JP2934399B2 - 電磁気的閉じ込めダムを有する鋼帯鋳造装置 - Google Patents

電磁気的閉じ込めダムを有する鋼帯鋳造装置

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JP2934399B2
JP2934399B2 JP7156382A JP15638295A JP2934399B2 JP 2934399 B2 JP2934399 B2 JP 2934399B2 JP 7156382 A JP7156382 A JP 7156382A JP 15638295 A JP15638295 A JP 15638295A JP 2934399 B2 JP2934399 B2 JP 2934399B2
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dam
coil
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、概略、電磁気的閉じ込
めダムに関し、より詳細には、鋼帯鋳造装置で使用する
ための電磁気的閉じ込めダムに関する。
【0002】
【従来の技術】鋼帯鋳造装置は溶融金属を連続的に固体
の鋼帯、例えばスティール製の鋼帯に鋳造するのに使用
される。鋼帯鋳造装置は、典型的には一対の水平に配さ
れた対向回転ロールを有し、このロールは溶融金属のプ
ールを受容し収容するためのその間に垂直に延びるギャ
ップを有している。ロールによって規定されるギャップ
は、ロールの間のニップに向けて下方に円弧状に先細に
なっている。ロールは冷却され次に溶融金属がギャップ
を介して下降するにつれて溶融金属を冷却し、固体の鋼
帯としてロールの間のニップ下方に出て行く。
【0003】ギャップはロールの各端部付近に開口端を
有している。溶融金属はギャップのそれぞれの開口端で
はロールによっては閉じ込められてはいない。溶融金属
がギャップの開口端を介して外側に漏れるのを防止する
ために、電磁気的ダムが使用されてきた。電磁気的ダム
の一つのタイプは、電気伝導性のコイルによって巻装さ
れた磁気コアを使用し、ギャップの開口端付近に位置す
る間隔を置いた一対の磁極を有している。この磁石は、
時間変化する電流(例えば、交流又は変動する直流)の
コイルを介する流れによってエネルギーを与えられ、こ
の磁石はギャップの開口端を横切り磁石の極の間に延び
る時間変化する磁場を発生する。この磁場はギャップの
開口端で溶融金属のプールに磁気的閉じ込め圧力を及ぼ
す。磁場は水平又は垂直の何れかであり得、磁石の極の
配置に依存している。水平の磁場を発生する磁石の例
は、Praeg の米国特許第4,936,374 号、Praeg の米国特
許第5,251,685 号に記載されている。垂直の磁場を発生
する磁石の例は、Lari他の米国特許第4,974,661 号に記
載されている。
【0004】一対の鋼帯鋳造ロールの間の開口端に於け
る溶融金属を電磁気的に閉じ込めもう一つの得策は、ギ
ャップの開口端付近に、ギャップの開口端に面するその
付近に前面を有する閉じ込めコイルを垂直に配すること
である。時間変化する電流はこの閉じ込めコイルを流れ
て、閉じ込めコイルの前面からギャップの開口端を介し
て延びる水平磁場を発生させ、ギャップの開口端の溶融
金属のプールに閉じ込め圧力を及ぼす。閉じ込めコイル
の前面以外の実質的な部分を覆っているのは、磁性材料
からなる部材である。この磁性部材は、時間変化する電
流が前面以外の閉じ込めコイルの表面に沿って流れるの
を防止し、そしてまた、磁場の低抵抗帰還パスを提供す
る。非磁性の電気伝導性材料(例えば、銅)からなるコ
イルシールドは、磁性部材を実質的に覆い、低抵抗帰還
パスの外側にある磁場の部分をギャップの開口端付近の
空間に実質的に閉じ込める。コイルタイプの磁気閉じ込
めダムの例は、Gerber他の米国特許第5,197,534 号とGe
rberの米国特許第5,279,350 号とに記載されている。上
記の全ての特許の開示は、参照によってここに具体化さ
れる。
【0005】コイルタイプの磁気閉じ込めダムに使用さ
れている磁性部材は、一対の端部を有しており、一つは
垂直に配された閉じ込めコイルの前面の両側に位置して
いる。2つのロールの間のギャップの開口端に於ける溶
融金属から磁気部材の端部を機械的又は物理的にシール
ドすることは好ましい。このことは、ギャップの開口端
付近の溶融金属の冷却と固化に逆の影響を与えることな
く為されなければならない。
【0006】2つの鋳造ロールの間のギャップの開口端
と、その位置の溶融金属のプールとは、下方に円弧状に
先細になる幅を有している。この幅は溶融金属の頂部で
最大となり、2つのロールの間で最小となる。閉じ込め
コイル前面は、ギャップの開口端の輪郭に一致する輪郭
を有している。従って、閉じ込めコイルの前面はその上
部で最も幅が大きく、ロールの間のニップのすぐ反対の
下端部でも幅が狭くなる。
【0007】磁気閉じ込めコイルの前面の与えられた垂
直レベルに及ぼされる磁気的圧力は、その位置の磁束密
度に依存し、次にこの磁束密度はその位置での電流密度
に依存する。与えられた位置での電流密度は、(1) 伝導
体(即ち、閉じ込めコイルの前面)のそこでの幅、及び
(2) その伝導体を流れる全電流、に依存している。伝導
体の幅が広くなれば、与えられた所望の電流密度を得る
ための電流が大きくなる。ギャップの開口端に於ける溶
融金属のプールの上部は比較的幅が広く、同じ垂直位置
に於ける閉じ込めコイルの前面のその部分も同様であ
る。従って、その上部には、望ましい電流密度を供給す
るために、閉じ込めコイルを流れる比較的大きな電流が
なければならない。
【0008】2つの鋳造ロールの間のニップに相当する
実質的に下部の垂直位置では、ギャップの開口端の溶融
金属プールは比較的幅が狭い。溶融金属の鉄の静的圧力
はニップで最大となる。従って、そこで発生する磁気的
圧力及び磁束密度もまた最大でなければならない。しか
し、ニップのすぐ反対側の閉じ込めコイルの前面の幅
は、極めて狭い。従って、そこで望まれる磁束密度を発
生させるのに必要な電流密度は、ギャップがより幅広く
なるより高い垂直位置で必要とされる電流密度が増大す
るよりも少ない電流の増大で済む。換言すれば、(a) ギ
ャップの開口端での溶融金属プールの最上部付近の位置
では、望まれる電流密度と磁束密度は、(b) 鋳造ロール
の間のニップに対向する位置で必要とされる電流よりも
大きい。溶融金属プールの最上部に対向して望まれる電
流密度を生成するのに十分に大きい電流は、鋳造ロール
の間のニップで望まれるよりも大きい電流密度を発生さ
せる。結果として、ニップに於ける磁束密度と磁気的圧
力は過剰であり、そのことはニップ付近の溶融金属に望
ましくない揺動を引き起こす。加えて、閉じ込めコイル
のニップに面する幅の狭い最下部は、そこでの過剰電流
によるオーバーヒートになりかねない。
【0009】先のパラグラフに述べた問題は、2つの鋳
造ロールの間の溶融金属プールの深さがロールの半径の
大きな割合(>1/2)であれば、特に困難となる。例
えば、ロールの半径が60cmでプールの深さが40c
mとすると、その頂部に於けるプールの幅は31cmで
ある。閉じ込めコイルの前面に於ける幅は、典型的には
プールの頂部に於けるプールの幅よりも僅かに大きい。
その幅では、約20,000アンペア(A) の電流がプールの頂
部に於ける溶融金属を収容するのに十分な磁場を発生さ
せるのに必要である。しかし、ロールの間のニップで
は、プールの幅はたったの0.25〜1.0 cmであり、これ
に相当するコイルの前面の幅は、幾分大きいけれど、対
応して狭くなっている(例えば、2〜3cm)。このよ
うな狭い幅では、20,000Aは40cmのプールを収容す
るのに必要な電流よりかなり大きく、そして、そこでの
このような大きい電流は、問題を引き起こす。
【0010】電流は、典型的には、電磁気的ダムから比
較的離れた位置のトランスに接続されたバスバーによっ
て、電磁気的ダムの閉じ込めコイルに供給されている。
単一のトランスが典型的に採用される。トランスと閉じ
込めコイルとの間の電力損失があり、この電力損失は電
流の2乗に比例している。プールの最上部の溶融金属を
閉じ込めるために望まれる磁束密度を発生させるのに比
較的高い電流が必要な場合、単一のトランスを採用して
いるときは電力損失は重要となる。
【0011】トランスは、電磁気的閉じ込めダムのよう
な低インダクタンスの負荷に印可される場合には、理想
的な装置ではない。これらは、トランスに与えられた入
力電圧に対してダムに供給され得る電流の量を制限する
漏れインダクタンスと呼ばれる欠点を示す。漏れインダ
クタンスのないを横切る電圧は、漏れ電圧のない負荷
(即ち、閉じ込めダム)を横切る電圧から一部を取り去
る。漏れインダクタンスは、トランスの一次コイルによ
って発生する磁束がトランスの二次コイルに不十分に結
合することが原因で生じる(一般的には避けられな
い)。磁束の幾らかは漏れてしまう(漏れ磁束)。漏れ
磁束は入力電流に比例し、入力電流が高ければ漏れ磁束
も大きくなる。漏れ磁束が大きくなれば、漏れインダク
タンスを横切る電圧が大きくなり、負荷を横切る電圧が
低下する。従って、漏れインダクタンス閉じ込めコイル
に必要な電流、例えば20,000Aを供給するのに必要な電
圧の大きさの決定に関係している。トランス製造業者
は、コイルタイプの閉じ込めダムに好んで採用される周
波数レンジである3,000 〜5,000 ヘルツ(Hz)の場合
に、低漏れインダクタンスを有する20,000Aを供給する
トランスを設計することは実際的ではないことを見いだ
した。
【0012】漏れインダクタンスに関する欠点であるト
ランス間の相互インダクタンスは、幾つかの独立のトラ
ンスが採用された時に現れる。一つのトランスの一次コ
イルからの磁束は幾らかは、他のトランスの一次コイル
と結合し、相互インダクタンスを生成する。このように
結合する磁束は失われ、実際上は大きな電流をトランス
に於いて達成することはますます困難となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、コイルタイ
プの磁気閉じ込めダムを採用したときに生ずる問題を取
り扱う工夫を有する鋼帯鋳造装置を指向している。
【0014】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
一実施態様に従えば、ダムの磁気部材の端部は、2つの
鋼帯鋳造ロールの間のギャップの開口端の溶融金属から
機械的に又は物理的に保護されており、これはギャップ
の開口端付近の溶融金属の冷却と固化とに逆の影響を与
えることなく達成される。
【0015】本発明のこの実施例は各鋳造ロールの端部
に外側ロールリップを有している。
【0016】このリップは閉じ込めコイルの前面に面し
てこれに隣接する終端面を有し、磁場によって辿られる
フローパスの部分を規定している。外側ロールリップの
側部に位置しそれから半径方向内側に位置しているの
は、磁場によって辿られるフローパスの他の部分を規定
する要素である。一つの場合には、この要素はダムに採
用されている磁気部材から独立した別々のものであり得
て、他の場合には、この要素は、閉じ込めコイルの前面
を越えて、外側ロールリップの側部で半径方向内側に配
された、磁気部材から延びる突出部であり得る。後者の
場合には、外側ロールリップは、(a) 磁気部材の突出部
と、(b) 溶融金属との間に挿入され、リップは突出部の
終端部を溶融金属からシールドしている。何れの場合に
も磁気部材及び鋳造ロールには、(i) ギャップの開口端
付近の磁場によって辿られるフローパスを規定し、及び
(ii)磁気部材の終端部を溶融金属から保護する部材が設
けられている。
【0017】本発明に従う他の実施例では、閉じ込めコ
イルの前面は溶融金属の最上部に対向して位置する頂部
を有し(ここでは電流の要求は最大となる)、このコイ
ル前面の頂部には、閉じ込めコイルの前面に鋳造ロール
の間のニップに対向する位置で(この部分では電流の要
求はそんなに大きくない)供給されている電流より実質
的に大きい電流が供給されている。プールに対向する各
位置には、その位置で溶融金属を閉じ込めるのに必要な
電流密度を生成するのに十分な電流が存在している。し
かし、ニップに於ける磁束密度と磁気的圧力は、ニップ
付近の溶融金属に好ましくない揺動を引き起こすほど高
くない。更に、この実施例では、電力損失と漏れインダ
クタンスは減少している。
【0018】前のパラグラフに記載した利点は、3つの
分離した部分を有する閉じ込めコイルを採用したことに
よって得られる。即ち、3つの分離した部分とは、一対
の対向する側面を有する垂直に配された比較的幅の狭い
中央の第1の伝導体部分と、それぞれ中央の伝導体部分
の対向するそれぞれの側部に位置する一対のくさび形状
の垂直に配された伝導体部分とである。くさび形状の伝
導体部分のそれぞれは、中央の伝導体部分から絶縁され
ている。中央の伝導体部分は2つの鋳造ロールの間のギ
ャップの開口端に面する比較的幅の狭い前面を有してい
る。くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、比較的幅の
広い上部の部分から比較的幅の狭い下部の部分に向かっ
て幅が先細形状に狭くなる前面を有している。各くさび
形状の伝導体部分のそれぞれの前面は2つの鋳造ロール
の間のギャップの開口端に面している。中央の伝導体部
分を流れる予め定められた電流量を有する時間変化する
第1の電流を流すための回路構成が設けられている。各
くさび形状の伝導体部分を流れる第1の時間変化する電
流から分離独立したそれぞれの第2及び第3の時間変化
する電流を流すための回路構成も設けられている。第2
及び第3の時間変化する電流のそれぞれは、中央の伝導
体部分を介して流れる第1の時間変化する電流の予め決
められた電流量とは異なり、典型的にはこれより少ない
予め決められた電流量を有している。
【0019】中央の伝導体部分2つの鋳造ロールの間の
ニップに於けるギャップの開口端に面する最下部を有し
ている。くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、中央の
伝導体部分の最下部上で終了する最下部を有している。
溶融金属プールの頂部、ここではプールは最も幅広くな
る、に対向して位置する閉じ込めコイルのその部分に於
ける電流密度は、閉じ込めコイルの3つの部分の全てを
流れる電流によって決定される。溶融金属プールの幅が
最も狭くなる2つの鋳造ロールの間のニップに対向して
位置する閉じ込めコイルのその部分に於ける電流密度
は、閉じ込めコイルの中央の伝導体部分を介して流れる
電流のみによって決定される。2つのくさび形状の伝導
体部分の最下部を流れる電流は、2つの鋳造ロールの間
のニップに対向する閉じ込めコイルのその部分に於ける
電流密度には寄与しない。これは、くさび形状の伝導体
部分のそれぞれの最下部は中央の伝導体部分の最下部上
に配されていることによっており、そして、これらのく
さび形状の伝導体部分のそれぞれを流れる電流は、2つ
の鋳造ロールの間のニップに対向する位置である限り下
方に降りることはないことによっている。
【0020】例えば、溶融金属ぴをプールの頂部で閉じ
込めるのに必要な電流密度が、溶融金属プールの頂部に
対向する閉じ込めコイルのその部分で20,000Aの全電流
を要求しているとすると、典型的には、全電流は閉じ込
めコイルの3つの部分に以下のように分割される。即
ち、中央の伝導体部分に10,000A、2つのくさび形状の
伝導体のそれぞれに5,000 Aである。これに対して、2
つの鋳造ロールの間のニップに溶融金属プールを閉じ込
めるために採用される電流密度は、閉じ込めコイルの中
央の伝導体部分を介して流れるたった10,000Aであろ
う。20,000Aの電流が単一の回路を流れることはない。
溶融金属プールに面する単一の回路を流れる最大の電流
は、たったの10,000Aであろう。電力損失は電流の2乗
に比例するので、3つの分離した伝導体部分を有する閉
じ込めコイルを採用したときに現れる全電力損失は、1
0,000A、5,000 A及びもう一つの5,000 Aの電流から
生ずる3つの電力損失の合計であろう。これは、単一の
回路を流れる20,000Aの電流による電力損失より実質的
に小さいであろう。
【0021】閉じ込めコイルの3つの伝導体部分は一次
トランスコイルに結合され、この結合は、閉じ込めコイ
ルの他の部分が結合される一次トランスコイルとは分離
独立して行われる。トランスのそれぞれの一次コイルを
介して流れる電流は、もし閉じ込めコイルが一つで単一
のトランスに結合されたなら一次トランスコイルを流れ
るであろう電流より実質的に小さい。単一のトランスの
場合、トランスの一次コイルへの入力電流(例えば、二
次コイルに20,000Aの電流を生成するのに必要な電流)
は比較的高い。上述のように、比較的高い入力電流は比
較的高い漏れインダクタンスを横切る比較的高い電圧を
生成し、これは次に、負荷(即ち、閉じ込めコイル)を
横切る電圧が比較的低くなるという結果をもたらす。
【0022】本発明に従って構築された3つの部品の閉
じ込めコイルに於ける全漏れインダクタンス(及び他の
インダクタンス損失)は、単一のトランスに結合した一
つの部品の閉じ込めコイルを用いたときの漏れインダク
タンス(及び他のインダクタンス損失)より小さい。
【0023】勿論、本発明に従って採用された3つのト
ランスにも相互インダクタンスが存在するけれども、し
かし、採用されるより低い電流と他の理由により、本発
明による3つの別々のトランスを用いたときの全インダ
クタンス損失(相互インダクタンスに漏れインダクタン
スを加えたもの)は、単一のトランスとプールの頂部に
於いて溶融金属プールを閉じ込めるのに必要な電流密度
を生成するのに必要な比較的高い電流を用いたときに現
れるインダクタンス損失より小さい。
【0024】他の特徴と利点は、クレームされ開示され
ている主題に固有であり、添付の図面とともに以下の詳
細な記述から当業者に明らかとなるであろう。
【0025】
【実施例】図1(a)及び(b)並びに図2を参照すれ
ば、鋼帯鋳造装置が30で概略的に示されており、この
装置は水平に配された一対の互いに反対方向に回転する
鋳造ロール31,32を有し、それぞれのロールはロー
ル軸33,34を有している。ロール31,32は、典
型的にはスティールからなる溶融金属のプール38を収
容する、ロールの間の垂直に延びるギャップ35を有し
ている。各鋳造ロール31,32は同じ半径を有し、溶
融金属プール38は、典型的にはロール31,32の半
径の大きな比率(例えば、>1/2)の予め決められた
最高の高さ(深さ)を有している。ロール31,32は
それぞれ図1(a)の矢印49,50の方向に回転す
る。鋳造ロール31,32は通常の方法(図示せず)に
よって冷却され、次に溶融金属を冷却し、溶融金属はロ
ール31,32の間のニップ37を通過するにつれて固
化し、典型的にはスティールからなる固体金属の鋼帯3
9としてニップ37から出て行く。
【0026】ギャップ35は開口端36を有し、開口端
36付近には、ギャップ35の開口端36を介してプー
ル38から溶融金属が漏れるのを防止するための電磁気
的ダム40が位置している。
【0027】ダム40の一実施例が図3〜4に例示され
ている。ダム40は、第1のコイル部42を有する垂直
に配された閉じ込めコイルを有し、第1のコイル部42
はギャップ35の開口端36に面する前面44を有して
いる。コイル前面44は、ギャップの開口端36の円弧
状の先細形状に対応して、下方に円弧状に先細になって
いる。第1のコイル部42は、第1のコイル部42を第
2のコイル部45に電気的に接続する下部コイル接続部
43を終端としている。閉じ込めコイル全体は銅のよう
な非磁性体の電気伝導性の材料からなっている。
【0028】コイル部42の下部は前面44を除いて通
常の磁気材料からなる磁気部材46で覆われている。磁
気部材46は、時間変化する電流が前面44以外のコイ
ル部42の面に沿って磁気部材46に囲まれたコイル部
42上の垂直レベルで第1のコイル部42を流れるのを
実質的に妨げる構造を有している。また、磁気部材46
は閉じ込めコイルによって発生する磁場の低抵抗帰還パ
スを供給する。より詳細には、図5を参照すれば、閉じ
込めコイルを介する時間変化する電流の流れは、図5の
線56で表される水平磁場を発生させる。この磁場は、
コイル前面44からギャップ35の開口端36を介して
延び、磁気閉じ込め圧力をギャップ35の開口端36の
溶融金属プール38に及ぼす。
【0029】コイル41〜45に加えて、ダム40は非
磁性の電気伝導性材料(例えば、銅)からなるコイルシ
ールド48を有している。コイルシールド48は実質的
に磁気部材46を覆い、磁気部材46によって規定され
る低抵抗帰還パスの外側にある磁場の部分を、ギャップ
35の開口端36付近の空間に実質的に閉じ込めるため
の構造を有している。
【0030】運転に際しては、時間変化する電流はバス
バー(図示せず)を介して第1のコイル部42の頂部4
1に導入され、次に、前面44を下部接続部43まで下
方に流れ、次にコイル部43を介して第2のコイル部4
5へ流れ、これを介して電流は、コイル部45を電源
(例えば、トランス、図3には示してない)に接続して
いるバスバー(図示せず)まで上方に流れる。
【0031】電気絶縁性の薄膜(図示せず)が磁気部材
46をコイル部42から絶縁し、磁気部材46からコイ
ルシールド48を絶縁するのに使用されている。コイル
部41〜43及び45並びにコイルシールド48は、こ
の技術分野で通常用いられている冷却チャネル(大部分
は示されていない)を有し、これを介して冷却流体が循
環する。
【0032】図3に描かれている電磁気的ダムとその動
作は、先に参照によってここに具現化した前述のGerber
他の米国特許第5,197,534 号により詳細に記述されてい
る。
【0033】図4〜7を参照すれば、各鋳造ロール3
1,32の各端部には、それぞれの外側ロールリップ5
1,52があり、各リップ51,52はそれぞれ閉じ込
めコイルの前面に面してその近傍に終端面53,54を
有している。コイル41〜45によって発生する磁場
は、図5の磁場ライン56で示されている。各外側ロー
ルリップ51,52は、銅よりも僅かに透磁率の大き
い、例えば、非磁性のオーステナイト系ステンレスステ
ィールのような材料からなっている。各ロールリップの
電気伝導率は、溶融スティールのそれに近く、銅のそれ
より小さい。もちろん、磁気部材46は銅の透磁率より
実質的に大きい透磁率を有している。
【0034】上述の材料からなる外側ロールリップ5
1,52の採用は、閉じ込めコイルと溶融金属との間の
結合ファクター(k)を増大させ、次に、これはこのよ
うな外側ロールリップを有していない同様の配置に比較
して、ギャップ35の開口端36の溶融金属プール38
に対して反発の磁気的圧力を及ぼす。より詳細には、反
発の磁気的圧力(Pm )は以下のように表される。
【0035】
【数3】
【0036】ここで、Bはピーク磁束密度、μ0 は自由
空間の透磁率である。結合ファクター(k)は以下のよ
うに表される。
【0037】
【数4】
【0038】ここで、δは溶融金属の表皮深さであり、
wは金属プールの有効幅である。表皮深さは与えられた
金属に磁場が侵入する深さであり、以下により完全に議
論されるであろう。上述の材料からなる外側ロールリッ
プはより大きいプールの有効幅(w)を供給し、それに
よって結合ファクター(k)を増大させるように機能す
る。(前述の式は、プールの有効幅(w)が表皮深さ
(δ)より大きい場合、即ち、外側ロールリップが採用
されているときに一般的である状況で適用可能である。
【0039】各外側ロールリップ51,52はそれぞれ
の鋳造ロール31,32から軸方向に閉じ込めコイルの
前面44に向けて外側に突き出している。図4〜5の実
施例では、磁気部材46は一対の間隔を置いた突出部5
8,59を有し、各突出部58,59は閉じ込めコイル
の前面44の互いに対向する側に位置し、それぞれの鋳
造ロール31,32の各端部63,64に向かって前面
44を越えて外側に突出している。各磁気部材突出部5
8,59は、各鋳造ロール32,31の端部64,63
に隣接する端部60,61を有している。突出部58,
59はそれぞれ外側ロールリップ52,51の側部に配
され、これらは磁気部材突出部58,59の間に配され
ている。
【0040】コイルシールド48は一対の間隔を置いた
突出部65,66(図4)を有し、各突出部65,66
は磁気部材46のそれぞれの突出部58,59の側部に
配され、それと実質的に同一に延伸している。各鋳造ロ
ール31,32のそれぞれの端部63,64には、それ
ぞれロール端部シールド68,67がある。ロール端部
シールドは対応するロール31,32上の外側ロールリ
ップ51,52の半径方向内側に位置し、各端部シール
ド67,68は対応するロール端部63,64を覆って
いる。ロール端部シールド67,68は外側ロールリッ
プ51,52より高い電気伝導率を有し、自由空間の透
過率を有し、ロール端部シールドは典型的には銅からな
る。
【0041】次に、図5(明確化のため断面を表す斜線
は省略してある)を参照する。各ロール端部シールド6
7,68は、(a) 磁束が磁気部材46の突出部58,5
9の終端部60,61を出るのを実質的に妨げるため
の、そして、(b) 磁場56に実質的に以下の文で述べる
フローパスを辿るように強いるための構造を有してい
る。このフローパスは磁気部材の突出部58,59の間
を、外側ロールリップ52,51を横切りギャップ35
の開口端36付近でギャップ35を横切って延びてい
る。換言すれば、外側ロールリップ51,52は磁場5
6によって辿られるパスの部分を規定している。同様
に、磁気部材の突出部58,59は磁場によって辿られ
るパスの他の部分を規定している。この装置は、閉じ込
めコイルの前面44とギャップ35の開口端36との間
に磁場シールドを有しておらず、閉じ込めコイルの前面
44から分離し独立している。例えば銅からなるその表
面は磁場シールドとして振る舞い、そして、図5の空間
に磁場を閉じ込めるのを手助けする。
【0042】上述のように、外側ロールリップ51,5
2はオーステナイト系ステンレススティールのような非
磁性で電気伝導性の材料からなる。鋳造ロール31,3
2の外側面71,72は、外側ロールリップ51,52
と同様の電気伝導率の材料からなっているのが好まし
い。
【0043】鋳造ロールシールド67,68の端部を越
えて外側に突出する外側ロールリップ51,52のその
部分は、磁場に実質的な程度まで晒される外側ロールリ
ップの部分であり、これはリップの晒される長さであ
る。外側ロールリップの晒される部分の長さはプール内
の溶融金属の表皮深さ(δ)の約80%より大きくなけ
ればならない。もし外側ロールリップの晒される部分の
長さが前の文でのべたより実質的に短いと、ギャップ3
5の開口端36の背後に溶融金属プール38を閉じ込め
ておくことが幾分困難となる。上記値より晒される部分
を長くすることは、閉じ込めを僅かに改善するが、同時
に好ましくないリップに於ける磁場損失を増大させる。
強度の考慮はまた、リップの最大長さを決定する。リッ
プの晒される部分の長さが長くなれば、リップと鋳造ロ
ールのメインボディとの間の接合部に於いて応力を生成
する機械的モーメントが大きくなる。リップの長さの増
大は、リップが晒される熱を増大させ、これは避けなけ
ればならない。採用される時間変化する電流の周波数が
増大すれば、リップが短くなることは許容される。
【0044】外側ロールリップの厚さに関しては、一般
的には、リップの厚さが小さくなると、閉じ込めの観点
からは良好となる。リップの最小厚さは、一般的には強
度を考慮して決められる。リップが構成されている材料
(例えば、オーステナイト系ステンレススティール)の
2倍の表皮深さより小さいリップの厚さは、殆どの目的
に対して満足である。外側ロールリップの厚さは、表皮
深さより小さい(例えば、表皮深さの0.5〜0.8
倍)のが好ましい。
【0045】材料の表皮深さは、以下の式のように表さ
れる。
【0046】
【数5】
【0047】ここで、式中のδは材料の表皮深さ(例え
ば、外側ロールリップが構成されている材料)、ωは2
πfであり、fは採用されている時間変化する電流の周
波数、μは材料の透磁率、σは材料の電気伝導率であ
る。外側ロールリップが304ステンレススティールか
らなり、3000Hzの周波数が採用されていると仮定
すると、表皮深さ(δ)は0.79cmであり、典型的
なリップの厚さは0.95cm(1.2δ)となろう。
【0048】図4の実施例では、磁気部材46の突出部
58,59は、溶融金属プール38がギャップ35の開
口端36を介して外側に流れるのを磁気的に妨げる構成
物の組合せによって保護されているのと同様に、外側ロ
ールリップ51,52によって溶融金属プール38から
物理的に隔絶されている。
【0049】磁気部材46上の磁気部材46の突出部5
8,59に代わるものは、一つには磁気部材46には物
理的に接続されていない一対の要素を設けることであ
る。このような要素のそれぞれは、銅よりも電気伝導率
が小さい材料からなり、それぞれの外側ロールリップ5
1,52の側部に位置し、それぞれ磁気部材46から間
隔を置いて離れている。このような要素の2つの異なる
実施例は、図7の81及び82にそれぞれ図示されてい
る。
【0050】各要素81,82は以下のものからなる。
即ち、ダム40に面しているそれぞれの前部分83,8
4、それぞれの外側ロールリップ51,52に少なくと
も実質的な程度まで面しているそれぞれの第1の側面8
5,86、第1の側面85,86から半径方向内側に間
隔を置いたそれぞれの第2の側面87,88、及び鋳造
ロール31,32のそれぞれの端部63,64に近いそ
れぞれの裏面89,90を有している。要素84上の第
2の側面88の場合、その側面は前部分84の延長であ
り、要素82は三角形の水平断面を有している。要素8
1は長方形の水平断面を有している。
【0051】三角形の要素82の第2の側面88は、そ
の要素の前部分84からその裏面90に向かう半径方向
内側に角度をもって延びている。要素82を横切る側面
86,88の間の距離は、要素82の前部分84から裏
面90にかけて増大し、その要素の三角形の断面を反映
している。
【0052】各要素81,82の前部分83,84のそ
れぞれは磁気部材46に面し、それぞれの外側ロールリ
ップ51,52の終端面53,54と境界を同じくして
いる。
【0053】磁気部材46を再び参照すれば、図7に於
けるその実施例は図4の実施例と以下の点で異なってい
る。即ち、図4の実施例は閉じ込めコイル42の前面を
越えて突出する突出部58,59を有しているが、図7
の実施例には磁気部材46上に突出部58,59が存在
しない。代わりに、図7の実施例では、磁気部材は、閉
じ込めコイルの第1の部分42の前面44と実質的に境
界を同じくする一対の終端面60,61を有している。
図7の実施例では、磁気部材46上の各終端面61,6
2は、それぞれの要素81,82の前部分83,84に
面している。
【0054】同様に、図7の実施例のコイルシールド4
8は、図4の実施例に於けるコイルシールド48と以下
の点で異なっている。即ち、図4の実施例は磁気部材4
6も突出部58,59の側方に配された突出部65,6
6を有しているが、図7の実施例ではコイルシールド4
8はこのような突出部を有していない。代わりに、図7
の実施例では、コイルシールド48は一対の終端面7
5,76を有し、それぞれの面はそれぞれの鋳造ロール
31,32の端部63,64に向かい、各面75,76
は磁気部材46のそれぞれの終端面61,60と実質的
に境界を同じくしている。
【0055】先に述べたように、各外側ロールリップ5
1,52は、オーステナイト系ステンレススティールの
ような非磁性材料からなり、鋳造ロールの全体がオース
テナイト系ステンレススティールから作製されているの
が好ましい。各要素81,82は、リップと同じ非磁性
材料からなり、又は、択一的には、各要素81、82は
磁気部材46に用いられているものと同様の磁性材料か
らなる。
【0056】図4の実施例と同様に、図7の実施例は各
鋳造ロール31,32の端部63,64にロール端部シ
ールド67,68を有している。各シールド67,68
は対応するロールリップ51,52の半径方向内側に位
置し、それぞれの要素81,82の軸方向内側に位置し
ている。各ロール端部シールド67,68は典型的には
銅からなり、外側ロールリップ51,52及び要素8
1,82よりも低い透磁率と高い電気伝導率を有してい
る。各ロール端部シールド67,68は閉じ込めコイル
の第1の部分42によって生じる磁場が、ギャップ35
を開口端36付近で横切る以外のフローパスを辿るのを
実質的に妨げる。
【0057】図7の実施例では、各ロール端部シールド
は内部チャネル97,99をそれぞれ有し、これを介し
て要素81,82及びリップ51,52の部分を冷却す
る冷却流体(例えば水)が循環し得る。この冷却の配置
は、チャネル99に関連して図20により詳細に示され
ている。冷却チャネル99を含むロール端部シールドは
ロール32に固定されこれとともに回転する。冷却チャ
ネル99は据えつけの部材上の入口チャネル211に通
じる入口部分210、又はチャネル99の出口部分21
4に通じる出口チャネル213を有する終端キャップ2
12を備えている。一連のO−リング215−217は
備え付け部材212と冷却チャネル99を含む回転する
ロール端部シールドとの間の密閉性を供給している。一
連のスペーサポスト218−220は一対の外側チャネ
ル壁222,223の間の内部チャネル壁221を支持
し、構造的一体性を供給するのを補助している。チャネ
ル99、その一部、及び固定部212は環状であり、ロ
ール32と同じ中心線224を有している。固定部21
2は、その固定部のそれぞれの入口チャネルと出口チャ
ネル211,213からの冷却流体を導入し吸引するた
めの開口部を有する端部プレート(図示せず)によって
覆われた外側終端部225を有している。二者択一的に
は、ロール32を冷却するために通常使用される冷却流
体は、ロールからチャネル99に向けられ得る。
【0058】図7の実施例によって生じる磁場のフロー
パスは、図5の実施例によって生じる磁場のフローパス
と同様であるが、要素81,82が磁場のそれぞれの部
分を規定する磁気部材46の磁性突出部58,59を置
き換えている点が異なっている。ロール端部シールド6
7,68は、(a) 要素81、82に入る磁束が部材8
1,82の裏面89,90から出てくるのを妨げ、(b)
代わりに磁束が部材81、82と外側ロールリップ5
1,52の間の第1の側面85,86を通って流れるよ
うに強いる。
【0059】図7の実施例に於けるリップ51,52の
大きさは、図4の実施例に於けるリップ51,52と同
様である。両方の実施例に於いて、リップ51,52の
終端面53,54と閉じ込めコイルの第1の部分42の
前面44との間に小さな空間が存在している。この空間
の目的は、リップ51,52が鋳造ロール31,32と
ともに回転する際に、コイル前面44とリップ終端面5
3,54との間に機械的な間隙を供給している。間隙を
供給することを除いては、リップ終端面53,54は閉
じ込めコイルの第1の部分42の前面44にできる限り
近接している(例えば1.25〜1.5mm)ことが好
ましい。図4の実施例に於いても同様の間隙が、(a) 磁
気部材46の端面60,61と(b) ロール端部シールド
67,68の対向面73,74との間と、また、(c) コ
イルシールド48の終端面75,76と(b) ロール端部
シールド67,68の対向面73,74との間とに設け
られている。
【0060】図7の実施例では、(a) 要素81の前部分
83と(b) 磁気部材46の端部61との間の間隙は、閉
じ込めコイルの前面44と外側リップの終端面53,5
4との間の間隙と同様である。しかし、要素82の場合
は、その第2の側面88と磁気部材46の隣接する端部
60との間の距離は、側面が要素82の前部分84から
その裏面90へ遠ざかるように増大している。図7の実
施例では、要素82の第2の側面88と磁気部材46の
端部60との間の空間は空気によって占められ、これは
銅と同様の透磁率を有しているが伝導率はゼロである。
この空間は高い電気伝導率を有する材料によって占めら
れるべきではない。従って、この空間は、磁気部材46
に使用されているのと同様の磁性材料によって、又はオ
ーステナイト系ステンレススティールのような非磁性材
料によって占められ、高い電気伝導率を有する銅のよう
な材料によって占められない。
【0061】図7の実施例の磁場のフローパスは、磁気
部材46、部材46と各要素81、82との間の空間、
閉じ込めコイル42の前面44とリップ51,52の終
端面53,54との間の空間、ロール端部シールド6
7,68を越えて外側に軸方向に突出するリップ51、
52のこれらの部分、及び外側ロールリップ51,52
の間のギャップ35の開口端36の軸方向内側に位置す
るギャップ35内の溶融金属の部分を通って延びてい
る。前の文で規定したフローパスが銅より小さい電気伝
導率を有する材料からなることは重要である。従って、
フローパスは、磁気部材46の磁性材料と、上述の空気
の間隙と、外側ロールリップ51,52が構成されてい
るオーステナイト系ステンレススティールと、要素8
1,82が構成されているオーステナイト系ステンレス
スティール又は磁性材料とを包含している。磁場のフロ
ーパスは、高い電気伝導率を有する銅のような材料を有
していない。要素81,82も外側ロールリップ51,
52もその部分も銅又は同様の材料から構成されていな
い。
【0062】先に述べたように、図7の実施例では、相
互にオーバーラップする突出部が、(a) 磁性ダムと(b)
鋳造ロールの端部とに存在していない。このことは、鋳
造ロールの回転によって生じ得る、図4の実施例に具現
化される突出部のオーバーラップによって生じる機械的
干渉の問題を除去する。図13(a)の実施例(以下に
議論する)でも、この問題は回避される。
【0063】次に、図1(b)及び図3を参照すれば、
閉じ込めコイルの第1の部分42の前面44の幅が最下
部47に向けて下方に円弧状に先細になっており、開口
端36のギャップ35の輪郭に追従している。コイルの
全ての高さのレベルに於いて、コイルの第1の部分42
の前面44の幅は、少なくとも、(1) リップ51の終端
面53と(2) ギャップ35の開口端36と(3) リップ5
2の終端面54との合計の幅より小さくない(例えば図
4及び図7を参照)。
【0064】ギャップ35の典型的な幅は、ロールの間
のニップで0.10〜1.0cmであり、ギャップ35
の幅は溶融金属プールの高さが増大するにつれて増大す
る。
【0065】外側ロールリップ51,52の終端面5
3,54の幅は外側ロールリップの厚さと同じであり、
これについては上記で幾分詳細に議論した。
【0066】外側ロールリップ51,52は鋳造の間熱
を受ける。熱は2つの源からやってくる。即ち、リップ
の間に収容されている溶融金属からの熱と、リップを介
して延びる時間変化する磁場による誘導熱とである。
(この熱利得を相殺するのはリップから鋳造ロールの他
の部分への熱損失である。) 各リップはそれぞれの円形の鋳造ロール31,32と共
に回転するので、そして、常に円形のロールの外側の鋳
造表面の小さな部分のみが溶融金属プール38に接して
いるので、リップの周囲の小さな部分のみが鋳造プロセ
スの間いつでも加熱に晒され、この部分はリップに対す
る遮断角(intercepted angle )と呼ばれている。リッ
プに対する最大の遮断角は、溶融金属プール38と鋳造
ロール31,32との間の最大の接触角に相当してい
る。ロールが回転するに際してリップが横切る360度
の分数としては、最大の遮断角は比較的小さい。実際
上、最大の遮断角は、図6の断面に示すように、ダムの
磁気部材46の2つのアームによって規定される2つの
円弧の両方の限界に実質的に対応している。換言すれ
ば、最大の遮断角は、実質的に円弧状の断片に相当し、
その断片ではリップの鋳造ロールが回転するのに伴って
リップ上のポイントが磁場に晒される。鋳造ロールの半
径が60cmでプールの深さが40cmと仮定すると遮
断角は約42度となろう。
【0067】最大遮断角が比較的小さいにも関わらず、
外側リップ51,52は遮断角を動く間に実質的に温度
上昇に晒される(例えば100〜120度の上昇)。こ
の温度上昇を相殺するために、各外側ロールリップは、
閉じ込めコイルによって発生される磁場を越えた後速や
かに、即ち、遮断角の後速やかに、冷却される。
【0068】図6に示すように、この冷却機能は一対の
円弧形状の冷却装置79によって達成され、各冷却装置
はダム40のすぐ下に位置し、それぞれ各リップ51,
52の内面77,78に対してその表面の円弧状断片に
沿って冷却流体を向けるような構造を有している。各リ
ップの内面77,78はそれぞれの鋳造ロールの外側表
面71,72の半径方向内側に位置している。冷却流体
は例えば空気、アルゴン、又は冷却水であってもよい。
冷却流体の温度、冷却流体が供給される速度、及び(必
要なら)他のパラメータは、少なくとも一部分、外側ロ
ールリップ51,52が遮断角を動くにつれて受ける温
度上昇に依存するであろう。これらのパラメータは実験
に基づいて決めることができる。外側ロールリップが冷
却装置79による冷却を典型的に受ける円弧状の断片部
分は、上記で定義した最大遮断角(リップが加熱を受け
る最大の円弧状断片部分)より実質的に大きい、例え
ば、10%から35%大きい値から数倍大きい(例え
ば、4から5倍大きい)。
【0069】次に、図13(a)及び13(b)を参照
すれば、前述のように、各鋳造ロール31,32は対応
するロール端部63,64付近のそれぞれのロール端部
シールド67,68を有している。各ロール端部シール
ド67,68は隣接する外側ロールリップ51,52の
半径方向内側に位置し、対応する鋳造ロール31,32
の端部63,64を覆っている。各ロール端部シールド
67,68から軸方向外側に突出して、それぞれシール
ド延長部69,70が設けられている。各ロール端部シ
ールド67,68と各シールド延長部69,70は、外
側ロールリップ51,52と外側ロールリップの側方に
位置する要素に比較して透磁性に乏しい非磁性の電気伝
導性材料からなっている。図13(a)の実施例では、
外側ロールリップ51,52の側方に位置する各要素は
装置30の他のどのような構成物からも独立で分離して
おり、それぞれ矩形の断面を有し、図13(a)に於い
て符号81によって表されている。
【0070】他の実施例として、各外側ロールリップ5
1,52の終端面53,54は、その対応する鋳造ロー
ル31,32から軸方向に対応するロール端部63,6
4を越えて外側に突出している。各ロール端部シールド
67,68及びそのそれぞれの延長部69,70は、閉
じ込めコイルによって発生する磁場がその開口端36付
近でギャップ35を横切る以外のフローパスを辿るのを
実質的に妨げるような構造を有している。
【0071】各外側ロールリップ51,52及び対応す
るロール端部シールド延長部69,70は、その間にそ
れぞれ環状スペース91,92を規定している。外側ロ
ールリップ51,52の側方に位置する各要素81は、
それぞれの環状スペース91,92内に位置する環状部
材を有している。前述のように、磁気部材46の各アー
ムは端面又は前面60,61をそれぞれ有し、それぞれ
のこのような前面は環状部材81の一つに面している。
磁気部材46の各前面60,61は円弧状のパスの断片
に沿って配され、鋳造ロール31,32が回転するに伴
って環状部材81によって追従される。この断片は図6
の46の断面で示され、これは実質的に外側ロールリッ
プに対する最大遮断角に対応している。
【0072】各環状スペース91,92は実質的に完全
に環状部材81によって満たされている。幾つかの実施
例では、環状スペース91又は92は環状部材81によ
って全体が満たされている。他の実施例では、環状スペ
ース91,92にはそれぞれギャップ95,96が設け
られる。ギャップ95,96は、(a) 外側ロールリップ
51,52と(b) 隣接する環状部材81の第1の側面8
5との間に位置している。ギャップ95,96は、リッ
プがリップの遮断角を動くにつれて、隣接する外側ロー
ルリップ51,52を冷却するための冷却ガスの噴出を
受容する構造を有している。図13(b)は冷却ガスの
噴出をギャップ96に向けるための装置93を示してい
る。冷却ガスは、例えば空気でもよく、或いはアルゴン
のような不活性ガスであってもよい。
【0073】ロール端部シールド及びそれらのそれぞれ
の延長部69,70は全て銅からなり水冷却(図示せ
ず)されているのが好ましい。外側ロールリップ51,
52は非磁性のオーステナイト系ステンレススティール
からなるのが好ましい。環状部材81は磁気部材46と
同じ材料からなり、又は外側ロールリップ51,52に
使用されるものと同じ非磁性のステンレススティールか
らなる。
【0074】図11は本発明に従う他の実施例が図示さ
れており、これは幾つかの観点からは図13(a)に示
した実施例と同じであるが、環状部材81は実質的に環
状スペース91,92を満たししていない。図11の実
施例では、92のような環状スペースは実質的に一対の
突出部によって満たされており、一つは磁気部材46の
アームから延び、もう一つはコイルシールド48のアー
ムから延びている。より詳細には、磁気部材46の各ア
ームは突出部、例えば58を有し、コイルシールド48
の各アームは突出部、例えば66を有し、各突出部5
8,66は閉じ込めコイルの前面を越えて、(a) 外側ロ
ールリップ52と(b) 隣接するロール端部シールド68
のシールド延長部70との間に規定される環状スペース
92に突出している。
【0075】この実施例(図11)では、磁気部材46
の突出部58は図13(a)の環状部材81の機能を置
き換えて達成し、例えば、突出部58は磁気部材46か
ら外側ロールリップ52を介して流れる磁場のフローパ
スの一部を構成している。図11の実施例によって発生
する磁場は磁力線98によって示されている。(図11
では明確化のために断面を表す斜線は省略してある。)
実際上、磁気部材46の延長部58は、図13(a)の
実施例では溶融金属プール38付近に配されていた環状
部材81の円弧状断片を具現化している。
【0076】磁気部材46上の突出部58及びコイルシ
ールド48(図11)上の突出部66は、それぞれ磁気
的ダムの閉じ込めコイルの前面を越えて、プール内の溶
融金属の表皮深さ(δ)の1及び3倍の間の距離だけ突
出している。これに関して、関連する表皮深さは以下の
式によって表される。
【0077】
【数6】
【0078】ここで、式中のδは溶融金属の表皮深さで
あり、ωは2πfであり、fは採用されている時間変化
する電流の周波数、μは空気の透磁率、σは溶融金属の
電気伝導率である。
【0079】図11に示すように、ロール端部シールド
68の延長部70は隣接する外側ロールリップ52より
も更に軸方向外側に突出している。ロール端部シールド
68、ロール端部シールド延長部70、コイルシールド
48及びコイルシールド突出部66は全て、銅からなる
のが好ましい。外側ロールリップ52は非磁性のステン
レススティールからなるのが好ましい。ロール端部シー
ルド68及びその延長部70は、溶融金属の閉じ込めが
望まれる領域の外側に磁場が流れるのを防止し、これに
よって磁場の漏れを減少させている。
【0080】図11の実施例に於ける外側ロールリップ
52は、厚さ(半径方向の長さ)と、図4の実施例(前
述した)に於ける外側ロールリップ52のそれと同様の
晒される部分の長さとを有している。これらの同じパラ
メータが、外側ロールリップを有する本発明の全ての実
施例に適用可能である。
【0081】次に、図8〜図12及び図14〜図16を
参照すれば、これらの図面に示されている本発明の実施
例は、多部品の閉じ込めコイルを有する電磁気的閉じ込
めダムを採用している。図8〜10に100で概略的に
示されているのは電磁気的ダムであり、これは、図1〜
3のダム40と同様に、水平方向に間隔を置いて配され
互いに反対方向に回転しそれらの間に溶融金属のプール
38を収容する2つの鋳造ロールの間に位置する垂直に
延びるギャップ35の開口端36を介して溶融金属が漏
れるのを防止するためのものである。ダム100は鋳造
ロール31,32に隣接して配置するための第1の部分
102を有する閉じ込めコイルを備えている。閉じ込め
コイルの第1の部分102は、(a) 対向する側面12
6,127を有する第1の垂直に配された中央の伝導体
部分112と、(b) それぞれ第1の中央の伝導体部分1
12のそれぞれの側面に近接してこれに実質的に接する
関係に配された一対のくさび形状の垂直に配された伝導
体部分113,114とを有している。くさび形状の伝
導体部分113,114は、絶縁性のフィルム(図示せ
ず)によって中央の伝導体部分112から絶縁されてい
る。
【0082】比較的幅の狭く長い垂直に配された第2の
中央の伝導体部分115が、第1の中央の伝導体部分1
12から間隔を置いてすぐ後ろに位置している(図9及
び図12)。第2の中央の伝導体部分115は、閉じ込
めコイルの第1の部分102の一部を構成し、それぞれ
電気伝導性で各くさび形状の伝導体部分113,114
と接する関係にある対向する一対の側面129,130
(図12)を有している。第1の中央の伝導体部分11
2は上部131と下部133とを有している。
【0083】同様に、第2の中央の伝導体部分115は
上部132と下部134(図9)とを有している。それ
ぞれの中央の伝導体部分112及び115の下部13
3,134を電気的に接続しているのは、実質的に水平
方向の構成を有する底部伝導体部分116である。
【0084】第1の中央の伝導体部分112は、伝導体
部分112の対向する側面126,127の間に比較的
幅の狭い前面118を有している。前面118はギャッ
プ35の開口端36に面し、最下部125を有してい
る。各くさび形状の伝導体部分113,114は、比較
的幅の広い上部121,122から比較的幅の狭い最下
部123,124に向かって先細形状となる前面11
9,120をそれぞれ有している。くさび形状の伝導体
部分113,114の前面119,120はギャップ3
5の開口端36に面している。伝導体部分112,11
4の前面118−120は閉じ込めコイルの第1の部分
102の前面104を構成している。前面104は、プ
ールが予め決められた高さ(図1(b)参照)であると
きに溶融金属プール38の幅広い頂部38aに対向する
ように、比較的幅広い上部109を有している。幅広上
部109は、構成要素として、(a) くさび形状の伝導体
部分113,114の前面119,120上の幅広の上
部121,122と、(b) 第1の中央の伝導体部分11
2の前面118とを有している。前面104は、(a) ロ
ール31,32間のニップ37(図1(a))と、(b)
溶融金属プール38の下部38b(図1(b))とに対
向するように位置させるために、上部109から比較的
幅の狭い最下部110に向けて幅が先細形状となってい
る。前面104の最下部110は、本質的に第1の中央
の伝導体部分112上の前面118の最下部125に対
応している。
【0085】第1の中央の伝導体部分112を介して、
予め選択された電流量を有する第1の時間変化する電流
を流すための回路が設けられている。一方のくさび形状
の伝導体部分、即ち113を介して、第1の中央の伝導
体部分112を流れる時間変化する電流とは分離独立し
た第2の時間変化する電流を流すための他の回路も設け
られている。他のくさび形状の伝導体部分114を介し
て、先の2つの文章で述べた第1及び第2の時間変化す
る電流とは分離独立した第3の時間変化する電流を流す
ための更なる回路も設けられている。第2及び第3の時
間変化する電流は、第1の時間変化する電流の予め選択
された電流量とは異なり得る予め選択された電流量をそ
れぞれ有している。閉じ込めコイルの第1の部分102
は、この実施例では伝導体部分112−114によって
規定される。第1の部分102を介する電流は、ギャッ
プ35の開口端36(図11)で溶融金属プール38に
閉じ込め圧力を及ぼす水平磁場を発生させる。
【0086】図12に示すように、伝導体部分112,
113,114は、それらのそれぞれの前面118〜1
20に加えて他の面を有している。ダム100は、伝導
体部分112,113及び114の予め決められた垂直
レベルで時間変化する電流が前面118−120以外の
これらの面の何れかに沿って流れるのを防止するための
磁気部材106を有している。磁気部材106は、閉じ
込めコイルの第1の部分102(即ち、コイルの部分1
12,113,114及び115)を、前面104を除
いて実質的に閉じ込めている。磁気部材106は、閉じ
込めコイル(図11)によって発生する磁場のための低
抵抗帰還パスを規定している。また、ダム100は、非
磁性の電気伝導性の材料(例えば、銅)からなるシール
ド108を有している。シールド108は実質的に磁気
部材106を閉じ込め、磁気部材106によって規定さ
れる低抵抗帰還パスの外側にある水平磁場のその部分を
実質的にギャップ35の開口端36付近の空間に閉じ込
めるための構造を有している。
【0087】図8〜図9、図14〜図15を参照すれ
ば、第1の中央の伝導体部分112は裏面117を有し
ている。第2の中央の伝導体部分は裏面137及び前面
138を有している。各くさび形状の伝導体部分11
3,114はそれぞれの内側面139,140を有して
おり、(a) 第1の中央の伝導体部分112の対向するそ
れぞれの側面126,127と、(b) 第2の中央の伝導
体部分115の対向する側面129,130とに近接し
て実質的に接する関係にある。くさび形状の伝導体部分
113,114のそれぞれは、円弧状の外側表面14
1,142を有している。円弧状の外側表面141,1
42の湾曲は、ダム100が用いられている鋳造ロール
31,32の半径に一致している。また、くさび形状の
伝導体部分113,114のそれぞれは、それぞれの裏
面143,144を有している。
【0088】図12及び図14〜図15に示すように、
磁気部材106は、一対の側部150,151と一体的
な裏面部149(図12)と、側部150,151の間
で磁気部材の裏面部149の前方に延びる交差部152
(図14)とを有している。
【0089】交差部152は第1及び第2の中央の伝導
体部分112及び115の間に配されている。磁気部材
の裏面部149は、第2の中央の伝導体部分115の裏
面137と、くさび形状の伝導体部分113の裏面14
3と、くさび形状の伝導体部分114の裏面144とに
接している。磁気部材の側部151,150は、くさび
形状の伝導体部分113,114の外側表面141,1
42と接する関係にある。磁気部材の交差部分152は
第1の中央の伝導体部分122の裏面117と、第2の
中央の伝導体部分115の前面138とに接する関係に
ある。
【0090】先のパラグラフで述べた接触関係の結果と
して、磁気部材106の様々な部分は、時間変化する電
流が、第1の中央の伝導体部分112の前面118及び
くさび形状の伝導体部分113,114のそれぞれの前
面119,120以外の、前述の伝導体部分の面の何れ
かに沿って流れるのを実質的に妨げる。交差部152
は、電流が、第1及び第2の中央の伝導体部分112,
115の面している面、即ち、第1の中央の伝導体部分
112の裏面117と第2の中央の伝導体部分115の
前面138とに沿って流れるのを実質的に妨げる(図1
4及び図15)。
【0091】前述のように、磁気部材106は電気絶縁
性の材料からなるフィルムによって閉じ込めコイルの第
1の部分102から絶縁されている。同様の電気絶縁性
の材料からなるフィルムは、コイルシールド108から
磁気部材106を絶縁するのに使用することができる。
しかし、磁気部材106とコイルシールド108との間
は絶縁されていないことが好ましい。このことは、比較
的熱い部材106とより温度の低いシールド108(こ
れは液体冷却され得る)との間のよりよい熱伝導を可能
とし、ダム100の動作中、磁気部材106の過熱を抑
制するのに役立つ。コイルシールド108と磁気部材1
06との間に若干の電気的短絡が存在し得る程度まで、
このような短絡は磁気部材106とコイルシールド10
8との間の絶縁フィルムの除去を妨げるほど非常に面倒
なものではない。
【0092】それぞれのくさび形状の伝導体部分11
3,114の各内面139,140は電気伝導性であ
り、第2の中央の伝導体部分115のそれぞれの側面1
29,130と接する関係にある。くさび形状の伝導体
部分113,114のそれぞれの円弧状外側面141,
142は、その対応する内面139,140に向けて下
方に収束する(図8)。裏面143,144はくさび形
状の伝導体部分113,114のそれぞれの内側及び外
側の間に延びている(図12)。
【0093】第2の中央の伝導体部分115は、第1の
中央の伝導体部分112の最下部133とともに下方に
実質的に垂直に延びる最下部134を有している(図
9)。
【0094】第1の中央の伝導体部分の最下部133の
前面125(図8)は、(a) 鋳造ロール31,32(図
1(a))の間のニップ37のギャップ35の開口端3
6と、(b) 溶融金属プール38(図1(b))の下部3
8aとに面している。くさび形状の伝導体部分113,
114の前面の最下部123,124のそれぞれは、第
1の中央の伝導体部分112(図8)の前面の最下部1
25の上方に配されている。
【0095】閉じ込めコイルの第1の部分102は、く
さび形状の伝導体部分113,114のそれぞれの裏面
143,144によって規定されるとともに、第2の中
央の伝導体部分115の裏面によって規定される裏面を
有している。くさび形状の伝導体部分113,114の
それぞれの外側面141,142は、閉じ込めコイルの
第1の部分の反対側の面を規定している。これらの対向
する側面は、第1の部分102の上述の裏面と、(a) 第
1の中央の伝導体部分112の前面118と(b) くさび
形状の伝導体部分113,114の前面119,120
とによって規定される第1の部分の前面と、の間に延び
ている。磁気部材106の裏面149と側部150,1
51は近接し、閉じ込めコイルの第1の部分の上述の裏
面と側面とに実質的に接する関係にあり、これにより、
時間変化する電流がこれらの面から流れ出るのを実質的
に妨げている。
【0096】前述のように、分離独立した時間変化する
電流は、第1の中央の伝導体部分112、くさび形状の
伝導体部分113及びくさび形状の伝導体部分114を
流れる。本発明の一実施例によれば、くさび形状の伝導
体部分113,114のそれぞれを流れる分離したそれ
ぞれの電流は、第1の中央の伝導体部分112を流れる
分離した電流の予め選択された電流量より小さい予め選
択された電流量を有している。関連する回路構成は、図
8〜図10、図16に図示されている。
【0097】ダム100は構造的にダムに組み込まれた
3つのトランスを有している。各トランスは、伝導体部
分112−114のそれぞれの一つに時間変化する電流
を供給する。各トランスはそれぞれ一次コイル153,
155を有している。より詳細には、一次コイル153
は第1の中央の伝導体部分112に時間変化する電流を
供給するためのトランスの一部であり、一次コイル15
4はくさび形状の伝導体部分113に時間変化する電流
を供給するためのトランスの一部であり、一次コイル1
55はくさび形状の伝導体部分114に時間変化する電
流を供給するためのトランスの一部である。各一次コイ
ル153〜155にそれぞれ関連しているのは、ループ
形状の磁気コア156〜158である。各磁気コアは、
対応する一次コイル153〜155を介して延びるそれ
ぞれの第1の部分164〜166を有している。
【0098】上記トランスのそれぞれの大部分は、その
トランスによって電流が供給される伝導体部分の直上の
僅かに後ろでこれに近接して取り付けられ、バスバーに
よってダム100に接続されるより遠くに位置するトラ
ンスに比較して、外部電力損失を実質的に低減させてい
る。より詳細には、ダム100は3つのU−字形状の取
付ブラケット160〜162を有している。取付ブラケ
ット160は第1の中央の伝導体部分112に関連する
トランスの部分153及び156を支持し、取付ブラケ
ット161はくさび形状の伝導体部分113に関連する
トランスの部分154及び157を支持し、取付ブラケ
ット162はくさび形状の伝導体部分114に関連する
トランスの部分155及び158を支持している。ブラ
ケット160は第1の中央の伝導体部分112の上方付
近に取り付けられ、ブラケット161はくさび形状の伝
導体部分113の上方付近に取り付けられ、ブラケット
162はくさび形状の伝導体部分114の上方付近に取
り付けられている。図8〜9及び上記に示されている位
置にブラケット160〜162を位置決めするための構
造的な結合は、当該技術分野に於ける通常の現存してい
るものである。
【0099】上記3つのトランスのそれぞれは、その二
次コイルの一部として、伝導体部分112〜114のそ
れぞれの一つを含んでいる。より詳細には、一次コイル
が153であるトランスに関しては、第1の中央の伝導
体部分112はそのトランスの二次コイルの一部であ
る。一次コイルが154であるトランスに関しては、く
さび形状の伝導体部分113は二次コイルの一部であ
る。一次コイルが155であるトランスに関して、二次
コイルはくさび形状の伝導体部分114を含んでいる。
【0100】3つの二次コイルを作り上げている他の構
成について、図8〜10及び図16を参照してより詳細
に述べる。
【0101】ダム100の底部に位置しているのは、前
部分168及び裏面部169を有する下部伝導体部分1
67である。下部伝導体部分167は実質的に水平方向
の構成部分を有している。下部伝導体部分167の前部
分168は、第1及び第2の中央の伝導体部分112,
115の下部133,134に、底部伝導体部分116
によって電気的に接続されており、底部伝導体部分11
6は、前述のように、中央の伝導体部分112,115
のそれぞれの下部133,134を電気的に接続してい
る。下部伝導体部分の裏面部169は、第2の中央の伝
導体部分115の後方に間隔を置いて実質的に垂直に配
された後伝導体部分170の下部172に電気的に接続
されている。
【0102】一次コイル153に関連する二次コイルに
ついての構成部分は、第1の中央の伝導体部分112に
加えて、第1の上部伝導体部分176を有しており、こ
の第1の上部伝導体部分176は実質的に水平方向の構
成要素を有し、垂直に配された後伝導体部分170の上
部171に176で電気的に接続された後部分178を
有している。また、第1の上部伝導体部分176は、第
1の中央の伝導体部分112の上部131に179で電
気的に接続された第1の部分177を有している。
【0103】一次コイル154に関連する二次コイルの
構成部分は、くさび形状の伝導体部分113に加えて、
第2の上部伝導体部分180を有しており、この第2の
上部伝導体部分180は実質的に水平方向の構成要素を
有し、後伝導体部分170の第1の上部伝導体部分17
6の後部分178への接続部の下方で、後伝導体部分1
70の他の部分173に電気的に接続された後部分18
2を有している。また、第2の上部伝導体部分180
は、くさび形状の伝導体部分113の上部183に電気
的に接続された前部分181を有している。
【0104】一次コイル155に関連する二次コイルの
構成部分は、くさび形状の伝導体部分114に加えて、
第3の上部伝導体部分184を有しており、この第3の
上部伝導体部分184は実質的に水平方向の構成要素を
有し、後伝導体部分170の部分173に電気的に接続
された後部分186を有している。また、第3の上部伝
導体部分184は、くさび形状の伝導体部分114の上
部187に電気的に接続された前部分185を有してい
る。
【0105】各上部伝導体部分176,180及び18
4は、それぞれのループ形状の磁気コア164,165
及び166を介して延びている。
【0106】くさび形状の伝導体部分113,114の
それぞれは、下部伝導体部分167から上方に間隔を置
いた下部174を有している。第2の中央の伝導体部分
115の上部132は、上部伝導体部分176,18
0,184から下方に間隔を置いている(図9)。
【0107】くさび形状の伝導体部分113,114
は、実質的にくさび形状の伝導体部分113,114の
それぞれの全体の長さに亙る上方に、第2の中央の伝導
体部分115と接し電気的に伝導された関係にある。し
かし、くさび形状の伝導体部分113,114は、くさ
び形状の伝導体部分の垂直方向の長さの全体の上方に亙
って、絶縁性の材料からなるフィルム(図示せず)によ
って、第1の中央の伝導体部分112から電気的に絶縁
されている。
【0108】要約すれば、一次コイル153に関係する
二次コイルは、第1の中央の伝導体部分112、底部伝
導体部分116、水平に配された下部伝導体部分16
7、垂直に配された後伝導体部分170、及び水平に配
された第1の上部伝導体部分176を有している。一次
コイル154に関係する二次コイルは、くさび形状の伝
導体部分113、第2の中央の伝導体部分115の下部
134、底部伝導体部分116、水平に配された下部伝
導体部分167、垂直に配された後伝導体部分170、
及び水平に配された第2の上部伝導体部分180を有し
ている。一次コイル155に関係する二次コイルは、く
さび形状の伝導体部分114、第2の中央の伝導体部分
115の下部134、底部伝導体部分116、水平に配
された下部伝導体部分167、垂直に配された後伝導体
部分170、及び水平に配された第3の上部伝導体部分
184を有している。
【0109】図16を参照すれば、時間変化する電流の
電源190がライン191,192によって一次トラン
スコイル153に接続されている。電源190は、ライ
ン193,194及び195によって一次トランスコイ
ル154に接続されている。
【0110】電源190は、ライン193,194及び
196によって一次トランスコイル155に接続されて
いる。全ての一次コイル153〜155は、これらの一
次コイルのそれぞれを流れる電流が互いに同じ位相とな
るように、並列で接続されている。
【0111】前述のように、第1の中央の伝導体部分1
12の前面118を流れる電流は、くさび形状の伝導体
部分113,114の前面119,120に沿って流れ
る電流より実質的に大きくし得る。例えば、一実施例で
は、第1の中央の伝導体部分112の前面118に沿っ
て流れる電流は約10,000Aであり、一方、くさび形状の
伝導体部分113,114の前面119,120のそれ
ぞれを流れる電流は約5,000 Aである。このように、閉
じ込めコイルの第1の部分102の前面104(コイル
部112〜114の前面118〜120の全てにより構
成される前面)に沿って流れる全電流は、20,000Aであ
る。図1(b)を参照すれば、その全電流は、プール3
8が典型的に予め決められた最大高さ(深さ)であると
きに、溶融金属プール38をその幅広の頂部38aに閉
じ込める十分な磁束密度と十分な磁気的圧力を発生させ
るであろう。例えば、鋳造ロールの半径が60cmで典
型的なプールの深さが40cmとすると、プールの頂部
38aは31cmの幅となる。
【0112】前のパラグラフで述べたのと同じプールの
大きさと電流量を仮定すると、第1の中央の伝導体部分
112の前面118の最下部125を流れる電流は、た
ったの10,000Aである。電流のその量は、一般的には、
鋳造ロール31,32の間のニップ37に位置する溶融
金属プール38の幅の狭い下部38b(ここではプール
は典型的にたったの約0.1〜1.0cmの幅である)
に閉じ込めるのに十分な磁束密度と磁気的圧力を発生さ
せるのに十分である。これらの条件下では、磁束密度と
ニップ37で閉じ込めコイルの第1の部分102によっ
て及ぼされる磁気的圧力は、ニップ付近の溶融金属に好
ましくない揺動を生じさせるほど高くはない。
【0113】ダム100の下部伝導体部分167を流れ
る全電流は、中央の伝導体部分112と2つのくさび形
状の伝導体部分113,114の全てを流れる電流の合
計と等しい。同じ全電流が、後伝導体部分170から上
方に第2及び第3の上部伝導体部分181及び184の
垂直レベルまで流れる。その垂直レベルの上方では、後
伝導体部分170を流れる電流は、第1の中央の伝導体
部分112を流れる電流に等しい。
【0114】くさび形状の伝導体部分113,114の
それぞれは別々に電流が与えられ、それぞれが同じポテ
ンシャルである。結果として、各伝導体部分113,1
14は実質的に他方とは独立して電流を伝導する。
【0115】上記3番目及び4番目のパラグラフに記載
したことに加えて、中央の伝導体部分112の最下部1
33に生成する磁束密度と磁気的圧力を減少させ、これ
により、溶融金属プール38の近接して面する部分38
aに発生する揺動を減少させるための、更なる手段が採
用され得る。このような手段の例は、次の4つのパラグ
ラフに記載されている。
【0116】図14を参照すれば、ニップ37に面する
位置又はその僅かに上に於ける電磁気的ダム100の関
連する部分の水平断面図が示されている。図14に示す
ように、磁気部材の後部分149に第1のエアギャップ
200があり、その一部は閉じ込めコイルの第1の部分
102の裏面に垂直に実質的に接する関係にあり、これ
らの裏面は、(a) くさび形状の伝導体部分113,11
4のそれぞれの裏面143,144、及び(b) 第2の中
央の伝導体部分115の裏面137(図12)を有して
いる。エアギャップ200の存在は、第1の中央の伝導
体部分112の前面118に沿って前面118の最下部
125を流れる電流を減少させる(図8)。
【0117】磁気部材の交差部152によって垂直に占
められている空間に第2のエアギャップ201を採用す
ることにより(図14と図15とを比較せよ)、第1の
中央の伝導体部分112の前面118に沿って前面11
8の最下部125を流れる電流の更なる減少が得られ
る。前面118に沿って125を流れる電流の減少は、
そこで発生する磁束密度と磁気的圧力とを減少させ、従
って、溶融金属プール38の隣接して面する部分38a
(図1(b))に発生する揺動を減少させる。
【0118】換言すれば、エアギャップ200の採用に
より又は両方のエアギャップ200及び201の採用に
より、(a) 第1の中央の伝導体部分112の最下部13
3によって及ぼされる磁気的閉じ込め圧力を、(b) 第1
の中央の伝導体部分112によって最下部133の上方
の位置に及ぼされる磁気的閉じ込め圧力に比較して減少
させる。(ここで用いているように、第1の中央の伝導
体部分112の最下部133は、鋳造ロール31,32
の間のニップ37に対向する伝導体部分112のその部
分と、その僅かに上の第1の中央の伝導体部分112の
その部分とを含んでいる。) 本発明に従う他の実施例では、第1のエアギャップ20
0は磁気部材の後部分149の複数の同様のエアギャッ
プの一つであり、これらのエアギャップは磁気部材10
6の垂直に間隔を置いた複数の位置に存在している。第
1のエアギャップ200上の各エアギャップは、対応す
る伝導体部分112,113,114の各前面118,
119,120に沿って、対応するエアギャップと同じ
垂直レベルを流れる電流を減少させ、これにより、その
レベルに於けるその前面に発生する熱を減少させる。本
発明の更なる実施例では、伝導体部分の各前面に沿って
流れる電流を更に減少させるために、複数のエアギャッ
プ200とともに同様に複数の垂直に間隔を置いたエア
ギャップ201が採用され得、これにより、そこで発生
する熱を更に減少させる。
【0119】図19を参照すれば、本発明に従う更なる
変形が示されており、エアギャップ200は、磁気部材
106の側部150,151の後ろの部分によって垂直
に占められている空間に位置するエアギャップ200a
及び200bによって置き換えられている。図14及び
15の実施例に於けるエアギャップ200によって占め
られている空間は、図19の実施例に於ける磁気部材の
後部分149によって占められている。エアギャップ2
00a及び200bは、エアギャップ200によって達
成されるものと同様の機能を達成する。
【0120】上述のように、ダム100の電流は、3つ
の別々のトランスを介して供給され、3つの別々の電流
は3つの別々の伝導体部分(112,113及び11
4)を流れる。結果として、ダム100の運転による電
力損失は、もし同じ全電流(例えば20,000A)が単一の
伝導体部分を流れ単一のトランスから供給されたなら現
れるであろう電力損失より実質的に小さい。閉じ込めコ
イルの前部分の前面104の幅の狭い部分110は、第
1の中央の伝導体部分112の前面118の最下部12
5に対応している。(a) 最下部の表面部分110、を流
れる電流は、(b)閉じ込めコイルの第1の部分102の
前面104(伝導体部分112〜114の前面118〜
120に対応している)、を流れる全電流より実質的に
小さい。例えば、(a) を流れる電流10,000Aに対し、
(b) を流れる電流は20,000Aであろう。結果として、
(a) が過熱されることは、単一のトランスと単一の電流
とが存在する場合よりも殆どあり得ないことである。後
者の場合、(a) を流れる電流は、(b) を流れる全電流と
実質的に同じであり、(a) は過熱されるであろう。
【0121】第1及び第2の中央の伝導体部分112,
115並びに底部伝導体部分116は、冷却液(例えば
水)が循環し得るように通常の入口と出口の導管(図示
せず)を採用した中空の矩形のチューブとなっている。
くさび形状の伝導体部分113,114には、冷却液が
循環する通常の内部冷却チャネル(図示せず)を備えて
おり、通常の入口と出口の導管(図示せず)を有してい
る。上述のように、伝導体部分112,113及び11
4がその構成部分である3つの二次トランスコイルは、
構成部分として伝導体部材167,170,176,1
80及び184もまた有しており、これらの部材の全て
には、冷却液が循環する外部冷却チャネル(図示せず)
が設けられ、通常の入口と出口の導管を有している。ト
ランスのコア156〜158の取付ブラケット160〜
162はまた、同様の外部冷却チャネルを有していても
よい。
【0122】また、図11を参照すれば、伝導体部分1
12,113及び114を有する多部品の前部分102
を備えた閉じ込めコイルを有する磁気的閉じ込めダム1
00の採用により、結果的に得られる磁場のフローパス
が示されている。前に記載したように、磁場は流れ線9
8によって表されている。(図11では断面を表す斜線
は明確化のために省略してある。)磁気部材106とコ
イルシールド108は、伝導体部分112,113の前
面を越えて延び外側ロールリップ52にオーバーラップ
する突出部58,66をそれぞれ有しており、これによ
り、外側ロールリップ52と溶融金属プール38とを介
する磁場の流れが高められる。突出部58及び66は、
伝導体部分112,113の前面を越えて前方に、溶融
金属プール38の抵抗率(伝導率)に基づいて計算され
た溶融金属の表皮深さ(δ)より大きい距離でそしてそ
の3倍の表皮深さより小さい距離だけ延びている。
【0123】溶融金属プール38が溶融スティールから
なるときは、プール38と鋳造ロール31又は32の界
面にぬれが生じる。ギャップ35の開口端36で溶融金
属を有効に閉じ込めるためには、プール38と隣接する
鋳造ロール31又は32との間の上記界面に、更にプー
ル内の水平の位置に於けるよりも更に大きい磁気的圧力
がそこで要求される。本発明の他の実施例によれば、く
さび形状の伝導体部分(例えば113)を流れる時間変
化する電流を増すことにより、プールと鋳造ロール3
1,32との間の界面に比較的増大した磁気的閉じ込め
圧力が及ぼされる。
【0124】全ての実施例に於いて、以下の条件が適用
される。即ち、(a) くさび形状の伝導体部分113,1
14と(b) 第1の中央の伝導体部分112とを流れる全
電流は、溶融金属プールをその幅広の頂部38a(図1
(b))を横切る全ての位置で閉じ込めるのに十分なそ
の特定の電流であり、一方、第1の中央の伝導体部分1
12を流れる電流は、鋳造ロール31,32の間のニッ
プ37で溶融金属プール38の下部38bを閉じ込める
ためにのみ必要なより小さい電流である。
【0125】図17を参照すれば、符号204は閉じ込
めコイルの第1の部分102の前面に於ける電流の下側
の流れを示している。符号205は溶融金属プール38
に結果として誘起される電流の上側の流れを示してい
る。符号206及び207は外側ロールリップ51,5
2に結果として誘起される上側の電流をそれぞれ示して
いる。符号208は時間変化する電流204によって誘
起され、時間変化する誘起された電流205〜207に
よって高められた水平磁場の流れの方向を示している。
時間変化する電流204によって発生した208に於け
る磁場は時間変化する誘起された電流205〜207に
よって発生した磁場によって増大する。
【0126】再び図16を参照すれば、一次コイル15
3と154との間、一次コイル153と154との間、
及び一次コイル154と155との間には相互インダク
タンスが存在する。一次コイル153〜155及びそれ
に対応する二次コイルには、漏れインダクタンスも存在
する。
【0127】相互インダクタンスか漏れインダクタンス
かを問わず、これらのインダクタンスはトランスの二次
コイルに生じ得る電流の量を減少させる。しかし、(a)
本発明に従って3つのトランスと分離した別々の二次電
流を採用した結果として生じるこのような全インダクタ
ンス(相互インダクタンスと漏れインダクタンスとの
和)は、(b) 次の文で述べるインダクタンスより小さ
い。インダクタンス(b) は、もし同じ全電流(例えば、
3つの伝導体部分112,113及び114の全てから
合計が20,000A)が単一のトランスの二次コイルと単一
のトランスの一次コイルとに関連する単一の伝導体部分
を流れたとしたなら生じる漏れインダクタンスである。
結果として、本発明に従う回路構成を採用したとき、ト
ランスに与えられて入力される電圧に対する電流損失は
小さく、電流効率は改善される。
【0128】図18は本発明の一実施例を示しており、
ロール32は強磁性材料からなり得(以下に詳細に述べ
る)、ロール32には突出するリップは存在せず、磁気
部材106の側部151,152、又はダム100のコ
イルシールド108にも端部の突出部はない。図18の
実施例によって発生する磁場は、図18の磁力線98に
よって示され、図18に於いては明確化のために断面を
表す斜線は省略してある。
【0129】前述のように、図18の実施例では、ロー
ル32は強磁性材料からなり得る。
【0130】このような例には、所謂「12Crスーパ
ーステンレススティール」が含まれる。このような構成
部分には、12%のクロムと0.5%のモリブデンとを
含有するもの、他に、12%のクロムと1%のモリブデ
ンと0.8%のニッケルとを含有するもの、更に、10
%のクロムとそれぞれ1%のモリブデンと銅とコバルト
とを含有するものがる。強磁性材料からなるロールを用
いれば、ダムに突出部を設けることなく、そしてロール
にリップを設けることなく、ダムと溶融金属のプールと
の間を結合する良好な磁束を得ることができる。
【0131】強磁性体ロールは、当該分野の技術の範囲
内の手段を用いて液体冷却すべきである。本発明の全て
の実施例で使用したロールを冷却することが好ましい。
【0132】図21は図18の実施例の変形を示してお
り、それぞれの強磁性ロール31,32の各ロール端部
63,64は、磁気部材106の端面260,261と
コイルシールド108の端面262,263とに直面対
向する液体冷却された管状の端部シールド267,26
8を有している。管状端部シールド267,268は、
銅などの高い伝導率の非磁性材料からなり、典型的には
水によって冷却されている。
【0133】図21に示されている変形は、図18の実
施例(磁気部材106とコイルシールド108は全体が
ロール31,32以外の部分と同様の強磁性材料からな
る)に対してある利点を有している。図21の変形で
は、(a) ロール31,32への全電力損失が少なく、
(b) ロールの全過熱量が小さく、そして、(c) 閉じ込め
プール38に生じる磁場が若干大きい。銅の端部シール
ド267,268に誘起される電流は、磁気部材106
の端部260,261と端部シールドとの間を流れる磁
場を、(i) ロール端部63,64(図18)の隣接面に
垂直な方向から、(ii)隣接するロール端部表面に平行な
方向へ傾け、これにより、磁気部材106の端部26
0,261の反対の位置でロール端部に侵入する磁場が
最小になる。
【0134】(i) 管状端部シールド267又は268と
(ii)ロール31,32の隣接する部分との間には、端部
シールド267,268の銅とロール31,32の強磁
性材料との間の熱膨張による差を吸収するための小さな
間隙が存在する。
【0135】図18の物理的な配置(即ち、磁気部材1
06及びコイルシールド108上には突出部がない)
は、強磁性材料からなるロールを使用したダム100に
限定されるものではない。銅又はステンレススティール
からなるロールも、図18のダムに使用することができ
るが、磁気的結合が小さくなるかもしれない。
【0136】逆に、強磁性材料からなるロール32は、
例えば図4〜図5,図7,図11及び図17のように、
突出するリップを有して構成され、そして、そのように
構成されるなら、ダムの磁気部材とコイルシールドとに
端部突出部を有するダムが使用されるかもしれない。し
かし、このようなロールがリップを有し、ダムが突出部
を有し、そして運転中にロール(及びダム)の熱膨張が
存在するとき、機械的間隙の問題が生ずる。この膨張を
吸収するために適当な冷却と間隔を置く手段が必要とな
り、その例は上述した。
【0137】上述のように、全ての実施例に於けるコイ
ルシールドの目的は、鋳造ロールの間のギャップの開口
端付近の実質的な空間への、磁気部材によって規定され
る低抵抗帰還パスの外側にある磁場のその部分を閉じ込
めることである。 (例えば、図11及び図18に例示
されるように)その空間から漏れる若干の磁場の存在
は、本発明に従ってその目的を達成することから実質的
に逸脱するものではない。ここでのその目的を達成する
コイルシールドの参照は、このような漏れが生じるコイ
ルシールドを含んでいる。
【0138】前述の詳細な説明は理解の明確化のために
のみ与えられるものであり、当業者に明らかとなるであ
ろう改変のように、それから不必要な限定が理解される
べきではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は電磁気的閉じ込めダムを採用する鋼帯
鋳造装置の端部を示す図であり、(b)は図1(a)に
示されている主題の部分破断拡大図である。
【図2】前記装置の破断平面図である。
【図3】本発明の一実施例に従って採用される電磁気的
閉じ込めダムの分解透視図である。
【図4】鋼帯鋳造装置に使用される2つの鋳造ロールの
それぞれの外側リップを採用した本発明の実施例を示す
一部破断水平断面図である。
【図5】図4と同様の図であり(断面の線は示していな
い)、全て本発明に従う電磁気的閉じ込めダムを有する
鋼帯鋳造装置によって発生する磁場を示している。
【図6】本発明による外側ロールリップを冷却するため
の装置の端部を示す図である。
【図7】図4と同様の拡大部分断面図であり、本発明の
他の実施例の部分を示している。
【図8】本発明による多部品の閉じ込めコイルを採用し
た電磁気的閉じ込めダムの実施例の端部を示す図であ
る。
【図9】図8のダムを一部断面とした側面図である。
【図10】図8及び図9のダムの透視図である。
【図11】図5と同様の部分拡大図であり、本発明に従
う電磁気的閉じ込めダムを有する鋼帯鋳造装置の他の実
施例によって発生する磁場を示している。
【図12】図8〜図10のダムの一部破断平面図であ
る。
【図13】(a)は、図7と同様に、本発明の更なる実
施例の部分を示す拡大部分断面図であり、(b)は本発
明の実施例による鋳造ロールのための冷却装置の端部を
示す拡大部分図である。
【図14】図8の14−14線に沿った拡大断面図であ
る。
【図15】図14と同様の図である。
【図16】図8〜10の電磁気的閉じ込めダムに採用さ
れている電気回路を示す部分透視概略図である。
【図17】図4と同様の拡大破断断面図であり、(a) 電
磁気的閉じ込めダムに於ける伝導電流の方向と、(b) 鋼
帯鋳造装置と溶融金属プールの他の部分に誘起される渦
電流の方向とを示している。
【図18】図5と同様の拡大破断図であり、本発明によ
る電磁気的閉じ込めダムを有する鋼帯鋳造装置の更なる
実施例によって生じる磁場を示している。
【図19】図14及び図15と同様の拡大断面図であ
り、図14及び図15に示されている構造の変形を示し
ている。
【図20】図7の実施例を付加的に詳細に示す拡大破断
断面図である。
【図21】図18の実施例の変形を示す拡大破断断面図
である。
【符号の説明】
31,32…鋳造ロール 35…ギャップ 36…開口端 37…ニップ 38…溶融金属プール 39…鋼帯 40…電磁気的ダム 41…頂部 42…コイル部 44…前面 46…磁気部材 48…コイルシールド 51,52…外側ロールリップ 58,59…突出部 67,68…ロール端部シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イズマエル ジー. ソウシード アメリカ合衆国 46383 インディアナ バルパライソ デボン コート ショ アーウッド フォレスト 371 (56)参考文献 特開 昭58−168463(JP,A) 特開 平6−339756(JP,A) 特表 平6−500267(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/06 330 B22D 11/10 350

Claims (57)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼帯鋳造装置であって、 溶融金属のプールを閉じ込めるためのギャップをその間
    に有し該ギャップは開口端を有する水平に配された互い
    に反対方向に回転する一対のロールと、 前記ギャップの開口端から溶融金属が漏れるのを妨げる
    ための電磁気的ダムと、 前記ギャップの前記開口端に面してこれに近接する前面
    と、他のコイル表面とを有する垂直に配された閉じ込め
    コイルを有する前記ダムと、 前記閉じ込めコイルは、その前記前面を含み、前記閉じ
    込めコイルを流れる時間変化する電流の流れに応答し
    て、前記閉じ込めコイルの前面からギャップの開口端を
    通って延び、前記ギャップの開口端で溶融金属の前記プ
    ールに磁気的閉じ込め圧力を及ぼす水平磁場を発生させ
    るための手段を有し、 前記閉じ込めコイルの前記前面以外の実質的な部分を被
    覆し、(a)その前面以外の前記閉じ込めコイルの面に沿
    って、前記時間変化する電流が流れるのを実質的に妨げ
    るとともに、(b)前記磁場のための低抵抗帰還パスを提
    供するための手段を有する磁気的被覆手段と、 非磁性で電気伝導性の材料からなり、実質的に前記磁気
    的被覆手段を覆い、前記低抵抗帰還パスの外側にある前
    記磁場のその部分を前記ギャップの開口端付近の実質的
    な空間に閉じ込めるための手段を有するコイルシールド
    と、 前記磁気的被覆手段を前記閉じ込めコイルから電気的に
    絶縁するための手段と、 前記鋳造ロールのそれぞれの端部の外側ロールリップと
    を有し前記外側ロールリップは前記閉じ込めコイルに近接して
    その前記前面に面する終端面を有し、 前記外側ロールリップは 前記磁場によって辿られるパス
    の一部を規定する手段を有し、 前記鋳造ロール又は前記磁気的被覆手段に取り付けら
    れ、前記外側ロールリップの側方でそれから半径の内側
    方向に位置し、前記磁場によって辿られるパスの他の部
    分を規定するための手段であって、前記パスの他の部分
    は前記リップによって規定される前記パスの一部に近接
    している、手段と、 前記外側ロールリップ及び前記外側ロールリップの側方
    に位置する手段は、それぞれ銅より電気伝導率の小さい
    材料からなり、 前記閉じ込めコイルの前面と、前記前面から間隔を置い
    て離れている前記ギャップの開口端との間には、磁場の
    シールドが存在せず、及び (i)前記ギャップの開口端付近の磁場のフローパスを
    規定するためと、(ii)前記被覆手段を前記ギャップの
    前記開口端で前記溶融金属から保護するために、以下の
    方策(a)〜(d)の少なくとも一つを有する手段とを
    有し、 (a)前記外側ロールリップの側方に位置する前記手段
    は、前記磁気的被覆手段から間隔を置いて別個に分離し
    前部分を有する要素を有し、 前記分離した別個の要素の前記前部分は、前記磁気的被
    覆手段に面し、前記外側ロールリップの終端面と実質的
    に境界が同じであり、 前記磁気的被覆手段は、前記要素の前部分に面する終端
    面を有し、前記閉じ込めコイルの前記前面と境界が実質
    的に同じであり、 (b)前記外側ロールリップの半径方向内側に位置し、
    前記鋳造ロールの端部を覆う各鋳造ロールの端部のロー
    ル端部シールドと、 前記ロール端部シールドから軸方向外側に突出するシー
    ルド延長部とを有し、 前記ロール端部シールドとその前記延長部は、前記外側
    ロールリップと前記外側ロールリップの側方に位置する
    前記手段より電気伝導率が高い非磁性の電気伝導性材料
    からなり、 前記外側ロールリップの前記終端面は、前記鋳造ロール
    から軸方向外側に、前記ロールの端部を越えて突出して
    おり、 前記ロール端部シールド及びそのシールド延長部は、前
    記磁場がその開口端付近で前記ギャップを横切る以外の
    フローパスを辿るのを実質的に妨げるための手段を有
    し、 前記外側ロールリップ及び前記ロール端部シールドの延
    長部は、その間に環状のスペースを規定し、 前記磁気的被覆手段及び前記閉じ込めコイルシールド
    は、それぞれ前記閉じ込めコイルの前記前面を越えて前
    記環状スペースに突出する突出部を有し、 前記磁気的被覆手段の前記突出部は、外側ロールリップ
    の側方に位置している手段を具現化し、 (c)前記外側ロールリップの半径方向内側に位置し、
    前記鋳造ロールの端部を覆う各鋳造ロールの端部のロー
    ル端部シールドと、 前記ロール端部シールドから軸方向外側に突出するシー
    ルド延長部とを有し、 前記ロール端部シールドとその前記延長部は、前記外側
    ロールリップと前記外側ロールリップの側方に位置する
    前記手段より電気伝導率が高い非磁性の電気伝導性材料
    からなり、 前記外側ロールリップの前記終端面は、前記鋳造ロール
    から軸方向外側に、前記ロールの端部を越えて突出して
    おり、 前記ロール端部シールド及びそのシールド延長部は、前
    記磁場がその開口端付近で前記ギャップを横切る以外の
    フローパスを辿るのを実質的に妨げるための手段を有
    し、 前記外側ロールリップ及び前記ロール端部シールドの延
    長部は、その間に環状のスペースを規定し、 前記外側ロールリップの側方に位置する前記手段は、前
    記ロールの端部で前記環状スペース内に位置する環状部
    材を有し、 前記磁気的被覆手段は、前記環状部材から間隔を置いて
    これに面する前面を有し、前記磁気的被覆手段の前記前
    面は、その鋳造ロールが回転するにつれて前記環状部材
    によって辿られる円弧状パスの断片に沿って配され、(d) 各外側ロールリップはそれぞれの鋳造ロールか
    ら、軸方向に前記閉じ込めコイルの前面に向けて外側に
    突出しており、 前記磁気的被覆手段は一対の間隔を置いた突出部を有
    し、それぞれの突出部は前記閉じ込めコイルの前記前面
    の対向する側に位置し、それぞれ前記前面を越えて外側
    に突出しており、 前記突出部のそれぞれは、それぞれの鋳造ロールの端部
    に隣接する端部を有し、 前記外側ロールリップの側方に位置する手段は、前記磁
    気的被覆手段の前記突出部の一つを有し、 前記外側ロールリップは前記磁気的被覆手段の前記間隔
    を置いた突出部の間に配され、 前記外側ロールリップのそれぞれは前記突出部の一つに
    沿ってこれに隣接して配され、 前記外側ロールリップと隣接する前記突出部との間に
    は、じゃまになるものが存在しない装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置であって、前記方策
    が(a)であり、 前記外側ロールリップの前記終端面は、前記鋳造ロール
    から軸方向外側に、前記ロールの端部を越えて突出して
    いる装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の装置であって、前
    記方策が(a)であり、前記分離した別個の要素は各鋳
    造ロールから分離して離れており、 前記外側ロールリップに面する第1の側面と、 前記第1の側面から半径方向内側に間隔を置いた第2の
    側面と、 それぞれの鋳造ロールの端部に隣接する裏面とを有する
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の装置であって、 前記要素の前記第2の側面は、前記要素の前記前部分か
    ら前記裏面に半径方向内側に角度をもって延びており、 前記要素を横切る前記両側面の間の距離は、前記要素の
    前記前部分から前記裏面に向けて増大している装置。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の装置であって、 前記要素の前記第1の側面と前記外側ロールリップの間
    に位置する空間を有し、前記外側ロールリップを冷却す
    るための冷却流体を受容するための手段を有する装置。
  6. 【請求項6】 請求項1又は2記載の装置であって、前
    記方策が(a)であり、 前記分離した別個の要素と前記外側ロールリップは、何
    れも非磁性材料からなる装置。
  7. 【請求項7】 請求項1又は2記載の装置であって、前
    記方策が(a)であり、前記方策が更に、 前記外側ロールリップの半径方向内側に位置する、各鋳
    造ロールの端部のロール端部シールドを有し、 前記ロール端部シールドは前記外側ロールリップ及び前
    記要素より高い電気伝導率を有し、 前記ロール端部シールドは、その前記位置及び前記伝導
    率により、前記磁場がその開口端付近の前記ギャップを
    横切ることなくフローパスを流れることを実質的に妨げ
    るようにされている装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の装置であって、 前記ロール端部シールドは、前記分離した別個の要素の
    半径方向内側に位置している装置。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の装置であって、 前記分離した別個の要素は前記ダムに面する前部分を有
    し、 前記外側ロールリップの前記終端面は、前記要素の前面
    と実質的に境界が同じである装置。
  10. 【請求項10】 請求項2又は9記載の装置であって、 前記外側ロールリップは非磁性材料からなり、前記分離
    した別個の要素は磁性材料からなる装置。
  11. 【請求項11】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(a)であり、 前記コイルシールドは、それぞれの鋳造ロールの端部に
    面する終端面を有し、前記磁気的被覆手段の前記終端面
    と境界が実質的に同じである装置。
  12. 【請求項12】 請求項1記載の装置であって、 前記閉じ込めコイルによって発生する磁場を通って回転
    した直後に前記リップが回転する円弧状の断片に沿った
    前記外側ロールリップを冷却するための手段を有し、 回転するリップが冷却を受ける前記円弧状の断片は、前
    記リップが前記磁場に晒されている円弧状の断片より実
    質的に大きい装置。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の装置であって、 前記外側ロールリップは、前記ロールの曲面に対応する
    曲面を有し、前記ロールの外側の半径方向内側に位置す
    る内面を有し、 前記冷却手段は、前記表面の円弧状の断片に沿って前記
    外側ロールリップの前記内面に対して冷却流体を差し向
    けるための手段を有する装置。
  14. 【請求項14】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(b)であり、 前記磁気的被覆手段の前記突出部及び前記閉じ込めコイ
    ルシールドの突出部は、それぞれ前記閉じ込めコイルの
    前記前面を越えて、前記ギャップに於ける溶融金属の表
    皮深さ(δ)の1倍から3倍までの間の距離だけ突出し
    ており、 前記表皮深さは以下の数1で表され、 【数1】 ここで、式中のδは溶融金属の表皮深さであり、ωは2
    πfであり、fは採用されている時間変化する電流の周
    波数、μは空気の透磁率、σは溶融金属の電気伝導率で
    ある装置。
  15. 【請求項15】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(b)であり、 前記ロール端部シールドの前記延長部は、前記外側ロー
    ルリップより更に軸方向外側に突出している装置。
  16. 【請求項16】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(b)であり、 前記シールドの全てが銅からなり、 前記外側ロールリップが非磁性のステンレススティール
    からなる装置。
  17. 【請求項17】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(b)であり、 前記外側ロールリップは前記外側ロールリップの表皮深
    さ(δ)の2倍より小さい厚さ(半径方向の長さ)を有
    し、 前記表皮深さは以下の数2で表され、 【数2】 ここで、式中のδは外側ロールリップが構成されている
    材料の表皮深さ、ωは2πfであり、fは採用されてい
    る時間変化する電流の周波数、μは前記材料の透磁率、
    σは前記材料の電気伝導率である装置。
  18. 【請求項18】 請求項1に記載の装置であって、前記
    方策が(c)であり、前記環状スペースは、前記環状部
    材によって実質的に完全に満たされている装置。
  19. 【請求項19】 請求項1に記載の装置であって、前記
    方策が(c)であり、前記方策が更に、 前記外側ロールリップと前記環状部材との間の前記環状
    スペースに於けるギャップを有し、 前記ギャップは、前記外側ロールリップを冷却するため
    の冷却ガスの噴出を受容する手段を有している装置。
  20. 【請求項20】 請求項1に記載の装置であって、前記
    方策が(c)であり、 前記環状部材が、銅の電気電導率より小さい電気電導率
    を有する磁性材料又は非磁性材料からなる装置。
  21. 【請求項21】 請求項1記載の装置であって、前記方
    策が(d)であり、前記コイルシールドは、一対の間隔
    を置いた突出部を有し、それぞれの突出部は前記磁気的
    被覆手段のそれぞれの突出部の側方に、これと実質的に
    同空間に亙って位置している装置。
  22. 【請求項22】 請求項1又は21記載の装置であっ
    て、前記方策が(d)であり、前記方策が更に、 前記鋳造ロールのそれぞれの端部にロール端部シールド
    を有し、前記各ロール端部シールドはそのロール上の前
    記外側ロールリップの半径方向内側に位置して前記ロー
    ル端部を覆い、 前記ロール端部シールドは前記外側ロールリップよりも
    高い電気電導率を有し、 前記ロール端部シールドは、磁束が突出部の端部付近を
    出るのを実質的に妨げるとともに前記一対の突出部の間
    に延び一対の前記外側リップを横切り前記ギャップをそ
    の開口端で横切るフローパスを前記磁場に実質的に辿ら
    せるための手段を有している装置。
  23. 【請求項23】 請求項22記載の装置であって、 前記外側ロールリップ及び前記鋳造ロールの外側面は、
    同じ非磁性の電気伝導性の材料からなる装置。
  24. 【請求項24】 請求項22記載の装置であって、 前記外側ロールリップは、前記ロール端部シールドの前
    記端部を越えて、前記プールの前記溶融金属の表皮深さ
    (δ)の80%より大きい距離で突出している装置。
  25. 【請求項25】 請求項23又は24記載の装置であっ
    て、 前記外側ロールリップは、前記外側ロールリップの表皮
    深さ(δ)の2倍より小さい厚さ(半径方向の長さ)を
    有している装置。
  26. 【請求項26】 請求項25記載の装置であって、 前記厚さは表皮深さの1倍より小さい装置。
  27. 【請求項27】 請求項1記載の装置であって、前記閉
    じ込めコイルは、 一対の対向する側面を有し、垂直に配された第1の中央
    の伝導体部分と、 それぞれ前記中央の伝導体部分のそれぞれの側面に対向
    して実質的にこれに接する関係で近接して位置する、垂
    直に配された一対のくさび形状の伝導体部分と、 前記くさび形状の伝導体部分を前記中央の伝導体部分か
    ら電気的に絶縁する手段と、 前記中央の伝導体部分は、前記一対の対向する側面の間
    に配されたそれぞれの狭い前面を有するとともに前記ギ
    ャップの開口端に面する手段を有し、前記前面は最下部
    を有し、 前記くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、比較的幅の
    広い上部から比較的幅の狭い最下部に向けて幅が先細に
    なる前面を有し、前記くさび形状の伝導体部分の前記前
    面は前記ギャップの開口端に面する手段を有し、 前記先に述べた構成部分を含む、前記コイルを流れる前
    記時間変化する電流の流れに応答して水平磁場を発生さ
    せるための手段と、 (1)前記中央の伝導体部分と(2)前記くさび形状の伝導体
    部分との前面を有する前記閉じ込めコイルの前記前面と
    を有している装置。
  28. 【請求項28】 溶融金属のプールを収容するための手
    段を有する2つの水平に配された互いに逆方向に回転す
    る鋳造ロールの間に位置する垂直に延びるギャップの開
    口端を介して溶融金属が漏れるのを妨げるための電磁気
    的ダムであって、前記ダムは前記鋳造ロールに隣接して
    配するための第1の部分を有する閉じ込めコイルを備
    え、前記閉じ込めコイルの前記第1の部分は、 一対の対向する側面を有する垂直に配された第1の中央
    の伝導体部分と、 それぞれ前記第1の中央の伝導体部分のそれぞれの側面
    に対向して実質的にこれに接する関係で近接して位置す
    る、垂直に配された一対のくさび形状の伝導体部分と、 前記くさび形状の伝導体部分を前記中央の伝導体部分か
    ら電気的に絶縁する手段とを有し、 前記第1の中央の伝導体部分は、前記一対の対向する側
    面の間に配された比較的幅の狭い前面を有するとともに
    前記ギャップの開口端に面する手段を有し、前記前面は
    最下部を有し、 前記くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、比較的幅の
    広い上部から比較的幅の狭い最下部に向けて幅が先細に
    なる前面を有し、前記くさび形状の伝導体部分の前記前
    面は前記ギャップの開口端に面する手段を有し、 前記先に述べた構成部分を含み、前記コイルを流れる前
    記時間変化する電流の流れに応答して水平磁場を発生さ
    せ、前記ギャップの前記開口端で前記溶融金属の前記プ
    ールに閉じ込め圧力を及ぼすための手段を有し、 前記閉じ込めコイルの前記第1の部分は、(1)前記中央
    の伝導体部分と(2)前記くさび形状の伝導体部分のと前
    面を有するダム。
  29. 【請求項29】 請求項28記載のダムであって、 前記第1の中央の伝導体部分を介して予め選択された電
    流量を有する第1の時間変化する電流を流すための手段
    と、 前記くさび形状の伝導体部分の一つを介して、前記第1
    の時間変化する電流とは分離した別個の第2の時間変化
    する電流を流すための手段と、 前記くさび形状の伝導体部分の他の一つを介して、前記
    第1及び第2の時間変化する電流とは分離した別個の第
    3の時間変化する電流を流すための手段とを有するダ
    ム。
  30. 【請求項30】 請求項29記載のダムであって、 前記第1の時間変化する電流の前記予め選択された電流
    量より小さいそれぞれの予め選択された電流量を有する
    前記第2及び第3の時間変化する電流のそれぞれを提供
    するための手段を有するダム。
  31. 【請求項31】 請求項29記載のダムであって、 前記閉じ込めコイルの第1の部分の前記伝導体部分のそ
    れぞれは裏面を有し、 前記くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、(a)前記中
    央の伝導体部分のそれぞれの対向する側面と実質的に接
    する関係で近接する内側面と、(b)外側表面とを有し、 前記ダムは、前記裏面のそれぞれと前記くさび形状の伝
    導体部分の前記外側表面に実質的に接する関係で近接す
    るその部分を有し、前記時間変化する電流が前記伝導体
    部分の前記前面以外の前記面の何れかに沿って、前記伝
    導体部分の予め決められた垂直レベルを流れるのを実質
    的に防止するための磁気手段を有し、 前記ダムは、前記磁気手段を前記伝導体部分から電気的
    に絶縁するための手段を有するダム。
  32. 【請求項32】 請求項31記載のダムであって、 前記第1の中央の伝導体部分の最下部に相当する垂直位
    置の前記磁気手段に少なくとも一つのエアギャップを有
    し、 前記エアギャップ及びその垂直位置により、前記第1の
    中央の伝導体部分を介する前記流れに応答して、前記第
    1の中央の伝導体部分の前記前面に沿ってその最下部を
    流れる電流を減少させ、これにより、(a)そこで発生す
    る磁束密度を減少させ、(b)前記溶融金属プールの隣接
    して面する部分に生ずる揺動を減少させるダム。
  33. 【請求項33】 請求項32記載のダムであって、 前記エアギャップは、前記磁気手段の複数のエアギャッ
    プの一つであり、これらのギャップは前記磁気手段上に
    垂直に間隔を置いた複数の位置に存在し、 上記最初に述べたエアギャップ上の各エアギャップ及び
    該エアギャップの垂直レベルにより、前記第1の中央の
    伝導体部分を介する電流の前記流れに応答して、前記エ
    アギャップと同じ垂直レベルを伝導体部分の各前面に沿
    って流れる電流を減少させ、これにより前記前面に発生
    する熱を減少させるダム。
  34. 【請求項34】 請求項29記載のダムであって、前記
    伝導体部分のそれぞれはその前記前面に加えて他の面を
    有し、 前記ダムは、(a)前記時間変化する電流が前記伝導体部
    分の前記前面以外の前記面の何れかに沿って前記伝導体
    部分の予め決められた垂直レベルを流れるのを実質的に
    防止するための、そして(b)前記閉じ込めコイルによっ
    て発生する磁場の低抵抗帰還パスを提供するための磁気
    手段を有し、 更に、前記ダムは、前記磁気手段を実質的に取り囲む非
    磁性の電気伝導性材料からなり、前記低抵抗帰還パスの
    外側にある前記磁場のその部分を前記鋳造ロールの間の
    前記ギャップの開口端に隣接する空間に実質的に閉じ込
    めるための手段を有するシールドを備えているダム。
  35. 【請求項35】 請求項31乃至34記載のダムであっ
    て、前記閉じ込めコイルの前記前面は、 前記第1の中央の伝導体部分のすぐ後ろに間隔を置いて
    位置する、比較的幅の狭い長い垂直に配された第2の中
    央の伝導体部分を有し、 前記磁気手段は、前記中央の伝導体部分の両方の間で実
    質的にこれらに接して配された磁気材料からなるダム。
  36. 【請求項36】 請求項35記載のダムであって、前記
    第2の中央の伝導体部分は、 前記最初に述べた中央の伝導体部分の裏面に面する前面
    と、 それぞれくさび形状の伝導体部分の内側面と電気的に伝
    導性をもって接する関係にある一対の側面と、 前記磁気手段と近接して実質的にこれに接する関係にあ
    る裏面とを有しているダム。
  37. 【請求項37】 請求項36記載のダムであって、 前記第2の中央の伝導体部分は、前記第1の中央の伝導
    体部分の前記最下部と下に向かう方向で実質的に垂直で
    同空間に亙る最下部を有し、 前記ダムは前記2つの中央の伝導体部分の最下部を電気
    的に接続するための手段を有するダム。
  38. 【請求項38】 請求項29記載のダムであって、 前記伝導体部分のそれぞれの一つに前記時間変化する電
    流のそれぞれの一つを供給するための手段をそれぞれ有
    する3つのトランスと、 実質的に外部の電力損失を実質的に減少させるために、
    前記トランスのそれぞれの少なくとも主要部分を、前記
    トランスによって電流が供給される伝導体部分付近の前
    記ダムに取り付ける手段とを有するダム。
  39. 【請求項39】 請求項38記載のダムであって、 前記トランスのそれぞれは、一次コイルと前記一次コイ
    ルを介して延びる第1の部分を有するループ形状の磁気
    コアとを有し、 前記トランスの二次コイルは、前記伝導体部分のそれぞ
    れの一つを部分的に有し、また、(a)前記一つの伝導体
    部分に電気的に接続し(b)前記ループ形状の磁気コアを
    介して延びる伝導手段を有するダム。
  40. 【請求項40】 請求項28又は29記載のダムであっ
    て、 前記第1の中央の伝導体部分のすぐ後ろに間隔を置いて
    位置する、比較的幅の狭い長い垂直に配された第2の中
    央の伝導体部分と、 前記閉じ込めコイルの第1の部分の一部を構成する前記
    第2の中央の伝導体部分と、 上部と下部とを有する前記第1及び第2の中央の伝導体
    部分のそれぞれとそれぞれのくさび形状の伝導体部分と
    電気的伝導性をもってこれと接する関係にある一対の対
    向する側面を有する前記第2の中央の伝導体部分と、 実質的に水平方向の構成部分を有する下部伝導体部分
    と、 前記下部伝導体部分を第1及び第2の中央の伝導体部分
    の前記下部に電気的に接続する手段と、 前記下部伝導体部分に電気的に接続され、前記第2の中
    央の伝導体部分の後ろに間隔を置いた、実質的に垂直に
    配された後伝導体部分と、 実質的に水平な方向の構成部分を有し、(1)前記垂直に
    配された後伝導体部分の上部に電気的に接続された後部
    分と、(2)前記第1の中央の伝導体部分の前記上部に電
    気的に接続された前部分とを有する第1の上部伝導体部
    分と、 それぞれ実質的に水平な方向の構成部分を有し、(1)前
    記第1の上部伝導体部分へのその接続部下方で前記後伝
    導体部分の一部に電気的に接続された後部分と、(2)前
    記くさび形状の伝導体部分のそれぞれの上部に電気的に
    接続された前部分とを有する第2及び第3の上部伝導体
    部分とを備えたダム。
  41. 【請求項41】 請求項40記載のダムであって、 前記くさび形状の伝導体部分のそれぞれの前記下部は、
    前記下部伝導体部分上に間隔を置いて配され、 前記第2の中央の伝導体部分の前記上部は前記第2及び
    第3の上部伝導体部分の下方に間隔を置いて配されてい
    るダム。
  42. 【請求項42】 請求項40記載のダムであって、前記
    くさび形状の伝導体部分のそれぞれは、 前記第2の中央の伝導体部分のそれぞれの対向する側面
    に電気的に伝導性でこれに接する関係にある、実質的に
    垂直に配された内面と、 前記内面に向けて下方に収束する曲面の外側表面と、 前記内面と前記外側面との間の裏面とを有するダム。
  43. 【請求項43】 請求項40記載のダムであって、 前記第1の中央の伝導体部分及び前記くさび形状の伝導
    体部分のそれぞれは、その前面に加えて他の面を有し、 前記ダムは、時間変化する電流が、(a)前記第1の中央
    の伝導体部分と(b)前記くさび形状の伝導体部分との前
    面以外の前記面の何れかに沿って、前記伝導体部分の予
    め決められた垂直レベルを流れるのを実質的に妨げるた
    めの磁気手段を有しているダム。
  44. 【請求項44】 請求項43記載のダムであって、 前記磁気手段は前記閉じ込めコイルによって発生する磁
    場に対する低抵抗帰還パスを規定し、 前記ダムは、前記磁気手段を実質的に取り囲み、前記低
    抵抗帰還パスの外側の前記水平磁場のその部分を鋳造ロ
    ールの間の前記ギャップの開口端付近の空間に実質的に
    閉じ込める手段を有する非磁性の電気伝導性の材料から
    なるシールドを備えているダム。
  45. 【請求項45】 請求項29記載のダムであって、 くさび形状の伝導体部分の前記前面は、前記溶融金属プ
    ールと隣接する鋳造ロールの間の界面で前記ギャップの
    開口端に面するための手段を有し、 前記ダムは、前記界面の内側の位置で前記プールに及ぼ
    される磁気的閉じ込め圧力に比較して比較的増大した磁
    気的閉じ込め圧力を、前記プールの前記界面に及ぼすた
    めの手段を有しているダム。
  46. 【請求項46】 請求項45記載のダムであって、前記
    最後に述べた手段は、 前記くさび形状の伝導体部分を流れる時間変化する電流
    を増大させる手段を有しているダム。
  47. 【請求項47】 請求項28又は29記載のダムであっ
    て、 前記第1の中央の伝導体部分の前記最下部の前記前面
    は、前記鋳造ロールの間のニップで前記ギャップの前記
    開口端に面する手段を有し、 くさび形状の伝導体部分の前記前面の前記最下部のそれ
    ぞれは、第1の中央の伝導体部分の前記前面の最下部上
    に配されているダム。
  48. 【請求項48】 請求項28又は29記載のダムであっ
    て、 前記第1の中央の伝導体部分の最下部と、 前記コイルを介して実質的に前記伝導体部分の前記前面
    に流れる前記時間変化する電流を制限するための、前記
    閉じ込めコイルに関連する磁気的手段と、 前記第1の中央の伝導体部分を介する電流の前記流れに
    応答して、前記第1の中央の伝導体部分の前記最下部に
    よって及ぼされる磁気的閉じ込め圧力を、前記最下部上
    の位置で前記第1の中央の伝導体部分によって及ぼされ
    る磁気的閉じ込め圧力に比較して減少させるための、前
    記磁気的手段内の手段とを有しているダム。
  49. 【請求項49】 請求項48記載のダムであって、 前記閉じ込めコイルの前記第1の部分は、その前面の後
    ろに間隔を置いた裏面と、それぞれ前記コイルの第1の
    部分の前記前面と裏面との間に延びる一対の対向する側
    面とを有し、 前記磁気的手段は、前記時間変化する電流がこれらの面
    から流れるのを実質的に妨げるための、前記コイルの第
    1の部分の前記裏面と前記側面とに近接し実質的にこれ
    と接する関係にある手段を有し、 前記ダムは、前記磁気手段を前記閉じ込めコイルの前記
    第1の部分から電気的に絶縁する手段を有しているダ
    ム。
  50. 【請求項50】 請求項49記載のダムであって、前記
    中央の伝導体部分の前記最下部によって及ぼされる磁気
    的閉じ込め圧力を減少させる前記手段は、 前記磁気手段に於ける前記第1の中央の伝導体部分の最
    下部に対応する垂直位置に、少なくとも一つのエアギャ
    ップを有し、 前記エアギャップ及びその垂直位置により、前記第1の
    中央の伝導体部分を介する電流の前記流れに応答して、
    前記第1の中央の伝導体部分の前記前面に沿って、その
    最下部を流れる電流を減少させ、これによって、(a)そ
    こで発生する磁束密度と(b)溶融金属のプールに面する
    部分に生ずる揺動とを減少させるダム。
  51. 【請求項51】 請求項50記載のダムであって、 前記エアギャップは、前記磁気手段の複数のエアギャッ
    プの一つであり、これらのギャップは前記磁気手段上に
    垂直に間隔を置いた複数の位置に存在し、 前記最初に述べたエアギャップ上の各エアギャップ及び
    各エアギャップの垂直レベルにより、前記第1の中央の
    伝導体部分を介する電流の前記流れに応答して、前記エ
    アギャップと同じ垂直レベルを各伝導体部分の前面に沿
    って流れる電流を減少させ、これにより前記前面に発生
    する熱を減少させるダム。
  52. 【請求項52】 溶融金属のプールを閉じ込めるための
    ギャップをその間に有するとともに該ギャップは開口端
    を有する水平に配された、互いに反対方向に回転する一
    対のロールと、 前記ロールの間のニップに向けて下方に収束する面を有
    する前記ロールと、 予め決められた最大高さと頂部とを有する溶融金属プー
    ルを収容するための手段を有する前記ロールと、 前記ギャップの前記開口端から溶融金属が漏れるのを妨
    げるための手段を有する電磁気的ダムと、 前記ギャップの開口端に面してこれに近接する前面を有
    する垂直に配された閉じ込めコイルを有する前記ダム
    と、 前記プールが前記予め決められた最大高さであるとき
    に、前記溶融金属の前記頂部に対向して位置させるため
    の、比較的幅の広い上部を有する前記前面と、 前記ロールの間のニップに対向して位置させるための、
    前記上部から比較的幅の狭い最下部へ向けて先細になっ
    ている前記前面と、 前記プールが前記予め決められた最大高さであるとき
    に、前記プールの前記頂部を電磁気的に閉じ込めるため
    に、予め選択された電流量を有する時間変化する電流を
    前記コイルの前面の前記上部を介して流す手段と、 前記プールが予め決められた最大高さであるときに、前
    記プールを前記ニップに電磁気的に閉じ込めるために、
    前記最初に述べた予め選択された電流量より実質的に小
    さい予め選択された電流量を有する、前記最初に述べた
    時間変化する電流とは異なる別のもう一つの時間変化す
    る電流を、前記コイルの前面の前記最下部を介して流す
    手段とを有する鋼帯鋳造装置。
  53. 【請求項53】 請求項52記載の鋼帯鋳造装置であっ
    て、 前記ロールのそれぞれは同じ半径を有し、 前記プールの前記予め決められた最大高さは、前記ロー
    ルの半径の大きな割合である鋼帯鋳造装置。
  54. 【請求項54】 請求項52記載の鋼帯鋳造装置であっ
    て、 前記閉じ込めコイルは、その前面に加えて他の面を有
    し、 前記ダムは、(a)前記時間変化する電流が前記閉じ込め
    コイルの前記前面以外の前記面の何れかに沿って、前記
    閉じ込めコイルの予め決められた垂直レベルを流れるの
    を妨げるため、そして(b)前記閉じ込めコイルによって
    発生する磁場に対する低抵抗帰還パスを提供するための
    磁気手段を有し、 更に、前記ダムは、前記磁気手段を実質的に取り囲み、
    前記低抵抗帰還パスの外側の前記水平磁場のその部分を
    鋳造ロールの間の前記ギャップの開口端付近の空間に実
    質的に閉じ込める手段を有する非磁性の電気伝導性の材
    料からなるシールドを備えている鋼帯鋳造装置。
  55. 【請求項55】 請求項54記載の鋼帯鋳造装置であっ
    て、 前記ロールのそれぞれは強磁性材料からなり、 各ロールはロール端部を有し、 前記磁気部材及び前記コイルシールドのそれぞれは、そ
    れぞれのロール端部に面する一対の端部を有し、 各ロールは、管状の流体冷却された銅からなるロール端
    部シールドを有し、前記磁気部材及び前記コイルシール
    ドの端部に直接対面して位置している鋼帯鋳造装置。
  56. 【請求項56】 水平に配された互いに反対方向に回転
    する一対の鋳造ロールを提供し、この鋳造ロールは、
    (a)開口端を有するギャップをその間に有するとともに
    (b)前記ロールの間のニップに向けて下方に収束する鋳
    造面を有し、 前記ギャップに溶融金属のプールを収容し、前記プール
    は予め決められた最大高さを有し、比較的幅の広い部分
    と前記ニップに比較的幅の狭い最下部とを有し、 前記プール内の金属を前記ニップに向けて下降するにつ
    れて鋼帯に鋳造し、 上部及び下部を有する前面を有する垂直に配された閉じ
    込めコイルを備えた電磁気的ダムを提供し、 前記閉じ込めコイルの前記前面を前記ギャップの前記開
    口端付近に配し、(i)前記プールがその予め決められた
    最大高さであるときに、前記前面の前記上部を前記溶融
    金属の前記幅広の頂部に対向して位置させるとともに、
    (ii)前記前面の前記下部を前記プールの前記幅の狭い最
    下部に対向して位置させ、 第1の予め選択された電流量を有する電流を、前記溶融
    金属プールの幅広の頂部に対向する閉じ込めコイルの前
    面のその部分を介して流して、前記プールのその部分を
    閉じ込め、 第1の予め選択された電流量より実質的に小さい第2の
    予め選択された電流量を有する電流を、前記溶融金属プ
    ールの幅の狭い最下部に対向する閉じ込めコイルの前面
    のその部分を介して流して、前記プールのその部分を閉
    じ込める鋼帯の鋳造方法。
  57. 【請求項57】 請求項56記載の鋼帯の鋳造方法であ
    って、 前記鋳造ロールのそれぞれは同じ半径を有し、 前記溶融金属プールは前記ロールの半径の大きな割合で
    ある予め決められた最大高さを有している鋼帯の鋳造方
    法。
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