JP5794259B2 - 引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
これに対し、自由鋳造方法における形状規定部材は、鋳物の断面形状のみを規定し、長手方向の形状は規定しない。そして、形状規定部材は、湯面に平行な方向(すなわち水平方向)に移動可能であるから、長手方向の形状が様々な鋳物が得られる。例えば、特許文献1には、長手方向に直線状でなく、ジグザグ状あるいは螺旋状に形成された中空鋳物(すなわちパイプ)が開示されている。
特許文献1に記載の自由鋳造方法では、スタータに追従して湯面から引き上げられた凝固前の溶湯(保持溶湯)に形状規定部材を接触させて外力を印加することにより、鋳物の断面形状を規定している。そのため、保持溶湯には局所的な負荷が加わってしまう。したがって、特許文献1に記載の自由鋳造方法では、局所的な負荷によって保持溶湯が千切れてしまうのを防ぐため、スタータの引き上げ速度を遅くしなければならない、という問題があった。
まず、図1を参照して、実施の形態1に係る自由鋳造装置(引上式連続鋳造装置)について説明する。図1は、実施の形態1に係る自由鋳造装置の構成例を示す断面図である。図1に示すように、実施の形態1に係る自由鋳造装置は、溶湯保持炉(保持炉)101、磁界付与部102、支持ロッド103、アクチュエータ104、冷却ノズル105、導出部106、及び、電流出力部107を備えている。なお、磁界付与部102及び電流出力部107によって電磁力付与部110が構成されている。
以下、図3及び図12を参照して、本実施の形態に係る自由鋳造装置と関連技術と差異について詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る自由鋳造装置の一部を示す拡大断面図である。なお、図3は、図2に示す自由鋳造装置をX軸方向に見た図である。図12は、関連技術の課題を説明するための図である。
続いて、図4及び図5を参照して、本実施の形態に係る自由鋳造装置の変形例について説明する。図4は、図1に示す自由鋳造装置の変形例を示す断面図である。図4に示す自由鋳造装置は、図1に示す自由鋳造装置と比較して、外部形状規定部材108aをさらに備える。図4に示す自由鋳造装置のその他の構成については、図1に示す自由鋳造装置の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図6は、実施の形態2にかかる自由鋳造装置の構成例を示す断面図である。図6に示す自由鋳造装置は、図1に示す自由鋳造装置と比較して、電磁力付与部110(磁界付与部102及び電流出力部107)に代えて電磁力付与部201を備える。図6に示す自由鋳造装置のその他の構成については、図1に示す自由鋳造装置の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図9及び図10は、図6に示す自由鋳造装置の第1変形例を示す拡大断面図である。図9及び図10に示す自由鋳造装置は、図6に示す自由鋳造装置と比較して、電磁力付与部201に代えて電磁力付与部202を備える。図9及び図10に示す自由鋳造装置のその他の構成については、図6に示す自由鋳造装置の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図11は、図6に示す自由鋳造装置の第2変形例を示す断面図である。図11に示す自由鋳造装置は、図6に示す自由鋳造装置と比較して、外部形状規定部材108aをさらに備える。図11に示す自由鋳造装置のその他の構成については、図6に示す自由鋳造装置の場合と同様であるため、その説明を省略する。
102 磁界付与部
103 支持ロッド
104 アクチュエータ
105 冷却ノズル
106 導出部
107 電流出力部
108 形状規定部材
108a 外部形状規定部材
108b 溶湯通過部
109 支持ロッド
110 電磁力付与部
201 電磁力付与部
202 電磁力付与部
M1 溶湯
M2 保持溶湯
M3 鋳物
ST スタータ
PL 引上機
Claims (26)
- 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造装置において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯に対し電磁力を作用させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する第1電磁力付与部を備え、
前記第1電磁力付与部は、
前記保持溶湯に電流を流す電流出力部と、
前記保持溶湯に対して磁界を付与する磁界付与部と、を有し、
前記電磁力を前記保持溶湯の引上げ方向に対し垂直の方向に作用させるようにした、
引上式連続鋳造装置。 - 前記磁界付与部は、前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な方向の前記磁界を生成し、当該保持溶湯に対して付与する、請求項1に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記磁界付与部のN極及びS極は、前記保持溶湯を挟んで対向するように配置されている、請求項1又は2に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記磁界付与部は、永久磁石である、請求項1〜3の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記磁界付与部は、電磁石である、請求項1〜3の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記電流出力部は、
前記導出部から前記保持溶湯を介して前記保持炉に保持された前記溶湯に向けて、又は、前記保持炉に保持された前記溶湯から前記保持溶湯を介して前記導出部に向けて、電流を流す、請求項1〜5の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。 - 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造装置において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯に対し電磁力を作用させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する第2電磁力付与部を備え、
前記第2電磁力付与部は、
前記保持溶湯を挟んで対向配置され、前記保持溶湯の引上げ方向に回動する一対のロータと、
前記一対のロータの外周面を囲むように設けられた一対の磁石と、を少なくとも備え、
前記一対の磁石は、それぞれ前記一対のロータの円周方向に沿って交互に極性の異なる磁極を有し、
前記第2電磁力付与部は、前記保持溶湯の引上げに連動して前記一対のロータを回動させることにより、前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な第1方向及びその逆方向の磁界を、前記保持溶湯の引上げ方向に移動させながら交互に前記保持溶湯に対して付与し、それにより、前記保持溶湯に印加される前記電磁力を当該保持溶湯の引上げ方向と同じ方向に作用させるようにした、
引上式連続鋳造装置。 - 前記一対の磁石は、永久磁石である、請求項7に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記第2電磁力付与部は、前記一対のロータの回転数、磁界の強さ、及び、磁界の向きの少なくとも何れかを変化させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を変化させる、請求項7又は8に記載の引上式連続鋳造装置。
- 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造装置において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯に対し電磁力を作用させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する第2電磁力付与部を備え、
前記第2電磁力付与部は、
前記保持溶湯を挟んで前記保持溶湯の引上げ方向に沿って対向配置された複数対の電磁石を備え、
前記複数対の電磁石は、それぞれ隣接する電磁石の対とは異なる向きの交番磁界を生成して前記保持溶湯に対して付与し、
前記第2電磁力付与部は、前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な第1方向及びその逆方向の磁界を、前記保持溶湯の引上げ方向に移動させながら交互に前記保持溶湯に対して付与することにより、前記保持溶湯に印加される前記電磁力を当該保持溶湯の引上げ方向と同じ方向に作用させるようにした、
引上式連続鋳造装置。 - 前記第2電磁力付与部は、
前記複数対の電磁石をそれぞれ構成する複数対のコイルに流れる電流の向きを周期的に切り替えることにより、前記交番磁界を生成する、請求項10に記載の引上式連続鋳造装置。 - 前記第2電磁力付与部は、前記複数対の電磁石をそれぞれ構成する複数対のコイルに流れる電流の大きさを変化させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を変化させる、請求項10又は11に記載の引上式連続鋳造装置。
- 前記湯面の近傍に設置され、前記保持溶湯が通過することにより鋳造する鋳物断面形状を規定する形状規定部材をさらに備えた、請求項1〜12の何れか一項に記載の引上式連続鋳造装置。
- 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造方法において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯に電流を流し、かつ、前記保持溶湯に対して磁界を付与することにより、前記保持溶湯に電磁力を印加し、それにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定するようにした引上式連続鋳造方法。 - 前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な方向の磁界を当該保持溶湯に対して付与する、請求項14に記載の引上式連続鋳造方法。
- 磁石のN極及びS極を前記保持溶湯を挟んで対向配置することにより前記磁界を発生させる、請求項14又は15に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記磁界を生成する磁石は、永久磁石である、請求項14〜16の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記磁界を生成する磁石は、電磁石である、請求項14〜16の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記導出部から前記保持溶湯を介して前記保持炉に保持された前記溶湯に向けて、又は、前記保持炉に保持された前記溶湯から前記保持溶湯を介して前記導出部に向けて、電流を流す、請求項14〜18の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
- 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造方法において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯を挟んで対向配置され、前記保持溶湯の引上げ方向に回動する一対のロータと、
前記一対のロータの外周面を囲むように設けられた一対の磁石と、を少なくとも設け、
前記一対の磁石は、それぞれ前記一対のロータの円周方向に沿って交互に極性の異なる磁極を有し、
前記保持溶湯の引上げに連動して前記一対のロータを回動させることにより、前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な第1方向及びその逆方向の磁界を、前記保持溶湯の引上げ方向に移動させながら交互に前記保持溶湯に対して付与し、それにより、前記保持溶湯に印加される電磁力を当該保持溶湯の引上げ方向と同じ方向に作用させることで、
鋳造する鋳物の断面形状を規定するようにした、
引上式連続鋳造方法。 - 前記一対の磁石は、永久磁石である、請求項20に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記一対のロータの回転数、磁界の強さ、及び、磁界の向きの少なくとも何れかを変化させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を変化させる、請求項20又は21に記載の引上式連続鋳造方法。
- 保持炉に保持された溶湯の湯面から溶湯を導出するための導出部を引上げながら溶湯を凝固させ形状を整える引上式連続鋳造方法において、
前記導出部によって湯面から導出された凝固前の溶湯である保持溶湯を挟んで前記保持溶湯の引上げ方向に沿って対向配置された複数対の電磁石を設け、
前記複数対の電磁石は、それぞれ隣接する電磁石の対とは異なる向きの交番磁界を生成して前記保持溶湯に対して付与し、
前記保持溶湯の引上げ方向に対して垂直な第1方向及びその逆方向の磁界を、前記保持溶湯の引上げ方向に移動させながら交互に前記保持溶湯に対して付与し、それにより、前記保持溶湯に印加される電磁力を当該保持溶湯の引上げ方向と同じ方向に作用させることで、鋳造する鋳物の断面形状を規定するようにした、
引上式連続鋳造方法。 - 前記複数対の電磁石をそれぞれ構成する複数対のコイルに流れる電流の向きを周期的に切り替えることにより、前記交番磁界を生成する、請求項23に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記複数対の電磁石をそれぞれ構成する複数対のコイルに流れる電流の大きさを変化させることにより、鋳造する鋳物の断面形状を変化させる、請求項23又は24に記載の引上式連続鋳造方法。
- 前記保持溶湯が通過することにより鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を、前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面近傍にさらに設置する、請求項14〜25の何れか一項に記載の引上式連続鋳造方法。
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