JPH0133256Y2

JPH0133256Y2 -

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Publication number: JPH0133256Y2
Application number: JP1984043818U
Authority: JP
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1984-03-26
Publication date: 1989-10-09
Also published as: EP0157334A1; JPS60157048U; DE3562994D1; US4615376A; EP0157334B1

Description

【考案の詳細な説明】（技術分野）本考案は、連続鋳造におけるタンデイツシユか
ら鋳型への溶鋼の供給に、より詳細には、電磁ポ
ンプを用いた供給に関する。

（従来技術）鋼の連続鋳造においては、鋳造速度を一定に保
つために、取鍋からの溶鋼をタンデイツシユでい
つたん受け、そこから溶鋼流を一定に整流して鋳
型内に送り込む。タンデイツシユから鋳型内への
溶鋼の供給を調節するために、通常は、タンデイ
ツシユから溶鋼を排出するタンデイツシユノズル
の径を細くして、タンデイツシユ内の溶鋼の高さ
を調節するか、または、太いタンデイツシユノズ
ルを用いて、ストツパーかスライドバルブにより
供給流量を調節する。

しかし、前者の調節方法では、溶鋼温度が低い
場合や、Ａ含有量の高い鋼種の場合、ノズルづ
まりを生じやすい。特に注入流量を小さくする必
要のある小断面ビレツト連鋳機では、溶鋼温度を
高く保たなければならず、中心偏析やキヤビテイ
等の発生による鋳片内部品質の低下を余犠なくさ
れていた。また、Ａ含有量の高い細粒鋼の製造
も、アルミナによるノズルの閉塞のため、不可能
とされていた。

他方、後者の方法でも、ストツパーを用いた場
合は、わずかのストロークの変動で流量が大きく
変化し、調節が困難である。また、スライドバル
ブを用いた場合は、流量調節が容易となるが、ス
ライドバルブの摺動面より空気を吸い込みやす
く、溶鋼の大気酸化を生じ、鋼中の介在物を多く
する結果となる。

以上のような背景をもとに、電磁ポンプを用い
た連続鋳造用鋳型内への溶鋼注入装置が考案され
ている。

リニアモーター型の電磁駆動装置を用いた溶鋼
注入装置は、たとえば、F.R.ブロツク著、鉄鋼工
学研究（Technische Forschung Stahl）（1980
年）や、鉄鋼工学研究（Recherche
techniqueacier）（1980年）に発表されている。

第１図−第３図を用いて、前者のリニアモータ
ー型電磁駆動装置を説明する。タンデイツシユ１
は、運搬可能な台２の上に、支点３を中心に回転
可能に設置されている（タンデイツシユ１は、鋳
込後に、水圧シリンダ４により、一点鎖線の位置
１ａに傾けられる。）。タンデイツシユ１の上に
は、取鍋５が配置されていて、溶鋼６をタンデイ
ツシユ１に供給する。

タンデイツシユ１は、耐火物７からなり、ふた
８を備えている。そして、取鍋５からの溶鋼６を
鋳型９に供給するために移送樋１０を備えている
ことを特徴とする。

この移送樋１０は、タンデイツシユ本体から上
方向に傾けて設けてあり、移送樋内の溶鋼の通路
の最高地点の高さは、溶鋼６の湯面より高くして
ある。溶鋼は、電磁駆動装置１１，１２により、
この最高地点を越え、排出口１３から鋳型９に供
給される（なお、参照番号１４は、鋳込半径を示
す。）。電磁駆動装置１１は、移送樋の下側に固定
されているが、一方、もう一つの電磁駆動装置１
２は、移送樋１０の上側に移動可能に設けられて
いる。

第２図ａは、移送樋１０と下側の電磁誘導装置
１１との断面図であり、第２図ｂは、第２図ａの
Ａ−Ａ線での断面図である。移送樋１０の中に
は、移送路２１が、２ａの幅で設けてあり、それ
に対応して、電磁誘導装置１１の上部にコイル２
２が鉄心２３の周りに配置してある。図示してい
ないが、コイル２２と鉄心２３とは、長手方向に
複数組設けてある。

第３図は、電磁誘導装置１１と移送される溶鋼
２４との長手方向の中心線から端までの斜視図で
あり、電磁コイルによる磁気誘導と電磁誘導に
よる電流密度とのある瞬間での値を図式的に示
す。長手方向に配列したコイル２２，２２，…に
は、三相の交流を流す。三相の配列は、ポールピ
ツチτ（磁速密度の半周期の長さ）が、コイル
２２の３個分に相当するようにしている。これに
より、第３図に示すようなととが生じ（矢印
は、符号を表わす）、溶鋼は周知のリニアモータ
ーと同じ原理で、長手方向に電磁気的に移送され
る。

以上に説明した従来の電磁気的溶鋼移送樋は、
リニアモーター型の電磁駆動装置を用いたもので
あり、次のようないくつかの点で不具合が生じ
る。リニアモーター型の特性から駆動距離を長く
とる必要があり、長い樋の部分で溶鋼温度が低下
しやすくなる。また、リニアモーターの場合、磁
力線が樋内の溶鋼中に浸透しにくく、樋の内径を
小さくしなければ溶鋼の移送が行いにくくなり、
逆に内径を大きくすると、移送に必要な電力が大
巾に増加することになる。さらに、タンデイツシ
ユ内に残つた溶鋼は、最後にはタンデイツシユを
傾動して排出しなければならず、傾動装置を必要
とする。

（考案の目的）本考案の目的は、連続鋳造において、タンデイ
ツシユ内の溶鋼を鋳型に供給する際のノズルづま
りを防止し、かつ、注入量を容易に調節できるバ
ルブを供給することである。

（考案の構成）本考案による連続鋳造のタンデイツシユ用電磁
バルブには、タンデイツシユの溶鋼排出口に直接
接続可能な、溶鋼の取入口を上面外周部に設け、
かつ、鋳型への溶鋼の排出口を下面中央部に設け
た円筒状の溶鋼容器と、この溶鋼容器の側面に設
けた、側面に垂直方向に交流磁界を発生する電磁
コイルとからなる。

（実施例）第４図は、本考案の実施例の概念図である。タ
ンデイツシユ３１の溶鋼排出口の下に、耐火物容
器３２が接続される。この耐火物容器３２の形状
は、第５図の斜視図に示すように、高さの低い円
筒であり、上面の端部に溶鋼３３を受け入れるた
めの入口３２ａを設け、下面の中央部に溶鋼３３
を鋳型３４に注入するための浸漬ノズル３５を取
り付けられるようにしてある。耐火物容器３２の
周囲には、電磁コイル３６，３６，…を設置し、
回転磁界型に交流電源と接続する。本実施例の電
磁バルブは、耐火物容器３２と回転磁界型に接続
した上記の電磁コイル３６，３６，…とからな
る。

連続鋳造の際に、回転磁界型電磁コイル３６に
交流を通電することにより、耐火物容器３２の内
部の溶鋼を回転流動させる。外周部の溶鋼には、
遠心力の作用による動圧が生じ、タンデイツシユ
３１内の溶鋼３３の湯面の高さで定まる静圧と対
抗し、外周部の溶鋼に作用する圧力を減らす。一
方、耐火物容器３２の中央部での溶鋼流速は、水
平面内では０に近く、動圧は０に近い。したがつ
て、中央部での溶鋼に作用する圧力は、タンデイ
ツシユ３１内の湯面の高さで定まる静圧よりも、
外周部でこれに対抗する動圧の分だけ減小する。
この結果、鋳型３４への注入量は、タンデイツシ
ユ３１内の湯面の高さが減少した場合と同様に、
減少する。電磁コイル３６の電流を調節すること
により、溶鋼の遠心力が変化し、所定の注入流量
に調節できる。さらに、タンデイツシユ内の湯面
の高さの変化に対応して電磁コイルに流す交流の
大きさを変化させると、注入流量を一定に保つこ
とができる。

以上に説明した調節の原理より明らかなよう
に、本考案による電磁バルブは、タンデイツシユ
内の湯面高さが見かけ上減少する結果太いノズル
を使用できる。また、タンデイツシユの下に取り
付けると、タンデイツシユから鋳型までの距離
を、従来のリニアモーター型と比べて短かくでき
る。

このように、本考案は、電磁気的な力で溶鋼を
移送するという点では、従来の電磁気的移送樋と
同じであるが、さらに、遠心力による動圧により
注入量を調節させるという新しい調節機構を用い
たものである。

次に、本考案による電磁バルブの流量制御特性
を調査するため、溶鋼（SS41）を用いた実験を
行つた。タンデイツシユ３１内に50℃の過熱度の
溶鋼を50cmのヘツド高さになるように保ち、電磁
バルブの撹拌コイル３６に流れる電流を変化さ
せ、ノズル３５から流出する溶鋼重量の変化をロ
ードセルを用いて測定した。第６図に、12φ，
16φ，20φノズルを用いた場合の結果を示す。こ
こで、溶鋼の回転流速は、別途行つた低融点金属
を用いた実験結果から推定した。

第６図に示すように、回転流速の増加とともに
流量が減少し、大きな流量範囲にわたつて制御可
能であるとがわかる。

しかし、回転流速が300cm／secを越えると、流
量はほとんど変化しなくなる。これは、電磁バル
ブ内で生じる渦の中心部には動圧の変化がほとん
どないため、回転流の影響を受けず、完全に流れ
を絞りきれないためである。従つて、制御可能な
最低流量Qmin（Kg／min）が存在する。

第７図に示すように、Qminはノズル径ｄ（mm）
と電磁バルブ内の溶鋼高さｈ（cm）とによつて変
化することがわかつた。さらに、Qminはｄ，ｈ
の関数として次式の形で表わされることがわかつ
た。

Qmin＝（4.03×10^-2・d²−1.74・ｄ＋22.19）√
ｈ．上式よりQminはｄが大きい程、減少し、ｈが
大きい程、増加することがわかる。

ノズル径ｄは制御すべき溶鋼の最大流量によつ
て決まるため、Qminを減少させようとするとｈ
を小さくする必要がある。一方、ｈを小さくする
と、回転磁界型コイルの単位面積あたりの磁場の
強さを増加しないと同等の流速が得られなくなる
ため、コイルへ通じる電流を増加しなければなら
ず、効率が悪くなることになる。従つて、電磁バ
ルブ内の溶鋼高さｈは、制御すべき流量範囲と撹
拌効率との両面から決定されることになる。

第８図には、20φノズルを用いた場合の経過時
間に対する溶鋼流量の変化を示す。電磁バルブ内
の回転速度を増加させる場合、即ち、流量を減少
させる場合の変化は、１秒間程度の短時間で行え
る。逆に、回転速度を減少させる場合、即ち、流
量を増加させる場合は、溶鋼の慣性流動の影響
で、回転速度が低下しにくく、第８図で破線で示
したように約９秒間もかかり、このため、流量制
御装置としては、緩慢すぎて実用上使用に耐えな
い。下記の方法で、この点を改良できることがわ
かつた。回転速度を低化する場合、約１秒間の逆
転を行い、しかるのちに、低下させた正転の強さ
に再び電磁コイルの電流を調節する。この方法に
より、溶鋼流量の増加の場合でも、流量調節を約
２秒以下の短時間に行えることがわかつた。

（考案の効果）本考案による電磁バルブは、以上のような構造
と動作原理を持つため、太い径のノズルが使用で
きるので、ノズルの閉塞が生じにくい。

さらに、調節に際し、スライドバルブのような
摺動面を用いないため、空気の巻込みもなく、ま
た、ストツパーを用いる場合に較べて、調節が容
易である。

また、回転磁界型電磁コイルを用いているた
め、リニアモーター型のような長い樋を必要とせ
ず、タンデイツシユから鋳型までの距離は、短か
くできる。特に、温度降下をおこしやすい溶鋼の
場合、この距離をできるだけ短かくする必要があ
り、本考案の有用性が高い。

また、リニアモーター型に比較し、効率よく溶
鋼に電磁力を作用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、リニアモーター型電磁気的移送樋を
用いたタンデイツシユによる溶鋼の注入の状況を
示す部分断面図である。第２図ａは、電磁気的移
送樋の断面図であり、第２図ｂは、第２図ａのＡ
−Ａ線での断面図である。第３図は、電磁気的移
送の際の磁気誘導と電流密度とのある瞬間で
の値を示す図である。第４図は、本考案による電
磁バルブの概念図である。第５図は、耐火物容器
の斜視図である。第６図は、電磁バルブ内の溶鋼
の回転流速と流量の関係を示すグラフである。第
７図は、電磁バルブ内溶鋼高さと制御可能な最低
流量の関係を示すグラフである。第８図は、電磁
バルブの流量制御特性を示すグラフである。３１……タンデイツシユ、３２……耐火物容
器、３４……鋳型、３５……浸漬ノズル、３６…
…回転磁界型電磁コイル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

タンデイツシユの溶鋼排出口に直接接続可能
な、溶鋼の取入口を上面外周部に設け、かつ、鋳
型への溶鋼の排出口を下面中央部に設けた円筒状
の溶鋼容器と、この溶鋼容器の側面に設けた、側
面に垂直方向に交流磁界を発生する電磁コイルと
からなる連続鋳造のタンデイツシユ用電磁バル
ブ。