DE19651534C2 - Verfahren, Vorrichtung und feuerfester Ausguß zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigen Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl, durch einen Ausguß in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes, wobei der Ausguß an das elektromagnetische Feld mindestens eines fluidgekühlten Induktors elektromagnetisch ankoppelt und der Induktor und der Ausguß mindestens teilweise in der Wandung oder im Boden des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, und wobei im Anschluß an das Angießen die elektrische Leistung des. Induktors oder der Induktoren gegebenenfalls änderbar ist.

Ein derartiges Verfahren ist für einen Induktor in der DE 44 28 297 A1 bei einer Freilaufdüse genannt.

In der DE-AS 10 49 547 ist eine Vorrichtung zum elektrisch gesteuerten Vergießen von Metall beschrieben. Bei dieser sind unterhalb und damit außerhalb des Bodens eines metallurgischen Gefäßes als Induktoren drei Spulen seitlich eines Ausgusses angeordnet. Diese sollen in der Stahlsäule ein von unten nach oben fortschreitendes Wanderfeld erzeugen, durch das in der Stahlsäule, d. h. der ausfließenden Schmelze, eine aufwärts gerichtete Kraftkomponente entsteht, die je nach der Feldstärke das Ausströmen des flüssigen Stahls bremsen oder aufheben kann. Die zu Beginn des Gießens erstarrte Metallsäule kann durch das Wechselfeld induktiv aufgeschmolzen werden.

In dem Fachbuch "Metallurgie des Stranggießens", Herausgeber: K. Schwerdtfeger, Verlag: Stahl-Eisen, Düsseldorf, 1992, Seiten 449 ff., sind das elektromagnetische Rühren beim Stranggießen und zugehörige Induktoren erläutert. Solche Rührer sind immer im Bereich der strangbildenden Kokille oder in Fließrichtung des Stranges dahinter angeordnet.

Eine Regel- und Verschlußeinrichtung für ein metallurgisches Gefäß mit einem Rotor und einem Stator (Rohr-im-Rohr-Verschlußsystem) ist in der DE 195 00 012 A1 beschrieben. Je nach der Materialauswahl für den Rotor koppelt entweder der Rotor selbst oder die diesen durchfließende Schmelze an das elektromagnetische Feld eines Induktors an.

Bei Horizontal-Stranggießmaschinen greift die Ausgußhülse bzw. greifen die Ausgußhülsen in einer Seitenwand des Schmelzenbehälters. Die Ausgußhülse bzw. die Ausgußhülsen sind an eine Kokille angeflanscht, so daß die Schmelze horizontal durch die Ausgußhülse bzw. die Ausgußhülsen in die Kokille fließt.

Nach dem Stand der Technik werden die Ausgußhülsen vor dem Angießen mit einem Gasbrenner aufgeheizt, um ein Einfrieren der Schmelze schon beim Angießen zu verhindern. Die Durchführung dieses Vorheizens ist problematisch, weil sie während der vorbereitenden Montagevorgänge nicht aufrechterhalten werden kann und somit die Temperatur der Ausgußhülse sinkt, was bis zu einem Zufrieren der Ausgußhülse beim Angießen führt.

Bei Horizontal-Stranggießmaschinen stellt sich in dem flüssigen Metall im Verteiler zwangsläufig ein gewisses Temperaturgefälle ein. Dieses führt in dem die Ausgußhülse durchströmenden flüssigen Metall zu sogenannten Temperatursträhnen bzw. "schwarzen Streifen" und damit zu einer Qualitätsminderung des vergossenen Stranges.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verbesserung des Angießens und/oder Vergießens vorzuschlagen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen hierfür geeigneten feuerfesten Ausguß und eine geeignete Vorrichtung anzugeben.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Ein luftgekühlter Induktor ist eine Voraussetzung seines erfindungsgemäßen Einsatzes im Boden oder der Wandung eines metallurgischen Gefäßes. Durch das induktive Aufheizen des Ausgusses beim Angießen ist erreicht, daß beim Angießen der Ausguß bzw. die Ausgußhülse keine Thermoschockrisse bekommt und daß die in sie eintretende Metallschmelze nicht einfriert und auch bei einer Gießunterbrechung nicht einfriert oder in ihr eingefrorenes Metall wieder aufschmilzt. Das Aufheizen des Ausgusses bzw. der Ausgußhülse mittels wenigstens eines Induktors wird dadurch ermöglicht, daß er bzw. sie zumindest teilweise aus einem an das elektromagnetische Feld des Induktors ankoppelnden Material besteht. Die Ausgußhülse aus induktiv ankoppelndem Material kann auch ganz oder teilweise in ihrem Durchlauf eine Innenschicht aus induktiv nicht ankoppelndem, verschleißfestem Material aufweisen, welche durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung aufgeheizt wird. Bei Verwendung einer Ausgußhülse aus nicht ankoppelndem Material wird diese von einem an das elektromagnetische Feld ankoppelndem Suszeptor umgeben, welcher die Wärmeenergie durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung an die Ausgußhülse abgibt.

Nach dem Angießen, also zum Vergießen, kann die Frequenz des elektromagnetischen Feldes des Induktors oder der Induktoren in der Weise eingestellt werden, daß das Feld die Ausgußhülse und gegebenenfalls den Suszeptor durchdringt und nun auch zumindest die Außenschicht des flüssigen Metalls selbst elektromagnetisch an das Feld ankoppelt. Damit wird eine Temperaturbeeinflussung des den Ausguß durchströmenden Stahls wirkungsvoller. Gegebenenfalls kann der flüssige Metallstrang im Bereich des Ausgusses an ein weiteres elektromagnetisches Feld ankoppeln, das primär nicht der Heizung dient, sondern andere Funktionen hat, z. B. eine Rührfunktion. Es wird also zum Zwecke des Angießens - solange der Ausguß noch nicht von flüssigem Metall durchströmt ist - dieser alleine angekoppelt und das mit optimaler Leistung und Frequenz für eine termingerechte Einstellung der gewünschten Temperatur des Ausgusses. Für das Vergießen wird die Frequenz und nötigenfalls auch die Leistung des Induktors so eingestellt, daß auch das den Ausguß durchströmende flüssige Metall dem elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist. Normalerweise kann die Leistung zurückgenommen werden, bis daß die üblichen Temperaturverluste im Ausgußsystem ausgeglichen sind. Es ist jedoch auch möglich, insbesondere gegen Ende des Vergießens, ein Einfrieren von flüssigem Metall in der Ausgußhülse dadurch zu vermeiden, daß diese und/oder das durchfließende flüssige Metall mittels des Induktors induktiv aufgeheizt wird, wozu die Leistung des Induktors sukzessive erhöht wird. Die gegebenenfalls bestehende Notwendigkeit der Leistungsanpassung hängt von der verfahrenstechnisch gewünschten induzierenden Wärmeenergie zum Heizen bzw. der gewünschten Bewegung im durchfließenden Stahl zur Temperaturvergleichmäßigung ab.

Wie weiter oben angedeutet, können in dem flüssigen Metall räumlich veränderliche Magnetfelder erzeugt werden, welche zu einer Bewegung in dem die Ausgußhülse durchströmenden flüssigen Metall führen. Solche Magnetfelder sind als Dreh- und/oder Linearwanderfelder ausgebildet, die in dem flüssigen Metall im Ausguß einen Rühreffekt erzeugen, ähnlich wie in dem eingangs erwähnten Fachbuch beschrieben, mit der Folge einer Vergleichmäßigung der Temperatur im Durchflußquerschnitt des flüssigen Metalls, so daß Temperatursträhnen im Stahl beim Eintritt in die Kokille nicht auftreten. Dadurch werden "schwarze Streifen" vermieden, mit der Folge einer Qualitätsverbesserung des Stranges. Die hierfür erforderlichen Frequenzen und/oder Leistungen unterscheiden sich von jenen der Heizinduktoren.

Durch das beschriebene Verfahren sind nicht nur die vor dem Schmelzenausfluß bestehenden Vorheizprobleme bzw. Abkühlprobleme, sondern auch die in der durchfließenden Schmelze selbst bestehenden Temperaturprobleme gelöst. Das Verfahren ist einfach durchführbar, weil hierzu nur das elektromagnetische Feld des Induktors oder der Induktoren, insbesondere nur dessen Frequenz und Leistung, entsprechend eingestellt werden muß. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren bei einer Horizontal-Stranggießmaschine einzusetzen. Es kann jedoch auch bei anderen Anlagen zum Einsatz kommen.

Beim Angießen und/oder Vergießen wird mit einer ersten Frequenz zwischen 2 kHz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 4 kHz und 10 kHz, gearbeitet. Bevorzugt wird beim Vergießen mit einer weiteren Frequenz, gegebenenfalls zusätzlich zur ersten Frequenz, zwischen 3 Hz bis 600 Hz, vorzugsweise zwischen 10 Hz bis 200 Hz, gearbeitet. Hierzu werden bevorzugt räumlich veränderliche elektromagnetische Felder zur Erzeugung eins Rühreffektes eingesetzt, wie unten näher erläutert.

In Ausgestaltung der Endung wird vor und beim Angießen mit einer elektrischen Leistung von 5 kW bis 150 kW, vorzugsweise 20 kW bis 60 kW gearbeitet. Beim Vergießen wird bevorzugt mit einer regelbaren elektrischen Leistung zwischen 3 kW und 60 kW, vorzugsweise 5 kW bis 40 kW, gearbeitet. Beim Vergießen genügt somit in vielen Fällen eine kleinere elektrische Leistung als beim Angießen, da gegebenenfalls nur Temperaturverluste beispielsweise durch Wärmeableitung in die Wand oder den Boden des metallurgischen Gefäßes oder durch Wärmeabstrahlung in die Umgebung ausgeglichen werden müssen. Durch die Regelbarkeit der elektrischen Leistung ist eine Anpassung an die jeweiligen Temperaturverhältnisse in der Schmelze möglich.

In Weiterbildung der Erfindung wird ein Auslauf des Ausgusses vor dem Angießen mittels eines an sich bekannten Stellgliedes, beispielsweise eines Rohr-im-Rohr- Verschlußsystems oder eines Schiebers, verschlossen und der Ausguß wird vor dem Befüllen des Gefäßes mit flüssigem Metall mittels des Induktors oder eines oder mehrerer Induktoren auf eine Temperatur aufgeheizt, bei welcher das flüssige Metall im oder im Bereich des Ausgusses nicht einfriert, so daß das flüssige Metall beim Öffnen des Stellgliedes ausfließt. Während des Vergießens kann der Ausguß trotz Wärmeabstrahlung und kälter werdendem Metall im metallurgischen Gefäß auf Temperaturen gehalten oder gebracht werden, die Ansätze von einfrierender Schmelze oder Clogging erschweren oder verhindern.

Nötigenfalls wird im Anschluß an das Befüllen des Gefäßes und des Ausgusses mit flüssigem Metall die elektrische Leistung und/oder Frequenz des Induktors oder eines oder mehrerer Induktoren derart eingestellt, daß das elektromagnetische Feld des Induktors oder eines oder mehrerer Induktoren nicht nur an den Ausguß, sondern auch an das flüssige Metall ankoppelt. Das Metall wird auf diese Weise bis zum Öffnen des an sich bekannten Stellgliedes im Ausguß flüssig gehalten. Weiterhin kann durch diese Maßnahme eine höhere maximale Energie in das Ausguß/Metallsystem eingebracht werden.

Ein feuerfester, induktiv beheizbarer Ausguß, der zumindest bereichsweise in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere für flüssigen Stahl, angeordnet ist zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Ausguß mittels wenigstens eines vorzugsweise luftgekühlten, auch in der Wandung oder im Boden des metallurgischen Gefäßes angeordneten Induktors vorheizbar ist, wobei die Wandstärke des Ausgusses und die Frequenz des elektromagnetischen Feldes des Induktors so aufeinander abgestimmt sind, daß das elektromagnetische Feld im wesentlichen die Ausgußwand durchdringt, also im wesentlichen sich in der gesamten Wandstärke der Ausgußwand erstreckt, und daß beim Vergießen des flüssigen Stahls gegebenenfalls das elektromagnetische Feld über die Wandstärke des Ausgusses hinaus auch an den flüssigen Stahl ankoppelt, wodurch die maximale Leistungsaufnahme des Systems nochmals erhöht werden kann.

Vorzugsweise besteht der feuerfeste Ausguß aus einem induktiv ankoppelbaren, insbesondere feuerfesten, keramischen Material. Der Ausguß kann eine Innenschicht aufweisen, die aus einem verschleißfesteren, gegebenenfalls nicht induktiv ankoppelbaren, Material besteht, wie dies in der DE 44 28 297 A1 beschrieben ist. Vorzugsweise ist der feuerfeste Ausguß eine Ausgußhülse, die z. B. auch mit einem Eintauchausguß integriert sein kann und die gegebenenfalls in einem Lochstein eingesetzt ist, der gegebenenfalls als Baueinheit einen Induktor aufweist. Die Ausgußhülse aus der induktiv ankoppelbaren Keramik ist vorzugsweise aus kohlenstoffgebundenem, hochtonerdehaltigen Material hergestellt mit gegebenenfalls einer verschleißfesten Innenschicht oder Außenschicht aus beispielsweise Zirkonoxid.

Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse kann die Ausgußhülse im Einlauf- und/oder im Auslaufbereich diffusorartig aufgeweitet sein. Insbesondere im Auslaufbereich ist zumindest im Horizontalstrangguß die Aufweitung vorteilhaft, wenn die Schmelze dicht an Liquidus vergossen wird.

Eine Vorrichtung zum Angießen und Vergießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl, mit einem Ausguß der zumindest bereichsweise in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes angeordnet ist und mit wenigstens einem Induktor zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Induktor wenigstens bereichsweise luftgekühlt ist und mit einem oder mehreren fluidgekühlten Kühlkreisläufen versehen ist, und daß die Leistung und/oder die Frequenz des elektromagnetischen Feldes des Induktors oder der Induktoren in Abhängigkeit von den Gießbedingungen an wenigstens einem Frequenz-Umrichter oder Umformer einstellbar ist. Dabei ist es denkbar, daß z. B. ein Induktor wassergekühlt, der andere luftgekühlt ist, oder daß ein Induktor einen Wasserkühlkreislauf und eine Luftkühlung aufweist.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigem Stahl einen Induktor zur Erzeugung von elektromagnetischen Drehfeldern und/oder linearen Wanderfeldern im flüssigen Stahlstrang im Bereich des Ausgusses auf. Die Drehfelder und/oder Wanderfelder können in Strömungsrichtung des flüssigen Metalls hintereinander angeordnet sind oder sich überlagern. Sie dienen der Erzeugung des o. g. Rühreffektes, insbesondere zur Vergleichmäßigung der Temperatur des Metallstranges in dem Ausguß. Ein anderer Induktor kann der Beheizung des Ausgusses und des Stranges im Bereich des Ausgusses dienen. Die Leistungen und/oder Frequenzen der jeweiligen Induktoren sind zweckbestimmt unterschiedlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Endung ergeben sich unter anderem aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Es zeigen die

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausgusses und einer Vorrichtung zum Angießen und Vergießen bei einem Schmelzenbehälter mit einer angesetzten, eine oder mehrere Ausgußhülsen tragenden Kokille einer Horizontal-Stranggießmaschine,

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht eines Ausgusses, jedoch mit zwei getrennt ansteuerbaren Induktoren,

Fig. 3 ein Rohr-im-Rohr-Verschlußsystem in Schnittansicht mit induktiv beheiztem Stator im Boden eines Schmelzenbehälters.

Nach den Fig. 1 und 2 ist in einer Seitenwandung 1 eines Behälters, nämlich metallurgischen Gefäßes, dessen Innenraum mit 2 bezeichnet ist, in einem Lochstein 3 ein Induktor 4 angeordnet. Der Induktor 4 ist über Rohrleitungen 13 wenigstens bereichsweise mit Luft gekühlt und elektrisch an einen Frequenz- Umrichter oder Umformer 5 angeschlossen, dessen Frequenz F und dessen elektrische Leistung L einstellbar sind.

Der Induktor 4 ist aus einem wendelförmig gestalteten Kupferrohr hergestellt. Er ist um eine Zwischenhülse 6 angeordnet, die der Temperaturisolierung und zur Einführung der unten näher beschriebenen Ausgußhülse in die Öffnung der Seitenwandung 1 des Behälters dient.

An eine dem Behälter zugeordneten Kokille 7 ist mittels einer Halteeinrichtung 8 eine Ausgußhülse 9 auswechselbar angeflanscht. In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausgußhülse sichtbar. Weitere, in gleicher Weise an die Kokille 7 angeflanschte Ausgußhülsen befinden sich gegebenenfalls hinter der Zeichnungsebene.

In der Darstellung nach den Fig. 1 und 2 ist die bzw. sind die von der Kokille 7 getragenen Ausgußhülsen 9 in die Zwischenhülse 6 durch horizontale Bewegungen der Kokille 7 eingeschoben. Eine Kittschicht 10 dient der Abdichtung zwischen Ausgußhülse 9 und Zwischenhülse 6.

Die ein Verschleißteil darstellende Ausgußhülse 9 besteht aus kohlenstoffgebundenem, tonerdehaltigem, keramischem Material, das an ein elektromagnetisches Feld des Induktors 4 induktiv ankoppelt. Die Ausgußhülse 9 bildet einen Durchflußquerschnitt 11 für aus dem Innenraum 2 des Behälters in die Kokille 7 strömende Stahlschmelze. Die Durchströmung erfolgt in horizontaler Richtung H.

Die Arbeitsweise ist im wesentlichen folgende:
Spätestens nachdem die Kokille 7 mit der bzw. den Ausgußhülsen 9 in die in der Figur dargestellte Position an dem noch leeren Innenraum 2 des Behälters gebracht ist, wird mittels des Umrichters oder Umformers 5 der Induktor 4 eingeschaltet. Dabei wird mittels des Frequenz-Umrichters oder Umformers 5 eine Frequenz und eine elektrische Leistung eingestellt, die zum Zwecke des Angießens die Ausgußhülse 9 mindestens auf eine Temperatur bringt und hält, bei der die einfließende Schmelze nicht einfriert. Das induktive Heizen kann aber auch und insbesondere weiter betrieben werden, wenn eine eventuell vorab durchgeführte Gasaufheizung des Behälters abgestellt werden muß, wenn dieser in Gießposition vor die Kokille verfahren wird.

In Gießposition wird dann die Metallschmelze S in den Innenraum 2 des Behälters eingefüllt. Diese fließt durch die Ausgußhülse 9 in die Kokille 7, woraus sie als verfestigter Strang abgezogen wird.

Zum Aufheizen der Ausgußhülse 9 vor dem Angießvorgang kann die Frequenz und/oder die Leistung des elektromagnetischen Feldes des Induktors 4 mittels des Umrichters 5 höher als beim anschließenden, weiter unten beschriebenen, Vergießen eingestellt werden. Die Frequenz des elektromagnetischen Feldes wird für das Aufheizen der Ausgußhülse 9 so eingestellt, daß die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes die Wandstärke 12 der Ausgußhülse 9 im wesentlichen erfaßt. Die elektrische Leistung des Umrichters 5 wird entsprechend der vorgegebenen Aufheizzeit geregelt.

Vor und während des Angießens wird mit einer Frequenz zwischen 2 kHz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 4 kHz und 10 kHz, und einer elektrischen Leistung von 5 kW bis 150 kW, vorzugsweise 20 kW bis 60 kW, gearbeitet. Die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes soll 10 mm bis 300 mm, vorzugsweise 10 mm bis 40 mm, entsprechend der Wandstärke 12 der Ausgußhülse 9 betragen.

Nach dem Angießen, d. h. nach dem ersten Einlauf der Schmelze durch den Ausguß in die Kokille, beim anschließenden Vergießen, wird die Frequenz des Umrichters 5 und damit die des elektromagnetischen Feldes des Induktors 4 so eingestellt, daß das elektromagnetische Feld durch die Wandstärke 12 der Ausgußhülse 9 hindurch in die den Durchflußquerschnitt 11 durchfließende Metallschmelze eindringt. Die Eindringtiefe in den flüssigen Stahl kann im Extremfall bis etwa 100 mm betragen. Üblicherweise wird mit einer Frequenz zwischen 4 kHz und 10 kHz gearbeitet werden. Beim Vergießen kann neben der üblichen Heizfrequenz mit einer weiteren Frequenz zwischen 3 Hz und 600 Hz, vorzugsweise zwischen 10 Hz und 200 Hz, zur Temperaturvergleichmäßigung des feuerfesten Stahls im Ausguß gearbeitet werden. Beim Vergießen kann auch die elektrische Heizleistung reduziert werden. Sie liegt dann zwischen 3 kW und 120 kW, vorzugsweise zwischen 5 kW und 40 kW.

Durch die Einstellung der elektrischen Leistung läßt sich vor und bei dem Angießen die Temperatur der Ausgußhülse 9 und beim Vergießen auch die Temperatur der durchfließenden Schmelze beeinflussen, wobei eine Leistungserhöhung jeweils eine Temperaturerhöhung zur Folge hat.

Im Falle einer Gießunterbrechung kann etwa in der Ausgußhülse 9 erstarrtes Metall wieder aufgeschmolzen werden und der Strang wieder angefahren werden. Durch die gezielte induktive Ankopplung der durchfließenden Schmelze an das Feld des Induktors 4 wird nicht nur erreicht, daß die Temperatur der Schmelze beeinflußbar ist. Durch die induktive Ankopplung werden in der Schmelze Wirbelströme erzeugt, die im Durchflußquerschnitt 11 die durchfließende Metallschmelze so bewegen, daß im Durchflußquerschnitt 11 in der Schmelze im wesentlichen eine gleichmäßige Temperaturverteilung vorliegt, so daß es nicht zu einem Temperaturgefälle in der durchlaufenden Metallschmelze kommt, bzw. Temperatursträhnen in der durchfließen Metallschmelze aus einem Temperaturgefälle im Verteiler ausgeglichen werden. Dieser Rühreffekt kann dadurch verbessert werden, daß mittels des Induktors 4 oder mehrerer Induktoren ein sich räumlich änderndes Magnetfeld, beispielsweise ein Drehfeld und/oder Wanderfeld, in der Schmelze innerhalb des Durchflußquerschnittes 11 erzeugt wird. Hierfür wird/werden der Induktor 4 bzw. die Induktoren von dem Umrichter 5 oder mehreren Umrichtern entsprechend angesteuert. Durch das Rühren können auch metallische und/oder nicht metallische Ansätze im Ausguß oder im Bereich des Ausgusses verhindert oder beseitigt werden. Fig. 2 zeigt hierzu ein Beispiel mit zwei getrennt angesteuerten Induktoren von den Umrichtern 5 und 16.

Gegen Ende des Vergießens, wenn also der Innenraum 2 des Behälters 1 allmählich leerläuft, kann die Frequenz und/oder die Leistung des Umrichters 5 und damit des Induktors 4 so eingestellt werden, daß es durch Aufheizen der Ausgußhülse 9 und/oder des ausfließenden Schmelzenrestes nicht zu dessen Einfrieren kommt.

Die Ausgußhülse 9 kann auch mit einer Innenschicht versehen sein, die gegenüber der Schmelze verschleißfester ist als das Material der Ausgußhülse. Im Bereich des Schmelzeneintritts und/oder des Schmelzenaustritts kann die Ausgußhülse 9 zur Verbesserung der Strömung diffusorartig oder konisch aufgeweitet sein (vgl. Fig. 1 beim Schmelzeneintritt).

Bei einer anderen Ausführung, bei der die Ausgußhülse 9 nicht selbst an das elektromagnetische Feld des Induktors 4 ankoppelt, kann zur Aufheizung der Ausgußhülse 9 ein Suszeptor vorgesehen sein, der von dem Induktor 4 induktiv aufgeheizt wird. Ein solcher Suszeptor kann beispielsweise zwischen der Zwischenhülse 6 und der Ausgußhülse 9 angeordnet oder auch ein Bestandteil der Ausgußhülse 9 in Form eines Außenmantels sein (nicht dargestellt). Dieser überträgt dann die Wärme für den Angießvorgang durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung indirekt auf die Ausgußhülse 9.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer weiteren Ausführung der Erfindung, bei der schmelzenauslaufseitig ein an sich bekanntes Stellglied, beispielsweise ein Rohr-im- Rohr-Verschlußsystem 15 vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Ausgußhülse, hier in Form des Stators 14 im Boden des metallurgischen Gefäßes angeordnet sein, so daß die Schmelze vertikal ausfließt. Es ist auch möglich, daß der Ausguß bzw. der Stator 14 in Form eines Eintauchausgusses ausgebildet ist, also eine Verlängerung nach unten bis in die Kokille aufweist (nicht dargestellt). Vor dem Angießen wird das Stellglied geschlossen und der Stator 14 wird mittels des Induktors 4 auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die Schmelze im Ausguß beim Angießen nicht einfrieren kann. Wenn in das Gefäß Schmelze eingefüllt ist, wird das Stellglied geöffnet, so daß die Schmelze - ohne im Ausguß einzufrieren - ausfließt. Im Anschluß an das Befüllen des Gefäßes und nach dem Öffnen des Rohr-im-Rohr- Verschlußsystems 15 kann die elektrische Leistung und/oder Frequenz des Induktors 4 derart eingestellt werden, daß das elektromagnetische Feld des Induktors 4 nicht nur an den Ausguß, sondern auch an die Schmelze ankoppelt, so daß diese vor dem Schmelzenausfluß im fließfähigen Zustand gehalten wird. Dies ist auch und insbesondere vorteilhaft für das Angießen eines an sich bekannten Schiebeverschlusses, bei dem die Schmelze beim Befüllen des metallischen Gefäßes in den Auslauf bis an die Verschlußplatte gelangt und dort einfriert, wenn nicht besondere Vorkehrungen, wie eine Sandflüllung, getroffen werden. Wenn dagegen erfindungsgemäß die Schmelze im Ausguß flüssig gehalten wird, kann auf die Sandflüllung oder dergleichen verzichtet werden.

Auch hier kann beim Vergießen im Stator 14 der Stahl sowohl elektromagnetisch gerührt als auch aufgeheizt werden, was niedrige Vergießtemperaturen erlaubt.

Claims (19)

1. Verfahren zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl, durch einen Ausguß in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes, wobei der Ausguß und/oder das Metall in ihm an das elektromagnetische Feld mindestens eines fluidgekühl­ ten Induktors elektromagnetisch ankoppelt und der Induk­ tor und der Ausguß zumindest teilweise in der Wandung oder im Boden des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß und/oder gegebenenfalls das Metall in ihm an das elektromagnetische Feld eines wenigstens bereichs­ weise luftgekühlten Induktors oder Induktoren, wobei wenigstens einer luftgekühlt ist, ankoppelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergießen der Ausguß und/oder der ihn durch­ fließende Metallstrang an ein elektromagnetisches Feld ankoppelt und daß der den Ausguß durchfließende Metall­ strang an zumindest ein weiteres elektromagnetisches Feld ankoppelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergießen die elektrische Leistung und/oder die Frequenz wenigstens eines Induktors geändert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor und für das Angießen zumindest die Frequenz eines Induktors so eingestellt wird, daß die Eindringtiefe seines elektromagnetischen Feldes im wesentlichen die Wandstärke des Ausgusses erfaßt und daß zum Vergießen zumindest die Frequenz eines Induktors so eingestellt wird, daß die Eindringtiefe seines elektromagnetischen Feldes über die Wandstärke des Ausgusses hinausgeht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor und bei dem Angießen mit einer höheren Leistung als beim anschließenden Vergießen gearbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei oder mehr voneinander unabhängigen Frequenzen und/oder elektrischen Leistungen vergossen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergießen zumindest ein räumlich veränderliches, von dem Induktor bzw. den Induktoren erzeugtes elektromagnetisches Feld (Dreh- und/oder Linear-Wanderfeld) an das flüssige Metall ankoppelt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor und bei dem Angießen und/oder beim Vergießen mit einer ersten Frequenz zwischen 2 kHz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 4 kHz und 10 kHz, gearbeitet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergießen mit einer weiteren Frequenz, gegebenenfalls zusätzlich zur ersten Frequenz, zwischen 3 Hz und 600 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 200 Hz, gearbeitet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor und bei dem Angießen mit einer elektrischen Leistung von 5 kW bis 150 kW, vorzugsweise 20 kW bis 60 kW, gearbeitet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergießen mit einer elektrischen Leistung von 3 kW bis 120 kW, vorzugsweise 5 kW bis 40 kW, gearbeitet wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf des Ausgusses vor dem Angießen mittels eines an sich bekannten Stellgliedes, beispielsweise eines Rohr-im-Rohr-Verschlußsystems oder eines Schiebers, verschlossen wird und daß der Ausguß vor dem Befüllen des metallurgischen Gefäßes mit flüssigem Metall mittels des wenigstens einen Induktors auf eine Temperatur aufgeheizt wird oder auf einer Temperatur gehalten wird, bei welcher das flüssige Metall im Ausguß oder im Bereich des Ausgusses nicht einfriert, so daß das flüssige Metall beim nachfolgenden Öffnen des Stellgliedes ausfließt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistung und/oder Frequenz des Induktors oder der Induktoren derart eingestellt wird, daß im Anschluß an das Befüllen des metallurgischen Gefäßes und des Ausgusses mit flüssigem Metall nicht nur der Ausguß, sondern auch das flüssige Metall an das elektromagnetische Feld ankoppelt, so daß das flüssige Metall beim nachfolgenden Öffnen des Stellgliedes ausfließt.

14. Feuerfester Ausguß, der zumindest bereichsweise in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes angeordnet ist, insbesondere für flüssigen Stahl, der zumindest teilweise induktiv beheizbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausguß mittels wenigstens eines fluidgekühlten, vorzugsweise wenigstens eines luftgekühlten, zumindest bereichsweise in der Wandung oder dem Boden des metallurgischen Gefäßes angeordneten Induktors vorheizbar ist, wobei die Wandstärke des Ausgusses und die Frequenz des elektromagnetischen Feldes so aufeinander abgestimmt sind, daß das elektromagnetische Feld im wesentlichen die Ausgußwand durchdringt, und
daß beim Vergießen des flüssigen Metalls gegebenenfalls das elektromagnetische Feld über die Wandstärke des Ausgusses hinaus auch an das flüssige Metall ankoppelbar ist.

15. Feuerfester Ausguß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Ausgußhülse aus einem induktiv ankoppelbaren Material aufweist und gegebenenfalls eine Innenschicht aus verschleißfesterem, induktiv ankoppelbarem oder nicht ankoppelbarem Material aufweist.

16. Feuerfester Ausguß nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine Ausgußhülse in einem Lochstein aufweist, der wenigstens einen Induktor, gegebenenfalls als Baueinheit, aufweist.

17. Feuerfester Ausguß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauf des Ausgußes, insbesondere der Durchlauf der Ausgußhülse, in seinem Einlauf- und/oder Auslaufbereich aufgeweitet ist.

18. Vorrichtung zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen, wenigstens bereichsweise in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes angeordneten Ausguß und diesem zugeordneten Induktor oder Induktoren aufweist und daß der wenigstens bereichsweise in der Wandung oder im Boden des Gefäßes angeordnete Induktor oder Induktoren wenigstens bereichsweise luftgekühlt ist und einen oder mehrere fluidgekühlte Kühlkreisläufe aufweist, und daß die Leistung und/oder die Frequenz des Induktors bzw. der Induktoren in Abhängigkeit von den Gießbedingungen an wenigstens einem Frequenz-Umrichter oder Umformer einstellbar ist.

19. Vorrichtung zum Angießen und/oder Vergießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahl, durch einen Aus­ guß, der zumindest bereichsweise in der Wandung oder im Boden eines metallurgischen Gefäßes angeordnet ist, und dem ein fluidgekühlter Induktor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einen Induktor zur Erzeugung von elek­ tromagnetischen Drehfeldern und/oder linearen Wanderfel­ dern aufweist, die den flüssigen Stahl im Bereich des Ausgusses ankoppeln und einen weiteren, luftgekühlten Induktor mit unterschiedlichen Leistungen und/oder Fre­ quenzen zum Aufheizen und/oder Beheizen des Ausgusses und/oder des Stahls in ihm.