【発明の詳細な説明】
型内での鋳造中に溶融体の運動を制動する方法および装置
技術分野
本発明は、金属の連続鋳造中の鋳込ストランドの、非凝固部分における液状金
属、溶融体、の流れを制動する方法および装置に関するものである。溶融体は、
金属を成形すべく用いられる型に隣接した静的磁界を生成することにより制動さ
れる。磁界内で運動する液状金属により溶融体内に誘導電流が生起され、それが
磁界と相まって制動力を生起する。
背景技術
連続鋳造中、熱溶融体は、直接に若しくは注型管を介して型に流入する。溶融
体は型内で冷却され、ストランドが型を離れる前に、凝固した自立表層が形成さ
れる。入って来る溶融体が、抑制されない様態で型内へ流入すると、それがスト
ランドの非凝固部分へ深く入り込む。これが溶融体内に包有される粒子の分離を
困難にさせ、それらは上面へ分離される代りに凝固面へ付着する。更に自立表層
が弱化され、それにより型内に形成された表層による溶融体破壊の危険性が増大
される。
流入する溶融体を制動し、分布させるため、溶融体の経路内に１つ以上の静的
または周期的な低周波磁界を配置することは周知されている。
鋳込ストランドは、下方へ開く型内に流下する溶融体で形成される。型によっ
てほぼ長方形の断面を示す鋳込ストランドは、対応的な長方形断面を備えた型内
に位置する、管状鋳込型へ溶融体を流入させることにより形成される。鋳込型の
壁は、４枚の別々の銅板から成っている。２枚の銅板が型の長辺を構成し、他の
２枚の銅板が型の短辺を構成している。型の短辺を構成する銅板の位置を変更す
ることにより、鋳込ストランドの幅を変化させることができる。型が閉鎖される
と銅板が互いに接触するが、これは、銅板間の、若しあれば、全ての電位差が均
等化されることを意味する。
永久磁石または直流給電式誘導コイルにより静的または周期的な低周波磁界が
生成され、それが、型の短辺と平行に、流入する溶融体を横断して作用するよう
にされる。磁界（Ｂ）内を速度（ｖ）で運動する溶融体により、溶融体内に誘導
電流（ｉ）が生起される。溶融体内の電流密度および誘導電流の方向は、次式に
よって計算される。
これにより、ベクトルｖおよびＢで形成される平面に垂直な、即ち銅板の長辺に
ほぼ平行な、方向が誘導電流に付与される。誘導電流が型の短辺に到達すると、
これらの電流は短辺と平行に下方へ、即ち溶融体が運動するそれと同じ方向へ偏
向するように強いてさせられる。
溶融体内の誘導電流ならびに磁界により、力が生起される。この力の大きさお
よび方向（Ｆ）は、次式により計算することができる。
銅板の長辺と平行に伝搬する誘導電流は、溶融体の流れの方向と反対の方向に
向けられ、従って溶融体を制動しないが、しかしながら誘導電流が下方へ偏向す
る型の短辺においては、力が短辺に向かって外方へ向けられ、溶融体に全く制動
効果を及ぼさない。これは、型の短辺に沿って下方に向けられる流路が形成され
、それと共に、スラグ粒子や望ましくない粒子が鋳込ストランド内にもたらされ
、従ってストランドの品質を劣化させることを意味する。
本発明の一つの目的は、型の全幅に沿った溶融体の均等な制動を達成するため
の方法および装置を提案し、かつ型の短辺に沿った非制動流路の発生を防止する
ことにある。
発明の要約
本発明は、金属の鋳造中の鋳込ストランドの非凝固部分における溶融体の運動
を制動する方法および装置に関するものである。溶融体は、鋳造の方向に開く、
ほぼ長方形の断面を備えた鋳込型を形成する４枚の銅板を含む型へ流入する。流
入する溶融体の経路を横断して静的または周期的な低周波磁界が生成され、それ
により、電流が溶融体内へ誘導される。本発明によれば、対向する２枚の銅板が
互いに電気的に絶縁され、絶縁された銅板間に接続された外部の帰路導体を介し
て誘導電流が戻される。誘導電流ならびに磁界により、溶融体の運動が制動され
るような方向に作用する力が生起される。
外部の帰路導体を用いることにより、誘導電流は型の短辺に沿って下方へ偏向
されることを防止されるが、その代りに誘導電流は依然そのまま銅板を通る。誘
導電流に生成される力は、次いで、型の全幅に沿って、溶融体の流れの方向と対
向し上方へ向けられるようになる。型の短辺に沿った制動されない流路は最早生
起され得ない。
図面の簡単な説明
第１ａ図〜第１ｄ図は、従来技術による溶融金属の鋳造のための装置を図式的
に示す。
第２ａ図〜第２ｄ図は、本発明による溶融金属の鋳造のための装置を図式的に
示す。
第３図は、ほぼ正方形の断面を備えた複数の型内での鋳造のための、本発明の
実施例を図式的に示す。
好適な実施例の説明
第１ａ図には、従来技術による金属の鋳造のための装置が水平断面で示されて
いる。型１には４枚の銅板が含まれ、２枚の板２は型の短辺を構成し、他の２枚
の板３は型の長辺を構成する。型が閉鎖されると銅板が互いに接触する。液状金
属、溶融体、が注型管４を介して型へ供給される。溶融体の両側に置かれた磁石
により磁界が生成され、その磁束線５は型の短辺と平行である。磁石は各々、コ
ア６と、コアの回りに巻かれたコイル７とを包含している。磁界は型の全幅にわ
たって作用する。
第１ｂ図には、第１ａ図の断面Ａ−Ａの装置が示されている。磁石により生成
された磁界は、領域８で作用する。図は、流入する溶融体の当初の流れが、いか
に幾つかの流路に分けられたかを示している。型の短辺に隣接して配置される下
方へ向けられたチャンネル９内の流れは磁界に影響されず、従って制動されずに
溶融体内に存続できる。他の流れ１０は、磁界によって制動される。
第１ｃ図および第１ｄ図には、溶融体内へ誘導される電流が示されている。こ
の電流は、磁界および流人溶融体の双方に垂直、即ち水平方向の銅板の長辺と平
行な方向へ誘導される。誘導電流が型の短辺に到達すると電流１１は、短辺と平
行に偏向するように強いられる。溶融体内の誘導電流ならびに磁界により、力が
生成される。銅板の長辺と平行に電流が誘導される型内の点においては溶融体の
流れ方向と逆に力が向けられ、従って溶融体を制動するが、誘導電流が偏向され
る型の短辺においては、短辺に向かって外方へ力が向けられ、従って溶融物の運
動には全く影響を及ぼさない。このように、型の短辺に沿って、下方へ向かう流
路９が生起する。
第２ａ図には、本発明による、金属の鋳造のための装置が示されている。銅板
の各々の間には、電気絶縁体１２が配置されている。絶縁体は、変更される鋳込
ストランドの幅に関連して短辺の銅板が位置を変更する際に生起する摩耗に耐え
る材料から成るものでなければならない。絶縁体は、例えばプラスチック層で構
成しても良い。型の短辺は、絶縁体により、種々の電位を有することができる。
溶融体内へ誘導された電流は、外部の帰路導体１３を経由して戻される。帰路導
体は、磁界５に平行な、型内に包含される２枚の対向銅板２に接続される。この
ように誘導電流は、前述の如く短辺に沿って下方へ偏向される代りに、型の短辺
上の銅板を経て伝導される。帰路導体１３には、外部の電源１５が含まれている
。溶融体へ電流を供給することにより溶融体内の誘導電流が増大し、それにより
制動力が増大する。第２ｃ図および第２ｄ図には、溶融体内の誘導電流が示され
ている。誘導電流が生成する力は、型の全幅に沿い、溶融体の流れ方向に対向し
て上方に向けられる（第２ｄ図）。型の短辺に沿った制動されない流路は、上方
へ向けられた制動力１４の故に消滅する。第２ｂ図には、本発明による装置にお
ける溶融体の流れが示されている。
外部電源を接続することの利点は、一つには変動しない磁界で制動力を増大さ
せ得ることであり、また一つには縮小された磁界で制動力を変動させずに維持し
得ることである。より小さい磁界で十分であれば、磁石を一層小さく作ることも
できる。
第３図には、複数の型での同時の鋳造に適用可能な本発明の実施例が示されて
いる。４組の型２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは互いに隣接して配置されてい
る。型の各々には、対向する２対の銅板２、３が含まれている。型は、ほぼ正方
形の断面を有する。型内の銅板の各々の間には電気絶縁体１２が配置されている
。溶融体の各々の側には、溶融体内に磁界を生成するために磁石が配置されてい
る。各磁石には、コア６と、コアの回りに巻かれたコイル７とが含まれている。
４組の型の各々は、帰路導体１３により形成された閉回路内に接続される。各型
（例えば２０ａ）は、型内の対向する２枚の銅板２へ帰路導体が接続されるよう
にして接続される。帰路導体１３は、４組の型の全てに共通である。外部電源１
５は、帰路導体１３に接続される。Description: METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING MOLTEN MOTION DURING CAST IN A MOLD TECHNICAL FIELD The present invention relates to liquid metal, melt in the non-solidified portion of a cast strand during continuous casting of metal. , And a method and apparatus for damping the flow of a. The melt is dampened by creating a static magnetic field adjacent to the mold used to form the metal. An induced current is produced in the melt by the liquid metal moving in the magnetic field, which in combination with the magnetic field produces a braking force. Background Art During continuous casting, the hot melt flows into the mold either directly or via a casting tube. The melt is cooled in the mold and a solidified free-standing surface is formed before the strands leave the mold. When the incoming melt flows into the mold in an uncontrolled manner, it penetrates deeply into the non-solidified portion of the strand. This makes it difficult to separate the particles that are encapsulated in the melt and they adhere to the solidification surface instead of being separated to the top surface. Furthermore, the self-supporting surface is weakened, which increases the risk of melt fracture by the surface formed in the mould. It is well known to place one or more static or periodic low frequency magnetic fields in the path of the melt to dampen and distribute the incoming melt. The cast strand is formed of a melt that flows into a downward opening mold. The cast strand, which exhibits a generally rectangular cross section by the mold, is formed by flowing the melt into a tubular casting mold located in a mold with a corresponding rectangular cross section. The cast-in wall consists of four separate copper plates. The two copper plates form the long side of the mold, and the other two copper plates form the short side of the mold. By changing the position of the copper plate forming the short side of the mold, the width of the cast strand can be changed. When the mold is closed, the copper plates come into contact with each other, which means that any potential difference between the copper plates, if any, is equalized. A permanent magnet or a dc-fed induction coil produces a static or periodic low-frequency magnetic field that acts across the incoming melt, parallel to the short sides of the mould. An induced current (i) is generated in the melt by the melt moving in the magnetic field (B) at a velocity (v). The current density and the direction of the induced current in the melt are calculated by This gives the induced current a direction perpendicular to the plane formed by the vectors v and B, that is, substantially parallel to the long side of the copper plate. When the induced currents reach the short sides of the mould, these currents are forced to deflect parallel to the short sides downward, ie in the same direction as the melt moves. Forces are generated by the induced currents and magnetic fields in the melt. The magnitude and direction (F) of this force can be calculated by the following equation. The induced current, which propagates parallel to the long side of the copper plate, is directed in the direction opposite to the direction of flow of the melt and thus does not dampen the melt, however, on the short side of the mold where the induced current is deflected downward The force is directed outwards towards the short side and exerts no braking effect on the melt. This means that channels are formed that are directed downwards along the short sides of the mold, with which slag particles and unwanted particles are introduced into the cast strand, thus degrading the quality of the strand. . One object of the present invention is to propose a method and a device for achieving an even damping of the melt along the entire width of the mould, and to prevent the generation of non-damping channels along the short sides of the mould. It is in. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method and apparatus for damping melt motion in the non-solidified portion of a cast strand during metal casting. The melt flows into a mold containing four copper plates that opens in the direction of casting and forms a casting mold with a substantially rectangular cross section. A static or periodic low frequency magnetic field is created across the path of the incoming melt, which induces an electric current into the melt. According to the present invention, the two copper plates facing each other are electrically insulated from each other, and the induced current is returned via the external return conductor connected between the insulated copper plates. The induced currents as well as the magnetic fields give rise to forces acting in such a direction that the movement of the melt is damped. By using an external return conductor, the induced current is prevented from being deflected downwards along the short side of the mold, but instead the induced current still passes through the copper plate. The force produced in the induced current then becomes directed upwards, along the full width of the mold, in opposition to the direction of melt flow. Undamped channels along the short sides of the mold can no longer occur. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1a-1d schematically show an apparatus for casting molten metal according to the prior art. 2a to 2d show diagrammatically an apparatus for the casting of molten metal according to the invention. FIG. 3 shows diagrammatically an embodiment of the invention for casting in molds with a substantially square cross section. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1a shows a device for the casting of metals according to the prior art in horizontal section. The mold 1 includes four copper plates, the two plates 2 form the short sides of the mold, and the other two plates 3 form the long sides of the mold. When the mold is closed, the copper plates come into contact with each other. Liquid metal, melt, is supplied to the mold via a casting tube 4. A magnetic field is generated by magnets placed on both sides of the melt, the magnetic flux lines 5 of which are parallel to the short sides of the mould. The magnets each include a core 6 and a coil 7 wound around the core. The magnetic field acts across the width of the mold. FIG. 1b shows the device of section AA of FIG. 1a. The magnetic field generated by the magnet acts in the area 8. The figure shows how the initial flow of the incoming melt was divided into several channels. The flow in the downwardly directed channel 9 located adjacent to the short side of the mold is unaffected by the magnetic field and thus can remain in the melt without being damped. The other stream 10 is damped by the magnetic field. Currents induced in the melt are shown in FIGS. 1c and 1d. This current is induced in a direction parallel to the long side of the copper plate in the direction perpendicular to both the magnetic field and the flower melt, that is, the horizontal direction. When the induced current reaches the short side of the mold, the current 11 is forced to deflect parallel to the short side. Forces are generated by the induced currents and magnetic fields in the melt. At the point in the mold where the current is induced parallel to the long side of the copper plate, a force is directed opposite to the flow direction of the melt, thus dampening the melt, but at the short side of the mold where the induced current is deflected. Is directed outwardly towards the short side and thus has no effect on the movement of the melt. In this way, a downward passage 9 is created along the short side of the mold. FIG. 2a shows an apparatus for casting metal according to the invention. An electrical insulator 12 is arranged between each of the copper plates. The insulator must consist of a material that will withstand the wear that occurs when the short side copper sheet changes position with respect to the width of the cast strand to be changed. The insulator may be composed of a plastic layer, for example. The short sides of the mold can have different potentials, depending on the insulator. The current induced in the melt is returned via the outer return conductor 13. The return conductor is connected to two opposing copper plates 2 contained in the mould, parallel to the magnetic field 5. Thus, instead of being deflected downward along the short side as described above, the induced current is conducted through the copper plate on the short side of the mold. The return conductor 13 includes an external power supply 15. Providing an electric current to the melt increases the induced current in the melt, thereby increasing the braking force. Induced currents in the melt are shown in FIGS. 2c and 2d. The force generated by the induced current is directed upwards, across the full width of the mold, opposite the flow direction of the melt (Fig. 2d). The undamped flow path along the short side of the mold disappears because of the upwardly directed braking force 14. FIG. 2b shows the melt flow in the device according to the invention. The advantage of connecting an external power supply is that one can increase the braking force with a non-changing magnetic field, and one can maintain the braking force unchanged with a reduced magnetic field. is there. The magnet can be made smaller if a smaller magnetic field is sufficient. FIG. 3 shows an embodiment of the invention applicable to simultaneous casting in multiple molds. The four sets of molds 20a, 20b, 20c and 20d are arranged adjacent to each other. Each of the molds includes two pairs of opposing copper plates 2,3. The mold has a substantially square cross section. An electrical insulator 12 is placed between each of the copper plates in the mold. Magnets are arranged on each side of the melt to generate a magnetic field within the melt. Each magnet includes a core 6 and a coil 7 wound around the core. Each of the four sets of molds is connected in a closed circuit formed by the return conductor 13. Each mold (for example, 20a) is connected so that the return conductor is connected to the two copper plates 2 facing each other in the mold. Return conductor 13 is common to all four sets of molds. The external power supply 15 is connected to the return conductor 13.
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フロントページの続き
(72)発明者 レーマン，アンデルス
スウェーデン国 エス ― 722 17 ベ
ステルオース，スコグスベーゲン 27 ビ
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(72)発明者 タールバック，ゴーテ
スウェーデン国 エス ― 722 40 ベ
ステルオース，バンディガタン 12────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Lehmann, Anders
Sweden S-722 17 B
Stealth, Skogsbergen 27 Bi
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(72) Inventor Tarbach, Gote
Sweden S-722 40 B
Stealth, Bandigatan 12