DE2363609B2

DE2363609B2 - METAL CASTING METHOD AND DEVICE

Info

Publication number: DE2363609B2
Application number: DE19732363609
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kobe; Ushijima Kiyoto Nishinomiya; Sasaki Kantaro Ashiya; Hyogo; Kita Shuichi Hiratsuka Kanagawa; Urabe Taizo Osaka; Sugazawa (Japan)
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2211308B1; FR2211308A1; DE2363609A1; JPS5236492B2; GB1457900A; US3911997A; JPS4984923A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen voi Metall, bei dem innerhalb einer Form oder inncrhall einer aus bereits erstarrtem Metall gebildeten Umman telling befindliches, noch nicht erstarrtes Metall durcl Wechselwirkung mit einem inhomogenen magneti sehen Feld einer Intensität von mindesten 000 Gauß bewegt wird.The invention relates to a method for casting metal, in which within a mold or interior a surrounding, formed from already solidified metal, which is located, but not yet solidified, metal Interaction with an inhomogeneous magnetic field with an intensity of at least 000 Gauss is moved.

Bei einem nach der DT-OS 20 29 443 bekannten Ver fahren dieser Art zum Umrühren von noch nicht er starnem Metall wird das noch nicht erstarrte MetaIn one of the DT-OS 20 29 443 known Ver drive this type to stir not he rigid metal becomes the not yet solidified meta

• wenigstens einem linear fortschreitenden elektroetischen Wanderfeld einer Frequenz zwischen 0,5 "¹⁸^IO Hz mit einer Wellenlänge von über 0,8 m behanjüh wobei die Wanderrichtung des Wanderfeldes pedisch geändert wird. Somit wird =i!so ein magnetises Wechselfeld erzeugt.• at least one linearly progressing electroetic traveling field with a frequency between 0.5 " ¹⁸ ^ IO Hz and a wavelength of over 0.8 m treated, whereby the traveling direction of the traveling field is changed pedically. Thus, an alternating magnetic field is generated.

Nach der DT-PS 90 563 ist es bekannt, das noch nichtAccording to DT-PS 90 563 it is not yet known

tarrte Metall mittels eines homogenen magnetosta-caged metal by means of a homogeneous magnetostat

!Tchen p_e|d_es zu behandeln. Eine Relativbewegung! Tchen p _e | d to treat _it. A relative movement

wischen dem noch nicht erstarrten Metall und demwipe the not yet solidified metal and the

L<metostatischen Feld liegt nicht vor. Dies gilt auchL <metostatic field is not present. this is also valid

Er ei" "^{ach der DT}"^{PS 3 Π 295 bekanmes} Verfahren, Kei dem ein inhomogenes magnetostatisches Feld be-He ei "" ^{ach the DT} " ^{PS 3 Π 295 known} method, no inhomogeneous magnetostatic field is

■utztwird. . .■ is used. . .

Aufgabe der Erfindung ist es, das noch nicht erstarrte Metall mittels eines Magnetfeldes umzurühren, zu des-The object of the invention is to prevent that which has not yet solidified Stirring metal by means of a magnetic field, to des-

_n Erzeugung weniger Energie erforderlich ist, als bei rf eingangs genannten bekannten Verfahren. _n generation less energy is required than in the known processes mentioned at the beginning.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das noch nicht erstarrte Metall relativ zu einem magnetostatischen Feld bewegtTo solve this problem, the method is characterized in that it has not yet solidified Metal moves relative to a magnetostatic field

^W'ßei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Fortpflanzungsgeschwindigkeit _des magnetischen Feldes im ^In the method according to the invention, the speed of propagation of _the magnetic field is im

«och nicht erstarrten Metall nicht durch Frequenz und Wellenlänge des magnetischen Feldes bestimmt. Das Analogon zur Fortpflanzungsgeschwindigkeit des magnetischen Feldes relativ zu dem noch nicht erstarrten Metall ist vielmehr durch die Relativbewegung des noch nicht erstarrten Metalls gegenüber dem magnetostatischen Feld gegeben. Wird das Metall kontinuierlich gegossen, so stellt sich bei raumfestem magnetostatischeni Feld diese Relativbewegung von selbst ein. Elektromagnetische Energie, um das magnetische Feld durch das noch nicht erstarrte Metall zu treiben, wird nicht verbraucht. Deswegen kann man schon mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand wirksame magnetische Felder von mehr als 10 000 Gauß erzeugen. Hierzu reicht bereits ein normal leitender Solenoid aus, wenn auch bevorzugt ein supraleitender Solenoid verwendet wird. Entscheidend ist aber in jedem Fall die Energieersparnis.“Even non-solidified metal is not determined by the frequency and wavelength of the magnetic field. That Analogous to the speed of propagation of the magnetic field relative to the one that has not yet solidified Rather, metal is due to the relative movement of the not yet solidified metal in relation to the magnetostatic Given field. If the metal is continuously cast, magnetostatici arises when the space is fixed Field this relative movement by itself. Electromagnetic energy to create the magnetic field to drift through the not yet solidified metal is not consumed. That's why you can already do with proportionately generate effective magnetic fields of more than 10,000 Gauss with little energy input. A normally conductive solenoid is sufficient for this, even if a superconducting solenoid is preferably used will. In any case, the decisive factor is the energy saving.

Da man somit bei relativ geringem Energieaufwand ein sehr starkes Magnetfeld erzeugen kann, ergibt sich noch die Möglichkeit, einen etwas ungewöhnlichen Effekt auszunutzen: Metalle sind in der Regel bei hohen Temperaturen paramagnetisch; wegen der erreichbar hohen wirksamen Stärke des Magnetfeldes können jedoch die Metalle bei diesen hohen Temperaturen noch überdies magnetisiert werden, wodurch die Wechselwirkung zwischen Metall und magnetostatischem Feld und damit die Rührwirkung noch verstärkt wird.Since a very strong magnetic field can thus be generated with relatively little energy expenditure, this results nor the possibility of taking advantage of a somewhat unusual effect: metals are usually at high Temperatures paramagnetic; however, because of the high effective strength of the magnetic field that can be achieved the metals are also magnetized at these high temperatures, which causes the interaction between metal and magnetostatic field and thus the stirring effect is increased.

Dadurch könnet, die Größe und die Kosten für den Magnetfelderzeuger erheblich reduziert werden. Während eine ausreichende elektromagnetische Bewegungswirkung mit einem einzigen Magnetfeldgenerator oder Magnet gemäß der Erfindung erhalten werden kann, kann der Metallschmelze ein weiterer starker elektromagnetischer Bewegungseifekt durch eine Kombination einer Vielzahl von magnetostatischen Feldgeneratoren zugefügt werden, die so angeordnet sind, daß die wirkungsvollste Magnetflußverteilung erzielt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine starke Bewegungskraft zu erzeugen, die nicht mit der bekannten Wechselstrommethode erzeugt werden könnte, und zwar wird diese Kraft nut einer extrem kleinen und besonders billigen Einrichtung erzeugt, wenn man diese mit einer bekannten Hinrichtung vergleicht.As a result, the size and the cost of the magnetic field generator can be reduced considerably. While a sufficient electromagnetic movement effect with a single magnetic field generator or magnet can be obtained according to the invention, the molten metal can be another stronger electromagnetic movement effect through a combination of a variety of magnetostatic Field generators can be added which are arranged to achieve the most efficient magnetic flux distribution will. In this way it is possible to generate a strong motive force that is not known with the known Alternating current method could be generated, namely this power is only extremely small and particularly cheap establishment when compared to a known execution.

Gemäß der Erfindung wird das magnetostatische Feld durch Gleichstrom mittels eines supraleitenden Solenoidmagneten aufgebaut. Der supraleitende SoIeno.d ist hergestellt aus einem supraleitenden Metall, das die Eigenschaft besitzt, einen elektrischen Widerstand von Null bei einer Temperatur des flüssigen Heliums von -268,9°C aufzuweisen. Hierfür kommt beispielsweise eine intermetallische Niobium-Zinn-Verbindung und eine Niobium-Titan-Legierung zur Anwendung, wobei dieses Metali auf der Temperatur des flüssigen Heliums gehalten wird, wenn es an Gleichstrom angeschlossen ist. Da der Solenoid bei Arbeitstemperatur keinen elektrischen Widerstand aufweist, kann ein sehr feiner Draht oder Faden verwendet werden, der mit einer großen Anzahl von Windungen auf einem Raum angeordnet werden kann. Da der gesamte Solenoid leicht auf der Temperatur des flüssigen Heliums gehalten werden kann, ist es ebenso leicht möglich, ein hohes magnetostatisches Feld von 70 000 bis 100 000 Gauß im Zentrum des Solenoiden zu erzeugen.According to the invention, the magnetostatic field is generated by direct current by means of a superconducting Solenoid magnets constructed. The superconducting SoIeno.d is made of a superconducting metal, which has the property of having an electrical resistance of zero at a temperature of liquid helium of -268.9 ° C. An intermetallic niobium-tin compound is used for this purpose, for example and a niobium-titanium alloy for use, this metal at the temperature of the liquid Helium is held when connected to direct current. Because the solenoid is at working temperature has no electrical resistance, a very fine wire or thread can be used can be arranged with a large number of turns in a space. Since the entire solenoid can easily be kept at the temperature of liquid helium, it is just as easy to use a Generate high magnetostatic field of 70,000 to 100,000 Gauss in the center of the solenoid.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise dargestellt ist. In der Zeichnung zeigtFurther details, advantages and features of the invention emerge from the following description in connection with the claims and the drawing in which the invention is illustrated by way of example is. In the drawing shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung, bei der supraleitende Solenoidmagnete gemäß der Erfindung bei einem Ruhiggußverfahren zur Anwendung kommen,F i g. 1 is a schematic representation of a device in which the superconducting solenoid magnets according to FIG the invention are used in a calm casting process,

3c F i g, 2 bis 4 schematische Darstellungen von Einrichtungen gemäß der Erfindung, die bei einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Anwendung kommen, F i g. 5 einen Kälteregler,3c, FIGS. 2 to 4 are schematic representations of devices according to the invention, which are used in a continuous casting process, F i g. 5 a refrigeration regulator,

F i g. 6 ein schemaiisches Umwälzsystem für flüssiges Helium, das bei einem kontinuierlichen Gießverfahren gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt, undF i g. 6 a schematic circulation system for liquid Helium, which is used in a continuous casting process according to the invention, and

F i g. 7A und 7B jeweils ein Schaubild, das die Schwefel- und Kohlenstoffprobegehaltverteilungen in einem gemäß der Erfindung erhaltenen Barren und in einem solchen Barren zeigt, bei dem keine Elektromagnetfeldeinwirkung erfolgt.F i g. 7A and 7B are each a graph showing the sulfur and carbon sample content distributions in one shows the ingot obtained according to the invention and in such an ingot in which no electromagnetic field effect he follows.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit einem supraleitenden Solenoidmagneten, der in der Nähe einer Seite einer Kokille zur Erzeugung eines intensiven magnetostatischen Feldes innerhalb des flüssigen Metalls in der Form angeordnet ist. In der F i g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Form aus einem nicht magnetischen Material und das Bezugszeielie.i 2 einen festen Metallmantel, der das flüssige Metall 3 umgibt. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ilen supraleitenden Solenoidmagneten, der in der Nähe einer Seite der Form angeordnet ist, so daß der durch diesen Magneten erzeugte Magnetfluß auf das flüssige Metall ein wirkt. Der Solenoidmagnet 5 ist innerhalb eines Kälte reglers 7 angeordnet und wird in dieser Anordnung ir der erforderlichen Stellung durch einen nicht magneti sehen Träger 8 gehalten. Der Kälteregler 7 weist einei isolierten Hochleistungskessel auf, der einen evakuier ten doppelwandigen Isolieraufbau aus einem nicht ma gnetischen Metall aufweist. Dieser Kessel ist mit flüssi gern Helium gefüllt, dessen Flüssigkeitsspiegel 9 im we seitlichen auf einem konstanten Niveau gehalten wire Das flüssige Helium wird aus einer Zuführleitung 1 aufgefüllt und das verdampfte Helium wird mittel einer Rückführleitung 11 zu einem Heliumverflüssige zurückgeführt. Der Kältcregler weist einen obere Flansch 21 auf. der mit einer Slarkstromzuführung zur Zuführung von Starkstrom zu dem SolenoidmagncF i g. 1 shows a device according to the invention with a superconducting solenoid magnet, which is shown in FIG Proximity of one side of a mold to create an intense magnetostatic field within the liquid Metal is arranged in the form. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mold of a non-magnetic material and the reference number i 2 a solid metal jacket surrounding the liquid metal 3. The reference number 5 denotes ilen superconducting Solenoid magnet, which is placed near one side of the mold, so that the by this magnet The generated magnetic flux acts on the liquid metal. The solenoid magnet 5 is within a cold Regulator 7 is arranged and is in this arrangement ir the required position by a non-magneti see carrier 8 held. The refrigeration regulator 7 has one insulated high-performance boiler, which has an evacuated double-walled insulation structure made of a non-ma has magnetic metal. This boiler is filled with liquid like helium, the liquid level of which is 9 in the we lateral wire kept at a constant level The liquid helium is topped up from a supply line 1 and the evaporated helium becomes medium a return line 11 returned to a helium liquefier. The refrigeration regulator has an upper one Flange 21. the one with a Slark power supply for supplying high power to the solenoid magnet

ten 5 versehen ist. Eine Wärmeisolierung 15 ist zwischen dem Kälteregler und der Form angeordnet, um die Wand des Kältereglers zu schützen. Der Magnetfluß 6, der durch den Solenoidmagneten erzeugt ist und auf das flüssige Metall einwirkt, kann relativ zu dem flüssigen Metall durch vertikales Hin· und Herbewegen des Kältereglers mittels eines in vertikaler Richtung bewegbaren Gestells 13 oder durch horizontales Bewegen der Form auf Rädern 16 und Schienen 17 bewegt werden, so daß das intensive magnetostatische Feld wirksam auf das flüssige Metall einwirken und eine Strömung desselben in der gewünschten Richtung hervorrufen kann. Selbstverständlich ist es zu diesem Zweck wünschenswert, sowohl den Kälteregler als auch die Form gleichzeitig zu bewegen. Es ist auch möglich, den Kälteregler in horizontaler Richtung und die Form in vertikaler Richtung zu bewegen.th 5 is provided. A thermal insulation 15 is between the refrigeration controller and the mold arranged to protect the wall of the refrigeration controller. The magnetic flux 6 generated by the solenoid magnet and acting on the liquid metal can be relative to that liquid metal by moving the refrigeration regulator vertically back and forth by means of a in the vertical direction movable frame 13 or by moving the mold horizontally on wheels 16 and rails 17 be, so that the intense magnetostatic field effectively act on the liquid metal and a Can cause the same flow in the desired direction. Of course it is to this one Purpose desirable to move both the refrigeration regulator and the mold at the same time. It is also possible to move the refrigeration regulator in the horizontal direction and the shape in the vertical direction.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen andere Formen der Erfindung, die für ein kontinuierliches Gießverfahren zur Anwendung kommen. In diesem Verfahren ist der Kälteregler nicht dargestellt, jedoch inbegriffen. In den F i g. 2 und 3 bezeichnet das Bezugszeichen Γ eine bodenlose wassergekühlte Form und das Bezugszeichen 2 eine erstarrte Metallhülle, die das noch nicht erstarrte oder flüssige Metall 3 umgibt. Der das flüssige Metall enthaltende Strang wird im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 4 abgezogen. Bei diesen Anordnungen sind zwei Solcnoidmagnete mit entgegengesetzten Polen (Nord- und Südpole) gegen die Hülle gerichtet, !m Falle der F i g. 2 sind beide Soienoidmagnete 5 und 5-1 auf der gleichen Seite der Ummantelung, jedoch in verschieden hohen Lagen angeordnet. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die magnetische Feldstärke <->der die Magnetflußdichtc durch Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Magneten zu verändern. Im Fall der F i g. 3 sind die beiden Soienoidmagnete 5 und 5-1 an gegenüberliegenden Seiten der Ummantelung in verschiedenen vertikalen Lagen angeordnet. Mit dieser Anordnung der Soienoidmagnete in bezug auf die seitliche Richtung des Stranges entsprechend dem Beispiel gemäß F i g. 2 kann ein extrem verbesserter Einwirkungscffeki erzielt werden.The F i g. 2-4 show other forms of the invention suitable for a continuous casting process Application. In this procedure, the refrigeration controller is not shown, but included. In the F i g. 2 and 3, the reference symbol Γ denotes a bottomless one water-cooled form and the reference number 2 a solidified metal shell that has not yet solidified or liquid metal 3 surrounds. The strand containing the liquid metal becomes essentially constant Speed deducted in the direction of arrow 4. In these arrangements there are two solenoid magnets with opposite poles (north and south poles) directed towards the shell, in the case of FIG. 2 are both solenoid magnets 5 and 5-1 on the same side of the casing, but in different heights arranged. With this arrangement, it is possible to control the magnetic field strength <-> of the magnetic flux density by changing the distance between the two magnets. In the case of FIG. 3 are the two solenoid magnets 5 and 5-1 on opposite sides of the casing in different verticals Layers arranged. With this arrangement of the solenoid magnets with respect to the lateral direction of the Strand according to the example in FIG. 2, an extremely improved effect can be obtained will.

Im Falle des kontinuierlichen Gießens wird der Strang im wesentlichen mi* konstanter Geschwindigkeit abgezogen und dies bedeutet, daß der Solenoidmagnet ständig rela ~u dem flüssigen Metall bewegt wird. Hierdurch ist in diesem Falle eine Bewegungseinrichtung für den Kälteregler, der in Verbindung mit F i g. 1 erwähnt wurde, nicht notwendig. Der Einwirkungseffekt des magnetostatischen Feldes auf das flüssige Metall ist nicht nur auf den induzierten Wirbelstrom, sondern auch auf den Dichtegradient bzw. auf die Flußdichte des Feldes in dem flüssigen Metall zurückzuführen. Mit anderen Worten, das flüssige Metall, das gerade erstarrt, ist einem kombinierten Effekt von Wirbelstrom und Feldgradient unterworfen. Im Falle des Beispiels nach F i g. 3 wird der Strang kontinuierlich abgezogen, so daß das innerhalb eines festen Mantels umschlossene flüssige Metall üblicherweise mit einer Geschwindigkeit von 0.5 bis 3 Meter pro Minute fortschreitet. Auf Grund der Einwirkung des magnetostatischen Feldes wirken Kräfte auf das flüssige Metall ein, die dazu neigen, die Bewegung desselben anzuhalten. Da jedoch ein Fcldgradient in dem flüssigen Metall vorliegt, ergibt sich ebenso ein Dichiegradicm dc> Kraft, die auf das flüssige Mciall einwitki, so daß das flüssige Metall bewegt wird Obgleich der Fcldgradicnt nur durch einen einzigen Magneten erzeugt wird, kann das magnetische Flußmuster geändert werden, um zu dem Gießtyp und den verschiedenen Arten von Rohblöcken oder Barren zu passen, die durch geeignete Veränderung der Zahl und Anordnung der Soienoidmagnete erzeugt werden, wie sie beispielsweise in den F i g. 2 bis 4 gezeigt sind.In the case of continuous casting, the strand becomes essentially at a constant speed withdrawn and this means that the solenoid magnet is constantly moving relative to the liquid metal will. As a result, in this case there is a movement device for the refrigeration controller, which is in connection with F i g. 1 mentioned is not necessary. The effect of the magnetostatic field on the liquid Metal is not only on the induced eddy current, but also on the density gradient respectively the flux density of the field in the liquid metal. In other words, the liquid metal that just solidifies is subject to a combined effect of eddy current and field gradient. In the event of of the example according to FIG. 3, the strand is continuously withdrawn, so that the inside of a solid jacket enclosed liquid metal usually at a rate of 0.5 to 3 meters per minute progresses. Due to the effect of the magnetostatic field, forces act on the liquid metal ones that tend to stop the movement of the same. However, since there is a Fcldgradient in the liquid metal is present, there is also a dichiegradicm dc> Force applied to the liquid Mciall einwitki so that the liquid metal is moved although the fcldgradicnt is generated by only a single magnet, the magnetic flux pattern can be changed to to suit the casting type and the various types of ingots or ingots that are made by suitable Changing the number and arrangement of the solenoid magnets are generated, for example in the F i g. 2-4 are shown.

Der Solenoidmagnct zur Erzeugung des magnetischen Feldes wird dadurch bestimmt, daß verschiedene Bedingungen, wie die Intensität der ausgeübten Kraft und die Einbaulage in Betracht gezogen werden.The solenoid magnet for generating the magnetic field is determined by various Conditions such as the intensity of the force exerted and the mounting position must be taken into account.

Die F i g. 5 und 6 zeigen Beispiele von Vorrichtungen, die zur Ausübung der Erfindung erforderlich sind. F i g. 5 zeigt ein Beispiel eines Kältercglers. Der darge-The F i g. 5 and 6 show examples of devices, which are necessary to practice the invention. F i g. 5 shows an example of a cold regulator. The presented

■5 stellte Kältercgler oder Kryostat ist im allgemeinen mit 7 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus einem oberen Teil mit einem unteren Flansch 22 und einem unteren Flansch, der einen Solenoidmagneten 5 aufnimmt. Das Innere desselben steht mit einer nicht dar gestellten Vakuumpumpe über eine Leitung 23 in Verbindung und wird unter einem Druck von 10-^⁵mm Hg gehalten. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ein Magnetgehäuse, dessen oberer Teil mit einer Leitung 25 in Verbindung steht. Flüssiges Helium wird durch eine Zufahrleitung 10 zugeführt, um das Gehäuse 9 und die Leitung 25 auf ein konstantes Niveau 9 aufzufüllen Verdampftes Helium wird durch eine Austragsieitung 11 zu einem Heliumverflüssiger zurückgeführt, wie er in F i g. 6 dargestellt ist. Bei diesem Beispiel kommt als Hilfskühlmittel flüssiger Stickstoff mit einer Verdampfungstemperatur von - 195.8°C zur Anwendung, um die äußere Wärme in bezug auf den Kältereglcr aufzunehmen, um einen stetigen Kühleffekt des flüssigen He liums zu gewährleisten. Eine Kammer 26 für flüssigen Stickstoff weist eine Vielzahl von nach unten hängenden feinen Rohren 27 auf und ist im oberen Teil de«. Kältereglers angeordnet. Flüssiger Stickstoff wirH durch ein Rohr 29 zugeführt und verdampfter Stick stoff wird durch ein Ablaßrohr nach außen abgeführt Der Kälteregler, der in Verbindung mit der vorliegen den Erfindung verwendet wird, besteht insgesamt aus einem nicht magnetischen Material, wie rostfreier Stahl 304. Obgleich nicht dargestellt, so umfaßt doch die Vorrichtung einen Flüssigkeitsspiegelfühler, ein Thermometer, ein Vakuummeter, Starkstromanschlüsse für den Magneten 5, eine Einstellvorrichtung für die Lage des Magneten, eine Sicherheitsvorrichtung und Isoliermittel. The 5 set refrigeration regulator or cryostat is generally designated 7 and consists essentially of an upper part with a lower flange 22 and a lower flange which receives a solenoid magnet 5. The inside of the same is connected to a vacuum pump not provided via a line 23 and is kept under a pressure of 10- ^ ⁵ mm Hg. Reference numeral 24 denotes a magnet housing, the upper part of which is connected to a line 25. Liquid helium is supplied through a feed line 10 in order to fill the housing 9 and the line 25 to a constant level 9. Vaporized helium is returned through a discharge line 11 to a helium liquefier, as shown in FIG. 6 is shown. In this example, liquid nitrogen with an evaporation temperature of - 195.8 ° C is used as an auxiliary coolant to absorb the external heat in relation to the refrigeration controller in order to ensure a constant cooling effect of the liquid helium. A chamber 26 for liquid nitrogen has a plurality of downwardly hanging fine tubes 27 and is in the upper part de «. Arranged refrigeration controller. Liquid nitrogen is supplied through a pipe 29 and vaporized nitrogen is discharged outside through a drain pipe. The refrigeration controller used in connection with the present invention is made entirely of a non-magnetic material such as 304 stainless steel. Although not shown, yet the device comprises a liquid level sensor, a thermometer, a vacuum gauge, high-voltage connections for the magnet 5, an adjustment device for the position of the magnet, a safety device and insulating means.

F i g. 6 zeigt ein Beispiel eines Zuführungssystems für flüssiges Helium, das in Verbindung mit einem kontinuierlichen Gießverfahren oder einem gebogenen Strang zur Anwendung kommt. Bei diesem Verfahren wire flüssiges Metall aus einem Gießsystem 31 in eine bodenlose wassergekühlte Form Γ eingegossen. Sole noidmagnete 5 und 5-2 sind entsprechend dem Beispie na;h F i g. 3 auf dem Weg des aus der Form Γ heraus tretenden Stranges 2 unmittelbar unterhalb der zweiter Kühlzone angeordnet. Flüssiges Helium und flüssige! Stickstoff werden zu dem Kälteregler zugeführt unc der Dampf wird in der oben beschriebenen Weise rege ncriert. Nur die Rczirkulation von Helium ist gezeigt Heliumgas, .(as unter einem Druck von 150 atm in HeIi umgasbomben 33 und unter einem Druck von ungefäh 1 atm in einem Heliumgasbchälter 34 aufbewahrt wird ^h<i wird einem Hcliumgaskomprcssor 35 zugeführt um das durch den Kompressor 35 verdichtete Heliumga wird /υ einem Hochdruck-Heliumgasbehälter 36 gelei let und pelnnci \on dort /n einem HclitimvcrflüssigcF i g. Figure 6 shows an example of a liquid helium delivery system used in conjunction with a continuous casting process or a bent strand. In this process, liquid metal from a casting system 31 is poured into a bottomless, water-cooled mold Γ. Sole noidmagnete 5 and 5-2 are na; h F i g according to the example. 3 arranged on the path of the strand 2 emerging from the mold Γ directly below the second cooling zone. Liquid helium and liquid! Nitrogen are supplied to the refrigeration regulator and the steam is regimented in the manner described above. Only the Rczirkulation of helium is shown helium gas. (As atm under a pressure of 150 in heii 33 umgasbomben and atm is kept in a Heliumgasbchälter 34 under a pressure of ungefäh 1 ^{h <i} a Hcliumgaskomprcssor 35 is supplied to the by compressor 35 Compressed helium gas is delivered to a high-pressure helium gas container 36 and pelnci \ on there / in a chemical liquid

37. In dem Heliumverflüssiger wird Heliumgas mit hohem Druck einem Wärmeaustausch mit flüssigem Stickstoff ausgesetzt und dann durch einen Gasexpander geleitet, wodurch es in flüssiges Helium übergeführt wird, welches über einen Flüssigtank 38 zu dem Kältcregler 7 geleitel wird. Verdampftes Helium aus dem Kälteregler gelangt zu dem Heliumgasbehälter 34 entweder durch den Verflüssiger 37 oder direkt zur V/iedergewinnung von flüssigem Helium für die Rezirkulation. Obgleich flüssiges Helium sehr teuer ist, gehl im wesentlichen im Laufe der Rezirkulation. die die Verdampfung und Verflüssigung umfaßt, kein Helium verloren, da das behandelte Helium in einer geschlossenen Schleife umläuft. In den Eisengießereien, die mit Einrichtungen zur Erzeugung von Stickstoff versehen sind, ist flüssiger Stickstoff billig und leicht als Nebenprodukt erhältlich. Deshalb findet man keinen Kostenfaktor vom Standpunk' der laufenden Kosten.37. In the helium liquefier, helium gas becomes high Pressure subjected to heat exchange with liquid nitrogen and then through a gas expander passed, whereby it is converted into liquid helium, which is via a liquid tank 38 to the refrigeration regulator 7 is escorted. Evaporated helium from the refrigeration regulator goes to the helium gas container 34 either through the condenser 37 or directly to the recovery of liquid helium for recirculation. Although liquid helium is very expensive, it essentially does so in the course of recirculation. the the Including evaporation and liquefaction, no helium is lost since the treated helium is in a closed one Loop runs around. In the iron foundries, which are provided with facilities for producing nitrogen liquid nitrogen is cheap and readily available as a by-product. Therefore, there is no cost factor from the standpoint of the running costs.

Das folgende Versuciisbeispiel zeigt die Wirkungen auf, die durch die Erfindung erzielbar sind.The following experimental example shows the effects achievable by the invention.

Versuchattempt

2000 kg eines kohlenstoffarmen, geschmolzenen Stahles wurden in einem Hochfrequenzinduktionsofen hergestellt und in eine vertikale Versuchseinrichtung zum kontinuierlichen Gießen gegossen, die mit einem magnetostatischen Feidgenerator gemäß der Erfindung versehen war. Die chemische Zusammensetzung des Stahles betrug 0,15% Kohlenstoff, 0,30% Silicium, 0,71% Mangan, 0,01% Phosphor, 0.012% Schwefel und 0.03% lösliches Aluminium, wobei der Rest Eisen ist. Der hergestellte Barren hatte eine Dicke von 130 mm und eine Breite von 260 mm. Der magnetostatische Feldgenerator wurde direkt unterhalb der Form mit seinen Magneten in der Nähe einer der Breitenseiten des Barren angeordnet, was der Anordnung gemäß F i g. 2 entspricht. Die erste Hälfte des Stahles, nämlich 1000 kg. wurde ohne die Anwendung eines magnetischen Feldes gegossen und das Feld wurde für die verbleibende Hälfte angewandt. Aus dem so erhaltenen Barren wurden Proben an den Stellen entsprechend der Zuführung von 400 kg und 1600 kg ausgehend von dem Gießbeginn, entnommen. Aus jeder dieser Proben wurden Versuchsstücke mit Abständen von 2 bis 10 mm in Richtung der Dicke des Barren herausgeschnitten, um die Absonderung der Bestandteile zu prüfen. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in den F i g. 7 A und 7B dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der erhaltene Barren durch Anwendung eines magnetostatischen Feldes eine sehr geringe Ausscheidung von Kohlenstoff und Schwefel im Zentrum aufwies, verglichen mit dem Barren, der ohne Anwendung eines Feldes erhalten wurde. Es wurde ebenso bestätigt, daß das angewendete magnetostatische Feld insbesondere für die Verfeinerung des Primärgefüges wirksam und in der Lage ist, den Abscheidungskoeffizienten beträchtlich unter 2,0 abzusenken. Die Daten der bei diesem Versuch verwendeten Magnete waren folgende:2000 kg of a low carbon molten steel was placed in a high frequency induction furnace and poured into a vertical continuous casting test facility equipped with a magnetostatic field generator according to the invention was provided. The chemical composition of the Steel was 0.15% carbon, 0.30% silicon, 0.71% manganese, 0.01% phosphorus, and 0.012% sulfur 0.03% soluble aluminum with the remainder being iron. The bar produced had a thickness of 130 mm and a width of 260 mm. The magnetostatic field generator was just below the shape with its magnet placed near one of the broad sides of the ingot, according to the arrangement F i g. 2 corresponds. The first half of the steel, namely 1000 kg. was made without the application of a magnetic The field was poured and the field was applied for the remaining half. From the thus obtained Ingots were sampled at the points corresponding to the supply of 400 kg and 1600 kg starting from the start of pouring. Each of these samples became test pieces with intervals of 2 to 10 mm cut out in the direction of the thickness of the bar to check the segregation of the constituents. the Results of these tests are shown in FIGS. 7A and 7B. It can be seen that the ingot obtained by applying a magnetostatic field, a very low excretion of carbon and Had sulfur in the center compared to the ingot obtained without application of a field. It was also confirmed that the applied magnetostatic field is particularly useful for the refinement of the primary structure is effective and able to lower the separation coefficient considerably below 2.0. The data for the magnets used in this experiment were as follows:

Anzahl der Magnete: 2Number of magnets: 2

Typ und Größe der Magnete: Solcnoidmagnet mit einem inneren Durchmesser von 50 mm und einem äußeren Durchmesser von 180 mm sowie einer Breite von 50 mm.Type and size of magnets: Solcnoid magnet with an inner diameter of 50 mm and one outer diameter of 180 mm and a width of 50 mm.

Anzahl der Windungen des Solenoids: 22 000
ίο Solenoid-Draht: Kupferdraht 0,4 mm Durchmesser, der 40 isolierte feine Drähte aus Nb-Ti-Legierung enthält, wobei eine Harzbeschichtung nach dem Aufwickeln des Drahtes aufgebracht ist.
Strom: 30 AmpereNumber of turns of the solenoid: 22,000
ίο Solenoid wire: 0.4mm diameter copper wire containing 40 insulated fine wires made of Nb-Ti alloy with a resin coating applied after the wire is wound up.
Electricity: 30 amps

Feldstärke: 70 000 Gauß im Zentrum des Solenoids und 22 000 Gauß am Ende des Solenoids.
Anfänglicher Verbrauch an flüssigem Helium: 25 Liter.Field strength: 70,000 Gauss in the center of the solenoid and 22,000 Gauss at the end of the solenoid.
Initial consumption of liquid helium: 25 liters.

Durch Verwendung eines supraleitenden Solenoidmagneten kann ein magnetostatisches Feld hoher Kraftflußdichte, nämlich oberhalb 10 000 Gauß, die durch Hindurchleiten eines hohen Stromes durch eine übliche Solenoidspule nicht erhalten werden könnte, in einem großen Raum auf billige Weise und mit sehr kleinen Einheiten erhalten werden, um eine wirksame Einwirkungskraft auf das flüssige Metall auszuüben. Wie ebenfalls durch Versuche bestätigt werden konnte, ist es möglich, Ausscheidungen und Zentrumsporosität zu unterdrücken und den Ausscheidungskoeffizienten auf 2,0 oder darunter abzusenken. Zusätzlich zu der Tatsache, daß das Wachstum von Dendriten durch geringfügige Bewegung des flüssigen Metalls unterdrückt werden kann, werden kristalline Ausscheidungen oder ionisierte Konzentrate mit höherer Suszeptibilität als die Muttcrschmelze durch das äußerst intensive Magnetfeld beeinflußt und neigen dazu, in Richtung auf die höhere Kraftflußdichte gezogen zu werden. Während die obigen Versuchsergebnisse unter Verwendung einer Versuchseinrichtung zum kontinuierlichen Gießen erhalten wurden, ist es ersichtlich, daß ähnliche Ergebnisse im Falle der Einrichtung nach F i g. 1 erhalten werden können, vorausgesetzt, daß die Form und der Magnet relativ zueinander bewegt werden, und daß die Anwendung auf größere Barren möglich ist. In diesem Falle sollte die Form aus einem nicht magnetischen Metall, wie z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt sein.By using a superconducting solenoid magnet, a magnetostatic field can be increased Force flux density, namely above 10,000 Gauss, obtained by passing a high current through a ordinary solenoid coil could not be obtained in a large space in a cheap way and with very small ones Units are obtained to exert an effective acting force on the liquid metal. As It could also be confirmed by experiments, it is possible to add excretions and center porosity suppress and lower the elimination coefficient to 2.0 or below. In addition to the fact that the growth of dendrites can be suppressed by slight movement of the liquid metal can be crystalline precipitates or ionized concentrates with higher susceptibility than that Mother melt affected by the extremely intense magnetic field and tend towards the higher force flux density to be drawn. While using the above experimental results on a continuous casting experimental set-up, it can be seen that similar results were obtained in the case of the device according to FIG. 1 can be obtained provided that the shape and the Magnet are moved relative to each other, and that the application to larger bars is possible. In this The case should be made of a non-magnetic metal, such as B. made of stainless steel.

Aus den oben angegebenen Gründen ist es möglichFor the reasons given above, it is possible

die Metallschmelze schnell abzukühlen, ohne daß sicli hieraus Schäden ergeben, die auf ein zentrales heterogenes Gefüge zurückzuführen sind. Auf diese Weise isi es möglich, das Schnellkühlsystem aufzugreifen, um se die Strangabzuggeschwindigkeit zu erhöhen und da durch die Möglichkeil der Rißbildung beim Walzvor gang zu vermindern, so daß die Erfindung in großen Maße zur Verbesserung der Fertigung von Produktei beiträgt.to cool the molten metal quickly without sicli this results in damage that can be traced back to a central, heterogeneous structure. That way isi it is possible to use the rapid cooling system to se to increase the strand take-off speed and because of the possibility of cracking during the rolling process to reduce gear, so that the invention to a great extent to improve the manufacture of products contributes.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for casting metal, in which in located within a mold or within a casing formed from already solidified metal, Metal that has not yet solidified due to interaction with an inhomogeneous magnetic Field with an intensity of at least 1,000,000 is moved, characterized in that the not yet solidified metal relative to a magnetostatic field is moved.

2. Device for casting metal with a device for receiving the non-solidified metal and with a device for generating an inhomogeneous magnetic field in this non-solidified metal in the vicinity of one side of the device for receiving the melt, characterized by a device (5) for generating a magnetostatic field and by means (13, 16, 17) for the relative movement of the receiving device (1, V) and the device (5) for generating the magnetostatic field to one another.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the device (5) for generating the Magnetostatic field has a solenoid magnet, which in its center has an intensity of about 70,000 Gauss and an intensity at its end of about 22,000 Gauss.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the device (5) for generating of the magnetostatic field has at least one superconducting solenoid magnet.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the solenoid magnet is hollow and is formed by winding a fine wire containing superconducting insulated wire fibers to which a resin coating is applied.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the device (5) for generating the magnetostatic field having a plurality of superconducting solenoid magnets attached to each other opposite sides of the device (1, Γ) for receiving the non-solidified metal with opposing poles are arranged.

7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the device (fi) for generating the magnetostatic field having a plurality of superconducting solenoid magnets attached to each other opposite sides of the device (I, Γ) for receiving the non-solidified metal with mutually identical poles are arranged.

8. Device according to eirem of the preceding claims, characterized in that the Device (13) generating relative movement for vertical movement of the device (5) for generating of the magnetostatic spring is formed.

9. Device according to eirem of the preceding claims, characterized in that the Relative movement generating device wheels

(16), which is attached to a support carriage (14) for the device (1, Γ) for receiving the not solidified Metal are arranged and on rails

(17) run.

10. The device according to the preceding claims, characterized in that the Relative movement generating device a mechanism for continuously withdrawing the having solidified metal.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Abzuggeschwindiekeit the solidified metal is between 0.5 and 3 meters per minute.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (5) has a cryostat (7) for generating the magnetostatic field, which at least a superconducting solenoid magnet accommodates and is filled with liquid helium and that one Auxiliary cooling device for cooling the liquid helium and helium recovery device are provided which have a helium liquefier (37;).

13. The apparatus according to claim 12, characterized ge indicates that an insulating device (15) between the cryostat (7) and the device for Taking up the not yet solidified metal is provided.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the cryostat (7) consists of a nichi magnetic metal and has an evacuated double wall.

15. Apparatus according to claim 12, characterized ge indicates that the auxiliary cooling device has a chamber (26) for liquid nitrogen with a to guide tube (28) for supplying liquid nitrogen and a discharge tube (29) for discharge processing of evaporated nitrogen, which is arranged in the upper part of the cryostat (7) unc from which a plurality of thin tubes (27) hang down.

16. Apparatus according to claim 12, characterized in that the helium recovery is Direction a gas bomb (33) and a first gas container (34), one with the gas bomb (33) and the Most of the gas container (34) connected to Kompressoi (35), a pressurized second gas container holder (36), which is filled up by the compressor (35), a helium liquefier (37), the mi the pressurized second gas container

(36) is connected, and has a tank (38) for liquid ¹ helium, in which the in the liquefier

(37) generated liquid helium is stored and is connected to the cryostat (7) and dal that in the cryostat (7) vaporizes helium ii the first gas container (34) for recovery of the liquid helium for the recirculation.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the evaporated helium in dei first gas container (34) passes through the condenser (37.