DE2115208A1

DE2115208A1 - Verfahren zum Herstellen von Strangguß aus Stahl und anderen Metallen und Vornch tung zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2115208A1
Application number: DE19712115208
Authority: DE
Inventors: Louis Sauvigny Les Bois MoIa Michel Paris Babel, (Frankreich)
Original assignee: Societe Civile dEtudes de Centn fugaüon, Paris
Priority date: 1970-04-02
Filing date: 1971-03-29
Publication date: 1971-10-21
Also published as: JPS5325804B1; FR2085261A1; BE765059A; CA954270A; AT320880B; GB1306755A; ES389758A1; SE370647B; NL7104315A; FR2085261B1

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. CURT WALLACH 911

DIPL-ING. GÜNTHER KOCH ^l ' '

DR. TINO HAIBACH

13 134

8 München 2 29, März 1971

KaufingerstraSe 8

Telefon 240275 Vorwahl OBU

SocieU OiTiIe dite:

SOCIETE CIVILE D¹¹ETU-DES DE CENTRIFUGATIOH

7, Rond Point Bugeaud

P a r i β 16 / Frankreich

Verfahren zum Herstellen von Strangguß aus Stahl und anderen Metallen und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Strangguß aus Stahl und anderen Metallen mit vergleichbaren Eigenschaften sowie Vorrichtungen zum Ausüben dieses Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellte Erzeugnisse«

Die Erfindung wird anschliessend unter Bezugnahme auf Stahlstrangguß beschrieben, aber sie betrifft an sich den Strangguß von Metallen und Legierungen schlechthin, die gleichartige Eigenschaften haben, insbesondere einen den Schmelzpunkt von Stahl entsprechenden Schmelzpunkt, der zum Beispiel zwischen3100 und 1800⁰C liegt»

Das erfindungsgemässe Verfahren hat besondere Bedeutung

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für Qualitätsstähle und legierte*Stähle, zum Beispiel für Chromnickel- und Chromnickel-Molybdän-Legierun» gene

Wie an sich bekannt, beruht das Stranggießen von Stahl darauf, daß der Stahl in flüssigem Zustand in eine stark gekühlte Gußform, zum Beispiel in eine von einem Wasserstrom gekünlte Gußform gegeben wird,um eine fortlaufende Erhärtung einer Stange herbeizuführen, die mit Hilfe von Treibrollen vertikal nach unten abgezogen wird, um eine fortlaufende Erstarrung zu bewirken»

£e sind bereits statische Stranggußverfahren bekannt, bei denen die Gußformen keine Drehbewegungen um eine Vertikalachse ausführen und die hergestellten Gußerzeugnisse nur einer vertikal nach unten gerichteten Verlagerung unterworfen werden. Nach diesem Verfahren können in brauchbarer Weise Stahlrohlinge von prismatischer Form (im allgemeinen mit quadratischem oder Rechteckquerschnitt) produziert werden«,

Die Anmelderin hat bereits ein Schleudergußverfahren für Stahl-Strangguß vorgeschlagen, bei dem die Kokille, in der der Erstarrungsvorgang beginnt, der entstehende Rohling und auch die Abzieh« und Ablängvorrichtung für den fertigen Rohling in ständige Drehung um eine Vertikalachse versetzt werden, wobei die Kokille auch noch einer in vertikaler Richtung verlaufenden Schwingbewegung mit kleiner Amplitude unterworfen werden kanne Nach diesem Verfahren können Rohlinge oder Stangen mit Kreisquerschnitt hergestellt werden, deren ausserordentlich gute Qualität die unmittelbare Herstellung hochwertiger gewalzter Stahlrohre erlaubt«

Das erfindungsgemäsee Verfahren wird bei dem letztgenannten Schleudergußverfahren für Strangguß angewendete

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Die Erfindung stellt ein neuartiges Schleudergußverfahren für Strangguß aus Stahl und ähnlichen Metallen dar, nach welchem das flüssige Metall in eine Kokille oder Gußform, die um eine vertikale Achse umläuft, gegeben und während des Erstarrens durch Abziehen des Rohlings nach unten und durch Aufsprühen von Wasser auf den unteren Teil des aus der Gußform herausragenden Rohlings kräftig gekühlt wird, um die Erstarrung herbeizuführen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während des Erstarrens in mindestens einer unterhalb der Gußform befindlichen Zone des Rohlings eine axiale Zirkulation des im Inneren des Rohlings verbliebenen flüssigen Metalls mit Hilfe von im Inneren des Rohlings induzierten elektromagnetischen Feldern hervorgerufen wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die induzierten elektromagnetischen Felder durch Gruppen von Induktoren hervorgerufen, die während des Erstarrens des Rohlings nebeneinanderliegend den Rohling umgeben, und die Induktoren werden so mit Mehrphasen«· strom gespeist, daß pulsierende elektromagnetische Felder entstehen_t die sich längs der Achse des Rohlinge verlagern„ Gemäß der Erfindung kann zum Beispiel ein elektromagnetisches Feld mit Hilfe von drei Induktoren erzeugt werden, die mit Drehstrom erregt werden Wenn ein in Längsrichtung weiter ausgedehntes Feld an dem Rohling erzeugt werden soll, können mehrere aufeinander« folgende Gruppen von je drei drehstromgespeisten Induktoren eingesetzt werden»

Die erfindungsgemäß benutzten elektromagnetischen Felder dienen nur zum Herstellen einer Zirkulation von flüssigem Metall in Inneren des Rohlings während des Erstarrungsvorgangs, wobei diese Zirkulation in Achsenrichtung des

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Rohlings, doh« in vertikaler Richtung verlaufen soll« Das wird mit Hilfe der obenerwähnten Induktoren dadurch erreicht, daß die Induktoren elektromagnetische Felder im gesamten Querschnitt des Rohlings während des Erstarrungsvorgangs hervorrufen, wobei die Feldstärke am Aussenrande des flüssigen Metalls grosser ist als in seiner Mitteο

Daraus ergibt sich, daß in der den von den Induktoren erzeugten elektromagnetischen Feldern ausgesetzten Zone das in dem Rohling befindliche flüssige Metall während des Erstarrungsvorgangs in einer in axialer Richtung verlaufenden Strömung in Bewegung gesetzt wird, Diese Strömung verläuft in einer vorgegebenen Richtung im Mittelbereich des Rohlings, etwa von unten nach oben, und das im oberen Abschnitt der den elektromagnetischen Feldern ausgesetzten Zone ankommende flüssige Metall bewegt sich dann in die Randzonen des in dem Rohling enthaltenen flüssigen Metalls und dort in entgegengesetzter Richtung an seinen Ausgangspunkt (ZcBo in Richtung von oben nach unten in dem Rohling) an seinen Ausgangspunkt zurück«

Man kann sich vorstellen, daß unter diesen Umständen in den Zonen, die den obenerwähnten elektromagnetischen Fei» dem ausgesetzt sind, ein Metallkreielauf entsteht, in dem das flüssige Metal dazu gebracht wird, nacheinander längs der Rohlingsfläche zu fliessen, die bereits erstarrt ist, und dann in die im Bereich der Achse gelegene zentrale Zone des Rohlings, der im Begriff ist zu erstarren.

Durch eine derartige Zirkulation werden sehr erhebliche Vorteile auf dem Gebiet der Metallurgie erzielt.

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Zunächst bietet dieser Kreislauf des im Erstarren begriffenen Metalls den Vorteil, die im Metall während des Erstarrungsvorgangs enthaltenen Einschlüsse über einen grösseren Raumbereich im Zentrum des Rohlings verteilen zu können, wodurch die Bildung von Einschlüssen in der Achse des Rohlings weitgehend vermieden wird«

Dieser Vorgang ist besonders wichtig bei Schleudergußverfahren für Strangguß, denn in diesem Fall kombinieren sich die auf der Drehung des flüssigen Metalls und auf der Zentrifugalwirkung beruhenden Kräfte„ Bei den Schleudergußverfahren für Strangguß werden nämlich die Einschlußteilchen wie das flüssige Metall einer Zentrifugalkraft unterworfen, die die Einschlüsse, die eine niedrigere Dichte haben als das Metall, in der Achse des Rohlings sich ansammeln läßtο Gemäß der Erfindung kann dieses Sammeln von Einschlüssen im Zentrum wegen der in dem flüssigen Metall hervorgerufenen Strömungen wirksam vermieden werden, und die Einschlüsse werden über einen viel grosseren Raumbereich verteilt, wodurch sie nicht die Nachteile hervorrufen können, die bei ihrer Massierung in der Achse des fertigen Erzeugnisses auftreten würden»

Das erfindungsgemässe Verfahren hat weiter den Vorteil, daß der Erstarrungsvorgang schneller abläuft und eine homogenere Mittelzone in dem Rohling erzielt wird»

Bei den bekannten Verfahren erfolgt nämlich die Erstarrung des in der Mitte des Rohlings befindlichen Metalls fast ausschließlich durch Wärmeleitung, wobei die von dem flüssigen Metall abgegebenen Wärmemengen die immer mehr zunehmende Dicke des bereits erstarrten

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Metalle durchlaufen müssen, dessen Aussenflache durch Besprühen mit Wasser kräftig gekühlt wirde

Da im übrigen das in die Gußform gegebene flüssige Metall zwangsläufig eine etwas über der Erstarrungstemperatur liegende Temperatur haben muß, wenn es unter günstigen Bedingungen zugeführt werden soll, folgt, daß das Metall bei dem Erstarrungsvorgang zunächst die Wärmemenge abgeben muß, die der gebundenen Wärme zwischen seiner tatsächlichen Temperatur und seiner Erstarrungstemperatur entspricht₀

Dank der Zirkulation des flüssigen Metalls, die sich gemäß der Erfindung der Drehbewegung überlagert, wird das in dem Abschnitt des Rohlings befindliche Metall herangeführt, das sich in Kontakt mit der bereits erstarrten Wand befindet. Daher führt das flüssige Metall, das sich ursprünglich in der Mitte des Rohlings befand und daher eine Temperatur hatte, die über seiner Erstarrungstemperatur lag, eine Umschmelzung der bereits erstarr* ten Fläche des Rohlings herbei, wobei es einen Teil seiner Wärme abgibt, was zu einer Herabsetzung seiner Temperatur führt« Man sieht, daß unter diesen Umständen durch die Zirkulation des flüssigen Metalls im Inneren des Rohlings einerseits die Stärke der bereits erstarrten Wand begrenzt wird (was von Vorteil für eine gute weitere Wärmeabführung ist), und daß die Temperatur des noch zu verfestigenden Metalls bis auf die Erstarrungstemperatur oder unter Umständen noch unter die Erstarrungstemperatur herabgesetzt wird, wobei sich das Metall im instabilen Gleichgewicht im Unterkühlungsbereich befindet O

Daraus ergibt sich, daß unter diesen Umständen die gesamte Masse des flüssigen Metalle, die entweder auf die

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. Erstarrungstemperatur oder in einen Bereich gebracht ist, in dem das Metall unterkühlt ist, die Erstarrung sehr viel schneller als nach dem bisher üblichen Vorgehen erfolgen kann, wobei der ErstarrungsVorgang unter Abgabe einer geringen Wärmemenge vonstatten geht und die Erstarrung schnell in der gesamten flüssigen Masse erfolgtη

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird auch in wirksamer Weise die Bildung von Erstarrungsbrücken vermieden, die in der letzten Erstarrungsphase des flüssigen Metalls erfolgt; diese Brücken begünstigen das Entstehen von Lunkern in der Achse des Rohlingsο Es ist deutlich zu bemerken, daß die Zirkulation des flüssigen Metalls in der Mitte des Rohlings mit den Erscheinungen des Umschmelzens bereits verfestigten Metalls, wie sie oben beschrieben worden sind, einen Zustand ständiger Verflüssigung in der gesamten Zone aufrecht erhält, in der sich der Abschluß des Erstarrens abspielt, und damit die Gefahr, daß sich isolierte Taschen mit flüssigem Metall entwickeln, die die Lunkerbildung provozieren, erheblich herabsetzt»

Nach dem erfindungggemässen Verfahren lassen sicn auch Änderungen der Kristallstruktur des Abschnitts des gewonnenen Produkts herbeifuhrenο

Es ist nämlich bekannt, daß bei im Schleudergußverfahren gewonnenen Strangguß-Rohlingen an der Oberfläche eine basaltartige Struktur auftritt, die aus dar Bildung von Erstarrungsdendriten herrührt, während in der Mitte eine Kristallisation mit im wesentlichen gleichgerichteten Kristallen auftritt. Erfindungsgemäß ist es möglich, das Vorkommen basaltartiger Strukturen wesentlich

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zugunsten gleichgerichteter Kristallstrukturen ein= zusehränkenj wobei diese Erscheinung wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Stärke des erstarrten Metalls verringert wird₈ indem man das Metall während des Eretarrungsvorgangs gleich» massig auf eine Temperatur bringt_s die für alle Punkte praktisch gleich ist und die nahe der* Erstarrungstem= peratur oder sogar darunter liegt_s wodurch eine Erstarrung des Metalls herbeigeführt wird, die vergleich« bar einer plötzlichen Erstarrung der Gesamtmasse ist«

Übrigens steht auch fest, daß die Tatsache_s daß die Stärke der erstarrten Wand auf einem niedrigen Wert gehalten wird, wenn die in dem flüssigen Metall im Inneren des Rohlings enthaltene Wärme abgeführt werden soll (was mit der Rotation verbünden ist), einen Vor= teil vom thermischen Standpunkt aus bedeutet wegen des durch den erstarrten Teil des Rohlings gebildeten Hindernisses für den Wärmeaustausche

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine erste Zone,, in der das flüssige Metall zirkuliert, unterhalb der ersten Zone vorgesehen_s an der die Kühlung durch Bespritzen stattfindet und die unmittelbar unterhalb der Gußform oder Kokille ansetzte

Gemäß der Erfindung ist es ferner vorteilhaft„ zwei Zonen für die Zirkulation des flüssigen Metalls vorzu= sehen ξ diese Zonen befinden sich zwischen Zonen inten» siver Kühlung, wobei die erste, obere Zone mit zirkulierendem flüssigen Metall den Zweck hat_s die Stärke der bereits erstarrten Wand zu begrenzen oder unter Umständen sogar ?\x verringere₉ indem das flüssige Me» tall in einem luetand herangeführt wird,, der seine

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schnelle und homogene Erstarrung gestattete während die zweite_B untere Zone mit zirkulierendem flüssigen Metall vorzugsweise in der Nähe des Bereichs vorgesehen wird, die dem Ende der Erstarrung des mitt*» leran Teils des Rohlings entspricht, wobei die Zirkulation des flüssigen Metalls an dieser Stelle es erlaubt, wirksam der Bildung fester Brücken entgegenzuarbeiten, die das Entstehen von Taschen mit flüssigem Metall begünstigen, die wiederum zu unerwünschter Lunkerbildung führen₀

Da die erfindungsgemäß erzeugten elektromagnetischen Felder nur den Zweck haben, eine Zirkulation flüssigen Metalls herbeizuführen, arbeiten diese Felder vorzugsweise mit niedriger Frequenz, Z₀B_n unterhalb 100 Hz₁ Für die Praxis wäre es zweckmässig, industriellen Drehstrom von SO Hz verwenden zu können, es spricht aber nichts dagegen, vielmehr vieles dafür, Ströme wesentlich niedrigerer Frequenz, Z₀B₀ von 5 » 20 Hz, zu verwenden-

Um die verlangte Wirkung zu erzielen, müssen die die Induktoren durchfliessenden Ströme sehr stark sein, beispielsweise 2000 bis 10 000 A₀ Wegen dieser hohen Stromstärken ist es möglich mit Spannungen in der Höhe einiger Volt-Bruchteile oder weniger Volt zu arbeiten, die an die Klemmen der Induktoren gelegt werden<,

Da mit so niedrigen Spannungen gearbeitet wird, besteht keine Gefahr, daß sich Lichtbögen zwischen den Induktoren und den von ihnen umgebenen Teilen ausbilden, und man kann sogar die Kühlung des Rohlings fortsetzen, indem man im Bereich der Induktoren Wasser versprüht π

Nach einer bevorzugten Ausbildungsweise der Erfindung

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oesteht die Vorrichtung« die elektromagnetische Felder zum Hervorrufen der Zirkulation des flüssigen Metalls erzeugt, aus einer Folge von Induktoren, die aus zylindrischen Kupferscheiben, die aufeinan« dergelegt sind und zwischen denen sich jeweils ein Elektroisoliermittel hoher Hitzebeständigkeit be« findet

Als Isoliermittel kann z,B. das unter dem Handels= namen "Sindanyo" vertriebene Material verwendet werden ο

Die Induktoren weisen somit eine einzige Windung auf» und jede Windung ist durch eine Isolatorplatte von der Nachbarwindung getrennt? Auf diese Weise kann jede Platte als Zylinder ausgebildet sein, was den mechanischen Aufbau der Induktoren vereinfachte

Nach einer bevorzugten Ausführungsweise können die zylindrischen Induktoren auch mit engen Bohrungen zum Einführen von Düsen versehen sein, die Kühlwasser in das Innere des Induktors gegen die Oberfläche des Rohlings sprühen«, wodurch des* Rohling während des Erstarrungsvorgangs und auch die Induktoren gekühlt werden könnenc

Das flüssige Metall kann sieh im Mittelteil des Roh» lings beliebig, entweder- fen oben nach unten oder von unten nach oben bewegen Jedoch empfiehlt es sich in der Einrichtungj dis die Zirkulation des flüssigen Metalls in der Nähe der Zone des Rohlings bewirkt, die fast vollständig erstarrt ist, das flüssige Metall erfindungsgemäß so strömen au lassen, daß das Metall im Mittelteil nach unten absteigt und im Randbereich des Trichters aus flüssigem Metall in der Nähe der

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erstarrten Wand _:des Rohlings wieder· ansteigt»

Es ist ferner der Zweck der Erfindung} ein neues Industrieprodukt herzustellen, das aus einer Stange aus Stahl oder einem ähnlichen Metall besteht, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt ist, wobei die Stange dadurch gekennzeichnet ist» daß sie gute metallurgische Eigenschaften auch längs ihrer Achse aufweist, insbesondere Lunkerfreiheit und gleichmassige Verteilung der Einschlüsse in einem grossen Volumenbereich ihres Mittelteils, und daß die basalt» artig erstarrte Randzone zugunsten der Mittelzone mit Erstarrung in gleichgerichteten Kristallstrukturen verkleinert ist*

Um die Erfindung zu verdeutlichen, werden aasehlies» send mehrere Ausgestaltungen₉ die keine Begrenzung der Erfindung darstellen, beispielshalber unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen5

Figo 1 in schematissher Form eine Darstellung einer Aus führungsform der Erfindung;

Figo 2 ein Schnittbild in grösserem Maßstabs eine Einrichtung darstellend, in der erfindungsgemäß die Zirkulation des flüssigen Metalls im Inneren des Rohlings herbeigeführt wird;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figo 2}

Figo *t ind 5 zwei Schaltbilder für öse elektrische Anordnung der Induktoren gemäß der Erfindungr

In Figc 1 ist schematisch eine Schleudergußeinrichtung

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für Strangguß dargestellt₀ Im oberen Teil erkennt man die Stranggußdüse 1, die den Strahl 2 von flüssigem Metall, das zur Herstellung des Rohlings bestimmt ist, leitetο Die Erstarrung beginnt in einer Gußform oder Kokille 3, die in an sich bekannter Weise mittels eines Wasserkreislaufs (Wassereintritt gemäß Pfeilen Jf₁ und Wasseraust*itt gemäß Pfeilen f₂) gekühlt wird« Dadurch wird eine erstarrte Aussenhaut ·» erzeugt, die das flüssige Metall S während des weiteren Erstarrungsvorgangs zusammenhält»

In an sich bekannter Weise wird der aus der Rinde 4 und dem flüssigen Metall 5 bestehende Rohling mit Treibrollen, die ihn in der Drehachse abstützen und ihn vertikal nach unten abziehen, geführte

Um die Zeichnungen zu vereinfachen, sind diese zum Führen und Abziehen dienenden Rollen nicht eingezeichnet»

Unterhalb der Gußform 3 wird der Rohling kräftig durch Aufspritzen von Wasser aus den Düsen 6 in an sich bekannter Weise gekühlt»

Auf diese Weise ergibt sich eine Verstärkung der erstarrten Metallhaut mit entsprechender Verminderung des flüssigen Teils, der im Inneren des Rohlings verblieben ist« Gleichzeitig wird die Verkleinerung des Aus-8endurchmes8srs des Rohlings, die infolge der Abkühlung auftritt, unterstützt»

Unterhalb der durch die Spritzdüsen 6 definierten Kühlzone ist erfindungsgeaäß eine Anordnung 7 vorgesehen, die der Erzeugung von Zirkulationsstriiaungen in dem flüssigen Metall dient,wie es oben erläutert worden ist»

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Der Figo 1 ist übrigens zu entnehmen, daß das Auftreten dieser Zirkulationströme zur Folge hat* daß die Wandstärke im wesentlichen unverändert bleibt, während ein Temperaturausgleich und ein Abfall der Gesamttemperatur des flüssigen Metalls erfolgt₀

Unterhalb der Induktoreinrichtung 7 befindet sich eine weitere Kühlzone, die Sprühköpfe 8 aufweist,, die Wasser auf die AussenaaLte des Rohlings sprühen« In dieser Zone erfolgt eine schnellere Erstarrung des flüssigen Metalls 5 wegen der im Bereich der Induktoren 7 erzielten Homogenisierung der Temperatur und der Erniedrigung der Mitteltemperatur dieser Flüssigkeit»

Unterhalb der durch die Sprühköpfe 8 gebildeten Kühlzone befinden sich entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung Induktoren 9, die eine zweite Zone mit zirkulierendem flüssigen Metall bildenο Wie in Fig. schematisch angedeutet, befindet sich diese zweite Zone nahe dem Bereich des Erstarrungsschlusses des flüssigen Metallsc Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die im Inneren des flüssigen Metalls induzierten Ströme derart, daß die Metallströmungen an der Achse des Rohlings entlang nach unten und ah der erstarrten Metallische Wtlang nach oben verlaufen»

Schließlich sind noch weitere Sprühköpfe 10 unterhalb der Induktoren 9 angeordnet, um die Kühlung des Rohlings fortzusetzen.

In den Figuren 2 und 3 ist in gröeserem Maßstab die strominduzierende Einrichtung 7 aus Fig. 1 gezeichnete

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Nach den Figuren 2 und 3 besteht die Induktionseinrichtung aus drei Induktoren H₉ 12 und 13, die voneinander getrennt sind und die von Platten 14, 15, 16 und 17 aus hitzebeständigem elektrischem Isoliermaterial gehalten werdenο

Zur Vereinfachung des Zusammenbaus haben diese Isolierplatten If₉ IS₉ 16 und 17 quadratische Form» wie aus Figo 3 SU entnehmen istο

Diese Isolierplatten können beispielsweise aus dem unter dem Handelsnahmen "Sindanyo" verkauften Material hergestellt sein*

Die Figuren 2 und 3 £algen, daß die Induktoren 11, 12 und 13 untereinander gleich sind» Sie bestehen aus einem flachen Kupferstab, der so verforrat wurde, daß er eine einzige Wicklung bildet, deren Enden ila und 11b durch ein Isolierstück 18 voneinander getrennt und an die Stromquelle angeschlossen sindo

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 sind die Elektroden 11, 12 und 13 durchbohrt, und in den Bohrungen befinden sich Sprühköpfe 19, durch die ein Kühlwasserstrahl auf die Aussenseite des Rohlings- gerichtet werden kann» der im Inneren der Induktionsanordnung verläuft« Mit diesem Kühlwasser können sowohl die Induktoren wie die sie voneinander trennenden Isolierplatten gekühlt werdenο

Die beschriebene Induktionsanordnung kann selbständig mit gleicher Drehzahl in Umlauf versetzt werden wie der Rohling, sie kann aber auch zur Erleichterung der Anbringung ah der Vorrichtung festgehalten werden_o

-W-

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AST

Ferner ist in den Figuren 2 und 3 die Rinde <» von erstarrtem Metall zu erkennen, die das flüssige Metall 5 hält, das einer Durchmischung infolge der erfindungsgemässen Zirkulation unterworfen ist_D

In Fig. 2 ist durch Pfeile eine Zirkulationsrichtung des flüssigen Metalls 5 angedeutet, wonach das Metall in der Nähe der Achse.des Rohlings nach unten fließt, während es am Rande längs der Innenseite der erstarrten Metallhaut 1 nach oben steigtο Natürlich wird diese Umlaufrichtung des flüssigen Metalls durch die elektrische Schaltungsweise der Induktoren 11, und 13 bestimmte

In Fig. H ist das Schaltschema für die Stromversorgung der Induktoren 11, 12 und 13 gezeichnet.

Dazu wird ein Dreiphasentransformator benutzt, der an ein Drehstromnetz angeschlossen istο In Figc H sind die drei Primärwicklungen 20, 21 und 22 des Dreiphasentransfomatore gezeichnet, dessen Sekundärwicklungen im vorliegenden Fall durch die Einzelwindungen 23, 2*» und 25 dargestellt werden«

Es ist natürlich möglich, mit Transformatoren zu arbeiten, die auf der Sekundärseite eine geringfügig grussere Zahl von Wicklungen haben. Es ist jedoch empfehlenswert, die Zahl der Windungen der Sekundärwicklungen des Transformators so niedrig wie möglich zu halten, denn man ist an einer möglichst niedrigen Spannung an den Anschlüssen der Induktoren 11, 12 und 13 interessiert.

Wie die Fig. *» erkennen läßt, ist jede Sekundärwindung

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derart an einen Induktor angeschlossen, daß ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das sich in vertikaler Richtung längs der Achse des Rohlings verlagert _o

Bei dem Feld handelt es sich um ein mit der Frequenz des Dreiphasentransformators pulsierendes FeId₀

Bei dieser Schaltung ist es möglich, aus einem Dreiphasennetz von 3100 V zwischen den Phasen einen Strom zu erhalten, der.mit etwa 5000 bis 6000 A bei einer Spannung von etwa 1 V durch jeden Induktor fließt ο

Natürlich bleibt man im Rahmen der Erfindung, wenn man die beschriebenen Induktoren 11, 12 und 13, die eine Einzelwindung aufweisen, durch Induktoren üblicher Art mit einer begrenzten Zahl von Windungen, etwa mit 5 Windungen, ersetzte

In Fig« S ist das Schaltschema für die Versorgung von sechs, in zwei Gruppen zu je drei Induktoren aufgeteilten Induktoren durch einen Dreiphasentransfer= mator gezeichnet; die Induktoren sind paarweise hintereinander, in einen Kreis geschaltet, der an der Sekundärseite des Transformators liegte

Unter diesen Umständen wird der gleiche Effekt der Zirkulation von flüssigem Metall in einem grösseren Bereich des Rohlings erzielt»

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, Induktoren zu verwenden, die mit Mehrphasenstrom, jedoch statt mit Oreiphasenstrom beispielsweise mit Sechsphasenstrom gespeist werden«

«= 16 =» 1 0 9 8 A 3 / 1 1 9 8

13 13«4

Die Erfindung zeigt somit einen einfachen Weg» um im Inneren des flüssigen Metalls während des Erster» rungsvorgangs Zirkulationsströmungen zu erzeugen, die sich vertikal längs der Achse des Rohlings ent« wickeln und der Drehung überlagernο

Die hier beschriebenen Verfahrensweisen sind nur als Beispiele aufzufassen s im Rahmen der Erfindung sind alle etwa erforderlichen Variationen mögliche

Insbesondere kann offensichtlich die Zahl der an einer Stranggußanlage angebrachten Induktionsanordnungen beliebig groß sein, wobei jede Xnduktionsanordnung ihrerseits mit unterschiedlich vielen Indyktoi*en ausgestattet sein kann, sofern nur ein elektromagnetisches Feld induziert wird, das eine Verlagerung des flüssigen Metalls hervorruft. Auch dia elektrischen Daten, die in der obenstehenden Beschreibung genannt worden sind, dienen nur zur Erläuterung möglicher Ausfuhrungsformen, und es versteht sich von salbst_s daß die elektrischen Werte in jedem speziellen Fall* insbesondere in Abhängigkeit von den Abmessungen des Rohlings, besonders bestimmt werden müssen» Jedoch müssen die den Induktoren zugeführten elektrischen Ströme so gewählt werden, daß die Erwärmung so geling wie möglich bleibte Da her ist es besonders wichtig, niederfrequente Ströme anzuwendenη

Da die elektrischen Wirkungen Lh wesesfttlisteB b@ixa Plies< sen eines sehr starkem Str-c^a in den Indmktörön erhielt werden, sollten die tvii^liäii&u .i^i^ktormi άά n&lw geringen Spannungen liegen,, υι·4^:.^!^Ηΐ «ich ils. isöXatiü^aschwlerigkeitsn seha⁵ vei-iäd^'te;:,; ri^%rf ί/;ΐ"?:.}:₄«ϊ"ϊ gefahris>3 eina Kühlung durch Auispsd tintr. y-,;..i i-|j,;_;j«nr Ja Beadi-i* üsr Indo}ctoren erfolge«« k^äiB» --..-..-.^.

Claims

Patentansprüche s Schleudergußverfahren zum Herstellen von Strang» guß aus Stahl und ähnlichen Metallen, dadurch gekennzeichnet» daß während des Erstarrens in mindestens einer Zone das Rohlings eine axiale Zir=* kulation des im Inneren des Rohlings befindlichen flüssigen Metalls Ci) mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern hei i^gerufen wird, die durch um den Rohling angeordnete Induktoren C7, 9) erzeugt werden» Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulation des flüssigen Metalls <5) nahe der Achse des Rohlings beim Erstarren in der einen Richtung und nahe der äusseren, von dem erstarrten Metall gebildeten Su&haat <«♦) in entgegengesetzter Richtung erfolgt» β Verfahren nach Ansprach I ©des« 19 dadurch gekenn= zeichnet, daß die Zirkulation des flüssigen Metalls (5) während des Erstai?f*sns in einer Zone des Rohlings erfolgt, in der die entstandst® GuShaut CH) ©ine Star= ke hat» die im wesentlichen gleish dem halbst Radios des Rohlings ist,. sm ums1 Aasp^öahe 1 bis 134 gekennzeichnet, daß eine Zirkulation des flüssigen Metalls (5) in einer Zone des Rohlings erfolgt, die den Abschluß des Ersterrens des flüssigen Me* tails (S) entspricht« Verfahren nach Anspruch H9 dadurch gekennzeichnet, daß eine Zirkulation des flüssigen Metalls (5) in der Zone 6es Rohlings hervorgerufen wird» die in der Nähe dies Abschlusses des Erstarrens liegt, und daß das Metall nahe der Achse des Rohlings abwärts und längs der schon erstarrten Wände aufwärts fließt. 6c Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulation des flüssigen Metalls (5) durch das elektromagnetische Feld her« vorgerufen wird, das von einer Gruppe mehrerer Induktoren erzeugt wird, die am Rande des Rohlings angeordnet sind ,und jeweils von einer Phase eines Mehrphasenstroms gespeist werden» Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Induktoren Ströme mit einer Stromstärke zwischen etwa 2000 und 10 OQO A fliessen. 8c Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn« zeichnet, daß an die Induktoren eine niedrige Spannung, beispielsweise von einigen Bruchteilen eines Volts oder einfeen Volt gelegt wird« - 19 -109843/1198 to Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein niederfrequenter Mehrphasen« strom verwendet wird£ der beispielsweise eine Frequenz unter XOO Hz und vorzugsweise eine Frequenz zwischen § und 60 Hz hat. 10c Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet;) daß im Bereich der Induk=» torenanordnung Kühlwasser aufgesprüht wird,das zum Kühlen des Rohlings und zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur der Induktorenanordnung diente Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens n&ch einem der vorhergehenden Ansprüche8 dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Induktoren mit einer einzigen zylindrischen Windung CIl) vorgesehen ist, daß jeder Induktor von dem benachbarten Induktor getrennt ist und daß er von einer Platte aus Isoliermaterial gehalten wird, das unempfindlich gegenüber einer bestimmten Temperaturerhöhung ist. 12c Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich« net, daß mindestens einer der Induktoren (7, 9) mit mindestens einer Bohrung versehen ist, in der ein Wassersprühkopf (19) angeordnet ist, um eine Kühlung des Rohlings und der Induktorenanordnung herbeizuführen o 13n Rohling aus Stahl oder einem Metall mit gleichen - 20 - 109843/1198

1.3 im 211520a

Eigenschaften» hergestellt nach dem Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet» daß er in seinem Mittslbereich hervorragende metallurgische Eigenschaften aufweist, insbesondere Lunkerfreihat und eins gleichmässige Verteilung von Einschlüssen in einem grossen Metallvolumen, und daß die Randzone mit basaltartiger Kristallstruktur verringert ist zugunsten der Mittelzone mit gleichgerichteter Kristallstrukturο

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