DE3039491A1

DE3039491A1 - Verfahren zum umruehren der nichterstarrten bereiche in einem aus einer stranggiessmaschine austretenden giessstrang

Info

Publication number: DE3039491A1
Application number: DE19803039491
Authority: DE
Inventors: Sten Dipl.-Ing. Västeraas Kollberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-18
Publication date: 1981-05-14
Also published as: GB2061783A; GB2061783B; SE7909003L; SE418934B; CH648776A5; JPS5677052A

Description

Patent- und Recht»anwalt Dr.-lng. Joachim Boecker 1 f.. 10.1980

β FRANKFURT/M. 1 20 858 P

Rettenaupl.2-8-Tel.(0611)2823^ O U O ΰ 4 9 I

ASEA Aktiebolag, Vasteras/Schweden

Verfahren zum Umrühren der nichterstarrten Bereiche in einem aus einer Stranggießmaschine austretenden Gießstrang

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrühren der nichterstarrten Bereiche in einem aus einer Stranggießmaschine austretenden Gießstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches

Aus den DE-OSen P 29 H 842.1 und 29 ^5 018.8 ist es bereits bekannt, die nichterstarrten Bereiche eines Gießstranges beim kontinuierlichen Gießen mittels asymmetrisch wirkender Umrührer umzurühren. Man kann beispielsweise den Strom in einer Phase um mindestens 10 % vom Strom in einer anderen Phase abweichen lassen, oder man kann die Phasenwicklungen mit verschiedenen Windungszahlen ausführen.

Die Gußstruktur wird, bei einer gewissen Asymmetrie besser; man weiß also, daß eine asymmetrische Umrührung eine turbulente Umrührung ergibt. Dies ist an sich die einfachste Art, um eine Turbulenz zu erreichen, und die einzige bekannte Alternative besteht darin, den Speisestrom für den Umrührer nach einem gewissen Programm (Muster) ein- und auszuschalten.

Eine asymmetrische Umrührung bewirkt also eine Turbulenz in den nichterstarrten Bereichen des Gießstranges, was eine niedrigere

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Viskosität zur Folge hat. Auch reicht die Umrührströmung höher, und zwar bis zur und eventuell bis in die vor der Anbringungsstelle des Umrührers liegende Kokille hinein. In der Schmelze überleben mehr Zuwachskerne.

Die Turbulenz bewirkt auch eine Kernmultiplikation und demzufolge mehr Zuwachskerne und somit eine gleichmäßigere Erstarrung (gleichmäßigere Erstarrungsfront). Die richtige Menge Kerne ergibt einen konstanten Zweiphasenbereich (Übergangsbereich zwischen fester und flüssiger Phase), und es treten keine oder nur wenige Seigerungen (z.B. weiße Bänder) auf. Bei einer elektrischen Zweiphasen-Speisung wird der Umrührbereich in der Schmelze kleiner, was die Gefahr des Auftretens weißer Bänder mit sich bringt; viele Zuwachskerne können die Größe dieses Bereiches erhöhen. Man strebt ein Gleichgewicht zwischen der Größe dieses Bereiches und der Länge der Umrührung an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch welches die vorstehend aufgezeigten Probleme im /wesentlichen überwunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung

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sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Erfindung erhält man die Möglichkeit, die Umrührung so zu steuern, daß sich eine konstante Strömungsgeschwindigkeit einstellt. Man braucht nicht das schwierige Problem zu lösen, die Breite des Zweiphasen-Bereiehes unter der Kokille zu messen. Eine gemessene geringere Strömungsgeschwindigkeit gibt gemäß der Erfindung Anlaß zur Einstellung einer größeren Asymmetrie, wodurch die Turbulenz und die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert werden. Das entsprechend Umgekehrte gilt bei der Messung einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Umrühranordnung, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet, beim Umrühren von slabs (Platten),

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Steuerung der Asymmetrie des Umrührers.

Fig. 1 zeigt das Einfüllen einer Stahl- oder Eisenschmelze in .eine unten offene, gekühlte Kokille 3* in welcher der Gießstrang 5 geformt wird, der nach und nach, an der Oberfläche beginnend, erstarrt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrühren des noch nicht erstarrten Teils 6 des Stranges 5· Das Umrührverfahren kann sowohl für slabs (Platten) wie auch für billets (Barren) und blooms (Luppen) verwendet werden, wobei der

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Umrührer auf übliche Weise zwei- oder dreiphasig mit einem Strom gespeist wird, dessen Frequenz von der Querschnittsform des Gießstranges abhängig ist. Die Frequenz liegt bei slabs zwischen 0,5 und K Hz, vorzugsweise zwischen 1 und 2 Hz, bei blooms bei 25 Hz und billets bei 50 bis 60 Hz.

Der Umrührer ist für asymmetrische Umrührung ausgelegt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Strom in einer Phase, z.B. 10 % größer oder kleiner ist als der Strom in einer anderen Phase. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, wenn bei gleichem Strom die Spulen der genannten Phasen mit unterschiedlicher Windungszahl versehen sind. Der Umrührer kann auch so ausgebildet sein, daß der Phasenabstandswinkel vom symmetrischen Fall, also von 90 bei zweiphäsiger Erregung und von 120 bei dreiphasiger Erregung abweicht. Der sog. Zweiphasenbereich, d.h. der Längenumfang des Umrührens, kann durch Änderung des Asymmetriegrades auf verschiedene Weise variiert werden. In gewissen Fällen kann durch die Änderung sogar eine symmetrische Umrührung erreicht werden. Die Strömung kann auf geeignete Weise, beispielsweise an der Stelle 9 an. der Kokille 5* gemessen werden. Diese Messung kann beispielsweise auf magnetischem, mechanischem, chemischem oder optischem Wege nach einer an sieh bekannten Methode erfolgen. Im Ausführungsbeispiel Ist der Umrührer 7 radial außerhalb einer Stützrolle ~8 angebracht, die aus nichtmagnetischem Material bestehen muß.

Das oder die Meßinstrumente für die Strömung in der Metall-

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schmelze an der Stelle 9 geben ein Signal an eine Steuer-Regelanordnung 10, die wiederum die Asymmetrie des Umrührers 11 steuert (Fig. 2). Das Meßinstrument kann induktiver Art sein, wobei die Schmelze als Teil des Eisenkerns wirkt und sich somit die Induktivität mit der Strömungsgeschwindigkeit ändert, wodurch man ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit erhält.

Man kann die Strömungsgeschwindigkeit auch mit Fotozellen messen, wobei das Ausgangssignal eine von der Geschwindigkeit abhängige Komponente enthält, die auf übliche Weise aus dem Ausgangssignal isoliert werden kann.

Gemäß der Erfindung ist man also bestrebt, eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, um eine gleichmäßige Gußqualität ohne weiße Bänder und Seigerungen zu erhalten. Ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit aus irgendeinem Grunde, so wird dies vom Meßinstrument an der Stelle 9 erfaßt und so geändert, daß infolge veränderter Turbulenz sich die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit wieder einstellt. Die Asymmetrie wird beispielsweise-'bei zu geringer Strömungsgeschwindigkeit erhöht und umgekehrt, und wie bereits erwähnt, kann die Asymmetrie beispielsweise durch Änderung der Phasenströme oder Phasenwinkel verändert werden. Auch eine Kombination von Änderung des Phasenwinkels und der Phasenstromstärke kommt in Betracht sowie auch andere Möglichkeiten zur Änderung der Asymmetrie. Es ist auch möglich, den asymmetrischen Umrührer mit einem symmetrischen Umrührer in an sich bekannter Weise zu kombinieren. 130020/0666

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Die Erfindung kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Umrühren der nichterstarrten Bereiche in einem aus einer Stranggießmaschine austretenden Gießstrang, wobei der Gießstrang in einer Kokille geformt und das Umrühren mittels mindestens eines vorzugsweise geraden elektromagnetischen Umrührers asymmetrisch durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Metallströmung in oder unter (hinter) der Kokille gemessen wird und daß das gewonnene Meßsignal derart zur Steuerung der Umrührasymmetrie benutzt wird, daß die Asymmetrie, wenn die Strömungsgeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Sollwert wird, erhöht wird und umgekehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in einer Phase des Umrührers von dem Strom in mindestens einer anderen Phase abweicht, wobei der Grad der Abweichung in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit gesteuert wird.

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule einer Phase des magnetischen Umrührers eine Windungszahl hat, die von der Windungszahl der Spule mindestens einer anderen Phase verschieden ist, wobei zur Beeinflussung des Grades der Asymmetrie der Strom in den einzelnen Phasen bei sich änderndem Strömungsgeschwindigkeitssignal unterschiedlich geändert werden kann.

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrührer zwei- oder dreiphasig gespeist wird, daß die Phasenwinke !verschiebung der Ströme von den bei symmetrischer Speisung geltenden Werten von 90° bzw. 120° zur Schaffung einer Asymmetrie abweicht., und daß diese Phasenwinkelverschiebung in Abhängigkeit des Strömungsgesehwindigkeitssignals weiter veränderlich ist, um den gewünschten Asymmetriegrad herzustellen.

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