JP2016078054A - 連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法及び連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法は、連続鋳造鋳型内に投入されたモールドパウダーに対してマイクロ波を照射し、照射された当該マイクロ波によって前記モールドパウダーを加熱する加熱方法であり、マイクロ波発振器から発振され前記連続鋳造鋳型の上部空間へ照射される入射マイクロ波強度と、前記モールドパウダーに吸収されずに反射し前記マイクロ波発振器に戻ってくる反射マイクロ波強度と、を測定し、測定した前記入射マイクロ波強度及び前記反射マイクロ波強度に基づいてマイクロ波の反射率を算出しながら、前記マイクロ波を照射する。
【選択図】図4
Description
本発明の実施形態に係る連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法及び連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置について詳細に説明するに先立ち、連続鋳造鋳型内におけるモールドパウダーの状態について、簡単に説明する。図1は、連続鋳造鋳型内におけるモールドパウダーの状態について模式的に示した説明図である。
本発明者らは、まず、図2に示した装置を利用して、モールドパウダーのマイクロ波加熱特性を調査した。調査に利用した装置は、図2に示したように、周波数2.45GHzのマイクロ波を発生させることが可能なマイクロ波発振器と、マイクロ波の進行制御を行うサーキュレータと、パワーモニタとを有している。
σ :被加熱物質の導電率 [S/m]
f :マイクロ波の周波数 [Hz]
ε0:真空中の誘電率 [F/m]
εr”:被加熱物質の比誘電率の虚数部
μ0:真空中の透磁率 [H/m]
μr”:被加熱物質の比透磁率の虚数部
E :マイクロ波により形成される電界強度 [V/m]
H :マイクロ波により形成される磁界強度 [A/m]
π :円周率
である。
すなわち、連続鋳造鋳型の内部に供給される溶鋼は温度が約1500℃以上と高温であるため、常温で投入されたモールドパウダーの温度は、直ちに200℃以上まで上昇し、反射率は低下した状態へと移行すると考えられる。モールドパウダーが投入された直後からマイクロ波の照射を開始してモールドパウダーをマイクロ波で加熱しつつ反射率を連続的に測定し、反射率が小さい(すなわち溶融不良部が存在する)間はマイクロ波を照射することで、溶融不良部を選択的に加熱することが可能となる。また、反射率が大きくなった(すなわち全体で溶融が始まった)タイミングで、マイクロ波の照射を停止したり、マイクロ波の照射強度を十分に弱めたりすれば、均一に溶融しているモールドパウダーに対して更に余剰のマイクロ波エネルギーを供給することを防止できる。このように、図3に示した結果から、マイクロ波の照射を停止する(もしくはマイクロ波の照射強度を弱める)タイミングを決定するための知見が得られたこととなる。
続いて、本発明の実施形態に係る連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法及び連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置(以下、単に、「加熱方法」、「加熱装置」ともいう。)で用いられるマイクロ波について、簡単に説明する。
<加熱装置の構成について>
次に、図4〜図7を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る加熱装置の構成について、詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る加熱装置の構成を模式的に示した説明図である。図5は、本実施形態に係る加熱装置が有するマイクロ波照射装置の構成を模式的に示した説明図である。図6は、本実施形態に係る加熱装置が有する演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。図7は、モールドパウダーの反射率の変化についてのシミュレーション条件を説明するための説明図である。
次に、図5を参照しながら、本実施形態に係る加熱装置10で利用可能なマイクロ波照射装置100の構成の一例について、詳細に説明する。
次に、図6を参照しながら、本実施形態に係る加熱装置10が備える演算処理装置200の構成について、詳細に説明する。
次に、図8を参照しながら、本実施形態に係る加熱装置10を用いて実施される加熱方法の流れの一例について、簡単に説明する。図8は、本実施形態に係る加熱方法の流れの一例を示した流れ図である。
次に、図9を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図9は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
100 マイクロ波照射装置
101 マイクロ波発振器
103 サーキュレータ
105 アイソレータ
107 パワーモニタ
109 マイクロ波照射部材
200 演算処理装置
201 強度情報取得部
203 反射率算出部
205 マイクロ波発振器制御部
300 マイクロ波反射体
Claims (17)
- 連続鋳造鋳型内に投入されたモールドパウダーに対してマイクロ波を照射し、照射された当該マイクロ波によって前記モールドパウダーを加熱する連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法であって、
マイクロ波発振器から発振され前記連続鋳造鋳型の上部空間へ照射される入射マイクロ波強度と、前記モールドパウダーに吸収されずに反射し前記マイクロ波発振器に戻ってくる反射マイクロ波強度と、を測定し、測定した前記入射マイクロ波強度及び前記反射マイクロ波強度に基づいてマイクロ波の反射率を算出しながら、前記マイクロ波を照射する、連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。 - 前記入射マイクロ波強度と前記反射マイクロ波強度とを測定し、前記反射率を算出する反射率算出ステップと、
算出された反射率に応じて、前記マイクロ波発振器から発振される前記マイクロ波の強度を制御する強度制御ステップと、
を含み、
前記強度制御ステップでは、算出された前記反射率が所定の閾値以上に増加した場合に、前記反射マイクロ波強度の検出限界値となるまで、前記マイクロ波発振器から発振される前記マイクロ波の強度を低下させる、請求項1に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。 - 前記入射マイクロ波強度と前記反射マイクロ波強度とを測定し、前記反射率を算出する反射率算出ステップと、
算出された反射率に応じて、前記マイクロ波発振器から発振される前記マイクロ波の強度を制御する強度制御ステップと、
を含み、
前記強度制御ステップでは、算出された前記反射率が所定の閾値以上に増加した場合に、前記反射マイクロ波強度の検出限界値となるまで、前記マイクロ波発振器から前記マイクロ波を間欠的に発振させる、請求項1に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。 - 前記入射マイクロ波強度と前記反射マイクロ波強度とを測定し、前記反射率を算出する反射率算出ステップと、
算出された反射率に応じて、前記マイクロ波発振器から発振される前記マイクロ波の強度を制御する強度制御ステップと、
を含み、
前記強度制御ステップでは、算出された前記反射率が所定の閾値以上となった場合に、前記マイクロ波発振器からの前記マイクロ波の発振を停止させる、請求項1に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。 - 前記強度制御ステップでは、算出された前記反射率が5%以上となった場合に、前記マイクロ波発振器の制御を行う、請求項2〜4の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。
- 前記強度制御ステップでは、算出された前記反射率が前記マイクロ波の照射開始時に対して1.11倍以上となった場合に、前記マイクロ波発振器の制御を行う、請求項2〜4の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。
- 前記連続鋳造鋳型に対して前記モールドパウダーが投入される毎に前記マイクロ波の照射が開始され、照射される前記マイクロ波の強度が、算出される前記反射率に応じて制御される、請求項1〜6の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。
- 前記モールドパウダーは、酸化カルシウム及び酸化ケイ素を主成分とし、炭素を含有しないモールドパウダーである、請求項1〜7の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱方法。
- 連続鋳造鋳型内に投入されたモールドパウダーに対してマイクロ波を照射し、照射された当該マイクロ波によって前記モールドパウダーを加熱する連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置であって、
前記連続鋳造鋳型の上部空間に対して、所定強度のマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記マイクロ波発振器から発振され前記上部空間へ照射される入射マイクロ波強度と、前記モールドパウダーに吸収されずに反射し前記マイクロ波発振器側に戻ってくる反射マイクロ波強度と、を測定する強度測定器と、
前記強度測定器により測定された前記入射マイクロ波強度及び前記反射マイクロ波強度に基づいて、前記マイクロ波の反射率を算出するとともに、算出した前記反射率に基づき、前記マイクロ波発振器の制御を行う演算処理装置と、
を備える、連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。 - 前記マイクロ波発振器から照射された前記マイクロ波は、前記連続鋳造鋳型の上部を覆うように設けられたマイクロ波反射体により、前記上部空間へと閉じ込められる、請求項9に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記反射率が所定の閾値以上であった場合に、前記強度測定器において検出される前記反射マイクロ波強度が当該強度測定器の検出限界値となるまで、前記マイクロ波発振器から発振される前記マイクロ波の強度を低下させる、請求項9又は10に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記反射率が所定の閾値以上であった場合に、前記強度測定器において検出される前記反射マイクロ波強度が当該強度測定器の検出限界値となるまで、前記マイクロ波発振器から前記マイクロ波を間欠的に発振させる、請求項9又は10に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記反射率が所定の閾値以上であった場合に、前記マイクロ波発振器からの前記マイクロ波の発振を停止させる、請求項9又は10に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記反射率が5%以上となった場合に、前記マイクロ波発振器の制御を行う、請求項11〜13の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記反射率が前記マイクロ波の照射開始時に対して1.11倍以上となった場合に、前記マイクロ波発振器の制御を行う、請求項11〜13の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記演算処理装置は、前記連続鋳造鋳型に対して前記モールドパウダーが投入される毎に、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波の照射を開始させ、照射される前記マイクロ波の強度を、算出される前記反射率に応じて制御する、請求項9〜15の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
- 前記モールドパウダーは、酸化カルシウム及び酸化ケイ素を主成分とし、炭素を含有しないモールドパウダーである、請求項9〜15の何れか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーの加熱装置。
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---|---|---|---|---|
JP2016198779A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 新日鐵住金株式会社 | マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62195892A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-28 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクスの加熱制御装置 |
JP2005108449A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-21 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | マイクロ波加熱装置 |
-
2014
- 2014-10-14 JP JP2014209950A patent/JP6361443B2/ja active Active
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