequenzen können aber auch unterschiedlich sein, bei-. spielsweise 2 Hz und 1,5 Hz, was die Turbulenz ebenfalls beeinflusst. Die durch die beiden quer zur Stranglängsachse wirkenden Wanderfelder erzeugten gleichgerichteten Schubkräfte unterschiedlicher Grösse verursachen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch im gegenseitigen Beeinflussungsbereich der beiden Strömungen eine wirkungsvolle Turbulenz erzeugt wird. Beim Auftreffen der turbulenten Strömung auf die Seitenwand entstehen noch zusätzliche Wirbel. Durch die von der Kokille zugewandten Wanderfeld gegenüber dem der Kokille abgewandten Wanderfeld erzeugte grössere Geschwindigkeit der Strömung wird ein Aufsteigen des flüssigen Stahles längs der Seitenwand in Richtung der Kokille begünstigt.For a slab with a format of 1500 mm x 250 mm, the windings of the magnet 11 facing the mold 1 are supplied with a current of 1000 A and the windings of the magnet 12 facing away from the mold 1 with a current of 850 A. The frequency for both magnets is 2 Hz. The frequencies can also be different, however. for example 2 Hz and 1.5 Hz, which also affects the turbulence. The rectified thrust forces of different sizes generated by the two traveling fields acting transversely to the longitudinal axis of the strand cause different flow velocities, as a result of which an effective turbulence is generated in the mutual influence area of the two flows. When the turbulent flow hits the side wall, additional vortices are created. Due to the higher velocity of the flow generated by the mold facing the mold compared to the mold moving away from the mold, an ascent of the liquid steel along the side wall in the direction of the mold is favored.

Zur Anpassung der Turbulenz an die unterschiedlichen Giessparameter von Anlage zu Anlage, aber auch an die wechselnden Giessparameter innerhalb einer Anlage, kann folgendes Verfahren angewendet werden. Die beiden Windungen des Magneten 11 werden mit 1000 A beaufschlagt, so dass innerhalb seines Wanderfeldes gleiche Schubkräfte auf den flüssigen Stahl wirken. Der Magnet 12 ist in diesem Beispiel ebenfalls zweiphasig aufgebaut.The following procedure can be used to adapt the turbulence to the different casting parameters from plant to plant, but also to the changing casting parameters within a plant. The two turns of the magnet 11 are subjected to 1000 A, so that the same shear forces act on the molten steel within its traveling field. The magnet 12 is flat in this example if constructed in two phases.

Beide Magnete können aber auch mehr als zwei Phasen aufweisen. Die Windungen der ersten Phase werden mit 900 A und diejenigen der zweiten Phase mit 800 A gespeist, wodurch unterschiedliche Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes des Magneten 12 erzeugt werden. Im Beeinflussungsbereich der Strömungen, erzeugt von den Magneten 11 und 12, werden durch die früher erwähnten Querkräfte andere Turbulenzen auftreten gegenüber den Turbulenzen, die mit gleichen Schubkräften innerhalb der beiden Wanderfelder vorhanden sind. Es können aber auch beide Magnete 11 und 12 innerhalb des entsprechenden Wanderfeldes unterschiedlich wirkende Schubkräfte erzeugen.However, both magnets can also have more than two phases. The windings of the first phase are fed with 900 A and those of the second phase with 800 A, whereby different shear forces are generated within the traveling field of the magnet 12. In the area of influence of the flows, generated by the magnets 11 and 12, the previously mentioned transverse forces will result in other turbulences compared to the turbulences which are present with the same thrust within the two traveling fields. However, both magnets 11 and 12 can also generate differently acting thrust forces within the corresponding traveling field.

Die Anpassung an die wechselnden Giessparameter kann noch erleichtert werden, indem wechselweise der Magnet 12 mit 1000 A und die beiden Phasen des Magneten 11 mit 900 A und 800 A beaufschlagt werden. Dieser Wechsel kann beispielsweise alle 10 Sekunden erfolgen.The adaptation to the changing casting parameters can be made even easier by alternately applying magnet 12 with 1000 A and the two phases of magnet 11 with 900 A and 800 A. This change can take place every 10 seconds, for example.

In Fig. 2 ist wiederum die Kokille mit 1 und der Strang mit 2 bezeichnet. Die Rollen 5 führen den Strang. In einem Gehäuse 20 sind zwei Wanderfeld-Magnete 21 und 22 in Stranglängsrichtung angeordnet. Für kleinere Formate, wie Knüppel und kleinere Vorblöcke, fehlt der Platz für das Nebeneinander der Magnete. Für diese Fälle wird der eine der Magnete von einer andern Strangseite auf den flüssigen Stahl wirken und eine gegenseitige Beeinflussung der Strömungen verursachen. Die Windungen der beiden Magnete werden mit unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt, um unterschiedliche Schubkräfte entgegen der Stranglaufrichtung zu erzeugen. Dadurch entstehen turbulente Strömungen, wie sie mit den Pfeilen 23 und 24 angedeutet sind. Damit wird der sich unterhalb der Magnete befindliche kalte Stahl in Richtung zur Kokille transportiert, wo er sich mit dem einfliessenden heissen Stahl vermischt.In Fig. 2 the mold is again designated 1 and the strand with 2. The rollers 5 lead the strand. In a housing 20, two traveling field magnets 21 and 22 are arranged in the longitudinal direction of the strand. For smaller formats, such as billets and smaller blooms, there is no space for the magnets to be side by side. In these cases, one of the magnets will act on the liquid steel from another side of the strand and cause the currents to influence one another. Different currents are applied to the windings of the two magnets in order to generate different shear forces against the direction of the strand. This creates turbulent flows, as indicated by arrows 23 and 24. This transports the cold steel located below the magnets towards the mold, where it flows into the mold hot steel mixed.

In den beiden Beispielen ist das Verfahren mit zwei nebeneinander angeordneten Wanderfeld-Magneten als Gruppe angewendet worden. Es ist aber auch möglich, mit 3 Magneten das Verfahren durchzuführen, wobei die beiden äusseren Magnete vorteilhaft mit der gleichen Stromstärke beaufschlagt werden. Die Durchführung des Verfahrens mit mehr als 3 Magneten ist ebenfalls möglich.In the two examples, the method was used with two traveling field magnets arranged side by side as a group. However, it is also possible to carry out the method with 3 magnets, the two outer magnets advantageously being subjected to the same current strength. It is also possible to carry out the process with more than 3 magnets.

Es versteht sich auch, dass die zum Erzeugen einer turbulenten Strömung verwendeten magnetischen Wanderfelder nicht notwendigerweise quer oder parallel zur Längsrichtung des Stranges ausgerichtet sein müssen, sondern ebensogut irgendeinen Winkel mit dieser Richtung einschliessen können. Die Wanderfelder müssen auch nicht von Elektromagneten erzeugt werden, die zu einer einzigen Baugruppe verbunden sind. Es kann sogar vorteilhaft sein, Baugruppen unabhängig voneinander und bewegbar anzuordnen. Eine solche Anordnung ermöglicht, die Magnete sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung des Stranges gegeneinander zu verschieben und unabhängig voneinander zu verschwenken.It is also understood that the magnetic traveling fields used to generate a turbulent flow do not necessarily have to be oriented transversely or parallel to the longitudinal direction of the strand, but can just as well include any angle with this direction. The traveling fields do not have to be generated by electromagnets that are connected to a single assembly. It can even be advantageous to arrange modules independently of one another and to be movable. Such an arrangement enables the magnets to be displaced relative to one another both in the longitudinal and in the transverse direction of the strand and pivoted independently of one another.

Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung unterschiedlich wirkender Schubkräfte besteht in der Verwendung von zwei ungleichartig aufgebauten Wanderfeld-Magneten. Bei Strängen mit langen, flüssigen Kernen können in Stranglängsrichtung mehrere Gruppen von Wanderfeldern wirksam sein. Das erfindungsgemässe Verfahren kann für alle Typen von Stranggiessanlagen mit Durchlaufkokillen Anwendung finden.Another way of generating differently acting thrust forces is to use two traveling field magnets of different construction. With strands with long, liquid cores, several groups of moving fields can be effective in the longitudinal direction of the strand. The method according to the invention can be used for all types of continuous casting plants with continuous molds.

Claims (11)

1. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens zwei elektromagnetische Wanderfelder eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch von Wanderfeldern hervorgerufenen, auf den flüssigen Stahl wirkenden Schubkräften unterschiedlicher Grösse und durch gegenseitige Beeinflussung der durch die unterschiedlichen Schubkräfte verursachten Strömungen erzeugt wird.1. A process for the continuous casting of steel, in which the melt is poured into a mold, the resulting strand having a liquid core is drawn out, guided and supported in a guideway and a turbulent flow in the liquid core is generated by at least two electromagnetic traveling fields, characterized in that that the turbulent flow is generated by shear forces of different sizes caused by traveling fields and acting on the liquid steel and by mutual influence of the flows caused by the different shear forces. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch von einer Strangseite her wirkenden Wanderfelder erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the turbulent flow is generated by moving fields acting from one strand side. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch von Wanderfeldern hervorgerufenen, auf den flüssigen Stahl wirkenden, gleichgerichteten Schubkräften erzeugt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the turbulent flow is generated by rectified shear forces caused by traveling fields, acting on the liquid steel. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche l - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderfelder von unterschiedlichen Stromstärken erregt werden.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the traveling fields are excited by different currents. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet des einen Wanderfeldes gegenüber dem Magneten des anderen Wanderfeldes mit einem um 10% bis 25% höheren Strom beaufschlagt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the magnet of one traveling field is applied to the magnet of the other traveling field with a 10% to 25% higher current. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche-1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Schubkräfte quer zur Stranglängsachse erzeugt werden.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the different shear forces are generated transversely to the longitudinal axis of the strand. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im der Kokille abgewandten Wanderfeld eine schwächere Schubkraft als im der Kokille zugewandten Wanderfeld erzeugt wird. 7 . A method according to claim 6, characterized in that a weaker thrust is generated in the moving field facing away from the mold than in the moving field facing the mold. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Schubkräfte entgegen der Stranglaufrichtung erzeugt werden. 48. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the different thrust forces are generated against the direction of the strand. 4th 9. Verfahren nach einem der Ansprüche l - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch unterschiedlich wirkende Schubkräfte innerhalb mindestens eines der Wanderfelder erzeugt wird.9. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that the turbulent flow is generated by differently acting thrust forces within at least one of the traveling fields. 10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Windung einer Phase des unterschiedliche Schubkräfte erzeugenden Magneten gegenüber der Windung mindestens einer anderen Phase von unterschiedlicher Stromstärke beaufschlagt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the winding of one phase of the magnet generating different shear forces is acted upon by the winding of at least one other phase of different current strength. 11.Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte innerhalb eines Wanderfeldes wechselweise zwischen den Wanderfeldern erzeugt werden.11. The method according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the differently acting thrust forces are alternately generated within a traveling field between the traveling fields.
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