SK7957Y1 - Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu - Google Patents

Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu Download PDF

Info

Publication number
SK7957Y1
SK7957Y1 SK50052-2016U SK500522016U SK7957Y1 SK 7957 Y1 SK7957 Y1 SK 7957Y1 SK 500522016 U SK500522016 U SK 500522016U SK 7957 Y1 SK7957 Y1 SK 7957Y1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
electromagnet
ingot
melt
magnetic field
crystallizer
Prior art date
Application number
SK50052-2016U
Other languages
English (en)
Other versions
SK500522016U1 (sk
Inventor
Marcela Pokusová
Marián Murgaš
Original Assignee
Pokusova Marcela
Murgas Marian
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pokusova Marcela, Murgas Marian filed Critical Pokusova Marcela
Priority to SK50052-2016U priority Critical patent/SK7957Y1/sk
Priority to EP17168423.6A priority patent/EP3238856B1/en
Priority to MA044396A priority patent/MA44396A/fr
Publication of SK500522016U1 publication Critical patent/SK500522016U1/sk
Publication of SK7957Y1 publication Critical patent/SK7957Y1/sk

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Opisuje sa spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu. Ide o zliatiny, ktoré sú v okolí teploty likvidu paramagnetické, najmä ocele, s cieľom podpory tvorby kolumnárnych zŕn, potlačenia tvorby polyedrických zŕn, zjemnenia primárnej štruktúry a cieleného zasahovania do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných štruktúrnych zložiek. Riadenie procesu sa uplatní v celom objeme taveniny, ktorá tuhne za pôsobenia jednosmerného magnetického poľa s indukciou 0,04 až 0,3 T. Riadenie procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele sa uplatní v celom objeme taveniny, do ktorého sa magneticky spracovaná tavenina zo zóny pôsobenia elektromagnetu generujúceho jednosmerné magnetické pole s indukciou 0,04 až 0,3 T dopraví transportným pohybom počas 5 až 10 sekúnd rýchlosťou 0,1 až 0,6 m.s'1, pričom pohyb magneticky spracovanej taveniny môže byť vyvolaný ľubovoľným spôsobom najmä lineárnym motorom alebo konduktívne, interakciou magnetického poľa elektromagnetu s jednosmerným elektrickým prúdom 500 až 2200 A osobitne privedeným do ingotu valcami tesne pod kryštalizátorom a valcami pod elektromagnetom.

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu riadenia procesu tuhnutia najmä kontinuálne liatej ocele alebo iných kovov a zliatin, ktoré sú pri teplote likvidu paramagnetické. Technické riešenie spadá do oblasti kontinuálneho liatia, zlievarenstva a metalurgie.
Doterajší stav techniky
Pri kontinuálnom liatí ocele sa na stenách kryštalizátora vytvorí iba tenká vrstva stuhnutého kovu a takto vytvorený profd postupuje do zóny sekundárneho ochladzovania spolu so zvyškovou taveninou, ktorá pre svoju nízku tepelnú vodivosť tuhne na dĺžke niekoľko metrov. Dôsledkom veľmi pomalého tuhnutia má oceľ hrubú dendritickú štruktúru a v okolí pozdĺžnej osi ingotu sa tvoria zhluky vtrúsenín. Sú známe spôsoby zjemnenia štruktúry a čiastočného potlačenia osovej segregácie kontinuálne liatej ocele intenzívnym miešaním zvyškovej taveniny v priestore pod kryštalizátorom v zóne sekundárneho ochladzovania. Na vyvolanie pohybu taveniny sa využívajú indukčné miešače, pri ktorých viacfázová sústava cievok vytvára väčšinou postupujúce magnetické pole. Pri známych indukčných zariadeniach určených na miešanie zvyškovej taveniny je funkčným činiteľom zlepšujúcim vlastnosti materiálu ingotov intenzívne prúdenie taveniny s rýchlosťou, ktorá prevyšuje 1 m.s1. Dôsledkom intenzívneho pohybu taveniny dochádza v mieste situovania miešača ku vyplavovaniu zóny tuhnutia, pričom uvoľnené fragmenty tuhej fázy a mikroobjemy podchladenej taveniny obohatenej o odmiešané legúry sa premiešavacím pohybom dostanú do centrálnych oblastí ingotu, kde sa uplatňujú ako kryštalizačné zárodky. V mieste vyplavenej dvojfázovej zóny sa potom tuhá fáza tvorí prevažne zo základnej taveniny, čo sa prejaví poklesom obsahu legujúcich a sprievodných prvkov. Na priečnom reze ingotu sa preto v mieste činnosti miešača po naleptaní vyskytujú tzv. biele pásy tvaru rámčeka alebo kruhu podľa profilu ingotu. Dôsledkom zníženia prehriatia taveniny a vnesením veľkého množstva kryštalizačných zárodkov sa podstatne rozširuje zóna polyedrických zŕn a táto sa vytvorí hneď za liacou kôrou v celom zostávajúcom priereze aj v prípade ingotov, ktoré by bez miešania stuhli transkryštalicky. V súčasnosti sa používajú väčšinou miešače s postupujúcim magnetickým poľom známe pod pojmom lineárne motory, ktoré vyvolávajú priamočiary pohyb taveniny realizujúcej transport produktov zóny tuhnutia v smere osi ingotu a vracajúca sa tavenina premieša zostávajúci objem zvyškovej taveniny. Pohyb vzniká na rozhraní, kde cez stuhnutú povrchovú kôru magnetické pole lineárneho motora vstupuje do zvyškovej taveniny. S rastúcou hĺbkou sa magnetické pole exponenciálne zoslabuje a rýchlosť prúdenia taveniny znižujú aj hydraulické straty a rozptyl trajektórie pohybu v priestore. Ďalšou nevýhodou indukčných miešačov je, že vyvíjajú teplo prevyšujúce 1 MJ.s1 na 1 m2 povrchu ingotu, a preto musia byť ďalej než 2 m pod kryštalizátorom, kde je už kôra dostatočne hrubá a nehrozí jej pretavenie. Charakteristickými znakmi ocele spracovanej intenzívnym miešaním sú viaczonálna štruktúra a existencia bielych pásov.
Je tiež známy spôsob vyvolania pohybu, pri ktorom sú sily f (N.m3) vyvolávajúce prúdenie taveniny generované interakciou magnetostatického poľa B (T) orientovaného kolmo na os ingotu s jednosmerným elektrickým prúdom s prúdovou hustotou J (A.m2) podľa patentu SK 277974, keď pre veľkosť generovaných síl f pripadajúcich na jednotku objemu vodiča platí f = J x B. Pri činnosti miešača sa vyvíja množstvo tepla neprevyšujúce 2 kJ, čo dovoľuje situovať miešač bližšie ku kryštalizátoru a v porovnaní s indukčnými miešačmi dochádza ku priaznivejšiemu priestorovému rozloženiu rýchlosti pohybu taveniny. Nedostatkom je erózny účinok prúdiacej zvyškovej taveniny na zónu tuhnutia, ak rýchlosť prevyšuje 1 m.s1 a tiež potreba osobitne priviesť jednosmerný elektrický prúd do ingotu.
Je tiež známy spôsob riadenia procesu tuhnutia cirkulačným prúdením taveniny v tuhnúcom ingote podľa patentu US 3,693,697. Pohyb taveniny vyvoláva striedavé magnetické pole postupujúce pozdĺžne smerom nadol, ktoré vstupuje do ingotu po celom obvode. Postupujúce pole vytvára sústava cievok navinutých okolo ingotu a nimi vyvolané magnetické pole radiálne vstupuje do ingotu. Sila vyvolávajúca pohyb má najvyššiu hodnotu na rozhraní medzi stuhnutou vrstvou a zvyškovou taveninou. So zväčšovaním hĺbky vniku magnetického poľa sa táto sila exponenciálne zoslabuje a v strede je blízka nule, dôsledkom čoho sa povrchová vrstva prúdiacej taveniny v dolnej časti ingotu spája do spoločného stúpajúceho prúdu, ktorý zasahuje až do kryštalizátora, kde sa rozdeľuje a znova sa po obvode ingotu vracia nadol ako pohybujúca sa podpovrchová vrstva. Veľká plocha styku zóny tuhnutia s prúdiacou zvyškovou taveninou zaisťuje, že aj pri rýchlosti 0,25 až 0,5 m.s1 sa uvoľní dostatok fragmentov tuhej fázy a odmiešanej taveniny zo zóny tuhnutia, ktoré premiešavací pohyb dopraví do celého objemu zvyškovej taveniny, kde sa podieľajú na riadení procesu tuhnutia. Podobne ako je to v prípade intenzívneho miešania klasickým lineárnym motorom, aj v tomto prípade sa v štruktúre zvyšuje podiel polyedrických zŕn. Z formálneho hľadiska sústava postupne zapájaných cievok vyvoláva axiálne postupujúce striedavé magnetické pole, ako je to známe pri lineárnych motoroch. Technické ťažkosti spôsobuje nedostatok priestoru pre cievky v sústave valcov odťahu a absencia obvyklých magnetických obvodov výrazne znižuje účinnosť generovania magnetického poľa a neúnosne zvyšuje energetickú
SK 7957 Υ1 náročnosť uvedenej metódy riadenia procesu tuhnutia. Napriek podstatne nižšej rýchlosti (0,25 až 0,5 m.s1) než sa využíva pri klasických miešačoch (> 1 m.s1), spotreba elektrickej energie zariadenia dosahuje niekoľko MW. Pri plynulom liatí plochých ingotov s pomerom dĺžok strán prierezu väčším než 1 : 5 vyvolanie akéhokoľvek miešania taveniny s indukčným vyvolaním pohybu, pri ktorom dochádza ku vyplavovaniu fragmentov zo zóny tuhnutia, je technicky mimoriadne náročné.
Cieľom technického riešenia je spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin, ktoré sú v okolí teploty likvidu paramagnetické, najmä ocelí, dôsledkom ktorého je podpora tvorby kolumnárnych zŕn, potlačenie tvorby polyedrických zŕn, zjemnenie primárnej štruktúry a cielené zasahovanie do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných zložiek štruktúry.
Podstata technického riešenia
Uvedené nedostatky odstraňuje spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin, ktoré sú v okolí teploty likvidu paramagnetické, najmä ocelí, s cieľom podpory tvorby kolumnárnych zŕn, potlačenia tvorby polyedrických zŕn, zjemnenia primárnej štruktúry a cieleného zasahovania do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných štruktúrnych zložiek, ktorého podstatou je, že tuhnúca tavenina sa počas tuhnutia spracúva pôsobením jednosmerného magnetického poľa s indukciou 0,04 až 0,3 T vyvíjaného aspoň jedným elektromagnetom.
Magneticky spracúvaná tavenina zo zóny pôsobenia aspoň jedného elektromagnetu umiestneného 0,5 m až 2 m pod kryštalizátorom sa dopravuje rýchlosťou 0,1 až 0,6 m.s1 transportným pohybom vyvolaným ľubovoľným spôsobom najmä konduktívne alebo indukčné aspoň jedným lineárnym motorom, pričom riadenie procesu tuhnutia sa uplatňuje v celom objeme taveniny, do ktorého sa magneticky spracovaná tavenina dopraví počas 5 až 10 sekúnd.
Transportný pohyb taveniny sa vyvoláva interakciou magnetického poľa elektromagnetu s jednosmerným elektrickým prúdom s intenzitou 500 až 1000 A osobitne privádzaným do ingotu valcami nad a pod elektromagnetom, pričom magnetické pole prestupuje ingotom s taveninou v smere blízkom kolmému na pozdĺžnu os ingotu, a jednosmerný elektrický prúd tečie po dĺžke ingotom a môže mať aj pulzujúcu zložku.
Transportný pohyb magneticky spracovanej taveniny v ingotoch s hrúbkou t > 0,2 metra a šírkou b > 5t sa vyvoláva interakciou magnetického poľa elektromagnetu s jednosmerným elektrickým prúdom s intenzitou 1000 až 2200 A privádzaným do ingotu valcami nad a pod elektromagnetom, pričom magnetické pole prestupuje ingotom s taveninou v smere blízkom kolmému na pozdĺžnu os ingotu, a jednosmerný elektrický prúd tečie po dĺžke ingotom a môže mať aj pulzujúcu zložku.
Ďalšou podstatou tohto technického riešenia je zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa technického riešenia, ktoré pozostáva z prvého elektromagnetu umiestneného vo vzdialenosti 0,5 až 2 metre pod kryštalizátorom a aspoň jedného ďalšieho elektromagnetu vyvíjajúceho jednosmerné magnetické pole s indukciou 0,04 až 0,3 T umiestneného vo vzdialenosti viac než 2 metre pod kryštalizátorom, ktoré sú uložené medzi valcami privádzajúcimi elektrický prúd tak, že prvé valce privádzajúce elektrický prúd sú usporiadané nad prvým elektromagnetom a druhé valce privádzajúce prúd sú usporiadané pod najnižšie umiestneným ďalším elektromagnetom.
Podľa ďalšieho uskutočnenia zariadenie pozostáva z elektromagnetov, ktoré majú výšku pracovného priestoru väčšiu, než je polovica hrúbky t ingotu.
Podľa ďalšieho uskutočnenia, v zariadení pri šírke ingotu b > 2t je elektromagnet integrovaný do spoločného celku s valcom odťahu.
Podľa výhodného uskutočnenia zariadenie obsahuje aspoň jeden valec tesne pod kryštalizátorom a aspoň jeden ďalší valec vzdialený aspoň 0,5 m pod najnižšie umiestneným elektromagnetom, ktoré sú vybavené prívodom jednosmerného elektrického prúdu s intenzitou 500 až 1000 A.
Podľa ďalšieho uskutočnenia v zariadení pre ingoty s hrúbkou t > 0,2 m a šírkou b > 5t je zaradený prvý elektromagnet na obmedzenie pohybu nečistôt z kryštalizátora do ingotu s taveninou s pracovným priestorom, ktorý má dve pracovné zóny s navzájom opačnou orientáciou vektora magnetického poľa oddelené oblasťou bez pôsobenia magnetického poľa so šírkou väčšou ako t, pričom aspoň jeden valec tesne pod kryštalizátorom a aspoň jeden ďalší valec vzdialený aspoň 0,5 m pod elektromagnetom sú vybavené prívodom jednosmerného elektrického prúdu s intenzitou 1000 až 2200 A.
Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia zariadenia pod elektromagnetom môže byť umiestnený aspoň jeden lineárny motor, na užšej strane prierezu ingotu s rozmerom t na zabezpečenie transportného pohybu magneticky spracovanej taveniny.
Podľa ďalšieho uskutočnenia zariadenie pre ingoty so šírkou b < 4 t môže obsahovať aspoňjednu dvojicu lineárnych motorov, ktoré sú priložené ku protiľahlým užším stranám prierezu t ingotu na vyvolanie navzájom opačného smeru pohybu okrajových prúdení taveniny na vytvorenie priečneho cirkulačného pohybu taveniny.
SK 7957 Yl
Podľa ďalšieho uskutočnenia zariadenie pre ingoty so šírkou b > 4 t môže obsahovať aspoňjednu dvojicu lineárnych motorov, ktoré sú priložené ku protiľahlým užším stranám prierezu t ingotu na vyvolanie smerom nadol usmerneného pohybu taveniny vracajúcich sa ako jeden spoločný prúd vystupujúci okolo stredovej vertikály nahor cez pracovný priestor elektromagnetu až do kryštalizátora.
Spôsob riadenia procesu tuhnutia ingotu je založený na spracovaní taveniny magnetickým poľom pôsobiacim na určitú časť ingotu s taveninou. Samotné magnetické pole je pri analýze elektromagnetických metodík obvykle pokladané iba za medzičlánok potrebný na vyvolanie elektromagnetických síl, ale v súčasnosti sa zistilo, že magnetické pole je faktorom, ktorý samostatne aktívne zasahuje do procesu tuhnutia. Zistený stupeň ovplyvnenia sa vysvetľuje pôsobením magnetického poľa na teploty a kinetiku fázových premien tuhnutia. Charakter vplyvu magnetického poľa na proces tuhnutia potvrdzujú výsledky diferenčnej termickej analýzy (DTA) založenej na porovnávaní kriviek chladnutia technického železa a AI2O3 v magnetickom poli s hodnotami indukcie 0,06 a 0,12 T. Pri meraniach magnetické pole pôsobilo od okamihu roztavenia vzorky Fe po celý čas jej ochladzovania. Zo záznamov DTA vyplynulo, že magnetické pole posúva teploty fázových premien primárnej kryštalizácie ocelí ku nižším hodnotám a celkove vplýva na ich kinetiku, čím zasahuje do termodynamických podmienok tuhnutia.
Pri rýchlosti chladnutia 504-100 K/min. blízkej podmienkam kontinuálneho liatia magnetické pole s indukciou 0,06 až 0,12 T vyvoláva zníženie rovnovážnej teploty likvidu o 8 až 12 K a lavínovitý priebeh fázových premien primárnej kryštalizácie indikuje rekalescenciu. Zvýšenie podchladenia sa vysvetľuje prírastkom vnútornej energie vnesenej do tuhnúcej taveniny vonkajším magnetickým poľom dôsledkom prítomnosti nepárových elektrónov v atómovom obale, čo spôsobuje vznik nevykompenzovaného spinového magnetického momentu, ako je to v prípade paramagnetických kovov a zliatin. Zistené zvýšenie podchladenia a lavínovitý priebeh fázových premien primárnej kryštalizácie sú javy pozorované aj pri taveninách tuhnúcich po metalurgickom spracovaní modifikáciou. Spracovanie taveniny magnetickým poľom sa rovnako prejaví zjemnením zrna a prednostnou tvorbou kolumnárnych zŕn.
Ak magnetické pole pôsobí po celý čas tuhnutia, je schopné vyvolať výrazné zmeny vo vlastnostiach kovového materiálu po stuhnutí. Zmeny, ktoré je schopné vyvolať magnetické pole, sa vo všeobecnosti pokladajú za vratné, ale dôsledky spracovania taveniny magnetickým poľom nezanikajú okamžite a efekt spracovania sa zachová 5 až 10 sekúnd. Tento čas stačí na to, aby sa tavenina z miesta pôsobenia magnetického poľa dostala cielene vyvolaným transportným pohybom do objemu okolitej taveniny. V takom prípade tavenina spracovaná pôsobením magnetického poľa sa zmieša s ostávajúcou taveninou v celom objeme, a to v kryštalizátore a v oblastiach nad a pod elektromagnetom. Zmes spracovanej a okolitej taveniny v ingote potom stuhne za priaznivých termodynamických podmienok s intenzívnou tvorbou kryštalizačných zárodkov.
V prípade technológií elektrotroskového pretavovania a liatia sa uplatňuje usmernené tuhnutie, keď ingot tuhne veľmi pomaly s veľmi malým kúpeľom tekutého kovu, dôsledkom čoho nie je potrebné, ale ani reálne možné aplikovať premiešavací pohyb. Na riadenie procesu tuhnutia potom stačí vystaviť pôsobeniu magnetického poľa tú časť kryštalizátora, kde sa nachádza zóna tuhnutia a kúpeľ tekutého kovu. Kryštalizátor nesmie byť vyrobený z feromagnetického materiálu. Pri odlievaní ingotov dlhších ako je vertikálny rozmer pracovného priestoru elektromagnetu technologické zariadenie, musí zaistiť takú vzájomnú polohu elektromagnetu proti ingotu, aby počas celej tvorby ingotu sa zóna tuhnutia nachádzala v oblasti pôsobenia elektromagnetu. Riadenie procesu tuhnutia aplikovaním magnetického poľa v klasických odliatkoch je principiálne tiež možné, ale veľkou prekážkou je brzdiaci účinok magnetického poľa, ktorý sťažuje dopĺňanie objemových strát tuhnutia v odliatku.
Pri kontinuálnom liatí ocele sa riadenie procesu tuhnutia neobmedzuje iba na objem taveniny ingotu priamo vystavený pôsobeniu magnetického poľa, ale na celý objem, do ktorého sa počas 5 až 10 sekúnd podarí dopraviť magneticky spracovanú taveninu. Aby sa zmenšili transportné nároky, objem taveniny vystavený pôsobeniu magnetického poľa by mal byť čo najväčší. Pri hrúbke ingotu t a šírke b by rozmery pracovného priestoru elektromagnetu mali byť minimálne b.t2/2. Dolná hranica rýchlosti je okolo 0,1 m.s1 a horná hranica by nemala prekročiť 0,6 m.s1, aby nemohlo dôjsť ku citeľnému vymieľaniu dvojfázovej zóny tuhnutia a distribúcii fragmentov tuhej fázy, ktoré by slúžili ako kryštalizačné zárodky vyvolávajúce tvorbu polyedrických zŕn. Spodná hranica rýchlosti 0,1 m.s1 je limitovaná nevyhnutnou dĺžkou trasy spracovanej taveniny v reálnom ingote. Hodnota magnetickej indukcie by mala byť vyššia než 0,04 T, aby bol zaistený dostatočný vplyv na priebeh tuhnutia a nie je vhodné prekročiť hodnotu 0,3 T, kedy už generovanie magnetického poľa je energeticky príliš náročné. Pri kontinuálnom liatí masívnych ingotov s priečnym prierezom väčším než 0,3 m tuhne tavenina v jeho strede na dĺžke až 10 metrov a pri požiadavke na riadenie procesu tuhnutia v celom objeme ingotu je vhodné aplikovať viacstupňové riadenie procesu tuhnutia s použitím dvoch alebo viac elektromagnetov, každý so svojím systémom vyvolania transportného pohybu.
Pohyb taveniny plní iba transportnú úlohu, a preto môže byť vyvolaný ľubovoľným spôsobom, a to buď indukčné lineárnym motorom alebo konduktívne interakciou magnetického poľa elektromagnetu s jednosmerným elektrickým prúdom. Požiadavky na rýchlosť pohybu prvotne určujú transportné požiadavky dané rozmermi ingotu a aby boli čo najmenšie, rozmery pracovného priestoru elektromagnetu by mali byť čo naj4
SK 7957 Yl väčšie. Výhodou konduktívneho spôsobu vyvolania transportného pohybu taveniny je vysoká energetická účinnosť jeho vyvolania, pričom do ingotu sa privedie množstvo tepla nižšie než 2 kJ. Ďalšou výhodou je aj priaznivá distribúcia pohybu v objeme taveniny nachádzajúcej sa v ingote, nakoľko vybudené elektromagnetické sily vytvárajú naprieč ingotom gradient tlaku, ktorý vyvolá intenzívny rotačný pohyb nad a pod elektromagnetom po celej šírke ingotu. Pri aplikovaní viac elektromagnetov na vyvolanie transportného pohybu postačuje jeden spoločný zdroj prúdu, ktorého prívody do ingotu sú situované pred prvým a za posledným elektromagnetom.
Hodnota intenzity jednosmerného elektrického prúdu tečúceho po dĺžke ingotom sa volí tak, aby v súlade so vzťahom J. B. b' = p (Pa) súčin hodnoty hustoty prúdu J (A.m2) v tavenine a dĺžky úseku taveniny b' v ingote vystavenej pôsobeniu magnetického poľa B (T) bol v rozmedzí 20 až 150 Pa. Potrebná veľkosť prúdu v priestorovom usporiadaní obrázky 3 a 4 je 500 až 1000 A. Hodnota prúdovej hustoty vztiahnutá na prierez celého ingotu pozostávajúci zo stuhnutej povrchovej vrstvy a taveniny v jeho strede je v rozmedzí 1200 A.m2 až 120 000 A.m2. V usporiadaní podľa obrázka 5 s ohľadom na podstatne kratšie úseky taveniny hodnota jednosmerného elektrického prúdu tečúceho po dĺžke ingotom je 1000 až 2200 A. Jednosmerný elektrický prúd, ktorý vyvoláva transportný pohyb taveniny v ingote, môže mať pulzujúcu zložku.
Jednosmerný elektrický prúd okrem toho, že v interakcii s magnetickým poľom elektromagnetu vyvoláva transportný pohyb, sa aj samotný podieľa na riadení procesu tuhnutia. Prietok prúdu I pozdĺž ingotom vyvoláva okolo osi symetrie ingotu kruhové magnetické pole V x B = «(V x H), ktoré pôsobí okolo ingotu, ako aj v ingote. Vzájomná interakcia elektrického prúdu I s hustotou J s kruhovým magnetickým poľom V x B vyvolá na polomere r v tavenine s permeabilitou μ = μομτ koncentricky pôsobiaci tlak p. Hodnota koncentricky pôsobiaceho tlaku na polomere r bude p = pJ2r2/4. Elektricky zle vodivé inklúzie sú vystavené zanedbateľným silám a sú vynášané od osi prietoku prúdu smerom ku stenám ingotu. Rýchlosť pohybu inklúzií smerom od stredu je podstatne vyššia než by zodpovedalo nízkej úrovni vynášacích síl, pretože dôsledkom nepotenciálneho pôsobenia elektromagnetických síl v okolí inklúzií vznikajú mikrovíry orientované v priestore tak, že vynášajú inklúzie radiálne od stredu ku okrajom.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele podľa technického riešenia bude bližšie ozrejmený na výkresoch, kde na obrázku 1 sú znázornené krivky DTA technického Fe. Na obrázku 2 je znázornené vyvolanie pohybu taveniny lineárnym motorom a na obrázku 3 je znázornený konduktívny spôsob vyvolania pohybu taveniny interakciou magnetického poľa elektromagnetu s jednosmerným elektrickým prúdom. Na obrázku 4 je znázornený charakter konduktívne vyvolaného cirkulačného pohybu taveniny v ingote a na obrázku 5 je znázornený charakter pohybu taveniny s dvomi dvojicami cirkulačných prúdov s opačným zmyslom rotácie nad a pod elektromagnetom.
Príklady uskutočnenia
Jednotlivé uskutočnenia podľa technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci, ktorý poznajú stav techniky, nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu. Odborníkom, ktorý poznajú stav techniky, nemôže robiť problém optimálne navrhnutie konštrukcie, preto tieto znaky neboli detailne riešené.
Príklad 1
Spôsob riadenia procesu tuhnutia podľa technického riešenia bol použitý na riadenie procesu tuhnutia ingotu z nízkouhlíkovej ocele s prierezom 0,2 x 0,2 m kontinuálne liateho do vodou chladeného kryštalizátora. Na riadenie procesu tuhnutia sa využil elektromagnet s pracovným priestorom 0,24 x 0,24 m s výškou 0,12 m, ktorý bol umiestnený 0,7 m pod kryštalizátorom. Stredná hodnota magnetickej indukcie v pracovnom priestore elektromagnetu bola 0,072 T. V okolí zóny tuhnutia bola hodnota magnetickej indukcie okolo 0,1 T. Transportný pohyb spracovanej taveniny bol vyvolaný interakciou magnetického poľa elektromagnetu s osobitne privedeným jednosmerným elektrickým prúdom s intenzitou od 120 do 800 A. Jednosmerný elektrický prúd sa získal 6-cestným trojfázovým usmernením s približne 5 % pulzujúcou zložkou.
Kritériom na posudzovanie účinnosti riadenia procesu bol charakter makroštruktúry, stupeň zjemnenia primárnej štruktúry a zmeny v distribúcii inklúzií. Pri zisťovaní stupňa odmiešavania sa zistilo, že pri aplikovaní prúdu 700 A na povrchu a v geometrickom strede ingotu bol obsah uhlíka 0,12 %, a na spojnici medzi povrchom a stredom bol obsah uhlíka 0,11 %. Pri prietoku prúdu 120 A a rýchlosti prúdenia taveniny pri5
SK 7957 Υ1 blížne 0,07 m.s1 bolo možné v priečnom reze ingotu pozorovať nevýrazné zjemnenie zrna a zväčšenie zóny kolumnárnych zŕn o cca 10 %. Pri hodnotách prúdu nad 300 A nebolo možné identifikovať hranicu liacej kôry. Pri prúde 550 A a rýchlosti prúdenia taveniny približne 0,16 m.s1 bolo zjemnenie zrna výraznejšie a zóna kolumnárnych zŕn sa zväčšila na 95 % prierezu. Pri prúde 700 A s rýchlosťou prúdenia taveniny približne 0,18 m.s1 bola štruktúra prakticky v celom priereze tvorená jemnými kolumnárnymi zrnami iba s nevýraznou oblasťou polyedrických zŕn v strede. Pri príprave vzoriek na metalografické skúšky sa zistilo zhoršenie leptateľnosti, ktoré bolo pozorovateľné pri oceli spracovanej magnetickým poľom a prúdom 120 A a so stúpajúcou hustotou prúdu sa leptateľnosť zhoršovala. Pri prúdoch 700 až 800 A bolo potrebné pri všetkých leptadlách aplikovať o 50 až 100 % dlhšie časy leptania než pri magnetickým poľom nespracovanej oceli. Skúšky čistoty ocele podľa DIN 50602 ukázali, že pri prúde 700 A bolo zaznamenané výrazné zníženie výskytu sulfidických a oxisulfidických inklúzií s rozmermi pod 6 pm na 8 až 13 % počtu pri magneticky nespracovanej oceli, čo zodpovedá stupňu čistoty 0 až 1 a predstavuje oceľ s vysokou metalurgickou čistotou. Pri prúde 700 A dosiahla prúdová hustota hodnotu 1,75 A.cm2 vztiahnutá na celý prierez ingotu alebo približne 0,6 A.cm2 v tavenine v centrálnej časti ingotu, a túto intenzitu je možné pokladať za optimálnu hodnom z hľadiska úžitkových vlastností. Pri hodnotách prúdu 120 a 300 A sa výskyt a distribúcia inklúzií proti referenčnej, magnetickým poľom nespracovanej oceli prakticky nezmenili a až pri prúde 800 A a rýchlosti prúdenia taveniny približne 0,2 m.s1 bol zistený pokles počtu inklúzií na úroveň 20 až 40 % v porovnaní s oceľou magneticky nespracovanou. Pri prúde 800 A bola makro štruktúra tvorená po celom priereze jemnými kolumnárnymi zrnami nevýrazne orientovanými v smere gradientov ochladzovania. V celom rozsahu hodnôt aplikovaného prúdu sa v makroštruktúre nevyskytovali „biele pásy“. Celková spotreba elektrickej energie pri činnosti zariadenia bola približne 9,2 kW. Uvádzané hodnoty rýchlostí sú vyrátané, keďže skutočné hodnoty nebolo možné odmerať.
Príklad 2
Spôsob riadenia procesu tuhnutia podľa vynálezu bol použitý na riadenie procesu tuhnutia elektrotroskove liatych ingotov z austenitickej ocele Crl7,7 - Ni9,7 - Mnl,2 do medeného vodou chladeného kryštalizátora. Pri pretavovaní boli použité parametre: rozmer vytaveného ingotu 0 81 x 220 mm, napätie U = 40 V, prúd I = 1000 A. Rozmery pracovného priestoru elektromagnetu zaisťovali, že po celý čas tuhnutia bol ingot vystavený pôsobeniu magnetického poľa v intervale 0,09 až 0,135 T bez potreby pohybu kryštalizátora alebo transportného pohybu tekutého kovu. Materiál ingotov bol určený na výrobu nástrojov na lisovanie skla, čo určilo rozsah skúšok vlastností materiálu. Boli zistené hodnoty pevnosti a vrubovej húževnatosti vytavenej ocele v liatom stave a koróznej odolnosti zisťovanej v dvoch prostrediach, a to varom v 65 % HNO3 a v roztoku 30 % H2SO4 + 1,5 % NaCl. Zistené zvýšenie odolnosti proti korózii po spracovaní magnetickým poľom sa zachovalo aj po tepelnom spracovaní, ktoré pozostávalo z rozpúšťacieho a stabilizačného žíhania. V tabuľke sú uvedené hodnoty koróznej odolnosti v liatom stave a v stave po tepelnom spracovaní vrátane základného tvárneného materiálu (ZM). Uvedené hodnoty sú v dobrom súlade s výsledkami skúšok mikroštruktúry, kde pri oceli stuhnutej za pôsobenia magnetického poľa v rozmedzí 0,09 až 0,135 T absentovalo pre liatu oceľ typické sieťovie a zhluky σ-fázy, a došlo tiež ku zníženiu obsahu a priaznivejšej distribúcii δ-feritu. Absenciu σ-fázy potvrdili aj skúšky DTA. V mikroštruktúre ocele spracovanej magnetickým poľom sa vyskytovalo malé množstvo inklúzií, ktoré obsahovali približne 36 % Cr, 57 % Fe a 5,7 % Ni. Fáza σ s charakteristickým zložením 50 % Cr, 46 % Fe a 3,5 % Ni, zodpovedná za zhoršenie mechanických vlastností a koróznej odolnosti, v oceli tuhnúcej za pôsobenia magnetického poľa vôbec nebola identifikovaná a vyskytovala sa iba v štruktúre ET liatej ocele bez spracovania magnetickým poľom.
v liatom stave po tepelnom spracovaní
magnetické pole (T) ZM magnetické pole (T)
Korózna rýchlosť (g. m2.h1) 0 0,115 0 0,115
var v 65 % HNO3 12,54 1,69 0,942 3 0,6
30 % H2SO4 + 1,5 % NaCl 6,17 2,33 0,362 0,66 0,24
Rm (MPa) 579 530
KCU3 (J.cm2) 131 189
Príklad 3
V tomto príklade uskutočnenia vynálezu je opísaná realizácia spôsobu riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele, kde riadenie procesu tuhnutia ingotu s priečnym prierezom tvaru kruhu, štvorca alebo obdĺžnika sa realizuje v celom objeme taveniny nachádzajúcej sa v ingote, do ktorého sa počas 5 až 10 sekúnd podarí rýchlosťou 0,1 až 0,6 m.s1 dopraviť taveninu spracovanú jednosmerným magnetickým poľom s in6
SK 7957 Υ1 dukciou 0,04 T až 0,3 T v pracovnom priestore elektromagnetu 5. Charakter vplyvu magnetického poľa na proces tuhnutia je uvedený na obrázku 1, z ktorého je zrejmé, že magnetické pole posúva teploty fázových premien primárnej kryštalizácie ocelí ku nižším hodnotám a celkove vplýva na ich kinetiku, čím zasahuje do termodynamických podmienok tuhnutia. Výsledkom je podpora tvorby kolumnárnych zŕn, potlačenie tvorby polyedrických zŕn, zjemnenie primárnej štruktúry a cielený zásah do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných zložiek štruktúry.
V usporiadaní uvedenom na obrázku 2 tavenina vstupuje trubicou X do kryštalizátora_2, kde sa tvorí ingot 4 s taveninou 3 nachádzajúcou sa v jeho strede. Po prechode dvojicou vodiacich valcov 6 a 7 vstupuje ingot do elektromagnetu 5, ktorý je umiestnený 0,5 až 2 m pod kryštalizátorom 2. Pohyb taveniny je vyvolaný indukčné lineárnym motorom 9. Aby sa minimalizovali dôsledky prúdenia na stuhnutú povrchovú vrstvu ingotu, je lineárny motor 9 priložený ku užšej strane prierezu ingotu s rozmerom t, ktorá lepšie odoláva namáhaniu metalostatickým tlakom, a situovaný pod elektromagnetom 5, kde je hrúbka stuhnutej povrchovej vrstvy 4 väčšia. Výhodou riešenia je, že vyžaduje použitie iba bežných, v praxi kontinuálneho liatia overených technických prostriedkov a spôsobov montáže na trať. Nevýhodou je charakter vyvolaného pohybu, ktorý dosahuje najvyššiu rýchlosť na rozhraní stuhnutej povrchovej vrstvy s taveninou v ingote, pričom smerom do hĺbky exponenciálne klesá.
Aby sa zaistil účinný transport spracovanej taveniny z centrálnych oblastí pracovného priestoru elektromagnetu 5 do celého objemu taveniny v ingote, je vhodné použiť lineárny motor 9 umiestnený rovnako pod elektromagnetom 5 aj na protiľahlej kratšej strane ingotu. Pri šírke ingotu b < 4t je vhodné, aby oba lineárne motory vyvolávali navzájom opačný smer pohybu taveniny, čím sa vytvorí priečny cirkulačný pohyb, ktorý urýchli transport magneticky spracovanej taveniny zo stredu elektromagnetu do celého objemu taveniny v centrálnej časti ingotu. Pri šírke ingotu b > 4t je vhodné, aby oba protiľahlé lineárne motory vyvolávali prúdenie rovnakým smerom a to nadol. Oba bočné zostupujúce prúdy sa v strede ingotu stretnú a ako jeden spoločný prúd vystupujú nahor cez pracovný priestor elektromagnetu 5 až do kryštalizátora 2. Prednosťou riešenia je, že stredové prúdenie obmedzí vstup nečistôt spolu s taveninou z oblasti vstupnej trubice X do tvoriaceho sa ingotu. Na vyvolanie priečneho pohybu taveniny tiež je možné použiť špeciálny lineárny motor 9 umiestnený pod elektromagnetom 5, ktorý môže byť integrovaný do spoločného celku s vodiacim valcom 8, ktorý má v mieste pólov a medzier striedavo feromagnetické a nemagnetické sekcie, alebo s viacerými ďalšími vodiacimi valcami z nemagnetického materiálu.
Príklad 4
V tomto príklade uskutočnenia vynálezu je opísaná realizácia spôsobu riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele, kde riadenie procesu tuhnutia ingotu s priečnym prierezom tvaru kruhu, štvorca alebo obdĺžnika sa realizuje v celom objeme taveniny centrálnej zóny ingotu, do ktorého sa počas 5 až 10 sekúnd podarí rýchlosťou 0,1 až 0,6 m.s1 dopraviť taveninu spracovanú magnetickým poľom s indukciou 0,04 T až 0,3 T v pracovnom priestore elektromagnetu 5. V usporiadaní uvedenom na obrázku 3 je znázornený konduktívny spôsob vyvolania pohybu taveniny v ingote interakciou magnetického poľa B elektromagnetu 5 s jednosmerným elektrickým prúdom I, ktorý je do ingotu privedený z naznačeného zdroja 10 prvou dvojicou valcov 6 a 7 pod kryštalizátorom 2 a dvojicou valcov odťahu 11 a 12 vo vzdialenosti aspoň 0,5 m pod elektromagnetom 5, ktorý je umiestnený 0,5 až 2 metre pod kryštalizátorom 2. Magnetické pole B prestupuje ingotom v smere blízkom kolmému na pozdĺžnu os ingotu a jednosmerný elektrický prúd I s intenzitou 500 až 1000 A tečie po dĺžke ingotom, pričom môže mať aj pulzujúcu zložku. Generované elektromagnetické sily f vytvoria v objeme taveniny 3 nachádzajúcej sa v ingote priamočiary pohyb v rovine kolmej na smer siločiar magnetického poľa B a tiež gradient tlaku, ktorý vyvolá pod a nad elektromagnetom 5 dva samostatné cirkulačné prúdy taveniny, ako je to znázornené na obrázok 4. Trajektóriu pohybu taveniny v ingote je možné upraviť zaradením ďalšieho stupňa riadenia procesu tuhnutia realizovaného pridaním ďalšieho aspoň jedného elektromagnetu vo vzdialenosti viac než 2 metre pod kryštalizátorom, ktorý tiež generuje magnetické pole s indukciou 0,04 až 0,3 T, pričom aspoň na úseku ingotu s pracovnými priestormi elektromagnetov tečie jednosmerný elektrický prúd privedený do ingotu valcami tesne pod kryštalizátorom a valcami pod najnižšie umiestneným elektromagnetom. Pri aplikovaní viac elektromagnetov na vyvolanie transportného pohybu postačuje jeden spoločný zdroj prúdu, ktorého prívody do ingotu sú situované pred prvým a za posledným elektromagnetom. Odťah ingotov s rozmerom b > 2 t vyžaduje vysoký počet valcov s malými rozostupmi. Na vytvorenie dostatočne veľkého pracovného priestoru elektromagnetu 5 s výškou pracovného priestoru väčšou než 0,5 t je v takomto prípade vhodné využiť vodiaci valec 5.1 vyrobený z feromagnetického materiálu, ktorý tvorí súčasť magnetického obvodu. Aby sa znížili straty spôsobené rozptylom magnetického poľa do okolia, priľahlé valce 7 a 7.1 sú vyrobené z nemagnetickej napr. austenitickej ocele. Výsledkom je podpora tvorby kolumnárnych zŕn, potlačenie tvorby polyedrických zŕn, zjemnenie primárnej štruktúry a cieleného zasahovania do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných zložiek štruktúry.
SK 7957 Yl
Príklad 6
V tomto príklade uskutočnenia vynálezu je opísaná realizácia zariadenia na riadenie procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele, kde pri riadení procesu tuhnutia masívnych ingotov s hrúbkou t > 0,2 m a šírkou b > 5 t, aj pri veľkej vzdialenosti elektromagnetu 5 od kryštalizátora 2, by cirkulujúci prúd taveniny v ingote bol príliš intenzívny na hladine v kryštalizátore 2. Rýchly pohyb by narušoval ochrannú funkciu liaceho prášku a strhával by nečistoty z hladiny do kúpeľa taveniny v kryštalizátore 2. V takom prípade je výhodné vyvolať pod a nad elektromagnetom 5 dvojice navzájom opačne orientovaných cirkulačných prúdov, čo sa dosahuje vytvorením v elektromagnete dvoch zón pôsobenia magnetického poľa so vzájomne opačnou orientáciou vektora magnetického poľa B oddelené oblasťou bez pôsobenia magnetického poľa so šírkou väčšou ako t, ako je to uvedené v usporiadaní na obrázku 5. Cirkulačné prúdy nad elektromagnetom 5 sa v strede spájajú tak, že pohyb taveniny v strede ingotu postupuje proti vstupnej trubici í, čím sa čiastočne obmedzí vstup nečistôt z kryštalizátora 2 do centrálnej oblasti tuhnúceho ingotu. Transportný pohyb taveniny v ingote je vyvolaný vzájomným pôsobením magnetického poľa B v oboch zónach elektromagnetu 5 a jednosmerného elektrického prúdu I s intenzitou 1000 až 2200 A privedeného medzi valcami pod kryštalizátorom 2 a pod elektromagnetom 5.
Priemyselná využiteľnosť
Spôsob podľa vynálezu možno využiť na riadenie procesu tuhnutia pri plynulom liatí technických kovových materiálov, najmä ocelí, ale aj kovov a kovových zliatin, ktoré sú pri teplote likvidu paramagnetické s cieľom zjemniť štruktúru, podporiť tvorbu kolumnámych zŕn a zasahovať do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných štruktúrnych zložiek.
NÁROKY NA OCHRANU

Claims (15)

1. Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin, ktoré sú v okolí teploty likvidu paramagnetické, najmä ocelí, s cieľom podpory tvorby kolumnámych zŕn, potlačenia tvorby polyedrických zŕn, zjemnenia primárnej štruktúry a cieleného zasahovania do tvorby a distribúcie hlavných a sprievodných štmktúrnych zložiek, vyznačujúci sa tým, že tuhnúca tavenina sa počas tuhnutia spracúva pôsobením jednosmerného magnetického poľa s indukciou 0,04 až 0,3 T vyvíjaného aspoň jedným elektromagnetom.
2. Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatej ocele podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že magneticky spracúvaná tavenina (3) zo zóny pôsobenia aspoňjedného elektromagnetu (5) umiestneného 0,5 metra až 2 metre pod kryštalizátorom (2) sa dopravuje rýchlosťou 0,1 až 0,6 m.s1 transportným pohybom vyvolaným ľubovoľným spôsobom najmä konduktívne alebo indukčné aspoň jedným lineárnym motorom, pričom riadenie procesu tuhnutia sa uplatňuje v celom objeme taveniny, do ktorého sa magneticky spracovaná tavenina dopraví počas 5 až 10 sekúnd.
3. Spôsob riadenia procesu tuhnutia podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že transportný pohyb magneticky spracovanej taveniny (3) zo zóny pôsobenia aspoňjedného elektromagnetu (5) sa vyvoláva interakciou jednosmerného magnetického poľa vyvíjaného aspoň jedným elektromagnetom s jednosmerným elektrickým prúdom s intenzitou 500 až 1000 A privádzaným do ingotu (4) valcami (6 a 7) nad elektromagnetom a valcami (11a 12) pod elektromagnetom, pričom magnetické pole prestupuje ingotom s taveninou v smere blízkom kolmému na pozdĺžnu os ingotu, a jednosmerný elektrický prúd tečie po dĺžke ingotom.
4. Spôsob riadenia procesu tuhnutia podľa nároku 2, pre ingoty s hrúbkou t > 0,2 metra a šírkou b > 5t, vyznačujúci sa tým, že transportný pohyb magneticky spracovanej taveniny (3) zo zóny pôsobenia aspoňjedného elektromagnetu (5) sa vyvoláva interakciou jednosmerného magnetického poľa vyvíjaného aspoň jedným elektromagnetom s jednosmerným elektrickým prúdom s intenzitou 1000 až 2200 A privádzaným do ingotu (4) valcami (6 a 7) nad elektromagnetom a valcami (11a 12) pod elektromagnetom, pričom magnetické pole prestupuje ingotom s taveninou v smere blízkom kolmému na pozdĺžnu os ingotu, a jednosmerný elektrický prúd tečie po dĺžke ingotom.
5. Spôsob riadenia procesu tuhnutia podľa nárokov 3 alebo 4, vyznačujúci sa tým, že jednosmerný elektrický prúd, ktorý tečie po dĺžke ingotom, má aj pulzujúcu zložku.
6. Zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 2 až 5, vyznačujúce sa tým, že prvý elektromagnet (5) je umiestnený vo vzdialenosti 0,5 až 2 metre pod kryštalizátorom (2) a aspoňjeden ďalší elektromagnet (5) vyvíjajúci jednosmerné magnetické pole s indukciou 0,04 až 0,3 T je umiestnený vo vzdialenosti viac než 2 metre pod kryštalizátorom (2).
7. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že elektromagnet (5) má výšku pracovného priestoru väčšiu, než je polovica hrúbky t ingotu.
SK 7957 Υ1
8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že elektromagnet (5) je integrovaný do spoločného celku s valcom odťahu (5.1) pri šírke ingotu b > 2t.
9. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 8, vyznačujúce sa tým, že prvý elektromagnet (5) a aspoň jeden ďalší elektromagnet (5) sú uložené medzi valcami privádzajúcimi elektrický prúd tak, že prvé valce (6 a 7) privádzajúce elektrický prúd sú usporiadané nad prvým elektromagnetom a druhé valce (11a 12) privádzajúce prúd sú usporiadané pod najnižšie umiestneným ďalším elektromagnetom.
10. Zariadenie podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že aspoň jeden valec (6) umiestnený nad elektromagnetom (5) tesne pod kryštalizátorom (2) a aspoň jeden ďalší valec (12) vo vzdialenosti aspoň 0,5 metra pod najnižšie umiestneným elektromagnetom (5) sú vybavené prívodom jednosmerného elektrického prúdu s intenzitou 500 až 1000 A.
11. Zariadenie podľa nárokov 6 až 9, pre ingoty s hrúbkou t > 0,2 metra a šírkou b>5t, vyznačujúce sa tým, že prvý elektromagnet (5) je na obmedzenie pohybu nečistôt z kryštalizátora (2) do ingotu (4) s taveninou (3) vybavený dvomi pracovnými zónami navzájom s opačnou orientáciou vektora jednosmerného magnetického poľa oddelenými oblasťou bez pôsobenia magnetického poľa so šírkou väčšou ako hrúbka ingotu t.
12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že aspoň jeden valec (6) nad elektromagnetom (5) tesne pod kryštalizátorom (2) a aspoňjeden ďalší valec (12) vzdialený aspoň 0,5 metra pod najnižšie umiestneným elektromagnetom sú vybavené prívodom jednosmerného elektrického prúdu s intenzitou 1000 až 2200 A.
13. Zariadenie podľa nárokov 6 až 8, vyznačujúce sa tým, že aspoňjeden lineárny motor (9) priložený k užšej strane prierezu t ingotu (4) s taveninou (3) je umiestnený pod elektromagnetom (5) na zabezpečenie transportného pohybu magneticky spracovanej taveniny (3).
14. Zariadenie podľa nároku 13, pre ingoty so šírkou b<4 t, vyznačujúce sa tým, že aspoň jedna dvojica lineárnych motorov (9) je priložená ku protiľahlým užším stranám prierezu t ingotu na vyvolanie navzájom opačného smeru pohybu okrajových prúdení taveniny (3) v ingote na vytvorenie priečneho cirkulačného pohybu taveniny (3).
15. Zariadenie podľa nároku 13, pre ingoty so šírkou b>4 t, vyznačujúce sa tým, že aspoň jedna dvojica lineárnych motorov (9) je priložená ku protiľahlým užším stranám prierezu t ingotu na vyvolanie smerom nadol usmerneného pohybu okrajových prúdení taveniny (3) vracajúcich sa ako jeden spoločný prúd vystupujúci okolo stredovej vertikály ingotu nahor cez pracovný priestor elektromagnetu (5) až do kryštalizátora (2).
5 výkresov
SK50052-2016U 2016-04-29 2016-04-29 Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu SK7957Y1 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50052-2016U SK7957Y1 (sk) 2016-04-29 2016-04-29 Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu
EP17168423.6A EP3238856B1 (en) 2016-04-29 2017-04-27 A method of controlling the solidification process of continuously cast metals and alloys and a device for implementing the method
MA044396A MA44396A (fr) 2016-04-29 2017-04-27 Procédé permettant de commander le processus de solidification de métaux et d'alliages coulés en continu et dispositif permettant de mettre en uvre le procédé

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50052-2016U SK7957Y1 (sk) 2016-04-29 2016-04-29 Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500522016U1 SK500522016U1 (sk) 2017-06-02
SK7957Y1 true SK7957Y1 (sk) 2017-12-04

Family

ID=58638770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50052-2016U SK7957Y1 (sk) 2016-04-29 2016-04-29 Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3238856B1 (sk)
MA (1) MA44396A (sk)
SK (1) SK7957Y1 (sk)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693697A (en) 1970-08-20 1972-09-26 Republic Steel Corp Controlled solidification of case structures by controlled circulating flow of molten metal in the solidifying ingot
US4158380A (en) * 1978-02-27 1979-06-19 Sumitomo Metal Industries Limited Continuously casting machine
JPS564357A (en) * 1979-06-23 1981-01-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Rabbling method of unfrozen molten metal in continuous casting
CS199690A2 (en) 1990-04-23 1991-11-12 Slovenskej Vysokej Skoly Tech Method of liquid alloy mixing in continuously cast slabs
DE102014105870A1 (de) * 2014-04-25 2015-10-29 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Vorrichtung zum Dünnbrammen-Stranggießen

Also Published As

Publication number Publication date
EP3238856B1 (en) 2019-06-12
MA44396A (fr) 2019-01-23
SK500522016U1 (sk) 2017-06-02
EP3238856A1 (en) 2017-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Application of electromagnetic (EM) separation technology to metal refining processes: a review
Qi et al. Effect of directional solidification of electroslag remelting on the microstructure and primary carbides in an austenitic hot-work die steel
CN102284686A (zh) 组合外场作用下大尺寸镁合金板坯连铸装置与方法
Li et al. Effect of pulsed magnetic field on the grain refinement and mechanical properties of 6063 aluminum alloy by direct chill casting
Tang et al. Microstructure and mechanical property of in-situ nano-particle strengthened ferritic steel by novel internal oxidation
Zhao et al. Effect of low-frequency magnetic field on microstructures and macrosegregation of horizontal direct chill casting 7075 aluminum alloy
Kikuchi et al. Micro-structure refinement in low carbon high manganese steels through Ti-deoxidation, characterization and effect of secondary deoxidation particles
Ma et al. Carbides refinement and mechanical properties improvement of H13 die steel by magnetic-controlled electroslag remelting
Qi et al. Effect of directional solidification in electroslag remelting on the microstructure and cleanliness of an austenitic hot-work die steel
Huang et al. One-step separation of hazardous element lead in brass alloy by physical external field
JP2012035287A (ja) 銅鉄基合金鋳片の製造方法及びその製造装置
Li et al. Carbides modification and mechanical properties enhancement of Cr12MoV die steel by magnetically controlled electroslag remelting
KR101029558B1 (ko) 구리철 합금 주조편의 제조방법
Lei et al. Heat transfer behavior of AZ80–1% Y alloy during low-frequency electromagnetic casting
SK7957Y1 (sk) Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu
Wang et al. Evolution of solidification structure, primary phase and wear properties of Sn–11wt% Sb alloy ingots under permanent magnet stirring
Dobrzański et al. Diode laser modification of surface gradient layer properties of a hot-work tool steel
SK500222016A3 (sk) Spôsob riadenia procesu tuhnutia kontinuálne liatych kovov a zliatin a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu
US5137077A (en) Method of controlling flow of molten steel in mold
Qi et al. Multi‐Stage Enhanced Removal of Inclusions During Electroslag Remelting Process by a Static Magnetic Field
Guo et al. Morphology Tailoring and Enhanced Inclusion Removal of Liquid Melt Film by Regulating the Magnetic Flux Density During Magnetic Controlled ESR Process
US8286692B2 (en) Method for reduction of interstitial elements in cast alloys and system for performing the method
Zhang et al. The study of refinement mechanism of pure aluminum under surface pulsed magneto oscillation
Mi Pulse External Fields Processing of Metal Alloys
HU231169B1 (hu) Eljárás és berendezés kristályosodás során kialakuló szemcseszerkezet finomítására