JPS5937712B2 - 断面の大きな金属塊の連続鋳造用鋳型内で融解金属を電磁的に撹拌する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断面の大きな金属塊の連続鋳造用鋳型内で融
解金属を電磁的に攪拌する方法および装置に関するもの
である。

断面の大きな金属塊の連続鋳造用鋳型内に融解金属を分
布させること、特に夾雑物を出来る限り少くして、その
分流除去を容易とすることは難かしく、鋳型内に導入さ
せる融解金属噴流によって生ずる融解金属の対流移動路
を、夾雑物を反復して融解金属の表面に近付ける形状に
制御することが重要である。

この様に融解金属の対流移動路の形態を制御すれば、融
解金属の表面の純度を改善することができ、このことは
、炭素含有量の少ないアルミニウムギルド鋼を鋳造する
場合に特に有利である。

融解金属の連続鋳造装置では、融解金属を鋳型内に導入
するために、１個又は複数個の出口オリフィスを融解金
属中に浸たした耐火管状ノズルを利用し、夾雑物を融解
金属を被覆するスラグに向けて移動させてスラグによっ
て捕集させ、夾雑物の分流除去を容易とする様に、融解
金属を強制的に対流移動させる。

しかし斯るノズルは、上述した強制対流移動を起こすに
は不十分で、鋳型の長側面の長手方向に沿う領域で、融
解金属を水平又は垂直に偏向させるも、夾雑物を上昇さ
せることは殆んど或は全く不可能で、これら領域表面で
夾雑物を捕集できない欠点がある。

例えば２個の横オリフィスを有するノズルの場合には、
ノズルと、鋳型長側面との間に、対流移動が生じない領
域が存在し、３個以上のオリフィスを有するノズルの場
合には、鋳型長側面の両端における対流移動が不十分と
なる欠点がある。

本発明の目的は、鋳型内における融解金属の対流移動の
上述した欠点を除去し、鋳型長手方向幅全体に亘り夾雑
物を規則正しく均等に移動させる方法並にこの方法を実
施するための装置を提供せんとするにある。

本発明においては、斯る目的を達成するため、鋳型壁全
長に亘り融解金属を垂直方向に対流移動させるための移
動磁界型攪拌インダクタを具える鋳型内において、鋳型
長側壁長手方向幅全体に亘り電磁力をノズルの流体力学
作用を考慮して変調し、ノズルによる融解金属の対流移
動の欠除を補正する。

又鋳型に設けた電磁インダクタを、斯る変調を達成しう
る様に特別に構成する。

本発明方法は、断面の大きな金属塊を連続鋳造するにあ
たり、融解金属を電磁的に攪拌する方法であって、鋳型
の長側壁の少なく共一方に設けたインダクタに多相交流
を供給し、融解金属中に磁界を発生させて融解金属を垂
直方向に移動せしめるにあたり、互に隣接する多数のイ
ンダクタ群を電気的に独立させて鋳型長側壁の長手方向
幅全体に亘り平行に並置し、各インダクタ群には、異な
る特性の発電機より電流を各別に同時に供給し、融解金
属に加わる電磁力を、所望の攪拌作用に依存して鋳型長
側壁幅全体に亘り変調せしめることを特徴とする。

本発明方法の実施にあたり、鋳型内に導入する融解金属
噴流によって生ずる融解金属の対流移動が少ない領域に
位置するインダクタ群に強力な電流を供給し、これら領
域に加わる電磁力を最大ならしめる様にする。

２個のオリフィスを有するノズルを利用する場合には、
鋳型長側壁の中心近くに位置するインダクタ群程、これ
に強力な電流および／または高周波数の電流を供給し、
鋳型長側壁中心における電磁力を最大ならしめる様にす
る。

本発明方法を実施するために用いる装置は、各鋳型長側
壁の外側に配設され、冷却液導入管および冷却液排出管
を有する冷却箱を具える組立鋳型であって、 −鋳型壁に対し直角をなし、且つ垂直方向に移動する磁
界を発生するインダクタ群を形成する様に鋳型長側壁の
高さに沿い分布させたインダクタ素子列を以てインダク
タを構成し、 −互に隣接する多数のインダクタ群を電気的に独立させ
て、鋳型長側壁長手方向幅全体に亘り平行に並置し、 −冷却箱外壁には、各インダクタ群に対し、導線を通す
ための接続箱を液密に設けたことを特徴とする。

本発明においては、鉄塊の如き金属塊の表面に耐着して
いる夾雑物を融解金属の表面スラグに向けて移動させ、
金属塊表面の純度を改善する。

これがため本発明では鋳型外壁の高さに沿いインダクタ
素子列を配設し、鋳型主軸線と平行に融解金属を移動せ
しめんとする傾向ある電磁力を、鋳型内壁に向は融解金
属中に発生せしめる様にコイル相互を接続して、この移
動磁界作用を利用する。

移動磁界を利用して鋳型内の融解金属を対流移動せしめ
ることは既知である。

しかし鋳型長側壁長手方向幅全体に亘り電磁力を調節自
在に変調させることができれば特に有利である。

これがため本発明においては、各インダクタ群に各別に
調節自在の多相交流を供給して、コイルに供給する電流
の強さおよび／または周波数を所望の如く調節する。

又インダクタ群の附勢および結線によって、所望の強さ
および方向電磁力を融解金属中に発生させる。

図面について本発明を説明する。

第１図は、電磁攪拌作用を加え無い場合における融解金
属の循環運動を示す。

この融解金属の循環運動は、融解金属を、第１図に示す
様に２個の横オリフィスを有するノズル１を経て連続鋳
造鋳型内に圧送する際に起こる。

ノズル１から出る融解金属は対流路４を辿り、この対流
路４は鋳造金属塊、本例では鉄塊長手方向幅全体に亘り
延長し、次いで鋳型壁の長手方向において、上昇する。

しかしこの場合ノズル１と、鋳型短端壁２、鋳型長側壁
３との間に不活性領域が存在し、この不活性領域では融
解金属には、その抽出運動が加わるだけで、融解金属は
寄生夾雑物と一緒に鋳型内を直ちに下降する惧れがある
。

本発明方法によれば、鋳型短端壁２、鋳型長側壁３の幅
全体に亘り融解金属に不同な上昇力を加え、鋳型短端壁
２、鋳型長側壁３の中央に向う程この上昇力を増大し、
夾雑物を被覆スラグ５に向は誘伴してスラグ中に捕集す
ることができる。

第２図は鉄塊連続鋳造組立鋳型を示す。

この鋳型は、銅合金製の２個の短端壁６と、同じく銅合
金製の２個の長側壁７とより成り、外部には鋼製の冷却
箱８を取付け、この冷却箱８には冷却液導入管９と、冷
却液排出管１０とを設け、冷却箱８は連結棒１１によっ
て鋳型に緊密に取付ける。

冷却箱８内には、実機極片をコイルで囲んだインダクタ
素子１２を収納し、これらインダクタ素子１２は、鋳型
長側壁の高さに沿い規則正しく重畳し、非磁性鋼裏張り
１３ど磁性材料板１４との間に挟着し、磁性材料板１４
は例えば軟鉄で造り、第３図に示す様に磁極片１６を貫
通する非磁性鋼連結棒１５によって非磁性鋼裏張り１３
に連結して外側磁路を閉成する。

実機極片１６は磁路を形成すると同時に鋳型の剛性を維
持する様に作用する。

鋳型長側壁７並にインダクタ素子１２を同一冷却液、一
般に冷却水で順次に冷却するための冷却通路を設ける。

本発明においては上述した鋳型の長側壁７に隣接する空
所を、多数（第２図示の例では３個）の磁気空所に分割
し、これら磁気空所を互に独立させ、各磁気空所内に、
上述したものと同じ構成のインダクタ群１７を収納する
。

互に隣接する独立のインダクタ群間には直立隔壁１８を
介在させて隔室を構成し、組立鋳型全体を補強する。

しかし直立隔壁１８は磁気的には必ずしも必要で無い。

その理由は、各インダクタ群１７の磁力線は、磁極片１
６によって決まる磁路を辿り、隣接インダクタ群相互間
を磁気結合しないためである。

これら直立隔壁１８にはオリフィス１９を形成し、隣接
隔室間に冷却液を通し、最後に冷却液排出管１０を経て
鋳型外に排出させる。

直立隔壁１８にも連結棒１１を貫通させ、冷却箱８を鋳
型長側壁に連結しうる様にする。

第２図には３個のインダクタ群を鋳型長側壁の長手方向
幅に沿い並設したが、このインダクタ群の数は、鋳型の
長手方向幅に対する各インダクタ群の長手方向幅によっ
てのみきまる。

直立隔壁１８を増設すれば、インダクタ群を容易に追加
することができる。

各隔室を鋼製後板２０によって液密に密封し、その開閉
によってインダクタ群１７を挿脱しうる様、にする。

第２および３図に示す様に後板２０には接続箱２１を液
密に取付け、インダクタ群１７に電流を供給するための
導線２２を通しうる様にする。

磁極片１６は一般に平行四面体板状に形成して磁気空所
内に収納し、鋳型長側壁側を断面矩形の拡大部分２３で
終らせ、この拡大部分２３を非磁性裏張り１３に形成し
た同一形状の条溝内に嵌着する。

磁極片１６は慣例の様に、例えば軟鉄製片又は磁性薄板
金を堆積した成層片で構成することができる。

各磁極片１６を、適当に絶縁した導線の多数層より成る
コイル２４で囲み、導線は断面の大きなものを用いて大
電流を通しうる様にする。

磁極片１６とコイル２４との間並に互に隣接するコイル
相互間には、エポキシガラス製間隔片（図示せず）を介
挿する。

鋳型長側壁長手方向幅全体において、隔解金属を垂直方
向に移動させるため、リニアモータの固定子の作動原理
に基き、鋳型長側壁近くに、垂直方向に移動する磁界を
発生せしめる。

第４図は下方から上方に向けて移動する磁界を発生させ
るため、インダクタ群を構成する６個のコイル間の結線
の一実施例を示す。

コイルＡ、Ｂ。Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆを、例えば星形に接続し
、三相交流源から異なる相線Ｕ、Ｖ、Ｗから中拙点Ｎを
経て順次に附勢する。

これがため相線Ｕと、中性点Ｎとの間の電圧が一対のコ
イルＡおよびＤに加わり、コイルＡおよびＤは直列反対
極性に拙続される。

即ちコイルＡの出力端子ＳをコイルＤの出力端子Ｓに接
続し、これら両コイルの入力端子ｅ。

ｅを相線Ｕと中性点Ｎとに夫々接続する。

同様に他の二対のコイルＢ−ＥおよびＣ−Ｆを他の２個
の相線ＶｔＷに対し直列反対極性に接続する。

斯る結線によれば、鋳型長側壁７の高さ全体に亘り移動
磁界が発生し、Ｎ極およびＳ極が、コイルの附勢電流の
周波数に正比例する速度で矢示の方向に順次に移動する
。

この場合主磁束は、非磁性裏張り１３と、冷却液通溝２
５と、鋳型長側壁７とを経て融解金属２６内に入り、こ
れに電磁力を与える。

コイルを流れる電流によって発生する誘導磁束は、イン
ダクタおよび融解金属に対しては移動するが、主磁束に
対しては移動せず、静止したままである。

この場合主磁束さ、誘導磁束との相互作用によって、移
動する融解金属の機械的速度が移動磁界の速度よりも遅
い時に融解金属の線速度を増加させることができる。

各コイル群には、第３図に示す様に後板２０に取付けた
接続箱２１を経て隔室内に挿入した導線２２から三相交
流を順次に供給し、コイル相互間の接続は、隔室内で行
う。

三相交流によって附勢する磁極片の数は種々に変更する
ことができる。

本発明方法によれば、各コイル群を他のコイル群とは独
立して附勢することができる利点がある。

又融解金属を攪拌させる電磁力を所望の如く変調し、鋳
造ノズルによって生ずる融解金属の対流移動が存在しな
い領域においてこの電磁力を最大とすることができる。

この電磁力の調節は、各インダクタ群の附勢電流の電流
、電圧又は周波数を変えることによって達成するこさが
できる。

電圧の調節は種々の手段で達成することができる。

例えば単巻変成器、誘導電圧調整器、サイリスク又は電
動発電機を用いて達成することができる。

又各コイルの入出力端子の接続を変え１．結線を変更し
て電圧を簡単に調節することができる。

さらに第４図に示す星形結線の代りに、星形星形結線、
三角結線又は三角三角結線を用いることができる。

電流の強さは、異なるコイル群の附勢電流を、採用した
結線および調節手段に依存して数百アンペアに亘り変え
ることができる。

周波数の調節は、静止又は回転周波数変換器を用いて達
成することができる。

周波数を低減すれば、移動磁界の侵透の深さを増すこと
ができる。

０．１ Ｈｚおよび２０Ｈｚの範囲内の周波数が好適で
あることを確めた。

磁極片は上述した平行六面体板状とする代りに、円筒状
とすることもできる。

鋳型の長手方向幅が同一の場合、インダクタ群の数を増
せば、電磁力の調節を精密に達成し、しかも鋳型長手方
向幅全体に亘り電磁力を種々に変調することができる。

又同一隔室内に多数のコイル群を収納し、これらコイル
群を各別に附勢したり、所望の群に分けて附勢すること
もできる。

本発明鋳型は、断面の大きな金属塊を連続鋳造する場合
に適用するに特に好適である。

又本発明方法によれば、鋳型長側壁に沿い多数のインダ
クタを配設して、各別に附勢し、電磁力を変調したり、
融解金属を所望の如く攪拌することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は融解金属中に浸漬したノズルを具えこれを経て
融解金属を導入する鋳型の１部を切欠して示す鋳型の斜
視図、第２図は鋳型長側壁に沿い６個の実機極片を有す
る３個のインダクタ群を並設した本発明装置に用いる鋳
型の１部を切欠して示す斜視図、第３図は第２図示の鋳
型長側壁の長手方向幅をＡ−Ａ面上で断面とした断面図
、第４図は同一インダクタ群の６個のコイルの結線と磁
力線通路とを示す第２図示の鋳型の線図的断面図である
。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・鋳型短端壁、３
・・・・・・鋳型長側壁、４・・・・・・融解金属対流
路、５・・・・・・被覆スラグ、６・・・・・・鋳型短
端壁、７・・・・・・鋳型長側壁、８・・・・・・冷却
箱、９・・・・・・冷却液導入管、１０・・・・・・冷
却液排出管、１１・・・・・・連結棒、１２・・・・・
・インダクタ素子、１３・・・・・・鋳型裏張り、１４
・・・・・・磁性材料板、１５・・・・・・連結棒、１
６・・・・・・磁極片、１７・・・・・・インダクタ群
、１８・・・・・・直立隔壁、１９・・・・・・オリフ
ィス、２０・・・・・・鋳型後板、２１・」・・・・接
続箱、２２・・・・・・導線、２３・・・・・・磁極片
拡大部分、２４・・・・・・ｑイル、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｅ、Ｆ・・・・・・コイル、Ｕ。 Ｖ、Ｗ・・・・・・相線、Ｎ・・・・・・中性点、Ｓ・
・・・・・出力端子、ｅ・・・・・・入力端子、２５・
・・・・・冷却液通溝、２６・・・・・・融解金属。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 断面の大きな金属塊を連続的に鋳造するにあたり、
   融解金属を電磁的に攪拌する方法であって、鋳型の長側
   壁の少なく共一方に設けたインダクタに多相交流を供給
   し、融解金属中に磁界を発生させて融解金属を垂直方向
   に移動せしめるにあたり、互に隣接する多数のインダク
   タ群を電気的に独立させて鋳型長側壁の長手方向幅全体
   に亘り平行に並置し、各インダクタ群には、異なる特性
   の発電、機より電流を各別に同時に供給し、融解金属に
   加わる電磁力を、所望の攪拌作用に依存して鋳型長側壁
   全体に亘り変調せしめるようにしたことを特徴とする断
   面の大きな金属塊の連続鋳造用鋳型内で融解金属を電磁
   的に攪拌する方法。 ２ 各鋳型長側壁の外側に配設され、冷却液導入管およ
   び冷却液排出管を有する冷却箱を具える組立鋳型であっ
   て、 鋳型壁に対し直角をなし、且つ垂直方向に移動する磁界
   を発生するインダクタ群を形成する様に鋳型長側壁の高
   さに沿い分布させたインダクタ素子列を以てインダクタ
   を構成し、 互に隣接する多数のインダクタ群を電気的に独立させて
   、鋳型長側壁長手方向側全体に亘り平行に並置し、 冷却箱外壁には、各インダクタ群に対し、導線を通すた
   めの接続箱を液密に設けたことを特徴とする断面の大き
   な金属塊の連続鋳造用鋳型内で融解金属を電磁的に攪拌
   する装置。