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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen
Gießen
von Metall oder Metalllegierungen in einen länglichen Strang, wobei der
Strang unter Verwendung einer Vorrichtung gegossen wird, die eine gekühlte kontinuierliche
Gussform und eine Induktionsspule bzw. -wicklung aufweist, die am
Vorderende der Form angeordnet ist. Der Spule wird von einer Stromversorgung
ein Hochfrequenzwechselstrom zugeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich durch niedrige Strominduktionsverluste aus.
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STAND DER
TECHNIK
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Während
des kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießens von
Metallen und Metalllegierungen wird eine heiße Metallschmelze einer gekühlten kontinuierlichen
Gußform
zugeführt,
d. h. einer Form, die in der Gussrichtung an beiden Enden offen ist.
Die Form wird typischerweise wassergekühlt und ist von einer Sicherungstragstruktur
umgeben und getragen. Typischerweise umfasst die Sicherungsstruktur
mehrere Tragbalken oder Sicherungsplatten, die mit internen Hohlräumen oder
Kanälen
für ein Kühlmittel,
wie etwa Wasser, versehen sind. Schmelze wird der Form zugeführt, in
welcher das Metall verfestigt wird, und ein Gussstrang wird gebildet,
wenn er durch die Form geleitet wird. Ein Gussstrang, der die Form
verlässt,
umfasst eine verfestigte, selbsttragende Oberflächenschicht oder Schale um
eine Restschmelze. Üblicherweise
kann gesagt werden, dass die Bedingungen für die anfängliche Verfestigung sowohl
für die
Qualität
wie die Produktivität
kritisch sind. Ein Schmiermittel wird typischerweise der Oberfläche bzw.
Oberseite der Schmelze in der Form zugeführt. Das Schmiermittel dient
zahlreichen Zwecken; unter anderem verhindert es, dass die Haut
des Gussstrangs, die sich als erstes bildet, an der Formwandung
haftet. Das normale Haften zwischen einer Oszillation zeigt sich
als sogenannte Oszillationsmarkierungen. Sollte die verfestigte
Haut an der Form stärker
ausgeprägt
haften oder kleben, zeigt sie ernsthafte Oberflächenfehler in einigen Fällen infolge des
Aufreißens
der als erstes verfestigten Haut. Für Stahlstränge mit großer Abmessung handelt es sich bei
dem Schmiermittel vorwiegend um sogenanntes Formpulver, das Glas
oder Glasbildungsverbindungen enthält, die durch die Wärme am Meniskus
geschmolzen wird. Das Formpulver wird häufig der Oberseite der Schmelze
in der Form während
des Gießvorgangs
zugesetzt als im wesentlichen festes, frei fließendes Partikelpulver. Die
Zusammensetzung des Formpulvers ist auf Kundenbelange zugeschnitten.
Das Pulver schmilzt deshalb mit einer gewünschten Rate und die Schmierung
wird mit der gewünschten
Rate bereitgestellt, um Schmierung sicherzustellen. Eine zu dicke
Schmiermittelschicht zwischen der Form und dem Gussstrang beeinflusst
ebenfalls die Verfestigungsbedingungen und die Oberflächenqualität in unerwünschter
Weise, weshalb die thermischen Bedingungen am Meniskus gesteuert
werden müssen.
Für kleinere
Stränge
und für
Nicht-Eisen-Metalle wird Öl,
typischerweise Pflanzenöl
oder Fett, als Schmiermittel genutzt. Ungeachtet dessen, welche
Art von Formschmiermittel eingesetzt wird, sollte es bevorzugt in
die Gussstrang-/Formgrenzfläche
mit einer gleichmäßigen Rate
zugeführt
werden, die hinreicht, einen dünnen
gleichförmigen
Film in der Grenzfläche
zu bilden, um Oberflächenfehler
zu vermeiden, die aus der Haftung zwischen der Form und dem Strang
herrühren.
Ein zu dicker Film kann eine ungleichmäßige Oberfläche hervorrufen und stört die thermische
Situation.
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Wärmeverluste
und thermische Gesamtbedingungen am Meniskus werden vorwiegend durch den
sekundären
Fluss bzw. Strom gesteuert, der sich in der Form bildet. Die Verwendung
von HF-Induktionsheizern
zum Beeinflussen der thermischen Situation am vorderen Ende ist
beispielsweise in der US-A-5 375 648 und in der nicht vorveröffentlichten schwedischen
Patentanmeldung Nr. SE-A-9703892-1 diskutiert. Hohe thermische Verluste
werden kompensiert durch die Zufuhr von Wärme zur Oberseite, entweder
durch einen kontrollierten aufwärts
gerichteten Strom heißer
Schmelze oder durch einen Heizer, weil der Meniskus anderweitig damit
beginnen kann, zu verfestigen. Eine derartige Verfestigung stört den Gießprozess
ernsthaft, beeinträchtigt
die Qualität
des Gusserzeugnisses bezüglich
der meisten Aspekte.
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Ein Hochfrequenz-Induktionsheizer,
der am Vorderende bzw. oberen Ende einer kontinuierlichen Gussform
angeordnet ist, stellt eine Einrichtung bereit zur Verbesserung
der Temperatursteuerung an der Oberseite der Schmelze, dem Meniskus
und erzeugt gleichzeitig Kompressionskräfte, die dahingehend wirken,
die Schmelze und die Form zu trennen, wodurch das Risiko für ein Haften
verringert wird, die Oszillationsmarkierung verringert wird und
allgemein verbesserte Bedingungen für die Formschmierung bereitgestellt
werden. Diese Technik, die heutzutage häufig als elektromagnetisches
Gießen,
EMC, für eine
verbesserte Schmierung und damit verbesserte Oberflächen bezeichnet
wird, geht primär
zurück
auf die Kompressionskräfte,
die dahingehend wirken, die Schmelze von der Form zu trennen. Der
Induktionsheizer bzw. die -wicklung kann als Einzelphasen- oder
Mehrphasenkonstruktion vorliegen. Bevorzugt wird ein Hochfrequenz-Magnetwechselfeld
angelegt. Typischerweise wird der Induktionsspule ein Wechselstrom
mit einer Grundfrequenz von 50 Hz oder einer größeren Frequenz bevorzugt zumindest
dann zugeführt,
wenn eine Form aus vier Platten bestehend verwendet wird, und zwar
mit einem Wechselstrom einer Grundfrequenz von 150 bis 1000 Hz.
Für große Plattenformen
ist ein Wechselstrom mit einer Grundfrequenz von etwa 200 Hz am
stärksten
bevorzugt. Die Kompressionskräfte,
die durch das Hochfrequenz-Magnetfeld erzeugt werden, verringern
den Druck zwischen der Formwandung und der Schmelze, wodurch die
Bedingungen für
die Schmierung deutlich ver bessert sind. Die Oberflächenqualität des Gussstrangs
ist verbessert und die Gussgeschwindigkeit kann erhöht werden,
ohne die Oberflächenqualität aufs Spiel
zu setzen. Eine Oszillation wird primär angelegt, um sicherzustellen,
dass der Gussstrang die Form verlässt. Da die Kompressionskräfte dahingehend
wirken, die Schmelze von der Form zu trennen, minimieren sie jeglichen
Kontakt zwischen der Schmelze und der Form während der anfänglichen
Verfestigung der Haut und verbessern die Zufuhr des Schmiermittels,
wodurch die Oberflächenqualität des Gussstrangs
zusätzlich
verbessert wird. Es wird deshalb angenommen, dass die Verwendung einer
Induktionswicklung bzw. -spule, der ein Hochfrequenz-Wechselstrom
zugeführt
wird und die am Meniskus angeordnet ist, eine Einrichtung bereitstellt,
um die Oberflächenqualität, die interne
Struktur, die Sauberkeit und außerdem
die Produktivität deutlich
verbessert. Es ist jedoch festgestellt worden, dass die Energieinduktionsverluste
hoch sind. Die typische Form zum Gießen großer Platten umfasst eine Form
mit vier Formplatten, die in Kupfer verwirklicht sind oder einer
Kupferlegierung. Diese Formplatten sind mit einer Sicherheitstragstruktur
aus Platten und/oder Balken hinterlegt. Die Balken umfassen interne
Kanäle
oder Hohlräume
für ein
Kühlmittel,
wie etwa Wasser, und es ist bekannt, Edelstahl in dieser Sicherungsstruktur
zu verwenden, um die Strominduktionsverluste zu verringern, die
jedoch dessen ungeachtet noch hoch sind. Beispielsweise hat eine
EMC-Einrichtung für
eine kontinuierliche Gussform zum Gießen großer Platten mit einer Abmessung
von 2000 × 250
mm und unter Verwendung einer Frequenz von etwa 200 Hz oder mehr
im Betrieb gezeigt, dass lediglich etwa 20 bis 30% des gesamten
aktiven Stroms bzw. der gesamten aktiven Energie in die Schmelze
induziert wird, während
etwa 3 bis 10 s in die Kupferform induziert werden, während 15
bis 25% in der Spule bzw. Wicklung verloren gehen, und etwa 50%
in die Formtragbalken oder den Teil des Formtragsystems induziert
werden, der normalerweise als Sicherungsplatten bezeichnet wird.
Die Sicherungsplatten in dem Beispiel waren aus Edelstahl hergestellt
und umfassten interne Kühlkanäle zum Fließen lassen
von Wasser oder einem anderen geeigneten Kühlmittel. Die gesamte aktive
Leistung, die erforderlich ist, um die gewünschten Kompressionskräfte zu erzielen,
die dahingehend wirken, die Schmelze von der Form zu trennen, wurde
in dem Beispiel mit etwa 3400 kW berechnet, wenn ein Wechselstrom
mit einer Frequenz von 200 Hz verwendet wurde, wobei die folgende
Energieverteilung berechnet wurde:
- – etwa 800
kW, induziert in die Schmelze,
- – etwa
250 kW, induziert in die Cu-Form,
- – etwa
1700 kW, induziert in die Edelstahlsicherungsplatten und
- – etwa
600 kW, erzeugt in der Spule.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstrangs zu
schaffen, bei der die Bedingungen für die anfängliche Verfestigung des gegossenen
Metalls in der Form verbessert sind, und insbesondere die Bedingungen
für die
Formschmierung verbessert ist unter Verwendung eines EMC-Vorgangs,
der geringe Strom- bzw. Energieinduktionsverluste zeigt. Insbesondere
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, bei der die Energie, die in die Formtragbalken, die
Sicherungsplatten induziert wird, deutlich verringert ist. Die erfindungsgemäße kontinuierliche
Gussvorrichtung soll gute und kontrollierte thermische, Strömungs-, Schmierungsund
Gesamtbedingungen am Vorderende bzw. oberen Ende der Form bereitstellen,
um beträchtliche
Verbesserungen in Bezug auf Qualität und Produktivität zu erzielen.
Erreicht wird dies durch die vorliegende Erfindung in Übereinstimmung
mit einem Aspekt durch ein Verfahren zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen
Gießen
von Metall in Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Anspruchs gekennzeichnet ist. Weiter bildungen der
Vorrichtung sind durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis
13 gekennzeichnet.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
oder halbkontinuierlichen Gießen
von Metall umfasst typischerweise:
- – einen gekühlten kontinuierlichen Gussformaufbau,
- – eine
Einrichtung zum Zuführen
heißer
Schmelze zu der Form,
- – eine
Einrichtung zum Extrahieren und/oder Aufnehmen eines Gussstrangs,
der aus bzw. in der Form gebildet wird, und
- – eine
induktive Wicklung bzw. Spule, die am oberen Ende der Form angeordnet
ist. Der kontinuierliche Gussformaufbau umfasst eine Form, die mit
einer mechanischen Formsicherungstragstruktur verbunden und mechanisch
durch diese getragen ist. Die Form weist bevorzugt eine elektrische
Leitfähigkeit auf,
die höher
ist als die elektrische Leitfähigkeit
der Sicherungsstruktur, und sie ist typischerweise in zumindest
zwei Segmente mit Trennwänden
unterteilt, die im wesentlichen in der Gussrichtung ausgerichtet sind.
Die Wicklung erzeugt, wenn ihr ein elektrischer Hochfrequenzwechselstrom
zugeführt
wird, ein Hochfrequenz-Magnetfeld, das dazu ausgelegt ist, auf die
Schmelze in der Form einzuwirken, wodurch in der Form Wärme entwickelt
wird und Kompressionskräfte
erzeugt werden, die dahingehend wirken, die Schmelze von der Formwandung
zu trennen. Die Trennwände
umfassen eine elektrisch isolierende Barriere bzw. Grenze. Diese
Barrieren unterbrechen die Strompfade von sämtlichen elektrischen Strömen, die
in die Form durch das Magnetfeld induziert werden, wodurch eine
gute Eindringung des Magnetfelds in die Schmelze in der Form erleichtert
wird und die Strom- bzw. Energieinduktionsverluste in dem Formaufbau
minimiert werden. Eine derartige Vorrichtung zum kontinuierlichen
Gießen
von Metallen befindet sich in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung und sie ist zur Lösung der vorstehend genannten
Aufgaben mit dem kontinuierlichen Gussformaufbau versehen, der in
zumindest zwei Formaufbausegmente unterteilt ist, die voneinander
getrennt und elektrisch isoliert sind durch Trennwände, die
im wesentlichen in der Gussrichtung ausgerichtet sind. Jedes Formaufbausegment
umfasst ein Formsegment, das mit einem entsprechenden mechanisch
tragenden Formsicherungsstrukturelement verbunden und von jedem
weiteren Formaufbausegment durch Trennwände getrennt ist, die eine
elektrische Isolationsbarriere umfassen. Ein elektrischer Leiter
mit einer elektrischen Leitfähigkeit,
die höher ist
als die elektrische Leitfähigkeit
der Sicherungsstruktur, ist mit dem Formsicherungsstruktursegment auf
der Seite der Formsicherungsstruktur verbunden angeordnet, die von
der Form, der Außenseite
wegweist. Dieser Leiter stellt einen günstigen Rückführpfad für jeden Strom bereit, der durch
das Hochfrequenz-Magnetfeld induziert wird, so dass die induzierten
Energie- bzw. Stromverluste in der Sicherungsstruktur minimiert
sind.
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Typischerweise weist eine Form zum
Gießen von
Blöcken
und Platten, und häufig
auch zum Gießen
von Barren einen im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt in der Gussrichtung auf, und sie ist typischerweise
aus vier Formaufbauplatten erstellt. Die Formaufbauplatten sind
voneinander durch elektrisch isolierende Barrieren getrennt und
jede Formaufbauplatte umfasst eine Formplatte aus einem Material,
das hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweist, und eine
Sicherungsplatte. Jede Sicherungsplatte ist auf ihrer Außenseite
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung mit einem guten elektrischen Leiter
verbunden. Dieser Leiter stellt wie in dem allgemeinen Konzept einen günstigen
Rückführpfad für jeden
Strom bereit, der durch das Hochfre quenz-Magnetfeld in der Formaufbauplatte
induziert wird, so dass die induzierten Strom- bzw. Energieverluste
in der Sicherungsplatte minimiert sind. Die typische Form zum Gießen großer Platten
umfasst einen Formaufbau mit vier Formaufbauplatten, zwei schmalen
seitlichen Aufbauplatten, die aufeinander zu weisen, und zwei breiten
seitlichen Platten, die aufeinander zu weisen. Diese Formaufbauplatten
sind elektrisch von einander isoliert und mit dem Leiter auf der
Außenseite
derart angeordnet, dass ein günstiger
Rückführpfad in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird.
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Der Leiter deckt in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im wesentlichen die gesamte Außenseite
des Sicherungssegments bzw. der -platte ab. Alternativ handelt es
sich bei dem Leiter um ein Band, das im wesentlichen die gesamte
Breite der Außenseite
des Formsicherungssegments bzw. der -platte abdeckt. Dieses Band
ist im wesentlichen quer zur Gussrichtung ausgerichtet und im wesentlichen
in der Richtung sämtlicher
Ströme,
die durch das Magnetfeld induziert werden. Das Leiterband weist
bevorzugt eine Bandbreite auf, die zumindest im wesentlichen die
gesamte Höhe
der Wicklung abdeckt.
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In Übereinstimmung mit einer weiteren
Ausführungsform
sind die Sicherungsplatten gebogen und sie befinden sich in direktem
elektrischen Kontakt mit den Formplatten, so dass der Leiter und
die Formplatte von jeder Formaufbauplatte einen geschlossenen elektrischen
Kreis bereitstellt, der das Sicherungssegment umgibt. Diese Ausführungsform erleichtert
die Verwendung kostengünstigerer
magnetischer Stähle,
Kohlenstoffstähle,
für die
Sicherungsplatten. Zur Minimierung der Strom- bzw. Energieinduktionsverluste
in den Sicherungsplatten sind sie im übrigen typischerweise aus Edelstahl
hergestellt. Die Formplatten und die Leiter umfassen typischerweise
Kupfer.
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Sämtliche
induzierten Ströme
fließen
in einer Form in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, weil die elektrische Leitfähigkeit
deutlich höher ist
für die
Formplatte und den Leiter als für
die Sicherungsplatte, vorwiegend in einem Stromkreis, der durch
die Kupferformplatte auf der Innenseite der Form und in dem Leiter
auf der Außenseite
der Form bereitgestellt ist.
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In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Form und der Leiter beide Kupfer oder ein anderes Metall
bzw. eine Metalllegierung mit geeigneter elektrischer und thermischer
Leitfähigkeit.
Bevorzugt weist der Leiter eine Dicke entsprechend einer Eindringtiefe
oder eine größere Dicke
auf, um die gewünschte
deutliche Verringerung der induzierten Strom- bzw. Energieverluste
zu erzielen. Aus technischem Gesichtspunkt existiert keine obere
Grenze für
diese Dicke; wenn die Verringerung der Verluste sich asymptotisch
einem speziellen Wert nähert,
wenn die Dicke des Leiters erhöht
wird, gibt es jedoch aus wirtschaftlichen und praktischen Gründen keinen
Grund, Leiter zu verwenden, die wesentlich dicker sind als die Dicke,
die diesem speziellen Wert entspricht. Aus dem Kostenaspekt ist
es stets günstig,
die Abmessungen der Form und der Sicherungsstruktur oder von sämtlichen
weiteren Teilen zu minimieren, die in dem Formaufbau enthalten sind.
Aus anderen Gründen,
wie etwa dem Wunsch, den Leiter zu kühlen, kann die Dicke vergrößert werden,
um das erforderliche Volumen für
Kanäle
zum Strömenlassen
von Kühlmittel bereitzustellen.
Diese Kanäle
können
in dem Leiter oder in der Grenzfläche zwischen dem Leiter und
der Sicherungsstruktur bzw. -platte angeordnet sein. Selbstverständlich können Rippen
oder andere Kühlmittel
auf der Fläche
des Leiters angeordnet sein, die von der Form wegweist, vorausgesetzt,
dass ein ausreichender Kühlgasstrom
um diese Kühlrippen
zugeführt
werden kann.
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Typischerweise wird der Induktionsspule
ein Wechselstrom mit einer Grundfrequenz von 50 Hz oder einer höheren Frequenz
bevorzugt zumindest dann zugeführt,
wenn eine Form aus vier Platten bestehend verwendet wird, und zwar
mit einem Wechselstrom einer Grundfrequenz von 150 bis 1000 Hz. Besonders
bevorzugt für
große
Plattenformen ist ein Wechselstrom mit einer Grundfrequenz von etwa
200 Hz.
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Unter Verwendung des vorstehend zum Stand
der Technik erläuterten
Beispiels für
eine Plattenform mit einer Abmessung von 2000 × 250 mm betrug eine gesamte
aktive Energie zur Erzielung der gewünschten Kompressionskräfte, die
dahingehend wirken, die Schmelze und die Form zu trennen, beispielsweise
etwa 2150 kW, wenn ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 200 Hz
verwendet wurde, wobei die folgende Energieverteilung berechnet
wurde:
- – etwa
800 kW, induziert in die Schmelze,
- – etwa
200 kW, induziert in die Cu-Form,
- – etwa
150 kW, induziert in die Edelstahlsicherungsplatten,
- – etwa
350 kW, induziert in den auf Kupfer basierenden Leiter, und
- – etwa
650 kW, erzeugt in der Spule.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im folgenden wird die Erfindung mittels
einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezug auf die anliegenden Figuren näher beispielhaft erläutert;
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1 zeigt
einen Schnitt quer zur Gussrichtung durch die Vorrichtung in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt am oberen Ende der
Form zum kontinuierlichen Gießen
von Metall vorgenommen ist, wobei eine Vorrichtung zur Erzeugung
eines elektromagnetischen Felds um die Form angeordnet ist;
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2 zeigt
einen Schnitt quer zur Gussrichtung durch eine Vorrichtung in Übereinstimmung
mit einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
einen Schnitt entlang der Gussrichtung unter beispielhafter Darstellung
einer Konfiguration des Leiters, der für die in 1 und 2 gezeigten
Vorrichtungen verwendet wird; und
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4 zeigt
einen Schnitt entlang der Gussrichtung unter beispielhafter Darstellung
einer alternativen Konfiguration des Leiters, der für die in 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen verwendet wird.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der Formaufbau zum kontinuierlichen
Gießen
von Metall, der in 1 bis 4 gezeigt ist, umfasst jeweils
vier Formaufbauplatten, die durch eine induktive Wicklung 10 umgeben
sind, zwei Platten auf den Schmalseiten, die aufeinander zu weisen,
und zwei Platten auf den Breitseiten, die ebenfalls auf einander zu
weisen. Sämtliche
vier Platten weisen eine Verbundstruktur auf, umfassend jeweils
eine Formplatte 11, 12, 13, 14,
eine Formsicherungsplatte 21, 22, 23, 24 und
einen Leiter 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38.
Die Formplatte 11, 12, 13, 14 umfasst
typischerweise Kupfer oder eine auf Kupfer basierende Legierung, die
typischerweise mit einer Verschleißverkleidung oder -beschichtung
auf der Innenseite versehen sein kann, die zu der Schmelze 1 im
Betrieb weist. Die Formplatten 11, 12, 13, 14 zeigen
außerdem
große thermische
und elektrische Leitfähigkeit.
Die Sicherungsplatten 21, 22, 23, 24 sind
typischerweise aus Stahlbalken hergestellt und umfassen interne
Kanäle oder
Hohlräume
zum strömen
lassen von Kühlmittel, wie etwa
Wasser. Trennwände 15, 16, 17, 18 mit
einer elektrisch isolierenden Barriere, die nicht dargestellt ist,
sind vorgesehen, um die Verbundform auf Platten von einander zu
trennen und elektrisch zu isolieren. Bei der Verwendung für EMC gemeinsam mit
einer Induktionswicklung 10 wird Edelstahl bevorzugt für die Sicherungsplatten
verwendet, um die induzierten Energie- bzw. Stromverluste zu minimieren.
Für die
umgebogenen Leiter 35, 36, 37, 38,
die in 3 gezeigt sind,
können
auch kostengünstigere Baumaterialien
verwendet werden, weil die Leiter 35, 36, 37, 38 um
die Seiten der Sicherungsplatten 21, 22, 23, 24 gebogen
sind und sich in direktem elektrischen Kontakt mit den Formplatten 11, 12, 13, 14 befinden,
so dass der Leiter und die Formplatte von jeder Formaufbauplatte
einen geschlossenen elektrischen Kreis bereitstellt, der die Sicherungsplatte bzw.
den -balken umgibt. Der in 1 gezeigte Formaufbau
zeigt eine Ausführungsform,
bei welcher der Leiter 31, 32, 33, 34 ausschließlich mit
der Außenseite
seiner zugeordneten Sicherungsplatte 21, 22, 23, 24 verbunden
ist, um einen günstigen
Rückführpfad in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Die Wicklung 10 ist
bevorzugt am oberen Ende der Form angeordnet, wie in 3 und 4 gezeigt, um ein magnetisches Hochfrequenzfeld
zu erzeugen und anzulegen, um auf die Schmelze 1 im oberen Ende
der Form während
des Gussvorgangs einzuwirken.
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Ein kontinuierlicher Gussformaufbau
steht an beiden Enden in der Gussrichtung offen und ist mit einer
Kühleinrichtung
mit einer Einrichtung zum Sicherstellen versehen, dass der geformte
Gussstrang die Form kontinuierlich verlässt. Der gekühlten Form wird
kontinuierlich ein primärer
Heißschmelzstrom zugeführt, wobei
das heiße
Metall gekühlt
wird und ein gegossener Strang in der Form gebildet wird. Die Form
ist üblicherweise
eine wassergekühlte
Kupferform. Die Form und jeder Tragbalken umfasst interne Hohlräume oder
Kanäle,
die nicht gezeigt sind, in denen Wasser während des Gussvorgangs strömt. Während des
Gussvorgangs wird der Schmelze ein primä rer Heißschmelzstrom zugeführt. Wenn
das Metall durch die Form fließt,
wird es gekühlt
und zumindest teilweise verfestigt, wodurch ein Gussstrang 1 gebildet
wird. Wenn der Gussstrang die Form verlässt, umfasst er eine verfestigte,
selbsttragende Oberflächenschale
um eine verbleibende Restschmelze. Allgemein kann gesagt werden,
dass die Oberflächenbedingungen
und selbstverständlich
die Gussstruktur stark von den Bedingungen der anfänglichen
Verfestigung abhängen.
Aber auch die Metallreinheit hängt
von den Bedingungen im oberen Ende der Form ab, d. h., von den Stellen,
in welchen das Metall beginnt, zu verfestigen, und von den Bedingungen
an der Grenzfläche
Form/Strang und am Meniskus. Um die thermische Situation am oberen
Ende der Form und die Schmierbedingungen zu steuern, ist eine Vorrichtung
zur Erzeugung eines Hochfrequenz-Magnetfelds, d. h., eine induktive
Wicklung 10 an ihrem oberen Ende auf einem Niveau der Oberseite
der Schmelze in der Form, dem Meniskus 19, angeordnet.
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Die in 1 bis 4 gezeigte Wicklung bzw. Spule 10 ist
außerhalb
des Formaufbaus angeordnet, und das erzeugte Hochfrequenz-Magnetfeld muss
in den Formaufbau und die Schmelze 1 hinein eindringen. Die induktive
Wicklung 10 kann eine Einzelphasen- oder Mehrphaseneinrichtung
sein. Wenn das Hochfrequenz-Magnetwechselfeld angelegt ist, um auf
die Schmelze einzuwirken, wird in der Schmelze Wärme derart entwickelt, dass
die Temperatur der Schmelze benachbart zu dem Meniskus 19 gesteuert
werden kann. Gleichzeitig, und gegebenenfalls noch wichtiger, werden
auf die Schmelze einwirkende Kompressionskräfte durch das Hochfrequenz-Wechselfeld
erzeugt. Die Kompressionskräfte verringern
den Druck zwischen den Formplatten 11, 12, 13, 14 und
der Schmelze 1 und verbessern dadurch die Bedingung zur Schmierung
signifikant. Verbesserungen, die erzielt werden, wenn in Übereinstimmung
mit der Erfindung gegossen wird, betreffen zahlreiche Qualitäts- und
Produktivitätsaspekte,
wie etwa folgende:
- – Wärmewirkungsgrad,
- – mechanisch
stabilere Form,
- – Sauberkeit,
- – Oberflächenqualität,
- – kontrollierte
Gussstruktur,
- – verringerte
Stillstandzeit und
- – Maßnahmen
zur Erhöhung
der Gussgeschwindigkeit und/oder zur Verringerung der Oszillation.
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Zwei alternative Leiterkonfigurationen
sind in 3 und 4 gezeigt. Um den günstigen
Rückführpfad für sämtliche
Ströme
zu erleichtern, die in eine Formaufbauplatte induziert werden, reicht
es typischerweise aus, den Leiter 45, 46 ausschließlich auf dem
Niveau der Wicklung 10 vorzusehen und mit einer Höhe im wesentlichen
entsprechend der Höhe der
Wicklung 10 oder mit einer größeren Höhe, wie in 4 gezeigt; aus anderen Gründen kann
es jedoch erwünscht
sein, den Leiter 43, 44 auf die gesamte Länge des
Formaufbaus zu verlängern,
wie in 3 gezeigt.