METHOD OF STIRRING DURING CONTINUOUS CASTING

Abstract: 1. Method for stirring the non-solidified portions of a cast strand extruding from a continuous casting machine, the strand is being formed in a mould (4) and the stirring being performed asymmetrically by an electromagnetic stirrer, characterized in that the stirring is performed by at least one first and at least one second stirrer, whereby said first stirrer (1) works asymmetrically by being supplied either by two phases having a mutual phase displacement differing from 90 degrees, or by three phases having a mutual phase displacement differing from 120 degrees, while the second stirrer (2) works with the same number of phases as the first stirrer but either symmetrically or with a different type of asymmetry than said first stirrer, for example with a current in one phase deviating at least 10 percent from the current in one of the other phases, or with correspondingly asymmetrically constructed phase coils.

Description: Verfahren zum Umrühren beim Stranggiessen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrühren beim Stranggiessen gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die hierbei verwendeten Umrührer werden im allgemeinen zwei-, drei- oder mehrphasig gespeist. Das Umrühren der nicht erstarrten Bereiche eines Giessstranges ist bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. U.a. ist es bekannt, diese Bereiche mittels eines elektromagnetischen Umrührers quer zur Giessrichtung an einer oder mehreren Stellen umzurühren. Ein Grund für diese Umrührung besteht darin, dass man Lunker (sogenannte mini-ingots) und Seigerungen in dem fertigen Gussstück (Rohling) vermeiden möchte und dass man eine möglichst gleichmässige Erstarrungsfront anstrebt. Ein Problem bei dieser Art der Umrührung besteht jedoch darin, dass sogenannte weisse Bänder, d.h.nder mit negativer Seigerung entstehen, wenn die Schmelze hierbei allzu plötzlich in eine allzu kräftige Rührbewegung versetzt wird. Beim Erstarren von Stahl bilden sich nämlich Kristalle, sogenannte Dendrite, zwischen denen eine Anreicherung von Schwefel und Kohlenstoff stattfindet. Bei einer üblichen Umrührung werden diese Anreicherungen unter die Schmelze geruhrt und durch eine andere Schmelze ersetzt, wodurch die sogenannten weissen Bänder entstehen. Eine Möglichkeit, das genannte Problem zu lösen, ist bereits vorgeschlagen worden. Diese Möglichkeit besteht darin, dass der elektrische Umrührer mit einem mehrphasigen Strom gespeist wird und dass das Umrühren auf solche Weise asymmetrisch erfolgt, dass entweder der Phasenstrom in einer Phase um mindestens 10 % vom Phasenstrom in einer anderen Phase abweicht und/oder dass die Phasenspulen untereinander asymmetrisch ausgeführt sind. Hierdurch erhält man eine bessere Guss struktur als bei einer symmetrischen Speisung Der Umrührer kann normalerweise symmetrisch aufgebaut sein, doch ist es auch vorstellbar, die Phasenspulen im Umrührer asymmetrisch aufzubauen, so dass man eine asymmetrische Umrührung bei symmetrischer Speisung erhält. f Die Frequenz/des mehrphasigen Stromes kann im Bereich O < f ' 10 Hz liegen, und zwar normalerweise beim Umrühren in sog. slabs (Platten), die einen grossen Querschnitt haben. Jedoch kann man auch eine Frequenz zwischen 10 bis 30 Hz bei sog. blooms (Luppen), also mittel grossen Rohlingen, oder eine Frequenz zwischen 50 bis 60 Hz bei kleineren Rohlingen, sog. billets (Barren) anwenden. In dem erstgenannten Fall handelt es sich normalerweise um ein Umrühren in Querrichtung, wobei die Umrührrichtung etwa senkrecht zur Giessrichtung liegt, während es sich in dem anderen Fall normalerweise um ein Umrühren in Längsrichtung, also in Giessrichtung handelt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die asymmetrische Umrührung in anderer Weise vorgenommen wird, was bestimmte, aus den weiteren Ausführungen ersichtliche Vorteile hat. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Mit dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren erzielt man die Vorteile, die bisher mit stromasymmetrischen Umrührern erzielt wurden, wie sie beispielsweise in den DE-OSen 29 11 842 und 29 45 018 beschrieben werden. Ein Nachteil bei der genannten Art von asymmetrischer Umrührung besteht in der verhältnismässig schlechten Aus nutzung des Umrührers; Eisenkern und Wicklung des Umrührers werden hier zu gering ausgenutzt. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problemes ist aus der schwedischen Patentanmeldung 7902317-2 bekannt; danach werden entweder zwei oder mehrere Umrührer oder ein Umrührer und eine separate Spule verwendet, wobei in dem erstgenannten Fall beide bzw. alle Umrührer mit mehrphasigem Strom gespeist werden und die Umrührung von mindestens einem der Umrührer symmetrisch vorgenommen wird, während die Umrührung von mindestens einem der anderen.dadurch asymmetrisch-;vorgenommen wird, dass entweder der Phasenstrom in einer Phase um mindestens 10 Ye vom Phasenstrom in einer anderen Phase abweicht und/oder dass die Phasenspulen untereinander entsprechend asymmetrisch ausgebildet sind. Zusammen mit dem-symmetrisch gespeisten Umrührer erhält man hier also eine asymmetrische Umrührung, die nachstehend noch näher beschrieben wird. Die symmetrische Umrührung is so für die motorische Umrührung verantwortlich, während die asymmetrische Umrührung teilweise für die auftretende Turbulenz verantwortlich ist, welche die Viskosität der Schmelze verringert und zu einer Vermeidung der sog. weissen Bänder beiträgt. In bekannter Weise entstehen durch einen Umrührer im Giessstrang einerseits eine in Längsrichtung des Umrüh- rers wandernde, entsprechend dem Quadrat einer Sinusfunktion geformte, zwischen Null und einem Maximum verlaufende Umrührkraft, die, wenn sie an einer festen Stelle des Giessstrangs über eine bestimmte Zeit integriert wird, eine in Längsrichtung des Umrührers resultierende Umrührkraft ergibt, und andererseits eine im wesentlichen sinusförmige, in Längsrichtung des Umrührers wandernde, zwischen einem absolut gleich grossen positiven Maximum und negativen Minimum verlaufende, quer zur Oberfläche des Umrührers oder des entsprechenden Polschuhs wirkende Querkraft, deren Integral an einer festen Stelle des Giessstrangs über eine bestimmte Zeit den Wert Null ergibt und die somit keine resultierende Kraft liefert, und eine diesen beiden Kräften zugeordnete (superponierte), stationäre, zeitlich und räumlich in Längsrichtung des Umrührers sich periodisch zwischen 0 und einem Maximum ändernde, im wesentlichen quer zur Oberfläche des Umrührers oder des entsprechenden Polschuhs wirkenden Querkraft zusammengesetzt, wobei diese superponierte Querkraft eine starke Erhöhung der Turbulenz in der Strömung im flüssigen Kern des Giessstranges erzeugt. Die letztgenannte Kraft entsteht durch das asymmetrische Umrühren, während die beiden erstgenannten Kräfte im wesentlichen durch den symmetrischen Umrührer, jedoch teilweise auch von dem asymmetrischen Umrührer erzeugt werden. Die beiden Umrührer werden also besser ausgenutzt, und normalerweise wird der symmetrische Umrührer mit bedeutena gröBerer Leistung als der asymmetrische gespeist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung erhält man eine weitere Verbesserung der Struktur des durch eine kontinuierliche Stranggiess- maschine gegossenen Stranges. Dieses Verfahren ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 3 genannten Merkmale gekennzeichnet. Der erste und/oder zweite Umrührer können/kann von einer phasenasNmmetrischen Stromquellegespeist werden, wobei der/ die Umrührer symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein kann/können. Der/die Umrührer kann/können auch mit abweichender Stromstärke in einer Phase relativ zu mindestens einer anderen Phase gespeist werden. Insgesamt soll die Asymmetrie des Umrührers und der Strom quelle einem Stromunterschied von 10 % (bei einer reinen Stromasymmetrie) entsprechen. Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine erste Art der Anordnung von Umrührern zur Durchführung des Verfahrens nach der Er findung, Fig. 2 eine zweite Art der Anordnung von Umrührern zur Durchführung des Verfahrens gemass der Erfindung, Fig. 3 eine dritte Art der Anordnung der Umrührer zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, Fig. 4 das Stromzeigerdiagramm bei stromasymmetri scher Umrührung, Fig. 5 das Stromzeigetdiagramm bei phasenasymmetri scher Umrührung. Das Zeigerdiagramm gemäss Figur 4 zeigt ein Dreiphasenstromsystem R, S, T, wobei die Stromasymmetrie beispielswelse dadurch hergestellt wird, dass der Stromvektor der Phase T kleiner ist als die unter sich gleich grossen Stromvektoren der Phasen R und S. Figur 5 zeigt das Stromzeigerdiagramm eines Dreiphasen stromsystems R, S, T, bei dem eine Phasenasymmetrie eingeführt worden ist. Zu diesem Zweck ist der Phasenwinkel zwischen den Phasen R und T gegenüber dem symmetrischen Wert von 1200 um vergrössert und der Phasenwinkel zwischen den Phasen T und S entsprechend um or verkleinert. ac beträgt vorzugsweise mehr als 5 . Diese Phasenasymmetrie kann beispielsweise durch eine spätere Zündung des die Phase T speisenden Thyristors erreicht werden. Die phasenasymmetrische Speisung bewirkt ein asymmetrisches Umrühren, was eine bessere Gussstruktur zur Folge hat, beispielsweise bei einem asymmetrischen Umrührer 1 (siehe Figur 1), der den nicht erstarrten Bereich eines Giessstranges 3 entsprechend der Erfindung umrührt. Figur 1 zeigt das Umrühren in Quer- oder Längsrichtung des Stranges bei billets, blooms oder slabs mit beispielsweise einem elektromagnetischen, mehrphasig gespeisten Umrührer 1, der dadurch für asymmetrisches Umrühren ausgebildet ist, dass die Speisung entweder zweiphasig mit einer von 900 abweichenden Verschiebung zwischen den beiden Phasen oder dreiphasig mit einer von 1200 abweichenden Verschiebung zwischen den Phasen erfolgt. Der zweite Umrührer 2 wird mit demselben Phasensystem wie der erste Umrührer gespeist, jedoch entweder symmetrisch oder mit einer anderen Art von Asymmetrie als der erste Umrührer. Die Umrührer können sich even quell gegenüberstehen und!beide können für ein Umrühren in Querrichtung oder beide für ein Umrühren in Längsrichtung ausgebildet sein. In besonderen Fällen kann der Anordnungswinkel zwischen dem Umrührer und der Giessrichtung für die beiden Umrührer 1 und 2 unterschiedliche sein. In beiden Fällen kann die Speisung der beiden Umrührer 1, 2 auch mit phasenasymmetrischer Umrührung erfolgen. Figur 2 zeigt zwei dreiphasig gespeiste Umrührer 1, 2, die einander gegenüberstehend an dem aus der Giesskokille 4 austretenden Giessstrang 3 angeordnet sind. Beide Umrührer haben dieselbe Umrührrichtung. Der Verlauf der Umrührung ist durch die Pfeile 5 angedeutet. Der zweite Umrührer 2 kann hierbei mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung arbeiten und mit einer Unsymmetrie in den Phasenströmen von solcher Art, dass der Strom einer Phase um mindestens 10 % vom Strom einer anderen Phase abweicht. Man verwendet hier also einen Umrührer, bei dem gleichzeitig von zwei Möglichkeiten zur Schaffung einer Asymmetrie Gebrauch gemacht wird. Der zweite Umrührer 2 kann auch mit einer gegenseitigen Verschiebung der Phasenströme und einer asymmetrischen Ausbildung der Phasenwicklungen untereinander arbeiten, so dass eine Kombination aus Phasenasymmetrie und Amplitudenasymmetrie entsteht. Figur 3 zeigt zwei Umrührer 1 und 2, die, beispielsweise beim Giessen von billets, hintereinander längs des Giessstranges angeordnet sind; auch hier können dieselben Abweichungen zwischen den beiden Umrührern 1 und 2 untereinander wie bei den Anordnungen nach Figur 1 und 2 vorgesehen werden. Somit kann für die beiden Umrührer 1 und 2 sowohl ein Umrühren in Querrichtung wie auch ein Umrühren in Längsrichtung vorgesehen werden, wie es in Figur 3 angedeutet ist. May rist bestrebt, die Umrührkräfte zwischen den Umrührern 1 und 2 so einander anzupassen, dass sich die Umrührung bis in die Kokille hinein erstreckt, d.h. die Umrührströmung soll hoch in die Kokille hineinreichen und die weissen Bänder sollen verschwinden. Es gilt, die Umrührkraft des Umrührers 1 relativ zur Umrührkraft des Umrührers 2 anzupassen, damit nicht einer der beiden Umrührer zu stark dominiert, was den Umrühreffekt verschlechtert. Bei dem Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Windungszahlen der Phasenspulen ist es wich tig, dass die Amperewindungszahl für mindestens eine Phase um mindestens 10 0 46 von der Amperewindungszahl in einer anderen Phase abweicht. Man erhält somit eine magnetische Wanderwelle und ein stationäres Feld, und die Umrührer sind linear und gerade. Man erhält unter dem Umrührer eine grössere Turbulenz, was mit den verschiedenen Kombinationen erreicht werden kann, die vorstehend erläutert wurden und in den Figuren gezeigt sind. Die vorstehend beschriebenen Verfahren können im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Umrühren der nicht erstarrten Bereiche eines aus einer Stranggiessmaschine austretenden Giessstranges, wobei der Strang in einer Kokille (4) geformt wird und das Umrühren mittels mindestens eines elektromagnetischen Umrührers (1) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Umrühren dadurch asymmetrisch durchgeführt wird, dass die Speisung des Umrührers (1) oder der Umrührer (1, 2) entweder zwei phasig mit einer von 900 abweichenden Verschiebung zwischen den beiden Phasen oder dreiphasig mit einer von 1200 abweichenden Verschiebung zwischen den Pha sen erfolgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umrühren asymmetrisch mit einer gegenseiti gen Verschiebung der Phasen erfolgt, die umfflminde stens 5 von der Phasenverschiebung der symmetri schen Phasensysteme abweicht. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Umrühren mit mindestens einem er sten und einem zweiten Umrührer (1, 2) erfolgt, wo bei der erste Umrührer-i & ) asymmetrisch arbeitet, während der zweite Umrührer (2) mit gleicher Phasen zahl wie der erste Umr¯uhrer arbeitet, jedoch entweder symmetrisch oder mit einer anderen Art der Asymmetrie als der erste Umrührer, beispielsweise mit einem Strom in einer Phase, der um mindestens 10 % von dem Strom in einer anderen Phase abweicht, oder mit ent sprechend asymmetrisch aufgebauten Phasenspulen oder als symmetrisch aufgebauter Umrührer mit einer Kombi nation von Strom- und Phasenasymmetrie. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Umrührer (2) mit einer Phaseflver- schiebung und mit einer untereinander asymmetrischen Ausführung der Spulen arbeitet, wobei man eine Kombi nation von Phasen- und Amplitudenasymmetrie erhält. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Umrührer von einer phasenasymmetrischen Strom quelle gespeist werden/wird, wobei der/die Umrührer (1, 2) symmetrisch oder asymmetrisch eingebaut sein kann/können. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Umrührer auch mit einer abweichenden Stromstärke in der einen Phase relativ zu einer ande ren Phase gespeist wird/werden. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umrühren mit zwei Umrührern (1, 2) erfolgt, wobei beide Umrührer auf gleiche Art asymmetrisch arbeiten.

Inventors: KOLLBERG, STEN, DIPL.ING.
Applicants: ASEA AB
Application year: 1980
Main classification: B22D11
IPC codes: B01F13, B22D27, B22D11