JP4794858B2 - 連続スラブ鋳造用鋳塊鋳型における流れを制御するための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、スラブ又はその他類似の細長くて平らな製品の形に金属、特に鋼を連続鋳造することに関する。

更に正確には、本発明は、鋳型内の鋳造金属の対流移動形態を制御することによって鋳造製品の品質を向上させることに関する。

現在、因果関係に関してまだ説明することができてはいなが、鋳型における溶融金属の対流運動が生じる方法が、鋳型の周辺の周りにおける非常に均一で一定な凝固シェルの形成と、表面及びシェル下の洗浄度（スラグの湯あか、窪み、膨れ、又は介在物のレベルに関する内部清浄度）との両方に関して、得られる製品の品質を決定する際の重要な要素であることが、確かに容認されている。

鋳造しようとする金属をシステムに供給する浸漬ノズルの横出口ポートを経て、液状金属の流束が鋳造空間の中に入ると直ぐにこの流束が発達することによって想定される重要性も知られている。

これに関して特に、Ｐ．Ｈ．Ｄａｕｂｙ、Ｍ．Ｂ．Ａｓｓａｒ、及びＧ．Ｄ．Ｌａｗｓｏｎによる報文「Ｖｏｙａｇｅ ｄａｎｓ ｕｎｅ ｌｉｎｇｏｔｉｅｒｅ ｄｅ ｃｏｕｌｅｅ ｃｏｎｔｉｎｕｅ．Ｍｅｓｕｒｅｓ ｌａｓｅｒ ｅｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｑｕｅｓ ｄｅ ｌ’ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｑｕｅ ｄｅ ｌ’ａｃｉｅｒ」（連鋳鋳型を通る旅。鋼の流体力学のレーザ測定と電磁測定）（Ｒｅｖｕｅ ｄｅ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅ誌、２００１年４月第４巻３５３〜３５６ページに掲載）と、Ｄ．Ｇｏｔｔｈｅｌｆ，Ｐ．Ａｎｄｒｚｅｊｅｗｓｋｉ、Ｅ．Ｊｕｌｉｕｓ、及びＨ．ｈａｕｂｒｉｃｈによる発表「Ｍｏｌｄ ｆｌｏｗ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ−ａ ｔｏｏｌ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ Ｃａｓｔｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」（１９９８年、マドリード（スペイン）における第３回欧州連続鋳造会議、８２５〜８３３ページ）を挙げることができる。

これらの文献が正しく強調するように、鋳型内の液状鋼の流れには概して３つの形式がある。すなわち安定モードである「シングルループ」形態と「ダブルループ」形態、及び鋳造動作における過渡的状況に特有の不安定で不規則な形式の流れである。

後者の流れを、ノズルの両側で２つの半鋳造空間の間における流れの瞬間的で制御不可能な不均斉の結果として生じる「シングルループ」モードと「ダブルループ」モードとの不規則な交替であるとして、概略的に説明することもでき、この不均斉は、小さいものであっても、特に例えば２ポート間における密封防止アルゴン流量の差動変化などの、ノズルの出口ポートにおけるエネルギーの動揺に基因する。

しかしながら、前者の２つの安定流れモードは、それ自体もっと明白である。これらは本明細書の終りに添付された図１Ａ及び１Ｂに示されている。これらの図は、連続鋳造スラブ鋳型の鋳造軸を通過し２つの長壁に平行な垂直平面における主流経路の安定したパターンを示す。「シングルループ」モード（図１Ａ）は本質的に結果として、理解されるように、金属ジェット１はノズル３のポート２を出ると直ちに、鋳型の中に注がれた金属の自由表面（又はメニスカス）４に向かって、いくらか上方向に向けられることになる。このレベルで、金属ジェットは半鋳造空間の幅を進行し、各金属ジェットは、短端壁５に達するまで鋳型の長壁に沿って走ることによって展開する。必要ならば、「閉鎖壁」とも呼ばれるこれらの短鋳型壁は、鋳型の内部周辺の連続性を確証するように、したがって鋳造空間を密封するように、長鋳型壁の端部と整列して取り付けられていることが想起されよう。短鋳型壁に到達すると、各ジェット１は概して、図の中間において太い縦矢印で示した鋳造製品の抜き取り方向に下向きに反射する。勿論、速度の正確なマッピングははるかに複雑である。６などの多くの流れ線が、より一般的には、全体的に下向きの引抜き移動であるため放物線である経路に従うが、概略的には実際にこれは、「シングルループ」モードがシミュレータ又は原寸模型において観察されるときに非常に顕著である上向きに噴出する源泉のような一般形状である。

これに反して、「ダブルループ」モード（図１Ｂ）では、ノズル３を介して鋳型の中に到達する各ジェット１は、全体的に水平方向にポート２を離れ、したがって短鋳型壁５に向かって伝播し、ここで衝撃によってジェットが２つの流れに、つまり下向きに反射する主流８とメニスカス４に向かって上向きに反射する二次流７とに分割されるかのようにすべてが発生し、次いでこのレベルで二次流は半鋳造空間を反対方向に、こんどは短鋳型壁５からノズル３に向かって進行する。ここでもやはり、実際のマッピングははるかに複雑であるが、「ダブルループ」モードで動作するモデラー又は原寸模型の画面を見るとき、観察者の注意を引くのは、実際「蝶の羽」形のこの全体的画像である。

知識の進展と経験の蓄積によって今日、関連する鋳造パラメータに応じて、上述の２つの流れモードのいずれかが何時そして如何に安定若しくは事実上安定状態になるかを、十分によく知ることが可能になっている。しかし本発明を理解するために不必要であり余計なことと思われる詳細には立ち入ることなく、スラブ鋳造物の幅が大きいほど、鋳造中の抽出速度が同様に低くなるほど、流れ領域はより「シングルループ」形態状態にあり、「ダブルループ」形態に関してはこの逆のことが真であると簡単に述べることもできる。

指摘すべきことは、連続鋳造機の操作者は一般に、その鋳型の中における金属の安定した流れモードを決定する手段を自分で勝手に使えないことである。その上に、いずれにしても操作者は工場内における注文控帳及び資材のフローによって設定されるパラメータである鋳造寸法又は抽出速度を如何に変えるか、又は変えることができるかを知らないはずであるから、流れモードは操作者には全く関係がないことがしばしばであると述べるべきである。

しかし、本出願人の最近の研究によって、実証されたとは言えないにしても、一方における鋳造の結果生じる製品内の欠陥（これらの欠陥の消失に対する）と、他方における鋳型内の液状金属の対流移動形態との間の明白な因果関係の存在が確認された。したがって、観察された品質欠陥の源は、疑うこともできる不安定な形式の流れのみによるだけでなく、「シングルループ」モードにおける安定形態によっても生じる。

したがって、本発明の目的は、連続スラブ鋳造の操作者が鋳造パラメータの調節を全く変更することなく「ダブルループ」モードを確実に確立できるようにするために、操作者の鋳造機の設計を再考する必要なく、その鋳造機に取り付けられる簡単で有効なツールを操作者に提供することである。

この目的を念頭に入れて、本発明の対象は、鋳型の短壁に面するように向けられた横出口ポートを備えた浸漬ノズルによって、特には鋼製の金属スラブ又はその他類似の平坦な製品のための連鋳鋳型の中に注がれる液状金属の、「シングルループ」又は「ダブルループ」モード又は「不安定」にもなり得る移動形態を制御する方法であって、ノズルの両側で鋳型の少なくとも１つの長壁に面するように配置された多層リニア電磁インダクタによって、ノズルから各短鋳型壁に向かう方向に、浸液のノズルのポートで、水平方向外側に進行する磁界が使用され、「ダブルループ」モードで安定化された定常形態を確立するように、磁界を鋳造操作全体にわたって進行させることを特徴とする方法である。

別の実施方法によれば、移動形態が自然には「ダブルループ」モードではない場合にのみ、進行磁界が使用される。

本発明の対象はまた、鋳型の少なくとも１つの長壁に面するように取り付けられ、また水平進行磁界を発生するように方向付けされた少なくとも一対のリニア進行磁界電磁インダクタと、前記インダクタの各々に、ノズルから鋳型の短壁に向かう方向に外方向にのみ向けられた進行磁界を発生するために前記インダクタに接続された制御式多相電源とを含み、前記磁界は、浸漬ノズルのポートを介して鋳型に到達する液状金属の流れに作用する、前記の好ましい実施方法による方法を実施するための設備でもある。

既に確かに理解されることになるように、本発明は、よく知られている、そう言えるならば長い間市販されている手段、即ち多相静的線形インダクタによって生成される進行磁界を使用して、「ダブルループ」モードを確立するか、又はそれが既に自然に存在するならばそれを安定化するように、鋳型の中の液状金属に対して動的に作用する。

金属の連続鋳造に対する磁気流体力学（ＭＨＤ）の最初の適用は、現在から約３０年前に遡り、この成功はいまにいたるも変わることはない。一方、連続的な進歩がその歴史に標柱を立てる。第１の記載は、さもなければ鋳型の銅壁が対抗する磁気遮蔽効果がないことから、鋳型の下の鋳造機、特に二次冷却ゾーンにおける段階に関するものであった。しかし、サイリスタベースの多相電流電源が急速に出現し、これにより１０Ｈｚ以下の低励起電流周波数における作業が可能になり、したがって、利用可能な電力レベルを考慮すれば、銅壁がなおも対抗する残留遮蔽効果はもはや、鋳型自体の中におけるＭＨＤの適用の妨害にはならず、前記磁界は浸液ノズルのポートを経て鋳型に達する液体金属の流れに作用する。

したがって、多くの様々な鋳型内適用例が、例えば鋳造軸の周りを回転する金属の簡単な移動から、金属が既に自然に有する移動方向におけるその加速又は制動、若しくは与えられる方向変化までにわたって、ＭＨＤにゆだねられている。非常に多くの出版物（研究、論文、特許）がこのために献呈されてきた。簡単な歴史的参照のために、ここに簡単に、１９７２年の日付で既に、金属に作用する垂直進行磁界によって生じる壁に沿って上る撹拌作用を記載したフランス特許第２１８７４６５号（ＩＲＳＩＤ）を述べる。したがってこの目的は、鋳型からの正しい等軸形式の固化構造を助長すること、及び、原位置で形成されるガス気泡と非金属包含物とを、これらが表面に浮かぶカバースラグに接触する場所であるメニスカスまで共に運び上げる液状金属の上昇流によって固化前面を洗浄することにより、表層の清浄度を向上させることである。

更にまた、もっと身近なものとして、又問題の適用例は相補的ではないにしても、本発明のものにかなり近い欧州特許出願公開第０５５０７８５号（ＮＫＫ Ｃｏｒｐ．）を挙げる。この文献は実際に、メニスカスにおいて測定された速度が過剰に高いと判断されると、ダブルループ移動の活力を和らげるようにポートを離れる液状金属のジェットを抑制するために、内向きに移動する磁界、即ち短鋳型壁からノズルへ向かって移動する磁界の使用を提案している。

同様に、欧州特許出願公開第０１５１６４８号（ＫＳＣ）は、鋳造製品の表面清浄度を向上するために垂直上向きに進行する磁界によって鋳型内の金属を垂直撹拌することと、したがって固化前面の洗浄効果によって包含物のレベルに関する表層の清浄度を向上するために水平方向に動く磁界によって水平撹拌することとの間の、可能な選択を記載している。この場合、各々が他とは独立して個別に生成される進行磁界が、鋳型の軸の周りにおける金属の回転対流運動であることが好ましい全体的効果を発生するように、様々なインダクタを制御することも当を得ている。又、ノズルから放出するジェットに対して反対方向に、したがって鋳型の短壁からノズルに向かって水平方向内向きに進行する磁界が、固化した表層の下に深く存在する包含物のレベルを低くする助けになることもその文献において示唆される。一方、水平方向外向きに進行する磁界は、上述の１９７２年のフランス特許による上昇進行磁界がちょうどそうであったように、磁界の作用点で、非金属包含物及び金属の固化によって形成されるＣＯガス気泡から固化前面除去するように、固化前面を洗浄するためにそれ自体好都合である。

水平方向外向きに進行して、ノズルのポートの高さにおいて入って来る金属ジェットに作用する磁界を使用するこの動作方法は、鋳造の実行全体にわたって組織的に行うために、しかしこの場合には、鋳型内における安定「ダブルループ」モードの溶融金属の対流運動循環を押し付けるための、本発明が提案するものの好ましいバージョンになぞらえてもよいことにも留意されたい。

いずれにしても、添付の図面を参照して実施例によって以下に記載する説明によって、本発明は完全に理解されることになり、その他の態様及び利点はより明白になろう。
各図において、同じ要素には同じ参照番号が付けられている。

図１Ａ及び１Ｂは、本発明の文脈において用語「シングルループ」及び「ダブルループ」が何を意味するかという本明細書の導入部分に記載した定義を図解するために、既に使用されている。

次に参照する図２では、２形式の安定自然再循環、即ち「シングルループ」及び「ダブルループ」に対応する領域Ｓ及びＤが、垂直に対して僅かな角度で二重点線Ｐによって分離されている。この分離線Ｐによって、領域Ｄの「ダブルループ」再循環自然モードが１．４ｍ／分以上ということにしてもよいが、高い鋳造速度に保存され、鋳造状片の幅がどうであっても約１．２ｍ／分以下では、再循環はほとんど組織的に「シングルループ」領域Ｓ内にあることを容易に示すことができる。２つの領域間において、鋳造製品の構成の僅かな変化が、この場合には約１０分の１の変化が、一方のモードから他方のモードへ移るために十分である。同様に、通常の鋳造幅について、これを１２００〜２１００ｍｍの範囲としてもよいが、単に通常の１．２〜１．４ｍ／分の範囲内での鋳造速度に対する比較的小さな変化の影響によって、「ダブルループ」モードを「シングルループ」モードに容易に切り換えることが可能である。いずれにしても、１．３ｍ／分の通常速度で、製品幅の中心は１５００ｍｍであることがわかる。これ以下では再循環は「ダブルループ」モードのままであるが、これ以上では急速に「シングルループ」モードに移る。双曲線の全体形状Ｒを呈する点線は、１分間当り４．６メトリックトンの一定金属生産量（メニスカスの高さが鋳造中にある固定値の上下に僅かに変動することが容認される場合には、鋳造断面積と鋳造速度との積）を有する基準鋳造を表す。

分離線Ｐは、ノズルの沈みが深さを増すとき、またはアルゴン気泡を使用して（例えばアルミニウムキルド低炭素熱または極低炭素熱による）ノズル閉塞の危険性を回避する場合には、アルゴンの流量が下がったときに、左に移動して「ダブルループ」領域を広げることが注目されよう。

概要として、本発明の実施は実際に、線Ｐをダイヤグラムから排除されるまで左に移動させることによって、線Ｐを消すことから成ることが理解されよう。

この目的のために、本発明の実施手段は先ず図３に示したものになる。この図は、本質的に銅又は銅合金で作られた２対のプレートによって形成された、鋼スラブ９を鋳造するための鋳型１８を示し、２対のプレートは循環冷却水によって強く冷却され、１対の長プレートはスラブの厚さを画定する距離で互いに面し、つまりこれらは鋳型の長壁であり、又１対の短プレートは、鋳造空間を画定する鋳型の内部周辺の連続性を確証するために、長プレートの右側を端部で密封するように取り付けられている。鋳造空間の横を閉鎖するためのこれらのプレートは鋳型の短壁である。これらは一般に通常は、並進移動するように取り付けられ、したがって、さらに中心に向かうか又は中心から離れる長プレート間における短壁の位置は、鋳造スラブの幅を調節するための手段である。

鋳型には、鋳造軸Ａに中心を置く浸漬ノズル３を通じて新しい金属が供給され、ノズルの頂端部は、タンディシュ（図示せず）の底に作られた開口部に密封式に連結されている。図１Ａ及び１Ｂにおいて既に記載したように、ノズルの自由底端部は直径方向に対向する横出口ポートを備えて、鋳型の中で調節された深さ（銅プレートの上縁の下約４０センチメートル程度）に、各ポートが鋳型の短壁５に向けられるように角方向付けされて沈められる。

本発明を実施するための手段を、図３の作業位置ではっきり見ることができる。これらの手段は、多相の、好ましくは３相の電源１１に接続された電磁ユニット１０によって形成されている。

電源１１は、前部パネルのノブ１２に作用することによって電流の周波数を変えることができるように、サイリスタに基づいている。別のノブ１３によって、電流の強度を調節することができる。

電磁ユニットは、非同期モータ平固定子型の、４つの好ましくは同一の線形インダクタによって形成されている。以下に関しては、本発明を実施するために使用される手段をより完全に理解するために、図３、４、及び５を共に参照することができる。これらのインダクタは対として群別され、すなわち鋳型の長壁当り１対のインダクタ１４、１４’（及び１５、１５’）となっている。同じ対の２つのインダクタ、例えば対１４、１４’は同じ長鋳型壁の上であるが、ノズル３の両側に、好ましくは対称相対位置に取り付けられている。これら２つのインダクタ１４、１４’は、機械的及び電気的に互いに独立している。しかしながら、これらは電源１１に接続されており、電源１１は、各インダクタが鋳型の外側に向かって即ちノズル３から短端壁５に向かう方向に水平に進行する磁界を発生するように、これらの磁気作用を協調させて制御する。各磁界の最大量は、各瞬間においてインダクタに沿ってノズルから等距離に位置する必要はない。各インダクタが「突出磁極を有する」形式で、したがって巻かれているか、又は「分散極」を有する形式で、それ自体多相で、これに関して、各々について適切な相順で電源１１の端子に接続できて、磁界が所望の「外向き」方向に確実に進行するように、この電源１１と両立できるかということのみが、各インダクタの構成要素である電気巻線のために重要である。

必要であれば、インダクタが付けられる鋳型壁に平行に磁界が進行した場合に、このインダクタによって発生する磁界自体はこの鋳型壁の平面に対してどこでも直角であることが想起されよう。いずれにしても、磁界の移動方向に金属を駆動するための力の形で有用なエネルギーを生成する際に、唯一の活動成分となるのが上記の鋳型壁に直角な成分であることは知られている。したがって、動作のエネルギー効率を最大にするように、その生成される磁界の力線が鋳型壁の平面に直角をなすインダクタを有すること、及びしたがってこれらの力線が鋳造しようとする金属の内部にできるだけ伝播することが有利である。

そのため、一般には、鋳型の他の長壁に面するように、１５、１５’などの第２対のインダクタも追加されるのである。次いで電源１１は、加えられたこれらのインダクタに、この順に関して対向するインダクタ１４、１４’に対して反位相で電力を供給し、この結果、鋳型の２つの対向する壁において互いに向かい合う２つのインダクタによって、この場合は１４と１５又は１４’と１５’によって発生する磁界は、同じ方向にあり、したがって共に加わり、この結果、こうして形成されたギャップの空間におけるどの点においても磁界を構成し、この磁界は鋳造製品を貫いて横切り、縦磁界にわたってこの利点は知られているが、それは製品の中心における強度がインダクタの近くにおけるよりも僅かに低いからである。

いずれにせよ、図５の線図は、本発明によれば、「ダブルループ」モードを確立するか、又はこれが自然に生じたときにはこれを安定化するために進行磁界を使用すると、進行方向は、同じ（左あるいは右の）半鋳型空間において作用するインダクタのすべてについて同じであり、各半空間において、進行方向は鋳型の外側に向かって、即ちノズル３から短端壁３に向かっていることを明白に示している。

図４は、インダクタの技術的実施形態をもう少し詳しく示す図である。インダクタは、図に見ることができるように、冷却効果を得ることができるように、しかし又、鋳造金属のできるだけ近くに磁極活動面１７を持ってくることができるように、（細い線で描かれた）鋳型の上部冷却水室１６の中に取り付けられている。各インダクタが、必要な締付けと相互整列のために、及び鋳造機（図示せず）のキャリアフレーム内の対応する支持溝への係合によって高さ方向の位置を調節するために、見えるリブ１９、１９’、２０を有することも図に見ることができる。活動面１７が、取り扱い中に露出が少なくなるように、しかし高さ方向により短い距離にわたって生成する磁界の力線をもう少し集中するように、斜面になっていることに留意されたい。

このような電磁装置の使用によって、鋳型内の金属の対流運動を本発明によって制御することができ、次に参照される図６は、このような制御の利点を明白に図示している。

各図式Ａ、Ｂ、又はＣは、その左側の枠に、金属の対流流れ線の経路を示しており、これは、鋳造軸Ａと短端壁５との間の横座標Ｌに沿って置かれ、鋳型の高さｈにわたってメニスカス４（０縦座標）から７０ｃｍの深さまで下がって展開する、スラブ鋳型の右側鋳造半空間において任意に選んだものである。右側に示す関連するグラフは、縦座標として、ノズルの出口ポート２をＸ軸に沿って置かれた対向する端部短鋳型壁５に連結する中間測定線に沿った、メニスカス４における金属の速度ｓの対応値を提供する。この速度には代数的に、流れの方向がノズルから短鋳型壁に向かうときは正の記号が付けられ、したがって反対方向では負の記号が付けられる。

他についてはすべて同じであり、各対は動作磁界の強度の異なる値を表すものである。対Ａは、ゼロ磁界（ｉ＝０Ａ）に関連し、したがって本発明を実施する前の状況を示す。対Ｂは、２５０Ａの有効強度ｉの誘導巻線における励起電流に対応する磁界強度の中程度の値に関連する。対Ｃは、応用磁界が４５０Ａの電流強度によって発生するときの状況を示す。

問題の実施例において自然状態のＡで解るように、形態は「シングルループ」型である。ポート２から放出されるジェットは、ほぼ図１Ａに示すものである太線でプロットされた主経路１に従う。したがって、これを再度説明はしない。しかし、反時計回りに回転する小さなローラ２１がノズルの直ぐ近くに存在することに留意されたい。この局部的現象は、金属のジェットがポート２を離れた後に主流１がメニスカスに向かって容易に上昇するが、この上昇は勿論直接でも完全に垂直でもなく、したがって、ノズルに対して流体的に「死」区域において反時計回りの局部的再循環を不可欠に作り出すことから生じる。これは又、速度の逆転が、ローラ２１の端部に対応する鋳造軸から０．５ｍの横座標寸法を有する点Ｍにおいて生じる、メニスカスの速度の関連する図ではっきり分かる。この逆転点Ｍの左に、金属は「短鋳型壁からノズルへ」の方向に流れてメニスカスに上昇し、一方、ノズルから短鋳型壁へ向かって点Ｍの右へ、平均して実質的により高い強度で流れる。この速度曲線を、比較するために他の２つのダイヤグラムにおいて繰り返す。

インダクタが、問題の装置によって供給される使用可能な５００アンペアに対して２５０アンペアの有効励起電流によって作動するとき、ダイヤグラムＢは、前の状況と比較して特に異なることは何も起らないことを示す。しかし、速度ダイヤグラムにおいて、正の速度ピーク（逆転点Ｍの右のメニスカス領域）が僅かに上に曲がり、したがってこの点Ｍは僅かに短鋳型壁５の方へ移動し、これは実際に、所望の「ダブルループ」モードの循環を確立するための初期段階を表すことが注目されよう。

この「ダブルループ」モードは、ダイヤグラムＣが示すように、４５０有効アンペアのインダクタの励起電流強度によって実際に完全に達成される。実際に逆転点はこの場合、メニスカスの全長にわたって負の値のプロファイルを残すために完全に消える。左の枠を見れば、このことが、上昇する主流線１が連続的に下降する線８に変換されることの他に、上部再循環ループ７の発生によって明示されており、上部再循環ループ７は注がれる新しい金属ジェットの一部を取り込み、短鋳型壁に沿ってこの壁からノズル３まで上昇し、これを近似的に図１Ｂに示す「ダブルループ」形態に関連させることもできる。

したがって、この実施例では、本発明を実施することによって、自然に「シングルループ」モード循環のシートになり得る鋳型内に注がれる金属に対して、「ダブルループ」モード循環を如何に簡単に確立できるかを示すことができる。

自然の状況が不安定形式の状態であった場合には、同じことが当てはまる。

元来の状況が既に「ダブルループ」モードであった場合には、本発明はこれを安定させるはずである。このような場合、本発明が結果的にメニスカスにおいて過度に激しい対流運動を起こし、したがって知られている対流運動が得られる鋳造製品の所望の品質に対して有害となるという恐れはない。それは、進行磁界多相平面インダクタの動作原理自体は非同期モータのものであるからである。すなわちこれは、進行磁界と進行磁界が金属をその運動に引き込むために作用する液状金属の流れとの間の速度差であり、これは金属の引き込み力を正確に決定する。磁界の進行速度が金属の対流速度よりも高い限り、磁界による金属の引き込み効果が存在する。しかし、この引き込み効果は、金属の循環速度が磁界の進行速度に近いほど弱く、この効果は、これら２つの速度が等しいか又は等しくなる場合には、原則としてゼロになる。

要約すれば、鋳型内における溶融金属の自然循環モードが既に「ダブルループ」モードにある場合には、本発明の実施は、これを安定化し、これを調整し、又は必要であればこれを変更さえ行うという利点を有することになる。これを行うためには、実際に、励起電流の周波数を調節することで十分である。所定のインダクタ極間隔について、インダクタが発生させる移動磁界の進行速度は、実際に知られているように磁界のパルス周波数に比例し、したがって、前記磁界を作るインダクタの巻線を流れる電流に比例する。この結果、本発明は、必要であれば、磁界の移動速度をメニスカスにおいて金属の流れの速度より低くするように励起電流の周波数を選ぶことによって、メニスカスにおける激し過ぎる再循環ループを自動的に鎮めることを可能にする。

換言すれば、磁界の強度は励起電流の強度を選ぶことによって、磁界の強度が調節され、その移動速度はこの電流の周波数を介して調節され、磁界の移動方向は、インダクタ巻線の電源の位相への「特殊」接続によって調節される。これは、鋳造機においてＭＨＤ手段を使用する当業者によって既に一般に知られ、長い間知られているものに他ならない。更にこれは、本発明が産業スケールで本発明を実施するために操作者に利用可能にするツールの単純さと円熟性を再度表すものである。

そうは言っても、対流運動の形態が既に「ダブルループ」形式ではない場合にのみ磁界を作用させることが、本発明の枠内で事実上考えることができる。これに関連して、図２は、状況が自然状態にあるか否か、又は状況がシングルループ形態又はダブルループ形態のいずれかである可能性があるかを、操作者が容易に知ることを可能にするための、有用なグラフ式支援を構成する。

同様に、この形態が既に自然に安定した「ダブルループ」モードにある場合には、操作者は、もはや「ダブルループ」状況を促進するための進行磁界ではなく、それ自体が鋳型の各壁の上では同じ方向であるが、２つの対面する鋳型壁の上では反対方向に動く別の進行磁界を使用することから成る本発明の特定の実施変形を、非常によく選択することができる。したがって、縦移動磁界と呼ばれるものでもはや横断磁界ではないシステムが存在し、このシステムの金属に対する全体的効果は、鋳造軸周りの金属の全体的観点運動をひき起こすことである。これを行うために、電磁装置は正確に同じままである。したがって、多相電源１１の端子において各インダクタ１４、１４’、及び１５の誘導巻線の接続順序を単に変更するだけで十分である。それにもかかわらず、この実施方法は、必要であれば、磁界の移動速度をメニスカスにおいて金属の流れの速度より低くするように励起電流の周波数を再度選ぶことによって、メニスカスにおける過剰に激しい再循環ループを自動的に鎮めることを可能にする。

言うまでもなく、本発明は、本明細書の中で説明した実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって与えられる本発明の定義に関する限り、多くの変形及び変更にも広げられる。

例えば、もはや鋳型の１つ又は複数の長壁ではなく短端壁に作用する進行磁界による「ダブルループ」モードを促進することが可能である。各作用磁界を作り出すために使用すべきインダクタを以前のものと同じにしてもよい。しかしインダクタは、大ざっぱに言って対向する開ノズルのポートの短鋳型壁上における水平突出部からメニスカスを分離する領域に対応する高さ方向のレベルで、短鋳型壁の上に置かれるべきであり、垂直進行磁界を発生するように違う方式で方向付けされる。更に、その巻線を、磁界が確実に上向きに移動するように、電源の位相に接続しなければならない。

浸漬ノズルの横出口部分を通って、鋳型の長壁に平行に通る軸方向垂直中間平面の前方から、立面として見た、「シングルループ」モードの場合の鋳型内における液状金属の対流運動経路の一般形状を示す図である。 浸漬ノズルの横出口部分を通って、鋳型の長壁に平行に通る軸方向垂直中間平面の前方から、立面として見た、「ダブルループ」モードの場合の鋳型内における液状金属の対流運動経路の一般形状を示す図である。 実際のデータの編集に基づいて確立され、鋳造パラメータの関数として、即ちＸ軸に鋳造速度がプロットされ、Ｙ軸に鋳造スラブの幅がプロットされ、Ｓで示された自然に安定する「シングルループ」動作領域と、Ｄで示された自然に安定する「ダブルループ」動作領域との決定を可能にする統計グラフである。三角形は「シングルループ」タイプイベントを表し、ひし形は「ダブルループ」タイプイベントを表す。解り易くするために、ＳモードからＤモードへ、又はＤモードからＳモードへの不規則な切換えを行う自然に不安定な事象はプロットされていない。 本発明の手段を備えた連続鋳造スラブ鋳型の全体概念図である。 図３に類似しているが、使用することができる移動磁界線形インダクタの技術をやや詳しく示す図である。 本発明によって採用される進行磁界線形インダクタの作用モードを示す、鋳型の上から見た簡略化された図である。 上下に並べられた３対の計画Ａ、Ｂ、及びＣを示し、各々が、本発明によって適用される進行磁界強度の様々な値を有するスラブ鋳型内の対流運動の特性を示す、コンピュータ・モデルによるコンピュータ・シミュレーションから得られた図である。

Claims (1)

1. 鋳型の短壁に面するように向けられた横出口ポートを備えた浸漬ノズルによって金属スラブのための連鋳鋳型の中に注がれる液状金属の、自然には「シングルループ」又は「ダブルループ」モード、若しくは「不安定」にもなり得る流れパターンを、連続鋳造中に制御する方法にして、
   浸漬ノズルの前記出口ポートから鋳型の中に到達した注がれた液状金属のストリームに対して作用する磁界が、該磁界が前記浸漬ノズルのポートのレベルでノズルの両側に鋳型の少なくとも１つの長壁に面するように配置されたリニア電磁インダクタによって生成される間、水平方向外側に、すなわち前記浸漬ノズルから短鋳型壁の各々に向かう方向に進行する、前記方法であって、
   連続鋳造の全時間の間、定常流れパターンを「ダブルループ」モードに確立し、安定化するために、前記進行磁界が永続的に作用することを特徴とする、連鋳鋳型の中に注がれる液状金属の流れパターンを制御する方法。

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