JPH105949A - 溶融金属の流動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内に発生する上昇流及び下降流の減少。
メニスカス付近における鋳型の内表面に沿った水平循環
流の形成。 【解決手段】 流動駆動される溶融金属(1)の鋳型長辺
(5A,6L)方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度である
起点側速度Ｖｓが、流動駆動される溶融金属(1)の鋳型
長辺(5A,6L)方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度で
ある終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁力
を溶融金属(1)に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内の溶融金属
を水平循環駆動する流動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、電磁
石あるいはリニアモ−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１−２２８６４５号公報）。また溶鋼表層部での
溶鋼流動速度が不均一であると、溶鋼上のパウダ−が溶
鋼中に巻き込まれ、これが鋼片中の欠陥となる。鋳型に
はタンディッシュより注湯ノズルを介して溶鋼が供給さ
れるが、この溶鋼が鋳型に流入する速度が高く、これに
よりパウダ−巻込みを生じ易い。これを改善するために
溶鋼に静磁界を加える電磁ブレ−キ装置が提示されてい
る（例えば特開平３−２５８４４２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、注湯ノズ
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
鋳型壁面に沿った水平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−タで調整し、これにより
所要の駆動力および速度が得られる。

【０００４】図１２の（ａ）に鋳型の垂直断面図を示
し、図１２の（ｂ）には、（ａ）のＣＣ−ＣＣ線で鋳型
内溶鋼を見た平面を示し、図１２の（ｃ）には、鋳型の
上面より鋳型内溶鋼の上面（メニスカス）を見おろした
平面を示す。図１２の（ａ）に実線矢印で示すように、
溶鋼１は、ノズル２から流出口３を通して鋳型内に流れ
込み、鋳型短辺方向に噴出流，を生む。図１２の
（ｂ）は流出口３から噴出する溶鋼流を、流出口３を含
む断面で示したものである。流出口３から噴出する噴出
流，は、鋳型短辺６Ｌに当って上方に向う上昇流
と下方に向う下降流となり、また鋳型短辺７Ｒに当っ
て上方に向う上昇流と下方に向う下降流となる。上
方に流れる上昇流，が、メニスカスでは図１２の
（ｃ）に実線矢印で示すように、ノズル２に向かう表層
流，を生ずる。この表層流，は溶鋼１中にメニ
スカス上のパウダＰＷを巻き込み易い。一方、溶鋼１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ＭＤ内面の一部に溶鋼１が滞留すると
パウダＰＷが溶鋼１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、図１３に示すように、鋳型
長辺に沿って鋳型の外側面に対向するリニアモ−タＬＭ
１〜ＬＭ４を設置し、図に点線矢印で示す方向の電磁駆
動力（推力）を表層の溶鋼に与えて、図に２点鎖線矢印
で示すような、鋳型内壁に沿う循環流を溶鋼の表層に生
起しようとしている。

【０００６】図１３に示すリニアモ−タＬＭ３が発生す
る電磁駆動力は、図に点線矢印で示す様に右から左に向
う方向であるので、表層流と同じ向きとなり、溶鋼を
加速するが、リニアモ−タＬＭ４が発生する電磁駆動力
は、表層流と対向する方向となり、溶鋼は減速され
る。

【０００７】リニアモ−タＬＭ２が発生する電磁駆動力
は、図１３に点線矢印で示す様に左から右に向う方向で
あるので表層流と同じ向きとなり、溶鋼を加速する
が、リニアモ−タＬＭ１が発生する電磁駆動力は、表層
流と対向する方向となり、溶鋼は減速される。

【０００８】−方、特開平３−２５８４４２号公報にて
提案されている「電磁ブレ−キ装置」では、鋳型長辺に
沿って長辺の幅とほぼ等しい幅の一対の電磁石が、メニ
スカス下方で鋳型を挾んで対向して設置され、その電気
コイルは直流電流により励磁される。その電磁石の発生
する一定磁界（静磁界）中に流れる溶鋼にはフレミング
の右手の法則に従がう起電力が生じ、磁束を周回する電
流が流れ、この電流と磁界との相互作用により溶鋼に、
その流れを止めようとする制動力が働き、これが図１２
の（ａ）に示す下方への溶鋼流，を制動し、溶鋼流
，に伴なう介在物の下方への潜りこみを抑制する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】リニアモ−タＬＭ１〜
ＬＭ４で生起しようとしている溶鋼の表層の鋳型内壁に
沿う循環流（図１３に２点鎖線矢印で示す方向）は、表
層流，の影響を受ける。すなわち強い表層流（反転
流），は、リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４による表層
の鋳型内壁に沿う循環流を阻害する。そこで該循環流を
形成するためには強い表層流（反転流），を打消す
様な強い電磁推進力を必要とし、リニアモ−タＬＭ１〜
ＬＭ４には強度の励磁電流を供給せざるを得ない。

【００１０】上記の強い表層流（反転流），は、図
１２の（ａ）に示すノズル２の注湯ノズルの流出口３か
ら鋳型内空間に流出する噴出，が、強く鋳型短辺６
Ｌ，７Ｒに衝突し、大きな上昇流，を生ずるために
発生する。

【００１１】また、電磁ブレ−キ装置を単独で使用した
場合には、注湯ノズル２から鋳型内に流れ込む溶鋼流に
対する速度均一化の効果は認められるとしても、リニア
モ−タ等を使用した鋳型内溶鋼駆動装置と併用した場合
には、該駆動装置による溶鋼流（循環流）をも制動して
しまう。すなわち該電磁ブレ−キは、印加する一定磁界
中を移動する溶鋼に対し制動力を加えるものであるの
で、下方向に流れる溶鋼流，のみならず、印加する
一定磁界を横切って移動する鋳型内壁に沿う溶鋼循環流
に対しても制動力が働いてしまうことになる。

【００１２】本発明の流動制御装置は、鋳型内に発生す
る上昇流及び下降流の減少を計ることを第１の目的と
し、メニスカス付近における鋳型の内表面に沿った溶鋼
の流れ駆動を効果的にすることを第２の目的とし、下降
溶鋼流制御のための電磁ブレ−キによる制動の必要性を
低減又は該制動を不用にすることを第３の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融金属の流動
制御装置は、（１）流動駆動される溶融金属(1)の鋳型
長辺(5A,6L)方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度で
ある起点側速度Ｖｓが、流動駆動される溶融金属(1)の
鋳型長辺(5A,6L)方向に沿う水平方向の溶融金属水平速
度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電
磁力を溶融金属(1)に与えることを特徴とする。

【００１４】これによれば、流出口(3)から鋳型(MD)に
注入された溶融金属(1)を流動駆動するために鋳型(MD)
の長辺(5A,6L)に沿って電磁石(8〜11)を配置する。電磁
石(8〜11)を励磁手段(INV1,INV2)で励磁することによっ
て、鋳型(MD)内の溶融金属（１）を流動駆動する。そし
て流出口（３）から鋳型(MD)に注入する溶融金属(1)
と、電磁石(8〜11)の推力の合成により発生する溶融金
属(1)の鋳型長辺に沿った水平流速を、起点側速度Ｖｓ
≧終点側速度Ｖｅとなる様に、電磁石(8〜11)から溶融
金属(1)に推力あるいは制動力を与える。Ｖｓ≧Ｖｅと
することにより、溶融金属噴出流(,)が鋳型短辺に
衝突する際に発生する溶融金属の上昇流(,)及び下
降流(,)を小さくすることが出来る。従って電磁石
(8〜11)が惹起しようとする鋳型(MD)の内表面に沿った
循環流はノズルからの注入溶融金属流に阻害されること
は少ない。該循環流により溶融金属(1)の回転撹拌が行
なわれるので、溶融金属(1)の突出流による鋳片内部へ
の異物(介在物)の巻き込み(侵入)が抑制され、鋳片の内
部品質が向上する。また下降流(,)も小さくなるの
で下降流を抑制するための電磁ブレ−キの必要性は低減
し、あるいは電磁ブレ−キを不要にする。

【００１５】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参
考までに付記した。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例では、
（２）上記電磁力の発生装置である電磁石(8〜11)は、
鋳型(MD)の長辺(5A,6L)に沿って配置され、かつ、鋳型
(MD)の溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口と実質
上同一レベルに配置され、流動駆動される溶融金属(1)
の起点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４長辺幅点
における鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速
度である起点側速度Ｖｓが、流動駆動される溶融金属の
終点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４長辺幅点に
おける鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度
である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁
力を溶融金属(1)に与えることを特徴とする。

【００１７】これによれば、前記電磁石(8〜11)を鋳型
(MD)に溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口と、実
質上同一レベルに配置するので、ノズル(2)から噴出す
る溶融金属噴出流(,)に対して電磁力が加わる。鋳
型長辺に沿った溶融金属水平流の起点側鋳型短辺から１
／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度を起点側速
度(Vs)とし、鋳型長辺に沿った溶融金属水平流の終点側
鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向
速度を終点側速度(Ve)とした時、Ｖｓ≧Ｖｅとなる様
に、電磁石(8〜11)から溶融金属に推力あるいは制動力
を与える。

【００１８】（３）また本発明の概要をより具体的に説
明すると、鋳型(MD)の第１長辺(6L)に沿って配置された
第１電磁石(8)及び第２電磁石(9)、並びに第２長辺(5A)
に沿って配置された第３電磁石(10)及び第４電磁石(1
1)；前記第２電磁石(9)及び第３電磁石(10)に鋳型長辺
(5A,6L)に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第１励
磁手段(INV1)、並びに前記第１電磁石(8)及び第４電磁
石(11)に鋳型長辺(5A,6L)に沿う水平方向の移動磁界を
生じさせる第２励磁手段(INV2)；を備える溶融金属の流
動制御装置において、第１〜第４電磁石(8〜11)は、鋳
型(MD)に溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口(3)
と実質上同一レベルに配置され、流動駆動される溶融金
属(1)の起点側鋳型短辺(6L,7R)から鋳型長辺(4F,5A)に
沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺(4F,5A)に沿う
水平方向の溶融金属水平方向速度である起点側速度Ｖｓ
が、流動駆動される溶融金属(1)の終点側鋳型短辺(7R,6
L)から鋳型長辺に沿って１／４長辺幅点における鋳型長
辺(4F,5A)に沿う水平方向の溶融金属水平方向速度であ
る終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる推力を溶
融金属に与えることを特徴とする。

【００１９】これによれば、流出口(3)から鋳型(MD)に
注入された溶融金属(1)を流動駆動するために、流出口
(3)と実質上同一レベルに、鋳型(MD)の第１長辺(6L)に
沿って第１電磁石(8)及び第２電磁石(9)が配置される。
同様に第２長辺(5A)に沿って第３電磁石(10)及び第４電
磁石(11)が配置される。第２電磁石(9)及び第３電磁石
(10)は第１励磁手段(INV1)で励磁し、第１電磁石(8)及
び第４電磁石(11)は第２励磁手段(INV2)で励磁すること
によって、鋳型(MD)内の溶融金属(1)を流動駆動する。
そして流出口(3)から鋳型(MD)に注入する溶融金属(1)
と、流出口(3)と実質上同一レベルに対向配置された電
磁石(8〜11)の推力の合成により発生する、溶融金属(1)
の鋳型長辺に沿った水平流速を、起点側速度Ｖｓ≧終点
側速度Ｖｅとなる様に、電磁石(8〜11)から溶融金属に
推力あるいは制動力を与える。

【００２０】前記起点側速度(Vs)は、鋳型長辺の起点側
鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向
速度であり、前記終点側速度(Ve)は、鋳型長辺の終点側
鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向
速度である。

【００２１】Ｖｓ≧Ｖｅとすることにより、溶融金属噴
出流(,)が鋳型短辺に衝突する際に発生する溶融金
属の上昇流(,)及び下降流(,)を小さくすること
が出来る。鋳型短辺に衝突して発生した溶融金属の上昇
流(,)は、鋳型内溶融金属メニスカス下方において
方向を反転し、ノズル方向に向う表層流(反転流)(,
)流れとなるが、Ｖｓ≧Ｖｅとすれば溶融金属の上昇
流(,)は小さくなるので該反転流(,)も小さくな
る。鋳型長辺に沿って対向配置された電磁石(8〜11)が
惹起する溶融金属(1)の流動駆動は、メニスカス下方に
おいても該反転流に影響されることは少なく、従って鋳
型(MD)の内表面に沿った循環流が実現する。この様にス
ム−スな溶鋼の回転撹拌が行なわれるので、溶融金属
(1)の突出流による鋳片内部への異物(介在物)の巻き込
み(侵入)が抑制され、鋳片の内部品質が向上する。

【００２２】また下降流(,)も小さくなるので下降
流を抑制するための電磁ブレ−キの必要性は低減し、あ
るいは電磁ブレ−キを不要とする。

【００２３】（４）また、第１電磁石(8)と第４電磁石
(11)の発生する推力は実質上同一で、また第２電磁石
(9)と第３電磁石(10)の発生する推力は実質上同一であ
り、かつ第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推
力は、第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力
より小である。

【００２４】これによれば、鋳型(MD)の大略中央に配設
されたノズル(2)の流出口(3)から注湯される溶鋼(1)は
第１短辺(6L)に向って流出する噴出流()と、第２短辺
(7R)に向って流出する噴出流()を形成する。第１〜第
４電磁石(8〜11)は、流動駆動する溶融金属(1)の鋳型長
辺(5A,6L)に沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅとするた
めに、各々前記噴出流(,)と対向する向きの水平方
向推力を発生する。すなわち、噴出流(，)の流速を
低減する。

【００２５】一方第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発
生する推力の大きさは同一で、また第２電磁石(9)と第
３電磁石(10)の発生する推力の大きさは同一であり、か
つ第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推力の大
きさは第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力
の大きさより小さく設定するので、両者の差分が鋳型(M
D)の内壁に沿った循環溶鋼流を惹起する。この様に噴出
流の流速を低減したことにより、短辺(6L)に衝突する水
平流速()が減り、上昇流()及び下降流()が小さく
なる。同様に短辺(7R)に衝突する水平流速()が減り、
上昇流()及び下降流()が小さくなる。

【００２６】（５）また、本発明の他の実施形態では、
起点側に配置した電磁石(9,10)は溶融金属(1)を鋳型長
辺(5A,6L)に沿う水平方向に流動駆動するリニアモ−タ
であり、終点側に配置した電磁石(8,11)は溶融金属(1)
の水平方向移動を制動する電磁ブレ−キである。

【００２７】これによれば、流動駆動する溶融金属(1)
の鋳型長辺(5A,6L)に沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅ
とするために、例えば第１長辺(4F)に沿って配置された
第１電磁石(8)と第２電磁石(9)において、起点側に配置
した第２電磁石(9)はリニアモ−タとして溶鋼を駆動
し、終点側に配置した第１電磁石(8)は電磁ブレ−キと
して流動溶鋼を制動する。この結果、短辺(7R)に衝突す
る水平流速が減り、上昇流()及び下降流()が小さく
なる。同様に第２長辺(5A)に沿って配置された第３電磁
石(10)と第４電磁石(11)において、起点側に配置した第
３電磁石(10)はリニアモ−タとして溶鋼を駆動し、終点
側に配置した第４電磁石(11)は電磁ブレ−キとして流動
溶鋼を制動する。この結果、短辺(6L)に衝突する水平流
速が減少し、上昇流()及び下降流()が小さくなる。

【００２８】（６）また、本発明の他の実施形態では、
起点側に配置した電磁石(8〜11)の励磁電流をＩ１，終
点側に配置した電磁石(8〜11)の励磁電流をＩ２とした
時に、電流比α＝Ｉ２／Ｉ１を、０≦α≦０．５とす
る。

【００２９】これによれば、Ｖｓ≧Ｖｅとするために、
例えば第１長辺(4F)に沿って配置された第１電磁石(8)
と第２電磁石(9)において、起点側に配置した第２電磁
石(9)の励磁電流をＩ１として溶融金属(1)を駆動し、終
点側に配置した第１電磁石(8)の励磁電流をＩ２として
溶融金属(1)を駆動する。この電流比α＝Ｉ２／Ｉ１
を、０≦α≦０．５とする。すなわち起点側に配置した
第２電磁石(9)には強い励磁電流を加えて溶融金属(1)に
対する推力を強くし、終点側に配置した第１電磁石(8)
には弱い励磁電流を加えて溶融金属(1)に対する推力を
弱くする。この結果、短辺(7R)に衝突する水平流速が減
少し、上昇流()及び下降流()が小さくなる。

【００３０】同様に第２長辺(5A)に沿って配置された第
３電磁石(10)と第４電磁石(11)において、起点側に配置
した第３電磁石(10)の励磁電流をＩ１として溶融金属
(1)を駆動し、終点側に配置した第４電磁石(11)の励磁
電流をＩ２として溶融金属(1)を駆動する。この電流比
α＝Ｉ２／Ｉ１を、０≦α≦０．５とする。すなわち起
点側に配置した第２電磁石(9)には強い励磁電流を加え
て溶融金属(1)に対する推力を強くし、終点側に配置し
た第１電磁石(8)には弱い励磁電流を加えて溶融金属(1)
に対する推力を弱くする。この結果、短辺(6L)に衝突す
る水平流速が減り、上昇流()及び下降流()が小さく
なる。

【００３１】なお、図１３に示す従来使用されていたリ
ニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４と同様な使い方をした場合に
は、起点側に配置したリニアモ−タＬＭ２，ＬＭ３に流
通する電流Ｉ１と、終点側に配置したリニアモ−タＬＭ
１，ＬＭ４に流通する電流Ｉ２は等しいので、α＝Ｉ２
／Ｉ１＝１である。この場合にはリニアモ−タＬＭ１〜
ＬＭ４による推力は同一なので短辺に衝突する水平流速
が速くなり、従って上昇流及び下降流が大きくなる。

【００３２】本発明の方法によれば、ノズル(2)の流出
口(3)と実質上同一レベルの面内で溶鋼が循環駆動され
て、該レベルから上方へ向かう上昇流ならびに下方へ向
かう下降流が抑制され、これにより表層に比較的に定速
度で安定した水平循環流が得られる。これにより気泡の
浮上が促進され、溶融金属(1)中へのパウダ巻き込みが
なくなり、ノズル(2)の流出口(3)と実質上同一レベルの
鋳型内面がきれいにぬぐわれて溶融金属の滞留がなくな
り、鋳型(MD)に対する鋳片の焼付きが少くなる。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。

【００３３】

【実施例】

−第１実施例− 図１に、本発明の一実施例である４組の電磁石（リニア
モ−タ）８〜１１を備えた連続鋳造鋳型ＭＤの縦断面を
示す。鋳型ＭＤには、溶鋼１が注入ノズル２の流出口３
を通して、上方から下方（垂直方向ｚ）に向けて注入さ
れ、また溶鋼１のメニスカス（表面）はパウダＰＷで覆
われている。鋳型ＭＤは図示しない水箱ならびに鋳型内
水流路に流れる冷却水で冷却され、溶鋼１は鋳型の冷却
された表面に接する部分から次第に内部に向けて固まっ
て行き、鋳片となって連続的に引き抜かれる。しかし鋳
型ＭＤ内には注入ノズル２を通して溶鋼１が注がれるの
で、鋳型ＭＤ内には常時溶鋼１が存在する。

【００３４】鋳型ＭＤの長辺４Ｆの長手方向に沿って、
かつ注入ノズル２の流出口３と大略同じ高さにリニアモ
−タ８，９が、また鋳型ＭＤの長辺５Ａの長手方向に沿
って、リニアモ−タ８，９と対向して２個のリニアモ−
タ１０，１１が設けられており、これらがノズル２の流
出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与える。

【００３５】図２に、図１に示す鋳型ＭＤの平面（上
面）を示す。図２において、４Ｆ及び５Ａは連続鋳造鋳
型ＭＤの第１及び第２長片、６Ｌおよび７Ｒは第１およ
び第２短片であり、これらが囲む空間に、注入ノズル２
を通して溶鋼１が、図２紙面の表面から裏面に向けて
（垂直方向ｚで上方から下方に）注入される。各片（４
Ｆ，５Ａ，６Ｌ，７Ｒ）は銅板でなる内壁（４ｕ，５
ｕ，６ｕ，７ｕ）に非磁性体ステンレス板でなる外壁
（４ｓ，５ｓ，６ｓ，７ｓ）を裏当したものである。

【００３６】この実施例では、鋳型内の溶鋼１を、鋳型
長片４Ｆに沿って−ｙから＋ｙの方向に（紙面で下から
上方向に）駆動するために、鋳型ＭＤの長辺４Ｆに沿っ
て短辺６Ｌ側に配置した３相リニアモ−タ型電磁石９で
比較的大きな推力を加え、また鋳型ＭＤの長辺４Ｆに沿
って短辺７Ｒ側に配置した３相リニアモ−タ型電磁石８
で比較的小さな推力を加える。同様に鋳型内の溶鋼１
を、鋳型長辺５Ａに沿って短辺７Ｒ側に配置した配置し
た３相リニアモ−タ型電磁石１０で比較的大きな推力を
加え、また鋳型ＭＤの長辺５Ａに沿って短辺６Ｌ側に配
置した３相リニアモ−タ型電磁石１１で比較的小さな推
力を加える。

【００３７】図１及び図２に示すように、本実施例で
は、電磁石８のコア８１には６個のスロットがあり、ス
ロットのそれぞれに電気コイル８ａ〜８ｆが挿入されて
おり、「胴巻き」としている。なお、電磁石コア１０お
よび電気コイル８ａ〜８ｆは冷却され、かつ耐熱カバ−
で被覆されているが、冷却構造およびカバ−は図示を省
略している。電磁石コア８１は鋳型ＭＤと対向する内側
にスロットがある櫛形であり、各スロットに電気コイル
が挿入され、スロット間の凸部端面が磁極を形成し、そ
の端面がノズル２の流出口３と大略同一高さで溶鋼１と
対向している。他の電磁石９，１０及び１１も電磁石８
と同様な構造である。

【００３８】電磁石８〜１１は、図３の（ａ）に示す実
線矢印の推力（方向及び大きさ）を溶鋼１に与えようと
するものであり、この実施態様では、第１電磁石８と第
２電磁石９では異なった推力を発生するように、また第
３電磁石１０と第４電磁石１０では異なった推力を発生
するように、各電磁石に異なったレベルの電流を通電す
る。この内容は後述する。

【００３９】図４に、図２に示す電磁石８の電気コイル
８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁石
１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の電
気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接続
態様を示す。図４に示す各電磁石８〜１１の結線は２極
（Ｎ＝２）のものであり、電気コイルに３相交流を通電
する。例えば、電気コイル８ａ〜８ｆは、図４では左か
ら右に、ｕ，ｕ，Ｖ，Ｖ，ｗ，ｗ，Ｕ，Ｕ，ｖ，ｖ，
Ｗ，Ｗと表わしているが、Ｕとｕ，Ｖとｖ，Ｗとｗはそ
れぞれ電磁石コアに設けられたスロットに巻回された１
組のコイルの巻始め端と巻終り端を意味する。そして
「Ｕ」に３相交流電源のＵ相が接続されている場合には
正相通電を、「ｕ」に３相交流電源のＵ相が接続されて
いる場合にはＵ相の逆相通電（Ｕ相より１８０度の位相
づれ通電）を表わす。

【００４０】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。

【００４１】図４に示す様に、第１電磁石８の電気コイ
ル８ａ〜８ｆ及び第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜
１１ｆは、第２電源装置ＩＮＶ２のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に
接続されており、第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ
及び第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆは、第
１電源装置ＩＮＶ１のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されてい
る。

【００４２】第２電磁石９及び第３電磁石１０に流れる
励磁電流をＩ１とし、第１電磁石８及び第４電磁石１１
に流れる励磁電流をＩ２として、電流比αを、α＝Ｉ２
／Ｉ１とすれば、流動溶鋼の起点側速度をＶｓ、終点側
速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金属１の鋳型
長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅにす
るために、０≦α≦０．５としている。

【００４３】図５に、第２電磁石９と第３電磁石１０を
励磁する第１電源装置ＩＮＶ１の構成を示す。３相交流
電源（３相電力線）２１には直流整流用のサイリスタブ
リッジ２２Ａ1が接続されており、その出力（脈流）は
インダクタ２５Ａ1およびコンデンサ２６Ａ1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２７Ａ1に印加され、これが出力
する３相交流Ｕ，Ｖ，Ｗ相が図４に示す結線に従って第
２電磁石９と第３電磁石１０の各コイルに印加される。

【００４４】第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ及び
第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆが、図３に
点線矢印で示す推力を発生するためのコイル電圧指令値
ＶdcＡ１が位相角α算出器２４Ａ１に与えられ、位相角
α算出器２４Ａ１が、指令値ＶdcＡ１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２３Ａ１に与える。ゲ−ト
ドライバ２３Ａ１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２７Ａ
１には、指令値ＶdcＡ１が示す直流電圧が印加される。

【００４５】一方、３相信号発生器３１Ａ１は、周波数
指令値Ｆdcで指定された周波数(この実施例では５０Ｈ
ｚ）の、定電圧３相交流信号を発生して、比較器２９Ａ
１に与える。比較器２９Ａ１にはまた、三角波発生器３
０Ａ１が３ＫＨｚの、定電圧三角波を与える。比較器２
９Ａ１は、Ｕ相信号が正レベルのときには、それが三角
波発生器３０Ａ１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２８Ａ１に出力し、Ｕ相信号が負レベル
のときには、それが三角波発生器３０Ａ１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２
８Ａ１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２８Ａ１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
２７Ａ１の各トランジスタをオン，オフ付勢する。これ
により、電源接続端子Ｕ１１には、３相交流のＵ相電圧
が出力され、電源接続端子Ｖ１１に同様なＶ相電圧が出
力され、また電源接続端子Ｗ１１に同様なＷ相電圧が出
力され、これらの電圧の上ピ−ク／下ピ−ク間レベルは
コイル電圧指令値ＶdcＡ１で定まる。この３相電圧の周
波数はこの実施例では周波数指令値Ｆdcにより５０Ｈｚ
である。すなわち、コイル電圧指令値ＶdcＡ１で指定さ
れたピ−ク電圧値（推力）の５０Ｈｚの３相交流電圧
が、図４に示す第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、
及び第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆに印加
される。

【００４６】第１電磁石８及び第４電磁石１１の電気コ
イルに３相交流を流す、第２電源回路ＩＮＶ２の構成
は、図５に示す上述のＩＮＶ１と同一であるが、コイル
電圧指令値が異なる。すなわち、第１電磁石８の電気コ
イル８ａ〜８ｆ、及び第４電磁石１１の電気コイル１１
ａ〜１１ｆが図４に点線矢印で示す推力を発生するため
のコイル電圧指令値ＶdcＢ１がＶdcＡ１の代りに使用さ
れ、位相角α算出器２４Ａ１に与えられる。これらのコ
イル電圧指令値ＶｄｃＡ１およびコイル電圧指令値Ｖｄ
ｃＢ１は、鋳型長辺に沿って配置された２個の電磁石の
励磁電流比αが、前述の０≦α≦０．５となる様に設定
する。従って、起点側速度をＶｓ、終点側速度をＶｅと
した時、流動駆動される溶融金属１の鋳型長辺４Ｆ，５
Ａに沿う水平方向速度は、Ｖｓ≧Ｖｅを満足する。

【００４７】この結果ノズル２からの噴出流と電磁石８
〜１１の推力が総合された溶鋼流は、図３の（ｂ）に示
すような実線矢印の大きさ及び方向となり、鋳型内壁に
沿った循環流を形成する。また短辺に衝突する溶鋼流速
が低下するので、上昇流，及び下降流，が低減
し、メニスカス付近においても図３の（ｂ）に示すよう
な鋳型内壁に沿った循環流を形成する。

【００４８】図６及び図７にαの値を変化した場合の実
施結果を示す。ＤＫＭは電磁石であり、ノズルは鋳型長
辺方向を示す横軸の０．５ｍ位置にあって溶鋼を噴出
し、流出口３のレベルは、メニスカス下略０．５ｍであ
る。図６は、メニスカス部における溶鋼の水平方向速度
成分の分布を示す。図に示す様に、α＝１とした時の横
軸の０．８ｍ位置に認められる淀み域（ｘ方向流速が低
い）は、α＝０．５とした時に大幅に改善されている。
図７は、メニスカス下１ｍにおける溶鋼の垂直方向速度
分布の状態を示す。α＝１とした時に比較しα＝０．５
とした時の方が上昇流、及び下降流が減少している。

【００４９】−第２実施例− 図８の（ａ）に第２実施例における流出口３と大略同じ
高さでの流出溶鋼流と、第１〜第４電磁石が発生する推
力の状態を示す。第２実施例においても、鋳型ＭＤの長
辺４Ｆの長手方向に沿って、かつ注入ノズル２の流出口
３と大略同じ高さに電磁石８，９が、また鋳型ＭＤの長
辺５Ａの長手方向に沿って、電磁石８，９と対向して２
個の電磁石１０，１１が設けられており、これらがノズ
ル２の流出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与え
る。しかし第１電磁石８及び第４電磁石１１が発生する
推力方向を、第１実施例のそれと逆向にしている。すな
わち第１電磁石８及び第４電磁石１１の発生する推力方
向を流出口３から噴出する溶鋼流に対向する方向とする
態様である。

【００５０】図８の（ａ）に示すように、第１電磁石８
の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比較的小さく、
第２電磁石９の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比
較的大きい。また第３電磁石１０の発生する推力は流出
溶鋼流と対向して比較的大きく、第４電磁石１１の発生
する推力は流出溶鋼流と対向して比較的小さい。この様
に異なった大きさ及び方向の推力を発生するように、電
磁石に通流する電流レベルを決定し、また電磁石コイル
の結線を構成する。

【００５１】図９に、図２に示す電磁石８の電気コイル
８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁石
１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の電
気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接続
態様を示す。

【００５２】図９に示す各電磁石８〜１１の結線は２極
（Ｎ＝２）のものであり、電気コイルに３相交流を通電
する。図９に示す様に、第１電磁石８の電気コイル８ａ
〜８ｆの結線と第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１
０ｆの結線は同様に接続されており、また第２電磁石９
の電気コイル９ａ〜９ｆの結線と第４電磁石１１の電気
コイル１１ａ〜１１ｆの結線も同様に接続されている。

【００５３】第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆと第
４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆは第２電源装
置ＩＮＶ２のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されており、第２
電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆと第３電磁石１０の電
気コイル１０ａ〜１０ｆは第１電源装置ＩＮＶ１のＵ，
Ｖ，Ｗ相端子に接続されている。第２電磁石９、及び第
３電磁石１０に流れる励磁電流をＩ１とし、第１電磁石
８、及び第４電磁石に流れる励磁電流をＩ２とすれば、
長辺４Ｆに沿って配置された第１電磁石８と、第２電磁
石９に流れる電流比αは、α＝Ｉ２／Ｉ１であり、同様
に長辺５Ａに沿って配置された第４電磁石１１と、第３
電磁石１０に流れる電流比αも、α＝Ｉ２／Ｉ１であ
る。

【００５４】第２実施例では流動溶鋼の起点側速度をＶ
ｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金
属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖｓ
≧Ｖｅにするために、０≦α≦０．５としており、かつ
第１電磁石８、及び第４電磁石１１が発生する比較的小
さい推力を、流出溶鋼流と対向する方向としている。こ
の結果、ノズル２からの噴出流と２個の電磁石の推力が
加わった溶鋼流は、図８の（ｂ）に示すような鋳型内壁
に沿った循環流を形成する。また短辺に衝突する溶鋼流
が減少するので、上昇流，及び下降流，が低減
し、メニスカス付近においても図８の（ｂ）に示すよう
な鋳型内壁に沿った循環流を形成する。

【００５５】他の部分は第１実施例と同様であるので説
明を省略する。

【００５６】−第３実施例− 図１０の（ａ）に第３実施例における流出口３と大略同
じ高さでの流出溶鋼流と、第１〜第４電磁石が与える電
磁力の状態を示す。第３実施例においても、鋳型ＭＤの
長辺４Ｆの長手方向に沿って、かつ注入ノズル２の流出
口３と大略同じ高さに電磁石８，９が、また鋳型ＭＤの
長辺５Ａの長手方向に沿って、電磁石８，９と対向して
２個の電磁石１０，１１が設けられており、これらがノ
ズル２の流出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与
える。しかし第１電磁石８及び第４電磁石１１を直流電
源により励磁しており、第１電磁石８及び第４電磁石１
１と対向する溶鋼に一定の磁束を加えている。該一定磁
束中を溶鋼が流れると、溶鋼中に渦電流が発生するの
で、該渦電流により生ずる磁束と印加磁束と間に相互作
用が働き、流動溶鋼に対し電磁ブレ−キ作用が働く。す
なわち電磁石９，１０により流出口３から噴出する溶鋼
流に対向する推力を加えて制動し、電磁石８，１１によ
り流出口３から噴出する溶鋼流に対し電磁制動力を与え
る態様である。この様な大きさ及び方向の推力を発生す
るように電磁石に通流する電流レベルを決定し、また電
磁石コイルの結線を構成する。

【００５７】図１１に、図２に示す電磁石８の電気コイ
ル８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁
石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の
電気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接
続状態を示す。

【００５８】図１１に示す第１電磁石８の電気コイル８
ａ〜８ｆと第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆ
は、各巻線が直列に接続されており、これらの電気コイ
ルには直流電源装置ＤＣＰＳから直流電流が供給されて
いる。

【００５９】電磁石９，１０の結線は２極（Ｎ＝２）の
ものであり、第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆと第
３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆは第１電源装
置ＩＮＶ１のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されている。

【００６０】第３実施例では、流動溶鋼の起点側速度を
Ｖｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融
金属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖ
ｓ≧Ｖｅにするために、第２電磁石９，及び第３電磁石
の発生する推力を流出口からの噴出流と対向させてお
り、かつ第１電磁石８，及び第４電磁石１１を電磁ブレ
−キとして作動させている。この結果、ノズル２からの
噴出流と２個の電磁石の推力が加わった溶鋼流は、図１
０の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成
する。また短辺に衝突する溶鋼流が減少するので、上昇
流，及び下降流，が低減し、メニスカス付近に
おいても図１０の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った
循環流を形成する。他の部分は第１実施例と同様である
ので説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流動制御装置を連続鋳造鋳型に適用
した場合の縦断面図である。

【図２】 図１に示す連続鋳造鋳型、及びその長辺に沿
って配置された電磁石の構成を示す平面図である。

【図３】 （ａ）は第１実施例における、ノズル流出口
３からの噴出流と電磁石（リニアモ−タ）８〜１１が発
生する推力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は
（ａ）の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶
鋼の循環流の状態を示すベクトル図である。

【図４】 第１実施例における、電磁石（リニアモ−
タ）８〜１１の結線を示す電気回路図である。

【図５】 図４に示す三相交流電源装置ＩＮＶ１の電気
回路図である。

【図６】 電流比αを変化させた時の、メニスカス部で
の溶鋼流速を示すグラフである。

【図７】 電流比αを変化させた時の、メニスカス下１
ｍでの溶鋼流速を示すグラフである。

【図８】 （ａ）は第２実施例における、ノズル流出口
３からの噴出流と電磁石（リニアモ−タ）８〜１１が発
生する推力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は
（ａ）の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶
鋼の循環流の状態を示すベクトル図である。

【図９】 第２実施例における、電磁石（リニアモ−
タ）８〜１１の結線を示す電気回路図である。

【図１０】 （ａ）は第３実施例における、ノズル流出
口３からの噴出流と第２，第３電磁石９，１０が発生す
る推力と、第１，第４電磁石８，１１が発生する溶鋼流
制動力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は（ａ）
の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶鋼の循
環流の状態を示すベクトル図である。

【図１１】 第３実施例における、電磁石（リニアモ−
タ）９，１０、及び電磁ブレ−キ８，１１の結線を示す
電気回路図である。

【図１２】 （ａ）は、鋳型及び注湯ノズルの断面と、
注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる溶鋼流を示す縦
断面図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ線から見た、注湯ノズル
からの溶鋼注入により生ずる溶鋼流を示す平面図、
（ｃ）は注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる表層流
を示す平面図である。

【図１３】 従来使用されていたリニアモ−タＬＭ１〜
ＬＭ４を備える鋳型，鋳型内溶鋼の表面に生ずる表層流
（実線矢印）、リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４が溶鋼に及
ぼす推力（点線矢印）、及び溶鋼表面に誘起される循環
流（２点線矢印）を示す平面図である。

【符号の説明】

１：溶鋼 ２：注湯ノズル ３：流出口 ４Ｆ：第１長辺 ４ｓ：長辺外壁 ４ｕ：長辺内壁 ５Ａ：第２長辺 ５ｓ：長辺外壁 ５ｕ：長辺内壁 ６Ｌ：第１短辺 ６ｓ：短辺外壁 ６ｕ：短辺内壁 ７Ｒ：第２短辺 ７ｓ：短辺外壁 ７ｕ：短辺内壁 ８：第１電磁石 ８１：第１電磁石コア ８ａ〜８ｆ：第
１電磁石の電気コイル ９：第２電磁石 ９１：第２電磁
石コア ９ａ〜９ｆ：第２電磁石の電気コイル １０：第３電磁
石 １０１：第３電磁石コア １０ａ〜１０ｆ：
第３電磁石の電気コイル １１：第４電磁石 １１１：第４電磁
石コア １１ａ〜１１ｆ：第４電磁石の電気コイル ＤＣＰＳ：直流電源装置 ＩＮＶ１：第１三
相交流電源装置 ＩＮＶ２：第２三相交流電源装置 ＬＭ１〜ＬＭ４：
リニアモ−タ ＭＤ：鋳型 ＰＷ：パウダ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動駆動される溶融金属の鋳型長辺方向に
   沿う水平方向の溶融金属水平速度である起点側速度Ｖｓ
   が、流動駆動される溶融金属の鋳型長辺方向に沿う水平
   方向の溶融金属水平速度である終点側速度Ｖｅに対し
   て、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁力を溶融金属に与えることを
   特徴とする溶融金属の流動制御装置。
2. 【請求項２】上記電磁力の発生装置である電磁石は、鋳
   型の長辺に沿って配置され、かつ、鋳型の溶融金属を注
   入するノズルの流出口と実質上同一レベルに配置され、
   流動駆動される溶融金属の起点側鋳型短辺から鋳型長辺
   に沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水
   平方向の溶融金属水平速度である起点側速度Ｖｓが、流
   動駆動される溶融金属の終点側鋳型短辺から鋳型長辺に
   沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水平
   方向の溶融金属水平速度である終点側速度Ｖｅに対し
   て、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁力を溶融金属に与えることを
   特徴とする溶融金属の流動制御装置。
3. 【請求項３】鋳型の第１長辺に沿って配置された第１電
   磁石及び第２電磁石、並びに第２長辺に沿って配置され
   た第３電磁石及び第４電磁石；前記第２電磁石及び第３
   電磁石に鋳型長辺に沿う水平方向の移動磁界を生じさせ
   る第１励磁手段、並びに前記第１電磁石及び第４電磁石
   に鋳型長辺に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第２
   励磁手段；を備える溶融金属の流動制御装置において、 第１〜４電磁石は、鋳型に溶融金属を注入するノズルの
   流出口と実質上同一レベルに配置され、流動駆動される
   溶融金属の起点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４
   長辺幅点における鋳型長辺に沿う水平方向の溶融金属水
   平方向速度である起点側速度Ｖｓが、流動駆動される溶
   融金属の終点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４長
   辺幅点における鋳型長辺に沿う水平方向の溶融金属水平
   方向速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅと
   なる推力を溶融金属に与えることを特徴とする溶融金属
   の流動制御装置。
4. 【請求項４】第１電磁石と第４電磁石の発生する推力は
   実質上同一で、また第２電磁石と第３電磁石の発生する
   推力は実質上同一であり、かつ第１電磁石と第４電磁石
   の発生する推力は第２電磁石と第３電磁石の発生する推
   力より小である請求項１〜３記載の溶融金属の流動制御
   装置。
5. 【請求項５】起点側に配置した電磁石は溶融金属を鋳型
   長辺に沿う水平方向に流動駆動するリニアモ−タであ
   り、終点側に配置した電磁石は溶融金属の水平方向移動
   を制動する電磁ブレ−キである請求項１〜３記載の溶融
   金属の流動制御装置。
6. 【請求項６】起点側に配置した電磁石の励磁電流Ｉ１に
   対する終点側に配置した電磁石の励磁電流Ｉ２の比α＝
   Ｉ２／Ｉ１が、０≦α≦０．５である請求項１〜４記載
   の溶融金属の流動制御装置。