SE515793C2

SE515793C2 - Device for continuous casting of metal

Info

Publication number: SE515793C2
Application number: SE9703892A
Authority: SE
Inventors: Anders Lehman
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2001-10-08
Also published as: SE9703892L; SE9703892D0; WO1999021670A1

Abstract

A device for continuous or semi-continuous casting of metal comprising a cooled mold (12) and an inductive heater (15) multi-turn coil arranged as an integral part of the mold at the top end of the mold.

Description

2 genom en kanal som styr smältan till kokillen. För gjutning av stål är de två först nämnda alternativen mest använda medan det tredje alternativet hu- vudsakligen används för att gjuta icke-järnhaltiga legeringar t.ex. koppar- och aluminiumbaserade legeringar. Allmänt gäller att ytegenskaperna och självklart också gjutstrukturen i hög grad är beroende av villkoren vid initial stelning. Men även metallrenhet kommer att bero på villkoren i den övre än- den av kokillen, dvs. på platser vid vilka metallen börjar stelna. 2 through a channel which controls the melt to the mold. For casting steel, the two first-mentioned alternatives are most commonly used, while the third alternative is mainly used for casting non-ferrous alloys, e.g. copper and aluminum based alloys. In general, the surface properties and of course also the casting structure are highly dependent on the conditions at initial solidification. But also metal purity will depend on the conditions at the upper end of the mold, ie. in places where the metal begins to solidify.

Villkoren för initial stelning är beroende av ett antal faktorer som påverkar varandra på ett komplext sätt, t.ex.; - metallﬂödet i den övre delen av kokillen; - smörjningen mellan kokillen och smältan/gjutsträngen; - värrneförluster och det totala värmetillståndet vid menisken; - värmetillståndet och värmeavledningen vid fronten av stelningen; - och vibrationer, om det finns några, i kokillen.The conditions for initial solidification depend on a number of factors that affect each other in a complex way, e.g .; metal ﬂ fate in the upper part of the mold; - the lubrication between the mold and the melt / casting string; - heat losses and the total heat condition at the meniscus; the heat state and heat dissipation at the front of the solidification; and vibrations, if any, in the mold.

Metallﬂödet i de ej stelnade delarna av gjutsträngen kan delas upp i ett pri- märﬂöde i form av strålar med het smälta som kommer in i kokillen och ett sekundärt ﬂödesmönster som framkallas i kokillen. När de primära strålarna kommer in i kokillen kommer de att samverka med smältan och den delvis stelnade strängen i kokillen och/ eller det magnetiska fält som läggs på för att bromsa och dela upp de primära strålarna och styra det sekundära ﬂö- desmönstret eller det som läggs på för att röra smältan i kokillen. Det se- kundära ﬂödet och i synnerhet mängden av ﬂödet uppåt till menisken och hastigheten för detta ﬂöde kommer att påverka värmetillstånden vid menis- ken, ytkvalitén, gjutstrukturen och också metallens renhet.The metal ﬂ fate in the non-solidified parts of the casting string can be divided into a primary ﬂ fate in the form of rays with hot melt entering the mold and a secondary ﬂ fate pattern developed in the mold. When the primary beams enter the mold, they will interact with the melt and the partially solidified strand in the mold and / or the magnetic field applied to brake and divide the primary beams and control the secondary ﬂ pattern of fate or what is laid. on to stir the melt in the mold. The secondary ﬂ fate and in particular the amount of ﬂ fate up to the meniscus and the speed of this ﬂ fate will affect the heat conditions at the meniscus, the surface quality, the casting structure and also the purity of the metal.

Ett Smörjmedel, t.ex. ett glas eller en glasforrnande komposition eller olja matas kontinuerligt till den övre ytan av smältan i kokillen. Smörjmedlet ut- nyttjas i många syften, bl.a. kommer det att förhindra att skinnet av gjut- strängen som först frarnkallas fastnar på kokillväggen. Normal vidhäftning mellan vibrationer visar så kallade vibrationsmärken. Skulle det stelnade skinnet fastna eller vidhäfta mera allvarligt på kokillen kommer detta att lfl n) gm ~4 \O (ut 3 framgå som allvarliga ytdefekter och i vissa fall som rispor i det först stelna- de skinnet. För gjutning av stålstrångar med stor dimension är smörjmedlet till övervägande del ett så kallat gjutpulver innefattande glasfrarnställande föreningar som kommer att smälta av värmen vid menisken. Gjutpulvret till- sätts ofta kontinuerligt vid den övre ytan av smältan i kokillen under ut- ning, som ett i huvudsak fast, fritt ﬂytande partikelpulver. Sammansättning- en av ett gjutpulver är skräddarsytt. Därmed kommer pulvret att smälta vid en önskad takt och smöijning kommer att tillhandahållas vid den önskade takten för att säkerställa Smörjning. Ett för tjockt lager av Smörjmedel mel- lan kokillen och gjutsträngen kommer också att påverka stelningsvillkoren och ytkvalitén på ett oönskat sätt. Sålunda måste värmetillstånden vid me- nisken styras.A Lubricant, e.g. a glass or glass-forming composition or oil is continuously fed to the upper surface of the melt in the mold. The lubricant is used for many purposes, including this will prevent the skin of the casting string that is first called off from sticking to the mold wall. Normal adhesion between vibrations shows so-called vibration marks. Should the solidified skin stick or adhere more severely to the mold, this will appear as severe surface defects and in some cases as scratches in the first solidified skin. The lubricant is predominantly a so-called casting powder comprising glass-producing compounds which will melt the heat at the meniscus.The casting powder is often added continuously to the upper surface of the melt in the mold during discharge, as a substantially solid, free-flowing particulate powder. The composition of a casting powder is tailor-made, thus the powder will melt at a desired rate and lubrication will be provided at the desired rate to ensure lubrication. surface quality in an undesirable way, so the heat conditions at the person must be controlled.

Värmeförluster och de totala värmetillstånden vid menisken kan påverkas genom värmeisolering som tillhandahålles av vissa gjutpulver. Emellertid styrs värmetillståndet vid menisken i huvudsak av det sekundära ﬂödet i kokillen. Det är också känt att installera värmare, i synnerhet induktions- värmare, angränsande till menisken. Användningen av värmare kommer att beskrivas i större detalj nedan. Om höga Värmeförluster ej kompenseras ge- nom en tillförsel av värme kan den övre ytan börja stelna, vilket förorsakar allvarliga störningar i gjutprocessen och förstör kvalitén hos gjutprodukten ur de ﬂesta aspekterna. På grund av detta är det sålunda också fördelaktigt med en noggrant styrd värmesituation vid menisken.Heat losses and the total heat conditions at the meniscus can be affected by thermal insulation provided by certain casting powders. However, the heat state at the meniscus is mainly controlled by the secondary fate in the mold. It is also known to install heaters, in particular induction heaters, adjacent to the meniscus. The use of heaters will be described in greater detail below. If high heat losses are not compensated by a supply of heat, the upper surface can begin to solidify, which causes serious disturbances in the casting process and destroys the quality of the casting product from the most important aspects. Due to this, it is thus also advantageous to have a carefully controlled heat situation at the meniscus.

Värmevillkoren och värmeavledning vid fronten av stelningen styrs i huvud- sak av ﬂödesmönstret i kokillen. Flödesmönstret kan påverkas genom has- tigheten hos smältan som kommer in i kokillen genom de primära strålarna, gjuthastigheten, överhettningen av den heta smältan som matas till kokillen, kokillegenskapema etc.. Eftersom tillständen vid stelningsfronten är beroen- de av värmetillstånden vid den övre änden av kokillen är det också ur denna synpunkt fördelaktigt med en noggrant styrd värmesituation vid menisken. m nå m -a ~o m 4 Vibrationer läggs primärt på för att säkerställa att gjutsträngen lämnar ko- killen. Mindre ytdefekter, så kallade vibrationsmärken formas emellertid normalt på gjutsträngen. Dessa vibrationsmärken påverkar också struktu- ren för gjutsträngen eftersom inneslutningar ofta är fångade vid dessa. Det är också känt att tryckkrafter som alstras genom ett högfrekvent elektro- magnetiskt fält kommer att verka för att separera smältan från kokillen.The heat conditions and heat dissipation at the front of the solidification are mainly controlled by the fate pattern in the mold. The flow pattern can be affected by the speed of the melt entering the mold through the primary jets, the casting speed, the overheating of the hot melt fed to the mold, the mold properties, etc. Since the condition at the solidification front is dependent on the heat conditions at the upper end of From this point of view, it is also advantageous for the mold to have a carefully controlled heat situation at the meniscus. m reach m -a ~ o m 4 Vibrations are applied primarily to ensure that the casting string leaves the boiler. However, minor surface defects, so-called vibration marks, are normally formed on the casting string. These vibration marks also affect the structure of the casting string as inclusions are often trapped at them. It is also known that compressive forces generated by a high frequency electromagnetic field will act to separate the melt from the mold.

Kontaken mellan smältan och kokillen under initial stelning av skinnet kommer sålunda att minimeras och matningen av Smörjmedel kommer att förbättras vilket vidare förbättrar ytkvalitén hos gjutsträngen. Genom ovan- stående är det tydligt att användning av en induktionsvärmare vid menisken ger fördelar eftersom den minskar kontakt mellan smältan och kokillen in- nan och vid initial stelning och förbättrar villkoren för en styrd matning av kokillsmörjmedel. Som en extra fördel ger användningen av en induktions- värmare vid den övre änden av kokillen möjligheter med vilka betydelsen av vibrationerna minskas.The contact between the melt and the mold during initial solidification of the skin will thus be minimized and the supply of Lubricant will be improved, which further improves the surface quality of the casting strand. From the above, it is clear that the use of an induction heater at the meniscus provides advantages because it reduces contact between the melt and the mold before and during initial solidification and improves the conditions for a controlled supply of mold lubricant. As an additional advantage, the use of an induction heater at the upper end of the mold provides possibilities with which the significance of the vibrations is reduced.

Genom ovanstående är det tydligt att det är fördelaktigt att arrangera en in- duktionsvärmare vid den övre änden av en kontinuerlig kokill. Den kommer att tillhandahålla förbättrade villkor för att bibehålla och styra temperaturen för metallen vid den övre ytan av smältan, menisken, så att den är tillräckligt hög under gjutning samtidigt som den minskar risken för fastklibbning, minskar vibrationsmärken och tillhandahåller förbättrade villkor för kokill- smörjning. Det är känt att arrangera en sådan induktionsvärmare angrän- sande till menisken för att tillhandahålla den önskade styrningen av tempe- raturen av smältan och tillhandahålla de tryckkrafter som verkar för att se- parera smältan från kokillen. Induktionsvärmaren kan vara av enfas- eller ﬂerfaskonstruktion. Företrädesvis läggs ett högfrekvent magnetiskt växelfält pä. Medelst tryckkrafterna som alstras av det högfrekventa magnetiska fältet minskar trycket mellan kokillväggen och smältan, varvid villkoren för smög'- ning förbättras avsevärt. Ytkvalitén för gíutsträngen kan därvidlag förbättras och gjuthastigheten kan ökas utan att riskera ytkvalitén samtidigt som be- tydelsen av vibrationer reduceras. Induktionsvärmaren kan om så önskas kombineras med andra elektromagnetiska anordningar som verkar på m .nl m -e ~o m 5 smältan i gjutsträngen eller på kokillen t.ex. en elektromagnetisk broms sä- som beskrivits ovan, men induktionsvärmaren kan också appliceras obero- ende. US-A-5 375 648 beskriver vidare hur en högfrekvent induktionsvärrna- re skall arrangeras vid den övre änden av kokillen. Denna värmare kan självklart användas självständigt eller i kombination med andra medel för att styra värmesituationen för kokillen. Det har föreslagits att arrangera induk- tionsvärmaren inom kokillen precis ovanför menisken, men en spole vid denna position utsätts för negativa tillstånd och skadas sålunda enkelt. Det är därför föredraget att arrangera induktionsvärmaren utanför kokillen vid den övre änden av kokillen. Eftersom kokillen på grund av flera anledningar företrädesvis är tillverkad av koppar, som har en hög ledningsförmäga, måste emellertid åtgärder vidtas för att minska virvelströmsförluster i kokil- len och därmed säkerställa att det elektromagnetiska fältet penetrerar ko- killen och effektivt värmer upp metallen i kokillen. Det är också känt att en minskning av frekvensen hos det magnetiska fältet eller en minskning av tjockleken hos kokillskivorna kommer att öka penetrationen, men ingen av dessa metoder är attraktiv. En minskad frekvens kommer att inducera rörel- ser eller oönskade ﬂöden i metallen, vilka rörelser kommer att störa den fö- redragna stabila flödessituationen i smältan vid menisken. En minskad väggtjocklek kommer att försämra de mekaniska egenskaperna hos kokillen med risk att kokillen skadas, vilket slutligen kan förorsaka metallpenetrering in till de interna kanalerna eller håligheterna i kokillskivorna där kylmedlet, t.ex. vatten, ﬂödar. En sådan kontakt mellan kylmedel och het smälta är sannolikt skadlig och gjutningen mäste avbrytas för reparation. Det har vi- dare föreslagits att byta ut kopparkokillen med en kokill tillverkad av ett material som uppvisar en lägre elektriskt ledningsförmäga, t.ex. en Ni-Cr-Fe eller en Ni-Cr-Co legering.From the above, it is clear that it is advantageous to arrange an induction heater at the upper end of a continuous mold. It will provide improved conditions for maintaining and controlling the temperature of the metal at the upper surface of the melt, the meniscus, so that it is high enough during casting while reducing the risk of sticking, reducing vibration marks and providing improved conditions for mold lubrication. It is known to arrange such an induction heater adjacent to the meniscus to provide the desired control of the temperature of the melt and to provide the compressive forces acting to separate the melt from the mold. The induction heater can be of single-phase or ﬂ phase phase construction. Preferably, a high frequency magnetic alternating field is applied. By means of the compressive forces generated by the high-frequency magnetic field, the pressure between the mold wall and the melt is reduced, whereby the conditions for smuggling are considerably improved. The surface quality of the casting string can thereby be improved and the casting speed can be increased without risking the surface quality at the same time as the significance of vibrations is reduced. The induction heater can, if desired, be combined with other electromagnetic devices which act on the melt in the casting string or on the mold, e.g. an electromagnetic brake as described above, but the induction heater can also be applied independently. US-A-5 375 648 further describes how a high frequency induction shield should be arranged at the upper end of the mold. This heater can of course be used independently or in combination with other means to control the heating situation of the mold. It has been proposed to arrange the induction heater within the mold just above the meniscus, but a coil at this position is exposed to negative conditions and is thus easily damaged. It is therefore preferred to arrange the induction heater outside the mold at the upper end of the mold. However, since for several reasons the mold is preferably made of copper, which has a high conductivity, measures must be taken to reduce eddy current losses in the mold and thereby ensure that the electromagnetic field penetrates the mold and efficiently heats the metal in the mold. It is also known that a decrease in the frequency of the magnetic field or a decrease in the thickness of the mold discs will increase the penetration, but none of these methods is attractive. A reduced frequency will induce motions or unwanted ﬂ fates in the metal, which motions will disturb the preferred stable flow situation in the melt at the meniscus. A reduced wall thickness will impair the mechanical properties of the mold with the risk of the mold being damaged, which may eventually cause metal penetration into the internal channels or cavities in the mold sheets where the coolant, e.g. water, ﬂ deserts. Such contact between coolant and hot melt is likely to be harmful and the casting must be stopped for repair. It has further been proposed to replace the copper mold with a mold made of a material which exhibits a lower electrical conductivity, e.g. a Ni-Cr-Fe or a Ni-Cr-Co alloy.

Det mest accepterade sättet att öka penetreringen av ett högfrekvent magne- tiskt fält genom en kokill och in i smältan är att använda en kokill som är slittad i utningsriktningen vid den övre änden av kokillen, dvs. i nivå med den högfrekventa induktionsvärmaren. En sådan kokillkonfiguration är känd som en slittad kokill degel. Den slittade kokillen kommer att minska 6 virvelströmsförlusterna och ökad värmeeffektiviteten eftersom strömbanorna för de elektriska strömmarna som induceras i kokillen av de pålagda mag- netiska fältet skärs. För att åstadkomma den önskade ökningen i vârmeef- fektivitet krävs ett stort antal slittar. Sålunda görs ofta en kompromiss där antalet slittar hålls vid en rimlig nivå och kompenseras med en ökning i storleken och mårkeffekten hos värmaren. En ökningen i märkeffekten hos värmaren uppträder typiskt som en ökning i antalet lindningar av värmar- spolen. Däividlag säkerställs att en tillräcklig mängd värme matas till smäl- tan, emellertid på bekostnad av låg värmeeffektivitet.The most accepted way to increase the penetration of a high frequency magnetic field through a mold and into the melt is to use a mold which is worn in the direction of ejection at the upper end of the mold, i.e. level with the high frequency induction heater. Such a mold configuration is known as a worn mold crucible. The worn mold will reduce the eddy current losses and increase the heat efficiency as the current paths of the electric currents induced in the mold by the applied magnetic field are cut. In order to achieve the desired increase in thermal efficiency, a large number of wears is required. Thus, a compromise is often made where the number of wears is kept at a reasonable level and is compensated with an increase in the size and darkening effect of the heater. An increase in the rated power of the heater typically occurs as an increase in the number of turns of the heater coil. Dividing layers ensure that a sufficient amount of heat is supplied to the melt, however, at the expense of low heat efficiency.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett syfte enligt uppfinningen är att tillhandahålla en anordning för kontinu- erlig gjutning av metall, innefattade en kontinuerlig kokill och en högfre- kvent induktionsvärmare vid den övre änden av kokillen, vilken ges förbätt- rade villkor för den initiala stelningen av gjutmetallen i kokillen. Företrädes- vis uppvisar anordningen en ökad värmeeffektivitet, så att när metall gjuts bibehålls temperaturen för metallen vid den övre ytan av smältan, menisken, tillräckligt hög utan risk att skada stödorganen och andra kokílldelar som kan ta skada av överhettning och som innefattas i anordningen. Anordning- en skall vidare alstra tryckkrafter som verkar för att separera smältan från kokillen, varvid vibrationsmärken i huvudsak elimineras eller minskar på- tagligt och de totala förutsättningarna för en god och jämn matning av kokillsmörjning förbättras. Elimineringen av eller den påtagliga minskningen av vibrationsmärken förbättrar vidare gjutstrukturen och avlägsnandet av inneslutningar, eftersom inneslutningar och/ eller defekter är inneslutna vid vibrationsmärkena.OBJECT OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a device for continuous casting of metal, comprising a continuous mold and a high frequency induction heater at the upper end of the mold, which is given improved conditions for the initial solidification of the cast metal in the mold. . Preferably, the device exhibits increased heat efficiency, so that when metal is cast, the temperature of the metal at the upper surface of the melt, the meniscus, is maintained high enough without risk of damaging the support members and other mold parts that can be damaged by overheating and included in the device. The device must further generate compressive forces which act to separate the melt from the mold, whereby vibration marks are substantially eliminated or significantly reduced and the overall conditions for a good and even supply of mold lubrication are improved. The elimination of or the marked reduction of vibration marks further improves the casting structure and the removal of inclusions, since inclusions and / or defects are enclosed at the vibration marks.

Ett annat syfte är att tillhandahålla en anordning med minskade virvel- strömsförluster i kokillskivorna så att värmeeffektiviteten ökar. Därvidlag tillhandahålles en anordning innefattande en induktionsvårrnare med mins- kad storlek och effekt så att kokillskivorna och alla stödramar och kokillde- (TI -ul (ft w m' (N 7 lar som innefattas in den kontinuerliga gjutanordningen ej skadas genom överhettning.Another object is to provide a device with reduced eddy current losses in the mold sheets so that the heating efficiency increases. In this case, a device is provided comprising an induction warmer of reduced size and power so that the mold plates and all support frames and mold parts (TI -ul (ft w m ') N 7 parts included in the continuous casting device are not damaged by overheating.

Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppñnningen är att tillhandahålla en kontinuerlig gjutanordning med en högfrekvent induktionsvärmare som drivs vid en tillräckligt hög frekvens. Med en tillräckligt hög frekvens undviks rörelser t.ex. turbulens och andra oönskades ﬂödesfenomen vid menisken och de önskvärda tryckkrafterna som verkar för att separera smältan från kokillen alstras. Därvidlag tillhandahälles goda värme-, ﬂödes-, smörjnings- och övergripande villkor vid den övre änden av kokillen.A further object of the present invention is to provide a continuous casting device with a high frequency induction heater which is operated at a sufficiently high frequency. With a sufficiently high frequency, movements e.g. turbulence and other undesirable ﬂ fatal phenomena at the meniscus and the desired compressive forces acting to separate the melt from the mold are generated. In doing so, good heating, fate, lubrication and overall conditions are provided at the upper end of the mold.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahålla en kontinuerlig gjutanordning som säkerställer; goda smörjningsvillkor, som kännetecknas av ett stabilt och jämnt matat smörjningsmedel, mellan smältan/kokillen respektive gjutsträngen/kokillen; bra styrning av värmetillständen vid menisken och under initial stelning, varvid frysning av menisken eller framkallning av en s.k. däckel, dvs. att metallen vid menisken börjar stelna undviks; bra villkor för en ren metall, dvs. ett ﬂöde vid menisken som i huvudsak är fritt från störningar så att inget kokillpulver eller liknande dras ner i metal- len och fastnar i gjutprodukten utan att gas, oxid eller andra partikeloren- heter i metaller tillåts ﬂyta till ytan där de tas omhand av kokillpulvret; och sålunda uppnår avsevärda förbättringar med avseende på kvalitén och pro- duktiviteten.A further object is to provide a continuous casting device which ensures; good lubrication conditions, characterized by a stable and evenly fed lubricant, between the melt / mold and the casting strand / mold, respectively; good control of the heat conditions at the meniscus and during initial solidification, whereby freezing of the meniscus or development of a so-called cover, ie. that the metal at the meniscus begins to solidify is avoided; good conditions for a pure metal, ie. a fate at the meniscus which is substantially free from disturbances so that no mold powder or the like is drawn down into the metal and adheres to the casting product without allowing gas, oxide or other particulate matter in metals to be allowed to surface to the surface where they are taken care of by the mold powder; and thus achieves significant improvements in terms of quality and productivity.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN För att uppnå detta föreslår den föreliggande uppfinningen en anordning för kontinuerlig eller delvis kontinuerlig gjutning av metall enligt ingressen av patentkrav 1, vilken kännetecknas av särdragen i den kännetecknande delen av patentkrav 1. Anordningen innefattar en kyld kokill och en ﬂervarvslindad spole som induktionsvärmare arrangerad vid den övre änden av kokillen. In- duktionsvärmarspolen är enligt den föreliggande uppfinningen arrangerad 8 som en integrerad del av kokillen. Företrädesvis omges och stöds kokillen av en struktur med stödbalkar. Dessa balkar innefattar ett system med inre håligheter och/ eller kanaler som matar kokillen med ett kylmedel, t.ex. vat- ten. Kanalerna i stödbalkarna är anslutna till kanalerna i kokillen, genom vilka kylmedlet ﬂödar under gjutning.SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve this, the present invention proposes a device for continuous or partially continuous casting of metal according to the preamble of claim 1, which is characterized by the features of the characterizing part of claim 1. The device comprises a cooled mold and an inductor wound. arranged at the upper end of the mold. According to the present invention, the induction heater coil is arranged as an integral part of the mold. Preferably, the mold is surrounded and supported by a structure with support beams. These beams comprise a system of internal cavities and / or channels which feed the mold with a coolant, e.g. water. The channels in the support beams are connected to the channels in the mold, through which the coolant ﬂ pours during casting.

Enligt en utföringsform som företrädesvis används för gjutning av strängar med större storlek, t.ex. slabs eller blooms, innefattar kokillen kokillskivor, företrädesvis fyra kokillskivor. Kokillskivorna är arrangerade för att forma en i huvudsak rektangulär kokill och enligt denna utföringsform av den förelig- gande uppfinningen är induktionsvärmarspolen, eller en del av induktions- vârmarspolen arrangerad som en integrerad del av en kokillskiva. I denna integrerat arrangerade värmarspole elimineras, i motsats till en värmarspole som är arrangerad utanför kokillen, i huvudsak virvelströmsförlusterna. De minskar åtminstone påtagligt men några förluster kan fortfarande inträffa som ett resultat av virvelströmmar inducerade i de mest angränsande kokill- delarna, dvs. delar av kokillen i mekanisk kontakt med spolen. För att mins- ka dessa minimala förluster kan ett fåtal slittar skäras i dessa delar av ko- killen, varvid sådana slittar skall oríenteras i gjutningsriktningen. Eftersom förlusterna minskar påtagligt och värmeeffektiviteten ökar påtagligt kan storleken och märkeffekten för värmaren minskas. Detta kommer ofta visa sig som en minskning i antal varv hos den integrerade värmarspolen enligt den föreliggande uppfinningen i jämförelse med en värmarspole enligt känd teknik för samma storlek på kokill. Eftersom märkeffekten minskas minskar även risken påtagligt att skada kokillen och varje stödbalk genom överhett- ning. Kokillen kommer också att vara mer mekaniskt stabil eftersom i hu- vudsak alla slittar elimineras. Även behovet att överväga den elektriska led- ningsförmågan hos kokillskivorna elimineras och kokillskivorna kan väljas primärt baserat på mekaniska och värmeegenskaper. Eftersom förlusterna minskar kan elektromagnetiska fält med högre frekvens användas varigenom värmeeffektiviteten kan förbättras ytterligare. (11 .ß <7! wa '~O w Induktionsvärmaren som ﬂervarvsspole innefattar företrädesvis en lednings- lindning där lindningen, åtminstone till del, är täckt med en elektrisk isole- ring. Den elektriska isoleringen behövs för att separera och elektriskt isolera varje varv i spolen från varje annat varv och också för att separera och elekt- riskt isolera spolledaren från andra angränsande kokilldelar och från den metalliska smältan i kokillen och därmed påtagligt minska eller i huvudsak eliminera kortslutningar eller läckströmmar mellan varven. Sålunda är enligt en utföringsforrn den elektriska isoleringen arrangerad mellan varje varv och utanpå de två yttersta varven av spolen. En elektrisk isolering är företrädes- vis också arrangerad mellan induktíonsvärmarspolen och smältan som finns i kokillen. Under vissa omständigheter räcker det med endast smörjmedlet för att säkerställa elektrisk isolering mellan spolen och smältan, under för- utsättning att det glaslíknande smörjmedlet är elektriskt isolerande och att det är närvarnade över hela kontaktytan mellan smälta och spole. Den elekt- riska isoleringen skall vara kapabel att arbeta vid de höga temperaturer som råder vid den övre änden av kokillen. Den innefattar därför företrädesvis oorganiska isoleringsmaterial valda ur följande grupp av material, en oxid, en silikat t.ex. ett glas eller ett naturligt eller tillverkat ﬂingmaterial, en nitrid eller en kombination av dessa. Den elektriska isoleringen skall företrädesvis också vara kapabel att motstå kemiska attacker från samverkan med den metalliska smältan eller smörjjmedlet. En elektrisk isolering innefattande glimmer har visat sig vara lämplig och så har också en beläggning som läggs på ledare genom ﬂamsprutning och innefattanden oxid, en silikat eller glas- formande material, en nitrid, eller en blandning av något eller några av des- sa material. En isolering innefattande glimmer är kommersiellt tillgänglig i många former, t.ex. band, ark, garn etc. som kan lindas eller formas på andra sätt runt ledaren eller införas mellan lindningama. Enligt en utfö- ringsform är värmarspolen separerad från smältan i kokillen genom en tunn avdelning t.ex. en beläggning, en folie eller liknande som läggs på insidan av kokillen i nivå med den isolerade induktiva ﬂervarvsvärmarspolen för att minska värme- och de kemiska kraven på den elektriska isoleringen som väljs så att de elektriska egenskaperna kan ges en mer betydelsefull roll vid fastställandet av en lämplig isolering eller isoleringsbeläggning. En sådan CPI I. 01 M1 w-D (nl 10 separation läggs på insidan av kokillen i nivå med isoleringen av den induk- tiva ﬂervanrsvärmarspolen. En beläggning som läggs på den isolerade in- duktionsvärmarspolen läggs lämpligtvis på genom ﬂamsprutning. lnduktionsvärmarspolen innefattar företrädesvis en rörledare med en ihålig inre hålighet arrangerad som en ﬂödeskanal för ett kylmedel. Självklart är den föreliggande uppﬁnningen också applicerbar för anordningar där induk- tionsvärmaren kyls indirekt genom kokillkylmedel.According to an embodiment which is preferably used for casting strands of larger size, e.g. slabs or blooms, the mold comprises mold plates, preferably four mold plates. The mold plates are arranged to form a substantially rectangular mold and according to this embodiment of the present invention, the induction heating coil, or a part of the induction heating coil, is arranged as an integral part of a mold plate. In this integrally arranged heater coil, in contrast to a heater coil which is arranged outside the mold, essentially the eddy current losses are eliminated. They decrease at least markedly, but some losses can still occur as a result of eddy currents induced in the most adjacent cooking parts, ie. parts of the mold in mechanical contact with the coil. In order to reduce these minimal losses, a few tears can be cut in these parts of the mold, whereby such tears must be oriented in the casting direction. Since the losses decrease significantly and the heating efficiency increases significantly, the size and rated power of the heater can be reduced. This will often manifest itself as a reduction in the number of turns of the integrated heater coil of the present invention compared to a prior art heater coil for the same size of mold. As the rated power is reduced, the risk of damaging the mold and each support beam due to overheating also decreases significantly. The mold will also be more mechanically stable because essentially all wear is eliminated. The need to consider the electrical conductivity of the turntables is also eliminated and the turntables can be selected primarily based on mechanical and thermal properties. As the losses are reduced, higher frequency electromagnetic fields can be used, whereby the heat efficiency can be further improved. (11 .ß <7! Wa '~ O w The induction heater as a revolving coil preferably comprises a line winding where the winding, at least in part, is covered with an electrical insulation. The electrical insulation is needed to separate and electrically insulate each revolution in the coil from each other turn and also to separate and electrically insulate the coil conductor from other adjacent mold parts and from the metallic melt in the mold and thereby significantly reduce or substantially eliminate short circuits or leakage currents between the turns. between each turn and on the outside of the two outermost turns of the coil An electrical insulation is preferably also arranged between the induction heating coil and the melt contained in the mold.In some circumstances only the lubricant is sufficient to ensure electrical insulation between the coil and the melt, under for exposure that the glass-like lubricant is electrically in soldering and that it is present over the entire contact surface between melt and coil. The electrical insulation must be capable of operating at the high temperatures prevailing at the upper end of the mold. It therefore preferably comprises inorganic insulating materials selected from the following group of materials, an oxide, a silicate e.g. a glass or a natural or manufactured material, a nitride or a combination thereof. The electrical insulation should preferably also be able to withstand chemical attacks from interaction with the metallic melt or lubricant. An electrical insulation comprising mica has been found to be suitable and also has a coating which is applied to conductors by injection and comprising oxide, a silicate or glass-forming material, a nitride, or a mixture of any or some of these materials. An insulation comprising mica is commercially available in many forms, e.g. tapes, sheets, yarns, etc. which can be wound or formed in other ways around the conductor or inserted between the windings. According to one embodiment, the heater coil is separated from the melt in the mold by a thin compartment e.g. a coating, foil or the like laid on the inside of the mold at the level of the insulated inductive ﬂ rotary heating coil to reduce the thermal and chemical requirements of the electrical insulation selected so that the electrical properties can be given a more significant role in determining a suitable insulation or insulation coating. Such a CPI I. 01 M1 wD (i.e. 10 separation) is laid on the inside of the mold at the level of the insulation of the inductive induction heating coil. A coating applied to the insulated induction heating coil is suitably applied by injection. a hollow inner cavity arranged as a fate channel for a coolant.Of course, the present invention is also applicable to devices where the induction heater is cooled indirectly by a mold coolant.

För att säkerställa ett stabilt ﬂödesmönster i de icke-stelnade delarna av gjutsträngen och i synnerhet vid menisken kombineras den högfrekventa in- duktionsvärmaren med en ytterligare anordning som alstrar ett elektromag- netiskt fält, t.ex. en omrörare eller en elektromagnetisk broms. Det högfre- kventa elektromagnetiska fältet som läggs på av värmaren framkallar värme och tryckkrafter som verkar på smältan vid menisken, men för att säker- ställa de goda effekterna av detta är det oftast fördelaktigt att kombinera värmaren med andra elektromagnetiska anordningar som säkerställer ett stabilt och styrt ﬂöde i de icke-stelnade delarna av gjutsträngen. Appliceran- det av en eller flera elektromagnetiska bromsar som lägger på ett eller ﬂera statiska eller periodiska lågfrekventa magnetiska fält kommer att säkerställa att ett inkommande primärt ﬂöde av het smälta bromsas och delas upp och kommer också att verka för att stabilisera ﬂödet vid ytan av smältan. De magnetiska bromsarna kan arrangeras för att lägga på magnetiska fält vid en eller ﬂera nivåer arrangerade en efter en i gjutriktningen, och med varie- rande konfiguration för de magnetiska fälten över gjutsträngens bredd. En kombination av en sådan magnetisk broms med åtminstone ett högfrekvent magnetiskt uppvärmningsfält som framkallar tryckkrafter som verkar på den stabila yta och/ eller värme i dessa delar av smältan tillhandahåller avsevär- da förbättringar vad anbelangar kvalitén och produktionsdriften i förhållan- det till känd kontinuerlig eller delvis kontinuerlig gjutning. Också kombina- tionen med en induktionsvärmare enligt den föreliggande uppﬁnningen och en magnetisk omrörare som lägger på ett altemerande magnetiskt rörelsefält som inducerar en stabil ﬂödescirkulation i kokillen är fördelaktig.To ensure a stable pattern of fate in the non-solidified parts of the casting string and in particular at the meniscus, the high-frequency induction heater is combined with an additional device which generates an electromagnetic field, e.g. a stirrer or an electromagnetic brake. The high-frequency electromagnetic field applied by the heater generates heat and compressive forces acting on the melt at the meniscus, but to ensure the good effects of this, it is usually advantageous to combine the heater with other electromagnetic devices that ensure a stable and controlled ﬂ fate in the non-solidified parts of the casting string. The application of one or more electromagnetic brakes that apply one or more static or periodic low frequency magnetic fields will ensure that an incoming primary ﬂ fate of hot melt is slowed down and split and will also act to stabilize ﬂ fate at the surface of the melt. The magnetic brakes can be arranged to apply magnetic fields at one or ﬂ your levels arranged one by one in the casting direction, and with varying configuration of the magnetic fields across the width of the casting string. A combination of such a magnetic brake with at least one high frequency magnetic heating field which produces compressive forces acting on the stable surface and / or heat in these parts of the melt provides considerable improvements in terms of quality and production operation over known continuous or partial continuous casting. The combination with an induction heater according to the present invention and a magnetic stirrer which applies an alternating magnetic field of motion which induces a stable ﬂ circulation in the mold is also advantageous.

UI u) (h -1 sO th! ll En mera styrd temperaturfördelning i de icke-stelnade delarna av gjut- strängen och i synnerhet vid menisken erhålles med en kontinuerlig gjutan- ordning enligt den föreliggande uppfinningen. På detta sätt förbättras både kvalitén, uttryckt t.ex. som gjutningsstruktur och / eller antalet inneslut- ningar och produktiviteten, uttryckt som tillgänglighet, utbyte och /eller gjutningshastighet eftersom en säker och pålitlig gjutprocess kan vidmakt- hållas.UI u) (h -1 sO th! Ll A more controlled temperature distribution in the non-solidified parts of the casting strand and in particular at the meniscus is obtained with a continuous casting device according to the present invention. eg as casting structure and / or the number of inclusions and productivity, expressed as availability, yield and / or casting speed as a safe and reliable casting process can be maintained.

När det inkommandet ﬂödet med het smälta matas till kokillen framkallas ett sekundärt flöde i de icke-stelnade delarna av strängen. Oberoende av el- ler hur detta sekundära ﬂöde styrs säkerställer användningen av en anord- ning enligt den föreliggande uppfinningen en stabil och styrd värmesituation vid menisken varvid en frusen menisk undviks. Samtidigt verkar tryckkrafter på smältan för att separera den från kokillen, varvid kontakten smäl- ta/ kokillen i området av initial stelning minskar och villkoren för en stabil och tillräcklig matning av varje kokillsmörjrnedel förbättras. Temperatur- styrningen som tillhandahålles genom den föreliggande uppfinningen skyd- dar mot en frusen menisk eller en däckel. En fullständig eller delvis stelning av menisken medför ett allvarligt produktionsdriftsproblem som ofta resulte- rar i ett produktionsstopp. En delvis frysning återspeglas även om den är ringa i kvalitén hos gjutsträngen i form av ytdefekter. Ytkvalitén påverkas i negativ riktning också genom en minskad temperatur vid menisken eftersom detta leder till lägre takt av smältning av gjutpulver som matas till den övre ytan av smältan och därför ger dåligt skydd mot smältan/gjutsträngen, un- der dess passage genom kokillen, och vidhäftning till de inre väggarna av kokillen. Vidhäftning till kokillen resulterar i ytdefekter och i värsta fall till att det stelnade självbärande skalet rivs sönder. Ett sönderrivet skal kan i värsta fall leda till ett genombrott genom skalet sä att smälta rinner ut över gjutsträngen, nedåt i kokillen, varvid giutprocessen måste avbrytas och ett tidskrävande arbete initieras för att rengöra gjutmaskinen från metall som ﬂyter ut innan den kan startas om. Tryckkrafterna som alstras av den hög- m må en -.: \o (N .. m: 12 frekventa värmaren för att verka på smältan och separera den från kokillen tillhandahåller en påtaglig förbättring i ytkvalitén eftersom den; minskar kontakten smälta/ kokill vid platsen för den initiala forrnningen av det stelnande skalet och därmed reducerar storleken på och antalet vibra- tionsmärken; förbättrar matningen av kokillsmörj medel som ger en övergripande förbätt- ring av ytkvalitén.When the incoming ﬂ fate with hot melt is fed to the mold, a secondary flow is induced in the non-solidified parts of the strand. Regardless of or how this secondary fate is controlled, the use of a device according to the present invention ensures a stable and controlled heat situation at the meniscus, whereby a frozen meniscus is avoided. At the same time, compressive forces act on the melt to separate it from the mold, thereby reducing the melt / mold contact in the area of initial solidification and improving the conditions for a stable and sufficient supply of each mold part. The temperature control provided by the present invention protects against a frozen meniscus or a lid. A complete or partial solidification of the meniscus causes a serious production operational problem that often results in a production stoppage. A partial freezing is reflected even if it is poor in the quality of the casting string in the form of surface defects. The surface quality is also affected in a negative direction by a reduced temperature at the meniscus as this leads to a lower rate of melting of casting powder which is fed to the upper surface of the melt and therefore provides poor protection against the melt / casting strand, during its passage through the mold, and adhesion to the inner walls of the mold. Adhesion to the mold results in surface defects and in the worst case, the solidified self-supporting shell being torn apart. A torn shell can in the worst case lead to a breakthrough through the shell so that melt flows out over the casting string, down into the mold, whereby the casting process must be interrupted and time consuming work initiated to clean the casting machine from metal that ut out before it can be restarted. The compressive forces generated by the high frequency heater -: \ o (N .. m: 12) to act on the melt and separate it from the mold provide a significant improvement in surface quality as it; for the initial formation of the solidifying shell and thereby reduces the size and number of vibration marks, improves the feed of mold lubricant which provides an overall improvement of the surface quality.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj nedan och exempliñeras medelst en föredragen utföringsform med hänvisning till de bifogade ritningarna; Fig. 1 visar ett snitt längs gjutningsriktningen genom den övre änden av en anordning för kontinuerlig gjutning enligt känd teknik med en induktions- värmare anordnad vid den övre änden av kokillen; Fig. lb visar ett tvärsnitt tvärt mot gjutningsriktningen för samma kokill; Fig. 2 visar ett tvärsnitt längs gjutningsriktningen genom den övre änden av en anordning för kontinuerlig gjutning enligt en utföringsform av den förelig- gande uppfinningen med en induktionsvärmare arrangerad som en integre- rad del av kokillen i den övre änden av kokillen; och Fig. 3 visar ett tvärsnitt längs gjutningsriktningen för en anordning enligt ytterligare en utföringsform av den föreliggande uppfinningen där induk- tionsvärmaren har kompletterats med en elektromagnetisk broms.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in detail below and exemplified by means of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings; Fig. 1 shows a section along the casting direction through the upper end of a continuous casting device according to the prior art with an induction heater arranged at the upper end of the mold; Fig. 1b shows a cross section opposite to the casting direction of the same mold; Fig. 2 shows a cross-section along the casting direction through the upper end of a continuous casting device according to an embodiment of the present invention with an induction heater arranged as an integral part of the mold in the upper end of the mold; and Fig. 3 shows a cross section along the casting direction of a device according to a further embodiment of the present invention where the induction heater has been supplemented with an electromagnetic brake.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Anordningarna för kontinuerlig gjutning av metall som visas i Fig. la, lb, 2 och 2 innefattar alla en kontinuerlig kokill 12. En kontinuerlig kokill är öp- pen i båda ändarna i gjutningsriktningen och arrangerad med kylorgan, fö- reträdesvis innefattar kokillen ett system av inre håligheter eller kanaler i vilka ett kylmedel ﬂödar under drift och organ för att säkerställa att- den formade gjutsträngen kontinuerligt lämnar kokillen. Den kylda kokillen ma- tas kontinuerligt med ett primärt ﬂöde av het smälta, varvid den heta smäl- (H -Û (V1 ~.:| \D (hl 13 tan kyls och en gjutsträng 11 formas i kokillen 12. Kokillen 12 är vanligtvis en vattenkyld kopparkokill. Kokillen omges och stöds företrädesvis av en struktur med stödbalkar 30 såsom visas i Fig. 3. Kokillen och alla stödbal- kar 30 innefattar inre håligheter eller kanaler, ej visade, i vilka vatten, ﬂödar under gjutning. Under gjutning matas ett primärt ﬂöde av het smälta till ko- killen 12. Smältan matas till kokillen 12 antingen medelst en fri utstråle, ett gjutrör som öppnar sig under den övre ytan 16 av smältan som finns i ko- killen, ett nedsänkt inloppsmunstycke 31 såsom visas i Fig. 3 eller genom en kanal eller ett system av matningskanaler eller rännor som styr smältan till kokillen 12. Vid gjutning av stål är de två förstnämnda alternativen domine- rande medan det tredje alternativet i huvudsak används för att gjuta icke- järnhaltiga legeringar t.ex. koppar och aluminiumbaserade legeringar t.ex. i form av extruderade billets. När metallen passerar genom kokillen 12 kyls den och stelnar varvid en gjutsträng 10 formas. När gjutsträngen 10 lämnar kokillen innefattar den ett stelnat, självbärande ytskal kring en kvarvarande restsmälta. Allmänt gäller att yttillstånden och självklart också gjutstruktu- ren i hög grad är beroende av villkoren vid den initiala stelningen. Men också metallrenheten kommer att bero på tillstånden i den övre änden av kokillen, dvs. de platser vid vilken metallen börjar stelna. Styrningen av värmesitua- tionen vid den övre änden av kokillen 12 är i alla ñgurer en högfrekvent in- duktionsvärmare 14, 15 arrangerad vid den övre änden, vid en nivå med den övre ytan av smältan i kokillen, menisken 16.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The devices for continuous casting of metal shown in Figs. 1a, 1b, 2 and 2 all comprise a continuous mold 12. A continuous mold is open at both ends in the casting direction and arranged with cooling means, preferably comprises the mold a system of internal cavities or channels in which a coolant ﬂ burns during operation and means to ensure that the shaped casting string continuously leaves the mold. The cooled mold is fed continuously with a primary ﬂ fate of hot melt, the hot melt (H -Û (V1 ~.: | \ D) hl being cooled and a casting strand 11 being formed in the mold 12. The mold 12 is usually The mold is preferably surrounded and supported by a structure with support beams 30 as shown in Fig. 3. The mold and all support beams 30 comprise internal cavities or channels, not shown, in which water ﬂ wastes during casting. primarily ﬂ of hot melt to the pan 12. The melt is fed to the pan 12 either by a free jet, a casting tube which opens below the upper surface 16 of the melt contained in the pan, a submerged inlet nozzle 31 as shown in Figs. 3 or through a channel or a system of feed channels or grooves which control the melt to the mold 12. When casting steel, the first two alternatives are dominant while the third alternative is mainly used for casting non-ferrous alloys e.g. ppar and aluminum-based alloys e.g. in the form of extruded billets. As the metal passes through the mold 12, it cools and solidifies, forming a casting strand 10. When the casting string 10 leaves the mold, it comprises a solidified, self-supporting surface shell around a remaining residual melt. In general, the surface conditions and of course also the casting structure are highly dependent on the conditions at the initial solidification. But also the metal purity will depend on the conditions at the upper end of the mold, ie. the places at which the metal begins to solidify. The control of the heating situation at the upper end of the mold 12 is in all respects a high-frequency induction heater 14, 15 arranged at the upper end, at a level with the upper surface of the melt in the mold, the meniscus 16.

Värmaren 14 enligt känd teknik, såsom visas i Fig. la och lb är arrangerad utanför kokillen 12 och det högfrekventa magnetiska fältet som alstras av värmaren 14 mäste penetrera kokillen 14 och in i smältan. För att minska virvelströmsförlustema i kokillen 12 och förbättra vårmeeffektiviteten hos kokillen 12 är den slittad i gjutningsriktningen i nivå med värmaren 14.The prior art heater 14, as shown in Figs. 1a and 1b, is arranged outside the mold 12 and the high frequency magnetic field generated by the heater 14 must penetrate the mold 14 and into the melt. In order to reduce the eddy current losses in the mold 12 and to improve the heat efficiency of the mold 12, it is worn in the casting direction at the level of the heater 14.

Slittarna a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p visas bäst i Fig. lb. I motsats till detta är värmaren 14 enligt den föreliggande uppfinningen inkluderad som en integrerad del i kokillen såsom visas i Fig. 2 och 3. Härgenom elimi- neras i huvudsak virvelströmsförlustema eller reduceras åtminstone påtag- ligt eftersom vissa förluster fortfarande kan inträffa som ett resultat av 14 strömvirvlar inducerade i de mest angränsande delarna, dvs. de delar av ko- killen i mekaniskt kontakt med spolen. För att minska dessa minimala för- luster är ett fåtal slittar skurna i dessa delar av kokillen, varvid sådana slit- tar skall vara orienterade i gjutningsriktningen. Eftersom förlusterna är på- tagligt reducerade och värmeeffektiviteten är påtagligt förbättrad kan storle- ken och märkeffekten för värmaren 15 minskas. Detta kommer oftast visa sig som en minskning av lindningsvarven av värmarspolen 15. Eftersom märkeffekten minskar är risken för att skada kokillen 12 och stödbalkarna 30 genom överhettning påtagligt reducerad. Kokillen 12 kommer också att vara mekaniskt mer stabil eftersom i huvudsak alla slittar har eliminerats eller som i utföringsformen där åtgärder har vidtagits för att ytterligare redu- cera virvelströmsförlusterna i kokillen är antalet slittar påtagligt reducerade.The slits a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p are best shown in Fig. 1b. In contrast, the heater 14 of the present invention is included as an integral part of the mold as shown in Figs. 14 current vortices induced in the most adjacent parts, ie. the parts of the coil in mechanical contact with the coil. To reduce these minimal losses, a few wears are cut in these parts of the mold, such wears being oriented in the casting direction. Since the losses are significantly reduced and the heating efficiency is significantly improved, the size and rated power of the heater 15 can be reduced. This will most often manifest itself as a reduction in the winding turns of the heater coil 15. As the rated power decreases, the risk of damaging the mold 12 and the support beams 30 by overheating is significantly reduced. The mold 12 will also be mechanically more stable because essentially all wears have been eliminated or as in the embodiment where measures have been taken to further reduce the eddy current losses in the mold, the number of wears is significantly reduced.

Också behovet av att ta hänsyn till den elektriska ledningsförmågan hos ko- killen 12 elimineras och kokillen 12 kan väljas baserat primärt på mekanis- ka och värmeegenskaper. Eftersom förlusterna är reducerade kan elektro- magnetiska fält med en högre frekvens användas, varvid värmeeffektiviteten förbättras ytterligare. Induktionsvärmaren 15 kan vara en enfas eller ﬂerfas- värmare. När det högfrekventa alternerande magnetiska fältet läggs på för att verka på smältan framkallas värme i smältan så att temperaturen för smältan angränsande till menisken 16 kan styras. Samtidigt framkallas tryckkrafter som verkar på smältan genom det högfrekventa altemerande fältet. Tryckkrafterna reducerar trycket mellan kokillen 12 och smältan och förbättrar sålunda villkoren för Smörjning påtagligt. Förbättringar i förhål- lande till anordningar enligt känd teknik för kontinuerlig eller delvis konti- nuerlig gjutning, vilka innefattar externa och separat arrangerade induk- tionsvärmare, erhålles när utföringsforrnen som visas i Fig. 2 används och avser många kvalité- och produktivitetsaspekter t.ex.; - värmeeffektivitet; - en mekaniskt mer stabil kokill; - renhet; - ytkvalité; - styrd giutstuktur; - minskad stilleståndstid; och (fl så (71 u: \O (N 15 - åtgärder för att öka gjuthastigheten och / eller minska vibration.The need to take into account the electrical conductivity of the mold 12 is also eliminated and the mold 12 can be selected based primarily on mechanical and thermal properties. Since the losses are reduced, electromagnetic fields with a higher frequency can be used, whereby the heating efficiency is further improved. The induction heater 15 can be a single-phase or ﬂ phase phase heater. When the high frequency alternating magnetic field is applied to act on the melt, heat is generated in the melt so that the temperature of the melt adjacent to the meniscus 16 can be controlled. At the same time, compressive forces acting on the melt are produced by the high-frequency alternating field. The compressive forces reduce the pressure between the mold 12 and the melt and thus significantly improve the conditions for lubrication. Improvements over prior art devices for continuous or partially continuous casting, which include external and separately arranged induction heaters, are obtained when the embodiments shown in Fig. 2 are used and relate to many quality and productivity aspects, e.g. ; - heat efficiency; - a mechanically more stable mold; - purity; - surface quality; - controlled casting structure; - reduced downtime; and (fl so (71 u: \ O (N 15 - measures to increase casting speed and / or reduce vibration).

För att ytterligare förbättra kvalitén hos gjutprodukten och / eller produktivi- teten är anordningen enligt några av utföringsformerna i den föreliggande uppfinningen kompletterad med andra elektromagnetiska anordningar t.ex. en elektromagnetisk kokillomrörare eller en elektromagnetisk broms. En så- dan utföringsforrn är inkluderad som ett exempel och visas i Fig. 3. Själv- klart kan föreliggande uppfinningen användas med eller utan en sådan yt- terligare elektromagnetisk anordning och i alla kombinationer med en eller ﬂera anordningar av denna typ eller andra anordningar eller åtgärder som anpassats för att öka styrningen av ﬂödet och/ eller värmesituationen i gjut- strängen 10 under stelning och i synnerhet under den initiala stelningen vid den övre änden av kokillen. En elektromagnetisk broms är arrangerad för att lägga på statiska eller periodiska lågfrekventa magnetiska fält för att verka på de icke stelnade delarna av gjutsträngen 10 och bromsar och delar följ- aktligen upp smältan som ﬂödar in i kokillen 12 och förhindrar det primära ﬂödet för den heta smältan, som vanligtvis innehåller icke-metalliska par- tiklar, från att penetrera djupt ned i gjutsträngen 10 och styra ﬂödet i de icke stelnande delarna av strängen 10. Bromsen innefattar magnetiska poler som kan vara permanentmagneter eller, såsom visas i Fig. 3, induktions- spolar. De magnetiska fälten enligt den utföringsform som visas i Fig. 3 läggs på vid en nivå nedströms i förhållande till munstyckesöppningarna. Den fö- religgande uppﬁnningen är självklart applicerbar även på elektromagnetiska anordningar anordnade på andra sätt, inkluderande anordningar som inne- fattar elektromagnetiska bromsar som läggs på för att verka i två eller ﬂera nivåer, varvid nivåerna är arrangerade en efter en i gjutningsriktningen.In order to further improve the quality of the casting product and / or the productivity, the device according to some of the embodiments of the present invention is supplemented with other electromagnetic devices e.g. an electromagnetic mold stirrer or an electromagnetic brake. Such an embodiment is included as an example and is shown in Fig. 3. Of course, the present invention can be used with or without such an additional electromagnetic device and in all combinations with one or more devices of this type or other devices or measures adapted to increase the control of the fate and / or the heat situation in the casting string 10 during solidification and in particular during the initial solidification at the upper end of the mold. An electromagnetic brake is arranged to apply static or periodic low frequency magnetic fields to act on the non-solidified portions of the casting string 10 and consequently brakes and splits the melt which ﬂ sinks into the mold 12 and prevents the primary ﬂ fate of the hot melt. , which usually contains non-metallic particles, from penetrating deep into the casting string 10 and controlling the fate of the non-solidifying parts of the string 10. The brake comprises magnetic poles which may be permanent magnets or, as shown in Fig. 3, induction coils. The magnetic fields according to the embodiment shown in Fig. 3 are applied at a level downstream of the nozzle openings. The present invention is of course also applicable to electromagnetic devices arranged in other ways, including devices comprising electromagnetic brakes which are applied to act in two or ﬂ your levels, the levels being arranged one by one in the casting direction.

Spolarna matas med likström eller en periodisk lågfrekvent växelström. Varje pol innefattar en kärna 24 som hör till en lindning 25. Företrädesvis är varje lindning 24 arrangerad runt en käma 24. En magnetisk återkopplingsbana 26 är arrangerad för att forma en eller ﬂera slutna magnetiska kretsar. Varje sluten magnetisk krets innefattar åtminstone en eller ﬂera kärnor 24, en el- ler ﬂera återkopplingsbanor 26 och det magnetiska fältet läggs på över ko- killen 12. Ett första statiskt eller periodiskt lågfrekvent magnetiskt fält läggs 16 på i nivå med eller nedströms i förhållande till munstyckesöppningen genom vilken det primära ﬂödet av het smälta matas för att bromsa och dela upp det inkommande primära ﬂödet av het smälta, varvid risken för att slagg dras in i smältan reduceras samtidigt som bra villkor skapas för separation av icke-metalliska partiklar. Som en konsekvens därav framkallas ett se- kundärt ﬂöde som visar en mer eller mindre styrd cirkulation eller ﬂödes- mönster i de icke stelnande delarna av gjutsträngen 10. Ett andra statiskt eller periodiskt lågfrekvent magnetiskt fält läggs på uppströms i förhållande till det första fältet vid en nivå mellan munstyckesöppningarna och menis- ken för att styra och stabilisera det andra ﬂödet och för att bland annat sä- kerställa en tillräcklig värmematning till menisken 16. För att förhindra att menisken 16 stelnar krävs det att en tillräcklig mängd med het smälta ﬂödar uppåt till och längs menisken 16. Detta ﬂöde mäste emellertid begränsas så att det inte blir så starkt att gjutningspulver och andra icke-metalliska par- tiklar löper risken att dras ned in i och fångas i smältan. För att säkerställa att en tillräcklig mängd med värme matas till smältan angränsande till me- nisken 16 utan den oönskade risken att icke-metalliska partiklar dras ned in i smältan kompletteras enligt den föreliggande uppfinningen de statiska magnetiska fälten med en induktionsvärmare 15 arrangerad som en integre- rad del av den över änden av kokillen 12 i nivå med menisken 16. Induk- tionsvärmaren 15 kan vara en enfas- eller ﬂerfasvärmare. När det högfre- kventa altemerade magnetiska fältet läggs på för att verka på smältan fram- kallas värme i smältan så att temperaturen för smältan angränsande till menisken 16 kan styras. Samtidigt framkallas tryckkrafter som verkar på smältan. Tryckkrafterna reducerar trycket mellan väggen av kokillen 12 och smältan och förbättrar sålunda villkoren för Smörjning påtagligt. Kombina- tionen av den elektromagnetiska bromsen 20 och induktionsvärrnaren 15 som är integrerat arrangerad med kokillen säkerställer de fördelaktiga re- sultaten för värmaren 15 eftersom den kommer att verka på en smälta som uppvisar ett stabilt och styrt ﬂödesmönster i de icke stelnande delarna av gjutsträngen och i synnerhet vid menisken 16. Kombinationen av bromsen 20 och värmaren 15 som enligt den föreliggande uppfinningen är arrangerad som en integrerad del av den övre änden av kokillen 12 tillhandahåller en lﬂ IIIIÛ (Ü wa *Û (14 , , , , , . . . n 17 bättre ytkvalité hos gjutstrângen 10 och en förbättrad styrning av den initi- ala stelningen och gjutstrukturen och en möjlighet att öka gjutningshastig- heten utan att äventyra kvalitén hos gjutprodukten.The coils are supplied with direct current or a periodic low-frequency alternating current. Each pole comprises a core 24 belonging to a winding 25. Preferably, each winding 24 is arranged around a core 24. A magnetic feedback path 26 is arranged to form one or more closed magnetic circuits. Each closed magnetic circuit comprises at least one or ﬂ your cores 24, one or ﬂ your feedback paths 26 and the magnetic field is applied over the coil 12. A first static or periodic low frequency magnetic field is applied 16 at the level of or downstream of the nozzle orifice through which the primary ﬂ of hot melt is fed to slow down and divide the incoming primary ﬂ of hot melt, thereby reducing the risk of slag being drawn into the melt while creating good conditions for the separation of non-metallic particles. As a consequence, a secondary ﬂ fate is produced which shows a more or less controlled circulation or ﬂ fate pattern in the non-solidifying parts of the casting string 10. A second static or periodically low frequency magnetic field is applied upstream of the first field at a level between the nozzle openings and the meniscus to control and stabilize the second ﬂ fate and to ensure, among other things, a sufficient heat supply to the meniscus 16. To prevent the meniscus 16 from solidifying, a sufficient amount of hot melt ﬂ needs to flow upwards to and along the meniscus 16. However, this fate must be limited so that it does not become so strong that casting powder and other non-metallic particles run the risk of being drawn into and trapped in the melt. To ensure that a sufficient amount of heat is supplied to the melt adjacent to the human 16 without the undesirable risk of non-metallic particles being drawn into the melt, according to the present invention the static magnetic fields are supplemented with an induction heater 15 arranged as an integral heater. row part of it over the end of the mold 12 at the level of the meniscus 16. The induction heater 15 can be a single-phase or ﬂ phase phase heater. When the high frequency altered magnetic field is applied to act on the melt, heat is generated in the melt so that the temperature of the melt adjacent to the meniscus 16 can be controlled. At the same time, compressive forces are produced which act on the melt. The compressive forces reduce the pressure between the wall of the mold 12 and the melt and thus significantly improve the conditions of Lubrication. The combination of the electromagnetic brake 20 and the induction hardener 15 integrated with the mold ensures the favorable results for the heater 15 as it will act on a melt which has a stable and controlled fate pattern in the non-solidifying parts of the casting string and in particularly at the meniscus 16. The combination of the brake 20 and the heater 15 which according to the present invention is arranged as an integral part of the upper end of the mold 12 provides a l ﬂ IIIIÛ (Ü wa * Û (14,,,,,... n 17 better surface quality of the casting strand 10 and an improved control of the initial solidification and casting structure and an opportunity to increase the casting speed without compromising the quality of the casting product.

Claims

A device for continuous or partially continuous casting of metal comprising a cooled mold (12) and an inductive rotary heating coil arranged at the upper end of the mold, the induction heating coil (15) being arranged as an integral part of the mold. in that the induction heater coil (15) is electrically isolated from the melt contained in the mold.

A continuous casting device according to claim 1, characterized in that the mold comprises mold plates arranged to form a substantially rectangular mold and that the induction heater coil (15) or a part of the induction heater coil is arranged as an integral part of a mold disk.

A continuous casting device according to claim 1 or 2, characterized in that the inductive rotary heater coil (15) comprises a wound conductor which is at least partially covered with an electrical insulation.

A continuous casting device according to claim 3, characterized in! in that the electrical insulation is arranged between each turn to separate and electrically insulate them from each other and on the outside of the two outermost turns of the coil to separate and electrically insulate the coil from adjacent mold parts.

A continuous casting device according to any one of claims 3-4, characterized in that the electrical insulation is capable of operating at high temperatures and comprises materials selected from the following group of materials, an oxide, a silicate e.g. a glass or a natural or manufactured, ing material, a nitride or a combination of these. 19

A continuous casting device according to claim 5, characterized in that the electrical insulation comprises a natural silicate material, e.g. mica.

A continuous casting device according to claim 5, characterized in that the electrical insulation comprises a coating applied to the conductor by injection.

A continuous casting device according to any one of the preceding claims, characterized in that the induction heater coil (15) comprises a conductor with a hollow inner cavity arranged as a fate channel for a coolant.

A continuous casting device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heater coil (15) is separated from the melt in the mold by a thin compartment e.g. a coating, foil or the like which is applied to the inside of the mold at the level of the insulated inductive rotary heater coil.

A continuous casting device according to claim 9, characterized in that a coating is applied by ﬂ injection on the inside of the mold at the level of the insulated inductive ﬂ rotary heater coil.

11. ll. A continuous casting device according to any one of the preceding claims, characterized in that a further electromagnetic device is arranged to apply at least one electromagnetic field to control the fate pattern in the non-solidified parts of the strand.

A continuous casting device according to claim 11, characterized in that an electromagnetic brake is arranged to apply at least one static or a periodic low-frequency electromagnetic field to act in the way of an incoming primary fate of hot melt fed to the mold so that the primary flow is slowed down and divided and to control the secondary fate pattern evoked in the non-solidified portions of the string.

A continuous casting device according to claim 11 or 12, characterized in that two or ﬂ your electromagnetic brakes are arranged to apply static or periodic low frequency electromagnetic fields to act on one or ﬂ your levels arranged one after the other in the casting direction.

A continuous casting device according to claim 11, 12 or 13, characterized in that an electromagnetic stirrer is arranged to apply at least one alternating electromagnetic field of motion to act on the melt in the mold and induce a circulating pattern of fate in the non-solidifying parts of the casting strand. .