JP2013503043A - 鋼のビレット及びブルームの連続鋳造のための電磁撹拌装置 - Google Patents

Abstract

電磁撹拌装置は、底部開口及び頂部開口を有するハウジングを含んでいる。電磁撹拌機は、ハウジングの内側に配置されている。モジュラー・モールド・アセンブリは、モールド、ウォーター・ジャケット、頂部プレート、底部プレート、及び頂部プレートと底部プレートを接続する複数のロッドを含んでいる。モールドは、開放された頂部及び開放された底部を有している。頂部プレートは、モールドの開放された頂部の近傍に配置され、底部プレートは、モールドの開放された底部の近傍に配置されている。接続ロッドは、頂部プレートと底部プレートとの間を伸びて、それらを互いに対して固定する。モジュラー・モールド・アセンブリは、それをハウジングの中に挿入することにより、あるいは、それをハウジングから取り外すことにより、容易に交換されることが可能である。
【選択図】図６

Description

技術分野は、連続鋳造される鋼の電磁撹拌であり、特に、電磁撹拌機の配置及び連続鋳造モールド・アセンブリに関する。

連続鋳造ビレット及びブルームの製造において、連続鋳造モールドに対する、電磁撹拌機（ＥＭＳ）の配置の二つのタイプ、即ち、内側の配置及び外側の配置が、広く使用されている。

内側のＥＭＳ配置において、撹拌機は、モールド・ハウジングの内側に配置される。従って、撹拌機は、凝固する鋼がその中に含まれる鋳造モールドの比較的近くにある。図１を参照すると、代表的な内側のＥＭＳ連続鋳造モールド・アセンブリの縦方向の断面図が示されている。このアセンブリは、モールド１、ウォーター・ジャケット２、電磁撹拌機（ＥＭＳ）３、及びモールド・ハウジング４を含んでいる。撹拌機３は、回転タイプの多相のデバイスであって、これのタイプは、連続鋳造の作業の間、モールド１の中に溶鋼（図示されていない）を撹拌する用途のために広く使用されている。撹拌機３は、別個のハウジング５の中に取り囲まれることが可能であり、閉鎖回路から供給された水により、あるいは、モールドの冷却のための使用される水により、一般的に冷却される。図１から分かるように、撹拌機３は、ウォーター・ジャケット２及びモールド１の比較的近くに配置され、それは、撹拌機３により作り出された交流磁場の最も効率の良い及び効果的な使用をもたらす。

外側のＥＭＳ配置において、撹拌機は、鋳造機に対して、モールド・ハウジングの周りに配置されたそれ自身のエンクロージャの中に組み込まれる。撹拌機の内径は、鋳造機の外側のハウジングの最大の断面サイズを収容するように寸法が定められ、そして、鋳造の間、鋳造機に組み込まれた状態のまま留まる。図２を参照すると、代表的な外側のＥＭＳ連続鋳造モールド・アセンブリの縦方向の断面図が示されている。この図から分かるように、撹拌機６は、撹拌機ハウジング１の中に取り囲まれ、この撹拌機ハウジングは、連続鋳造マシン（図示されていない）に組み込まれている。モールド・ハウジング２は、モールド３、ウォーター・ジャケット４、及びフット・ロール５を含んでいて、撹拌機ハウジング１の内径の内側に挿入される（挿入の方向が矢印Ａにより示されている）。フット・ロールは、必ずしも必要とされないが、大きな鋳造速度での鋳造、および／または、比較的大きな断面の鋳造ストランドの鋳造のプラクティスのために、典型的に必要とされ、モールドの直下での、シェルの支持をもたらす。

モールド・ハウジング２及び取り付けられたフット・ロール５を収容するために、図１に示されているように、撹拌機ハウジング１の内径は、モールド・ハウジング４の中で内側に配置された撹拌機３の内径と比べて、かなり大きくなければならない。

上記の鋳造アセンブリは、適切であることが判明しているが、欠点も残されている。このようにして、この技術分野において、ＥＭＳを備えた新しい連続鋳造装置に対する必要性がある。

本発明の一つのアスペクトによれば、電磁撹拌装置が開示される。この電磁撹拌装置は、底部開口及び頂部開口を有するハウジングを含んでいる。電磁撹拌機は、ハウジングの内側に配置されている。モジュラー・モールド・アセンブリは、モールド、頂部プレート、底部プレート、及び、頂部プレートと底部プレートとを接続する複数のロッドを含んでいる。モールドは、開放された頂部側端部及び底部側端部を有している。頂部プレートは、モールドの開放された頂部側端部の近傍に配置され、底部プレートは、モールドの開放された底部側端部の近傍に配置されている。接続ロッドは、頂部プレートと底部プレートとの間を伸びてそれらを互いに対して固定する。モジュラー・モールド・アセンブリは、ハウジングの中でのモールドの交換（その中への挿入またはそこからの取り外し）を可能にするようにデザインされている。

本発明の他のアスペクトによれば、電磁撹拌装置が開示される。この電磁撹拌装置は、底部開口及び頂部開口を有するハウジングを含んでいる。電磁撹拌機がハウジングの内側に配置されている。モジュラー・モールド・アセンブリは、モールド、頂部プレート、底部プレート、及びウォーター・ジャケットを含んでいる。モールドは、開放された頂部側端部及び底部側端部を有している。頂部プレートは、モールドの開放された頂部の近傍に配置され、底部プレートは、モールドの開放された底部の近傍に配置されている。ウォーター・ジャケットは、モールドの周りに配置され、その間に、モールドの外側の表面上に冷却流体を送るためのチャネルを形成する。モジュラー・モールド・アセンブリは、ハウジングの中に挿入可能であり且つそこから取り外し可能である。

図１は、連続鋳造機モールド・ハウジング・アセンブリにおける、先行技術の内側のＥＭＳ配置の縦方向の断面図である。 図２は、連続鋳造機モールド・ハウジング・アセンブリにおける、先行技術の外側のＥＭＳ配置の縦方向の断面図である。 図３は、一定のｋＶＡ入力での、磁束密度に対する撹拌機の内径（ＩＤ）の影響を示すグラフである。 図４は、鋳造モールドの中での撹拌速度に対する撹拌機内径の影響を示すグラフである。 図５は、磁束密度を一定のレベルに維持するために要求されるｋＶＡ入力に対する撹拌機内径の影響を示すグラフである。 図６は、連続鋳造機モールド・ハウジング・アセンブリにおける、ハイブリッドＥＭＳ配置の縦方向断面図である。 図７は、鋳造モールド・モジュラー・アセンブリの縦方向断面図である。

電磁撹拌機（ＥＭＳ）の内径は、連続鋳造モールドの中での磁束密度の値に影響を与える。次に、これは、ＥＭＳにより作り出される磁場より誘導される、溶湯の中での撹拌速度に影響を与える。ＥＭＳへの一定の見かけの電力の入力で（単位はｋＶＡ）、ＥＭＳ内径が増大するに従い、磁束密度が減少する。この現象は、図３のグラフに示されている。例示の目的で、曲線は、内側のＥＭＳ、モールド・ハウジング・アセンブリに取り付けられたフット・ロールの無い外側のＥＭＳ、及び同一の断面サイズのモールドの、モールド・ハウジング・アセンブリに取り付けられたフット・ロールを備えた外側のＥＭＳについて、典型的な直径と磁束密度の値との間の関係を示している。

図３から分かるように、電力の入力及び動作周波数が一定に保持されているとき、ＥＭＳ直径は、磁束密度に対して顕著な効果を有している。溶湯の中での撹拌の強度は、ＥＭＳの冶金学的な性能の主要な規定因子の内の一つであって、そして、量的には、撹拌強度は、一般的に、溶湯の撹拌速度により決定される。

図４を参照すると、撹拌速度に対するＥＭＳ内径の影響が示されている、ここで、電力の入力（ｋＶＡ）及び動作周波数は、一定に保持されている。明確性のために、図３の中で使用されたものと同一の入力値が、図４においても使用されている。磁束密度に対する影響と同様に、撹拌速度に対する撹拌機の内径の影響は、非常に強い。図４に示された曲線上の記号は、この図の中では識別されていないが、図３に示された対応する記号と同様に、同一のタイプの撹拌機の配置に対するものである。

磁束密度及び撹拌速度の減少に対する、ＥＭＳ内径の増大の影響は、ＥＭＳへの電力の入力を増大させることにより、打ち消されることがある。しかしながら、実用的な限界に起因して、この要求は、しばしば、満足されることが可能でなく、その理由は、図５により示されているように、必要になる電力の入力がＥＭＳ内径に対して指数関数的に依存するからである。

図６を参照すると、連続鋳造装置の縦方向断面図が示され、一般的に１００番台の数字により示されている。図７は、鋳造装置１００から取り外された、鋳造モールド・モジュラー・アセンブリ１２０の縦方向断面図を示している。なお、ここで留意すべきことは、図６及び図７の両方において、同様な参照符号が同様な要素を識別するために使用されていると言うことである。鋳造装置１００は、異なる断面サイズ及び幾何学的形状の鋼のビレット及びブルームの製造のために使用されるいかなる連続鋳造モールド（即ち、縦タイプあるいは曲線、）に対しても、使用されことが可能である。この鋳造装置１００は、外側のモールド・ハウジング１０１を含んでいて、この外側のモールド・ハウジングは、鋳造モールド・モジュラー・アセンブリ１２０が組み込まれたとき、鋳造モールド１０２の周りを取り囲む。ハウジング１０１は、頂部及び底部で開放され、それによって、鋳造モールド・モジュラー・アセンブリ１２０を受けることが可能であるようになっている。電磁撹拌機（ＥＭＳ）１０５は、モールド・ハウジング１０１の中に配置され、同一のモールド冷却水により、または、示された冷却システムを介して供給された水により、冷却されても良い。

もし、示された冷却システムが使用される場合には、特に、調製された冷却水が、ＥＭＳ１０５を冷却するために使用されても良い。そのような例において、モールド冷却水をＥＭＳ冷却媒体から分離して維持するために、セパレータ１０６が、ハウジング１０１の中に、且つＥＭＳ１０５の内側に配置されても良い。ＥＭＳ１０５は、多相の電気的なデバイスであって、電気的な巻線がその上に取り付けられた鉄製のステータからなる非同期モータのステータと同様なものである。このＥＭＳ１０５は、典型的に２Ｈｚから８Ｈｚまでの範囲の中の、低周波数交流電流で運転され、モールド１０２の中に溶湯の撹拌運動（図示されていない）を形成する回転交流磁場を作り出す。

モジュラー・アセンブリ１２０は、銅合金から作られた鋳造モールド１０２を含んでいて、この鋳造モールドは、頂部開口Ｔを介しての液体の鋼の供給のため、及び底部開口Ｂを介しての凝固したコア（図示されていない）を備えた鋳造ストランドの引き抜きのために、両側に開放された端部を有している。ウォーター・ジャケット１０３が、モールド１０２の周りを取り囲んでいて、モールド１０２の外側の表面とウォーター・ジャケット１０３の内側の表面との間のチャネル１０４を形成する。冷却水は、チャネル１０４を通って送り出され、モールド１０２を冷却する。

図７に示された鋳造モールド・モジュラー・アセンブリ１２０は、モールド１０２の頂部Ｔ及び底部Ｂの開口の近傍に配置された、上部プレート１０７及び下部プレート１０８を、更に含んでいる。プレート１０７及び１０８は、それぞれ、中央の開口１２１及び１２２を含んでいて（図６参照方）、それらは、一般的に、モールド１０２をその中に受けるように寸法が定められている。プレート１０７とプレート１０８は、モールド１０２に対して平行に伸び、且つモールド１０２から間隔を開けて配置された複数のロッド１０９により、互いに対してリジッドに固定されている。一つの実施形態によれば、少なくとも４本のロッド１０９が、等間隔の配置で、頂部プレート１０７と底部プレート１０８との間を伸びる。他の実施形態によれば、８本のロッドが、等間隔の配置で、頂部プレート１０７と底部プレート１０８との間を伸びる。各ロッド１０９は、ネジ１１０を用いて、それぞれのプレート１０７及び１０８に固定されても良い。このようにして、リジッドな、モジュラー式の、ケージのような構造が形成される。

図６に示されているように、頂部プレート１０７は、中央の開口１２１上の溝１１２を含んでいて、底部プレート１０８は、中央の開口１２２上の溝１１１を含んでいる。溝１１１及び１１２は、Ｏリング１２３を受けるように構成され、このＯリングは、モールド１０２とプレート１０７と１０８との間に水密性のシールをもたらす。底部プレート１０８は、外側に面するその表面に第二の溝１２５を、更に含んでいる。溝１２５は、Ｏリング１２６を受けるように構成され、このＯリングは、プレート１０８とハウジング１０１との間の水密性のシールをもたらす。

プレート１１６は、モールド１０２の周りで周方向に、ウォーター・ジャケット１０３の頂部側端部から外方向に伸びている。プレート１１６は、ハウジング１０１の内側を区画して、流入する冷却水の流れと流出する冷却水の流れの混合を防止する（水の流れが、矢印により示されている）。上部プレート１０７は、軸方向の変位を防止することにより、モールド１０２を支持する。更に、モールド１０２は、プレート１１７で支持され、このプレートは、下側に配置され、頂部プレート１０７と揃えられている。プレート１１７は、プレート１０７に結合されて、モールド１０２の周りを取り囲み、且つ、モールド１０２の外側の表面上の溝１２５の中に受けられる。モールド・ハウジング１０１の保護プレート１１３は、モールド１０２と実質的に同一のサイズで、頂部プレート１０７に固定された開口を含んでいる。保護プレート１１３は、溶鋼が飛散した場合に、頂部プレート１０７を損傷から保護する。

図７を参照すると、モジュラー・アセンブリ１２０が、モールド・ハウジング１０１から容易に取り外されて、交換されることが可能であることが分かる。これは、モジュラー・アセンブリ１２０の上部プレート１０７をモールド・ハウジング１０１のフランジ１１５に固定するボルト１１４（図６参照方）を緩めるにより実現される。

なお、ここで留意すべきことは、ここで説明された鋳造装置１００は、内側の及び外側のＥＭＳ配置の両方において見出される特徴及び優位性を含んでいると言うことである。特に、“ハイブリッド”配置は、エネルギー効率及び冶金学的な効率に関して、内側のＥＭＳ配置の利点をもたらし、それと同時に、外側のＥＭＳ配置と同様に、作業性に優れ且つ迅速な鋳造モールドの交換をも可能にする。

更に留意すべきことは、内側のＥＭＳ配置と比べて、鋳造装置１００は、複数のストランドの断面の鋳造機において使用されたときに、モールド・ハウジング及び撹拌機の数を減少させることにより、設備設置の資本コスト最小にすると言うことである。更に、運転コストは、ＥＭＳのより小さい相対的な内径に起因して、外側のＥＭＳと比べて減少される。より小さい内径は、磁束密度及び周波数の動作値を得るために要求される電力の減少をもたらす。運転コストの節約は、鋳造ストランドの断面サイズが、例えば、１００ｍｍ^２から２００ｍｍ^２まで、あるいはそれ以上のような、広い範囲の中にある場合に、特に重要になる。

更にまた留意すべきことは、モジュラー・モールド・アセンブリ１２０は、最大の撹拌効率を確保するために、撹拌機のデザイン及び動作パラメータに基づくモールドの断面サイズを備えたモールド・ハウジングの中に固定されるように構成されると言うことである。

更にまた留意すべきことは、鋳造装置１００は、取り外し可能なモジュラー・アセンブリ１２０を使用することによって、鋳造作業の製造スケジュールに従い、作業性に優れ且つ相対的に迅速な鋳造モールド１０２の交換を可能にすると言うことである。このアセンブリは、既存のモールド・ハウジング・アセンブリでは一般的なモールド・ハウジング１０１及びＥＭＳ１０５を含んでいない。各モールド・モジュラー・アセンブリ１２０は、もし、必要が生じた場合には、ＥＭＳ１０５が備えられたモールド・ハウジング１０１の中で、他のものと交換されることが可能である。

交換手順は、製造スケジュールの要求に従い、モールド準備工場で行われる。モジュラー・モールド・アセンブリ１２０の交換のために要求される時間及び労力の量は、典型的な内側のＥＭＳ配置においてモールドを交換するために要求される時間及び労力と比べて顕著に減少される。更に、複数の断面サイズの鋳造機に対して適用された場合に、モジュラー・モールド・アセンブリで使用されるモールド・ハウジングの量もまた、先行技術の内側のＥＭＳ配置及び外側のＥＭＳ配置のために要求される量と比べて、大幅に減少される。これらの優位性は、外側のＥＭＳ配置に対して、大幅に減少された運転コストと結合されて、既存の従来のＥＭＳ配置と比べて、かなりの経済的な利益をもたらす。

ここで理解されるべきことは、以上の代表的な実施形態の説明は、本発明の例としてのみ意図されていて、包括的なものではないと言うことである。当業者は、添付された請求項により規定された本発明の精神またはその範囲から逸脱することなく、開示された主題の実施形態に対して特定の追加、削除、および／または変更を行うことが可能であろう。

Claims (16)

1. 電磁撹拌装置であって：
   底部開口及び頂部開口を有するハウジングと；
   前記ハウジングの内側に配置された電磁撹拌機と；
   モールド、頂部プレート、底部プレート、及び複数の接続ロッドを含むモジュラー・モールド・アセンブリと；
   を有し、
   前記モールドは、開放された頂部及び開放された底部を有し、
   前記頂部プレートは、前記モールドの前記開放された頂部の近傍に配置され、
   前記底部プレートは、前記モールドの前記開放された底部の近傍に配置され、
   前記ロッドは、前記頂部プレートと底部プレートとの間を伸びてそれらを互いに対して固定し、
   前記モジュラー・モールド・アセンブリは、前記ハウジングの中に挿入可能であり且つそこから取り外し可能であること、
   を特徴とする電磁撹拌装置。
2. 下記特徴を有する請求項１の記載の電磁撹拌装置、
   前記複数の接続ロッドは、前記モールドの周りに等間隔に配置された４本のロッドを有している。
3. 下記特徴を有する請求項１の記載の電磁撹拌装置、
   前記複数の接続ロッド、前記モールドの周りに等間隔に配置された８本のロッドを有している。
4. 下記特徴を有する請求項１から３の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
   前記モジュラー・モールド・アセンブリは、冷却流体を前記モールドの外側の表面上に送るために、前記複数の接続ロッドと前記モールドとの間に配置されたウォーター・ジャケットを更に有している。
5. 下記特徴を有する請求項１から４の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
   前記底部プレートは、中央の開口を含み、
   前記頂部プレートは、中央の開口を含み、
   前記モールドは、各前記中央の開口の中に配置されている。
6. 下記特徴を有する請求項５に記載の電磁撹拌装置、
   前記底部プレートの中央の開口及び前記頂部プレートの中央の開口は、それぞれ、溝を含んでいて、その中にＯリングを受け、前記Ｏリングは、前記中央の開口及び前記モールドの外側の表面に係合する。
7. 下記特徴を有する請求項１から６の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
   前記電磁撹拌機には、１Ｈｚから１０Ｈｚまでの周波数且つ５０アンペアと５５０アンペアの間の強度の交流電流が供給される。
8. 下記特徴を有する請求項１から７の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
   前記ハウジングは、前記頂部プレートと前記底部プレートとの間を伸びて、前記モールドの周りを取り囲んでいる。
9. 電磁撹拌装置であって、
   底部開口及び頂部開口を有するハウジングと；
   前記ハウジングの内側に配置された電磁撹拌機と；
   モールド、頂部プレート、底部プレート、及びウォーター・ジャケットを含むモジュラー・モールド・アセンブリと；
   を有し、
   前記モールドは、開放された頂部及び開放された底部を有し、
   前記頂部プレートは、前記モールドの前記開放された頂部の近傍に配置され、
   前記底部プレートは、前記モールドの前記開放された底部の近傍に配置され、
   前記ウォーター・ジャケットは、前記モールドの周りに配置されて、その間に、前記モールドの外側の表面の上に冷却流体を送るためのチャネルを形成し、
   前記モジュラー・モールド・アセンブリは、前記ハウジングの中に挿入可能であり且つそこから取り外し可能であること、
   を特徴とする電磁撹拌装置。
10. 下記特徴を有する請求項９に記載の電磁撹拌装置、
    前記頂部プレートと底部プレートとの間を伸びて、それらを互いに対して固定する複数の接続ロッドを更に有している。
11. 下記特徴を有する請求項１０に記載の電磁撹拌装置、
    前記複数の接続ロッドは、前記モールドの周りに等間隔に配置された４本のロッドを有している。
12. 下記特徴を有する請求項１０に記載の電磁撹拌装置、
    前記複数の接続ロッドは、前記モールドの周りに等間隔に配置された８本のロッドを有している。
13. 下記特徴を有する請求項９から１２の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
    前記底部プレートは、中央の開口を含み、
    前記頂部プレートは、中央の開口を含み、
    前記モールドは、各前記中央の開口の中に配置されている。
14. 下記特徴を有する請求項１３に記載の電磁撹拌装置、
    前記底部プレートの中央の開口及び前記頂部プレートの中央の開口は、それぞれ、溝を含んでいて、その中にＯリングを受け、前記Ｏリングは、前記中央の開口及び前記モールドの外側の表面に係合する。
15. 下記特徴を有する請求項９から１４の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
    前記電磁撹拌機には、１Ｈｚから１０Ｈｚまでの周波数且つ５０アンペアと５５０アンペアの間の強度の交流電流が供給される。
16. 下記特徴を有する請求項９から１５の何れか１項に記載の電磁撹拌装置、
    前記ハウジングは、前記頂部プレートと前記底部プレートとの間を伸びて、前記モールドの周りを取り囲んでいる。

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