JPH07246444A

JPH07246444A - 溶融金属の流動制御装置

Info

Publication number: JPH07246444A
Application number: JP6041575A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fujisaki; 崎敬介藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】より効果的に、気泡の浮上促進，溶鋼中への
パウダ巻き込み回避、および、表層付近の鋳型内面のぬ
ぐい、を行なう。【構成】溶融金属(MM)を取り囲む鋳型辺(1)に沿って
配列した複数個の磁極と各磁極を励磁するための複数個
の電気コイルの組合せでなる、鋳型辺に沿ったリニアモ
−タ(3F,3L)；および電気コイルそれぞれにリニア駆動
力を発生する交流電流を通電する通電手段(20A,20B)；
を備える溶融金属の流動制御装置において、前記リニア
モ−タ(3F,3L)を、それらの右半分と左半分で溶鋼に与
えるリニア駆動力が異なるものとする。例えば、スロッ
ト深さが違うコア(4F,4L)が互いに１８０°反転し鋳型
辺を挾んで対向するリニアモータを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型内溶融金属の流動
速度を調整する流動制御装置に関し、特に、連続鋳造鋳
型内の溶融金属の表層流の流速および方向を、水平方向
で可及的に一定かつ定方向にするための流動制御装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】例えば連続鋳造では、タンデイッシュより
鋳型に溶鋼が注入され、鋳型において溶鋼は鋳型壁面か
ら次第に冷却されつつ引き抜かれる。同一高さの鋳型壁
面における温度が不均一であると、表面割れやシェル破
断を生じ易い。これを改善するために、従来は、リニア
モ−タを用いて、鋳型内で溶鋼をその上面と平行に、鋳
型壁面に沿って流動駆動する（例えば特開平１−２２８
６４５号公報）。

【０００３】特開平１−２２８６４５号公報に提示の溶
鋼の流動駆動はある程度の効果があるものの、注入ノズ
ルを介してタンデイッシュに流入する溶鋼の流れにより
鋳型壁面に沿った循環流動が乱される。この種の流動駆
動には、鋳型の長辺に沿って配列された複数個の磁極の
それぞれに電気コイルを巻回したリニアモ−タ型の電磁
石が用いられ、電気コイルは３相の各相毎に束ねられ、
１２０°位相のずれた３相電源の各相に、束ねられた単
位で接続され、３相電源の電圧および又は周波数をイン
バ−タやサイクロコンバ−タで調整され、これにより、
所要の駆動力および速度が得られる。

【０００４】図１４の（ａ）に、鋳型の上方から鋳型内
溶鋼の上面（メニスカス）を見おろした平面を示す。メ
ニスカスでは、注湯ノズルから鋳型内に流れ込む溶鋼流
により、ノズル２２に向かう表層流２３を生ずる。図１
４の（ｂ）に（ａ）図のＢ−Ｂ線拡大断面を、図１４の
（ｃ）にはＣ−Ｃ線断面を示す。ノズル２２から鋳型内
には（ｃ）に実線で示すように溶鋼が流れ込み、鋳型短
辺方向およびやや下方向に溶鋼流を生じ、これが鋳型短
辺に当って一部は上方に他は下方に流れ、上方に流れる
溶鋼流が表層流２３を生ずる。この表層流２３はメニス
カス上のパウダを巻き込み易い。一方、溶鋼が固体に変
わるときにＣＯなどの気体（気泡）が発生する。加え
て、鋳型内面の一部に溶鋼が滞留するとパウダが溶鋼に
残留し易くしかもブレ−クアウトの原因となる焼付きと
なり易い。これらを防止するため、表層に安定した整流
を形成させるのが良い。

【０００５】そこで従来は、鋳型長辺に沿ってニアモ−
タ３Ｆおよび３Ｌを配置し、溶鋼に電磁駆動力を与え
る。図１２に、従来のリニアモ−タ３Ｆ，３Ｌの断面
（鋳片引抜き方向に直交する水平断面）を示す。鋳型長
辺５Ｆに沿ってリニアモ−タ３Ｆのコア４Ｆが延びてお
り、このコア４Ｆに等ピッチで同一形状のスロットが切
られ、スロットのそれぞれに同一構成の電気コイルが挿
入されている。鋳型長辺５Ｌに沿ってリニアモ−タ３Ｌ
のコア４Ｌが延びており、このコア４Ｌに等ピッチで同
一形状のスロットが切られ、スロットのそれぞれに同一
構成の電気コイルが挿入されている。リニアモ−タ３Ｆ
と３Ｌは同一仕様である。従来は例えば図１３の（ａ）
に示す表層流を同図（ｃ）に示す表層流とするために、
リニアモ−タ３Ｆは右から左に向かうリニア駆動力を発
生するように３相交流を通電し、リニアモ−タ３Ｌには
左から右に向かうリニア駆動力を発生するように３相交
流を通電するが、第１空間では、ノズル注入流により生
ずる表層流はこのリニア駆動力と同方向であるが、第４
空間では逆方向となり、その結果第１空間の表層流速が
高く第４空間の表層流速が低く、流速分布が均一になら
ない。

【０００６】そこで表層流２３に対して、図１３の
（ｂ）に示すように、鋳型長辺に沿ったリニアモ−タ３
Ｆで第１空間では低いリニア駆動力を、第４空間では高
いリニア駆動力を溶鋼に与えて、図１３の（ｃ）に示す
ような、流速分布が均一な鋳型内壁１に沿う循環流を溶
鋼の表層に生起するのが良い。表層部に図１３の（ｃ）
に示すような循環流が定速度で安定して流れると、気泡
の浮上が促進され、溶鋼中へのパウダ巻き込みがなくな
り、表層付近の鋳型内面がきれいにぬぐわれて溶鋼の滞
留がなくなる。

【０００７】ところが上述のような循環流を起こすに
は、強い電磁力が必要である。例えば、リニアモ−タ３
Ｆの右半分とリニアモ−タ３Ｌの左半分は、注湯ノズル
２２から鋳型内に流れ込む溶鋼流に打勝つ強い電磁力を
与えなければならない。そこで従来は、結線をかえた
り、複数電源にすることにより、強い電磁力を得ようと
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のリニアモ
−タによる溶鋼表層駆動は、上述の循環流を発生する
が、強い電磁力を得るために結線替えしてもコイルに流
れる電流の大きさは冷却能力で決まっている。以下にこ
の理由を説明する。

【０００９】リニアモータのコイルに切られた各スロッ
トにおいて、スロットの幅方向の長さをτａ〔ｍ〕，ス
ロットの深さ方向の長さをτｂ〔ｍ〕，コアに巻き回さ
れたコイルのターン数をｎとし、また電流の大きさをＩ
〔Ａ〕とすると、電流密度ｊは空間の単位面積あたりを
通過する電気力線の総数であり、次の様に表される。ｊ＝（β×ｎＩ）／（τａ×τｂ）・・・（１）なお、βは、スロット断面における電気コイルの占積率
である。

【００１０】ところで、（１）式より電流密度ｊは電流
の大きさに比例し、また、コイルが流れる電流により加
熱された場合、その温度は電流密度が高い程上昇するの
でコイルの冷却条件によってコイルに流せる電流の量に
は自と制限がある。つまり、コイルに銅を使用した場
合、銅の冷却条件により、例えば、冷却方法が水冷の場
合においてその冷却能力により３〜６ｅ＋６Ａ／ｍ²、
また空冷の場合においては１〜２ｅ＋６Ａ／ｍ²の範囲
に制限されている。この為、電磁力分布を変えようとす
ると電流の大きさを小さくするしかなく、十分大きな電
磁力は得られない。したがって、均一流が生成できにく
く、気泡の浮上促進，溶鋼中へのパウダ巻き込み回避，
表層付近の鋳型内面のぬぐい等の効果が、予定した程に
は現われないことが分かった。

【００１１】本発明は、より効果的に、気泡の浮上促
進，溶鋼中へのパウダ巻き込み回避、および又は、表層
付近の鋳型内面のぬぐい、を行なうことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属(MM)
を取り囲む鋳型辺の一辺(5F)に沿って配置される、複数
個のスロット(BF1a〜)を有する電磁石コア(4F)と、複数
個のスロットの少くとも一部のものに挿入された複数個
の電気コイル(CF1a〜)の組合せでなる第１組のリニアモ
−タ(3F)；前記一辺に対向するもう１つの辺(5L)に沿っ
て配置される、複数個のスロット(BL1a〜)を有する電磁
石コア(4L)と、複数個のスロットの少くとも一部のもの
に挿入された複数個の電気コイル(CL1a〜)の組合せでな
る第２組のリニアモ−タ(3L)；および、第１組および第
２組のリニアモ−タ(3F,3L)に通電する通電手段(VC)；
を備える溶融金属の流動制御装置において、第１態様で
は、鋳型辺が取り囲む空間に溶融金属を供給するノズル
部材の中心を通り前記一辺に直交する仮想上の第１平面
とノズル部材の中心を通り第１平面に直交する仮想上の
第２平面で鋳型辺が取り囲む空間を４分割しこれらの分
割した空間をノズル部材を中心に時計廻りで第１空間，
第２空間，第３空間および第４空間とすると、前記リニ
アモ−タの、第２および第４空間に対向する部位の少く
とも一部のスロット(BF1a〜BF1r,BL1a〜BL1r)を他のも
の(BF2a〜BF2r,BL2a〜BL2r)より深く構成したことを特
徴とする。

【００１３】第２態様では、第１組のリニアモ−タ(3F)
は第４空間に対向するスロット(BF1a〜BF1r)のみに電気
コイル(CF1a〜CF1r)を有し、第２組のリニアモ−タ(3L)
は第２空間に対向するスロット(BL1a〜BL1r)のみに電気
コイル(CL1a〜CL1r)を有することを特徴とする。

【００１４】第３態様では、第１組のリニアモ−タ(3F)
の第４空間に対向する電気コイル(CF1a〜CF1r)および第
２組のリニアモ−タの第２空間に対向する電気コイル(C
L1a〜CL1r)に、それらの空間内の溶融金属を鋳型辺に沿
う方向に駆動するための交流電流を通電する第１組の通
電手段(VC)、および、第１組のリニアモ−タ(3F)の第１
空間に対向する電気コイル(CF2a〜CF2r)および第２組の
リニアモ−タ(3L)の第３空間に対向する電気コイル(CL2
a〜CL2r)に直流電流を通電するかあるいは通電を遮断す
る回路(VD)、を備えることを特徴とする。

【００１５】なお、カッコ内には、理解を容易にするた
めに、後述する実施例中の対応する要素の符号を、参考
までに付記した。

【００１６】

【作用】

第１態様の作用図２は、本発明の第１実施例（第１態様の一実施例）の
リニアモータ部分において横手方向（ｘ−ｙ面に平行）
に切断した平面図、図６の（ａ）はコア４Ｌの図２にお
いて一点鎖線３Ｂで囲まれた部分の拡大平面図、図６の
（ｂ）はコア４Ｌの一点鎖線３Ｃで囲まれた部分の拡大
平面図である。鋳型内壁１に沿う循環流を溶鋼の表層に
生起させ、循環流を定速度で安定して流す為には、強い
電磁力が必要である。例えば、リニアモ−タ３Ｆの右半
分とリニアモ−タ３Ｌの左半分は、注湯ノズル２２から
鋳型内に流れ込む溶鋼流に打勝つ強い電磁力を与えなけ
ればならない。しかし、リニアモータの冷却条件により
流すことのできる電流の量は限られている。そこで本発
明の第１態様においては、アンペアコンダクタαを大き
くすることにより、すなわちスロットを深くしてそこに
挿入する電気コイルのアンペアタ−ン（巻回数×通電電
流値）を大きくすることにより、強い電磁力を得る。

【００１７】アンペアコンダクタεと電磁力ｆの間には
ｆ∝ε²の関係があり、電流密度をｊ、占積率をβ、ま
た、図６の（ａ）において、ポールピッチをτs₁、スロ
ットのｘ方向幅をτa₁、スロットのｙ方向深さτb₁をと
すると、εは次式で表される。

【００１８】 ε＝（ｎ×Ｉ）／τｓ_１＝ｊ×（τa₁／τs₁)×τb₁×β〔Ａ／ｍ〕・・・（２）このとき、電流密度ｊ及び占積率βはリニアモータの冷
却条件によって決定する定数であり、τa₁／τs₁も定数
であるとすると、εを大きくするには、τb₁を大きくす
ればよいことになる。図６の（ａ）と（ｂ）を比較する
と、τs₁＝τs₁、τa₁＝τa₁であるが、τb₁＝２τb₂と
なっており、コア４Ｆにおいて、コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ
１ｒ（以下第１グループ）が巻き回されている半分とコ
イルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒが巻き回されている半分（以下
第２グループ）とでは、第１グループのコイルが巻き回
されているコイル部分の電磁力は第２グループのコイル
が巻き回されているコイル部分の電磁力の２倍の強さを
持っている。リニアモ−タ３Ｌに関しても同様である。
従って、図１３（ｂ）に示すようにメニスカス表層部に
おいて、モータの電磁力の強さに従った表層流が発生
し、図１３の（ａ）に示す注入流による表層流を、打ち
消しまたは強めて最終的には図１３の（ｃ）に示す鋳型
内壁１に沿う速度分布の均一性が高い循環流を溶鋼の表
層に生起させることができる。

【００１９】本発明の第１態様の鋳型内溶鋼の表層部に
加わる電磁力の分布を図８に示す。また、リニアモータ
の従来例を図１２に示し、この従来例における鋳型内溶
鋼の表層部に加わる電磁力の分布を図７に示す。これら
の図面は、鋳型の一長辺に沿ってｎ＝３６（すなわち３
６個の電気コイル）のスロットを配列したニリアモ−タ
３Ｆと３Ｌを鋳型を間に置いて図１４の（ａ）に示すよ
うに配列した場合の、鋳型内溶鋼ＭＭの表層部の水平面
における電磁力分布を矢印で示すものであり、矢印の方
向が電磁力の方向を示し、長さが強さを示す。なおこれ
は、１．８Ｈｚの３相交流を通電した場合の、１周期間
に発生する電磁力（積算値）を計算により求めたもので
ある。図７に示す従来例の様に、極数が少なく(２極)、
スロットに特に何らかの工夫が見られない場合には、電
磁力は大きいが、ｙ方向（鋳型の短辺に沿う方向）の電
磁力成分が強く（図中でｙ方向に矢印が長く）、左右
（ｙ方向）各１箇所計２箇所で電磁力が反時計方向の渦
巻きとなる。このような力は溶鋼ＭＭに渦流をもたら
し、これがパウダ巻き込みをもたらし易い。また鋳型内
壁面（長辺の内面）に沿うｘ方向での、ｘ方向電磁力成
分が大小に分布するので、ｘ方向で鋳型内面のぬぐいむ
らがあり、部分的に溶鋼が滞留しがちである。

【００２０】図８に示す本発明の第１態様（図示例は２
極）の場合には、電磁力のｙ方向成分が実質上なくな
り、もはや渦巻きは認められず、実質上沿面流のみを生
ずる。したがってパウダの巻込み防止効果が極く高く、
鋳型長辺全長（ｘ方向）に渡って電磁力のｘ方向成分が
均等で、定方向（ｘ方向）かつ定速度の沿面流がもたら
され、鋳型内面のぬぐいが均一になりしかも気泡の浮上
が促される。

【００２１】本発明の第１態様の特徴によれば、従来用
いられていないスロット形状すなわち対向するスロット
同士でスロット深さの違うリニアモ−タを用いるので、
上述の図６及び図８を参照して説明した作用効果がもた
らされる。

【００２２】第２態様の作用図１０に本発明の第２実施例（第２態様の一実施例）を
示すが、これにおいては、リニアモ−タ３Ｆの第２グル
−プの電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ（図２）が省略さ
れ、かつリニアモ−タ３Ｌの第２グル−プの電気コイル
ＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒが省略されている。これにより第１
空間および第３空間の溶鋼ＭＭには実質上リニア駆動力
が加わらない。すなわちノズル２２よりの溶鋼注入によ
る表層流（図１３の（ａ））を助長するリニア駆動力が
加わらないので、リニアモ−タ３Ｆ，３Ｌの第１グル−
プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ，ＣＦ２ａ〜ＣＦ２
ｒによるリニア駆動力は、ノズル２２よりの溶鋼注入に
よる第４空間および第２空間の表層流に打勝ちかつその
差分が第１空間および第３空間の表層流の速度と実質上
同じくなる程度のものであればよい。したがって、図１
３の（ｂ）に示すようにメニスカス表層部において、モ
ータの電磁力の強さに従った表層流が発生し、図１３の
（ａ）に示す注入流による表層流を、打ち消しまたは強
めて最終的には図１３の（ｃ）に示す鋳型内壁１に沿う
速度分布の均一性が高い循環流を溶鋼の表層に生起させ
ることができる。

【００２３】第３態様の作用図１１に本発明の第３実施例（第３態様）の電源回路を
示す。この第３実施例で用いられるリニアモ−タは図２
又は図１２に示す態様のものである。これにおいては、
リニアモ−タ３Ｆ，３Ｌの第１グル−プの電気コイルＣ
Ｆ１ａ〜ＣＦ１ｒ，ＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒには第１，第２
実施例と同様にリニア駆動力を生ずる交流が通電される
が、第２グル−プの電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ，Ｃ
Ｌ２ａ〜ＣＬ２ｒには、直流通電回路ＶＤ（図１１）に
より直流が通電されるか、又は通電が遮断される（直流
電流値＝０と等価）。これにより第１空間および第３空
間の溶鋼ＭＭには実質上リニア駆動力が加わらない。０
レベルを越える直流を通電すると、第１空間および第３
空間のノズル２２よりの溶鋼注入による表層流（図１３
の（ａ））を止めようとする制動力が加わる。リニアモ
−タ３Ｆ，３Ｌの第１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜
ＣＦ１ｒ，ＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒによるリニア駆動力は、
ノズル２２よりの溶鋼注入による第４空間および第２空
間の表層流に打勝ちかつその差分が第１空間および第３
空間の表層流の速度と実質上同じくなる程度のものであ
ればよい。０レベルを越える直流を通電する態様では第
１空間および第３空間の表層流の速度が下がるので、第
１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ，ＣＦ２ａ
〜ＣＦ２ｒによるリニア駆動力は、表層流の流速を均一
化する上では、より小さい値でもよいことになる。した
がって、図１３の（ｂ）に示すようにメニスカス表層部
において、モータの電磁力の強さに従った表層流が発生
し、図１３の（ａ）に示す注入流による表層流を、打ち
消しまたは強めて最終的には図１３の（ｃ）に示す鋳型
内壁１に沿う速度分布の均一性が高い循環流を溶鋼の表
層に生起させることができる。

【００２４】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００２５】

【実施例】

−第１実施例− 図１に、本発明の第１実施例の外観を示す。連続鋳造鋳
型の内壁１で囲まれる空間には溶鋼ＭＭが図示しない注
湯ノズル（図１４のノズル２２）を通して注入され、溶
鋼ＭＭのメニスカス（表面）はパウダＰＷで覆われる。
鋳型は水箱２に流れる冷却水で冷却され、溶鋼ＭＭは鋳
型に接する表面から次第に内部に固まって行き鋳片ＳＢ
が連続的に引き抜かれるが、鋳型内に溶鋼が注がれるの
で、鋳型内には常時溶鋼ＭＭがある。溶鋼ＭＭのメニス
カスレベル（高さ方向ｚ）の位置に２個のリニアモ−タ
３Ｆおよび３Ｌが設けられており、これらが溶鋼ＭＭの
メニスカス直下の部分（表層域）に電磁力を与える。

【００２６】図２に、図１に示す内壁１を、リニアモ−
タ３Ｆ，３Ｌのコア４Ｆ，４Ｌ部で水平に破断した断面
を示す。図３には、図２の３Ａ−３Ａ線拡大断面を示
す。鋳型の内壁１は、相対向する長辺５Ｆ，５Ｌおよび
相対向する短辺６Ｒ，６Ｌで構成されており、各辺は銅
板７Ｆ，７Ｌ，８Ｒ，８Ｌに、非磁性ステンレス板９
Ｆ，９Ｌ，１０Ｒ，１０Ｌを裏当てしたものである。

【００２７】この実施例では、リニアモ−タ３Ｆ，３Ｌ
のコア４Ｆ，４Ｌは、鋳型長辺５Ｆ，５Ｌの実効長（溶
鋼ＭＭが接するｘ方向長さ）よりやや長く、それらの全
長に深さ（ｙ方向長さ）の違うスロットが所定ピッチで
それぞれ１８個づつ計３６個切られている。リニアモ−
タ３Ｆのコア４Ｆに切られたスロットＢＦ１ａ〜ＢＦ１
ｒおよびリニアモータ３Ｌのコア４Ｌに切られたスロッ
トＢＬ１ａ〜ＢＬ１ｒの深さは、リニアモ−タ３Ｆのコ
ア４Ｆに切られたスロットＢＦ２ａ〜ＢＦ２ｒおよびリ
ニアモータ３Ｌのコア４Ｌに切られたスロットＢＬ２ａ
〜ＢＬ２ｒの深さよりも深く、この実施例においては、
２倍の深さになっている。その分、スロットに挿入され
ている電気コイルのアンペアタ−ン数が大きい。

【００２８】リニアモ−タ３Ｆのコア４Ｆの各スロット
には、第１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒお
よび第２グル−プの電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒが装
着されている。同様に、リニアモ−タ３Ｌのコア１７Ｌ
の各スロットには、第１グル−プの電気コイルＣＬ１ａ
〜ＣＬ１ｒおよび第２グル−プの電気コイルＣＬ２ａ〜
ＣＬ２ｒが装着されている。

【００２９】リニアモ−タ３Ｆ，３Ｌは、図１２の
（ｂ）に点線矢印で示す推力を溶鋼ＭＭに与えようとす
るもので、リニアモ−タ３Ｆおよび３Ｌの第１グル−プ
の電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒおよびＣＬ１ａ〜ＣＬ
１ｒは強い推力を、第２グル−プの電気コイルＣＦ２ａ
〜ＣＦ２ｒおよびＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒは弱い推力を溶鋼
ＭＭに与えればよい。したがって第１グル−プのスロッ
トを第２スロットの深さよりも深くすれば、メニスカス
上において対角上に推力の大きい部分または小さな部分
が発生しノズル２２より流れ込む溶鋼によるメニスカス
上の流速の速度変位は加速または相殺され、均一な撹拌
が得られるようになる。

【００３０】図４に、図２に示す全電気コイルの結線を
示す。この結線は２極（Ｎ＝２）のものであり、電気コ
イルに３相交流（Ｍ＝３）を通電する。例えば、リニア
モ−タ３Ｆの第１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ
１ｒは、図４ではこの順に、ｗ，ｗ，ｗ，ｗ，ｗ，ｗ，
Ｖ，Ｖ，Ｖ，Ｖ，Ｖ，Ｖ，ｕ，ｕ，ｕ，ｕ，ｕ，ｕと表
わし、第２グル−プの電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒで
は、この順に、Ｗ，Ｗ，Ｗ，Ｗ，Ｗ，Ｗ，ｖ，ｖ，ｖ，
ｖ，ｖ，ｖ，Ｕ，Ｕ，Ｕ，Ｕ，Ｕ，Ｕと表わしている。
そして「Ｕ」は３相交流のＵ相の正相通電（そのままの
通電）を、「ｕ」はＵ相の逆相通電（Ｕ相より１８０度
の位相ずれ通電）を表わし、電気コイル「Ｕ」にはその
巻始め端にＵ相が印加されるのに対し、電気コイル
「ｕ」にはその巻終り端にＵ相が印加されることを意味
する。同様に、「Ｖ」は３相交流のＶ相の正相通電を、
「ｖ」はＶ相の逆相通電を、「Ｗ」は３相交流のＷ相の
正相通電を、「ｗ」はＷ相の逆相通電を表わす。図４に
示す端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１は、リニアモ−タ３Ｆの
第１グループ，第２グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜Ｃ
Ｆ１ｒ，ＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒの電源接続端子であり、端
子Ｕ２，Ｖ２およびＷ２は、リニアモ−タ３Ｌの第２グ
ル−プの電気コイルＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒ，ＣＬ２ａ〜Ｃ
Ｌ２ｒの電源接続端子である。

【００３１】図５に、リニアモ−タ３Ｆの第１グル−
プ，第２グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ，Ｃ
Ｆ２ａ〜ＣＦ２ｒならびにリニアモ−タ３Ｌの第１グル
−プ，第２グル−プの電気コイルＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒ，
ＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒに３相交流を流す電源回路ＶＣを示
す。３相交流電源（３相電力線）１１には直流整流用の
サイリスタブリッジ１２が接続されており、その出力
（脈流）はインダクタ１３およびコンデンサ１４で平滑
化される。平滑化された直流電圧は３相交流形成用のパ
ワ−トランジスタブリッジ１５に印加され、これが出力
する３相交流のＵ相が図４に示す電源接続端子Ｕ１１お
よびＵ１２に、Ｖ相が電源接続端子Ｖ１１およびＶ１２
に、またＷ相が電源接続端子Ｗ１１およびＷ１２に印加
される。

【００３２】リニアモ−タ３Ｆの第１グル−プ，第２グ
ループの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ，ＣＦ２ａ〜Ｃ
Ｆ２ｒならびにリニアモ−タ３Ｌの第１グル−プ，第２
グループの電気コイルＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒ，ＣＬ２ａ〜
ＣＬ２ｒに与えられる所定のコイル電圧指令値Ｖｃが位
相角α算出器１６に与えられ、位相角α算出器１６が、
指令値Ｖｃに対応する導通位相角α（サイリスタトリガ
−位相角）を算出し、これを表わす信号をゲ−トドライ
バ１７に与える。ゲ−トドライバ１７は、各相のサイリ
スタを、各相のゼロクロス点から位相カウントを開始し
て位相角αで導通トリガ−する。これにより、トランジ
スタブリッジ１５には、指令値Ｖｃが示す直流電圧が印
加される。

【００３３】一方、３相信号発生器１８は、周波数指令
値Ｆcで指定された周波数（本実施例では１．８Ｈｚ）
の、定電圧３相交流信号を発生して比較器１９に与え
る。比較器１９にはまた、三角波発生器２１が、周波数
３ｋＨｚの定電圧三角波を与える。比較器１９は、Ｕ相
信号のレベルが正のときには、それが三角波発生器１８
が与える三角波のレベル以上のとき高レベルＨ（トラン
ジスタオン）で、三角波のレベル未満のとき低レベルＬ
（トランジスタオフ）の信号を、Ｕ相の正区間（０〜１
８０度）宛て（Ｕ相正電圧出力用トランジスタ宛て）に
ゲ−トドライバ２０に出力し、Ｕ相信号のレベルが負の
ときには、それが三角波発生器２１が与える三角波のレ
ベル以下のとき高レベルＨで、三角波のレベルを越える
とき低レベルＬの信号を、Ｕ相の負区間（１８０〜３６
０度）宛て（Ｕ相負電圧出力用トランジスタ宛て）にゲ
−トドライバ２０に出力する。Ｖ相信号およびＷ相信号
に関しても同様である。ゲ−トドライバ２０は、これら
各相，正，負区間宛ての信号に対応してトランジスタブ
リッジ１５の各トランジスタをオン，オフ付勢する。

【００３４】これにより、電源接続端子Ｕ１には３相交
流のＵ相電圧が出力され、電源接続端子Ｖ１に３相交流
のＶ相電圧が出力され、また電源接続端子Ｗ１に３相交
流のＷ相電圧が出力され、これらの電圧のレベルはコイ
ル電圧指令値Ｖｃで定まり、この３相電圧の周波数はこ
の実施例では周波数指令値Ｆｃにより１．８Ｈｚであ
る。すなわち、コイル電圧指令値Ｖｃで指定された電圧
値の、１．８Ｈｚの３相交流電圧が、図２および図４に
示すリニアモ−タ３Ｆおよび３Ｌの、第１グル−プおよ
び第２グループの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ，ＣＦ
２ａ〜ＣＦ２ｒおよびＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒ，ＣＬ２ａ〜
ＣＬ２ｒに印加される。

【００３５】以上により、この実施例では、２極構成の
リニアモ−タ３Ｆ，３Ｌに２０Ｈｚの３相交流が印加さ
れ、これらのリニアモ−タ３Ｆ，３Ｌにより、鋳型内壁
１内の溶鋼ＭＭには、図１３の（ｂ）に点線矢印で示す
推力が加わり、ノズル１７からの溶鋼の注入による流れ
（図１３の（ａ））との合成は図１３の（ｃ）に示す実
線矢印となる。すなわち、循環流となる。渦流が弱くパ
ウダの巻込みはその分可能性が低く、しかも、鋳型長辺
の内面近くでは、隣り合う渦の外縁の電磁力が連続し
て、ｙ方向成分が極く小さく、いわば長辺全長（ｘ方
向）に渡って電磁力のｘ方向成分が均等で、定方向（ｘ
方向）かつ定速度の沿面流がもたらされ、鋳型内面のぬ
ぐいが均一になりしかも気泡の浮上が促される。

【００３６】−第２実施例− 図１０に、本発明の第２実施例のコア４Ｆ，４Ｌを水平
に破断した拡大横断面図を示す。コア４Ｆ及び４Ｌに切
られているスロットの第２グループ（スロットＢＦ２ａ
〜ＢＦ２ｒ、及びスロットＢＬ２ａ〜ＢＬ２ｒ）にはコ
イルは巻かれていない。その他の構成は第１実施例と同
じである。

【００３７】スロットの第２グループ（スロットＢＦ２
ａ〜ＢＦ２ｒ及びスロットＢＬ２ａ〜ＢＬ２ｒ）にコイ
ルを巻かないことにより、コア４Ｆ，４Ｌに発生する電
磁力はスロットの第１グループ（スロットＢＦ１ａ〜Ｂ
Ｆ１ｒ及びスロットＢＬ１ａ〜ＢＬ１ｒ）に巻き回され
ているコイル（ＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ及びＣＬ１ａ〜ＣＬ
１ｒ）によるもののみになる。

【００３８】本実施例の鋳型内溶鋼の表層部に加わる電
磁力の分布を図９に示す。図８に示す第１実施例の場合
に比べても電磁力の大きさにはさほど変りなく、実質上
沿面流を生じさせることができる。また、コイルを巻く
手間が省けるため、時間の合理化とコストの削減がなさ
れ、更に、鋳型長辺全長（ｘ方向）に渡って電磁力のｘ
方向成分が均等で、定方向（ｘ方向）かつ定速度の沿面
流がもたらされることにより、パウダの巻込み防止効果
が高く、鋳型内面のぬぐいが均一になりしかも気泡の浮
上が促される。

【００３９】−第２実施例の変形例− 電気コイルを省略したコア部分は実質上不要である。そ
こで第２実施例の変形例では、リニアモ−タ３Ｆおよび
３Ｌのコア４Ｆおよび４Ｌを、第１グル−プの電気コイ
ルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ及びＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒを巻回し
た部分の長さのものとする。

【００４０】−第３実施例− この第３実施例では、図２又は図１２に示すリニアモ−
タ３Ｆ，３Ｌを用いるが、これらのリニアモ−タ３Ｆ，
３Ｌに、図１１の（ａ）に示すように電源回路ＶＣおよ
びＶＤを接続する。すなわちリニアモ−タ３Ｆ，３Ｌの
第１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ及びＣＬ
１ａ〜ＣＬ１ｒには、第１，第２実施例と同様に、図５
に示す電源回路ＶＣと同じ構成の３相交流出力の電源回
路ＶＣにより３相交流を印加する。しかし第２グル−プ
の電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ及びＣＬ２ａ〜ＣＬ２
ｒには、図１１の（ｂ）に示す直流電源回路ＶＤにより
直流を通電するか、又は通電を遮断する。

【００４１】図１１の（ｂ）に示す直流電源回路ＶＤ
は、図５に示す電源回路ＶＣより、トランジスタブリッ
ジ１５を削除し、コンデンサ１４の直流電圧をそのまま
出力するようにしたものである。図１１の（ｂ）に示す
直流電源回路ＶＤの直流出力電圧は位相角α算出器１６
ｄに与えるコイル電圧指令値Ｖcｄにより定まり、Ｖcｄ
が０レベルであるとゲ−トドライバ１７ｄがトリガ−信
号を発生しないのでサイリスタブリッジ１２ｄがオフで
直流出力電圧は０となる。すなわち、第２グル−プの電
気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ及びＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒの
通電は遮断となる。

【００４２】コイル電圧指令値Ｖcｄが次第に上昇する
と、入力３相交流のゼロクロス点より前でゲ−トドライ
バ１７ｄがトリガ−信号を発生しサイリスタブリッジ１
２ｄがオンするようになり、コイル電圧指令値Ｖcｄの
上昇に伴って直流出力電圧が上昇する。第２グル−プの
電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ及びＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒ
に流れる直流電流は、第１空間および第３空間の溶鋼Ｍ
Ｍの表層流（図１３の（ａ））に制動力を与え、この制
動力は直流電源回路ＶＤの直流出力電圧の上昇に伴って
強くなる。これを大きく設定すれば、図１３の（ｃ）に
実線矢印で示す循環流の流速分布を均一化するための、
第１グル−プの電気コイルＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ及びＣＬ
１ａ〜ＣＬ１ｒに流す交流電流値（第４空間および第２
空間に及ぼすリニア駆動力）を小さくしうる。ただし表
層流の流速は低くなる。表層流の流速を高くするときに
は制動力を下げて、リニア駆動力を上げればよい。この
ような調整を、第１〜４空間のそれぞれで行ない得るよ
うに、この第３実施例では、図１１の（ａ）に示すよう
に、２組の交流電源回路ＶＣおよび２組の直流電源回路
ＶＤを備えて、それぞれでリニアモ−タ３Ｆおよび３Ｌ
の第１グル−プの電気コイルに３相交流を、２グル−プ
の電気コイルに直流を印加するようにしている。

【００４３】−第３実施例の変形例− この変形例では、交流電源回路ＶＣを１組としてリニア
モ−タ３Ｆおよび３Ｌの第１グル−プの電気コイルに３
相交流を通電し、直流電源回路ＶＤも１組としてリニア
モ−タ３Ｆおよび３Ｌの第２グル−プの電気コイルに直
流を通電する。この変形例では、リニアモ−タ３Ｆおよ
び３Ｌの第１グル−プの電気コイルの交流電流値を個別
に調整しえず、また第２グル−プの直流電流値を個別に
調整しえないが、鋳型の内空間はノズル２０に関して実
質上左右対称であるので、この変形例によっても十分な
効果がある。

【００４４】

【発明の効果】本発明の各特徴によれば、スロット深さ
の違うコアを対向させたリニアモ−タを用いているの
で、電磁力のｙ方向成分が実質上なくなり、もはや渦流
は認められず、実質上沿面流のみを生ずる。したがって
パウダの巻込み防止効果が極く高く、しかも、鋳型長辺
の内面近くでは、隣り合う渦の外縁の電磁力が連続し
て、ｙ方向成分が極く小さく、いわば鋳型長辺全長（ｘ
方向）に渡って電磁力のｘ方向成分が均等で、定方向
（ｘ方向）かつ定速度の沿面流がもたらされ、鋳型内面
のぬぐいが均一になりしかも気泡の浮上が促される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の外観と、中央縦断面を示
す斜視図である。

【図２】図１に示すコア４Ｆ，４Ｌを水平に破断した
拡大横断面図である。

【図３】図２の３Ａ−３Ａ線拡大断面図である。

【図４】図２に示す電気コイルの結線を示す電気回路
図である。

【図５】図２に示す各リニアモ−タの電気コイルに３
相交流電圧を印加する電源回路ＶＣの構成を示す電気回
路図である。

【図６】（ａ）は図２に示す破線３Ｂに囲まれた部分
の拡大平面図であり、（ｂ）は図２に示す破線３Ｃに囲
まれた部分の拡大平面図である

【図７】従来のスロツトを用いた２極のリニアモ−タ
２個により発生する電磁力分布を示す平面図である。

【図８】本発明第１実施例のスロットを用いた２極の
リニアモ−タ２個により発生する電磁力分布を示す平面
図である。

【図９】本発明第２実施例のスロットを用いた２極の
リニアモ−タ２個により発生する電磁力分布を示す平面
図である

【図１０】第２実施例のコア４Ｆ，４Ｌを水平に破断
した拡大横断面図である。

【図１１】（ａ）は本発明の第３実施例のリニアモ−
タと電源回路の接続関係を示すブロック図、（ｂ）は
（ａ）に示す電源回路ＶＤの構成を示す電気回路図であ
る。

【図１２】従来例のコア４Ｆ，４Ｌを水平に破断した
拡大横断面図である。

【図１３】（ａ）は、鋳型内溶鋼のメニスカスにおけ
る、注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる表層流を示
す平面図、（ｂ）は２個のリニアモ−タで生起しようと
する表層流を点線矢印で示す平面図、（ｃ）は注湯ノズ
ルからの溶鋼注入により生ずる表層流と２個のリニアモ
−タの推力により生ずる表層流とのベクトル和を実線矢
印で示す平面図である。

【図１４】（ａ）は鋳型内溶鋼のメニスカスにおける
表層流を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断
面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【符号の説明】

１：鋳型の内壁２：水箱３Ｆ，３Ｌ：リニアモ−タＰＷ：パウダＭＭ：溶鋼ＳＢ：鋳片４Ｆ，４Ｌ：コア５Ｆ，５Ｌ：長辺６Ｒ，６Ｌ：短辺７Ｆ，７Ｌ：銅板８Ｒ，８Ｌ：銅板９Ｆ，９Ｌ：非磁性ステンレス板１０Ｒ，１０Ｌ：非磁性ステンレス板ＣＦ１ａ〜ＣＦ１ｒ：第１グル−プの電気コイルＣＦ２ａ〜ＣＦ２ｒ：第２グル−プの電気コイルＣＬ１ａ〜ＣＬ１ｒ：第１グル−プの電気コイルＣＬ２ａ〜ＣＬ２ｒ：第２グル−プの電気コイル U1,V1,W1：コア４Ｆの電源接続端子 U2,V2,W2：コア４Ｌの電源接続端子ＶＣ：電源回路２２：注湯ノズル２３：表層流２４：流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を取り囲む鋳型辺の一辺に沿って
配置される、複数個のスロットを有する電磁石コアと、
複数個のスロットの少くとも一部のものに挿入された複
数個の電気コイルの組合せでなる第１組のリニアモ−
タ；前記一辺に対向するもう１つの辺に沿って配置され
る、複数個のスロットを有する電磁石コアと、複数個の
スロットの少くとも一部のものに挿入された複数個の電
気コイルの組合せでなる第２組のリニアモ−タ；およ
び、第１組および第２組のリニアモ−タに通電する通電
手段；を備える溶融金属の流動制御装置において、鋳型辺が取り囲む空間に溶融金属を供給するノズル部材
の中心を通り前記一辺に直交する仮想上の第１平面とノ
ズル部材の中心を通り第１平面に直交する仮想上の第２
平面で鋳型辺が取り囲む空間を４分割しこれらの分割し
た空間をノズル部材を中心に時計廻りで第１空間，第２
空間，第３空間および第４空間とすると、前記リニアモ
−タの、第２および第４空間に対向する部位の少くとも
一部のスロットを他のものより深く構成したことを特徴
とする、溶融金属の流動制御装置。
【請求項２】溶融金属を取り囲む鋳型辺の一辺に沿って
配置される、複数個のスロットを有する電磁石コアと、
複数個のスロットの少くとも一部のものに挿入された複
数個の電気コイルの組合せでなる第１組のリニアモ−
タ；前記一辺に対向するもう１つの辺に沿って配置され
る、複数個のスロットを有する電磁石コアと、複数個の
スロットの少くとも一部のものに挿入された複数個の電
気コイルの組合せでなる第２組のリニアモ−タ；およ
び、第１組および第２組のリニアモ−タに通電する通電
手段；を備える溶融金属の流動制御装置において、鋳型辺が取り囲む空間に溶融金属を供給するノズル部材
の中心を通り前記一辺に直交する仮想上の第１平面とノ
ズル部材の中心を通り第１平面に直交する仮想上の第２
平面で鋳型辺が取り囲む空間を４分割しこれらの分割し
た空間をノズル部材を中心に時計廻りで第１空間，第２
空間，第３空間および第４空間とすると、第１組のリニ
アモ−タは第４空間に対向するスロットのみに電気コイ
ルを有し、第２組のリニアモ−タは第２空間に対向する
スロットのみに電気コイルを有することを特徴とする、
溶融金属の流動制御装置。
【請求項３】第１組のリニアモ−タは実質上第１空間の
溶融金属のみに電磁力を及ぼす長さであり、第２組のリ
ニアモ−タは実質上第２空間の溶融金属のみに電磁力を
及ぼす長さである、請求項２記載の、溶融金属の流動制
御装置。
【請求項４】溶融金属を取り囲む鋳型辺の一辺に沿って
配置される、複数個のスロットを有する電磁石コアと、
スロットのそれぞれに挿入された複数個の電気コイルの
組合せでなる第１組のリニアモ−タ；前記一辺に対向す
るもう１つの辺に沿って配置される、複数個のスロット
を有する電磁石コアと、スロットのそれぞれに挿入され
た複数個の電気コイルの組合せでなる第２組のリニアモ
−タ；および、第１組および第２組のリニアモ−タに通
電する通電手段；を備える溶融金属の流動制御装置にお
いて、鋳型辺が取り囲む空間に溶融金属を供給するノズル部材
の中心を通り前記一辺に直交する仮想上の第１平面とノ
ズル部材の中心を通り第１平面に直交する仮想上の第２
平面で鋳型辺が取り囲む空間を４分割しこれらの分割し
た空間をノズル部材を中心に時計廻りで第１空間，第２
空間，第３空間および第４空間とすると、第１組のリニアモ−タの第４空間に対向する電気コイル
および第２組のリニアモ−タの第２空間に対向する電気
コイルに、それらの空間内の溶融金属を鋳型辺に沿う方
向に駆動するための交流電流を通電する第１組の通電手
段、および、第１組のリニアモ−タの第１空間に対向す
る電気コイルおよび第２組のリニアモ−タの第３空間に
対向する電気コイルに直流電流を通電するかあるいは通
電を遮断する回路、を備えることを特徴とする、溶融金
属の流動制御装置。