JP3597982B2 - 溶融金属の流動駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内溶融金属を、交流磁界を加えて流動駆動する流動駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば連続鋳造では、タンデイッシュより鋳型に溶鋼が注入され、鋳型において溶鋼は鋳型壁面から次第に冷却されつつ引き抜かれる。同一高さの鋳型壁面における温度が不均一であると、表面割れやシェル破断を生じ易い。これを改善するために、従来は、リニアモ−タを用いて、鋳型内で溶鋼を鋳型壁面に沿って流動駆動する（例えば特開平１−２２８６４５号公報）。
【０００３】
ノズルから鋳型内に注入される溶鋼の流れにより、溶鋼内部ならび溶鋼表面（メニスカス）に溶鋼流を生ずる。この溶鋼流の方向および強さは水平面（ｘ，ｙ）上で不均一で、メニスカスの溶鋼流（表層流）は、メニスカス上のパウダを巻き込み易い。一方、溶鋼が固体に変わるときにＣＯなどの気体（気泡）が発生する。加えて、鋳型内面の一部に溶鋼が滞留するとパウダが溶鋼に残留し易くしかもブレ−クアウトの原因となる焼付きとなり易い。これらを防止するため、表層に安定した整流を形成させるのが良い。
【０００４】
リニアモ−タにより溶鋼メニスカスを、鋳型長辺の内面に沿って水平方向に電磁駆動することにより、溶鋼が撹拌されると共に、鋳型内面が溶鋼で拭われ、溶鋼中の気体やパウダの浮上が促がされ、しかも鋳型内面の一部に溶鋼が滞留することが少くなり、鋳片の表面割れやシェル破断が減少する。
【０００５】
ところが上述の方法は、表層流のみの安定化が目的であり、注入ノズルからの突出流の強さおよび不平衡を矯正しようとするには、鋳型の深さ方向の電磁力が不充分である。そこで、特開昭５９−７０４４５号公報においては、電磁石のスロットを溶鋼の引き抜き方向に対して斜めに設けることにより、鋳型の深さ方向にも強い電磁力を及ばせようとしている。また、特開昭５８−１００９５４号公報においては、電磁石の取り付けを、そのコイルの方向が９０度変化するように転換させることが可能である電磁石を提案し、やはり鋳型の深さ方向の電磁力を得ようとしている。
【０００６】
本発明者等は、鋳型内溶融金属の流動方向および速度を、２次元方向で、高い自由度で調整するために、鋳型長辺の平面に沿って水平ｘ方向および垂直ｚ方向に面分布する磁極を有する電磁駆動器を提示した（特開平８−１４１７１１号公報）。これによれば、任意の方向および強さの電磁推力を溶融金属に与えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鋳型内溶融金属を均質にし、鋳造品質を高く維持して連続鋳造を安定にするためには、表層流が水平方向の整流であって、鋳型の所定深さ以上の深さの溶融金属は垂直方向下向きの整流であるのが好ましい。しかしながら、表層流よりも下方の溶融金属流速を均一化しようとする上述の従来例はいずれも、電磁駆動器が複雑となり、また、２次元（ｘ，ｙ）に磁極が分布する電磁駆動器を用いる場合には、電磁推力の分布調整が複雑となる。またいずれの場合も、ノズルから鋳型に溶融金属が流入することにより鋳型内に生ずる流れには反対方向の電磁推力を与え、停滞箇所には積極的に流れを促す電磁推力を与えるので、鋳型の所定深さ以上の深さの溶融金属を垂直方向下向きの整流にする効率が低い。すなわち、整流にするための電磁石構造が過大になる、あるいは、消費電力が過大になる。
【０００８】
本発明は、鋳型の所定深さ以上の深さの溶融金属を、効率良く垂直方向下向きの整流とすることを第１の目的とし、表層流は水平整流に、同時に深い位置の溶融金属は垂直方向下向きの整流に効率良く制御することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため本発明においては、ノズルから溶融金属が鋳型に注入するときの突出流をそれと直交する方向に電磁駆動する。これによれば、突出流を停止させるほどの強い電磁推力は不要であり、整流効率が高い。
【００１０】
（１）これを実現する本発明の溶融金属の流動駆動装置は、それぞれが、複数個の水平ｙ方向に延び水平ｘ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型(1)内の溶融金属(2)に対向する電磁石コア(4A,4B)、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｘ方向に分布する複数個の電気コイル(5A,5B)、を含み、鋳型内溶融金属中に位置する垂直注入口(8a)を有するノズル(8)を通して溶融金属が注入される鋳型(1)を間に置いて相対向して、前記垂直注入口(8a)より鋳型内に出た垂直方向の溶融金属流に、鋳型長辺に沿うｘ方向の電磁推力を与える第１および第２電磁駆動器(3A,3B)；および、第１および第２電磁駆動器(3A,3B)のスロットの配列方向ｘに沿う推力を溶融金属(2)に与えるための位相差がある交流電圧を電気コイル(5A,5B)のそれぞれに印加する通電手段(20A,20B)；を備える(図1,図2)。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
【００１１】
前記第１および前記第２電磁駆動器(3A,3B)により、鋳型内溶融金属(2)には、鋳型長辺に沿うｘ方向の電磁推力が作用し、垂直ｚ方向の突出流がｚ方向およびｘ方向に成分を有する流れ（ベクトル）になり、ｘ方向に振れた分、垂直ｚの下方（−ｚ）への突出流の強さが低減し、ｘ方向に分散して、鋳型深さ方向の流れの強さ（ｚ方向速度）がｘ方向で平準化する。すなわちｘ方向での、流下速度分布がなだらかになる。例えば、上述の電磁推力を与えていないときには図４に２点鎖線で示すように、ノズル８直下でｚ方向速度が突出しているが、上述の電磁推力を加えることにより、図４に実線で示すようにｚ方向速度のｘ方向分布が平準化する。
【００１２】
前記ノズル(8)は、ｘ方向に幅が広く、ｙ方向に幅が狭い溶融金属通流空間を有し、垂直ｚ方向に延び、下端がｚ方向に開いたフラットノズルである(図1,図2)。
【００１３】
前記第１電磁駆動器(3A)は鋳型内溶融金属に＋ｘ方向の電磁推力を与え、前記第２電磁駆動器(3B)はそれとは逆方向の−ｘ方向の電磁推力を与える(図1)。これにより溶融金属は、その上方から見降ろした場合に反時計方向廻りの旋回流となり、これにより溶融金属表層も該旋回流となる。この旋回流により、溶融金属表層においては、メニスカスにおいてはパウダが均一に鋳型内面と溶融金属との間に進入し、表層の下方においては、溶融金属が撹拌されると共に、鋳型内面が溶融金属で拭われ、溶融金属中の気体やパウダの浮上が促がされ、しかも鋳型内面の一部に溶鋼が滞留することが少くなり、鋳片の表面割れやシェル破断が減少する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（２）それぞれが、複数個のｙ方向に延び垂直ｚ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型内の溶融金属に対向する電磁石コア(4A,4B)、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｚ方向に分布する複数個の電気コイル(5A,5B)、を含み、鋳型内溶融金属中に位置するｘ方向に開き相対向する１対の側壁注入口(8e1,8e2)を有するノズル(8)を通して溶融金属が注入される鋳型(1)を間に置いて相対向して、前記側壁注入口(8e1,8e2)より鋳型内に出たｘ方向の溶融金属流に、垂直方向の下方から上方に向かう垂直方向ｚの電磁推力を与える第１および第２電磁駆動器(3A,3B)；および、第１および第２電磁駆動器(3A,3B)のスロットの配列方向ｚに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を電気コイルのそれぞれに印加する通電手段(20A,20B)；を備える(図6,図7)。
【００１５】
上述の１対の側壁注入口（８ｅ１，８ｅ２）よりの突出流は、垂直下向きｚ成分があるがこれは弱く、水平ｘ成分が強いので、ノズル直下に上昇流を発生する（例えば図９の２点鎖線）。第１および第２電磁駆動器（３Ａ，３Ｂ）により、鋳型内溶融金属（２）には、ｚ方向下向きの電磁推力が作用し、ノズル直下の上昇流が抑制もしくは逆に下向きになり、ノズル直下周りの鋳型深さ方向の流れの強さ（ｚ方向速度）がｘ方向で平準化する。すなわちｘ方向での、流下速度分布がなだらかになる。例えば、上述の電磁推力を与えていないときには図９に２点鎖線で示すように、ノズル８直下でｚ方向速度が上向きであり、これが突出しているが、上述の電磁推力を加えることにより、図９に実線で示すようにｚ方向速度のｘ方向分布が平準化する。
【００１６】
（３）それぞれが、複数個の水平ｙ方向に延び水平ｘ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型内の溶融金属に対向する電磁石コア(4C,4D)、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｘ方向に分布する複数個の電気コイル(5C,5D)、を含み、鋳型を間に置いて相対向して、第１および第２電磁駆動器(3A,3B)が垂直方向ｚの電磁推力を与える溶融金属位置よりも上方の溶融金属に、鋳型長辺に沿うｘ方向の電磁推力を与える第３および第４電磁駆動器(3C,3D)；および、第１および第２電磁駆動器(3A,3B)のスロットの配列方向ｚに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を第１および第２電磁駆動器の電気コイル(5A,5B)のそれぞれに印加し、第３および第４電磁駆動器(3C,3D)のスロットの配列方向ｘに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を第３および第４電磁駆動器の電気コイル(5C,5D)のそれぞれに印加する通電手段(20a,20B,20C,20D)；を備える(図11,図12)。
【００１７】
前記第１および前記第２電磁駆動器(3A,3B)の電磁推力により、図９の実線で示すように、ノズル直下周りの溶融金属のｚ方向流速がｘ方向に平準化するが、鋳型短辺直近では下向きｚ方向流速が強く、この流れが溶融金属の表層に比較的に強い下向き引込み力を与える。第３および第４電磁駆動器(3C,3D)の電磁推力がこの下向き引込みをｘ方向に振るので、下向き引込み力がｘ方向に分散し鋳型短辺近くも平滑化される。
【００１８】
前記第３電磁駆動器(3C)は鋳型内溶融金属に＋ｘ方向の電磁推力を与え、前記第４電磁駆動器(3D)はそれとは逆方向の−ｘ方向の電磁推力を与える(図11)。これにより溶融金属のメニスカス近くが、その上方から見降ろした場合に反時計方向廻りの旋回流となり、これによりメニスカスにおいてはパウダが均一に鋳型内面と溶融金属との間に進入し、表層の下方においては、溶融金属が撹拌されると共に、鋳型内面が溶融金属で拭われ、溶融金属中の気体やパウダの浮上が促がされ、しかも鋳型内面の一部に溶鋼が滞留することが少くなり、鋳片の表面割れやシェル破断が減少する。
【００１９】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２０】
【実施例】
−第１実施例−
図１に、本発明の第１実施例を示す。連続鋳造鋳型１には、下端に垂直注入口（下端開口）を有する扁平４角筒状のフラットノズル８を通して、図示しないタンディシュの溶鋼が供給される。鋳型１内の溶鋼は、鋳型１で冷却されながら下方にゆるやかに引き抜かれる。図１に示す鋳型１の横断面を図２に示す。鋳型１の、相対向する２長辺のそれぞれの外側に第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂが配設されている。第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂは、長辺が延びる方向−ｘに長い櫛歯状の電磁石コア４Ａ，４Ｂに、それぞれ１２個の電気コイル５Ａ，５Ｂを巻回したものである。電気コイル５Ａ，５Ｂには、３相電源回路２０Ａ，２０Ｂが、３相信号発生器３０が与える各３相信号（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ），（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ）に同期した３相交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを印加する。３相信号（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）に対して、３相信号（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ）は、相対位相差φの遅れを有する。
【００２１】
図１上において、電気コイルに付したｕ，Ｖ，ｗ，Ｕ，ｖ，Ｗの記号の中の「Ｕ」は３相交流のＵ相の正相通電（そのままの通電）を、「ｕ」はＵ相の逆相通電（Ｕ相より１８０度の位相づれ通電）を表わし、電気コイル「Ｕ」にはその巻始め端にＵ相が印加されるのに対し、電気コイル「ｕ」にはその巻終り端にＵ相が印加されることを意味する。同様に、「Ｖ」は３相交流のＶ相の正相通電を、「ｖ」はＶ相の逆相通電を、「Ｗ」は３相交流のＷ相の正相通電を、「ｗ」はＷ相の逆相通電を表わす。
【００２２】
３相信号発生器３０は、交流電圧１周期（位相角０〜３５９度）の各位相角の電圧レベルを表わすデ−タを格納した、サイン波発生用のＲＯＭ，電磁駆動器３Ａ，３Ｂのそれぞれに割り宛てた位相角カウンタＡ，Ｂ（各１個、計２個），電磁駆動器３Ａ，３Ｂのそれぞれに割り宛てた出力用ラッチＡ，Ｂ（２組、各組３個、計６個）、出力用ラッチＡ，Ｂのそれぞれのデ−タをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器Ａ，Ｂ（２組、各組３個、計６個）、ならびに、電磁駆動器３Ａに割り宛てた位相角カウンタＡの、クロックパルスカウント値に基づいて電磁駆動器３Ａ宛ての３相交流電圧デ−タ（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａの３個）をＲＯＭから読み出して電磁駆動器３Ａ宛ての出力用ラッチＡ（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ宛ての３個）にラッチし、電磁駆動器３Ｂに割り宛てた位相角カウンタＢのクロックパルスカウント値および流動コントロ−ラ６０からの相対位相角φ（指示値）に基づいて電磁駆動器３Ｂ宛ての３相交流電圧デ−タ（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂの３個）をＲＯＭから読み出して電磁駆動器３Ｂ宛ての出力用ラッチＢ（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ宛ての３個）にラッチする読出し制御回路を含む。
【００２３】
電磁駆動器３Ａに割り宛てた位相角カウンタＡは、０からクロックパルスをカウントアップしてカウント値が３６０になるとカウント値を０に初期化してそれからまたカウントアップを行なう循環カウンタである。電磁駆動器３Ｂに割り宛てた位相角カウンタＢには、読出し制御回路が、流動コントロ−ラ６０からの相対位相角φを初期値として与え、位相角カウンタＢは初期値φからクロックパルスをカウントアップしてカウント値がφ＋３６０になるとカウント値を初期値φに初期化してそれからまたカウントアップを行なう循環カウンタである。
【００２４】
読出し制御回路は、クロックパルスが発生しこれに応答して位相角カウンタＡ，Ｂが１カウントアップを完了したタイミングで、まず位相角カウンタＡのカウント値（位相角）対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して、電磁駆動器３Ａ宛ての出力用ラッチＡ（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ宛ての３個）のＵａ宛てのものにラッチし、該カウント値に１２０を加えた値対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して出力用ラッチＡのＶａ宛てのものにラッチし、そして該カウント値に２４０を加えた値対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して出力用ラッチＡのＷａ宛てのものにラッチする。そして更に、位相角カウンタＢのカウント値（位相角）対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して、電磁駆動器３Ｂ宛ての出力用ラッチＢ（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ宛ての３個）のＵｂ宛てのものにラッチし、該カウント値に１２０を加えた値対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して出力用ラッチＢのＶｂ宛てのものにラッチし、そして該カウント値に２４０を加えた値対応の電圧デ−タをＲＯＭから読み出して出力用ラッチＢのＷｂ宛てのものにラッチする。
【００２５】
これらのラッチＡ，Ｂのラッチデ−タは各Ｄ／Ａ変換器でアナログ電圧に変換されて、電磁駆動器３Ａ宛てのラッチＡのデ−タを変換したアナログ信号（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）は３相電源回路２０Ａに、電磁駆動器３Ｂ宛てのラッチＢのデ−タを変換したアナログ信号（Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ）は３相電源回路２０Ｂに印加される。
【００２６】
アナログ信号Ｕａ，Ｖａ，Ｗａは、第１組（Ａ）の３相交流信号の各相電圧であり、第２組（Ｂ）のアナログ信号Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂは、第１組よりφなる位相遅れを有する３相交流信号の各相電圧である。
【００２７】
図３に、第１組（Ａ）の３相電源回路２０Ａの構成を示す。３相交流電源には直流整流用のサイリスタブリッジ２２Ａが接続されており、その出力（脈流）はインダクタ２５Ａおよびコンデンサ２６Ａで平滑化される。平滑化された直流電圧は３相交流形成用のパワ−トランジスタブリッジ２７Ａに印加され、これが出力する３相交流のＵ相が図１に示す電磁駆動器３ＡのＵ相端子に、Ｖ相がＶ相端子に、またＷ相がＷ相端子に印加される。
【００２８】
流動コントロ−ラ６０から、コイル電圧指令値ＶｄｃＡが位相角α算出器２４Ａに与えられ、位相角α算出器２４Ａが、指令値ＶｄｃＡに対応する導通位相角α（サイリスタトリガ−位相角）を算出し、これを表わす信号をゲ−トドライバ２３Ａに与える。ゲ−トドライバ２３Ａは、各相のサイリスタを、各相のゼロクロス点から位相カウントを開始して位相角αで導通トリガ−する。これにより、トランジスタブリッジ２７Ａには、指令値ＶｄｃＡが示す直流電圧が印加される。
【００２９】
一方、３相信号発生器３０が与える各相電圧Ｕａ，Ｖａ，Ｗａが比較器２９Ａに与えられる。比較器２９Ａにはまた、三角波発生器３０Ａが３ＫＨｚの、定電圧三角波を与える。比較器２９Ａは、Ｕ相信号Ｕａが正レベルのときには、それが三角波発生器３０Ａが与える三角波のレベル以上のとき高レベルＨ（トランジスタオン）で、三角波のレベル未満のとき低レベルＬ（トランジスタオフ）の信号を、Ｕ相の正区間宛て（Ｕ相正電圧出力用トランジスタ宛て）にゲ−トドライバ２８Ａに出力し、Ｕ相信号が負レベルのときには、それが三角波発生器３０Ａが与える三角波のレベル以下のとき高レベルＨで、三角波のレベルを越えるとき低レベルＬの信号を、Ｕ相の負区間宛て（Ｕ相負電圧出力用トランジスタ宛て）にゲ−トドライバ２８Ａに出力する。Ｖ相信号ＶａおよびＷ相信号Ｗａに関しても同様である。ゲ−トドライバ２８Ａは、これら各相，正，負区間宛ての信号に対応してトランジスタブリッジ２７Ａの各トランジスタをオン，オフ付勢する。これにより、電源接続端子Ｕには、３相交流のＵ相電圧が出力され、電源接続端子Ｖに同様なＶ相電圧が出力され、また電源接続端子Ｗに同様なＷ相電圧が出力され、これらの電圧の上ピ−ク／下ピ−ク間レベルはコイル電圧指令値ＶｄｃＡで定まる。
【００３０】
なお、ゲ−トドライバ２３Ａおよび２８Ａは、流動コントロ−ラ６０が与える電源出力オン／オフ信号に応じて、それがオンを指示するときには上述のように電圧出力を行なうが、オフを指示するときには、出力を停止する。３相電源回路２０Ｂの構成は、２０Ａの構成と同様であるが、この３相電源回路には、３相信号発生器３０から、３相信号Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂが印加される。
【００３１】
再度図１を参照する。流動コントロ−ラ６０には、オペレ−タからのデ−タ入力用およびオペレ−タへの状態およびデ−タ出力用の操作盤７０が接続されている。流動コントロ−ラ６０はＣＰＵを中心とするコンピュ−タシステムであり、３相信号発生器３０には、操作盤７０にオペレ−タが入力した相対位相差φを指定するデ−タＲφを与え、３相電源回路２０Ａ，２０Ｂには電源出力オン／オフ信号を与える。
【００３２】
流動コントロ−ラ６０は、連続鋳造設備の図示しない鋳造管理用のコンピュ−タ（ホストコンピュ−タ）に通信線を介して接続されており、流動コントロ−ラ６０は、電磁駆動中であるか否かを示すデ−タと、電磁駆動中であると駆動状態デ−タを、ホストコンピュ−タおよび操作盤７０に出力する。なお、ホストコンピュ−タは、鋳造管理を行なう。
【００３３】
電源が投入されると流動コントロ−ラ６０は、内部レジスタ，カウンタ，タイマならびに入出力ポ−トを待機時の状態に設定し、操作盤７０にレディを表示し、ホストコンピュ−タにレディを報知する。そして、操作盤７０又はホストコンピュ−タから、デ−タ入力又は制御指示が到来するのを待ち、デ−タ入力があると、デ−タ種別対応のレジスタに格納し、スタ−ト指示が到来するのを待つ。
【００３４】
オペレ−タ又はホストコンピュ−タから流動制御スタ−ト指示があると、流動コントロ−ラ６０は、操作盤７０又はホストコンピュ−タから入力があった電磁駆動条件デ−タを３相信号発生器３０および３相電源回路２０Ａ，２０Ｂに与えて、３相電源回路２０Ａ，２０Ｂに電源出力オンを指示する。この指示に応答して３相電源回路２０Ａ，２０Ｂが各３相交流電圧を電磁駆動器３Ａ，３Ｂの電気コイルに印加する。これにより、電磁駆動器３Ａが、図１上の左側長辺に沿って＋ｘ向きの電磁推力を鋳型１内の溶鋼に与え、電磁駆動器３Ｂが、図１上の右側長辺に沿って−ｘ向きの電磁推力を鋳型１内の溶鋼に与える。これにより、溶鋼は反時計廻りに旋回する。
【００３５】
この電磁駆動により、垂直−ｚ方向の突出流がｚ方向およびｘ方向に成分を有する流れ（ベクトル）になり、ｘ方向に振れた分、垂直ｚの下方（−ｚ）への突出流の強さが低減し、ｘ方向に分散して、鋳型深さ方向の流れの強さ（ｚ方向速度）がｘ方向で平準化する。すなわちｘ方向での、流下速度分布がなだらかになる。上述の電磁推力を与えていないときには図４に２点鎖線で示すように、ノズル８直下でｚ方向速度が突出しているが、上述の電磁推力を加えることにより、図４に実線で示すようにｚ方向速度のｘ方向分布が平準化する。
【００３６】
図５には、ｘ方向流速の分布を示す。図５上の２点鎖線は電磁推力を与えないときのもの、実線が上述の電磁推力を与えたときのものであり、いずれも、相対向２長辺の一方（図１上で左側のもの）の面に接する部位のものである。なお、他方の長辺の面に沿っては、大略で、図５上の実線を上下方向（縦軸方向）に反転した形のｘ方向流速の分布となり、２長辺の面をｘ方向に拭う旋回流となることが分かる。この旋回流により、溶鋼は、その上方から見降ろした場合に反時計方向廻りの旋回流となり、これにより溶鋼の表層も該旋回流となる。この旋回流により、溶融金属表層においては、メニスカスにおいてはパウダが均一に鋳型内面と溶融金属との間に進入し、表層の下方においては、溶融金属が撹拌されると共に、鋳型内面が溶融金属で拭われ、溶融金属中の気体やパウダの浮上が促がされ、しかも鋳型内面の一部に溶鋼が滞留することが少くなり、鋳片の表面割れやシェル破断が減少する。
【００３７】
−第２実施例−
図６に第２実施例の鋳型短辺側側面を示し、図７に平面を示す。溶鋼注入ノズル８は、図８に示すように、２つの側壁注入口８ｅ１，８ｅ２を有し、それぞれより、ｘ成分が大きい＋ｘ方向および−ｘ方向の突出流を生ずる。これらの突出流は鋳型短辺に当って、短辺に沿う上昇流と降下流に分岐し、上昇流は突出流の上側に渦巻き流を、降下流は突出流の下側に渦巻き流を生ずる。この下側の渦巻き流によりノズル８直下に上昇流が現われる。図９に、電磁推力を与えていないときの、垂直方向の流速のｘ方向分布（２点鎖線）を示す。
【００３８】
第２実施例では、ノズル８直下の上昇流を抑えて垂直方向の流速のｘ方向分布を平準化するために、第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂを垂直姿勢で配設し、流電磁駆動器３Ａ，３Ｂで共に溶鋼に垂直下向き（−ｚ）の電磁推力を与える。この第２実施例で用いている３相信号発生器３０および３相電源回路２０Ａ，２０Ｂの構成は、第１実施例のものと同一である。
【００３９】
側壁注入口８ｅ１，８ｅ２よりの突出流は、垂直下向きｚ成分があるがこれは弱く、水平ｘ成分が強いので、ノズル直下に上昇流を発生する（例えば図９の２点鎖線）。第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂにより、鋳型１内溶鋼２には、ｚ方向下向きの電磁推力が作用し、ノズル直下の上昇流が抑制もしくは逆に下向きになり、ノズル直下周りの鋳型深さ方向の流れの強さ（ｚ方向速度）がｘ方向で平準化する。すなわちｘ方向での、流下速度分布がなだらかになる。上述の電磁推力を与えていないときには図９に２点鎖線で示すように、ノズル８直下でｚ方向速度が上向きであり、これが突出しているが、上述の下向き電磁推力を加えることにより、図９に実線で示すようにｚ方向速度のｘ方向分布が平準化する。しかし、側壁注入口８ｅ１，８ｅ２よりの突出流が相対的に逆向きであるので、ノズル８から見て＋ｘ方向側と−ｘ方向側で溶鋼のｘ方向の流れ成分の方向が、同一長辺の内面に沿う経路上で、逆である。
【００４０】
−第３実施例−
第３実施例は、この逆の流れを旋回流に整流するものである。図１０に第３実施例の平面を示し、図７に鋳型短辺側側面を示す。溶鋼注入ノズル８は、第２実施例と同様に、２つの側壁注入口８ｅ１，８ｅ２を有し、それぞれより、ｘ成分が大きい＋ｘ方向および−ｘ方向の突出流を生ずる。
【００４１】
これらの突出流によるノズル８直下の上昇流を抑制し垂直方向流速のｘ方向分布を平準化するために、第２実施例と同様に、第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂを縦配列している。その効果は第２実施例と同様である。
【００４２】
第３実施例では、第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂが下向き電磁推力を与える領域の上方の溶鋼に水平旋回流を与えるために、更に第３および第４電磁駆動器３Ｃ，３Ｄを、鋳型１に対しては第１実施例の電磁駆動器３Ａ，３Ｂと同様な態様で装備した。ただし、第１実施例の電磁駆動器３Ａ，３Ｂはノズルからの突出流に最も効果的に電磁推力を与えるＺ位置であるが、第３実施例では、第３および第４電磁駆動器３Ｃ，３Ｄは、ノズルの側壁注入口８ｅ１，８ｅ２より上側の溶鋼（表層を含む）に電磁推力を与えるｚ位置であって図１１に示すように、第１および第２電磁駆動器３Ａ，３Ｂの上側に配設した。
【００４３】
この第３実施例で用いている３相信号発生器３０および３相電源回路２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの構成は、第１実施例の３相信号発生器３０および３相電源回路２０Ａと同一である。
【００４４】
電磁駆動器３Ｃが、図１０上の左側長辺に沿って＋ｘ向きの電磁推力を鋳型１内の溶鋼に与え、電磁駆動器３Ｄが、図１０上の右側長辺に沿って−ｘ向きの電磁推力を鋳型１内の溶鋼に与える。これにより、表層から側壁注入口８ｅ１，８ｅ２までの溶鋼は反時計廻りに旋回する。側壁注入口８ｅ１，８ｅ２以下の溶鋼にもこの旋回が波及し、電磁駆動器３Ａ，３Ｂの電磁推力作用域の溶鋼も反時計方向に旋回する。
【００４５】
側壁注入口８ｅ１，８ｅ２よりの突出流が相対的に逆向きであるがために、ノズル８から見て＋ｘ方向側と−ｘ方向側で溶鋼のｘ方向の流れ成分の方向が逆であったところ、電磁駆動器３Ｃ，３Ｄによって電磁推力を加えることにより上述のように旋回を生じ、同一長辺の内面に沿う経路上で、実質上同一方向となる。図１３には、ｘ方向流速の分布を示す。図１３上の２点鎖線は、電磁駆動器３Ｃ，３Ｄによる電磁推力を与えないときのもの、実線が上述の電磁推力を与えたときのものであり、いずれも、相対向２長辺の一方（図１０上で左側のもの）の面に接する部位のものである。なお、他方の長辺の面に沿っては、大略で、図１３上の実線を上下方向（縦軸方向）に反転した形のｘ方向流速の分布となり、２長辺の面をｘ方向に拭う旋回流となることが分かる。この旋回流により、溶鋼は、その上方から見降ろした場合に反時計方向廻りの旋回流となり、これにより溶鋼の表層も該旋回流となる。この旋回流により、溶融金属表層においては、メニスカスにおいてはパウダが均一に鋳型内面と溶融金属との間に進入し、表層の下方においては、溶融金属が撹拌されると共に、鋳型内面が溶融金属で拭われ、溶融金属中の気体やパウダの浮上が促がされ、しかも鋳型内面の一部に溶鋼が滞留することが少くなり、鋳片の表面割れやシェル破断が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図であり、連続鋳造鋳型１廻りは平面図である。
【図２】図１に示す鋳型１の垂直横断面図である。
【図３】図１に示す３相電源回路２０Ａの構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す鋳型１内の溶鋼のｚ方向流速の分布の計算値を示すグラフであり、２点鎖線は電磁推力を加えないときのもの、実線が電磁駆動器３Ａ，３Ｂで電磁推力を加えたときのものである。
【図５】図１に示す鋳型１内の溶鋼のｘ方向流速の分布の計算値を示すグラフであり、２点鎖線は電磁推力を加えないときのもの、実線が電磁駆動器３Ａ，３Ｂで電磁推力を加えたときのものである。
【図６】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図であり、連続鋳造鋳型１廻りは、鋳型短辺を見る側面図である。
【図７】図６に示す鋳型１の平面図である。
【図８】図６に示す鋳型１の縦断面図である。
【図９】図６に示す鋳型１内の溶鋼のｚ方向流速の分布の計算値を示すグラフであり、２点鎖線は電磁推力を加えないときのもの、実線が図６に示す電磁駆動器３Ａ，３Ｂで電磁推力を加えたときのものである。
【図１０】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図であり、連続鋳造鋳型１廻りは平面図である。
【図１１】図１０に示す連続鋳造鋳型１廻りの、鋳型短辺を見る側面図である。
【図１２】図１１に示す鋳型１内の溶鋼のｘ方向流速の分布の計算値を示すグラフであり、２点鎖線は電磁推力を加えないときのもの、実線が図１１に示す電磁駆動器３Ｃ，３Ｄで電磁推力を加えたときのものである。
【符号の説明】
１：鋳型 ２：溶鋼
３Ａ〜３Ｄ：電磁駆動器 ４Ａ〜４Ｄ：電磁石コア
５Ａ〜５Ｄ：電気コイル

Claims (3)

1. それぞれが、複数個の水平ｙ方向に延び水平ｘ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型内の溶融金属に対向する電磁石コア、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｘ方向に分布する複数個の電気コイル、を含み、鋳型内溶融金属中に位置する垂直注入口を有するノズルを通して溶融金属が注入される鋳型を間に置いて相対向して、前記垂直注入口より鋳型内に出た垂直方向の溶融金属流に、鋳型長辺に沿うｘ方向の電磁推力を与える第１および第２電磁駆動器；および、第１および第２電磁駆動器のスロットの配列方向ｘに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を電気コイルのそれぞれに印加する通電手段；を備える溶融金属の流動駆動装置であって、
   前記ノズルは、ｘ方向に幅が広く、ｙ方向に幅が狭い溶融金属通流空間を有し、垂直ｚ方向に延び、下端がｚ方向に開いたフラットノズルであり；前記第１電磁駆動器は鋳型内溶融金属に＋ｘ方向の電磁推力を与え、前記第２電磁駆動器はそれとは逆方向の−ｘ方向の電磁推力を与えるものである；ことを特徴とする溶融金属の流動駆動装置。
2. それぞれが、複数個のｙ方向に延び垂直ｚ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型内の溶融金属に対向する電磁石コア、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｚ方向に分布する複数個の電気コイル、を含み、鋳型内溶融金属中に位置するｘ方向に開き相対向する１対の側壁注入口を有するノズルを通して溶融金属が注入される鋳型を間に置いて相対向して、前記側壁注入口より鋳型内に出たｘ方向の溶融金属流に、垂直方向の下方から上方に向かう垂直方向ｚの電磁推力を与える第１および第２電磁駆動器；および、
   第１および第２電磁駆動器のスロットの配列方向ｚに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を電気コイルのそれぞれに印加する通電手段；
   を備える溶融金属の流動駆動装置。
3. それぞれが、複数個の水平ｙ方向に延び水平ｘ方向に分布するスロットを有し、スロット間の歯の先端が鋳型内の溶融金属に対向する電磁石コア、および、該電磁石コアのスロットに挿入され、ｘ方向に分布する複数個の電気コイル、を含み、鋳型を間に置いて相対向して、第１および第２電磁駆動器が垂直方向ｚの電磁推力を与える溶融金属位置よりも上方の溶融金属に、鋳型長辺に沿うｘ方向の電磁推力を与える第３および第４電磁駆動器；および、第１および第２電磁駆動器のスロットの配列方向ｚに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を第１および第２電磁駆動器の電気コイルのそれぞれに印加し、第３および第４電磁駆動器のスロットの配列方向ｘに沿う推力を溶融金属に与えるための位相差がある交流電圧を第３および第４電磁駆動器の電気コイルのそれぞれに印加する通電手段；を備える溶融金属の流動駆動装置であって、
   前記第３電磁駆動器は鋳型内溶融金属に＋ｘ方向の電磁推力を与え、前記第４電磁駆動器はそれとは逆方向の−ｘ方向の電磁推力を与えるものである；ことを特徴とする、溶融金属の流動駆動装置。

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