CN112105469A - 铸模设备及连续铸造方法 - Google Patents

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Abstract

该铸模设备是具备铸模、电磁制动装置和控制装置的铸模设备。在浸渍喷嘴上设有一对熔融金属的喷出孔；上述电磁制动装置具有铁芯和线圈，该铁芯具有一对设置的齿部，该线圈被卷绕在各个上述齿部；一侧的上述线圈在第1电路中相互串联地连接，另一侧的上述线圈在第2电路中相互串联地连接；上述控制装置能够将被施加在上述第1电路及上述第2电路的各电路的电压及电流在各电路之间独立地控制；基于被施加在上述第1电路中的上述线圈的电压及被施加在上述第2电路中的上述线圈的电压，检测上述一对喷出孔之间的喷出流的偏流，基于检测结果控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流。

Description

铸模设备及连续铸造方法
技术领域
本发明涉及铸模设备及连续铸造方法。
本申请基于2018年7月17日在日本提出申请的日本专利申请第2018－134408号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术
在连续铸造中，将暂时积存于中间包(tundish)中的熔融金属(例如钢水)经由浸渍喷嘴从上方注入到铸模内，通过将在那里外周面被冷却而凝固的铸坯从铸模的下端拔出由此连续地进行铸造。将铸坯中的外周面的凝固的部位称作凝固壳。
这里，在熔融金属中，包含为了防止浸渍喷嘴的喷出孔的堵塞而与熔融金属一起被供给的惰性气体(例如Ar气体)的气体气泡或非金属夹杂物等，如果在铸造后的铸坯中残留有这些杂质，则成为使制品的品质劣化的原因。通常，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没有充分地进行，有铸坯的品质下降的趋向。这样，在连续铸造中，在生产性与铸坯的品质之间有权衡的关系，即，有如果追求生产性则铸坯的品质变差、如果以铸坯的品质为优先则生产性下降的关系。
近年来，对于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，要求在确保铸坯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于铸坯的品质较大地影响。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坯的品质的同时实现高速稳定作业即使生产性提高。
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，为了方便将包括铸模及电磁力发生装置在内的铸模周边的部件组也称作铸模设备。
例如，作为用来控制铸模内的熔融金属的流动的电磁力发生装置，广泛地使用具备电磁制动装置及电磁搅拌装置的装置。这里，电磁制动装置是通过对熔融金属施加静磁场而使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对熔融金属施加动磁场而使该熔融金属中产生被称作洛伦兹力的电磁力、对该熔融金属赋予使其在铸模的水平面内旋绕那样的流动模式的装置。
电磁制动装置通常被设置为，使熔融金属中产生将从浸渍喷嘴喷出的喷出流的势头减弱那样的制动力。这里，通过来自浸渍喷嘴的喷出流碰撞到铸模的内壁上，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，铸坯被拔出的方向)的下降流。因而，通过由电磁制动装置将喷出流的势头减弱，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，由于喷出流向凝固壳碰撞的势头也被减弱，所以也能够发挥抑制由该凝固壳的再熔化带来的铸漏(break out)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，由于喷出流所形成的下降流的流速被抑制，所以熔融金属中的杂质的浮起分离被促进，能够得到使铸坯的内部品质提高的效果。
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铸坯的表面品质变差的情况。此外，由于由喷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而发生结皮，产生内部品质缺陷。
电磁搅拌装置如上述那样对熔融金属赋予规定的流动模式，即，使熔融金属内产生旋绕流。由此，由于凝固壳界面处的熔融金属的流动被促进，所以抑制了上述的Ar气体气泡及非金属夹杂物等的杂质被凝固壳捕捉，能够使铸坯的表面品质提高。
另一方面，作为电磁搅拌装置的缺点，可以举出：通过旋绕流冲击在铸模内壁，与来自上述浸渍喷嘴的喷出流同样，发生上升流及下降流，所以该上升流在液面中将熔融粉末等卷入，通过该下降流将杂质向铸模下方推压流动，有使铸坯的内部品质变差的情况。
如以上说明，电磁制动装置及电磁搅拌装置，从确保铸坯的品质(在本说明书中，意味着表面品质及内部品质)的观点，分别存在优点和缺点。因而，以使铸坯的表面品质及内部品质都提高为目的，开发了使用对于铸模设置了电磁制动装置及电磁搅拌装置双方的铸模设备来进行连续铸造的技术。例如，在专利文献1中，公开了在铸模的长边铸模板的外侧表面、在上部设有电磁搅拌装置、在下方设有电磁制动装置的铸模设备。
此外，在专利文献2中，公开了在铸模的一对短边铸模板各自的外侧分别配置不同的电磁制动装置的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－137031号公报
专利文献2：日本特开平4－9255号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在使用专利文献1或专利文献2所例示那样的电磁力发生装置的连续铸造中，判明了有由于喷出喷嘴的闭塞而发生喷出流的偏流、铸坯的品质变差的情况。
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能够使铸坯的品质进一步提高的铸模设备及连续铸造方法。
用来解决课题的手段
(1)本发明的第一技术方案，是一种铸模设备，具备：连续铸造用的铸模；电磁制动装置，对于来自浸渍喷嘴的熔融金属向上述铸模内的喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力；以及控制装置，控制向上述电磁制动装置的电力的供给。在上述浸渍喷嘴，上述铸模的铸模长边方向上的两侧设有一对上述熔融金属的喷出孔。上述电磁制动装置分别被设置在上述铸模的一对长边铸模板各自的外侧表面，并且上述电磁制动装置具备铁芯和线圈，上述铁芯在上述铸模长边方向上的上述浸渍喷嘴的两侧具有与上述长边铸模板对置地设置的一对的齿部，上述线圈被卷绕在各个上述齿部。上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的一侧的上述线圈在第1电路中相互串联地连接。上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的另一侧的上述线圈在第2电路中相互串联地连接。上述控制装置能够将向上述第1电路及上述第2电路的各电路分别施加的电压及电流在各电路之间独立地控制，基于被施加在上述第1电路中的上述线圈的电压及被施加在上述第2电路中的上述线圈的电压，检测上述一对喷出孔之间的上述喷出流的偏流，基于检测结果控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流。
(2)在上述(1)所记载的铸模设备中，也可以是，上述控制装置基于起因于来自上述铸模长边方向上的一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第1电路中发生的电动势与起因于来自上述铸模长边方向上的另一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第2电路中发生的电动势的差，检测上述偏流，在检测到上述偏流的情况下，控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流，以使在上述第1电路中发生的电动势与在上述第2电路中发生的电动势的上述差变小。
(3)在上述(1)或(2)所记载的铸模设备中，也可以是，还具备电磁搅拌装置，该电磁搅拌装置被设置在比上述电磁制动装置靠上方，对上述铸模内的上述熔融金属赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力。
(4)本发明的第二技术方案，是一边由电磁制动装置对于来自浸渍喷嘴的熔融金属向铸模内的喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力、一边进行连续铸造的连续铸造方法，在上述浸渍喷嘴上，上述铸模的铸模长边方向上的两侧设有一对上述熔融金属的喷出孔；上述电磁制动装置分别被设置在上述铸模的一对长边铸模板各自的外侧表面，并且上述电磁制动装置具备铁芯和线圈，上述铁芯在上述铸模长边方向上的上述浸渍喷嘴的两侧具有与上述长边铸模板对置地设置的一对的齿部，上述线圈被卷绕在各个上述齿部；上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的一侧的上述线圈在第1电路中相互串联地连接；上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的另一侧的上述线圈在第2电路中相互串联地连接；向上述第1电路及上述第2电路的各电路分别施加的电压及电流能够在各电路之间独立地控制。该连续铸造方法包括：偏流检测工序，基于被施加在上述第1电路中的上述线圈的电压及被施加在上述第2电路中的上述线圈的电压来检测上述一对喷出孔之间的上述喷出流的偏流；以及电流控制工序，基于检测结果控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流。
(5)在上述(4)所记载的连续铸造方法中，也可以是，在上述偏流检测工序中，基于起因于来自上述铸模长边方向上的一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第1电路中发生的电动势与起因于来自上述铸模长边方向上的另一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第2电路中发生的电动势的差，检测上述偏流；在检测到上述偏流的情况下，在上述电流控制工序中，控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流，以通过使电动势大的电路的电流值上升、和使电动势小的电路的电流值下降的至少某个，从而使在上述第1电路中发生的电动势与在上述第2电路中发生的电动势的上述差变小。
(6)在上述(4)或(5)所记载的连续铸造方法中，上述连续铸造一边由被设置在比上述电磁制动装置靠上方的电磁搅拌装置对上述铸模内的上述熔融金属赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力、并且由上述电磁制动装置对于来自上述浸渍喷嘴的上述熔融金属向上述铸模内的上述喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力，一边进行。
发明效果
如以上说明，根据本发明，在连续铸造中能够使铸坯的品质进一步提高。
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是有关该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截面的剖视图。
图4是铸模设备的图3所示的B－B截面的剖视图。
图5是铸模设备的图3所示的C－C截面的剖视图。
图6是用来说明由电磁制动装置对钢水的喷出流赋予的电磁力的方向的图。
图7是用来说明电磁制动装置中的各线圈的电连接关系的图。
图8是示意地表示由于非金属夹杂物附着在浸渍喷嘴的喷出孔而在一对喷出孔之间发生了开口面积的差的情况下的喷出流的状况的图。
图9是示意地表示通过热流动解析模拟得到的在一对喷出孔之间不发生开口面积的差的情况下的铸模内的钢水的温度及流速的分布的图。
图10是示意地表示通过热流动解析模拟得到的在一对喷出孔之间发生了开口面积的差的情况下的铸模内的钢水的温度及流速的分布的图。
图11是表示通过电磁场解析模拟得到的、将在闭塞侧的电路中流动的电流的电流值固定时的在健全侧的电路中流动的电流的电流值与在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的各自的关系的图。
图12是表示通过电磁场解析模拟得到的、将在闭塞侧的电路中流动的电流的电流值固定时的在健全侧的电路中流动的电流的电流值与在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比的关系的图。
图13是示意地表示通过电磁场解析模拟得到的、在铸模内发生的涡电流及退磁场的分布的图。
图14是表示凝固壳的厚度为4mm或5mm的情况下的铸造速度与距钢水液面的距离的关系的图。
图15是表示起因于实机试验中的喷出流的流动状态的时间变化而在各电路中发生的电动势(逆电动势)的差的推移的图。
图16是表示实机试验中的在各电路中流动的电流的电流值的推移的图。
图17是表示实机试验中的在健全侧的第1电路中流动的电流的电流值与气孔个数密度的关系的图。
具体实施方式
本发明者们对于在使用专利文献1所例示那样的具备电磁制动装置及电磁搅拌装置的电磁力发生装置的连续铸造中，与将这些装置分别以单体使用的情况相比有铸坯的品质变差的情况的理由进行了研究。
连续铸造的作业的过程中，由于钢水中含有的非金属夹杂物附着在浸渍喷嘴的喷出孔，喷出孔的开口面积随着时间的经过而变化。这里，在浸渍喷嘴，铸模的铸模长边方向上的两侧设有一对熔融金属的喷出孔，非金属夹杂物向各喷出孔的附着在一对喷出孔之间不均匀地进行的情况较多。所以，有在一对喷出孔之间发生开口面积的差异的情况。在此情况下，在一对喷出孔之间发生喷出流的流量及流速不同的偏流。由此，被电磁制动装置弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴的两侧成为非对称。由此，难以适当地控制铸模内的熔融金属的流动，所以铸坯的品质有可能变差。所以，在使用上述的电磁力发生装置那样至少具备电磁制动装置的电磁力发生装置对铸模内的熔融金属的流动进行控制的情况下，能够抑制由于非金属夹杂物向浸渍喷嘴的喷出孔的附着而引起的铸坯的品质的恶化。
特别是，在使用专利文献1所例示的具备电磁制动装置及电磁搅拌装置的电磁力发生装置的情况下，起因于非金属夹杂物向浸渍喷嘴的喷出孔附着的铸坯的品质变差的问题更显著。具体而言，电磁制动装置及电磁搅拌装置不是只要简单地设置双方的装置就能简单地得到双方的装置的优点，而是这些装置也同时拥有使相互的效果抵消这样的影响的方面。因而，在使用电磁制动装置及电磁搅拌装置双方的连续铸造中，判明了与将这些装置分别以单体使用的情况相比铸坯的品质变差的情况也不少。
例如，与专利文献1同样，在上部设有电磁搅拌装置、下方设有电磁制动装置的结构中，来自浸渍喷嘴的喷出孔的喷出流被电磁制动装置向铸模上方弹起而在铸模上部被电磁搅拌。所以，在通过发生偏流而被电磁制动装置弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的两侧为非对称的情况下，铸模上部的由电磁搅拌带来的旋绕流的形成有可能被阻碍。因而，在此情况下，不仅不能适当地得到由电磁搅拌带来的铸坯的表面品质的提高的效果，而且铸坯的品质反而有可能变差。
所以，本发明者们想到了基于向线圈施加的电压来检测喷出流的偏流从而控制各电路的电流、由此使铸坯的品质进一步提高的技术思想。
有关基于上述新的认识做出的本发明，参照附图对优选的实施方式详细地进行说明。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，通过赋予相同的标号而省略重复说明。
<1.连续铸造机的结构>
首先，参照图1，对有关本发明的一实施方式的连续铸造机1的结构及连续铸造方法进行说明。图1是概略性地表示有关本实施方式的连续铸造机1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将钢水2连续铸造、制造板坯等的铸坯3的装置。连续铸造机1具备铸模110、浇包4、中间包5、浸渍喷嘴6、二次冷却装置7和铸坯切断机8。
浇包4是用来将钢水2从外部输送到中间包5的可动式的容器。浇包4被配置在中间包5的上方，浇包4内的钢水2被向中间包5供给。中间包5被配置在铸模110的上方，积存钢水2，将该钢水2中的夹杂物除去。浸渍喷嘴6从中间包5的下端朝向铸模110向下方延伸，其前端被浸渍在铸模110内的钢水2中。该浸渍喷嘴6将在中间包5中被除去夹杂物后的钢水2向铸模110内连续供给。
铸模110是与铸坯3的宽度及厚度对应的四方筒状，例如，以用一对长边铸模板(与后述的图2等所示的长边铸模板111对应)将一对短边铸模板(与后述的图4等所示的短边铸模板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)例如是设有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水2冷却，制造铸坯3。随着铸坯3朝向铸模110下方移动，进行内部的未凝固部3b的凝固，外壳的凝固壳3a的厚度逐渐变厚。包括该凝固壳3a和未凝固部3b在内的铸坯3被从铸模110的下端拔出。
另外，在以下的说明中，将上下方向(即，从铸模110将铸坯3拔出的方向)也称作Z轴方向。将Z轴方向也称作铅直方向。此外，将与Z轴方向垂直的平面(水平面)内的相互正交的两个方向分别也称作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(即，铸模宽度方向或铸模长边方向)，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(即，铸模厚度方向或铸模短边方向)。将与X－Y平面平行的方向也称作水平方向。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(幅)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表面设置电磁力发生装置。并且，一边使该电磁力发生装置驱动一边进行连续铸造。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，通过一边使该电磁力发生装置驱动一边进行连续铸造，能够在确保铸坯的品质的同时进行更高速下的铸造。关于该电磁力发生装置的结构，参照图2～图13在后面叙述。
二次冷却装置7被设在铸模110的下方的二次冷却带9，将被从铸模110的下端拔出的铸坯3一边支承及输送一边冷却。该二次冷却装置7具有被配置在铸坯3的厚度方向两侧的多对辊(例如，支撑辊11、夹送辊12及分段辊13)、以及对铸坯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处的支承辊在铸坯3的厚度方向两侧成对地配置，作为将铸坯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坯3从厚度方向两侧支承，防止在二次冷却带9中凝固途中的铸坯3的铸漏或隆起(膨胀、bulging)。
作为辊的支撑辊11、夹送辊12及分段辊13形成二次冷却带9中的铸坯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，接着以曲线状弯曲，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，将作为水平的部分称作水平部9C。具有这样的路线的连续铸造机1被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是设置在铸模110的正下方的垂直部9A处的无驱动式辊，支承刚被从铸模110拔出的铸坯3。刚被从铸模110拔出的铸坯3是凝固壳3a较薄的状态，所以为了防止铸漏及隆起，需要以比较短的间隔(辊间距)进行支承。因此，作为支撑辊11，优选的是使用能够将辊间距缩短的小径的辊。在图1所示的例子中，在垂直部9A的铸坯3的两侧，以比较窄的辊间距设置有由小径的辊构成的3对支撑辊11。
夹送辊12是通过马达等的驱动装置而旋转的驱动式辊，具有将铸坯3从铸模110拔出的功能。夹送辊12在垂直部9A、弯曲部9B及水平部9C中分别被配置在适当的位置。铸坯3通过从夹送辊12传递的力而被从铸模110拔出，沿着上述路线被输送。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)是设置在弯曲部9B及水平部9C的无驱动式辊，沿着上述路线将铸坯3支承并导引。分段辊13可以根据路线上的位置、以及根据被设置在铸坯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)的某个，分别以不同的辊径或辊间距配置。
铸坯切断机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来的铸坯3切断为规定的长度。被切断后的铸坯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的概略结构进行了说明。另外，在本实施方式中，只要对于铸模110设置具有后述的结构的电磁力发生装置，使用该电磁力发生装置进行连续铸造即可，连续铸造机1中的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同样。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可以使用任一结构。
<2.电磁力发生装置的结构>
接着，参照图2～图13，详细地说明对于上述铸模110设置的电磁力发生装置的结构。另外，在本说明书中，对电磁力发生装置170具备电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的例子进行说明，但本发明并不限定于这样的例子。例如，也可以从电磁力发生装置170的结构将电磁搅拌装置150省略。
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平面的剖视图。图3是铸模设备10的图2所示的A－A截面的剖视图。图4是铸模设备10的图3所示的B－B截面的剖视图。图5是铸模设备10的图3所示的C－C截面的剖视图。另外，铸模设备10由于具有在Y轴方向上相对于铸模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，为了容易理解，也一起图示了铸模110内的钢水2。
参照图2～图5，有关本实施方式的铸模设备10在铸模110的长边铸模板111的外侧表面隔着垫板121设置两个水箱130、140和电磁力发生装置170而构成。
铸模110如上述那样，以用一对长边铸模板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，将钢铁板坯的连续铸造作为对象，其铸坯尺寸是宽度(幅)(即，X轴方向的长度)800～2300mm左右、厚度(即，Y轴方向的长度)200～300mm左右。即，铸模板111、112也具有与该铸坯尺寸对应的大小。即，长边铸模板111至少具有比铸坯3的宽度800～2300mm长的X轴方向的宽度，短边铸模板112具有与铸坯3的厚度200～300mm大致相同的Y轴方向的宽度。
此外，详细情况如后述，在本实施方式中，为了更有效地得到由电磁力发生装置170带来的铸坯3的品质提高的效果，以使Z轴方向的长度尽可能变长的方式构成铸模110。通常已知，当在铸模110内钢水2的凝固进展，则因为凝固收缩而铸坯3从铸模110的内壁离开，已知有该铸坯3的冷却变得不充分的情况。因此，铸模110的Z方向的长度距离钢水液面即使较长也被界限到1000mm左右。在本实施方式中，考虑这样的情况，以使从钢水液面到铸模板111、112的下端的长度为1000mm左右的方式形成该铸模板111、112。
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的外侧表面覆盖的方式而设置。以下，为了区别，将设置在长边铸模板111的外侧表面的垫板121也称作长边侧垫板121，将设在短边铸模板112的外侧表面的垫板122也称作短边侧垫板122。
电磁力发生装置170由于隔着长边侧垫板121对铸模110内的钢水2赋予电磁力，所以至少长边侧垫板121能够由非磁性体(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)的齿部164对置的部位，为了确保电磁制动装置160的磁通密度而埋入了磁性体的软铁124。
在长边侧垫板121，还设置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，决定垫板123的安装位置，以便电磁力发生装置170能够对铸模110内的钢水2的希望的范围赋予电磁力。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对用来将铸模110冷却的冷却水进行蓄水。在本实施方式中，如图示那样，将一个水箱130设置在距长边铸模板111的上端为规定的距离的区域，将另一个水箱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，形成冷却水经过的水路(未图示)。该水路被延伸设置到水箱130、140。通过未图示的泵，从一个水箱130、140朝向另一个水箱130、140(例如，从下部水箱140朝向上部水箱130)，使冷却水经过该水路而流动。由此，长边铸模板111被冷却，经由该长边铸模板111，铸模110内部的钢水2被冷却。另外，虽然图示省略，但对于短边铸模板112而言也同样设置水箱及水路，通过使冷却水流动，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。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)
电磁搅拌装置150通过对铸模110内的钢水2施加动磁场，对该钢水2赋予电磁力。电磁搅拌装置150被驱动，以对钢水2赋予自身所被设置的长边铸模板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对钢水2赋予的电磁力的方向模拟地用粗线箭头表示。这里，被设置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被驱动，以沿着其自身所被设置的长边铸模板111的宽度方向赋予与图示的方向相反朝向的电磁力。这样，一对电磁搅拌装置150被驱动，以在水平面内产生旋绕流。根据电磁搅拌装置150，通过产生这样的旋绕流，使凝固壳界面处的钢水2流动，能得到抑制气泡及夹杂物被凝固壳3a捕捉的清洗效果，能够使铸坯3的表面品质变好。
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由壳体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)、以及在该电磁搅拌芯152上卷绕导线而构成的多个线圈153构成。
壳体151是具有大致长方体形状的中空的部件。能够适当决定壳体151的大小，以便能够由电磁搅拌装置150对钢水2的希望的范围赋予电磁力，即设置在内部的线圈153能够相对于钢水2被配置在适当的位置。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决定为比铸坯3的宽度大，以使得对于铸模110内的钢水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，对于电磁搅拌装置150而言，由于从线圈153穿过壳体151的侧壁对钢水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)等的非磁性且能够确保强度的部件。
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。
对于电磁搅拌芯152将X轴方向作为卷绕轴方向而卷绕导线，由此形成线圈153(即，以将电磁搅拌芯152在X轴方向上磁化的方式形成线圈153)。作为该导线，例如使用截面为10mm×10mm、在内部具有直径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轴方向上具有规定的间隔地排列而设置。
在多个线圈153的各自上，连接未图示的电源装置。通过由该电源装置以电流的相位按多个线圈153的排列顺序适当偏移的方式对该多个线圈153施加交流电流，能够对钢水2赋予产生旋绕流那样的电磁力。电源装置的驱动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从而被适当控制。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施加的交流电流的相位等，能够控制对钢水2施加的电磁力的强度。
可以适当决定电磁搅拌芯152的X轴方向的宽度W1，以便能够由电磁搅拌装置150对钢水2的希望的范围赋予电磁力、即能够将线圈153相对于钢水2配置在适当的位置。例如，W1是1800mm左右。
(电磁制动装置)
电磁制动装置160通过对铸模110内的钢水2施加静磁场，对该钢水2赋予电磁力。这里，图6是用来说明由电磁制动装置160对钢水2的喷出流赋予的电磁力的方向的图。在图6中，概略性地图示了铸模110附近的结构的X－Z平面的截面。此外，在图6中，将电磁搅拌芯152及后述的电磁制动芯162的齿部164的位置模拟地用虚线表示。
如图6所示，在浸渍喷嘴6上，在铸模长边方向(即X轴方向)上的两侧设置一对钢水2的喷出孔61。喷出孔61与短边铸模板112对置，遍及从浸渍喷嘴6的内周表面侧向外周表面侧随着在该方向上行进而向下方倾斜地设置。将电磁制动装置160驱动，以对喷出流赋予将来自浸渍喷嘴6的喷出孔61的钢水2的流动(喷出流)制动的方向的电磁力。在图6中，将喷出流的方向模拟地用细线箭头表示，并且将由电磁制动装置160对钢水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，通过产生将这样的喷出流制动的方向的电磁力，下降流被抑制，能得到促进气泡及夹杂物的浮起分离的效果，能够使铸坯3的内部品质变好。
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由壳体161、被容纳在该壳体161内的电磁制动芯162、以及在该电磁制动芯162上卷绕导线而构成的多个线圈163而构成。
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对钢水2的希望的范围赋予电磁力、即设置在内部的线圈163能够相对于钢水2被配置在适当的位置。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决定为比铸坯3的宽度大，以便能够对铸模110内的钢水2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，对于电磁制动装置160而言，由于从线圈163穿过壳体161的侧壁对钢水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等的非磁性并且能够确保强度的材料形成。
电磁制动芯162相当于有关本发明的电磁制动装置的铁芯的一例。电磁制动芯162由一对齿部164和连结部165构成，所述一对齿部164是具有大致长方体形状的实心的部件，分别卷绕线圈163，所述连结部同样是具有大致长方体形状的实心的部件，将该一对齿部164连结。电磁制动芯162构成为以从连结部165向作为Y轴方向且朝向长边铸模板111的方向突出的方式设置有一对齿部164。电磁制动芯162例如既可以使用磁特性较高的软铁形成，也可以通过将电磁钢板层叠而形成。
具体而言，齿部164在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧与长边铸模板111对置地设有一对，这样的电磁制动装置160分别被配置在铸模110的一对长边铸模板111各自的外侧表面。齿部164的设置位置能够设置在想要对钢水2赋予电磁力的位置、即来自浸渍喷嘴6的一对喷出孔61的喷出流分别穿过被线圈163施加磁场的区域那样的位置(也参照图6)。
通过对于电磁制动芯162的齿部164将Y轴方向作为卷绕轴方向而卷绕导线，形成线圈163(即，形成线圈163以将电磁制动芯162的齿部164在Y轴方向上磁化)。该线圈163的构造与上述电磁搅拌装置150的线圈153同样。
在线圈163的各自上连接电源装置。通过由该电源装置对各线圈163施加直流电流，能够对钢水2赋予将喷出流的势头减弱那样的电磁力。这里，图7是用来说明电磁制动装置160中的各线圈163的电连接关系的图。在图7中，将在对电磁制动装置160的各线圈163施加了直流电流的情况下在铸模110内发生的磁通的朝向模拟地用粗线箭头表示。另外，在图7中，省略了壳体161的图示。
如图7所示，铸模设备10作为将电源装置与各线圈163连接的电气电路而具备第1电路181a及第2电路181b。
在第1电路181a中，一对电磁制动装置160各自的铸模长边方向上的一侧的线圈163a相互被串联地连接。此外，在第1电路181a中，电源装置182a相对于一对线圈163a被串联地连接，被电源装置182a向一对线圈163a施加电流。另一方面，在第2电路181b中，一对电磁制动装置160的各自的铸模长边方向上的另一侧的线圈163b相互被串联地连接。此外，在第2电路181b中，电源装置182b相对于一对线圈163b被串联地连接，由电源装置182b向一对线圈163b施加电流。
在第1电路181a中，当向一对线圈163a施加直流电流，则一对电磁制动芯162各自的铸模长边方向上的一侧的齿部164a被磁化以作为一对磁极发挥功能。所以，通过由一对线圈163a产生的磁场，在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧发生沿着铸模短边方向的磁通。另一方面，在第2电路181b中，当向一对线圈163b施加直流电流，则一对电磁制动芯162各自的铸模长边方向上的另一侧的齿部164b被磁化以作为一对磁极发挥功能。所以，通过由一对线圈163b产生的磁场，在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的另一侧发生沿着铸模短边方向的磁通。这里，在第1电路181a及第2电路181b的各自中流动的电流的朝向成为在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧分别发生的磁通为相互相反方向那样的朝向。
铸模设备10还具备电压传感器183a、183b、放大器185和控制装置187。
电压传感器183a、183b检测在第1电路181a及第2电路181b的各电路中的线圈163上被施加的电压，将检测值向放大器185输出。例如，电压传感器183a在第1电路181a中相对于一方的线圈163a并联地连接。此外，电压传感器183b在第2电路181b中相对于一方的线圈163b并联地连接。
放大器185将由电压传感器183a、183b得到的检测值放大，向控制装置187输出。由此，即使在由电压传感器183a、183b得到的检测值的差比较小的情况下，也能够适当地判定在第1电路181a及第2电路181b的各电路中的线圈163上被施加的电压中是否有差异。另外，这样的判定如后述那样，为了检测浸渍喷嘴6的一对喷出孔61之间的喷出流的偏流而由控制装置187使用。
控制装置187控制向电磁制动装置160的电力的供给。例如，控制装置187由作为运算处理装置的CPU(Central Processing Unit)、存储CPU所使用的程序及运算参数等的ROM(ReadOnly Memory)、暂时存储CPU的执行中适当变化的参数等的RAM(Random AccessMemory)、存储数据等的HDD(Hard Disk Drive)装置等的数据保存用存储装置等构成。
控制装置187具体而言，通过控制电源装置182a及电源装置182b的驱动，能够将向第1电路181a及第2电路181b的各电路分别施加的电压及电流在各电路之间独立地控制。更具体地讲，控制装置187分别控制向第1电路181a及第2电路181b的各电路中的线圈163施加的电流的电流值。由此，控制在铸模110内发生的磁通，控制对钢水2施加的电磁力。
此外，控制装置187基于向第1电路181a及第2电路181b的各电路的线圈163施加的电压，检测浸渍喷嘴6的一对喷出孔61之间的喷出流的偏流。具体而言，控制装置187使用从放大器185输出的信息，检测喷出流的偏流。
另外，关于由控制装置187进行的控制的详细情况，在下述[2－1.控制装置进行的控制的详细情况]中详细地说明。
电磁制动芯162的X轴方向的宽度W0、齿部164的X轴方向的宽度W2及X轴方向上的齿部164间的距离W3可以适当决定，以使得能够由电磁搅拌装置150对钢水2的希望的范围赋予电磁力，即能够将线圈163相对于钢水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，例如如上述专利文献1所记载的技术那样，作为电磁制动装置而存在具有单独的磁极、在铸模宽度方向上产生均匀的磁场的结构。对于具有这样的结构的电磁制动装置而言，由于在宽度方向上被赋予均匀的电磁力，所以不能详细地控制被赋予电磁力的范围，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构成为具有两个齿部164即具有两个磁极。根据这样的结构，例如在将电磁制动装置160驱动时，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的电流的施加，以使磁通密度在铸模110的宽度方向(即X轴方向)的大致中心附近的区域中大致成为零。该磁通密度大致为零的区域，是对于钢水2大体不赋予电磁力的区域，是如果被从基于电磁制动装置160的制动力释放则能够确保钢水流的排散的区域。通过确保这样的区域，能够对应于幅度更宽的铸造条件。
如上述那样，在本实施方式中，能够实施使用了上述的具备电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的电磁力发生装置170的连续铸造方法。
在有关本实施方式的连续铸造方法中，由设置在比电磁制动装置160靠上方的电磁搅拌装置150对于铸模110内的钢水2赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力，并且一边由电磁制动装置160对于从浸渍喷嘴6向铸模110内的钢水2的喷出流赋予将该喷出流制动的方向的电磁力、一边进行连续铸造。进而，有关本实施方式的连续铸造方法如在下述[2－1.控制装置进行的控制的详细情况]中详细地说明那样，包括检测喷出流的偏流的偏流检测工序、以及控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流的电流控制工序。
另外，在从电磁力发生装置170的结构省略了电磁搅拌装置150的情况下，虽然对于铸模110内的钢水2没有赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力，但连续铸造一边由电磁制动装置160对从浸渍喷嘴6向铸模110内的钢水2的喷出流赋予将该喷出流制动的方向的电磁力一边进行。
[2－1.控制装置进行的控制的详细情况]
接着，详细地说明铸模设备10的控制装置187进行的控制的详细情况。
在本实施方式中，控制装置187检测浸渍喷嘴6的一对喷出孔61之间的喷出流的偏流，基于检测结果控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流。具体而言，控制装置187在检测到喷出流的偏流的情况下，控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流，以抑制喷出流的偏流而使一对喷出孔61之间的喷出流的流量及流速均匀化。
如上述那样，在连续铸造的作业的过程中，喷出流的偏流是由于钢水中含有的非金属夹杂物不均匀地附着于浸渍喷嘴6的各喷出孔61所引起在一对喷出孔61之间发生开口面积的差而发生的。图8是示意地表示通过非金属夹杂物201向浸渍喷嘴6的喷出孔61的附着而在一对喷出孔61之间发生开口面积的差的情况下的钢水2的喷出流的状况的图。在图8中，将来自各喷出孔61的喷出流的流量及流速的大小用箭头的大小模拟地表示。
如图8所示，例如假设在浸渍喷嘴6的铸模长边方向的一侧的喷出孔61处没有附着非金属夹杂物201，在另一侧的喷出孔61处附着着非金属夹杂物201。另外，以下将非金属夹杂物201没有附着的一侧的喷出孔61称作健全侧的喷出孔61，将非金属夹杂物201附着的另一侧的喷出孔61称作闭塞侧的喷出孔61。在此情况下，闭塞侧的喷出孔61的开口面积比健全侧的喷出孔61的开口面积小。由此，来自闭塞侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速变得比来自健全侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速小。如上述那样，非金属夹杂物201向各喷出孔61的附着在各喷出孔61之间不均匀地进展，由此发生喷出流的流量及流速不同的偏流。
在一对喷出孔61之间没有发生开口面积的差的情况下，不发生喷出流的偏流，被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧为大致对称。另一方面，在一对喷出孔61之间发生了开口面积的差的情况下，发生喷出流的偏流，从而被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧为非对称。
图9及图10是示意地表示通过热流动解析模拟得到的、在一对喷出孔61之间没有发生开口面积的差的情况及发生开口面积的差的情况下的各自的铸模110内的钢水2的温度及流速的分布的图。在图9及图10中，将钢水2的温度分布用阴影的浓淡表示。意味着阴影越稀疏温度越高。此外，在图9及图10中，将钢水2的流速分布用表示速度向量的箭头表示。
在与图9的结果对应的热流动解析模拟中，浸渍喷嘴6的模型中，将一对喷出孔61各自的开口面积设定为相互大致一致的值。另一方面，在与图10的结果对应的热流动解析模拟中，浸渍喷嘴6的模型中，与相当于健全侧的一侧的喷出孔61的开口面积相比，将相当于闭塞侧的另一侧的喷出孔61的开口面积设定为大致3分之1。其他的模拟条件在与图9及图10的各结果对应的热流动解析模拟之间共通，具体而言，如下述这样设定。此外，在与图9及图10的各结果对应的热流动解析模拟中，设通过电磁制动装置160在铸模110内的铸模长边方向上的两侧分别发生的磁通的磁通密度为3000Gauss，使用了不使电磁搅拌装置150驱动的条件。
(铸坯)
铸坯尺寸(铸模的尺寸)：宽度1625mm，厚度250mm
铸造速度：1.6m/min
(电磁制动装置)
齿部的上端相对于钢水液面的深度：516mm
齿部的尺寸：宽度(W2)550mm，高度(H2)200mm
(浸渍喷嘴)
浸渍喷嘴的尺寸：内径φ87mm，外径φ152mm
浸渍喷嘴的底面相对于钢水液面的深度(底面深度)：390mm
喷出孔的横截面的尺寸：宽度74mm，高度99mm
喷出孔相对于水平方向的倾斜角：45°
根据图9所示的热流动解析模拟的结果，确认了在一对喷出孔61之间没有发生开口面积的差的情况下，不发生喷出流的偏流，在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧喷出流的流量及流速的分布大致一致。此外，确认了被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧为大致对称。
另一方面，根据图10所示的热流动解析模拟的结果，确认了在一对喷出孔61之间发生了开口面积的差的情况下发生喷出流的偏流，来自闭塞侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速比来自健全侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速小。此外，确认了被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧为非对称。
这里，由电磁制动装置160对来自喷出孔61的喷出流赋予的制动力F由下述的式(1)表示。
[数式1]
F＝σ(U×B×B)···(1)
另外，在式(1)中，σ表示钢水2的导电率，U表示喷出流的速度向量，B表示通过电磁制动装置160在铸模110内发生的磁通的磁通密度向量。
根据式(1)可知，对喷出流赋予的制动力的大小与在铸模110内发生的磁通的磁通密度的大小有相关。所以，通过将在铸模110内发生的磁通的磁通密度在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧与另一侧之间独立地控制，能够将对喷出流赋予的制动力在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧与另一侧之间独立地控制。由此，例如通过仅使在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧(即健全侧)发生的磁通的磁通密度增大，能够使对于健全侧的喷出流赋予的制动力与闭塞侧相比有效地增大。由此，可以期待抑制喷出流的偏流。
另外，根据式(1)可知，对喷出流赋予的制动力的大小与喷出流的速度也具有相关。所以，健全侧的喷出流的速度比闭塞侧大，所以对于健全侧的喷出流赋予的制动力与闭塞侧相比变大。由此，从各喷出孔61喷出的喷出流的动态向偏流被抑制的方向前进。但是，仅通过根据这样的喷出流的速度发生的自动的制动力，抑制偏流的效果并不充分。
这里，作为用来由电磁制动装置160将在铸模110内发生的磁通的磁通密度在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧与另一侧之间独立地控制的以往的技术，有在专利文献2所公开的一对短边铸模板各自的外侧分别配置不同的电磁制动装置的技术。在此情况下，各电磁制动装置的电磁制动芯具体而言，具备以在铸模短边方向上夹着铸模110的方式与长边铸模板111对置设有一对的齿部、和跨短边铸模板112的外侧面将一对齿部连结的连结部。并且，这样的电磁制动装置分别被设置在铸模110的铸模长边方向的两侧。但是，在此情况下，发生铸模设备的重量容易增大这样的问题。连续铸造通常一边由振动装置使铸模110振动一边进行。所以，在铸模设备的重量增大的情况下，向振动装置的负荷增大。此外，在短边铸模板112的外侧表面，通常设置有用来在连续铸造中变更铸模的宽度的宽度可变装置。所以，难以将跨短边铸模板112的外侧表面的形状的电磁制动芯以不与宽度可变装置干扰的方式设置。
另一方面，有关本实施方式的各电磁制动装置160的电磁制动芯162如图7所示，由于具有不跨短边铸模板112的外侧表面的形状，所以能够避免上述那样的问题。但是，在电磁制动芯162中，由于在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧所设置的一对的齿部164被连结部165连接，所以通过由各线圈163产生的磁场所发生的磁通的一部分，从而形成在电磁制动芯162内从一方的齿部164穿过连结部165朝向另一方的齿部164的磁电路。由此，如图7所示，形成经过一对电磁制动芯162的连续的磁电路C10。所以，在仅使在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧(健全侧)发生的磁通的磁通密度增大的情况下，预想到在铸模110内的铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的另一侧(闭塞侧)发生的磁通的磁通密度也较多地增大。
这里，本发明者们通过电磁场解析模拟发现，使用如上述那样配置有电磁制动芯162的有关本实施方式的电磁制动装置160，能够在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧与另一侧之间适当地独立控制在铸模110内发生的磁通的磁通密度。
图11是表示通过电磁场解析模拟得到的、将在闭塞侧的电路中流动的电流的电流值固定时的在健全侧的电路中流动电流的电流值与在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的各自的关系的图。图12是表示通过电磁场解析模拟得到的、将在闭塞侧的电路中流动的电流的电流值固定时的在健全侧的电路中流动的电流的电流值与在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比(磁通密度比)的关系的图。在本说明书中，磁通密度比具体而言，是指在健全侧发生的磁通的磁通密度相对于在闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比率。在与图11及图12的结果对应的电磁场解析模拟中，对于作为健全侧的电路的第1电路181a及作为闭塞侧的电路的第2电路181b的双方，将电流值的初始值设定为350A。然后，在将闭塞侧的第2电路181b的电流值固定为350A的状态下，使健全侧的第1电路181a的电流值依次上升为500A、700A、1000A。在本模拟中，调查了这样的情况下的在铸模110内的健全侧及闭塞侧的各自发生的磁通的磁通密度。另外，本电磁场解析模拟是使用铸模110内的钢水2为静止的条件作为模拟条件的静磁场解析。
根据图11可知，在使健全侧的第1电路181a的电流值上升的情况下，在铸模110内的闭塞侧发生的磁通的磁通密度虽然稍稍增大，但大致被维持，仅在铸模110内的健全侧发生的磁通的磁通密度有效地增大。此外，根据图12，通过使健全侧的第1电路181a的电流值上升到500A以上的值，能够使在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比增大到1.2以上。这里，如由后述的实机试验的结果表示那样，通过将在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比设为1.2以上，能够有效地抑制喷出流的偏流。由此，根据图11及图12的结果可知，能够将在铸模110内发生的磁通的磁通密度在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的一侧与另一侧之间适当地独立控制。
此外，在用来抑制喷出流的偏流的控制中，需要检测喷出流的偏流。作为用来检测偏流的以往的方法，例如有利用被设置在钢水液面的附近的涡流水平计的检测值的技术、以及利用被设置在铸模板上的热电偶的检测值的技术。
在利用涡流水平计的检测值的技术中，具体而言，多个涡流水平计在铸模110内的钢水液面正上方在水平方向上被设置在相互不同的位置，由各涡流水平计检测该各涡流水平计的设置位置处的钢水液面的高度。并且，基于各涡流水平计的检测值来检测钢水液面的高度方向的变动的大小的关于水平方向的分布，从而检测喷出流的偏流。但是，在该方法中，由于需要设置较多的涡流水平计，所以发生设备成本增大的问题。进而，由于发生进行各涡流水平计间的校正的工作量，所以发生作业成本增大的问题。
此外，在利用被设置在铸模板的热电偶的检测值的技术中，具体而言，多个热电偶在铸模板中被设置在相互不同的位置，由各热电偶检测该各热电偶的设置位置处的温度。并且，基于各热电偶的检测值来估算铸模110内的钢水2的温度的分布，从而检测喷出流的偏流。但是，在该方法中，由于在铸模板的内壁与凝固壳3a之间夹着空气的层及熔融粉末的层而热电偶的检测值变动，所以发生喷出流的偏流的检测精度变差的问题。
这里，本发明者们发现了避免上述那样的问题并且检测喷出流的偏流的方法。作为这样的方法，有关本实施方式的控制装置187基于被施加在第1电路181a中的线圈163a上的电压及被施加在第2电路181b中的线圈163b上的电压来检测喷出流的偏流。以下，说明这样的本实施方式的喷出流的偏流的检测方法的详细情况。
如果在电磁制动装置160的各线圈163上被施加电流，则如上述那样，在铸模110内发生磁通。进而，通过在铸模110内发生磁通，在铸模110内发生涡电流。并且，通过在铸模110内发生的涡电流，进而发生磁场。以下，将这样通过在铸模110内产生的涡电流而产生的磁场称作退磁场。图13是示意地表示通过电磁场解析模拟得到的、在铸模110内发生的涡电流及退磁场的分布的图。在图13中，将在铸模110内发生的涡电流用箭头表示。
根据图13可知，在使将各线圈163所产生的磁场减弱的退磁场产生的方向上发生了涡电流。具体而言，在铸模110内的健全侧，通过第1电路181a的线圈163a，在从纸面表面侧朝向背面侧的方向上发生了磁场，如图13所示，以通过涡电流将该磁场减弱的方式在从纸面背面侧朝向表面侧的方向上发生了退磁场M1。另一方面，在铸模110内的闭塞侧，通过第2电路181b的线圈163b在从纸面背面侧朝向表面侧的方向上发生了磁场，如图13所示，以通过涡电流将该磁场减弱的方式在从纸面表面侧朝向背面侧的方向上发生了退磁场M2。
这里，在铸模110内发生的涡电流j由下述式(2)表示。
[数式2]
j＝σ(U×B)...(2)
此外，在铸模110内发生的退磁场的磁通Φ由下述式(3)表示。
[数式3]
Φ＝∮Cjdl＝∮Cσ(U×B)dl···(3)
另外，在式(3)中，C表示将退磁场的磁通Φ包围的闭曲线，dl表示该闭曲线的线素。
如上述那样，通过发生退磁场，在电磁制动装置160的各电路中发生逆电动势。具体而言，关于在电磁制动装置160的各电路中流动的电流，以使由线圈163产生将退磁场减弱的磁场的方向的成分增大的方式，发生逆电动势。
这里，在电磁制动装置160的各电路中发生的逆电动势V由下述式(4)表示。
[数式4]
Figure BDA0002769241210000251
另外，在式(4)中，t表示时间，n表示各电路中的各线圈163的绕数。
在发生喷出流的偏流的情况下，如上述那样，健全侧的喷出流的流量及流速比闭塞侧大。此时，健全侧的喷出流的流动状态的时间变化与闭塞侧相比大。具体而言，健全侧的喷出流的流量及流速的时间变化与闭塞侧相比大。所以，根据式(3)及式(4)，在健全侧的第1电路181a中发生的电动势与闭塞侧的第2电路181b相比大。由此，在第1电路181a与第2电路181b之间发生逆电动势的差。
有关本实施方式的控制装置187着眼于这样发生的各电路间的逆电动势的差，具体而言，基于起因于来自铸模长边方向上的一侧的喷出孔61的喷出流的流动状态的时间变化而在第1电路181a中发生的电动势(上述的逆电动势)与基于起因于来自铸模长边方向上的另一侧的喷出孔61的喷出流的流动状态的时间变化而在第2电路181b中发生的电动势(上述的逆电动势)的差，检测喷出流的偏流。例如，控制装置187基于在第1电路181a中的线圈163a上被施加的电压(以下，也称作第1电路181a的电压)及在第2电路181b中的线圈163b上被施加的电压(以下，也称作第2电路181b的电压)的差，检测喷出流的偏流。这里，第1电路181a的电压及第2电路181b的电压的差相当于在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势的差的指标。具体而言，控制装置187在第1电路181a的电压及第2电路181b的电压的差超过了阈值的情况下，判定为发生了喷出流的偏流。该阈值例如基于电压传感器183a、183b的检测误差或由放大器185带来的信号的放大率的偏差等而适当设定为能够适当地检测第1电路181a的电压及第2电路181b的电压的差那样的值。
在连续铸造中，基本上设想不发生喷出流的偏流的情况，在第1电路181a及第2电路181b中流动的电流的电流值被设定为相同的值。所以，在不发生偏流的情况下，由于在各电路中发生的逆电动势大致相同，所以第1电路181a的电压及第2电路181b的电压相互大致一致。另一方面，在发生了偏流的情况下，由于在各电路间发生逆电动势的差，所以发生第1电路181a的电压及第2电路181b的电压的差。由此，根据本实施方式，能够适当地检测喷出流的偏流。
另外，在喷出流的流量比较小的情况下，根据式(3)及式(4)也可知，由于在各电路中发生的逆电动势变得比较小，所以第1电路181a的电压及第2电路181b的电压的差变得比较小。由此，有喷出流的偏流不被控制装置187检测到的情况，但在这样的情况下，由于偏流给铸模110内的健全侧和闭塞侧的喷出流的动态的差异带来的影响也比较小，所以不易发生起因于偏流而铸坯3的品质下降的问题。
并且，如上述那样，有关本实施方式的控制装置187在检测到喷出流的偏流的情况下，控制各电路的电流。具体而言，控制装置187在检测到偏流的情况下，控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流，以使起因于来自铸模长边方向上的一侧的喷出孔61的喷出流的流动状态的时间变化而在第1电路181a中发生的电动势(上述的逆电动势)与起因于来自铸模长边方向上的另一侧的喷出孔61的喷出流的流动状态的时间变化而在第2电路181b中发生的电动势(上述的逆电动势)的差变小。
例如，控制装置187在第1电路181a相当于健全侧的电路的情况下，在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势相比变大。在此情况下，控制装置187通过使健全侧的第1电路181a的电流值上升，能够使在铸模110内的健全侧发生的磁通的磁通密度增大，所以能够降低来自健全侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速。由此，能够降低在第1电路181a中发生的逆电动势，所以能够使在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势的差变小。具体而言，此时，控制装置187在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势的差为基准值以下的情况下，使健全侧的第1电路181a的电流值的上升停止。由此，在发生了喷出流的偏流的情况下，能够适当地抑制偏流。将上述基准值例如适当设定为能够将喷出流的偏流抑制在能够将铸坯3的品质维持为被要求的品质之程度那样的值。
另外，控制装置187也可以通过使闭塞侧的第2电路181b的电流值下降，以使在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势的差变小的方式来控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流。这样，控制装置187能够通过使电动势较大侧的电路的电流值上升、或使电动势较小侧的电路的电流值下降的至少某个从而使在第1电路181a中发生的逆电动势与在第2电路181b中发生的逆电动势的差变小的方式，控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流。
如上述那样，在本实施方式中，控制装置187基于在第1电路181a中的线圈163a上被施加的电压及在第2电路181b中的线圈163b上被施加的电压来检测喷出流的偏流。由此，能够抑制设备成本的增大、作业成本的增大及偏流的检测精度变差，并且适当地检测喷出流的偏流。此外，各电磁制动装置160的电磁制动芯162分别被配置在一对长边铸模板111各自的外侧，具有不跨短边铸模板112的外侧表面的形状，控制装置187基于偏流的检测结果来控制在第1电路181a中流动的电流及在第2电路181b中流动的电流。由此，能够抑制铸模设备10的重量的增大及电磁制动芯162与宽度可变装置的干扰，并且能够适当地抑制偏流。所以，即使在由于非金属夹杂物向浸渍喷嘴6的喷出孔61附着而在一对喷出孔61之间发生了开口面积的差的情况下，也能够抑制被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态在铸模长边方向上的浸渍喷嘴的两侧成为非对称。由此，能够适当地控制铸模110内的钢水2的流动，所以能够使铸坯3的品质进一步提高。
[2－2.电磁力发生装置的设置位置的详细情况]
在电磁力发生装置170中，通过适当地设定电磁搅拌装置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，能够使铸坯3的品质进一步提高。这里，对电磁力发生装置170中的电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的适当的高度、以及电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的Z轴方向上的适当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，分别可以说电磁搅拌芯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的性能依存于电磁制动芯162的齿部164的X－Z平面的截面积(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，在基于电磁搅拌装置150及电磁制动装置160对铸模110设置的情况下，从为了使铸坯3的品质提高而使各装置的性能更有效地发挥的观点，在有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中也公开那样，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两者组合，与将电磁搅拌装置或电磁制动装置分别以单体使用的情况相比，铸坯的品质变差的情况也不少。这是因为，并非只要简单设置双方的装置就能够简单地得到双方的装置的优点，而是根据各装置的结构及设置位置等，可能发生将各自的优点相互抵消的情况。在上述专利文献1中既没有明示其具体的装置结构，也没有明示两装置的芯的高度。即，在以往的方法中，有可能不能充分得到由设置电磁搅拌装置及电磁制动装置双方带来的铸坯的品质提高的效果。
相对于此，在本实施方式中，如以下说明那样，规定了即使是高速的铸造也能够进一步确保铸坯3的品质那样的电磁搅拌芯152及电磁制动芯162的适当的高度的比例。由此，与上述电磁力发生装置170的结构一起，能够更有效地提高在确保铸坯3的品质的同时使生产性提高的效果。
这里，连续铸造中的铸造速度根据铸坯尺寸及品种而较大地不同，但通常是0.6～2.0m/min左右，超过1.6m/min的连续铸造被称作高速铸造。以往，关于被要求较高的品质的汽车用外观件等，在铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造中，由于难以确保品质，所以1.4m/min左右是通常的铸造速度。所以，这里作为一例，将在铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造中也以比以往慢的铸造速度进行连续铸造的情况同等以上的铸坯3的品质设定为具体的目标，对能够满足该目标那样的电磁搅拌芯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位于比钢水液面靠上方也不能得到其效果。因而，电磁搅拌芯152应该被设置在比钢水液面靠下方。此外，为了对喷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的喷出孔附近。在如上述那样配置了水箱130、140的情况下，在通常的配置中，由于浸渍喷嘴6的喷出孔位于比下部水箱140靠上方，所以电磁制动芯162也应该被设置在比下部水箱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，为从钢水液面到下部水箱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，以使电磁搅拌芯152的上端成为与钢水液面大致相同的高度的方式设置该电磁搅拌芯152。此时，当设电磁搅拌装置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(5)成立。
[数式5]
Figure BDA0002769241210000291
换言之，需要满足上述数式(5)，并且规定电磁搅拌芯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，分别对高度H0～H4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，分别可以说电磁搅拌芯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，将铸模设备10构成为使有效空间的高度H0尽可能大，以使得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，考虑铸坯3的冷却性，从钢水液面到铸模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，为了确保铸坯3的冷却性并且尽可能增大有效空间的高度H0，将铸模110形成为，使从钢水液面到铸模110的下端为1000mm左右。
这里，如果要将下部水箱140构成为能够将得到充分的冷却能力的水量储水，则基于过去的作业实际绩效等，该下部水箱140的高度至少需要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上卷绕2～4层截面的尺寸为10mm×10mm左右的导线而形成。因而，包括线圈153在内的电磁搅拌芯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成为H1+200mm左右以上。
关于电磁制动装置160也同样，包括线圈163在内的电磁制动芯162的高度为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(5)中，则能得到下述数式(6)。
[数式6]
H1+H2≤500mm···(6)
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为500mm左右以下。以下，研究满足上述数式(6)并且能充分得到铸坯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，通过规定能够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，对于电磁搅拌而言，通过使凝固壳界面处的钢水2流动，能得到抑制杂质向凝固壳3a捕捉的清洗效果，能够使铸坯3的表面品质变好。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可以根据需要将铸坯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，实施将铸造后的铸坯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，通过该电磁搅拌被减少了杂质的铸坯3的表层也被之后的磨削工序除去。换言之，如果在铸模110内凝固壳3a的厚度为2mm～5mm以上的范围中不进行电磁搅拌，则不能得到铸坯3的表面品质提高的效果。
凝固壳3a从钢水液面逐渐成长，已知其厚度由下述数式(7)表示。这里，δ是凝固壳3a的厚度(m)，k是依存于冷却能力的常数，x是距钢水液面的距离(m)，Vc是铸造速度(m/min)。
[数式7]
Figure BDA0002769241210000311
根据上述数式(7)，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)与距钢水液面的距离(mm)的关系。在图14中表示其结果。图14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)与距钢水液面的距离(mm)的关系的图。在图14中，横轴为铸造速度，纵轴为距钢水液面的距离，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14所示的结果时的计算中，作为与通常的铸模对应的值而设为k＝17。
例如，根据图14所示的结果可知，如果是被磨削的厚度比4mm小、在凝固壳3a的厚度为4mm以内的范围中将钢水2电磁搅拌就可以的情况，则只要将电磁搅拌芯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、在凝固壳3a的厚度为5mm以内的范围中将钢水2电磁搅拌就可以的情况，则只要将电磁搅拌芯152的高度H1设为300mm，在铸造速度3.5m/min以下的连续铸造中就能够得到电磁搅拌的效果。另外，该铸造速度的“3.5m/min”的值，对应于在通常的连续铸造机中在作业上及设备上可能的最大的铸造速度。
这里，如上述那样，作为一例，考虑将在铸造速度超过1.6m/min那样的高速铸造中也确保与以往的在更慢的铸造速度下进行连续铸造的情况同等的铸坯3的品质作为目标的情况。在铸造速度超过1.6m/min的情况下，为了使凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果，根据图14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，例如在作为比较高速的铸造速度超过1.6m/min的连续铸造中，将该电磁搅拌芯152构成为，使得电磁搅拌芯152的高度H1为约150mm以上，以使得即使凝固壳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越大则电磁制动装置160的性能越高。因而，根据上述数式(6)，在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(8)。
[数式8]
Figure BDA0002769241210000321
总之，在本实施方式中，例如在将即使是铸造速度超过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坯3的品质作为目标的情况下，将电磁搅拌芯152及电磁制动芯162构成为，使电磁搅拌芯152的高度H1和电磁制动芯162的高度H2满足上述数式(8)。
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，则电磁制动不有效地发挥功能，难以得到由电磁制动带来的铸坯3的内部品质提高的效果。能够充分发挥电磁制动的效果的电磁制动芯162的高度H2的最小值根据铸坯尺寸及品种、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实机试验或模拟了实际的作业中的铸造条件的数值解析模拟等来规定。
以上，对电磁力发生装置170中的电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的适当的高度、以及电磁搅拌装置150及电磁制动装置160的Z轴方向上的适当的设置位置进行了说明。另外，在以上的说明中，当得到上述数式(8)所示的关系性时，根据上述数式(6)，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，为了更好地发挥装置的性能，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，作为用来在铸造速度超过1.6m/min的情况下即使凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果的条件，根据图14，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，在实际的作业中作为目标的铸造速度下，只要根据图14求出即使凝固壳3a的厚度为与在磨削工序中被除去的厚度对应的规定的厚度也能够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，考虑作业性等而设为H1+H2＝450mm，在更快的铸造速度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坯3的品质为目标的情况下的芯高度比例H1/H2的条件。首先，根据图14，求出在铸造速度是2.0m/min以上的情况下，用来即使例如凝固壳3a的厚度为5mm也得到电磁搅拌的效果的条件。参照图14，当铸造速度为2.0m/min时，在距钢水液面的距离为约175mm的位置，凝固壳的厚度成为5mm。因而，如果考虑余量，则即使凝固壳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的最小值被求出为200mm左右。此时，根据H1+H2＝450mm，为H2＝250mm，所以对芯高度比例H1/H2要求的条件由下述数式(9)表示。
[数式9]
Figure BDA0002769241210000341
即，在本实施方式中，例如在将在铸造速度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坯3的品质作为目标的情况下，只要将电磁搅拌芯152及电磁制动芯162构成为至少满足上述数式(9)就可以。另外，关于芯高度比例H1/H2的上限值，只要如如上述那样基于实机试验或模拟了实际的作业中的铸造条件的数值解析模拟等来规定就可以。
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坯的品质(表面品质及内部品质)的芯高度比例H1/H2的范围可以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
说明了所进行的实机试验的结果，该实机试验是为了确认在进行基于以上说明的本实施方式的用来抑制喷出流的偏流的控制的情况下的铸坯3的品质提高效果而进行的实验。在实机试验中，将具有与上述有关本实施方式的电磁力发生装置170同样的结构的电磁力发生装置设置到实际用于作业的连续铸造机(具有与图1所示的连续铸造机1同样的结构)中，一边进行用来抑制喷出流的偏流的控制一边进行连续铸造。并且，对在铸造后得到的铸坯3进行调查，作为铸坯3的品质的指标而计算气孔个数密度(个/m2)。
在本实机试验中，为了模拟地产生喷出流的偏流，使用将相当于闭塞侧的另一侧的喷出孔61的开口面积与相当于健全侧的一侧的喷出孔61的开口面积相比设定为大致3分之1的浸渍喷嘴6。主要的铸造条件是以下这样的。此外，在本实机试验中，使铸坯3的材质为低碳钢，使施加在电磁搅拌装置150的线圈153上的电流的电流值为400A。
(铸坯)
钢种：低碳钢
铸坯尺寸(铸模的尺寸)：宽度1630mm，厚度250mm
铸造速度：1.6m/min
(电磁制动装置)
齿部的上端相对于钢水液面的深度：516mm
齿部的尺寸：宽度(W2)550mm，高度(H2)200mm
(浸渍喷嘴)
浸渍喷嘴的尺寸：内径φ87mm，外径φ152mm
浸渍喷嘴的底面相对于钢水液面的深度(底面深度)：390mm
喷出孔的横截面的尺寸：宽度74mm，高度99mm
喷出孔相对于水平方向的倾斜角：45°
在本实机试验中，如上述那样，首先，再现发生了喷出流的偏流的状况，然后使健全侧的第1电路181a的电流值上升，以使各电路间的逆电动势的差变小。接着，对于在制造出的铸坯3中在相互不同的时刻经过了铸模110的各部分，计算气孔个数密度。
图15是表示起因于实机试验中的喷出流的流动状态的时间变化而在各电路中发生的电动势(逆电动势)的差的推移的图。图16是表示实机试验中的在各电路中流动的电流的电流值的推移的图。
如图15所示，在试验开始后的铸造时刻(例如时刻T1)，在各电路间发生逆电动势的差。此外，如图16所示，在试验开始后的铸造时刻(例如时刻T1)，健全侧的第1电路181a及闭塞侧的第2电路181b的电流值都被设定为350A。然后，在时刻T2，使健全侧的第1电路181a的电流值以一定的速度开始上升。随之，如图15所示，在时刻T2，各电路间的逆电动势的差开始减小。另外，健全侧的第1电路181a的电流值在时刻T2以后的时刻T3是500A，在时刻T3以后的时刻T4是700A。然后，随着铸造时刻前进为时刻T3、T4，各电路间的逆电动势的差依次减小，在时刻T5，各电路间的逆电动势的差成为基准值以下，健全侧的第1电路181a的电流值的上升停止。另外，健全侧的第1电路181a的电流值在时刻T5以后被维持为1000A。
将本实机试验的结果表示在图17中。图17是表示实机试验中的在健全侧的第1电路181a中流动的电流的电流值与气孔个数密度的关系的图。气孔个数密度是铸坯3表层中的每单位面积的气孔的个数，气孔个数密度越小，表示铸坯3的品质越好。具体而言，气孔个数密度优选的是8(个/m2)以下。
根据图17可知，随着健全侧的第1电路181a上升，气孔个数密度减小。所以，确认了随着各电路间的逆电动势的差减小而气孔个数密度减小。考虑这是因为，通过各电路间的逆电动势的差越减小则喷出流的偏流越被抑制，被电磁制动装置160弹起的喷出流的动态接近于在铸模长边方向上的浸渍喷嘴6的两侧为对称的动态。根据这样的结果确认了，通过本实施方式的用来抑制喷出流的偏流的控制，通过适当地抑制偏流，能够使铸坯3的品质进一步提高。
此外，根据图17确认了，关于在铸坯3中健全侧的第1电路181a的电流值分别为500A、700A、1000A的时刻T3、T4、T5经过了铸模110的各部分，气孔个数密度为8(个/m2)以下。由此，根据图12及图17确认了，例如通过将在健全侧及闭塞侧发生的磁通的磁通密度的比设为1.2以上，喷出流的偏流被有效地抑制，铸坯3的品质被有效地提高。
这里，在上述中，说明了在检测到喷出流的偏流的情况下使健全侧的第1电路181a的电流值上升的例子，但更优选的是除了使健全侧的第1电路181a的电流值上升以外还使闭塞侧的第2电路181b的电流值下降。由于通过使闭塞侧的第2电路181b的电流值下降能够使在铸模110内的闭塞侧发生的磁通的磁通密度下降，所以能够使来自闭塞侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速增大。由此，能够使来自健全侧的喷出孔61的喷出流的流量及流速更有效地下降，所以能够更有效地抑制喷出流的偏流。
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。显然只要是具有本发明所属的技术领域的通常的知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术的思想的范畴内想到各种变更例或应用例，应了解的是关于它们也当然属于本发明的技术的范围。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供能够使铸坯的品质进一步提高的铸模设备及连续铸造方法。
标号说明
1 连续铸造机
2 钢水
3 铸坯
3a 凝固壳
3b 未凝固部
4 浇包
5 中间包
6 浸渍喷嘴
10 铸模设备
61 喷出孔
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 齿部
165 连结部
170 电磁力发生装置
181a 第1电路
181b 第2电路
182a、182b 电源装置
183a、183b 电压传感器
185 放大器
187 控制装置

Claims (6)

1.一种铸模设备，具备：
连续铸造用的铸模；
电磁制动装置，对于来自浸渍喷嘴的熔融金属向上述铸模内的喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力；以及
控制装置，控制向上述电磁制动装置的电力的供给；
上述铸模设备的特征在于，
在上述浸渍喷嘴上，上述铸模的铸模长边方向上的两侧设置有一对上述熔融金属的喷出孔；
上述电磁制动装置分别被设置在上述铸模的一对长边铸模板各自的外侧表面，并且上述电磁制动装置具备铁芯和线圈，上述铁芯在上述铸模长边方向上的上述浸渍喷嘴的两侧具有与上述长边铸模板对置地设置的一对的齿部，上述线圈被卷绕在各个上述齿部；
上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的一侧的上述线圈在第1电路中相互串联地连接；
上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的另一侧的上述线圈在第2电路中相互串联地连接；
上述控制装置能够将向上述第1电路及上述第2电路的各电路分别施加的电压及电流在各电路之间独立地控制，基于被施加在上述第1电路中的上述线圈的电压及被施加在上述第2电路中的上述线圈的电压，检测一对上述喷出孔之间的上述喷出流的偏流，基于检测结果控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流。
2.如权利要求1所述的铸模设备，其特征在于，
上述控制装置基于起因于来自上述铸模长边方向上的一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第1电路中发生的电动势与起因于来自上述铸模长边方向上的另一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第2电路中发生的电动势的差，检测上述偏流，在检测到上述偏流的情况下，上述控制装置控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流，以使在上述第1电路中发生的电动势与在上述第2电路中发生的电动势的上述差变小。
3.如权利要求1或2所述的铸模设备，其特征在于，
还具备电磁搅拌装置，该电磁搅拌装置被设置在比上述电磁制动装置靠上方，对上述铸模内的上述熔融金属赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力。
4.一种连续铸造方法，一边由电磁制动装置对于来自浸渍喷嘴的熔融金属向铸模内的喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力，一边进行连续铸造，其特征在于，
在上述浸渍喷嘴上，上述铸模的铸模长边方向上的两侧设置有一对上述熔融金属的喷出孔；
上述电磁制动装置分别被设置在上述铸模的一对长边铸模板各自的外侧表面，并且上述电磁制动装置具备铁芯和线圈，上述铁芯在上述铸模长边方向上的上述浸渍喷嘴的两侧具有与上述长边铸模板对置地设置的一对的齿部，上述线圈被卷绕在各个上述齿部；
上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的一侧的上述线圈在第1电路中相互串联地连接；
上述电磁制动装置各自的上述铸模长边方向上的另一侧的上述线圈在第2电路中相互串联地连接；
向上述第1电路及上述第2电路的各电路分别施加的电压及电流能够在各电路之间独立地控制；
上述连续铸造方法包括：
偏流检测工序，基于被施加在上述第1电路中的上述线圈的电压及被施加在上述第2电路中的上述线圈的电压，检测上述一对喷出孔之间的上述喷出流的偏流；以及
电流控制工序，基于检测结果控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流。
5.如权利要求4所述的连续铸造方法，其特征在于，
在上述偏流检测工序中，基于起因于来自上述铸模长边方向上的一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第1电路中发生的电动势与起因于来自上述铸模长边方向上的另一侧的上述喷出孔的上述喷出流的流动状态的时间变化而在上述第2电路中发生的电动势的差，检测上述偏流；
在检测到上述偏流的情况下，在上述电流控制工序中，控制在上述第1电路中流动的电流及在上述第2电路中流动的电流，以通过使电动势大的电路的电流值上升、和使电动势小的电路的电流值下降的至少某个、从而使在上述第1电路中发生的电动势与在上述第2电路中发生的电动势的上述差变小。
6.如权利要求4或5所述的连续铸造方法，其特征在于，
上述连续铸造一边由被设置在比上述电磁制动装置靠上方的电磁搅拌装置对于上述铸模内的上述熔融金属赋予使其在水平面内产生旋绕流那样的电磁力、并且由上述电磁制动装置对于来自上述浸渍喷嘴的上述熔融金属向上述铸模内的上述喷出流赋予将上述喷出流制动的方向的电磁力，一边进行。
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