JPS63188461A - 連続鋳造鋳型用電磁コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造用鋳型内に注入された溶融金属を、
その鋳型内で積極的に水平流動させるための電磁攪拌及
び積極的に静止させる電磁制動を各々個別に或いは同時
に行うことができる電磁コイル装置に関する。

（従来の技術） 脱酸程度の低い溶鋼を連続鋳造用の鋳型に注入すると、
鋳型内でＣＯガスや少量の１１□カス、Ｎ２ガス等が発
生ずる。これらのガスが溶鋼内に留まったままで凝固が
開始すると、°製品にピンホール等の欠陥を発生させる
原因となる。そこで、連続鋳造の分野では、鋳型に注入
された溶鋼を鋳型内で積極的に水平流動するように電磁
攪拌する方法が古くから採用されている。

従来の電磁攪拌法は、リニアモータの固定子と同様に作
用する多相インダクタを電磁攪拌装置として収納した鋳
型に溶鋼を注入し、面記電磁攪拌装置に３相交流又は２
相交流を給電することにより電磁力を溶鋼に付与し、　
０．１”−１，０ｍ／ｓｅｃ程度の水平流動を発生させ
るものである（特開昭５３−２８０３４号公報、特公昭
５８−５２４５６号公報、特公昭５８−５２４５７号公
報、特公昭５８−３５７８７号公報、特公昭５９−５０
５７号公報、特公昭５９−７５３６号公報、特公昭５８
−７５３７号公報、特開昭５６−４１０５４号公報、特
開昭６０−２２１６４９号公報等参照）。

更に、鋳型に注入した溶鋼には微小な介在物が随伴され
ており、また注入時にフラックスが溶鋼に巻き込まれる
。このような介在物やフラックスが溶鋼中に残留し凝固
が開始されると、同様に製品に欠陥を発生させる原因に
なる。そこで、これら介在物やフラックスを鋳型内溶鋼
の上にある吸収フラックスに早急に浮上吸収せしめる手
法として、電磁制動を行うことが古くから採用されてい
た。

このような電磁制動方法としては、鋳型に注入された溶
鋼を挟んだ状態に配置した永久磁石又は電磁石を用いて
鋳型に注入されている溶鋼流に静止磁界を作用させ、注
入流速を積極的に減速させることにより、随伴した微小
介在物や巻き込んだフラックス等が溶鋼の深部に潜入す
ることを防ぐと共に、それらが浮力によって浮上するこ
とを促進させることが行われている（特開昭５７−１７
３５６号公報、特開昭５８−１８８５５５号公報等参照
）。

（発明が解決しようとする問題点） 以上に揚げた電磁攪拌法及び電磁制動方法は、それぞれ
独立した電磁攪拌装置及び電磁制動装置を用い、相異な
る作用をもって相異なる課題を解決している。

しかるに、実際の操業では、−殻材を製造する場合、電
磁攪拌方法を適用したい鋼種と電磁制動方法を適用した
い鋼種があり、これらの鋼種は一致しないのが普通であ
る。また、高級鋼種の製造においては、電磁攪拌及び電
磁制動の両者を併用することが望まれる場合がある。

ところが、鋼種別に専用連続鋳造機を持つことは、多大
の設備費を必要とするばかりでなく、その設備の稼働率
は必ずしも高く望めない。したがって、この鋼種毎の専
用連続鋳造機は工業的な解決策とはいえない。そこで、
電磁攪拌用鋳型及び電磁制動用鋳型をそれぞれの制御装
置と共に準備しておき、鋼種に応じてこれらの電磁攪拌
用鋳型及び電磁制動用鋳型を組み替えて使用することに
なる。しかし、この組替えは、各鋳型の取外し・取付け
に多大の時間と労力を要し、その間の連続鋳造を休止す
ることを強いられる。その結果、連続鋳造設備の生産性
が低下する。また、この組替えに対応して減速停止と始
動加速の回数が増加するので、冷却速度、凝固係数等に
変化が生じ、鋳片の品質にバラツキが生じ、歩留りが低
下する等の問題が生じる。更には、電磁攪拌用鋳型及び
電磁制動用鋳型を同時に使用することができないので、
高級鋼の製造には不向きであった。すなわち、電磁攪拌
用鋳型及び電磁制動用鋳型を組み替えて使用することは
、鋳片品質を高め、これから製造される製品の品質歩留
を高めようとする場合、経済上、効果上等に問題を含む
ものである。

また、従来、浸漬ノズル噴出部の制動方法がなく、第９
図に示すように、ノズル内が負圧となり、タンディツシ
ュ浸漬ノズルとの接合部からの外気浸入があった。その
ため、浸漬ノズル内へ外′　　気が浸入し、ノズル内の
溶鋼へ外気が混入する。

それにより、外気を混入した溶鋼の体積は数倍となり、
ノズル噴出部の流速も、その体積の増加率に比例して甲
くなる。

ノズル噴出部からの溶鋼は以上の説明の通り、理論流速
の数倍で鋳型内へ噴出し、かつ、外気を混入しているた
め、微少な介在物やフラックスを巻き込み、浮上できず
に、溶鋼中で凝固し、製品に欠陥を発生させる可能性が
高くなる。さらに、溶鋼流速が早すぎるため、鋳片の凝
固シェルを洗い流して薄くするため、その薄くなった凝
固シェルからブレークアウトが発生するトラブルが生じ
ていた。

従来の、ノズルから噴出した溶鋼流を制動する方法、例
えば特開昭５７−１７３５６号公報に開示されている方
法では、浸漬ノズル噴出部の溶鋼流制動ができず、前記
問題点を解決できなかった。

なお、さらに、タンディツシュと浸漬ノズルとの接合部
からの外気、すなわち空気の浸入を防止するため、アル
ゴンガス等の高価なガスをシールドガスとして使用する
場合もあるが、空気の浸入は防止できるが、そのかわり
に前記シールドガスが浸入するので、前記問題点を解決
できなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、その問題点を解決するために、一対の鋳型長
辺板の背部に、一対の電磁コイル装置を対向して設け、
該電磁コイル装置が、前記長辺板側へ突出した３個以上
で奇数個のティース部からなる櫛型のコアと、該コアの
ヨーク部、またはティース部の夫々に巻回したコイルと
から構成され、前記コアの中央ティース部が浸漬ノズル
噴出部に位置し、他のティース部が溶湯噴流部に位置す
るように配設し、前記鋳型内の溶融金属に電磁制動力、
電磁攪拌力又は両者を組み合わせた力を選択して作用さ
せるため、電磁コイルの各々に直流電源、多相交流電源
または交直重畳電源のいずれかを選択的に接続自在とし
てなることを特徴とする連続鋳造鋳型用電磁コイル装置
である。

（作イ） 本発明に於いてティースを３個、或いは５個など奇数個
配設し中心のティースを鋳片幅方向の中心で、浸漬ノズ
ル噴出部に合わせる。そして、電磁コイルに、第１図及
び第３図に示す磁界が働くように直流電流を通電する。

そうすることにより、第５図に示す浸漬ノズル部分と浸
漬ノズル噴出部に、鋳片の厚み方向に磁束が通過する。

そのため、浸漬ノズル部分を通過する磁束は、浸漬ノズ
ル内の溶融金属流と溶融金属吹出孔近くのノズル噴流に
作用して制動力を発生する。

ノズル噴出部に制動力を発生することができるので、そ
の噴出部の溶融金属流を制動できることは勿論のこと、
ノズル内が負圧とならず、タンディツシュとノズルの接
合部からの外気浸入がなくなり、ノズル内溶融金属内へ
の外気混入がなくなる。

従来、外気を混入した溶融金属の体積は数倍となり、ノ
ズル噴出部の流速が比例して早くなっていたが、外気混
入がないので、流速は適正流速となる。さらに、ノズル
から鋳型へ噴出する溶融金属流は、中央ティース部以外
のティース部から発生する、その溶融金属流と直交する
磁界により制動される。このため、溶融金属流速は、従
来技術と比較し大幅に低くなり、鋳片の深部へのもぐり
込み量が軽減され溶融金属中の介在物の浮上を促進する
。次に、第３図に示すような互いに約９０゜位相の異な
る交流電源をとなりあうコイルに印加することにより、
進行磁界を発生させ、溶融金属を攪拌することができる
。また、第４図に示すように前記交流電流の他に直流電
流を印加する交直重畳電流をコイルに通電することによ
り、ノズルから噴出する溶融金属流を制動しながら、介
在物を浮上させるとともに、溶融金属を攪拌することが
できる。

以上述べたように本発明の電磁コイル装置では、同一コ
イル装置で、制動、攪拌及び制動プラス攪拌の３種類の
作動を行うことができる。特に、本発明は前記の構成と
しているので、直流電流を通電した場合に顕著な制動作
用を有する。

（実施例） 以下図によって本発明の詳細な説明する。

第１図は３テイース型のコイルとコアのみを示した原理
図である。３つのティース５ａ、　５ｂ、　５ｃと６ａ
、　６ｂ、　６ｃを持ち、対向した２つのコア５．６の
ヨーク部に電源端子１ａ、　Ｉｂ：　２ａ、　２ｂ：　
３ａ、　：ｌｂ：４ａ、　４ｂを持つ４つのコイル１，
２，３．４が巻回されている。今、コイル端子１ａ、　
２ｂ、　３ａ、　４ｂを直流電源のプラス端子に、また
ｌｂ、　２ａ、　３ｂ、　４ａを直流電源のマイナス端
子に接続すると、ティース５ａ、　５ｂ、　５ｃはそれ
ぞれＮ、Ｓ、Ｎ極に、ティース６ａ、　６ｂ、　６ｃは
それぞれＳ、Ｎ、Ｓ極となり、図中　　　□に示した矢
印の方向に磁界を発生させることができ、実際にこのコ
イルとコアを連続鋳造の鋳型に設置すると、この磁界中
を移動する溶融金属に対して制動力を与えることができ
る。

第２図は５テイース型のコイルとコアのみを示した原理
図である。５つのティース１５ａ、１５ｂ、１５ｃ。

１５ｄ　、　＋５ｃと１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、＋６ｄ
、１６ｅを持つ対向した２つのコアのヨーク部に電源端
子７ａ、　７ｂ：　８ａ、　８ｂ：　９ａ、　９ｂ：　
１０ａ、　ｊｏｂ：　Ｉｌａ、　Ｉｌｂ：　１２ａ、　
１２ｂ：　１３ａ。

１：ｌｂ　　：　１４ａ、　１４ｂを持つ８つのコイル
７．８，９゜１０、１１．　＋２．１３．１４が巻回さ
れている。今、コイル端子７ａ、　８ｂ、　９ａ、　Ｊ
ｏｂ、　Ｉｌａ、　１２ｂ、　１３ａ、　１４ｂを直流
電源のプラス端子に、また７ｂ、　８ａ、　９ｂ、　ｌ
Ｏａ。

Ｉｌｂ、　１２ａ、　＋３ｂ、　１４ａを直流電源のマ
イナス端子に接続すると、ティース１５ａ、　＋５ｂ、
　＋５ｃ、　１５ｄ、　１５ｅはそれぞれＮ、Ｓ、Ｎ、
Ｓ、Ｎ極に、ティース１６ａ、　１６ｂ、　＋６ｃ、　
ｔ６ｄ、　１６ｅはそれぞれＳ、Ｎ。

Ｓ、Ｎ、Ｓ極となり、図中に示した矢印の方向に磁界を
発生させるこ′とができ、実際にこのコイルとコアを連
続鋳造の鋳型に設置すると、この磁界中を移動する溶融
金属に対して制動力を与えることかできる。なお、５テ
イース型は３テイース型に比べてより−・様な静磁界を
発生することができ、効果的に溶融金属を制動できる。

第２図の５テイース型コイルに第３図に示した互いに約
９０°位相の異なる２相電源を接続することにより、移
動磁界を発生させて溶融金属を攪拌することができる。

コイル７．１１に第３図のＵ相電源を、コイル９，１３
にＵ相と逆相のＵ′相電源を、コイル８．Ｉ２にＶ相電
源を、コイル１０．１４に■相と逆相のＶ′定電源接続
すると電源位相が進むにつれて図中の破線の矢印の方向
に磁界が進行し、同コイルを連続鋳造の鋳型に設置した
場合溶融金属を進行磁界の方向に攪拌することができる
。（第１図の３テイース型でも２相電源により攪拌が可
能であるが、推力が５テイース型に比して同じ電流を流
した場合小さくなる） また該コイルに第４図に示した様な互いに約９０°位相
の異なる２相交流に直流を重畳した電流を供給する電源
に接続した場合、電流の直流成分による制動効果と、２
相交流で発生される移動磁界による攪拌効果の相乗効果
により、ピンホールを防止しつつ介在物を低減させるこ
とができる。

つまり制動効果によって浮上促進されても凝固前面に捕
捉さ九てしまった介在物が、攪拌流によって凝固前面が
洗われることにより凝固前面より離脱し再度浮上の機会
が与えられることになり、結果として成品中の介在物を
低減させることができる。

第１図、第２図には示されていないが、コイル（場合に
よってはコアも）は通常冷却することが必要で、コイル
に中空の導体を用いて中空部に水や他の冷却媒体を通し
て冷却する方法（直接冷却）、コイル、コアを水や他の
冷却媒体に浸漬して冷却する方法（間接冷却）或いは両
者を併用した方法（併用冷却）などの公知の方法を用い
ることができる。また、連続鋳造の鋳型に取付ける場合
、コイル、コアを専用の箱に納めて鋳型に取付ける方法
と、コイル、コアを鋳型と一体になった箱に納めて鋳型
に取付ける方法のいずれかを選択することができる。

第５図及び第６図に本発明に係る３テイース型の電磁コ
イル装置を実際の連続鋳造用鋳型に適用した例を示す。

一対の電磁コイル装置は第６図に示す如く、二枚の鋳型
長辺板２０の背部に対向するように配置されるが、各電
磁コイル装置を構成するコア２７の３個のティース部２
７Ａ、２７Ｂ、２７Ｇは長辺側へ突出し、また該コア２
７のヨーク部にはコイル２６が巻回されている。しかも
３個のティース部のうち中央ティース部２７Ｂは、浸漬
ノズル１７の噴出部（第５図の２４）に、他の両端側テ
ィース部２７Ａ。

２７Ｇは溶湯噴流部にそれぞれ位置するように配設され
ている。こねにより側面からみて第５図の１８で示す位
置及び平面的にみて第６図の２５で示す位置が、主磁束
Ｌ！ｊ通部となって強磁界域となり、その結果効果的な
電磁攪拌及び／又は電磁制動作用な溶湯に付学すること
になる。

第７図（ａ）　（ｂ）は本発明の他の実施例で、３テイ
ース型及び５テイース型のコア２７を中央で分割し、コ
イル２６の交換を容易に行えるように考慮したものであ
る。また、ティース数が５以上のものはコアを中央のみ
でなく、コの字形に複数個分割してもよい。

第８図はコイル２６をティース部へ巻回した３テイース
型の電磁コイル装置で、このようにコイルをティース部
へ巻回する方法もある。

なお、本発明はあらゆる溶融金属の品質改善に適用でき
る。

（発明の効果） 以上説明のとおり、本発明は下記の顕著な効果を奏する
。

■ノズル噴出部の溶融金属流の制動ができるので、ノズ
ル内への外気浸入を防止でき、ノズルからの噴出速度を
大幅に低減できる。そのため、ノズルから出た後の溶湯
噴流部の制動効果もあいまって、介在物浮上促進効果が
大で、さらに、溶融金属内への外気混入が殆んどなくな
る等により、高品質の鋳片を鋳造可能である。

■同一コイルで、溶融金属の制動、攪拌あるいはその組
合せ力を任意に作用させることができるので、鋳造する
材質（ｗ４種等）と要望品質に応じて、その内質の調整
をコイル交換なしで、容易に調整できる。

■コイル交換、即ち鋳型交換をしないで、かつ多品種で
小ロットの鋼種を、連続鋳造操業を中断することなく鋳
造できるので、鋳型交換（コイル交換）に要する時間が
なくなり、連続鋳造設備の稼働率を大幅に向上できる。

さらに、鋳型交換後のスタートアップ、交換前のライン
停止等による鋳片トップ及びボトムの歩留り低下を防１
１−できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の図面で、第１図は３デイ一ス
型原理図、第２図は５テイ一ス型原理図、第３図は攪拌
用２相電源、電圧波形、第４図は交直重畳電源、電圧波
形、第５図は鋳型縦断面図、第６図は鋳型及び電磁コイ
ル装置の平面図、第７図はコアを２分割した場合の実施
例図、第８図はコイルをティース部に巻回した場合の実
施例図、第９図は従来のノズル内への外気浸入説明図で
ある。 １．２，３，４；コイル巻線 ｌａ、　Ｉｂ、　２ａ、　２ｂ、　３ａ、　：ｌｂ、　
４ａ、　４ｂ；　：フイル巻線の端子 ５．６：コア ５ａ、　５ｂ、　５ｃ、　６ａ、　６ｂ、　６ｃ；ティ
ース７、８．９．１０．　Ｉｌ、　＋２．１３．　＋４
；コイル巻線７ａ、　７ｂ、　８ａ、　８ｂ、　９ａ、
　９ｂ、　ＩＯａ、　ｌＯｂ、　ｌｌａ、ｌｌｂ。 ＋２ａ、　＋２ｂ、　＋３ａ、　１３ｂ、　１４ａ、　
１４ｂ；　コイル巻１線の端子 １５、１６；コア ＋５ａ、＋５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１６ａ、１
６ｂ、１６ｃ。 ＋６ｄ、　１６ｅ　；ティース ＋７．浸漬ノズル　　　１８：主磁束貫通部１９；溶湯
噴流部上流　２０；鋳型長辺板２２；鋳型短辺板　　　
２４；ノズル噴出部２５；強磁界域　　　　２６：コイ
ル ２７；コア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の鋳型長辺板の背部に、一対の電磁コイル装置を対
   向して設け、該電磁コイル装置が、前記長辺板側へ突出
   した３個以上で奇数個のテイース部からなる櫛型のコア
   と、該コアのヨーク部、またはテイース部の夫々に巻回
   したコイルとから構成され、前記コアの中央テイース部
   が浸漬ノズル噴出部に位置し、他のテイース部が溶湯噴
   流部に位置するように配設し、電磁コイルの各々に直流
   電源、多相交流電源または交直重畳電源のいずれかを選
   択的に接続自在としてなることを特徴とする連続鋳造鋳
   型用電磁コイル装置。