JP2944458B2

JP2944458B2 - 垂直磁場を用いて溶融金属の側壁に閉じ込める装置及び方法

Info

Publication number: JP2944458B2
Application number: JP7106505A
Authority: JP
Inventors: エフ．コレスニチェンコアナトリー
Original assignee: INRANDO SUCHIIRU IND Inc
Current assignee: INRANDO SUCHIIRU IND Inc
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: CA2143346C; ZA9410117B; US5495886A; TW287974B; EP0679461A3; AU7906794A; RU2091192C1; AU672145B2; RU94043774A; EP0875314A1; HK1011627A1; CA2143346A1; DE69510855D1; EP0679461B1; JPH0839200A; EP0679461A2; KR100193088B1

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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配置で
ある。このような装置は、典型的には水平に間隔を置い
た一対のロールを有し、これらのロールはそれぞれの軸
の回りに逆向きに回転するように取り付けられている。
これらの２つのロールは、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、次に溶融金属がこの間隙を下降するに伴って溶融金
属を冷却する。

【０００３】この間隙は２つのロールの終端付近に水平
方向に隔れた両側の開口端を有している。溶融金属は間
隙の開口端ではローラによっては閉じこめられていな
い。間隙の開口端から外側に漏れるのを防止するため
に、機械的なダム又はシールが採用されている。

【０００４】機械的なダムには欠陥がある。なぜなら、
ダムは回転するローラと溶融金属とに物理的に接してい
るからである。結果的には、ダムは消耗し、漏れと破損
を生じ、冷却と溶融金属に於ける熱勾配の原因となる。
更に、機械的ダムと固化した金属との間の接触は、この
ようにして鋳造された金属板の端が不規則となり、その
ために金属板の通常の巻き取り方法に於いて厚い固体物
となり、利点が相殺されてしまう。

【０００５】金属板の連続鋳造によって得られる利点
と、ダム又はシールによって生ずる欠点とが、参照によ
ってここに組み込まれるPraeg の米国特許第4,936,374
号、Lari他の米国特許第4,974,661 号、Gerber他の米国
特許第5,197,534 号、及びPraeg の米国特許第5,251,68
5 号に記載されている。

【０００６】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、交流電流が流れる電
気伝導性のコイルによって取り巻かれたコアを有し、間
隙の開口端付近に間隔を置いて位置する一対の磁極を有
する電磁石を採用することにより、ローラの間隙の開口
端で溶融金属を閉じ込める努力が為されている。この磁
石はコイルを介する交流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交流磁場を生じる。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 の米国特
許第4,936,374 号及び米国特許第5,251,685 号並びにGe
rber他の米国特許第5,197,534 号に記載され、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。交流磁場は間隙の開口端
付近の溶融金属に渦電流を誘起し、間隙の開口端から溶
融金属を押し込む反発力を発生させる。

【０００７】ローラの間隙の開口端から外側へ溶融金属
を押し出す静的圧力は、溶融金属の深さが増大するに伴
って増大し、磁場によって及ぼされる磁気的圧力は、溶
融金属による外向きの最大圧力に打ち勝つのに十分でな
ければならない。前記した考察と、これらの考察に関連
する種々のパラメータの議論のより詳細な記述が、前述
の２つのPraeg 、Gerber他、及びLari他の米国特許にあ
る。Praeg 及びLari他の特許に開示されているように、
非磁性の電気伝導性の熱シールドが溶融金属の側壁と間
隙の開口側の磁極との間に位置しており、電磁コイルの
過熱から保護するとともに磁束密度を定めている。

【０００８】ローラの間隙の開口端で電磁石によって溶
融金属の側壁に及ぼされる最大の磁気的圧力Ｐ_maxは、
少なくともローラの間に閉じこめられている溶融金属
（融解）の静的圧力の最大値と等しくなければならな
い。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、ρは液状金属の密度、ｇは重力の
加速度、ｈは溶融プールの溶融レベルからニップに於け
る固化点の端部までの深さである。

【００１１】磁気的圧力Ｐは電磁気的力ｆに関係し、こ
れは誘起電流ベクトルｊと誘起磁束密度Ｂとの積であ
る。

【００１２】

【数２】

【００１３】水平に配された電磁場を採用した一の実施
例では、従来技術は、各ローラの端部（ローラのリム
部）付近に低磁気抵抗の磁束パスを設けることにより、
間隙の開口端で溶融金属の側壁の磁気的閉じ込めを達成
している。従来技術によるこの装置は、ローラの低磁気
抵抗のリム部を介してローラに収容されている溶融金属
の側壁に印可される交流磁場を発生させるための電磁石
を有している。磁場の十分な印可のために、各磁極は、
ローラの低磁気抵抗のリム部に隣接するそれぞれのロー
ラ端部に非常に接近し、ローラに対して軸方向に延伸し
ていなければならず、そして、非常に小さな半径方向の
エアーギャップのみを介してこのリム部から離れていな
ければならない。十分に機能するためには、ローラのリ
ム部の低磁気抵抗の磁束パスは、通常は透磁性の高い磁
性材料からなっている。

【００１４】一対の部材、例えばローラの間の間隙の開
口端に於ける溶融金属の水平閉じ込めのための他の工夫
は、間隙の開口端の付近に交流が流れるコイルを配置す
ることである。これにより、コイルは間隙の開口端付近
の溶融金属に渦電流を誘起する磁場を発生し、電磁石に
よって発生する磁場に関連する上記と同様の斥力を生ず
る。このタイプの工夫の例は、Olssonの米国特許第4,02
0,890 号及びGerberの米国特許第5,197,534 号に記載さ
れ、これらは参照によってここに組み込まれている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術に於ける工夫の欠点及び問題点を解決すること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明に
よる磁気的閉じ込め方法及び装置は、ローラの間隙の開
口側部付近に主たる垂直磁場を発生させ、この磁場は、
(a) 主電磁石のコアを取り巻く主コイルを流れる直流又
は交流から生じ、及び／又は主電磁石の異なるコア部を
取り巻く安定化コイルを流れる直流又は交流から生じ
る。一若しくはそれ以上の付加的コイル又は主磁場を集
中させて形成するように機能する誘起電流パスによって
発生する一又はそれ以上の付加的な垂直磁場が存在して
いる。主垂直磁場と一又はそれ以上の補助磁場は間隙の
開口端を介して間隙の溶融金属に延びている。これらの
磁場の組合せと、対応する本発明によって発生する誘起
水平電流は、溶融金属の側壁に於いて、溶融金属の深さ
方向に十分な電磁気的力を供給するように協調して、ロ
ーラの間の垂直の間隙に於ける溶融金属の閉じ込めを供
給する。組み合わされた磁場は、ローラの間の間隙内の
溶融金属を、電磁気的に閉じ込めて安定化するのに十分
である。

【００１７】以下に於いて詳細に説明されるように、本
発明の装置と方法は、２つの実施例、即ち直流の実施例
と交流の実施例のそれぞれに於いて実質的に異なって機
能している。これらの実施例では、主電磁石の主コイル
を通ずる直流から又は交流から主垂直磁場が形成され
る。理解を容易にするために、各実施例（直流と交流）
について別々に説明する。

【００１８】本発明の直流の実施例に従えば、主垂直磁
場は直流主電磁石の磁気コア部を取り巻く直流主コイル
によって発生し、コア部は、間隙の開口端付近に位置す
る間隔を隔てて対向する磁極面を有する垂直に隔てられ
た一対の磁極を有している。

【００１９】磁極の互いに対向する面の部分は間隙の開
口端に近接して配されている。直流の実施例では、直流
は直流主コイルを導通して磁極面の間に主直流垂直磁場
を発生させる。磁場は磁極の対向する面の間に伸び、間
隙の開口端付近に垂直であり、溶融金属に向かって延び
ている。間隙に於けるこの主直流垂直磁場に加えて、他
のコイルから発生する付加的垂直磁場が間隙に供給され
る。これらの場の結合効果は、端部に於いて磁気的力を
集中させて形成し、溶融金属のプールを安定化させると
ともに、液状金属の端部に於いて渦電流を発生させ、そ
の端に於ける液状金属プールの完全な面閉じ込めを可能
とする。

【００２０】磁気集中手段は、(a) 例えば、それらの形
状によって溶融金属の側壁の方へ磁場を向ける銅のスリ
ーブを有するローラそれら自身、及び／又は(b) 液状金
属のプールの閉じ込め端に交流を誘起する一又はそれ以
上の付加的コイル、である。

【００２１】この誘起電流は、ダイオードによって整流
され、ローラシャフトの間に接続され、溶融金属の側壁
とローラのスリーブを流れる。

【００２２】このように、直流の実施例では、開いた間
隙の液体プール付近に位置する補助交流コイルによって
発生する補助（安定化）垂直磁場は、半分の周期の整流
された誘起水平電流Ｉ₂を発生させ、この電流は、ロー
ラの軸を接続する導体に配されたダイオードを介してロ
ーラ軸の間を接続して、両軸を介し、ローラの端部と溶
融金属のプールの側壁を横切る完全な電流ループを供給
している。直流の実施例では、以降の交流の実施例の詳
細な記述により詳述されているように、誘起交流は、ロ
ーラのスリーブを介し、溶融金属の側壁を介して流れ
て、完全な電流パスを供給する。直流の実施例に於ける
補助磁場は、溶融金属を収容する間隙とそこに於ける溶
融金属にほぼ垂直に延び、主垂直磁場と協調して主垂直
磁場を集中させて形成し、液状金属のプールを安定化さ
せる。

【００２３】主垂直磁場はまた、ローラの中空の端部内
に位置する付加的な補助コイルによって発生する一又は
それ以上の補助垂直磁場によっても集中されることがで
き、後述するように、その場合には、ローラ及び／又は
ローラコイルは、主として間隙内の溶融金属の側壁に向
かい、ローラの外側端部の間及び上方に、側壁に対する
ように垂直磁場を集中させ、及び／又はそのような垂直
磁場を形成する。これらの磁気コアを取り巻く付加的な
補助コイルは、ローラの中空の端部内で間隙の端部に位
置している。これらの付加的なコイルは、直流電源又は
低周波数、例えば１から６０ヘルツの交流電源によって
電力が供給される。これらのコイルによって発生する磁
場は中空のローラの間隙に近接している部分を通過する
ので、これらのローラ内のコイルを介する交流の周波数
は異なるように、そして最低の周波数レンジとなる範囲
で選択される。周波数の選択は、主たる目的、(a) 溶融
金属のプールへの、そしてローラのリムと側壁への複数
の垂直磁場の進入を最適化すること、そして、(b) ロー
ラのリムとローラの側壁とを過熱する渦電流を最小化す
ること、を満たすように行われるべきである。

【００２４】本発明の交流の実施例に従えば、一の電磁
石は、ローラ自身の長手方向に沿って配された、外側の
銅製のスリーブから電気的に絶縁されている強磁性体内
のコイル巻装体を有している。交流の実施例の主電磁石
はローラ内のこれらのコイル巻装体であり得、或いは直
流の実施例の主電磁石と同様であり得る。何れの場合に
も、これらの電磁石の一つは他の電磁石によって発生す
る垂直磁場を集中させて形成させる。コイル巻装体を介
する交流は、溶融金属及び銅製のローラスリーブを介
し、溶融金属と接するローラスリーブの長さに亙る水平
電流を誘起し、この誘起水平電流は、次に溶融金属を横
切って、溶融金属のフリーな側壁に位置する対応する交
流垂直磁場を供給する。

【００２５】交流の実施例では、主交流垂直磁場の高揚
と集中と形成は、(1) コイル巻装体の電気回路へのキャ
パシタの結合により、共鳴振動ＬＣＲ回路を供給し、及
び／又は(2) 補助交流コイル、これは直流の実施例の主
直流コイルであり得るが、交流が供給される、及び／又
は(3) 溶融金属の側壁付近に配され、交流が供給され
る、直流の実施例に於ける安定化コイル、によって達成
される。

【００２６】交流垂直磁場のこれらの補助出所源の一又
はそれ以上は、溶融金属の側壁に於ける主垂直交流磁場
を集中させて形成するように機能する。交流主垂直磁場
は結合され、溶融金属の側壁に集中して形成されるよう
に強いられ、側壁の安定性とローラの間隙の開口端から
溶融金属が漏れるのを防止する十分な磁力とを供給す
る。

【００２７】本発明の両方の実施例の重要な特徴に従え
ば、(a) 溶融金属の側壁付近に配された、又は(b) ロー
ラの強磁性体部分内に配された、一又はそれ以上の電気
回路は、(1) ローラのシャフトを介し溶融金属の側壁の
端部を介するか、又は(2) 溶融金属に接するローラの長
さ方向に沿い銅製のローラのスリーブを横切り溶融金属
の側壁を介する、水平電流を誘起する。２つの実施例の
電磁気的回路は、溶融金属の側壁に対する磁気的圧力を
集中させ、及び／又は磁場形成させる垂直磁場を供給す
る。磁場の組合せは間隙の開口端とそこにある溶融金属
とに向かい、間隙の開口端から離れる方向への磁場の実
質的な分散を伴うことなく、一般的に束縛された方向に
集中し形成された磁場の圧力を供給する。

【００２８】従って、本発明の一つの側面は、間隔を置
いて配された部材、例えばローラの間の間隙の開口端付
近に協調する複数の垂直磁場を発生させる装置及び方法
を提供することである。磁場は間隙と、間隙内の溶融金
属に向かって延び、間隔を置いて配された部材間の溶融
金属を、間隙に機械的なシールを設けることなく閉じ込
める。

【００２９】本発明の他の側面は、電磁気的に溶融金属
を閉じ込める装置及び方法を提供することであり、そこ
では、主垂直磁場が主磁気コイル巻装体を介して流れる
直流又は交流によって発生し、主磁気コイル巻装体は直
流と交流の実施例で異なっている。主垂直磁場の磁束密
度は、溶融金属の自由端を通る協調する垂直磁場を包含
することにより、ローラの間の間隙の空間内に集中して
形成される。協調する磁場は、(a) ローラリム、ローラ
シャフト及び溶融金属の側壁を介して水平に流れる整流
され誘起された電流（交流の実施例）と機能的に共同す
るか、又は(b)銅製のローラスリーブの水平電流を誘起
し、溶融金属の側壁（交流の実施例）を介し、電気回路
内に組み込まれたキャパシタを介する、ローラの強磁性
体部分の主コイル巻装体を流れる交流と機能的に共同し
ている。

【００３０】本発明の他の側面は、２つのローラの間隙
内の溶融金属を閉じ込める電磁気的装置及び方法を提供
することであり、そこでは、電磁気的装置及び方法は主
として直流モード又は交流モードで動作し、交流は両方
のモードの動作に於いて、異なるコイルの部分に異なる
周波数で供給され得る。

【００３１】本発明の更に他の側面は、主及び補助の電
磁石の間隔を置いて配されたコイルを通る直流及び整流
された交流を用いることにより、溶融金属を閉じ込める
直流の電磁気的装置及び方法を提供することである。補
助コイルに於いて交流により生成される水平電流は、補
助電気回路に水平電流を誘起し、これは直流に整流され
る。補助電気回路に於ける交流の周波数を変えることに
より、溶融金属にかかるトータルの電磁気的圧力Ｐ
_mは、インダクタンスのような一又はそれ以上の検知さ
れた回路パラメータに応答して、一義的に制御される。

【００３２】また、本発明の他の側面は、(a) ローラの
強磁性体部分内に配されたコイル巻装体を包含する一の
電磁石のコイルを介して流れて交流垂直磁場を発生さ
せ、(b) 溶融金属の側壁付近に配された一又はそれ以上
の補助コイルを介して流れる交流を用いて溶融金属の閉
じ込めるための電磁気的装置及び方法を提供することで
ある。ローラ内のコイル巻装体を流れる交流は交流垂直
磁場を供給し、そして、その電流を最適化するためにロ
ーラ巻装体を含む電気回路にキャパシタを組み込むこと
により、そして、ローラに巻装体を置くことにより、交
流垂直磁場が制御され溶融金属の側壁に形成される。

【００３３】本発明の他の側面は、溶融金属の自由端付
近に近接効果コイルを有する電磁石から、第３の交流又
は直流の垂直磁場を供給することである。近接効果コイ
ルは溶融金属を含むローラの間隙の開口端付近に接近し
て配され、溶融金属に面する前記近接効果コイルの表面
は、溶融金属のプールから放射される熱（溶融金属の自
由端を流れる渦電流によって発生するジュール熱）を吸
収するようにブロックされている。

【００３４】本発明の他の側面は、２つの間隔を置いて
配されたローラの間で溶融金属の閉じ込める装置及び方
法を提供することであり、ここでは、ローラは交流を受
ける内部の巻装体を包含している。この巻装体は外部よ
り電気的に絶縁されており、非強磁性、例えば銅製のロ
ーラスリーブである。ローラ巻装体を流れる電流は、ロ
ーラのスリーブの反対側に溶融金属を自由端を横切って
流れる、ローラスリーブを介する誘起水平電流を供給す
る。垂直磁場の間の相互作用は、溶融金属の自由端に於
ける集中した垂直電磁場を供給する。

【００３５】

【実施例】図面を参照し、まず、図１〜図６を最初に参
照すれば、連続板の鋳造の一対のローラと共同する本発
明の磁気的閉じ込め装置及び方法の、直流の実施例が示
されている。この明細書は一対のローラの一端のみに於
ける溶融金属の閉じ込めについて記述しているが、一対
のローラの両端に於ける互いに反転する一対のローラの
間の溶融金属の閉じ込めが存在していることを理解すべ
きである。

【００３６】図１（ａ）に示すように、一対のローラ１
０ａ及び１０ｂ（両方をローラ１０として言及する）が
平行に、そして互いに近接しており、水平面に横たわる
軸１１ａ及び１１ｂを有するローラシャフト１３ａ及び
１３ｂを含んでいる。高さ”ｈ”（図１１）のプール内
の溶融金属１２はローラ１０の間でローラが互いに最も
接近する点（ニップ）の上方に収容されている。ローラ
１０はニップに於ける寸法”ｄ”（図３）を有する間隙
によって隔てられている。ローラ１０ａ及び１０ｂの反
対方向の回転（矢印１２ａ及び１２ｂ（図２）に示す方
向）と重力とは、溶融金属１２を下方へ流すように強い
る。金属は、それぞれのローラ表面で固化して、ローラ
１０の間のニップに於ける間隙を金属が出て行くにつれ
て２つの薄い外皮部分を形成する。２つの固化した外皮
部分は、最も狭い間隙（ニップ）で又はその近傍で結合
して、ローラの間の厚さ”ｄ”を有することとなる。狭
くなる部分の間に収容されている液状コア、即ち固化し
た外皮は、溶融金属の上部のレベルからニップ（ローラ
が最も近接する点）にかけて溶融金属の深さ”ｈ”にほ
ぼ直線的に比例するヘッド圧を及ぼす。

【００３７】ローラ１０は、適当な熱伝導率を有する材
料、例えば銅又は銅ベースの合金、ステンレススティー
ル、及びこれに類するものからなり、後に詳述するよう
に、水によって内部から冷却されている。

【００３８】特に図１〜図４を参照すれば、主直流電磁
石２０は、強磁性、例えば鉄製のコア及び独立に動作す
る複数のコイルを含んでいる。電磁石２０と共同するコ
イルは、主直流コイル２４と、安定化コイル２８とを有
している。分離した電源からの電流は、コイル２４及び
２８を介して、閉じ込め及び側壁の安定化に十分な溶融
金属の側壁を横切る垂直磁場を供給している。好ましい
直流の実施例では、第３のコイル２６（図１及び３）の
セットを含む第２の電磁石がローラ内に配され、主直流
電磁石２０からの磁場を集中させて形成している。３つ
の別々の垂直磁場はローラ１０ａ及び１０ｂの間の溶融
金属（側壁）の自由端に集中し安定化しており、これら
については後述する。コイル２６は本発明の直流の実施
例のみに使用される。

【００３９】主直流電磁石コアは、コイル２４及び２８
が見えるように図１（ａ）では部分的に破断して示され
ている。図１，３及び６に最もよく示されているよう
に、コイル２４はローラ１０ａ及び１０ｂの頂部の上方
でその間に配されている。コイル２８は（図１，２，
４，５及び６）、収容されている溶融金属の側端部の付
近でこれにローラ接触するように前面に配されている。
コイル２６（図１〜図４）はローラ１０ａ及び１０ｂの
中空の端部の内部に配されており、ローラ１０ａ及び１
０ｂを囲みリム３０ａ及び３０ｂを有する銅製のスリー
ブの内側表面に近接している。図１（ａ）に示すよう
に、コイル２６は主としてローラ１０ａの中空の端部３
２内とローラシャフト１３ａ付近の上方とにある。図１
（ａ）と同様の形状の他のコイル２６が、ローラ１０ａ
内の中空の端部３２に対応するローラ１０ｂの中空の端
部３３内に配されていることを理解すべきである。コイ
ル２６は別々の複数のコイルに形成され得て、それぞれ
は独立の電源に接続され、図１〜図４に示すように、コ
ア８０の周囲に並べられている。図１〜図４に示すよう
に、コイル２６は、溶融金属の上面に位置するコイル２
６よりも、ニップを通る溶融金属の中央の垂直面２９
（図３）に、コイル２６近接している。従って、磁気的
圧力は、最大の閉じ込め圧力を必要とする溶融金属が最
も深いニップ近傍で最強となるであろう。同様に、必要
に応じて、ニップに近接して配されているコイル２６
は、溶融金属のプールの上面よりも溶融金属のプールの
底部付近により強い垂直磁場を供給するために、別の電
源に接続してもよい。

【００４０】図１〜図６に最もよく表されている主直流
電磁石２０は、２つのコイル２４及び２８を包含してお
り、それぞれ中心コアの異なる部分を取り囲んでいる。
磁気コアは強磁性体、例えば鉄からなり、一体的に結合
されているコア部からなる。

【００４１】コアの主要部分は一般的に参照番号３４及
び３６によって示されている。磁気コア部３４は一般的
には下方に延びる”Ｅ”の３本の足を有するＥ−形状で
あり、外側の足はローラを覆い、中央の足は溶融金属１
２のプール上方に配されている。コア部３４は溶融金属
１２のプールの上方に配され、両方のローラ１０ａ及び
１０ｂにかかっている。コア部３４はローラ軸１１ａ及
び１１ｂを横切ってこれらの間の上方に配され、Ｅ−形
状のコア部３４の外側の足はローラ１０ａ及び１０ｂの
最も高い円周点あたりに配されている。

【００４２】磁気コア部３６は一般的にはＣ−形状であ
り、Ｅ−形状のコア部３４のその中心の足に対して横方
向に接続され、Ｃ−形状のコア部３６の上部足部３５の
みがＥ−形状のコア部３４の中心の足に接続されてい
る。コイル２４はＥ−形状のコア部３４の下方に延びる
足の間の両方の間隙を介して延び、Ｃ−形状のコア部３
６の上部足部３５の接続部の回りに延びている。コイル
２４はコア部３６の下方に延びる基部３７と、コア部３
６の足部３５の接続部との間に延びている。安定化コイ
ル２８はコア部３６の基部３７を中心にしてこれを取り
巻いており、閉じ込められている側壁付近でこれに面す
る内部の巻き部分を有している。安定化コイル２８はＣ
−形状の足部３５付近を通るコイル２４の部分の下方に
垂直に配されている。一般的にＵ−形状のヨーク４０が
ローラシャフト１３ａ及び１３ｂを取り巻くように配さ
れ、上部コア部５２及び下部コア部６０を介して磁気コ
ア部３４を一対の下部電磁極６２に磁気的に接続してお
り、この下部電磁極６２は下方に面する磁極面６６を有
し、閉じ込め側壁で溶融金属１２の下方に配されてい
る。シャフト１３ａ及び１３ｂは、図２に最もよく示さ
れているように、Ｕ−形状のヨーク４０の基部付近でそ
の内部に配されている。

【００４３】図６に最もよく示されているように、Ｅ−
形状のコア部３４は上部及び下部アーム４０ａ及び４０
ｂでヨーク４０に一体的に結合されている。一般的には
Ｌ−形状で、水平の下部足部６０から上方に垂直に延び
る垂直支持バー５８を有する強磁性体構造体５７（図
６）は、ヨーク４０を介して主電磁石２０の上部に磁気
的に連結している。Ｌ−形状の構造体５７の下部足部６
０は、足部６０の端部６４から上方に垂直に延びる一対
の間隔を置いた下部電磁極６２を有している。下部電磁
極６２は上方に面し足部６０上に載置された下部磁極面
６６を有し、下部磁極面はローラの間隙に近接して上方
に向かって延伸している。

【００４４】Ｅ−形状のコア部３４は、最下部のコア壁
７２を有しており、コア壁７２はＥ−形状のコア部３４
の中央の足の最下部の壁によって形成されており、上側
の電磁極面として機能している。磁極面７２は、下部の
電磁極面６６（図１〜図６参照）から間隔を置いて上方
に垂直に整列し、されらの間に溶融端部が配されてい
る。Ｃ−形状のコア部３６は、足部３５の下部の壁によ
って形成されている上部の電磁極面７３を有している。
上部電磁極面７２及び７３は、下部磁極面６６から垂直
に間隔を置いて共通の水平面に配されている。上部磁極
面７２は溶融金属の側壁上に配され、この側壁は磁極面
７２及び６６の間に垂直に配されている。

【００４５】上部磁極面７３は溶融金属の側壁上に配さ
れ、側壁の前面に間隔を置いて水平に配されており、こ
れにより、磁極面７３と６６との間に確立される垂直磁
場は、溶融金属の側壁を安定化させる。上部磁極面７２
及び７３は、溶融金属の上部のレベルに配され、下部の
磁極面６６がニップの丁度下に配され、それによって磁
極面７２，７３及び６６の間の垂直磁場が収容されるべ
き溶融金属の側壁の前面に位置するのみならず整列する
ように配されるのが好ましい。

【００４６】補助直流コイル２６はローラ１０ａ及び１
０Ｂの中空の端部３２及び３３の内部に取り付けられ、
別のＣ−形状のコアのフィンガー部を取り囲んでおり、
フィンガー部は８０で一般的に示されている（図１，４
及び６）。コアフィンガー部８０は、ローラ１０ａ上方
に配されたＥ−形状のコア部３４の外側のフィンガー８
４の一つの最下部の端壁８３に垂直に整列した垂直コア
部８２を一体的に有している。同様の一体的に形成され
た直立した垂直コア部８２を有する同様のＣ−形状のコ
アフィンガー部８０は、ローラ１０ｂの中空の端部３３
内に配された同様のコイル２６によって取り囲まれてい
る。反対側の端部に於いては、コアフィンガー部８０は
磁極６２に整列する一体的に形成された下部コア部１８
２（図３）を有し、コア部５７，５８，３６及び３４を
有する磁気回路を完成させている。

【００４７】上述し図１〜図６に示した装置は、本発明
の直流の実施例に従って動作し、収容されている側壁に
於いて、ローラの端部の領域のローラ１０ａ及び１０ｂ
の間隙内で磁束密度の集中をもたらし、溶融金属を側壁
で安定化させる。本発明の装置及び方法の直流の実施例
に従えば、主直流コイル２４は直流電源（図示せず）か
ら供給される直流によってエネルギーを与えられ、上部
の電磁極面７２及び７３と下部の電磁極面６６との間に
延びる溶融金属の側壁付近でこれを取り囲む垂直磁場を
供給する。

【００４８】本発明の装置及び方法の直流の実施例の重
要な特徴に従えば、この主直流垂直磁場は、別の電源に
接続された補助コイル２６を介する電流によって発生す
る補助垂直磁場によって、ローラ端部の領域で側壁に集
中して形成される。２つの磁場によって収容された溶融
金属プールは、後に詳述する交流電源を有する安定化コ
イル２８の少なくとも外側（溶融金属付近の）部分２８
ａを供給する近接効果によって生成される電流制御され
た磁場の結果として発生する垂直磁場によって安定化さ
れる。安定化コイル２８の内側の部分２８ｂには、同様
に、側壁に於ける主事場の影響を更に高めるように、直
流又は低周波数の電流が供給される。

【００４９】コイル２８は、図１（ａ）に示すように、
２つの隣接する２つの部分２８ａ及び２８ｂに分割され
ているが、他の図面では磁場のパスを簡単明瞭に示すた
めに、全ての図面に於いてそのようには示されていな
い。

【００５０】本発明のこの直流の実施例に従えば、図５
に示すように、交流（Ｉ₁）が少なくともコイル２８の
外部（溶融部付近）の部分２８ａに供給されている。コ
イル２８の外部分２８ａを流れる交流Ｉ₁は、ローラシ
ャフト１３ａを介し、そして導体７５と半導体整流器７
４を介してローラシャフト１３ｂに電気的に接続する電
流Ｉ₂を誘起する。図５に最もよく示されているよう
に、誘起電流Ｉ₂はローラシャフト１３ｂからローラ本
体、ローラスリーブを通り、そして溶融金属の側壁を通
り、ローラシャフト１３ａに戻って、ローラ１０ａ及び
１０ｂと溶融金属１２による閉じた電気回路を形成す
る。この閉回路（図１及び５）はローラシャフト１３ａ
及び１３ｂの外側表面にスライドしながら接触するスラ
イド接触部材２５を介して完結する。直流はコイル２８
の内部部分２８ｂに供給され、エネルギーを与える主直
流コイル２４によって発生する垂直磁場と同様にして、
対向する磁極面７２，７３及び６６の間に延びる垂直磁
場の付加的な集中を提供する。

【００５１】これに代えて、低周波数の交流、例えば１
から６０ヘルツの交流が、同様の効果を達成するために
コイル２８ｂに使用し得る。

【００５２】もし、溶融金属の側壁と隣接するコイル２
８との間隙”ａ”が小さくなれば、コイル２８のインダ
クタンスＬは変化し、そしてコイル２８を流れる電流は
増加し、これは次に、図１２に示すように、間隙”ａ”
の大きさを増大させる。結果として、もし溶融金属がコ
イル部２８ａに近接すれば、例えば溶融金属が不安定と
なれば、相互インダクタンスの変化の結果として応答が
生じる。このインダクタンスの変化はコイル２８内の電
流を増大させ、これによって自動的な溶融金属の側壁に
於ける磁束密度の増大を生じ、溶融金属が移動する傾向
を低減させる。

【００５３】溶融金属の閉じ込めの直流による方法に従
えば、溶融金属の側壁の自由表面に対する磁気的圧力Ｐ
_mは、(a) エネルギーを与える主直流コイル２４及び補
助直流又は交流コイル２６によって生成する垂直に向け
られた直流磁場Ｂ（ｙ）と、溶融金属の端部で水平に向
けられた電流Ｉ₂によって発生し、コイル２８の溶融部
分に隣接する部分２８ａ及び／又は内部部分２８ｂに供
給される交流の結果である磁場との相互作用によって発
生し、以下の数３に従う。

【００５４】

【数３】

【００５５】ここで、Ｚ₀は、磁場Ｂ（ｙ）と電流Ｉ₂
との相互作用が生ずるローラの軸方向の距離である。こ
の直流法に対する電流密度と磁気誘導の典型的なレベル
は、それぞれ約１．５から約３．０Ａ／ｍｍ²と、約
０．７Ｔより小さくないレベルである。

【００５６】また、電磁気的力のベクトルｆは、溶融金
属の端部からローラの軸方向に所定の距離Ｚ₀まで分布
し、ここでは溶融金属に電流と磁気誘導の両方が作用す
る。

【００５７】電流と磁気誘導の積は、数４の条件を満た
す。

【００５８】

【数４】

【００５９】例えば、磁気誘導又は磁束密度Ｂは、もし
４００ｍｍの深さの液状スティールのプール内で２Ａ／
ｍｍ²の電流密度で、ローラ軸方向の作用する領域の長
さが５００ｍｍならば、約０．３テスラ（Ｔ）となるべ
きである。しかし、実際の動作に於いては、磁場のロス
とその他を考慮すれば、磁束密度Ｂは少なくとも０．７
Ｔに等しくなければならない。比較的大きなローラの間
隙の空間内に於けるこのようなレベルの磁束密度の仮定
は、問題となることが分かる。

【００６０】外側（溶融部付近）のコイル部分２８ａに
供給される交流の周波数の変化は、１５０ヘルツから５
０００ヘルツの範囲内、例えば６００ヘルツから８００
ヘルツであり、本発明の直流の実施例では、垂直磁場Ｂ
（ｙ）及び溶融金属内の誘起電流による相互作用の空間
の範囲、コイル２８の外側の面に対する溶融金属のプー
ルの面の位置及び安定性は、コントロールされ得る。従
って、電磁気的圧力Ｐ_mはまた、次の式に従ってコント
ロールされる。

【００６１】

【数５】

【００６２】誘起電流１２の分布と、従って溶融金属の
側壁に作用する磁力をコントロールするこの能力とは、
本発明の装置及び方法の非常に重要かつ特有の利点であ
る。

【００６３】溶融金属の必要な閉じ込めを達成するため
に、印加される外部電磁場は、ローラ１０の上方とその
間との両方に溶融金属を収容するのに十分でなければな
らない。しかしながら、上記磁場の印加はまた、溶融金
属内の攪拌の動きを生じる。

【００６４】従って、溶融金属を側壁に収容するのに必
要な磁束は、本システムに必要な全磁束の一部だけであ
る。綴じ込めと攪拌に必要な磁束の大きさは、数３に於
ける係数φに比例する。

【００６５】係数φは常に１より小さく、例えば、０．
４ｍの深さ、Ｚ₀＝０．０５ｍ、誘起電流（Ｉ₂）２．
０Ａ／ｍｍ²、磁束密度０．７Ｔの典型的な液状スティ
ールを磁気的に支持するのに十分な磁気的圧力Ｐ_mに対
する理論計算値はφ＝０．７６である。

【００６６】本発明の種々の直流の実施例の種々の形態
に於ける種々の電源から発生される垂直磁場と誘起電流
とそれらのパスは、表１及び表２に示されている。

【００６７】

【表１】

【００６８】

【表２】

【００６９】直流の実施例に於いては、コイル（例えば
２８ａ，２８ｂ又は２６）と共同するコアによって形成
される電磁場の一つは、交流とともに印加されるべきで
あり、これによって溶融金属の側壁の自由端に於ける溶
融金属の安定化を達成する。

【００７０】交流の実施例に於いては、以下に詳述する
ように、交流が供給される単一のコイル（例えば２４，
２６，２８ａ，２８ｂ又は８１）は、溶融金属を収容し
その側壁自由面を安定化させることができる。

【００７１】交流磁場を採用する本発明の交流の実施例
の場合に於いては、磁気的圧力Ｐ_mは数６のように表さ
れる。

【００７２】

【数６】

【００７３】ここで、μ₀は自由空間の透磁率である。
磁束密度Ｂ（ｙ）の典型的なレベルは、約０．７Ｔより
小さくなく、数３に於ける係数φは約０．７６より小さ
くない。

【００７４】本発明の交流の実施例の好ましい特徴に従
えば、交流磁場Ｂ（ｙ）を発生させるのに使用される複
数の交流周波数の値が、溶融金属の側壁の前面に直接形
成される磁場を最適化するのに採用される。これらの電
流は溶融金属内に２つのタイプの電磁気力を発生させ
る。第１（集中と形成）の力は、溶融金属の深さ（金属
の静的圧力）により軸方向の外側に溶融金属を押しやる
金属静的圧力とバランスを保っている。この力は主とし
てコイル２４及び２６を介して流れる電流の効果によっ
て生成する。第２（安定化）の力は、溶融金属の側壁の
表面の不安定化（揺動）を抑制する。この力はコイル２
８のコイル部２８ａ及び２８ｂを介して流れる電流の効
果によって生成する。

【００７５】本発明の交流の実施例の重要な特徴に従え
ば、２つの異なる交流周波数の値は、異なる交流コイル
を介して、又は同じ交流コイルの異なる部分を介して供
給されて、両方のタイプの電磁力を最適化する。例え
ば、１から１５０ヘルツの範囲の周波数が交流コイル２
４に印加され、本発明の交流の実施例（図７〜図１２）
に示すように、溶融金属の側壁に主交流垂直磁場を供給
する。同じ周波数の範囲の交流が、ローラ１０の強磁性
体部９３内に配された交流コイル巻装体８１に供給さ
れ、交流垂直磁場を集中させて形成する手段を提供して
いる。ローラ１０の強磁性体部９３は、電気絶縁材料８
５（図９）を用いて銅製のスリーブから電気的に絶縁さ
れている。ローラ１０内のコイル巻装体８１は、銅製の
スリーブ８７と溶融金属の自由端（側壁）を通る水平の
電流を供給する。水平（軸方向）電流は、溶融金属との
接続に比して比較的高い電気伝導率を有する銅製のロー
ラスリーブを介して流れ、これによってこの電流は、収
容されている側壁を実質的に横切る方向にのみ溶融金属
を介して流れる。

【００７６】コイル２８の金属に近接する部分２８ａに
よって生成される高周波数の補助直流垂直磁場と、コイ
ル部２８ｂのための低周波数、例えば１から６０ヘルツ
は、本発明の方法及び装置の直流の実施例に於けるコイ
ル２８の機能を参照して記述されると同様に、溶融金属
の側壁を安定化させる。

【００７７】本発明の交流の実施例に従えば、ローラ１
０の外側表面は、電気伝導性の、例えば銅製のスリーブ
８７（図９参照）を有し、これは、その内側に多数の長
手方向の溝８９を有し、又は冷却水を通すための他の冷
却手段を有している。この銅製のスリーブ８７及び強磁
性（例えば鉄）ローラ部９３は、適当な非伝導性の材
料、例えば耐熱性のポリマー８５によって電気的に互い
に絶縁されている。巻装体８１は、それぞれローラシャ
フト１３ａ及び１３ｂに取り付けられた電気コレクター
８８ａ及び８８ｂ（図８及び１０）で電気的に終結する
ことによって、発電機やモータの巻装体と同様に機能す
る。図８及び１０に示されているコレクター８８ａ及び
８８ｂは、シャフト１３ａ及び１３ｂとともに回転す
る。

【００７８】交流コイル２４は上記ローラの端部付近の
上方のコア部３４及び３６に取り付けられ、磁極面７
２，７３及び６６の間を流れる垂直磁場を介して溶融金
属の側壁に垂直磁場を供給する。交流コイル２４及び交
流電磁気回路のコイル巻装体８１は、一又はそれ以上の
交流電源から供給される低周波数（１から１５０ヘル
ツ）の交流によって励起される。交流の方法の好ましい
実施例では、溶融部付近のコイル部２８ａには高周波数
（例えば１５０から５０００ヘルツ）の交流が供給さ
れ、内部コイル部２８ｂには直流又は低周波数（例えば
１から６０ヘルツ）の交流が供給される。

【００７９】交流閉じ込めシステムは以下のように動作
する。

【００８０】垂直交流磁場Ｂ（ｙ）は、交流コイル２
４、及び／又はローラ１０の強磁性体部９３の内側の周
囲の回りに配された補助集中及び形成交流コイル巻装体
８１（図８から１０）によって発生する。コイル８１を
含む電気回路はまた、本発明の直流の実施例に於けるコ
イル２６の集中及び形成機能と同様に、コイル２４から
の垂直磁場を集中させて形成する集中器又は形成器とし
て動作する。多数の巻装体８１のそれぞれ又はグループ
は、それ自身の図８及び１０に示されている回転するコ
レクター８８ａ及び８８ｂ（集合的にコレクター８８と
して言及する）の個別のコンタクト９１（図１１）に接
続されている。コレクターは次に交流電源（図１１）に
接続される。コイル巻装体８１の各回路は、キャパシタ
Ｃ（９０）に直列に接続される。これらのキャパシタ９
０は、コイル８１、回転電気接続部１２５（直流の実施
例に於ける図１（ａ）の電気接続部２５と同様である）
によって完全な電気回路を形成する。これと同様に、各
コイルの回路は電圧共鳴振動ＲＬＣ回路を生成し、これ
は、コイル８１に供給される電流を自動的に変化させる
ように動作する。コイル巻装体はまたキャパシタＣに並
列で接続されて、この振動ＲＬＣ回路に於ける電流の共
鳴を生成していることを理解すべきである。

【００８１】コイル２８は、上述の機能を提供するため
に、溶融金属のプールに近接して配されなければならな
い。従って、好ましい実施例では、コイル２８は溶融金
属から放射される熱に対して保護されるべきである。水
による冷却と熱絶縁は、この問題を解決するためにコイ
ル２８の設計に組み込むことができる。液状金属から安
定化コイル２８放射熱の交換を介して、コイル２８は渦
電流による溶融金属１２のプールの側壁に発達する全て
のジュール熱を実質的に吸収し得るべきである。本発明
の好ましい実施例に従えば、安定化交流コイル２８によ
って吸収され得る熱量は、溶融部に面する溶融部付近の
コイル部２８ａの外側表面をブロックすることにより増
大する。溶融金属のプールからの熱を外部から吸収する
この装置は、本発明の好ましい実施例の他の重要な特徴
を構成している。

【００８２】また、本発明の方法及び装置の他の重要で
明瞭な利点に従えば、溶融金属のプール内の誘起電流密
度の制御が、例えば図１０に示すように、交流回路のコ
イル巻装体８１に供給される電流ｊ₁の周波数を変える
ことにより達成される。交流コイル巻装体８１によって
発生する交流垂直磁場は、銅製のスリーブ８７（図１
０）内の、そして溶融金属１２の側壁を横切る電流ｊ₂
を誘起する。銅は溶融金属より非常に高い伝導率を有し
ているので、電流は銅−銅間を好んで流れ、側壁近傍以
外の溶融金属を横切って通ることはない。結果として、
電流ｊ₂は、スリーブ８７の長さの全体と溶融金属プー
ル１２の全体に亙って誘起されるが、銅製のスリーブか
ら側壁を横切って他方の銅製のスリーブに向かって、閉
じ込め側壁に於いて及びこれに非常に近接して放電する
ことにより、主として溶融金属の側壁で電気回路ループ
を閉じる。この効果の結果は、側壁の領域内の磁場の集
中をもたらし、これによってこれらの力によって発生す
る磁気的圧力が、溶融金属のプールの方向で、側壁に於
ける内側に向けられる。

【００８３】本発明の交流の実施例の種々の形態に於け
る種々の電源と誘起電流とそれらのパスとによって発生
する垂直磁場が、表３及び表４に示されている。

【００８４】

【表３】

【００８５】

【表４】

【００８６】直流と交流の実施例に対する種々の電磁場
システムが表５に要約されている。

【００８７】

【表５】

【００８８】他の特徴及び利点は、本発明の方法及び装
置に固有のものであり、或いは添付の図面とともに上記
の詳細な記述から当業者に明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に従う、連続板鋳造用の一対の
ローラと共同する電磁気的溶融金属の側壁の閉じ込め装
置の直流の実施例を示す部分破断斜視図である。（ｂ）
は（ａ）の装置の３−３線を示す平面図である。（ｃ）
は（ａ）の装置の７−７線を示す平面図である。

【図２】図１（ａ）の装置及びローラの端部を示す図で
ある。

【図３】図１（ｂ）の３−３線に沿った断面図である。

【図４】図２の４−４線に沿った、装置部分の部分破断
平面図である。

【図５】主電流ループ（Ｉ₁）及び安定化コイル２８補
助の電流ループ（Ｉ₂）を示す、図４の装置の部分を表
す概略図である。

【図６】図１（ａ）の装置の主コイル２４、安定化コイ
ル２８、及び中心コア部の斜視図である。

【図７】図１（ｃ）の７−７線に沿った、本発明の交流
垂直磁場の実施例に用いられる装置の部分の断面斜視図
である。

【図８】図２の８−８線に沿った、ローラに組み込まれ
るコイル巻装体を有する交流磁気のシステムの部分破断
垂直断面図である。

【図９】本発明の直流の実施例に使用されるローラの部
分の部分破断拡大図である。

【図１０】種々の磁場と電流パスの概略を表す部分破断
平面図である。

【図１１】本発明の交流の一実施例に従う装置の断面図
とローラ内のコイルの巻装体の破断図である。

【図１２】（ａ）は振動ＲＬＣ回路の概略図、（ｂ）は
安定化コイル２８の動作を示すグラフである。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ…ローラ１１ａ，１１ｂ…ローラ軸１２…溶融金属１３ａ，１３ｂ…ローラシャフト２０…主直流電磁石２４…主直流コイル２６…コイル２８…安定化コイル３４…Ｅ−形状のコア部３６…Ｃ−形状のコア部６６，７２，７３…磁極面７４…整流器８７…スリーブ８９…溝

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/06 330 B22D 11/10 350

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属がその間に位置する水平に配さ
れた２つの部材の間隙の開口端から溶融金属が漏れるの
を防止するための磁気的閉じ込め装置であって、第１の磁気コア手段と該第１の磁気コア手段と機能的に
共同する第１の電気伝導性コイル手段とを有する第１の
電磁石手段であって、該第１のコイル手段は第１の電力
供給源に機能的に接続された第１の電源に接続され、前
記間隙の前記開口端から前記溶融金属に延び、前記間隙
内の溶融金属の端部に閉じ込め圧力を及ぼす第１の主垂
直磁場を主として発生させる第１の電磁石手段と、第２の電源に接続され前記第１のコイル手段とは独立し
て動作可能な第２の電気伝導性コイル手段を有し、前記
溶融金属の端部に第２の垂直磁場を発生させる第２の電
磁石手段であって、前記第２の垂直磁場は前記溶融金属
の端部で前記間隙の開口端からの溶融金属の漏れを防止
する、第２の電磁石手段とを備えた磁気的閉じ込め装
置。
【請求項２】前記第１の電磁石手段は、第１の磁気コ
ア手段と該第１の磁気コア手段と機能的に共同する第１
の電気伝導性コイル手段とを有し、前記第１のコア手段
は前記溶融金属の端部付近に配された間隔を置いた上部
及び下部の磁極を有している請求項１記載の装置。
【請求項３】前記第２の電磁石手段は、第２のコア手
段と該第２のコア手段と機能的に共同する第２の電気伝
導性コイル手段とを有し、前記第２のコア手段は前記溶
融金属の端部付近に配された間隔を置いた上部及び下部
の磁極を有している請求項２記載の装置。
【請求項４】前記第１及び第２のコア手段は磁気的に
相互に接続されている請求項３記載の装置。
【請求項５】前記第２のコア手段の周囲に配された第
３の電気伝導性コイル手段を更に有する請求項３記載の
装置。
【請求項６】前記第２及び前記第３のコイル手段に異
なる周波数の電流を供給するための第１及び第２の電源
手段を更に備えた請求項５記載の装置。
【請求項７】前記第３の電気伝導性コイル手段は、前
記第２の電気伝導性コイル手段の周囲に配され、これに
よって前記第２及び前記第３のコイル手段が第２のコア
手段を共有している請求項５記載の装置。
【請求項８】前記第１のコイル手段に接続された直流
電源を更に有する請求項２記載の装置。
【請求項９】前記第１のコイル手段に接続された交流
電源を更に有する請求項２記載の装置。
【請求項１０】前記第２のコイル手段に接続された直
流電源を更に有する請求項３記載の装置。
【請求項１１】前記第２のコイル手段に接続された交
流電源を更に有する請求項３記載の装置。
【請求項１２】前記第３のコイル手段に接続された交
流電源を更に有する請求項５記載の装置。
【請求項１３】前記第２のコイル手段は、１ヘルツか
ら約１５０ヘルツの範囲の周波数を有する交流電源に接
続されている請求項３記載の装置。
【請求項１４】前記第３のコイル手段は、約１５０か
ら約５０００ヘルツの範囲の周波数を有する交流電源に
接続されている請求項５記載の装置。
【請求項１５】前記第２の電磁石手段は、前記水平に
配された部材の少なくとも一つの内部に配された強磁性
コアに接続された電気伝導性コイル手段を備えた請求項
１記載の装置。
【請求項１６】前記第２の電気伝導性コイル手段は、
前記溶融金属の側壁付近で前記水平に配された部材の長
いシャフトの間に配されている請求項３記載の装置。
【請求項１７】前記第２の電磁石手段は前記水平に配
された部材の少なくとも一つの中空の端部内に配されて
いる請求項１５記載の装置。
【請求項１８】前記第２の電磁石手段に接続された直
流電源を更に備えた請求項１５記載の装置。
【請求項１９】前記第２の電磁石手段に接続された交
流電源を更に備えた請求項１５記載の装置。
【請求項２０】前記第２の電磁石手段は前記水平に配
された部材内に軸方向に配され、前記第２の電気伝導性
コイル手段は、前記水平に配された部材の強磁性の内部
の部分に接続されている請求項１５記載の装置。
【請求項２１】前記第２の電気伝導性コイル手段に接
続された交流電源を更に備えた請求項２０記載の装置。
【請求項２２】前記第２の電磁石手段は前記中空の端
部に配された強磁性のコア部を有し、該強磁性のコア部
は、前記水平に配された部材内の前記電磁石手段によっ
て発生する磁場の部分が前記第１の電磁石の磁極の間に
向けられて前記溶融金属の側壁に前記第１の磁場を集中
させるように、前記第１のコアから間隔を置いて前記第
１のコアに整列している請求項１７記載の装置。
【請求項２３】前記第２の電磁石手段は、前記水平に
配された部材の中空端部の内側表面付近に前記溶融金属
に近接して配された電気伝導性のコイル手段と、該コイ
ル手段と機能的に共同する強磁性のコア手段とを備えた
請求項１７記載の装置。
【請求項２４】前記第２の電磁石手段の周囲の前記水
平に配された部材の部分が、電気伝導性材料により形成
されている請求項２３記載の装置。
【請求項２５】前記中空端部内に配された前記強磁性
のコア部は、前記第１の電磁石手段に磁気的に接続され
ている請求項２４記載の装置。
【請求項２６】前記水平に配された部材はその上に電
気伝導性のスリーブを有し、該スリーブは前記水平に配
された部材から電気的に絶縁され、該スリーブは前記溶
融金属の電気伝導率より高い電気伝導率を有し、これに
より、前記第２の電磁石手段に供給される交流は前記ス
リーブに交流を誘起し、該誘起された電流は、前記スリ
ーブに沿って軸方向に流れ、前記溶融金属の端部を横切
って反対側のスリーブに達し、該反対側のスリーブに沿
って軸方向に流れて前記溶融金属の反対側の端部まで流
れ、前記溶融金属の前記反対側の端部を介して戻ること
により、前記溶融金属の両端部を介する電流ループを完
成して、前記垂直磁場を前記両端部に形成する請求項２
１記載の装置。
【請求項２７】前記第１の電磁石手段に供給される電
流と、前記第１の垂直磁場の発生とが、前記第２の電磁
石手段に電流を誘起し、これによって第２の垂直磁場が
発生する請求項２０記載の装置。
【請求項２８】前記水平に配された部材は第１及び第
２の延伸するシャフトを有する第１及び第２の電気伝導
性のローラを有し、前記第１及び第２の電磁石手段は完
全な電流ループを供給する第１の電気回路パスを介する
交流を誘起し、前記回路パスは、前記第１及び第２のロ
ーラシャフトを接続する導電体を有し、これにより、前
記第１のシャフトを通り、前記導電体を通り、前記第２
のシャフトを通り、前記溶融金属を横切る電流の流れを
確立する請求項１記載の装置。
【請求項２９】前記ローラシャフトを相互接続する導
電体は、前記回路パスを介して交流の正の部分を通過さ
せる整流器を有している請求項２８記載の装置。
【請求項３０】前記溶融金属の端部を通り、前記第１
のローラの電気伝導性の外側部分に沿って流れ、前記溶
融金属の端部から間隔を置いた位置で前記溶融金属を通
り、前記第２のローラの電気伝導性の外側部分を通る誘
起電流のための完全な電流ループを供給する第２の電気
回路パスを更に有し、これにより、前記誘起電流の正の
部分が前記第１の電気回路パスのみを通り、前記誘起電
流の負の部分が前記第２の電気回路パスのみを通る請求
項２９記載の装置。
【請求項３１】前記第１の電磁石手段は、主磁気コア
手段と該主磁気コア手段と機能的に共同する主電気伝導
性コイル手段とを有し、前記主磁気コア手段は、前記間
隙の開口端を介して前記溶融金属の自由端に延びる主と
して主垂直磁場を発生させるための、前記間隙の前記開
口端付近に配され互いに間隔を置いて垂直に配された一
対の磁極を有し、前記磁極は、前記発生した垂直磁場は前記間隙の溶融金
属の前記自由端に対して閉じ込め圧力を及ぼすように、
前記溶融金属の前記自由端に十分近接しており、前記第２の電磁石手段は、前記溶融金属の端部付近に配
された補助磁気コア手段と機能的に共同する電気伝導性
の補助コイル手段を有し、これにより、前記補助コイル
手段は前記溶融金属の端部に補助垂直磁場を発生し、第３の磁気コア手段と機能的に共同する第３のコイル手
段を有し、これにより、前記第３のコイル手段を流れる
電流が、前記間隙の溶融金属の端部を通り、前記２つの
水平部材を通る水平電流を誘起する第３の垂直磁場を主
として発生させる、請求項１記載の磁気的閉じ込め装置。
【請求項３２】前記補助コイル手段は前記溶融金属に
近接し、これから前記水平部材の一つの部分によって分
離されて配され、、これにより、前記補助コイル手段を
流れる電流が前記溶融金属の端部に前記補助垂直磁場を
形成する請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】前記補助コア手段は前記第１のコアに
間隔を置いて整列し、これにより、前記第２の電磁石手
段によって発生する磁場の部分が前記第１の電磁石手段
の前記磁極の間に向けられ、前記溶融金属の端部に於け
る前記第１の磁場を集中させる請求項３２記載の装置。
【請求項３４】前記主磁気コア手段がＥ−形状を有
し、該Ｅ−形状の３本の足を下向きに配し、前記主コイ
ル手段がＥ−形状の前記主磁気コア手段の３本の足の間
に配され、Ｅ−形状の前記主磁気コア手段の部分が前記
補助コア手段に垂直に整列して配されている請求項３１
記載の装置。
【請求項３５】前記第３のコイル手段は、前記水平に
配された部材の一つの強磁性コア部に接続された第３の
電気伝導性コイル手段を有する請求項３１記載の装置。
【請求項３６】溶融金属がその間に位置する２つの水
平に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ための磁気閉じ込め装置であ
って、前記水平に配された部材の強磁性体部分を有する磁気コ
アと、前記水平に配された部材の強磁性体部分と機能的に共同
しその内部に配された電気伝導性コイル手段と、前記水平に配された部材上の、溶融金属の電気伝導率よ
り大きな電気伝導率を有する電気伝導性外側面部分とを
備えた磁気的閉じ込め装置。
【請求項３７】前記前記水平に配された部材の外側面
部分は、前記主磁気コア手段から電気的に絶縁されてい
る請求項３６記載の装置。
【請求項３８】前記コイル手段は複数のコイル巻装体
を有し、前記各コイル巻装体は前記水平に配された部材内に、電
源に電気的に接続されて配され、前記コイル巻装体に電流を供給する手段と、前記コイル巻装体に供給される電流を変化させるため
の、前記コイル巻装体に電気的に接続する手段とを備え
た請求項３６記載の装置。
【請求項３９】供給される電流を変化させる前記手段
は、独立した電源と、それぞれ前記主コイル手段の異な
るコイル巻装体の間に電気的に相互接続された複数のキ
ャパシタとを有する請求項３８記載の装置。
【請求項４０】前記第１の電磁石手段は直流によって
機能し、前記間隙の開口端を通り前記溶融金属に延びる
第１の垂直磁場を主として発生して、前記間隙の溶融金
属の自由端に対して閉じ込め圧力を及ぼし、前記第２の電磁石手段は交流によって機能し、前記溶融
金属の前記端部を通り又はこれに近接した水平電流の流
れを誘起し、これにより、前記溶融金属の自由端に発生
する磁気的圧力は、前記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のに十分である請求項１記載
の装置。
【請求項４１】第３のコア手段と機能的に共同する第
３の電気伝導性コイル手段を有する第３の電磁石手段を
更に備え、該第３の電磁石手段は前記溶融金属の端部付
近に取り付けられ、前記第３の電気伝導性のコイル手段に機能的に接続され
た電源を有し、これにより、前記溶融金属の端部に第３
の垂直磁場を発生させ、該第３の垂直磁場は前記溶融金
属の端部を安定化させて形成する請求項４０記載の装
置。
【請求項４２】前記水平に配された部材のシャフトを
電気的に接続するための導電体手段を更に有し、これに
より、前記第２の電磁石手段によって発生する誘起水平
電流が前記シャフトを通り、前記導電体を通り、前記溶
融金属の端部を通って流れる請求項４０記載の装置。
【請求項４３】前記第２の電磁石手段によって発生す
る前記誘起水平電流を整流するための整流手段を更に有
する請求項４２記載の装置。
【請求項４４】前記水平に配された部材の前記中空端
部は非磁性体材料から形成され、これにより、前記第２
の垂直磁場の部分が前記水平に配された部材の前記端部
に侵入して前記溶融金属の端部に接する請求項２４記載
の装置。
【請求項４５】前記端部は前記水平に配された部材の
強磁性体部上に配されている銅製のスリーブを有してい
る請求項４４記載の装置。
【請求項４６】前記中空端部に配された前記コア手段
は、主として前記第１の垂直磁場を形成するために、前
記水平に配された部材の前記中空端部の内部表面の周囲
に追従するように一般的にＣ−形状を成し、前記第１の
コア手段の部分に整列する一体的な第２のコア部を更に
有し、前記第２のコア部は挿入され前記水平に配された
部材の前記中空端部によって前記第１のコア手段から分
離している請求項２３記載の装置。
【請求項４７】前記第１の電磁石手段は前記溶融金属
の端部の直上に配された第１のコイルを有し、前記第２
の電磁石手段は前記溶融金属の端部の前面に配された第
２のコイルを有する請求項４０記載の装置。
【請求項４８】前記第１の電磁石手段は、前記第１の
電磁石手段の上部磁極面から垂直に間隔を置き互いに磁
気的に接続された一対の上方に延びる磁極面を有し、該
磁極面は前記溶融金属の端部の前面に近接して間隔を置
いて配されている請求項４０記載の装置。
【請求項４９】前記ローラシャフトを取り囲み、前記
第１の電磁石手段の第１の磁気コア手段に磁気的に接続
された強磁性のヨーク手段を更に有し、これにより、前
記ヨーク手段は前記第１の磁気コア手段の上部と下部と
を磁気的に接続する請求項２８記載の装置。
【請求項５０】溶融金属がその間に位置する水平に配
された２つの部材の間隙の開口端から溶融金属が漏れる
のを防止するための磁気的閉じ込め装置であって、第１の磁気コア手段と該第１の磁気コア手段と機能的に
共同する第１の電気伝導性コイル手段とを有する第１の
電磁石手段であって、該第１のコイル手段は第１の電力
供給源に機能的に接続された第１の電源に接続され、前
記間隙の前記開口端から前記溶融金属に延び、前記間隙
内の溶融金属の端部に閉じ込め圧力を及ぼす第１の主垂
直磁場を主として発生させる第１の電磁石手段と、第２の電源に接続され前記第１のコイル手段とは独立し
て動作可能な第２の電気伝導性コイル手段を有し、前記
溶融金属の端部に第２の垂直磁場を発生させる第２の電
磁石手段であって、前記第２の垂直磁場は前記溶融金属
の端部で前記間隙の開口端からの溶融金属の漏れを防止
する、第２の電磁石手段とを備え、前記第１の電磁石手段は、Ｅ−形状の第１の磁気コア手
段を有し、該磁気コア手段は下方に配され第１の電気伝
導性コイル手段に近接して配された該Ｅの足を有し、該
Ｅの中心の足は上部極面を形成し、前記第２の電磁石手
段は第２のコイル手段と第２の磁気コア手段を有し、該
第２の磁気コア手段は前記第１の磁気コア手段と一体で
あり、前記第２の磁気コア手段はＣ−形状であり、前記
第２の磁気コア手段は前記Ｃの基部を取り囲んで配され
た前記第２のコイル手段を有し、前記Ｃの上部の足は前
記第１の磁気コアの上部極面に水平に整列した上部極面
を有している磁気的閉じ込め装置。
【請求項５１】請求項１記載の磁気的閉じ込め装置で
あって、前記水平に配された部材から前記溶融金属の前記自由端
又はその近傍を通り誘起水平交流の誘起された流れをも
たらすための回路手段を有し、前記溶融金属の端部に於
ける垂直磁場と機能的に共同する前記誘起電流は、前記
溶融金属の端部に於ける前記垂直磁場が前記間隙の前記
開口端から溶融金属が漏れるのを防止するのに十分であ
る磁気的閉じ込め装置。
【請求項５２】前記誘起電流を供給するための電流誘
起手段を更に備え、該電流誘起手段は、前記水平に配された部材内に配され該部材の強磁性体部
に接続された電気伝導性コイル手段を有し、前記水平に配された部材のそれぞれは前記溶融金属より
も高い伝導率の電気伝導性外側部分を有し、該外側部分
は前記水平に配された部材の前記強磁性体部から電気的
に絶縁されており、前記コイル手段に接続された交流電源を有し、前記水平
に配された部材内の前記コイル手段に供給される交流が
前記水平に配された部材の前記電気伝導性外側部分に反
対に向けられた電流を誘起し、これにより、前記誘起電
流は前記水平に配された部材の前記電気伝導性外側部分
の間を、前記溶融金属を横切って前記溶融金属の自由端
の近傍を流れて、前記溶融金属の端部に前記垂直磁場を
供給する請求項５１記載の磁気的閉じ込め装置。
【請求項５３】前記水平に配された部材の前記電気伝
導性外側部分は、前記水平に配された部材を覆って配さ
れた銅製のスリーブを有している請求項５２記載の磁気
的閉じ込め装置。
【請求項５４】前記間隙の前記開口端を介して前記溶
融金属に延びる溶融金属安定化垂直磁場を主として発生
させるための、前記溶融金属の自由端に間隔を置いてほ
ぼ近接した溶融金属端部安定化電磁石手段を更に備え、
これにより、前記溶融金属の自由端で前記溶融金属を安
定化させる請求項５１記載の磁気的閉じ込め装置。
【請求項５５】前記溶融金属端部安定化電磁石手段
は、磁気安定化コア手段と該コア手段と機能的に共同す
る電気伝導性安定化コイル手段とを有し、前記溶融金属端部安定化電磁石手段は、前記コイル手段
を通る電流によって主として垂直磁場を発生させ、該磁
場は前記溶融金属を前記自由端で安定化させるように機
能する請求項５４記載の装置。
【請求項５６】電気伝導性集中コイル手段と機能的に
共同する強磁性集中コア手段を有する、主として第３の
垂直磁場を発生させるための磁場集中電磁石手段を更に
備え、前記集中コイル手段の部分が前記安定化コイル手段の部
分に整列し、前記安定化コア手段と集中コア手段は、前
記安定化及び集中コア手段の上部磁極面が同一平水面内
にあり、前記安定化及び集中コア手段の下部磁極面が前
記上部磁極面から垂直方向に間隔を置いて他の水平面内
にあり、前記磁極面が前記溶融金属の自由端に整列する
ように配され、前記安定化磁極面は、前記溶融金属端部
の上方及び下方に、その前面に間隔を置いて水平に、前
記溶融金属の自由端から離れる方向にある請求項５４記
載の装置。
【請求項５７】前記水平に配された部材内に配され前
記コイル手段と機能的に共同する制御手段を更に備え、
該制御手段は、前記自由端と前記安定化コイルとの間の
距離の変化に応答して前記安定化コイルに供給される電
流を制御する請求項５６記載の装置。
【請求項５８】前記制御手段は、前記水平に配された
部材内に配された前記コイル手段に、交流を供給する電
流コレクタを介して直列に接続された複数のキャパシタ
を有し、前記コレクタは前記水平に配された部材上に取
り付けられ、前記コイル手段と接続されたキャパシタは
前記安定化電磁石手段とともに振動ＲＬＣ回路を確立
し、これにより、もし前記安定化コイルと前記溶融金属
の側壁との間の距離が減少すれば相互インダクタンスも
減少し、これによって前記安定化コイルを流れる電流が
自動的に増大し、従って安定化電磁石手段によって発生
する磁場が増大し、これにより前記距離が増大する請求
項５７記載の装置。
【請求項５９】前記安定化コイルは、交流により動作
する溶融部付近の外側部分と、該外側部分から電気的に
絶縁された隣接する内部コイル部分とを有し、該内部コ
イル部分は、前記溶融金属の端部に前記垂直磁場を更に
集中するために、他の電源からの直流又は交流によって
動作し得る請求項５４記載の装置。
【請求項６０】前記外側コイル部分に接続された第１
の交流電源と、前記内部コイル部分に接続された第２の
交流電源とを更に備え、前記第１及び第２の交流電源
は、異なる周波数レンジである請求項５９記載の装置。
【請求項６１】前記第１の交流電源は、約１５０ヘル
ツから５０００ヘルツまでの範囲の周波数を有し、前記
第２の交流電源は、１ヘルツから約１５０ヘルツまでの
範囲の周波数を有している請求項６０記載の装置。
【請求項６２】溶融金属がその間に位置する水平に配
された２つの部材の間の垂直方向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ための磁気的閉じ込
め方法であって、前記間隙の前記開口端付近に垂直に間隔を置いて配され
て互いに協調する一対の磁極を配すること、前記間隙の前記開口端付近の位置に、前記間隔を置いた
一対の磁極から前記間隙の前記開口端を介して前記溶融
金属の自由端に延びる第１の垂直磁場を発生させるこ
と、前記垂直磁場が前記間隙の前記溶融金属に対して閉じ込
めの磁気的圧力を及ぼすのに十分な強さを有するよう
に、前記間隙の前記開口端に十分近接して前記第１の垂
直磁場を発生させること、を包含し、前記溶融金属の端部の上方に近接して、間隔を置いた第
２の一対の電磁極を配し、前記第１の垂直磁場とは独立して前記溶融金属の端部に
第２の垂直磁場を発生させて、前記２つの垂直磁場が前
記溶融金属端部に於ける前記溶融金属が漏れるのを防止
することを包含する磁気的閉じ込め方法。
【請求項６３】請求項６２記載の方法であって、前記
第２の垂直磁場を発生させる前記ステップが、前記第１の垂直磁場を生成させるための何れの電源から
も独立した電源に接続され、前記間隙の前記開口端付近
に第１の磁気コア手段を取り巻く電気伝導性のコイル手
段を有し、前記第２の垂直磁場を発生させるために、前
記第２のコイル手段を介して前記電流を導通させる前記
第２の一対の電磁極を有し、前記磁極が溶融金属の閉じ
込めのために前記溶融金属に十分に近く配され、前記第１の垂直磁場を発生させるために前記第１のコイ
ル手段に前記第２のコイル手段に導通される前記電流
とは独立した他の電流を導通させることを包含する請求
項６２記載の方法。
【請求項６４】前記電流が直流である請求項６２記載
の方法。
【請求項６５】前記電流が交流である請求項６２記載
の方法。
【請求項６６】前記第２の垂直磁場が第２のコア手段
と機能的に共同する第２のコイル手段を通ずる電流の流
れによって発生し、前記コイル手段の一つに供給される
前記電流と前記他のコイル手段に供給される電流とが交
流である請求項６２記載の方法。
【請求項６７】前記交流を整流するステップを更に包
含する請求項６３記載の方法。
【請求項６８】前記第２の垂直磁場は第２の磁気コア
手段と機能的に共同する第２の電気伝導性コイル手段を
介して流れる電流によって発生し、第２の電磁気コイル
手段は前記溶融金属の端部付近に取り付けられ、これに
よって前記第２の垂直磁場が前記溶融金属の端部を安定
化させる請求項６３記載の方法。
【請求項６９】前記第２の電気伝導性コイル手段は前
記溶融金属と前記水平に配された部材の長いシャフトと
の間に配されている請求項６８記載の方法。
【請求項７０】前記第２の電磁石手段のそれぞれが、
前記水平に配された部材の中空端部内に取り付けられ、
これにより、前記第２の垂直磁場が前記中空端部の表面
に侵入して前記溶融金属の端部に接触する請求項６８記
載の方法。
【請求項７１】前記第１及び第２のコイル手段を導通
する電流は直流である請求項７０記載の方法。
【請求項７２】前記溶融金属の電気伝導率より大きい
電気伝導率を有する、前記水平に配された部材上の電気
伝導性外側表面部を更に包含し、近接する伝導性コイル
手段を介して流れる電流の結果としての前記水平に配さ
れた部材の前記外側表面部に誘起される電流は、前記水
平に配された部材の前記外側表面部を介して長手方向及
び水平方向に流れ、次に前記溶融金属の端部を横切って
他方の前記水平に配された部材部の外側表面部に至る請
求項６８記載の方法。
【請求項７３】前記水平に配された部材のそれぞれの
外側表面部は、前記伝導性コイル手段から電気的に絶縁
されている請求項７２記載の方法。
【請求項７４】前記導電性コイル手段は複数のコイル
巻装体を有し、更に、前記コイル巻装体を電源に接続して、前記水平に配され
た部材内の前記コイル巻装体に電流を通じること、及び
前記溶融金属の端部に於ける磁場のインダクタンスの変
化に応答して溶融部に面するコイル手段に供給される電
流を変化させることを包含する請求項６８記載の方法。
【請求項７５】前記コイル手段の一つの前記巻装体に
キャパシタを電気的に直列に接続して、インダクタンス
の変化に電流応答する振動ＲＬＣ回路を供給することを
更に包含する請求項７２記載の方法。
【請求項７６】前記コイル巻装体に供給される交流の
周波数レンジを変えるステップを更に包含する請求項７
５記載の方法。
【請求項７７】前記第１の伝導性コイル手段は、前記
溶融金属の端部の面で、前記水平に配された部材の一部
を成す一対の長いシャフトの間に配され、更に、前記第２の電磁石手段のコイル手段に前記溶融金属の端
部と前記電気伝導体手段を介して電流を向けることによ
り、前記溶融金属の端部を横切って前記一対の長いシャ
フトを接続する電気伝導体を介する電流を導通して、前
記溶融金属の端部及び前記電気伝導体手段を通ずる電流
を誘起して前記第２の垂直磁場を形成することを包含す
る請求項６８記載の方法。
【請求項７８】請求項６８に記載の磁気的閉じ込め方
法であって、主磁気コア手段と該主磁気コア手段と機能的に共同し前
記溶融金属の端部の正面に近接して配された主電気伝導
性コイル手段とを供給することを包含し、前記磁気コア手段は、前記間隙の前記開口端を介して前
記溶融金属に延びる第１の垂直磁場を主として発生する
ための、前記間隙の前記開口端の正面に近接して垂直に
間隔を置いて配され一対の磁極を有し、前記磁極は前記間隙の前記開口端に十分近く、これによ
り、前記発生する磁場が前記間隙の溶融金属の端部に対
して閉じ込め圧力を及ぼし、第２の磁気コアと前記主磁場のための電源とは独立した
電源と機能的に共同する第２の電気伝導性コイル手段を
設け、該第２のコイル手段は前記溶融金属の端部の上方
に近接して配され、前記溶融金属の端部の前記主垂直磁
場を集中させて形成する第２の垂直磁場を発生させる前
記第２のコイル手段を通ずる伝導電流を供給することを
包含し、前記間隙の前記溶融金属の端部を介し前記２つの水平に
配された部材を介して水平電流を流して、前記間隙の前
記溶融金属の端部に対して付加的な閉じ込め圧力を及ぼ
すとともに主として前記溶融金属の端部に前記主垂直磁
場を集中させて形成する第３の垂直磁場を主として発生
することを包含する方法。