FI78406C

FI78406C - FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PRODUKTION AV LAONGA ROERFORMIGA METALLPRODUKTER.

Info

Publication number: FI78406C
Application number: FI851737A
Authority: FI
Inventors: Jeffrey Norling Peterson
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1989-08-10
Also published as: EP0168693A1; AU4396585A; JPH0724919B2; AU571703B2; IN163373B; HUT48142A; ES8608964A1; PT80669B; HU205290B; PT80669A; ES544412A0; BR8502497A; KR860000905A; ES8700838A1; PH26322A; FI851737A0; ZA852590B; DE3568719D1; FI78406B; ES554063A0

Abstract

Dense, homogeneous tubular metal products (33) such as pipe is cast in long lengths continuously by introducing liquid metal (32) into the lower portion of an annular-shaped casting vessel (11). The liquid metal (32) is withdrawn in the presence of at least one elongated upwardly travelling alternating electromagnetic levitation field and a second inner electromagnetic containment field for maintaining the tubular liquid metal column (26) in a substantially weightless and pressureless condition while solidifying. The resulting solidified tubular metal product (33) is withdrawn from the upper portion of the field, cooled and further processed to result in a desired end product.

Description

7840678406

Menetelmä ja laite pitkien putkimaisten metallituotteiden valmistamiseksi Tämä keksintö liittyy uuteen ja parannettuun mene-5 telmään ja laitteeseen putkimaisten metallituotteiden, kuten putkien, jatkuvaa valmistamista varten.This invention relates to a new and improved method and apparatus for the continuous production of tubular metal products, such as pipes.

Erityisesti tämä keksintö liittyy jatkuvaan putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, valmistukseen pitkinä pituuksina valamalla sähkömagneettisten kohotuskent-10 tien läsnä ollessa gravitaation, kitka- ja adheeslovoimien minimoimiseksi, jotka vaikuttavat valettuun putkimaiseen metallituotteeseen sen ollessa vielä sulassa tilassa ja säilytettäessä samalla maksimaalinen lämmönsiirron tehokkuus tuotteen muodostavan putkimaisen sulan metallin ja 15 lämmönvaihtimen välillä jähmettymisen aikana.In particular, this invention relates to the continuous production of tubular metal products, such as pipe, in long lengths by casting in the presence of electromagnetic elevation fields to minimize gravity, friction and adhesion forces acting on the cast tubular metal product while still between the metal and the 15 heat exchangers during solidification.

Putkimaisia metallituotteita putken jne. muodossa on tuotettu aikaisemmin useilla tekniikoilla sisältäen valun, jota on kuvattu yksityiskohtaisesti tähän alaan liittyvässä julkaistussa kirjallisuudessa. US-patenttijulkaisu 4 272 470, 20 joka on julkaistu 23.37.1981, luettelee johdannossaan, joka ilmenee palstoilta 1 ja 2, esimerkiksi joukon aikaisempia patentteja ja teknisiä artikkeleita, jotka kuvaavat sähkömagneettisia valulaitteita, jotka soveltuvat käytettäväksi putkimaisten metallituotteiden, kuten putken valmistamiseen 25 ja käsittelee näiden tunnettujen menetelmien haittoja. Näihin tekniikan tason julkaisuihin on sisällytetty US-patent-tijulkaisu 3 467 166 - Getselev, et ai., US-patenttijulkaisu 3 605 865 - Getselev, US-patenttijulkaisu 4 014 379 - Getselev, ja US-patenttijulkaisu 4 126 175 - Getselev, jotka ku-30 vaavat sähkömagneettisen muotin käyttöä ympäröimään sulan metallin lammikko tiettyjen dimensioiden puitteissa samalla kun lammikko siirtyy alaspäin ja jossa lammikon ulommat, sivusuuntaan ulottuvat osat jähmettyvät. Tässä menettelyssä jähmettyneen metallin laajentuma ulottuu pituussuunnassa ja 35 sulaa syötetään joko puolijatkuvasti tai jatkuvasti, gravi-taatiovirtauksena laskevan lammikon yläpäähän, joka muodos- 2 78406 taa jähmettyvän valanteen. Eräs tämän menettelyn vakavimmista haitoista on, että aikaisemmin tunnetun pystysuuntaisen valuteknilkan luotettavuus puuttuu. Siten odottamattoman sähkökatkon tapauksessa jne. sula metalli voi valua ulos 5 alaspäin liikkuvasta sulasta metallilammikosta sen sijaan, että se ainoastaan valuisi takaisin, kuten kävisi pystysuuntaisessa valujärjestelmässä. Lisäksi sulan metallin yliva-luminen ja katkeamismahdollisuus näissä tunnetuissa alaspäin suuntautuvissa valutekniikolssa vaatii sekä sulan metallin 10 syöttönopeuden että jähmettyneen valanteen poistonopeuden jatkuvaa huolellista ohjausta molempien nopeuksien ollessa merkittävästi lämmönsiirto-ongelman rajoittamia, mikä siten pienentää tämän jatkuvan valumenetelmän kaupallista potentiaalia.Tubular metal products in the form of a tube, etc., have previously been produced by a variety of techniques, including casting, which has been described in detail in the published literature in this field. U.S. Patent No. 4,272,470, issued March 23, 1981, lists in its introduction, which appears in columns 1 and 2, for example, a number of prior patents and technical articles describing and processing electromagnetic casting devices suitable for use in the manufacture of tubular metal products such as pipe. disadvantages of these known methods. These prior art publications include U.S. Patent 3,467,166 to Getselev, et al., U.S. Patent 3,605,865 to Getselev, U.S. Patent 4,014,379 to Getselev, and U.S. Patent 4,126,175 to Getselev, which ku-30 require the use of an electromagnetic mold to surround a pool of molten metal within certain dimensions while the pool moves downward and in which the outer, laterally extending portions of the pool solidify. In this process, the expansion of the solidified metal extends longitudinally and the melt 35 is fed either semi-continuously or continuously, by gravitational flow to the upper end of the descending pond, which forms a solidifying ingot. One of the most serious disadvantages of this procedure is the lack of reliability of the previously known vertical casting technique. Thus, in the event of an unexpected power outage, etc., the molten metal may flow out of the downwardly moving molten metal pond instead of merely leaking back, as would be the case in a vertical casting system. In addition, the overflow and rupture potential of molten metal in these known downward casting techniques requires constant careful control of both the molten metal feed rate and the solidified ingot discharge rate, both rates being significantly limited by the heat transfer problem, thus reducing the cost of this continuous casting process.

15 US-patenttijulkaisu 3 746 077, keksijöinä Lohikoski ja muut ja US-patenttijulkaisu 3 872 913, keksijänä Lohikoski, jotka molemmat patentit ovat Outokumpu Oy:n, Suomi, nimissä, kuvaavat ylöspäin suuntautuvaa valutekniikkaa, jossa sula metalli joko hydrostaattisesti pakotetaan tai vedetään 20 imun avulla ylöspäin päästä avoimeen pystysuuntaan sijoitettuun mekaaniseen muottiin vastavalettuna. Tässä menettelyssä jäähtynyt valutuote poistetaan välittömästi fyysisestä kosketuksesta mekaanisen muotin yläpään kanssa, johon muottiin sulaa metallia jatkuvasti johdetaan. Tässä järjestelmässä säi-25 lytetään pystysuoran valuteknilkan haluttu luotettava luonne, mutta ainoastaan ulkopuolisen kosketusmuotln merkittävän kulumisen kustannuksella, joka muotti kuluu loppuun liian lyhyessä ajassa järjestelmän jatkuvan tai puolijatkuvan toiminnan aikana. Siten tarvitaan parannettu putkimaisen metalli-30 tuotteen jatkuva valujärjestelmä, joka välttää aikaisemmin tunnettujen sähkömagneettisten valujärjestelmien haitat.15 U.S. Patent 3,746,077 to Lohikoski et al. And U.S. Patent 3,872,913 to Lohikoski, both patents to Outokumpu Oy, Finland, describe an upward casting technique in which molten metal is either hydrostatically forced or drawn. by suction upwards to reach an open vertically placed mechanical mold counter-molded. In this procedure, the cooled casting product is immediately removed from physical contact with the upper end of the mechanical mold, into which the molten metal is continuously introduced. This system maintains the desired reliable nature of the vertical casting technique, but only at the expense of significant wear on the external contact mold, which is worn out in too short a time during continuous or semi-continuous operation of the system. Thus, there is a need for an improved continuous casting system for a tubular metal-30 product that avoids the disadvantages of previously known electromagnetic casting systems.

Esillä olevan keksinnön ensisijaisena kohteena on siten muodostaa uusi ja parannettu jatkuva valumenetelmä ja laite putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, valmis-35 tamiseksi jatkuvina pitkinä pituuksina ja Joka välttää nykyisin tunnettujen ja käytössä olevien jatkuvien putkimai- 3 78406 sen metallituotteen valutekniikoiden ja -järjestelmien haitat ja puutteet, jotka on mainittu yllä.It is therefore a primary object of the present invention to provide a new and improved continuous casting method and apparatus for producing tubular metal products, such as pipe, in continuous long lengths. , mentioned above.

Tämän päämäärä saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä ja patenttivaatimuksen 9 mukaisella 5 laitteella, joilla valmisteaan putkimaisia metallituotteita pitkinä pituuksina valamalla tuotteet ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän läsnä ollessa siten, että minimoidaan gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat, jotka vaikuttavat valettuun putkimaiseen metallituotteeseen ja samal-10 la säilytetään maksimi lämmönsiirto jähmettyvän putkimaisen metallituotteen ja lämmönvaihtimen välillä.This object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 9 for producing tubular metal products in long lengths by casting the products in the presence of an upward electromagnetic lifting field so as to minimize gravitational, frictional and adhesive forces acting on the cast tubular metal. maintaining maximum heat transfer between the solidifying tubular metal product and the heat exchanger.

Keksintöä toteutettaessa on muodostettu pitkin putkimaisten metallituotteiden tuottamiseksi menetelmä ja laite, joka käsittää välineet pitkänomaisen, ylöspäin kulkevan vaih-15 televan sähkömagneettisen kohotuskentän muodostamiseksi ympäröivän rengasmaisen valuastian sisällä ja yhtä laajan sähkömagneettisen suojakenttäkomponentin muodostamiseksi, joka on suunnattu suoraan kulmaan ylöspäin kulkevan kohotuskentän suhteen. Toiset sähkömagneettisen kentän tuottavat 20 välineet on muodostettu muodostamaan ainakin toinen sähkömagneettinen suojakenttäkomponentti, joka vaikuttaa vastakkaiseen suuntaan kuin ensin mainittu sähkömagneettinen suo-jakenttä rengasmaisen valuastian keskiosassa. Nestemäistä metallia johdetaan rengasmaisen valuastian alaosaan ja säh-25 kömagneettiset kentät muodostavat putkimaisen sulan metal-lipylvään. Putkimaiseen sulan metallin pylvääseen vaikuttavan sähkömagneettisen kohotuskentän arvo on aikaansaatu sopivilla välineillä lähentämään pylvään hydrostaattinen paine minimiin, samalla kun säilytetään ennaltamäärätty mitoitus-30 suhde putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian sisätilaa ympäröivien pintojen välille. Putkimaiseen sulan metallin pylvääseen vaikuttavia sähkömagneettisia kenttiä ylläpidetään siten, että putkimaisen sulan metallin pylvään poikkileikkausmitta on 35 riittävän suuri muodostamaan paineeton kosketus, mutta estää oleellisen raon muodostumisen putkimaisen sulan metallin 4 78406 pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian sisätilaa ympäröivien pintojen välille siten aikaansaaden pai-neettoman kosketuksen ja maksimaalisen saavutettavissa olevan lämmönsiirtymisen putkimaisen sulan metallin pylvään ja 5 valuastian välillä, samalla kun samanaikaisesti vähennetään gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat minimiin. Putkimaista sulan metallin pylvästä siirretään ylöspäin valuastian läpi, samalla kun sitä kohotetaan ja jähmetetään lämmönvaihtimen ympäröimässä jähmetysalueessa ja jähmettynyt putkimainen me-10 tallituote poistetaan sen jälkeen valuastian yläosasta.In carrying out the invention, there is provided a method and apparatus for producing tubular metal products comprising means for generating an elongate, upwardly alternating alternating electromagnetic field of excellence within a surrounding annular casting vessel and an equally wide electromagnetic shielding field component directed directly at an upward angle. The second electromagnetic field generating means 20 are formed to form at least a second electromagnetic shielding field component acting in the opposite direction to the former electromagnetic shielding field in the center of the annular casting vessel. The liquid metal is introduced into the lower part of the annular casting vessel and the electromagnetic fields form a tubular molten metal column. The value of the electromagnetic elevation field acting on the tubular molten metal column is provided by suitable means to approximate the hydrostatic pressure of the column to a minimum while maintaining a predetermined sizing ratio between the inner and outer surfaces of the tubular molten metal column and the interior surfaces of the annular casting vessel. The electromagnetic fields acting on the tubular molten metal column are maintained so that the cross-sectional dimension of the tubular molten metal column is large enough to make pressure-free contact, but prevents the formation of a substantial gap between the inner and outer surfaces of the tubular molten metal column 4 78406. net contact and maximum achievable heat transfer between the tubular molten metal column and the 5 casting vessels, while simultaneously minimizing gravitational, frictional and adhesive forces. The tubular molten metal column is moved upwardly through the casting vessel while being raised and solidified in the solidification region surrounded by the heat exchanger, and the solidified tubular metal product is then removed from the top of the casting vessel.

Käytettäessä jatkuvaa valutapaa nestemäistä metallia johdetaan jatkuvasti valuastian alaosaan ja jähmettynyttä putkimaista metallituotetta poistetaan jatkuvasti astian yläpäästä putkimaisen metallituotteen tuotantonopeuden ollessa 15 määritetyn säätämällä jähmettyneen putkimaisen metallituotteen poistonopeutta astian yläosasta ja vastaavaa nestemäisen metallin syöttönopeutta astian alaosaan.In continuous casting, the liquid metal is continuously introduced into the bottom of the casting vessel and the solidified tubular metal product is continuously removed from the top of the vessel at a tubular metal product production rate determined by adjusting the solidified tubular metal product removal rate from the top of the vessel and the corresponding liquid metal feed rate.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa toinen sähkömagneettinen kenttäkomponentti tuotetaan toisen ylöspäin 20 kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän tuottavalla välineellä, joka on sijoitettu rengasmaisen valuastian keski-aukkoon.In a preferred embodiment of the invention, the second electromagnetic field component is produced by a means for generating a second upwardly extending electromagnetic elevation field located in the central opening of the annular casting vessel.

Kun prosessi alunperin käynnistetään, lähtömetalli-putki liitetään putkimaiseen sulan metallin pylvääseen, jo-25 ka liikkuu ylöspäin kohotuskentän läpi jäähdyttämällä ja jähmettämällä putkimaisen nestemäistä metallia olevan pylvään alapää kenttien sisällä lähtömetalliputken alapäähän jähmettymisvyöhykkeessä. On muodostettu myös välineet läh-tönostoputken ja siihen liitetyn jähmettyneen putkimaisen 30 metallituotteen nostamiseksi nopeudella, joka määrittää putkimaisen metallituotteen tuotantonopeuden. Nostettu putkimainen metallituote esijäähdytetään sen poistuessa valuastian yläpäästä ja valssataan sen jälkeen haluttaessa haluttuun loppumittaan ja lopuksi jäähdytetään ympäristön lämpö-35 tilaan. Vaihtoehtoisesti jos on alunperin valettu haluttuihin mittoihin putkimainen metallituote sen poistuessa 5 78406 valuastian yläpäästä esijäähdytetään ja sen jälkeen jäähdytetään edelleen ympäristön lämpötilaan ja varastoidaan.When the process is initially started, the parent metal tube is connected to a tubular molten metal column that moves upwardly through the riser by cooling and solidifying the lower end of the tubular liquid metal column within the fields to the lower end of the parent metal tube in the solidification zone. Means are also provided for lifting the outlet lift tube and the associated solidified tubular metal product 30 at a rate that determines the production rate of the tubular metal product. The lifted tubular metal product is precooled as it exits the upper end of the casting vessel and then rolled to the desired final size, if desired, and finally cooled to ambient temperature. Alternatively, if the tubular metal product is initially cast to the desired dimensions as it exits the upper end of the casting vessel, it is precooled and then further cooled to ambient temperature and stored.

Nämä ja muut kohteet, piirteet ja monet tähän keksintöön liittyvät edut käyvät selvemmin ilmi ja tulevat pa-5 remmin ymmärretyiksi luettaessa seuraava yksityiskohtainen selitys yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa samat osat kussakin piirustuksessa on merkitty samoilla viitemer-keillä ja joissaThese and other objects, features and many advantages of the present invention will become more apparent and better understood upon reading the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like parts are designated by the same reference numerals in each drawing.

Kuvio 1 on osittainen kaaviollinen toimintadiagrammi 10 uudesta ja parannetusta putkimaisen metallituotteen valu-laitteesta keksinnön mukaisesti ja esittää laitteen tärkeät rakenteelliset osat ja niiden keskinäiset suhteet valmistettaessa keksinnön mukaisesti putkimaisia metallituotteita; jaFig. 1 is a partial schematic operation diagram 10 of a new and improved tubular metal product casting apparatus according to the invention and shows the important structural parts of the apparatus and their interrelationships in the manufacture of tubular metal products according to the invention; and

Kuvio 2 on kaaviollinen lohkokaavio esillä olevan 15 keksinnön menetelmän mukaisesta jatkuvasta valujärjestelmästä, joka käyttää kuviossa 1 esitettyä laitetta.Figure 2 is a schematic block diagram of a continuous casting system using the apparatus shown in Figure 1 in accordance with the method of the present invention.

US-patenttijulkaisu 4 414 285, joka on myönnetty 8.11.1983 keksinnölle "Continuous Metal Casting Method, Apparatus and Product", keksijöinä Hugh R. Lowry ja Robet 20 T. Frost, hakijana General Electric Company, esittää uuden jatkuvan metallivalumenetelmän, laitteen ja tuotteen tiiviiden homogeenisten kiinteiden metallitankojen valamiseksi pitkinä pituuksina johtamalla nestemäistä metallia valuastian alaosaan pitkänomaisen ylöspäin kulkevan vaihtelevan sähkö-25 magneettisen kohotuskentän läsnä ollessa. Esillä oleva keksintö on parannus tässä US-patenttijulkaisussa 4 414 285 esitettyyn siinä, että se esittää menetelmän ja laitteen tässä patenttijulkaisussa 4 414 285 esitetyn periaatteen laajentamiseksi putken jne. muodossa olevien putkimaisten metalli-30 tuotteiden valmistukseen.U.S. Patent 4,414,285, issued November 8, 1983 to the invention "Continuous Metal Casting Method, Apparatus and Product," by Hugh R. Lowry and Robet 20 T. Frost, of General Electric Company, discloses a new continuous metal casting method, apparatus and product for casting dense homogeneous solid metal bars in long lengths by conducting liquid metal to the bottom of a casting vessel in the presence of an elongate upwardly varying electromagnetic elevation field. The present invention is an improvement over that disclosed in this U.S. Patent No. 4,414,285 in that it provides a method and apparatus for extending the principle set forth in this U.S. Patent No. 4,414,285 to the manufacture of tubular metal products in the form of tubes, etc.

Kuvio 1 on toiminnallinen kaaviokuva muutetusta laitteesta, joka soveltuu pitkien putkimaisten metallituotteiden valmistukseen jatkuvana valuna esillä olevan keksinnön mukaisesti ja käyttäen US-patenttijulkaisussa 4 414 285 esi-35 tettyjä periaatteita. Kuviossa 1 esitetty laite muodostuu rengasmaisesta sulan metallin säiliöstä 10, johon syötetään 6 78406 sulaa metallia, josta putki tai muu putkimainen metallituote valmistetaan. On ymmärrettävää, että sulan metallin säiliön 10 tulee olla varustettu sopivalla tulenkestävällä vuo-rauseristyksellä ja kuumennuselementeillä siihen sisältyvän 5 sulan metallin säilyttämiseksi sulassa tilassa. Rengasmainen yhdistetty valuastia/lämmönvaihdin, joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 11, on sijoitettu säiliön 10 yläpäähän putkimaisen valuastian/lämmönvaihtimen 11 rengasmaisen sisäontelon ollessa kohdakkain ja yhteydessä vas-10 taavasti muotoillun sulan metallin säiliön 10 kannessa olevan aukon kanssa.Figure 1 is a functional schematic diagram of a modified apparatus suitable for making long tubular metal products by continuous casting in accordance with the present invention and using the principles set forth in U.S. Patent 4,414,285. The device shown in Figure 1 consists of an annular molten metal container 10 into which 6 78406 molten metals are fed, from which a tube or other tubular metal product is made. It will be appreciated that the molten metal container 10 should be provided with suitable refractory liner insulation and heating elements to store the molten metal 5 therein in the molten state. An annular combined casting vessel / heat exchanger, generally indicated by reference numeral 11, is located at the upper end of the container 10 with the annular inner cavity of the tubular casting vessel / heat exchanger 11 aligned and communicating with the opening in the lid of the correspondingly shaped molten metal container 10.

Putkimainen valuastia/lämmönvaihdin 11 koostuu ulommasta sylinterin muotoisesta keraamisesta vuorauksesta 12, joka on tuettu ja tunkeutuu säiliön 10 kanteen muodostettui-15 hin rengasmaisiin väyliin. Sisäpuolinen keraaminen vuoraus 13 on muodostettu ylösalaisin olevan kupin muotoon, joka on sijoitettu keskiaukon 14 päälle, joka on muodostettu rengasmaisen sulan metallin säiliön 10 keskustaan. Sisäpuolisen keraamisen kuppivuorauksen 13 sivuseinät määrittävät yhdessä 20 ulomman keraamisen vuorauksen 12 kanssa pitkänomaisen rengasmaisen valuastian, jossa sula metalli säiliöstä 10 jähmettyy halutun putkimaisen metallituotteen, kuten putken, muotoon .The tubular casting vessel / heat exchanger 11 consists of an outer cylindrical ceramic liner 12 which is supported and penetrates the annular passages formed in the lid of the container 10. The inner ceramic liner 13 is formed in the form of an inverted cup disposed over a central opening 14 formed in the center of the annular molten metal container 10. The side walls of the inner ceramic cup liner 13, together with the outer ceramic liner 12, define an elongate annular casting vessel in which molten metal from the container 10 solidifies into the shape of a desired tubular metal product, such as a tube.

Ulomman keraamisen vuorauksen 12 ympärille on sijoi-25 tettu välittömästi alueelle sulan metallin säiliön 10 yläpuolelle rengasmainen lämmönvaihdin 15, joka voi olla konstruoitu ja toimii samalla tavalla kuin lämmönvaihdin, joka on esitetty ja kuvattu US-patenttijulkaisun 4 414 285 kuvion 3 yhteydessä, joka julkaisu sisällytetään tähän hake-30 mukseen kokonaisuudessaan. Jäähdytysvesi syötetään lämmönvaihtimeen 15 sisääntulon kautta, joka on merkitty nuolella 16 ja kuumentunut vesi poistetaan lämmönvaihtimesta ulostulosta, jota on merkitty nuolella 17. Toinen sisäpuolinen rengasmainen lämmönvaihdin 18 on fyysisesti sijoitettu välittö-35 mästi sisemmän kuppimaisen keraamisen vuorauksen 13 sisäpintojen viereen poistamaan lämpöä vuorauksesta 13.An annular heat exchanger 15 is located immediately around the outer ceramic liner 12 in the area above the molten metal container 10, which may be constructed and operate in the same manner as the heat exchanger shown and described in connection with Figure 3 of U.S. Patent 4,414,285, which is incorporated herein by reference. to this application-30 in its entirety. Cooling water is supplied to the heat exchanger 15 through an inlet marked by arrow 16 and heated water is removed from the heat exchanger from an outlet marked by arrow 17. A second internal annular heat exchanger 18 is physically located 35 adjacent the inner surfaces of the inner cup-shaped ceramic liner 13.

7 784067 78406

Sisäpuolin lämmönvaihdin 18 on varustettu ylemmällä pääty-osalla 18A, joka asettuu ylösalaisin olevan keraamisen kuppivuorauksen 13 pohjapintaa vasten ja syöttää jäähdytysvettä alaspäin alaspäin riippuen sivuosien 18B läpi.Inside, the heat exchanger 18 is provided with an upper end portion 18A which abuts against the bottom surface of the upside-down ceramic cup liner 13 and supplies cooling water downwardly downwardly through the side portions 18B.

5 Alaspäin riippuvat sivuosat 18B ovat kosketuksessa ja vetävät lämpöä ylösalaisin olevan keraamisen kuppivuorauksen 13 alaspäin riippuvista sivuosista, joka kuppivuoraus 13 yhdessä ulomman sylinterin muotoisen keraamisen vuorauksen 12 kanssa muodostaa rengasmaisen valuastian, jossa 10 putkimaiset metallituotteet on muodostettava. Jäähdytysvesi syötetään päätyosaan 18A keskeisen sisääntuloputken 18C kautta ja se haarautuu sitten nuolilla 19 ja 21 esitetyllä tavalla jäähdyttämään sisemmän lämmönvaihtimen 18 alaspäin riippuvia seinäosia 18B. Koko rakennetta kanna-15 teilaan fyysisesti rengasmaisen sulan metallin säiliön 10 keskiaukossa 14 sopivilla fyysisillä tuilla (ei esitetty).The downwardly hanging side portions 18B are in contact and draw heat from the downwardly hanging side portions of the upside down ceramic cup liner 13, which cup liner 13 together with the outer cylindrical ceramic liner 12 forms an annular casting vessel in which the tubular metal products 10 are to be formed. Cooling water is supplied to the end portion 18A through a central inlet pipe 18C and then branches as shown by arrows 19 and 21 to cool the downwardly hanging wall portions 18B of the inner heat exchanger 18. The entire structure is physically rolled in the central opening 14 of the annular molten metal container 10 with suitable physical supports (not shown).

On ymmärrettävää, että jäähdytysvesi syötetään sisempään lämmönvaihtimeen 18 keskijohtimen 18C kautta, kuten on merkitty sisääntulonuolella 19, kierrätetään päätyosan 13A 20 kautta ja sitten poistetaan alaspäin riippuvien kupin sivuosien 13B kautta ja ulostulojohtojen 18D kautta, jotka liittyvät sivuosiin 18B, kuten on esitetty ulostulonuolilla 21.It will be appreciated that the cooling water is supplied to the inner heat exchanger 18 via the center conductor 18C as indicated by the inlet arrow 19, circulated through the end portion 13A 20 and then discharged through the downwardly hanging cup side portions 13B and outlet lines 18D connected to the side portions 18B.

Monikierroksinen käämitys 22 ympäröi kehämäisestä ulomman lämmönvaihtimen 15 ulkopintaa kuviossa 1 esitetyllä 25 tavalla. Monikierroksinen käämi 22, esimerkiksi voi käsittää 12 käämiä, jotka on sijoitettu pystysuunnassa erilleen ulomman keraamisen vuorauksen 12 ympärille käämitysten tasojen ollessa järjestettynä oleellisesti kohtisuoraan keraamisen vuorauksen 12 akselia vastaan. Kuten on täydellisemmin seli-30 tetty yllä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 414 285 ja erityisesti liittyen sen kuvioon 3 vastaavat monikierroksi-sen käämityksen 22 käämit on yhdistetty ryhminä monivaiheisen sähkövirtalähteen peräkkäisiin vaiheisiin, kuten on esitetty piirustusten kuviossa 2 luomaan ylöspäin kulkeva säh-35 kömagneettinen kohotuskenttä.The multi-turn winding 22 surrounds the outer surface of the circumferential outer heat exchanger 15 as shown in Fig. 1. The multi-turn winding 22, for example, may comprise 12 windings spaced vertically apart around the outer ceramic liner 12 with the plane of the windings arranged substantially perpendicular to the axis of the ceramic liner 12. As more fully described in the aforementioned U.S. Patent 4,414,285, and in particular with reference to Figure 3 thereof, the respective windings of the multi-turn winding 22 are connected in groups to successive stages of a multi-phase power supply, as shown in Figure 2 of the drawings to generate an upward electromagnetic .

β 78406β 78406

Jonkin verran samanlainen monikierroksinen käämitys, jota on merkitty viitenumerolla 23, on muodostettu moni-kierroksisen käämityksen yksittäisten käämien ollessa tasoissa, jotka ovat suorassa kulmassa sisemmän keraamisen 5 käännetyn kuppivuorauksen 13 keskiakselia vastaan. Käämityksen 23 käämit on käämitty kehämäisesti käännetyn kupin muotoisen lämmönvaihtimen 18 sivuliepeiden 18B sisäpinnan ympärille. Syöttösähkövirta on tuotu sisäpuolisille monikier-roksisille käämityksille 23 syöttöjohtimien 24 kautta. Vaik-10 ka sisempiä, monikierroksisia käämityksiä 23 edullisesti mag-netoidaan monivaiheisella virralla toisen, sisemmän ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kentän muodostamiseksi, on myös mahdollista konstruoida tämä sisempi kela yksivaiheisena käämityksenä, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin selite-15 tään. Kuitenkin keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sisempi monikierroksinen käämi 23 on kytketty monivaiheisena käämityksenä, jota syötetään monivaiheisella virralla syöttö johtimien 24 kautta. Tämä johtaa ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän muodostamiseen, joka on oleel-20 lisesti samanvaiheinen ulomman monikierroksisen käämin 22 tuottaman ylöspäin kulkevan kohotuskentän kanssa, mutta jossa on suojakenttäkomponentti, joka sijaitsee suunnassa, joka on suorassa kulmassa ylöspäin kulkeviin kohotuskenttiin nähden ja toimii vastakkaisesti ulomman monikierroksisen 25 käämin 22 tuottamaan suojakenttäkomponenttiin nähden.A somewhat similar multi-turn winding, denoted by reference numeral 23, is formed with the individual windings of the multi-turn winding in planes at right angles to the central axis of the inverted cup liner 13 of the inner ceramic 5. The windings of the winding 23 are wound around the inner surface of the side flaps 18B of the circumferentially inverted cup-shaped heat exchanger 18. The supply electric current is supplied to the internal multicircular windings 23 via the supply lines 24. Although the inner, multi-turn windings 23 are preferably magnetized with a multi-phase current to form a second, inner upward electromagnetic field, it is also possible to construct this inner coil as a single-phase winding, as will be described in more detail below. However, in a preferred embodiment of the invention, the inner multi-turn winding 23 is connected as a multi-phase winding which is supplied with a multi-phase current via supply conductors 24. This results in the generation of an upward electromagnetic elevation field that is substantially in phase with the upward elevation field produced by the outer multicast winding 22, but has a shielding field component located at a right angle 22 to the upwardly extending elevation fields and acting opposite to produce relative to the protective field component.

Piirustusten kuvio 2 esittää ulomman monikierroksisen käämin 22 kytkettynä monivaiheiseen virtalähteeseen ja ohjaimeen 25, joka puolestaan voi olla taajuudeltaan riippumattomasti ohjattu taajuussäätimellä 26 ja tehotasoltaan 30 riippumattomasti ohjattu tehosäätimellä 27, jotka ovat kaikki tavanomaisia tunnettuja rakenteita. Samalla tavoin kuvion 1 sisempi monikierroksinen käämi 23 on kytketty syöttöjohti-mien 24 kautta sisemmän kelan virtalähteeseen ja ohjaimeen 28, jolla on riippumaton taajuussäätö 29 ja riippumaton te-35 honsäätö 31 säätimen 28 sisemmälle monikierroksiselle käämitykselle 23 syöttämän syöttövirran taajuusarvon ja 9 7S406 virtatason (tehon) ohjaamiseksi. Kuten yllä on mainittu, mo-nikierroksinen käämi 23 voi käsittää monivaiheisen käämityksen samoin kuin ulompi monivaiheinen käämitys 22, jossa tapauksessa säätimen 28 syöttöjohtimien 24 kautta syöttämä vir-5 ta olisi monivaiheinen virta, joka kykenee tuottamaan ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän. Tämä kenttä on edullisesti oleellisesti samanvaiheinen ulomman monikier-roksisen käämin 22 tuottaman ylöspäin kulkevan kohotuskentän kanssa, mutta sillä on suojakenttäkomponentti, joka on oleel-10 lisesti suorassa kulmassa suhteessa ylöspäin kulkeviin koho-tuskenttiin ja toimii vastakkaisesti ulomman monikierroksi-sen käämin 22 tuottamaan suojakenttäkomponenttiin nähden.Figure 2 of the drawings shows an outer multi-turn winding 22 connected to a multi-phase power supply and controller 25, which in turn may be frequency independent controlled by a frequency controller 26 and power level 30 independently controlled by a power controller 27, all of which are conventional known structures. Similarly, the inner multi-turn winding 23 of Fig. 1 is connected via supply wires 24 to an inner coil power supply and controller 28 having independent frequency control 29 and independent power control 31 to the frequency value of the supply current (640) supplied by the controller 28 to the inner multi-turn winding 23 controlling. As mentioned above, the multi-turn winding 23 may comprise a multi-phase winding as well as an outer multi-phase winding 22, in which case the current supplied by the controller 28 through the supply conductors 24 would be a multi-phase current capable of producing an upward electromagnetic field. This field is preferably substantially in phase with the upward pitch field produced by the outer multicast winding 22, but has a shielding field component that is substantially at right angles to the upward rise fields and counteracts the shielding field 22 produced by the outer multicycle winding.

Toiminnassa sula metalli, joka on valmistettu uunissa (ei esitetty) syötetään upokassäiliöön 10 sisääntulon 15 10A kautta, josta säiliöstä se poistetaan ylöspäin rengas maisen valuastian alaosaan, joka valuastia on ulomman keraamisen vuorauksen 12 sisäpintojen ja ylösalaisin käännetyn keraamisen kuppivuorauksen 13 riippuvien helmojen ulkopintojen määrittämä. Järjestely on sellainen, että joko gravitaa-20 tion ansiosta tai johtuen inertin kaasusuojan aiheuttamasta paineesta sula metalli, joka on merkitty viitenumerolla 25, saadaan kohoamaan rengasmaisen valuastian sisään, joka muodostuu keraamisten seinien 12 ja 13 väliin, tasolle, joka on juuri ulompien ja sisempien monikierroksisten käämien 22 ja 25 23 alapäiden yläpuolella. Uuni syöttää sulaa metallia säi liöön 10 joko jaksoittaisesti tai jatkuvasti tarpeen mukaan prosessin jatkuvan toiminnan aikana, jotta säilytetään tämä sulan metallin lähtötaso rengasmaisessa valuastiassa 12, 13. Tällä tasolla sula metalli tulee ylöspäin kulkevien sähkömag-30 neettisten kohotuskenttien vaikutuksen alaiseksi, jotka kentät on tuotettu ulkopuolisella käämillä 22, samoin kuin sähkömagneettisten kenttäkomponenttien vaikutuksen alaiseksi, jotka on tuotettu sisäpuolisella monikierroksisella käämillä 23. Tämä on monikierroksisen käämin 23 tuottama kenttä sitten 35 vain vaakasuoraan sijoitettu suojakenttä tai yhdistetty ylöspäin kulkeva sähkömagneettinen kohotuskenttä, jolla on 10 78406 suojakomponentti, joka toimii vastakkaisesti ulkopuolisen monikierroksisen käämin 22 tuottaman sähkömagneettisen ko-hotuskentän suojakomponenttiin nähden.In operation, molten metal made in an oven (not shown) is fed to a crucible 10 through an inlet 15 10A from which it is removed upwardly to the lower part of an annular casting vessel defined by the inner surfaces of the outer ceramic liner 12 and the outer surfaces of the inverted ceramic cup liner 13. The arrangement is such that, either by gravity or by pressure from an inert gas shield, molten metal, indicated by reference numeral 25, is caused to rise inside the annular casting vessel formed between the ceramic walls 12 and 13 to a level just outside the outer and inner multilayers. above the lower ends of the windings 22 and 25 23. The furnace feeds the molten metal to the tank 10 either intermittently or continuously as needed during the continuous operation of the process to maintain this initial level of molten metal in the annular casting vessel 12, 13. At this level, the molten metal is subjected to upward electromagnetic fields generated by an external coils 22, as well as electromagnetic field components produced by the inner multi-turn winding 23. This is the field produced by the multi-turn winding 23 then only a 22 with respect to the shielding component of the electromagnetic field.

Alkukäynnistyksen aikana putkimainen alkunosto-osa 5 (ei esitetty) viedään putkimaisen valuastian 12, 13 yläpäästä sisään lähtöputken alapään saattamiseksi kosketukseen rengasmaisessa valuastiassa 12, 13 kohoavan sulan metallin muodostaman putkimaisen sulan metallin pylvään yläpään kanssa. Jäähdytysveden virratessa täydellä nopeudella 10 vastaavien lämmönvaihtimien 15 ja 18 läpi, viitenumerolla 26 merkitty putkimaisen nestemäisen pylvään yläpää jähmettyy kosketuksessa putkimaisen lähtökappaleen kanssa. Putkimainen lähtökappale ja siihen liittynyt jähmettynyt putkimainen pylväs 26 vedetään sitten ylöspäin rengasmaisesta valu-15 astiasta 12, 13 sopivilla vetoteloilla, kuten on esitetty kuviossa 2. Lähtöputki ja siihen liittynyt putkimaisen metallin pylväs 26 poistetaan nopeudella, jonka määrittävät kiinteän tangon muodostumisnopeus ja joka puolestaan määrittelee jatkuvan valujärjestelmän tuotantonopeuden. Jähmet-20 tymisen aikana jähmettymisvyöhykkeessä, jonka määrittävät oleellisesti monikierroksisten kelojen 22 ja 23 pituus, nestemäisen metallin pylväs sekä sulassa että jähmettyneessä muodossaan säilytetään oleellisesti painottomana ja paineet~ tomana ylöspäin kulkevalla, sähkömagneettisella kohotusken-25 tällä, kuten on täydellisemmin selitetty yllä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 414 285.During the initial start-up, a tubular initial lifting member 5 (not shown) is introduced from the upper end of the tubular casting vessel 12, 13 to contact the upper end of the tubular molten metal column formed by the molten metal rising in the annular casting vessel 12, 13. As the cooling water flows at full speed 10 through the respective heat exchangers 15 and 18, the upper end of the tubular liquid column indicated by reference numeral 26 solidifies in contact with the tubular outlet. The tubular outlet and associated solidified tubular column 26 are then drawn upward from the annular casting vessel 12, 13 by suitable draw rolls as shown in Figure 2. The outlet tube and associated tubular metal column 26 are removed at a rate determined by the solid bar formation rate. casting system production speed. During solidification-20 in the solidification zone, which is substantially defined by the length of the multi-turn coils 22 and 23, the liquid metal column, in both molten and solidified form, is maintained 4,414,285.

Toiminnan aikana putkimainen nestemäisen metallin pylväs jäähdytysvyöhykkeessä ja kohotuksen aikana yllä mainitulla tavalla, tulee uniikin ja odottamattoman itsesäätä-30 vän ominaisuuden kohteeksi. Tämän itsesäätävän ominaisuuden johdosta, jos putkimaista nestemäisen metallin pylvästä kiihdytetään ylöspäin kohotusvoiman ollessa suurempi kuin nestemäisen metallin pylvään painovoima, se tuottaa pienentymisen pylvään poikkipinta-alaan. Tämä sitten johtaa auto-35 maattiseen kohotusvoiman pienenemiseen seurauksena suuremman kohotusvoiman aiheuttavan nestemäisen metallipylvään „ 78406 poikkileikkauksen pienentymisestä. Tämän seurauksena esiintyy automaattisesti hidastuminen putkimaisen nestemäisen metallin pylvään ylöspäin suuntautuvassa liikkeessä, niin että järjestelmä stabiloi itsensä ja tulee itsesäätäväksi.During operation, the tubular liquid metal column in the cooling zone and during lifting as mentioned above becomes the subject of a unique and unexpected self-adjusting property. Due to this self-adjusting property, if the tubular liquid metal column is accelerated upward with a lifting force greater than the gravity of the liquid metal column, it produces a decrease in the cross-sectional area of the column. This then results in an auto-35 automatic reduction of the lifting force as a result of the reduction of the cross section of the liquid metal column “78406” causing a higher lifting force. As a result, there is an automatic deceleration in the upward movement of the tubular liquid metal column, so that the system stabilizes itself and becomes self-adjusting.

5 Vastakkainen tilanne on myös mahdollinen silloin, kun putkimaista metallipylvästä hidastetaan johtuen pienentymisestä kohotusvoimassa, mikä lisää putkimaisen nestemäisen metallin poikkileikkausta, mikä johtaa kasvuun pylvääseen vaikuttavassa kohotusvoimassa ja siten kiihdyttää putkimaisen nestemäi-10 sen metallin pylvään ylöspäin suuntautuvaa liikettä. Siten kohotusvyöhykkeen sisällä (toisin sanoen vyöhykkeessä, jossa ylöspäin kulkeva sähkömagneettinen kohotuskenttä vaikuttaa putkimaiseen metallipylvääseen joko sen sulassa tai jähmettyneessä tilassa) nähdään, että järjestelmä on luonnostaan 15 itsesäätelevä, kunhan se on saatettu toimintaan aikaansaamaan jähmettyvän putkimaisen nestemäisen metallin pylvään oleellisesti painoton ja paineeton kohotusvaikutus jähmet-tymisvyöhykkeessä, kuten on yllä kuvattu.5 The opposite situation is also possible when the tubular metal column is decelerated due to a decrease in the lifting force, which increases the cross-section of the tubular liquid metal, leading to an increase in the lifting force acting on the column and thus accelerating the upward movement of the tubular liquid metal column. Thus, within the lift zone (i.e., the zone where the upward electromagnetic lift field acts on the tubular metal column in either its molten or solidified state), it is seen that the system is inherently self-regulating as long as it is actuated as described above.

Vaikka sähkömagneettisen kohotuskentän täysi vaiku-20 tus kohdistuu suureen osaan putkimaisen nestemäisen metallin pylvään pituutta ja jähmettyneeseen putkimaiseen metallituotteeseen jähmettymisvyöhykkeessä, pylvään osaa jähmet-tymisvyöhykkeen ala- ja yläpäissä (joissa kohotusvoimat ovat keskimäärin vain noin puolet siitä, mitä on tuotettu vyöhyk-25 keen keskiosassa) kannatellaan vastaavasti paineella, joka on tuotettu kohottamaan nestemäinen pylväs alkukorkeuteensa ja nostovoimalla, joka kohdistetaan aikaisemmin kuvatun läh-töputken kautta. Siten kun putkimainen sulan metallin pylväs aikaansaadaan pieni ylöspäin suuntautuva kiihtyvyys muodos-30 tuu näiden alapään alueen kohotusvoimien vaikutuksesta, mutta kun nestemäisen metallin pylväs siirtyy ylöspäin, niin että se on kohotuskentän keskiosan alueella, se saapuu kyllin voimakkaaseen kenttään pylvään kannattamiseksi oleellisesti painottomassa tilassa ja siten, että sen kosketus ren-35 gasmaisen valuastian seinien 12 ja 13 kanssa tulee oleellisesti paineettomaksi. Paineettomalla tarkoitetaan, että 12 78406 nestemäisen metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja sitä ympäröivien rengasmaisen valuastian 12, 13 sisäpintojen välillä ei ole oleellisesti jatkuvaa painekosketusta ja putkimainen nestemäisen metallin pylväs on ilman oleellis-5 ta hydrostaattista painetta kriittisessä jähmettymisvyö-hykkeessä ja jähmettyvään metallipylvääseen vaikuttavat gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat on vähennetty minimiinsä tässä kriitillisessä vyöhykkeessä.Although the full effect of the electromagnetic elevation field is applied to a large portion of the length of the tubular liquid metal column and to the solidified tubular metal product in the solidification zone, a portion of the column is is supported, respectively, by the pressure produced to raise the liquid column to its initial height and by the lifting force applied through the outlet pipe described previously. Thus, when a tubular molten metal column is provided with a small upward acceleration due to these lower end region lift forces, but when the liquid metal column moves upward so as to be in the center of the lift field, it enters a sufficiently strong field to support the column in a substantially weightless state. that its contact with the walls 12 and 13 of the renal-35 gaseous casting vessel becomes substantially depressurized. By depressurized is meant that there is no substantially continuous pressure contact between the inner and outer surfaces of the liquid metal column 12 and surrounding the annular casting vessel 12, 13, and the tubular liquid metal column is without substantial hydrostatic pressure at critical solidification , frictional and adhesive forces have been reduced to a minimum in this critical zone.

Ulkopuolisen sylinterimäisen keraamisen vuorauksen 10 12 sisähalkaisija ja sisäpuolisen keraamisen kuppivuorauk- sen 13 sylinterimäisen riippuvan helmaosan ulkohalkaisija on suunniteltu siten, että putkimaisen nestemäisen metallin pylvään 25 ulkopinnan ja keraamisten vuorausten 12, 13 vastapäätä olevien pintojen välille muodostuu minimaalinen ren-15 gasmainen väli. Tämä väli, joka todellisuudessa ei ole väli, vaan satunnaisesti esiintyvä avoin tila putkimaisen metalli-pylvään ja valuastian sivuseinien ulkopintojen välillä, on liian pieni näkyäkseen piirustuksissa, koska on tärkeää hyvää lämmönsiirtoa varten säilyttää tämän välin mitat hyvin 20 pienessä arvossa. Kuitenkin yllä mainitun US-patenttijulkaisun 4 414 285 kuvioissa 2 ja 3 esiintyy yritys havainnollistaa paikkaa, jossa tämä väli esiintyy pitäen mielessä, että esitys on kaaviollinen eikä ole tarkoitettu väline paikkojen ja mittojen todelliseksi esitykseksi. Väli kuitenkin esiin-25 tyy satunnaisesti ja epäsäännöllisesti ja sen olemassaoloa todistaa tuloksena olevan jähmettyneen putkimaisen metallituotteen ulkopinta, jolla on kiiltävä aaltomainen ulkonäkö. Väli, jos sen sallittaisiin tulla liian suureksi johtuen ylöspäin kulkevien sähkömagneettisten kohotuskenttien suoja-30 komponenteista, voisi merkittävästi heikentää tehokasta lämmönsiirtoa putkimaisen nestemäisen metallin pylvään ja keraamisten vuorausten 12 ja 13 vastapäätä olevien sivupintojen välillä, koska tiedetään olevan voimakkaan käänteisen riippuvuuden kentän voimakkuuden ja lämmön poistonopeuden vä-35 Iillä. Näin ollen kohotuskentän voimakkuus tulisi asetella valuoperaation alussa muodostamaan haluttu paineeton 13 78406 kosketus, kuten yllä on määritelty minimaalisen raon muodostuessa aikaansaaden hyvän lämmönsiirron. Kentän voimakkuus tulisi sitten säilyttää tässä asetuksessa eikä sitä tulisi muuttaa valuoperaation aikana vaikka putkimaisen nestemäisen 5 metallin pylvään poistonopeutta (linjanopeutta) jähmetty-misvyöhykkeen läpi muutettaisiin.The inner diameter of the outer cylindrical ceramic liner 10 12 and the outer diameter of the cylindrical hanging skirt portion of the inner ceramic cup liner 13 are designed to form a minimal gaseous space between the outer surface of the tubular liquid metal column 25 and the opposite surfaces 15 of the ceramic liners 12,13. This gap, which in reality is not a gap but an occasional open space between the tubular metal column and the outer surfaces of the side walls of the casting vessel, is too small to be seen in the drawings because it is important for good heat transfer to keep the gap dimensions very small. However, in Figures 2 and 3 of the aforementioned U.S. Patent 4,414,285, an attempt is made to illustrate the location where this space occurs, bearing in mind that the representation is schematic and is not intended as a means of actually representing the locations and dimensions. However, the gap appears randomly and irregularly and its existence is evidenced by the outer surface of the resulting solidified tubular metal product having a shiny wavy appearance. The gap, if allowed to become too large due to the upward components of the upward electromagnetic elevation fields, could significantly impair the efficient heat transfer between the tubular liquid metal column and the opposite side surfaces of the ceramic liners 12 and 13 due to the strong inverse dependence of the field -35 Iill. Thus, the strength of the elevation field should be set at the beginning of the casting operation to form the desired non-pressurized 13 78406 contact, as defined above, with minimal gap formation providing good heat transfer. The field strength should then be maintained at this setting and should not be changed during the casting operation even if the removal rate (line speed) of the tubular liquid metal column through the solidification zone is changed.

Viitaten piirustusten kuvioon 2 nähdään, että jähmettynyt putkimainen metallituote poistetaan kohotusputki-laitteiston yläpäästä ja johdetaan esijäähdytyskammioon 34 10 ja poistotelojen 35 ja 36 läpi kahteen peräkkäiseen kuuma-valssausasemaan 37 ja 38 ja sitten jäähdytetään lopullisesti ja kelataan kelausasemalla 39. Vaihtoehtoisesti, jos jähmettyneellä putkimaisella metallituotteella 33 on oikea halkaisija ja viimeistely käytettäväksi sellaisena kuin se on va-15 lettu, se poistetaan esijäähdytyskammiosta 34 poistoteloilla 35 ja 36 ja syötetään seuraavaan jäähdytykseen ja kelaukseen ilman lisäkäsittelyä.Referring to Figure 2 of the drawings, it can be seen that the solidified tubular metal product is removed from the upper end of the riser apparatus and passed to the precooling chamber 34 10 and discharge rollers 35 and 36 to two successive hot rolling stations 37 and 38 and then finally cooled and has the correct diameter and finish for use as cast, it is removed from the precooling chamber 34 by the discharge rollers 35 and 36 and fed to the next cooling and winding without further processing.

Toiminnan aikana valunopeus (toisin sanoen putkimaisen nestemäisen metallin pylvään linjanopeus lämmönvaihdin/ 20 kohotuslaitteiston 11 läpi) tulisi säätää tangon poistotelojen 35 ja 36 käyttömoottoreita ohjaamalla, jotka on tahdistettu valssainten 37 ja 38 ja kelausmekanismin 39 kanssa. Kohotuskentän voimakkuus ja magnetointitaajuus tulisi asetella arvoon, joka on laskettu valettavan putkimaisen metal-25 Iin tiettyä kokoa ja resistiivisyyttä varten kohotussuhteen saamiseksi alueella 75-200 %. Keksintöä käyttävässä käytännön prosessissa ja järjestelmässä voitaisiin aloittaa alemmalla kuin normaalilla linjanopeudella ja korkeammalla kuin normaalilla kohotussuhteessa käynnistyksen luotettavuuden 30 varmistamiseksi. Vakaan toimintatilan saavuttamisen jälkeen (2-3 minuutin kuluessa) linjanopeutta voitaisiin sitten lisätä manuaalisesti portaittain ja kohotuskentän voimakkuutta pienentää portaittain, kunnes saavutettaisiin maksimaalinen valunopeus tonneina tuntia kohden sulan metallin muutosno-35 peudella jähmettyneeksi putkimaiseksi metallituotteeksi. Järjestelmä säilytettäisiin sitten tässä asetuksessa käytön ,4 78406 aikana. Normaalisti olisi suotavaa tarkkailla poistuvan jähmettyvän putkimaisen metallituotteen lämpötilaa tarkkailemalla tuotetta sen ollessa rengasmaisessa valuastiassa joko visuaalisesti tai pyrometrillä onnistuneen tuotannon varmistami-5 seksi.During operation, the casting speed (i.e., the line speed of the tubular liquid metal column through the heat exchanger / 20 lifting apparatus 11) should be controlled by controlling the drive motors of the rod discharge rollers 35 and 36 synchronized with the rollers 37 and 38 and the winding mechanism 39. The intensity and excitation frequency of the elevation field should be set to a value calculated for the tubular metal to be cast for a given size and resistivity to obtain an elevation ratio in the range of 75-200%. In a practical process and system using the invention, one could start at a lower than normal line speed and a higher than normal lift ratio to ensure start-up reliability. After reaching steady state (within 2-3 minutes), the line speed could then be manually increased stepwise and the elevation field strength reduced stepwise until the maximum casting rate in tons per hour was reached for the molten metal to change to a solidified tubular metal product. The system would then be maintained in this setting during operation, 4 78406. Normally, it would be desirable to monitor the temperature of the exiting solidifying tubular metal product by observing the product in an annular casting vessel, either visually or with a pyrometer, to ensure successful production.

Keksintö saattaa käyttöön uuden menetelmän ja laitteen putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, jatkuvaa valamista varten sähkömagneettisten kohotuskenttien läsnä ollessa, jotka suuresti vähentävät tarvittavia voimia ja laitteis-10 ton kulumista, jota normaalisti käytetään tällaisten tuotteiden valamiseen.The invention provides a new method and apparatus for the continuous casting of tubular metal products, such as pipe, in the presence of electromagnetic lifting fields, which greatly reduces the forces required and the wear of the equipment normally used for casting such products.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen ja tuloksena olevan jähmettyneen putkimaisen metallituotteen selittämisen jälkeen uskotaan olevan ilmeistä, että alan asiantun-15 tijät tulevat yllä esitetyn valossa esittämään keksinnön muita modifikaatioita ja variaatioita. Sen johdosta on ymmärrettävä, että keksinnön erityisiin suoritusmuotoihin, joita on kuvattu, voidaan tehdä muutoksia, jotka ovat täysin oheisissa patenttivaatimuksissa määritetyn keksinnön 20 ajatellun suojapiirin puitteissa.After explaining the method and apparatus of the invention and the resulting solidified tubular metal product, it is believed that it will be apparent to those skilled in the art that other modifications and variations of the invention may be presented in light of the above. It is therefore to be understood that changes may be made to the specific embodiments of the invention described which are entirely within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

A method of producing long tubular metal products using two electromagnetic fields to form an upwardly directed molten metal tubular column, characterized in that it comprises the steps of: an elongated upwardly alternating electromagnetic raising field (22) is formed in the interior of a surrounding annular mold vessel (11) and an equally extensive electromagnetic protective field component is formed, which is perpendicularly directed relative to the upstanding elevation field (22), at least a second electromagnetic field component 15 (23) is formed. act in an opposite direction relative to the first-mentioned electromagnetic protective field component within the center (14) of the annular casting vessel (11), molten metal is inserted at the lower end (10) of the annular casting vessel (11) and into the the fields for forming a molten metal tubular column, the value of the electromagnetic raising field acting on the molten metal tubular column; is determined, which value reduces the hydrostatic pressure of the column to a minimum, while maintaining a predetermined dimensional relationship between the outer and inner surfaces of the tubular column of molten metal and the opposite inner surfaces of the annular molding vessel (11), the value of the electromagnetic fields It is maintained that the cross-sectional dimension of the molten metal tubular column is sufficiently large to form a pressure-free contact, but prevents the formation of a substantial gap between the inner and outer surfaces of the molten metal tubular column and the annular mold vessel. (11) opposite inner surrounding surfaces and thus provide a pressure-free contact and a maximum achievable heat transfer between the tubular column of molten metal1 and the casting vessel (11), while gravitational, frictional and adhesive forces are reduced. to a minimum, the molten metal tubular column is displaced upwardly through the casting vessel ( 11), the metal one solidifies as it moves up through said vessel (11) and said field, and the solidified tubular metal product is removed from the upper portion of the casting vessel (11).

The method of claim 1, wherein it is used in a continuous casting method in which molten metal is continuously fed to the lower portion (10) of the casting vessel (11) and solidified tubular metal product is continuously removed from said vessel (11) upper portion and the tubular metal product. production rate is determined by controlling the stiffened metal product removal rate from the upper portion of the vessel and by controlling the corresponding feed rate of molten metal in the lower portion (10) of the vessel (11), characterized in that the second electromagnetic field component (23) is formed second upwardly extending electromagnetic raising field, which operates inside the central aperture (14) of the annular casting vessel (11).

3. A method according to claim 2, characterized in that the tubular column of molten metal extending through the electromagnetic fields is maintained at a point of gravity, so that it substantially lacks hydrostatic pressure over most of its field located in said field. length and the intensity of the electromagnetic field are installed to maintain a predetermined dimensional relationship between the inner and outer surfaces of the tubular pillar of molten metal and the inner surrounding surfaces of the annular mold vessel (11) so that the cross-sectional dimensions of the tubular metal is maintained at values which substantially prevent a continuous pressure contact between the inner and outer surfaces of the tubular pillar of molten metal and the inner surrounding surfaces of the annular casting vessel (11) and that the column lacks substantial hydrostatic pressure gravitational, frictional and adhesive forces, which act on the solidifying tubular metal column, to a minimum without attenuating the heat transfer between the surrounding casting vessel (11) and the solidifying metal column in the solidification zone.

4. A method according to claim 3, characterized in that, in the initial stage of the process, an starting metal tube is connected to the tubular column of molten metal, which column is displaced up through the fields by cooling the upper end of the tubular column of molten metal and bringing to solidify within the field to the lower end of the output metal tube. 15

5. A method according to claim 1, characterized in that the main part of the length of the molten metal tubular column in the solidification zone is maintained electromagnetically in a predetermined dimensional relationship between the inner and outer surfaces of the molten metal tubular column. and the surrounding surfaces of the casting vessel (11) such that the cross-sectional dimensions of the tubular molar metal column are in a pressureless contact and substantially prevent a continuous pressure contact between the inner and outer surfaces of the molten metal tubular column (11). ) surrounding surfaces and the column lack substantial hydrostatic pressure and thus reduce gravitational, frictional and adhesive forces acting on the solidifying metal column, to a minimum without substantially weakening the heat transfer between the surrounding casting vessel and the solidifying metal column.

Method according to claim 5, characterized in that the molten metal tubular column is continuously formed and displaced to the solidification zone and the solidified tubular metal product is continuously removed from said zone by means other than 24 7 8 4. The electromagnetic elevation fields and thus the rate of production of the solidified tubular metal product is regulated.

7. A method as claimed in claim 6, characterized in that the upstanding electromagnetic raising field has a frequency exceeding one kilohertz.

8. A method according to claim 6, characterized in that the intensity of the upturned electromagnetic raising field has instants according to the type and size of the metal to be cast, to form an increase ratio between 75-200% by weight per unit length of the molten metal. .

9. A continuous tubular metal product molding device which uses two electromagnetic fields to form an upwardly directed narrow metal tubular column, characterized in that it comprises an elongated annular tubular molding vessel 20 (11) positioned vertically for receiving molten metal for solidification, a means (10A) for feeding molten metal into the lower portion (10) of the annular vessel (11) and thus forming a tubular column of molten metal, a heat exchange device (15, 18) ), which connects to the vessel (11) for cooling and solidifying the tubular molten metal column therein, a device (35, 36) for removing the solidified tubular metal product from the vessel (11), a device (22) ), which forms a first electromagnetic raising field, which means is placed around the outer surface of the annular casting vessel (11) on a portion of its length, a member (23) forming a second electromagnetic raising field, which is positioned within the center portion of the annular casting vessel (11) to form at least a second electromagnetic protective field component operating in an opposite direction relative to one of the means (22) forming the first electromagnetic raising field, formed electromagnetic protective field component, the means forming the first (22) and the second (23) electromagnetic field reducing the hydrostatic pressure of the column and maintaining a predetermined dimensional relationship between the outer and inner surfaces of the molten metal tubular column and the annular mold (11) surrounding surfaces, a means for maintaining the values of the electromagnetic elevation and protection fields such that the cross-sectional dimension of the molten metal tubular column is sufficiently large to prevent the occurrence of a substantial gap between the interiors. and the outer surfaces of the molten metal tubular column and the annular molding vessel (11) surrounding surfaces and thus achieve a maximum achievable heat transfer between the tubular molten metal column and the casting vessel (11), while gravitational, frictional and adhesive forces are reduced to a minimum. a means for displacing the tubular column of molten metal eaten up through the casting vessel independently of said means (22, 23) forming the electromagnetic raising and protection field, and a means for removing the solidified metal product from the upper part of the vessel.

10. Device according to claim 9, characterized in that the device (23) forming the second electromagnetic field also comprises a device which forms an electromagnetic raising field and both the first and the second device forming a electromagnetic raising field, comprises several electromagnetic coils connected to successive phases of an electric current source (25) to form an upwardly alternating electromagnetic field.

11. Device according to claim 10, characterized in that it comprises a crucible which contains a molten metal bath and which contacts the lower part of the annular molding vessel (11) and a device which connects attach the crucible to provide a molten metal tubular column and displace it upright in the annular casting vessel (11) in a pane above the at least lower end of the member (22), which forms the first electromagnetic elevation field.

12. Device according to claim 11, characterized in that the multi-phase electric power source is made up of a three-phase generator, whose output power and frequency can be set to produce a smooth and balanced upward electromagnetic raising power according to the type and size of the metal to be cast.

Device according to claim 12, characterized in that it comprises a device which functions during the initial start of the device to connect a metallic lift tube to the upper end of the tubular pillar of molten metal by contacting the end of the lift tube 1. The upper end of the molten metal tubular column where it is still in the solidification zone and thereafter by solidifying the tubular metal column at the end of the lift tube and a member to pull the tubular metal column connected to the lift tube with a speed which determines the tubular metal the production rate of the metal product.

Device according to claim 9, characterized in that the device (23) forming the second electromagnetic protection field component comprises a device which forms a single-phase electromagnetic protection field to form a leak-acting electromagnetic protection field acting on the tubular element. of molten metal.

Device according to claim 14, characterized in that it comprises a device which functions during the initial start-up phase of the device to connect a metallic lift tube to the end of the tubular column of molten metal by contacting the end of the lift tube.