JP7523802B2 - Molten metal stirring device and continuous casting system - Google Patents
Molten metal stirring device and continuous casting system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7523802B2 JP7523802B2 JP2021089601A JP2021089601A JP7523802B2 JP 7523802 B2 JP7523802 B2 JP 7523802B2 JP 2021089601 A JP2021089601 A JP 2021089601A JP 2021089601 A JP2021089601 A JP 2021089601A JP 7523802 B2 JP7523802 B2 JP 7523802B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- coil
- molten metal
- field generating
- annular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 99
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 99
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims description 88
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims description 16
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 231
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 87
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 13
- 230000018199 S phase Effects 0.000 claims description 5
- 229910001219 R-phase Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/02—Use of electric or magnetic effects
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D27/00—Stirring devices for molten material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
本発明は、金属溶湯撹拌装置および連続鋳造システム、より詳しくは、金属溶湯を撹拌するための金属溶湯撹拌装置、および、当該金属溶湯撹拌装置を備え、鋳造品を連続的に成形する連続鋳造システムに関する。 The present invention relates to a molten metal stirring device and a continuous casting system, more specifically to a molten metal stirring device for stirring molten metal, and a continuous casting system equipped with the molten metal stirring device and capable of continuously forming cast products.
従来、アルミニウム、銅などの非鉄金属の溶湯(以下、単に「金属溶湯」または「溶湯」という。)を電磁力により撹拌する金属溶湯撹拌装置が知られている。たとえば、特許文献1には、環状の鉄心に巻回された複数のコイルに三相交流電流を流して移動磁界を発生させ、鉄心内側の溶湯を撹拌する撹拌装置が記載されている。その他、リニアモータ式の溶湯撹拌装置も広く使われている。
Conventionally, there is known a molten metal stirring device that uses electromagnetic force to stir molten non-ferrous metals such as aluminum and copper (hereinafter simply referred to as "molten metal" or "molten metal"). For example,
これらの金属溶湯撹拌装置はいずれも、鉄心に巻回された複数のコイルに三相交流電流を流して移動磁界を発生させ、溶湯内に発生する渦電流により溶湯に作用する電磁力を利用して金属溶湯の撹拌を行う。 All of these molten metal stirring devices generate a moving magnetic field by passing a three-phase alternating current through multiple coils wound around an iron core, and stir the molten metal using electromagnetic forces acting on the molten metal due to eddy currents generated within the molten metal.
ところで、十分な撹拌力を確保するためには、撹拌対象の溶湯のある空間に十分な強度の磁界を発生させることが求められる。 However, to ensure sufficient stirring force, it is necessary to generate a magnetic field of sufficient strength in the space containing the molten metal to be stirred.
強力な磁界を発生させる方法として、コイルに大きな電流を流すことが考えられる。しかしながら、コイルに流す電流を大きくするにつれて、消費電力が大きくなり、撹拌装置のランニングコストが増加するという問題がある。また、水冷式など強力な冷却設備が必要となり、製造コストだけでなくメンテナンスコストも増加する。 One way to generate a strong magnetic field is to pass a large current through a coil. However, as the current through the coil increases, the power consumption increases, which increases the running costs of the mixing device. In addition, powerful cooling equipment such as a water-cooling system is required, which increases not only manufacturing costs but also maintenance costs.
強力な磁界を発生させる他の方法として、コイルの巻数を増やすことが考えられる。しかしながら、コイルの巻数の二乗に比例してコイルのインダクタンスが増加する。このため、交流電流の流れが妨げられ、強い磁界が得られないという問題がある。また、撹拌力は交流電流の周波数に比例することが知られているが、コイルの巻数を増やしてインダクタンスが増加すると、交流電流の周波数を上げることが困難となる。 Another method for generating a strong magnetic field is to increase the number of turns in the coil. However, the inductance of the coil increases in proportion to the square of the number of turns. This causes the flow of AC current to be impeded, making it difficult to obtain a strong magnetic field. In addition, it is known that the stirring force is proportional to the frequency of the AC current, but if the inductance increases as the number of turns in the coil increases, it becomes difficult to increase the frequency of the AC current.
本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、低消費電力でありながら、大きな撹拌力を得ることが可能な金属溶湯撹拌装置、および連続鋳造システムを提供することを目的とする。 The present invention was made based on the above technical recognition, and aims to provide a molten metal stirring device and continuous casting system that can obtain a large stirring force while consuming low power.
本発明に係る金属溶湯撹拌装置は、
金属溶湯を攪拌するための金属溶湯攪拌装置であって、
第1~第3の磁界発生部を有する磁場装置を備え、
前記第1~第3の磁界発生部の各々は、
第1の環状鉄心と、
前記第1の環状鉄心と中心軸が同軸であり、前記第1の環状鉄心から間隔をあけて配置された第2の環状鉄心と、
前記第1の環状鉄心と前記第2の環状鉄心を連結する第1のヨークと、
前記中心軸を挟んで前記第1のヨークに対向するように配置され、前記第1の環状鉄心と前記第2の環状鉄心を連結する第2のヨークと、
前記第1の環状鉄心に巻回された第1のコイルと、
前記第1のコイルの反対側に位置するように前記第1の環状鉄心に巻回された第2のコイルと、
前記第2の環状鉄心に巻回された第3のコイルと、
前記第3のコイルの反対側に位置するように前記第2の環状鉄心に巻回された第4のコイルと、を有し、
前記第1のコイルおよび前記第2のコイルはいずれも、電流が流れたときに、前記第1のヨークおよび前記第2のヨークの一方のヨークに向かう第1の磁界を発生するように巻回されており、かつ、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルはいずれも、電流が流れたときに、前記一方のヨークに向かう第2の磁界を発生するように巻回されており、
前記第1~第3の磁界発生部は、各々の前記第1および第2のヨークが互いに間隔をあけて位置するように配置されていることを特徴とする。
The molten metal stirring device according to the present invention is
A molten metal stirring device for stirring a molten metal,
A magnetic field device having first to third magnetic field generating units,
Each of the first to third magnetic field generating units is
A first annular core;
a second annular core having a central axis coaxial with the first annular core and spaced apart from the first annular core;
a first yoke connecting the first annular core and the second annular core;
a second yoke arranged to face the first yoke across the central axis and connecting the first annular core and the second annular core;
a first coil wound around the first annular core;
a second coil wound around the first annular core so as to be located on the opposite side of the first coil;
a third coil wound around the second annular core; and
a fourth coil wound around the second annular core so as to be located on the opposite side of the third coil,
each of the first coil and the second coil is wound so as to generate a first magnetic field directed toward one of the first yoke and the second yoke when a current flows therethrough, and each of the third coil and the fourth coil is wound so as to generate a second magnetic field directed toward the one of the yokes when a current flows therethrough;
The first to third magnetic field generating units are characterized in that the first and second yokes of each unit are disposed at intervals from each other.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2の環状鉄心は、前記中心軸に沿う第1方向の厚みが前記第1方向に直交する第2方向の厚みよりも小さいようにしてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first and second annular iron cores of the first to third magnetic field generating units may be configured so that a thickness in a first direction along the central axis is smaller than a thickness in a second direction perpendicular to the first direction.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2の環状鉄心は、鋳型の形状に応じた平面形状を有してもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first and second annular iron cores of the first to third magnetic field generating units may have a planar shape corresponding to the shape of a mold.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2の環状鉄心の平面形状は円形であるようにしてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first and second annular iron cores of the first to third magnetic field generating units may each have a circular planar shape.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1~第3の磁界発生部は、前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2のヨークが前記中心軸まわりの円周上に等間隔で位置するように、配置されてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first to third magnetic field generating units may be arranged such that the first and second yokes of the first to third magnetic field generating units are positioned at equal intervals on a circumference around the central axis.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1の磁界発生部の前記第1の環状鉄心、前記第2の磁界発生部の前記第1の環状鉄心、前記第3の磁界発生部の前記第1の環状鉄心、前記第1の磁界発生部の前記第2の環状鉄心、前記第2の磁界発生部の前記第2の環状鉄心、前記第3の磁界発生部の前記第2の環状鉄心が、この順で前記中心軸の方向に沿って配置されてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first annular iron core of the first magnetic field generating unit, the first annular iron core of the second magnetic field generating unit, the first annular iron core of the third magnetic field generating unit, the second annular iron core of the first magnetic field generating unit, the second annular iron core of the second magnetic field generating unit, and the second annular iron core of the third magnetic field generating unit may be arranged in this order along the direction of the central axis.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1の磁界発生部の前記第1のコイル、前記第2のコイル、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルは、直列接続され、第1の直列コイルを形成し、
前記第2の磁界発生部の前記第1のコイル、前記第2のコイル、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルは、直列接続され、第2の直列コイルを形成し、
前記第3の磁界発生部の前記第1のコイル、前記第2のコイル、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルは、直列接続され、第3の直列コイルを形成し、
前記第1の直列コイル、前記第2の直列コイルおよび前記第3の直列コイルはスター結線されている。
In addition, in the molten metal stirring device,
the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the first magnetic field generating unit are connected in series to form a first series coil;
the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the second magnetic field generating unit are connected in series to form a second series coil;
the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the third magnetic field generating unit are connected in series to form a third series coil;
The first series coil, the second series coil and the third series coil are star-connected.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1の直列コイルにR相の電流を流し、前記第2の直列コイルにS相の電流を流し、前記第3の直列コイルにT相の電流を流す交流電源をさらに備えてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The motor may further include an AC power supply that causes an R-phase current to flow through the first series coil, an S-phase current to flow through the second series coil, and a T-phase current to flow through the third series coil.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1の磁界発生部の前記第1のヨークおよび前記第2のヨークと、前記第2の磁界発生部の前記第1のヨークおよび前記第2のヨークと、前記第3の磁界発生部の前記第1のヨークおよび前記第2のヨークは、各ヨークの前記中心軸への射影の一部が互いに重なるように配置されてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first yoke and the second yoke of the first magnetic field generating unit, the first yoke and the second yoke of the second magnetic field generating unit, and the first yoke and the second yoke of the third magnetic field generating unit may be arranged so that a portion of the projection of each yoke onto the central axis overlaps with each other.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記磁場装置を収納するケースをさらに備え、
前記ケースは、
外筒部と、
前記外筒部と同軸の内筒部と、
前記外筒部と前記内筒部間の一方の側の隙間を閉塞する底板と、
前記外筒部と前記内筒部間の他方の側の隙間を閉塞する蓋板と、を有し、
前記磁場装置は、前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2の環状鉄心に前記内筒部が挿通されるように、前記ケース内に収納されるようにしてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The magnetic field device further includes a case for housing the magnetic field device.
The case is
An outer cylinder portion;
an inner cylindrical portion coaxial with the outer cylindrical portion;
a bottom plate that closes a gap on one side between the outer cylinder portion and the inner cylinder portion;
a cover plate that closes the gap on the other side between the outer cylinder portion and the inner cylinder portion,
The magnetic field device may be housed in the case such that the inner cylindrical portion is inserted into the first and second annular iron cores of the first to third magnetic field generating units.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記外筒部に、前記ケースの内部に空気を取り入れるための空気取入口と、前記ケース内の空気を外部に排出するための空気排出口が設けられてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The outer cylinder portion may be provided with an air intake port for taking air into the inside of the case, and an air exhaust port for exhausting air inside the case to the outside.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記空気取入口および前記空気排出口は、前記磁場装置を挟むように配設されてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The air intake and the air exhaust may be disposed on opposite sides of the magnetic field device.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記空気取入口にはブロワーが接続され、前記磁場装置は強制空冷されるようにしてもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
A blower may be connected to the air intake to provide forced air cooling for the magnetic field device.
また、前記金属溶湯撹拌装置において、
前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2のヨークは、前記中心軸に向かって突出した突起部を有してもよい。
In addition, in the molten metal stirring device,
The first and second yokes of the first to third magnetic field generating units may have protrusions protruding toward the central axis.
本発明に係る連続鋳造システムは、
入口側から液相状態の金属溶湯の供給を受け、冷却により固相状態の鋳造品を出口側から排出する鋳型と、
前記鋳型の少なくとも一部を囲繞するように設けられた前記金属溶湯攪拌装置と、
を備えることを特徴とする。
The continuous casting system according to the present invention comprises:
A mold that receives liquid molten metal from an inlet and discharges a solid casting from an outlet by cooling;
The molten metal stirring device is provided so as to surround at least a portion of the mold;
The present invention is characterized by comprising:
本発明によれば、低消費電力でありながら、大きな撹拌力を得ることが可能な金属溶湯撹拌装置、および連続鋳造システムを提供することができる。 The present invention provides a molten metal stirring device and continuous casting system that can generate a large stirring force while consuming low power.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
<金属溶湯撹拌装置1>
実施形態に係る金属溶湯撹拌装置1の概略的な構成を説明する。図1は金属溶湯撹拌装置1の正面図を示し、図2は金属溶湯撹拌装置1の側面の一部断面図を示している。なお、図1では、磁場装置2の環状鉄心21に巻回されたコイルは図示していない。また、図2では、磁場装置2の環状鉄心21~26に巻回されたコイル、ヨーク(継鉄)、および取付台8は図示していない。
<Molten
A schematic configuration of a molten
金属溶湯撹拌装置1は、磁場装置2が発生する移動磁界により金属溶湯に作用する電磁力を利用して金属溶湯を撹拌するように構成されている。
The molten
図1に示すように、金属溶湯撹拌装置1は、磁場装置2と、ケース3と、空気取入口4と、空気排出口5と、端子箱6と、交流電源7と、取付台8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the molten
磁場装置2は、溶湯を撹拌するための移動磁界を発生するように構成されている。この磁場装置2は、ケース3内に収納されている。金属溶湯撹拌装置1の動作時において、磁場装置2は、空気取入口4から取り入れられた冷却用空気によって冷却される。
The
磁場装置2は、図2に示すように、間隔をあけて配置された複数の環状鉄心21~26を有する。環状鉄心21~26は、各々の中心軸CLが同軸になるように配置されている。なお、本実施形態では環状鉄心21~26は等間隔で配置されているが、不等間隔で配置されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
環状鉄心21~26は、強磁性体からなり、たとえば、珪素鋼板、炭素鋼板から構成される。鉄損を低減する観点からは珪素鋼板が有利である。ただし、後述のように、本実施形態によれば、動作時に環状鉄心21~26に発生する渦電流を従来よりも低減できるため、コスト的に有利な炭素鋼板を用いることが可能である。炭素鋼板を用いることで、磁場装置2の軽量化を図ることもできる。
The annular cores 21-26 are made of a ferromagnetic material, for example, silicon steel plate or carbon steel plate. From the viewpoint of reducing iron loss, silicon steel plate is advantageous. However, as described below, according to this embodiment, the eddy currents generated in the annular cores 21-26 during operation can be reduced more than in the past, so it is possible to use carbon steel plate, which is more cost-effective. Using carbon steel plate also makes it possible to reduce the weight of the
磁束の漏れを減らす観点から、環状鉄心21~26は閉じていることが好ましい。ただし、環状鉄心の一部にギャップが設けられることは排除されず、ギャップが設けられた鉄心も本願にいう環状鉄心に含まれる。
From the viewpoint of reducing magnetic flux leakage, it is preferable that the
環状鉄心21~26は、薄型であってもよい。図2に示すように、環状鉄心21~26は、中心軸CLに沿う第1方向の厚みt1が第1方向に直交する第2方向の厚みt2よりも小さいようにしてもよい。これにより、磁場装置2の冷却効率をさらに向上させることができるとともに、鉄損をさらに低減することができる。なお、所望の起磁力を確保できるよう、環状鉄心の磁気飽和値に基づいて環状鉄心の第1および第2方向の厚みをそれぞれ設定することが好ましい。
The annular cores 21-26 may be thin. As shown in FIG. 2, the annular cores 21-26 may have a thickness t1 in a first direction along the central axis CL that is smaller than a thickness t2 in a second direction perpendicular to the first direction. This can further improve the cooling efficiency of the
環状鉄心21~26は、鋳型(鋳造物)の形状に応じた平面形状を有する。本実施形態の金属溶湯撹拌装置1はビレットを鋳造する鋳型に設けられるため、環状鉄心21~26の平面形状は円形である。スラブを鋳造する場合は、環状鉄心21~26の平面形状を方形としてもよい。この場合、環状鉄心21~26は、円環ではなく、方環となる。
The annular cores 21-26 have a planar shape that corresponds to the shape of the mold (casting). Since the molten
図3A~図3Fに示すように、各環状鉄心21~26には、中心軸CLに関して対称な位置に2本のコイルが巻回されている。すなわち、環状鉄心21にはコイル41aおよびコイル41bが巻回され、環状鉄心22にはコイル42aおよびコイル42bが巻回され、環状鉄心23にはコイル43aおよびコイル43bが巻回され、環状鉄心24にはコイル44aおよびコイル44bが巻回され、環状鉄心25にはコイル45aおよびコイル45bが巻回され、環状鉄心26にはコイル46aおよびコイル46bが巻回されている。本実施形態では、各コイルが発生する磁界の強さを略等しくするために、各コイルの巻数は同じである。なお、コイルと環状鉄心の間に絶縁用の絶縁紙が介装されてもよい。
As shown in Figures 3A to 3F, two coils are wound around each of the
コイル41aおよびコイル41bは互いに正巻きに環状鉄心21に巻回され、コイル44aおよびコイル44bは互いに正巻きに環状鉄心24に巻回されている。コイル41aおよびコイル41b(コイル44aおよびコイル44b)は逆向きに電流が流れるように直列接続される(図7参照)。これにより、第1の直列コイルに電流が流れる際に、互いに逆向きの磁界が発生する。
なお、コイル41aおよびコイル41bは互いに逆巻きに環状鉄心21に巻回され、コイル44aおよびコイル44bは互いに逆巻きに環状鉄心24に巻回されてもよい。この場合、コイル41aおよびコイル41b(コイル44aおよびコイル44b)は正向きに電流が流れるように直列接続される。
In addition, coils 41a and 41b may be wound around
同様に、コイル42aおよびコイル42bは環状鉄心22に互いに正巻きに巻回され、コイル45aおよびコイル45bは環状鉄心25に互いに正巻きに巻回されている。コイル43aおよびコイル43bは環状鉄心23に互いに正巻きに巻回され、コイル46aおよびコイル46bは環状鉄心26に互いに正巻きに巻回されている。
Similarly, coils 42a and 42b are wound in a forward direction relative to each other around the
コイルの巻き方や各コイルの接続方法は、各環状鉄心に逆向きの磁界が発生すればよく、特に限定されない。 There are no particular limitations on how the coils are wound or connected, as long as they generate magnetic fields in opposite directions in each annular core.
環状鉄心21~26は、3組のペアに分かれ、各組の環状鉄心は2つのヨークで連結されている。このヨークは、環状鉄心に巻回された2つのコイルの間に設けられ、後述のようにコイル通電時に磁極として機能する。なお、各ヨークは、たとえば、鉄、純鉄(SUY)、SS材、パーメンジュール等の合金からなる。
The
詳しくは、図4、図5Aおよび図5Bに示すように、環状鉄心21と環状鉄心24は、ヨーク31aとヨーク31bによって連結されている。同様に、環状鉄心22と環状鉄心25は、ヨーク32aとヨーク32bによって連結され、環状鉄心23と環状鉄心26は、ヨーク33aとヨーク33bによって連結されている。
More specifically, as shown in Figures 4, 5A, and 5B,
各ヨークは、側面視で略コの字状であり、環状鉄心に接続する接続部と、接続部同士を繋ぐ連結部とを有する。詳しくは、図5Aおよび図5Bに示すように、ヨーク31aは、環状鉄心21に接続する接続部31a1と、環状鉄心24に接続する接続部31a2と、接続部31a1と接続部31a2を連結する連結部31a3とを有する。ヨーク31bは、環状鉄心21に接続する接続部31b1と、環状鉄心24に接続する接続部31b2と、接続部31b1と接続部31b2を連結する連結部31b3とを有する。
Each yoke is roughly U-shaped in side view and has a connection portion that connects to the annular core and a linking portion that connects the connection portions together. In more detail, as shown in Figures 5A and 5B,
同様に、ヨーク32aは、環状鉄心22に接続する接続部32a1と、環状鉄心25に接続する接続部32a2と、接続部32a1と接続部32a2を連結する連結部32a3とを有する。ヨーク32bは、環状鉄心22に接続する接続部32b1と、環状鉄心25に接続する接続部32b2と、接続部32b1と接続部32b2を連結する連結部32b3とを有する。
Similarly,
同様に、ヨーク33aは、環状鉄心23に接続する接続部33a1と、環状鉄心26に接続する接続部33a2と、接続部33a1と接続部33a2を連結する連結部33a3とを有する。ヨーク33bは、環状鉄心23に接続する接続部33b1と、環状鉄心26に接続する接続部33b2と、接続部33b1と接続部33b2を連結する連結部33b3とを有する。
Similarly,
なお、各ヨークの形状はコの字状に限られない。たとえば、各環状鉄心は内周面に中心に向かう突起部を有し、2つの環状鉄心の突起部間をヨークが連結するようにしてもよい。また、各ヨークの連結部が中心軸CLに向かって膨らんだ弧状に形成されてもよい。 The shape of each yoke is not limited to a U-shape. For example, each annular core may have a protrusion on its inner circumferential surface that faces the center, and the yoke may connect the protrusions of the two annular cores. Also, the connecting portion of each yoke may be formed in an arc shape that bulges toward the central axis CL.
図4に示すように、6つのヨーク(ヨーク31a,31b,32a,32b,33a,33b)は重ならないように配置されている。本実施形態のように環状鉄心21~26が円環の場合、6つのヨークは環状鉄心21~26の中心軸CLまわりの円周上に等間隔(60°間隔)で位置する。
As shown in FIG. 4, the six yokes (
上記のように、環状鉄心21~26は3組(すなわち、環状鉄心21と環状鉄心24、環状鉄心22と環状鉄心25、環状鉄心23と環状鉄心26)に分かれ、各組の環状鉄心は2本のヨークで連結されている。環状鉄心21,24と、ヨーク31a,31bは第1の磁界発生部を構成する。環状鉄心22,25と、ヨーク32a,32bは第2の磁界発生部を構成する。環状鉄心23,26と、ヨーク33a,33bは第3の磁界発生部を構成する。磁界発生部の動作については、のちほど図7および図8を参照して説明する。
As described above, the
本実施形態の磁場装置2では、第1の磁界発生部の環状鉄心21、第2の磁界発生部の環状鉄心22、第3の磁界発生部の環状鉄心23、第1の磁界発生部の環状鉄心24、第2の磁界発生部の環状鉄心25、第3の磁界発生部の環状鉄心26が、この順で環状鉄心21~26の中心軸CLの方向に沿って配置されている。すなわち、第1~第3の磁界発生部が互いに組み合わさるようにして磁場装置2は構成されている。
In the
次に、環状鉄心21~26に巻回されたコイル間の接続関係について説明する。
Next, we will explain the connection relationship between the coils wound around the
図6に示すように、コイル41a、コイル41b、コイル44aおよびコイル44bは直列に接続され、第1の直列コイルを形成している。同様に、コイル42a、コイル42b、コイル45aおよびコイル45bは直列に接続され、第2の直列コイルを形成している。コイル43a、コイル43b、コイル46aおよびコイル46bは直列に接続され、第3の直列コイルを形成している。そして、第1の直列コイル、第2の直列コイルおよび第3の直列コイルは、スター結線されている。第1の直列コイルは交流電源7のR相に電気的に接続され、第2の直列コイルは交流電源7のS相に電気的に接続され、第3の直列コイルは交流電源7のT相に電気的に接続される。
As shown in FIG. 6,
なお、コイル間の接続は上記に限定されず、後述の反発磁界(H1,H2,H3)が生成すれば他の接続形態であってもよい。 The connection between the coils is not limited to the above, and other connection configurations are possible as long as the repulsive magnetic fields (H1, H2, H3) described below are generated.
次に、磁場装置2を収納するケース3について説明する。
Next, we will explain the
図1および図2に示すように、ケース3は、外筒部3aと、外筒部3aと同軸の内筒部3bと、底板3cと、蓋板3dと、を有している。ケース3の材質は特に限定されないが、たとえば、耐火材、ステンレス等の金属からなる。
As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the
底板3cは、外筒部3aと内筒部3b間の一方の側(図2では右側)の隙間を閉塞する。蓋板3dは、外筒部3aと内筒部3b間の他方の側(図2では左側)の隙間を閉塞する。たとえば、底板3cは外筒部3aおよび内筒部3bに溶接されており、蓋板3dは、ねじやボルト等の締結手段により、外筒部3aおよび内筒部3bに着脱可能に取り付けられている。
The
磁場装置2は、環状鉄心21~26に内筒部3bが挿通されるようにケース3内に収納されている。環状鉄心21~26が内筒部3bから所定の距離を保つように、環状鉄心21~26と内筒部3bの間には、絶縁材料からなるスペーサ(図示せず)が介装される。そして、当該スペーサを磁場装置2の中心軸CLの方向に沿って貫通するようにスタッドボルト(図示せず)を設ける。このスタッドボルトの両端がケース3の底板3cおよび蓋板3dに固定されることで、磁場装置2はケース3内に固定される。
The
なお、環状鉄心間の距離を一定に保つように、環状鉄心間にスペーサが介装されてもよい。 In addition, spacers may be interposed between the annular cores to keep the distance between them constant.
空気取入口4は、磁場装置2を冷却するための空気をケース3の内部に取り入れるために設けられている。空気排出口5は、ケース3内の空気を外部に排出するために設けられている。本実施形態では、空気取入口4は、冷風供給用エアダクトの接続フランジとして構成されている。このため、ブロワー(図示せず)を空気取入口4に接続し、磁場装置2を強制空冷することが可能である。
The
図1に示すように、空気取入口4および空気排出口5は、ケース3の周面(外筒部3a)に設けられている。これにより、ケース3内に取り込まれた冷却用空気は環状鉄心21~26間を通って空気排出口5から排出されるようになり、磁場装置2の冷却効率を高めることができる。なお、空気取入口4と空気排出口5は、図1に示すように、一直線上に設けられてもよい。
As shown in FIG. 1, the
端子箱(ターミナルボックス)6は、ケース3に設けられており、ターミナルポスト(図示せず)が収納されている。ターミナルポストは、磁場装置2のコイルと電気的に接続されている。端子箱6は、ターミナルポストと交流電源7を接続する配線を導入するための配線導入口6aを有する。
The
交流電源7は、三相の交流電源であり、定電流、定周波数の三相交流電流を出力する。詳しくは、交流電源7は、第1の直列コイルにR相の電流を流し、第2の直列コイルにS相の電流を流し、第3の直列コイルにT相の電流を流す。
The
交流電源7は、撹拌力および撹拌速度を調整するために、出力電流および周波数をそれぞれ可変に構成されてもよい。
The
取付台8は、磁場装置2が収納されたケース3が載置される支持台である。
The mounting
なお、本実施形態では、磁場装置2は横向きに(すなわち、環状鉄心21~26の中心軸CLが水平方向になるように)設置されている。これに限られず、磁場装置2は、縦向きに(すなわち、中心軸CLが垂直方向になるように)設置されてもよい。
In this embodiment, the
<磁場装置2の動作>
次に、磁場装置2の動作について説明する。前述のように、磁場装置2は、3つの磁界発生部を有するものとして構成されている。すなわち、2つのヨークで連結された2つの環状鉄心を一単位としてみると、磁場装置2は、3つの磁界発生部(第1の磁界発生部、第2の磁界発生部および第3の磁界発生部)を有する。
<Operation of
Next, the operation of the
詳しくは、第1の磁界発生部は、環状鉄心21、環状鉄心24、ヨーク31aおよびヨーク31bを有する。第2の磁界発生部は、環状鉄心22、環状鉄心25、ヨーク32aおよびヨーク32bを有する。第3の磁界発生部は、環状鉄心23、環状鉄心26、ヨーク33aおよびヨーク33bを有する。第1~第3の磁界発生部は、図4に示すように、6つのヨーク(ヨーク31a,31b,32a,32b,33a,33b)が互いに間隔をあけて位置するように配置されている。
In more detail, the first magnetic field generating unit has
図7および図8を参照して、第1の磁界発生部で発生する磁界について説明する。なお、図8ではコイルを省略している。 The magnetic field generated by the first magnetic field generating unit will be described with reference to Figures 7 and 8. Note that the coil is omitted in Figure 8.
交流電源7から出力された電流がコイル41aおよびコイル41bに流れると、環状鉄心21には磁界H1および磁界H2が発生する。すなわち、コイル41aに電流が流れることで磁界H1が発生し、コイル41bに電流が流れることで磁界H2が発生する。磁界H1と磁界H2は向きが反対で、大きさが略等しい。
When the current output from the
このように発生した磁界H1と磁界H2は、環状鉄心21中をヨーク31bの方に向かい、接続部31b1が設けられた部分で衝突、反発した後、接続部31b1を通って連結部31b3に流れる。環状鉄心24についても同様である。すなわち、コイル44aおよびコイル44bに電流が流れることで環状鉄心24に発生した2つの磁界がヨーク31bの接続部31b2が設けられた部分で衝突、反発した後、接続部31b2を通って連結部31b3に流れる。
The magnetic fields H1 and H2 thus generated flow through the
環状鉄心21および環状鉄心24から連結部31b3に流れ込んだ2つの反発磁界は、図8に示すように、連結部31b3の中央付近でさらに衝突、反発し、磁界H3として、ヨーク31aの連結部31a3に向けて放射される。
The two repulsive magnetic fields that flow from the
このように磁界発生部は、各環状鉄心での磁界の反発と、一方のヨークの連結部での磁界の反発という、二段階の磁界の反発を経て強力な磁界を生成し、もう一方のヨークに向けて放射する。 In this way, the magnetic field generating unit generates a strong magnetic field through two stages of magnetic field repulsion: the repulsion of the magnetic field at each annular iron core and the repulsion of the magnetic field at the connection part of one of the yokes, and radiates it toward the other yoke.
第2の磁界発生部および第3の磁界発生部についても、第1の磁界発生部と同様に、交流電源7から出力された電流がコイルに流れると、2段階の反発を経て形成された強力な磁界が一方のヨークの連結部から他方のヨークの連結部に向けて放射される。
As with the first magnetic field generating unit, when the current output from the
金属溶湯撹拌装置1の動作時において、第1~第3の磁界発生部のコイルには三相交流電流が流れる。すなわち、第1の磁界発生部の第1の直列コイルには交流電源7のR相の電流が流れ、第2の磁界発生部の第2の直列コイルにはS相の電流が流れ、第3の磁界発生部の第3の直列コイルには交流電源7のT相の電流が流れる。これにより、環状鉄心21~26内に強力な移動磁界が発生する。この移動磁界により、磁場装置2の内側にある金属溶湯を十分な力で撹拌することができる。
When the molten
<作用効果>
上記のように、本実施形態の金属溶湯撹拌装置1では、磁場装置2が第1~第3の磁界発生部を有し、各磁界発生部が環状鉄心およびコイルを有する。このように環状鉄心およびコイルが分割されているため、各環状鉄心および各コイルにかかる熱的および電気的な負荷が軽減される。
<Action and effect>
As described above, in the molten
詳しくは、磁場装置2の環状鉄心が間隔をあけて同軸に配置された複数の環状鉄心21~26から構成されるため、磁場装置2の鉄心の表面積が大きくなる。このため、従来に比べて放熱特性を大幅に改善することができる。その結果、従来の溶湯撹拌装置では、水冷により磁場装置を冷却することが不可欠であったが、本実施形態によれば、空冷により磁場装置を冷却することが可能である。水冷式の場合は、管路の詰まりを防ぐために、軟水化処理等の冷却水の前処理や藻の定期的除去といったメンテナンスコストが膨大である。本実施形態によれば、このようなメンテナンスコストを削減することができる。加えて、金属溶湯撹拌装置1の小型化を図ることができる。
More specifically, the surface area of the
また、環状鉄心21~26を薄型にすることで、冷却効率をさらに高めることができる。前述のように、環状鉄心21~26の厚みt1を厚みt2よりも小さくことにより、磁場装置2の冷却効率をさらに向上させることができ、鉄損もさらに低減することができる。
In addition, by making the annular cores 21-26 thinner, the cooling efficiency can be further improved. As mentioned above, by making the thickness t1 of the annular cores 21-26 smaller than the thickness t2, the cooling efficiency of the
また、空気取入口4および空気排出口5がケース3の外筒部3aに磁場装置2を挟むように配設されることで、冷却用空気が環状鉄心間を通り抜けるため、磁場装置2を高効率で冷却することができる。
In addition, the
また、各環状鉄心21~26は従来の磁場装置の環状鉄心よりも薄いため、コイルの通電時に各環状鉄心21~26に発生する渦電流を低減することができる。このため、環状鉄心21~26の材料として、低鉄損の薄型珪素鋼板を積層したものでなく、汎用の炭素鋼板を使用することができる。したがって、磁場装置2のコスト(設計費、材料費、製造費)を削減できるとともに、金属溶湯撹拌装置1の軽量化を図ることができる。
In addition, because each of the annular cores 21-26 is thinner than the annular cores of conventional magnetic field devices, it is possible to reduce eddy currents that occur in each of the annular cores 21-26 when current is passed through the coil. For this reason, general-purpose carbon steel plates can be used as the material for the annular cores 21-26, rather than laminated thin silicon steel plates with low iron loss. This allows the cost of the magnetic field device 2 (design costs, material costs, and manufacturing costs) to be reduced, and the weight of the molten
さらに、本実施形態の金属溶湯撹拌装置1では、2つの環状鉄心と2つのヨークを有する磁界発生部において、反発磁界による強力な移動磁界を生成する。これにより、コイルに大きな電流を流さずとも、強力な磁界を発生させることができる。
Furthermore, in the molten
ここで、磁場装置2が有する第1~第3の磁界発生部の構成を整理すると、以下のとおりである。
各磁界発生部は同軸に配置された2つの環状鉄心を有し、各環状鉄心には2つのコイルが巻回されており、2つの環状鉄心は2つのヨークで連結されている。すなわち、各磁界発生部は、第1の環状鉄心(21,22,23)と、第1の環状鉄心と中心軸CLが同軸であり、第1の環状鉄心から間隔をあけて配置された第2の環状鉄心(24,25,26)と、中心軸CLに沿って延在し、第1の環状鉄心と第2の環状鉄心を連結する第1のヨーク(31a,32a,33a)と、中心軸CLを挟んで第1のヨークに対向するように中心軸CLに沿って延在し、第1の環状鉄心と第2の環状鉄心を連結する第2のヨーク(31b,32b,33b)と、第1のヨークおよび前記第2のヨーク間における第1の環状鉄心に巻回された第1のコイル(41a,42a,43a)と、第1および第2のヨークを挟んで第1のコイルの反対側に位置するように第1の環状鉄心に巻回された第2のコイル(41b,42b,43b)と、第1のヨークおよび第2のヨーク間における第2の環状鉄心に巻回された第3のコイル(44a,45a,46a)と、第1および第2のヨークを挟んで第3のコイルの反対側に位置するように第2の環状鉄心に巻回された第4のコイル(44b,45b,46b)と、を有している。
Here, the configurations of the first to third magnetic field generating units of the
Each magnetic field generating unit has two coaxially arranged annular iron cores, two coils are wound around each annular iron core, and the two annular iron cores are connected by two yokes. That is, each magnetic field generating unit includes a first annular iron core (21, 22, 23), a second annular iron core (24, 25, 26) that is coaxial with the first annular iron core and is arranged at a distance from the first annular iron core and has a central axis CL, a first yoke (31a, 32a, 33a) that extends along the central axis CL and connects the first annular iron core to the second annular iron core, a second yoke (31b, 32b, 33b) that extends along the central axis CL so as to face the first yoke across the central axis CL and connects the first annular iron core to the second annular iron core, and a coil that connects the first yoke and the second annular iron core. The coil has a first coil (41a, 42a, 43a) wound around a first annular core between the yokes, a second coil (41b, 42b, 43b) wound around the first annular core so as to be located on the opposite side of the first coil across the first and second yokes, a third coil (44a, 45a, 46a) wound around the second annular core between the first and second yokes, and a fourth coil (44b, 45b, 46b) wound around the second annular core so as to be located on the opposite side of the third coil across the first and second yokes.
第1~第3の磁界発生部は、各磁界発生部の第1および第2のヨーク(31a,32a,33a,31b,32b,33b)が互いに重ならないように配置されている。すなわち、第1~第3の磁界発生部は、各々の第1および第2のヨークが環状鉄心21~26の中心軸CLまわりに互いに間隔をあけて位置するように配置されている。本実施形態では、第1~第3の磁界発生部は、環状鉄心21~26の中心軸CLのまわりに60°間隔で回転移動した位置に配置されている。
The first to third magnetic field generating units are arranged so that the first and second yokes (31a, 32a, 33a, 31b, 32b, 33b) of each magnetic field generating unit do not overlap with each other. In other words, the first to third magnetic field generating units are arranged so that the first and second yokes of each magnetic field generating unit are positioned at intervals from each other around the central axis CL of the
本実施形態では、図5Aに示すように、各ヨークは中心軸CLの方向に重複する長さLを有している。すなわち、第1の磁界発生部のヨーク31a,31bと、第2の磁界発生部のヨーク32a,32bと、第3の磁界発生部のヨーク33a,33bとは、各ヨークの中心軸CLへの射影の一部が互いに重なるように配置されている。このようにして6つのヨークが中心軸CLの方向にできるだけ分散しないように配置されていることにより、中心軸CLまわりに均一な撹拌力を発生させることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 5A, each yoke has a length L that overlaps in the direction of the central axis CL. That is, the
前述のように、本実施形態の磁場装置2では、第1の磁界発生部の第1の環状鉄心、第2の磁界発生部の第1の環状鉄心、第3の磁界発生部の第1の環状鉄心、第1の磁界発生部の第2の環状鉄心、第2の磁界発生部の第2の環状鉄心、第3の磁界発生部の第2の環状鉄心が、この順で環状鉄心の中心軸CLの方向に沿って配置されている。これにより、各ヨークの中心軸CLへの射影の重なりが大きくなり、中心軸CLまわりに均一な撹拌力を発生させ易くすることができる。
As described above, in the
なお、上記形態に限られず、磁場装置は、第1~第3の磁界発生部を直列的に配置して構成されてもよい。この場合、第1の磁界発生部の第1の環状鉄心、第1の磁界発生部の第2の環状鉄心、第2の磁界発生部の第1の環状鉄心、第2の磁界発生部の第2の環状鉄心、第3の磁界発生部の第1の環状鉄心、第3の磁界発生部の第2の環状鉄心が、この順で環状鉄心の中心軸CLの方向に沿って配置される。環状鉄心21~26をどのようにヨークで連結するかは所要の撹拌特性等に応じて任意に選択可能である。
In addition, the magnetic field device is not limited to the above form, and may be configured by arranging the first to third magnetic field generating units in series. In this case, the first annular iron core of the first magnetic field generating unit, the second annular iron core of the first magnetic field generating unit, the first annular iron core of the second magnetic field generating unit, the second annular iron core of the second magnetic field generating unit, the first annular iron core of the third magnetic field generating unit, and the second annular iron core of the third magnetic field generating unit are arranged in this order along the direction of the central axis CL of the annular iron cores. How the
各磁界発生部の第1のコイルおよび第2のコイルは、電流が流れたときに、第1の環状鉄心に第1のヨークおよび第2のヨークの一方のヨーク(図7ではヨーク31b)に向かう第1の磁界(H1)を発生するように巻回され接続されており、かつ、第3のコイルおよび第4のコイルは、電流が流れたときに、当該一方のヨークに向かう第2の磁界(H2)を発生するように巻回され接続されている。
The first coil and the second coil of each magnetic field generating unit are wound and connected so as to generate a first magnetic field (H1) toward one of the first and second yokes (
各磁界発生部の第1および第2のヨークは、コイルに通電した際に磁極となる。第1~第3の磁界発生部に三相交流を流すことで、各磁界発生部の磁極間に移動磁界が発生する。 The first and second yokes of each magnetic field generating unit become magnetic poles when electricity is passed through the coil. By passing three-phase alternating current through the first to third magnetic field generating units, a moving magnetic field is generated between the magnetic poles of each magnetic field generating unit.
上記の各磁界発生部において、第1の環状鉄心の第1のコイルに流れる電流により発生する磁界H1と、第2のコイルに流れる電流により発生する磁界H2が、ヨークが設けられた部分で衝突、反発する。反発磁界はヨークに流れ込む。第2の環状鉄心についても同様に、第3のコイルで発生した磁界と第4のコイルで発生した磁界が衝突した反発磁界が上記ヨークに流れ込む。ヨークの両端部から流れ込んだ反発磁界はヨークの中央部分においてさらに衝突、反発し、対向するヨークに向かって放射される。このように二段階の反発を経ることで強力な磁界を得ることができる。これにより、ヨーク(磁極)に集中する磁束は、従来の磁場装置の2~3倍以上となる。 In each of the magnetic field generating sections, the magnetic field H1 generated by the current flowing through the first coil of the first annular iron core and the magnetic field H2 generated by the current flowing through the second coil collide and repel each other where the yoke is provided. The repulsive magnetic field flows into the yoke. Similarly, in the second annular iron core, the magnetic field generated by the third coil and the magnetic field generated by the fourth coil collide and the repulsive magnetic field flows into the yoke. The repulsive magnetic fields flowing in from both ends of the yoke further collide and repel each other in the center of the yoke, and are radiated toward the opposing yoke. In this way, a strong magnetic field can be obtained by going through two stages of repulsion. As a result, the magnetic flux concentrated in the yoke (magnetic pole) is two to three times greater than that of conventional magnetic field devices.
このように、本実施形態によれば、大きな電流を流さずとも強力な磁界を生成することができ、大きな撹拌力を得ることができる。よって、低消費電力でありながら、大きな撹拌力を有する金属溶湯撹拌装置を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, a strong magnetic field can be generated without passing a large current, and a large stirring force can be obtained. Therefore, it is possible to provide a molten metal stirring device that has a large stirring force while consuming low power.
なお、反発磁界がヨークから放射され易くするために、図9に示すように、各ヨークに突起部34を設けてもよい。この突起部34は、環状鉄心21~26の中心軸CLに向かって突出するように設けられている。
In order to facilitate the radiation of the repulsive magnetic field from the yoke, a
<連続鋳造システム100>
次に、図10を参照して、金属溶湯撹拌装置1を用いた連続鋳造システム100について説明する。図10は、連続鋳造システム100の断面を示している。なお、図10ではヨークおよびコイルは省略している。
<
Next, a
連続鋳造システム100は、金属溶湯Mを鋳型70に流入させて鋳造品(製品)Pを連続的に成形するように構成されている。より詳しくは、連続鋳造システム100は、導電性材料の液相状態にある溶湯Mの供給を受け、この金属溶湯を冷却することにより固相状態の鋳造品Pを取り出し得るように構成されている。
The
金属溶湯Mは、たとえば、アルミニウムの溶湯である。なお、金属溶湯は、他の金属(Cu,Zn,Siなど)の溶湯であってもよいし、Al,Cu,ZnおよびSiのうち少なくとも2つからなる合金またはマグネシウム合金の溶湯であってもよい。 The molten metal M is, for example, molten aluminum. Note that the molten metal may be molten metal of other metals (Cu, Zn, Si, etc.), or may be molten metal of an alloy consisting of at least two of Al, Cu, Zn, and Si, or molten metal of a magnesium alloy.
図10に示すように、本実施形態に係る連続鋳造システム100は、鋳型70と、金属溶湯撹拌装置1とを備えている。
As shown in FIG. 10, the
鋳型70は、入口側(図10の右側)から液相状態の金属溶湯Mの供給を受け、冷却により固相状態の鋳造品Pを出口側(図10の左側)から排出する。本実施形態の鋳型70は円筒状である。円筒状の鋳型70は、その中心軸が磁場装置2の中心軸CLと同軸になるように配置される。なお、鋳造品がスラブの場合は角筒状の鋳型を用いる。
The
鋳型70は、耐火材から構成される。グラファイトから構成される場合、グラファイトは材質的に柔らかいため、表面がより滑らかな鋳造品を得ることができる。
The
鋳型70は、鋳型70内に流れ込む溶湯Mを冷却するためのウォータジャケット(図示せず)を有している。ウォータジャケット内で冷却水を循環させ、この冷却水によって鋳型70の外周を冷却する。これにより、溶湯Mは急激に冷却されることになる。ウォータジャケットは、公知の各種の構造のものを採用することが可能である。
The
金属溶湯撹拌装置1は、鋳型70の少なくとも一部を囲繞するように設けられている。鋳型70は、ケース3の内筒部3bに挿通されるように設けられる。
The molten
交流電源7の三相交流電流を磁場装置2に供給することで、鋳型70内に移動磁界が発生する。この移動磁界により未凝固の溶湯に渦電流が発生し、溶湯の撹拌が行われる。
By supplying three-phase AC current from the
上記の連続鋳造システム100によれば、金属溶湯撹拌装置1の磁場装置2が発生する強力な移動磁界により、鋳型70内の溶湯Mがしっかりと撹拌される。その結果、高品質な鋳造品Pを得ることができる。
According to the above-mentioned
交流電源7から出力される交流電流の大きさや周波数を調整することで、撹拌力を調整することができる。
The stirring force can be adjusted by adjusting the magnitude and frequency of the AC current output from the
さらに、前述のように、磁場装置2の第1~第3の磁界発生部のヨークが中心軸CLの方向に重複する長さLを有しているため、中心軸CLまわりに均一な撹拌力が発生して、鋳型70内の金属溶湯Mに作用することになる。その結果、溶湯Mの撹拌を効果的に行うことができ、高品質な鋳造品を製造することができる。
Furthermore, as described above, the yokes of the first to third magnetic field generating units of the
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 Based on the above description, a person skilled in the art may be able to conceive of additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions are possible within the scope of the conceptual idea and intent of the present invention derived from the contents defined in the claims and their equivalents.
1 金属溶湯撹拌装置
2 磁場装置
21~26 環状鉄心
31a~33a,31b~33b ヨーク
31a1~33a1,31a2~33a2,31b1~33b1,31b2~33b2 接続部
31a3~33a3,31b3~33b3 連結部
34 突起部
41a~46a,41b~46b コイル
3 ケース
3a 外筒部
3b 内筒部
3c 底板
3d 蓋板
4 空気取入口
5 空気排出口
6 端子箱
6a 配線導入口
7 交流電源
8 取付台
70 鋳型
100 連続鋳造システム
CL 中心軸
L 長さ
P 鋳造品
1 Molten
Claims (15)
第1~第3の磁界発生部を有する磁場装置を備え、
前記第1~第3の磁界発生部の各々は、
第1の環状鉄心と、
前記第1の環状鉄心と中心軸が同軸であり、前記第1の環状鉄心から間隔をあけて配置された第2の環状鉄心と、
前記第1の環状鉄心と前記第2の環状鉄心を連結する第1のヨークと、
前記中心軸を挟んで前記第1のヨークに対向するように配置され、前記第1の環状鉄心と前記第2の環状鉄心を連結する第2のヨークと、
前記第1の環状鉄心に巻回された第1のコイルと、
前記第1のコイルの反対側に位置するように前記第1の環状鉄心に巻回された第2のコイルと、
前記第2の環状鉄心に巻回された第3のコイルと、
前記第3のコイルの反対側に位置するように前記第2の環状鉄心に巻回された第4のコイルと、を有し、
前記第1のコイルおよび前記第2のコイルはいずれも、電流が流れたときに、前記第1のヨークおよび前記第2のヨークの一方のヨークに向かう第1の磁界を発生するように巻回されており、かつ、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルはいずれも、電流が流れたときに、前記一方のヨークに向かう第2の磁界を発生するように巻回されており、
前記第1~第3の磁界発生部は、各々の前記第1および第2のヨークが互いに間隔をあけて位置するように配置されていることを特徴とする金属溶湯撹拌装置。 A molten metal stirring device for stirring a molten metal,
A magnetic field device having first to third magnetic field generating units,
Each of the first to third magnetic field generating units is
A first annular core;
a second annular core having a central axis coaxial with the first annular core and spaced apart from the first annular core;
a first yoke connecting the first annular core and the second annular core;
a second yoke arranged to face the first yoke across the central axis and connecting the first annular core and the second annular core;
a first coil wound around the first annular core;
a second coil wound around the first annular core so as to be located on the opposite side of the first coil;
a third coil wound around the second annular core; and
a fourth coil wound around the second annular core so as to be located on the opposite side of the third coil,
each of the first coil and the second coil is wound so as to generate a first magnetic field directed toward one of the first yoke and the second yoke when a current flows therethrough, and each of the third coil and the fourth coil is wound so as to generate a second magnetic field directed toward the one of the yokes when a current flows therethrough;
A molten metal stirring device, characterized in that the first to third magnetic field generating units are arranged such that the first and second yokes are positioned at intervals from each other.
前記第2の磁界発生部の前記第1のコイル、前記第2のコイル、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルは、直列接続され、第2の直列コイルを形成し、
前記第3の磁界発生部の前記第1のコイル、前記第2のコイル、前記第3のコイルおよび前記第4のコイルは、直列接続され、第3の直列コイルを形成し、
前記第1の直列コイル、前記第2の直列コイルおよび前記第3の直列コイルはスター結線されていることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の金属溶湯撹拌装置。 the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the first magnetic field generating unit are connected in series to form a first series coil;
the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the second magnetic field generating unit are connected in series to form a second series coil;
the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil of the third magnetic field generating unit are connected in series to form a third series coil;
7. The molten metal stirring device according to claim 1, wherein the first series coil, the second series coil and the third series coil are star-connected.
前記ケースは、
外筒部と、
前記外筒部と同軸の内筒部と、
前記外筒部と前記内筒部間の一方の側の隙間を閉塞する底板と、
前記外筒部と前記内筒部間の他方の側の隙間を閉塞する蓋板と、を有し、
前記磁場装置は、前記第1~第3の磁界発生部の前記第1および第2の環状鉄心に前記内筒部が挿通されるように、前記ケース内に収納されることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の金属溶湯撹拌装置。 The magnetic field device further includes a case for housing the magnetic field device.
The case is
An outer cylinder portion;
an inner cylindrical portion coaxial with the outer cylindrical portion;
a bottom plate that closes a gap on one side between the outer cylinder portion and the inner cylinder portion;
a cover plate that closes the gap on the other side between the outer cylinder portion and the inner cylinder portion,
The molten metal stirring device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the magnetic field device is housed in the case so that the inner cylindrical portion is inserted into the first and second annular iron cores of the first to third magnetic field generating units.
前記鋳型の少なくとも一部を囲繞するように設けられた、請求項1~14のいずれかに記載の金属溶湯攪拌装置と、
を備えることを特徴とする連続鋳造システム。 A mold that receives liquid molten metal from an inlet and discharges a solid casting from an outlet by cooling;
The molten metal stirring device according to any one of claims 1 to 14, which is provided so as to surround at least a part of the mold;
A continuous casting system comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021089601A JP7523802B2 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Molten metal stirring device and continuous casting system |
PCT/JP2022/021022 WO2022249996A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-05-20 | Molten metal stirring device and continuous casting system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021089601A JP7523802B2 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Molten metal stirring device and continuous casting system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022182194A JP2022182194A (en) | 2022-12-08 |
JP7523802B2 true JP7523802B2 (en) | 2024-07-29 |
Family
ID=84229860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021089601A Active JP7523802B2 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Molten metal stirring device and continuous casting system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7523802B2 (en) |
WO (1) | WO2022249996A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5022716B2 (en) | 2007-01-24 | 2012-09-12 | 株式会社東芝 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control program for ultrasonic diagnostic apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5419377B2 (en) * | 1973-07-03 | 1979-07-14 | ||
SE466586B (en) * | 1988-12-07 | 1992-03-09 | Asea Brown Boveri | ELECTROMAGNETIC MOVER BEFORE STRING |
-
2021
- 2021-05-27 JP JP2021089601A patent/JP7523802B2/en active Active
-
2022
- 2022-05-20 WO PCT/JP2022/021022 patent/WO2022249996A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5022716B2 (en) | 2007-01-24 | 2012-09-12 | 株式会社東芝 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control program for ultrasonic diagnostic apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022182194A (en) | 2022-12-08 |
WO2022249996A1 (en) | 2022-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3941183A (en) | Liquid cooled electromagnetic continuous casting mold | |
JP2975313B2 (en) | Induction heating coil assembly for preventing circulating current in induction heating line for continuous casting products | |
KR102498744B1 (en) | Heating device and corresponding device and method | |
JP7523802B2 (en) | Molten metal stirring device and continuous casting system | |
US20230291295A1 (en) | Magnetohydrodynamic pump for molten salts and method of operating | |
CN111842821B (en) | Electromagnetic treatment method for melt cast by aluminum alloy flow table | |
Shakhov et al. | Electromagnetic Stirring in Continuous-Casting Machines | |
EP3849726B1 (en) | Electromagnetic stirring device in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, stirring method in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, mould and casting machine for casting aluminium or aluminium alloys | |
KR20060019594A (en) | Continuous casting installation for the electromagnetic rotation of molten metal moving inside the nozzle | |
JPS59150649A (en) | Electromagnetically stirred casting mold for continuous casting of bloom | |
JP7315261B1 (en) | Magnetic field generator and molten metal driving system | |
FI65930C (en) | ADJUSTMENT OF ADJUSTMENT OF SMALL METAL STRUCTURES AND SEALING OF UNDERFLOWER RECTANGULAR TVAERSNITT | |
EP4389316A1 (en) | Molten metal drive device, molten metal mixing system, molten metal conveyance system, continuous casting system and continuous casting system and molten metal drive method | |
Liu et al. | 3-d field path adjustments of an in-mold electromagnetic stirrer for steel mill application | |
JP5897318B2 (en) | Metal product manufacturing equipment | |
JP7207084B2 (en) | Moving coil type voice coil motor | |
US3335250A (en) | Arrangement for electromagnetic stirring of melted metals | |
JP2023026043A (en) | electromagnetic stirrer | |
Liu | In-mold electromagnetic stirrer | |
JPS6119908B2 (en) | ||
JPH0645057B2 (en) | Electromagnetic stirrer for continuous casting mold | |
JPS638085Y2 (en) | ||
CN107288150A (en) | A kind of system and method for solving generator pit reinforcing bar heating problem | |
Apron et al. | COMPARED WITH THOSE IN THE STATOR CORES. | |
JPH01315249A (en) | Cooler for linear motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240509 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20240509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240604 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240614 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7523802 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |