PROCESS FOR CONTINUOUSLY CASTING METALS BY CONTROLLING THE STATE OF THE SHELL OF THE CAST INGOT

Abstract: 1. A method of recognizing cracks in a strand skin during the continuous casting of metals within a continuous casting mould, wherein the continuous casting mould and the strand (3) perform a periodically discontinuous relative movement (1), characterised in that eddy currents (12) are induced in the strand skin (4) by means of a first magnetic field (11) produced in a side wall (2) of the continuous casting mould, and that a second magnetic field produced in the side wall (2) of the continuous casting mould by these eddy currents (12) is measured and compared to a limit value.

Description: Verfahren zum Stranggiessen von Metallen unter Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit der Stranohale sowie Vorrichtung zur Durchithrung des Verfahrens Die Ereindung betrifft ein Verfahren zum Stranggieaen von Metallen unter Kontrolle der Oberflächenbeschaf fan- heit der Strangschale eines kontinuierlich gegossenen Stranges innerhalb einer Stranggiesskokille, wobei die Stranggiesskokille und der Strang eine periodisch dis- kontinuierliche Relativbewegung aufthren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Beim Stranggiesson kann es durch Aufreissen der Strangschale zu einem Auslaufen der flüssigen Metallachmelze und damit zu einem Betriebestillstand der Stranggiess- anlage kommen. Etwa 70 4 der Strangschalendurchbruche haben ihre Ursache in einem H¯ngenbleiben der Strangschale an einer Kupferseitenwand der Kokille. Um solche ¯Schalenhänger" zu vermeiden, hat man bisher während des Giessens die Schmelze laufend visuell beobachtet. Kommt es zu einem Herauswachsen der Strangschale aus der Bad oberflxche, ist die Schale in der Kokille gerissen und höchste Gefahr für ein Auslaufen der flüssigen Metallschmelze gegeben. Durch sofortiges Stoppen des Giessens gelingt es manchmal in solchen Situationen, ein Auslaufen der Metallschmelze zu vermeiden. Für das visuelle Beobachten der Strangschale benötigt man einen eigenen Mitarbeiter, der sich in ummittelbarer Nähe der Badoberfläche aufhalten muss, was mit nicht unbeträchtlichen Gefahren verbunden ist. Da oft über längere Zeiträume der Betrieb der Anlage ordnungsgernäss abläuft, kann die Konzentration dieses Beobachters nachlassen, so dass ein zeitgerechtes Enschreiten, d.h. Stoppen des Giessens, nicht möglich ist, da dieser Mitarbeiter das Herauswachsen der Strangschale nicht sogleich im Anfangsstadium bemerkt. Es ist aus der DE-OS 27 43 579 bekannt, mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers diejenigen Beschleunigungskomponenten zu erfassen und sichtbar zu machen, welche nicht auf die der Kokille beaufschlagte Pendelbewegung zurückzuführen sind. Tritt eine Abweichung dieser sichtbar gemachten Schwingungen der Kokille (mit einer Frequenz höher als ihre Oszillierfrequenz) gegenüber früheren, bei ordnungsgemässem Giessverlauf beobachteten Schwingungen auf, so wird dies als Anzeichen für mangelnde Schmierung und für ein Hängenbleiben der Strangschale an der Kokille gewertet. Als Abhilfe wird in Abhängigkeit von der beobachteten Schwingungsfrequenz die Pulverzusammensetzung des Giesspulvers geändert. Bei diesem Verfahren ist eine Ausbruchwarnung nur durch genaues Beobachten und durch ständigen Vergleich mit dem durch Erfahrung für gut befundenen Schwingungsverlauf der Kokille gegeben. Abgesehen davon, dass ein solcher Vergleich stets mit subjektiven Fehlern behaftet ist, werden bei diesem Verfahren Änderungen im Oszillierantrieb durch Abnutzung und Verschmutzung sowie Änderungen der Oszillierfrequenz, die enorme Störfaktoren beim Beobachten der Schwingungen der Kokille darstellen, ungenügend berücksichtigt. Solche Störfaktoren können nur durch langwierige Vergleichsversuche eliminiert werden. Es ist weiters bekannt, sogenannte "Schalenhänger" dadurch zu erfassen, indem an einer Abstützung der Kokille eine Kraftmesseinrichtung zur Messung der von der Kokille auf die Abstützung übertragenen Kräfte und weiter ein Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen sind, wobei der Beschleunigungsaufnehmsr unddie XraftmeiSein- richtungen durch eine elektrische Subtrahierschaltung verbunden sind < AT-PS 366 607). Diese bekannte Einrichtung bendtigt eine spezielle Gestaltung der Xokillenab- stützung Die Messergebnisse erfordern eine spezielle Auswertung, da die Reibungskräfte zwischon der Strangschale und der Kokille von einer Vielzahl von Faktoren abhängig sind, beispielsweise von der Temperatur der Schmelze, den werketoffabhängigen Er starrungseigenschaften, vom Anliegen der Strangschale an den Kokillenseitenwänden und dem Anpressdruck der Strangschale an den Kokillenseitenwänden. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Hängenbleiben der Strangschale mit einfachen Betriebsmitteln zuver lässig und unverzüglich anzuzeigen, so dass erforderliche Gegenmassnahmen noch in der Zeit getroffen werden können, in der sich ein Riss der Strangschale innerhalb der Xokille befindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Strangschale Wirbelströme mittels eines in einer Seitenwand der Stranggiesskokille erzeugten ersten Magnetfeldes induziert werden und dass ein durch diese Wirbelströme in der Seitenwand der Stranggiesskokille erzeugtes zweites Magnetfeld gemessen und mit einem Grenzwert verglichen wird, wobei zweckmässig das zweite Magnetfeld indirekt durch Messen einer in einer in der Seitenwand der Stranggiesskokille angeordneten Messspule durch das zweite Magnetfeld induzierten Spannung gemessen wird. Damit das erste Magnetfeld die Kupferseitenwände der Kokille ohne Schwächung durchdringt, wird als erstes Magnetfeld ein statisches Magnetfeld erzeugt. Eine Vorrichtung zur Durchfünrung des Verfahrens mit einer Seitenwände aufweisenden Stranggiesskokille ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Seitenwand der Stranggiesskokille ein Magnet, vorzugsweise ein Hufeisenmagnet, sowie mindestens eine Messspule vorgesehen sind. Vorteilhaft sind der Maqnet und die Messspule in der kokilleneingangsseitigen Hälfte der Seitenwände angeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform für eine Stranggiesskokille mit Brammenquerschnittsformat ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Breitseitenwänden der Stranggiesskokille eine Mehrzahl von Magneten und Messspulen nebeneinander angeordnet sind. Zweckmässig sind der Magnet und die Messspule an der Rückseite von die Strangschale berührenden Kupferseitenwänden angeordnet und von den die Kupferseitenwände abstützenden Stützwänden bedeckt. Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine schematisch dargestellte Stranggiesskokille und Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 zeigen. Die Kupferbreitseitenwand einer in Richtung des Doppelpfeiles 1 oszillierenden vertikalen Stranggiesskokille mit Brammenguerschnittsformat ist mit 2 bezeichnet. Der in der Kokille befindliche warmstrang 3 weist eine an der Breitseitenwand 2 anliegende dünne Strangschale 4 auf. Die innerhalb der Strangschale 4 befindliche Metallschmelze ist mit 5 bezeichnet. An der Aussenseite der Kupferbreitseitenwand ist in der oberen, d.h. eingangeseitigen Ha der Stranggie#ko- kille eine Ausnehmung 6 eingearbeitet, in die ein Hufeisen- magnet 7, dessen Rückschluss mit 8 bezeichnet ist, einge- setzt ist. In der Ausnehmung ist weitern eine Messspule 9 angeordnet, die an ein nicht dargestelltes Spannung messgerät angeschlossen ist. Die Ausnehmung 6 befindet sich zwischen den Wasserkanälen 1D der Kupferbreitseiten- wand 2. Die Funktion der Einrichtung ist folgende: Durch den Dipolmagnet wird ein statisches Magnetfeld (erstes Magnetfeld) in der Kokille erzeugt, welches durch die Feldlinien 11 veranschaulicht ist. Ein statisches Magnetfeld wird deswegen erzeugt, da ein solches Magnetfeld die Kupferbreitseitenwand ohne Schwächung durch dringt. Infolge der Relativbewegung zwischen der Strangschale 4 und der Kupferbreitseitenwand 2 induziert das Magnetfeld innerhalb der Strangschale - die einen im Magnetfeld bewegten Leiter darstellt - Wirbelströme. Die Stromlinien der Wirbelströme sind in Fig. 1 schematisch dargestellt und mit 12 bezeichnet. Diese Wirbelströme erzeugen wiederum ein magnetisches Feld (zweites Magnetfeld), welches in der Messspule 9 eine Spannung induziert. Da das zweite Magnetfeld mit der Oszillationsfrequenz, die etwa zwischen 1 und 2 Hz liegt, schwankt, wird es durch die Kupferbreitseiten- wand zwar geschwächt, jedoch ist die Schwächung akzeptabel, Sobald die Strangschale infolge eines Hängenbleibens an der Kokillenseitenwand aufreisst - ein solcher Riss ist strichliert in Fig. 1 eingezeichnet und mit 13 bezeichnet -, oszilliert der obere abgerissene Teil der Strangschale 4 mit der Stranggiesskokille mit, d.h. er führt gegenüber der Kupferbreitseitenwand keine Relativbewegung mehr aus. In diesem Fall registriert die Mess- spule 9 keine Spannung, wodurch der Riss 13 erkennbar ist. Störungen des Messvorganges des zweiten Magnetfeldes durch die Metallschmelze treten nicht auf, da die Rück wirkursndes Magnetfeldes, welches durch Wirbelströme in der Schmelze 5 erzeugt wird, aufgrund der grösseren Entfernung der Schmelze 5 von der Messspule 9 äusserst gering sind. Der Einfluss störender Magnetfelder, die aus der Umgebung herrühren, z.B. durch Motore, Trafos etc., tritt ebenfalls nicht auf, da die Messspule 9, die in der Kupferbreitseitenwand 2 eingebaut ist, durch die dahinterliegende Stützwand 14 für die Kupferbreitseitenwand 2 magnetisch abgeschirmt ist. Da das Auftreten eines Risses 13 unmittelbar nach dessen Entstehen feststellbar ist, können Gegenmassnahmen noch innerhalb der Zeit ergriffen werden, in der sich der Riss innerhalb der Stranggiesskokille befindet, also bevor Metallschmelze aus der Strangschale austritt. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch für Horizontalstranggiessanlagen einsetzbar, bei denen die Stranggiesskokille ortsfest angeordnet ist und der Strang oszilliert. Anstelle des Hufeisenmagnetes 7 kann auch ein Stabmagnet Verwendung finden, dessen Achse rechtwinkelig zur Seitenwand der Kokille ausgerichtet ist, wobei eine oder mehrere Messspulen neben dem Magneten angeordnet sind.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Stranggiessen#von Metallen (5) unter Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit der Strang schale (4) eines kontinuierlich gegossenen Stranges (3) innerhalb einer Stranggiesskokille, wobei die Stranggiesskokille#und der Strang (3) eine periodisch diskontinuierliche Relativbewegung (1) ausführen, da durch gekennzeichnet, dass in der Strangschale (4) Wir- belströme (12) mittels eines in einer Seitenwand (2) der Stranggiesskokille erzeugten ersten Magnetfeldes (11) induziert werden und dass ein durch diese Wirbel ströme (12) in der Seitenwand (2) der Stranggiessko kille erzeugtes zweites Magnetfeld gemessen und mit einem Grenzwert verglichen wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Magnetfeld indirekt durch Messen einer in einer in der Seitenwand (2) der Stranggiesskokille angeordneten Messspule (9) durch das zweite Magnetfeld induzierten Spannung gemessen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass als erstes Magnetfeld (11) ein statisches Magnetfeld erzeugt wird. 4. errichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer Seitenwände (2) auf weisenden Stranggiesskokille, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Seitenwand (2) der Strang giesskokille ein Magnet (7), vorzugsweise ein Huf eisenmagnet, sowie mindestens eine Messspule vorge sehen sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) und die Messspule (9) in der kokilleneingangsseitigen Hilft der Seitenwände (2) angeordnet sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, an einer Strang giesskokille mit Brammenquerschnlttsformzt, dadurch ge kennzeichnet, dass an den Breitseitenwänden (2) der Stranggiesskokille eine Mehrzahl von Magneten (7) und Messspulen (9) nebeneinander angeordnet sind. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, mit die Strangschale (4) berührenden Kupferseitenwänden (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) und die Messspule (9) an der Rückseite der Kupferseitenwände (2), vorzugsweise in einer Ausnehmung (6) derselben, angeordnet sind und von den die Kupferseitenwände (2) abstützenden Stützwänden (14) bedeckt sind.

Inventors: ANGERER, REINHOLD, DR., BUMBERGER, HERBERT, DIPL.-ING., WEBERBERGER, HANS
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11