JP2017535432A

JP2017535432A - 金属製造工程における電磁ブレーキシステムおよび溶融金属流動の制御方法

Info

Publication number: JP2017535432A
Application number: JP2017527223A
Authority: JP
Inventors: アンデルスレーマン，; ヨーン−エリクエリクソン，; マルティンセデーン，
Original assignee: アーベーベーシュヴァイツアクツィエンゲゼルシャフト
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: KR20170054544A; WO2016078718A1; EP3221070B1; EP3221070A1; JP6336210B2; US20170216909A1; CN107000049A; US10207318B2

Abstract

本開示は、金属製造工程のための電磁ブレーキシステム（１）に関する。電磁ブレーキシステム（１）は、Ｎｃ個の歯を有する第１の長辺とＮｃ個の歯を有する第２の長辺とを有する第１の磁心配置であって、第１の長辺および第２の長辺が鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第１の磁心配置と、２Ｎｃ個のコイル（９−１〜９−１６）を備える第１のコイルセットであって、各コイルが第１の磁心配置のそれぞれの歯の周りに巻き付けられる、第１のコイルセットと、Ｎｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−４）であって、Ｎｐが少なくとも２である整数であり、Ｎｃが少なくとも４でありかつＮｐで均等に割り切れる整数である、Ｎｐ個の電力変換器と、を備え、各電力変換器（１１−１〜１１−４）が、第１のコイルセットの２Ｎｃ／Ｎｐ個の直列接続コイル（９−１〜９−１６）のそれぞれの群に接続され、Ｎｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−４）の各々が、２Ｎｃ／Ｎｐ個の直列接続コイル（１１−１〜１１−４）のそのそれぞれの群にＤＣ電流を供給するように構成される。本開示は、金属製造工程における溶融金属流動の制御方法にさらに関する。【選択図】図５

Description

本開示は、概して、金属製造に関する。具体的には、本開示は、金属製造工程における電磁ブレーキシステム、および金属製造工程における溶融金属流動の制御方法に関する。

金属製造、例えば、製鋼において、金属は、溶鉱炉および転炉内の鉄鉱から生成するか、またはアーク炉（ＥＡＦ）内で溶融される金属屑および／もしくは直接還元鉄として生成することができる。溶融金属は、ＥＡＦから１つまたは複数の冶金容器へ、例えば取鍋へ、さらにはタンディッシュへと出湯され得る。溶融金属は、成形のために適温を得ること、ならびに成形工程前の合金および／または脱気のためという両方の観点から、このような様式で好適な処理を施され得る。

溶融金属が上記の様式で処理されている場合、溶融金属は、浸漬ノズル（ＳＥＮ）を介して、鋳型、典型的には基部開放型の鋳型に流され得る。溶融金属は鋳型内で部分的に固まる。鋳型の基部から出た固まった金属は、噴霧室内の複数のローラー間を通過するときにさらに冷却される。

溶融金属が鋳型内に流されるとき、メニスカスの周りに望ましくない激しい溶融金属流動が発生し得る。この流動は、過剰な表面流速に起因するスラグ巻き込み、または表面の淀みもしくはレベル変動に起因する表面欠陥を引き起こし得る。

流体流動を制御するために、鋳型に電磁ブレーカー（ＥＭＢｒ）を設ける場合がある。ＥＭＢｒは、いくつかの歯を有する磁心配置を備え、磁心配置は鋳型の長辺に沿って延在する。ＥＭＢｒは、有益に、ＳＥＮと同じ高さで、即ち鋳型の上部に配置される。時に部分コイルと称される個別のコイルが各歯の周りに巻き付けられる。これらのコイルは、コイルに直流（ＤＣ）を供給するように配置される駆動装置に接続され得る。それにより溶融金属内に静磁場が作成される。静磁場は溶融金属のブレーキとして機能する。溶融金属のメニスカス近くの上方領域での流動は、それにより制御され得る。その結果、より良好な表面状態が得られ得る。

しかしながら、ＥＭＢｒの利用は、メニスカス近くの、溶融金属の断面全体に沿った、溶融金属の最適な流体流動制御を提供しない。

上記を考慮して、本開示の目的は、先行技術の問題を解決するか、または少なくとも緩和する、金属製造工程における電磁ブレーキシステムおよび溶融金属流動の制御方法を提供することである。

故に、本開示の第１の態様に従って、金属製造工程のための電磁ブレーキシステムが提供され、ここで本電磁ブレーキシステムは、Ｎ_ｃ個の歯を有する第１の長辺とＮ_ｃ個の歯を有する第２の長辺とを有する第１の磁心配置であって、第１の長辺および第２の長辺が鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第１の磁心配置と、２Ｎ_ｃ個のコイルを備える第１のコイルセットであって、前記第１のコイルセットの各コイルが第１の磁心配置のそれぞれの歯の周りに巻き付けられる、第１のコイルセットと、Ｎ_ｐ個の電力変換器であって、Ｎ_ｐが少なくとも２である整数であり、Ｎ_ｃが少なくとも４でありかつＮ_ｐで均等に割り切れる整数である、Ｎ_ｐ個の電力変換器と、を備え、各電力変換器が、第１のコイルセットの２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそれぞれの群に接続され、Ｎ_ｐ個の電力変換器の各々が、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＤＣ電流を供給するように構成される。

それにより獲得可能であり得る効果は、溶融金属流動制動の点で、さらなる制御の可能性が提供され得ることである。したがって、より良好な流動制御が達成され得、それは、かくして得られるより質の高い金属最終生成物に反映される。

この効果が得られ得るのは、個々に選択された振幅および極性をそれぞれ有するＮ_ｐ個のＤＣ電流がコイル群に印加され得るためである。具体的には、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルの各群は、Ｎ_ｐ個の電力変換器のうちの１つのみからＤＣ電流を供給され、各電力変換器は個々に制御可能である。２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルの群は、第１の磁心の第１の長辺および第２の長辺に沿って、故に電磁ブレーキシステムが取り付けられ得る鋳型の縦方向に沿って、複数の構成で配置され得る。これが、縦方向に沿ったいくつかの異なる静磁場分布の可能性をもたらす。故に、静磁場振幅は、第１の磁心の第１の長辺および第２の長辺と平行の軸に沿って局所的に制御され得る。先行技術と比較して、静磁場振幅は縦方向において不均質であるように制御され得る。

一実施形態に従うと、各電力変換器は個々に制御可能であり、それにより第１の磁心配置の第１の長辺および第２の長辺に沿った制御可能な均質または不均質の磁場分布を可能にする。

一実施形態に従うと、各群の少なくとも２つのコイルは、第１の磁心配置の第１の長辺または第２の長辺のいずれかの歯の周りに巻き付けられる。

一実施形態に従うと、第１の長辺または第２の長辺のいずれかに沿って、一方のコイル群の続けて配置される任意の２つのコイルの間に、他方のコイル群のコイルがある。

一実施形態に従うと、Ｎ_ｐ個の電力変換器の各々は、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＡＣ電流を提供し、それにより電磁撹拌を可能にするように構成される。

一実施形態に従うと、各電力変換器は駆動装置である。

一実施形態は、第１の長辺および第２の長辺を有する第２の磁心配置であって、第１の長辺および第２の長辺が複数の歯を備える、第２の磁心配置と、第２のコイルセットであって、第２のコイルセットの各コイルがそれぞれの歯の周りに巻き付けられ、第１の長辺および第２の長辺が、鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第２のコイルセットと、を含む。

一実施形態は、第２のコイルセットにＤＣ電流を提供するように構成される電力変換器を含む。

本開示の第２の態様に従うと、Ｎ_ｃ個の歯を有する第１の長辺とＮ_ｃ個の歯を有する第２の長辺とを有する第１の磁心配置であって、第１の長辺および第２の長辺が、浸漬ノズルＳＥＮと同じ高さで、鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられる、第１の磁心配置と、２Ｎ_ｃ個のコイルを備える第１のコイルセットであって、第１のコイルセットの各コイルが第１の磁心配置のそれぞれの歯の周りに巻き付けられる、第１のコイルセットと、Ｎ_ｐ個の電力変換器であって、Ｎ_ｐが少なくとも２である整数であり、Ｎ_ｃが少なくとも４でありかつＮ_ｐで均等に割り切れる整数である、Ｎ_ｐ個の電力変換器とを備える、電磁ブレーキシステムであって、各電力変換器が第１のコイルセットの２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそれぞれの群に接続され、Ｎ_ｐ個の電力変換器の各々が２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＤＣ電流を供給するように配置される、電磁ブレーキシステムを用いた、金属製造工程における溶融金属流動の制御方法が提供され、ここで本方法は、鋳型の上部の溶融金属の制動を得るためにＮ_ｐ個の電力変換器を制御することを含む。

一実施形態は、第１の磁心配置の第１の長辺および第２の長辺に沿った均質または不均質いずれかの磁場分布を得るために各電力変換器を個々に制御することを含む。

一実施形態に従うと、第１の長辺または第２の長辺のいずれかに沿って、コイル群の続けて配置される任意の２つのコイルの間に、他方のコイル群のコイルがある。

一実施形態に従うと、各電力変換器は駆動装置である。

一実施形態に従うと、電磁ブレーキは、第１の長辺および第２の長辺を有する第２の磁心配置であって、第１の長辺および第２の長辺が複数の歯を備える、第２の磁心配置と、第２のコイルセットであって、第２のコイルセットの各コイルがそれぞれの歯の周りに巻き付けられ、第１の長辺および第２の長辺が、鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第２のコイルセットと、を備える。

一実施形態は、第２のコイルセットにＤＣ電流を提供するように構成される電力変換器を含み、ここで本方法は、電力変換器を制御することをさらに含む。

概して、特許請求の範囲に使用される全ての用語は、本明細書内で別途明白に定義されない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるものとする。要素、装置、コンポーネント、手段などに対する全ての言及は、別途明白に記載されない限り、要素、装置、コンポーネント、手段などの少なくとも１つの例に言及するものとしてオープンに解釈されるものとする。さらに、方法のステップは、明白に記載されない限り、必ずしも示された順に実行される必要はない。

これより本発明の概念の特定の実施形態が、添付の図面を参照して、例を用いて説明される。

鋳型に取り付けられる電磁ブレーキシステムの側面図を概略的に示す図である。電磁ブレーキシステムの上面図を概略的に示す図である。電磁ブレーキシステムのコイルと電力変換器との接続の第１の例を示す図である。静磁場分布の例を示す図である。電磁ブレーキシステムのコイルと電力変換器との接続のさらなる例を示す図である。電磁ブレーキシステムのコイルと電力変換器との接続のさらなる例を示す図である。金属製造工程における溶融金属流動の制御方法のフローチャートを示す図である。電磁ブレーキシステムを用いて獲得可能な様々な静磁場分布を示す図である。

これより本発明の概念が、例示の実施形態が示される添付の図面を参照して以後さらに詳細に記載される。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書で明らかにされる実施形態に限定されると見なされるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示が完璧かつ完全であるように例を用いて提供されるものであり、本発明の概念の範囲を当業者に十分に伝えるものである。本記載全体にわたって、同様の数字は同様の要素を指す。

本明細書に提示される電磁ブレーカーシステムは、金属製造、より具体的には、鋳造において利用され得る。金属製造工程の例は、製鋼およびアルミニウム製造である。電磁ブレーカーシステムは、例えば、連続的な鋳造工程において有益に利用され得る。

電磁ブレーカーシステム１の例が図１に描写される。この例では、電磁ブレーカーシステム１は、鋳型３に取り付けられる。さらに、電磁ブレーカーシステム１が鋳型３に取り付けられ得るおおよその場所の理解を容易にするため、鋳型３内へ延在するＳＥＮ５が示される。

電磁ブレーカーシステム１は、第１の磁心配置７と複数のコイル９を備える第１のコイルセットとを備える。各コイル９は、第１の磁心配置７のそれぞれの歯の周りに配置される。コイル９は、コイル群内に配置される。各群内のコイルは直列接続である。電磁ブレーカーシステム１は、コイル群のコイル９にＤＣ電流を供給するように構成される少なくとも２つの電力変換器１１−１〜１１−２を備える。各コイル群は、それぞれの電力変換器１１−１、１１−２によって供給される。

第１の磁心配置７は、鋳型３の上部に取り付けられるように配置される。具体的には、第１の磁心配置７は、鋳型３に配置されるＳＥＮ５と同じ高さに取り付けられるように配置される。

電力変換器１１−１、１１−２は、１つの変形形態に従って、コイル９にＡＣ電流を供給するようにさらに構成されてもよい。電磁ブレーカーシステム１はまた、それにより電磁撹拌器として機能してもよい。

本開示は、主として、第１の磁心配置７、その関連コイル９、およびそれぞれのコイル群にＤＣ電流を供給するように構成される電力変換器１１ａ、１１ｂの構成に関係する。

任意に、電磁ブレーカーシステム１は、第２の磁心配置１３と複数のコイル１５を備える第２のコイルセットとをさらに備え得る。各１５は、第２の磁心配置１３のそれぞれの歯の周りに配置される。この場合、電磁ブレーカーシステム１は、第２のコイルセットのコイル１５にＤＣ電流を供給するように配置される追加の電力変換器１７を備え得る。

図１に示される例では、第１の磁心配置７および第２の磁心配置１３は統合される。代替的に、第１の磁心配置および第２の磁心配置は別個の構造体であってもよい。

これより図２を参照して電磁ブレーカーシステム１をより詳細に説明する。第１の磁心配置７は、第１の長辺７ａおよび第２の長辺７ｂを有する。第１の長辺７ａおよび第２の長辺７ｂは、図２に例示されるように別個の構造体であってもよい。代替的に、第１の長辺および第２の長辺は統合されてもよい。

第１の長辺７ａはＮ_ｃ個の歯７ｃを有し、ここでＮ_ｃは少なくとも４である整数である。第２の長辺７ｂはＮ_ｃ個の歯７ｃを有し、ここでＮ_ｃは少なくとも４である整数である。第１のコイルセットは、２Ｎ_ｃ個のコイル９−１〜９−２Ｎ_ｃを備える。各コイル９−１〜９−２Ｎ_ｃは、第１の磁心配置７のそれぞれの歯７ｃの周りに配置される。

電磁ブレーキシステム１は、Ｎ_ｐ個の電力変換器１１−１〜１１−Ｎ_ｐを備え、Ｎ_ｐは少なくとも２である整数であり、Ｎ_ｃは少なくとも４でありかつＮ_ｐで均等に割り切れる整数である。各電力変換器１１−１〜１１−Ｎ_ｐは、個々に制御可能であり、それにより第１の磁心７の第１の長辺７ａおよび第２の長辺７ｂに沿った制御可能な均質または不均質の磁場分布を可能にする。各電力変換器は、電流源、例えば、ＡＢＢのＤＣＳ６００ＭｕｌｔｉＤｒｉｖｅなどの駆動装置である。

金属製造工程における溶融金属流動は、図７のフローチャートに示されるように、溶融金属の制動または流動制御を得るために電力変換器を制御することにより、電磁ブレーキシステム１を用いて制御可能である。

先に述べたように、コイル９はコイル群内に配置される。各コイル群内の全てのコイルは直列接続である。各コイル群は、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイル９を備える。これは図２には示されず、例は、図４〜６に示され、これらの図を参照して説明される。各コイル群は、それぞれの電力変換器１１−１〜１１−Ｎ_ｐにさらに接続される。各電力変換器は、第１のコイルセットのそれぞれのコイル群にＤＣ電流を供給するように配置される。

各コイル群の少なくとも２つのコイルは、第１の磁心配置の第１の長辺または第２の長辺のいずれかの歯の周りに巻き付けられる。第１の長辺または第２の長辺のいずれかに沿って、一方のコイル群の続けて配置される任意の２つのコイルの間に、他方のコイル群のコイルがある。故に、コイル群のコイルは交互に配置される。

１つの変形形態に従うと、Ｎ_ｐ個の電力変換器の各々は、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＡＣ電流を提供し、それにより鋳型内の溶融金属の電磁撹拌を可能にするように構成される。このＡＣ電流は、そのまま提供されるか、またはＤＣ電流上に重畳されるかのいずれかであり得る。したがって、制動に加えて、動磁場、または撹拌および制動の組合せを用いた電磁撹拌がそれにより提供されてもよい。

コイル９−１〜９−２Ｎ_ｃを電力変換器１１−１〜１１−Ｎ_ｐに接続するためのいくつかの方式が存在する。以下では、コイル９−１〜９−２Ｎ_ｃを電力変換器１１−１〜１１−Ｎ_ｐに接続するいくつかの方法が説明される。この目的のため、以下の命名が使用される。
Ｎｐ＝電力変換器の数、
Ｎｃ＝片側のコイルの数。

さらに、これらの方法の説明において、第１の長辺７ａおよび第２の長辺７ｂの両方は、１〜Ｎｃの番号が付けられる。

２〜３つの電力変換器の場合：
Ａ．
本方法の変形形態Ａに従うと、電力変換器ｋは、コイル（鋳型のＬ側、即ち、図２の第２の長辺）：ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐ、およびコイル（鋳型のＦ側、即ち、図２の第１の長辺）：ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐに接続される。

４つ以上の電力変換器の場合、いくつかの構成代替案、即ち、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤが存在する。
Ｂ．
変形形態Ｂに従うと、電力変換器ｋは、ｋ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が偶数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が偶数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが奇数かつ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが奇数かつ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが偶数かつ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／Ｎｐ／２に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが偶数かつ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

Ｃ．
変形形態Ｃに従うと、電力変換器ｋは、ｋ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が偶数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が偶数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜Ｎｃ／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが奇数かつ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝ｌ、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが奇数かつ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが偶数かつ≦Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：Ｎｃ／２＋（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

電力変換器ｋは、ｋが偶数かつ＞Ｎｐ／２であり、Ｎｃ／２が奇数である場合、コイル（鋳型のＬ側）：Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ−２）／（Ｎｐ／２）、およびコイル（鋳型のＦ側）：ｋ＋Ｎｐ＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ＋２）／（Ｎｐ／２）に接続される。

Ｄ．
変形形態Ｄに従うと、電力変換器ｋは、ｋ≦Ｎｐ／２である場合、コイル（鋳型のＬ側）：ｋ＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｌ−１）、ｉ＿Ｌ＝１、２〜（Ｎｃ／Ｎｐ）＊２に接続される。

電力変換器ｋは、ｋ＞Ｎｐ／２である場合、コイル（鋳型のＦ側）：（ｋ−Ｎｐ／２）＋Ｎｐ／２＊（ｉ＿Ｆ−１）、ｉ＿Ｆ＝１、２〜（Ｎｃ／Ｎｐ）＊２に接続される。

図３は、コイルと電力変換器との接続を有する電磁ブレーキシステム１、具体的には第１の磁心配置の歯の周りに配置される第１のコイルセットの第１の例を示す。図３に描写される例に従うと、電磁ブレーキシステム１は、２つの電力変換器１１−１および１１−２を備え、第１のコイルセットは、８つのコイル９−１〜９−８（４つは第１の長辺の歯の周りに配置され、４つは第２の長辺の歯の周りに配置される）を備える。第１の磁心配置は明確性の理由から示されない。

コイル９−１〜９−８ならびに電力変換器１１−１および１１−２は、変形形態Ａの方法に従って接続される。例では、コイル９−１、９−３、９−６、および９−８は直列接続され、かくしてコイル群を形成する。コイル９−１、９−３、９−６、および９−８は電力変換器１１−２に接続される。さらに、コイル９−２、９−４、９−５、および９−７は直列接続され、かくして他方のコイル群を形成する。コイル９−２、９−４、９−５、および９−７は電力変換器１１−１に接続される。この特定の例は、８つのコイル９−１〜９−８ならびに２つの電力変換器１１−１および１１−２を含み、各コイル群内に８／２＝４つの直列接続コイルを、かくして２つの直列接続コイル群をもたらす。

上の構成を用いて、均質または不均質の静磁場分布が、第１の長辺７ａおよび第２の長辺７ｂの幅に沿って、かくして電磁ブレーキシステム１が取り付けられる鋳型の長辺に沿って得られ得る。静磁場分布は、具体的には、電力変換器を制御することによって、即ち、電力変換器によって提供されるＤＣ電流の極性および振幅を制御することによって得ることが可能である。

図４は、第１の長辺および第２の長辺に沿った磁場Ｂの絶対値｜Ｂ｜の静磁場分布の例を示す。不均質の静磁場分布を得ることが可能であることが分かる。

図５は、コイルと電力変換器との接続を有する電磁ブレーキシステム１、具体的には第１の磁心配置の歯の周りに配置される第１のコイルセットの第２の例を示す。図５に描写される例に従うと、電磁ブレーキシステム１は１６個のコイル９−１〜９−１６および４つの電力変換器１１−１〜１１−４を備える。コイルのうちの８つは、第１の長辺の歯の周りに配置され、８つのコイルは、第２の長辺の歯の周りに配置される。ここでも、第１の磁心配置は明確性のために図５には示されない。

コイル９−１〜９−１６および電力変換器１１−１〜１１−４は、変形形態Ｂの方法を用いて接続される。例では、コイル９−１、９−３、９−９、および９−１１は直列接続され、かくしてコイル群を形成する。コイル９−１、９−３、９−９、および９−１１は電力変換器１１−１に接続される。さらに、コイル９−２、９−４、９−１０、および９−１２は直列接続され、かくして他方のコイル群を形成する。コイル９−２、９−４、９−１０、および９−１２は電力変換器１１−２に接続される。コイル９−５、９−７、９−１３、９−１５は直列接続され、さらに別のコイル群を形成する。コイル９−５、９−７、９−１３、９−１５は電力変換器１１−３に接続される。最後に、コイル９−６、９−８、９−１４、９−１６は直列接続され、第４のコイル群を形成する。コイル９−６、９−８、９−１４、９−１６は電力変換器１１−４に接続される。このようにして、４つのコイル群が得られ、各々は、それぞれの電力変換器１１−１〜１１−４によって個々に制御可能である。

第２の例は、１６個のコイル９−１〜９−１６および４つの電力変換器１１−１〜１１−４を備え、各コイル群内に１６／４＝４つの直列接続コイルを、かくして４つの直列接続コイル群をもたらす。

図６は、コイルと電力変換器との接続を有する電磁ブレーキシステム１、具体的には第１の磁心配置の歯の周りに配置される第１のコイルセットの第３の例を示す。図６に描写される例に従うと、電磁ブレーキシステム１は１６個のコイル９−１〜９−１６および４つの電力変換器１１−１〜１１−４を備える。コイルのうちの８つは、第１の長辺の歯の周りに配置され、８つのコイルは、第２の長辺の歯の周りに配置される。ここでも、第１の磁心配置は明確性のために図６には示されない。

コイル９−１〜９−１６および電力変換器１１−１〜１１−４は、変形形態Ｄの方法を用いて接続される。例では、コイル９−１、９−３、９−７、および９−９は直列接続され、かくしてコイル群を形成する。コイル９−１、９−３、９−５、および９−９は電力変換器１１−１に接続される。さらに、コイル９−２、９−４、９−６、および９−８は直列接続され、かくして他方のコイル群を形成する。コイル９−２、９−４、９−６、および９−８は電力変換器１１−２に接続される。コイル９−９、９−１１、９−１３、９−１５は直列接続され、さらに別のコイル群を形成する。コイル９−９、９−１１、９−１３、９−１５は電力変換器１１−３に接続される。最後に、コイル９−１０、９−１２、９−１４、９−１６は直列接続され、第４のコイル群を形成する。コイル９−１０、９−１２、９−１４、９−１６は電力変換器１１−４に接続される。このようにして、４つのコイル群が得られ、各々は、それぞれの電力変換器１１−１〜１１−４によって個々に制御可能である。

第３の例は、１６個のコイル９−１〜９−１６および４つの電力変換器１１−１〜１１−４を備え、各コイル群内に１６／４＝４つの直列接続コイルを、かくして４つの直列接続コイル群をもたらす。さらに、第３の例に従うと、各電力変換器１１−１〜１１−４は、第１の長辺および第２の長辺のうちの１つに沿ったコイルにのみ接続される。

図８は、第１の磁心配置７の第１の長辺および第２の長辺の長さに沿った非対称および対称の不均質の静磁場分布の異なる例を示す。故に、この静磁場分布は、電磁ブレーキシステム１が鋳型の上部に取り付けられるとき、メニスカス近くの、溶融金属内で得られ得る。

本発明の概念は、主に、いくつかの例を参照して上に説明されてきた。しかしながら、当業者には容易に理解されるように、上に開示されるもの以外の他の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の概念の範囲内で等しく可能である。

Claims

金属製造工程のための電磁ブレーキシステム（１）であって、前記電磁ブレーキシステム（１）が、
Ｎ_ｃ個の歯（７ｃ）を有する第１の長辺（７ａ）とＮ_ｃ個の歯（７ｃ）を有する第２の長辺（７ｂ）とを有する第１の磁心配置（７）であって、前記第１の長辺（７ａ）および前記第２の長辺（７ｂ）が、鋳型（３）の上部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第１の磁心配置（７）と、
２Ｎ_ｃ個のコイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）を備える第１のコイルセットであって、各コイルが前記第１の磁心配置（７）のそれぞれの歯（７ｃ）の周りに巻き付けられる、第１のコイルセットと、
Ｎ_ｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）であって、Ｎ_ｐが少なくとも２である整数であり、Ｎ_ｃが少なくとも４でありかつＮ_ｐで均等に割り切れる整数である、Ｎ_ｐ個の電力変換器と、を備え、
各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）が、前記第１のコイルセットの２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）のそれぞれの群に接続され、前記Ｎｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）の各々が、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイル（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）のそのそれぞれの群にＤＣ電流を供給するように構成される、電磁ブレーキシステム（１）。
各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）が個々に制御可能であり、それにより前記第１の磁心配置（７）の前記第１の長辺（７ａ）および前記第２の長辺（７ｂ）に沿った制御可能な均質または不均質の磁場分布を可能にする、請求項１に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
各群の少なくとも２つのコイルが、前記第１の磁心配置（７）の前記第１の長辺（７ａ）または前記第２の長辺（７ｂ）のいずれかの歯の周りに巻き付けられる、請求項１または２のいずれかに記載の電磁ブレーキシステム（１）。
前記第１の長辺（７ａ）または前記第２の長辺（７ｂ）のいずれかに沿って、一方のコイル群の続けて配置される任意の２つのコイルの間に、他方のコイル群のコイルがある、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
前記Ｎ_ｐ個の電力変換器の各々が、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＡＣ電流を提供し、それにより電磁撹拌を可能にするように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）が駆動装置である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
第１の長辺および第２の長辺を有する第２の磁心配置（１３）であって、前記第１の長辺および前記第２の長辺が複数の歯を備える、第２の磁心配置（１３）と、
第２のコイルセットであって、前記第２のコイルセットの各コイル（１５）が、それぞれの歯の周りに巻き付けられ、前記第１の長辺および前記第２の長辺が、前記鋳型（３）の下部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第２のコイルセットと
を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
前記第２のコイルセットにＤＣ電流を提供するように構成される電力変換器（１７）を備える、請求項７に記載の電磁ブレーキシステム（１）。
Ｎ_ｃ個の歯（７ｃ）を有する第１の長辺（７ａ）とＮ_ｃ個の歯（７ｃ）を有する第２の長辺（７ｂ）とを有する第１の磁心配置（７）であって、前記第１の長辺（７ａ）および前記第２の長辺（７ｂ）が、浸漬ノズルＳＥＮ（５）と同じ高さで、鋳型（３）の上部の対向する縦辺に取り付けられる、第１の磁心配置（７）と、２Ｎ_ｃ個のコイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）を備える第１のコイルセットであって、各コイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）が前記第１の磁心配置（７）のそれぞれの歯（７ｃ）の周りに巻き付けられる、第１のコイルセットと、Ｎ_ｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）であって、Ｎ_ｐが少なくとも２である整数であり、Ｎ_ｃが少なくとも４でありかつＮ_ｐで均等に割り切れる整数である、Ｎ_ｐ個の電力変換器とを備える、電磁ブレーキシステム（１）であって、各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）が前記第１のコイルセットの２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）のそれぞれの群に接続され、前記Ｎ_ｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）の各々が２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイル（９−１〜２Ｎ_ｃ）のそのそれぞれの群にＤＣ電流を供給するように配置される、電磁ブレーキシステム（１）を用いた、金属製造工程における溶融金属流動の制御方法であって、前記鋳型（３）の前記上部の前記溶融金属の制動を得るために前記Ｎ_ｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）を制御することを含む、方法。
前記第１の磁心配置の前記第１の長辺（７ａ）および前記第２の長辺（７ｂ）に沿った均質または不均質いずれかの磁場分布を得るために各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）を個々に制御することを含む、請求項９に記載の方法。
各群の少なくとも２つのコイルが、前記第１の磁心配置（７）の前記第１の長辺（７ａ）または前記第２の長辺（７ｂ）のいずれかの歯の周りに巻き付けられる、請求項９または１０に記載の方法。
前記第１の長辺（７ａ）または前記第２の長辺（７ｂ）のいずれかに沿って、一方のコイル群の続けて配置される任意の２つのコイルの間に、他方のコイル群のコイルがある、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
前記Ｎ_ｐ個の電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）の各々が、２Ｎ_ｃ／Ｎ_ｐ個の直列接続コイルのそのそれぞれの群にＡＣ電流を提供し、それにより電磁撹拌を可能にするように構成される、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
各電力変換器（１１−１〜１１−Ｎ_ｐ）が駆動装置である、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
前記電磁ブレーキが、第１の長辺および第２の長辺を有する第２の磁心配置（１３）であって、前記第１の長辺および前記第２の長辺が複数の歯を備える、第２の磁心配置（１３）と、第２のコイルセットであって、前記第２のコイルセットの各コイル（１５）が、それぞれの歯の周りに巻き付けられ、前記第１の長辺および前記第２の長辺が、前記鋳型（３）の下部の対向する縦辺に取り付けられるように配置される、第２のコイルセットと、を備える、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。
前記第２のコイルセットにＤＣ電流を提供するように構成される電力変換器（１７）を備え、前記電力変換器（１７）を制御することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。