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Einrichtung zur 1#egelung der Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen
Metalls Es ist bereits eine Vorrichtung zum Einspritzen geschmolzenen Metalls in
eine Gießform bekannt. Bei dieser Vorrichtung erfolgt das Einspritzen des geschmolzenen
Metalls in die Gießform unter der Wirkung eines sich verschiebenden Magnetfeldes,
welches durch den Stromfluß in Wicklungen erzeugt wird. Diese Wicklungen befinden
sich an der Außenseite eines Eisenrohres, welches einen Eisenkern enthält, der derart
in dem Eisenrohr angeordnet ist, daß zwischen ihm und der Innenseite des Eisenrohres
ein ringförmiger Zwischenraum verbleibt. Dieser ringförnüge Zwischenraum dient zum
Durchtritt des geschmolzenen Metalls zwecks Einspritzung desselben in die Gießform.
Die Wicklungen der Vorrichtung werden durch Zähne von Polstücken in Abstand voneinander
an der Außenseite des Eisenrohres gehalten. Die Polstücke befinden sich dabei in
strahlenförmiger Anordnung um das Eisenrohr und sind an diesem befestigt. Die in
Frage stehende Vorrichtung eignet sich jedoch nicht zum Einspritzen von Metallen
hohen Schmelzpunktes in Gießformen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Zähne
der Polstücke sowie die Wicklungen derselben gegebenenfalls sehr schnell eine Temperatur
erreichen würden, welche den Curiepunkt der Polstücke übersteigt und die Isolierung
der Wicklungen zerstört.
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Weiterhin ist eine nach einem ähnlichen Prinzip arbeitende Vorrichtung
zum Pumpen von Metallschmelzen bekannt. Diese Vorrichtung besitzt einen Eisenkern,
auf dessen einem Ende eine von Strom durchflossene Wicklung angeordnet ist, während
sein anderes Ende von einer ringförmigen Kammer umgeben wird, welche zur Aufnahme
und Weiterleitung des geschmolzenen Metalls unter der Einwirkung der von der Wicklung
und dem Eisenkern ausgeübten elektromagnetischen Kräfte dient. Ferner besitzt diese
Vorrichtung einen Ventilator, von welchem diedas untere Ende des Eisenkernes umgebende
Wicklung mit Kühlluft beaufschlagt wird. Nach überstreichen der Wicklung strömt
die Kühlluft längs des Eisenkernes und gelangt dabei in den Ringraum, welcher sich
zwischen der kingkammer und dem Eisenkern befindet. Dadurch wird auf diese Ringkammer
sowie den von dieser umgebenen Teil des Eisenkernes auch noch eine gewisse Kühlwirkung
ausgeübt. Mittels einer derartigen Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, die
Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen Metalls mit hohem Schmelzpunkt zu
regeln, da das Ende des Eisenkernes, welches von dem das geschmolzene Metall enthaltenden
Ringraum umgeben wird, keine ausreichende Kühlung erfährt, weil sich die dorthin
gelangende Kühlluft bereits durch die Berührung mit der Wicklung und dem anderen
Ende des Eisenkernes erwärmt hat. Darüber hinaus ist bei dieser Vorrichtung die
Wicklung mit Bezug auf die das geschmolzene Metall enthaltende und durchströmende
ringförmige, Kammer zu ungünstig angeordnet, um in wirksamer Weise auf die Strömungsgeschwindigkeit
des geschmolzenen Metalls einzuwirken.
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Schließlich ist noch eine Vorrichtung zur-i Pumpen von geschmolzenen
Metallen bekannt, bei welcher zwei von Strom durchflossene Wicklungen. auf gegenüberliegenden
Schenkeln eines geschlossenen Eisenkernes angeordnet sind und bei welcher sich dieser
geschlossene Eisenkern in einer ringförnügen feuerfesten Röhre befindet, die von
einem mittels eines Gebläses erzeugten Kühlluftstrom durchströmt wird. Bei dieser
Einrichtung sind ferner im Bereich der Wicklungen Strömungskanäle für das geschmolzene
Metall vorgesehen, welche die den Eisenkern mit den Wicklungen aufnehmende feuerfeste
Röhre umgeben. Bei der in Frage stehenden Einrichtung ist jedoch von Nachteil, daß
sich die Kühlluft durch Wärmeaufnahme aus dem geschmolzenen Metall sehr schnell
erwärmt und daß von ihr weiterhin die Teile des Eisenkernes, auf welchem die Wicklungen
angeordnet sind, nicht bestrichen werden. Würde man die Einrichtung für Metalle
hohen Schmelzpunktes benutzen, so würden daher die betreffenden Teile des
Eisenkernes
Temperaturen annehmen, welche über dem Curiepunkt liegen. Ferner würde durch die
dann auftretenden Temperaturen eine Zerstörung der Isolierung der Wicklungen erfolgen.
Für die Regelung der Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen Metalls mit
hohem Schmelzpunkt kommt die in Frage stehende Einrichtung daher auch nicht in Betracht.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zur
Regelung der Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen Metalls zu schaffen,
welche sich für Metalle mit hohem Schmelzpunkt eignet und dabei einen sehr guten
Wirkungsgrad aufweist.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung gehört dabei zu der Gattung, bei
welcher die Fallgeschwindigkeit des Stromes geschmolzenen Metalls in einem vertikalen,
aus feuerfestem Material bestehenden Rohr mit rechteckigem Querschnitt geregelt
wird, welches längs seiner breiteren gegenüberliegenden Seitenwände Polstücke aufweist,
die senkrechte Nuten in diesen Seitenwänden bilden und in denen Wicklungen untergebracht
sind, welche von Mehrphasenströmen derart durchflossen werden, daß sie in dem flüssigen
Metallstrom ein Magnetfeld hervorrufen, welches parallel zur Achse des Rohres wandert.
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Das Neue an der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht im wesentlichen
darin, daß die Wicklungen am Grunde der Nuten angeordnet sind und somit zwischen
sich und dem Rohr einen Kanal für einen an sich bekannten kühlenden Luftstrom frei
lassen, welcher die dem Rohr benachbarten Teile der Polstücke und die Isolation
der Wicklungen kühlt. Auf Grund dieser Ausbildung wird verhindert, daß bei Anwendung
der Einrichtung für Metalle mit hohem Schmelzpunkt eine Erhitzung der Bleche der
Polstücke über den Curiepunkt eintritt, obwohl sich die Polstücke mit ihren inneren
Enden sehr nahe an dem Rohr für den Metallstrom befinden. Daß sich die Polstücke
mit ihren inneren Enden in unmittelbarer Nähe dieses Rohres befinden, hat andererseits
zur Folge, daß das durch die Wicklungen erzeugte Magnetfeld eine starke Regelwirkung
auf das in dem Rohr befindliche geschmolzene Metall ausübt.
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Um das Magnetfeld längs des Rohres zu vergleichmäßigen, die unmittelbare
Erwärmung der Wicklungen durch vom Rohr ausgehende Wärinestrahlung herabzusetzen
und die Berührungsfläche zwischen dem Luftstrom und dem Rohr zu vermindern, sieht
die Erfindung weiterhin vor, daß bei der neuen Einrichtung die Nuten der Polstücke
an ihrem dem Rohr zugewandten Ende verengt sind. Ferner sind erfindungsgemäß die
Nuten zum Schutze der Wicklungen ,enügend großen Durch sowie zur Erzielung eines
laßquerschnittes für die Kühlluft so ausgebildet, daß die Wicklungen nur etwa die
Hälfte des Nutquerschnittes einnehmen.
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Für den Fall, daß sich in dem von dem Metall durchflossenen Rohr Risse
bilden sollten, sieht die Erfindung ferner vor, daß dieses Rohr mit einer Masse
aus pulverförmigem, Wärme schlecht leitendem und feuerfestem Material umgeben ist,
welches in einer metallischen Hülle enthalten ist, die gleichzeitig als elektrische
Heizvorrichtung ausgebildet ist. Infolge dieser Ausbildung wird bei Auftreten von
Rissen in dem von dem Metall durchflossenen Rohr das durch diese Risse durchtretende
Metall von dem pulverförmigen Material abgefangen und zur Erstarrung gebracht, was
eine Schließung der Risse zur Folge hat. Auf Grund der Wärmeisolierungseigenschaften
der pulverförmigen Masse wird weiterhin die Wärmeübertragung zwischen dem von dem
Metall durchflossenen Rohr und den Polstücken begrenzt. Daß die Hülle, welche die,
pulverförmige Masse umgibt, gleichzeitig als elektrische Heizvorrichtung ausgebildet
ist, ergibt ferner die Möglichkeit, das Rohr vor dem Durchfluß des Metalls von außen
zu beheizen, wodurch der Bildung von Rissen in diesem entgegengewirkt werden kann.
Um als Heizvorrichtung benutzt zu werden, besteht die metallische Hülle., welche
die pulverförmige Masse umgibt, erfindungsgemäß vorzugsweise aus einer Legierung
von 80 1/o Nickel, 15 1/o, Chrom und 5 % Eisen.
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Zur Erzielung eines guten Austritts des geschmolzenen Metalls aus
dem feuerfesten Rohr weist dieses erfindungsgemäß an seinem unteren Ende in seiner
Mitte einen kreisförnügen Durchlaß auf. Wie die Erfindung weiterhin vorsieht
' ist dieser Durchlaß um einige Zentimeter oberhalb des unteren Randes der
die pulverförmige Masse umgebenden Hülle vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß
bei Benutzung der Hülle als Heizvorrichtung auch eine Beheizung des unteren Endes
des feuerfesten Rohres sowie des dort befindlichen Durchlasses erfolgt. Um zu vermeiden,
daß sich bei der Aufwärmung des feuerfesten Rohres mittels der auch als Heizvorrichtung
dienenden Hülle im Inneren des Rohres ein Luftstrom bildet, ist erfindungsgemäß
weiter vorgesehen, daß die Grundfläche dieser Hülle von einem dünnen Metallblech
abgedeckt ist, daß bei Auftreffen des geschmolzenen Metalls sofort schmilzt.
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Als zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung der neuen Einrichtung sieht
die Erfindung vor, daß die Hülle, welche das feuerfeste Rohr sowie die pulverförmige
Masse umgibt, an ihrem oberen Ende eine Platte aufweist, auf der der Boden einer
Haube aus schwer schmelzbarem Material ruht, die einen durch das feuerfeste Rohr
im Abstand von einigen Millimetern vom Boden der Haube getragenen, zur Aufnahme
des Metalls dienenden Tiegel umgibt. Durch diese Ausbildung wird eine nachteilige
Beeinflussung des das Metall aufnehmenden Tiegels durch Ausdehnung der das Rohr
und die pulverförrnige Masse umgebenden Hülle vermieden. Weiterhin ergibt sich durch
diese Ausbildung die Möglichkeit, die Hülle mittels der an ihrem oberen Ende vorgesehenen
Platte an den Heizstrom anzuschließen.
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Um das Innere des aus feuerfestem Material bestehenden Rohres vor
dem Ablassen des Metalls zu erwärmen, was zur Vermeidung einer Abschreckung des
Metalls von Vorteil ist, besitzt die neue Einrichtung weiterhin einen Heizwiderstand,
der in das feuerfeste Rohr eingeführt werden kann, um das Innere desselben auf eine
dem Schmelzpunkt des Metalls angenäherte Temperatur zu bringen, während es außen
auf einer Temperatur gehalten wird, die 300
bis 4001 C unter dem Schmelzpunkt
des Metalls liegt. Der Heizwiderstand besteht dabei erfindungsgemäß zweckmäßig aus
Graphit und ist vorzugsweise in Form eines U ausgebildet, dessen beide freien
Schenkelenden an eine Stromquelle angeschlossen sind.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Einrichtung gemäß
der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 stellt
schematisch ' in einem hinter einem Vertikalschnitt gezeichneten Schaubild
eine Einrichtung gemäß der Erfindung dar, deren elektrische Stromversorgung und
einige sonstige Teile zwecks besserer Übersichtlichkeit weggelassen sind; Fig. 2
zeigt perspektivisch hinter einem senkrechten Querschnitt einen einzelnen Teil der
Einrichtung der Fig. 1; -Fig, 3 läßt ebenfalls schaubildlich die Kühlorgane
erkennen, die zur Kühlung der Polstücke der Einrichtung verwendet werden; Fig. 4
ist ein in einem wesentlich größeren Maßstab gehaltener Vertikalschnitt des in Fig.
3 veranschaulichten Luftverteilers nach der Linie IV-IV der Fig.
5;
Fig. 5 zeigt nach Abbruch einiger Teile eine Draufsicht dieses Luftverteilers;
Fig. 6 bringt einen Vertikalschnitt, der einen Teil der Fig. 1 n-üt
einigen zusätzlichen Einzelheiten zeigt; Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung
eines Heizwiderstandes für die vorübergehende Aufheizung des dem Metallstrom als
Leitung dienenden Rohres; Fig. -8 zeigt schematisch im Aufriß eine Vorrichtung
für eine schnelle senkrechte Verschiebung des in Fig. 7 dargestellten Heizwiderstandes;
Fig. 9 bringt schließlich ein Schaltbild der Stromversorgung der Einrichtung.
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Bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist das aus einem feuerfesten
Werkstoff bestehende Rohr 2 durch Stapelung von untereinander durch feuerfesten
Zement verbundenen Ringen gebildet. Die Schichtstärke des Zements ist derart gering,
daß sie sich in dieser Figur nicht darstellen läßt.
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Der Querschnitt des Rohres 2 ist rechtwinklig. Die breiten Seiten
4 des Rechtecks, die den Querschnitt außen begrenzen, sind gleich der Breite der
beiden Polstücke 5 und 6, die noch näher beschrieben werden und parallel
zu den einander gegenüberliegenden Flächen des Rohres angeordnet sind.
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Um die genaue Anordnung dieser Ringe während der Herstellung zu erleichtern
und sie im Betrieb in der gewünschten Lage zu halten, gibt man ihnen eine solche
Form, daß sie sich ineinanderfügen lassen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Ihre Hochkante 7 (Fig. 2) entspricht etwa der Länge der schmalen Seiten
8 des Querschnitts des Rohrs 2.
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Die Ringe sind vorzugsweise aus Korund gefertigt. Dieser Werkstoff
wurde nach zahlreichen Versuchen auserwählt, die an vielen feuerfesten Substanzen
gemacht worden sind.
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Das Rohr 2 ist zur Fortleitung des beispielsweise von Stahl, Eisen
oder deren Legierungen gebildeten Metallstromes bestimmt, der von einem Tiegel
9 aus herunterströmt in eine Walzwerksanlage zur Bildung eines Drahtes entsprechend
dem jeweiligen Abstich.
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Die Ringe des Rohres 2 sind mit einer feuerfesten Masse
10 ummantelt, die wärmeisolierend wirkt. Diese Masse besteht beispielsweise
aus einem in einer Hülle 11 enthaltenen Aluminiumoxydpulver. Sie kann aber
auch au einem feuerfesten Zement auf Alunüniumoxydbasis hergestellt sein.
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Die rechteckige Form des Rohres 2 bewirkt in dem Metallstrom eine
Vergleichmäßigung des Magnetfeldes, das in noch später erklärter Weise durch das
Fließen von Dreiphasenströmen in den Wicklungen erzielt wird, mit denen die Polstücke
5 und 6 bestückt sind. Die Anordnung der breiten Seiten des Rohres
parallel zu den benachbarten Stimflächen der Polstücke gestattet, die Durchflußmenge
ohne Vergrößerung des Abstandes zwischen den Wicklungen der Polstücke zu erhöhen.
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Die Bildung des Rohres 2 mittels Ringen geringer-Höhe verhindert,
daß im. Falle, daß sich in dem Rohr unter dem Einfluß eines thermischen Stoßes
Risse bilden, eine Fortpflanzung dieser Risse über eine große Länge eintritt. Wenn
ein solcher Riß sich einstellt und wenn flüssiger Stahl den gerissenen Ring durchdringt,
wird der Stahl durch die den Ring ummantelnde feuerfeste Masse am Austritt gehindert.
Sofern diese Masse aus Aluminiumoxydpulver besteht, sintert dieselbe teilweise unter
der Berührung mit dem Stahl, der gleichzeitig erstarrt, und die undichte Stelle
ist ausgefüllt. Wenn die feuerfeste Masse aus einem thermisch widerstandsfähigen
Zement auf Aluminiumoxydbasis besteht, erhält man ein gleiches Ergebnis mit dem
zusätzlichen Vorteil einer besseren mechanischen Festigkeit.
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Die Polstücke 5 und 6 sind längs der einander gegenüberliegenden
Flächen des Rohres 2 in gleicher Höhe angeordnet. Sie bestehen aus - Eisenblechen
12, die über ihre gesamte Höhe horizontale Nuten 13
aufweisen, die sich quer
durch alle Bleche erstrecken. Diese Nuten besitzen beispielsweise eine Höhe von
etwa 61/2 mm und sind voneinander durch Zähne 14 getrennt, deren Höhe ungefähr
5 mm beträgt.
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Die freien, dem Rohr 2 nächstliegenden Endbereiche, 15 der
Zähne 14 sind verbreitert. Diese verbreiterten Endbereiche bzw. Köpfe
15 der Zähne 14 weisen etwa die doppelte Zahnstärke auf. Die Nuten
13 bilden somithin fast geschlossene Hohlleitungen. Die Verbreiterung der
freien Enden der Zähne 14 vergleichmäßigt das Magnetfeld längs des Rohres 2. Sie
bildet ferner zwischen dem Rohr 2 und den an dem ihm abgewandten Boden
17 der Nuten 13 angeordneten Wicklungen 16 eine teilweise Abschirmung,
die verhindert, daß die Wicklungen durch die von dem Rohr 2 oder den dasselbe in
dem beschriebenen Falle ummantelnden Schichten über die Hülle 11
ausgehenden
Wärmestrahlen unbehindert erhitzt werden können. Die Verbreiterung der Zahnenden
15
vermeidet schließlich auch, daß die durch die Nuten 13 mit großer
Geschwindigkeit geblasene Kaltluft die Hülle 11 allzu leicht erreichen und
merklich kühlen kann.
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Dieser Kaltluftstrom wird in den Nuten 13 durch ein Gebläse
18 (Fig. 3) erzeugt, dessen Druckleitung 19 in einen Luftverteiler
20 übergeht (Fig. 3, 4 und 5). In diesem sind Lamellen 21 angeordnet,
um den Luftstrom auf die verschiedenen Nuten über die gesamte Höhe der Polstücke
gemäß den dargestellten Pfeilen X gleichmäßig zu verteilen. Bei der Einrichtung
der Fig. 5 ist noch eine Asbestfolie 22 vorgesehen, die die Hülle
11 umgibt und deren Form ebenfalls so ausgebildet ist, daß der Luftstrom
auf die Nuten der beiden Polstücke gemäß den Pfeilen Y verteilt wird.
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Durch den die Poistücke 5 und 6 mit großer Geschwindigkeit
durchziehenden Luftstrom werden die Polstücke genügend gekühlt, so daß die Isolierung
der Wicklungen 16 durch die Wärme nicht zerstört wird und der Curiepunkt
des die Bleche 12 bildenden Eisens nicht erreicht wird, obwohl die äußere Fläche
der Hülle 11 eine Temperatur von etwa 1200' C
besitzt.
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Im Hinblick auf die Anordnung der Wicklungen 16 kann man die
Temperatur der sich bis auf 30 mm
von den verbreiterten Köpfen
15 aus erstreckenden Teile der Zähne 14 leicht auf 70' C senken, obwohl
die Köpfe 15 eine Temperatur von etwa 450' C aufweisen, und zwar unter
der Bedingung, daß man in den freien Räumen der Nuten 13 Kaltluft mit einer
Geschwindigkeit von etwa 25 m/sec strömen läßt.
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Jede Wicklung ist bipolar und, wie in Fig. 6 ersichtlich, außerdem
in an sich bekannter Weise auf zwei Lagen verteilt, um das durch den elektrischen
Strom hervorgerufene Magnetfeld zu vergleichmäßigen. Als eine günstige Lösung für
dieAusführung der Wicklung hat sich erwiesen, pro Pol und pro Phase drei Nuten zu
wählen. Hieraus ergeben sich pro Polstück insgesamt 2 - 3 - 3 = 18 Nuten.
Dementsprechend sind auch drei Spulen pro Pol und pro Phase, d. h. insgesamt
achtzehn Spulen für jedes Polstück vorgesehen. Jede Spule besitzt eine bestimmte
Anzahl von Windungen, z. B. zehn Windungen. Diese Windungen sind in der Fig.
6 zur Erhaltung deren übersicht nur für eine der Spulen dargestellt. Gewisse
Spulen besitzen eine Länge, die dem zehnfachen Ab-
stand zwischen zwei benachbarten
Nuten entspricht, und andere Spulen weisen eine Länge auf, die gleich dem achtfachen
Zwischenraum zwischen zwei nebeneinanderliegenden Nuten ist. Diese Spulen werden
entsprechend als lange Spulen und als kurze Spulen bezeichnet. Sie, sind schematisch
veranschaulicht durch die strichpunktierten Linien 23 und 24. Die Art derAusführung
sämtlicher Spulen läßt sich leicht der Beschriftung derselben entnehmen, wobei die
drei Buchstaben A, B, C durch Hinzufügung einer Ziffer
als Index und eines Zeichens ' oder " als Exponent näher bezeichnet
sind.
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Jede Spule besitzt somit zwei Lagen, von denen die eine durch einen
Buchstaben und eine Ziffer sowie das Zeichen ' und die andere Lage durch
den gleichen Buchstaben und die gleiche Ziffer, aber mit dem Zeichen " bezeichnet
ist. Wie man nachprüfen kann, weist die Wicklung zehn kurze und acht lange Spulen
auf.
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Vorzugsweise hält man die Höhe der Nuten 13 so gering wie möglich,
um die Höhe der Polstücke und demzufolge die Länge des Weges, auf der das Metall
erkaltet, zu verringern. Es ist jedoch mit Rücksicht auf das durch die Spulen eingenommene
Volumen schwierig, die Nutenhöhe auf weniger als 61/2 mm zu vermindern. Die Stärke
der Zähne 14, die zur Erhaltung einer möglichst geringen Höhe der Polstücke ebenfalls
klein bleiben soll, ist bestimmt durch die Notwendigkeit, eine genügende Kühlung
unter der Einwirkung des Kaltluftstromes zwischen den verbreiterten Köpfen
15 und den Stellen, an denen die Spulen beginnen, sicherzustellen. Wenn man
die Spulen der Polstücke 5 und 6 an eine Dreiphasenstromquelle derart
anschließt, daß die Spulen zueinander in Phase liegen, verschiebt sich das konzentrierte
magnetische Feld, das in einem gegebenen Zeitpunkt die durch das Rohr 2 geführte
schmelzflüssige Metallader beispielsweise von rechts nach links durchquert, parallel
zu dieser Ader. Wenn man annimmt, daß diese Verschiebung von witen nach oben stattfindet,
wie in Fig. 1 durch die Pfeile Z angedeutet ist, so entsteht in der schmelzflüssigen
Metallader ein Strom, der zu der durch die Richtung des Feldes und durch die Richtung
der Verschiebung desselben festgelegten Ebene senkrecht fließt. Unter Anwendung
der Dreifingerregel der linken Hand kann man die Richtung dieses Stromes bestimmen.
Dieser Strom steht in Rückwirkung mit dem Feld, das eine Kraft verursacht, die sich
auf den durch die schmelzflüssige Metallader gebildeten Leiter senkrecht zu der
durch die Stromrichtung und die Feldrichtung bestimmten Ebene, d. h. parallel
zu der Achse der Ader auswirkt. Durch Anwendung der Dreifingerregel der rechten
Hand läßt sich die Richtung dieser Kraft bestimmen und feststellen, daß sie die
gleiche Richtung wie die Feldverschiebung besitzt. Diese Kraft wirkt daher dem freienFall
des schmelzflüssigenMetalls entgegen.
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Im Laufe von Versuchen hat man es erreicht, daß das Herabströmen einer
flüssigen Stahlader mit 6 mm Stärke bei einer Temperatur von 1600" C
gegenüber einem ungebremsten freien Fall um etwa 320/e verlangsamt wird. Dieses
Ergebnis ist bei einer Speisung mit Dreiphasenstrom von 500 Hz nach einer
für die Sättigung der Polstücke ausreichenden Leistung erzielt worden. Mit einem
Dreiphasenstrom von 50 Hz wurde die Ausströmmenge nur um 10%. vermindert.
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Durch Umpolung von zwei Phasen der Dreiphasenstromquelle, die z. B.
in der später noch näher ausgeführten Weise erfolgen kann, läßt sich die Richtung
der Verschiebung des Feldes umkehren und damit die Fallgeschwindigkeit gegenüber
dem freien Fall, der sich nämlich bei Abwesenheit des Magnetfeldes einstellt, erhöhen.
Bei einer Frequenz von 500 Hz und mit gleicher Sättigungsleistung ist die
Ausströmmenge um ungefähr 3211/o vermehrt worden. Mit einer solchen Einrichtung
ist also die Möglichkeit gegeben, eine mittlere Ausströmmenge um etwa 641/9 zu ändern,
wobei die Änderung zwischen diesen äußeren Grenzen durch Verändern der magnetischen
Feldstärke in an sich bekannter Weise erfolgen kann.
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Um die Rissebildung der Ringe 3 aus feuerfestem Material zu
vermeiden, ist es nicht allein nützlich, sie mit einer Schicht 10 aus wärmeisolierendem
Werkstoff zu ummanteln; vielmehr ist es auch zweckmäßig, die Temperaturdifferenz
zwischen den Innen- und Außenflächen dieser Ringe während des Ablassens eines Metalls
mit hohem Schmelzpunkt wie Stahl um einig ge 1001 C zu vermindern.
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Zu diesem Zweck ist das feuerfeste Rohr 2 mit einer elektrischen Heizvorrichtung
umgeben, die vorzugsweise dadurch gebildet ist, daß man für die Hülle
11 ein Metall wählt, das als Heizwiderstand verwendet werden kann. Zweckmäßig
besteht eine solche Hülle aus einer 80079 Nickel, 1501o, Chrom und 5'io Eisen enthaltenden
Legierung. Mit Hilfe einer derartigen Hülle kann man leicht eine Temperatur von
12000 C erreichen, bei der, wie sich feststellen läßt, die feuerfesten Ringe
3 keine Risse bilden, wenn sie Stahl mit 16001 C durchfließt.
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Die Heizhülle 11 ragt vorzugsweise um einige Zentimeter über
eine Auslauföffnung 26 nach unten hinaus, die am unteren Ende des Rohres
2 in dessen Mitte vorgesehen ist. Diese öffnung befindet sich in einem feuerfesten
Ring 27, der die gleiche Zusammensetzung wie die rechtwinkligen Ringe
3 besitzt. Da die Ausflußöffnung 26 2 cm oberhalb des unteren Randes
der Hülle 11 liegt, befindet sie sich in einem Bereich, der vor dem Beginn
des Abstichs aufgewärmt wird, wenn man die Enden dieser Hülle an eine Stromquelle
28 anschließt.
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Der unmittelbar über derAusflußöffnung26 befindliche Teil des Rohres
2 weist vorzugsweise einen Längsschnitt auf, der sich nach unten verjüngt. Das Profil
dieses Teils im Längsschnitt ist vorteilhaft konkav nach oben ausgebildet. Diese
Ausbildung hat
zur Wirkung, daß der die öffnung 26 verlassende
MetaUstrahl vertikal fällt, statt ein wenig schief gerichtet zu sein, wie es mitunter
der Fall ist, wenn der Innenquerschnitt des Rohres 2 sich in Nachbarschaft der Ausflußöffnung26
nicht verengen würde.
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Bei der Aufwärmung des Rohres 2 bildet sich in diesem ein Luftstrom,
den man zu vermeiden wünscht. Aus diesem Grund schließt man das Rohr mit einem dünnen
Blech 29 aus Stahl oder einem anderen Eisenmetall ab, das an der unteren
Stimfläche der Hülle 11 befestigt ist und schnell schmilzt, wenn der Stahl
mit 1600' C auf dieses Blech hinunterstürzt.
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Die Heizhülle 11 weist an ihrem oberen Ende eine Platte
30 auf, auf der der Boden 31 einer Haube 32
aus feuerfestem
Material ruht. Die Platte 30 ist von den Polstücken 5 und
6 durch eine Isolierschicht 62
elektrisch isoliert und kann somit einen
Stromanschluß für die Heizhülle 11 bilden. Die Haube 32
umgibt den
Tiegel 9, der durch das feuerfeste Rohr 2 getragen wird, das seinen Boden
33 durchdringt. Der Tiegelboden 33 wird um einige Millimeter von der
Bodenplatte 31 in Abstand gehalten, damit diese auf den Tiegel infolge der
Ausdehnung der Hülle 11
während der Erwärmung des Rohres 2 nicht aufstoßen
kann.
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Um das Innere des Rohres 2 vor Beginn des Ab-
stichs von Stahl
zu erwärmen, bedient man sich vorzugsweise einer Graphitelektrode, wie eine solche
mit 34 bezeichnet in Fig. 7 dargestellt ist. Diese Elektrode ist U-fönnig
ausgebildet, und die oberen Enden 37 beider Schenkel 35 dieses
U sind über Zuleitungen 36 (Fig. 8) an eine entsprechende Stromquelle
38 angeschlossen. Diese Zuleitungen können in die Teile 37 der Elektrode
übergehen, die dazu bestimmt sind, in den Tiegel 9 während der Heizung desselben
einzudringen.
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Wenn dielnnentemperatur des feuerfestenRohres2 erreicht ist, muß der
Widerstand 34 aus dem Rohr 2 schnell und ohne Stoß herausgezogen werden. Um dies
- zu erreichen, ist der Widerstand 34 auf einem Rahmen 39 angeordnet,
der durch bewegliche Bänder 40 und 41 senkrecht geführt wird, die über Leitrollen
42, 43, 44 bzw. 45, 46 und 47 laufen. Der Rahmen 39 ist außerdem mit einem
weiteren biegsamen Band 48 verbunden, das über Rollen 49 und 50 zu einem
um den Zapfen 52 schwenkbaren Arm 51 läuft. Dieser Arm kann zwei zueinander
entgegengesetzte Stellungen einnehmen, wie sie in Fig. 8 mit 51' und
51" strichpunktiert dargestellt sind. Bei diesen Armstellungen nimmt der
Rahmen 39 die Stellungen 39' und 39" ein. Das Schwenken des
Armes 51 aus der Stellung 51' in die Lage 51" kann schnell
erfolgen, so daß hierbei der Widerstand 34 aus dem Rohr 2 herausgezogen und aus
dem Tiegel in völlig geradliniger Bahn entfernt werden kann.
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Die Stromversorgung der Wicklungen der Polstücke 5 und
6 erfolgt beispielsweise gemäß der in Fig. 9 dargestellten Schaltung.
Die drei Zuführungsleitungen 52, 53 und 54 liefern von einem Wechselstromgenerator
55 aus den Dreiphasenstrom. Die Leitungen 52 und 53 sind hierbei
an einen Polwechsler 56 angeschlossen, der in der mit ausgezogenen Linien
dargestellten Stellung diese Zuleitungen an zwei weitere Leiter 57 und
58 anschaltet. Für jedes der Polstücke 5 und 6 ist nur eine
einzelne Wicklung pro Phase dargestellt, und diese Wicklung ist in der bei Fig.
6 für die Spulen verwendeten Art bezeichnet, wobei jedoch die Ziffern der
Spulen nicht mehr wiedergegeben sind. Der Anschluß der drei Phasen erfolgt in Sternschaltung.
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Bei Umschaltung des Polwechslers 56 in die gestrichelt dargestellte
Lage werden zwei Phasen umgepolt und demzufolge die Richtung der Verschiebung des
Magnetfeldes umgekehrt, Um Änderungen der Feldstärke zu bewirken" bedient man sich
einer Spannungsänderungsschaltung 59, mit der von einer Wechselstromquelle
61 aus die Erregerspule 60 des Wechselstromgenerators 55
stromversorgt
wird.
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Die Regelung der Abflußgeschwindigkeit des Metalls durch Änderung
der Feldstärke ist sehr wirkungsvoll, da sich diese Geschwindigkeit mit dem Quadrat
der Feldstärke ändert. Die Bremswirkung auf die Abflußgeschwindigkeit des Metalls
erhöht sich jedoch nicht allein mit der Frequenz, sondem bei einer gegebenen Frequenz
ebenfalls mit steigender Spannung.
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Die Speisespannung der Einrichtung soll vorzugsweise auf einem geringen
Wert gehalten werden, um Isolationsschwierigkeiten zu vermeiden. Eine zwischen
100 und 200Volt liegende Spannung scheint die geeignetste zu sein. Wenn man
die Frequenz von 200 auf 1000 Hz erhöht, kann es vorteilhaft sein, die Zuleitungen
zur Verminderung der Stromverdrängungsverluste (Skin-Effekt) zu unterteilen. So
verwendet man bei 1000 Hz vorzugsweise zwei isolierte Leiter parallel.