JP2011527942A - 連続鋳造鋳型での電磁制動装置 - Google Patents

Abstract

サイズ幅７５０〜３５００ｍｍおよびサイズ厚さ３０〜５００ｍｍを有するスラブ鋳片および薄スラブ鋳片を製造するために液状金属、特に液状鋼材を鋳造するための連続鋳造装置の連続鋳造鋳型１であって、鋳片品質を改善するために連続鋳造装置が電磁制動装置を備える鋳型１において、鋳型１の鋳型浸漬管２から出る液体吐出流に直接的な影響を与えるために、本発明によれば、鋳型長辺面３ごとに少なくとも２つの磁極１０が、磁力線放出断面１１_ａの主軸１２を、鋳型浸漬管２の垂直基準線４に対して所定の角度α_１またはα_２で方向調整されるように、鋳型浸漬管２の垂直基準線４に対して対称に配置されることを提案する。

Description

本発明は、連続鋳造装置においてサイズ幅７５０〜３５００ｍｍおよびサイズ厚さ３０〜５００ｍｍを有するスラブ鋳片および薄スラブ鋳片を製造するために液状金属、特に液状鋼材を鋳造するための方法および装置であって、鋳片品質を改善するために連続鋳造装置が電磁制動装置を備え、電磁制動装置が、コイルと、コアおよびヨークとからなり、コイルが発生する磁場の作用によって、鋳型内での液状金属中の流動挙動が影響を受ける方法および装置に関する。

連続鋳造鋳型内での流動挙動に好ましい影響を与えることによって鋳片品質を改善するために、連続鋳造鋳型が電磁制動機を備えることが知られている。電磁制動機は、コイルと、コアおよびヨークとからなり、コイルによって磁場が発生され、その磁場が、鋳型内の鋼浴で既に生じている流動挙動に作用する。その際、磁場の効果をできる限り発揮させるためには、磁場を連続鋳造鋳型のできるだけ近くに寄せる必要がある。したがって通常、電磁制動システムは、鋳造機内に鋳型を挿入した後に液圧もしくは電磁力によって鋳型に近付けられるか、または様々な配置で連続鋳造装置の鋳型に固定して設置される。ここでは、本質的に、それぞれコアを有するコイルまたはコンビネーションコイルが、鋳型、または水が流れるウォータチャンバ、または銅板の背面に外側から位置決めされるか、あるいはコイルは動かないように鋼構造に固定され、可動のコアがコイルを通して鋳型内に移動される。

したがって、特許文献１から、鋳型長辺面に割り当てることができる強磁性コアを有する少なくとも１つの磁気コイルを備える、連続鋳造鋳型内を流れる溶鋼用の電磁制動装置が知られている。振動する質量を減少させると同時に磁場強度を高めるために、コアは、一方で、磁気コイルを受け入れる、長辺壁から離れて移動可能な主要部品と、他方で、鋳型のウォータチャンバ内に固定配置された付属部品とからなり、これらのコア部品は、一体化した動作位置で、閉じた磁束を発生するためのＵ字形のヨークを形成する。

特許文献２から、永久磁石によって発生される磁場が液状金属の流れに影響を与える、連続鋳造鋳型用の磁気制動機が知られている。磁場強度を変えることができるように、鋳型に配置される永久磁石は、様々な磁場強度分布を得るために様々に組み合わせて使用可能である。この文献では、永久磁石が連続鋳造鋳型のウォータチャンバ内に配置され、鋳型プレートに直に接するように配置できる。

特許文献３には、磁気コアを含み、磁気コアが、中央部分を除いて鋳型のほぼ全幅を覆うように鋳型の片側に永久的に固定され、かつ取外し可能なヨークと接続され、ヨークの周りの巻線が、本質的に、巻線の中心軸が鋳型の長手方向軸と平行で、鋳型の注湯方向に対して直角に延びるように配置されている、電磁制動機を備える金属を鋳造するための装置が記載されている。この手段により、元は垂直向きの液状金属溶融物の流速が流入管の領域内で逆向きにされるか、少なくとも大幅に低減される。付加的に、溶融物の水平および垂直の回転が生じる。

最後に、特許文献４には、磁気コアおよび導電性巻線を備える磁気要素が、印加される多相交流電圧によって磁場を発生させるために鋳型の各長手方向面に沿って配置されている、金属を鋳造するための装置が記載されている。そのような磁気要素の配置により、端部領域内の上面領域での溶融材料の移動に影響を与え、下方向への溶融物の移動を制動できるようになる。

国際公開第２００４／０２２２６４号パンフレット 独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４６ ７２９号明細書 独国特許出願公開第６００ １６ ２５５号明細書 独国特許出願公開第６０２ １９ ０６２号明細書

上記の従来技術を前提にして、本発明の課題は、連続鋳造鋳型の電磁制動システムの磁極に関して、鋳型の浸漬管からの液状鋼材の液体流に直接的に影響を与えることができる配置および方向調整を提供することである。

上記の課題は、請求項１の特徴により、鋳型浸漬管から出る液体吐出流に直接的に電磁的な影響を与えるために、鋳型長辺面ごとに、鋳型浸漬管の垂直基準線に対して対称に配置された少なくとも２つの磁極が、磁力線放出断面の主軸を、相応に、所定の角度α_１またはα_２で方向調整されることによって解決される。

浸漬管流の主流方向に電磁制動装置の磁極を方向調整することにより、電磁制動装置は、局所的に作用する磁場として、鋳型浸漬管から出る液体吐出流の方向、速度プロフィル、および得案流構成に直接的に影響を与える。このようにして変えられた液体吐出流により、有利には、浴面レベルでの有害な速度変動の発生が少なくとも制限され、これにより制御可能になる。これにより、特に、浴面レベルでの乱流が少なくなり、例えば鋳造パウダやスラグの望ましくない混入がより少なくなり、温度分布が均一になり、したがって全体として鋳片の品質が改善され、鋳造速度が速くなるという結果が得られる。

本発明による電磁制動装置の磁極配置および磁極形成が浸漬管流に対して集中的に作用することにより、制動装置に必要な電力が非常に小さくなり、通常供給しなければならない電力のわずか約１／４〜１／２であり、サイズ幅に依存して制動装置を適合させるのではなく、処理量に依存したて磁場強度の調整しか行われない。

この場合、制動装置は、本質的に、永久磁場および直流によって調整可能な磁場強度を用いて動作される。しかしまた、選択的に、交番する磁場強度および交流によって可能な方向転換を用いた動作も行うことができる。

本発明による電磁制動装置の磁極は、主軸を定義する任意の磁力線放出断面を有し、この磁力線放出断面は、例えば三角形、矩形、任意の多角形としてまたは円弧状の輪郭を有するように形成することができる。

本発明によれば、磁極の主軸が鋳型浸漬管の垂直基準線と、磁極よりも上で１°〜８９°の角度α_１で交差するか、選択的に磁極よりも下で１°〜８９°の角度α_２で交差するように、限定的に主軸の方向調整が行われる。

角度α_１またはα_２は、連続鋳造装置の動作前に、磁極を手動で回転させることによって調整されるか、本発明の別の実施形態によれば、連続鋳造装置の動作中に、磁極を動力により回転させることによって変更調整され、必要時に変更され、ここで、角度の動力による調整は、例えば電動機、液圧回転駆動装置、液圧シリンダ、または空気圧シリンダによって行われる。磁極の回転中心点は、主軸上にあることが好ましいが、選択的に、磁極の幾何的な形成に応じて磁極の外に配置することもできる。

本発明の１つの可能な実施形態では、磁気コイル、コア、およびヨークを有する電磁制動装置が、鋳型に直接配置され、連続鋳造装置の動作中に鋳型と共に振動する。

本発明の別の可能な実施形態では、電磁制動装置が、鋳型と離して固定配置され、鋳型の振動と共に振動しない。

最後に、電磁制動装置の分離も可能であり、例えば磁極が鋳型に配置され、磁気コイル、部分コア、およびヨークが固定の機械構成に配置される。

以下で、本発明のさらなる利点および詳細を、概略図面に示した実施例で詳細に説明する。

電磁制動装置を備える鋳型の斜視図である。 電磁制動装置を備える厚スラブ用の鋳型の切断側面図である。 電磁制動装置を備える薄スラブ用の鋳型の切断側面図である。 回転可能な磁極が異なる角度位置にある図２の鋳型を示す図である。 回転可能な磁極が異なる角度位置にある図２の鋳型を示す図である。 選択的な磁極形成での、回転可能な磁極が異なる角度位置にある鋳型を示す図である。 選択的な磁極形成での、回転可能な磁極が異なる角度位置にある鋳型を示す図である。 選択的な磁極形成での、回転可能な磁極が異なる角度位置にある鋳型を示す図である。 主軸と共に例示的な磁極形成を示す図である。

図１に、鋳型浸漬管２の下側領域内に配置された電磁制動装置を備える連続鋳造装置の鋳型１を斜視図で示す。本発明によれば、コア１４と、ヨーク１４’と、磁気コイル１３とからなる電磁制動装置は、鋳型長辺面３ごとに２つの磁極１０が対置するように配置される。２つの磁極１０は、鋳型浸漬管２の垂直基準線４に対して対称に、２つの磁極１０の磁力線放出断面の主軸１２がこの基準線４と所定の角度α_１で交差するように、浸漬管流の主流方向に合わせて方向調整される。浸漬管流の主流方向に対する磁極１０の方向調整に関連させることにより、磁極１０間に発生された磁力線１５が、鋳型１内に流入する液体吐出流に直接的な影響を与える。図１の斜視図には示されていない浸漬管流の主流方向は、図２〜図５にそれぞれ切断側面図で示されている。

図２に、浸漬管流の主流方向５が鋳型浸漬管２からほぼ直角に横方向に出る厚スラブ用の鋳型１を示す。この主流方向５に対応して、鋳型浸漬管２の下側領域で横方向にそれぞれ１つの磁極１０が、各磁極１０の磁力線放出断面１１_ａの主軸１２が鋳型浸漬管２の垂直基準線４と角度αで交差するように配置される。交点が磁極１０よりも上にあるので、この角度をα_１で示す。

図３に、浸漬管流の主流方向５が鋳型浸漬管２から約４５°で横方向に出る薄スラブ用の鋳型１を示す。図２と比較すると、この主流方向５に対する磁極１０の配置は、ここでは、各磁極１０の磁力線放出断面１１_ａの主軸１２と鋳型浸漬管２の垂直基準線４との交点が磁極１０よりも下にあるように変えられ、したがって、角度α_１と区別するためにこの角度をα_２で示す。

図２に対応して、鋳型浸漬管２から出る液体吐出流の変化する条件に適合できるようにした厚スラブ鋳型１用の電磁制動装置の選択的な形成を図４および図５に示す。この実施例の磁極１０は、磁力線放出断面１１_ａの主軸１２上に位置する回転中心点２０を軸として時計方向１８または反時計方向１９に回転可能に形成されている。図５では、２つの磁極１０が、図４の元の位置から回転方向１８または１９に対応して回転され、これにより、図２および図４の元の角度α_１が、図５での新たな値α_１’に拡大されている。

磁極１０の例示的な可能な回転を図６〜図８に示す。磁力線放出断面１１_ｅが円弧状の輪郭を有するように形成された磁極１０は、出口開口６の領域内で、鋳型浸漬管２の垂直基準線４に対して対称に鋳型１に配置される。図６に、仮定の初期位置を示す。図６のこの初期位置に対して、左の磁極１０は回転方向１８、すなわち時計方向で、右の磁極１０は逆に回転方向１９で、それぞれ角度値５°だけ内向きに回転され、これにより、図７に示される磁極の位置となっている。図６の初期位置に対して逆への、角度値２０°での外向きの磁極１０の回転により、図８に示される磁極位置になる。

本発明に従って磁極１０のどのような磁力線放出断面１１を使用することができるかを示すために、図９に、可能な様々な磁力線放出断面１１の選択肢を示す。磁力線放出断面１１は、磁力線放出断面１１の主軸１２と共に図示されており、上側の各図は、仮定の初期位置を示し、下側の各図は、ある角度値だけ回転方向１９に回転された最終位置を示す。詳細には、左から右に、以下の磁力線放出断面が示されている。
・矩形の磁力線放出断面１１_ａ
・三角形の磁力線放出断面１１_ｂ
・多角形として形成された磁力線放出断面１１_ｃ
・楕円形の磁力線放出断面１１_ｄ

１ 鋳型
２ 鋳型浸漬管
３ 鋳型長辺面
４ 鋳型浸漬管の垂直基準線
５ 浸漬管流の主流方向
６ 鋳型浸漬管の出口開口
１０ 磁極
１１_ａ〜１１_ｅ 磁極の磁力線放出断面
１２ 磁極の磁力線放出断面の主軸
１３ 磁気コイル
１４ コア
１４’ ヨーク
１５ 磁力線
１６ 磁極よりも上の交点
１７ 磁極よりも下の交点
１８ 回転方向（時計方向）
１９ 回転方向（反時計方向）
２０ 回転中心点
α_１ 磁極よりも上の交点で鋳型浸漬管の垂直基準線と磁極の磁力線放出断面の主軸とが交差する角度
α_２ 磁極よりも上の交点で鋳型浸漬管の垂直基準線と磁極の磁力線放出断面の主軸とが交差する角度

Claims (17)

1. 連続鋳造装置においてサイズ幅７５０〜３５００ｍｍおよびサイズ厚さ３０〜５００ｍｍを有するスラブ鋳片および薄スラブ鋳片を製造するために液状金属、特に液状鋼材を鋳造するための方法であって、鋳片品質を改善するために前記連続鋳造装置が電磁制動装置を備え、前記電磁制動装置が、コイル（１３）と、コア（１４）およびヨーク（１４’）とからなり、前記コイル（１３）が発生する磁場の作用によって、鋳型（１）内での液状金属中の流動挙動が影響を受ける方法において、
   鋳型浸漬管（２）から出る液体吐出流に直接的に電磁的な影響を与えるために、鋳型長辺面（３）ごとに、前記鋳型浸漬管（２）の垂直基準線（４）に対して対称に配置された少なくとも２つの磁極（１０）が、磁力線放出断面（１１_ａ〜１１_ｅ）の主軸（１２）を、浸漬管流の主流方向（５）に対応して所定の角度（α_１またはα_２）で方向調整されることを特徴とする方法。
2. 前記磁極（１０）の前記主軸（１２）が前記鋳型浸漬管（２）の前記垂直基準線（４）と、前記磁極（１０）よりも上で１°〜８９°の角度（α_１）で交差するか、選択的に前記磁極（１０）よりも下で１°〜８９°の角度（α_２）で交差するように、限定的に前記主軸（１２）の方向調整が行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記角度（α_１またはα_２）が、前記連続鋳造装置の動作前に、前記磁極（１０）を手動で回転させることによって調整されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記角度（α_１またはα_２）が、前記連続鋳造装置の動作中に、前記磁極（１０）を手動または動力により回転させることによって変更調整され、必要時に変更されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記鋳型（１）の処理量に依存して前記制動装置の磁場強度が調整されることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の方法。
6. 前記制動装置が、永久磁場および直流によって調整可能な磁場強度を用いて動作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記制動装置が、交番する磁場強度および交流によって可能な方向転換を用いて動作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
8. 特に請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法を行うための、サイズ幅７５０〜３５００ｍｍおよびサイズ厚さ３０〜５００ｍｍを有するスラブ鋳片および薄スラブ鋳片を製造するために液状金属、特に液状鋼材を鋳造するための連続鋳造装置の鋳型（１）であって、鋳片品質を改善するために前記連続鋳造装置が電磁制動装置を備え、前記電磁制動装置が、コイル（１３）と、コア（１４）およびヨーク（１４’）とからなり、前記コイル（１３）が発生する磁場の作用によって、鋳型（１）内での液状金属中の流動挙動が影響を受ける鋳型（１）において、
   磁極（１０）の磁力線放出断面（１１_ａ〜１１_ｅ）の主軸（１２）の方向が浸漬管流の主流方向（５）に十分対応し、この場合、前記主軸（１２）が前記鋳型浸漬管（２）の前記垂直基準線（４）と、前記磁極（１０）よりも上で１°〜８９°の角度（α_１）で交差するか、選択的に前記磁極（１０）よりも下で１°〜８９°の角度（α_２）で交差するように、鋳型長辺面（３）ごとに少なくとも２つの磁極（１０）が前記鋳型浸漬管（２）の前記垂直基準線（４）に対して対称に配置されていることを特徴とする鋳型（１）。
9. 前記磁極（１０）は、主軸（１２）を定義する任意の、例えば三角形、矩形、任意の多角形のまたは円弧状の輪郭の磁力線放出断面（１１_ａ〜１１_ｅ）を有するように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の鋳型（１）。
10. 前記磁極（１０）は、前記鋳型（１）に幾何的に固定配置された状態で、前記鋳型浸漬管（２）の前記垂直基準線（４）に対して角度（α_１またはα_２）を有するように方向調整されていることを特徴とする請求項８または９に記載の鋳型（１）。
11. 前記連続鋳造装置の動作前または動作中に前記角度（α_１またはα_２）を手動または動力により調整するために、前記磁極（１０）が、相応に回転可能に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の鋳型（１）。
12. 前記角度の動力による調整が、例えば電動機、液圧回転駆動装置、液圧シリンダ、または空気圧シリンダによって行われることを特徴とする請求項１１に記載の鋳型（１）。
13. 前記磁極（１０）の回転中心点（２０）が、前記磁極（１０）の主軸（１２）上にあることを特徴とする請求項１１または１２に記載の鋳型（１）。
14. 回転中心点（２０）が、前記磁極（１０）の外にあることを特徴とする請求項１１または１２に記載の鋳型（１）。
15. 磁気コイル（１３）、コア（１４）、およびヨーク（１４’）を有する前記電磁制動装置が、前記鋳型（１）に直接配置され、前記連続鋳造装置の動作中に前記鋳型（１）と共に振動することを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の鋳型（１）。
16. 前記電磁制動装置が、前記鋳型（１）と離して固定配置され、前記鋳型（１）の振動と共に振動しないことを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の鋳型（１）。
17. 例えば前記磁極が前記鋳型（１）に配置され、前記磁気コイル（１３）、前記コア（１４）、および前記ヨーク（１４’）が固定の機械構成に配置されるように、前記電磁制動装置が分離されていることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の鋳型（１）。
    

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