JP2004520168A - 電磁ブレーキ - Google Patents

Abstract

対面しあう幅広側（４）と対面しあう幅狭側（３）を備える鋳型（２）で金属を連続または半連続鋳造するための装置において溶解金属（５）の流れを遮断するための装置であって、該装置は、少なくとも１つの磁心（１）を有し、該少なくとも１つの磁心（１）は、幅狭側（３）に隣接する溶解金属（５）の領域に、磁場（Ｂ）と誘導電流（ｉ）を発生させるために、鋳型（２）の幅狭側（３）の１つに対面している。該芯（１）は、該領域に発生する磁場（Ｂ）が鋳型（２）の各幅狭側（３）から、鋳型（２）の中央に向かってほぼ垂直方向に進むように配置される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、対面しあう幅広側と対面しあう幅狭側を備える鋳型で金属を連続または半連続鋳造するための装置において溶解金属流を遮断するための装置であって、
− 少なくとも１つの磁心を備え、
− 該少なくとも１つの芯は、幅狭側に隣接する溶解金属の領域に磁場と誘導電流を発生させるために、鋳型の幅狭側（３）の１つに対面している装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、対面しあう幅広側と対面しあう幅狭側を備える鋳型で金属を連続または半連続鋳造するための装置において溶解金属流を遮断するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
連続または半連続鋳造のための装置において、溶解金属に１または複数の磁場を作用させることにより鋳型の金属流を遮断することは周知である。複数の種々異なるブレーキの構成が提案されている。通常、１または複数の磁心と、これらの周囲に巻き付く１または複数の巻き付き部分を有する電磁ブレーキが使用されている。
【０００４】
磁場を用いた遮断の背後にある理論は、磁場の存在により誘導電流ｉがｉ＝ｖｘＢに従って溶解金属内に誘起されることに基づく（ｉは誘起された電流、ｖは溶解金属速度、Ｂは磁場の大きさである）。力ｆ＝ｉｘＢが溶解金属内で得られる。周知の原則に従い、力ｆの方向は速さベクトルｖの方向と反対であるから、溶解金属流に遮断効果を有する。
【０００５】
幅広側と幅狭側を有する鋳型により、通常、電磁ブレーキは、対面しあう幅広側に沿って配置される。そのような方法で、溶解の全幅をほぼ覆う磁場が得られる。しかし、幅狭側に隣接する領域の誘導電流は閉じることができず、該幅狭側に沿って溶解金属からそれてしまう。この結果、この領域において遮断力ｆが得られないこととなる。
【０００６】
日本特許出願第６２-３３６８７４号には、鋳型における金属の連続鋳造中に溶解金属流を遮断するために鋳型の両幅狭側に磁石を配置することが開示されている。幅狭側の各々に、Ｓ極とＮ極が相互に並んで配置され、両極は幅狭側に隣接している。両極の間で磁場が溶解金属中に発生する。磁場は、溶解内で弓形状を有し、各１つの極から溶解金属へ角度をなして延びる。
【特許文献１】特願昭６２−３３６８７４号
【０００７】
開示された配置の問題点は、特にこれを幅広側に沿って配置された従来の遮断装置と組み合わせて用いた場合、そのようにして生成された磁場は、幅狭側に近い領域で誘起された電流の少なくともほとんどの部分が閉じなくなるような方向を有するため、この領域での遮断力ｆが低減する点である。
【０００８】
さらなる欠点は、幅狭側の幅方向において両極の幅が小さい点ある。従って、両極は、比較的早い段階で磁気飽和になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、鋳型の少なくとも１つの幅狭側に近い領域の溶解金属に磁場を発生させ、該領域の溶解金属に満足のいく遮断力ｆを得る、冒頭に定義したような装置および方法を得ることである。
【００１０】
本発明の装置は、鋳型の幅広側に沿って配置された磁石を有する遮断装置の作用を有利な方法で補うことができる。
【００１１】
１または複数の磁心の飽和閾値が高くなるように、つまり、１または複数の磁心が飽和されることなく比較的強力な磁場を発生させられるように、本発明の装置を設計する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、上記の領域に発生した磁場が鋳型の幅狭側からその中心へほぼ垂直方向に進むように該芯を配置したことを特徴とする上記の装置によって達成される。すると、鋳型の壁に隣接する領域に誘起される電流ｉの方向は該壁とほぼ平行となり、且つ閉じる。該領域において溶解金属を遮断する力ｆはこのようにして得られる。
【００１３】
好適には、少なくとも１つの芯の幅は、鋳型の幅狭側の幅の少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、最も好適には少なくとも９５％である。このように、芯の容積が十分となることが保証されており、このことは、十分な幅と強度を有する磁場を発生させることができることを意味する。それにより、磁場は、芯のほぼ前方部分から生じ、鋳型の幅狭側を通って、溶解金属へ進み、鋳型の幅広側を通って溶解金属を抜け出し、さらに芯の後方部分（該後方部分は、前方部分の反対極を形成している）へ到着する。
【００１４】
少なくとも１つの芯の幅は、鋳型の幅狭側の幅にほぼ対応している。それは、鋳型の幅狭側の両端部のほぼ中間に配置される。そのようにして、幅狭側のほぼ全幅に亘り広がる磁場が十分に分布する。
【００１５】
好適には、該装置は、芯の周りに巻き付いた少なくとも１つの巻き付き部分を有し、電磁ブレーキを形成する。巻き付き部分は、鋳型の幅狭側に近づく方向および該幅狭側から遠ざかる方向に移動可能に磁心に配置される。この実施例は、鋳片の幅を変更するために、幅狭側を幅広側に対して移動可能に配置する場合には特に有利である。従って、巻き付き部分を幅広側と衝突させることなく、芯を幅狭側と一緒に動かすことができる。芯は幅狭側の幅に対応する幅を有することが可能であり、幅広側の間に巻き付き部分のためにさらなる空間を設ける必要がない。
【００１６】
鋳型がほぼ垂直方向に配置される場合、磁心は、溶解金属流が鋳型の幅狭側の内側表面に斜め下方向に衝突する領域またはその下方に配置されなくてはならない。
【００１７】
本発明の目的は、少なくとも１つの幅狭側から溶解金属に磁場を誘起する方法によっても達成され、該方法は、該幅狭側に隣接した溶解金属の領域内の該磁場が、幅狭側から鋳型の中央に向かって垂直方向に進むことを特徴とする。
【００１８】
磁場は、幅狭側の幅の少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、最も好適には少なくとも９５％から発生しなくてはならない。これによって、十分な幅を有した磁場分布が得られ、その結果、閉ループを有する誘導電流が該領域の溶解金属内に誘起され、遮断力ｆが得られる。従って、好適には、磁場が該領域の幅狭側のほぼ全幅に亘り広がり、遮断力ｆは、幅狭側に隣接した溶解金属の該領域の可能な限り広い範囲で発生する。
【００１９】
本発明は、鋳型の少なくとも１つの幅狭側に沿った領域の溶解金属流を遮断するための本発明に係る装置の使用方法にも関する。
【００２０】
本発明の他の利点または特徴は、以下の詳細な説明と特許請求の範囲に開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
添付図面を参照しながら、以下に本発明を実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１ないし３は、本発明の装置の第一の実施例を示す。装置は、鋳型（銅の鋳型２）に配置された鉄芯等の２つの磁心１を有する。
【００２３】
鋳型２は、それぞれ対面し合う幅狭側３と幅広側４を有し、好適には、非常に銅の割合が高い銅合金からなる。鋳型２は、垂直方向に配置され、スチール等の金属を内部で連続または半連続鋳造できるように上部と底部が開口している。
【００２４】
金属の溶解５は、上方から鋳型に向かって延びる管６を通じて鋳型へ注入される。溶解金属５は、鋳型２を通って下方向に移動する一方で、凝固して鋳型の周縁にスキン７を形成する。鋳造管６の端部下の領域（衝突点）において、下降する溶解金属５が、速度を上げ、斜めの角度をなして幅狭側３の内壁に衝突する。これにより、溶解金属５の一部は、図２の矢印で図示されたように上方向に誘導され、その他は、鋳片の周縁に沿って流下を続ける。対応する領域が幅広側にも表れる。
【００２５】
各磁心１は、鋳型２の各幅狭側３の幅Ｗにほぼ対応する幅ｗを有する。各芯１の前方部分は、対応する幅狭側３の外側表面に隣接する。電導体である巻き付き部分８が、各磁心１の周りに取り付けられる。磁心は、幅狭側３から垂直方向に延びるロッドの形状をしており、巻き付き部分８は該ロッドの周りに巻きつけられる。装置は、それ自体周知の方法で巻き付き部分に電流を発生させるための手段（図示せず）を具備し、磁場Ｂが発生する。磁場Ｂは、前記前方部分から溶解金属５の中へ続き、幅広側４を通って溶解金属５から離れ、前方部分の反対極を形成する芯１の後方部分へ戻る。幅狭側３の内側表面に隣接する領域、およびスキン７の内側では、磁場Ｂの流線は、幅狭側３に概して垂直であって、溶解５の中心に向かい、幅広側４の平面に対してほぼ平行な方向を有する。
【００２６】
該領域において磁場Ｂは、溶解金属５内に閉じられた誘導電流ｉを誘起するような方向を有する。誘導電流ｉは、溶解金属の速さ要素ｖと相まって、上方向を向く遮断力ｆを生じさせる。
【００２７】
図３では、幅狭側３が、装置によって鋳造される鋳片の幅／厚さの関係を様々に調整するために幅広側４に対して移動可能であることが分かる。鋳片の幅を縮小するためには、幅広側４の間で（幅広側に沿って）幅狭側３を奥に向かって押す。
【００２８】
巻き付き部分８は、芯１に移動可能に取り付けられている。これによって、幅広側４の間で内側に向かって各芯の巻き付き部分８を移動させる必要なしに、幅狭側３の移動に芯１を連動させることができる。
【実施例２】
【００２９】
図４は、磁心１の別の実施例を示す。この実施例では、鋳型の幅狭側３に最も隣接して配置された芯１の部分が、幅狭側３に隣接する作用位置に位置しているとき、各芯１が鋳型２の幅広側４の少なくとも１の側、好適には両側の外側に延びる延長部分を有する。そのような構成により、磁場Ｂの拡張をさらに制御できるようになる。特に、早すぎる段階で磁場が幅広側４に向かって外側方向に拡張することを回避できる。
【実施例３】
【００３０】
図５の実施例では、装置は鋳型２の少なくとも１つの幅広側４に沿って配置された電磁ブレーキ９の補助ブレーキを形成している。ブレーキ９は、好適には電磁ブレーキである。ここで、幅狭側の磁心１は、ブレーキ装置９よりも下方に配置されているが、今日市場には複数の様々なブレーキ構成が存在し、従って、そのようなブレーキ装置に対する磁心１の位置は、場合に応じて変化しうることに注意されたい。また、本発明の装置が、電磁攪拌器（図示せず）と適切に組み合わされ、これの補助となることも認識されなくてはならない。
【００３１】
詳細な説明と添付図面により裏付けられた特許請求の範囲により規定される発明の範囲を超えることなしに、本発明の複数の異なる実施例が可能であることは、当業者には明らかである。
【００３２】
例えば、対面する幅狭側の磁心は同一でも異なってもよい。それらは、鋳造管６からの金属流が高速度で壁表面に衝突する領域の高さ等、様々な要素に応じて異なる高さに配置されてもよい。
【００３３】
図４では、磁巻き付き部分８を取り付けた磁心１を１つだけ図示している。しかし、好適には、該実施例は、反対の幅狭側にもう１つの磁心１を更に具備する。
【００３４】
さらに、各幅狭側の異なる高さに複数の磁石を配置した、異なるブレーキ構造を有することができる。
【００３５】
可能な限り最大の効率を得るため、巻き付き部分８は、鋳型と巻き付き部分の間の空隙を最小化するために、鋳型の幅狭側の出来るだけ近くに配置される。本発明は、巻き付き部分のそのような位置決めを促進する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の装置の１実施例の上面図である。
【図２】図１の装置の側面図である。
【図３】鋳型の幅狭側と磁心は反対側に配置した、図１の装置の上面図である。
【図４】図２の視点に対応した、本発明に係る装置の別の実施例の図である。
【図５】鋳型の幅広側に沿って配置された遮断装置を有する本発明の実施例の側面図である。

Claims (16)

1. 対面しあう幅広側（４）と対面しあう幅狭側（３）を備える鋳型（２）で金属を連続または半連続鋳造するための装置において溶解金属（５）の流れを遮断するための装置であって、該装置は、
   − 少なくとも１つの磁心（１）を有し、
   − 該少なくとも１つの磁心（１）は、幅狭側（３）に隣接する溶解金属（５）の領域に磁場（Ｂ）と誘導電流（ｉ）を発生させるために、鋳型（２）の幅狭側（３）の１つに対面しており、
   該領域に発生する磁場（Ｂ）が鋳型（２）の各幅狭側（３）から、鋳型（２）の中央に向かってほぼ垂直方向に進むように該芯（１）が配置されることを特徴とする装置。
2. 少なくとも１つの芯（１）は、鋳型（２）の幅狭側（３）の幅の少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、最も好適には少なくとも９５％の幅（ｗ）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの芯（１）の幅（ｗ）は、鋳型（２）の幅狭側（３）の幅（Ｗ）にほぼ対応することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 芯（１）は、鋳型（２）の幅狭側（３）の対面しあう両端部のほぼ真中に配されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか1項に記載の装置。
5. 該装置は芯（１）の周りに巻き付けられた巻き付き部分（８）を具備し、該装置は電磁ブレーキを形成することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 巻き付き部分（８）は、鋳型（２）の幅狭側（３）に近づく方向および該幅狭側から遠ざかる方向に移動可能に芯（１）に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 芯（１）と鋳型（２）の幅狭側（３）は、該鋳型（２）の反対側の幅狭側（３）に近づく方向および該幅狭側から遠ざかる方向に移動可能に配置されることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
8. 鋳型（２）はほぼ垂直方向に配され、芯（１）は、溶解金属（５）の流れが鋳型（２）の幅狭側（３）の内側表面に斜め下方向をなして衝突する領域またはその下方に配置されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
9. 鋳型の幅狭側（３）に最も隣接して配置された芯（１）の部分が、該幅狭側（３）に隣接する作用位置に位置しているとき、芯（１）は、鋳型（２）の幅広側（４）の少なくとも１の側、好適には両側の外側に延びる延長部分を有することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 鋳型（２）の少なくとも１方の幅広側（４）に沿って配置された電磁ブレーキ（９）の補助ブレーキを形成することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか1項に記載の装置。
11. 対面しあう幅広側（４）と対面しあう幅狭側（３）を備える鋳型（２）で金属を連続または半連続鋳造するための装置において溶解金属（５）の流れを遮断するための方法であって、少なくとも１つの幅狭側（３）から溶解金属に磁場（Ｂ）を誘起し、該磁場（３）が、幅狭側（３）に隣接した溶解金属（５）の領域において、ほぼ幅狭側（３）から垂直方向に進み、鋳型（２）の中央へ向かうことを特徴とする方法。
12. 磁場（Ｂ）が、幅狭側（３）の幅（Ｗ）の少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、最も好適には少なくとも９５％から発生することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 磁場（Ｂ）は、前記領域の幅狭側（２）のほぼ全幅に亘って広がることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記領域が、溶解金属流が鋳型（２）の幅狭側（３）の内側表面に斜め下方向に衝突する領域またはその下方に位置することを特徴とする、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 鋳型（２）の幅広側（４）に沿って配置された磁石（９）から発生する磁場（Ｂ）もまた、溶解金属（５）を遮断するために溶解金属（５）に作用することを特徴とする、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 鋳型（２）の少なくとも１つの幅狭側（３）に沿った領域において溶解金属（５）の流れを遮断するための、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置の使用方法。