JP2940942B2 - 溶融金属の電磁鋳造法とその装置 - Google Patents
溶融金属の電磁鋳造法とその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融金属を連続鋳造により製造する設備に
おいて、鋳型外周部に電磁コイルを設け、その電磁力を
鋳型内の溶融金属に作用させてメニスカスを良好な形状
に保持させる場合の前記電磁コイルの励磁周波数を選定
する方法、およびこの電磁コイルが最適な励磁周波数を
得られるように構成した装置に関するものである。
おいて、鋳型外周部に電磁コイルを設け、その電磁力を
鋳型内の溶融金属に作用させてメニスカスを良好な形状
に保持させる場合の前記電磁コイルの励磁周波数を選定
する方法、およびこの電磁コイルが最適な励磁周波数を
得られるように構成した装置に関するものである。
［従来の技術］ 連続鋳造用鋳型の外周部に設置した電磁コイルによ
り、鋳型内の溶融金属に電磁力を作用させてメニスカス
部分を湾曲させ、鋳型内壁面と鋳造鋼との間にモールド
フラックス（潤滑剤）を円滑に流入させて凝固後の鋳片
の表面性状を改善させる方法は、特公昭57−21408号公
報により知られている。
り、鋳型内の溶融金属に電磁力を作用させてメニスカス
部分を湾曲させ、鋳型内壁面と鋳造鋼との間にモールド
フラックス（潤滑剤）を円滑に流入させて凝固後の鋳片
の表面性状を改善させる方法は、特公昭57−21408号公
報により知られている。
第１図はこのような鋳造装置を示す模式図で、鋳型１
の内部に注入された溶融金属２を包囲する電磁コイル３
を設け、この電磁コイル３に交番電流を与えて鋳型の内
部に磁場を生じさせると、このときに誘起される渦電流
の作用で溶融金属２が矢印Ｆで示すように中心に向かっ
て絞られ、メニスカス４を上向きの凸状に湾曲させて外
周部が低くなり、鋳型１の内周辺にモールドフラックス
５を楔状に深く流入させることができる。
の内部に注入された溶融金属２を包囲する電磁コイル３
を設け、この電磁コイル３に交番電流を与えて鋳型の内
部に磁場を生じさせると、このときに誘起される渦電流
の作用で溶融金属２が矢印Ｆで示すように中心に向かっ
て絞られ、メニスカス４を上向きの凸状に湾曲させて外
周部が低くなり、鋳型１の内周辺にモールドフラックス
５を楔状に深く流入させることができる。
このような電磁鋳造においては、一般に、電磁コイル
に流れる電流値を300〜7000アンペア、電磁場を30〜100
0ガウス、使用周波数を50〜10000サイクルの範囲で使用
しており、この電磁力は、たとえば鋳型の材質が電気抵
抗率＝∞、比透磁率＝１である場合は、コイルの励磁周
波数を大きくするにしたがって電磁力が増大し、周波数
＝∞で収束する。
に流れる電流値を300〜7000アンペア、電磁場を30〜100
0ガウス、使用周波数を50〜10000サイクルの範囲で使用
しており、この電磁力は、たとえば鋳型の材質が電気抵
抗率＝∞、比透磁率＝１である場合は、コイルの励磁周
波数を大きくするにしたがって電磁力が増大し、周波数
＝∞で収束する。
［本発明が解決しようとする課題］ しかるに、鋳型内電磁鋳造における溶融金属に電磁力
を作用させる場合に、鋳型での磁束減衰を考慮する必要
があり、この磁束減衰を励磁周波数に依存するため鋳型
の電気抵抗率を非常に小さくすると、励磁周波数を上げ
るにしたがって鋳型での磁束減衰が大きくなり、上述の
電磁力と周波数との関係が成立しなくなる。
を作用させる場合に、鋳型での磁束減衰を考慮する必要
があり、この磁束減衰を励磁周波数に依存するため鋳型
の電気抵抗率を非常に小さくすると、励磁周波数を上げ
るにしたがって鋳型での磁束減衰が大きくなり、上述の
電磁力と周波数との関係が成立しなくなる。
このため、理論解析により電磁力を最大にするための
最適周波数を計算することになるが、解析上種々の仮定
を導入するため計算結果に対する信頼性が疑わしく、多
くの労力と時間をかけて理論解析を行ったにもかかわら
ず、実用的な数値を見いだせないこといなる欠点があっ
た。
最適周波数を計算することになるが、解析上種々の仮定
を導入するため計算結果に対する信頼性が疑わしく、多
くの労力と時間をかけて理論解析を行ったにもかかわら
ず、実用的な数値を見いだせないこといなる欠点があっ
た。
本発明は、前記欠点を排除し鋳型内電磁鋳造分野にお
いて簡単に最適周波数による電磁力を与え得るようにし
たことを目的とする。
いて簡単に最適周波数による電磁力を与え得るようにし
たことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ このため本発明は、鋳型の内径Ｄ［ｍ］と厚さｔ
［ｍ］および電気抵抗率 により、 で算出した値の周波数ｆを用いて電磁コイルを励磁する
ようにしている。
［ｍ］および電気抵抗率 により、 で算出した値の周波数ｆを用いて電磁コイルを励磁する
ようにしている。
また、前記励磁周波数ｆの算出値が20〜100Hzになる
ように、内径Ｄを0.15〜0.3m、厚さｔを0.005〜0.015
m、電気抵抗率 を1.9×10-8〜10×10-8Ω・ｍの範囲内で選択して構成
した鋳型を用いることが望ましい。
ように、内径Ｄを0.15〜0.3m、厚さｔを0.005〜0.015
m、電気抵抗率 を1.9×10-8〜10×10-8Ω・ｍの範囲内で選択して構成
した鋳型を用いることが望ましい。
［作用］ したがって電磁鋳造装置の鋳型に応じて電磁コイルに
最適な周波数の励磁を与えることができ、また、鋳型の
形状、材質を定められた範囲内での組み合わせで構成す
ることにより、簡単な計算により最適周波数を選定で
き，溶融金属のメニスカス部に大きな電磁力を作用さ
せ、メニスカス形状を良好な状態に保持させる。
最適な周波数の励磁を与えることができ、また、鋳型の
形状、材質を定められた範囲内での組み合わせで構成す
ることにより、簡単な計算により最適周波数を選定で
き，溶融金属のメニスカス部に大きな電磁力を作用さ
せ、メニスカス形状を良好な状態に保持させる。
［実施例］ 内径150mm、厚さ8mm、流さ600mmの鋳型を用い、この
鋳型の底を塞いで内部に低融点の溶融金属を注入し、鋳
型に設けた電磁コイルに200アンペアの交流電流を流し
て電磁力を作用させると、第１図に示すように溶融金属
の鋳型に接触している部分と中心部との間にレベル差Ｈ
を生じるが、このレベル差Ｈは励磁周波数を徐々に上げ
るにしたがって増大し、第２図の曲線ａで示すように励
磁周波数70〜80Hzで電磁力が最大となり、さらに励磁周
波数を上げると徐々に低下することが明らかになった。
すなわち、励磁周波数75Hzで最も大きな電磁力が得られ
る。なお、鋳型の電気抵抗率を実測したところ、全長の
平均値が7.1μΩ・cmであった。
鋳型の底を塞いで内部に低融点の溶融金属を注入し、鋳
型に設けた電磁コイルに200アンペアの交流電流を流し
て電磁力を作用させると、第１図に示すように溶融金属
の鋳型に接触している部分と中心部との間にレベル差Ｈ
を生じるが、このレベル差Ｈは励磁周波数を徐々に上げ
るにしたがって増大し、第２図の曲線ａで示すように励
磁周波数70〜80Hzで電磁力が最大となり、さらに励磁周
波数を上げると徐々に低下することが明らかになった。
すなわち、励磁周波数75Hzで最も大きな電磁力が得られ
る。なお、鋳型の電気抵抗率を実測したところ、全長の
平均値が7.1μΩ・cmであった。
これに対し、本発明の計算式 を用いて算出した最適周波数は、 となり実験の結果と合致している。
つぎに、内径250mm、厚さ14mm、流さ600mm、電気抵抗
率3.7μΩ・cmの鋳型を用いて前記と同様にして電磁力
によるレベル差Ｈを測定した結果、第２図の曲線ｂに示
すように約30Hzで電磁力が最大になった。
率3.7μΩ・cmの鋳型を用いて前記と同様にして電磁力
によるレベル差Ｈを測定した結果、第２図の曲線ｂに示
すように約30Hzで電磁力が最大になった。
これに対し、本発明の計算式に当てはめて算出する
と、 となり、実測による値とほぼ等しい周波数値が得られ
た。
と、 となり、実測による値とほぼ等しい周波数値が得られ
た。
なお、連続鋳造で製造される金属生成物の一般的な外
径寸法は150〜300mmであり、鋳型の電気抵抗率 および鋳型の厚さｔは、一般的に のものが用いられている。
径寸法は150〜300mmであり、鋳型の電気抵抗率 および鋳型の厚さｔは、一般的に のものが用いられている。
このような条件で電磁力を最大にするための励磁周波
数は、鋳型内径300mm、厚さ15mm、鋳型の電気抵抗率が
1.9μΩ・cmで最低値20Hzとなり、鋳型内径150mm、鋳型
の厚さ5mm、鋳型の電気抵抗率10μΩ・cmの条件で最大
値132Hzであった。
数は、鋳型内径300mm、厚さ15mm、鋳型の電気抵抗率が
1.9μΩ・cmで最低値20Hzとなり、鋳型内径150mm、鋳型
の厚さ5mm、鋳型の電気抵抗率10μΩ・cmの条件で最大
値132Hzであった。
また、上記の条件でそれぞれの組み合わせを変えて実
験を行った結果、電磁力を最大にするための周波数値は
20〜132Hzの範囲内であることが確認され、とくに20〜1
00Hzが適している。このため、前記の式による算出値が
20〜100Hzになるように鋳型の径Ｄや厚さｔおよび電気
抵抗率 を前記の範囲で選択することにより有効な電磁鋳造装置
が得られる。
験を行った結果、電磁力を最大にするための周波数値は
20〜132Hzの範囲内であることが確認され、とくに20〜1
00Hzが適している。このため、前記の式による算出値が
20〜100Hzになるように鋳型の径Ｄや厚さｔおよび電気
抵抗率 を前記の範囲で選択することにより有効な電磁鋳造装置
が得られる。
［本発明の効果］ このように、本発明によれば鋳型内電磁鋳造におい
て、電磁コイルに付与される交番電流の最適周波数を簡
単な計算式によって選定することができ、また、電磁力
を大きくして溶融金属のメニスカスの形状を良好に保ち
鋳込鋳片の品質を向上させ得る効果がある。
て、電磁コイルに付与される交番電流の最適周波数を簡
単な計算式によって選定することができ、また、電磁力
を大きくして溶融金属のメニスカスの形状を良好に保ち
鋳込鋳片の品質を向上させ得る効果がある。
第１図は本発明を用いる電磁鋳造装置におけるメニスカ
スの形状を示す模式図、第２図は励磁周波数と電磁力の
関係を示す実測値の特性曲線である。 １は鋳型、２は溶融金属、３は電磁コイル、４はメニス
カス、５はモールドフラックス、Ｈはレベル差である。
スの形状を示す模式図、第２図は励磁周波数と電磁力の
関係を示す実測値の特性曲線である。 １は鋳型、２は溶融金属、３は電磁コイル、４はメニス
カス、５はモールドフラックス、Ｈはレベル差である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−206550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−230459（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−176858（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 11/10 B22D 11/04 311
Claims (2)
- 【請求項１】溶融金属に電磁力を作用させてメニスカス
形状を調整するために外周に沿って巻回される電磁コイ
ルを備え、該電磁コイルにより時間的に移動しない磁場
を発生する溶融金属の電磁鋳造法において、 前記鋳型を内径Ｄが0.15〜0.3m、厚さｔが0.005〜0.015
m、電気抵抗率ρが1.9×10-8〜10×10-8Ω・ｍの範囲内
で構成し、 前記電磁コイルの励磁周波数ｆを ｆ＝Ａ×（0.1t×ρ−1/2）-B 〔Hz〕 ただしＡ＝38×Ｄ−0.87 Ｂ＝0.48×Ｄ−0.32 により算出することを特徴とすることを特徴とする溶融
金属の電磁鋳造法。 - 【請求項２】溶融金属に電磁力を作用させてメニスカス
形状を調整するために外周に沿って巻回される電磁コイ
ルを備え、該電磁コイルにより時間的に移動しない磁場
を発生する溶融金属の電磁鋳造装置において、 前記鋳型の内径Ｄ〔ｍ〕、厚さｔ〔ｍ〕、電気抵抗率ρ
〔Ω・ｍ〕により ｆ＝Ａ×（0.1t×ρ−1/2）-B 〔Hz〕 ただしＡ＝38×Ｄ−0.87 Ｂ＝0.48×Ｄ−0.32 で算出された周波数ｆによって励磁される電磁コイルを
設け、この算出励磁周波数ｆが20〜100Hzとなるよう
に、内径Ｄを0.15〜0.3m、厚さｔを0.005〜0.015m、電
気抵抗率ρを1.9×10-8〜10×10-8Ω・ｍの範囲内で選
択して構成した鋳型を備えたことを特徴とする溶融金属
の電磁鋳造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19209089A JP2940942B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶融金属の電磁鋳造法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19209089A JP2940942B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶融金属の電磁鋳造法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357542A JPH0357542A (ja) | 1991-03-12 |
| JP2940942B2 true JP2940942B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=16285485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19209089A Expired - Lifetime JP2940942B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶融金属の電磁鋳造法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2940942B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4489871B2 (ja) | 1999-06-29 | 2010-06-23 | 東芝テック株式会社 | 画像形成装置および画像形成方法 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19209089A patent/JP2940942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0357542A (ja) | 1991-03-12 |
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