JP2813151B2 - Apparatus and method for electromagnetically confining molten metal with the aid of conduction current - Google Patents

Apparatus and method for electromagnetically confining molten metal with the aid of conduction current

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JP2813151B2
JP2813151B2 JP9077995A JP9077995A JP2813151B2 JP 2813151 B2 JP2813151 B2 JP 2813151B2 JP 9077995 A JP9077995 A JP 9077995A JP 9077995 A JP9077995 A JP 9077995A JP 2813151 B2 JP2813151 B2 JP 2813151B2
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coil
confinement
current
gap
molten metal
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エル. ジャーバー ハウァード
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インランド スチール カンパニー
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には溶融金属を
電磁気的に閉じ込める装置及び方法に関し、より詳細に
は、溶融金属が位置する2つの水平に間隔を置いて配さ
れた部材の垂直に延びる間隙の開口端から溶融金属が漏
れるのを防止する装置及び方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to an apparatus and method for electromagnetically confining molten metal, and more particularly, to the use of two horizontally spaced members on which molten metal is located. An apparatus and method for preventing molten metal from leaking from the open end of a vertically extending gap.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明が機能する環境の例は、連続的に
直接溶融金属を板、例えば鋼鉄製の板に鋳造するシステ
ムである。このようなシステムは、典型的には水平に間
隔を置いた一対の逆方向に回転するロールを有し、これ
らのロールは、これらの間に溶融金属を受容するための
垂直に延びる間隙を規定している。ロールによって規定
される間隙は、これらのロールに挟まれて下方に向けて
先細になっている。これらのロールは冷却され、次に溶
融金属が間隙を下降するに伴って溶融金属を冷却し、ロ
ールの間に固体金属板が出てくる。
BACKGROUND OF THE INVENTION An example of an environment in which the present invention works is a system for continuously casting molten metal directly into a plate, for example a plate made of steel. Such systems typically have a pair of horizontally spaced, counter-rotating rolls that define a vertically extending gap between them for receiving molten metal. doing. The gap defined by the rolls tapers downwardly between the rolls. These rolls are cooled and then cool the molten metal as it moves down the gap, with the solid metal plate emerging between the rolls.

【0003】この間隙は、ロールの互いに隣接するそれ
ぞれの端部の開口端を有している。
The gap has an open end at each of the adjacent ends of the roll.

【0004】溶融金属は、間隙の各開口端ではロールに
よって閉じ込められない。間隙の開口端を介して金属が
外側に流出するを防止するためにダムを設けなければな
らない。機械的なダム又はシールはこの目的に使用され
るが、これらはPareg (原文のまま)の米国特許第4,93
6,374 号及びLari他の米国特許第4,974,661 号に記載さ
れている欠点があり、その開示は参照によってここに組
み込まれている。
[0004] The molten metal is not confined by rolls at each open end of the gap. Dams must be provided to prevent metal from flowing out through the open ends of the gap. Mechanical dams or seals are used for this purpose, but these are disclosed in Pareg US Pat.
There are disadvantages described in US Pat. No. 6,374 and Lari et al., US Pat. No. 4,974,661, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0005】機械的なダム又はシールを使用することに
よる固有の欠点に打ち勝つために、電気伝導性のコイル
によって取り巻かれた磁気コアを有し、間隙の開口端に
隣接して間隔を置いて位置する一対の磁石を有する電磁
石を採用することにより、間隙の開口端で溶融金属を閉
じ込める努力が為されている。この磁石は時間的に変化
する(例えば交流又は変動直流)のコイルを介する流れ
によってエネルギーを与えられており、この磁石は、こ
の磁石の両極の間の間隙の開口端を横切って延びる時間
的に変化する磁場を生じる。磁場は磁石の極の配置に依
存して水平又は垂直の何れでもあり得る。水平の磁場を
生成する磁石の例は、前述のPareg (原文のまま)の米
国特許第4,936,374 号及びPreag の米国特許第5,251,68
5 号に記載されている。垂直の磁場を生成する磁石の例
は、前述のLari他の米国特許第4,974,661 号に記載され
ている。これらの特許の全ての開示は参照によってここ
に組み込まれている。
[0005] To overcome the inherent disadvantages of using mechanical dams or seals, it has a magnetic core surrounded by electrically conductive coils and is spaced apart adjacent the open end of the gap. Efforts have been made to confine the molten metal at the open end of the gap by employing an electromagnet having a pair of magnets. The magnet is energized by flow through a time-varying (e.g., alternating or fluctuating direct current) coil, the magnet extending temporally across the open end of the gap between the poles of the magnet. Produces a changing magnetic field. The magnetic field can be either horizontal or vertical depending on the arrangement of the poles of the magnet. Examples of magnets that produce a horizontal magnetic field are described in the aforementioned Pareg U.S. Pat. No. 4,936,374 and in Preag U.S. Pat. No. 5,251,68.
It is described in No. 5. Examples of magnets that produce a perpendicular magnetic field are described in the aforementioned Lari et al., U.S. Pat. No. 4,974,661. The disclosures of all of these patents are incorporated herein by reference.

【0006】時間的に変動する磁場は、間隙の開口端に
隣接する溶融金属に渦電流を誘起する。誘起された渦電
流はそれ自身の時間的に変化する磁場を生成し、この磁
場は間隙の開口端に、電磁石から生成する磁場によって
供給される磁束密度に付加する磁束密度を供給する。結
果として生ずる斥力は、間隙の開口端の溶融金属に向け
られる。斥力は以下のように表される。
[0006] The time-varying magnetic field induces eddy currents in the molten metal adjacent the open end of the gap. The induced eddy currents create their own time-varying magnetic field, which supplies the open end of the gap with a magnetic flux density that is in addition to the magnetic flux density provided by the magnetic field generated from the electromagnet. The resulting repulsion is directed at the molten metal at the open end of the gap. The repulsion is expressed as follows.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】ここで、fは間隙の開口端に於ける斥力、
Jは溶融金属に於けるピーク誘起電流密度、Bは、(1)
電磁石からの磁場及び(2) 誘起渦電流からの磁場、によ
るピーク磁束密度である。
Where f is the repulsive force at the open end of the gap,
J is the peak induced current density in the molten metal, and B is (1)
The peak magnetic flux density due to the magnetic field from the electromagnet and (2) the magnetic field from the induced eddy current.

【0009】一対のロールの間の間隙の開口端に溶融金
属を磁気的に閉じ込めるための他の工夫は、時間的に変
化する電流を流出させるコイルを間隙の開口端付近に配
置することである。このことはコイルに、間隙の開口端
付近の溶融金属に渦電流を誘起する磁場を発生させ、間
隙付近の磁極を用いたシステムに関して上述と同様の斥
力を生じさせる。磁気的に閉じ込めるダムのタイプのコ
イルの例は、Gerber他の米国特許第5,197,534 号と、Ge
rberの米国特許第5,279,350 号に記載され、これらの開
示は参照によってここに組み込まれている。
Another approach to magnetically confine the molten metal to the open end of the gap between the pair of rolls is to place a coil near the open end of the gap to allow time-varying current to flow. . This creates a magnetic field in the coil that induces eddy currents in the molten metal near the open end of the gap, creating repulsions similar to those described above for systems using magnetic poles near the gap. Examples of magnetically confined dam type coils are U.S. Pat.No. 5,197,534 to Gerber et al.
No. 5,279,350 to Rber, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

【0010】更に、斥力に関して、その積分は平均の反
発力の磁気的圧力Pを与え、これは磁気的閉じ込めダム
の例のタイプのコイルの場合には、以下のように表され
る。
Further, with respect to repulsion, the integral gives the average repulsive magnetic pressure P, which, for a coil of the type of example of a magnetic confinement dam, is expressed as:

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】ここで、kはコイルと溶融金属の結合因
子、μは空気(及び溶融金属)の磁気透過率、Bは(上
述の)ピーク磁束密度である。
Here, k is a coupling factor between the coil and the molten metal, μ is the magnetic permeability of air (and the molten metal), and B is the peak magnetic flux density (described above).

【0013】結合因子は典型的には1より小さい。溶融
金属が鋼鉄の場合、そして時間的に変化する電流の周波
数が3000ヘルツの場合には、結合因子(k)は約
0.18と0.90の間の何れかの値となり、間隙の開
口端での溶融金属のプールの幾何学的配置に依存する。
結合因子は溶融金属に於いて誘起された渦電流の表皮
(即ち貫入)の深さが増大するに伴って減少する。表皮
の深さは周波数の減少に伴って増大するので、周波数の
減少は結合因子(k)の減少をもたらし,これは反発の
圧力(p)減少をもたらす。
[0013] The binding agent is typically less than one. If the molten metal is steel, and if the frequency of the time-varying current is 3000 Hertz, the coupling factor (k) will be somewhere between about 0.18 and 0.90, and the gap opening Depends on the geometry of the pool of molten metal at the edges.
The binding factor decreases with increasing skin depth (ie, penetration) of the induced eddy currents in the molten metal. Since the skin depth increases with decreasing frequency, a decrease in frequency results in a decrease in the coupling factor (k), which leads to a decrease in the repulsive pressure (p).

【0014】溶融した鋼鉄を含めるために,反発の圧力
はロールの間の間隙の開口端を介して外側に溶融金属を
押し出す圧力に少なくとも等しくなければならない。反
発の圧力(p)はダムにより生じるピーク磁束密度
(B)の増大により増大し得るが,磁束密度の増大はま
た,ダムに於けるパワーの損失(熱として消耗する)を
増大させる。ダムに於ける単位面積当りの平均のパワー
損失は,以下のように表される。
In order to include the molten steel, the repulsion pressure must be at least equal to the pressure pushing the molten metal outward through the open end of the gap between the rolls. The repulsion pressure (p) can be increased by increasing the peak magnetic flux density (B) created by the dam, but increasing the magnetic flux density also increases the power loss (wasted as heat) at the dam. The average power loss per unit area at a dam is given by:

【0015】[0015]

【数3】 (Equation 3)

【0016】ここで、(δ)は銅の表皮の深さ表皮の深
さであり、この物質は閉じ込めコイルの材料であり、
(μ)は銅の磁気透過率である。
Where (δ) is the depth of the skin of copper, the depth of the skin, and this substance is the material of the confinement coil;
(Μ) is the magnetic transmittance of copper.

【0017】前述の式から、ダムに於けるパワー損失
は、時間的に変化する電流の周波数を減少させることに
より増大する表皮深さ(δ)を増大させることにより減
少させることができる。しかし、上述のように、周波数
の減少は結合因子(k)を減少させ、これは反発の圧力
(P)に於ける減少を生ずる。
From the above equation, it can be seen that the power loss at the dam can be reduced by increasing the skin depth (δ), which increases by reducing the frequency of the time-varying current. However, as described above, a decrease in frequency reduces the coupling factor (k), which results in a decrease in the repulsive pressure (P).

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

(1) 溶融金属の閉じ込めを供給する十分に高い反発の圧
力を供給し、その一方、(2) ダムに於けるパワー損失を
減少させること、が望まれている。換言すれば、ダムに
於けるパワー損失に対して比較的高い比率の閉じ込め圧
力を供給しなければならない。この比率(P/PL)は
以下のように表される。
It is desirable to (1) provide a sufficiently high repulsion pressure to provide confinement of the molten metal, while (2) reduce the power loss at the dam. In other words, a relatively high ratio of containment pressure to power loss at the dam must be provided. This ratio (P / PL) is expressed as follows.

【0019】[0019]

【数4】 (Equation 4)

【0020】ここで、(δ)は銅(コイルの材料)に於
ける表皮深さ、(μ)は空気(並びに銅及び溶融鋼鉄)
の透磁率、(k)はコイルと溶融金属の結合因子であ
る。この議論のために、空気、銅及び溶融鋼鉄の透磁率
(μ)を同じと仮定することができる。
Where (δ) is the skin depth in copper (coil material) and (μ) is air (and copper and molten steel)
, (K) is a coupling factor between the coil and the molten metal. For this discussion, it can be assumed that the magnetic permeability (μ) of air, copper and molten steel are the same.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明に
従えば、ダムに於けるパワー損失は、反発の圧力を実質
的に減少させることなく減少する。これは、溶融金属に
於ける伝導電流を用いることにより達成される。このよ
うな配置は、閉じ込め磁場を発生するための溶融金属に
於ける誘起渦電流を単独で採用する配置より、(以下に
記述する)幾つかの利点を有している。
According to the present invention, power loss at a dam is reduced without substantially reducing the repulsion pressure. This is achieved by using conduction current in the molten metal. Such an arrangement has several advantages (discussed below) over an arrangement employing solely the induced eddy currents in the molten metal to generate the confined magnetic field.

【0022】本発明の実施例の全てに採用されている閉
じ込めコイルは、連続的な板の鋳造装置のロールの間の
間隙の開口端に於ける溶融金属のプールに面して垂直に
配された第1の閉じ込めコイル部分を有している。第1
のコイル部分の底部は、垂直に配された第2の閉じ込め
コイルの底部に電気的に接続されている。
The confinement coils employed in all of the embodiments of the present invention are positioned vertically facing the pool of molten metal at the open end of the gap between the rolls of the continuous plate casting machine. A first confinement coil portion. First
Is electrically connected to the bottom of a second vertically arranged confinement coil.

【0023】上部電極が間隙の開口端付近の溶融金属の
プールの頂部に延びている。他方、下部電極又はブラシ
は、(a) ロールの挟む部分の直下に位置する固化した鋼
鉄の板に接し、又は(b) その位置の二つのロールに接す
るか、又は(c) 上記(a) 及び(b) のように板とロールの
両方に接している。
An upper electrode extends to the top of the pool of molten metal near the open end of the gap. On the other hand, the lower electrode or brush is (a) in contact with the solidified steel plate located immediately below the portion between the rolls, or (b) in contact with the two rolls at that position, or (c) As shown in (b) and (b), it is in contact with both the plate and the roll.

【0024】全ての実施例に於いて、時間的に変化する
電流が第1の閉じ込めコイル部分に導入される。一の実
施例では、電源(即ちトランスの二次コイル)からの電
流の全てが、最初に第1のコイル部分を介して下方に流
れ、次に以下の2つの電流に分けられる。(a) 一の電流
は第2の閉じ込めコイル部分を介して上方へ向けられ、
(b) 他方の電流はロールの挟む部分の直下の下部電極又
はブラシに向けられ、次に溶融金属のプールを介して伝
導電流として上方へ向けられて上部電極に達する。
In all embodiments, a time-varying current is introduced into the first confinement coil section. In one embodiment, all of the current from the power supply (ie, the secondary coil of the transformer) first flows down through the first coil section and is then split into the following two currents: (a) one current is directed upward through a second confinement coil section;
(b) The other current is directed to the lower electrode or brush just below the sandwich of the roll and then upwardly through the pool of molten metal as conduction current to reach the upper electrode.

【0025】他の実施例に於いては、電源からの電流は
最初に分離した別々の電流として供給される。即ち、
(a) 一つの電流は上述のように第1及び第2の閉じ込め
コイル部分に向けられ、(b) 他の電流は最初に上述の下
部電極又はブラシに向けられ、それから上述のように伝
導電流として溶融金属を介して上方へ流れる。
In another embodiment, the current from the power supply is initially provided as a separate, separate current. That is,
(a) one current is directed to the first and second confinement coil sections as described above, (b) the other current is first directed to the lower electrode or brush, and then the conduction current as described above. Flows upward through the molten metal.

【0026】全ての実施例に於いて、溶融金属のプール
には、伝導電流と同様に誘起された渦電流が存在してい
る。これらの渦電流は、閉じ込めコイルによって発生す
る磁場により、溶融金属のプールに誘起される。溶融金
属をプールに閉じ込める反発の圧力を供給する磁束密度
(B)は3つの成分を合体させる。即ち、(1) 閉じ込め
コイルを流れる電流によって発生する磁場による磁束密
度;(2) 溶融金属のプールに誘起された渦電流により発
生する磁場による磁束密度;及び(3) 溶融金属のプール
を流れる伝導電流によって生じる磁場による磁束密度で
ある。第2成分、即ち(2) は、単に溶融金属プールの電
流が単独の誘起電流である配置より、磁束密度の全体に
対して実質的により小さい要因である。
In all embodiments, pools of molten metal have induced eddy currents as well as conduction currents. These eddy currents are induced in the pool of molten metal by the magnetic field generated by the confinement coil. The magnetic flux density (B), which provides the repulsive pressure to confine the molten metal in the pool, combines the three components. That is, (1) the magnetic flux density due to the magnetic field generated by the current flowing through the confinement coil; (2) the magnetic flux density due to the magnetic field generated by the eddy current induced in the pool of molten metal; and (3) the conduction through the pool of molten metal. This is the magnetic flux density due to the magnetic field generated by the current. The second component, (2), is a factor that is substantially smaller for the overall magnetic flux density than an arrangement where the current in the molten metal pool is solely the induced current.

【0027】上述したように、時間的に変化する電流の
周波数が減少すると、閉じ込めダムのコイルに於けるパ
ワー損失が減少するが、溶融金属プールに於ける誘起渦
電流の表皮深さ(δ)も増大する。表皮深さ(渦電流の
貫入の深さ)の増大は、閉じ込めコイル及び溶融金属の
間の結合因子(k)を減少させ、これは次に反発の圧力
を減少させる。
As mentioned above, as the frequency of the time-varying current decreases, the power loss in the coil of the confinement dam decreases, but the skin depth (δ) of the induced eddy current in the molten metal pool. Also increase. Increasing the skin depth (depth of eddy current penetration) reduces the coupling factor (k) between the confinement coil and the molten metal, which in turn reduces the repulsive pressure.

【0028】しかし、溶融金属プールに於ける伝導電流
に関しては、その電流の貫入の深さ(電流分布)は周波
数にはあまり依存せず、むしろ電極の配置に依存してい
る。
However, as for the conduction current in the molten metal pool, the penetration depth (current distribution) of the current does not depend much on the frequency, but rather on the arrangement of the electrodes.

【0029】(時間的に変化する伝導電流が変動する直
流である場合、周波数の減少は電流分布に実質的に影響
しない;時間的に変化する伝導電流が交流の場合周波数
の減少は、溶融金属の伝導電流なしの構成より電流分布
に与える影響は実質的に小さい。)それ故に、時間的に
変化する伝導電流の周波数の減少は、電流分布に大きな
変化を生じない。従って、結合因子(k)(これは表皮
深さの増大とともに減少する)に於ける大きな減少はな
い。
(If the time-varying conduction current is a fluctuating DC, the frequency reduction does not substantially affect the current distribution; if the time-varying conduction current is an AC, the frequency reduction will be The effect on the current distribution is substantially less than in the configuration without the conduction current.) Therefore, a decrease in the frequency of the time-varying conduction current does not cause a significant change in the current distribution. Thus, there is no significant decrease in binding factor (k), which decreases with increasing skin depth.

【0030】結果として、閉じ込めコイルに於けるパワ
ー損失を減少させる周波数の減少は、伝導電流に関連す
る結合因子の減少を生ぜず、また、伝導電流によって発
生する磁場による磁束密度の大きな減少も生じない。こ
のような周波数の減少から生じる反発の圧力に於ける否
定的な影響は、溶融金属のプールの電流が誘起渦電流単
独である状況から生じる否定的な結果より実質的に少な
いであろう。
As a result, the reduction in frequency that reduces the power loss in the confinement coil does not result in a reduction in the coupling factor associated with the conduction current, and also results in a large decrease in magnetic flux density due to the magnetic field generated by the conduction current. Absent. The negative impact on the repulsive pressure resulting from such a frequency reduction will be substantially less than the negative consequences resulting from the situation where the current in the pool of molten metal is the induced eddy current alone.

【0031】時間的に変化する電流の周波数の減少は、
閉じ込めコイルのパワー損失を減少させるのみならず、
溶融金属に於けるパワー損失をも減少させる。
The decrease in the frequency of the time-varying current is
Not only does it reduce the power loss of the confinement coil,
It also reduces power loss in the molten metal.

【0032】時間的に変化する電流は、磁束密度の増加
と減少のサイクルを有する対応する周波数を有する時間
変化する磁場を生成する。磁場の溶融金属を閉じ込める
能力は、もし時間変化する電流の周波数が減少し過ぎた
なら、逆に影響を受け得る。
The time-varying current produces a time-varying magnetic field having a corresponding frequency with a cycle of increasing and decreasing magnetic flux density. The ability of the magnetic field to confine the molten metal can be adversely affected if the frequency of the time-varying current is reduced too much.

【0033】この周波数は下限以下には減少させること
はできず、この下限は、時間変化する磁場の連続サイク
ルに対するピーク磁束密度の間の時間の期間が、ロール
の間の間隙の開口端を介する溶融金属の流出を抑制する
には長すぎることとなる周波数である。
This frequency cannot be reduced below the lower limit, which means that the period of time between the peak magnetic flux densities for successive cycles of the time-varying magnetic field is reduced through the open end of the gap between the rolls. This frequency is too long to suppress the outflow of the molten metal.

【0034】与えられた閉じ込めシステムへの入力電流
に対し、溶融金属のプールの伝導電流を採用する本発明
に従う配置によって発生する磁束密度は、溶融金属のプ
ールに於ける電流が誘起渦電流のみからなる配置によっ
て発生する磁束密度よりも大きい。
For a given input current to the confinement system, the magnetic flux density generated by the arrangement according to the present invention employing the conduction current of the pool of molten metal is such that the current in the pool of molten metal is derived from the induced eddy current only. Larger than the magnetic flux density generated by such an arrangement.

【0035】他の特徴及び利点は、クレームされ、開示
され、或いは以下の添付図面に関連する詳細な記述から
当業者に明らかとなる装置及び方法に固有のものであ
る。
Other features and advantages are inherent in the apparatus and method claimed, disclosed, or will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0036】[0036]

【実施例】まず、図1〜図3を参照すると、30で一般
的に示されているのは電磁気的閉じ込め装置であり、こ
の装置は、水平に間隔を置いて配された2つの部材3
1,32の間の垂直に延びる間隙35の開口端36から
溶融金属が漏れるのを防止するための装置であり、上記
2つの部材31,32の間には、溶融金属のプール38
が位置している。水平に間隔を置いて配された部材は、
連続で板を鋳造する互いに反対方向に回転する一対の鋳
造ロールを有している。鋳造ロール31,32は、その
間の垂直に延びる間隙35の底部にニップ39を有して
いる。互いに反対方向に回転する一対のロールは、溶融
プール38から、ニップ39から下方に延びる連続板3
7に金属を固化させる手段を有している。ロール31,
32はここに示していない通常の方法によって冷却され
ている。プール38は、典型的には溶融鋼鉄である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring first to FIGS. 1-3, generally indicated at 30 is an electromagnetic confinement device which comprises two horizontally spaced members 3.
A device for preventing molten metal from leaking from an open end 36 of a vertically extending gap 35 between the two members 31 and 32, and a pool 38 of molten metal is provided between the two members 31 and 32.
Is located. The horizontally spaced members are:
It has a pair of casting rolls that rotate in opposite directions to continuously cast a plate. The casting rolls 31, 32 have a nip 39 at the bottom of a vertically extending gap 35 therebetween. A pair of rolls rotating in opposite directions are formed from a molten pool 38 by a continuous plate 3 extending downward from a nip 39.
7 has means for solidifying the metal. Roll 31,
32 is cooled by conventional means not shown here. Pool 38 is typically of molten steel.

【0037】閉じ込め装置がなければ、間隙35の溶融
金属は間隙35の開口端36を介して漏れるであろう。
一つの開口端36及び一つの電磁気的閉じ込め装置のみ
が添付図面に示されているが、間隙35の2つの開口端
36のそれぞれに、装置30があることを理解しなけれ
ばならない。
Without the confinement device, molten metal in gap 35 would leak through the open end 36 of gap 35.
Although only one open end 36 and one electromagnetic confinement device are shown in the accompanying drawings, it should be understood that there is a device 30 at each of the two open ends 36 of the gap 35.

【0038】図5〜7及び10を参照すれば、電磁気的
閉じ込め装置30は、間隙35の開口端36付近に電気
導電性の閉じ込めコイル40を有している。コイル40
は間隙35の開口端36を介して溶融金属プール38に
向かって延びる第1の水平磁場を発生させる。
Referring to FIGS. 5 to 7 and 10, the electromagnetic confinement device 30 has an electrically conductive confinement coil 40 near the open end 36 of the gap 35. Coil 40
Generates a first horizontal magnetic field extending toward the molten metal pool 38 through the open end 36 of the gap 35.

【0039】コイル40は、間隙35の開口端36に面
して垂直に配された第1の閉じ込めコイル部41と、第
1のコイル部41に43で電気的に接続され垂直に配さ
れた第2の閉じ込めコイル部42とを備えている。第2
のコイル部42は第1のコイル部41の後ろに面して間
隔を置いて配されている。
The coil 40 is vertically connected to a first confinement coil portion 41 which is vertically arranged facing the open end 36 of the gap 35 and is electrically connected to the first coil portion 41 at 43. And a second confinement coil section 42. Second
Are arranged at an interval facing the back of the first coil section 41.

【0040】また、図3〜6、10を参照すれば、電磁
気的閉じ込め装置30は、間隙35の開口端36付近で
ニップ39の下方の位置に、(a) 板37及び(b) 鋳造ロ
ール31,32の少なくとも一つに電気的に接続されて
いるブラシ46,47を有している。装置30は、間隙
35の開口端36付近でニップ39上の位置に、溶融金
属プール38に電気的に接続するための電極48を有し
ている。
Referring to FIGS. 3 to 6 and 10, the electromagnetic confinement device 30 includes (a) a plate 37 and (b) a casting roll near the opening end 36 of the gap 35 and below the nip 39. It has brushes 46 and 47 that are electrically connected to at least one of 31 and 32. The apparatus 30 has an electrode 48 at a position on the nip 39 near the open end 36 of the gap 35 for electrically connecting to the molten metal pool 38.

【0041】図5,6及び10を参照すれば、装置30
に関連して、入力電流を受け入れる主コイル51と、図
6に示す少なくとも一の補助コイル52を有する変圧器
50が設けられている。図5の実施例では、補助コイル
は分離した別々の一対のコイル部52a及び52bを有
している。図10の実施例では、補助コイルは73に示
されるセンタータップコイルの形式である。
Referring to FIGS. 5, 6 and 10, the device 30
In connection therewith, there is provided a transformer 50 having a main coil 51 for receiving an input current and at least one auxiliary coil 52 shown in FIG. In the embodiment of FIG. 5, the auxiliary coil has a separate pair of coil portions 52a and 52b. In the embodiment of FIG. 10, the auxiliary coil is in the form of a center tap coil shown at 73.

【0042】再び図5の実施例を参照すれば、第1の閉
じ込めコイル部41は、上端部44及び下端部45を有
している。垂直に配された閉じ込めコイル部42は、上
端部54及び下端部55を有している。前述のように、
変圧器50は一対の分離した別々のコイル部52a及び
52bを有している。各補助コイル部は、対向する一対
のコイル終端を有している。ライン56は、補助コイル
部52bの一つの終端70を第1の閉じ込めコイル部4
1の上端部44に電気的に接続している。戻りライン5
7は、補助コイル部52bの他方の終端71を第2の閉
じ込めコイル部42の上端部54に電気的に接続してい
る。ライン58は、補助コイル部52aの一つの終端6
0を枝ライン58a,58bをそれぞれ介してブラシ4
6,47に電気的に接続している(図3)。戻りライン
59は、変圧器の補助コイル部52aの他方の終端61
を電極48に電気的に接続している。
Referring again to the embodiment of FIG. 5, the first confinement coil section 41 has an upper end 44 and a lower end 45. The vertically arranged confinement coil section 42 has an upper end 54 and a lower end 55. As aforementioned,
The transformer 50 has a pair of separate and separate coil portions 52a and 52b. Each auxiliary coil section has a pair of coil ends facing each other. Line 56 connects one end 70 of auxiliary coil section 52b to first confinement coil section 4
1 is electrically connected to the upper end 44. Return line 5
Reference numeral 7 electrically connects the other end 71 of the auxiliary coil portion 52b to the upper end portion 54 of the second confinement coil portion 42. The line 58 is connected to one end 6 of the auxiliary coil portion 52a.
0 to the brush 4 via the branch lines 58a and 58b, respectively.
6, 47 (FIG. 3). The return line 59 is connected to the other end 61 of the auxiliary coil portion 52a of the transformer.
Is electrically connected to the electrode 48.

【0043】ライン56及び57は、第1のコイル部4
1を介する変圧器50からの時間的に変化する電流を第
1の垂直方向(図5の下方)に向かわせ、次に、第2の
コイル部42を介して第1の垂直方向に反対の第2の垂
直方向、即ち第2のコイル部42を介して上方に向かわ
せる第1の伝導手段を有している。より詳細には、変圧
器の補助コイル部52bからの電流は、ライン56を介
して流れ、次に、第1の閉じ込めコイル部41を介して
下方へ流れ、次に、コイル部41及び42の底部45,
55の電気接続部43、次に第2の閉じ込めコイル部4
2を上方へ流れ、次にライン57を介して補助コイル部
52bに戻る。閉じ込めコイル部41,42を介して流
れる時間変化する電流は、間隙35の開口端36付近に
第1の水平磁場を発生させる。
The lines 56 and 57 are connected to the first coil unit 4
1 is directed in a first vertical direction (below in FIG. 5) from the transformer 50 via the first coil section 42 and then in the first vertical direction via the second coil section 42. It has a first conducting means which is directed in the second vertical direction, that is, upwards via the second coil part 42. More specifically, the current from the auxiliary coil portion 52b of the transformer flows through line 56, then flows down through the first confinement coil portion 41, and then through the coil portions 41 and 42. Bottom 45,
55 electrical connection 43 and then the second confinement coil 4
2 and then return to the auxiliary coil section 52b via the line 57. The time-varying current flowing through the confinement coil portions 41 and 42 generates a first horizontal magnetic field near the opening end 36 of the gap 35.

【0044】電気伝導性のライン58、枝ライン58
a,58b,ブラシ46,47、電極48及び電気伝導
性の戻りライン59は、第2の伝導手段を有しており、
これは、変圧器の補助コイル部52aからの時間的に変
化する電流を、垂直に延びる間隙35の開口端36付近
で、伝導電流として溶融金属プール38を介して垂直に
向かわせる。プール38を介する伝導電流の流れは、第
1の閉じ込めコイル部41を介する電流の流れと反対の
方向(即ち、溶融金属プール38を介して上方)であ
る。この伝導電流の流れは、間隙35の開口端36付近
に第2の水平磁場を発生させる。
Electrically conductive line 58, branch line 58
a, 58b, brushes 46, 47, electrode 48 and electrically conductive return line 59 have a second conductive means;
This causes the time-varying current from the auxiliary coil portion 52a of the transformer to be directed vertically through the molten metal pool 38 as a conduction current near the open end 36 of the vertically extending gap 35. The flow of conduction current through the pool 38 is in a direction opposite to the flow of current through the first confinement coil portion 41 (ie, upward through the molten metal pool 38). This flow of the conduction current generates a second horizontal magnetic field near the opening end 36 of the gap 35.

【0045】第1及び第2の閉じ込めコイル部41,4
2を介する電流の流れの方向は、それぞれ62,63で
示され、溶融金属プール38を介する伝導電流の流れの
方向は64で示されている(図5及び7)。第1及び第
2の水平磁場は、図7の65及び66で示されている。
これらの2つの磁場は同じ方向に流れ、互いに増大して
いる。
First and second confinement coil portions 41, 4
The directions of the current flow through 2 are indicated by 62 and 63, respectively, and the direction of the conduction current through the molten metal pool 38 is indicated by 64 (FIGS. 5 and 7). The first and second horizontal magnetic fields are shown at 65 and 66 in FIG.
These two magnetic fields flow in the same direction and are increasing with each other.

【0046】閉じ込めコイル40と(上述した)第1及
び第2の伝導手段は、溶融金属プール38の存在下に、
間隙35の開口端36から内側に溶融金属を押し戻す磁
気的反発の圧力を供給するように協調する装置を有して
いる。
The confinement coil 40 and the first and second conductive means (as described above), in the presence of the molten metal pool 38,
A device cooperates to provide a magnetic repulsion pressure that pushes the molten metal back inward from the open end 36 of the gap 35.

【0047】図6の実施例を参照すれば、変圧器の補助
コイルは単一のコイル52を有している。この実施例で
は、ライン56は、補助コイル52の一つの終端90を
第1の閉じ込めコイル部41の上端部44に電気的に接
続している。戻りライン57は、第2の閉じ込めコイル
部42の上端部54を補助変圧コイル52の他方の終端
91に電気的に接続している。第1の閉じ込めコイル部
41の下端部45は、電気接続部43及び一対の接続ラ
イン68(その一方のみが図6に示されている)を介し
て、ブラシ46,47に接続されている。戻りライン5
9は、電極48を補助変圧コイル52の終端91に接続
している。上述したように、終端91は戻りライン57
にも接続され、次に、第2の閉じ込めコイル部42の上
端部42に接続されている。
Referring to the embodiment of FIG. 6, the auxiliary coil of the transformer has a single coil 52. In this embodiment, the line 56 electrically connects one end 90 of the auxiliary coil 52 to the upper end 44 of the first confinement coil section 41. The return line 57 electrically connects the upper end 54 of the second confinement coil section 42 to the other end 91 of the auxiliary transformer coil 52. The lower end portion 45 of the first confinement coil portion 41 is connected to the brushes 46 and 47 via the electric connection portion 43 and a pair of connection lines 68 (only one of which is shown in FIG. 6). Return line 5
9 connects the electrode 48 to the terminal end 91 of the auxiliary transformer coil 52. As described above, the end 91 is connected to the return line 57.
, And then to the upper end 42 of the second confinement coil section 42.

【0048】図6の実施例では、時間変化する電流は、
変圧器の補助コイル52からライン56を流れ、次に第
1の閉じ込めコイル部42を流れ、電気接続部43に至
って、ここで電流は分割される。電流の一部は第2の閉
じ込めコイル部42を上方へ流れ、次にライン57を介
して変圧器の補助コイルに戻る。電流のもう一方の部分
は接続ライン68を介してブラシ46,47に流れ、次
に、溶融金属プール38を介して電極48へ流れ、これ
から戻りライン59を介して変圧器の補助コイル52に
戻る。
In the embodiment of FIG. 6, the time-varying current is
The current flows from the auxiliary coil 52 of the transformer through the line 56 and then through the first confinement coil section 42 to the electrical connection 43 where the current is split. Some of the current flows upward through the second confinement coil section 42 and then back through line 57 to the auxiliary coil of the transformer. The other part of the current flows through the connecting lines 68 to the brushes 46, 47, then through the molten metal pool 38 to the electrode 48, and from there back to the transformer auxiliary coil 52 via the return line 59. .

【0049】図6の実施例では、閉じ込めコイル部4
1,42を介する電流の流れの方向、及び溶融金属プー
ル38を介する電流の流れの方向は、図6及び7の6
2,63及び64にそれぞれ示され、これらの方向は、
図5の実施例に於ける電流の流れの方向と同じである。
In the embodiment shown in FIG.
The direction of current flow through the molten metal pool 38 and the direction of current flow through the
2, 63 and 64, respectively, and these directions are:
This is the same as the direction of current flow in the embodiment of FIG.

【0050】コイル40を流れる時間変化する電流は、
図7の65に示す方向を有する第1の水平磁場を発生さ
せ、溶融金属プール38を流れる時間変化する伝導電流
は、図7の66に示す方向を有する第2の水平磁場を発
生させる。これらは図5の実施例によって発生する磁場
と同じ方向である。同様に、図7の66に示す方向を有
する第2の水平磁場は、図7の65で示す方向を有する
第1の水平磁場を増大させ、間隙35の開口端36に磁
気的反発の圧力を増大させる。
The time-varying current flowing through the coil 40 is
A first horizontal magnetic field having a direction indicated by 65 in FIG. 7 is generated, and the time-varying conduction current flowing through the molten metal pool 38 generates a second horizontal magnetic field having a direction indicated by 66 in FIG. These are in the same direction as the magnetic field generated by the embodiment of FIG. Similarly, the second horizontal magnetic field having the direction indicated by 66 in FIG. 7 increases the first horizontal magnetic field having the direction indicated by 65 in FIG. 7 and applies a magnetic repulsive pressure to the open end 36 of the gap 35. Increase.

【0051】本発明の全ての実施例に於いて、溶融金属
プール38を介して垂直に流れる伝導電流は、第1の閉
じ込めコイル部41を垂直に流れる電流の方向62とは
反対の64の方向に常に流れる。この関係の結果とし
て、溶融金属プール38を流れる伝導電流によって発生
する水平磁場の方向66は、コイル40によって発生す
る水平磁場の方向65と常に同じとなる。第1及び第2
の水平磁場が同じ水平方向(図7の65,66)に流れ
る場合、それらは互いに強めあう。
In all embodiments of the present invention, the conduction current flowing vertically through the molten metal pool 38 has a direction 64 that is opposite to the direction 62 of the current flowing vertically through the first confinement coil 41. Always flows to As a result of this relationship, the direction 66 of the horizontal magnetic field generated by the conduction current flowing through the molten metal pool 38 is always the same as the direction 65 of the horizontal magnetic field generated by the coil 40. First and second
When the horizontal magnetic fields flow in the same horizontal direction (65, 66 in FIG. 7), they reinforce each other.

【0052】溶融金属プール38を流れる伝導電流に加
えて、溶融金属プール38に於いて、第1の水平磁場に
よって誘起され、伝導電流と同じ方向64に流れる渦電
流も存在する。渦電流によって発生する水平磁場は、溶
融金属プールを流れる伝導電流によって発生する水平磁
場と同じ方向66に流れ、伝導電流と閉じ込めコイル4
0を流れる時間変化する電流とによって発生する水平磁
場を強める。
In addition to the conduction current flowing through the molten metal pool 38, there is also an eddy current in the molten metal pool 38 induced by the first horizontal magnetic field and flowing in the same direction 64 as the conduction current. The horizontal magnetic field generated by the eddy current flows in the same direction 66 as the horizontal magnetic field generated by the conduction current flowing through the molten metal pool, and the conduction current and the confinement coil 4
A horizontal magnetic field generated by a time-varying current flowing through zero.

【0053】図5及び6は時間変化する電流が交流であ
る実施例を示している。また、時間変化する電流は、変
動する直流であってもよい。変動する直流を採用した実
施例は図10に示されている。図10の実施例は、図6
の実施例と同様であり、いくつかの差異がある。同じ部
分については繰り返さない。差異について以下に記述す
る。
FIGS. 5 and 6 show an embodiment in which the time-varying current is an alternating current. The time-varying current may be a fluctuating direct current. An embodiment employing a fluctuating direct current is shown in FIG. The embodiment of FIG.
And there are some differences. The same part is not repeated. The differences are described below.

【0054】図10の変圧器50は戻りライン57,5
9に接続されたセンタータップ73を有する補助コイル
72を有している。補助コイル72の各端部はそれぞれ
整流器74,75に接続され、次に、それぞれ第1の閉
じ込めコイル部41の上端部44に向かうライン56に
電気的に接続されている。整流器74,75からの変動
する直流は、第1の閉じ込めコイル部41を下方に流れ
る。電流が第1の閉じ込めコイル部41を出るときに、
その下端部45で電流は2つの部分に分割され、分割さ
れた電流の第一の部分は電気接続部43を介して第2の
閉じ込めコイル部42に向かい、それを上方へ流れ、分
割された電流の第2の部分は、電気接続部68及びブラ
シ46,47を介して溶融金属プール38に向かい、そ
こで第2の部分は上方へ流れる。戻りライン57は、第
2の閉じ込めコイル部42の上端部45から補助変圧コ
イル72のセンタータップ73に流れる電流を接続し、
戻りライン59は電極48からセンタータップ73に流
れる電流を接続する。
The transformer 50 shown in FIG.
9 has an auxiliary coil 72 having a center tap 73 connected thereto. Each end of the auxiliary coil 72 is connected to a rectifier 74, 75, respectively, and then electrically connected to a line 56 towards the upper end 44 of the first confinement coil section 41, respectively. The fluctuating DC from the rectifiers 74 and 75 flows downward through the first confinement coil unit 41. When the current leaves the first confinement coil section 41,
At its lower end 45 the current is split into two parts, the first part of the split current being directed via the electrical connection 43 to the second confinement coil part 42 and flowing upwardly there and split. A second portion of the electrical current is directed through the electrical connection 68 and the brushes 46, 47 to the molten metal pool 38, where the second portion flows upward. The return line 57 connects a current flowing from the upper end 45 of the second confinement coil section 42 to the center tap 73 of the auxiliary transformer coil 72,
Return line 59 connects the current flowing from electrode 48 to center tap 73.

【0055】図6及び10の実施例では、第1の閉じ込
めコイル部41を下方に流れる電流の一部分は、溶融金
属プール38中も流れる。一方、図5の実施例では、溶
融金属プール38を流れる電流の部分は、閉じ込めコイ
ル40の部分を流れる電流の部分ではない。
In the embodiment of FIGS. 6 and 10, a portion of the current flowing down the first confinement coil section 41 also flows through the molten metal pool 38. On the other hand, in the embodiment of FIG. 5, the portion of the current flowing through the molten metal pool 38 is not the portion of the current flowing through the portion of the confinement coil 40.

【0056】閉じ込めコイル40を流れる時間変化する
電流と、溶融金属プール38を流れる電流とによって発
生する水平磁場は、協調して間隙35の開口端36から
内側へ溶融金属プール38を押し戻す磁気的反発の圧力
を発生させる。
The horizontal magnetic field generated by the time-varying current flowing through the confinement coil 40 and the current flowing through the molten metal pool 38 cooperate to push the molten metal pool 38 inward from the opening end 36 of the gap 35 inward. Generate pressure.

【0057】再び図7を参照すれば、第1の閉じ込めコ
イル部41は前面76、背面77及び対向側面78,7
9を有している。第1のコイル部の側面78、背面77
及び側面79を囲んでいるのは、第1の閉じ込めコイル
部41から、典型的には絶縁薄膜(図示せず)によって
電気的に絶縁された磁気部材82である。磁気部材80
は典型的には通常の磁気材料からなり、閉じ込めコイル
40を流れる時間変化する電流によって発生する磁場に
対する低磁気抵抗のリターンパスを規定する。
Referring again to FIG. 7, the first confinement coil section 41 has a front surface 76, a rear surface 77, and opposed side surfaces 78 and 7.
9. Side surface 78 and back surface 77 of the first coil unit
Surrounding the side surface 79 is a magnetic member 82 which is electrically insulated from the first confinement coil portion 41, typically by an insulating thin film (not shown). Magnetic member 80
Typically comprises a conventional magnetic material and defines a low reluctance return path to a magnetic field generated by a time-varying current flowing through the confinement coil 40.

【0058】磁気部材80は一対の腕部81,82を有
し、それぞれは第1のコイル部41の対向側面78,7
9のそれぞれに位置し、それぞれ間隙35の開口端36
の方向に延伸し、第1及び第2の閉じ込めコイル部4
1,42の間に位置している。
The magnetic member 80 has a pair of arms 81 and 82, each of which faces the opposing side surfaces 78 and 7 of the first coil 41.
9, each having an open end 36 of a gap 35.
And the first and second confinement coil portions 4
1,42.

【0059】コイル部41,42に採用されている構造
的配置は、前述のGerber他の米国特許第5,197,534 号に
詳細に記載されており、その開示は参照によってここに
組み込まれる。しかし、上述のGerber他の米国特許第5,
197,534 号に開示されている装置とは相違して、本発明
の装置は磁気腕部81,82の外側に磁気シールドが設
けられていない。このようなシールドは閉じ込めコイル
によって発生する磁場を間隙35の開口端36付近に閉
じ込めるために採用される。このことは、溶融金属プー
ル38を流れる電流によって発生する水平磁場の主たる
電流源として溶融金属プール38の誘起渦電流に依存し
ている装置では重要である。しかし、本発明では、伝導
電流が溶融金属プール38を流れる電流によって発生す
る水平磁場の主たる電流源である。従って、Gerber他の
米国特許第5,197,534 号の磁気シールドは不要である。
The structural arrangement employed for the coil sections 41, 42 is described in detail in the aforementioned Gerber et al. US Pat. No. 5,197,534, the disclosure of which is incorporated herein by reference. However, Gerber et al., U.S. Pat.
Unlike the device disclosed in 197,534, the device of the present invention does not have a magnetic shield outside the magnetic arms 81,82. Such a shield is employed to confine the magnetic field generated by the confinement coil near the open end 36 of the gap 35. This is important in devices that rely on the induced eddy currents in the pool 38 as the primary current source of the horizontal magnetic field generated by the current flowing through the pool 38. However, in the present invention, the conduction current is the main current source of the horizontal magnetic field generated by the current flowing through the molten metal pool 38. Thus, the magnetic shield of Gerber et al., US Pat. No. 5,197,534 is not required.

【0060】上述のように、電極48は鋳造ロール3
1,32の間でニップ39の上に配されている(図
2)。電極48は少なくとも部分的に浸漬される溶融金
属プール38の高温に耐える電気伝導性材料からなる。
電極48は例えばグラファイトからなる。
As described above, the electrode 48 is
It is arranged above the nip 39 between the first and the second 32 (FIG. 2). The electrodes 48 are made of an electrically conductive material that withstands the high temperatures of the molten metal pool 38 that is at least partially immersed.
The electrode 48 is made of, for example, graphite.

【0061】鋳造ロール31,32は、銅、銅合金、或
いはセラミック、或いはオーステナイト系(非磁性)ス
テンレス鋼である。
The casting rolls 31, 32 are made of copper, copper alloy, ceramic, or austenitic (non-magnetic) stainless steel.

【0062】セラミックからなる鋳造ロールはさほど伝
導性が高くない。このような場合、溶融金属プール38
への適切な電気的接続は、ブラシ46,47及び板37
を介することである。好ましくは、ブラシを板37と接
触させるのにスプリングを使用することであり、このよ
うなスプリングは図9の85に表されている。
[0062] Casting rolls made of ceramic are not very conductive. In such a case, the molten metal pool 38
Suitable electrical connections to the brushes 46, 47 and plate 37
Is through. Preferably, a spring is used to bring the brush into contact with the plate 37, such a spring being represented at 85 in FIG.

【0063】鋳造ロールが銅又は銅合金のような電気電
動性の材料からなる場合には、溶融金属プール38への
適切な電気接続は、鋳造ロールを含んでいる。換言すれ
ば、適切な電気接続はブラシ46,47とロール31,
32との間にあり、付加的にブラシと板37との接続も
あり得る。適切な電気的接続がブラシと鋳造ロールであ
る場合、ブラシを鋳造ロールに押しつけるためにスプリ
ング86を採用するのが好ましく、このようなスプリン
グは図8の86に表されている。
If the casting roll is made of an electrically powered material such as copper or a copper alloy, a suitable electrical connection to the molten metal pool 38 includes a casting roll. In other words, the proper electrical connection is between the brushes 46, 47 and the roll 31,
32, and there may additionally be a connection between the brush and the plate 37. If the appropriate electrical connection is a brush and a casting roll, it is preferred to employ a spring 86 to press the brush against the casting roll, such a spring being represented at 86 in FIG.

【0064】ブラシ46,47はグラファイトやリン生
銅のような導伝性の材料からなる。
The brushes 46 and 47 are made of a conductive material such as graphite or phosphorous copper.

【0065】ブラシが(リン青銅のような)材料からな
る場合、内部で冷却される。ブラシがグラファイトから
なる場合、内部で冷却されるブラシホルダの採用が効き
目がある。このパラグラフの前の部分に記載されている
タイプの冷却の配置は、従来技術である。
If the brush is made of a material (such as phosphor bronze), it is cooled internally. When the brush is made of graphite, it is effective to employ a brush holder that is internally cooled. Cooling arrangements of the type described in the preceding part of this paragraph are prior art.

【0066】上述の詳細な記述は理解を明確にするため
にのみ与えられたものであり、改変が当業者に明かであ
るように、これから不必要な限定が理解されるべきでは
ない。
The above detailed description has been given for clarity of understanding only, and no unnecessary limitations should be understood from this, as modifications will be apparent to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電磁気閉じ込め装置の一実施例を採用
する連続式板鋳造装置の端部を示す図である。
FIG. 1 is a view showing an end of a continuous plate casting apparatus employing one embodiment of an electromagnetic confinement device of the present invention.

【図2】図1の構造の部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the structure of FIG.

【図3】図1の構造の端部の一部破断部分拡大図であ
る。
FIG. 3 is a partially cutaway enlarged view of an end portion of the structure of FIG. 1;

【図4】図3と同様の端部の一部破断拡大図である。FIG. 4 is a partially cutaway enlarged view of an end portion similar to FIG. 3;

【図5】交流を用いた閉じ込め装置の実施例の概略図で
ある。
FIG. 5 is a schematic diagram of an embodiment of a confinement device using an alternating current.

【図6】交流を用いた閉じ込め装置の他の実施例の概略
図である。
FIG. 6 is a schematic view of another embodiment of the confinement device using alternating current.

【図7】本発明の装置に関連する電流と磁場の方向を示
す一部破断部分平面図である。
FIG. 7 is a partial cutaway plan view showing the directions of current and magnetic field associated with the device of the present invention.

【図8】本発明の装置の端部を表わす一部破断拡大図で
ある。
FIG. 8 is a partially cutaway enlarged view showing an end of the device of the present invention.

【図9】本発明の装置の端部を表わす一部破断拡大図で
ある。
FIG. 9 is a partially cutaway enlarged view showing an end of the device of the present invention.

【図10】直流を用いた閉じ込め装置の実施例を表す概
略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of a confinement device using direct current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…電磁気的閉じ込め装置 31,32…鋳造ロール 33…間隙 35…間隙 36…開口端 37…板 38…溶融プール 39…ニップ 40…コイル 41…第1の閉じ込めコイル部 42…第2の閉じ込めコイル部 46,47…ブラシ 48…電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Electromagnetic confinement apparatus 31, 32 ... Casting roll 33 ... Gap 35 ... Gap 36 ... Open end 37 ... Plate 38 ... Melt pool 39 ... Nip 40 ... Coil 41 ... First confinement coil part 42 ... Second confinement coil Part 46, 47 ... Brush 48 ... Electrode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/01 B22D 11/06 330 B22D 45/00Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B22D 11/01 B22D 11/06 330 B22D 45/00

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 溶融金属のプールがその間に位置する水
平に間隔を置いて配された二つの部材の間に、垂直方向
に延びる間隙の開口端を介して前記溶融金属が漏れるの
を防止する電磁気的閉じ込め装置であって、該装置が、 前記間隙の前記開口端を介する溶融金属の前記プールの
方に延びる第1の水平磁場を発生させるための、前記間
隙付近に配された電気伝導性の閉じ込めコイル手段を有
し、 前記閉じ込めコイル手段は、前記間隙の前記開口端に面
して垂直に配された第1の閉じ込めコイル部と、前記第
1の閉じ込めコイル部の背面に間隔を置いて面し前記第
1の閉じ込めコイル部に電気的に接続され垂直に配され
た第2の閉じ込めコイル部とを有し、 前記閉じ込めコイル部の一方を介して時間変化する電流
を第1の垂直方向に向かわせ、次に前記コイル部の他方
を介し前記第1の垂直方向とは反対の第2の垂直方向に
向かわせて、前記間隙の開口端付近に第1の水平磁場を
発生させる第1の伝導手段と、 前記垂直に延びる間隙の開口端付近に於ける前記溶融金
属プールを介して、垂直方向に前記時間変化する電流を
伝導電流として、前記第1のコイル部を介して流れる電
流の方向とは逆の方向に向かわせて、前記間隙の開口端
付近に第2の水平磁場を発生させる第2の伝導手段とを
有し、 前記閉じ込めコイル部及び前記第1及び第2の伝導手段
は、前記溶融プールの存在下に、前記間隙の開口端から
内側に前記溶融金属を押し戻す磁気的反発の圧力を供給
するように協調する手段を有することを特徴とする閉じ
込め装置。
1. Preventing leakage of molten metal through the open end of a vertically extending gap between two horizontally spaced members between which a pool of molten metal is located. An electro-magnetic confinement device comprising: an electro-conductivity device disposed near said gap for generating a first horizontal magnetic field extending toward said pool of molten metal through said open end of said gap. Confining coil means, wherein the confining coil means is spaced apart from a first confinement coil portion vertically disposed facing the open end of the gap and a back surface of the first confinement coil portion. And a second confinement coil portion which is electrically connected to the first confinement coil portion and is vertically arranged, and the time-varying current flows through one of the confinement coil portions to the first vertical confinement coil portion. Head in the direction Next, a first conductive means for generating a first horizontal magnetic field near an opening end of the gap by being directed to a second vertical direction opposite to the first vertical direction via the other of the coil portions. Through the molten metal pool in the vicinity of the opening end of the vertically extending gap, using the time-varying current as a conduction current in a direction opposite to the direction of the current flowing through the first coil portion. And a second conducting means for generating a second horizontal magnetic field in the vicinity of the opening end of the gap in the direction of. The confining coil portion and the first and second conducting means A containment device comprising means for cooperating to provide a magnetic repulsion pressure that pushes the molten metal back from the open end of the gap in the presence of the pool.
【請求項2】 請求項1記載の装置であって、 前記間隔を置いて水平に配された部材が、連続的に板を
鋳造する装置の互いに反対方向に回転する一対の鋳造ロ
ールを有し、 該鋳造ロールは、その間の前記垂直に延びる間隙の底部
にニップを有し、前記互いに反対方向に回転するロール
は、前記溶融プールから前記ニップから下方に延びる連
続板となるように金属を固化させるための手段を有する
装置。
2. Apparatus according to claim 1, wherein said spaced horizontally arranged members comprise a pair of casting rolls rotating in opposite directions of an apparatus for continuously casting plates. The casting roll has a nip at the bottom of the vertically extending gap therebetween, and the oppositely rotating rolls solidify the metal from the molten pool into a continuous plate extending downward from the nip. An apparatus having means for causing
【請求項3】 請求項2記載の装置であって、入力電流
を受容する主コイル手段と、前記第1及び第2の伝導手
段とに接続された少なくとも一つの補助コイル手段とを
含む変圧器手段を有する装置。
3. A transformer according to claim 2, including a main coil means for receiving an input current, and at least one auxiliary coil means connected to said first and second conducting means. An apparatus having means.
【請求項4】 請求項3記載の装置であって、前記第2
の伝導手段は、 前記間隙の開口端付近の前記ニップの下方の位置に、
(a) 前記板、及び(b) 鋳造ロール、の少なくとも一方に
電気的に接続するブラシ手段と、 前記間隙の開口端付近の前記ニップの上方の位置に、前
記溶融プールに電気的に接続するための電極手段と、 を有する装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein the second
The conduction means of the above, at a position below the nip near the open end of the gap,
(a) a brush means electrically connected to at least one of the plate and (b) a casting roll, and electrically connected to the molten pool at a position above the nip near an open end of the gap. An electrode means for:
【請求項5】 請求項4記載の装置であって、 前記垂直に配された第1の閉じ込めコイル部は上端部と
下端部とを有し、 前記第2の閉じ込めコイル部は単一のコイルを有し、 前記第1の伝導手段は前記変圧器の前記単一の補助コイ
ルからの電流を前記第1の閉じ込めコイル部の上端部に
向かわせる手段を有し、 前記第2の伝導手段は、前記第1の閉じ込めコイル部の
下端部を前記ブラシ手段に電気的に接続する手段を有す
る装置。
5. The device according to claim 4, wherein the first vertically disposed confinement coil has an upper end and a lower end, and the second confinement coil is a single coil. Wherein the first conducting means comprises means for directing current from the single auxiliary coil of the transformer to an upper end of the first confinement coil portion, and wherein the second conducting means comprises An apparatus for electrically connecting a lower end of the first confinement coil section to the brush means.
【請求項6】 請求項4記載の装置であって、 前記垂直に配された第1及び第2の閉じ込めコイル部が
上端部及び下端部を有し、 前記変圧器前記第2の補助コイル手段は、一対の別々に
分かれた補助コイルを有し、 前記変圧器の前記各補助コイルは一対の端部を有し、 前記第1の伝導手段は、(a) 一方の補助変圧コイルの一
方の端部を一方の垂直に配された閉じ込めコイル部の上
端部に電気的に接続するための第1の手段と、(b) 前記
一方の補助変圧コイルの他方の端部を他方の垂直に配さ
れた閉じ込めコイル部の上端部に電気的に接続するため
の第2の手段とを有し、 前記第2の伝導手段は、前記他方の補助変圧コイルの一
方の端部を、(i) 前記ブラシ手段及び(ii)前記電極手段
の一方に電気的に接続するための一のラインを有し、 前記第2の伝導手段は、前記補助変圧コイルの他方の端
部を、(i) 前記ブラシ手段及び(ii)前記電極手段の他方
に電気的に接続する他のラインを更に有する装置。
6. The apparatus according to claim 4, wherein the vertically disposed first and second confinement coil sections have an upper end and a lower end, and wherein the transformer is the second auxiliary coil means. Has a pair of separately divided auxiliary coils, each of the auxiliary coils of the transformer has a pair of ends, the first conducting means comprises: (a) one of the auxiliary transformer coils; First means for electrically connecting the end to the upper end of one vertically arranged confinement coil section; and (b) the other end of the one auxiliary transformer coil being vertically arranged to the other. Second means for electrically connecting to the upper end of the confined coil section, wherein the second conductive means connects one end of the other auxiliary transformer coil to the (i) The brush means and (ii) one line for electrically connecting to one of the electrode means; Conducting means, the other end of the auxiliary transformer coil, (i) said brush means and (ii) the other further having apparatus other line electrically connected to said electrode means.
【請求項7】 請求項6記載の装置であって、 前記第1の伝導手段の前記第1の電気的接続手段は、前
記一方の補助変圧コイルの前記一方の端部を前記第1の
垂直に配された閉じ込めコイル部の前記上端部に電気的
に接続するための手段を有し、 前記第2の伝導手段の前記一のラインは、前記他方の補
助変圧コイルの前記一方の端部を前記ブラシ手段に電気
的に接続するための手段を有する装置。
7. The apparatus of claim 6, wherein said first electrical connection means of said first conducting means connects said one end of said one auxiliary transformer coil to said first vertical connection. Means for electrically connecting to the upper end of the confinement coil section disposed in the first conductive means, the one line of the second conducting means connects the one end of the other auxiliary transformer coil An apparatus having means for electrically connecting to said brush means.
【請求項8】 請求項4記載の装置であって、 前記電極手段が、前記ニップの上方で、前記鋳造ロール
の間に配されており、溶融金属の前記プールに少なくと
も部分的に浸漬するための手段を有する装置。
8. The apparatus according to claim 4, wherein said electrode means is disposed between said casting rolls above said nip for at least partially immersing said pool of molten metal. A device having the means of
【請求項9】 請求項8記載の装置であって、前記電極
がグラファイトを含有する装置。
9. The apparatus according to claim 8, wherein said electrode contains graphite.
【請求項10】 請求項4記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、(a) 銅及び(b) 銅合金、の少なく
とも一つを含有し、 前記装置は、前記ロールにブラシを接触させるように押
しつける手段を有する装置。
10. The apparatus of claim 4, wherein each of the casting rolls contains at least one of (a) copper and (b) a copper alloy, wherein the apparatus contacts a brush with the roll. A device having means for pressing to force it.
【請求項11】 請求項4記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、セラミック材料を含有し、 前記装置は、前記板にブラシを接触させるように押しつ
ける手段を有する装置。
11. The apparatus according to claim 4, wherein each of said casting rolls contains a ceramic material, and wherein said apparatus has means for pressing a brush against said plate.
【請求項12】 請求項10又は11記載の装置であっ
て、 前記ブラシ手段は、(a) グラファイト及び(b) リン青銅
のうちの一つを含有する装置。
12. Apparatus according to claim 10 or 11, wherein the brush means comprises one of (a) graphite and (b) phosphor bronze.
【請求項13】 請求項4記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、オーステナイト系ステンレス鋼を
含有する装置。
13. The apparatus according to claim 4, wherein each of said casting rolls contains austenitic stainless steel.
【請求項14】 請求項1記載の装置であって、 前記垂直に配された第1の閉じ込めコイル部上に対向す
る一対の側面と、 前記第1の磁場の低磁気抵抗のリターンパスを規定す
る、磁気材料からなる手段とを有し、 前記磁気材料からなる手段は、(a) 前記第1の閉じ込め
コイル部の対向するそれぞれの側部にそれぞれ位置し、
前記間隙の開口端の方向に延びる一対の腕部と、(b) 前
記腕部の間に延伸し、前記垂直に配された第1及び第2
の閉じ込めコイル部の間に位置する接続部、とを有し、 前記装置の前記腕部の外側には磁気シールドがない装
置。
14. The apparatus according to claim 1, wherein a pair of side surfaces facing the first vertically arranged confinement coil portion and a return path of low reluctance of the first magnetic field are defined. Means comprising a magnetic material, wherein the means comprising a magnetic material comprises: (a) located on each of opposing sides of the first confinement coil section;
A pair of arms extending in the direction of the open end of the gap, and (b) first and second vertically extending arms extending between the arms.
A connection located between the confinement coil portions of the device, wherein there is no magnetic shield outside the arm of the device.
【請求項15】 請求項1記載の装置であって、 前記第2の水平磁場は、前記第1の水平磁場を強めて、
前記間隙の開口端に於ける磁気的反発の圧力を増大させ
る装置。
15. The apparatus according to claim 1, wherein the second horizontal magnetic field strengthens the first horizontal magnetic field,
A device for increasing the pressure of the magnetic repulsion at the open end of the gap.
【請求項16】 溶融金属がその間に位置する水平に間
隔を置いて配された二つの部材の間に、垂直方向に延び
る間隙の開口端を介して前記溶融金属が漏れるのを防止
する電磁気的閉じ込め方法であって、 前記間隙の前記開口端に面する第1の垂直に配された閉
じ込めコイル部と、前記第1の閉じ込めコイル部に電気
的に接続され前記第1の閉じ込めコイル部の背面に間隔
を置いて面する垂直に配された第2の閉じ込めコイル部
とを有する電気伝導性の閉じ込めコイルを設置し、 前記閉じ込めコイル部の一方を介する時間変化する電流
を第1の垂直方向へ向け、次に前記閉じ込めコイル部の
他方を介して前記第1の垂直方向に反対の第2の垂直方
向に向けて、前記間隙の開口端を介する前記溶融金属の
プールに向かって広がる第1の水平磁場を発生させ、 前記時間変化する電流を、伝導電流として、前記間隙の
前記開口端付近の前記溶融プールを介して垂直に、前記
第1の閉じ込めコイル部を介する電流の反対方向に向け
て、前記間隙の前記開口端付近に第2の水平磁場を発生
させ、 前記先行するステップが協調して、前記間隙の前記開口
端から内側に前記溶融金属を押し戻す磁気的反発の圧力
を発生する方法。
16. An electromagnetic device for preventing the molten metal from leaking between two horizontally spaced members between which the molten metal is located through the open end of a vertically extending gap. A method of confinement, comprising: a first vertically disposed confinement coil facing the open end of the gap; and a back surface of the first confinement coil electrically connected to the first confinement coil. An electrically conductive confinement coil having a vertically disposed second confinement coil portion facing at a distance from the first confinement coil portion, wherein a time-varying current through one of the confinement coil portions is directed in a first vertical direction. First, and then toward the pool of molten metal through the open end of the gap in a second vertical direction opposite the first vertical direction through the other of the confinement coil portions. Horizontal magnetic field Generating the time-varying current as a conduction current, vertically through the melt pool near the open end of the gap, in a direction opposite to the current through the first confinement coil section, Generating a second horizontal magnetic field near the open end of the method, wherein the preceding steps cooperate to generate a magnetic repulsion pressure that pushes the molten metal back from the open end of the gap inward.
【請求項17】 請求項16記載の方法であって、 前記第2の水平磁場は前記第1の水平磁場を強め、前記
間隙の前記開口端に於ける磁気的圧力を増大させる方
法。
17. The method of claim 16, wherein said second horizontal magnetic field enhances said first horizontal magnetic field to increase magnetic pressure at said open end of said gap.
【請求項18】 請求項16記載の方法であって、 磁気材料を含有し、前記第1の磁場のための低磁気抵抗
のリターンパスを設置し、前記リターンパスのための磁
気シールドを採用していない方法。
18. The method according to claim 16, comprising a magnetic material, providing a low reluctance return path for the first magnetic field, and employing a magnetic shield for the return path. Not the way.
【請求項19】 請求項17の方法であって、 前記電流を前記第1の閉じ込めコイル部を介して下方に
向け、 前記電流を前記第1の閉じ込めコイル部を出る際に2つ
に分割し、 前記分割した電流の第1の部分を前記第2の閉じ込めコ
イル部を介して上方に向け、 前記分割した電流の第2の部分を前記伝導電流として溶
融金属のプールを介して上方に向ける方法。
19. The method of claim 17, wherein the current is directed downward through the first confinement coil portion, and the current is split into two upon exiting the first confinement coil portion. Directing a first portion of the split current upward through the second confinement coil portion, and directing a second portion of the split current upward as the conduction current through a pool of molten metal. .
【請求項20】 請求項16記載の方法であって、 第1の電流を前記第1の閉じ込めコイル部を介して下方
に向け、 前記閉じ込めコイル手段を通ることのない第2の電流を
供給し、 前記第2の電流を伝導電流として、溶融金属のプールを
介して上方に向ける方法。
20. The method of claim 16, wherein a first current is directed downwardly through the first confinement coil section to provide a second current without passing through the confinement coil means. A method wherein the second current is directed upward through a pool of molten metal as a conduction current.
【請求項21】 請求項1記載の装置であって、前記時
間変化する電流が交流である装置。
21. The apparatus of claim 1, wherein the time-varying current is an alternating current.
【請求項22】 請求項16記載の方法であって、前記
時間変化する電流が交流である方法
22. A method according to claim 16, wherein, the method varying current the time is AC.
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