JP2020011257A - 連続鋳造機 - Google Patents
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以下、本発明についてさらに具体的に説明する。本発明において、鋳型幅は鋳型厚みの少なくとも3倍以上である。
また、左側の鉄心と右側の鉄心との間隔(以下において、「鉄心間隔」と称することがある。)が、鋳型厚みの60%よりも大きいことにより、左右のコイル間の相互作用が過度に強くならないので、鋳型を挟んで対向する鉄心へと到達する磁束密度(すなわち電磁ブレーキの制動力を発揮する磁場の強さ)が低減し難くなる。その結果、電磁ブレーキとしての効率を高めることができる。さらに、鉄心間隔が鋳型幅の30%よりも小さいことにより、左右の鉄心の間を下へ抜ける回避流が生じ難くなるので、電磁ブレーキの制動効果を安定して発揮しやすくなる。
また、鋳型幅に対し、鋳型幅方向の左右に並列した2つの鉄心が占める割合(以下において、「鉄心幅占有率」と称することがある。)が60%以上であることにより、左右の鉄心の間や、鉄心と鋳片短辺との間隙を下へ抜ける回避流が生じ難くなるので、電磁ブレーキの制動効果を安定して発揮しやすくなる。鉄心幅占有率は、65%以上であると、より好ましい。本発明において、鉄心幅占有率の上限値は特に限定されず、例えば、90%以下にすることができる。
電磁石Aおよび電磁石Cと、電磁石Bおよび電磁石Dは、それぞれ、鋳型30の幅方向に並列して設置され、電磁石Aおよび電磁石Bと、電磁石Cおよび電磁石Dは、それぞれ、鋳型30を挟んで対向するように設置されている。電磁石A〜Dは、それぞれ、鉄心41a〜41d、および、そのまわりに巻かれたコイル42a〜42dを有している。鋳型30を挟んで対向するように設置された電磁石Aおよび電磁石Bの、コイル42aおよびコイル42bは、それぞれ電源43に接続されている。また、鋳型30を挟んで対向するように設置された電磁石Cおよび電磁石Dの、コイル42cおよびコイル42dは、電流切替装置45を介して、それぞれ電源44に接続されている。図2に示した電磁ブレーキ装置40は、電流切替装置45を用いて、コイル42cおよびコイル42dに流す電流の方向を変更することにより、鋳型30の幅方向に並列した2つの電磁石の極性が、同極性と逆極性とで切り替えられる。このような構成にすることにより、後述する図3Aおよび図3Bに示したような2つの電磁ブレーキモードを、求められる鋳片品質要件や鋳造条件に応じて使い分けることができるので、高生産性と高品質とを高いレベルで両立した連続鋳造操業が可能になる。本発明における電磁ブレーキ装置40は、浸漬ノズル20からの吐出流を制動することを目的としていることから、連続鋳造方法として最も一般的な、浸漬ノズルを用いたパウダーキャスティングを対象としている。ゆえに、連続鋳造機100の鋳型30に至る給湯は、上方のタンディッシュ10から浸漬ノズル20を介して鋳型30内へ溶融金属を供給する構成である。
図3Aに示した形態では、鋳型30の紙面上側に設置された電磁石Aおよび電磁石Cは、何れも同じ極性Nであり、鋳型30の紙面下側に設置された電磁石Bおよび電磁石Dは、何れも同じ極性Sである。このような形態の電磁ブレーキ装置40によって、溶鋼金属流を制動する場合には、図4Aに示したように、浸漬ノズル20からの吐出流が、電磁ブレーキによって完全に跳ね返され、吐出流と浸漬ノズル20内の下降流に対向し、湯面へと向かう上昇流を生じる。その結果、浸漬ノズル20の周囲の湯面が盛り上がるとともに変動する。一方、図4Aに示したように、浸漬ノズル20の周囲に湧き上がった上昇流は、その後、湯面直下を鋳型の短辺に向かって流れる。この流れは溶融金属中の非金属介在物が浮上しモールドパウダー溶融層に吸収される機会をもたらし、溶融金属を清浄化する作用を有する。
これに対し、図3Bに示した形態は、図3Aの状態から、電磁石Bおよび電磁石Dのコイルに流す電流の向きを変えることによって実現される形態である。図3Bに示した形態の電磁ブレーキ装置40によって溶鋼金属流を制動する場合には、図4Bに示したように、浸漬ノズル20からの吐出流が跳ね返されることなく減速し、鋳型の短辺に沿った緩やかな上昇流および下降流を形成する。その結果、鋳型内は比較的静穏に保たれる。
なお、図4Aおよび図4Bに示す流動を引き起こすのに必要な磁束密度は、概ね3000ガウス以上である。また、6000ガウスを超える磁束密度は過大であり不要である。
加えてこのような磁束密度を得るのに必要な電磁ブレーキ装置における鉄心の厚みは150mm以上である。また400mmを超える鉄心の厚みは過大であり不要である。
電磁ブレーキ装置に備えられる鉄心は、励磁効率を高める、あるいは位置決めや取りつけ取り外しを容易にする目的で、背面で接続することが一般的である。ここで、鉄心を「接続する」とは、2つの鉄心を鉄心として繋げることを意味する。2つの鉄心が一体化されている形態でも良く、2つの鉄心を接続するための部材と2つの鉄心とが接している形態でも良く、2つの鉄心を接続するための部材と2つの鉄心とが数mm程度の間隔をあけて配置されている形態でも良い。
また、図7に示した形態にすることにより、励磁効率を高めることが可能になるほか、鋳型幅方向の左側と右側とで、磁束密度を独立して変更することができるので、鋳型内の溶融金属の流動が左右どちらかに偏った場合に、この偏りを低減しやすくなる。
このように、図6に示した形態と図7に示した形態では、得られる効果が一部異なる。
そのため、連続鋳造機個々の条件(要求品質および装置仕様)によって、適した構成を選択するのが良い。
1.1.実施例1
図8に示した実施例1は、請求項1〜3を満たす実施例である。
実施例1においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
また実施例1は、図5を用いて説明した好ましい条件を満たす鉄心の幅方向分布であるので、電磁ブレーキ域を回避する流動が生じることなく、制動効果を安定して発揮できる。また、電磁ブレーキ装置としての効率も高い。
さらに実施例1は、鋳型幅方向の左右に並列した鉄心がその背面で接続されているので、コンパクトかつ軽量で、既存の連続鋳造機の改造による導入が容易である。
図9に示した実施例2は、請求項1、2、4を満たす実施例である。
実施例2においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
また実施例2は、図5を用いて説明した好ましい条件を満たす鉄心の幅方向分布であるので、電磁ブレーキ域を回避する流動が生じることなく制動効果を安定して発揮できる。
また、電磁ブレーキ装置としての効率も高い。
なお、実施例2においては、鉄心両端距離が鋳型幅よりも大きいが、これはより大きな鋳型幅にも対応した電磁ブレーキ設計であることを示す。
さらに実施例2は、鋳型を挟んで対向するように設置された鉄心が、背面から鋳型の短辺の外側を通って接続されているので、鋳型内の流動が左右どちらかに偏った場合に、左右の磁束密度を独立して変えることが可能である(例えば、吐出流が強い側の制動力を相対的に上げられる)。一方、電磁ブレーキ装置は大きく重くなるので、その設置には鋳型周辺に十分なスペースと、その荷重に耐えられる鋳型振動装置が必要である。
図10に示した実施例3は、請求項1および2を満たす実施例である。
実施例3においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
また実施例3は、図5を用いて説明した好ましい条件を満たす鉄心の幅方向分布であるので、電磁ブレーキ域を回避する流動が生じることなく制動効果を安定して発揮できる。
また、電磁ブレーキ装置としての左右コイル間の相互作用による効率低下を抑制できる鉄心配置である。
一方実施例3は、請求項3および請求項4を満たさない鉄心構成であるので、実施例1や実施例2と比べると、電磁ブレーキ装置の設置時にコイルの位置決めが難しく、またコイルの励磁効率を高め難い。
図11に示した実施例4は、請求項1および4を満たす実施例である。
実施例4においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
ただし実施例4は、鉄心の幅方向占有率が小さいので、電磁ブレーキ域の外側(鋳型短辺近傍)を回避する流動が生じやすい。そのため、実施例1〜3と比べると、制動効果が不安定になりやすい。
一方実施例4は、鋳型を挟んで対向するように設置された鉄心が、背面から鋳型の短辺の外側を通って接続されているので、鋳型内の流動が左右どちらかに偏った場合に、左右の磁束密度を独立して変えることが可能である(例えば、吐出流が強い側の制動力を相対的に上げられる)。一方、電磁ブレーキ装置は大きく重くなるので、その設置には鋳型周辺に十分なスペースと、その荷重に耐えられる鋳型振動装置が必要である。
図12に示した実施例5は、請求項1および3を満たす実施例である。
実施例5においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
ただし実施例5は、鉄心間隔が小さいので、実施例1〜3と比べると、電磁ブレーキ装置としての効率が低い。
一方実施例5は、鋳型幅方向の左右に並列した鉄心がその背面で接続されているので、コンパクトかつ軽量で、既存の連続鋳造機の改造による導入が容易である。
図13に示した実施例6は、請求項1を満たす実施例である。
実施例6においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合と逆極性である場合の二種類の電磁ブレーキモードを切り替えて適用することができる。その際の鋳型内流動は、図4Aおよび図4Bと同様である。
ただし実施例6は、鉄心間隔が大きいとともに鉄心の幅方向占有率が小さいので、左右電磁ブレーキ域の間(鋳型幅中央近傍)を回避する流動が生じやすい。そのため、実施例1〜3と比べると、制動効果が不安定になりやすい。
また実施例6は、全ての鉄心が独立している(他の鉄心と接続されていない)。そのため、実施例1〜2や実施例4〜5と比べると、電磁ブレーキ装置の設置時にコイルの位置決めが難しく、またコイルの励磁効率を高め難い。
2.1.比較例1
図14に示した比較例1は、本発明の条件を満たさない比較例である。
比較例1の電磁ブレーキ装置の鉄心構成は実施例1と同じであるが、比較例1においては、2孔浸漬ノズルからの吐出流を、左右それぞれの電磁ブレーキで制動する際に、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が逆極性である場合のみが適用できる。
すなわち比較例1では、電磁コイルに流す電流の向きを変えることができず、鋳型幅方向に並んだ2つの鉄心に励磁される電磁石の極性が同極性である場合が実現できない。その結果として、要求される品質要件や鋳造条件によって電流ブレーキのモードを切り替えるという本発明の効果が享受できない。具体的には、比較例1では、操業における電磁ブレーキ装置の操作因子が、電流値だけしかなく、実施例1〜6に比べて鋳型内流動制御の自由度に乏しい。
図15に示した比較例2は、本発明の条件を満たさない比較例である。
比較例2は、実施例1〜6および比較例1と異なり、鋳型幅方向に2つの鉄心が並んでおらず、鋳型幅方向全体に渡って同一極性の磁場を発生する。そのため、図4Bで説明した形態を実現できない。その結果として、要求される品質要件や鋳造条件によって電流ブレーキのモードを切り替えるという本発明の効果が享受できない。
1…溶融金属
10…タンディッシュ
20…浸漬ノズル
30…鋳型
40…電磁ブレーキ装置
41a、41b、41c、41d…鉄心
42a、42b、42c、42d…コイル
43、44…電源
45…電流切替装置(電流切替手段)
100…連続鋳造機
Claims (4)
- 溶融金属の連続鋳造機であって、
断面が矩形である鋳型と、
前記鋳型の上方に配置されたタンディッシュと、
前記タンディッシュから前記鋳型内へと溶融金属を供給する浸漬ノズルと、
前記浸漬ノズルから前記鋳型の両短辺に向かって吐出される2つの溶鋼金属流を、静磁場を用いて制動する電磁ブレーキ装置と、を備え、
前記電磁ブレーキ装置は、鋳型幅方向に並列した2つの鉄心、および、該2つの鉄心とそれぞれ前記鋳型を挟んで対向するように設置された2つの鉄心を有し、
前記鋳型を挟んで対向するように設置された2つの鉄心に励磁されるそれぞれの電磁石は、極性が逆であり、
前記電磁石に流す電流の方向を変更する、電流切替手段を備え、
前記電流切替手段で電流の方向を変更することにより、前記鋳型幅方向に並列した2つの前記鉄心に励磁される電磁石の極性が、同極性と逆極性とで切り替えられることを特徴とする、連続鋳造機。 - 前記鋳型幅方向の左右に並列した2つの前記鉄心は、
左側の前記鉄心の左端と右側の前記鉄心の右端との距離が、前記鋳型の幅の80%よりも大きく、且つ、
左側の前記鉄心と右側の前記鉄心との間隔が、前記鋳型の幅の30%よりも小さく、且つ、前記鋳型の厚さの60%よりも大きく、且つ、
前記鋳型の幅に対し、前記鋳型幅方向の左右に並列した2つの鉄心が占める割合が、60%以上
を満たすように配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の連続鋳造機。 - 前記鋳型幅方向の左右に並列した2つの前記鉄心が、その背面で接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の連続鋳造機。
- 前記鋳型を挟んで対向するように設置された2つの前記鉄心が、その背面から前記鋳型の短辺の外側を通って接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の連続鋳造機。
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JPS62254954A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-06 | Kawasaki Steel Corp | 連続鋳造における鋳型内溶鋼流動の抑制方法 |
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JP2005230849A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ツイン鋳型を用いた連続鋳造方法、ツイン鋳型用の電磁制動装置及び連続鋳造用鋳型 |
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2018
- 2018-07-17 JP JP2018134433A patent/JP7119684B2/ja active Active
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