CN111194247A - 铸模设备 - Google Patents

Abstract

目的是在连续铸造中在使生产性提高的情况下也能够稳定地确保铸片的品质。提供一种铸模设备，具备：连续铸造用的铸模；第1水箱及第2水箱，将用来冷却上述铸模的冷却水储水；电磁搅拌装置，对上述铸模内的熔融金属赋予在水平面内产生回旋流的电磁力；以及电磁制动装置，对从浸渍喷嘴向上述铸模内的熔融金属的吐出流赋予将上述吐出流制动的方向的电磁力；在上述铸模的长边铸模板的外侧面中，上述第1水箱、上述电磁搅拌装置、上述电磁制动装置及上述第2水箱，以收容在从上述长边铸模板的上端到下端之间的方式，从上方朝向下方依次设置；上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足0.80≤H1/H2≤2.33。

Description

铸模设备

技术领域

本发明涉及具备在连续铸造中使用的铸模以及对该铸模内的熔融金属赋予电磁力的电磁力发生装置的铸模设备。

背景技术

在连续铸造中，通过将暂时被积存在浇口盘(tundish)的熔融金属(例如钢液)经由浸渍喷嘴从上方向铸模内注入，因此，将外周面被冷却而凝固的铸片从铸模的下端拉拔，由此连续地进行铸造。将铸片中的外周面的凝固的部位称作凝固壳。

这里，在熔融金属中，为了防止浸渍喷嘴的吐出孔的堵塞而包含与熔融金属一起供给的惰性气体(例如Ar气体)的气体气泡或非金属夹杂物等，如果这些杂质残留在铸造后的铸片中，则成为使制品的品质变差的原因。通常，由于这些杂质的比重比熔融金属的比重小，所以在连续铸造中在熔融金属内浮起而被除去的情况较多。因而，如果使铸造速度增加，则该杂质的浮起分离不再被充分进行，铸片的品质有下降的趋向。这样，在连续铸造中，在生产性与铸片的品质之间有权衡的关系，即如果追求生产性则铸片的品质变差、如果以铸片的品质为优先则生产性下降的关系。

近年来，对汽车用外装件等的一部分的制品要求的品质逐年变得严格。因而，在连续铸造中，有为了确保品质而牺牲生产性来进行作业的趋向。鉴于这样的情况，在连续铸造中，要求在确保铸片的品质的同时使生产性进一步提高的技术。

另一方面，已知连续铸造中的铸模内的熔融金属的流动对铸片的品质影响较大。因而，通过适当地控制铸模内的熔融金属的流动，有可能能够在保持希望的铸片的品质的同时实现高速稳定作业、即能够使生产性提高。

为了控制铸模内的熔融金属的流动，开发了使用对该铸模内的熔融金属赋予电磁力的电磁力发生装置的技术。另外，在本说明书中，将包括铸模及电磁力发生装置的铸模周边的部件组为了方便也称作铸模设备。

具体而言，作为电磁力发生装置，广泛地使用电磁制动装置及电磁搅拌装置。这里，电磁制动装置是通过向熔融金属施加静磁场而在该熔融金属中产生制动力、抑制该熔融金属的流动的装置。另一方面，电磁搅拌装置是通过向熔融金属施加动磁场而在该熔融金属中产生被称作洛伦兹力的电磁力、对该熔融金属赋予在铸模的水平面内旋绕那样的流动模式的装置。

电磁制动装置通常设置为，使熔融金属中产生将从浸渍喷嘴喷出的吐出流的势头减弱那样的制动力。这里，来自浸渍喷嘴的吐出流通过碰撞在铸模的内壁上，形成朝向上方(即，熔融金属的液面存在的方向)的上升流及朝向下方(即，铸片被拉拔的方向)的下降流。因而，通过由电磁制动装置减弱吐出流的势头，上升流的势头被减弱，能够抑制熔融金属的液面的变动。此外，吐出流与凝固壳碰撞的势头也被减弱，所以还能够发挥抑制由于该凝固壳的再熔化而烧穿的效果。这样，电磁制动装置在以高速稳定铸造为目的的情况下经常被使用。进而，根据电磁制动装置，由于由吐出流形成的下降流的流速被抑制，所以促进了熔融金属中的杂质的浮起分离，能够得到使铸片的内部品质(以下也称作内品质)提高的效果。

另一方面，作为电磁制动装置的缺点，可以举出由于凝固壳界面处的熔融金属的流速为低速、所以有表面品质变差的情况。此外，由于由吐出流形成的上升流难以到达液面，所以还担心由于液面温度下降发生蒙皮(包皮)而产生内品质缺陷。

电磁搅拌装置如上述那样对熔融金属赋予规定的流动样式(模式)，即，使熔融金属内产生搅拌流。由此，促进了凝固壳界面处的熔融金属的流动，所以抑制了上述Ar气体气泡或非金属夹杂物等的杂质被捕捉到凝固壳内，能够使铸片的表面品质提高。另一方面，作为电磁搅拌装置的缺点可以举出：通过搅拌流碰撞在铸模内壁上，与来自上述浸渍喷嘴的吐出流同样发生上升流及下降流，所以该上升流在液面将粉末卷入，通过该下降流将杂质向铸模下方推压流动，有使铸片的内品质变差的情况。

如以上说明那样，在电磁制动装置及电磁搅拌装置中，从确保铸片的品质的观点，分别存在优点和缺点。因而，以使铸片的表面品质及内品质都改善为目的，开发了使用对于铸模设置电磁制动装置及电磁搅拌装置双方的铸模设备、或对于铸模设置多个电磁搅拌装置的铸模设备进行连续铸造的技术。

例如，在专利文献1中，公开了一种在铸模上部(更详细地讲，在弯液面附近)设置电磁搅拌装置、并在比铸模靠下方设置电磁制动装置的铸模设备。在专利文献1中记载：通过该结构能得到：由电磁搅拌装置能够改善铸片的表面品质、并且由电磁制动装置能够减少当进行高速铸造时会变得显著的夹杂物向铸片内的侵入(即，内品质能够提高)的效果。此外，例如，在专利文献2中，公开了一种在上下方向上设置了两段电磁搅拌装置的铸模设备。在专利文献2中记载：通过该结构，能得到由使电磁力作用于弯液面附近的熔融金属的上段的电磁搅拌装置能够提高铸片的表面品质、并且通过使电磁力作用于来自浸渍喷嘴的吐出流的下段的电磁搅拌装置能够提高铸片的内品质的效果。

此外，在专利文献3中记载了以下这样的连续铸造装置：在铸模的上部将电磁搅拌装置EMS接地、以芯的上端来到距铸模上部为规定距离的位置的方式设置有电磁制动装置LMF。此外，在专利文献4中，关于钢的连续铸造方法，记载了使用电磁搅拌线圈和电磁制动装置的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－226409号公报

专利文献2：日本特开2000－61599号公报

专利文献3：日本特开2015－27687号公报

专利文献4：日本特开2002－45953号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的铸模设备中，电磁制动装置的下端位于比铸模靠下方。由于通过电磁制动产生的电磁力(制动力)与熔融金属的流速对应而作用，所以在该设置位置，与将电磁制动装置设置在浸渍喷嘴的吐出孔附近的情况相比，担心作用于熔融金属的电磁力变得非常小。即，专利文献1中记载的由高速铸造时的电磁制动装置带来的铸片的内品质提高的效果有可能是限定性的。对于这一点，本发明者们假定通常的铸造条件(铸片尺寸及品种、浸渍喷嘴的位置等)而进行数值解析模拟等并研究的结果，新判明：在对专利文献1所记载的位置设置了电磁制动装置的情况下，在为了生产性提高而使铸造速度增加的情况下，能够适当地防止夹杂物的侵入的是铸造速度到1.6m/min左右，如果铸造速度超过1.6m/min左右，则可能发生难以有效地防止夹杂物的侵入的问题。

此外，在专利文献2所公开的铸模设备中，不使用电磁制动装置，而是通过由电磁搅拌装置使朝上的力作用于吐出流，使吐出流的势头减小。但是，由于通过电磁搅拌产生的电磁力与吐出流的流速变动无关地作用，所以可以想到难以由电磁搅拌装置稳定地控制吐出流的流速。本发明者们的研究的结果，新判明：如果要使用专利文献2所记载的铸模设备控制铸模内的熔融金属的流动，则起因于由上述的电磁搅拌装置进行的吐出流的控制的困难性，该熔融金属的流动容易变得不稳定，可能发生铸片的内品质容易变动的问题。

此外，专利文献3、专利文献4所记载的技术都是铸造速度为1.5m/min以下的低速，没有设想高速铸造。

这样，关于能够在确保铸片的品质的同时使生产性提高那样的电磁力发生装置的适当的结构，还有研究的余地。所以，本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的是提供一种在连续铸造中在使生产性提高的情况下也能够稳定地确保铸片的品质的新的且改良的铸模设备。

用来解决课题的手段

本发明者们尝试了在连续铸造中，通过使用组合了电磁制动装置和电磁搅拌装置的铸模设备使铸模内的熔融金属的流动稳定，在确保铸片的品质的同时使生产性提高。但是，这些装置并不是只要单纯地设置双方的装置就能够简单地得到双方的装置的优点。例如根据给上述凝固壳界面处的熔融金属的流速带来的影响也可知，这些装置也具有带来影响以抵消相互的效果的方面。因而，在使用了电磁制动装置及电磁搅拌装置两者的连续铸造中，与将这些装置分别以单体使用的情况相比铸片的品质(表面品质及内品质)变差的情况也不少。

所以，发明者们反复进行了数值解析模拟及实机试验而进行了专门研究，结果发现，在使用电磁制动装置及电磁搅拌装置的连续铸造中，为了更有效地发挥使铸片的品质提高的效果，即使在使生产性提高(改善)的情况下也能够确保铸片的品质，适当地规定这些装置的结构及设置位置是重要的。

即，为了解决上述课题，根据本发明的一技术方案，提供一种铸模设备，具备：连续铸造用的铸模；第1水箱及第2水箱，将用来冷却上述铸模的冷却水储水；电磁搅拌装置，对上述铸模内的熔融金属赋予在水平面内产生回旋流那样的电磁力；以及电磁制动装置，对从浸渍喷嘴向上述铸模内的熔融金属的吐出流(喷出流)赋予将上述吐出流制动的方向的电磁力；在上述铸模的长边铸模板的外侧面中，从上方朝向下方依次设置上述第1水箱、上述电磁搅拌装置、上述电磁制动装置及上述第2水箱；上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足下述数式(101)所示的关系。这里，铸造速度也可以是2.0m/min以下。

[式1]

此外，在该铸模设备中，上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2也可以满足下述数式(103)所示的关系。这里，铸造速度也可以是2.2m/min以下。

[式2]

此外，上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2也可以满足下述数式(105)所示的关系。这里，铸造速度也可以是2.4m/min以下。

[式3]

此外，上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2也可以满足下述数式(2)所示的关系。

[式4]

H1+H2≤500mm

…(2)

此外，上述电磁制动装置也可以由分割制动器(日语：分割ブレーキ)构成。

发明效果

如以上说明，根据本发明，在连续铸造中，即使在使生产性提高的情况下也能够确保铸片的品质。

附图说明

图1是概略地表示有关本实施方式的连续铸造机的一结构例的侧剖视图。

图2是有关本实施方式的铸模设备的Y－Z平面处的剖视图。

图3是铸模设备的图2所示的A－A截面处的剖视图。

图4是铸模设备的图3所示的B－B截面处的剖视图。

图5是铸模设备的图3所示的C－C截面处的剖视图。

图6是用来对由电磁制动装置对钢液赋予的电磁力的方向进行说明的图。

图7是表示凝固壳的厚度为4mm或5mm的情况下的铸造速度(m/min)与距钢液液面的距离(mm)的关系的图。

图8是表示通过数值解析模拟得到的铸造速度是1.4m/min的情况下的芯高度比例H1/H2与针孔指数的关系的曲线图。

图9是表示通过数值解析模拟得到的铸造速度是2.0m/min的情况下的芯高度比例H1/H2与针孔指数的关系的曲线图。

图10是表示由数值解析模拟得到的铸造速度与内品质指数的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的优选的实施方式。另外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要素，赋予相同的标号而省略重复说明。

另外，在本说明书所示的各图中，为了说明，有将一部分的构成部件的大小夸张地表现的情况。在各图中图示的各部件的相对的大小并不一定是正确地表现实际的部件间的大小关系。

此外，以下作为一例而对熔融金属是钢液的实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于该例，本发明也可以适用于针对其他的金属的连续铸造。

(1.连续铸造机的结构)

参照图1，对有关本发明的优选的一实施方式的连续铸造机的结构及连续铸造方法进行说明。图1是概略地表示有关本实施方式的连续铸造机的一结构例的侧剖视图。

如图1所示，有关本实施方式的连续铸造机1是用来使用连续铸造用的铸模110将钢液2连续铸造、制造板坯等的铸片3的装置。连续铸造机1具备铸模110、浇包4、浇口盘5、浸渍喷嘴6、二次冷却装置7和铸片切断机8。

浇包4是用来将钢液2从外部输送到浇口盘5的可动式的容器。浇包4被配置在浇口盘5的上方，浇包4内的钢液2被向浇口盘5供给。浇口盘5被配置在铸模110的上方，积存钢液2，将该钢液2中的夹杂物除去。浸渍喷嘴6从浇口盘5的下端朝向铸模110向下方延伸，其前端被浸渍在铸模110内的钢液2中。该浸渍喷嘴6将在浇口盘5中被除去了夹杂物的钢液2向铸模110内连续供给。

铸模110是与铸片3的宽度及厚度对应的四角筒状，例如以用一对长边铸模板(与后述的图2所示的长边铸模板111对应)将一对短边铸模板(与后述的图4～图6所示的短边铸模板112对应)从两侧夹着的方式组装。长边铸模板及短边铸模板(以下，有统称作铸模板的情况)是设有例如冷却水流动的水路的水冷铜板。铸模110将与该铸模板接触的钢液2冷却而制造铸片3。随着铸片3朝向铸模110下方移动，内部的未凝固部3b的凝固进展，外壳的凝固壳3a的厚度逐渐变厚。将包括该凝固壳3a和未凝固部3b的铸片3从铸模110的下端拉拔。

另外，在以下的说明中，将上下方向(即，从铸模110将铸片3拉拔的方向)也称作Z轴方向。此外，将与Z轴方向垂直的平面(水平面)内的相互正交的两方向分别也称作X轴方向及Y轴方向。此外，将X轴方向定义为在水平面内与铸模110的长边平行的方向，将Y轴方向定义为在水平面内与铸模110的短边平行的方向。此外，在以下的说明中，当表现各部件的大小时，有将该部件的Z轴方向的长度也称作高度、将该部件的X轴方向或Y轴方向的长度也称作宽度的情况。

这里，在图1中为了避免图面变得复杂而省略了图示，但在本实施方式中，在铸模110的长边铸模板的外侧面设置电磁力发生装置。该电磁力发生装置具备电磁搅拌装置及电磁制动装置。在本实施方式中，通过一边驱动该电磁力发生装置一边进行连续铸造，能够确保铸片的品质，并且进行更高速的铸造。关于该电磁力发生装置的结构及相对于铸模110的设置位置等参照图2～图5在后面叙述。

二次冷却装置7被设置在铸模110的下方的二次冷却带9，将被从铸模110下端拔出的铸片3一边支承及输送一边冷却。该二次冷却装置7具有被配置在铸片3的厚度方向两侧的多对支承辊(例如，支撑辊11、夹送辊12及分段辊13)、和对铸片3喷射冷却水的多个喷雾喷嘴(未图示)。

设置在二次冷却装置7的支承辊在铸片3的厚度方向两侧成对地配置，作为将铸片3一边支承一边输送的支承输送机构发挥功能。通过由该支承辊将铸片3从厚度方向两侧支承，能够在二次冷却带9中防止凝固途中的铸片3的烧穿及鼓起(bulging)。

作为支承辊的支撑辊11、夹送辊12及分段辊13形成二次冷却带9中的铸片3的输送路径(路线)。该路线如图1所示，在铸模110的正下方是垂直的，接着弯曲为曲线状，最终成为水平。在二次冷却带9中，将该路线是垂直的部分称作垂直部9A，将弯曲的部分称作弯曲部9B，将是水平的部分称作水平部9C。将具有这样的路线的连续铸造机1称作垂直弯曲型的连续铸造机1。另外，本发明并不限定于图1所示那样的垂直弯曲型的连续铸造机1，对于弯曲型或垂直型等其他各种连续铸造机也能够应用。

支撑辊11是设在铸模110的正下方的垂直部9A的无驱动式辊，支承刚被从铸模110拔出后的铸片3。由于刚被从铸模110拔出后的铸片3是凝固壳3a薄的状态，所以为了防止烧穿及鼓起而需要以比较短的间隔(辊间距)支承。因此，作为支撑辊11，优选的是使用能够缩短辊间距的小径的辊。在图1所示的例子中，在垂直部9A处的铸片3的两侧，由小径的辊构成的3对支撑辊11以比较窄的辊间距设置。

夹送辊12是由马达等的驱动机构旋转的驱动式辊，具有将铸片3从铸模110拉拔的功能。夹送辊12在垂直部9A、弯曲部9B及水平部9C分别被配置在适当的位置。铸片3通过从夹送辊12传递的力而被从铸模110拔出，被沿着上述路线输送。另外，夹送辊12的配置并不限定于图1所示的例子，其配置位置可以任意地设定。

分段辊13(也称作导引辊)是设在弯曲部9B及水平部9C的无驱动式辊，沿着上述路线将铸片3支承及引导。分段辊13也可以根据路线上的位置、以及根据设在铸片3的F面(Fixed面，在图1中是左下侧的面)和L面(Loose面，在图1中是右上侧的面)的哪一个上，以分别不同的辊径及辊间距配置。

铸片切断机8被配置在上述路线的水平部9C的末端，将沿着该路线被输送的铸片3切断为规定的长度。被切断的厚板状的铸片14被台辊15向下个工序的设备输送。

以上，参照图1对有关本实施方式的连续铸造机1的整体结构进行了说明。另外，在本实施方式中，只要对铸模110设置上述的电磁力发生装置、使用该电磁力发生装置进行连续铸造即可，连续铸造机1的该电磁力发生装置以外的结构也可以与通常的以往的连续铸造机是同样的。因而，连续铸造机1的结构并不限定于图示的结构，作为连续铸造机1，使用任何的结构都可以。

(2.电磁力发生装置)

(2－1.电磁力发生装置的结构)

参照图2～图5，对相对于上述铸模110设置的电磁力发生装置的结构详细地进行说明。图2～图5是表示有关本实施方式的铸模设备的一结构例的图。

图2是有关本实施方式的铸模设备10的Y－Z平面处的剖视图。图3是铸模设备10的图2所示的A－A截面处的剖视图。图4是铸模设备10的图3所示的B－B截面处的剖视图。图5是铸模设备10的图3所示的C－C截面处的剖视图。另外，由于铸模设备10在Y轴方向上具有相对于铸模110的中心对称的结构，所以在图2、图4及图5中，仅图示了与一方的长边铸模板111对应的部位。此外，在图2、图4及图5中，为了使理解变得容易，也同时图示了铸模110内的钢液2。

参照图2～图5，有关本实施方式的铸模设备10构成为，在铸模110的长边铸模板111的外侧面隔着垫板(撑板)121设置两个水箱130、140和电磁力发生装置170。

铸模110如上述那样，以通过一对长边铸模板111将一对短边铸模板112从两侧夹着的方式而组装。铸模板111、112由铜板构成。但是，本实施方式并不限定于该例，铸模板111、112也可以由通常被作为连续铸造机的铸模使用的各种材料形成。

这里，在本实施方式中，以钢铁坯的连续铸造为对象，其铸片尺寸是宽度(即，X轴方向的长度)为800～2300mm左右，厚度(即，Y轴方向的长度)为200～300mm左右。即，铸模板111、112也具有与该铸片尺寸对应的大小。即，长边铸模板111至少具有比铸片3的宽度800～2300mm长的X轴方向的宽度，短边铸模板112具有与铸片3的厚度200～300mm大致相同的Y轴方向的宽度。

此外，详细后述，在本实施方式中，为了更有效地得到由电磁力发生装置170带来的铸片3的品质提高的效果，将铸模110构成为，使Z轴方向的长度尽可能长。已知：通常如果在铸模110内钢液2的凝固进展，则因为凝固收缩而铸片3从铸模110的内壁离开，有该铸片3的冷却变得不充分的情况。因此，铸模110的长度距钢液液面最长也是以1000mm左右为极限。在本实施方式中，考虑到这样的情况，将该铸模板111、112形成为具有与1000mm相比充分大的Z轴方向的长度，以使从钢液液面到铸模板111、112的下端的长度为1000mm左右。

垫板121、122例如由不锈钢构成，为了将铸模110的铸模板111、112加强，以将该铸模板111、112的外侧面覆盖的方式设置。以下，为了区别，将设在长边铸模板111的外侧面的垫板121也称作长边侧垫板121，将设在短边铸模板112的外侧面的垫板122也称作短边侧垫板122。

电磁力发生装置170隔着长边侧垫板121对铸模110内的钢液2施加电磁力，所以至少长边侧垫板121可以由非磁性体(例如，非磁性的不锈钢等)形成。但是，在长边侧垫板121的与后述的电磁制动装置160的铁芯(芯)162(以下，也称作电磁制动芯162)的端部164对置的部位，为了确保电磁制动装置160的磁通密度而埋入磁性体的熟铁(软铁)124。

在长边侧垫板121上，还设有朝向与该长边侧垫板121垂直的方向(即，Y轴方向)延伸的一对垫板123。如图3～图5所示，在该一对垫板123之间设置电磁力发生装置170。这样，垫板123能够规定电磁力发生装置170的宽度(即，X轴方向的长度)及X轴方向的设置位置。换言之，以使得电磁力发生装置170能够对铸模110内的钢液2的希望的范围赋予电磁力的方式决定垫板123的安装位置。以下，为了区别，将该垫板123也称作宽度方向垫板123。宽度方向垫板123也与垫板121、122同样，例如由不锈钢形成。

水箱130、140对于用来冷却铸模110的冷却水进行储水。在本实施方式中，如图示那样，将一方的水箱130设置在距长边铸模板111的上端为规定的距离的区域，将另一方的水箱140设置在距长边铸模板111的下端为规定的距离的区域。这样，通过将水箱130、140分别设置在铸模110的上部及下部，能够在该水箱130、140之间确保设置电磁力发生装置170的空间。以下，为了区别，将设在长边铸模板111的上部的水箱130也称作上部水箱130，将设在长边铸模板111的下部的水箱140也称作下部水箱140。

在长边铸模板111的内部、或长边铸模板111与长边侧垫板121之间，形成有冷却水穿过的水路(未图示)。该水路延伸设置到水箱130、140。通过未图示的泵，使冷却水从一方的水箱130、140朝向另一方的水箱130、140(例如，从下部水箱140朝向上部水箱130)穿过该水路而流动。由此，长边铸模板111被冷却，经由该长边铸模板111，铸模110内部的钢液2被冷却。另外，虽然图示省略，但对于短边铸模板112也同样设置水箱及水路，通过冷却水流动而将该短边铸模板112冷却。

电磁力发生装置170具备电磁搅拌装置150和电磁制动装置160。如图示那样，电磁搅拌装置150及电磁制动装置160被设置在水箱130、140之间的空间中。在该空间内，电磁搅拌装置150被设置在上方，电磁制动装置160被设置在下方。另外，关于电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的高度、以及电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的Z轴方向上的设置位置，在下述(2－2.电磁力发生装置的设置位置的详细情况)中详细地进行说明。

电磁搅拌装置150通过对铸模110内的钢液2施加动磁场，对该钢液2赋予电磁力。将电磁搅拌装置150驱动，以向钢液2赋予自身被设置在的长边铸模板111的宽度方向(即，X轴方向)的电磁力。在图4中，将由电磁搅拌装置150对钢液2赋予的电磁力的方向模拟地用粗线箭头表示。这里，将设在省略了图示的长边铸模板111(即，与图示的长边铸模板111对置的长边铸模板111)的电磁搅拌装置150，以沿着其自身被设置在的长边铸模板111的宽度方向、赋予与图示的方向相反朝向的电磁力的方式进行驱动。这样，将一对电磁搅拌装置150驱动，以在水平面内产生回旋流。根据电磁搅拌装置150，通过产生这样的回旋流，使凝固壳界面处的钢液2流动，得到抑制气泡及夹杂物向凝固壳3a的捕捉的清洗效果，能够使铸片3的表面品质改善。

对电磁搅拌装置150的详细的结构进行说明。电磁搅拌装置150构成为，包括壳体151、被容纳在该壳体151内的铁芯(芯)152(以下，也称作电磁搅拌芯152)和在该电磁搅拌芯152上卷绕导线而构成的多个线圈153。

壳体151是具有大致长方体形状的中空的部件。壳体151的大小可以适当决定，以使得能够由电磁搅拌装置150对钢液2的希望的范围赋予电磁力、即能够将设在内部的线圈153相对于钢液2配置到适当的位置。例如，将壳体151的X轴方向的宽度W4即电磁搅拌装置150的X轴方向的宽度W4决定为比铸片3的宽度大，以使得对于铸模110内的钢液2在X轴方向的任一位置都能够赋予电磁力。例如，W4是1800mm～2500mm左右。此外，电磁搅拌装置150，由于从线圈153穿过壳体151的侧壁对钢液2赋予电磁力，所以作为壳体151的材料，使用例如非磁性体不锈钢或FRP(Fiber Reinforced Plastics、纤维增强塑料)等的非磁性且强度能够确保的部件。

电磁搅拌芯152是具有大致长方体形状的实心的部件，在壳体151内，以其长度方向与长边铸模板111的宽度方向(即，X轴方向)大致平行的方式设置。电磁搅拌芯152例如通过将电磁钢板层叠而形成。

通过相对于电磁搅拌芯152以X轴方向为中心轴而卷绕导线，形成线圈153。作为该导线，使用例如截面是10mm×10mm、在内部中具有直径5mm左右的冷却水路的铜制的导线。在电流施加时，使用该冷却水路将该导线冷却。该导线其表层被用绝缘纸等进行了绝缘处理，能够以层状卷绕。例如，一个线圈153通过将该导线卷绕2～4层左右而形成。将具有同样的结构的线圈153在X轴方向上以具有规定的间隔地并联设置。

在线圈153的各自上连接未图示的交流电源。通过用该交流电源以使相邻的线圈153中的电流的相位适当地错移的方式对该线圈153施加电流，由此能够对钢液2赋予产生回旋流那样的电磁力。另外，通过由处理器等构成的控制装置(未图示)按照规定的程序而动作，能够适当控制该交流电源的驱动。通过该控制装置，适当控制向各个线圈153施加的电流量及向各个线圈153施加电流的定时等，能够控制对钢液2施加的电磁力的强度。作为该交流电源的驱动方法，可以应用在通常的电磁搅拌装置中使用的各种周知的方法，所以这里省略其详细的说明。

电磁搅拌芯152的X轴方向的宽度W1可以适当决定，以使得能够由电磁搅拌装置150对钢液2的希望的范围赋予电磁力、即能够将线圈153相对于钢液2配置在适当的位置。例如，W1是1800mm左右。

电磁制动装置160通过对铸模110内的钢液2施加静磁场，对该钢液2赋予电磁力。这里，图6是用来说明由电磁制动装置160对钢液2赋予的电磁力的方向的图。在图6中，概略地图示了铸模110附近的结构的X－Z平面处的截面。此外，在图6中，将电磁搅拌芯152及后述的电磁制动芯162的端部164的位置模拟地用虚线表示。

如图6所示，在浸渍喷嘴(浸入式喷嘴)6上，可以在与短边铸模板112对置的位置设置一对吐出孔。将电磁制动装置160驱动，以将抑制来自于浸渍喷嘴6的该吐出孔的钢液2的流动(吐出流)的方向的电磁力赋予给该钢液2。在图6中，将吐出流的方向模拟地用细线箭头表示，并将由电磁制动装置160对钢液2赋予的电磁力的方向模拟地用粗线箭头表示。根据电磁制动装置160，通过产生这样的抑制吐出流的方向的电磁力，抑制下降流，得到促进气泡及夹杂物的浮起分离的效果，能够使铸片3的内品质改善。

对电磁制动装置160的详细的结构进行说明。电磁制动装置160构成为，包括壳体161、一部分被容纳在该壳体161内的电磁制动芯162、和在该电磁制动芯162的壳体161内的部位上卷绕导线而构成的多个线圈163。

壳体161是具有大致长方体形状的中空的部件。壳体161的大小可以适当决定，以使得能够由电磁制动装置160对钢液2的希望的范围赋予电磁力、即使得设在内部的线圈163能够相对于钢液2配置在适当的位置。例如，将壳体161的X轴方向的宽度W4即电磁制动装置160的X轴方向的宽度W4决定为比铸片3的宽度大，以使得对于铸模110内的钢液2能够在X轴方向的希望的位置赋予电磁力。在图示的例子中，壳体161的宽度W4与壳体151的宽度W4大致同样。但是，本实施方式并不限定于该例，电磁搅拌装置150的宽度和电磁制动装置160的宽度也可以不同。

此外，在电磁制动装置160中，由于从线圈163穿过壳体161的侧壁对钢液2赋予电磁力，所以壳体161与壳体151同样，由例如非磁性体不锈钢或FRP等的非磁性且强度能够确保的材料形成。

电磁制动芯162构成为，包括具有大致长方体形状的实心的部件且设有线圈163的一对端部164、和同样是具有大致长方体形状的实心的部件并将该一对端部164连结的连结部165。电磁制动芯162构成为，以从连结部165在Y轴方向上向朝向长边铸模板111的方向突出的方式设置一对端部164。设置一对端部164的位置能够设置在下述的位置，该位置为想要对钢液2赋予电磁力的位置、即来自浸渍喷嘴6的一对吐出孔的吐出流分别穿过被线圈163施加磁场的区域那样的位置(参照图6)。电磁制动芯162例如通过将电磁钢板层叠而形成。

通过对于电磁制动芯162的端部164以Y轴方向为中心轴卷绕导线，从而形成线圈163。该线圈163的构造与上述的电磁搅拌装置150的线圈153同样。对于各端部164，分别将多个线圈163以在Y轴方向上具有规定的间隔地并联而设置。

在线圈163的各自上，连接未图示的直流电源。通过由该直流电源对各线圈163施加直流电流，由此能够对钢液2赋予减弱吐出流的势头那样的电磁力。另外，可以通过由处理器等构成的控制装置(未图示)按照规定的程序动作而适当控制该直流电源的驱动。通过该控制装置，适当控制向各线圈163施加的电流量等，能够控制对钢液2赋予的电磁力的强度。作为该直流电源的驱动方法，可以应用在通常的电磁制动装置中使用的各种周知的方法，所以这里省略其详细的说明。

电磁制动芯162的X轴方向的宽度W0、端部164的X轴方向的宽度W2、以及X轴方向上的端部164间的距离W3能够适当地决定，以使得能够由电磁搅拌装置150对钢液2的希望的范围赋予电磁力、即能够将线圈163相对于钢液2配置在适当的位置。例如，W0是1600mm左右，W2是500mm左右，W3是350mm左右。

这里，例如在上述专利文献1中记载的技术那样，作为电磁制动装置，存在具有单独的磁极而使其在铸模宽度方向上产生均匀的磁场的结构。在具有这样的结构的电磁制动装置中，由于在宽度方向上赋予均匀的电磁力，所以不能详细地控制电磁力被赋予的范围，有适当的铸造条件受限的缺点。

相对于此，在本实施方式中，如上述那样，将电磁制动装置160构成为具有两个端部164、即具有两个磁极。换言之，在本实施方式中，通过具有两个磁极，将电磁制动装置160构成为分割制动器(日语：分割ブレーキ)。根据这样的结构，例如当驱动电磁制动装置160时，这两个磁极分别作为N极及S极发挥功能，能够由上述控制装置控制向线圈163施加的电流，以使得在铸模110的宽度方向(即，X轴方向)的大致中心附近的区域中磁通密度大致成为零。该磁通密度大致为零的区域，是对钢液2大致不赋予电磁力的区域，是被从电磁制动装置160的制动力解放的、所谓的能够确保钢液流的排散的区域。通过确保这样的区域，能够对应于更宽的铸造条件。

另外，在图示的结构例中，电磁制动装置160构成为具有两个磁极，但本实施方式并不限定于该例。电磁制动装置160也可以构成为具有3个以上的端部164、具有3个以上的磁极。在此情况下，通过分别适当调整向各端部164的线圈163施加的电流量，能够更详细地控制有关电磁制动的向钢液2施加的电磁力。

(2－2.电磁力发生装置的设置位置的详细情况)

对电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的高度、以及电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的Z轴方向上的设置位置进行说明。

在电磁搅拌装置150及电磁制动装置160中，可以说各电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的高度越大则赋予电磁力的性能越高。例如，电磁制动装置160的性能取决于电磁制动芯162的端部164的X－Z平面处的截面积(Z轴方向的高度H2×X轴方向的宽度W2)、施加的直流电流的值和线圈163的绕数。因而，在将电磁搅拌装置150及电磁制动装置160都相对于铸模110设置的情况下，从为了使铸片3的品质提高而更有效地发挥各装置的性能的观点看，在受限的设置空间中怎样设定电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的设置位置、更详细地讲怎样设定电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的高度的比例，是非常重要的。

这里，如在上述专利文献1、2中公开那样，以往提出了在连续铸造中使用电磁搅拌装置及电磁制动装置双方的方法。但是，实际上，即使将电磁搅拌装置和电磁制动装置双方组合，与分别单体地使用电磁搅拌装置或电磁制动装置的情况相比，铸片的品质变差的情况也不少。这是因为，如果仅是简单设置双方的装置，并不是能够简单地得到双方的装置的优点，根据各装置的结构及设置位置等，可能发生将各自的优点抵消的情况。在上述专利文献1、2中，没有明示其具体的装置结构，也没有明示两装置的铁芯(芯)的高度。即，在以往的方法中，还不能说充分地得到了由设置电磁搅拌装置及电磁制动装置两者带来的铸片的品质提高的效果。

相对于此，在本实施方式中，如以下说明那样，规定电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的适当的高度的比例以使得即使是高速的铸造也能够确保铸片3的品质。由此，能够确保铸片3的品质并且使生产性提高。

在此，连续铸造的铸造速度根据铸片尺寸及品种而较大地不同，通常是0.6～2.0m/min左右，超过1.6m/min的连续铸造可以称作高速铸造。以往，对于要求高品质的汽车用外装件等，通过铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造难以确保品质，所以1.4m/min左右是通常的铸造速度。

因此，在本实施方式中，鉴于上述的情况，例如将在铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造中也确保与以往的以更慢的铸造速度进行连续铸造的情况同等以上的铸片3的品质设定为具体的目标。以下，对能够满足该目标那样的本实施方式的电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的高度的比例详细地进行说明。

如上述那样，在本实施方式中，为了在铸模110的Z轴方向的中央部确保设置电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的空间，在铸模110的上部及下部分别配置水箱130、140。这里，即使电磁搅拌芯152位于比钢液液面靠上方，也不能得到该效果。因而，应该将电磁搅拌芯152设置在比钢液液面靠下方。此外，为了对吐出流有效地施加磁场，电磁制动芯162优选的是位于浸渍喷嘴6的吐出孔附近。在如上述那样配置水箱130、140的情况下，由于浸渍喷嘴6的吐出孔位于比下部水箱140靠上方，所以应该将电磁制动芯162也设置到比下部水箱140靠上方。因而，通过设置电磁搅拌芯152及电磁制动芯162能够得到效果的空间(以下，也称作有效空间)的高度H0为从钢液液面到下部水箱140的上端的高度(参照图2)。

在本实施方式中，为了最有效地利用该有效空间，以电磁搅拌芯152的上端为与钢液液面大致相同的高度的方式设置该电磁搅拌芯152。此时，如果设电磁搅拌装置150的电磁搅拌芯152的高度为H1，设壳体151的高度为H3，设电磁制动装置160的电磁制动芯162的高度为H2，设壳体161的高度为H4，则下述数式(1)成立。

[式3]

换言之，需要在满足上述数式(1)的同时，规定电磁搅拌芯152的高度H1与电磁制动芯162的高度H2的比例H1/H2(以下，也称作芯高度比例H1/H2)。以下，对高度H0～H4分别进行说明。

(关于有效空间的高度H0)

如上述那样，在电磁搅拌装置150及电磁制动装置160中，可以说各电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的高度越大则赋予电磁力的性能越高。因而，在本实施方式中，以有效空间的高度H0尽可能大的方式构成铸模设备10，以使两装置能够更好发挥其性能。具体而言，为了使有效空间的高度H0变大，只要增大铸模110的Z轴方向的长度就可以。另一方面，如上述那样，考虑铸片3的冷却性，从钢液液面到铸模110的下端的长度优选的是1000mm左右以下。所以，在本实施方式中，为了在确保铸片3的冷却性的同时尽可能增大有效空间的高度H0，将铸模110形成为，使得从钢液液面到铸模110的下端为1000mm左右。

这里，如果想要将下部水箱140构成为能够针对相当于能得到充分的冷却能力的水量进行储水，则基于过去的作业实际等，该下部水箱140的高度需要是至少200mm左右。因而，有效空间的高度H0是800mm左右以下。

(关于电磁搅拌装置及电磁制动装置的壳体的高度H3、H4)

如上述那样，电磁搅拌装置150的线圈153通过在电磁搅拌芯152将截面的尺寸为10mm×10mm左右的导线卷绕2～4层而形成。因而，包括到线圈153的电磁搅拌芯152的高度为H1+80mm左右以上。如果考虑壳体151的内壁与电磁搅拌芯152及线圈153之间的空间，则壳体151的高度H3为H1+200mm左右以上。

关于电磁制动装置160也同样，包含到线圈163的电磁制动芯162的高度成为H2+80mm左右以上。如果考虑壳体161的内壁与电磁制动芯162及线圈163之间的空间，则壳体161的高度H4为H2+200mm左右以上。

(H1+H2能够取的范围)

如果将上述的H0、H3、H4的值代入到上述数式(1)中，则能得到下述数式(2)。

[式4]

H1+H2≤500mm

…(2)

即，电磁搅拌芯152及电磁制动芯162需要构成为，使其高度的和H1+H2成为500mm左右以下。以下，研究在满足上述数式(2)的同时能充分得到铸片3的品质提高的效果那样的适当的芯高度比例H1/H2。

(关于芯高度比例H1/H2)

在本实施方式中，通过规定能更可靠地得到电磁搅拌的效果那样的电磁搅拌芯152的高度H1的范围，设定芯高度比例H1/H2的适当的范围。

如上述那样，在电磁搅拌中，通过使凝固壳界面处的钢液2流动，得到抑制杂质向凝固壳3a的捕捉的清洗效果，能够使铸片3的表面品质改善。另一方面，随着朝向铸模110的下方，铸模110内的凝固壳3a的厚度变大。由于电磁搅拌的效果波及到凝固壳3a的内侧的未凝固部3b，所以电磁搅拌芯152的高度H1可以根据需要将铸片3的表面品质确保到何种程度的厚度来决定。

这里，在表面品质严格的品种中，实施将铸造后的铸片3的表层磨削几毫米的工序的情况较多。该磨削深度是2mm～5mm左右。因而，在这样的被要求严格的表面品质的品种中，即使在铸模110内在凝固壳3a的厚度比2mm～5mm小的范围中进行电磁搅拌，通过该电磁搅拌而杂质被降低的铸片3的表层也通过之后的磨削工序被除去。换言之，如果在铸模110内在凝固壳3a的厚度为2mm～5mm以上的范围中不进行电磁搅拌，则不能得到铸片3的表面品质提高的效果。

凝固壳3a从钢液液面逐渐成长，已知其厚度由下述数式(3)表示。这里，δ是凝固壳3a的厚度(m)，k是取决于冷却能力的常数，x是距钢液液面的距离(m)，Vc是铸造速度(m/min)。

[式5]

根据上述数式(3)，求出了凝固壳3a的厚度为4mm或5mm的情况下的铸造速度(m/min)与距钢液液面的距离(mm)的关系。在图7中表示其结果。图7是表示凝固壳3a的厚度为4mm或5mm的情况下的铸造速度(m/min)与距钢液液面的距离(mm)的关系的图。在图7中，横轴为铸造速度，纵轴为距钢液液面的距离，标绘了凝固壳3a的厚度为4mm的情况及凝固壳3a的厚度为5mm的情况下的两者的关系。另外，在得到图7所示的结果时的计算中，设k＝17作为与通常的铸模对应的值。

例如，根据图7所示的结果，可知如果是被磨削的厚度比4mm小、只要在凝固壳3a的厚度为4mm以内的范围中将钢液2进行电磁搅拌就可以的情况，则若将电磁搅拌芯152的高度H1设为200mm，就能够在铸造速度3.5m/min以下的连续铸造中得到电磁搅拌的效果。可知如果是被磨削的厚度比5mm小、只要在凝固壳3a的厚度为5mm以内的范围中将钢液2进行电磁搅拌就可以的情况，则若将电磁搅拌芯152的高度H1设为300mm，就能够在铸造速度3.5m/min以下的连续铸造中得到电磁搅拌的效果。另外，该铸造速度的“3.5m/min”的值，在通常的连续铸造机中对应于作业上及设备上可能的最大的铸造速度。

这里，如上述那样，在本实施方式中，例如将在铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造中也确保与以现有的更慢的铸造速度进行连续铸造的情况同等的铸片3的品质作为目标。在铸造速度超过1.6m/min的情况下，为了在凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果，根据图7可知，必须将电磁搅拌芯152的高度H1至少设为约150mm以上。

根据以上研究的结果，在本实施方式中，例如以电磁搅拌芯152的高度H1为约150mm以上的方式构成该电磁搅拌芯152，以使得在作为比较高速的超过铸造速度1.6m/min的连续铸造中，即使凝固壳3a的厚度为5mm也能得到电磁搅拌的效果。

关于电磁制动芯162的高度H2，如上述那样，该高度H2越大，电磁制动装置160的性能越高。因而，根据上述数式(2)，在是H1+H2＝500mm的情况下，只要求出与上述的电磁搅拌芯152的高度H1的范围对应的H2的范围就可以。即，电磁制动芯162的高度H2为约350mm。

根据这些电磁搅拌芯152的高度H1及电磁制动芯162的高度H2的值，本实施方式的芯高度比例H1/H2例如为下述数式(4)。

[式6]

总之，在本实施方式中，在将即使是超过铸造速度1.6m/min的情况也确保与以往的以更低速的铸造速度进行连续铸造的情况同等以上的铸片3的品质作为目标的情况下，例如将电磁搅拌芯152及电磁制动芯162构成为，使该电磁搅拌芯152的高度H1和该电磁制动芯162的高度H2满足上述数式(4)。

另外，芯高度比例H1/H2的优选的上限值可以由电磁制动芯162的高度H2能够取的最小值来规定。这是因为，电磁制动芯162的高度H2越小则芯高度比例H1/H2越大，但如果电磁制动芯162的高度H2过小，则电磁制动不能有效地发挥功能，不能得到由电磁制动带来的铸片3的品质、特别是内品质提高的效果。能够充分发挥电磁制动的效果的电磁制动芯162的高度H2的最小值根据铸片尺寸及品种、铸造速度等的铸造条件而不同。因而，电磁制动芯162的高度H2的最小值即芯高度比例H1/H2的上限值，可以基于例如下述实施例1～3所示那样的模拟了实际的作业中的铸造条件的数值解析模拟及实机试验等来规定。

以上，对有关本实施方式的铸模设备10的结构进行了说明。另外，在以上的说明中，当得到上述数式(4)所示的关系性时，根据上述数式(2)，作为H1+H2＝500mm，得到了它们的关系性。但是，本实施方式并不限定于该例。如上述那样，为了发挥装置的性能，H1+H2优选的是尽可能大，所以在上述的例子中设为H1+H2＝500mm。另一方面，也可以想到例如考虑设置水箱130、140、电磁搅拌装置150及电磁制动装置160时的作业性等，优选的是在Z轴方向上在这些部件之间存在间隙的情况。在这样更重视作业性等的其他要素的情况下，也可以并不一定是H1+H2＝500mm，例如也可以设为H1+H2＝450mm等，将H1+H2设为比500mm小的值，设定芯高度比例H1/H2。

此外，在以上的说明中，作为在铸造速度超过1.6m/min的情况下、即使凝固壳3a的厚度为5mm也能得到电磁搅拌的效果的条件，根据图7，求出电磁搅拌芯152的高度H1的最小值约150mm，将作为此时的芯高度比例H1/H2的值的0.43设为该芯高度比例H1/H2的下限值。但是，本实施方式并不限定于该例。在作为目标的铸造速度被设定为更快的情况下，芯高度比例H1/H2的下限值也能够变化。即，根据图7，只要求出在实际的作业中作为目标的铸造速度下、即使凝固壳3a的厚度为5mm也能得到电磁搅拌的效果那样的电磁搅拌芯152的高度H1的最小值，将与该H1的值对应的芯高度比例H1/H2设为芯高度比例H1/H2的下限值就可以。

作为一例，考虑作业性等，设为H1+H2＝450mm，尝试求出将在更快的铸造速度2.0m/min下也确保与以往的在更低速的铸造速度下进行连续铸造的情况同等以上的铸片3的品质作为目标的情况下的芯高度比例H1/H2的条件。首先，根据图7，求出用来在铸造速度是2.0m/min以上的情况下、即使凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果的条件。如果参照图7，则当铸造速度为2.0m/min时，在距钢液液面的距离为约175mm的位置，凝固壳的厚度为5mm。因而，如果考虑边界值，则将即使凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果那样的电磁搅拌芯152的高度H1的最小值求出为200mm左右。此时，根据H1+H2＝450mm，由于为H2＝250mm，所以对芯高度比例H1/H2要求的条件由下述数式(5)表示。

[式7]

即，在本实施方式中，在以铸造速度2.0m/min下也确保与以往的以更低速的铸造速度进行连续铸造的情况同等以上的铸片3的品质作为目标的情况下，只要以至少满足上述数式(5)的方式构成电磁搅拌芯152及电磁制动芯162就可以。另外，关于芯高度比例H1/H2的上限值，如上述那样，只要基于模拟了实际的作业中的铸造条件的数值解析模拟及实机试验等来规定就可以。

这样，在本实施方式中，即使在使铸造速度增加的情况下也能够确保与以往的更低速下的连续铸造同等以上的铸片的品质(表面品质及内品质)的芯高度比例H1/H2的范围，能够根据作为其目标的铸造速度的具体的值及H1+H2的具体的值而变化。因而，当设定芯高度比例H1/H2的适当的范围时，只要考虑实际的作业时的铸造条件及连续铸造机1的结构等而适当设定作为目标的铸造速度及H1+H2的值，通过以上说明的方法适当求出此时的芯高度比例H1/H2的适当的范围就可以。

实施例1

为了确认通过应用本发明、即使使铸造速度增加也能够确保铸片的表面品质，进行了数值解析模拟。在该数值解析模拟中，制作模拟了设置有参照图2～图5说明的有关本实施方式的电磁力发生装置170的铸模设备10的计算模型，计算连续铸造中的钢液内的该钢液及Ar气体气泡的动态。数值解析模拟的条件如以下所述。

(数值解析模拟的条件)

电磁搅拌装置的电磁搅拌芯的宽度W1：1900mm

电磁搅拌装置的电流施加条件：680A、3.0Hz

电磁搅拌装置的线圈的绕数：20圈

电磁制动装置的电磁制动芯的宽度W2：500mm

电磁制动装置的电磁制动芯间的距离W3：350mm

电磁制动装置的电流施加条件：900A

电磁制动装置的线圈的绕数：120圈

铸造速度：1.4m/min或2.0m/min

铸模宽度：1600mm

铸模厚度：250mm

Ar气体的吹入量：5NL/min

在表面品质的评价中，在上述的条件下进行流体模拟，计算连续铸造机的钢液中的钢液的流速、钢液的凝固速度及Ar气体气泡的分布，评价被凝固壳捕捉的Ar气体气泡。具体而言，通过下述数式(6)所示的函数计算Ar气体气泡被凝固壳捕捉的概率P_g。这里，C₀是常数，U是凝固界面处的钢液流速。

[式8]

P_g＝exp(-C₀U)

…(6)

此外，使用下述数式(7)计算了此时的Ar气体气泡被凝固壳捕捉的速度η_g。这里，n_g是凝固壳界面处的Ar气体气泡的个数密度，R_s是凝固壳的凝固速度。

[式9]

η_g＝n_gR_sP_g

…(7)

并且，使用下述数式(8)计算了凝固壳中的Ar气体气泡的个数密度S_g。这里，U_s是凝固壳的向铸片的拔出方向的移动速度。

[式10]

将根据上述数式(8)计算出的凝固壳内的Ar气体气泡的个数密度S_g进行时间平均，计算在距铸片表层4mm的范围内被捕捉的直径1mm的Ar气体气泡的个数，作为针孔指数。针孔指数越小，可以说铸片的表面品质越高。另外，关于由以上说明的数值解析模拟进行的铸片的表面品质的评价方法的详细情况，可以参照作为本发明的申请人的先行申请的日本特开2015－157309号公报。

另外，在表面品质的评价中，关于电磁搅拌芯的高度H1及电磁制动芯的高度H2，遵循上述数式(2)所示的关系性，以成为H1+H2＝500mm那样的下述表1所示的8种组合的方式进行了模拟。

[表1]

H1(mm)	150	200	225	250	300	350	375	400
									H2(mm)	350	300	275	250	200	150	125	100
H1/H2	0.43	0.67	0.82	1.00	1.50	2.33	3.00	4.00

此外，为了比较，作为以往的连续铸造方法的一例，对仅设置有电磁搅拌装置的情况下的铸片的表面品质也进行了评价。作为评价对象的以往的连续铸造方法与使用在图2～图5所示的铸模设备10中去除了电磁制动装置160后的结构的连续铸造方法对应。此外，在关于该以往的连续铸造方法的计算中，电磁搅拌芯的高度H1以250mm固定。关于以往的连续铸造方法，除了没有设置电磁制动装置160以及将电磁搅拌芯的高度H1以250mm固定以外，通过与以上说明的计算方法同样的方法计算出针孔指数。

将关于表面品质的数值解析模拟结果表示在图8及图9中。图8是表示通过数值解析模拟得到的铸造速度是1.4m/min的情况下的芯高度比例H1/H2与针孔指数的关系的曲线图。图9是表示通过数值解析模拟得到的铸造速度是2.0m/min的情况下的芯高度比例H1/H2与针孔指数的关系的曲线图。在图8及图9中，横轴为芯高度比例H1/H2，纵轴为针孔指数，标绘了两者的关系。此外，在图8及图9中，将上述的以往的连续铸造方法的针孔指数的值用与横轴平行的虚线的直线表示。

参照图8，在铸造速度是1.4m/min的情况下，以往的连续铸造方法的针孔指数是40左右。另一方面，在有关本实施方式的连续铸造方法中，在芯高度比例H1/H2是0.82以上的情况下，得到了与以往的连续铸造方法同等以下的针孔指数。特别是，如果芯高度比例H1/H2为1.0以上，则针孔指数与以往的连续铸造方法相比下降。并且，芯高度比例H1/H2的值越大，针孔指数越下降。即，电磁搅拌芯152的高度H1相对于电磁制动芯162的高度H2越大，针孔指数越下降，可以认为铸片3的表面品质越好。

参照图9，在使铸造速度增加到2.0m/min的情况下，以往的连续铸造方法的针孔指数变差到80左右。另一方面，在有关本实施方式的连续铸造方法中，在芯高度比例H1/H2是约0.70～约2.70的情况下，针孔指数下降到与以往的连续铸造方法同等以下。特别是，在芯高度比例H1/H2是约1.0～约1.5的情况下，针孔指数降低到40左右，可知即使在使铸造速度增加到2.0m/min的情况下，也能够得到与通过以往的连续铸造方法以铸造速度1.4m/min进行连续铸造的情况同等的表面品质。

根据以上的结果，可知在与上述数值解析模拟条件对应的铸造条件下，如果将芯高度比例H1/H2设为约0.70～约2.70之间的某个值，则能够在至少铸造速度1.4m/min～2.0m/min下的连续铸造中确保与以往的连续铸造方法同等以上的铸片的表面品质。特别是，可知如果将芯高度比例H1/H2设在约1.0～约1.5，则即使在使铸造速度增加到2.0m/min的情况下，也能够确保与以往的更低速(具体而言，铸造速度1.4m/min)下的连续铸造方法同等以上的铸片的表面品质。

实施例2

为了确认通过应用本发明，即使使铸造速度增加也能够确保铸片的内品质，进行了数值解析模拟。关于内品质，在与上述表面品质的评价时同样的模拟方法中，不是评价Ar气泡、而是评价作为铸片的代表性的杂质夹杂物的氧化铝残留在该铸片的值。具体而言，假定垂直弯曲式的连续铸造机，通过模拟对连续铸造中的氧化铝粒子的动态进行解析，看作沉降到比该垂直部靠下方的氧化铝粒子会原样残留在铸片，计算铸片的规定的体积中的氧化铝粒子的个数，作为内品质指数。此时，设连续铸造机的垂直部长度为3m。此外，设氧化铝粒子的直径为0.4mm，设氧化铝粒子的比重为3990kg/m³。内品质指数越小，可以说铸片的内品质越高。

另外，在内品质的评价中，关于电磁搅拌芯的高度H1及电磁制动芯的高度H2，遵循上述数式(2)所示的关系性，以H1+H2＝450mm那样的下述表2所示的4种组合进行了模拟。

[表2]

H1(mm)	200	250	270	300
					H2(mm)	250	200	180	150
H1/H2	0.80	1.25	1.25	2.00

此外，关于内品质，为了比较，作为以往的连续铸造方法的一例，也对仅设置有电磁搅拌装置的情况下的内品质进行了评价。作为评价对象的以往的连续铸造方法与上述表面品质的评价时同样，是使用在图2～图5所示的有关本实施方式的铸模设备10中去除了电磁制动装置160后的结构的连续铸造方法。此外，电磁搅拌装置的电磁搅拌芯高度H1固定为250mm。

将关于内品质的数值解析模拟结果表示在图10中。图10是表示通过数值解析模拟得到的铸造速度与内品质指数的关系的曲线图。在图10中，横轴为铸造速度，纵轴为内品质指数，标绘了与上述表2所示的各芯高度比例H1/H2的值对应的铸造速度及内品质指数的关系。此外，在图10中，同时标绘了上述以往的连续铸造方法的结果。

参照图10，在以往的连续铸造方法中，通常的铸造速度1.4m/min的情况下的内品质指数是约40，该内品质指数随着铸造速度增加而显著地增加(即，随着铸造速度增加而铸片的内品质显著地变差)。

另一方面，在有关本实施方式的连续铸造方法中，在芯高度比例H1/H2是1.5以下的情况下，即使使铸造速度增加到2.0m/min左右，内品质指数也被抑制得比40小，能够得到比在以往的连续铸造方法中铸造速度是1.4m/min的情况好的内品质。在芯高度比例H1/H2是2.0的情况下，铸造速度是2.4m/min的情况，内品质指数是约60，也能够确保与以往的连续铸造方法中铸造速度是1.6m/min的情况同等的内品质。根据以上的结果，为了即使使铸造速度为高速也确保与以往同等以下的铸片的内品质，只要使芯高度比例H1/H2为2.0以下、更优选的是为1.5以下即可。

根据以上的结果，可知在与上述数值解析模拟条件对应的铸造条件下，如果使芯高度比例H1/H2为约1.5以下的某个值，则在铸造速度2.0m/min下的连续铸造中，能够确保与铸造速度1.4m/min的以往的连续铸造方法同等以下的铸片的内品质。此外，可知如果使芯高度比例H1/H2为约2.0以下的某个值，则在铸造速度2.4m/min的连续铸造中，能够确保与铸造速度1.6m/min的以往的连续铸造方法同等以下的铸片的内品质。

实施例3

为了进一步确认本发明效果而进行了实机试验。在该实机试验中，在实际用于作业的连续铸造机中，设置参照图2～图5说明的有关本实施方式的电磁力发生装置170，使用该连续铸造机，一边使芯高度比例H1/H2及铸造速度各种各样地变化，一边实际进行连续铸造。并且，通过目视及超声波探伤检查而分别调查铸造出的铸片的表面品质及内品质。此外，为了比较，对仅设置有电磁搅拌装置的以往的连续铸造方法，也进行连续铸造，通过同样的方法调查其铸片的品质。以往的连续铸造方法与上述的数值解析模拟时同样，是使用在图2～图5所示的有关本实施方式的铸模设备10中去掉了电磁制动装置160后的结构的连续铸造方法。此外，以往的连续铸造方法的铸造速度为1.6m/min，电磁搅拌装置的电磁搅拌芯的高度为200mm。

此外，关于浸渍喷嘴，本实施方式及以往的连续铸造方法都使用其吐出孔朝下45°，吐出孔上端距钢液液面的深度为270mm。

将结果表示在下述表3中。在表3中，关于铸片的品质，以以往的连续铸造方法的品质为基准，通过在得到了比该以往的连续铸造方法好的品质的情况下赋予“○”、在得到了与该以往的连续铸造方法相同程度的品质的情况下赋予“△”、在得到了比该以往的连续铸造方法差的品质的情况下赋予“×”来表现。

[表3]

在本实施例中，调查了即使在使铸造速度增加到2.0m/min的情况下也能够确保比以往的更低速(具体而言，铸造速度1.6m/min)的连续铸造方法好的铸片的品质(表面品质及内品质)的芯高度比例H1/H2的范围。根据表3所示的结果可知，在与上述实机试验对应的铸造条件中，通过使芯高度比例H1/H2的值为约0.80～约2.33，即使在使铸造速度增加到2.0m/min的情况下，也能够确保比更低速的以往的连续铸造方法好的铸片的品质。换言之，根据本实施例的结果，通过应用本发明，使芯高度比例H1/H2的值为约0.80～约2.33，显示出能够确保铸片的品质并且使铸造速度增加到2.0m/min而使生产性提高。此外同样，根据表3所示的结果可知，在与上述实机试验对应的铸造条件下，通过使芯高度比例H1/H2的值为约1.00～约2.00，即使在使铸造速度增加到2.2m/min的情况下，也能够确保比更低速的以往的连续铸造方法好的铸片的品质。

(3.补充)

以上，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明，但本发明并不限定于该例。应了解的是，显然只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到的各种变更例或修正例，关于它们当然也属于本发明的技术范围。

标号说明

1 连续铸造机

2 钢液

3 铸片

3a 凝固壳

3b 未凝固部

4 浇包

5 浇口盘

6 浸渍喷嘴

10 铸模设备

110 铸模

111 长边铸模板

112 短边铸模板

121、122、123 垫板

130 上部水箱

140 下部水箱

150 电磁搅拌装置

151 壳体

152 电磁搅拌芯

153 线圈

160 电磁制动装置

161 壳体

162 电磁制动芯

163 线圈

164 端部

165 连结部

170 电磁力发生装置

Claims (8)

1.一种铸模设备，

具备：

连续铸造用的铸模；

第1水箱及第2水箱，将用来冷却上述铸模的冷却水储水；

电磁搅拌装置，对上述铸模内的熔融金属赋予在水平面内产生回旋流的电磁力；以及

电磁制动装置，对从浸渍喷嘴向上述铸模内的熔融金属的吐出流赋予将上述吐出流制动的方向的电磁力；

在上述铸模的长边铸模板的外侧面中，从上方朝向下方依次设置上述第1水箱、上述电磁搅拌装置、上述电磁制动装置及上述第2水箱；

上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足下述式1中数式(101)所示的关系：

式1

2.如权利要求1所述的铸模设备，

上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足下述式2中数式(103)所示的关系：

式2

3.如权利要求1所述的铸模设备，

上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足下述式3中数式(105)所示的关系：

式3

4.如权利要求1所述的铸模设备，

上述电磁搅拌装置的芯高度H1及上述电磁制动装置的芯高度H2满足下述式4中数式(2)所示的关系：

式4

H1+H2≤500mm

……(2)。

5.如权利要求1所述的铸模设备，

上述电磁制动装置由分割制动器构成。

6.如权利要求1所述的铸模设备，

铸造速度为2.0m/min以下。

7.如权利要求2所述的铸模设备，

铸造速度为2.2m/min以下。

8.如权利要求3所述的铸模设备，

铸造速度为2.4m/min以下。

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