SE519840C2 - Förfarande och anordning för kontinuerlig gjutning av metaller - Google Patents

Description

20 25 30 35 519 840 såväl området av menisken som i huvudgjutmassan. Behovet av styrning av omrörningsrörelsen i dessa områden hos gjutformen har därför nödvändiggjort ett antal tekniker baserade på applicering av lik- eller växelströmsgenererat magnetfält.

Sålunda beskrevs styrning av omrörningsrörelse i området av menisken hos formen med hjälp av ett horisontellt likströmsgenererat magnetfält i US-patent nr 4 933 005 av den 12 juni 1990. Enligt detta patent interagerar ett utvändigt applicerat likströmsgenererat magnetfält med omrörningsflödet i området av menisken frambringat av huvudomröraren. Denna interaktion resulterar i en elektromagnetisk kraft och denna kraft motverkar rörelsen hos den flytande metallen och reducerar därigenom hastigheten hos den rörelsen. Detta förfarande för styrning av omrörningshastighet har begränsningar. Inom den allmänna konfigurationen för utrustning använd för kontinuerlig gjutning av ämnen är dimensionerna hos bromsspolen begränsade, vilket resulterar i att styrkan hos det likströmsgenererade magnetfältet åstadkommet av bromsen är- tillräckligt för reducering av omrörningshastigheten vid menisken till ett värde av upp till 50 till 60% av det ursprungliga hastighets- värdet.

Ett annat känt förfarande inom teknikens ståndpunkt med syftet att styra omrörningsrörelsen i området av menisken är ett dub- belspoligt EMS-system opererande med växelström och beskrivet i US-patent nr 5 699 850. Enligt detta patent matas en induk- tionsspole anordnad i den övre delen av formen i området av menisken från en strömkälla som är fristående från strömkällan för den i en lägre del av formen anordnade huvudomröraren.

Således styrs ett roterande växelströmsgenererat magnetfält producerat av den övre induktionsspolen oberoende med avse- ende på magnetfältet hos huvudomröraren. När rotationsrikt- ningen hos magnetfälten producerade av den övre omröraren och huvudomröraren sammanfaller ökar omrörningshastigheten i om- rådet av menisken. Denna hastighetsökning kan styras genom ströminmatningen till den övre spolen. I händelse av rotations- riktningar som är motsatta varandra blir den övre omröraren till 10 15 20 25 30 35 519 840 en magnetisk broms med avseende på omrörningsflödet i områ- det av menisken. Genom justering av strömmen hos bromsen kan omrörningshastigheten i området av menisken styras inom ett intervall från dess ursprungsvärde när ingen bromsverkan är ap- plicerad till i realiteten noll, när det magnetiska vridmomentet hos bromsen är i jämvikt med rörelsemängdmomentet hos omrör- ningsflödet i området av menisken.

En nackdel med detta förfarande är att bromsverkan i området av menisken har en påverkan på hastigheten hos omrörningsflödet i huvudgjutmassan. Omrörningshastigheten i huvudgjutmassan re- duceras i beroende av intensiteten hos bromsverkan. Denna re- ducering av omrörningshastighet kan vara så stor som ca 20% av dess ursprungsvärde. Reducering av bromsintensiteten till 70 eller 80% av det värde, vid vilket omrörningshastigheten vid me- nisken är noll, resulterar i en högre minskningstakt hos omrör- ningshastigheten vid menisken än i huvudgjutmassan. Omrör- ningshastigheten vid menisken kommer att stiga till ca 60 till 70% av det värde som erhålls utan bromsverkan medan omrörnings- hastigheten i huvudgjutmassan kommer att minskas med ca 5%.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN l enlighet med föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förbättrat förfarande för styrning av elektromagnetisk omrörningsintensitet i formen hos kontinuerliga gjutanordningar använda för framställ- ning av ämnen. Syftet med denna uppfinning är att tillhandahålla en mer flexibel styrning av omrörningshastigheten i området av menisken genom applicering av en elektromagnetisk broms med mindre bromsverkansinflytande på omrörningsrörelsen i huvud- gjutmassan.

Hos föreliggande uppfinning matas den övre induktionsspolen hos ett dubbelspoligt omrörningssystem antingen med likström eller växelström, medan huvudinduktionsspolen alltid fungerar som omrörare, det vill säga producerar ett växelspänningsgene- rerat magnetfält. 10 15 20 25 30 35 «-» H- t. n. 519 840 4 Den övre induktionsspolen matas med växelström från en källa som är fristående med avseende på huvudomröraren. När omrör- ningssystemet används vid gjutning under användning av dose- ringsmunstycke och det finns ett behov att öka omrörningsrörel- sen i området av menisken arbetar den övre induktionsspolen i tillståndet för assisterande av huvudomröraren. Växelström an- vänds även för matning av den övre induktionsspolen när en full- ständig eller nästan fullständig reducering av omrörningshastig- heten vid menisken erfordras vid metoden för nedsänkt gjutning.

När endast en partiell bromsverkan erfordras, vid vilken omrör- ningshastigheten vid menisken kan styras inom ett intervall av upp till 60 eller 50 procent av dess ursprungsvärde, används lik- ström för matning av den övre induktionsspolen. Erfarenhet har visat att sådan bromsningsintensitet var tillräcklig för de flesta krav vid metoden för nedsänkt gjutning. Den ytterligare reduce- ringen av omrörningshastighet åstadkommes antingen genom applicering av ett växelströmsgenererat magnetfält eller genom att den övre induktionsspolen designas för att kunna producera ett starkare magnetfält. Reducering av omrörningshastigheten till i realiteten noll är emellertid omöjligt vid användning av lik- strömsgenererat fält. Omkoppling av ström från växelström till likström åstadkommes med elektronik och programmeringsmedel utgörandes del av systemets strömförsörjningsanordning.

Bromsverkan härrörande från samverkan mellan ett horisontellt likströmsgenererat magnetfält producerat av den övre induk- tionsspolen och ett roterande omrörningsflöde i området av me- nisken är huvudsakligen begränsad inom gränsytorna mellan me- nisken och den nedre änden hos den magnetiska bromsen. Om- rörningsrörelsen i huvudgjutmassan producerad av huvud- omröraren förblir i praktiken opåverkad av bromsverkan i området av menisken.

Med beaktande av växlingsbarheten mellan växelspänningsgene- rerade och likspänningsgenererade magnetfält producerade av en och samma induktionsspole anordnad i området av menisken 10 15 20 25 30 35 519 840 m» i. hos en gjutform medför denna uppfinning väsentliga förbättringar i flexibiliteten hos styrningen av omrörningshastighet, metallur- gisk arbetseffektivitet och effektivitet hos omrörningssystemet.

Uppfinningen är en ytterligare förbättring av förfarandet och ap- paraten enligt det dubbelspoliga omrörningssystemet. Denna uppfinning är allmänt applicerbar på alla elektrokonduktiva material, det vill säga metaller och legeringar, vilka kan omröras elektromagnetiskt och där styrning av omrörningsrörelse erfordras inom något området eller några områden med minimal eller ingen interferens med omrörningsrörelse hos andra områden hos pelaren av flytande metall. Uppfinningen är applicerbar på många olika typer av speciella inriktningar hos gjutformen. Den kan anordnas vertikalt, horisontellt eller snedställt.

KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att förklaras i närmare detalj med hänvisning till olika utföringsformer, framförda såsom exem- pel enbart, och med hänvisning till de bifogade figurerna.

Fig 1 visar schematiskt ett dubbelspoligt omrörningssystem med avseende på en gjutform i enlighet med en utföringsform av upp- finningen; Fig 2 visar axiella hastighetsprofiler för ett dubbelspoligt EMS- system arbetande med en växelströmsgenererad magnetfälts- broms; Fig 3 visar omrörningshastighetsprofiler för ett dubbelspoligt EMS-system arbetande med en likströmsgenererad magnetfälts- broms; Fig 4 visar förhållandet mellan omrörningshastighet vid menisken hos en pelare av kvicksilver omrörd med ett dubbelspoligt EMS 10 15 20 25 30 35 519 840 .. it» och likströmsgenererad magnetfältsbroms applicerad på området av menisken.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Arrangemanget i fig 1 visar en anordning för kontinuerlig eller semikontinuerlig gjutning av metaller. Anordningen innefattar en gjutform 1 som är öppen i båda ändarna i gjutriktningen och me- del 2 för tillförsel av het smälta till formen. Ett dubbelspoligt elektromagnetiskt omrörningssystem (EMS) innefattar en första induktionsspole 3 anordnad vid den övre änden hos formen och en andra induktionsspole 4 anordnad nedströms den första in- duktionsspolen 3. Den andra induktionsspolen 4 fungerar som en omrörare och matas med växelström som producerar ett växel- strömsgenererat magnetfält. I fig 1 tillförs smälta till formen med hjälp av ett gjutrör 2 som mynnar under den övre ytan, menisken 5, hos smältan.

Den första induktionsspolen matas antingen med likström eller växelström för att producera en bromsverkan i området av me- nisken hos formen för förbättring av styrningen av omrörningsrö- relsen. En metallurgisk effektivitet hos EMS-systemet åstadkom- mes likaså. Bromsverkan verkställd med växelströmsgenererat magnetfält kan styra omrörningshastigheten vid menisken inom ett stort område inkluderande en hastighet av i realiteten noll.

Det negativa inflytande som av bromsen åstadkommes på omrör- ningsrörelsen i huvudgjutmassan är sådan att omrörningshastig- heten i detta område kan reduceras med så mycket som 20%.

Genom att tillhandahålla bromsverkan med ett horisontellt lik- strömsgenererat magnetfält kan omrörningshastigheten i området av menisken styras inom området av upp till 50% av det ur- sprungliga hastighetsvärdet utan påverkan av omrörningsrörelsen i huvudgjutmassan. Detta är tillräckligt för de flesta kraven vid den kontinuerliga stålgjutningsmetoden med nedsänkt gjutning.

Fig 3 visar en omrörningshastighetsprofil för det dubbelspoliga EMS-systemet arbetande med den likströmsgenererade magnet- 10 15 20 25 519 840 fältsbromsen. När en större reducering av omrörningshastighet krävs produceras ett växelströmsgenererat magnetfält av den övre induktionsspolen. Fig 2 visar axiella omrörningshastighets- profiler för ett dubbelspoligt EMS-system arbetande med en växelströmsgenererad magnetfältsbroms. Växelströmsgenererat magnetfält används även för ökande av omrörningshastigheten i området av menisken då detta krävs vid gjutning genom dose- ringsmunstycke. Såväl växelström som likström tillhandahålls från en strömförsörjningsanordning som är gemensam med sys- temets huvudomrörare.

Omkopplingen av ström från växelström till likström åstadkom- mes med elektronik och programmeringsmedel utgörandes del av systemets strömförsörjningsanordning_ Bromsverkan härrörande från samverkan mellan ett likströmsgenererat magnetfält produ- cerat av den övre induktionsspolen och ett roterande omrörnings- flöde i området av menisken är huvudsakligen begränsat inom gränsytorna mellan menisken och den undre änden hos magnet- bromsen. Omrörningsrörelsen i huvudgjutmassan producerad av huvudomröraren förblir i praktiken opåverkad av bromsverkan i området av menisken.

Fig 4 visar förhållandet mellan omrörningshastigheten vid menis- ken hos en pelare av kvicksilver omrörd med ett dubbelspoligt EMS och en likströmsgenererad magnetfältsbroms applicerad på området av menisken.

Claims (2)

10 15 20 519 840 Patentkrav

1. Förfarande för kontinuerlig eller semikontinuerlig gjutning av metaller i en gjutform (1) som är öppen i båda ändarna i gjutrikt- ningen, varvid smälta tillförs formen (1) genom medel (2), varvid en första induktionsspole (3) är anordnad vid den övre änden hos formen och en andra induktionsspole (4) är anordnad nedströms den första induktionsspolen (3), kännetecknat därav, att den första induktionsspolen (3) matas med antingen likström eller växelström för styrning av en omrörningsrörelse hos smältan i den övre änden hos formen.

2. En anordning för kontinuerlig eller semikontinuerlig gjutning av metaller innefattande en gjutform (1) som är öppen i båda än- darna i gjutriktningen, medel (2) för tillförsel av het smälta till formen, en första induktionsspole (3) anordnad i den övre änden hos formen och en andra induktionsspole (4) anordnad ned- ströms den första induktionsspolen (3), kännetecknad därav, att den första induktionsspolen (3) är anordnad att matas med an- tingen likström eller växelström för styrning av en omrörningsrö- relse hos smältan iden övre änden hos formen.