JP4203440B2 - Molten metal flow control device - Google Patents
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Description
本発明は溶融金属の流動制御装置に関し、特に、鋳型内の溶融金属に循環力を付与する電磁撹拌装置と、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と、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との相互干渉を低減させるための磁束遮蔽板とを具備する溶融金属の流動制御装置に用いて好適なものである。 The present invention relates to a molten metal flow control device, and in particular, an electromagnetic stirrer that applies a circulating force to the molten metal in a mold, an electromagnetic brake device that applies a braking force to the downward flow of the molten metal, and the electromagnetic stirrer. It is suitable for use in a molten metal flow control device comprising a magnetic flux shielding plate for reducing mutual interference between the device and the electromagnetic braking device.
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ッシュを介して浸漬ノズルから鋳型内に注入される。そして、前記鋳型内に注入された溶鋼は、鋳型の底面から引き出されてスラブに成形される。 In continuous casting in which slabs are produced from molten steel melted in a blast furnace, molten steel in a ladle is injected into a mold from an immersion nozzle through a tundish. The molten steel injected into the mold is drawn from the bottom surface of the mold and formed into a slab.
前記のようにして、溶鋼からスラブへと成形される際に、鋳型内における溶鋼の温度が水平方向に関して不均一であると、成形したスラブに表面割れやシェル破断等が生じ易くなる。 As described above, when the molten steel is molded from the molten steel to the slab, if the temperature of the molten steel in the mold is not uniform with respect to the horizontal direction, surface cracking, shell fracture, and the like are likely to occur in the molded slab.
そこで、鋳型の側壁外側の上方位置に対向型リニアモータ式の電磁撹拌装置を設置し、溶鋼を鋳型内で循環させて溶鋼温度を均一にする電磁撹拌装置が既に提案され、実用化もされている。 In view of this, an electromagnetic stirrer of the opposed linear motor type is installed at the upper position outside the mold side wall, and an electromagnetic stirrer for circulating the molten steel in the mold to make the molten steel temperature uniform has already been proposed and put into practical use. Yes.
さらに、溶鋼内に気泡や介在物を巻き込むと、成形したスラブの品質が低下するので、これら気泡や介在物の巻き込みを防止するために、鋳型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され、実用化されている。 Furthermore, if bubbles or inclusions are involved in the molten steel, the quality of the molded slab will deteriorate, so an electromagnetic braking device that suppresses the downward flow of the molten steel in the mold will be used to prevent the inclusion of these bubbles and inclusions. Installation is also proposed and put into practical use.
さらに、特許文献1には、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を設置して、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との相互干渉を低減するようにした技術が記載されている。 Furthermore, Patent Document 1 discloses a technique in which a magnetic flux shielding plate is installed between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device to reduce mutual interference between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device. Are listed.
前述したように、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を設置する場合に、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間において、バックプレート側面に平行な方向のスペースは十分にとれない場合が多い。何故ならば、前記電磁撹拌装置で撹拌して均一にした溶鋼を前記電磁制動装置により制動する構成において、前記電磁制動装置を溶鋼の表面から遠い位置に配置すると、鋳型内で溶鋼の下降流を抑制して、前記溶鋼内に気泡や介在物を巻き込むのを防止する作用を十分に果たすことができないからである。 As described above, when a magnetic flux shielding plate is installed between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device, the space in the direction parallel to the back plate side surface between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device. Is often not enough. This is because, in the configuration in which the molten steel agitated and uniformed by the electromagnetic stirring device is braked by the electromagnetic braking device, if the electromagnetic braking device is arranged at a position far from the surface of the molten steel, the downward flow of the molten steel is caused in the mold. This is because it is not possible to sufficiently perform the function of suppressing and preventing bubbles and inclusions from being entrained in the molten steel.
そのため、バックプレート側面に平行な方向において、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置とのスペースを十分に確保することが困難であった。これにより、前記磁束遮蔽板のサイズを大きくして磁束遮蔽能力を高めるようにするのに制限される場合があった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであって、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間において、バックプレート側面に平行な方向に対する設置スペースが小さくて済み、大きな磁束遮蔽能力が得られる磁束遮蔽板を提供できるようにすることを目的とする。
Therefore, it is difficult to ensure a sufficient space between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device in a direction parallel to the side surface of the back plate. Accordingly, the size of the magnetic flux shielding plate may be increased to increase the magnetic flux shielding ability.
The present invention has been made in view of the above problems, and a small installation space in the direction parallel to the side surface of the back plate is small between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device, and a large magnetic flux shielding ability is obtained. An object of the present invention is to provide a magnetic flux shielding plate to be provided.
本発明の溶融金属の流動制御装置は、電磁撹拌装置と電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を備えた金属スラブの溶融金属流動制御装置であって、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に配置する前記磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域に前記厚み大部を配置するようにしたことを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、前記磁束遮蔽板の厚み小部と厚み大部とは別々に形成され、溶接またはボルト締めによって一体的な磁束遮蔽板に構成されていることを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、前記磁束遮蔽板は、高い透磁率を有する電磁鋼板により構成され、その磁化容易軸(RD)が磁束遮蔽板により形成される磁気回路に沿う方向を向くように配置され、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸(TD)が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置されていることを特徴としている。
A molten metal flow control device according to the present invention is a molten metal flow control device for a metal slab having a magnetic flux shielding plate between an electromagnetic stirring device and an electromagnetic braking device, the electromagnetic stirring device, the electromagnetic braking device, In the magnetic flux shielding plate disposed between, a small thickness portion and a large thickness portion are provided along a direction perpendicular to the side surface of the back plate of the mold, and the region facing the coil and the yoke constituting the electromagnetic braking device is provided. The feature is that a large thickness portion is arranged.
In addition, another feature of the present invention is that the small thickness portion and the large thickness portion of the magnetic flux shielding plate are formed separately, and are configured as an integral magnetic flux shielding plate by welding or bolting. It is a feature.
Another feature of the present invention is that the magnetic flux shielding plate is made of an electromagnetic steel plate having a high magnetic permeability, and its easy axis (RD) is along a magnetic circuit formed by the magnetic flux shielding plate. The transverse axis (TD) perpendicular to the easy axis of the electromagnetic steel sheet is arranged so as to face a direction perpendicular to the direction along the magnetic circuit.
本発明によれば、電磁撹拌装置と電磁制動装置との間に配置する磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域の磁束遮蔽板に前記厚み大部を配置するようにしたので、前記電磁制動装置コイルの上部、及び電磁制動装置ヨークの上部における磁気抵抗値を減少させて磁束通過量を増大させることが可能となり、磁束遮蔽板による磁束遮蔽能力を大幅に向上させることができる。
また、本発明の他の特徴によれば、前記磁束遮蔽板の厚み小部と厚み大部とを別々に構成して、前記厚み小部及び厚み大部を溶接またはボルト締めによって一体的に取付けるようにしたので、既設の磁束遮蔽板においても、大幅な工事を行うことなく、電磁撹拌装置と電磁制動装置との相互干渉を防止する能力を向上させることができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、高い透磁率を有する電磁鋼板により構成するとともに、その磁化容易軸(RD)が磁束遮蔽板により形成される磁気回路に沿う方向を向くように配置し、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸(TD)が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置したので、前記磁束遮蔽板により形成される磁気回路の抵抗値を更に小さくすることができて、電磁撹拌装置と電磁制動装置との相互干渉を防止する磁束遮蔽板の能力を更に向上させることができる。
According to the present invention, in the magnetic flux shielding plate disposed between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device, the small thickness portion and the large thickness portion are provided along the direction perpendicular to the side surface of the back plate of the mold, and the electromagnetic braking is performed. Since the large thickness portion is arranged on the magnetic flux shielding plate in the region facing the coil and the yoke constituting the device, the magnetic resistance value at the upper portion of the electromagnetic braking device coil and the upper portion of the electromagnetic braking device yoke is reduced. Thus, the amount of magnetic flux passing can be increased, and the magnetic flux shielding ability of the magnetic flux shielding plate can be greatly improved.
According to another aspect of the invention, the small thickness portion and the large thickness portion of the magnetic flux shielding plate are configured separately, and the small thickness portion and the large thickness portion are integrally attached by welding or bolting. Since it did in this way, also in the existing magnetic-flux shielding board, the capability which prevents the mutual interference of an electromagnetic stirring apparatus and an electromagnetic braking device can be improved, without performing a big construction.
Further, according to another feature of the present invention, the magnetic steel plate is constituted by a magnetic steel plate having a high magnetic permeability, and is arranged so that its easy axis (RD) faces a direction along a magnetic circuit formed by the magnetic flux shielding plate. Since the transverse axis (TD) perpendicular to the easy axis of the magnetic steel sheet is arranged in a direction perpendicular to the direction along the magnetic circuit, the resistance value of the magnetic circuit formed by the magnetic flux shielding plate is further reduced. Thus, the ability of the magnetic flux shielding plate to prevent mutual interference between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device can be further improved.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る溶融金属の流動制御装置の構成を説明する断面図であって、鋳型3の上方には溶鋼10に循環力を付与する電磁撹拌装置11が設置されている。前記電磁撹拌装置11は、電磁撹拌装置コア1と電磁撹拌装置コイル2とにより構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the molten metal flow control device according to the first embodiment, and an
また、前記鋳型3の中段には溶鋼10の下降流に対して制動力を付与する電磁制動装置12が配設されている。本実施の形態においては、前記電磁制動装置12を、電磁制動装置コア6、電磁制動装置コイル7及び電磁制動装置ヨーク8により構成している。
Further, an
さらに、前記電磁撹拌装置11と前記電磁制動装置12との間には、前記電磁制動装置12によって惹起される磁束を遮蔽するための磁束遮蔽板5が配置されている。
Further, a magnetic
前記磁束遮蔽板5を設置することにより、前記電磁制動装置12により発生された磁束のうち、鋳型3の上方へ漏れる磁束を前記磁束遮蔽板5内に誘導して、前記磁束遮蔽板5内を通過させることができる。すなわち、前記電磁制動装置コア6と、前記磁束遮蔽板5と、前記電磁制動装置ヨーク8とで閉ループの磁路を形成して、前記電磁制動装置12で発生させた磁束のうち、上方へ漏れる磁束の多くを、図2〜図4において矢印Yで示すように、前記閉ループの磁路内を通過させることができる。
By installing the magnetic
これにより、前記電磁制動装置12で発生させた磁束が前記電磁撹拌装置11の高さ領域に漏れて、前記電磁撹拌装置11による電磁撹拌作用に及ぼす悪影響を低減することができる。なお、図3は、図2中の矢印Aで示した部分の断面図であり、図4は、図2中の矢印Bで示した部分の断面図である。
Thereby, the magnetic flux generated by the
前述したように、本実施の形態では、磁束遮蔽板5を厚み小部5aと、前記厚み小部5aよりも板厚が厚く形成した厚み大部5bとにより構成している。そして、漏れ磁束を低減させたい鋳型3の近傍ではなく、磁束発生源である電磁制動装置コイル7の上部、及び電磁制動装置12の磁束強化機能を担う電磁制動装置ヨーク8の上部に対向する領域に上記厚み大部5bを配置するようにしている。これにより、電磁制動装置コイル7の上部及び電磁制動装置ヨーク8の上部における磁束通過量を増大させことができて、磁束遮蔽板5による磁束遮蔽能力を大幅に向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the magnetic
下記の表1は、前記厚み小部5aのみで構成した場合と、本実施の形態の磁束遮蔽板5のように、厚み小部5aと厚み大部5bとで構成した場合において、電磁撹拌装置11の高さ中心及び電磁制動装置12の高さ中心で惹起される磁束密度の測定結果を示す表である。
Table 1 below shows an electromagnetic stirrer in the case where only the
前記表1において、縦断面における断面積は、厚み小部5aの断面積で正規化されており、厚み大部5bを設けることにより断面積が1.34倍になったことを表している。また、磁束密度は厚み小部5aだけの場合の電磁制動装置12の高さ中心における磁束密度で正規化されており、厚み小部5aにおける電磁撹拌装置11の高さ中心の磁束密度は、電磁制動装置12の高さ中心の1/20の大きさであることを表している。
In Table 1, the cross-sectional area in the longitudinal section is normalized by the cross-sectional area of the
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電磁撹拌装置11の高さ中心における溶鋼10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、前記表1から判明するように、厚み大部5bを設けた場合は、前記電磁撹拌装置11の高さ中心における直流磁束に起因する磁束密度は基準磁束遮蔽板5の52%に低減するので、溶鋼10の循環を妨げるローレンツ力は27%に低減する。
Here, the Lorentz force that prevents the circulation of the
これに対して、電磁制動装置12の高さ中心においては、磁束密度は96.1%に低下し、制動力は92.4%に低下するものの、低減量は電磁制動装置12の高さ中心よりも格段に少ない。すなわち、電磁制動装置12の高さ中心における制動力は若干低下するものの、溶鋼10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できる。
In contrast, at the center of the height of the
前記磁束遮蔽板5を構成する電磁鋼板は、その磁化容易軸(rolling direction:RD)が磁束遮蔽板5の磁気回路を形成する空間の方向を向くように配置され、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸(transverse direction:TD)が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置されている。本実施の形態で使用する電磁鋼板は、例えば容易軸(RD)の透磁率が30,000、横断軸(TD)の透磁率が1,000の値を有するものである。
The magnetic steel sheet constituting the magnetic
これに対して、通常の無方向性の透磁率を有する電磁鋼板は、例えば透磁率がRD、TDとも10,000〜17,000の値を有するものである。電磁鋼板の厚み方向の透磁率は小さく保つことはできるが、方向性をもった高い透磁率の電磁鋼板は横断軸方向の透磁率を小さくできる。方向性をもった高い透磁率を有する電磁鋼板を、適正に配置して使用することが重要である。 On the other hand, a magnetic steel sheet having a normal non-directional permeability has, for example, a permeability of RD and TD of 10,000 to 17,000. Although the magnetic permeability in the thickness direction of the electrical steel sheet can be kept small, the magnetic steel sheet having high permeability with directionality can reduce the permeability in the transverse axis direction. It is important to use a magnetic steel sheet having high magnetic permeability having directionality in an appropriate arrangement.
前述のように構成することにより、磁気抵抗の低い領域が磁束遮蔽板5の外側に形成されることがないようにすることができる。これにより、前記電磁制動装置12で発生させた磁束が前記電磁撹拌装置11の攪拌作用に悪影響を及ぼすことがないようにすることができる。
By configuring as described above, it is possible to prevent a region having a low magnetic resistance from being formed outside the magnetic
(第2の実施の形態)
前記第1の実施の形態においては、前記磁束遮蔽板5を一体的に形成した例を示したが、前記厚み小部5aと厚み大部5bとを別々に構成するようにしてもよい。前記のように、別々に構成した場合、両者の取付けは溶接などにより固定しても良いが、ボルト締めなどによる分割可能な構造としても良い。このようにすると、保守性を向上することができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the magnetic
このように、前記厚み小部5aと厚み大部5bとを別々に構成するようにすると、既設の磁束遮蔽板を改造して、前述したような優れた利点を有する磁束遮蔽板5を構成することができる。例えば、図5(a)及び(b)に示すように、鋳型のバックプレート側面に垂直方向の長さが短い磁束遮蔽板を厚み小部5aと見做して、既設より厚い厚みを有する厚み大部5bを増設することにより、磁束遮蔽能力を向上することも可能である。
As described above, when the
(第3の実施の形態)
図6(a)に示すように、磁束遮蔽板の長さが十分に長い磁束遮蔽板50の場合には、図6(b)に示すように、前記電磁撹拌装置11から突出している前記磁束遮蔽板50の上面に厚み部分増設用の磁束遮蔽板50bを設けることにより、前述した第1の実施の形態と同様な磁束遮蔽板5を構成することができる。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 6A, in the case of the magnetic
1 電磁撹拌装置コア
2 電磁撹拌装置コイル
3 鋳型
4 バックプレート
5 磁束遮蔽板
5a 厚み小部
5b 厚み大部
6 電磁制動装置コア
7 電磁制動装置コイル
8 電磁制動装置ヨーク
10 溶鋼
11 電磁撹拌装置
12 電磁制動装置
50 長さは十分な磁束遮蔽板
50b 厚み部分増設用の磁束遮蔽板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic stirrer core 2 Electromagnetic stirrer coil 3 Mold 4
Claims (3)
前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に配置する前記磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域に前記厚み大部を配置するようにしたことを特徴とする溶融金属の流動制御装置。 A molten metal flow control device for a metal slab having a magnetic flux shielding plate between an electromagnetic stirring device and an electromagnetic braking device,
In the magnetic flux shielding plate disposed between the electromagnetic stirring device and the electromagnetic braking device, a small thickness portion and a large thickness portion are provided along a direction perpendicular to the side surface of the back plate of the mold to constitute the electromagnetic braking device. The molten metal flow control device is characterized in that the large thickness portion is disposed in a region facing the coil and the yoke.
The magnetic flux shielding plate is made of an electromagnetic steel plate having a high magnetic permeability, and is arranged so that its easy axis (RD) faces a direction along a magnetic circuit formed by the magnetic flux shielding plate, 3. The molten metal flow control device according to claim 1, wherein a transverse axis (TD) perpendicular to the magnetic circuit is oriented in a direction perpendicular to the direction along the magnetic circuit. 4.
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