SE440493B

SE440493B - METHOD FOR METAL STRING

Info

Publication number: SE440493B
Application number: SE7906413A
Authority: SE
Inventors: J Lipton; C-A Decker; A Thalmann; A-I Haefeker
Original assignee: Concast Ag
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1985-08-05
Also published as: FI792307A; FI63682B; DK147553B; EP0008376B1; DE2930281A1; DK147553C; SE7906413L; AU4922079A; ES483648A1; DD145069A5; EP0008376B2; AU528461B2; BR7904814A; AR217530A1; DK317279A; EP0008376A1; DE2930281B2; DE2965366D1; FI63682C

Description

15 20 25 30 35 7906413-5 2 bör påverkas på så sätt, att strukturen erhåller en så stor zon som möjligt av tät, oriktad kristallstruktur. 15 20 25 30 35 7906413-5 2 should be affected in such a way that the structure obtains as large a zone as possible of dense, unidirectional crystal structure.

Det har emellertid visat sig att stelningsfronten på- verkas genom den lokala, starka rörelsen i smältan, så att härigenom bildas s k vita band, dvs negativa seg- ringar, som kan verka kvalitetsförsämrande.However, it has been shown that the solidification front is affected by the local, strong movement in the melt, so that so-called white bands are formed, ie negative victories, which can have a deteriorating quality.

För att vid_gjutning av valsämnen eller strängar med kvadratiskt tvärsnitt är det känt att för förbätt- ring av yt- och godskvaliteten försätta smältan i strängens inre i en roterande rörelse omkring strängens längdaxel. Rotationsrörelsen alstrades medelst ett ofullkomligt rotationsfält (tre magnetpoler). Härigenom har visserligen kunnat erhållas en finkornig struktur men har icke kunnat undvika uppkomst av ett stort vitt band.In order to cast rollers or strands with a square cross-section when casting, it is known to move the melt in the interior of the string in a rotating motion about the longitudinal axis of the string to improve the surface and material quality. The rotational motion was generated by an imperfect field of rotation (three magnetic poles). In this way it has been possible to obtain a fine-grained structure but has not been able to avoid the formation of a large white band.

Det är även känt att omge kokillröret med en elektromagnetisk anordning, som omfattar tre polpar och medelst vilken den flytande kärnan försättes i en rote- rande rörelse omkring strängaxeln. En på sådant sätt medelst ett fullkomligt rotationsfält alstrad rotations- strömning har visat sig ha en otillräcklig turbulens, som ger en ofullständig genomblandning av smältan, vil- ket beror pâ att den magnetiska kraften verkar likfor- migt på smältan utan någon vinkelrätt mot strängen verkande kraft. Genom att turbulensen är för låg er- håller den gjutna produkten icke önskvärda e9enSkﬁPer vare sig med avseende på ytkvalitet, fördelning av legerings- och andra ingående element eller inre struk- tur.It is also known to surround the mold tube with an electromagnetic device, which comprises three pole pairs and by means of which the liquid core is set in a rotating motion about the strand axis. A rotational flow generated in such a way by a completely rotating field has been found to have an insufficient turbulence, which gives an incomplete mixing of the melt, which is due to the magnetic force acting uniformly on the melt without any force acting perpendicular to the strand. . Because the turbulence is too low, the cast product receives undesirable properties, either in terms of surface quality, distribution of alloying and other constituent elements or internal structure.

Det är även känt att medelst ett elektromagnetiskt vandringsfält alstra skjuvkrafter i strängens längdaxel- riktning, varvid vandringsfältet åstadkomes medelst magneter, som sträcker sig omkring strängen mellan par- vis anordnade valsar ända till slutänden för smältan.It is also known that by means of an electromagnetic migration field shear forces are generated in the longitudinal axis direction of the strand, the migration field being produced by means of magnets which extend around the strand between pairs of rollers arranged all the way to the end of the melt.

Genom den längs smältan alstrade strömningen åstadkommas ett önskat område av icke-pelarstruktur och för- hindras uppkomst av utpräglade segringar, speciellt central segring, och vita band. För alstring av det elektromagnetiska fältet erfordras flera magneter, och 10 15 20 25 30 35 7906413-5 3 anordningen blir alltför skrymmande och platskrävande och förhindrar en tillräcklig kylning av strängen.The flow generated along the melt creates a desired area of non-pillar structure and prevents the formation of pronounced segregations, especially central segregation, and white bands. To generate the electromagnetic field, several magnets are required, and the device becomes too bulky and space consuming and prevents a sufficient cooling of the string.

Man har genom ett annat känt förfarande vid gjut- ning av breda strängar av s k grovplåtämnesformat för- sökt att eliminera uppkomst av vita band genom alstring av elektromagnetiska vandringsfält medelst två mittemot strängens bredsidor placerade magneter för ernående av skjuvkrafter i det flytande stålet. Avsikten är att dessa skjuvkrafter skall verka vinkelrätt mot strängens längd- axel, så att metallströmmen mjukt träffar väggarna av stelnad metall och så att därigenom strömomlänkningen hålles inom ett begränsat område. Detta begränsade verk- ningsområde ger en otillräcklig zon av tät, icke-riktad kristallstruktur. En ytterligare nackdel är att elimine- ringen av vita band är otillräcklig. Dessa nackdelar kan leda till försämringar av kvaliteten hos exempelvis en valsad produkt.An attempt has been made by another known method of casting wide strands of so-called coarse sheet metal form to eliminate the formation of white bands by generating electromagnetic migration fields by means of two magnets placed opposite the wide sides of the string to achieve shear forces in the liquid steel. The intention is that these shear forces should act perpendicular to the longitudinal axis of the string, so that the metal current softly hits the walls of solidified metal and so that the current diversion is thereby kept within a limited area. This limited range of action results in an insufficient zone of dense, non-directional crystal structure. An additional disadvantage is that the elimination of white bands is insufficient. These disadvantages can lead to deterioration in the quality of, for example, a rolled product.

Vid försök att genom fassymmetri påverka skjuv- krafterna i en vinkelrätt mot strängens löpriktning rät- linjigt förlöpande skjuvriktning med användande av en vid bredsidan av en i tvärsektion rektangulär sträng anordnad omrörare blev resultatet att slipade godsytor uppvisade vita band och en bred zon av dendriter, vilket betyder att det gjutna stålets kvalitet var otillfreds- ställande. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett förfaringssätt för att vid stålstränggjutninq ernâ en optimal kvalitet hos den gjutna strängen och speciellt en tillräcklig zon av tät, icke-riktad kristall- struktur samt ett gjutgods, som icke uppvisar vita band och är förhållandevis segregationsfritt, särskilt vad beträffar centralsegregation.In an attempt to influence the shear forces by means of phase symmetry in a direction perpendicular to the running direction of the string, using a stirrer arranged at the wide side of a stirrer arranged in a cross-section rectangular string, the result was that ground goods surfaces had white bands and a wide zone of dendrites. means that the quality of the cast steel was unsatisfactory. The object of the present invention is to provide a method for achieving an optimum quality of the cast strand in steel strand casting and in particular a sufficient zone of dense, non-directional crystal structure and a casting which does not have white bands and is relatively segregation-free. , in particular as regards central segregation.

Detta ändamål har nu uppnåtts genom förfaringssät- tet enligt uppfinningen, vilket har erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen och i föredragna utföringsformer de kännetecken, som är angivna i patent- kraven 2 - 8. 7906413-5 10 15 20 25 30 35 4 Det har överraskande kunnat konstaterats att_vid alstring av sinsemellan olikartat på smältan verkande skjuvkrafter inuti fältet erhölls en sådan turbulent strömning att - trots hög övertemperatur - praktiskt taget inga vita band framträdde i slipbilden och att den önskade zonen av tät, icke-riktad kristallstruktur utan utpräglad centralsegregation ernåddes.This object has now been achieved by the method according to the invention, which has obtained the features stated in claim 1 and in preferred embodiments the features stated in claims 2 - 8. 7906413-5 10 15 20 25 30 35 4 It has surprisingly been found that when generating mutually different shear forces acting within the melt within the field, such a turbulent flow was obtained that - despite high overtemperature - practically no white bands appeared in the grinding image and that the desired zone of dense, non-directional crystal structure was pronounced. .

Medelst de"sinsemellan olikartat på smältan verkan- de skjuvkrafterna kan man välja att alstra en rätlin- jigt förlöpande skjuvriktning i smältan vinkelrätt mot eller längs strängens längdaxel. Vid större sträng- tvärsnitt kan man sålunda med fördel låta skjuvkraften verka vinkelrätt mot strängens löpriktning och därigenom minska platsbehovet och ändock ernå en i strängens löpriktning tillräckligt lång omröringseffekt.By means of the "shear forces acting on each other differently on the melt, one can choose to generate a rectilinear shear direction in the melt perpendicular to or along the longitudinal axis of the strand. In the case of larger strand cross-sections, it is thus advantageous to allow the shear force to act perpendicularly. reduce the need for space and still achieve a sufficiently long stirring effect in the running direction of the string.

För mindre format, såsom vid gjutning av valsämnen av kvadratisk sektion, kan man med fördel åstadkomma en bågformigt omkring strängens längdaxel förlöpande skjuvriktning i smältan för uppnáende av önskat resul- tat, dvs en förbättring av strängytan och en bättre inre struktur.For smaller formats, such as when casting roll sections of square section, it is advantageous to provide an arcuate shear direction extending around the longitudinal axis of the strand in the melt to achieve the desired result, i.e. an improvement of the strand surface and a better internal structure.

De sinsemellan olikartat på smältan verkande skjuvkrafterna åstadkommes enklast genom att belasta en första faslindning med en strömstyrka, som skiljer sig från strömstyrkan i en andra faslindning. Skillna- derna mellan dessa olika strömstyrkor bör enligt uppfin- ningen ligga inom ett omrâde av ca 10-25%.The shear forces acting on each other differently on the melt are most easily achieved by loading a first phase winding with a current which differs from the current in a second phase winding. According to the invention, the differences between these different currents should be in a range of about 10-25%.

De sinsemellan olikartat verkande skjuvkrafterna kan emellertid även alstras medelst sinsemellan på olika sätt geometriskt anordnade faser.However, the mutually acting shear forces can also be generated by means of mutually geometrically arranged phases.

Det har även överraskande visat sig att den turbu- lenta strömningen blir effektivare, om enligt uppfin- ningen den svagare skjuvkraften från den ena fasen verkar före den starkare skjuvkraften från den efter- följande fasen i skjuvriktningen.It has also surprisingly been found that the turbulent flow becomes more efficient if, according to the invention, the weaker shear force from one phase acts before the stronger shear force from the subsequent phase in the shear direction.

Vid gjutningens början tager det en viss tid innan den flytande kärnan kan försättas i kretsande rörelse. 10 15 20 25 30 35 7906413-5 5 För att så snabbt som möjligt ernà den eftersträvade turbulenta strömningen kan fasasymmetrin vid igångsätt- ningsperioden inställas från i närheten av noll till ett i förväg bestämt maximalvärde. Därigenom kan uppnås att även det första avsnittet, dvs det främre ändpar- tiet, av strängen erhåller önskad metallurgisk kvali- tet.At the beginning of the casting, it takes a certain time before the liquid core can be set in a circular motion. 10 15 20 25 30 35 7906413-5 5 In order to achieve the desired turbulent flow as quickly as possible, the phase symmetry at the start-up period can be set from close to zero to a predetermined maximum value. Thereby it can be achieved that also the first section, ie the front end portion, of the string obtains the desired metallurgical quality.

Genom förfaringssättet enligt uppfinningen ernås på grund av fysikaliska lagar förutom den i omrörings- riktningen verkande kraften en mellan noll och ett maximum pulserande tvärkraft. Denna överlagrade kraft kan utnyttjas på ett fördelaktigt sätt. Genom att i enlighet med krav 3 arbeta med fasasymmetri och genom inställning av skjuvkraftriktningarna från fält- lindningarna kan nämligen uppnås att en av kraftrikt- ningarna resulterande skjuvkraft bringas att verka från omrörarens mot strängen vända sida. Härigenom kan en ytterligare kvalitetsförbättring ernås, särskilt vid ensidig omröringsanordning.Due to the physical laws, in addition to the force acting in the direction of agitation, a process between zero and a maximum pulsating transverse force is achieved by the method according to the invention. This superimposed force can be utilized in an advantageous manner. By working with phase symmetry in accordance with claim 3 and by setting the shear force directions from the field windings, it can be achieved that a shear force resulting from the force directions is caused to act from the side of the stirrer facing the string. In this way, a further quality improvement can be achieved, especially with one-sided stirring device.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande un- der hänvisning till bifogade ritningar, pâ vilka fig l visar en anordning av en omrörare med rätlinjigt för- löpande skjuvriktning för utövning av förfaringssättet enligt uppfinningen vid en krökt stränggjutningsanlägg- ning, fig 2 visar en bild av den slipade ytan av ett halvt tvärsnitt av en rektangulär sträng, vars flytande kärna har varit utsatt för omröring medelst ett vinkel- rätt mot strängen verkande vandringsfält, fig 3 visar fördelningen av svavel längs linjen III-III i fig 2, fig 4 är en bild av den slipade ytan av halva tvärsnittet av en sträng av kvadratisk tvärsektion, vars flytande kärna har utsatts för omröring enligt föreliggande upp- finning, fig 5 visar fördelningen av svavel längs lin- jen V-V i fig 4 och fig 6 visar i en tvärsektion en kokill för gjutning av en sträng av kvadratisk tvärsek- tion med en omrörare enligt uppfinningen för omröring med en cirkulärt förlöpande skjuvriktning. 7906413-5 10 15 20 25 30 35 6 I fig 1 visas vid l en kyld, cirkulärt krökt, oscillerande kokill för gjutning av en sträng med rela- tivt stor rektangulär tvärsektionsarea, varvid kokillen beskickas med flytande stål medelst en gjutskänk (ej visad) via ett i kokillen 1 inskjutande gjutrör (ej visat). Den i kokillen l formade strängen 2 har en flytande kärna 3 och drages ut genom en strängbana 4, som följer efter kokillen 1 och har en radie av exempel- vis 10 m, i vilken strängen styres och stödjes medelst valsar 5. Mellan valsarna 5 är anordnade dysor 6 för ytterligare kylning av strängen 2. Strängen utdrages och riktas medelst ett driv/riktverk vid 7.The invention is described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an arrangement of a stirrer with a rectilinearly extending shear direction for practicing the method according to the invention in a curved continuous casting plant, Fig. 2 shows a view of the invention. ground surface of a half cross-section of a rectangular string, the liquid core of which has been subjected to agitation by means of a hiking field perpendicular to the string, Fig. 3 shows the distribution of sulfur along the line III-III in Fig. 2, Fig. 4 is a view of the ground surface of half the cross-section of a string of square cross-section, the liquid core of which has been subjected to agitation according to the present invention, Fig. 5 shows the distribution of sulfur along the line VV in Fig. 4 and Fig. 6 shows in a cross-section a mold for casting of a string of square cross-section with a stirrer according to the invention for stirring with a circularly extending shear direction. 7906413-5 10 15 20 25 30 35 6 Fig. 1 shows at 1 a cooled, circularly curved, oscillating mold for casting a strand with a relatively large rectangular cross-sectional area, the mold being loaded with liquid steel by means of a casting ladle (not shown). via a casting tube (not shown) pushing into the mold 1. The strand 2 formed in the mold 1 has a liquid core 3 and is pulled out through a strand web 4, which follows the mold 1 and has a radius of, for example, 10 m, in which the strand is guided and supported by means of rollers 5. Between the rollers 5 is arranged nozzles 6 for further cooling of the string 2. The string is pulled out and directed by means of a drive / guide at 7.

På ett avstånd av ca 5 m under kokillens nedre ände är vid strängbanans 4 insida anordnad en omrörare i form av en vandringsfältalstrande magnet 10 av känd konstruktion. Mellan magneten l0 och strängens 2 insida användes valsar 5' av antimagnetiskt material, exempel- vis rostfritt stål. Magneten lO är av tvåfasig konstruk- tion, men även trefasiga magneter kan användas. De me- delst omröraren alstrade magnetkrafterna verkar vinkel- rätt mot strängens längdaxel.At a distance of about 5 m below the lower end of the mold, a stirrer in the form of a migratory field generating magnet 10 of known construction is arranged at the inside of the strand web 4. Between the magnet 10 and the inside of the string 2, rollers 5 'of antimagnetic material, for example stainless steel, are used. The magnet 10 is of two-phase construction, but three-phase magnets can also be used. The magnetic forces generated by the stirrer act perpendicular to the longitudinal axis of the string.

Den i den beskrivna anläggningen gjutna strängen hade ett format av 1550 x 270 mm, utdragningshastigheten uppgick till ca 0,55 m/min och magnetens båda faser be- lastades med en spänning av 200 volt med en frekvens av 2 Hz och med en strömstyrka av ca 1000 ampere. Be- lastningen var sålunda symetrisk. Fig 2 visar slip- dbilden av ett tvärsnitt av en sträng, som göts med en övertemperatur av 29°C av stål med 0,15% kol och 0,025% svavel samt vanliga halter av åtföljande ämnen, varvid vid gjutningen användes ett konventionellt omrörings- förfarande. Slipbilden visar en relativt smal kantzon 20 med övervägande globulitisk struktur. Till denna zon ansluter sig en zon 21 med pelarstruktur och mot mitten riktade dendriter. På zonen 21 följer en zon 22, vil- ken har en icke-riktad kristallstruktur samt är ljusare och uppvisar ett vitt band. Detta band kan vara samman- hängande såsom vid 22 eller kan vara uppdelat i flera 10 15 20 25 30 35 7906415-5 7 band 23, 24, 25. Efter zonen 22 följer en zon 26 med tät, icke-riktad kristallstruktur, vilket övergår i en centralsegring 27.The strand cast in the described plant had a format of 1550 x 270 mm, the extraction speed was about 0.55 m / min and both phases of the magnet were loaded with a voltage of 200 volts with a frequency of 2 Hz and with a current of about 1000 amps. The load was thus symmetrical. Fig. 2 shows the grinding image of a cross section of a strand cast with an overtemperature of 29 ° C of steel with 0.15% carbon and 0.025% sulfur as well as common levels of accompanying substances, using a conventional stirring method for casting. . The grinding image shows a relatively narrow edge zone 20 with predominantly globulitic structure. This zone is joined by a zone 21 with a pillar structure and dendrites directed towards the center. Zone 21 is followed by a zone 22, which has a non-directional crystal structure and is lighter and has a white band. This band may be contiguous as at 22 or may be divided into several bands 23, 24, 25. The zone 22 is followed by a zone 26 with a dense, non-directional crystal structure, which transitions in a central locking 27.

Diagrammet i fig 3 visar en kvantitativ analys av svavelhalterna längs linjen III-III i fig 2. Av koordi- nataxlarna anger ordinatan svavelhalten i procent och abskissan strängtjockleken. Det framgår av diagrammet att svavelhalten i det vita bandet (zonerna 23, 24, 25) är anmärkningsvärt minskad.The diagram in Fig. 3 shows a quantitative analysis of the sulfur contents along the line III-III in Fig. 2. Of the coordinate axes, the ordinate indicates the sulfur content in percent and the abscissa the string thickness. It can be seen from the diagram that the sulfur content in the white band (zones 23, 24, 25) is remarkably reduced.

Fig 4 visar en slipbild av halva tvärsnittet av en genom förfaringssättet enligt uppfinningen omrörd sträng med kvadratisk tvärsektion. Strängformatet, stålkvaliteten, utdragningshastigheten, skjuvkrafternas riktning och frekvensen överensstämde med de som an- vändes vid gjutningen av strängen i fig 2. övertempera- turen uppgick till 43°C. Magnetiseringsströmstyrkan var för den ena fasen 830 ampere och för den andra fasen 1000 ampere. Den ena fasen belastades sålunda med ca 20% högre strömstyrka än den andra fasen och det elektro- magnetiska fältets faser var sålunda asymmetriska. På slipbilden återfinnes en zon 31 med övervägande globu- litisk struktur. I anslutning till denna följer en zon 32 med mot strängens mitt riktade dendriter. En svagt utbildad zon 33 med kristallstruktur, som icke visar någon inriktning, ansluter sig till den med 32 beteckna- de zonen. Strängen har i mitten en zon 34, som även den har en icke-riktad kristallstruktur, vilken emellertid är finare och tätare än kristallstrukturen i fig 2.Fig. 4 shows a grinding image of half the cross-section of a string with a square cross-section stirred by the method according to the invention. The strand format, the steel quality, the extraction speed, the direction of the shear forces and the frequency corresponded to those used in the casting of the strand in Fig. 2. The overtemperature was 43 ° C. The excitation current was 830 amperes for one phase and 1000 amperes for the other phase. One phase was thus loaded with about 20% higher current than the other phase and the phases of the electromagnetic field were thus asymmetric. In the grinding image there is a zone 31 with a predominantly globular structure. Adjacent to this is a zone 32 with dendrites directed towards the center of the string. A weakly formed zone 33 with a crystal structure, which shows no direction, adjoins the zone designated 32. The strand has in the middle a zone 34, which also has a non-directional crystal structure, which, however, is finer and denser than the crystal structure in Fig. 2.

Diagrammet i fig 5 återger den kvantitativa analy- sen av svavelhalterna längs linjen V-V i fig 4. Analysen visar att omröringen av den flytande kärnan med en ge- nom förfaringssättet enligt uppfinningen alstrad turbu- lent strömning ger en relativt likformig svavelfördel- ning. Såväl den positiva centralsegringen som den nega- tiva segringen i zonen 32 är till stor del försvunnen och de vita banden är obetydliga.The diagram in Fig. 5 shows the quantitative analysis of the sulfur contents along the line V-V in Fig. 4. The analysis shows that the stirring of the liquid core with a turbulent flow generated by the method according to the invention gives a relatively uniform sulfur distribution. Both the positive central victory and the negative victory in zone 32 have largely disappeared and the white bands are insignificant.

Genom den beskrivna asymmetrin uppstår skjuvkrafter med olika stor skjuvverkan på smältan, dvs genom de ofta 10 15 20 25 30 35 7906415-5 8 uppträdande, frekvensberoende växlingarna mellan starka- re och svagare skjuvkrafter ökas i väsentlig grad tur- bulensen i den strömmande metallen i den flytande kärnan.Due to the asymmetry described, shear forces arise with different shear effects on the melt, ie due to the often occurring, frequency-dependent changes between stronger and weaker shear forces, the turbulence in the flowing metal in the flowing metal in the liquid core.

Genom frekvensen av med avseende på tiden svagare skjuv- kraft före starkare skjuvkraft, dvs den med 830 ampere alstrade fasen blir verksam före den med 1000 ampere alstrade fasen, ökas turbulensen i vandringsfältets verkningsriktning genom den periodiskt pulserande skjuv- kraften.Due to the frequency of, with time, weaker shear force before stronger shear force, ie the phase generated with 830 amperes becomes effective before the phase generated with 1000 amperes, the turbulence in the direction of action of the migration field is increased by the periodically pulsating shear force.

Det har av slipbilder framgått att det vid praktisk gjutning åtgår väsentligt längre tid vid gjutningens början för uppnående av en kvalitetsmässigt invändnings- fri gjutgodsstruktur, om omröraren i stället för att drivas närmelsevis symmetriskt drives asymmetriskt redan under startperioden för gjutningen. För ernående av önskad turbulens i smältan måste nämligen i strängkärnan först utbildas ett slutet strömningskretslopp, den s k “strömningsvalsen", i vilket kretslopp därefter integre- ras ytterligare turbulens på grund av skillnaden mellan de båda fasernas skjuvkrafter. Detta sker i praktiken på så sätt, att omröringen vid gjutningens början och till dess att en tillräcklig strömning har utbildats i smältan i strängen utföres med en endast liten skill- nad i strömbelastning för de båda faserna, varvid t ex den ena fasen belastas med 1000 ampere och den andra fasen med nästan 1000 ampere. Efter utbildningen av den nödvändiga strömningen, dvs efter uppnåendet av en turbulent, kretsande rörelse i den flytande kärnan, ut- föres en omkoppling till den redan beskrivna asymmet- riska strömbelastningen. På detta sätt har den ur kvali- tetssynpunkt sämsta, första delen av en sträng kunnat förkortas markant.Grinding images have shown that in practical casting, a significantly longer time is required at the beginning of casting to achieve a quality-free casting structure, if the stirrer, instead of being operated almost symmetrically, is operated asymmetrically already during the start period for casting. In order to achieve the desired turbulence in the melt, a closed flow circuit, the so-called "flow roller", must first be formed in the string core, in which cycle further turbulence is then integrated due to the difference between the shear forces of the two phases. that the agitation at the beginning of the casting and until a sufficient flow has been formed in the melt in the strand is carried out with only a small difference in current load for the two phases, whereby for example one phase is loaded with 1000 amperes and the other phase with almost 1000 After the formation of the necessary flow, ie after the attainment of a turbulent, orbiting motion in the liquid core, a switch is made to the asymmetric current load already described. In this way it has the worst, first part from a quality point of view. of a string could be shortened markedly.

Vidare har det visat sig att även vandringsfältets vandringsriktning utövar ett avgörande inflytande på godskvaliteten. Vid omröring vinkelrätt mot strängen med en rätlinjigt förlöpande skjuvriktning kan exempel- vis denna vid strängens ena bredsida vara riktad från vänster åt höger eller omvänt. Omröraren kan anordnas vid 10 20 25 30 35 7906413-5 9 den ena eller den andra bredsidan. Genom asymmetrin uppstår av naturliga skäl en tvärkraft, som verkar vin- kelrätt mot huvudrörelsens komposant och även vinkelrätt mot strängens utdragningsriktning. I det föredragna fallet skall genom en inställning av fältets skjuvrikt- ning den av fassymmetrin resulterande, vinkelrätt mot omröraren förlöpande kraften vara verksam i rikt- ning från den mot strängen vända sidan av omröraren.Furthermore, it has been shown that the walking direction of the hiking field also exerts a decisive influence on the quality of the goods. When stirring perpendicular to the string with a rectilinearly extending shear direction, this can, for example, at one wide side of the string be directed from left to right or vice versa. The stirrer can be arranged at one or the other wide side. Due to the asymmetry, a transverse force arises for natural reasons, which acts perpendicular to the component of the main movement and also perpendicular to the direction of extension of the string. In the preferred case, by adjusting the shear direction of the field, the force resulting from the phase symmetry, perpendicular to the stirrer, must be effective in the direction from the side of the stirrer facing the string.

Vid vissa gjutningsparametrar kan kraftens verknings- riktning vara omkastad l80°, dvs riktad från strängens mitt mot strängskalet.At certain casting parameters, the direction of action of the force can be reversed 180 °, ie directed from the center of the string towards the string shell.

Genom samverkan av två mittemot varandra belägna omrörare, t ex vid tjocka strängar med rektangulär sektion, kan omrörarna med fördel vara så anordnade, att de av omrörarna alstrade vandringsfälten rör sig mot varandra, så att både det ena och det andra vandringsfältets tvärkraft riktas mot strängens mitt.By co-operation of two opposite stirrers, for example in the case of thick strings with a rectangular section, the stirrers can advantageously be arranged so that the migration fields generated by the stirrers move towards each other, so that both transverse forces of one and the other migration field are directed towards my.

Den genom det beskrivna förfaringssättet erhållna tätare, icke-riktade kristallstrukturen och elimine- ringen av vita band till en obetydlighet ger den för- delen, att genom valsning framställda produkter av strängen erhåller väsentligt bättre egenskaper, och dessutom tager anordningen för alstringen av den optima- la turbulenta strömningen mindre plats i anspråk.The denser, non-directional crystal structure obtained by the described process and the elimination of white bands to an insignificant advantage have the advantage that products produced by rolling from the strand obtain significantly better properties, and in addition the device for producing the optimum put the turbulent flow less space.

I det ovan beskrivna exemplet alstras de sins- emellan olika skjuvkrafterna genom belastning av fas- lindningarna med olika strömstyrkor, men olikartade (olika stora) skjuvkrafter kan även åstadkommas genom an- vändning av sinsemellan geometriskt olikartade faser, t ex olika antal lindningsvarv. Vandringsfältmagneterna kan även vara så anordnade, att de olika stora skjuvkrafter- na verkar i strängens längdriktning eller snett mot denna riktning. I stället för ett vandringsfält, som verkar från en strängsida, kan ett ytterligare vand- ringsfält anordnas vid den andra strängsidan. Vid strängar ned en lång flytande kärna kan mer än ett vandringsfält verka i strängens längdriktning. Strömningen skall 7906413-5 io 15 20 25 30 35 10 företrädesvis alstras på sådant sätt, att den icke in- verkar på smältans yta i kokillen för att ingen negativ verkan på strängens ytkvalitet skall uppkomma. Den beskrivna asymmetrin kan även ernås genom samverkan av flera omröraresegment hos en och samma omrörare och med olika strömbelastningar eller olika geometrisk utformning av faserna.In the example described above, the different shear forces are generated by loading the phase windings with different currents, but different (different magnitude) shear forces can also be achieved by using mutually geometrically different phases, eg different number of winding turns. The travel field magnets can also be arranged so that the various large shear forces act in the longitudinal direction of the string or obliquely towards this direction. Instead of a hiking field, which operates from one side of the string, an additional hiking field can be arranged at the other string side. When strings down a long floating core, more than one migration field can act in the longitudinal direction of the string. The flow should preferably be generated in such a way that it does not affect the surface of the melt in the mold so that no negative effect on the surface quality of the strand will occur. The described asymmetry can also be achieved by the interaction of several agitator segments of one and the same agitator and with different current loads or different geometric design of the phases.

I det följande beskrives under hänvisning till fig 6 en tillämpning av förfaringssättet enligt uppfin- ningen på en kokill för gjutning av strängar med kvad- ratisk sektion, varvid åstadkommes en cirkulärt för- löpande skjuvriktning, dvs en rotationsrörelse av smäl- tan omkring strängens längdaxel. Den i tvärsektion visa- de kokillen 5l består av ett rör 52 av koppar och en mantel 53. Omkring röret 52 är en kylmantel 54 anordnad.In the following, with reference to Fig. 6, an application of the method according to the invention to a mold for casting strands with a square section is described, whereby a circularly extending shear direction is achieved, i.e. a rotational movement of the melt about the longitudinal axis of the strand. The mold 51 shown in cross section consists of a tube 52 of copper and a jacket 53. A cooling jacket 54 is arranged around the tube 52.

Genom ett mellanrum mellan kokillen 52 och kylmanteln 54 strömmar kylvatten. I kokillen 52 visas en partiellt stelnat sträng 60, som har en flytande kärna 61. Strängen 60 utdrages ur kokillen medelst kända anordningar och kylningen av strängen fortsätter efter kokillen.Cooling water flows through a space between the mold 52 and the cooling jacket 54. The mold 52 shows a partially solidified strand 60, which has a liquid core 61. The strand 60 is extracted from the mold by means of known devices and the cooling of the strand continues after the mold.

Vid varje sida av kylmanteln 54 är anbragta magnet- poler 70, 71, 72, 73, vilka är försedda med var sin lind- ning 74, 75, 76, 77. Magnetpolerna kyles medelst kyl- vatten i mellanrummet mellan kylmanteln 54 och kokill- manteln 53. Lindningarna 74-77 är anordnade att alstra ett vandringsfält. Magnetpolerna bildar en omrörare, som i strängen inducerar elektromagnetiska fält, I be- roende av gjutparametrarna matas den ena fasen med en ca 10-25% högre strömstyrka än den andra, efterföljande fasen. För en fyrkantsträng med sidorna 100 x 100 mm belastas lindningarna 74 och 76 med en 50 Hz växelspän- ning av 50 volt och 400 ampere och lindningarna 75 och 77 med samma frekvens och spänning men 320 ampere. Vand- ringsfältet alstrar i det flytande stålet olika stora skjuwcrafter, vilka vid den beskrivna anordningen av* magnetpolerna försätter smältan i rotationsrörelse. önskas en omröringsverkan med djupare inträngning eller en mindre omröringshastighet, kan växelströmsfrekvensen 10 15 20 25 7906413-5 ll minskas med hänsyn härtill, speciellt vid kokillrör med stor väggtjocklek.At each side of the cooling jacket 54 are arranged magnetic poles 70, 71, 72, 73, which are each provided with a winding 74, 75, 76, 77. The magnetic poles are cooled by means of cooling water in the space between the cooling jacket 54 and the cooling coil. the jacket 53. The windings 74-77 are arranged to generate a hiking field. The magnetic poles form a stirrer, which induces electromagnetic fields in the string. Depending on the casting parameters, one phase is fed with an intensity of about 10-25% higher than the other, subsequent phase. For a square string with sides 100 x 100 mm, windings 74 and 76 are loaded with a 50 Hz alternating voltage of 50 volts and 400 amperes and windings 75 and 77 with the same frequency and voltage but 320 amperes. The migration field generates in the liquid steel various large shear forces, which in the described arrangement of the magnetic poles set the melt in rotational motion. If a stirring effect with a deeper penetration or a smaller stirring speed is desired, the alternating current frequency can be reduced with this in mind, especially in the case of large wall thickness molds.

Emellertid kan kopplingen även väljas så, att mag- netflödet går mellan polparen 70-72 resp 7l-73 för alstring av rotationsrörelsen medelst magnetfältet, var- vid polparet 70-72 exempelvis matas med 400 ampere och polparet 71-73 med 320 ampere.However, the coupling can also be selected so that the magnetic flux passes between the pole pairs 70-72 and 71-173, respectively, to generate the rotational movement by means of the magnetic field, whereby the pole pair 70-72 is fed, for example, at 400 amps and the pole pair 71-73 at 320 amps.

För större kvadratiska och rektangulära strängfor- mat kan antalet poler ökas. I stället för asymmetrisk strömmatning av lindningarna kan de olika starkt verkan- de skjuvkrafterna alstras genom olika geometrisk anord- ning av faserna, t ex genom olika antal lindningsvarv eller genom användning av poljärn av olika slag, såsom form och storlek av järntvärsnittet och/eller polaxel- riktningar osv.For larger square and rectangular string shapes, the number of poles can be increased. Instead of asymmetric current supply of the windings, the different strongly acting shear forces can be generated by different geometric arrangement of the phases, for example by different numbers of winding turns or by using poles of different kinds, such as shape and size of the iron cross section and / or pole axis. - directions, etc.

Asymmetrisk strömbelastning kan även kombineras med olika geometrisk utformning. Enligt det sist beskriv- na exemplet utföres omröringen med bågformigt (cirku- lärt) förlöpande skjuvriktning i kokillen, men omröring kan även användas i sekundärkylzonen. I stället för cirkulärt förlöpande skjuvriktning kan i kokillen även användas rätlinjigt, i strängens längdriktning förlöpan- de skjuvriktning.Asymmetric current load can also be combined with different geometric designs. According to the last described example, the stirring is performed with an arcuate (circular) extending shear direction in the mold, but stirring can also be used in the secondary cooling zone. Instead of circularly extending shear direction, the mold can also be used in a linear manner, in the longitudinal direction of the shear.

Förfaringssättet enligt uppfinningen kan användas för alla typer av stränggjutningsanläggningar med genom- loppskokill och kan även användas vid anläggningar för gjutning av förprofiler med balkform och gjutning av icke-järnmetaller. Vid strängar med lång, flytande kärna kan användas flera samverkande omrörare.The method according to the invention can be used for all types of continuous casting plants with a through-mold and can also be used in plants for casting pre-profiles with beam form and casting of non-ferrous metals. For strings with a long, liquid core, several cooperating stirrers can be used.

Claims

7906413-5 10 15 20 25 30 12 PATENT REQUIREMENTS

1. A method of extruding metal, in which in a mold a molten steel is cast into a strand which has a liquid core and after the mold is further controlled and cooled, stirring being carried out to produce a turbulent flow in the liquid core. by means of at least one multiphase stirrer arranged for inducing an electromagnetic field, characterized in that the turbulent flow is effected by generating by means of the phases of the stirrer at least two different, pulsating shear forces acting asymmetrically on the melt in such a way that it the turbulent flow is limited in the direction of the mold, so that it is not allowed to exert any influence on the surface of the melt in the mold.

2. A method according to claim 1, characterized in that the field symmetry during the start period is regulated from a value at or close to zero to a predetermined maximum value.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that by arranging phase symmetry and setting the shear force directions from the field windings, a shear force resulting from the force directions is caused to act from the side of the stirrer facing the string.

4. A method according to claim 1, characterized in that by means of the various strongly acting shear forces a rectilinearly extending shear direction is generated in the melt perpendicular to \ or along the longitudinal axis of the strand.

5. A method according to claim 1, characterized in that by means of the various strongly acting shear forces a shear direction curved about the longitudinal axis of the strand is generated in the melt.

A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the weaker shear force generated by one phase is caused to act before the stronger shear force, which is generated by means of a phase following in the direction of shear force action in in relation to the phase which produces the weaker shear force.

7. A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the stronger shear force is caused to act on the weaker shear force and is generated by means of a phase winding which is loaded with a current of about 10-25% higher current than the phase winding. , which produces the weaker shear force.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the different strongly acting shear forces are generated by means of phases which are arranged in different ways in a geometrically arranged manner.