JPH08290237A - 伝導電流の補助により溶融金属を電磁気的に閉じ込める装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属が２つの水平に間隔を置いて配され
たロールの間の垂直に延びる間隙の開口端から溶融金属
が漏れるのを防止する。 【構成】 電磁気的閉じ込め装置は、連続的な板３７の
鋳造装置の互いに反転する２つのロール３１，３２の間
に垂直に延伸する間隙３５の開口端３６を介する溶融金
属の漏れを防ぐ。溶融金属はロール３１，３２の間に位
置する。この装置は垂直に配されたコイル４０を有し、
このコイル４０を時間変化する電流が流れることによ
り、間隙３５の開口端３６付近に第１の水平磁場を発生
させる。時間変化する伝導電流は間隙の開口端付近の溶
融金属のプール３８を介して流れ、コイル部４１付近を
流れる電流とは反対の垂直方向６４に向けて流れる。溶
融金属プール３８を介する伝導電流は、間隙３５の開口
端３６付近に第２の水平磁場を発生させ、第１の水平磁
場を強めて、間隙３５の開口端３６から内側に溶融金属
のプール３８を押し戻す反発の圧力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には溶融金属を
電磁気的に閉じ込める装置及び方法に関し、より詳細に
は、溶融金属が位置する２つの水平に間隔を置いて配さ
れた部材の垂直に延びる間隙の開口端から溶融金属が漏
れるのを防止する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が機能する環境の例は、連続的に
直接溶融金属を板、例えば鋼鉄製の板に鋳造するシステ
ムである。このようなシステムは、典型的には水平に間
隔を置いた一対の逆方向に回転するロールを有し、これ
らのロールは、これらの間に溶融金属を受容するための
垂直に延びる間隙を規定している。ロールによって規定
される間隙は、これらのロールに挟まれて下方に向けて
先細になっている。これらのロールは冷却され、次に溶
融金属が間隙を下降するに伴って溶融金属を冷却し、ロ
ールの間に固体金属板が出てくる。

【０００３】この間隙は、ロールの互いに隣接するそれ
ぞれの端部の開口端を有している。

【０００４】溶融金属は、間隙の各開口端ではロールに
よって閉じ込められない。間隙の開口端を介して金属が
外側に流出するを防止するためにダムを設けなければな
らない。機械的なダム又はシールはこの目的に使用され
るが、これらはPareg （原文のまま）の米国特許第4,93
6,374 号及びLari他の米国特許第4,974,661 号に記載さ
れている欠点があり、その開示は参照によってここに組
み込まれている。

【０００５】機械的なダム又はシールを使用することに
よる固有の欠点に打ち勝つために、電気伝導性のコイル
によって取り巻かれた磁気コアを有し、間隙の開口端に
隣接して間隔を置いて位置する一対の磁石を有する電磁
石を採用することにより、間隙の開口端で溶融金属を閉
じ込める努力が為されている。この磁石は時間的に変化
する（例えば交流又は変動直流）のコイルを介する流れ
によってエネルギーを与えられており、この磁石は、こ
の磁石の両極の間の間隙の開口端を横切って延びる時間
的に変化する磁場を生じる。磁場は磁石の極の配置に依
存して水平又は垂直の何れでもあり得る。水平の磁場を
生成する磁石の例は、前述のPareg （原文のまま）の米
国特許第4,936,374 号及びPreag の米国特許第5,251,68
5 号に記載されている。垂直の磁場を生成する磁石の例
は、前述のLari他の米国特許第4,974,661 号に記載され
ている。これらの特許の全ての開示は参照によってここ
に組み込まれている。

【０００６】時間的に変動する磁場は、間隙の開口端に
隣接する溶融金属に渦電流を誘起する。誘起された渦電
流はそれ自身の時間的に変化する磁場を生成し、この磁
場は間隙の開口端に、電磁石から生成する磁場によって
供給される磁束密度に付加する磁束密度を供給する。結
果として生ずる斥力は、間隙の開口端の溶融金属に向け
られる。斥力は以下のように表される。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、ｆは間隙の開口端に於ける斥力、
Ｊは溶融金属に於けるピーク誘起電流密度、Ｂは、(1)
電磁石からの磁場及び(2) 誘起渦電流からの磁場、によ
るピーク磁束密度である。

【０００９】一対のロールの間の間隙の開口端に溶融金
属を磁気的に閉じ込めるための他の工夫は、時間的に変
化する電流を流出させるコイルを間隙の開口端付近に配
置することである。このことはコイルに、間隙の開口端
付近の溶融金属に渦電流を誘起する磁場を発生させ、間
隙付近の磁極を用いたシステムに関して上述と同様の斥
力を生じさせる。磁気的に閉じ込めるダムのタイプのコ
イルの例は、Gerber他の米国特許第5,197,534 号と、Ge
rberの米国特許第5,279,350 号に記載され、これらの開
示は参照によってここに組み込まれている。

【００１０】更に、斥力に関して、その積分は平均の反
発力の磁気的圧力Ｐを与え、これは磁気的閉じ込めダム
の例のタイプのコイルの場合には、以下のように表され
る。

【００１１】

【数２】

【００１２】ここで、ｋはコイルと溶融金属の結合因
子、μは空気（及び溶融金属）の磁気透過率、Ｂは（上
述の）ピーク磁束密度である。

【００１３】結合因子は典型的には１より小さい。溶融
金属が鋼鉄の場合、そして時間的に変化する電流の周波
数が３０００ヘルツの場合には、結合因子（ｋ）は約
０．１８と０．９０の間の何れかの値となり、間隙の開
口端での溶融金属のプールの幾何学的配置に依存する。
結合因子は溶融金属に於いて誘起された渦電流の表皮
（即ち貫入）の深さが増大するに伴って減少する。表皮
の深さは周波数の減少に伴って増大するので、周波数の
減少は結合因子（ｋ）の減少をもたらし，これは反発の
圧力（ｐ）減少をもたらす。

【００１４】溶融した鋼鉄を含めるために，反発の圧力
はロールの間の間隙の開口端を介して外側に溶融金属を
押し出す圧力に少なくとも等しくなければならない。反
発の圧力（ｐ）はダムにより生じるピーク磁束密度
（Ｂ）の増大により増大し得るが，磁束密度の増大はま
た，ダムに於けるパワーの損失（熱として消耗する）を
増大させる。ダムに於ける単位面積当りの平均のパワー
損失は，以下のように表される。

【００１５】

【数３】

【００１６】ここで、（δ）は銅の表皮の深さ表皮の深
さであり、この物質は閉じ込めコイルの材料であり、
（μ）は銅の磁気透過率である。

【００１７】前述の式から、ダムに於けるパワー損失
は、時間的に変化する電流の周波数を減少させることに
より増大する表皮深さ（δ）を増大させることにより減
少させることができる。しかし、上述のように、周波数
の減少は結合因子（ｋ）を減少させ、これは反発の圧力
（Ｐ）に於ける減少を生ずる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】

(1) 溶融金属の閉じ込めを供給する十分に高い反発の圧
力を供給し、その一方、(2) ダムに於けるパワー損失を
減少させること、が望まれている。換言すれば、ダムに
於けるパワー損失に対して比較的高い比率の閉じ込め圧
力を供給しなければならない。この比率（Ｐ／ＰＬ）は
以下のように表される。

【００１９】

【数４】

【００２０】ここで、（δ）は銅（コイルの材料）に於
ける表皮深さ、（μ）は空気（並びに銅及び溶融鋼鉄）
の透磁率、（ｋ）はコイルと溶融金属の結合因子であ
る。この議論のために、空気、銅及び溶融鋼鉄の透磁率
（μ）を同じと仮定することができる。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明に
従えば、ダムに於けるパワー損失は、反発の圧力を実質
的に減少させることなく減少する。これは、溶融金属に
於ける伝導電流を用いることにより達成される。このよ
うな配置は、閉じ込め磁場を発生するための溶融金属に
於ける誘起渦電流を単独で採用する配置より、（以下に
記述する）幾つかの利点を有している。

【００２２】本発明の実施例の全てに採用されている閉
じ込めコイルは、連続的な板の鋳造装置のロールの間の
間隙の開口端に於ける溶融金属のプールに面して垂直に
配された第１の閉じ込めコイル部分を有している。第１
のコイル部分の底部は、垂直に配された第２の閉じ込め
コイルの底部に電気的に接続されている。

【００２３】上部電極が間隙の開口端付近の溶融金属の
プールの頂部に延びている。他方、下部電極又はブラシ
は、(a) ロールの挟む部分の直下に位置する固化した鋼
鉄の板に接し、又は(b) その位置の二つのロールに接す
るか、又は(c) 上記(a) 及び(b) のように板とロールの
両方に接している。

【００２４】全ての実施例に於いて、時間的に変化する
電流が第１の閉じ込めコイル部分に導入される。一の実
施例では、電源（即ちトランスの二次コイル）からの電
流の全てが、最初に第１のコイル部分を介して下方に流
れ、次に以下の２つの電流に分けられる。(a) 一の電流
は第２の閉じ込めコイル部分を介して上方へ向けられ、
(b) 他方の電流はロールの挟む部分の直下の下部電極又
はブラシに向けられ、次に溶融金属のプールを介して伝
導電流として上方へ向けられて上部電極に達する。

【００２５】他の実施例に於いては、電源からの電流は
最初に分離した別々の電流として供給される。即ち、
(a) 一つの電流は上述のように第１及び第２の閉じ込め
コイル部分に向けられ、(b) 他の電流は最初に上述の下
部電極又はブラシに向けられ、それから上述のように伝
導電流として溶融金属を介して上方へ流れる。

【００２６】全ての実施例に於いて、溶融金属のプール
には、伝導電流と同様に誘起された渦電流が存在してい
る。これらの渦電流は、閉じ込めコイルによって発生す
る磁場により、溶融金属のプールに誘起される。溶融金
属をプールに閉じ込める反発の圧力を供給する磁束密度
（Ｂ）は３つの成分を合体させる。即ち、(1) 閉じ込め
コイルを流れる電流によって発生する磁場による磁束密
度；(2) 溶融金属のプールに誘起された渦電流により発
生する磁場による磁束密度；及び(3) 溶融金属のプール
を流れる伝導電流によって生じる磁場による磁束密度で
ある。第２成分、即ち(2) は、単に溶融金属プールの電
流が単独の誘起電流である配置より、磁束密度の全体に
対して実質的により小さい要因である。

【００２７】上述したように、時間的に変化する電流の
周波数が減少すると、閉じ込めダムのコイルに於けるパ
ワー損失が減少するが、溶融金属プールに於ける誘起渦
電流の表皮深さ（δ）も増大する。表皮深さ（渦電流の
貫入の深さ）の増大は、閉じ込めコイル及び溶融金属の
間の結合因子（ｋ）を減少させ、これは次に反発の圧力
を減少させる。

【００２８】しかし、溶融金属プールに於ける伝導電流
に関しては、その電流の貫入の深さ（電流分布）は周波
数にはあまり依存せず、むしろ電極の配置に依存してい
る。

【００２９】（時間的に変化する伝導電流が変動する直
流である場合、周波数の減少は電流分布に実質的に影響
しない；時間的に変化する伝導電流が交流の場合周波数
の減少は、溶融金属の伝導電流なしの構成より電流分布
に与える影響は実質的に小さい。）それ故に、時間的に
変化する伝導電流の周波数の減少は、電流分布に大きな
変化を生じない。従って、結合因子（ｋ）（これは表皮
深さの増大とともに減少する）に於ける大きな減少はな
い。

【００３０】結果として、閉じ込めコイルに於けるパワ
ー損失を減少させる周波数の減少は、伝導電流に関連す
る結合因子の減少を生ぜず、また、伝導電流によって発
生する磁場による磁束密度の大きな減少も生じない。こ
のような周波数の減少から生じる反発の圧力に於ける否
定的な影響は、溶融金属のプールの電流が誘起渦電流単
独である状況から生じる否定的な結果より実質的に少な
いであろう。

【００３１】時間的に変化する電流の周波数の減少は、
閉じ込めコイルのパワー損失を減少させるのみならず、
溶融金属に於けるパワー損失をも減少させる。

【００３２】時間的に変化する電流は、磁束密度の増加
と減少のサイクルを有する対応する周波数を有する時間
変化する磁場を生成する。磁場の溶融金属を閉じ込める
能力は、もし時間変化する電流の周波数が減少し過ぎた
なら、逆に影響を受け得る。

【００３３】この周波数は下限以下には減少させること
はできず、この下限は、時間変化する磁場の連続サイク
ルに対するピーク磁束密度の間の時間の期間が、ロール
の間の間隙の開口端を介する溶融金属の流出を抑制する
には長すぎることとなる周波数である。

【００３４】与えられた閉じ込めシステムへの入力電流
に対し、溶融金属のプールの伝導電流を採用する本発明
に従う配置によって発生する磁束密度は、溶融金属のプ
ールに於ける電流が誘起渦電流のみからなる配置によっ
て発生する磁束密度よりも大きい。

【００３５】他の特徴及び利点は、クレームされ、開示
され、或いは以下の添付図面に関連する詳細な記述から
当業者に明らかとなる装置及び方法に固有のものであ
る。

【００３６】

【実施例】まず、図１〜図３を参照すると、３０で一般
的に示されているのは電磁気的閉じ込め装置であり、こ
の装置は、水平に間隔を置いて配された２つの部材３
１，３２の間の垂直に延びる間隙３５の開口端３６から
溶融金属が漏れるのを防止するための装置であり、上記
２つの部材３１，３２の間には、溶融金属のプール３８
が位置している。水平に間隔を置いて配された部材は、
連続で板を鋳造する互いに反対方向に回転する一対の鋳
造ロールを有している。鋳造ロール３１，３２は、その
間の垂直に延びる間隙３５の底部にニップ３９を有して
いる。互いに反対方向に回転する一対のロールは、溶融
プール３８から、ニップ３９から下方に延びる連続板３
７に金属を固化させる手段を有している。ロール３１，
３２はここに示していない通常の方法によって冷却され
ている。プール３８は、典型的には溶融鋼鉄である。

【００３７】閉じ込め装置がなければ、間隙３５の溶融
金属は間隙３５の開口端３６を介して漏れるであろう。
一つの開口端３６及び一つの電磁気的閉じ込め装置のみ
が添付図面に示されているが、間隙３５の２つの開口端
３６のそれぞれに、装置３０があることを理解しなけれ
ばならない。

【００３８】図５〜７及び１０を参照すれば、電磁気的
閉じ込め装置３０は、間隙３５の開口端３６付近に電気
導電性の閉じ込めコイル４０を有している。コイル４０
は間隙３５の開口端３６を介して溶融金属プール３８に
向かって延びる第１の水平磁場を発生させる。

【００３９】コイル４０は、間隙３５の開口端３６に面
して垂直に配された第１の閉じ込めコイル部４１と、第
１のコイル部４１に４３で電気的に接続され垂直に配さ
れた第２の閉じ込めコイル部４２とを備えている。第２
のコイル部４２は第１のコイル部４１の後ろに面して間
隔を置いて配されている。

【００４０】また、図３〜６、１０を参照すれば、電磁
気的閉じ込め装置３０は、間隙３５の開口端３６付近で
ニップ３９の下方の位置に、(a) 板３７及び(b) 鋳造ロ
ール３１，３２の少なくとも一つに電気的に接続されて
いるブラシ４６，４７を有している。装置３０は、間隙
３５の開口端３６付近でニップ３９上の位置に、溶融金
属プール３８に電気的に接続するための電極４８を有し
ている。

【００４１】図５，６及び１０を参照すれば、装置３０
に関連して、入力電流を受け入れる主コイル５１と、図
６に示す少なくとも一の補助コイル５２を有する変圧器
５０が設けられている。図５の実施例では、補助コイル
は分離した別々の一対のコイル部５２ａ及び５２ｂを有
している。図１０の実施例では、補助コイルは７３に示
されるセンタータップコイルの形式である。

【００４２】再び図５の実施例を参照すれば、第１の閉
じ込めコイル部４１は、上端部４４及び下端部４５を有
している。垂直に配された閉じ込めコイル部４２は、上
端部５４及び下端部５５を有している。前述のように、
変圧器５０は一対の分離した別々のコイル部５２ａ及び
５２ｂを有している。各補助コイル部は、対向する一対
のコイル終端を有している。ライン５６は、補助コイル
部５２ｂの一つの終端７０を第１の閉じ込めコイル部４
１の上端部４４に電気的に接続している。戻りライン５
７は、補助コイル部５２ｂの他方の終端７１を第２の閉
じ込めコイル部４２の上端部５４に電気的に接続してい
る。ライン５８は、補助コイル部５２ａの一つの終端６
０を枝ライン５８ａ，５８ｂをそれぞれ介してブラシ４
６，４７に電気的に接続している（図３）。戻りライン
５９は、変圧器の補助コイル部５２ａの他方の終端６１
を電極４８に電気的に接続している。

【００４３】ライン５６及び５７は、第１のコイル部４
１を介する変圧器５０からの時間的に変化する電流を第
１の垂直方向（図５の下方）に向かわせ、次に、第２の
コイル部４２を介して第１の垂直方向に反対の第２の垂
直方向、即ち第２のコイル部４２を介して上方に向かわ
せる第１の伝導手段を有している。より詳細には、変圧
器の補助コイル部５２ｂからの電流は、ライン５６を介
して流れ、次に、第１の閉じ込めコイル部４１を介して
下方へ流れ、次に、コイル部４１及び４２の底部４５，
５５の電気接続部４３、次に第２の閉じ込めコイル部４
２を上方へ流れ、次にライン５７を介して補助コイル部
５２ｂに戻る。閉じ込めコイル部４１，４２を介して流
れる時間変化する電流は、間隙３５の開口端３６付近に
第１の水平磁場を発生させる。

【００４４】電気伝導性のライン５８、枝ライン５８
ａ，５８ｂ，ブラシ４６，４７、電極４８及び電気伝導
性の戻りライン５９は、第２の伝導手段を有しており、
これは、変圧器の補助コイル部５２ａからの時間的に変
化する電流を、垂直に延びる間隙３５の開口端３６付近
で、伝導電流として溶融金属プール３８を介して垂直に
向かわせる。プール３８を介する伝導電流の流れは、第
１の閉じ込めコイル部４１を介する電流の流れと反対の
方向（即ち、溶融金属プール３８を介して上方）であ
る。この伝導電流の流れは、間隙３５の開口端３６付近
に第２の水平磁場を発生させる。

【００４５】第１及び第２の閉じ込めコイル部４１，４
２を介する電流の流れの方向は、それぞれ６２，６３で
示され、溶融金属プール３８を介する伝導電流の流れの
方向は６４で示されている（図５及び７）。第１及び第
２の水平磁場は、図７の６５及び６６で示されている。
これらの２つの磁場は同じ方向に流れ、互いに増大して
いる。

【００４６】閉じ込めコイル４０と（上述した）第１及
び第２の伝導手段は、溶融金属プール３８の存在下に、
間隙３５の開口端３６から内側に溶融金属を押し戻す磁
気的反発の圧力を供給するように協調する装置を有して
いる。

【００４７】図６の実施例を参照すれば、変圧器の補助
コイルは単一のコイル５２を有している。この実施例で
は、ライン５６は、補助コイル５２の一つの終端９０を
第１の閉じ込めコイル部４１の上端部４４に電気的に接
続している。戻りライン５７は、第２の閉じ込めコイル
部４２の上端部５４を補助変圧コイル５２の他方の終端
９１に電気的に接続している。第１の閉じ込めコイル部
４１の下端部４５は、電気接続部４３及び一対の接続ラ
イン６８（その一方のみが図６に示されている）を介し
て、ブラシ４６，４７に接続されている。戻りライン５
９は、電極４８を補助変圧コイル５２の終端９１に接続
している。上述したように、終端９１は戻りライン５７
にも接続され、次に、第２の閉じ込めコイル部４２の上
端部４２に接続されている。

【００４８】図６の実施例では、時間変化する電流は、
変圧器の補助コイル５２からライン５６を流れ、次に第
１の閉じ込めコイル部４２を流れ、電気接続部４３に至
って、ここで電流は分割される。電流の一部は第２の閉
じ込めコイル部４２を上方へ流れ、次にライン５７を介
して変圧器の補助コイルに戻る。電流のもう一方の部分
は接続ライン６８を介してブラシ４６，４７に流れ、次
に、溶融金属プール３８を介して電極４８へ流れ、これ
から戻りライン５９を介して変圧器の補助コイル５２に
戻る。

【００４９】図６の実施例では、閉じ込めコイル部４
１，４２を介する電流の流れの方向、及び溶融金属プー
ル３８を介する電流の流れの方向は、図６及び７の６
２，６３及び６４にそれぞれ示され、これらの方向は、
図５の実施例に於ける電流の流れの方向と同じである。

【００５０】コイル４０を流れる時間変化する電流は、
図７の６５に示す方向を有する第１の水平磁場を発生さ
せ、溶融金属プール３８を流れる時間変化する伝導電流
は、図７の６６に示す方向を有する第２の水平磁場を発
生させる。これらは図５の実施例によって発生する磁場
と同じ方向である。同様に、図７の６６に示す方向を有
する第２の水平磁場は、図７の６５で示す方向を有する
第１の水平磁場を増大させ、間隙３５の開口端３６に磁
気的反発の圧力を増大させる。

【００５１】本発明の全ての実施例に於いて、溶融金属
プール３８を介して垂直に流れる伝導電流は、第１の閉
じ込めコイル部４１を垂直に流れる電流の方向６２とは
反対の６４の方向に常に流れる。この関係の結果とし
て、溶融金属プール３８を流れる伝導電流によって発生
する水平磁場の方向６６は、コイル４０によって発生す
る水平磁場の方向６５と常に同じとなる。第１及び第２
の水平磁場が同じ水平方向（図７の６５，６６）に流れ
る場合、それらは互いに強めあう。

【００５２】溶融金属プール３８を流れる伝導電流に加
えて、溶融金属プール３８に於いて、第１の水平磁場に
よって誘起され、伝導電流と同じ方向６４に流れる渦電
流も存在する。渦電流によって発生する水平磁場は、溶
融金属プールを流れる伝導電流によって発生する水平磁
場と同じ方向６６に流れ、伝導電流と閉じ込めコイル４
０を流れる時間変化する電流とによって発生する水平磁
場を強める。

【００５３】図５及び６は時間変化する電流が交流であ
る実施例を示している。また、時間変化する電流は、変
動する直流であってもよい。変動する直流を採用した実
施例は図１０に示されている。図１０の実施例は、図６
の実施例と同様であり、いくつかの差異がある。同じ部
分については繰り返さない。差異について以下に記述す
る。

【００５４】図１０の変圧器５０は戻りライン５７，５
９に接続されたセンタータップ７３を有する補助コイル
７２を有している。補助コイル７２の各端部はそれぞれ
整流器７４，７５に接続され、次に、それぞれ第１の閉
じ込めコイル部４１の上端部４４に向かうライン５６に
電気的に接続されている。整流器７４，７５からの変動
する直流は、第１の閉じ込めコイル部４１を下方に流れ
る。電流が第１の閉じ込めコイル部４１を出るときに、
その下端部４５で電流は２つの部分に分割され、分割さ
れた電流の第一の部分は電気接続部４３を介して第２の
閉じ込めコイル部４２に向かい、それを上方へ流れ、分
割された電流の第２の部分は、電気接続部６８及びブラ
シ４６，４７を介して溶融金属プール３８に向かい、そ
こで第２の部分は上方へ流れる。戻りライン５７は、第
２の閉じ込めコイル部４２の上端部４５から補助変圧コ
イル７２のセンタータップ７３に流れる電流を接続し、
戻りライン５９は電極４８からセンタータップ７３に流
れる電流を接続する。

【００５５】図６及び１０の実施例では、第１の閉じ込
めコイル部４１を下方に流れる電流の一部分は、溶融金
属プール３８中も流れる。一方、図５の実施例では、溶
融金属プール３８を流れる電流の部分は、閉じ込めコイ
ル４０の部分を流れる電流の部分ではない。

【００５６】閉じ込めコイル４０を流れる時間変化する
電流と、溶融金属プール３８を流れる電流とによって発
生する水平磁場は、協調して間隙３５の開口端３６から
内側へ溶融金属プール３８を押し戻す磁気的反発の圧力
を発生させる。

【００５７】再び図７を参照すれば、第１の閉じ込めコ
イル部４１は前面７６、背面７７及び対向側面７８，７
９を有している。第１のコイル部の側面７８、背面７７
及び側面７９を囲んでいるのは、第１の閉じ込めコイル
部４１から、典型的には絶縁薄膜（図示せず）によって
電気的に絶縁された磁気部材８２である。磁気部材８０
は典型的には通常の磁気材料からなり、閉じ込めコイル
４０を流れる時間変化する電流によって発生する磁場に
対する低磁気抵抗のリターンパスを規定する。

【００５８】磁気部材８０は一対の腕部８１，８２を有
し、それぞれは第１のコイル部４１の対向側面７８，７
９のそれぞれに位置し、それぞれ間隙３５の開口端３６
の方向に延伸し、第１及び第２の閉じ込めコイル部４
１，４２の間に位置している。

【００５９】コイル部４１，４２に採用されている構造
的配置は、前述のGerber他の米国特許第5,197,534 号に
詳細に記載されており、その開示は参照によってここに
組み込まれる。しかし、上述のGerber他の米国特許第5,
197,534 号に開示されている装置とは相違して、本発明
の装置は磁気腕部８１，８２の外側に磁気シールドが設
けられていない。このようなシールドは閉じ込めコイル
によって発生する磁場を間隙３５の開口端３６付近に閉
じ込めるために採用される。このことは、溶融金属プー
ル３８を流れる電流によって発生する水平磁場の主たる
電流源として溶融金属プール３８の誘起渦電流に依存し
ている装置では重要である。しかし、本発明では、伝導
電流が溶融金属プール３８を流れる電流によって発生す
る水平磁場の主たる電流源である。従って、Gerber他の
米国特許第5,197,534 号の磁気シールドは不要である。

【００６０】上述のように、電極４８は鋳造ロール３
１，３２の間でニップ３９の上に配されている（図
２）。電極４８は少なくとも部分的に浸漬される溶融金
属プール３８の高温に耐える電気伝導性材料からなる。
電極４８は例えばグラファイトからなる。

【００６１】鋳造ロール３１，３２は、銅、銅合金、或
いはセラミック、或いはオーステナイト系（非磁性）ス
テンレス鋼である。

【００６２】セラミックからなる鋳造ロールはさほど伝
導性が高くない。このような場合、溶融金属プール３８
への適切な電気的接続は、ブラシ４６，４７及び板３７
を介することである。好ましくは、ブラシを板３７と接
触させるのにスプリングを使用することであり、このよ
うなスプリングは図９の８５に表されている。

【００６３】鋳造ロールが銅又は銅合金のような電気電
動性の材料からなる場合には、溶融金属プール３８への
適切な電気接続は、鋳造ロールを含んでいる。換言すれ
ば、適切な電気接続はブラシ４６，４７とロール３１，
３２との間にあり、付加的にブラシと板３７との接続も
あり得る。適切な電気的接続がブラシと鋳造ロールであ
る場合、ブラシを鋳造ロールに押しつけるためにスプリ
ング８６を採用するのが好ましく、このようなスプリン
グは図８の８６に表されている。

【００６４】ブラシ４６，４７はグラファイトやリン生
銅のような導伝性の材料からなる。

【００６５】ブラシが（リン青銅のような）材料からな
る場合、内部で冷却される。ブラシがグラファイトから
なる場合、内部で冷却されるブラシホルダの採用が効き
目がある。このパラグラフの前の部分に記載されている
タイプの冷却の配置は、従来技術である。

【００６６】上述の詳細な記述は理解を明確にするため
にのみ与えられたものであり、改変が当業者に明かであ
るように、これから不必要な限定が理解されるべきでは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁気閉じ込め装置の一実施例を採用
する連続式板鋳造装置の端部を示す図である。

【図２】図１の構造の部分平面図である。

【図３】図１の構造の端部の一部破断部分拡大図であ
る。

【図４】図３と同様の端部の一部破断拡大図である。

【図５】交流を用いた閉じ込め装置の実施例の概略図で
ある。

【図６】交流を用いた閉じ込め装置の他の実施例の概略
図である。

【図７】本発明の装置に関連する電流と磁場の方向を示
す一部破断部分平面図である。

【図８】本発明の装置の端部を表わす一部破断拡大図で
ある。

【図９】本発明の装置の端部を表わす一部破断拡大図で
ある。

【図１０】直流を用いた閉じ込め装置の実施例を表す概
略図である。

【符号の説明】

３０…電磁気的閉じ込め装置 ３１，３２…鋳造ロール ３３…間隙 ３５…間隙 ３６…開口端 ３７…板 ３８…溶融プール ３９…ニップ ４０…コイル ４１…第１の閉じ込めコイル部 ４２…第２の閉じ込めコイル部 ４６，４７…ブラシ ４８…電極

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【手続補正書】

【提出日】平成７年５月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属のプールがその間に位置する水
   平に間隔を置いて配された二つの部材の間に、垂直方向
   に延びる間隙の開口端を介して前記溶融金属が漏れるの
   を防止する電磁気的閉じ込め装置であって、該装置が、 前記間隙の前記開口端を介する溶融金属の前記プールの
   方に延びる第１の水平磁場を発生させるための、前記間
   隙付近に配された電気伝導性の閉じ込めコイル手段を有
   し、 前記閉じ込めコイル手段は、前記間隙の前記開口端に面
   して垂直に配された第１の閉じ込めコイル部と、前記第
   １の閉じ込めコイル部の背面に間隔を置いて面し前記第
   １の閉じ込めコイル部に電気的に接続され垂直に配され
   た第２の閉じ込めコイル部とを有し、 前記閉じ込めコイル部の一方を介して時間変化する電流
   を第１の垂直方向に向かわせ、次に前記コイル部の他方
   を介し前記第１の垂直方向とは反対の第２の垂直方向に
   向かわせて、前記間隙の開口端付近に第１の水平磁場を
   発生させる第１の伝導手段と、 前記垂直に延びる間隙の開口端付近に於ける前記溶融金
   属プールを介して、垂直方向に前記時間変化する電流を
   伝導電流として、前記第１のコイル部を介して流れる電
   流の方向とは逆の方向に向かわせて、前記間隙の開口端
   付近に第２の水平磁場を発生させる第２の伝導手段とを
   有し、 前記閉じ込めコイル部及び前記第１及び第２の伝導手段
   は、前記溶融プールの存在下に、前記間隙の開口端から
   内側に前記溶融金属を押し戻す磁気的反発の圧力を供給
   するように協調する手段を有することを特徴とする閉じ
   込め装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置であって、 前記間隔を置いて水平に配された部材が、連続的に板を
   鋳造する装置の互いに反対方向に回転する一対の鋳造ロ
   ールを有し、 該鋳造ロールは、その間の前記垂直に延びる間隙の底部
   にニップを有し、前記互いに反対方向に回転するロール
   は、前記溶融プールから前記ニップから下方に延びる連
   続板となるように金属を固化させるための手段を有する
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置であって、入力電流
   を受容する主コイル手段と、前記第１及び第２の伝導手
   段とに接続された少なくとも一つの補助コイル手段とを
   含む変圧器手段を有する装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置であって、前記第２
   の伝導手段は、 前記間隙の開口端付近の前記ニップの下方の位置に、
   (a) 前記板、及び(b) 鋳造ロール、の少なくとも一方に
   電気的に接続するブラシ手段と、 前記間隙の開口端付近の前記ニップの上方の位置に、前
   記溶融プールに電気的に接続するための電極手段と、 を有する装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置であって、 前記垂直に配された第１の閉じ込めコイル部は上端部と
   下端部とを有し、 前記第２の閉じ込めコイル部は単一のコイルを有し、 前記第１の伝導手段は前記変圧器の前記単一の補助コイ
   ルからの電流を前記第１の閉じ込めコイル部の上端部に
   向かわせる手段を有し、 前記第２の伝導手段は、前記第１の閉じ込めコイル部の
   下端部を前記ブラシ手段に電気的に接続する手段を有す
   る装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の装置であって、 前記垂直に配された第１及び第２の閉じ込めコイル部が
   上端部及び下端部を有し、 前記変圧器前記第２の補助コイル手段は、一対の別々に
   分かれた補助コイルを有し、 前記変圧器の前記各補助コイルは一対の端部を有し、 前記第１の伝導手段は、(a) 一方の補助変圧コイルの一
   方の端部を一方の垂直に配された閉じ込めコイル部の上
   端部に電気的に接続するための第１の手段と、(b) 前記
   一方の補助変圧コイルの他方の端部を他方の垂直に配さ
   れた閉じ込めコイル部の上端部に電気的に接続するため
   の第２の手段とを有し、 前記第２の伝導手段は、前記他方の補助変圧コイルの一
   方の端部を、(i) 前記ブラシ手段及び(ii)前記電極手段
   の一方に電気的に接続するための一のラインを有し、 前記第２の伝導手段は、前記補助変圧コイルの他方の端
   部を、(i) 前記ブラシ手段及び(ii)前記電極手段の他方
   に電気的に接続する他のラインを更に有する装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の装置であって、 前記第１の伝導手段の前記第１の電気的接続手段は、前
   記一方の補助変圧コイルの前記一方の端部を前記第１の
   垂直に配された閉じ込めコイル部の前記上端部に電気的
   に接続するための手段を有し、 前記第２の伝導手段の前記一のラインは、前記他方の補
   助変圧コイルの前記一方の端部を前記ブラシ手段に電気
   的に接続するための手段を有する装置。
8. 【請求項８】 請求項４記載の装置であって、 前記電極手段が、前記ニップの上方で、前記鋳造ロール
   の間に配されており、溶融金属の前記プールに少なくと
   も部分的に浸漬するための手段を有する装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の装置であって、前記電極
   がグラファイトを含有する装置。
10. 【請求項１０】 請求項４記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、(a) 銅及び(b) 銅合金、の少なく
    とも一つを含有し、 前記装置は、前記ロールにブラシを接触させるように押
    しつける手段を有する装置。
11. 【請求項１１】 請求項４記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、セラミック材料を含有し、 前記装置は、前記板にブラシを接触させるように押しつ
    ける手段を有する装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１記載の装置であっ
    て、 前記ブラシ手段は、(a) グラファイト及び(b) リン青銅
    のうちの一つを含有する装置。
13. 【請求項１３】 請求項４記載の装置であって、 前記各鋳造ロールは、オーステナイト系ステンレス鋼を
    含有する装置。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の装置であって、 前記垂直に配された第１の閉じ込めコイル部上に対向す
    る一対の側面と、 前記第１の磁場の低磁気抵抗のリターンパスを規定す
    る、磁気材料からなる手段とを有し、 前記磁気材料からなる手段は、(a) 前記第１の閉じ込め
    コイル部の対向するそれぞれの側部にそれぞれ位置し、
    前記間隙の開口端の方向に延びる一対の腕部と、(b) 前
    記腕部の間に延伸し、前記垂直に配された第１及び第２
    の閉じ込めコイル部の間に位置する接続部、とを有し、 前記装置の前記腕部の外側には磁気シールドがない装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１記載の装置であって、 前記第２の水平磁場は、前記第１の水平磁場を強めて、
    前記間隙の開口端に於ける磁気的反発の圧力を増大させ
    る装置。
16. 【請求項１６】 溶融金属がその間に位置する水平に間
    隔を置いて配された二つの部材の間に、垂直方向に延び
    る間隙の開口端を介して前記溶融金属が漏れるのを防止
    する電磁気的閉じ込め方法であって、 前記間隙の前記開口端に面する第１の垂直に配された閉
    じ込めコイル部と、前記第１の閉じ込めコイル部に電気
    的に接続され前記第１の閉じ込めコイル部の背面に間隔
    を置いて面する垂直に配された第２の閉じ込めコイル部
    とを有する電気伝導性の閉じ込めコイルを設置し、 前記閉じ込めコイル部の一方を介する時間変化する電流
    を第１の垂直方向へ向け、次に前記閉じ込めコイル部の
    他方を介して前記第１の垂直方向に反対の第２の垂直方
    向に向けて、前記間隙の開口端を介する前記溶融金属の
    プールに向かって広がる第１の水平磁場を発生させ、 前記時間変化する電流を、伝導電流として、前記間隙の
    前記開口端付近の前記溶融プールを介して垂直に、前記
    第１の閉じ込めコイル部を介する電流の反対方向に向け
    て、前記間隙の前記開口端付近に第２の水平磁場を発生
    させ、 前記先行するステップが協調して、前記間隙の前記開口
    端から内側に前記溶融金属を押し戻す磁気的反発の圧力
    を発生する方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の方法であって、 前記第２の水平磁場は前記第１の水平磁場を強め、前記
    間隙の前記開口端に於ける磁気的圧力を増大させる方
    法。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載の方法であって、 磁気材料を含有し、前記第１の磁場のための低磁気抵抗
    のリターンパスを設置し、前記リターンパスのための磁
    気シールドを採用していない方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７の方法であって、 前記電流を前記第１の閉じ込めコイル部を介して下方に
    向け、 前記電流を前記第１の閉じ込めコイル部を出る際に２つ
    に分割し、 前記分割した電流の第１の部分を前記第２の閉じ込めコ
    イル部を介して上方に向け、 前記分割した電流の第２の部分を前記伝導電流として溶
    融金属のプールを介して上方に向ける方法。
20. 【請求項２０】 請求項１６記載の方法であって、 第１の電流を前記第１の閉じ込めコイル部を介して下方
    に向け、 前記閉じ込めコイル手段を通ることのない第２の電流を
    供給し、 前記第２の電流を伝導電流として、溶融金属のプールを
    介して上方に向ける方法。