JP2002505196A - 連続鋳造方法およびその方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属の連続または半連続鋳造方法および装置に係り、溶融金属が冷却した連続鋳造型に供給され、溶融金属が、型を通過する間に冷却されて、少なくとも部分的に硬化した素線に形成される。高周波数交流電流が供給されたときに、型内の溶融金属に作用する高周波磁界を発生するように、誘導コイルが型の上端に配置され、それによって、熱を溶融金属内で発生させ、溶融金属を型から離すように作用する圧縮力を発生させる。コイルには、５０Ｈｚ以上のベース周波数を有する高周波数交流電流を誘導コイルに供給するために、電流制御手段を有する電源ユニットから高周波数電流が供給される。前記電流制御手段は、変調および制御のための変調手段を具備し、供給された電流は、１０Ｈｚ以下の振幅変調された変調周波数で、パルス化され振幅変調された形態で制御され、それによって、振幅変調された電流のほぼ全振幅が、パルスの開始時においてベース周波数の１周期以下に相当する立ち上がり時間内で達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） この発明は、金属または合金を細長い素線に連続または半連続鋳造する方法に
関するものである。素線は、冷却された連続鋳造型と、該型の上端に配置された
誘導コイルとを具備する装置を用いて鋳造される。コイルには、高周波数の交流
電流が電源から供給される。この発明の方法によれば、改善された表面特性、調
節された鋳造構造、低レベルの捕獲混入物その他の特徴を示す鋳造製品である素
線が、生産性を維持または向上しながら生産されるように、型内における初期の
硬化条件を決定する温度その他の鋳造条件が制御される。この発明は、連続鋳造
型、コイル、および、この発明の方法に適した制御手段を有する電源ユニットを
含む装置に関するものでもある。

【０００２】 （背景技術） 金属または合金の連続または半連続鋳造中に、高温の溶融金属が冷却された連
続鋳造型、すなわち、鋳造方向の両端に開口している型内に供給される。この型
は、水冷式であり、一般には支持梁構造によって取り囲まれ、または、支持され
ていることが好ましい。溶融金属が型に供給されて、そこで硬化させられ、型を
通過させられるにつれて鋳造素線が形成される。型から出る鋳造素線は、硬化し
た自己支持表面層または外殻を、残りの溶融金属の周りに有している。一般に、
初期硬化条件は、品質および生産性の両方において重要であると言うことができ
る。初期硬化条件は、 − 型の上部における金属流； − 型と溶融／鋳造素線との間の潤滑； − メニスカスにおける熱損失および全体的熱条件； − 硬化の前端における熱条件および熱放散； − 一定の場合における型の振動 のような、相互に複雑に影響する多数の要因に依存している。

【０００３】 潤滑材が、一般に、型内の溶融金属の上面に供給される。該潤滑材は、最初に
形成された鋳造素線の表面が型の壁面に固着することを防止する等の種々の役割
を果たす。硬化した表面が、より頑固に型に固着または付着する場合には、それ
は表面欠陥を生ずることになり、一定の場合には、最初に硬化した表面が引き裂
かれることにもなる。

【０００４】 大径の鋼製の素線に対しては、潤滑材は、特に、ガラスまたはメニスカスにお
いて熱で溶融されるガラス形成化合物からなる、いわゆる成形粉である。該成形
粉は、多くの場合、本質的に固体の自由流動する微粒粉として、鋳造中に型内の
溶融金属の上面に連続的に添加される。成形粉の組成はカスタマイズされている
。それによって、成形粉は、所望の速度で溶融し、確実に潤滑するための所望の
速度で潤滑が提供されることになる。

【０００５】 型と鋳造素線との間の潤滑材の層が厚すぎると、硬化条件と表面の品質に望ま
しくない影響を与えるので、メニスカスにおける熱条件が制御されることが必要
である。より小径の素線および非鉄金属に対しては、一般には植物油からなる油
またはグリースが潤滑材として使用される。型がいかなる形式であるかにかかわ
らず型と素線との固着から生ずる表面欠陥を回避するために、鋳造素線と型との
境界面に薄く均一な膜を形成するのに十分な、一様な速度で、前記鋳造素線と型
との境界面に、潤滑材が供給されることが好ましい。膜が厚すぎる場合には、平
坦でない表面が生じるとともに、熱情況が乱されることになる。

【０００６】 メニスカスにおける熱損失および全体的熱条件は、特に、型内に発生する二次
的な流れによって制御される。上端において温度情況に影響を与える誘導ＨＦヒ
ータの使用は、例えば、米国特許第５３７５６４８号明細書およびスウェーデン
国特許出願第ＳＥ９７０３８９２−１号に開示されている。高い熱損失は、高温
溶融金属の制御された上部流れまたはヒータのいずれかによって、上面に熱を供
給することにより補償され、さもなければ、メニスカスが硬化し始めることにな
る。そのような硬化は、鋳造処理を著しく妨げ、鋳造製品の品質を多くの側面に
おいて低下させることになる。

【０００７】 連続鋳造型の上端に配置された高周波誘導ヒータは、溶融金属の上面、すなわ
ち、メニスカスにおいて金属の温度を制御する能力を改善するための手段を提供
し、同時に、溶融金属と型とを分離するように作用する圧縮力を発生し、それに
よって、固着の危険性を低減し、振動マークを低減し、一般に、型の潤滑のため
の改善された条件を提供する。改善された潤滑は、主として、型から溶融金属を
分離するように作用する圧縮力に起因する。

【０００８】 誘導ヒータは、単相または多相のものでよい。高周波磁気交番磁界が供給され
ることが好ましい。高周波交番磁界により生ずる圧縮力は、型の壁面と溶融金属
との間の圧力を低減し、それによって、潤滑条件が大幅に改善される。鋳造素線
の表面の品質は改良され、表面品質を低下させることなく、鋳造速度を増加させ
ることができる。

【０００９】 振動は、鋳造素線が型から離れることを確実にするために適用されることが好
ましい。しかしながら、通常は、小さい表面欠陥、いわゆる振動マークが、表面
の形成中に型と素線とが接触する際に鋳造素線に形成される。これらの振動マー
クは、異物が捕獲されるような鋳造素線の構造をももたらす。溶融金属を型から
離すように圧縮力が作用するときには、表皮の初期の硬化中における溶融金属と
型との間の接触が最小化され、潤滑材の供給が改善され、それによって、鋳造素
線の表面品質が改善される。したがって、メニスカスに配置され高周波数交流電
流を供給される多数巻コイルを使用することにより、振動マークを消滅、または
、少なくとも実質的に低減するための手段が提供されると考えられ、それによっ
て、表面の品質、内部の構造、清浄さおよび生産性が改善される。

【００１０】 （発明の概要） この発明の目的は、型内の鋳造金属の初期硬化条件を改善し、特に、型の潤滑
条件が改良される、金属素線の連続鋳造方法を提供することである。特に、型か
ら溶融金属を離すように作用し、型と素線との間の境界面に型の潤滑材を確実に
安定供給し、該境界面に潤滑材の被膜を形成する圧縮力を発生させるように、型
の上端において溶融金属に作用するように供給される高周波磁界を調節すること
がこの発明の１つの目的である。

【００１１】 それによって、内部振動マークのような表面欠陥およびそれに関連する全ての
欠陥または生産性の低下が、実質的に解消され、または、少なくとも実質的に低
減される。このことはこの発明により達成される。この発明の１つの特徴によれ
ば、請求項１の前提部分に従う金属の連続または半連続鋳造方法であって、請求
項１の特徴部分によって特徴付けられる方法が提供される。さらに、この方法を
発展させたものは、請求項２から請求項１３の特徴を具備している。

【００１２】 この発明の他の目的は、冷却された連続鋳造型と、振動手段と、高周波数交流
電流を供給される多数巻誘導コイルと、型の上部において溶融金属に作用するよ
うに提供される高周波磁界を発生して制御するための電流制御手段を有する電源
ユニットとを具備する連続鋳造装置を提供することである。

【００１３】 特に、前記鋳造装置は、品質改善および／または生産性改善を達成するために
、鋳造条件および運転パラメータが最適化されるように、高周波磁界発生装置に
供給される交流電流を制御するための手段を具備していてもよい。特に、この鋳
造装置には、溶融金属および溶融金属内部の動きまたは流れに作用する力が、振
動マークを実質的に消滅または少なくとも実質的に低減すべく制御されるような
手段が設けられていてもよい。

【００１４】 さらに、この発明の目的は、良好な、制御された熱、流れ、潤滑および型の上
端における全体的条件を保証し、それによって、品質および生産性に関する大幅
な改善を達成する連続鋳造装置を提供することである。このことは、この発明の
他の側面に係る金属の連続鋳造装置であって、請求項１４の前提部分に従い、請
求項１４の特徴部分の特徴を具備する連続または半連続鋳造装置により達成され
る。さらに、この装置を発展させたものは、請求項１５から請求項２２に記載さ
れている。 振動マークの消滅または実質的低減は、鋳造構造を改善し、異物および／また
は欠陥が振動マークにおいて捕獲されることによる封入をなくすことができる。

【００１５】 （発明の説明） この発明によれば、金属の連続または半連続鋳造方法であって、 − 高温溶融金属が冷却した連続鋳造型に供給され、 − 該型を通過するにつれて、溶融金属が冷却されて、少なくとも部分的に硬
化した素線に構成され、 − 熱を溶融金属内で発生し、かつ、溶融金属を型の壁面から離すように作用
する圧縮力を発生するように、５０Ｈｚ以上のベース周波数を有する高周波磁界
が、誘導コイルを使用して、型の上端において溶融金属に作用するように印加さ
れ、高周波磁界を発生するために電源からコイルに電流が供給される鋳造方法は
、供給される電流が、１０Ｈｚ以下の振幅変調された変調周波数でパルス化され
、振幅変調されることによって制御されるように、この発明に従って実施され、
それによって、振幅変調された電流のほぼ全振幅が、パルスの始まりにおいて、
ベース周波数の１周期以下に相当する立ち上がり時間以内に達成される。

【００１６】 全振幅までの各パルス周期の始まりにおける、この最小化した電流振幅の立ち
上がり時間は、型の上端において型の壁面と溶融金属との間の圧力を低減するよ
うに作用する圧縮力の所望の制御を達成するために重要である。これによって、
潤滑の条件は大幅に改善され、さらに、それらの条件は、振幅変調された電流供
給によって制御され得る。これにより、鋳造素線の表面品質を改善し、かつ、表
面品質を損なうことなく鋳造速度を向上することができる。この立ち上がり時間
は、振幅変調された電流のほぼ全振幅が、パルスの始まりにおいて、ベース周波
数の１／４（０．２５）以下に相当する立ち上がり時間内に達成されるように最
小化されることが好ましい。

【００１７】 この発明に係る方法を実施するときには、５０〜１０００Ｈｚのベース周波数
を有する高周波数電流を供給し、０．１〜１０Ｈｚの振幅変調された変調周波数
を用いて、パルス化され、振幅変調されて電源から誘導コイルに供給されるこの
電流を制御することが好ましい。約２００Ｈｚのベース周波数を有する高周波数
電流が供給されることが好ましい。高周波数電流のデューティサイクルは、変調
周波数周期の０〜１００％の範囲で変更されてもよい。

【００１８】 好ましい態様によれば、パルス化された電流は、ほぼ矩形波の形態で供給され
、出力電流は２つのレベル間で変化させられる。出力電流は、その後、オンオフ
形態で供給され、オフ期間の出力電流は、実質的にゼロ出力電流である。これに
代えて、パルス化された電流が、２つの電流振幅レベル間でほぼ矩形の形態で供
給され、両レベルにおける出力電流がゼロから離れていてもよい。

【００１９】 他の態様によれば、パルスの端部における電流振幅の落ち込み期間が、高周波
数電流のベース周波数の１周期に相当する時間以下に最小化され、高周波数電流
のベース周波数の１／４（０．２５）周期以下に相当する時間まで最小化される
ことが好ましい。

【００２０】 一般には、型は鋳造中に振動し、この発明に係る方法が、そのような振動する
型において実施されるときには、多くの場合、振幅変調された電流のパルス化さ
れた変調周波数が型の振動の周波数と関連し、それによって、圧縮力の変動が型
の振動と調和するこの方法の好ましい態様を採用することが好ましい。

【００２１】 したがって、好ましい態様によれば、電流は、振動周波数と同程度の変調周波
数を用いてパルス化されるが、パルス化された周波数および振動周波数は、型の
上端において、壁の壁面と溶融金属との間の圧力を低減するように作用する圧縮
力の制御を発生する好適な方法で関連させられてもよい。

【００２２】 この発明に係る、金属の連続または半連続鋳造方法を実施するのに好適な装置
は、 − 冷却した連続鋳造型と； − 該型に高温の溶融金属を供給する手段と； − 型から、型内に形成された鋳造素線を引き出し、かつ／または、受け取る
ための手段と； − 高周波数交流電流を供給したときに、型内の溶融金属に作用する高周波磁
界を発生し、それによって、熱を溶融金属内で発生させ、型の壁から溶融金属を
離すように作用する圧縮力を発生させるように、型の上端に配置された誘導コイ
ルと； − 該誘導コイルに５０Ｈｚ以上のベース周波数を有する高周波数交流電流を
供給するための電流制御手段を有する電源とを具備し、 この発明に係る前記電流制御手段が、さらに、１０Ｈｚ以下の変調周波数で、
パルス化され振幅変調された形態で、供給された電流を変調し制御するための変
調手段を具備し、それによって、振幅変調された電流のほぼ全振幅が、ベース周
波数の１周期以下に相当するパルスの始まりにおける立ち上がり時間内に達成さ
れることを特徴としている。

【００２３】 電流制御手段は、連続鋳造機に依存する手段を具備し、鋳造変数の変調は、 − コイルに供給される負荷コイル電流のオンオフ変調； − コイルに供給される負荷コイル電流の任意の２つの電流レベル間の変調； − コイルに供給される負荷コイル電流の、正弦、三角または台形状の変調エ
ンベロープのような任意の周期的な波形パターンを有する波形エンベロープ形態
の変調；または、 − コイルに供給される負荷コイル電流の、プログラム可能な任意の変調波形
パターン生成に適合される。

【００２４】 一態様によれば、電流制御手段は、ほぼ矩形波形態を示す振幅変調パターンで
電流を供給するための変調手段を有する直列の共振回路を有する変換器を具備し
ている。前記変調手段は、供給周波数で交番するオフ期間とオン期間とを有する
ほぼ矩形波形態の振幅変調パターンを有する電流を供給するために配置されるこ
とが好ましく、オフ期間とオン期間は、誘導コイルに供給される振幅変調された
電流のベース周波数の複数周期分からなることを特徴としている。

【００２５】 一つの好ましい態様において使用される前記直列共振回路は、一般には、クエ
ンチサイリスタをＤＣ平滑化リアクトルに並列に具備し、 前記サイリスタは、オンオフ矩形変調モードにおいて、 − 各オン変調期間の終わりに直列の共振コンデンサに最適なレベルまで蓄積
される電圧を制御し、 − 各変調周期において、オフ期間中に平滑化リアクトルに蓄積されるエネル
ギを捕獲するために採用され、それによって、次のオン変調期間の開始時に、イ
ンバータ回路にエネルギを放出可能にしている。これら２つの機能は、変換器の
出力電流のほぼ完全な矩形状の前縁変調エンベロープ形状を達成するために重要
であり、このエンベロープ形状は、連続鋳造最終製品の最適な表面および金属組
織学的微細構造のために必要である。

【００２６】 他の態様によれば、変調手段は、２つのレベル間で変化する、ほぼ矩形波形態
を示す変調パターンで電流を供給するために設けられ、前記電流振幅が、誘導コ
イルに供給された振幅変調された電流のベース周波数の複数完全周期分からなる
期間にわたって、これらの２つのレベルにおいて、ほぼ一定に保持される。

【００２７】 （図面の簡単な説明） 以下、添付図面を参照して例示された好ましい実施形態によって、この発明を
詳細に説明する。 図１は、上端に配置された電磁界発生装置を有する金属連続鋳造のための型を
、その上端を通る鋳造方向に沿って切断した概略の縦断面図を示している。 図２は、この発明の一実施形態に従って、多数巻コイルへの電流供給を制御す
るために使用される電源ユニットに含まれる共振回路を示している。 図３は、この発明の好ましい実施形態に係る装置に使用される直列共振変換器
の一般的な共振負荷コイル電流の波形を示す図である。 図４は、特殊なクエンチサイリスタを使用した、高速立ち上がり時間の矩形状
のオンオフ変調モードにおける、この発明の好ましい実施形態に係る装置の作動
中の一般的な負荷コイル電流の波形を示す図である。 図５は、２レベルの矩形パルス変調モードにおける、この発明の好ましい実施
形態に係る装置の作動中の負荷コイル電流を示している。 図６は、正弦変調モードにおける、この発明の好ましい実施形態に係る装置の
作動中の負荷コイル電流を示している。 図７は、三角変調モードにおける、この発明の好ましい実施形態に係る装置の
作動中の負荷コイル電流を示している。

【００２８】 図１に示された金属の連続鋳造装置は、連続鋳造型２２を具備している。この
連続鋳造型は、その鋳造方向の両端に開口し、冷却手段が設けられ、好ましくは
、運転中に冷却材の流れる内部空洞または内部溝システムと、形成された鋳造素
線２０を確実に型から取り出す手段とを具備している。冷却された型２２には、
高温溶融金属の一次流れが連続的に供給され、該高温溶融金属２１は冷却され、
鋳造素線２０が型２２内に形成される。型２２は、通常、水冷された銅製の型で
ある。

【００２９】 型２２および任意の支持梁は、図示しない内部空洞または溝を具備し、その内
部には鋳造中に水が流れるようになっている。鋳造中には、高温溶融金属の一次
流れが型２２に供給される。金属は、型２２を通過するときに冷却され、硬化さ
れ、それによって、鋳造素線２０が形成される。鋳造素線２０が型２２を出ると
きには、該鋳造素線２０は、硬化していない溶融金属２１の周りに硬化した自己
支持表面外殻を具備している。

【００３０】 一般に、表面状態、および、もちろん鋳造構造は、初期の硬化条件に深く依存
していると言うことができる。しかし、金属の清浄さは、型の上端における状態
、すなわち、金属が硬化し始める位置における状態、および、型と素線との境界
面およびメニスカスにおける状態にも依存している。型２２の上端における熱情
況および潤滑条件を調節するために、高周波磁界の発生装置、例えば、誘導コイ
ル２４が型内の溶融金属の上面、すなわちメニスカス２６とほぼ同じ高さに、こ
の上端に配置されている。図１に示されたコイル２４は、型２２の外側に配置さ
れており、コイル２４によって発生される高周波交番磁界は型２２を貫通して溶
融金属内部に入らなければならない。誘導コイル２４は、単相または多相のコイ
ルでよい。

【００３１】 高周波磁界が、溶融金属２１に作用するように供給されたときには、メニスカ
スに隣接する溶融金属の温度が調節されるように、熱が溶融金属内において発生
する。同時に、溶融金属に作用する圧縮力が、高周波交番磁界によって発生する
。圧縮力は、型２２と溶融金属２１との間の圧力を低減し、それによって、潤滑
条件が大幅に改善される。この発明に係る鋳造が、以下のような、多くの品質お
よび生産性の側面に関係するときに、改善が得られる。 熱効率； 機械的により安定な型； 清浄度； 表面の品質； 制御された鋳造構造； 低減された故障時間；および 鋳造速度の増加および／または振動の低減に対する措置。

【００３２】 この発明の好ましい実施形態によれば、直列共振負荷回路を含む変換器が、こ
の発明に係る装置において使用される直列共振回路の自然共振周波数の１／４程
度で、全振幅までの立ち上がり時間を得るとともに、この発明に係る方法を容易
にするような方法で、振幅またはパルス変調される。

【００３３】 図２には、この発明に従って使用される特別に構成された直列共振変換器の概
略図が示されている。この図に示された素子を見ると、動作原理が示されている
。適当な定格出力の事業用電源、一般には三相交流（ＡＣ−電圧）が整流器１に
接続されている。この整流器は、ＡＣを、これに比例する直流電圧（ＤＣ−電圧
）に変換する。ＤＣ電圧は、平滑化リアクトルを介して、インバータサイリスタ
３のアノードに供給される。

【００３４】 図２にはサイリスタが示されているけれども、任意の好適なスイッチング素子
、例えば、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ等を使用してもよい。ダイオード
４が、サイリスタとは逆平行に接続されている。コンデンサ５と誘導コイル６と
を具備する直列接続された共振負荷回路が、インバータサイリスタ３の両端に接
続されている。１つの特殊なインバータは、平滑化リアクトル２に並列に接続さ
れたクエンチサイリスタ７である。

【００３５】 直列共振変換器の動作について以下に説明する。 整流器１の入力端子に事業用電圧を印加すると、これに比例したＤＣ電圧が、
整流器の出力端子に現れる。直列共振コンデンサ５は、最初は、放電状態にある
。その結果として現れる電流は、正弦波形態で、平滑化リアクトル２を通して、
コンデンサ５が完全に充電されるまで流れる。リアクトル２に蓄積されたエネル
ギは、以下の関係に従って、コンデンサ５内に放出される。 1/2×Ｌ×Ｉ^２＝1/2×Ｃ×Ｖ^２

【００３６】 この結果、整流器１の出力端子における通常のＤＣ電圧のほぼ２倍に当たる電
圧レベルが、コンデンサ５に蓄積される。この電圧は、緩衝ダイオード８を通っ
て抵抗器１８に流れ、通常の整流器ＤＣ電圧レベルまで低下し、その値は、放電
時定数を決定する。

【００３７】 実質的に、２つの運転モードが提供される。オンオフパルス変調モードにおい
ては、可変デューティサイクルパルス制御信号発生器１０が使用可能である。出
力信号は独立した可変サイクル時間および繰り返し率を有している。繰り返し率
は、連続鋳造型の長手方向振動機構に連結された外部トリガー入力１１によって
支配されている。この連結により、上述したようなプロセスの最適化を目的とし
た、型の動作と変換器の出力電流の変調との任意の所望の同期が可能である。

【００３８】 変調パルス発生器からの出力信号は、点弧パルス発生器１７に印加され、該点
弧パルス発生器１７が、インバータサイリスタを高い信頼性で点弧するのに必要
な適当な信号を発生する。

【００３９】 点弧パルスがサイリスタのゲートに印加されると、導通が開始され、電流が、
整流器１からリアクトル２を通ってサイリスタ３に電流が流れる。ＤＣ電流は、
リアクトル２を通って、そのインダクタンスにより支配される速度で直線的に増
加する。同時に、直列共振コンデンサ５は、インダクタ６を通ってサイリスタ３
に放電され、サイリスタを通して、共振半正弦波電流形態を共振により生起する
。電流は、誘導コイル６のインピーダンスとコンデンサ５両端の初期充電電圧と
により決定されるピーク値まで正弦波状に上昇する。電流は、その後、ゼロに向
かって下方に、共振的に変化する。

【００４０】 サイリスタ３を通る電流がゼロ値を通過するとすぐに、サイリスタは非導通状
態に切り替わる。しかしながら、逆平行のダイオード４を通る導電により、負の
方向に共振的に変化する。ダイオード４の導通時間中に、リアクトル２を通るＤ
Ｃ電流は上昇し続け、実際には、ダイオード４を通る電流から減じていく。ダイ
オード４を通る共振電流は、その後、ゼロ交差点に向かって共振的に戻るように
変化する。ゼロを通過するとすぐに、ダイオード４はオフ状態に切り替わる。

【００４１】 この点において、リアクトル２に蓄積されたエネルギは、直列共振コンデンサ
５内に放出され、該コンデンサ５両端の電圧は上昇し始める。このプロセス中に
、リアクトル２を横切る電圧が、電圧しきい値検出器９の設定値に相当するレベ
ルまで上昇すると、クエンチサイリスタ７に点弧パルスが供給され、該サイリス
タ７がリアクトル２の端末を効果的に短絡し、該リアクトル２を横切る電圧が、
設定値レベルを超えて上昇することを防止する。

【００４２】 クエンチサイリスタ７を点弧するための他の機構は、可変デューティサイクル
オンオフ変調パルス発生器１０の後縁から制御された遅延時間で、点弧パルス発
生器１６を介して点弧パルスを生成できる可変遅延発生器１９である。可変遅延
手段１１または電圧比較器手段９のいずれか、または、その両方の組合せも、ク
エンチサイリスタ７の点弧点を適正に制御する目的で使用することができる。

【００４３】 クエンチサイリスタ７は、次の立ち上がり変調エンベロープエッジが、可能な
限り直角の電流波形の変調エンベロープを有することを保証するように、直列共
振コンデンサ５を横切る電圧を制限する。これと同時に、クエンチサイリスタ７
は、リアクトル内に蓄えられたエネルギを、リアクトル２と組み合わせたクエン
チサイリスタの（Ｌ／Ｒ）時定数に相当する最大期間にわたって捕獲する。この
時間は、リアクトル２のインダクタンスに依存して数秒までとなる。

【００４４】 リアクトル２におけるエネルギの蓄積は、電流変調エンベロープ形状の前縁に
、さらなる安定化効果を提供し、ほぼ完全な矩形変調エンベロープパターンを達
成するための補助となる。各変調エンベロープの端部において、ＤＣ電流はゼロ
を通過し、整流器１におけるダイオードからの回復エネルギは、ダイオード８を
通してコンデンサ１２内に伝達される高エネルギ電圧変化の形で現れ、その後、
そのエネルギは、抵抗１８において消散される。この特徴がなければ、潜在的に
有害な過渡電圧レベルが、ゼロを通過する電流の変化中に、整流器１の両端に印
加されることになる。

【００４５】 上述したクエンチサイリスタおよびこれに接続された制御手段がなければ、変
調エンベロープパターンの前縁は、矩形状のパルス変調エンベロープに重ね合わ
せられた、減衰した正弦波形状を有することになり、連続鋳造最終製品の表面特
性に有害となる。

【００４６】 上述した振動プロセスは、プログラムされた点弧周波数、一般には、直列接続
された負荷回路の自然共振周波数の８０％より大きくない固定周波数で、それ自
体繰り返される。平均動力および負荷回路への電流は、電圧周波数変換器１３の
制御信号入力に可変制御電圧を供給する電力設定値ポテンシオメータ１４と組み
合わせた電圧周波数変換器１３によって、この点弧周波数を、その最大値に対し
て約１０〜１の範囲にわたって変化させることにより調節される。

【００４７】 高速立ち上がり時間を有するオンオフ変調および上述した矩形エンベロープ制
御手段に代えて、他の任意の周期的な、または、任意の波形の変換器の出力電流
の変調が、変調エンベロープ信号発生器１５の出力から制御可能な整流器１の制
御入力への所望の制御信号の供給によって達成されてもよい。したがって、正弦
、三角、または台形、２レベルパルス、および、予め設定した繰り返し速度また
は型の長手方向振動機構からの外部トリガー入力によって決定される速度を有す
る任意のパターンによる連続可変振幅変調が、連続鋳造最終製品の表面の品質ま
たは金属組織学的微細構造を最適化する要求に従って得られてもよい。

【００４８】 一般に、この発明に係る連続鋳造機の種々の実施形態において使用される直列
共振変換器に対する動作中における、操作可能な波形に関連する負荷コイル電流
が、図３〜図７に示されている。

【００４９】 図３は、上述した直列共振変換器を用いた実施形態において作動中の典型的な
共振負荷コイル電流を示している。 図４は、高速立ち上がり時間、特殊なクエンチサイリスタを用いた矩形状オン
オフ変調モードによって特徴付けられる直列共振変換器を用いた実施形態におい
て動作中の典型的な負荷コイル電流を示している。 図５は、２レベル矩形パルス変調モードにより特徴付けられる直列共振変換器
を用いた他の実施形態において動作中の典型的な負荷コイル電流を示している。 図６は、正弦変調モードにより特徴付けられる直列共振変換器を用いた他の実
施形態において動作中の典型的な負荷コイル電流を示している。 図７は、三角変調モードにより特徴付けられる直列共振変換器を用いた他の実
施形態において動作中の典型的な負荷コイル電流を示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 上端に配置された電磁界発生装置を有する金属連続鋳造型を、そ
の上端を通る鋳造方向に沿って切断して示す縦断面図である。

【図２】 この発明の一実施形態に従って、多数巻コイルへの電流供給を制
御するために使用される電源ユニットに含まれる共振回路を示す図である。

【図３】 この発明の好ましい実施形態に係る装置に使用される直列共振変
換器の一般的な共振負荷コイル電流の波形を示す図である。

【図４】 高速立ち上がり時間において、矩形状のオンオフ変調モードが特
殊なクエンチサイリスタを使用する場合の、この発明の好ましい実施形態に係る
装置の作動中の一般的な負荷コイル電流の波形を示す図である。

【図５】 ２レベルの矩形パルス変調モードにおける、この発明の好ましい
実施形態に係る装置の作動中の負荷コイル電流を示している。

【図６】 正弦変調モードにおける、この発明の好ましい実施形態に係る装
置の作動中の負荷コイル電流を示している。

【図７】 三角変調モードにおける、この発明の好ましい実施形態に係る装
置の作動中の負荷コイル電流を示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属の連続または半連続鋳造方法であって、 − 高温溶融金属が、冷却した連続鋳造型に供給され、 − 該溶融金属が、前記型を通過する間に、冷却され、かつ、少なくとも部分的
   に硬化した素線に構成され、 − 溶融金属内に熱を発生させ、該溶融金属を型の壁面から離すように作用する
   圧縮力を生じさせるべく、型の上端において、誘導コイルを用いて、溶融金属に
   作用するように、電源からコイルに高周波磁界を発生させるために電流が供給さ
   れることにより、５０Ｈｚ以上のベース周波数を有する高周波磁界が印加され、 前記供給電流が、１０Ｈｚ以下の振幅変調された変調周波数を用いて、パルス
   化され振幅変調された形態で調節され、振幅変調された電流の実質的に全振幅が
   、パルスの開始時において、ベース周波数の１周期以下に相当する立ち上がり時
   間の範囲内で達成されることを特徴とする鋳造方法。
2. 【請求項２】 前記振幅変調された電流の振幅の実質的に全振幅が、パルス
   の開始時において、ベース周波数の１／４（０．２５）周期以下に相当する立ち
   上がり時間の範囲内で達成されることを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記電流が、０．１〜１０Ｈｚの変調周波数でパルス化され
   ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鋳造方法。
4. 【請求項４】 前記高周波数電流のデューティサイクルが、変調周期の０〜
   １００％の範囲で変更されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
   に記載の鋳造方法。
5. 【請求項５】 前記高周波数電流が５０〜１０００Ｈｚのベース周波数で供
   給されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の鋳造方法。
6. 【請求項６】 前記高周波数電流が、約２００Ｈｚのベース周波数で供給さ
   れることを特徴とする請求項５記載の鋳造方法。
7. 【請求項７】 前記パルス化された電流が、２つの電流レベル間で変化する
   振幅を有するほぼ矩形状の形態で供給されることを特徴とする請求項１から請求
   項６のいずれかに記載の鋳造方法。
8. 【請求項８】 前記パルス化された電流が、ほぼ矩形状のオンオフ形態で供
   給され、そのオフ期間における出力電流が、ほぼゼロ出力電流であることを特徴
   とする請求項７記載の鋳造方法。
9. 【請求項９】 前記パルス化された電流が、ほぼ矩形状の形態で供給され、
   その振幅が、２つの振幅電流レベル間で変化し、両レベルにおける出力電流が、
   ゼロから離れていることを特徴とする請求項７記載の鋳造方法。
10. 【請求項１０】 前記パルスの端部における電流振幅の落ち込み期間が、前
    記高周波数電流のベース周波数の１周期以下に相当する時間まで最小化されるこ
    とを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の鋳造方法。
11. 【請求項１１】 前記パルスの端部における電流振幅の落ち込み期間が、前
    記高周波数電流のベース周波数の１／４（０．２５）周期以下に相当する時間ま
    で最小化されることを特徴とする請求項１０記載の鋳造方法。
12. 【請求項１２】 前記型が振動させられ、前記振幅変調された電流のパルス
    化された変調周波数が、型の振動周波数と関連し、それによって、圧縮力の変動
    が型の振動と連動させられることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれ
    かに記載の鋳造方法。
13. 【請求項１３】 前記電流が、振動周波数と同程度の変調周波数でパルス化
    されることを特徴とする請求項１２記載の鋳造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１から請求項１３のいずれかに記載された金属の連
    続または半連続鋳造方法を実施する装置であって、 − 冷却された連続鋳造型と、 − 該型に高温溶融金属を供給する手段と、 − 前記型から、該型内において形成された鋳造素線を引き出しおよび／または
    受け取る手段と、 − 高周波数交流電流がが供給されたときに、型内の溶融金属に作用し、それに
    よって、熱を溶融金属内に発生させ、かつ、前記溶融金属を型の壁面から離すよ
    うに作用する圧縮力を発生させるべく、高周波磁界を発生するために、前記型の
    上端に配置された誘導コイルと、 − ５０Ｈｚ以上のベース周波数を有する高周波数交流電流を前記誘導コイルに
    供給するための、電流制御手段を有する電源ユニットとを具備し、 前記電流制御手段が、１０Ｈｚ以下の変調周波数で、パルス化され、振幅変調
    された形態で供給さえる電流の変調および制御のための変調手段を具備し、それ
    によって、振幅変調された電流のほぼ全振幅が、ベース周波数の１周期以下に相
    当するパルスの開始時の立ち上がり時間内で達成されることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 前記電流制御手段が、コイルに供給される負荷コイル電流
    のオンオフ変調に適合した変調手段を具備することを特徴とする請求項１４記載
    の装置。
16. 【請求項１６】 前記電流制御手段が、コイルに供給される負荷コイル電流
    の任意の２つの電流レベル間の変調に適合した変調手段を具備することを特徴と
    する請求項１４記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記電流制御手段が、コイルに供給される負荷コイル電流
    の正弦状、三角状、または台形状の変調エンベロープのような任意の周期的な波
    形パターンを有する変調波形エンベロープ形状に適合した変調手段を具備するこ
    とを特徴とする請求項１４記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記電流制御手段が、コイルに供給される負荷コイル電流
    のプログラム可能な任意の変調波形パターン発生に適合した変調手段を具備する
    ことを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記電流制御手段が、ほぼ矩形状の波形を示す振幅変調パ
    ターンを有する電流を供給する変調手段を有する直列共振回路を有する変換器を
    具備することを特徴とする請求項１８記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記変調手段が、供給周波数でオフ期間とオン期間とが交
    番するほぼ矩形波状を示す振幅変調パターンを有する電流を供給するように設け
    られ、前記オフ期間およびオン期間が、前記誘導コイルに供給される振幅変調さ
    れた電流のベース周波数の数周期分からなることを特徴とする請求項１９記載の
    装置。
21. 【請求項２１】 前記直列共振回路が、ＤＣ平滑化リアクトルと並列のクエ
    ンチサイリスタを具備し、 前記サイリスタは、オンオフ矩形変調モードにおいて、 − 各オン変調期間の終了時に直列共振コンデンサに充電された電圧を最適なレ
    ベルに調節し、 − 各変調周期においてオフ期間中に、前記平滑化リアクトルに蓄積されたエネ
    ルギを捕獲し、それによって、次のオン変調期間の開始時にそのエネルギをイン
    バータ回路に放出可能にするために採用されていることを特徴とする請求項２０
    記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記変調手段が、２つのレベル間で変化するほぼ矩形状の
    波形を示す変調パターンを電流に供給するためにもうけられ、 前記電流振幅が、前記誘導コイルに供給される振幅変調された電流のベース周
    波数の複数完全周期分の期間にわたって、これら２つのレベルにおいてほぼ一定
    に保持されることを特徴とする請求項１８記載の装置。