JP2006510491A - 鋳造機の中へ供給される溶融金属を電磁的に圧送し、遮断し、計量するための到達磁界を有している永久磁石の使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単向性磁界における電流に関するファラデー−アンペールの原理が、用いられ、ネオジム又はこれに類似の高エネルギー希土類元素材料からなる永久磁石により到達磁気がもたらされる。新磁石は、通常立方体として示されるが経済的に適したものより何倍も大きい非磁性間隙にわたる極めて強い単向性磁界Bを発生させる様々な強力構成体に配置される。間隙には溶融金属の流れを加圧しかつ移動させるための導管が収容され、互いに同一である複数の鋳物を作るために制御された断続的な溶融金属の所定流が、互いに同一である一組の個々の鋳型へ供給される。冶金用バルブの操作の必要性又は冶金炉に関する高価な傾斜機構の必要性が除去される。重力による流入を可能にするには低すぎる既存の炉は本発明の実施形態により利用可能になる。
Description
本発明者のこの好適な新磁石の別の説明および定義は以下で示す。
都合のよい試験装置のプロトタイプには、ウッド合金(Wood’s metal)として伝統的に知られたものに類似しているビスマス合金が用いられる。この金属は、都合のよいことに、70℃(159°F)という比較的低い温度で溶融する。この合金には、10.5g/cm3(0.38lbs/in3)の比重がある。
溶融金属の流れの制御方法は、
もろい材料である黒鉛から形成された作用区域のある加圧用導管を用意し、
熱耐性と機械的な衝撃や応力に耐える性質とが備わっている適切な堅牢材料から形成されたジャケットの中に前記黒鉛を囲み込むことによってその黒鉛を保護し、さらに
前記黒鉛の周りに配置された前記ジャケットの中に、前記黒鉛を損傷および望ましくない配管応力からかつ前記ジャケットの内部に起きる機械的および電気的な衝撃および応力から絶縁するための電気的非伝導性材料を挿入する
諸ステップを備えている。
B 単向性磁束の軸を有する磁界
M 溶融金属
P 製品
U、U' 上部運び台
L、L' 下部運び台
I 電流
22、22’、24,24’ 鋳造ベルト
23 自動回転ローラー
25 縁部囲い枠
27 ジェット噴流
28 均熱炉
29 液面
30 ベルト型連続鋳造機
30’ベルト型連続鋳造機
31 環境雰囲気
32、32G、32J 電磁ポンプ
34 矢印
36、36’導管
38 分散器
42 上流入口端部
43 通路
44、44G 間隙
47 電極保持体
48、48G、48J 圧力導管
49 ねじ
50、50G 作用区域
51 電気接続柱
52 ねじ
53 ニップル
54、54G 磁束
55 磁束
56 磁石
58 磁極部
59 ジャケット
60、160 フレーム
60a、160a 直立部材
60b、160b 上部横部材
60c、160c 下部横部材
160d 直立部材
60G フレーム
61、61G 磁気回路
62 ブリッジ片
63 ボルト
64 ボルト
66 幅寸法
67G 高さ
68 電極
69 ソケット
74 熱伝導性冷却用パンケーキ状セル
80N、80S、180N、180S 組立体
81 足部材
82 調整用肩ブロック
84 不活性立方体
86 磁極部
87 磁極面
88 強磁性ポット
91 磁極部
92 磁極部
93 磁極部
95 磁極部
96 磁石
132、134 感知用電極
136、138 コネクター
152 溶解用容器
154 管
Claims (25)
- 鋳物物品の製造装置の中への溶融金属の流れを制御する装置であって、
入口、出口、および作用区域を有しており、耐熱性があり、かつ、溶融金属の腐食作用が抑制される加圧用導管と、
溶融金属の前記流れを実質的に垂直に貫きかつ横切って直流電流をそれらの間に流すように配置されている少なくとも1対の電極と、
希土類元素からなる少なくとも1個の永久新磁石とを備えてなり、
前記新磁石が、前記加圧用導管の前記作用区域に対して実質的に垂直な北−南単向性磁束を印加する磁気的に軟質の強磁性材料からなる回路の中に配置されており、
前記磁束が、溶融金属の前記流れと直流の前記流れとの両方に対して実質的に垂直な方向にある鋳物物品の製造装置の中への溶融金属の流れを制御する装置。 - 溶融金属の流れを制御する装置であって、
非磁性材料から形成され、その中における溶融金属の流れを制御するのに適した通路を有している導管と、
前記導管の反対両側面に配置された新磁石からなり、前記通路の中における溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に前記通路を通って広がるきわめて強い磁界Bをもたらすための第1および第2の組立体と、
前記導管の反対両側面に取り付けられた第1および第2の電極とを備えてなり、
前記両電極が、前記通路の内部における溶融金属との電気伝導性連絡のために配置されており、
前記第1および第2の電極が、電気回路の中において、前記第1および第2の電極にそれぞれ正および負の電圧をもたらすための直流の電源と接続するのに適したものであり、前記電気回路の中において、直流電流Iを、前記のきわめて強い磁界Bに対してほぼ垂直な方向に、かつ、溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に、溶融金属を通して流すのに適したものであり、
新磁石からなる前記第1および第2の組立体が、前記導管の反対両側面にそれぞれ配置された、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第1および第2の磁極部を含んでおり、
前記第1磁極部が、前記磁界Bに対してほぼ垂直に方位付けられた磁極面を有し、さらに、前記導管の第1側面に近接しかつ対向して配置されており、
前記第1組立体が、前記第1磁極部における前記磁極面の北磁極分極をもたらすために、前記第1磁極部に隣接して北磁極で配置された複数の第1新磁石を含んでおり、
前記第2磁極部が、前記磁界Bに対してほぼ垂直に方位付けられた磁極面を有し、さらに、前記第1側面の反対側にある前記導管の第2側面に近接しかつ対向して配置されており、
前記第2組立体が、前記第2磁極部における前記磁極面の南磁極分極をもたらすために、前記第2磁極部に隣接して南磁極で配置された複数の第2新磁石を含んでおり、
前記第1組立体の周りに配置され、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第1包囲体と、
前記第2組立体の周りに配置され、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第2包囲体とをさらに備えている溶融金属の流れを制御する装置。 - 溶融金属の流れを制御する装置であって、
非磁性材料から形成され、その中における溶融金属の流れを制御するのに適した通路を有している導管と、
前記導管の反対両側面に配置された新磁石からなり、前記通路の中における溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に前記通路を通って広がるきわめて強い磁界Bをもたらすための第1および第2の組立体と、
前記導管の反対両側面に取り付けられた第1および第2の電極とを備えてなり、
前記両電極が、前記通路の内部における溶融金属との電気伝導性連絡のために配置されており、
前記第1および第2の電極が、電気回路の中において、前記第1および第2の電極にそれぞれ正および負の電圧をもたらすための直流の電源と接続するのに適したものであり、前記電気回路の中において、直流電流Iを、前記のきわめて強い磁界Bに対してほぼ垂直な方向に、かつ、溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に、溶融金属を通して流すのに適したものであり、
新磁石からなる前記第1および第2の組立体が、前記導管の反対両側面にそれぞれ配置された、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第1および第2の磁極部を含んでおり、
前記第1磁極部が、長形のものであり、かつ、直流電流Iの流れの前記方向に対してほぼ平行に方位付けられており、
前記長形第1磁極部が、溶融金属の流れMの前記方向に対してほぼ横断する方向にも方位付けられており、
前記長形第1磁極部が、前記導管の第1側面に近接しかつ対向して配置された長形磁極面を有し、さらに、直流電流Iの流れの前記方向に対してほぼ平行に方位付けられているとともに、溶融金属の流れMの前記方向に対してほぼ横断する方向にも方位付けられており、
前記第1組立体が、前記長形第1磁極部における前記長形磁極面の北磁極分極をもたらすために、前記長形第1磁極部に隣接してそれらの北磁極で配置された複数の第1新磁石を含んでおり、
前記第2磁極部が、長形のものであり、かつ、直流電流Iの流れの前記方向に対してほぼ平行に方位付けられており、
前記長形第2磁極部が、溶融金属の流れMの前記方向に対してほぼ横断する方向にも方位付けられており、
前記長形第2磁極部が、前記導管の第2側面に近接しかつ対向して配置された長形磁極面を有し、さらに、直流電流Iの流れの前記方向に対してほぼ平行に方位付けられているとともに、溶融金属の流れMの前記方向に対してほぼ横断する方向にも方位付けられており、
前記第2組立体が、前記長形第2磁極部における前記長形磁極面の南磁極分極をもたらすために、前記長形第2磁極部に隣接してそれらの南磁極で配置された複数の第2新磁石を含んでいる溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1組立体が、前記長形第1磁極部に対して平行に延びている長形新磁石を含んでおり、
前記第2組立体が、前記長形第2磁極部に対して平行に延びている長形新磁石を含んでいる請求項3記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1組立体が、前記長形第1磁極部の端部に隣接する北磁極を有している新磁石もまた含んでおり、
前記第2組立体が、前記長形第2磁極部の端部に隣接する南磁極を有している新磁石もまた含んでいる請求項3記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 溶融金属の流れを制御する装置であって、
非磁性材料から形成され、その中における溶融金属の流れを制御するのに適した通路を有している前記導管と、
前記導管の反対両側面に配置された新磁石からなり、前記通路の中における溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に前記通路を通って広がるきわめて強い磁界Bをもたらすための第1および第2の組立体と、
前記導管の反対両側面に取り付けられた第1および第2の電極とを備えてなり、
前記両電極が、前記通路の内部における溶融金属との電気伝導性連絡のために配置されており、
前記第1および第2の電極が、電気回路の中において、前記第1および第2の電極にそれぞれ正および負の電圧をもたらすための直流の電源と接続するのに適したものであり、前記電気回路の中において、直流電流Iを、前記のきわめて強い磁界Bに対してほぼ垂直な方向に、かつ、溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に、溶融金属を通して流すのに適したものであり、
第1および第2の新磁石組立体がそれぞれ、8個の新磁石を含んでおり、
前記第1および第2の組立体が、前記導管の反対両側面にそれぞれ配置されており、
前記第1新磁石組立体が、前記導管の第1側面に近接しかつ対向して配置されたそれらの北磁極を有している4個の新磁石の内側層を含んでおり、
前記第1新磁石組立体が、前記内側層における4個の新磁石におけるそれぞれの南磁極に隣接して配置されたそれらの北磁極を有している4個の新磁石の外側層を含んでおり、
前記第2新磁石組立体が、前記導管の第2側面に近接しかつ対向して配置されたそれらの南磁極を有している4個の新磁石の内側層を含んでおり、
前記第2新磁石組立体が、前記内側層における4個の新磁石におけるそれぞれの北磁極に隣接して配置されたそれらの南磁極を有している4個の新磁石の外側層を含んでおり、
前記第1および第2の新磁石組立体の周りに配置され、前記第1および第2の新磁石組立体をまとめて保持するための非磁性保持体と、
前記第1および第2の新磁石組立体を取り囲み、かつ、前記導管もまた取り囲む、磁気的に軟質の強磁性材料からなるフレームとをさらに備えている溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の新磁石組立体のそれぞれにおける8個の新磁石が、立方体状の構成であり、
前記第1および第2の新磁石組立体が、立方体状の全体構成である請求項6記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 溶融金属の流れを制御する装置であって、
非磁性材料から形成され、その中における溶融金属の流れを制御するのに適した通路を有している前記導管と、
前記導管の反対両側面に配置された新磁石からなり、前記通路の中における溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に前記通路を通って広がるきわめて強い磁界Bをもたらすための第1および第2の組立体と、
前記導管の反対両側面に取り付けられた第1および第2の電極とを備えてなり、
前記両電極が、前記通路の内部における溶融金属との電気伝導性連絡のために配置されており、
前記第1および第2の電極が、電気回路の中において、前記第1および第2の電極にそれぞれ正および負の電圧をもたらすための直流の電源と接続するのに適したものであり、前記電気回路の中において、直流電流Iを、前記のきわめて強い磁界Bに対してほぼ垂直な方向に、かつ、溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に、溶融金属を通して流すのに適したものであり、
新磁石からなる前記第1および第2の組立体が、前記導管の反対両側面にそれぞれ配置された、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第1および第2の磁極部を含んでおり、
前記第1磁極部が、前記導管の第1側面に近接しかつ対向して配置された磁極面を有しており、
前記第2磁極部が、前記第1側面の反対側にある前記導管の第2側面に近接しかつ対向して配置された磁極面を有しており、
前記第1磁極部が、その磁極面から延伸している複数の表面を有しており、
前記第1磁極部の前記表面が、前記第1磁極部の前記磁極面に対してほぼ垂直に方位付けられており、
前記第1組立体が、前記第1磁極部における前記磁極面について北磁極性をもたらすために、前記第1磁極部のそれぞれの表面に隣接する北磁極を有している複数の新磁石を含んでおり、
前記第2磁極部が、その磁極面から延伸している複数の表面を有しており、
前記第2磁極部の前記表面が、前記第2磁極部の前記磁極面に対してほぼ垂直に方位付けられており、
前記第2組立体が、前記第2磁極部における前記磁極面について南磁極性をもたらすために、前記第2磁極部のそれぞれの表面に隣接する南磁極を有している複数の新磁石を含んでいる溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、正三角柱であり、
前記第1および第2の組立体がそれぞれ、3個の新磁石を含んでいる請求項8記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、正三角形として構成された外縁を有し、
前記第1組立体が、前記第1磁極部の前記外縁に隣接して配置された北磁極のある正三角形状構成を有している新磁石を含んでおり、
前記第2組立体が、前記第2磁極部の前記外縁に隣接して配置された南磁極のある正三角形状構成を有している新磁石を含んでいる請求項9記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、直方体であり、
前記第1および第2の組立体がそれぞれ、4個の新磁石を含んでいる請求項8記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、正四角柱であり、
前記第1および第2の組立体がそれぞれ、4個の新磁石を含んでいる請求項8記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、正方形の外縁を有し、
前記第1組立体が、前記第1磁極部の前記正方形外縁に隣接して配置された北磁極のある新磁石を含んでおり、
前記第2組立体が、前記第2磁極部の前記正方形外縁に隣接して配置された南磁極のある新磁石を含んでいる請求項12記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、断面六角形の形状であり、
前記第1および第2の組立体がそれぞれ、6個の新磁石を含んでいる請求項8記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、六角形の外縁を有し、
前記第1組立体が、前記第1磁極部の前記六角形外縁に隣接して配置された六角形の北磁極のある新磁石を含んでおり、
前記第2組立体が、前記第2磁極部の前記六角形外縁に隣接して配置された六角形の南磁極のある新磁石を含んでいる請求項14記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 溶融金属の流れを制御する装置であって、
非磁性材料から形成され、その中における溶融金属の流れを制御するのに適した通路を有している前記導管と、
前記導管の反対両側面に配置され、前記通路の中における溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に前記通路を通って広がるきわめて強い磁界Bをもたらすための第1および第2の新磁石と、
前記導管の反対両側面に取り付けられた第1および第2の電極とを備えてなり、
前記両電極が、前記通路の内部における溶融金属との電気伝導性連絡のために配置されており、
前記第1および第2の電極が、電気回路の中において、前記第1および第2の電極にそれぞれ正および負の電圧をもたらすための直流の電源と接続するのに適したものであり、前記電気回路の中において、直流電流Iを、前記のきわめて強い磁界Bに対してほぼ垂直な方向に、かつ、溶融金属の流れMに対してほぼ垂直な方向に、溶融金属を通して流すのに適したものであり、
新磁石からなる前記第1および第2の組立体が、前記導管の反対両側面にそれぞれ配置された、磁気的に軟質の強磁性材料からなる第1および第2の磁極部を含んでおり、
前記第1および第2の磁極部が、円筒形であり、
前記第1および第2の新磁石が、前記第1および第2の円筒形磁極部をそれぞれ取り囲んでいる環状リングであり、
前記第1新磁石が、その半径方向の厚みを通る方向に磁化されており、かつ、前記第1円筒形磁極部に隣接する内部北磁極を有しており、さらに、前記第2新磁石が、その半径方向の厚みを通る方向に磁化されており、かつ、前記第2円筒形磁極部に隣接する内部南磁極を有している溶融金属の流れを制御する装置。 - 前記第1および第2の磁極部が、円形の外縁を有し、
円形の新磁石が、前記第1磁極部の前記円形外縁に隣接する北磁極を有し、
別の円形の新磁石が、前記第2磁極部の前記円形外縁に隣接する南磁極を有している請求項16記載の溶融金属の流れを制御する装置。 - 非磁性材料から形成された加圧用導管を用意し、
前記加圧用導管を、その前記加圧用導管の作用区域にわたって、ほぼ一定の高さとほぼ一定の幅とが備わるように設け、
前記幅は前記高さよりも大きく、
前記作用区域の上方に少なくとも1個の新磁石を配置し、
前記作用区域の下方に少なくとも1個の新磁石を配置し、
前記作用区域の上方に配置された前記新磁石が、前記作用区域を通る方向にその磁束を向けるために磁気回路Bの中に方位付けられた北磁極面を有しており、
前記作用区域の下方に配置された前記新磁石が、前記加圧用導管の前記作用区域の上方に配置された前記新磁石の磁束に対して加算関係に、前記作用区域を通る方向にその磁束を向けるために前記磁気回路Bの中に方位付けられた南磁極面を有しており、
前記加圧用導管の前記作用区域における1側面に、正の電位を有している直流電極を配置し、正の電位を有している前記直流電極から前記加圧用導管の前記作用区域における反対側面に、負の電位を有している直流電極を配置し、前記両電極が、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属Mとの電気伝導性連絡のために配置されているステップを備えている溶融金属の流れを制御する方法。 - 前記両電極が、前記溶融金属Mを通過する磁束の方向での溶融金属Mとの電気伝導性連絡におけるそれらの高さよりも長い、前記溶融金属Mの流れの方向での溶融金属Mとの電気伝導性連絡における長さを有している請求項18記載の溶融金属の流れを制御する装置。
- 前記両電極を、前記加圧用導管の前記作用区域における溶融金属に電気伝導性連絡をするために露出されている電極の部分を有する、前記加圧用導管の前記作用区域における対向両壁面の内部に納まった非電気伝導性電極保持体に取り付ける溶融金属の流れを制御する方法。
- 前記電極保持体が、前記加圧用導管の壁面における外側部分の内部に納まっており、
前記電極のそれぞれが、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属Mとの電気伝導性連絡のために、その電極保持体から内方へ突出する部分を有している請求項20記載の溶融金属の流れを制御する方法。 - 長さが等しい一対の長形新磁石であって、それぞれがその新磁石の全長にわたって広がっている磁極分極された長形磁極面を有している一対の長形新磁石を用意し、
前記長形新磁石を、加圧用導管の作用区域の上方に配置される前記長形新磁石の一方と前記加圧用導管の作用区域の下方に配置される前記長形新磁石の他方とが垂直に間隔配置される平行関係に配置し、
前記加圧用導管の前記作用区域を通過する磁束回路Bにおいてそれらの磁束を磁気加算関係に向けるために、前記長形新磁石の磁極分極された磁極面を方位付けし、さらに
前記長形新磁石を、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属の流れに対してほぼ垂直に延伸しているそれらの長手方向に配置し、それによって、その高さよりも10倍以上大きい流れ幅がある加圧用通路を有している溶融金属ポンプをもたらすステップを備えている溶融金属の流れを制御する方法。 - 非磁性材料から形成された加圧用導管を用意し、
前記加圧用導管を、その加圧用導管の作用区域にわたって、ほぼ一定の高さとこの高さよりも大きいほぼ一定の幅とが備わるように設け、
前記幅は前記高さよりも大きく、
前記作用区域の上方に少なくとも1個の新磁石を配置し、
前記作用区域の下方に少なくとも1個の新磁石を配置し、
前記作用区域の上方に配置された前記新磁石が、前記作用区域を通る方向にその磁束を向けるために磁気回路Bの中に方位付けられた北磁極面を有しており、
前記作用区域の下方に配置された前記新磁石が、前記加圧用導管の前記作用区域の上方に配置された前記新磁石の磁束に対して加算関係に、前記作用区域を通る方向にその磁束を向けるために前記磁気回路Bの中に方位付けられた南磁極面を有しており、
前記加圧用導管の前記作用区域における1側面に、正の電位を有している直流電極を配置し、
正の電位を有している前記直流電極から前記加圧用導管の前記作用区域における反対側面に、負の電位を有している直流電極を配置し、
前記両電極が、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属Mとの電気伝導性連絡のために配置されており、
4個の流れ感知用電極を、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属Mとの電気伝導性連絡のために配置し、
前記流れ感知用電極のうちの2個が、前記作用区域の内部における溶融金属Mの流れに対して上流に配置されており、
前記流れ感知用電極のうちの2個が、前記作用区域の内部における溶融金属Mの流れに対して下流に配置されており、
前記流れ感知用電極が、前記作用区域の内部における溶融金属Mの流れに対して上流および下流に対称的に配置されているとともに、前記作用区域の内部における溶融金属Mの流れに対して左右に対称的に配置されており、さらに
前記感知用電極からの電気出力値を組み合わせるとともに平均化し、好ましくないe.m.f.を無効にすることで、発生しかつ組み合わされた制御e.m.f.を、前記加圧用導管の前記作用区域の内部における溶融金属Mを通して供給される直流電流Iについての計器または制御部の中へゆがんで供給されないようにするステップを備えている溶融金属の流れを制御する方法。 - もろい材料である黒鉛から形成された加圧用導管を用意し、
熱耐性と機械的および電気的な衝撃や応力に耐える性質とが備わっている適切な堅牢材料から形成されたジャケットの中に前記黒鉛を囲み込むことによってその黒鉛を保護し、さらに
前記ジャケットの中に、前記黒鉛を損傷および望ましくない配管応力から、かつ、前記ジャケットの内部に起きる機械的および電気的な衝撃および応力から絶縁するための電気的非伝導性材料を介在させるステップを備えている溶融金属の流れを制御する方法。 - セラミックから形成された加圧用導管を用意し、
熱耐性と機械的および電気的な衝撃や応力に耐える性質とが備わっている適切な堅牢材料から形成されたジャケットの中に前記セラミックを囲み込むことによってそのセラミックを保護し、さらに
前記ジャケットの中に、前記セラミックを損傷および望ましくない配管応力から、かつ、前記ジャケットの内部に起きる機械的および電気的な衝撃および応力から絶縁するための電気的非伝導性材料を介在させるステップを備えている溶融金属の流れを制御する方法。
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