DE2027805A1 - Ingot moulding in continuous and semicontin- - uous metal casting - Google Patents

Abstract

Liquid metal is acted on by the electromagnetic field of an inductor. This is followed by cooling. The intensity of the inductor current is controlled as a function of the deviation of the dimensions of the liquid zone of the ingot with respect to prescribed values.

Description

STRANGFORMVERFAHREN BEIM STRANGGIEBEN UND HALBKONTINUIERLICHEN GIEBEN VON METALLEN Die Erfindung bezieht sich auf Verwahren zum Steuern von Metallgießprozessen und genauer auf Strangformverfahren beim Stranggießen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen. STRAND FORMING PROCESS IN CONTINUOUS AND SEMI-CONTINUOUS GIVING OF METALS The invention relates to custody for controlling metal casting processes and, more specifically, to strand forming processes in continuous casting and semi-continuous casting of metals.

Es ist ein Strangformverfahren beim Str halbkontinuierlichen Gießen von P.etallen bekannt, bei dem ein elektromagnetisches Induktorfeld auf das flüssige metall einwirkt und danach letzteres gekühlt wird. (Großbritanien-Patent Nr. 1157977, 1969). It is a strand forming process in Str semi-continuous casting known from P.etallen, in which an electromagnetic inductor field is applied to the liquid metal acts and then the latter is cooled. (UK Patent No. 1157977, 1969).

Das bekannte Strangformverfahren gewährleistet j jedoch nicht Konstanthalten der Querschnittsmaße des Strangs beim Schwanken des Oberflächenniveaus der flüssigen Strangzone. Solche Schwankungen treten während des Gießbeginns und des Gießprozesses infolge verschiedener äußerer Störgrößen auf, die beispielsweise durch nichtzügigen Gang des Gießmaschinenbodens und fehlerhaftes Funktionieren des automatischen Regelsystems des i..etallniveaus hervorgerufen werden. However, the known strand-forming process does not ensure that j is kept constant the cross-sectional dimensions of the strand at Fluctuations in the surface level the liquid strand zone. Such fluctuations occur during the start of pouring and of the casting process as a result of various external disturbances, for example due to sluggish movement of the bottom of the casting machine and incorrect functioning of the automatic control system of the metal level.

Es ist das Ziel der vorliegenden erfindung, ein Strangformverfahren beim Stranggießen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen zu entwickeln, das frei vom erwahnten Nachteil ist. It is the aim of the present invention to provide a strand forming process in continuous and semi-continuous casting of metals to develop the is free from the disadvantage mentioned.

Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Strangformverfahren beim Stranggießen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen zu entwickeln, das Konstanthalten der Querschnittsmaße des Strangs bei Schwankungen des Oberflächenniveaus der flüssigen Strangzone gewährleistet. The invention is based on the object of such a strand forming process in continuous and semi-continuous casting of metals to develop the Keeping the cross-sectional dimensions of the strand constant in the event of fluctuations in the surface level the liquid strand zone guaranteed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Strangformverfahren beim Stranggießen und halbkontinuierlichem Gießen von Metallen erfindungsgemäß die Stärke des durch den Induktor flie-Wenden Stroms als Funktion der Abweichungen der Abmessungen der flüssigen Strangzone von den vorgegebenen Abmessungen geregelt wird. This object is achieved in that in the strand forming process Continuous casting and semicontinuous casting of metals according to the invention the strength of the current flowing through the inductor as a function of the deviations in the dimensions the liquid strand zone is regulated by the specified dimensions.

Zweckmäßigerweise wird der Strom durch ein Signal der starren negativen Spannungsrückkopplung geregelt. bies Signal wird direkt vom Induktor abgenommen. Conveniently, the current through a signal of the rigid negative Voltage feedback regulated. This signal is taken directly from the inductor.

Außerdem ist es wünschenswert, das Niveau der flüssigen Strangzone zu messen, den erhaltenen Wert in ein elektri-Loches Signal unzuwandeln und mit Hilfe des letzteren die Stärke des Stroms zu beeinflussen, der durch den Induktor in der richtung fließt, welche Aufrechterhalten des vorgegebenen der flüssigen Strangzone gewährleistet.In addition, it is desirable to measure the level of the liquid strand zone, to convert the value obtained into an electric-hole signal and, with the aid of the latter, to influence the strength of the current flowing through the inductor in the direction that maintains the given value the liquid strand zone guaranteed.

Nadchstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel derseloen und anhand beiliegender Zeichnungen beschrieben; es zeigt Fig. 1 den im elektromagnetischen Induktorfeld befindlichen Strang und Fig. 2 die Blockschaltung der Vorrichtung, welche zum Durchführen des erfindungsgemäßen Strangformverfahrens dient. In the following, the invention is illustrated by an exemplary embodiment and described with reference to the accompanying drawings; It shows Fig. 1 in the electromagnetic Inductor field located strand and Fig. 2 the block circuit of the device, which is used to carry out the strand forming process according to the invention.

In Fig. 1 ist der durch das elektromagnetische Feld des Induktors 2 geformte Strang 1 abgebildet. Zur Kühlung des letzteren dient Kühlmittel-Zuleitungssystem 3. In Fig. 1, that is caused by the electromagnetic field of the inductor 2 shaped strand 1 shown. The coolant supply system is used to cool the latter 3.

Der Strang enthält flüssige Zone A und erstarrte Zone B, wobei die Höhe der flüssigen Zone A auf der Zeichnung durch Symbol h gekennzeichnet ist. The strand contains liquid zone A and solidified zone B, with the The height of the liquid zone A is indicated on the drawing by the symbol h.

Durch den ringförmigen elektromagnetischen Induktor 2 wird rund um das geschmolzene, in die Strangformzone geleitete metall ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt, welches im flüssigen Metall Kräfte, die ins Innere desselben gerichtet sind und es formen, erzeugt. Hierbei erhält das Metall vorgegebene und durch die Stromstärke im Induktor bestimmte Form und Querschnittsmaße. Auf der Seitenfläche der durch das elektromagnetische Feld geformten Metallsäule wird Kühlflüssigkeit geleitet, was zur Folge hat, daß das Metall teilweise im Wirkungsbereich des eleKtromagnetischen Feldes kristallisiert, bei seiner Weiterbewegung vollkommen erstarrt und den Strang bildet. Through the ring-shaped electromagnetic inductor 2 is all around the molten metal fed into the strand forming zone is an electromagnetic one Alternating field excites, which in the liquid metal forces that into the interior of the same are directed and shape it, creates. Here the metal predetermined shape and cross-sectional dimensions determined by the current intensity in the inductor. On the side surface of the metal column formed by the electromagnetic field coolant is conducted, which has the consequence that the metal is partially in the effective area of the electromagnetic field crystallizes, completely as it moves on solidifies and forms the strand.

Die Querschnittsmaße des Strangs, welche den vorgegebenen entsprechen sollen, hängen vom elektromagnetischen ]3ruck (von dem Induktor 2 durchfließenden Strom) und vom statischen Druck des Metalls (von der Höhe h der flüssigen Zone A des Strangs 1) ab. The cross-sectional dimensions of the strand, which correspond to the specified should depend on the electromagnetic pressure (from the inductor 2 flowing through Current) and the static pressure of the metal (from the height h of the liquid zone A of strand 1).

Die vorgegebenen Strangmaße werden erhalten, wenn elektromagnetischer Druck und statischer Druck des Metalls einander gleich sind. Der Gleichgewichtszustand wird durch folgende Gleichung gekennzeichnet: h = K X I2 (1) wobei - etalldichte, g - Beschleunigung beim freien Fall, h - Höhe der flüssigen Zone. The given pitch dimensions are obtained when electromagnetic The pressure and static pressure of the metal are equal to each other. The state of equilibrium is characterized by the following equation: h = K X I2 (1) where - metal density, g - acceleration in free fall, h - height of the liquid zone.

K - Faktor, durch den die Parameter des Systems, Leitfähigkeit und Stromfrequenz in die rechnung einbezogen werden, I - Induktorstrom.K - factor by which the System parameters, conductivity and current frequency are included in the calculation, I - inductor current.

Bei Niveauschwankungen der flüssigen Strangzone A (bei Anderungen der Höhe h) die durch äußere Störgrößen hervorgerufen werden, ändern sich die Querschnittsmaße des Strangs. In the event of level fluctuations in the liquid strand zone A (in the event of changes the height h) caused by external disturbances, the cross-sectional dimensions change of the strand.

So hat beispielsweise Wachsen der Höhe der flüssigen Zone bei unveränderlichem Induktorstrom vergrößerte Strangquerschnittsmaße zur Folge, da hierbei der statische Druck des metalls größer als der elektromagnetische Druck wird. Die Strangmaße wachsen solang, bis die Bedingungen der Gleichung (1) erfüllt werden.For example, increasing the height of the liquid zone has been constant Inductor current result in increased strand cross-sectional dimensions, since this is the static The pressure of the metal becomes greater than the electromagnetic pressure. The streak grows until the conditions of equation (1) are met.

Bei Schwankungen von Höhe und Abmessungen der flüssigen Zone ändern sich die elektrischen Parameter des Systems "ln-Induktor - flüssiges Metall". Es wird beispielsweise, wenn die Höhe h und demgemäß die Abmessungen der flüssigen Zone wachsen, der Gesamtwiderstand des Systems "Induktor - flüssiges Metall". geringer. Die Folge hiervon ist, daß, wenn die Spannung am Induktor konstant bleibt, der Induktorstrom wächst und Vergrößerung der Strangmaße verhindert. Change if the height and dimensions of the liquid zone fluctuate the electrical parameters of the "ln-inductor - liquid metal" system. It becomes, for example, if the height h and, accordingly, the dimensions of the liquid Zone grow, the total resistance of the "inductor - liquid metal" system. less. The consequence of this is that if the voltage across the inductor remains constant, the inductor current grows and prevents enlargement of the strand dimensions.

Auf diese Weise wird eine teilweise Stabilisierung der Strangmaße bei Niveauschwankungen der flüssigen Zone erreicht. In this way there is a partial stabilization of the line measures reached in the event of level fluctuations in the liquid zone.

Zu diesem Zweck jedoch muß die Spannung an den Induktorklemmen stabilisiert werden, was durch Einführen einer starren negativen Rückkopplung erreicht wird.For this purpose, however, the voltage at the inductor terminals must be stabilized which is achieved by introducing rigid negative feedback.

Stabilisierung der Induktorspannung kann jedoch nicht immer erforderliches Konstanthalten der Strangquerschnittsmaße gewährleisten. In diesel Fällen ist es zweckmäßig, um erforderliche Strangmaße sicherzustellen, den Induktorstrom um einen Wert zu korrigieren, der durch die Höhenabweichung der flüssigen Zone von der vorgegebenen Höhe bestimmt wird. Stabilization of the inductor voltage, however, may not always be necessary Ensure that the cross-sectional dimensions of the strand are kept constant. In these cases it is expedient to required Strand measures ensure the inductor current to correct a value determined by the height deviation of the liquid zone from the specified height is determined.

big. 2 zeigt die Blockschaltung der Vorrichtung, welche zum Durchführen des Strangformverfahrens dient. Diese Vorrichtung enthält einen Induktor 2, der an Frequenzwandler 4 mit Erregerwicklung 5 über Abwärtstransformator 6 angeschlossen ist, einen Geber 7 für Induktorspannung, der über Gleichrichter 8 an einen der Eingänge der Summiereinrichtung 9 angeschlossen ist, ein Meßgerät 10 für Klemmenspannung des Induktors 2, das über Gleichrichter 11 an den andern Eingang der Summiereinrichtung 9 angeschlossen ist, Leistuiigsverstärker 12, dessen Ausgang an der Erregerwicklung 5 des Frequenzwandlers angeschlossen ist, einen lmiveaugeber 13 für flüssige Zone, der über Umsetzer 14, welcher die Niveauhöhe in ein elektrischeS Signal umwandelt, an den phasenempfindlichen Verstärker 15 angeschlossen ist, der wiederum am Funktionalblock 16 angeschlossen ist, welcher mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 12 verbunden ist. An den andern Eingang des Leistungsverstärkers 12 ist der Ausgang der Summiereinrichtung 9 angeschlossen. Als Meßgerät 10 für Klemmenspannung des Induktors 2 kann ein Transformators als Summiereinrichtung 9 ein Magnetverstärker und als Niveaugeber 13 ein Schwimmer verwandt werden. big. 2 shows the block diagram of the device which is used to carry out the strand forming process is used. This device includes an inductor 2, the connected to frequency converter 4 with excitation winding 5 via step-down transformer 6 is, a transmitter 7 for inductor voltage, which via rectifier 8 to one of the inputs the summing device 9 is connected, a measuring device 10 for terminal voltage of the inductor 2, which via rectifier 11 to the other input of the summing device 9 is connected, power amplifier 12, the output of which is connected to the field winding 5 of the frequency converter is connected, an level sensor 13 for liquid zone, via converter 14, which converts the level into an electrical signal, is connected to the phase-sensitive amplifier 15, which in turn is connected to the functional block 16 is connected, which is connected to the input of the power amplifier 12 is. At the other input of the power amplifier 12 is the output of the summing device 9 connected. As a measuring device 10 for the terminal voltage of the inductor 2, a transformer a magnetic amplifier as a summing device 9 and a float as a level sensor 13 be used.

leunktionalblock 16 kann auf der Basis eines linearen mehrteiligen Potentiometern gebaut werden, das für Einhalten nachstehender Abhängigkeit sorgt: #I = KI#h (2), wobei hI - Zunahme des Induktorstroms, #h - - Niveauabweichung der flüssigen Zone vom vorgegebenem Wert, KI- Proportionalitätsfaktor. Functional block 16 can be based on a linear multi-part Potentiometers can be built, which ensures compliance with the following dependency: #I = KI # h (2), where hI - increase in inductor current, #h - - level deviation of the liquid zone of the specified value, KI proportionality factor.

Die Abhängigkeit (2) ist eine lineare Approximation der Abhängigkeit (1) und wird verwandt, da unter realen Bedingungen der Höhenabweichung #h der flüssigen Zone ziemlich gering ist. Hierbei hängt der Faktor KI vom gewählten Arbeitsbereich auf der kurve ab, die entsprechend der Abhängigkeit (1) gezeichnet wurde. The dependency (2) is a linear approximation of the dependency (1) and is used because under real conditions the height deviation #h of the liquid Zone is quite low. The AI factor depends on the selected work area on the curve that was drawn according to the dependency (1).

Die Klemmenspannung des Induktors 2 wird durch Einführen einer starren negativen Rückkopplung stabilisiert: Das Signal vom Ausgang des 1 eßgeräts 10 für Klemmenspannung des Induktors wird über der Gleichrichter 11 einem der Eingänge der Summiereinrichtung 9 zugeführt, wobei an deren zweiten Eingang über den Gleichrichter b ein Signal. vom Ausgang des Gebers 7 geleitet wird. Das letztgenannte Signal entspricht der erforderlichen Spannung am Induktor 2. Das Abweichun6ssignal vom Ausgang der Summiereinrichtung 9 wird dem Leistungsverstärker 12 zugeführt, dessen Belastung aus Erregerwicklung 5 des Frequenzwandlers 4, durch den Induktor 2 gespeist wird, besteht. The terminal voltage of the inductor 2 is fixed by introducing a negative feedback stabilized: The signal from the output of the 1 meter 10 for Terminal voltage of the inductor is one of the inputs via the rectifier 11 the summing device 9, with at the second input via the rectifier b a signal. is directed from the output of the encoder 7. The latter signal corresponds to the required voltage at the inductor 2. The deviation signal from the output of the Summing device 9 is the power amplifier 12 supplied, its load from the field winding 5 of the frequency converter 4, through the inductor 2 is fed.

Der den Induktor 2 durchfließende Strom wird iolgendermaßen geregelt. Das Signal vom iliveaugeber 13, das proportional der Niveaußweichung der flüssigen Zone vom vorgegebenen Wert ist, gelangt zum Gleichrichter 14, welcher die Verschiebung in ein elektrisches Signal umwandelt, und weiterhin an den Eingang phasenempfindlichen Verstärkers 15 sowie von dessen Ausgang über Funktionalblock 16 an den eingang des Leistungsverstärkers 12, dessen Belastung aus birregerwicklung 5 des Frequenzwandlers 4, welcher den elektromagnetischen Induktor 2 speist, besteht. The current flowing through the inductor 2 is regulated as follows. The signal from the level sensor 13, which is proportional to the level deviation of the liquid Zone of the predetermined value is passed to the rectifier 14, which the shift converts to an electrical signal, and continues to phase sensitive to the input Amplifier 15 and its output via functional block 16 to the input of the Power amplifier 12, whose load from the birefringence winding 5 of the frequency converter 4, which feeds the electromagnetic inductor 2, consists.

bs ist ein Vorteil aes erfindungsgemäßen Strangformverfahrens beim Stranggießen und halbkontinuierlichem Gießen von Metallen, daß hohe Genauigkeit der Strangquerschnittsmaße bei Niveauschwankungen der flüssigen Zone gewährleistet wird. Dies hat besonders große Bedeutung beim Gieren von Strängen aus schwerschmelzenden l.etallen, z.B. Stabil, beim Gießen von Strängen mit kleinen Querschnitten und beim Gießen von Strängen unter Verwendung großer Gießgeschwindigkeiten, da in diesen Fällen die bestehenden Regelsysteme nicht erforderliche Genauigkeit beim Regeln der Höhe der flüssigen Zone gewährleistern. bs is an advantage of a strand forming process according to the invention Continuous and semi-continuous casting of metals that high accuracy the strand cross-sectional dimensions are guaranteed in the event of level fluctuations in the liquid zone will. This is particularly important when yawing strands made from refractory ones l. metals, e.g. stable, when casting strands with small cross-sections and when Casting strands using high casting speeds as in these If the existing control systems do not require the accuracy of control ensure the height of the liquid zone.

Claims (3)

P A T E N T A N S P R Ü C H EP A T E N T A N S P R Ü C H E 1. St;rangformverfahren beim Stranggießen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen, bei dem ein elektromagnetisches Induttorfeld auf das flüssige Metall einwirkt und danach letzteres gekühlt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Stärke des durch den Induktor (2) fließenden Stroms als Funktion der Abweichungen der Abmessungen der flüssigen Zone (A) des Strangs (1) von den vorgegebenen Abmessungen geregelt wird. 1. Continuous molding process in continuous casting and semi-continuous Casting of metals in which an electromagnetic inductor field is applied to the liquid Metal acts and then the latter is cooled, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the strength of the current flowing through the inductor (2) as a function the deviations in the dimensions of the liquid zone (A) of the strand (1) from the specified dimensions is regulated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der durch den Induktor (2) fließende Strom durch ein Signal der starren negativen Spannungsrückkopplung geregelt wird, wobei dies Signal direkt vom Induktor (2) abgenommen wird. 2. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the current flowing through the inductor (2) by a signal of the rigid negative voltage feedback is regulated, this signal coming directly from the inductor (2) is removed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beim messen des Niveaus der flüssigen Zone (A) des Strangs (1) der erhaltene Wert in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches die Stärke des Stroms beeinflußt, der durch den Induktor (2) in der Richtung fließt, welche das Aufrechterhalten deS vorgegebenen der flüssigen Zone (A) des Strangs (1) gewährleistet. L e e r s e i t e3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that when measuring the level of the liquid zone (A) of the strand (1), the value obtained is converted into an electrical signal which influences the strength of the current flowing through the inductor ( 2) flows in the direction that maintains the specified the liquid zone (A) of the strand (1) guaranteed. Read more