BR112020020560B1 - Dispositivo de agitação eletromagnética - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE AGITAÇÃO ELETROMAGNÉTICA. A invenção refere-se a um dispositivo de agitação eletromagnética que aplica uma força eletromagnética gerando um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical para um metal fundido em um molde tubular retangular para fundição contínua através da geração de um campo magnético rotativo no molde. O dispositivo de agitação compreendendo: um núcleo de ferro que circunda o molde no lado do molde e tem, para cada superfície do lado externo do molde, duas porções de dente que são dispostas lado a lado ao longo da direção periférica do molde de modo a facear a superfície do lado externo; uma bobina enrolada ao redor de cada uma das porções de dente do núcleo de ferro; e dispositivo de fonte de alimentação que aplica, a cada uma das bobinas, uma fase de corrente alternada deslocada de 90° na ordem de disposição da bobina de modo a gerar o campo magnético rotativo.

Description

Campo Técnico da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de agitação eletromagnética.

[0002] O presente pedido reivindica prioridade com base no Pedido de Patente Japonês No. 2018-090208 depositado no Japão em 8 de maio de 2018, e o conteúdo do mesmo é incorporado neste documento.

Técnica Relacionada

[0003] Em fundição contínua, ao injetar metal fundido (por exemplo, aço fundido) temporariamente armazenado em um "tundish” a partir de cima em um molde tubular quadrangular através de um bico de imersão, e extrair um tarugo cuja superfície periférica externa é esfriada para ser solidificada a partir da extremidade inferior do molde, fundição é realizada continuamente. Uma porção solidificada da superfície periférica externa do tarugo é referida como uma casca solidificada.

[0004] Aqui, o metal fundido no molde contém bolhas de gás de um gás inerte (por exemplo, gás Ar) fornecido junto com o metal fundido para evitar entupimento de um orifício de descarga do bico de imersão, inclusões não metálicas e similar; se essas impurezas permanecerem no tarugo após fundição, isso causa deterioração na qualidade de um produto. Entretanto, no presente relatório, em um caso onde é simplesmente referido como uma qualidade de um tarugo, isso significa pelo menos uma de uma qualidade de superfície do tarugo ou uma qualidade interna (qualidade interna) do tarugo.

[0005] Em geral, uma gravidade específica de impurezas tais como bolhas de gás e inclusões não metálicas é menor do que a gravidade específica do metal fundido, de modo que as impurezas sãofrequentemente flutuadas no metal fundido para serem removidas durante fundição contínua; no entanto, a fim de melhorar mais uma qualidade do tarugo, um dispositivo de agitação eletromagnética é amplamente usado como uma tecnologia para remoção mais eficaz dessas impurezas do metal fundido no molde.

[0006] O dispositivo de agitação eletromagnética é um dispositivo que gera um campo magnético móvel no molde, dessa maneira aplicando uma força eletromagnética referida como uma força Lorentz a um metal fundido no molde para gerar um padrão de fluxo que gira em um plano horizontal (isto é, um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical) no metal fundido. Uma vez que o fluxo giratório é gerado pelo dispositivo de agitação eletromagnética, o fluxo do metal fundido em uma interface de casca solidificada é acelerado, de modo que as impurezas descritas acima tais como bolhas de gás e inclusões não metálicas são suprimidas de ser aprisionadas na casca solidificada, e uma qualidade do tarugo pode ser melhorada. Ainda, uma vez que o fluxo giratório gerado no metal fundido no molde torna a temperatura do metal fundido no molde uniforme, uma posição de solidificação inicial é estabilizada, de modo que é possível suprimir a ocorrência de uma rachadura no tarugo.

[0007] Especificamente, o dispositivo de agitação eletromagnética inclui um núcleo de ferro disposto em um lado do molde e uma bobina enrolada ao redor do núcleo de ferro. Um campo magnético móvel pode ser gerado no molde através da aplicação de uma corrente alternada à bobina do dispositivo de agitação eletromagnética. Por exemplo, o Documento Patentário 1 descreve um dispositivo de agitação eletromagnética em que um núcleo de ferro ao redor do qual uma bobina é enrolada é disposto apenas em um lado de uma superfície do lado externo em um lado longo de um molde. Por exemplo, o Documento Patentário 2 descreve um dispositivo de agitação eletromagnética em que uma porção de polo magnético formada do dente provido em um núcleo de ferro e uma bobina enrolada ao redor do dente é disposta para cada superfície do lado externo. Por exemplo, o Documento Patentário 3 descreve um dispositivo de agitação eletromagnética incluindo um núcleo de ferro anular envolvendo um molde em um lado do molde, e uma bobina enrolada ao redor do núcleo de ferro ao redor de um eixo na mesma direção que uma direção na qual o núcleo de ferro de estende.

Lista de Citação Documento Patentário Documento Patentário 1

[0008] Pedido de Patente Japonês Não examinado, Primeira Publicação No. S63-252651 Documento Patentário 2

[0009] Pedido de Patente Japonês Não examinado, Primeira Publicação No. H6-304719

Documento Patentário 3

[00010] Pedido de Patente Japonês Não examinado, Primeira Publicação No. S58-215250

Sumário da Invenção Problemas a Serem Resolvidos pela Invenção

[00011] No entanto, na tecnologia descrita no Documento Patentário 1, uma vez que o núcleo de ferro ao redor do qual a bobina é enrolada é disposto no lado da superfície do lado externo no lado longo do molde, em um caso onde uma diferença entre o lado longo e o lado curto do molde é relativamente pequena, é difícil gerar suficientemente um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical em metal fundido no molde. Especificamente, em fundição contínua que fabrica um tarugo, a diferença entre o lado longo e o lado curto do molde é relativamente pequena (por exemplo, o lado curto é 50% a 80% do lado longo em comprimento), de modo que se torna difícil gerar suficientemente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical.

[00012] Na tecnologia descrita no Documento Patentário 2, embora a porção de polo magnético esteja disposta não apenas no lado da superfície do lado externo no lado longo do molde, mas também no lado da superfície do lado externo no lado curto do molde, um fluxo em uma direção vertical ocorreria no metal fundido no molde. Especificamente, uma corrente parasita é gerada em uma placa do molde quando um fluxo magnético entra horizontalmente na placa do molde formando a superfície do lado externo do molde a partir da porção do polo magnético. Através da corrente parasita gerada na placa de molde dessa maneira, em um campo magnético gerado pela porção de polo magnético, o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa do molde a partir da porção do polo magnético é enfraquecido, e um fluxo de vazamento incluindo um componente vertical é gerado. Como resultado, uma força eletromagnética na direção vertical é aplicada ao metal fundido no molde, de modo que o fluxo na direção vertical ocorreria.

[00013] Aqui, quando o fluxo na direção vertical ocorre notadamente, bolhas de gás, inclusões não metálicas e pó fundido adicional flutuando em um nível de banho são presos no metal fundido, de modo que um defeito causado por eles ocorreria. Ainda, devido à ocorrência do fluxo na direção vertical, a temperatura do metal fundido no molde se torna não uniforme, e uma posição de solidificação inicial é instável, de modo que existe uma possibilidade de ocorrência de uma rachadura no tarugo.

[00014] A tecnologia descrita no Documento Patentário 3 requer a etapa de enrolar a bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção de extensão do núcleo de ferro formando uma alça fechada quando fabricando o dispositivo deagitação eletromagnética, de modo que seria difícil fabricar o dispositivo de agitação eletromagnética. Portanto, propostas adicionais para o dispositivo de agitação eletromagnética são desejadas.

[00015] Portanto, a presente invenção é obtida em vista do problema descrito acima, e um objetivo da mesma é prover um dispositivo de agitação eletromagnética capaz de gerar apropriadamente um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical enquanto suprimindo um fluxo em uma direção vertical no metal fundido em um molde em que uma necessidade de uma etapa de enrolamento da bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção em que o núcleo de ferro formando a alça fechada se estende no momento da fabricação é eliminada.

Meios para Resolver o Problema

[00016] (1) Um aspecto da presente invenção é um dispositivo de agitação eletromagnética configurado para aplicar uma força eletromagnética que gera um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical a um metal fundido em um molde através da geração de um campo magnético rotativo no molde, o qual é um molde tubular quadrangular para fundição contínua. O dispositivo de agitação eletromagnética é provido com um núcleo de ferro envolvendo o molde em um lado do molde e incluindo dois dentes dispostos lado a lado em uma direção circunferencial do molde de modo a facear uma superfície do lado externo para cada uma das superfícies do lado externo do molde, bobinas enroladas ao redor do respectivo dente do núcleo de ferro e um dispositivo de fonte de alimentação que aplica uma corrente alternada a cada uma das bobinas com uma fase de corrente alternada deslocada de 90° na ordem de disposição das bobinas de modo a gerar o campo magnético rotativo.

[00017] (2) No dispositivo de agitação eletromagnética descrito em (1) acima, o dispositivo de fonte de alimentação pode aplicar umacorrente alternada de 1,0 Hz a 4,0 Hz a cada uma das bobinas.

Efeitos da Invenção

[00018] De acordo com o dispositivo de agitação eletromagnética descrito acima, se torna possível gerar apropriadamente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical enquanto suprimindo o fluxo na direção vertical no metal fundido no molde em que a necessidade de uma etapa de enrolamento da bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção em que o núcleo de ferro formando a alça fechada se estende no momento da fabricação é eliminada.

Breve Descrição do Desenho

[00019] A Fig. 1 é uma vista em seção transversal lateral ilustrando esquematicamente um exemplo de uma configuração esquemática de uma máquina de fundição contínua incluindo um dispositivo de agitação eletromagnética de acordo com essa modalidade da presente invenção.

[00020] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal superior ilustrando um exemplo do dispositivo de agitação eletromagnética de acordo com essa modalidade.

[00021] A Fig. 3 é uma vista em seção transversal lateral ilustrando um exemplo do dispositivo de agitação eletromagnética de acordo com essa modalidade.

[00022] A Fig. 4 é uma vista em seção transversal superior ilustrando um exemplo de um estado em que uma corrente alternada é aplicada a cada bobina do dispositivo de agitação eletromagnética.

[00023] A Fig. 5 é uma vista para ilustração de uma fase da corrente alternada aplicada a cada bobina do dispositivo de agitação eletromagnética.

[00024] A FIG. 6 é uma vista em seção transversal superior ilustrando um dispositivo de agitação eletromagnética de acordo comum exemplo comparativo.

[00025] A Fig. 7 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição de uma força eletromagnética aplicada a aço fundido em um molde em um plano horizontal em uma posição central em uma direção vertical de um núcleo de ferro obtida através de uma simulação de análise de campo eletromagnético com relação a essa modalidade.

[00026] A Fig. 8 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido no molde na vizinhança de uma superfície do lado interno de uma placa de molde do lado longo obtida através de simulação de análise do campo eletromagnético com relação a essa modalidade.

[00027] A Fig. 9 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição de uma força eletromagnética aplicada ao aço fundido no molde em um plano horizontal em uma posição central em uma direção vertical de um núcleo de ferro obtida através de uma simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo.

[00028] A Fig. 10 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido no molde na vizinhança de uma superfície do lado interno de uma placa de molde do lado longo obtida através da simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo.

[00029] A Fig. 11 é uma vista para explicação do fluxo de vazamento em um campo magnético gerado por uma bobina.

[00030] A Fig. 12 é uma vista para explicação de uma interação entre campos magnéticos adjacentes.

[00031] A Fig. 13 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre uma frequência de corrente e um valor médio de componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido no molde obtida através de simulação de análise de campo magnético com relação a cada uma dessa modalidade e do exemplo comparativo.

[00032] A Fig. 14 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre uma frequência de corrente e uma força eletromagnética média aplicada ao aço fundido no molde obtida através de simulação de análise de campo eletromagnético com relação a essa modalidade.

[00033] A Fig. 15 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição de temperatura e uma taxa de fluxo de agitação do aço fundido no molde em uma seção transversal passando através de uma linha central de um bico de imersão e paralela a uma direção do lado longo do molde obtidas através de uma simulação de análise de fluxo de calor com relação a essa modalidade.

[00034] A Fig. 16 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da temperatura e taxa de fluxo de agitação do aço fundido no molde em um plano horizontal separado de um nível de banho a jusante por 50 mm obtidas através da simulação de análise de fluxo de calor com relação a essa modalidade.

[00035] A Fig. 17 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da temperatura e taxa de fluxo de agitação do aço fundido no molde em um plano horizontal separado do nível de banho a jusante por 430 mm obtido através da simulação de análise de fluxo de calor com relação a essa modalidade.

[00036] A Fig. 18 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre uma distância a partir do nível do banho e a taxa de fluxo de agitação do aço fundido no molde obtidas através da simulação de análise de fluxo com relação a cada um dessa modalidade e do exemplo comparativo.

Modalidade da Invenção

[00037] Daqui em diante, uma modalidade preferida da presente invenção é descrita em detalhes com referência aos desenhos acompanhantes. Entretanto, nesse relatório e nos desenhos,componentes tendo substancialmente a mesma configuração funcional são atribuídos o mesmo sinal de referência, e a sua descrição não é repetida. Ainda, no presente relatório e desenhos, uma pluralidade de componentes tendo substancialmente a mesma configuração funcional é algumas vezes distinguida por letras diferentes anexadas após o mesmo sinal de referência. No entanto, em um caso onde não é necessário distinguir especialmente cada uma da pluralidade de componentes tendo substancialmente a mesma configuração funcional, apenas o mesmo sinal de referência é atribuído a cada uma da pluralidade de componentes.

[00038] Entretanto, nos desenhos referidos no presente relatório, tamanhos de alguns membros componentes seriam exagerados por questão de explicação. Um tamanho relativo de cada membro ilustrado nos desenhos não representa sempre precisamente uma relação de magnitude entre membros reais.

[00039] Embora um exemplo em que metal fundido é aço fundido seja descrito abaixo, a presente invenção não é limitada a tal exemplo de pode ser também aplicada à fundição contínua para outro metal.

1. Configuração Esquemática de Máquina de Fundição Contínua

[00040] Primeiro, uma configuração esquemática de uma máquina de fundição contínua 1 incluindo um dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a modalidade da presente invenção é descrita com referência à Fig. 1.

[00041] A Fig. 1 é uma vista em seção transversal lateral ilustrando esquematicamente um exemplo da configuração esquemática da máquina de fundição contínua 1 incluindo o dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com essa modalidade.

[00042] A máquina de fundição contínua 1 é um dispositivo para fundir continuamente aço fundido usando um molde para fundição contínua para fabricar um tarugo. A máquina de fundição contínua 1 é provida com, por exemplo, um molde 30, uma colher de fundição 4, um "tundish" 5, um bico de imersão 6, um dispositivo de resfriamento secundário 7 e um cortador de tarugo 8 como ilustrado na Fig. 1.

[00043] A colher de fundição 4 é um recipiente móvel para transportar aço fundido 2 (metal fundido) a partir do exterior para o "tundish" 5. A colher de fundição 4 é disposta acima do "tundish" 5, e o aço fundido 2 na colher de fundição 4 é fornecido ao "tundish" 5. O "tundish" 5 está disposto acima do molde 30 para armazenar o aço fundido 2 e remover uma inclusão no aço fundido 2. O bico de imersão 6 se estende a jusante a partir de uma extremidade inferior do "tundish" 5 em direção ao molde 30 e uma extremidade de ponta do mesmo é imersa no aço fundido 2 no molde 30. O bico de imersão 6 fornece continuamente o aço fundido 2 a partir do qual a inclusão é removida no "tundish" 5 para o molde 30.

[00044] O molde 30 tem um formato de tubo quadrangular correspondendo a dimensões de um lado longo e um lado curto de um tarugo 3, e é montado, por exemplo, de modo a ensanduichar um par de placas de molde do lado curto (correspondendo a placas de molde do lado curto 32 e 34 ilustradas na Fig. 2 e similar a ser descrito mais tarde) por um par de placas de molde do lado longo (correspondendo a placas de molde do lado longo 31 e 33 ilustradas na Fig. 2 e similar a ser descrito mais tarde) a partir de ambos os lados. As placas de molde do lado longo e as placas de molde do lado curto (daqui em diante algumas vezes coletivamente referidas como placas de molde) são, por exemplo, placas de cobre esfriadas com água providas com um canal de água através do qual água de resfriamento flui. O molde 30 esfria o aço fundido 2 que entra em contato com as placas de molde para fabricar o tarugo 3. Conforme o tarugo 3 se move a jusante no molde 30, solidificação de uma porção não solidificada interna 3b progride, e uma espessura de uma casca solidificada externa 3a gradualmente aumenta. O tarugo 3 incluindo a casca solidificada 3a e a porção não solidificada 3b é extraído de uma extremidade inferior do molde 30.

[00045] Entretanto, da descrição que segue, uma direção para cima-e-para-baixo (isto é, uma direção em que o tarugo 3 é extraído do molde 30) é também referida como uma direção de eixo Z. A direção de eixo Z é também referida como uma direção vertical. Duas direções ortogonais uma à outra em um plano (plano horizontal) perpendicular à direção de eixo Z são também referidas como uma direção de eixo X e uma direção de eixo Y, respectivamente. A direção do eixo X é definida como uma direção paralela ao lado longo do molde 30 no plano horizontal (isto é, uma direção do lado longo do molde), e a direção do eixo Y é definida como uma direção paralela ao lado curto do molde 30 no plano horizontal (isto é, uma direção do lado curto do molde). Uma direção paralela a um plano X-Y é também referida como uma direção horizontal. Na descrição que segue, quando expressando um tamanho de cada membro, um comprimento do membro na direção do eixo Z é algumas vezes referido também como uma altura, e um comprimento do membro na direção do eixo X ou na direção do eixo Y é algumas vezes também referido como uma largura.

[00046] Aqui, o dispositivo de agitação eletromagnética 100 é instalado em um lado do molde 30. O dispositivo de agitação eletromagnética 100 aplica uma força eletromagnética que gera um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical para o aço fundido 2 no molde 30 através da geração de um campo magnético rotativo no molde 30. Especificamente, o dispositivo de agitação eletromagnética 100 inclui um dispositivo de fonte de alimentação 150 e é acionado usando energia elétrica fornecida a partir do dispositivo de fonte de alimentação 150. Nessa modalidade, ao realizar a fundição contínua enquanto acionando o dispositivo de agitação eletromagnética 100, o aço fundido 2 no molde 30 é agitado e uma qualidade do tarugo pode ser melhorada. Tal dispositivo de agitação eletromagnética 100 é descrito mais tarde em detalhes.

[00047] O dispositivo de resfriamento secundário 7 é provido em uma zona de resfriamento secundária 9 abaixo do molde 30, e esfria o tarugo 3 extraído a partir da extremidade inferior do molde 30 enquanto apoiando e transportando o mesmo. O dispositivo de resfriamento secundário 7 inclui uma pluralidade de pares de rolos de apoio dispostos em ambos os lados na direção do lado curto do tarugo 3 (por exemplo, rolos de apoio 11, rolos de pressão 12 e rolos de segmento 13) e uma pluralidade de bicos de pulverização (não ilustrados) que injetam água de resfriamento no tarugo 3.

[00048] Os rolos de apoio providos no dispositivo de resfriamento secundário 7 são dispostos em pares em ambos os lados na direção do lado curto do tarugo 3, e servem como um meio de apoio/transporte que transporta o tarugo 3 enquanto apoiando o mesmo. Ao apoiar o tarugo 3 a partir de ambos os lados na direção do lado curto pelos rolos de apoio, quebra ou abaulamento do tarugo 3 durante solidificação na zona de resfriamento secundária 9 pode ser evitado.

[00049] Os rolos de apoio 11, os rolos de pressão 12 e os rolos de segmento 13 que são os rolos de apoio formam um caminho de transporte (linha de caminho) do tarugo 3 na zona de resfriamento secundária 9. Como ilustrado na Fig. 1, essa linha de caminho é vertical imediatamente abaixo do molde 30, então curvada em uma curva para ser finalmente horizontal. Na zona de resfriamento secundária 9, porções em que uma linha de caminho é vertical, curvada e horizontal são referidas como uma porção vertical 9A, uma porção curvada 9B e uma porção horizontal 9C, respectivamente. A máquina de fundição contínua 1 incluindo tal linha de caminho é referida como uma máquina de fundição contínua de dobra vertical 1. Entretanto, a presente invenção não é limitada à máquina de fundição contínua de dobra vertical 1 como ilustrado na Fig. 1, mas pode também ser aplicada a vários outros tipos de máquinas de fundição contínua tal como um tipo curvado ou um tipo vertical.

[00050] Os rolos de apoio 11 são rolos não acionados providos na porção vertical 9A imediatamente abaixo do molde 30, e apoiam o tarugo 3 imediatamente após ser extraído do molde 30. Imediatamente após ter sido extraído do molde 30, o tarugo 3 está em um estado em que a casca solidificada 3a é fina, de modo que isso precisa ser apoiado em um intervalo relativamente curto (passo do rolo) a fim de evitar quebra e abaulamento. Portanto, como o rolo de apoio 11, um rolo tendo um diâmetro pequeno capaz de encurtar o passo do rolo é desejavelmente usado. No exemplo ilustrado na Fig. 1, três pares de rolos de apoio 11 cada um tendo um diâmetro pequeno são providos em ambos os lados do tarugo 3 na porção vertical 9A em um passo de rolo relativamente estreito.

[00051] Os rolos de pressão 12 são rolos acionados girados por um dispositivo de acionamento tal como um motor tendo uma função de extrair o tarugo 3 do molde 30. Os rolos de pressão 12 são dispostos em posições apropriadas na porção vertical 9A, na porção curvada 9B e na porção horizontal 9C. O tarugo 3 é extraído do molde 30 por uma força transmitida a partir dos rolos de pressão 12 e é transportado ao longo da linha do caminho. Entretanto, a disposição dos rolos de pressão 12 não é limitada ao exemplo ilustrado na Fig. 1, e suas posições de disposição podem ser determinadas arbitrariamente. diâmetros de rolo e passos de rolo diferentes dependendo da posição da linha de caminho, e dependendo de uma superfície fora de uma superfície fixa (superfície F, uma superfície esquerda inferior na Fig. 1) ou uma superfície solta (superfície L, uma superfície direita superior na Fig. 1) do tarugo 3 sobre o qual isso é provido.

[00052] Os rolos de segmento 13 (também referidos como rolosguia) são rolos não acionados providos na porção curvada 9B e na porção horizontal 9C, e apoiam e guiam o tarugo 3 ao longo da linha de caminho. Os rolos de segmento podem ser dispostos com diâmetros de rolo e passos de rolo diferentes dependendo da posição da linha de caminho, e dependendo de uma superfície fora de uma superfície fixa (superfície F, uma superfície esquerda inferior na Fig. 1) ou uma superfície solta (superfície L, uma superfície direita superior na Fig. 1) do tarugo 3 sobre o qual isso é provido.

[00053] O cortador de tarugo 8 é disposto em uma extremidade terminal da porção horizontal 9C da linha de caminho e corta o tarugo 3 transportado ao longo da linha de caminho para um comprimento predeterminado. Um tarugo cortado 14 é transportado para equipamento de uma etapa seguinte por rolos de mesa 15.

[00054] A configuração esquemática da máquina de fundição contínua 1 de acordo com essa modalidade é descrita acima com referência à Fig. 1. Entretanto, nessa modalidade, é suficiente que o dispositivo de agitação eletromagnética 100 tendo uma configuração a ser descrita mais tarde seja instalado para o molde 30 e a fundição contínua seja realizada usando o dispositivo de agitação eletromagnética 110; a configuração diferente do dispositivo de agitação eletromagnética 100 na máquina de fundição contínua 1 pode ser similar àquela de uma máquina de fundição contínua convencional geral. Portanto, a configuração da máquina de fundição contínua 1 não é limitada àquela ilustrada nos desenhos, e a máquina de fundição contínua 1 tendo qualquer configuração pode ser usada.

2. Configuração de Dispositivo de Agitação eletromagnética

[00055] Subsequentemente, a configuração do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade é descrita com referência às Figs. 2 e 3.

[00056] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal superior ilustrando um exemplo do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade. Especificamente, a Fig. 2 é uma vista em seção transversal obtida ao longo da linha A1-A1 na Fig.1 passando através do molde 30 e paralela ao plano X-Y. A Fig. 3 é uma vista em seção transversal lateral ilustrando um exemplo do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade. Especificamente, a Fig. 3 é uma vista em seção transversal obtida ao longo da linha A2-A2 na Fig. 2 passando através de um bico de imersão 6 e paralela ao plano X-Z.

[00057] Nesta modalidade, o dispositivo de agitação eletromagnética 100 é provido no lado do molde 30 de modo a envolver o molde 30.

[00058] Como descrito acima, o molde 30 tem o formato tubular quadrangular e é montado, por exemplo, de modo a ensanduichar o par de placas de molde do lado curto 32 e 34 pelo par de placas de molde do lado longo 31 e 33 a partir de ambos os lados. Especificamente, as respectivas placas de molde são dispostas anularmente na ordem da placa do molde do lado longo 31, da placa do molde do lado curto 32, da placa do molde do lado longo 33 e da placa do molde do lado curto 34. Cada placa de molde pode ser, por exemplo, a placa de cobre esfriada com água como acima descrito, mas não é limitado a tal exemplo; isso pode ser também formado em vários materiais geralmente usados como um molde de uma máquina de agitação contínua.

[00059] Aqui, a presente modalidade se refere à fundição contínua de tarugo, e um tamanho de tarugo é cerca de 300 a 500 mm em um lado (isto é, o comprimento na direção do eixo X e na direção do eixo Y). Por exemplo, uma largura X11 na direção do lado longo do tarugo 3 é 456 mm, e uma largura Y11 na direção do lado curto do tarugo 3 é 339 mm.

[00060] Cada placa de molde tem um tamanho correspondendo ao tamanho do tarugo. Por exemplo, as placas de molde do lado longo 31 e 33 têm uma largura na direção do lado longo pelo menos mais longa do que a largura X11 na direção do lado longo do tarugo 3, e as placas de molde do lado curto 32 e 34 têm uma largura na direção do lado curto substancialmente a mesma que a largura Y11 na direção do lado curto do tarugo 3. Uma espessura T11 de cada placa de molde é, por exemplo 25 mm.

[00061] A fim de obter mais efetivamente um efeito de melhoria de uma qualidade do tarugo 3 através do dispositivo de agitação eletromagnética 100, o molde 30 é desejavelmente formado para ter o comprimento na direção do eixo Z o mais longo possível. É geralmente conhecido que há um caso onde, quando solidificação do aço fundido 2 progride no molde 30, o tarugo 3 é separado de uma parede interna do molde 30 devido à contração de solidificação, de modo que o tarugo 3 não é esfriado suficientemente. Portanto, o comprimento do molde 30 é limitado a cerca de 1.000 mm o mais longo a partir do nível do banho de aço fundido. Nessa modalidade, considerando tais circunstâncias, cada placa de molde é formada de modo que o comprimento a partir do nível do banho de aço fundido para uma extremidade inferior de cada placa de molde é cerca de 1.000 mm, por exemplo.

[00062] O dispositivo de agitação eletromagnética 100 é provido com, por exemplo, um núcleo de ferro 110, uma pluralidade de bobinas 130 (130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g e 130h), o dispositivo de fonte de alimentação 150 descrito acima e um estojo 170 como ilustrado nas Figs. 2 e 3. Entretanto, nas Figs. 2 e 3, o dispositivo de fonte de alimentação 150 não é ilustrado para compreensão mais fácil, e o núcleo de ferro 110 e a pluralidade de bobinas 130 acomodados no estojo 170 são ilustrados transparentemente no estojo 170.

[00063] O núcleo de ferro 110 é um membro sólido incluindo um par de corpos principais laterais longos 111 e 113, um par de corpos principais laterais curtos 112 e 114 (daqui em diante algumas vezes referidos coletivamente como corpos principais) e uma pluralidade de dentes 119 (119a, 119b, 119c, 119d, 119e, 119f, 119g e 119h). O núcleo de ferro 110 é formado, por exemplo, por chapas de aço elétrico empilhadas. A bobina 130 é enrolada ao longo de cada dente 119 do núcleo de ferro 110 e um campo magnético é gerado através da aplicação de uma corrente alternada a cada bobina 130. Dessa maneira, o dente 119 e as bobinas 130 enroladas ao redor dos dentes 119 formam porções de polo magnético 120 (120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g e 120h) que servem como polos magnéticos quando a corrente alternada é aplicada.

[00064] Os corpos principais do lado longo 111 e 113 são providos em um lado externo do molde 30 de modo a facear as placas do molde do lado longo 31 e 33, respectivamente. Os corpos principais do lado curto 112 e 114 são providos em um lado externo do molde 30 de modo a facear as placas do molde do lado curto 32 e 34, respectivamente. O corpo principal do lado longo e o corpo principal do lado curto adjacentes um ao outro são conectados, por exemplo, sendo atados em um estado em que suas extremidades são sobrepostas uma à outra. Como resultado, o par de corpos principais do lado longo 111 e 113 e o par de corpos principais do lado curto 112 e 114 formam uma alça fechada envolvendo o molde 30 no lado do molde 30. Especificamente, os respectivos corpos principais são anularmente dispostos em uma direção circunferencial do molde 30 na ordem do corpo principal do lado longo 11, do corpo principal do lado curto 112, do corpo principal do lado longo 113 e do corpo principal do lado curto 114.

[00065] Dois dentes 119 são dispostos lado a lado na direção circunferencial do molde 30 em uma porção em um lado do molde 30 de cada corpo principal. Por exemplo, os dentes 119a e 119b são providos na direção circunferencial do molde 30 em uma porção faceando a placa do molde do lado longo 31 e o corpo principal do lado longo 111. Os dentes 119c e 119d são providos na direção circunferencial do molde 30 em uma porção faceando a placa de molde do lado curto 32 do corpo principal do lado curto 112. Os dentes 119e e 119f são providos na direção circunferencial do molde 30 em uma porção faceando a placa do molde do lado longo 33 do corpo principal do lado longo 113. Os dentes 119g e 119h são providos na direção circunferencial do molde 30 em uma porção faceando a placa do molde do lado curto 34 do corpo principal do lado curto 114. Especificamente, os dentes 119 são dispostos anularmente na direção circunferencial do molde 30 na ordem dos dentes 119a, 119b, 119c, 119d, 119e, 119f, 119g e 119h.

[00066] Dessa maneira, o núcleo de ferro 110 inclui, para cada uma das superfícies externas do molde 30, os dois dentes 119 dispostos lado a lado na direção circunferencial do molde 30 de modo a facear a superfície do lado externo. Portanto, no dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade, duas porções de pólo magnético 120 cada uma delas é formada dos dentes 119 do núcleo de ferro 110 e da bobina 130 enrolada ao redor dos dentes 119 são dispostas na direção circunferencial do molde 30 para cada uma das superfícies do lado externo do molde 30. O presente inventor constatou que é possível gerar apropriadamente o fluxo giratório ao longo do eixo vertical enquanto suprimindo um fluxo na direção vertical no aço fundido 2 no molde 30 ao dispor as porções de polo magnético 120 para o molde 30 desta maneira. O fluxo gerado no aço fundido 2 no molde 30 pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade é descrito mais tarde em detalhes.

[00067] Os dentes 119 se projetam em formatos de paralelepípedo retangular na direção horizontal a partir do corpo principal em direção ao molde 30 e são providos em intervalos na direção circunferencial do molde 30. Uma altura dos dentes 119 na direção do eixo Z é, por exemplo, comparável com aquela do corpo principal. Como descrito acima, uma vez que os dentes 110 e a bobina 130 enrolada ao redor dos dentes 119 servem como o polo magnético quando a corrente alternada é aplicada, um tamanho de cada um dos dentes 119 e uma relação posicional entre os dentes 119 afetaram o campo magnético gerado pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100. Portanto, o tamanho de cada um dos dentes 119 e a relação posicional entre os dentes 119 podem ser apropriadamente determinados de modo que uma força eletromagnética desejada pode ser aplicada ao aço fundido 2 pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100.

[00068] Uma largura X1 na direção do lado longo dos dentes 119a, 119b, 119e e 119f providos nos corpos principais do lado longo (daqui em diante também referidos como dentes do lado longo) é, por exemplo, 240 mm. Uma largura Y1 na direção do lado curto dos dentes 119c, 119d, 119g e 119h providos nos corpos principais do lado curto (daqui em diante também referidos como dentes do lado curto) é, por exemplo, 190 mm. Entretanto, a largura X1 na direção do lado longo dos dentes do lado longo e a largura Y1 na direção do lado curto dos dentes do lado curto não têm necessariamente que corresponder, mas elas são desejavelmente comparáveis uma à outra a fim de gerar mais estavelmente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no aço fundido 3 no molde 30.

[00069] Um intervalo X2 entre os dentes do lado longo (por exemplo, entre os dentes 119a e 119b) é, por exemplo, 140 mm. Um intervalo Y2 entre os dentes do lado curto (por exemplo, entre os dentes 119g e 119h) é, por exemplo, 140 mm.

[00070] Um intervalo X3 entre as porções do polo magnético 120 faceando uma a outra na direção do lado longo do molde (por exemplo, entre as porções do polo magnético 120d e 120g) é, por exemplo, 775 mm. Um intervalo Y3 entre as porções do polo magnético 120 faceando uma a outra na direção do lado curto do molde (por exemplo, entre as porções do polo magnético 120b e 120e) é, por exemplo, 670 mm.

[00071] Posições na direção vertical e tamanho dos dentes 119 (isto é, uma posição na direção vertical e um tamanho do núcleo de ferro 110) são apropriadamente ajustados de acordo com uma posição e um tamanho do bico de imersão 6 e uma posição do nível de banho do aço fundido 2.

[00072] Uma distância Z1 na direção vertical entre uma superfície superior dos dentes 119 e o nível de banho do aço fundido 2 é, por exemplo, 280 mm. Uma distância Z2 na direção vertical entre uma superfície inferior dos dentes 119 e um nível do banho do aço fundido 2 é, por exemplo, 580 mm.

[00073] Entretanto, uma distância Z11 na direção vertical entre uma superfície inferior do bico de imersão 6 e o nível de banho do aço fundido 2 é 250 mm, por exemplo. Um diâmetro interno D11 do bico de imersão 6 é 90 mm, por exemplo. Um diâmetro externo D12 do bico de imersão 6 é 145 mm, por exemplo. Uma altura Z12 a partir da parte inferior de um orifício de descarga 61 do bico de imersão 6 é, por exemplo, 85 mm. Uma largura D13 do orifício de descarga 61 do bico de imersão 6 é, por exemplo, 80 mm. O orifício de descarga 61 do bico de imersão 6 é inclinado em 15º para cima a partir de um lado interno em direção a um lado externo do bico, por exemplo. Um par de tais bicos de descarga 61 é provido em posições faceando as placas de molde do lado curto 32 e 34 no bico de imersão 6.

[00074] A bobina 130 é enrolada ao redor de cada dente 119 com uma direção de protrusão de cada um dos dentes 119 como uma direção do eixo de enrolamento (isto é, a bobina 130 é enrolada para magnetizar cada um dos dentes 119 na direção de protrusão de cada um dos dentes 119). Por exemplo, as bobinas 130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g e 130h são enroladas ao longo dos dentes 119a, 119b, 119b, 119d, 119e, 119f, 119g e 119h, respectivamente. Como resultado, as porções do polo magnético 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g e 120h são formadas. A bobina 130 é enrolada ao longo dos dentes do lado longo com a direção do eixo Y como a direção do eixo de enrolamento, e a bobina 130 é enrolada ao longo dos dentes do lado curto com a direção do eixo X como a direção do eixo de enrolamento.

[00075] Como um fio condutor formando a bobina 130, por exemplo, um fio de cobre tendo uma seção transversal de 10 mm x 10 mm e incluindo um canal de água de resfriamento tendo um diâmetro de cerca de 5 mm interno é usado. Quando uma corrente é aplicada, o fio condutor é resfriado usando o canal de água de resfriamento. O fio condutor cuja uma camada de superfície é isolada com papel isolante ou similar pode ser enrolado em camadas. Por exemplo, cada bobina 130 é formada enrolando o fio condutor em mais ou menos duas a quatro camadas.

[00076] O dispositivo de fonte de alimentação 150 ilustrado na Fig. 1 é conectado a cada uma da pluralidade de tais bobinas 130. O dispositivo de fonte de alimentação 150 aplica uma corrente alternada a cada bobina 130 com um deslocamento de fase de 90° na ordem de disposição das bobinas 130 de modo a gerar o campo magnético rotativo no molde 30. Como resultado, a força eletromagnética que gera o fluxo giratório ao redor do eixo vertical pode ser aplicada ao aço fundido 2 no molde 30. Especificamente, o dispositivo de fonte de alimentação 150 preferivelmente aplica a corrente alternada de 1,0 Hz a 6,0 Hz a cada bobina 130, e mais preferivelmente aplica a corrente alternada de 1,0 Hz a 4,0 Hz.

[00077] Acionamento do dispositivo de fonte de alimentação 150 pode ser apropriadamente controlado por um dispositivo de controle (não ilustrado) incluindo um processador e similar operando de acordo com um programa predeterminado. Especificamente, ao controlar um valor de corrente (valor efetivo) aplicado a cada bobina 130 e uma frequência pelo dispositivo de controle, resistência da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 pode ser controlada. Entretanto, um método de aplicação da corrente alternada a cada bobina 130 é descrito mais tarde em detalhes.

[00078] O estojo 170 é um membro oco anular que cobre o núcleo de ferro 110 e a bobina 130. Um tamanho do estojo 170 pode ser apropriadamente determinado de modo que uma força eletromagnética desejada pode ser aplicada ao aço fundido 2 pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100. Uma vez que um fluxo magnético entra no molde 30 a partir da bobina 130 através de uma parede lateral do estojo 170 no campo magnético gerado pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100, um membro não magnético cuja resistência pode ser assegurada tal como aço inoxidável não magnético ou plásticos reforçados com fibra (FRP), por exemplo, é usado como um material do estojo 170.

3. Operação de Dispositivo de Agitação Eletromagnética

[00079] Subsequentemente, uma operação do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade é descrita com referência às Figs. 4 e 5.

[00080] A Fig. 4 é uma vista em seção transversal superior ilustrando um exemplo de um estado em que a corrente alternada é aplicada a cada bobina 130 do dispositivo de agitação eletromagnética 100. Especificamente, a Fig. 4 é uma vista em seção transversal obtida ao longo da linha A1-A1 na Fig. 1 passando através do molde 30 e paralela ao plano X-Y. A Fig. 5 é uma vista para ilustração da fase da corrente alternada aplicada a cada bobina 130 do dispositivo de agitação eletromagnética 100.

[00081] No dispositivo de agitação eletromagnética 100, como descrito acima, o dispositivo de fonte de alimentação 150 aplica a corrente alternada a cada bobina 130 de modo que as fases deslocam de 90° na ordem de disposição das bobinas 130. Por exemplo, como ilustrado na Fig. 4, o dispositivo de fonte de alimentação 150 aplica correntes alternadas de duas fases (+U e +V) com deslocamento de fase de 90° para as bobinas 130. Considerando uma direção da corrente também, o dispositivo de fonte de alimentação 150 pode aplicar quatro tipos de correntes alternadas de +U, +V, -U e -V com deslocamento de fase de 90° às bobinas 130. A Fig. 5 ilustra esquematicamente as fases de quatro tipos de correntes alternadas. Na Fig. 5, as posições em uma circunferência representam a fase dentre as correntes alternadas; por exemplo, +V está com um atraso de fase de 90° de +U.

[00082] Quando uma corrente alternada de +U é aplicada a uma certa bobina 130, a corrente alternada de +V é aplicada à bobina 130 adjacente à mesma, a corrente alternada de -U é aplicada à bobina 130 adjacente à mesma e a corrente alternada de -V é aplicada à bobina 130 adjacente à mesma. Similarmente, as correntes alternadas de +U, +, +V, -U e -V são sequencialmente aplicadas às bobinas 130 dispostas próximo da bobina 130 adjacente à mesma. Similarmente, as correntes alternadas de +U, +V, -U e -V são sequencialmente aplicadas às bobinas 130 dispostas próximo da bobina 130 adjacente à mesma. Por exemplo, às bobinas 130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g e 130h, as correntes alternadas de +U, +V, -U, -V, +U, +V, -U e -V são aplicadas, respectivamente.

[00083] Ao aplicar as correntes alternadas às respectivas bobinas 130 com tal diferença de fase, o campo magnético rotativo que gira na direção circunferencial do molde 30 é gerado no molde 30. Como resultado, a força eletromagnética na direção circunferencial do molde 30 é aplicada ao aço fundido 2 no molde 30, de modo que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical é gerado no aço fundido 2.

[00084] Ao gerar o campo magnético rotativo pelo dispositivo de agitação eletromagnética 100 usando as correntes alternadas de duas fases, é possível gerar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no aço fundido 2 em um custo menor comparado com um caso de uso de uma fonte de energia alternada de três fases. Em um caso de uso das correntes alternadas de duas fases, é necessário aplicar a corrente alternada a cada bobina 130 com um deslocamento de fase de 90° na ordem de disposição das bobinas 130, de modo que o número de bobinas 130 é desejavelmente um múltiplo de 4.

Exemplo 1

[00085] Um resultado de uma simulação de análise de campo eletromagnético realizada para confirmar o fluxo gerado no aço fundido 2 no molde 30 na presente modalidade é descrito.

Simulação 1

[00086] Várias condições de simulação foram estabelecidas abaixo, e a simulação de análise de campo eletromagnético foi realizada com relação a cada um do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade e um dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com um exemplo comparativo.

[00087] Aqui, o dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com o exemplo comparativo é descrito com referência à Fig. 6. A Fig. 6 é uma vista em seção transversal superior ilustrando o dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com o exemplo comparativo. Especificamente, a Fig. 6 é uma vista em seção transversal obtida ao longo da linha A1-A1 na Fig. 1 em um caso onde o dispositivo de agitação eletromagnética 900 é aplicado no lugar do dispositivo de agitação eletromagnética 100 à máquina de fundição contínua 1.

[00088] O dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com o exemplo comparativo é diferente do dispositivo de agitação eletromagnética 100 descrito acima pelo fato que apenas um dente 919 (919a, 919b, 919c e 919d) é provido para um lado em uma porção em um lado de um molde 30 em cada corpo principal em um núcleo de ferro 910. Portanto, no dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com o exemplo comparativo, uma porção de pólo magnético 920 (920a, 920b, 920c e 920d) formada dos dentes 919 do núcleo de ferro 910 e uma bobina 930 (930a, 930b, 930c e 930d) enrolada ao redor dos dentes 919 é disposta para cada superfície do lado externo do molde 30.

[00089] Especificamente, os dentes 919a, 919b, 919c e 919d são providos em porções faceando as placas de molde correspondentes de um corpo principal do lado longo 111, um corpo principal do lado curto 112, um corpo principal do lado longo 113 e um corpo principal do lado curto 114, respectivamente. As bobinas 930a, 930b, 930c e 930d são enroladas ao longo dos dentes 919a, 919b, 919c e 919d, respectivamente. Como resultado, as porções do polo magnético 920a, 920b, 920c e 920d são formadas. Uma largura X91 em uma direção do lado longo dos dentes do lado longo 919a e 919c é 625 mm. Uma largura Y91 em uma direção do lado curto dos dentes do lado curto 919b e 919d é 520 mm.

[00090] Entretanto, como no dispositivo de agitação eletromagnética 100 descrito acima, no dispositivo de agitação eletromagnética 900 de acordo com o exemplo comparativo, uma corrente alternada é aplicada a cada bobina 930 com um deslocamento de fase de 90º na ordem de disposição das bobinas 930de modo a gerar um campo magnético rotativo no molde 30. Como resultado, a força eletromagnética que gera o fluxo giratório ao redor do eixo vertical pode ser aplicada ao aço fundido 2 no molde 30

[00091] As condições da simulação de análise de campo eletromagnético com relação a essa modalidade são como segue. Entretanto, a simulação de análise de campo eletromagnético foi realizada supondo que um material do núcleo de ferro 110 seja uma chapa de aço de silício e que nenhuma corrente parasita seja gerada no núcleo de ferro 110.

[00092] Largura X11 na direção do lado longo do tarugo: 456 mm

[00093] Largura Y11 na direção do lado curto do tarugo: 339 mm

[00094] Espessura T11 da placa do molde: 25 mm

[00095] Largura X1 na direção do lado longo de dentes do lado longo: 240 mm

[00096] Largura Y1 na direção do lado curto de dentes do lado curto: 190 mm

[00097] Intervalo X2 entre os dentes do lado longo: 140 mm

[00098] Intervalo Y2 entre os dentes do lado curto: 140 mm

[00099] Intervalo X3 entre as porções de polo magnético faceando uma a outra na direção do lado longo do molde: 775 mm

[000100] Intervalo Y3 entre as porções de polo magnético faceando uma a outra na direção do lado curto do molde: 670 mm

[000101] Distância Z1 na direção vertical entre a superfície superior dos dentes e nível de banho do aço fundido: 280 mm

[000102] Distância Z2 na direção vertical entre a superfície inferior dos dentes e nível de banho do aço fundido: 580 mm

[000103] Condutividade da placa do molde: 7,14 x 105 S/m

[000104] Condutividade do aço fundido: 2,27 x 105 S/m

[000105] Enrolamento em bobina: 36 voltas

[000106] Valor da corrente (valor efetivo) de corrente alternada aplicada à bobina: 640A

[000107] Frequência da corrente de corrente alternada aplicada à bobina: 1,8 Hz

[000108] As condições da simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo foram obtidas deletando as condições X1, Y1, X2 e Y2 das condições considerando a presente modalidade e adicionando as condições X91 e Y91 que seguem.

[000109] Largura X91 na direção do lado longo dos dentes do lado longo: 625 mm

[000110] Largura Y91 na direção do lado curto dos dentes do lado curto: 520 mm

[000111] Os resultados da simulação de análise de campo eletromagnético descrita acima são ilustrados nas Figs. 7 a 10. A Fig. 7 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 em um plano horizontal em uma posição central na direção vertical do núcleo de ferro 110 obtida pela simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade. A Fig. 8 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 na vizinhança de uma superfície do lado interno da placa de molde do lado longo 33 obtida pela simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade. A Fig. 9 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 em um plano horizontal em uma posição central na direção vertical do núcleo de ferro 910 obtida através da simulação da análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo. A Fig. 10 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 na vizinhança de uma superfície do lado interno da placa de molde do lado longo 33 obtida pela simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo. Nas Figs. 7 a 10, um vetor de densidade de força Lorentz representado a força eletromagnética (N/m3) agindo por volume unitário do aço fundido 2 como uma quantidade de vetor é indicado por uma seta.

[000112] Com relação ao exemplo comparativo, com referência à Fig. 9, é confirmado que a força eletromagnética é distribuída de modo a gerar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no aço fundido 2 no molde 30. No entanto, com referência à Fig. 10, no exemplo comparativo, a força eletromagnética tendo um componente vertical relativamente grande é confirmada. Por exemplo, em uma região superior R1 no molde 30, como ilustrado na Fig. 10, uma força eletromagnética ascendente relativamente grande é confirmada. Em uma região inferior R2 no molde 30, como ilustrado na Fig. 10, uma força eletromagnética descendente relativamente grande é confirmada. Especificamente, de acordo com o resultado da simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo, em um caso onde uma direção positiva e uma direção negativa são definidas como uma direção ascendente e uma direção descendente, respectivamente, um valor máximo, um valor mínimo e um valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 foram 479 N/m3, -378 N/m3 e 57 N/m3, respectivamente.

[000113] Aqui, um fluxo de vazamento no campo magnético gerado pela bobina é descrito com referência à Fig. 11. A Fig. 11 ilustra esquematicamente uma porção de polo magnético 203 localizada no lado do molde 30. A porção de polo magnético 203 é formada dos dentes 201 de um núcleo de ferro e uma bobina 202 enrolada ao redor dos dentes 201.

[000114] Quando uma corrente alternada é aplicada à bobina 202, primeiro, um fluxo magnético 221 entra em uma placa de molde 230 a partir da porção do polo magnético 203 na direção horizontal. Como resultado, uma corrente parasita 211 é gerada na placa de molde 230 devido a uma mudança no tempo do fluxo magnético que passa horizontalmente através da placa de molde 230. Aqui, a corrente parasita 211 gerada na placa de molde 230 flui em uma direção para gerar um campo magnético para enfraquecer o fluxo magnético 211 entrando horizontalmente na placa de molde 230 a partir da porção do polo magnético 203. Portanto, um fluxo magnético 222 entrando horizontalmente na porção de polo magnético 203 a partir da placa de molde 230 age sobre o fluxo magnético 221 para enfraquecer o fluxo magnético 221 entrando horizontalmente na placa de molde 230 a partir da porção do polo magnético 203. Como resultado, no campo magnético gerado pela porção de polo magnético 203, o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde 230 a partir da porção do pólo magnético 230 é enfraquecido, e um fluxo de vazamento 223 incluindo um componente vertical é gerado

[000115] No exemplo comparativo, é considerado que a força eletromagnética tendo um componente vertical relativamente grande é aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 devido à geração de um número relativamente grande de tais fluxos de vazamento.

[000116] Com relação à presente modalidade, com referência à Fig. 7, é confirmado que a força eletromagnética é distribuída de modo a girar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no aço fundido 2 no molde 30 como no exemplo comparativo. Aqui, com referência à Fig. 8, é confirmado que cada vetor de densidade de força Lorentz tem principalmente basicamente um componente horizontal. Dessa maneira, na presente modalidade, é confirmado que os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 diminuem daqueles no exemplo comparativo. Especificamente, de acordo com o resultado da simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade, um valor máximo, um valor mínimo e um valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 foram 323 N/m3, -212 N/m3 e 7,5 N/m3, respectivamente. A partir disso também, é compreendido que os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 diminuem na presente modalidade daqueles no exemplo comparativo.

[000117] No campo magnético gerado pela porção de polo magnético do dispositivo de agitação eletromagnética, o fluxo de vazamento é gerado devido à corrente parasita gerada na placa de molde como acima descrito. Aqui, quanto maior o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção de polo magnético, maior a corrente parasita gerada na placa do molde. Como resultado, um efeito de enfraquecimento do fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção do polo magnético pela corrente parasita aumenta. Portanto, quanto maior o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção do polo magnético, mais fluxos de vazamento são gerados.

[000118] No dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade, diferente do exemplo comparativo, as duas porções do polo magnético 120 são dispostas na direção circunferencial do molde 30 para cada uma das superfícies do lado externo do molde 30. Portanto, o campo magnético gerado pela porção do polo magnético 120 pode ser enfraquecido. Como resultado, o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção do polo magnético 120 pode ser enfraquecido, de modo que geração do fluxo de vazamento pode ser suprimida. Por essa razão, é considerado que, na presente modalidade, os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 diminuíram daqueles no exemplo comparativo.

[000119] Aqui, uma interação entre campos magnéticos adjacentes é descrita com referência à Fig. 12. A Fig. 12 ilustra esquematicamente fios elétricos 301 e 302 em que correntes fluem em direções opostas. Uma corrente flui no fio elétrico 301 a partir de um lado frontal para um lado traseiro de uma superfície do papel. Portanto, um campo magnético 311 em uma direção horária na superfície do papel é gerado ao redor do fio elétrico 301. Por outro lado, uma corrente flui no fio elétrico 302 a partir do lado traseiro para o lado frontal da superfície do papel. Portanto, um campo magnético 312 em uma direção anti- horária na superfície do papel é gerado ao redor do fio elétrico 302.

[000120] Em um caso onde uma distância entre os fios elétricos 301 e 302 é uma distância relativamente longa L1, os campos magnéticos 311 e 312 reforçam um ao outro entre os fios elétricos 301 e 302, de modo que um fluxo magnético 321 entre os fios elétricos 301 e 302 se torna relativamente forte. Por outro lado, em um caso onde a distância entre os fios elétricos 301 e 302 é uma distância relativamente curta L2, os campos magnéticos 311 e 312 cancelam um ao outro entre os fios elétricos 301 e 302, de modo que um fluxo magnético 322 entre os fios elétricos 301 e 302 se torna relativamente fraco.

[000121] Dessa maneira, em um caso onde os campos magnéticos adjacentes gerados pelas correntes que fluem nas direções opostas estão relativamente próximos uns dos outros, pode haver um efeito que ambos os campos magnéticos cancelam um ao outro. No dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade, comparado com o exemplo comparativo, a largura na direção circunferencial do molde 30 de cada porção do polo magnético 120 é pequena, e a distância entre as correntes que fluem nas direções opostas nas bobinas 130 é curta, de modo que os campos magnéticos adjacentes cancelam um ao outro. Portanto, o fluxo magnético que entra na placa do molde a partir de cada porção do polo magnético 120 se torna fraco. Portanto, a corrente parasita gerada na placa do molde se torna pequena. Ainda, como para a faixa da corrente parasita gerada na placa de molde também, a largura na direção circunferencial do molde 30 é pequena, e a distância entre as correntes que fluem nas direções opostas em cada corrente parasita é curta, de modo que pode haver um efeito que os campos magnéticos adjacentes cancelam um ao outro. Como resultado, pode haver um efeito de tornar o fluxo magnético gerado pela corrente parasita significantemente fraco. Como resultado, geração do fluxo de vazamento pode ser suprimida. Para essa razão também, na presente modalidade, é considerado que os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 diminuem daquelas no exemplo comparativo.

[000122] Entretanto, é esperado que quanto menor a largura na direção circunferencial do molde 30 de cada porção do polo magnético 120, mais o efeito de enfraquecimento do fluxo magnético gerado pela corrente parasita gerada na placa do molde é melhorado. No entanto, o campo magnético que pode ser gerado por uma porção do polo magnético 120 se torna excessivamente fraco devido à dimensão pequena de cada porção do polo magnético 120, de modo que há um caso onde se torna difícil assegurar a força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2. Por exemplo, em um caso onde três ou mais porções de polo magnético 120 são dispostas na direção circunferencial do molde 30 para cada uma das superfícies do lado externo do molde 30, seria difícil assegurar a força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2. Por outro lado, na presente modalidade em que as duas porções do polo magnético 120 são dispostas na direção circunferencial do molde 30 para cada uma das superfícies do lado externo do molde 30, como descrito com referência à Fig. 7, foi confirmado que a força eletromagnética foi distribuída de modo a gerar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no aço fundido 2 no molde 30.

[000123] Como descrito acima, de acordo com o dispositivo de agitação eletromagnética 100 da presente modalidade, é possível aplicar a força eletromagnética ao aço fundido 2 no molde 30 de modo a gerar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical. Ainda, os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 podem ser diminuídos. Portanto, se torna possível eliminar a necessidade de uma etapa de enrolamento da bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção na qual o núcleo de ferro formando a alça fechada se estende no momento da fabricação, e gera apropriadamente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical enquanto suprimindo o fluxo na direção vertical no aço fundido 2 no molde 30.

Simulação 2

[000124] Em seguida, com relação a cada uma da presente modalidade e do exemplo comparativo, uma simulação de análise de campo eletromagnético foi realizada enquanto mudando de modo variável a frequência de corrente da corrente alternada aplicada à bobina a partir das condições de simulação descritas acima.

[000125] Os resultados da simulação da análise de campo eletromagnético são ilustrados nas Figs. 13 e 14 e na Tabela 1. A Fig. 13 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre a frequência de corrente e o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 obtido através da simulação da análise de campo eletromagnético com relação a cada uma da presente modalidade e do exemplo comparativo. A Fig. 14 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre a frequência de corrente a uma força eletromagnética média aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 obtido através de simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade. A Tabela 1 ilustra o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética e um valor da força eletromagnética média para cada frequência de corrente obtida através de simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade. Entretanto, a força eletromagnética média corresponde a um valor médio de valores absolutos (magnitude) da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2.

[000126] Com referência à Fig. 13, foi con firmado que, na presente modalidade, o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética se tornou menor do que aquele no exemplo comparativo para cada frequência de corrente. A partir disso, é compreendido que, na presente modalidade, os componentes verticais da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 diminuem daqueles no exemplo comparativo sem importar a frequência da corrente.

[000127] Com referência à Fig. 13 e Tabela 1, é compreendido que o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética basicamente se torna menor conforme a frequência de corrente se torna menor. Aqui, quanto menor a frequência de corrente, mais fraco o campo magnético gerado pela porção de polo magnético 120, de modo que mais fraco o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção do polo magnético 120. Portanto, geração do fluxo de vazamento no campo magnético gerado pela porção do polo magnético 120 é suprimida. Portanto, é considerado que o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética se torna menor conforme a frequência de corrente se torna menor.

[000128] Entretanto, na presente modalidade, é compreendido que o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética atinge um valor máximo em um caso onde a frequência de corrente está na vizinhança de 4,3 Hz, e gradualmente se torna menor conforme a frequência de corrente se torna maior em uma região onde a frequência de corrente excede a vizinhança de 4,3 Hz. Aqui, em um caso onde a frequência de corrente é relativamente alta, devido a um aumento no efeito que o fluxo magnético que entra horizontalmente na placa de molde a partir da porção do polo magnético 120 ser enfraquecido pela corrente parasita gerada na placa de molde, o fluxo magnético que passa através da placa do molde para atingir o interior do molde a partir da porção do polo magnético 120 diminui. Como resultado, é considerado que o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética diminui gradualmente conforme a frequência de corrente se torna maior na região onde a frequência de corrente é alta para exceder a vizinhança de 4,3 Hz.

[000129] Com referência à Fig. 14 e Tabela 1, é compreendido que a força eletromagnética média se torna basicamente menor conforme a frequência da corrente se torna menor. É considerado que isso é porque o campo magnético gerado pela porção do polo magnético 120 se torna mais fraco conforme a frequência de corrente se torna menor, como descrito acima.

[000130] Entretanto, na presente modalidade, é compreendido que a força eletromagnética média atinge um valor máximo em um caso onde a frequência da corrente está na vizinhança de 3,9 Hz e gradualmente se torna menor conforme a frequência de corrente se torna maior em uma região onde a frequência da corrente excede a vizinhança de 3,9 Hz. É considerado que isso é porque o fluxo magnético que passa através da placa do molde para atingir o interior do molde a partir da porção do polo magnético 120 diminui na região onde a frequência da corrente é alta para exceder a vizinhança de 3,9 Hz, como descrito acima.

[000131] Como descrito acima, conforme a frequência da corrente se torna menor, o valor médio dos componentes verticais da força eletromagnética diminui, de modo que o efeito de supressão do fluxo na direção vertical gerado no aço fundido 2 no molde 30 aumenta. Por outro lado, uma vez que a força eletromagnética média diminui conforme a frequência da corrente se torna menor, o efeito de agitação do aço fundido 2 através da geração do fluxo giratório no aço fundido 2 no molde 30 se torna menor. Dessa maneira, há uma relação de "trade-off” entre o efeito de supressão do fluxo na direção vertical gerado no aço fundido 2 e o efeito de geração do fluxo giratório no aço fundido 2 para agitar o aço fundido 2.

Exemplo 2

[000132] Um resultado de um teste de máquina real realizado para confirmar uma qualidade de um tarugo fabricado na presente modalidade é descrito. Especificamente, um dispositivo de agitação eletromagnética tendo uma configuração similar àquela do dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade descrita acima foi instalado em uma máquina de fundição contínua realmente usada em operação (tendo uma configuração similar àquela da máquina de agitação contínua 1 ilustrada na Fig. 1), e fundição contínua foi realizada enquanto mudando variavelmente um valor de uma frequência de corrente de uma corrente alternada aplicada a uma bobina 130. Uma quantidade de superfície e uma quantidade interna de um tarugo obtido após fundição foram examinadas através de inspeção visual e inspeção de detecção de ultrassônica de falha. As condições para fundição contínua são como segue.

[000133] Largura X11 na direção do lado longo do tarugo: 456 mm

[000134] Largura Y11 na direção do lado curto do tarugo: 339 mm

[000135] Espessura T11 da placa do molde: 25 mm

[000136] Largura X1 na direção do lado longo de dentes do lado longo: 240 mm

[000137] Largura Y1 na direção do lado curto de dentes do lado curto: 190 mm

[000138] Intervalo X2 entre os dentes do lado longo: 140 mm

[000139] Intervalo Y2 entre os dentes do lado curto: 140 mm

[000140] Intervalo X3 entre as porções de polo magnético faceando uma a outra na direção do lado longo do molde: 775 mm

[000141] Intervalo Y3 entre as porções de polo magnético faceando uma a outra na direção do lado curto do molde: 670 mm

[000142] Distância Z1 na direção vertical entre a superfície superior dos dentes e nível de banho do aço fundido: 280 mm

[000143] Distância Z2 na direção vertical entre a superfície inferior dos dentes e nível de banho do aço fundido: 580 mm

[000144] Enrolamento na bobina: 36 voltas

[000145] Valor da corrente (valor efetivo) de corrente alternada aplicada à bobina: 640A

[000146] Distância Z11 na direção vertical entre a superfície inferior de bico de imersão 6 e nível de banho de aço fundido 2: 250 mm

[000147] Diâmetro interno D11 do bico de imersão 6: 90 mm

[000148] Diâmetro externo D12 do bico de imersão 6: 145 mm

[000149] Altura Z12 a partir da parte inferior do orifício de descarga 61 do bipo de imersão 6: 85 mm

[000150] Largura D13 do orifício de descarga 61 do bico de imersão 6: 80 mm

[000151] Inclinação do bico de descarga 61 do bico de imersão 6: 15º para cima a partir do lado interno em direção ao lado externo do bico.

[000152] A Tabela 2 ilustra um resultado do teste de máquina real. Na Tabela 2, uma qualidade do tarugo é representada por "o" em um caso onde um efeito quase não foi encontrado e manutenção não foi necessária, "Δ" em um caso onde um efeito foi encontrado e manutenção foi necessária e "x" em um caso onde muitos defeitos foram encontrados e não útil como um material de qualidade severa mesmo após manutenção.

[000153] Com referência à Tabela 2, foi confirmado que a qualidade do tarugo era excelente em termos de ambas a qualidade de superfície e qualidade interna em um caso onde a frequência de corrente era 1,0 Hz e 6,0 Hz. Portanto, é compreendido que a qualidade do tarugo pode ser efetivamente melhorada aplicando a corrente alternada de 1,0 Hz a 6,0 Hz à bobina 130. É considerado que isso se dá porque ambos os efeitos de supressão do fluxo na direção vertical gerados no aço fundido 2 e o efeito de agitação do aço fundido 2 através da geração do fluxo giratório no aço fundido 2 podem ser efetivamente obtidos em um caso onde a frequência de corrente é 1,0 Hz a 6,0 Hz.

[000154] A propósito, a força eletromagnética média aplicada ao aço fundido 2 no molde 30 gradualmente se torna menor conforme a frequência da corrente se torna maior na região onde a frequência da corrente excede a vizinhança de 3,9 Hz como descrito acima. Ainda, o consumo de energia no dispositivo de agitação eletromagnética 100 aumenta conforme a frequência da corrente se torna maior, de modo que não há nenhuma vantagem de tornar a frequência da corrente maior do que 4,0 Hz. Portanto, é possível suprimir o consumo de energia enquanto efetivamente melhorando a qualidade do tarugo através da aplicação da corrente alternada de 1,0 Hz a 4,0 Hz à bobina 130.

Exemplo 3

[000155] Um resultado de simulação de análise de fluxo de calor realizada para confirmar em mais detalhes o fluxo gerado no aço fundido 2 no molde 30 na presente modalidade é descrito.

Simulação 1

[000156] Usando um resultado de distribuição da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 obtido através da simulação da análise de campo eletromagnético descrita acima para o dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade realizada enquanto ajustando a frequência da corrente para 1,2 Hz, a análise de fluxo de calor foi realizada.

[000157] Condições da simulação da análise de fluxo de calor com relação à presente modalidade são como segue.

[000158] Largura X11 na direção do lado longo do tarugo: 456 mm

[000159] Largura Y11 na direção do lado curto do tarugo: 339 mm

[000160] Distância Z11 na direção vertical entre a superfície inferior do bico de imersão 6 e o nível de banho do aço fundido 2: 250 mm

[000161] Diâmetro interno D11 do bico de imersão 6: 90 mm

[000162] Diâmetro externo D12 do bico de imersão 6: 145 mm

[000163] Altura Z12 a partir da parte inferior do orifício de descarga 61 do bico de imersão 6: 85 mm

[000164] Largura D13 do orifício de descarga 61 do bico de imersão 6: 80 mm

[000165] Inclinação do bico de descarga 61 do bico de imersão 6: 15º para acima a partir do lado interno em direção ao lado externo do bico

[000166] Velocidade de fundição (velocidade na qual o tarugo é extraído): 0,6 m/min

[000167] Os resultados da simulação da análise de fluxo de calor descrita acima são ilustrados nas Figs. 15 a 17. A Fig. 15 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição de temperatura e uma taxa de fluxo de agitação do aço fundido 2 no molde 30 em uma seção transversal passando através de uma linha central do bico de imersão 6 e paralela à direção do lado longo do molde obtida através de simulação de análise de fluxo de calor com relação à presente modalidade. A Fig. 16 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da temperatura e taxa de fluxo de agitação do aço fundido 2 no molde 30 em um plano horizontal (plano horizontal acima do núcleo de aço ferro 110) separado do nível de banho a montante por 50 mm obtido através da simulação de análise de fluxo de calor com relação à presente modalidade. A Fig. 17 é uma vista ilustrando um exemplo de distribuição da temperatura e taxa de fluxo de agitação do aço fundido 2 no molde 30 em um plano horizontal (plano horizontal em uma posição central na direção vertical do núcleo de aço ferro 110) distante do nível de banho a jusante por 430 mm obtido através de simulação de análise de fluxo de calor com relação à presente modalidade. Nas Figs. 15 a 17, um vetor de fluxo representando uma taxa de fluxo (m/x) em cada posição do aço fundido 2 como uma quantidade de vetor é indicado por uma seta. Nas Figs. 15 a 17, a distribuição da temperatura é ilustrada por gradação de escala cinza, e uma porção mais escura indica uma região em temperatura maior.

[000168] Com referência à Fig. 15, um estado em que o aço fundido 2 enviado para o molde 30 através do bico de imersão 6 é descarregado horizontalmente a partir do orifício de descarga 61 é confirmado. Com referência às Figs. 16 e 17, um estado em que o aço fundido 2 é descarregado a partir do orifício de descarga 61 e então agitado ao redor do eixo vertical é confirmado. Especificamente, com referência à Fig. 17, um estado em que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical é gerado no estado fundido 2 no molde 30 no plano horizontal na posição central na direção vertical do núcleo de ferro 110 é confirmado. Além disso, com referência à Fig. 16, um estado em que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical é gerado no estado fundido 2 no molde 30 também no plano horizontal acima o núcleo de ferro 110 é similarmente confirmado.

[000169] Como descrito acima, de acordo com o dispositivo de agitação eletromagnética 100 da presente modalidade, foi confirmado em detalhes adicionais que é possível gerar apropriadamente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical no estado fundido 2 no molde 30. Simulação 2

[000170] Em seguida, uma simulação de análise de falha de calor usando cada um dos resultados da simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade realizada enquanto mudando variavelmente a frequência de corrente foi realizada. Especificamente, a simulação de análise de fluxo de calor usando cada um dos resultados da simulação de análise de campo eletromagnético com relação à presente modalidade em um caso onde a frequência de corrente foi ajustada para 1,0 Hz, 1,8 Hz, 2,5 Hz e 4,0 Hz foi realizada. Entretanto, como um alvo de comparação, uma simulação de análise de fluxo de calor usando os resultados da simulação de análise de campo eletromagnético com relação ao exemplo comparativo realizada enquanto ajustando a frequência da corrente para 1,8 Hz foi também realizada.

[000171] Os resultados das simulações de análise de fluxo de calor são ilustrados na Fig. 18. A Fig. 18 é uma vista ilustrando um exemplo de uma relação entre a distância a partir do nível de banho e a taxa de fluxo de agitação do aço fundido 2 no molde 30 obtido através da simulação da análise de fluxo de calor com relação a cada uma da presente modalidade e do exemplo comparativo. Especificamente, a Fig. 18 ilustra o resultado com relação à presente modalidade e o resultado com relação ao exemplo comparativo em um caso onde a frequência de corrente é ajustada para 1,0 Hz, 1,8 Hz, 2,5 Hz e 4,0 Hz. Na Fig. 18, um caso onde a taxa de fluxo de agitação tem um valor negativo corresponde a um caso onde o aço fundido 2 flui em uma direção oposta a uma direção de rotação do campo magnético de rotação gerado pelo dispositivo de agitação eletromagnética.

[000172] Com relação à presente modalidade, com referência à Fig. 18, é confirmado que a taxa de fluxo de agitação de 0,15 m/s a 0,4 m/s ocorre em uma região entre a superfície superior e a superfície inferior do núcleo de ferro em cada frequência de corrente. Ainda, é confirmado em cada frequência de corrente que a taxa de fluxo de agitação de 0,1 m/s a 0,35 m/s ocorre em uma região acima do núcleo de ferro.

[000173] Por outro lado, com relação ao exemplo comparativo, com referência à Fig. 18, é confirmado que a taxa de fluxo de agitação de 0,15 m/s a 0,4 m/s ocorre em uma região entre a superfície superior e a superfície inferior do núcleo de ferro. No entanto, em uma região acima do núcleo de ferro, é confirmado que a taxa de fluxo de agitação é significantemente menor do que aquela na presente modalidade. Especialmente, é confirmado que a taxa de fluxo de agitação passa para um valor negativo em uma região na vizinhança do nível de banho. É considerado que isso se dá porque, no exemplo comparativo, o fluxo na direção vertical é relativamente facilmente gerado no aço fundido 2, de modo que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical foi suprimido pelo fluxo na direção vertical do aço fundido 2.

[000174] Como descrito acima, na presente modalidade, foi confirmado que a taxa de fluxo de agitação pode ser suficientemente gerada no aço fundido 2 também na região acima do núcleo de ferro 110 no molde 30. Desta maneira, na presente modalidade, foi confirmado que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical pode ser apropriadamente gerado no aço fundido 2 no molde 30. Especialmente, foi confirmado que o fluxo giratório ao redor do eixo vertical pode ser apropriadamente gerado no aço fundido 2 no molde 30 em um caso onde uma corrente alternada de 1,0 Hz a 4,0 Hz foi aplicada à bobina 130.

4. Sumário

[000175] Como descrito acima, no dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade, o núcleo de ferro 110 inclui, para cada uma das superfícies laterais externas do molde 30, os dois dentes 119 dispostos lado a lado na direção circunferencial do molde 30 de modo a facear a superfície do lado externo. Portanto, no dispositivo de agitação eletromagnética 100 de acordo com a presente modalidade, duas porções de polo magnético 120 cada uma das quais é formada dos dentes 119 do núcleo de ferro 110 e da bobina 130 enrolada ao redor dos dentes 119 são dispostas na direção circunferencial do molde 30 para cada uma das superfícies do lado externo do molde 30. Como resultado, é possível obter um efeito de significantemente enfraquecer o fluxo magnético gerado pela corrente parasita gerada na placa do molde através do fluxo magnético entrando na placa do molde a partir da porção do polo magnético 120. Portanto, geração do fluxo de vazamento pode ser suprimida. Portanto, é possível aplicar a força eletromagnética ao aço fundido 2 de modo a gerar o fluxo giratório ao redor do eixo vertical enquanto diminuindo o componente vertical da força eletromagnética aplicada ao aço fundido 2 no molde 30. Portanto, se torna possível eliminar a necessidade de uma etapa de enrolamento da bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção na qual o núcleo de ferro formando a alça fechada se estende no momento da fabricação, e gerar apropriadamente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical enquanto suprimindo o fluxo na direção vertical no aço fundido 2 no molde 30.

[000176] A modalidade preferida da presente invenção é descrita acima em detalhes com referência aos desenhos acompanhantes, mas a presente invenção não é limitada a tal exemplo. É óbvio que uma pessoa de conhecimento comum no campo da técnica ao qual a presente invenção pertence pode obter várias variações ou aplicações dentro do escopo da ideia técnica mencionada nas reivindicações, e é compreendido que elas pertencem naturalmente ao escopo técnico da presente invenção.

Campo de Aplicação Industrial

[000177] De acordo com a presente invenção, é possível prover o dispositivo de agitação eletromagnética capaz de gerar apropriadamente o fluxo giratório ao redor do eixo vertical enquanto suprimindo o fluxo na direção vertical no metal fundido no molde em que a necessidade para uma etapa de enrolamento da bobina ao redor do núcleo de ferro ao redor do eixo na mesma direção que a direção em que o núcleo de ferro formando a alça fechada se estende no momento de fabricação é eliminada. Breve Descrição dos Símbolos de Referência 1 Máquina de fundição contínua 2 Aço fundido 3 Tarugo 3a Casca solidificada 3b Porção não solidificada 4 Colher de fundição 5 "Tundish" 6 Bico de imersão 7 Dispositivo de resfriamento secundário 8 Cortador de tarugo 9 Zona de resfriamento secundária 11Rolo de apoio Rolo de pressão Rolo de segmento Tarugo Rolo de mesa Molde Placa do molde do lado longo Placa do molde do lado curto Orifício de descarga Dispositivo de agitação eletromagnética Núcleo de ferro Corpo principal do lado longo Corpo principal do lado curto Dentes Porção do polo magnético Bobina Dispositivo de fonte de alimentação Estojo

Claims (2)

1. Dispositivo de agitação eletromagnética (100) configurado para aplicar uma força eletromagnética que gera um fluxo giratório ao redor de um eixo vertical para aço fundido (2) em um molde (30) através da geração de um campo magnético rotativo no molde (30), o qual é um molde (30) tubular quadrangular para fundição contínua, o dispositivo de agitação eletromagnética (100) caracterizado pelo fato de que compreende: um núcleo de ferro (110) envolvendo o molde (30) em um lado do molde (30) e incluindo dois dentes (119) dispostos lado a lado em uma direção circunferencial do molde (30) de modo a facear uma superfície do lado externo para cada uma das superfícies do lado externo do molde (30); bobinas (130) enroladas ao redor dos respectivos dentes (119) do núcleo de ferro (110); e um dispositivo de fonte de alimentação (150) que aplica uma corrente alternada a cada uma das bobinas (130) com um deslocamento de fase de 90° na ordem de disposição das bobinas (130) de modo a gerar o campo magnético rotativo.

2. Dispositivo de agitação eletromagnética (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fonte de alimentação (150) aplica uma corrente alternada de 1,0 Hz a 4,0 Hz a cada uma das bobinas (130).