JP4769067B2 - 連続鋳造用電磁攪拌鋳型 - Google Patents

Description

本発明は、鋼の連続鋳造用電磁攪拌鋳型に関するものである。

従来、連続鋳造用鋳型内に注入された溶鋼に含まれる非金属介在物あるいはガスを積極的に浮上させて除去し、表面品質の優れた鋳片を得るため、鋳型内溶鋼を電磁攪拌する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、特に、メニスカス部位に攪拌流を発生させるため、電磁力を放出する鉄芯をできるだけメニスカスに近づけるようにした連続鋳造用電磁攪拌鋳型が開示されている。特許文献１の電磁攪拌鋳型では、鉄芯をできるだけメニスカスに近づけるために、鋳型の冷却箱の上部に設けることが常識であった冷却水の排水室を電磁攪拌装置を収納する収納室の下方に設け、さらに冷却水の通水経路に工夫したものである。具体的には、特許文献１の電磁攪拌鋳型は、図５に示すように、冷却箱１の溶鋼１４側の外面に銅板製の冷却壁５を張設し、冷却壁５の冷却水溝６に冷却水を供給する給水室３と、冷却水溝６からの冷却水を排水する排水室４と、電磁攪拌装置９を収納する収納室２とを冷却箱１に設けている。そして、収納室２を冷却箱１の上部に、排水室４を収納室２の下方に、夫々設けると共に、冷却壁５と接する冷却箱１の前部枠板８に、一端が冷却水溝６と、他端が排水室４とに夫々連通する排水溝７を設けたことを特徴としている。

ここで、この特許文献１に用いている電磁攪拌装置９は、図６に示すように積層した電磁鋼板製の鉄芯１１に、銅チューブ製のコイル１０を巻回した構造である。鉄芯１１とコイル１０との間には、上下方向各々に３０〜４０ｍｍの間隙がある。そして、この電磁攪拌装置９では、コイル間の鉄芯上端１２は、コイル巻回部の鉄芯上端１３と同じ高さになっている。そして、メニスカス部位に攪拌力を発生させるためには、電磁力を放出する鉄芯１１をできるだけメニスカスに近づける必要があることから、特許文献１の電磁攪拌鋳型では、溶鋼面１５より上方の冷却箱１の寸法を抑えるため、電磁攪拌装置９を収納する収納室２を排水室４の上に設けている。さらに、排水室４への冷却水の排水経路を確保するために、冷却箱１の前部枠板８に排水溝７を特殊な穴加工により形成している。

また、特許文献２には、電磁攪拌装置９を収納する収納室２を大きくせずに、溶鋼に作用する磁界の効率をあげ、溶鋼に作用する磁界を高めるための技術が開示されている。この特許文献２の技術では、前記目的のために、従来の鉄芯の他に、コイル内寸に納まる範囲で、従来の鉄芯の上面・下面・背面に追加鉄芯を設けると共に、コイル間の上面・下面にも追加鉄芯を設けている。
実公昭５８−４９１７２号公報 特許第３２７３１０５号公報

特許文献１に開示されている電磁攪拌鋳型においては、上述のとおり、排水室４への冷却水の排水経路を確保するために、冷却箱１の前部枠板８に排水溝７を特殊な穴加工により形成しなければならなかった。このような構造の冷却箱１を製作する際は、排水溝７の加工の難易度が高く、このため製作コストが高くなるという問題があった。

また、冷却箱１の上部の剛性を高めるため、電磁攪拌装置９を収納する収納室２をボックス構造にしようとすると、電磁攪拌装置９より上方の厚みが厚くなり、鋳型上方に設置されるタンディッシュカーの下面部１６に干渉するため、現実的には収納室２をボックス構造にすることはできず、冷却箱１の剛性を高めることができなかった。このため、冷却箱１を長期間使用していると、冷却箱１の前部枠板８が塑性変形し、所要の平坦度を確保できなくなり、定期的に前部枠板８の前面を改削する必要があった。また、冷却箱１の前部枠板８の変形が大きい場合には、廃棄しなければならなくなり、整備コストの増大を招いていた。

また、特許文献２には、電磁攪拌装置９を収納する収納室２を大きくせずに、溶鋼に作用する磁界の効率を上げ、溶鋼に作用する磁界を高める技術が開示されているのみで、冷却箱１の剛性向上のための技術については記載も示唆もない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、メニスカス部位に攪拌流を発生させる連続鋳造用電磁攪拌鋳型において、その構造を簡素にし、しかも剛性を高め、さらに製作コスト及び整備コストの低減を図ることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、冷却箱の溶鋼面外側に冷却壁を張設し、冷却壁に設けた冷却水溝に冷却水を供給する給水室と、冷却水溝からの冷却水を排水する排水室と、鉄芯に複数のコイルを巻回させた電磁攪拌装置を収納する収納室とを前記冷却箱に設けた連続鋳造用電磁攪拌鋳型において、前記複数のコイルはそれぞれ前記冷却壁の壁面に対して直交する方向に前記鉄芯に巻回されており、前記電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を、コイル巻回部の鉄芯上端より高く形成して前記電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を溶鋼上面位置に一致させて設置し、前記排水室を前記収納室の上方に設けて前記冷却箱の上部をボックス構造とし、前記給水室を前記収納室の下方に設けたことを特徴とする。

本発明においては、メニスカス部位に攪拌流を効率的に発生させるために、電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を溶鋼上面位置に一致させて設置している。

このように、本発明の連続鋳造用電磁攪拌鋳型では、電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を、コイル巻回部の鉄芯上端より高く形成しており、コイル間の鉄芯上端の高さを高くした分、冷却箱内での電磁攪拌装置の取り付け位置を下げることができる。したがって、電磁力を放出する鉄芯をできるだけメニスカスに近づけ、メニスカス部位に攪拌流を発生させることのできる状態で、排水室を電磁攪拌装置の収納室の上方に設けることができる。これにより、冷却箱上部をボックス構造にすることができ、剛性を高めることが容易となる。

また、排水室を電磁攪拌装置の収納室の上方に設けることで、冷却水の排水経路が簡素となり、排水溝の加工が容易となる。

以上のとおり、本発明によれば、冷却箱上部をボックス構造にすることができ、冷却箱の剛性を高めることが容易となる。また、冷却水を排水室に排水するための排水溝の加工が容易となる。

そして、冷却箱の剛性が上がり、構造が簡素になることにより、冷却箱の制作費及び整備費用を低減できる。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。

図１（ａ）は本発明の連続鋳造用電磁攪拌鋳型に使用する電磁攪拌装置の鳥瞰図、図１（ｂ）は図１（ａ）の電磁攪拌装置の鉄芯のみを示す鳥瞰図である。図１に示す電磁攪拌装置９は、積層した電磁鋼板製の鉄芯１１に、銅チューブ製のコイル１０を巻回した構造である。

本発明では、コイル間の鉄芯上端１２を、コイル巻回部の鉄芯上端１３より高くする。好ましくは、コイル間の鉄芯上端１２をコイル１０上端と同一高さとする。ただし、レイアウト上、配置可能であれば、コイル間の鉄芯上端１２は、コイル１０上端より高くしても構わない。

この電磁攪拌装置９を組み込んだ本発明の電磁攪拌鋳型の全体図を図２に示す。本発明の電磁攪拌鋳型においては、冷却箱１の溶鋼１４側の外面に銅板製の冷却壁５を張設し、冷却壁５の冷却水溝６に冷却水を供給する給水室３と、冷却水溝６からの冷却水を排水する排水室４と、電磁攪拌装置９を収納する収納室２とを冷却箱１に設けている。そして、電磁攪拌装置９を収納する収納室２の上方に排水室４を設け、収納室２の下方に給水室３を設けている。

電磁攪拌鋳型においては、鋳型上方に設置されるタンディッシュカーの下面部１６との干渉を避けるため、溶鋼面１５から電磁攪拌装置９を組み込んだ冷却箱１の上端までの寸法には制約がある。この制約の中で、メニスカス部位に攪拌流を発生させるため、電磁力を放出する電磁攪拌装置９の鉄芯１１をできるだけメニスカスに近づけるようにする必要がある。そのため、図５に示した従来の電磁攪拌鋳型では、電磁攪拌装置９を収納する収納室２を冷却箱１の上部に設けていた。

これに対して、本発明では、コイル間の鉄芯上端１２をコイル巻回部の鉄芯上端１３より高くしているため、コイル間の鉄芯上端１２を溶鋼面１５に合わせ、メニスカス部位に攪拌力を発生させることができる状態で、従来に比べ、少なくともコイル間の鉄芯上端１２とコイル巻回部の鉄芯上端１３との高さの違い分だけ電磁攪拌装置９を下方に設置することができる。例えば、コイル間の鉄芯上端１２とコイル巻回部の鉄芯上端１３との高さの違いをコイルの厚みと同じ４０ｍｍとし、コイル１０の上端をコイル間の鉄芯上端１２と同じ高さになるように設置すれば、従来の電磁攪拌鋳型においてコイル１０の厚みが４０ｍｍ、鉄芯１１の上端とコイル１０との間に４０ｍｍの隙間を設けた場合に比べ、電磁攪拌装置９を８０ｍｍ下げて設置できる。本発明では、この寸法を活用して排水室４を、電磁攪拌装置９を収納する収納室２の上方に設けるようにしている。

これにより、図５に示した従来の電磁攪拌鋳型では、冷却壁５を冷却するために、電磁攪拌装置９を収納する収納室２の下部から導入した冷却水を再び、収納室２の下部へ戻していたのが（前部枠板８内を冷却水が往復していたのが）、本発明では、図２に示すように、収納室２の下部から導入した冷却水を、収納室２の上部へ抜くことができるようになった。これにより、図５に示した従来の電磁攪拌鋳型における前部枠板８の排水溝７の加工が不要になった。すなわち、この排水溝７は加工難易度が高く、制作費用が高いという問題があったがこれが解消できた。

図５に示した従来の電磁攪拌鋳型では、電磁攪拌装置９を冷却箱１の上部に設置するために、先に説明したとおり冷却箱１の上部をボックス構造にすることができず、剛性を高めることができなかった。このため、冷却箱１を長期間使用していると、冷却壁５を取り付ける冷却箱１の前部枠板８が塑性変形し、所要の平坦度を確保できなくなり、定期的に前部枠板８の前面を改削する必要があった。また、冷却箱１の前部枠板８の変形が大きい場合には、廃棄しなければならなくなり、整備コストの増大を招いていた。これに対して、本発明では、電磁攪拌装置９を収納する収納室２上下の、排水室４及び給水室３がボックス構造となるため、冷却箱１全体の剛性を高めることができ、従来の上記の問題を一掃することができる。すなわち、冷却箱１の前部枠板８の変形がなくなり、整備費用の低減を図ることができる。

図３（ａ）は本発明に係る別の実施例の、電磁攪拌装置の鳥瞰図、図３（ｂ）は図３（ａ）の電磁攪拌装置の鉄芯のみを示す鳥瞰図である。図３に示す電磁攪拌装置９ではＣ部に示すように、コイル間の鉄芯の溶鋼側下端部を一部切除し、メニスカス部に攪拌流を集中させるようにしている。このＣ部の切除範囲は、コイル巻回部の鉄芯上端１３からコイル間の鉄芯上端１２間の距離をｄとすると、コイル巻回部の鉄芯の溶鋼側端面より溶鋼側であり、かつコイル巻回部の鉄芯の下端から前記距離ｄの範囲としている。図４は、図３の電磁攪拌装置９を組み込んだ電磁攪拌鋳型の全体図である。

（ａ）は本発明の連続鋳造用電磁攪拌鋳型に使用する電磁攪拌装置の鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）の電磁攪拌装置の鉄芯のみを示す鳥瞰図である。 図１の電磁攪拌装置を組み込んだ本発明の電磁攪拌鋳型の全体図である。 （ａ）は本発明に係る別の実施例の、電磁攪拌装置の鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）の電磁攪拌装置の鉄芯のみを示す鳥瞰図である。 図３の電磁攪拌装置を組み込んだ本発明の電磁攪拌鋳型の全体図である。 従来の電磁攪拌装置を組み込んだ電磁攪拌鋳型の全体図である。 従来の電磁攪拌装置の鳥瞰図である。

符号の説明

１ 冷却箱
２ 収納室
３ 給水室
４ 排水室
５ 冷却壁（銅板）
６ 冷却水溝
７ 排水溝
８ 前部枠板
９ 電磁攪拌装置
１０ コイル
１１ 鉄芯
１２ コイル間の鉄芯上端
１３ コイル巻回部の鉄芯上端
１４ 溶鋼
１５ 溶鋼面
１６ タンディッシュカー下面部

Claims (1)

1. 冷却箱の溶鋼面外側に冷却壁を張設し、冷却壁に設けた冷却水溝に冷却水を供給する給水室と、冷却水溝からの冷却水を排水する排水室と、鉄芯に複数のコイルを巻回させた電磁攪拌装置を収納する収納室とを前記冷却箱に設けた連続鋳造用電磁攪拌鋳型において、前記複数のコイルはそれぞれ前記冷却壁の壁面に対して直交する方向に前記鉄芯に巻回されており、前記電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を、コイル巻回部の鉄芯上端より高く形成して前記電磁攪拌装置のコイル間の鉄芯上端を溶鋼上面位置に一致させて設置し、前記排水室を前記収納室の上方に設けて前記冷却箱の上部をボックス構造とし、前記給水室を前記収納室の下方に設けたことを特徴とする連続鋳造用電磁攪拌鋳型。

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