JPH0115345B2 - - Google Patents

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JPH0115345B2
JPH0115345B2 JP60108077A JP10807785A JPH0115345B2 JP H0115345 B2 JPH0115345 B2 JP H0115345B2 JP 60108077 A JP60108077 A JP 60108077A JP 10807785 A JP10807785 A JP 10807785A JP H0115345 B2 JPH0115345 B2 JP H0115345B2
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JP
Japan
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mold
casting
inductor
magnetic field
molten metal
Prior art date
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Application number
JP60108077A
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English (en)
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JPS6188950A (ja
Inventor
Pieeru Bira Jan
Bantabori Rojeeru
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Original Assignee
Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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Publication date
Application filed by Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID filed Critical Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Publication of JPS6188950A publication Critical patent/JPS6188950A/ja
Publication of JPH0115345B2 publication Critical patent/JPH0115345B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は融解金属、特に融解鋼を連続鋳造する
場合に適用するに好適な電磁撹拌装置に関するも
のである。
融解金属、例えば融解鋼を、両端が開放してい
る鋳型内に連続的に供給し、鋳物抽出個所を強力
に冷却し、表面が凝固され、中心部は融解状態に
ある棒状鋳物を連続的に抽出して、冷却する融解
金属連続鋳造方法は既知である。
連続的に鋳造された金属鋳物、特に鋼鋳物に
は、その表面付近に非金属夾雑物層が存在する。
このため金属鋳物の品質を改善するために、その
表面を数mm程度だけ除去することが提案された。
しかしかかる作業によると、1トン当りの鋼の損
失が大きくなり、通常寸法のスラグを鋳造する場
合には、この損失が1トン当り40Kgにも達する。
鋳物中における夾雑物の分量および分布は、鋳
型内における融解金属の流動性によつてきまり、
鋳型内における融解金属中に生ずる対流移動を促
進させる手段を講ずることが提案された。
かかる手段として、鋳物の抽出方向と反対な方
向に、鋳型壁に沿い移動する非静止磁片によつて
上記対流移動を促進することが提案された。この
対流移動により、金属殻の凝固内面に捕捉された
夾雑物は、鋳型内の融解金属の頂面に向け移動
し、次いでそこから大部分が自重によつて下降す
る。
一般に、移動磁界は、リニヤモータの固定子と
同様な多相インダクタにより発生させ、このイン
ダクタは、連続鋳造鋳型の水冷室内に配設する。
かかるインダクタによれば撹拌しない場合に比
べ夾雑物の量を有効に減少させ、鋳物表面下の夾
雑物層を鋳物の中心に向けて変位させることがで
きる。
しかし実際には、電気技術上ならびに冶金技術
上幾多の解決すべき問題があり、完全実施の域に
達していない。
即ち経費を要する無益な実験を長期に亘り行う
ことなく所望の工業的成果を迅速に得るように正
しい磁界作用を知る必要がある。
本発明の目的は、非金属夾雑物層を常に反復し
て鋳物軸線に向け変位させ、選択した予定深さだ
け変位し得るように、磁界作用を調節する問題を
簡単に解決せんとするにある。
本発明の融解金属電磁撹拌装置は、連続鋳造鋳
型と、リニヤモータの固定子と同様に、鋳型軸線
と平行な方向において、鋳物の抽出方向とは反対
な方向に移動する非静止磁界を発生する多相イン
ダクタとを具える融解金属電磁撹拌装置であつ
て、前記インダクタが、 −鋳物通路を規定する鋳型壁を有する鋳型の冷却
室内に配置され、鋳型壁の長さに沿い、鋳物が
凝固し始めるメニスカスレベル付近から鋳型の
下端付近まで延長する上側固定部分、および −該上側固定部分に続いて前記鋳型の直ぐ下流に
おいて鋳型外側に配置され、鋳物の抽出方向に
おいてインダクタの縦延長部を構成し、磁界作
用長を変える手段を具える挿脱自在な下側部分 の互いに相違する2個の部分を具えることを特徴
とする。
本発明の実施に当り、鋼ビレツトのような断面
が小さな小型金属材を電磁撹拌するにあたり、イ
ンダクタは、鋳物を囲む同形コイルの規則正しい
積層体で構成し、前記挿脱自在な下側部分を構成
するコイルを各別に切換え、鋳物中における夾雑
物層の所望深さに依存してインダクタの作用長を
変えることができる。
又鋼スラグのような断面の大きな大型金属材を
電磁撹拌するにあたり、鋳型冷却室内に配設した
インダクタ固定部分を、鋳物の両面のうち大きな
面と対向して配設した互に異なる2個の巻線をも
つて構成し、前記鋳物のほぼ全長に亘り作用さ
せ、該固定部分の延長個所において鋳型外側に配
設した挿脱自在部を、鋳物の大きな面と接触する
支持ローラ内に配設した巻線で構成し、鋳物中の
夾雑物層の所望深さに依存して予定した距離に亘
り鋳物出口に規則正しく順次に配設することがで
きる。
ここに言う「挿脱自在」とは、磁界作用長の増
減を望む場合、これに依存してインダクタの下側
部分の諸コイルを物理的に着脱することを意味す
る他に、電源に対するこれら諸コイルの接続を切
換えることをも意味するものとする。換言すれ
ば、インダクタの対向する2個の間隙に作用する
磁界作用長、即ちインダクタの長さを変えるこ
と、並にインダクタの長さを変えることなくイン
ダクタ内部のコイル接続を切換えることをも意味
するものとする。
上述した所から明らかなように、本発明は、連
続鋳造した鋳物の表面下に存在する夾雑物を除去
し、鋳物の性質を改善せんとするものである。こ
れがため磁界作用を有効かつ適切に調節し、電磁
撹拌を行わない場合に、鋳物表面のすぐ下側でmm
程度の深さに位置する高濃度の夾雑物を鋳物軸線
に向け所望の予定した値の深さまで変位させるよ
うにする。
実験に徴するに、電磁撹拌によつて、即ち鋳物
の抽出方向とは反対な方向における磁界の移動に
よつて、夾雑物の総量を低減できるのみならず、
夾雑物層を鋳物中心に向けて変位させることがで
きること、ならびにこの変位の大小は、磁界作用
の強さに依存することを確めた。
さらに引続き実験し、磁界作用を、下式で示す
関係を満足せしめるように調節すれば、表面下に
夾雑物が存在しない良質な鋳物を製造し得ること
を確めた。
B2・L=1/γv(16d2+120d) 上式中dは、鋳物中の予定した夾雑物層の深さ
(mm)、Bは磁界の実効値(Tesla)、Lは磁界作
用長(m)、γは鋳物の導電率(Ω-1・m-1)、v
は磁界移動速度(m/s) dの値は、パラメータBおよびLを格別又は同
時に調節し、磁界作用が上式で示す関係を満足す
るようにしてきめることができる。
Bは、既知のように、インダクタの附勢電流の
強さを制御して調節し、Lは間隙の作用長、即ち
インダクタの長さを変えて調節する。磁界作用を
して上式を満足せしむべき重大要件は、磁界作用
を鋳型内で鋳物が凝固し始める個所に相当する個
所まで加える点である。かかる手段によれば金属
殻の凝固内面が形成し始める個所から融解金属を
対流移動させることができる。
実際上、鋳型のどの個所で、鋳物が十分に凝固
するか精密にきめ難いが、最初に形成される金属
殻によつてその凝固内面が形成されるのを知るこ
とができる。この不確実な問題は、鋳型内の融解
金属の頂面付近まで磁界作用を加えることによつ
て容易に解決することができる。
dが変化する場合には、磁界の移動速度v、即
ちインダクタの附勢電流の周波数N(Hz)を変え
て上式を満足させることができる。その理由はv
=2τN(τはインダクタの極ピツチ(m))である
ためである。しかし鋳型を導電材料(一般に銅又
は銅合金)で構成すれば、インダクタの附勢電流
の周波数Nを高くすると、鋳型を通る磁界が弱く
なる。これがため所定の鋳型を用いる場合には、
その最適周波数Nがきまり、この周波数以下で
は、融解金属に作用する磁界が弱くなる。したが
つてvもこの最適周波数Nに相当する予定値にき
まることになる。
図面について本発明を説明する。
第1図に示す本発明装置の一例においては、鋳
型1をその全長に亘り冷却液によつて強制的に冷
却する。これがため鋳型壁を囲む幅狭の環状空所
2の底部から頂部に向けて冷却液を強制的に循環
させる。この場合冷却液は冷却室3内にその頂部
から導入し、環状空所2を経て頂部冷却室4から
排出させる。
本例においては、融解金属5を鋳型内に注入す
るため、浸漬管6を用い、供給融解金属7を保護
して、外気によつて酸化されないようにする。鋳
型内に金属殻8が凝固し始める。この金属殻8の
内壁9は、一般に凝固内面とよばれる。
電磁インダクタ10は互に相違する2個の部分
をもつて構成する。固定部分11は、鋳型の冷却
室内の冷却液中に浸漬し、鋳型の長手方向に沿
い、鋳型内の融解金属の頂面12の位置に相当す
る高さから、鋳型の底部に向け延長させる。挿脱
自在部分13は、固定部分11に続いて鋳型の外
側に配設し、固定部分11の下側延長部分を構成
する。
インダクタ10を構成する両部分11および1
3は、金属殻8を囲む互に同位置な環状コイル1
4を規則正しく積層して構成する。
これら環状コイル14を多相電源に接続し、こ
れら環状コイル14を流れる電流によつて生ずる
磁界を鋳物中に侵透させ、鋳型軸線に沿い縦方向
に上昇させる。この方法は、鋳物軸線に位置する
直立矢で示す鋳物の抽出方向とは反対とする。か
かる磁界は一般に移動磁界と称せられ、インダク
タ10は誘導リニヤモータの固定子と同様に作用
する。
浸漬管6を経て供給される融解金属は鋳型内の
融解金属5中に浸入し、その内で移動し、融解金
属5内を下降する軸線方向の流れを生ずる。移動
磁界は、融解金属の周縁に作用させるのが好適で
ある。この場合凝固金属殻8に隣接する領域で
は、融解金属を上向矢で示すように上方向に移動
せしめる。融解金属5中を下降する金属流と、上
昇する金属流との双方の移動の相乗作用によつ
て、融解金属を絶えず循環させ、融解金属は軸線
領域では下降し、周縁領域では上昇する。この場
合電磁作用のため、周縁領域における上昇移動は
加速され、或る程度循環した後、移動速度は、金
属殻8の凝固内面9を有効に「洗滌」するに十分
な程度の速度となり、夾雑物が金属に捕捉される
のを防止し、夾雑物を頂面12に向け上昇させ、
1部分を自重によつて下降させ、残部は軸線方向
の下降移動によつて鋳物中心に位置させ、電磁作
用が殆んど及ばないインダクタの作用部分の下部
で、始めて金属殻8の凝固内面9に捕捉されるよ
うにする。
上述したように、本発明の特徴は、インダクタ
の挿脱自在部分13の作用長を変更できるように
する点にある。かかる手段を達成するため、コイ
ル14を鋳型の外側で挿脱するか、又は単にコイ
ル相互の接続を切換え得るようにする。コイルの
取外し並にコイルの鋳型底部への取付けは、適当
な手段によつて達成することができる。図面に示
す例では、コイル支枠の環状フランジ16相互を
ボルト15によつて締着した。各挿脱自在のコイ
ル14を水冷室内に装着し、コイル14をその許
容温度に維持する。各コイルには各別に冷却室を
設けることができる。或いは又共通冷却室を設
け、これを多数の冷却室に連通し、場合によつて
は、鋳型冷却室にも連通させることができる。か
かる手段は当業者にとつて既知であるため、図面
を簡単とするため省略した。
本発明方法を実施するために用いる装置におい
て、インダクタの磁界作用長との下限値L0は、
磁界作用長Lによりきめる。即ち下限値L0は、
固定部11の長さによりきめ、追加コイル14を
用いない場合には、鋳型の長さによりきめる。
磁界作用の強さは、その実効値Bを加減して調
節し、一般に1ないし10mmである比較的短かい夾
雑物体積層の深さdを求めるのが好適である。
第2図はスラグのような断面が大きい大型材を
鋳造するに好適な実施例を示す。
スラグのような断面が大きい大型材を連続鋳造
する場合には、上述した型の管状インダクタでか
かる大型材を囲むことが難かしい。またかかる管
状インダクタは材料の僅かの表面にしか磁界作用
を加えるだけで、大型材の場合には所望の冶金効
果を殆んど奏さない。第2図に示す例においても
インダクタ10の固定部11を冷却室内に収納
し、冷却室を、鋳型1を介して鋳物と接触させ
る。この固定部は、磁性成層体20と、この成層
体20に鋳型軸線に対し直角を成す方向にあけた
条溝19内に配設した水平導杆18とで構成し、
成層体20で磁束の帰路を形成するヨークを構成
し、鋳物全体に磁束を規則正しく分布せしめるよ
うにする。本例においては、挿脱自在部分13を
支持ローラ21で構成し、これら支持ローラ21
を、鋳型の下部外側に密接して配設し、鋳物と順
次に接触させる。これらローラ21は中空とし、
その内にコア22を収納する。コア22は磁性成
層体で構成し、これに縦条溝23を形成し、その
内に導線24を配設する。コア22は固定するか
又はローラ軸線の周りを回転させることができ
る。コア22をローラ軸線の周りを回転させる場
合には、その一端にコレクタ(図示せず)を取付
け、導線24に電流を選択的に流して、鋳物軸線
に対し直角を成す平面内に非固定磁界を絶えず発
生せしめ得るようにする。
導線24並に固定部分11の導杆18を多相電
源に適当に接続し、インダクタ10の間隔内で下
から上に向け移動する磁束流を発生させるように
する。インダクタ10の作用長Lを所望の如く変
えるため、支持ローラ21の数を変えることがで
きる(或いは又電源に接続されている巻線の数だ
けを変えることができる)。支持ローラ21は、
支枠25によつて保持し、支枠25には水噴射管
26を設け、これによつて鋳物並に導線24を冷
却する。
第2図に示す実施例は、一方においては固定部
分11のインダクタと、挿脱自在部分13のイン
ダクタの形体が互に相違し、他方においては、こ
れら両部分がその連結個所で非連続となる欠点が
あるものと従来考えられていた。
しかし実験に徴するに、インダクタ10の異な
る導線相互間の離間距離をできる限り一定にしよ
うとする若干の初歩的な注意によつて、本発明に
よる関係式は、磁界作用長Lに関し、ほぼ15%で
正しいことが証明された。
第1図に示す装置を利用して断面の一辺が120
mmの方形ビレツトを連続鋳造する場合の数値例に
ついて説明する。
ビレツトの抽出速度は、常に約2m/minであ
り冷却条件を考慮すると、鋳型の下端付近におけ
る凝固殻の厚さは約12mmである。
インダクタは三相電源より給電し、共通相に接
続されているコイルは、1対毎に逆直列に接続す
る。同一相に接続されている連続した2個のコイ
ル相互間は、他の給電相にそれぞれ接続されてい
る他の2個のコイルによつて離間する。ここでイ
ンダクタのピツチは0.24mである。これは各相に
最大350Aの電流を、加熱し過ぎることなく供給
することができる大きさである。この電流は、金
属殻8の凝固内面9に隣接する周辺領域における
融解金属中で約0.042Teslaの磁界の実効値に相当
する。
電源電流の周波数は10Hzに固定した。この周波
数値は、上述した場合に対する最適値である。
夾雑物層を、ビレツト表面より約8mmの深さの
位置に押しのけるためには、インダクタの作用を
調節して、磁界Bの二乗B2と、磁界作用長Lと
の積B2Lが6.6×10-4Tesla2×mに等しくなるよう
にする。ここに鋳物鋼の導電率γはほぼ6.25×
105Ω-1・m-1である。
鋳型の外側のインダクタの下側部分13を取外
し、インダクタ10の外側の延長の有効長さをゼ
ロとする場合、インダクタ10の長さL0の極ピ
ツチ0.24mの2倍、即ち0.48mに等しくなる。
このとき必要な磁界実効値は0.037Teslaであ
る。長さ0.48mの固定部11のみを利用するイン
ダクタで実験した所、深し8mmに位置を定めた夾
雑物層は0.042Teslaの磁界実効値(各相を流れる
電流は350Aeff)により得られた。
次いでインダクタの下側部分を3個のコイルに
よつて0.24m(極ピツチに相当する)だけ延長さ
せて実験した。本発明によれば、0.030Teslaの磁
界実効値で所望の冶金成果を得ることができる。
実験結果は0.034Teslaの磁界実効値を使用する必
要があることを示した。従つて、実験値と本発明
による関係式との間は、ほぼ10%以内で一致する
ので、この式が正しいことが証明された。
本発明は、金属材を連続的に鋳造する場合に、
その成分や形状とは無関係に適用することができ
る。本発明によれば非金属夾雑物層を金属材の中
心に向け所望通りに変位させ、かつ積層の如き最
終冶金処理に応じて作業員が予定し選択した深さ
とし、金属表面の性質を改善することができる。
本発明の実施態様は、次の通り要約することが
できる。
(1) 特許請求の範囲記載の装置によつて鋼ビレツ
トのような断面が小さな小型金属材を電磁撹拌
するにあたり、インダクタは、鋳物を囲む同形
コイルの規則正しい積層体で構成し、前記挿脱
自在な下側部分を構成するコイルを各別に切換
え、鋳物中における夾雑物層の所望の深さに依
存してイダクタの作用長を変える。
(2) 特許請求の範囲記載の装置によつて鋼スラグ
のような断面が大きな大型金属材を電磁撹拌す
るにあたり、鋳型冷却室内に配設したインダク
タ固定部分を、鋳物の両面のうち大きな面と対
向して配設した互に異なる2個の巻線をもつて
構成し、前記鋳物のほぼ全長に亘り作用させ、
該固定部の延長個所において鋳型外側に配設し
た挿脱自在部を、鋳物の大きな面と接触する支
持ローラ内に配設した巻線で構成し、鋳物中の
夾雑物層の所望深さに依存して予定した距離に
亘り鋳物出口に規則正しく順次に配設する。
【図面の簡単な説明】
第1図は断面の小さな金属材を連続鋳造するた
めの本発明装置の一例を示す縦断面図、第2図は
断面の大きな金属材を連続鋳造するための本発明
装置の変形を示す縦断面図である。 1……鋳型、2……環状空所、3……冷却室、
4……頂部冷却室、5……融解金属、6……浸漬
管、7……供給融解金属、8……金属殻、9……
凝固内面、10……電磁インダクタ、11……固
定部分、12……融解金属頂面、13……挿脱自
在部分、14……環状コイル、15……ボルト、
16……環状フランジ、18……水平導杆、19
……条溝、20……磁性成層体、21……支持ロ
ーラ、22……コア、23……縦条溝、24……
導線、25……支枠、26……水噴射管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 連続鋳造プラントにおける融解金属電磁撹拌
    装置において、 連続鋳造鋳型と、リニヤモータの固定子と同様
    に、鋳型軸線と平行な方向において、鋳物の抽出
    方向とは反対な方向に移動する非静止磁界を発生
    する多相インダクタとを具える融解金属電磁撹拌
    装置であつて、前記インダクタが、 −鋳物通路を規定する鋳型壁を有する鋳型の冷却
    室内に配置され、鋳型壁の長さに沿い、鋳物が
    凝固し始めるメニスカスレベル付近から鋳型の
    下端付近まで延長する上側固定部分、および −該上側固定部分に続いて前記鋳型の直ぐ下流に
    おいて鋳型外側に配置され、鋳物の抽出方向に
    おいてインダクタの縦延長部を構成し、磁界作
    用長を変える手段を具える挿脱自在な下側部分 の互いに相違する2個の部分を具えることを特徴
    とする融解金属撹拌装置。
JP60108077A 1976-07-13 1985-05-20 融解金属電磁撹拌装置 Granted JPS6188950A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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FR7621577A FR2358222A1 (fr) 1976-07-13 1976-07-13 Nouveaux procede et dispositif pour le brassage electromagnetique de produits metalliques coules en continu

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Publication Number Publication Date
JPS6188950A JPS6188950A (ja) 1986-05-07
JPH0115345B2 true JPH0115345B2 (ja) 1989-03-16

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JP8350277A Granted JPS5328033A (en) 1976-07-13 1977-07-12 Method and device for electromagnetically stirring molten metal
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JP8350277A Granted JPS5328033A (en) 1976-07-13 1977-07-12 Method and device for electromagnetically stirring molten metal

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JP (2) JPS5328033A (ja)
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DE (1) DE2731238C2 (ja)
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GB (1) GB1572065A (ja)
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NL (1) NL7707822A (ja)
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