JP3793384B2 - 溶融金属の流動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属の流動制御装置に係り、特に、溶融金属にモールド内循環力を付与する電磁攪拌装置と溶融金属の下降流に対して制動力を付与する電磁制動装置の相互干渉を低減することのできる溶融金属の流動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鉱炉で溶融された溶鋼からスラブを生産する連続鋳造においては、レードル内の溶鋼はタンディシュを介して浸漬ノズルからモールド内に注入される。そして、溶鋼はモールド底面から引き出されスラブに成形される。
スラブ成形の際モールド内の溶鋼に水平方向の温度が不均一であるとスラブに表面割れやシェル破断が生じ易いので、モールド側壁外側上端にリニアモータ装置を設置し、溶鋼をモールド内で循環させて溶鋼温度を均一にすることが既に提案、実用化されている。
【０００３】
さらに、溶鋼の表面に存在するパウダの巻き込みによりスラブの品質が低下することを防止するために、モールド内で溶鋼の下降流を抑制する電磁制動装置を設置することも提案、実用化されている。
図１はリニアモータ装置及び電磁制動装置を具備したモールドの縦断面図であって、モールド１０の上方にはリニアモータ装置１１が、中段には電磁制動装置１２が設置されている。
【０００４】
図２はリニアモータ装置１１の上面図であって、モールド１０の対向する側面に沿ってリニアモータ用鉄芯１１１及び１１２が設置されている。このリニアモータ用鉄芯１１１及び１１２にはモールド１０の対向する側面に垂直な平面内でリニアモータ用コイル１１３及び１１４が巻回されている。
リニアモータ用コイル１１３及び１１４は、それぞれ例えば３６個のコイルから構成されているが、３６個のコイルは６個づつ６組に分割されている。
【０００５】
各組の６個のコイルは直列接続されており、各組には三相交流電源１１５のＵ、Ｖ及びＷ相電流が供給される。
即ち、リニアモータ用コイル１１３の各組には右側から逆Ｕ相電流、正Ｖ相電流、逆Ｗ相電流、正Ｕ相電流、逆Ｖ相電流、正Ｗ相電流が供給され、リニアモータ用コイル１１４の各組には左側から逆Ｕ相電流、正Ｖ相電流、逆Ｗ相電流、正Ｕ相電流、逆Ｖ相電流、正Ｗ相電流が供給される。
【０００６】
従って、リニアモータ装置が励磁されたときは、リニアモータ用コイル１１３に沿って左から右に向かう移動磁界が、リニアモータ用コイル１１４に沿って右から左に向かう移動磁界が発生し、溶鋼にはモールド内循環力が付与される。
図３は電磁制動装置１２の上面図であって、モールド１０の周囲に電磁制動用鉄芯１２１が配置されている。そして、電磁制動用鉄芯１２１にはモールド１０の対向する側面に平行な平面内で電磁制動用コイル１２２及び１２３が巻回されている。
【０００７】
この電磁制動用コイル１２２及び１２３を直流電源１２４で励磁すると、モールド１０を貫通する磁束が発生する。この磁束中を溶鋼が下降すると、フレミングの右手の法則に基づき溶鋼中をモールド側壁と平行方向に流れる電流が惹起される。すると、この磁束とこの電流の相互作用によりフレミングの左手の法則に基づき上向きのローレンツ力が発生し、溶鋼の下降流は制動される。
【０００８】
溶鋼の下降流はモールド１０の上方ほど強いので、電磁制動装置１２はモールドのできる限り上方に設置することが望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁制動装置１２を上方に設置した場合には、電磁制動装置１２によって惹起された直流磁束とリニアモータ装置により付与された溶鋼の循環力との相互作用により発生するローレンツ力により循環力が弱められることは回避できない。
【００１０】
そして、溶鋼の循環流が弱まると、溶鋼に水平方向の温度が不均一となり、スラブに表面割れやシェル破断が発生するおそれも増大する。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、リニアモータ装置と電磁制動装置の相互干渉により溶鋼の循環流が制動されることを防止することのできる溶融金属の流動制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融金属の流動制御装置は、溶融金属にモールド内循環力を付与するリニアモータ装置と、前記リニアモータ装置の下方に設置され溶融金属の下降流を制動する、直流電源で励磁される電磁制動装置と、前記リニアモータ装置と前記制動装置の間に設置される磁束遮蔽板と、を具備する溶融金属の流動制御装置であって、前記磁束遮蔽板の前記モールド側面に垂直方向の長さが、前記制動装置の前記モールド側面に垂直方向の長さの１／２以上であること特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、リニアモータ装置と制動装置の間に磁束遮蔽板を設置することによりリニアモータ装置近傍における電磁制動装置によって惹起される磁束が低減される。
【００１３】
本発明にあっては、磁束遮蔽板のモールド側面に垂直方向の長さは制動装置のモールド側面に垂直方向の長さの１／２以上とされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４は本発明に係る溶融金属の流動制御装置の構成図であって、モールド１０の上端には溶鋼に循環力を付与するリニアモータ装置１１が、そしてモールド１０の中段には溶鋼の下降流に対して制動力を付与する電磁制動装置１２が設置される。
【００１５】
さらに、リニアモータ装置１１と電磁制動装置１２の間には、電磁制動装置１２によって惹起される磁束を遮蔽するために磁束遮蔽板１３が配置される。なお、図５は磁束遮蔽板１３の上面図である。
磁束遮蔽板１３の長さはモールドの側壁と同一であるが、幅Ｌは相互干渉が十分に減衰するように決定することが必要である。
【００１６】
【表１】

【００１７】
［表１］は磁束遮蔽板１３の幅Ｌをパラメータとしたときの電磁制動装置１２によりリニアモータ装置１１中心及び電磁制動装置１２中心で惹起される磁束密度の測定結果である。
なお磁束遮蔽板１３の幅Ｌは電磁制動装置１２の幅Ｌ_B で正規化しており、例えば２／４幅は磁束遮蔽板１３の幅Ｌが（２／４×Ｌ_B ）であることを表している。
【００１８】
ここで電磁制動装置１２によって惹起される直流磁束に起因するメニスカスにおける溶鋼の循環を妨げるローレンツ力は磁束密度の二乗に比例するので、この表から判明するように４／４幅、即ちＬ＝Ｌ_B の磁束遮蔽板１３を設置した場合はリニアモータ装置１１中心における直流磁束に起因する磁束密度は磁束遮蔽板１３を設置しない場合の３６．５％に低減するので、溶鋼の循環を妨げるローレンツ力は１３．３％に低減する。
【００１９】
これに対して、電磁制動装置１２中心においては磁束密度は８５．４％に、制動力は７２．９％低下するものの、低減量はリニアモータ装置１１中心位置よりも格段に少ない。
即ち、リニアモータ装置１１と電磁制動装置１２の間に磁束遮蔽板１３を配置することにより電磁制動装置１２の制動力も若干低下するものの、溶鋼の循環を妨げるローレンツ力の発生を確実に抑制することが可能となる。
【００２０】
なお、磁束遮蔽板１３の幅Ｌを１／４幅にまで狭めた場合には溶鋼の循環を妨げるローレンツ力は約３０％しか減少しないので、磁束遮蔽板１３の幅Ｌは２／４以上とすることが望ましい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係る溶融金属の流動制御装置によれば、磁束遮蔽板によってリニアモータ装置の設置位置で発生する制動装置によって惹起される磁束が遮蔽され、リニアモータ装置によって付与される循環力の低減を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リニアモータ装置及び電磁制動装置を具備したモールドの断面図である。
【図２】リニアモータ装置の上面図である。
【図３】電磁制動装置の上面図である。
【図４】本発明に係る溶融金属の流動制御装置の構成図である。
【図５】磁束遮蔽板の上面図である。
【符号の説明】
１０…モールド
１１…リニアモータ装置
１２…電磁制動装置
１３…磁束遮蔽板

Claims (1)

1. 溶融金属にモールド内循環力を付与するリニアモータ装置と、
   前記リニアモータ装置の下方に設置され溶融金属の下降流を制動する、直流電源で励磁される電磁制動装置と、
   前記リニアモータ装置と前記制動装置の間に設置される磁束遮蔽板と、を具備する溶融金属の流動制御装置であって、
   前記磁束遮蔽板の前記モールド側面に垂直方向の長さが、前記制動装置の前記モールド側面に垂直方向の長さの１／２以上であることを特徴とする溶融金属の流動制御装置。

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