EP0553597A1 - Elektromagnetische Stranggiesskokille - Google Patents
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- EP0553597A1 EP0553597A1 EP92811025A EP92811025A EP0553597A1 EP 0553597 A1 EP0553597 A1 EP 0553597A1 EP 92811025 A EP92811025 A EP 92811025A EP 92811025 A EP92811025 A EP 92811025A EP 0553597 A1 EP0553597 A1 EP 0553597A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/01—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
- B22D11/015—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces using magnetic field for conformation, i.e. the metal is not in contact with a mould
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic continuous casting mold for the vertical casting of bars or bolts, with an inductor, an internally cooled electromagnetic screen and a cooling device with a coolant outlet opening directed onto the surface of the bar.
- the shield serves to weaken the electromagnetic field and thus to reduce the electromagnetic force on the surface of the bar against the inside of the bar in the upper region of the inductor in order to maintain the equilibrium with the metallostatic pressure of the liquid bar part, which decreases upwards. In practice, this should ensure that the surface of the liquid ingot part is as vertical as possible and that the meniscus radius is as small as possible at the transition from the vertical ingot surface to the horizontal metal bath level in the mold.
- the outer shape of the screen usually has the shape of a triangle in cross section with the tip pointing downward and the thickness increasing upward.
- the inventors have set themselves the goal of improving an electromagnetic mold of the type mentioned at the outset in such a way that the electromagnetic shield is simpler and less expensive to manufacture and less maintenance-intensive while maintaining proven mold frame and inductor configurations.
- the screen is tubular with a circular or oval cross-section, with an oval cross-section having its large diameter parallel to the longitudinal axis of the bar and the ratio of large to small diameter 1: 1 to 3: 1, preferably a maximum of 2: 1 is.
- the cross-sectional shape of the screen according to the invention was calculated on the basis of calculations with a simulation model of a casting plant, the retention of the meniscus shape resulting from the tried and tested configurations of electromagnetic molds and of the speed field in the liquid bar part being specified as a boundary condition.
- the shield can expediently be adjusted in height with respect to the position of the inductor parallel to the longitudinal axis of the bar.
- the screen is preferably arranged at least partially within a guide plate made of electrically insulating, poorly heat-conducting material.
- the coolant outlet opening of the cooling device In a first possible arrangement of the coolant outlet opening of the cooling device, it is arranged above the screen and directed onto a coolant guide surface of a shaped body arranged on the side of the screen facing away from the bar.
- the coolant jet is directed between the inductor and the screen onto the bar surface, it being possible for the shaped body with the coolant guide surface to be height-adjustable in relation to the position of the inductor for fine adjustment of the coolant contact line or surface on the bar surface.
- a mold 10 has a coolant box 12 for a coolant 14.
- a cooled inductor 18 is fixed on the coolant box 12 via an intermediate layer 16 made of electrically insulating material.
- This by means of a flowing coolant internally cooled screen 24 can be made of copper or brass, for example, with an outer large diameter d 1 of 18 mm in the vertical direction, an outer small diameter d 2 of 10 mm lying in the horizontal direction and a wall thickness of 1 mm .
- the coolant box 12 has a coolant outlet opening 26 which is located above the screen 24 and which is directed onto a coolant guide surface 28 of a shaped body 30 which is also height-adjustable in relation to the inductor 18, but is independent of the guide plate 22.
- the coolant 14 emerging from the coolant outlet opening 26 is conducted via the coolant guide surface 28 to the surface of the ingot 32.
- the guide plate 22 with the integrated screen 24 is fastened to the support body 20 in a height-adjustable manner.
- the guide plate 22 extends vertically downward over the inductor 18 and thus simultaneously serves as a heat shield 22a.
- the billet is cooled here below the inductor 18 via nozzles 34, which are arranged around the billet 32 and have a nozzle opening 36, in which the coolant is atomized to form a spray mist 38 and is passed onto the billet surface.
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Abstract
Bei einer elektromagnetischen Stranggiesskokille (10) zum vertikalen Giessen von Barren oder Bolzen, mit einem Induktor (18), einem innengekühlten elektromagnetischen Schirm (24) und einer Kühleinrichtung (12,34) mit auf die Oberfläche des Barrens (32) gerichteter Kühlmittelaustrittsöffnung (26,36) weist der rohrförmige Schirm (24) einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt auf, wobei bei ovalem Querschnitt dessen grosser Durchmesser (d1) parallel zur Barrenlängsachse (x) liegt und das Verhältnis von grossem (d1) zu kleinem (d2) Durchmesser 1:1 bis 3:1 beträgt. Der querschnittlich runde oder ovale Schirm ist einfach und kostengünstig herzustellen und im Betrieb praktisch keiner plastischen Deformation unterworfen, so dass auch nach längerem Giessbetrieb keine aufwendigen Richtarbeiten notwendig sind. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stranggiesskokille zum vertikalen Giessen von Barren oder Bolzen, mit einem Induktor, einem innengekühlten elektromagnetischen Schirm und einer Kühleinrichtung mit auf die Oberfläche des Barrens gerichteter Kühlmittelaustrittsöffnung.
- Aus der US-A-3 985 179 ist es bekannt, bei elektromagnetischen Stranggiesskokillen den elektromagnetischen Schirm mit einer von der Barrenkühlung unabhängigen Kühlung zu versehen. Damit ist es möglich, den Schirm ohne gleichzeitige Veränderung der Kühlmittelauftrefflinie bzw. -fläche in Bezug auf die Lage des Induktors in seiner Höhe zu verstellen.
- Der Schirm dient der Abschwächung des elektromagnetischen Feldes und damit der Abnahme der an der Barrenoberfläche gegen das Barreninnere gerichteten elektromagnetischen Kraft im oberen Bereich des Induktors zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts mit dem nach oben hin abnehmen-den metallostatischen Druck des flüssigen Barrenteils. In der Praxis soll auf diese Weise eine möglichst senkrechte Lage der Oberfläche des flüssigen Barrenteils sowie ein möglichst kleiner Meniskusradius beim Übergang der senkrechten Barrenoberfläche in den horizontalen Metallbadspiegel in der Kokille gewährleistet sein. Die äussere Gestalt des Schirmes hat üblicherweise querschnittlich die Form eines Dreiecks mit nach unten gerichteter Spitze und nach oben zunehmender Dicke.
- Den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen elektromagnetischer Schirme haftet der Nachteil an, dass sich diese nach einer gewissen Anzahl von Abgüssen plastisch deformieren und jeweils wieder gerichtet werden müssen.
- Angesichts dieser Gegebenheiten haben sich die Erfinder das Ziel gesetzt, eine elektromagnetische Kokille der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, dass unter Beibehaltung bewährter Kokillenrahmen- und Induktorkonfigurationen der elektromagnetische Schirm einfacher und kostengünstiger in der Herstellung sowie weniger unterhaltsintensiv ist.
- Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass der Schirm rohrförmig mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt ist, wobei bei ovalem Querschnitt dessen grosser Durchmesser parallel zur Barrenlängsachse liegt und das Verhältnis von grossem zu kleinem Durchmesser 1:1 bis 3:1, vorzugsweise maximal 2:1 beträgt.
- Die erfindungsgemässe Querschnittsform des Schirmes wurde aufgrund von Berechnungen mit einem Simulationsmodell einer Giessanlage errechnet, wobei als Randbedingung die Beibehaltung der bei bewährten Konfigurationen elektromagnetischer Kokillen sich ergebenden Meniskusform sowie des Geschwindigkeitsfeldes im flüssigen Barrenteil festgelegt wurde.
- Zur Feinabstimmung der Abschirmung des elektromagnetischen Feldes im oberen Bereich des Induktors ist der Schirm zweckmässigerweise in Bezug auf die Lage des Induktors parallel zur Barrenlängsachse höhenverstellbar. Hierbei ist der Schirm bevorzugt zumindest teilweise innerhalb einer Führungsplatte aus elektrisch isolierendem, schlecht wärmeleitendem Werkstoff angeordnet.
- Bei einer ersten möglichen Anordnung der Kühlmittelaustrittsöffnung der Kühleinrichtung ist diese oberhalb des Schirmes angeordnet und auf eine Kühlmittelleitfläche eines auf der dem Barren abgewandten Seite des Schirmes angeordneten Formkörpers gerichtet. Der Kühlmittelstrahl wird hierbei zwischen Induktor und Schirm hindurch auf die Barrenoberfläche geleitet, wobei zur Feineinstellung der Kühlmittelauftrefflinie bzw. -fläche auf der Barrenoberfläche der Formkörper mit der Kühlmittelleitfläche in Bezug auf die Lage des Induktors höhenverstellbar sein kann.
- Bei einer zweiten möglichen Anordnung der Kühlmittelaustrittsöffnung der Kühleinrichtung ist diese unterhalb des Schirmes und im allgemeinen auch unterhalb des Induktors angeordnet.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
- Fig. 1:
- einen schematisierten Querschnitt durch eine Kokille;
- Fig. 2:
- einen schematisierten Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Kokille.
- Eine Kokille 10 weist gemäss Fig. 1 einen Kühlmittelkasten 12 für ein Kühlmittel 14 auf. Am Kühlmittelkasten 12 ist über eine Zwischenlage 16 aus elektrisch isolierendem Werkstoff ein gekühlter Induktor 18 festgelegt. An einem am Kühlmittelkasten 12 befestigten Tragkörper 20 ist eine in vertikaler Richtung verschiebbare Führungsplatte 22 aus elektrisch isolierendem, schlecht wärmeleitendem Werkstoff gelagert, in welcher ein rohrförmiger Schirm 24 mit ovalem Querschnitt eingelegt ist. Dieser mittels eines durchfliessenden Kühlmittels innengekühlte Schirm 24 kann beispielsweise aus Kupfer oder Messing mit einem äusseren grossen, in vertikaler Richtung liegenden Durchmesser d₁ von 18 mm, einem äusseren kleinen, in horizontaler Richtung liegenden Durchmesser d₂ von 10 mm sowie einer Wandstärke von 1 mm gefertigt sein.
- Der Kühlmittelkasten 12 weist eine über dem Schirm 24 liegende Kühlmittelaustrittsöffnung 26 auf, die auf eine Kühlmittelleitfläche 28 eines in Bezug auf den Induktor 18 ebenfalls, jedoch von der Führungsplatte 22 unabhängig, höhenverstellbaren Formkörpers 30 gerichtet ist. Das aus der Kühlmittelaustrittsöffnung 26 austretende Kühlmittel 14 wird über die Kühlmittelleitfläche 28 auf die Oberfläche des Barrens 32 geleitet.
- Bei der Ausführung gemäss Fig. 2 ist die Führungsplatte 22 mit dem integrierten Schirm 24 höhenverstellbar am Tragkörper 20 befestigt. Die Führungsplatte 22 erstreckt sich vertikal nach unten über den Induktor 18 und dient somit gleichzeitig als Hitzeschutzschild 22a. Die Kühlung des Barrens erfolgt hier unterhalb des Induktors 18 über um den Barren 32 angeordnete Düsen 34 mit Düsenöffnung 36, in welchen das Kühlmittel zu einem Sprühnebel 38 verdüst und auf die Barrenoberfläche geleitet wird.
Claims (7)
- Elektromagnetische Stranggiesskokille zum vertikalen Giessen von Barren oder Bolzen, mit einem Induktor (18), einem innengekühlten elektromagnetischen Schirm (24) und einer Kühleinrichtung (12,34) mit auf die Oberfläche des Barrens (32) gerichteter Kühlmittelaustrittsöffung (26,36),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schirm (24) rohrförmig mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt ist, wobei bei ovalem Querschnitt dessen grosser Durchmesser (d₁) parallel zur Barrenlängsachse (x) liegt und das Verhältnis von grossem (d₁) zu kleinem (d₂) Durchmesser 1:1 bis 3:1 beträgt. - Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von grossem (d₁) zu kleinem (d₂) Durchmesser maximal 2:1 beträgt.
- Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm (24) in Bezug auf die Lage des Induktors (18) parallel zur Barrenlängsachse (x) höhenverstellbar ist.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm (24) zumindest teilweise innerhalb einer Führungsplatte (22) aus elektrisch isolierendem, schlecht wärmeleitendem Werkstoff angeordnet ist.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmittelaustrittsöffnung (26) der Kühleinrichtung (12) oberhalb des Schirmes (24) angeordnet und auf eine Kühlmittelleitfläche (28) eines auf der dem Barren (32) abgewandten Seite des Schirmes (24) angeordneten Formkörpers (30) gerichtet ist.
- Kokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (30) mit der Kühlmittelleitfläche (28) in Bezug auf die Lage des Induktors (18) höhenverstellbar ist.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelaustrittsöffnung (36) der Kühleinrichtung (34) unterhalb des Schirmes (24) angeordnet ist.
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