JPS6227903B2 - - Google Patents
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- JPS6227903B2 JPS6227903B2 JP53150486A JP15048678A JPS6227903B2 JP S6227903 B2 JPS6227903 B2 JP S6227903B2 JP 53150486 A JP53150486 A JP 53150486A JP 15048678 A JP15048678 A JP 15048678A JP S6227903 B2 JPS6227903 B2 JP S6227903B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/01—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
- B22D11/015—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces using magnetic field for conformation, i.e. the metal is not in contact with a mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
- Package Frames And Binding Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は連続鋳造法に使用する電磁鋳型用の誘
導子に関する。
導子に関する。
周知のように、直接冷却（DC）法によつて連
続的に矩形インゴツトを鋳込む場合、本来できる
だけ平坦であるべきであるインゴツト表面が通常
多少凹面状になつてしまう。このような凹面状表
面は、長大な、側面の平らな圧延用インゴツトに
ついて特にみられ、採用する形状、合金および鋳
込速度に一部依るものである。平坦度の偏差は、
一般的に、Mg含有アルミニウム合金を５―８
cm／分速度で鋳込んだ場合、300×1000mm形状の
圧延用インゴツトではそれぞれの側面で５〜10mm
となる。表面上でのこのような平坦度の偏差は、
スカルピング（外皮取り）に際して材料の損失を
より多くすることからまた圧延に際してインゴツ
トを真直ぐに圧延することが難かしくなることか
ら、望ましいものではない。
続的に矩形インゴツトを鋳込む場合、本来できる
だけ平坦であるべきであるインゴツト表面が通常
多少凹面状になつてしまう。このような凹面状表
面は、長大な、側面の平らな圧延用インゴツトに
ついて特にみられ、採用する形状、合金および鋳
込速度に一部依るものである。平坦度の偏差は、
一般的に、Mg含有アルミニウム合金を５―８
cm／分速度で鋳込んだ場合、300×1000mm形状の
圧延用インゴツトではそれぞれの側面で５〜10mm
となる。表面上でのこのような平坦度の偏差は、
スカルピング（外皮取り）に際して材料の損失を
より多くすることからまた圧延に際してインゴツ
トを真直ぐに圧延することが難かしくなることか
ら、望ましいものではない。
圧延用インゴツトの表面がこのように特徴的な
凹面形状を示すのは、インゴツトが鋳型を離れて
しまつてから起こる収縮によるものである。この
収縮過程は、丸形インゴツトの場合幾何学形状的
には均等に生じるが、矩形インゴツトの場合、著
しく非対称的に生ずる。丸形インゴツトを鋳込む
場合、凝固金属層の厚さは非常に均一であつて、
円形の形状をなす液体の集合体あるいは部分的に
凝固した金属の塊を取り囲んでいる。そのため、
収縮応力は互いに打ち消し合う傾向がみられ、外
殻の厚さは凝固が完了するまで増大してゆくので
ある。
凹面形状を示すのは、インゴツトが鋳型を離れて
しまつてから起こる収縮によるものである。この
収縮過程は、丸形インゴツトの場合幾何学形状的
には均等に生じるが、矩形インゴツトの場合、著
しく非対称的に生ずる。丸形インゴツトを鋳込む
場合、凝固金属層の厚さは非常に均一であつて、
円形の形状をなす液体の集合体あるいは部分的に
凝固した金属の塊を取り囲んでいる。そのため、
収縮応力は互いに打ち消し合う傾向がみられ、外
殻の厚さは凝固が完了するまで増大してゆくので
ある。
他方、しかしながら、矩形インゴツトを鋳込む
場合、鋳型の壁部が交叉する鋳型コーナ部では金
属がそれぞれの鋳型壁からの冷却作用を受けるた
め、この鋳型コーナ部では冷却が最も強く行なわ
れる。したがつて、凝固金属層の厚さは均一にな
らない。鋳型コーナ部に近い部分で最も厚くな
り、鋳型側壁の中心部で最も薄くなる。そして、
収縮が生じる場合、凝固外殻が最も薄い部分、す
なわち側壁の面の中心部で収縮が大部分生じ、し
たがつて、大形圧延用インゴツトでは前述のよう
な平坦度からの偏差が生ずる。
場合、鋳型の壁部が交叉する鋳型コーナ部では金
属がそれぞれの鋳型壁からの冷却作用を受けるた
め、この鋳型コーナ部では冷却が最も強く行なわ
れる。したがつて、凝固金属層の厚さは均一にな
らない。鋳型コーナ部に近い部分で最も厚くな
り、鋳型側壁の中心部で最も薄くなる。そして、
収縮が生じる場合、凝固外殻が最も薄い部分、す
なわち側壁の面の中心部で収縮が大部分生じ、し
たがつて、大形圧延用インゴツトでは前述のよう
な平坦度からの偏差が生ずる。
そのため、一般には、このような不均一収縮お
よび凹面状側壁の形成を考慮して、冷却鋳型の内
側面を外方に向かつて湾曲させている。そのた
め、鋳型を離れるときのインゴツトの側壁は外方
に向かつて湾曲していて、これは後で起こる収縮
によつて平坦になるのである。そのように外方に
向かつて湾曲した鋳型は断面が４角形又は矩形の
インゴツトに使用できる。矩形断面のインゴツト
の場合には、通常、大きな面だけがそのような湾
曲面となる（E.Herrmann著“Handbuch des
Stranggie ssens”1958年134頁，カナダ国特許第
531090号）。
よび凹面状側壁の形成を考慮して、冷却鋳型の内
側面を外方に向かつて湾曲させている。そのた
め、鋳型を離れるときのインゴツトの側壁は外方
に向かつて湾曲していて、これは後で起こる収縮
によつて平坦になるのである。そのように外方に
向かつて湾曲した鋳型は断面が４角形又は矩形の
インゴツトに使用できる。矩形断面のインゴツト
の場合には、通常、大きな面だけがそのような湾
曲面となる（E.Herrmann著“Handbuch des
Stranggie ssens”1958年134頁，カナダ国特許第
531090号）。
収縮過程およびそれによるインゴツト側面での
凹面の形成は、電磁場内での連続鋳造でも同様に
してみられる。その場合の収縮過程は次のような
電気力学的関係によつて支配される。一定の高周
波数交流を誘導子ループ材に流がすと、これによ
つて既知レベルの電流および既知の局部電流密度
が生ずる。この電流によつて、電流の大きさによ
つて決まる磁界強さ、および導体中の電流密度の
分布によつて決まる分布をもつた磁場が得られ
る。この磁場の垂直成分Hyは鋳造期間中に鋳込
み空間内に注入される溶融金属に渦電流を誘導さ
せる。この渦電流は誘導子内を電導電流と反対方
向に流れ、その大きさ、電流密度および分布は本
質的にHyの大きさによつて決まる。Hyおよび誘
導渦電流の相互作用によつて、電気力学的力が生
じ、その方向は溶融体の中心に向かうものであつ
て、大きさは渦電流の大きさおよび磁界の強さ
Hyに比例する。この力はいわゆる“電磁圧
（electromagnetic pressure）”に対応するもので
ある。溶融体内におけるこの力と金属静圧
（metallostatic pressure）との間の釣合いによつ
て鋳造インゴツトの形状および大きさが決定され
る。
凹面の形成は、電磁場内での連続鋳造でも同様に
してみられる。その場合の収縮過程は次のような
電気力学的関係によつて支配される。一定の高周
波数交流を誘導子ループ材に流がすと、これによ
つて既知レベルの電流および既知の局部電流密度
が生ずる。この電流によつて、電流の大きさによ
つて決まる磁界強さ、および導体中の電流密度の
分布によつて決まる分布をもつた磁場が得られ
る。この磁場の垂直成分Hyは鋳造期間中に鋳込
み空間内に注入される溶融金属に渦電流を誘導さ
せる。この渦電流は誘導子内を電導電流と反対方
向に流れ、その大きさ、電流密度および分布は本
質的にHyの大きさによつて決まる。Hyおよび誘
導渦電流の相互作用によつて、電気力学的力が生
じ、その方向は溶融体の中心に向かうものであつ
て、大きさは渦電流の大きさおよび磁界の強さ
Hyに比例する。この力はいわゆる“電磁圧
（electromagnetic pressure）”に対応するもので
ある。溶融体内におけるこの力と金属静圧
（metallostatic pressure）との間の釣合いによつ
て鋳造インゴツトの形状および大きさが決定され
る。
磁界中で鋳込まれるインゴツトの形状および大
きさは、上記のような電気力学的パラメータ以外
にも、当然ながら、鋳型の横断面形状（したがつ
て誘導子の横断面形状）によつても決まるため
（DT―OS第1508906号第３頁）、明らかなよう
に、この方法にあつても、収縮およびその結果と
してのインゴツト側壁の凹面化を考慮して誘導子
側壁を外方に向けて湾曲させなければならない。
しかし、そのように湾曲した側壁面をもつた鋳型
の製造は、その加工が困難であるため、かかる解
決法は全体として満足のゆくものではない。
きさは、上記のような電気力学的パラメータ以外
にも、当然ながら、鋳型の横断面形状（したがつ
て誘導子の横断面形状）によつても決まるため
（DT―OS第1508906号第３頁）、明らかなよう
に、この方法にあつても、収縮およびその結果と
してのインゴツト側壁の凹面化を考慮して誘導子
側壁を外方に向けて湾曲させなければならない。
しかし、そのように湾曲した側壁面をもつた鋳型
の製造は、その加工が困難であるため、かかる解
決法は全体として満足のゆくものではない。
本発明の目的は、収縮を補償し平らな側壁部を
もつたインゴツトの鋳造を可能とするとともに、
側壁を湾曲させた鋳型を製作する場合にみられた
製造上の困難をなくした、電磁場内での連続鋳造
の鋳型用誘導子を構成することである。
もつたインゴツトの鋳造を可能とするとともに、
側壁を湾曲させた鋳型を製作する場合にみられた
製造上の困難をなくした、電磁場内での連続鋳造
の鋳型用誘導子を構成することである。
本発明によれば、上記目的は、冷却剤の通路用
の空間を備えた金属ループを誘導子に設け、側面
中間部における上記金属ループの垂直方向の大き
さH1をそのコーナ部における垂直方向の大きさ
H2よりもはるかに大きくすることによつて達成
される。
の空間を備えた金属ループを誘導子に設け、側面
中間部における上記金属ループの垂直方向の大き
さH1をそのコーナ部における垂直方向の大きさ
H2よりもはるかに大きくすることによつて達成
される。
本発明は、電磁場内で鋳込まれる場合、溶融体
の形状および大きさは（使用する誘導子の横断面
形状を除いて）、溶融体中の磁界の垂直成分Hyに
よつて本質的に決まるという知見にもとずくもの
である。線状の基本導電体を流れる電流の総計と
して誘導子内を流れる導電性電流Ｊを考えた場
合、溶融体の一定の質量点にあつて作用する磁界
強度Hy（それぞれの基本導電体からの寄与分
Hy，ｉを加えることによつて得られる）を変え
ることによつて、線状の基本導電体はその幾何学
的位置が変えられ、つまり導電体の電流密度が全
体として変えられる。
の形状および大きさは（使用する誘導子の横断面
形状を除いて）、溶融体中の磁界の垂直成分Hyに
よつて本質的に決まるという知見にもとずくもの
である。線状の基本導電体を流れる電流の総計と
して誘導子内を流れる導電性電流Ｊを考えた場
合、溶融体の一定の質量点にあつて作用する磁界
強度Hy（それぞれの基本導電体からの寄与分
Hy，ｉを加えることによつて得られる）を変え
ることによつて、線状の基本導電体はその幾何学
的位置が変えられ、つまり導電体の電流密度が全
体として変えられる。
一方、質量点に作用する磁界強度Hyは、溶融
体中の電気力学的力、つまり、溶融体中の電磁
圧、したがつて溶融金属の形状および大きさを決
定するが、他方それらは前述のように導電体の電
流密度にも依存するため、この電流密度を変える
ことによつても溶融体の形状を変え得るようにし
なければならない。インゴツトの一部の寸法だけ
を大きくすることによつてインゴツト形状を修正
することも、所望箇所において誘導子の電流密度
を局部的に小さくするような方法で可能である。
同様にして、所望箇所において電流密度を増大さ
せることによつてインゴツト形状を部分的に小さ
くする（縮少する）ことも可能である。高導電性
の金属ループ材の横断面を変えることによつて、
所望方法で、電流密度は直ちに変更可能である。
構造上の観点からは、これは、一定厚さの銅スト
リツプ材の垂直方向の寸法を変えることによつて
最も容易に行なわれる。このように、磁場Hyの
局所的減少およびそれによつて誘導子ループ材に
注入され到達したときに生ずるインゴツトの局部
的不規則性は、銅ストリツプでできた誘導子側面
の垂直方向の大きさを問題の箇所で短かく切断す
ることによつてその箇所における導電体の電流密
度および磁界強度Hyを増加させることによつて
少なくすることができる（DT―OSNo.2060637号
コラム１，50行目以下、コラム２，42行目以下、
第３図および第４図参照）。
体中の電気力学的力、つまり、溶融体中の電磁
圧、したがつて溶融金属の形状および大きさを決
定するが、他方それらは前述のように導電体の電
流密度にも依存するため、この電流密度を変える
ことによつても溶融体の形状を変え得るようにし
なければならない。インゴツトの一部の寸法だけ
を大きくすることによつてインゴツト形状を修正
することも、所望箇所において誘導子の電流密度
を局部的に小さくするような方法で可能である。
同様にして、所望箇所において電流密度を増大さ
せることによつてインゴツト形状を部分的に小さ
くする（縮少する）ことも可能である。高導電性
の金属ループ材の横断面を変えることによつて、
所望方法で、電流密度は直ちに変更可能である。
構造上の観点からは、これは、一定厚さの銅スト
リツプ材の垂直方向の寸法を変えることによつて
最も容易に行なわれる。このように、磁場Hyの
局所的減少およびそれによつて誘導子ループ材に
注入され到達したときに生ずるインゴツトの局部
的不規則性は、銅ストリツプでできた誘導子側面
の垂直方向の大きさを問題の箇所で短かく切断す
ることによつてその箇所における導電体の電流密
度および磁界強度Hyを増加させることによつて
少なくすることができる（DT―OSNo.2060637号
コラム１，50行目以下、コラム２，42行目以下、
第３図および第４図参照）。
本発明は、上述のような考えを、不均一収縮に
よつて引き起こされた大形圧延用インゴツトの側
壁部の凹面を修正するために、適用するのであ
る。つまり、本発明にあつては、鋳型を離れる溶
融体の側壁部をわずかに凸面状にして、次いで不
可避的収縮過程の結果として平らな表面とするの
である。インゴツトの側壁部を凸面状にするため
に、ループ材の電流密度は側面中央部で減少させ
るのが好ましい。製造上の理由から、一定厚さの
金属ストリツプの形態の誘導子ループの高さを変
えることによつて最も簡単に行なつてもよい。
よつて引き起こされた大形圧延用インゴツトの側
壁部の凹面を修正するために、適用するのであ
る。つまり、本発明にあつては、鋳型を離れる溶
融体の側壁部をわずかに凸面状にして、次いで不
可避的収縮過程の結果として平らな表面とするの
である。インゴツトの側壁部を凸面状にするため
に、ループ材の電流密度は側面中央部で減少させ
るのが好ましい。製造上の理由から、一定厚さの
金属ストリツプの形態の誘導子ループの高さを変
えることによつて最も簡単に行なつてもよい。
本発明の例としての具体比例は添付図面によつ
て略式で説明してある。以下、これにもとずき本
発明をさらに説明する。
て略式で説明してある。以下、これにもとずき本
発明をさらに説明する。
連続鋳造用の電磁鋳型には図示していない誘電
材料（積層材）から作られたハウジングが備えら
れている。平らな広幅インゴツト（圧延用インゴ
ツト）の場合、電磁鋳型は空間部１を備えた、長
く伸びた、好ましくは、矩形ループ材から成る。
誘導子を構成するループ材は水冷される金属スト
リツプ２から成り、冷却水３の通路として第３図
に示す中空断面を有するものであつてもよい。冷
却水用の通路は、第３ａ図に示すように、ループ
材の中央部における矩形空間の形態であつても、
あるいは第３ｂ図に示すように、銅ストリツプに
固着されたパイプであつてもよい。ループ材は高
周波数交流電流の発電機を含む電気供給系（図示
せず）に接続されている。
材料（積層材）から作られたハウジングが備えら
れている。平らな広幅インゴツト（圧延用インゴ
ツト）の場合、電磁鋳型は空間部１を備えた、長
く伸びた、好ましくは、矩形ループ材から成る。
誘導子を構成するループ材は水冷される金属スト
リツプ２から成り、冷却水３の通路として第３図
に示す中空断面を有するものであつてもよい。冷
却水用の通路は、第３ａ図に示すように、ループ
材の中央部における矩形空間の形態であつても、
あるいは第３ｂ図に示すように、銅ストリツプに
固着されたパイプであつてもよい。ループ材は高
周波数交流電流の発電機を含む電気供給系（図示
せず）に接続されている。
ループ材の垂直方向方法は、第２図にそれぞれ
示すように、インゴツトの最大側壁を形成する側
面部において変えることができる。大部分の用途
にあつては、小さな垂直方向の大きさ、つまり距
離から大きな垂直方向の大きさ、つまり距離にま
で連続的に変化させるだけで十分であるが（第２
図ａ参照）、五角形の形態（第２図ｂ参照）、また
はループ材の下縁部が円弧状になつたもの（第２
図ｃ参照）もまた満足のゆく結果を与える。この
ような形状の変化は、必要によつてはコーナ部か
らある距離の地点から始まるようにしてもよい
（第２図ｄ参照）。いずれの場合も、コーナ部すな
わち垂直方向距離H2を有する部位（第２ａ図参
照）において、その距離H2は、問題とされてい
る側面の長さの半分を越えないようにするのが有
利である。製造を一層容易にするためには、垂直
方向の距離H1から垂直方向の距離H2への移行は
直線的に行なう代わりに段階的に行なつてもよい
（第２図ｅ参照）。第２図ａに示す例にあつては、
垂直方向の大きさつまり距離H1は誘導子側壁の
長さの約1/3までとするのが好ましい。例えば、
具体的にはループ材の垂直方向の大きさは中央部
でH1＝60mm、コーナ部ではH2＝50mmであるが、
しかし、Ｒ＝H1：H2＝1.05〜2.5の比をもつたル
ープ材を使つてもよい。鋳込み速度８〜10cm／分
で高マグネシウム含有アルミニウム合金の300×
1050mmの圧延用インゴツトを鋳造する場合、Ｒ＝
1.2の比で側壁の凹面化をそれぞれ側壁部で５mm
までに抑えることができた。
示すように、インゴツトの最大側壁を形成する側
面部において変えることができる。大部分の用途
にあつては、小さな垂直方向の大きさ、つまり距
離から大きな垂直方向の大きさ、つまり距離にま
で連続的に変化させるだけで十分であるが（第２
図ａ参照）、五角形の形態（第２図ｂ参照）、また
はループ材の下縁部が円弧状になつたもの（第２
図ｃ参照）もまた満足のゆく結果を与える。この
ような形状の変化は、必要によつてはコーナ部か
らある距離の地点から始まるようにしてもよい
（第２図ｄ参照）。いずれの場合も、コーナ部すな
わち垂直方向距離H2を有する部位（第２ａ図参
照）において、その距離H2は、問題とされてい
る側面の長さの半分を越えないようにするのが有
利である。製造を一層容易にするためには、垂直
方向の距離H1から垂直方向の距離H2への移行は
直線的に行なう代わりに段階的に行なつてもよい
（第２図ｅ参照）。第２図ａに示す例にあつては、
垂直方向の大きさつまり距離H1は誘導子側壁の
長さの約1/3までとするのが好ましい。例えば、
具体的にはループ材の垂直方向の大きさは中央部
でH1＝60mm、コーナ部ではH2＝50mmであるが、
しかし、Ｒ＝H1：H2＝1.05〜2.5の比をもつたル
ープ材を使つてもよい。鋳込み速度８〜10cm／分
で高マグネシウム含有アルミニウム合金の300×
1050mmの圧延用インゴツトを鋳造する場合、Ｒ＝
1.2の比で側壁の凹面化をそれぞれ側壁部で５mm
までに抑えることができた。
第１図は、誘導子ループ材の平面図、第２図
は、各種のループ材を示す、第１図の―線に
沿つた断面図、および第３図は、各種のループ材
を示す、第１図の―線に沿つた断面図であ
る。 １…空間部、２…金属ストリツプ、３…冷却
水。
は、各種のループ材を示す、第１図の―線に
沿つた断面図、および第３図は、各種のループ材
を示す、第１図の―線に沿つた断面図であ
る。 １…空間部、２…金属ストリツプ、３…冷却
水。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷却剤を流す中空空間部を備えた金属ループ
材から成り、該ループ材の側面の中間部における
垂直方向の大きさH1が、コーナ部の垂直方向の
大きさH2より大きい、互いに平行に伸びている
少くとも２つの側面を備えた長大な圧延用インゴ
ツトの連続鋳造の電磁鋳型用誘導子。 ２ 垂直方向の大きさH1を有する部分から垂直
方向の大きさH2を有する部分への移行が、側壁
における前記H1を有する部分の長さが、側壁の
長さの少くとも1/3となるようにして行われる、
特許請求の範囲１による電磁鋳型用誘導子。 ３ 側壁の、対向するコーナ部が、直線的な傾斜
を有するようにされる、特許請求の範囲１による
電磁鋳型用誘導子。 ４ 垂直方向の大きさH1を有する部分から垂直
方向の大きさH2を有する部分への移行を、ルー
プ材の下線部を円弧状にすることによつて行う、
特許請求の範囲１による電磁鋳型用誘導子。 ５ 側壁の、垂直方向の大きさH2を有する部分
の長さが、最大で前記の側壁の長さの半分とされ
る、特許請求の範囲１による電磁鋳型用誘導子。 ６ 垂直方向の大きさH1の部分から垂直方向の
大きさH2の部分への移行を階段状に行う、特許
請求の範囲１による電磁鋳型用誘導子。 ７ ループ材の断面が矩形であつて、冷却水の通
路として内部に矩形中空空間部を有する、特許請
求の範囲１による電磁鋳型用誘導子。 ８ ループ材の断面が矩形であつて、断面が円形
の冷却水供給路が、ループ材の適宜形状の溝部に
固着されている、特許請求の範囲１による電磁鋳
型用誘導子。
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