JPH1099944A - 溶融金属の連続鋳造用鋳型構造 - Google Patents

溶融金属の連続鋳造用鋳型構造

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JPH1099944A
JPH1099944A JP25941696A JP25941696A JPH1099944A JP H1099944 A JPH1099944 A JP H1099944A JP 25941696 A JP25941696 A JP 25941696A JP 25941696 A JP25941696 A JP 25941696A JP H1099944 A JPH1099944 A JP H1099944A
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electromagnetic
molten metal
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electromagnetic coil
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JP25941696A
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Hitoshi Sato
均 佐藤
Masakatsu Fukuda
方勝 福田
Daigo Ito
大悟 伊藤
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 角鋳型の周囲に電磁コイルを配置して、溶融
金属に電磁力を付与して行う電磁鋳造において、溶融金
属メニスカス近傍での湯面の乱れを抑制する鋳型構造を
提供する。 【解決手段】 角鋳型(1)の周囲に電磁コイル(2)
との間の空間に、幅が角鋳型内面の寸法との比で0.6
〜1.1、高さが電磁コイルの高さとの比で0.7〜
1.3である導電性の強磁性材料からなる磁気シールド
板(3)を設置したもの、又は磁気シールド構造の高さ
と電磁コイルの高さの比が0.1〜1.3である導電性
の材質の磁気シールド板を配置し、その各々を鋳型の周
囲で下方において電気的に接続してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主として鋼などを連
続鋳造する際に、鋳型の周囲に電磁コイルを配置し、鋳
型内の溶融金属に電磁力を付与して鋳造を行う電磁鋳造
において、溶融金属に働く電磁力を均一にし、溶融金属
メニスカス近傍での湯面の乱れを抑制するための連続鋳
造用鋳型構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼やアルミニウムなどの連続鋳造プロセ
スにおいては、水冷構造の鋳型内に溶融金属を注入し、
鋳型に上下方向の振動を付与しながらその周辺から凝固
させつつ溶融金属を下方に引き抜いている。この連続鋳
造において、表面性状の良好な鋳片を得るために、鋳型
の周囲に電磁コイルを配置し、交流磁場を印加して鋳型
内の溶融金属に電磁力によるピンチ力を付与し、溶融金
属表面を盛り上げることによって、凝固開始点を鋳型か
ら引離し、鋳型振動による表面欠陥(オシレーションマ
ーク)を低減させることが試みられている。
【0003】ところで鋳型に磁束密度Bの交流磁場を印
加すると、それにより誘導される渦電流Jeが溶融金属
に流れる。その結果、F=Je×Bで表されるローレン
ツ力(電磁気体積力)が溶融金属に働く。角鋳型におい
ては、溶融金属に作用する磁場および溶融金属に誘導さ
れる渦電流が鋳型内の各部において異なるために、結果
として溶融金属に働く電磁気力も異なることになる。
【0004】電磁コイルに高周波の交流磁場を印加する
場合には、鋳型角部に電磁気力が集中する。これを解決
するためには、鋳型角部の鋳型と電磁コイルとの間の空
間に磁気シールド構造を配置して鋳型角部の磁束密度を
弱める方法、また、鋳型角部の溶融金属のメニスカス上
方に導電性の材質のシールド構造を配置して鋳型角部の
溶融金属に誘導される渦電流を抑制する方法などが提案
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方、図7に示すよう
に電磁コイルに20Hz〜2kHzの低周波の交流磁場
を印加して角鋳型1を用いて鋳造する場合、溶融金属の
角鋳型(1)内の角部付近に働く電磁気力が、角鋳型内
の辺中央部付近に働く電磁気力に比べて小さくなるた
め、ピンチ力が不均一になり、角鋳型内における溶融金
属表面の乱れが生じるという問題がある。
【0006】すなわち、図7に示すように、内寸160
mm角、外付200mm角、長さ450mmの厚さ3m
mのステンレスを二重にした水冷鋳型(鋳型の厚さとし
ては19mm)の周囲に、内寸260mm角、外寸29
2mm角、高さ100mm、巻き数90ターンの電磁コ
イル2を配置した角鋳型1内にSn−10%Pbの溶融
合金を供給し、溶融金属の自由表面と電磁コイル2上端
を一致させた。電磁コイル2に波高値180アンペアの
電流を流し、角鋳型1の内側の位置における磁束密度
B、渦電流密度Je、ローレンツ力Fxyを求めた。角鋳
型1の内側1.5mmの位置の溶融金属における結果を
図8に示す。溶融金属に働く電磁気力は、角鋳型の辺中
央部から角部に向かって大きく減衰している。
【0007】本発明は上述の角鋳型内の溶融金属に働く
電磁気力をできるだけ均一にし、その結果、溶融金属表
面の湯面の乱れを抑制し、表面性状が良好な鋳片を得る
ための鋳型構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は角鋳型に低周波
交流磁場を印加して鋳型内の溶融金属に電磁力を付与し
て鋳造を行う電磁鋳造において、角鋳型と電磁コイルと
の間の空間に導電性の材質の磁気シールド板を設置し、
辺中央部の電磁気力を弱め、相対的に角部と辺中央部の
磁気力を近づけるものである。
【0009】すなわち、第1の発明は角鋳型の周囲に電
磁コイルを配置し、低周波交流磁場を印加して鋳型内の
溶融金属に電磁力を付与して鋳造を行う電磁鋳造におい
て、角鋳型と電磁コイルとの間のコーナー部を除く空間
に、幅が鋳型内面の寸法との比で0.6〜1.1、高さ
が電磁コイルの高さとの比で0.7〜1.3である導電
性の強磁性材料からなる磁気シールド板を設置したこと
を特徴とする連続鋳造用鋳型構造である。
【0010】この発明における低周波交流磁場は20H
z〜2kHz程度であり、又、磁気シールド板の幅と高
さの限定は、後述する実施例に示すように多くの試験に
基づいて規定したものである。すなわち、上記の範囲が
実用上最も適した範囲である。磁気シールド板に適する
材料としては鉄などの強磁性材料である。このように磁
気シールド板を配置することにより、電磁コイルと対面
する角鋳型の辺中央部の電磁気力を弱め、角部における
電磁気力に近づけて、全体を均一化する。
【0011】又、第2の発明は、角鋳型の周囲に電磁コ
イルを配置し、低周波交流磁場を印加して鋳型内の溶融
金属に電磁力を付与して鋳造を行う電磁鋳造において、
角鋳型と電磁コイルとの間の空間に、幅が鋳型内面の寸
法との比で0.6〜1.1、高さが電磁コイルの高さと
の比で0.1〜1.3である導電性の材質の磁気シール
ド板を配置し、その各々を鋳型の周囲で下方において電
気的に接続したことを特徴とする連続鋳造用鋳型構造で
ある。
【0012】この発明においては、シールド板に用いる
材質はCu,Cu合金などの導電性のものが良く、もち
ろん上述の強磁性材料でも良い。これを電気的に接続す
るには導電性のブロックあるいは線材を用いる。この場
合には、シールド板における接続部を除く部分の高さの
影響が大きく、後述する実施例に示すように、多くの試
験の結果、シールド板と電磁コイルの高さの比が0.1
〜1.3の範囲が最適であることを見出した。シールド
板同士を下部において電気的に接続するのは、導電性の
シールド板を接続することで溶融金属を周回するように
流れる渦電流を、角部では電磁鋳造の効果と無関係な下
方を迂回させて流すためである。このことにより、辺中
央部ではシールド板を流れる渦電流により電磁気力が弱
められ、角部では渦電流が下方に迂回するので電磁気力
は弱まらず、電磁気力が均一化するためである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によって具
体的に説明する。 実施例1 前述の図7に示したものと同様の角鋳型1および電磁コ
イル2を図1に示す如く配置し、角鋳型1と電磁コイル
2との間の空間に、幅160mm、高さ100mm、厚
さ10mmの鉄製の磁気シールド板3を配置した。角鋳
型1内にはSn−10%Pbの溶融合金を供給し、電磁
コイル2に波高値180アンペアの電流を流し、角鋳型
1の内側の位置における磁束密度B、渦電流密度Je
ローレンツ力Fxyを求めた。鋳型の内側1.5mmの位
置の溶融金属における結果を図2に示す。
【0014】磁気シールド板3を配置することにより、
角鋳型1の辺中央部における電磁気力が弱められてい
る。角鋳型1の辺中央部におけるローレンツ力をF1、
角部におけるローレンツ力をF2とし、その比により電
磁気力の均一さを評価すると、磁気シールド板を配置し
ない前述の図7の比較例では、F1/F2=16.5で
あるのに対して、磁気シールド板を配置した構造では、
F1/F2=12.4となり、鋳型の辺中央部と角部に
働く電磁気力の差が小さくなっている。
【0015】実施例2 実施例1における磁気シールド板の幅をa、高さをbと
し、aおよびbを変化させたときの電磁気力の均一さF
1/F2を求めた。代表的な結果を表1、表2に示す。
(※印は本発明の範囲外)幅が鋳型内面との寸法の比と
して0.6以上、高さが、電磁コイルとの高さの比とし
て0.7以上の場合に、鋳型の辺中央部と角部に働く電
磁気力の差が小さくなっているのがわかる。ただし、幅
の比が1を大きく越えると、磁気シールド板の各々が干
渉してしまうので、実用上は幅の比は0.6〜1.1で
ある。又、高さの比が1.3を越えると、電磁力の大き
さ自体が小さくなりすぎてピンチ力も小さくなるので、
実用上は高さの比は0.7〜1.3である。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】実施例3 実施例1と同様の角鋳型1、および電磁コイル2を図3
に示すように配置し、角鋳型内に同様の溶融合金を供給
した。角鋳型1と電磁コイル2との間の空間に、図3に
示すように、幅160mm、高さ100mm、厚さ10
mmの銅製の磁気シールド板3を配置し、各々の磁気シ
ールド板3の下部を幅10mmの接続部4で鋳型の周囲
で接続した。電磁コイル2に波高値180アンペアの電
流を流し、角鋳型1の内側の位置における磁束密度B、
渦電流密度Je、ローレンツ力Fxyを求めた。角鋳型1
の内側1.5mmの位置における結果を図4に示す。磁
気シールド板3を配置し、各々の磁気シールド板3を接
続部4で接続することにより、角鋳型1の辺中央部と角
部に働く電磁気力の差が小さくなっている。
【0019】実施例4 実施例3における磁気シールド板の高さをdとし、dを
変化させたときの電磁気力の均一さF1/F2を求め
た。結果を表3に示す。(※印は本発明の範囲外)磁気
シールド板3の高さが、電磁コイル2との高さの比とし
て0.1以上の場合に、角鋳型1の辺中央部と角部に働
く電磁気力の差が小さくなっているのがわかる。ただ
し、高さの比が1.3を超えると、電磁力の大きさ自体
が小さくなりすぎてピンチ力も小さくなるので、実用上
は高さの比は0.1〜1.3である。
【0020】
【表3】
【0021】No.d3の磁気シールド構造の具体的な構
成は、図5のようになる。本発明においては、磁気シー
ルド板3を鋳型周囲で接続する方法としては、実施例3
に示したように銅のブロックで接続する以外に、図6に
示すように、導線5などで電気的に接続する方法でも同
様の効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】本発明においては角鋳型と電磁コイルの
間の空間に磁気シールド構造を設置することにより、鋳
型の辺中央部と角部に働く電磁気力の差が小さくなり、
溶融金属に働く電磁力を均一にし、溶融金属メニスカス
近傍での湯面の乱れを抑制し、鋳型振動による表面欠陥
を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における鋳型構造を示す説明
図である。
【図2】本発明の実施例1における鋳型内周面での磁束
密度、渦電流密度、ローレンツ力を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例3における鋳型構造を示す説明
図である。
【図4】本発明の実施例3における鋳型内周面での磁束
密度、渦電流密度、ローレンツ力を示すグラフである。
【図5】本発明の実施例4における鋳型構造の一例を示
す説明図である。
【図6】本発明の他の実施例における鋳型構造の一例を
示す説明図である。
【図7】比較例における鋳型構造を示す説明図である。
【図8】比較例における鋳型内周面での磁束密度、渦電
流密度、ローレンツ力を示すグラフである。
【符号の説明】
1 鋳型 2 電磁コイル 3 磁気シールド板 4 接続部 5 導線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角鋳型の周囲に電磁コイルを配置し、低
    周波交流磁場を印加して鋳型内の溶融金属に電磁力を付
    与して鋳造を行う電磁鋳造において、角鋳型と電磁コイ
    ルとの間のコーナー部を除く空間に、幅が鋳型内面の寸
    法との比で0.6〜1.1、高さが電磁コイルの高さと
    の比で0.7〜1.3である導電性の強磁性材料からな
    る磁気シールド板を設置したことを特徴とする連続鋳造
    用鋳型構造。
  2. 【請求項2】 角鋳型の周囲に電磁コイルを配置し、低
    周波交流磁場を印加して鋳型内の溶融金属に電磁力を付
    与して鋳造を行う電磁鋳造において、角鋳型と電磁コイ
    ルとの間の空間に、幅が鋳型内面の寸法との比で0.6
    〜1.1、高さが電磁コイルの高さとの比で0.1〜
    1.3である導電性の材質の磁気シールド板を配置し、
    その各々を角鋳型の周囲で下方において電気的に接続し
    たことを特徴とする連続鋳造用鋳型構造。
JP25941696A 1996-09-30 1996-09-30 溶融金属の連続鋳造用鋳型構造 Withdrawn JPH1099944A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529795A (ja) * 2008-08-07 2011-12-15 ティーエムティー タッピング−メジャリング−テクノロジー ゲゼルシャフトミット ベシュレンクテル ハフツング 例えば溶鉱炉および溶解炉などの冶金の容器の湯出しのときに、磁場によって、溶融流れの流速を調整するための及び溶融流れを減速させるための方法及び装置
EP2686122A2 (en) * 2011-03-14 2014-01-22 Consarc Corporation Open bottom electric induction cold crucible for use in electromagnetic casting of ingots

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EP2686122A2 (en) * 2011-03-14 2014-01-22 Consarc Corporation Open bottom electric induction cold crucible for use in electromagnetic casting of ingots
EP2686122A4 (en) * 2011-03-14 2014-11-19 Consarc Corp BELOW OPEN ELECTRICALLY INDUCTIVE COLD TILT FOR USE IN THE ELECTROMAGNETIC CASTING OF RAW BLOCKS

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