KR100191810B1 - 전도전류를 이용한 용융금속의 전자기적 가둠장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

전자제한장치는 연속스트립주조기의 반대로 회전하는 두 로울러와 같은 두 수평연장부재사이에 수직으로 연장된 간극의 개방단부를 통하여 용융금속이 누출되는 것을 방지한다.

용융금속이 두 부재상이에 배치된다. 이 장치는 간극의 개방단부에 인접하여 제1 수평자계를 발생토록 시변전류가 흐르는 수직배치형 코일을 포함한다. 시변전도전류는 코일의 인접한 부분에서 흐르는 전류의 흐름방향과 반대인 수직방향으로 간극의 개방단부에 인접하여 용융금속욕을 통하여 흐른다.

용융금속욕을 통한 전도전류의 흐름을 간극의 개방단부에 인접하여 제2 수평자계를 발생하고 이는 제1 수평자계를 증개시켜 용융금속욕을 간극의 개방단부로부터 내측으로 밀어보내는 척력을 제공한다.

Description

전도전류를 이용한 용융금속의 전자기적 가둠장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 따른 전자기적 가둠장치의 한 실시형태를 채용한 연속스트립주조기의 정면도.

제2도는 제1도에서 보인 구조의 일부를 보인 평면도.

제3도는 제1도에서 보인 일부구조의 확대정면도.

제4도는 제3도와 유사한 확대정면도.

제5도는 AC 전류를 이용한 가둠장치의 한 실시형태를 보인 개략도.

제6도는 AC 전류를 이용한 가둠장치의 다른 실시형태를 보인 개략도.

제7도는 장치에 관련된 전류의 방향과 자계의 방향을 설명하는 가둠장치의 부분평면도.

제8도는 장치의 한 일부를 개략적으로 보인 부분확대정면도.

제9도는 장치의 다른 부분을 개략적으로 보인 확대정면도.

제10도는 DC 전류를 이용하는 가둠장치의 실시형태를 보인 개략도.

본 발명은 용융금속을 전자기적으로 가두기 위한 가둠장치와 방법에 관한 것으로 특히 용융금속이 놓이는 두 수평으로 간격을 둔 부재사이의 수직으로 연장된 간극의 개방단부를 통하여 용융금속이 누출되는 것을 방지하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.

본 발명이 적용되는 분야는 용융금속으로 직접 스트립, 예를 들어 강철스트립으로 연속주조하는 시스템의 예를 들 수 있다. 전형적으로 이러한 시스템은 용융금속을 공급받도록 수평으로 배치된 수직연장간극을 형성하며 한쌍의 수평으로 간격을 두고 반대 방향으로 회전하는 로울러로 구성된다. 이들 로울러에 의하여 형성된 간극은 로울러 사이의 니프(nip)를 향하여 하측방향으로 경사져 있다. 이들 로울러는 냉각되며 용융금속이 간극을 통하여 하강시 용융금속을 냉각시켜 로울러사이의 니프에서 고체 금속스트립으로 나오도록 한다.

간극은 로울러의 각 단부에 인접하여 개방단부를 갖는다. 용융금속은 이 간극의 각 개방단부에서는 로울러에 의하여 가두어지지 아니한다. 용융금속이 간극의 단부를 통하여 외측으로 누출되는 것을 방지하기 위하여 댐(dam)이 사용되어야 한다. 이러한 목적으로 기계적인 댐 또는 씨일이 사용되어 왔으나 이들은 미국특허 제4,936,3745호나 미국특허 제 4,974,661호에 기술된 바와 같은 결점을 갖는다.

기계적인 댐 또는 씨일을 사용함에 있어 그 본질적인 결점을 해결하기 위하여 전도성코일로 둘러싸이는 자기코아를 가지고 간극의 개방단부에 인접하여 배치된 한쌍의 간격을 둔 자극을 갖는 전자석을 이용하여 간극의 개방단부에서 용융금속을 가두도록 하는 노력의 시도가 있었다.

자석은 코일을 통한 시변전류((時變電流)(예를들어 교류 또는 파도직류)의 흐름에 의하여 여자되며, 자석은 간극의 개방단부를 가로질러 자석의 자극사이로 연장되는 시변자계를 발생한다. 이러한 자계는 자극의 배치에 따라서 수평이거나 수직일 수 있다. 수평자계를 발생하는 자석의 예가 상기 언급된 미국특허 제4,974,661호에 기술되어 있다.

시변자계는 간극의 개방단부에 인접하여 용융금속에 와전류를 유도한다.

이와같이 유도되는 와전류는 자신의 시변자계를 형성하고, 이는 간극의 개방단부에서 전자석으로부터의 자계에 의하여 제공된 자속밀도에 부가되는 자속밀도를 제공한다. 그 결과의 척력은 간극의 개방단부에서 용융금속을 향한다. 이러한 척력은 다음과 같이 표현될 수 있다.

f = J × B

여기에서 f는 간극의 개방단부에서의 척력이고, J는 용융금속의 첨두 유도전류밀도이며, B는 (1) 전자석으로부터의 자계와 (2) 유도와전류로부터의 자계에 의한 첨두자속밀도이다.

한쌍의 로울러 사이에 형성된 간극의 개방단부에서 용융금속을 자기적으로 가두기 위한 다른 방법으로서는 시변전류가 흐르는 코일을 간극의 개방단부에 인접하여 배치하는 것이 있다. 이로써 코일은 간극의 개방단부에 인접한 용융금속에 와전류를 유도하여 간극에 인접하여 자극을 사용하는 시스템에 관련하여 상기 언급된 것과 유사한 척력이 작용토록 하는 자계를 발생하게 된다. 코일형 자기가둠댐의 실시 형태가 미국특허 제5,197,534 호와 미국특허 제 5,279,350호에 기술되어 있다.

또한 척력에 대하여 그 적분은 평균자기척력 P를 나타내며, 자기가둠댐의 코일형 실시형태의 경우 이는 다음과 같이 표현될 수 있다.

P = KB²/ 4μ

여기에서 K는 코일과 용융금속의 결합계수 μ는 공기(그리고 용융금속)의 투자율, B는 첨두자속밀도(상기 언급된 바와 같음)를 나타낸다.

결합계수는 전형적으로 1 이하이다. 용융금속이 강철이고 시변전류의 주파수가 3000 헬츠일 때에 결합계수(K)는 간극의 개방단부에서 용융금속욕의 구성에 따라 대개 0.18 - 0.90 사이의 적당한 값을 가질 수 있다. 결합계수는 용융금속의 유도 와전류의 표피깊이(즉 침투깊이)가 증가하면 감소된다. 표피깊이는 주파수 감소에 따라 증가하며, 이에 따라, 주파수의 감소는 결합계수의 감소결과를 가져오며 이는 다시 척력(P)을 감소시킨다.

용융금속을 가두기 위하여 척력은 로울러 사이에 형성된 간극이 개방단부를 통하여 용융금속이 외측으로 밀려나가는 압력과 적어도 같아야 한다. 척력(P)은 댐에 의하여 발생된 첨두자속밀도(B)를 증가시키므로서 증가될 수 있으나 자속밀도의 증가는 댐에서의 전력손실을 증가시킨다(전력이 열로 분산됨). 댐의 단위면적당 평균전력손실은 다음과 같다.

PL = B²/(2μ²δ)

여기에서 δ는 가둠코일이 구성되는 재료인 구리의 표피깊이 이고, μ는 구리의 투자율이다.

이상의 설명으로부터, 댐에서의 전력손실은 시변전류의 주파수를 줄이므로서 증가될 수 있는 표피깊이(δ)를 증가시켜 감소될 수 있음이 명백하다. 그러나 상기 언급된 바와 같이 주파수감소는 결합계수(K)를 감소시키므로서 이는 척력(P)의 감소를 초래한다.

따라서 (1) 용융금속의 봉쇄가 충분히 이루어질 수 있도록 큰 척력을 제공하는 반면에 (2) 댐의 전력손실을 감소시키는 것이 바람직하다. 환언컨데 비교적 큰 봉쇄압력대 댐의 전력손실비율을 제공하여야 한다.

이러한 비율은 다음과 같이 표현될 수 있다.

P/PL = δkμ/2

여기에서 δ는 구리(코일의 재료)의 표피깊이, μ는 공기(그리고 구리와 용융강철)의 투자율, k는 코일과 용융금속사이의 결합계수를 나타낸다. 설명을 위하여 공기, 구리 및 용융강철이 투자율(μ)은 동일한 것으로 가정될 수 있다.

본 발명에 따라서 댐의 전력손실은 척력의 실질적인 감소없이 감소된다. 이는 용융금속에 전도전류를 채용하므로서 성취될 수 있다.

이러한 구성은 가둠자계를 발생토록 용융금속의 유도와전류만을 이용하는 구성에 비하여 여러 가지 잇점(이후 설명됨)을 갖는다.

본 발명의 모든 실시형태에 사용된 가둠코일은 연속스트립주조기의 로울러사이에 형성된 간극의 개방단부에서 용융금속에 당면하는 수직배치형 제1 제한코일부분을 갖는다. 제1 코일부분의 하측부는 수직배치형 제2 가둠코일부분의 하측부에 전기적으로 연결된다.

상부전극이 간극의 개방단부에 인접하여 용융금속욕의 상부측으로 연장된다. 타측, 즉 하측전극 또는 브러쉬는 ⒜ 간극의 개방단부에 인접하여 로울러의 니프 바로 아래 위치에서 응고된 강철스트립에 접촉하고, (b) 상기 위치에서 두 로울러 사이에 접촉하거나 (c) 상기 (a)와 (b)가 조합된 것과 같이 스트립과 로울러 모두에 접촉한다.

모든 실시형태에서, 시변전류는 제1 가둠코일부분으로 도입된다. 한 실시형태에서 전류원(예를들어 트랜스포머의 2차 코일)로부터의 모든 전류는 처음에 제1 코일부분을 통하여 하측으로 흐로고 이어서 두 전류의 흐름으로 나누어진다. 하나의 전류흐름(a)은 제2 가둠코일부분을 통하여 상측으로 향하고, 다른 하나의 전류흐름(b)은 로울러 니프의 바로 아래에서 하측 전극 또는 브러쉬로 향하였다가 전도전류로서 용융금속욕을 통하여 상부전극으로 흐른다.

다른 실시형태에서, 전류원으로부터의 전류는 두 분리된 불연속 전류흐름으로 제공된다. 하나의 전류흐름(a)은 상기 언급된 바와 같이 제1 및 제2 가둠코일부분을 통하여 흐르고, 다른 하나의 전류흐름(b)은 처음에 상기 언급된 하부 전극 또는 브러쉬를 향하였다가 상기 언급된 바와 같이 전도 전류로서 용융금속을 통하여 상측으로 흐른다.

모든 실시형태에서 전도전류와 함께 용융금속욕에서 와전류가 유도된다.

이들 와전류는 가둠코일에 의하여 발생된 자계에 의하여 용융금속욕에서 유도된다. 용융금속욕을 가두기 위한 척력을 발생하는 자속밀도(B)는 3가지 성분, 즉 (1) 제한코일을 통하여 흐르는 전류에 의하여 발생된 자계에 의한 자속밀도, (2) 용융금속욕의 유도와전류에 의하여 발생된 자계에 의한 자속밀도와 (3) 용융금속욕을 통하여 흐르는 전도전류에 의하여 발생된 자계에 의한 자속밀도를 통합한 것이다. 제2성분 (2)은 실질적으로 용융금속욕의 전류가 와전류만을 유도하는 구성보다 전체 자속밀도에 대한 계수보다 작다.

상기 언급된 바와 같이, 시변전류의 주파수가 감소될 때에 제한댐의 코일에서 전력손실이 감소되나 용융금속욕에서 유도와전류의 표피깊이(δ)도 증가된다. 이러한 표피깊이(와전류의 침투깊이)의 증가는 가둠코일과 용융금속사이의 결합계수(k)를 감소시키고 이는 척력을 감소시킨다.

그러나 용융금속욕의 전도전류에 대하여서는, 이 전류의 침투깊이(전류분포)가 주파수에 따른다기보다는 전극의 배치에 따른다 할 것이다(시변전류전도가 파동 DC인 경우에 주파수의 감소가 실질적으로 전류분포에 영향을 주지 않는다. 시변전도전류 AC일 때에 주파수 감소는 용융금속에 전도전류없는 구성보다는 전류분포에 영향은 적다). 따라서 시변전도전류의 주파수감소는 전류분포를 현저히 변화시키기 아니한다. 아울러 결합계수(k)(표피깊이의 증가로 감소되는 결합계수)의 현저한 감소는 없다.

따라서 가둠코일의 전력손실을 줄이기 위하여 주파수를 감소시켜도 전도전류에 관련된 결합계수의 감소가 일어나지 않으며 또한 전도전류에 의하여 발생된 자계에 의한 자속밀도의 현저한 감소도 없다. 이러한 주파수의 감소로부터 나타나는 척력의 부정효과는 용융금속의 전류가 유도와전류인 상황으로부터 나타나는 부정적 효과 보다는 적다.

시변전류의 주파수감소는 가둠코일의 전력손실을 감소시킬 뿐만 아니라 용융금속의 전력손실도 감소시킨다.

시변전류는 증감하는 자속밀도의 사이클로 구성되는 해당 주파수를 갖는 시변자계를 발생한다. 용융금속을 가두는 자계의 능력은 시변전류의 주파수가 너무 감소되는 경우 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.

주파수는 시변자계에 연속 사이클에서 첨두자속밀도 사이의 시간이 너무 길어서 로울러 사이에 형성된 간극의 개방단부를 통한 용융금속의 누출을 방지할 수 없게 되는 하한값 이하로 감소될 수 있다.

가둠장치에 대한 어느 주어진 압력전류에 대하여 용융금속욕의 전도전류를 이용하는 본 발명에 따른 구성에 의해 발생된 자속밀도는 용융금속욕의 전류가 유도와전류로만으로 구성되는 구성에 의하여 발생된 자속밀도보다 크다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 - 제3도에서 용융금속을 가두는 장치(30)는 용융금속욕(38)이 놓이는 수평으로 간격을 둔 두 부재, 즉 로울러(31)(32) 사이에 형성된 수직 연장간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 용융금속욕(38)의 누출을 방지하기 위한 장치이다. 수평으로 간격을 둔 부재는 연속 스트립주조기의 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조로울러로 구성된다.

주조로울러(31)(32)는 수직 연장간극(35)의 하측에 니프(39)를 갖는다.

반대방향을 회전하는 로울러는 용융금속(38)으로부터의 금속을 니프(39)로부터 하측으로 연장되는 스트립(37)으로 응고시키는 수단으로 구성된다. 로울러(31)(32)는 통상적인 방법으로 냉각된다. 용융금속욕(38)은 전형적으로 용융강철이다.

가둠장치(30)가 없다면 간극(35)의 용융금속은 간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 누출될 것이다. 도면에 단 하나의 개방단부(36)와 하나의 전자기적가둠장치(30)가 도시되어 있으나 간극(35)의 양측 개방단부(36)에 각각 장치(30)가 있음을 이해하여야 할 것이다.

제5도 - 제7도와 제10도에서, 전자기적가둠장치(30)는 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 전도성의가둠코일(40)로 구성된다.

코일(40)은 간극(35)의 개방단부(36)를 통해 용융금속(38)을 향해 연장된 제1 수평자계를 발생한다.

코일(40)은 간극(35)의 개방단부(36)를 향하는 수직배치형 제1 가둠코일부분(41)과 이 제1 코일부분(41)에 연결부(43)에서 전기적으로 연결된 수직배치형 제2 가둠코일부분(42)으로 구성된다. 제2 코일부분(42)은 제1 코일부분(41)의 후측에 간격을 두고 있으며 이에 대향되어 있다.

제3도 - 제6도와 제10도에서, 전자기적가둠장치(30)는 또한 니프(39)의 하측과 간극(35)의 개방단부에 인접한 위치에서 적어도 하나의 (a) 스트립(37)과 (b) 주조로울러(31)(32)와 전기적으로 접촉하는 브러쉬(46)(47)로 구성된다. 또한 장치(30)는 니프(39)의 상부와 간극(35)의 개방단부(36)에 인접한 위치에서 용융금속욕(38)과 전기적으로 접촉하는 전극(48)으로 구성된다.

제5도 - 제6도와 제10도에서, 장치(30)에는 입력전류가 인가되는 1차코일(51)과 적어도 하나의 2차코일, 예를 들어 제6도의 2차코일(52)을 포함하는 트랜스포머(50)가 결합되어 있다. 제5도의 실시형태에서, 2차코일은 한쌍의 분리된 불연속코일부분(52a)(52b)으로 구성된다. 제10도의 실시형태에서, 2차코일은 중앙탭을 갖는 코일(53)의 형태이다.

다시 제5도로 돌아가서, 수직배치형 제1 가둠코일부분(41)은 각각 상하측단부(44)(45)를 갖는다. 수직배치형 제2 가둠코일부분(42)은 각각 상하측단부(54)(55)를 갖는다. 이미 언급한 바와 같이 트랜스포머(50)는 한쌍의 분리된 불연속 2차 코일부분(52a)(52b)을 갖는다. 각 2차 코일부분은 한쌍의 대향된 코일단자를 포함한다.

라인(56)은 2차 코일부분(52b)의 일측단자(70)를 제1 가둠코일부분(41)의 상측단부(44)에 전기적으로 연결한다. 복귀라인(57)은 2차코일부분(52b)의 타측단자(71)를 2차 제한코일부분(42)의 상측단부(54)에서 전기적으로 연결한다. 라인(58)은 2차 트랜스포머코일부분(52a)의 일측 단지(60)를 각 분기라인(58a)(58b)를 통하여 브러쉬(46)(47)에 전기적으로 연결한다. 복귀라인(59)은 트랜스포머의 2차 코일부분(52a)의 타측단자(60)를 전극(48)에 연결한다.

라인(56)(57)은 제1 수직방향(제5도에서 하측으로 향함)으로 제1 코일부분(41)을 통해 트랜스포머(50)로부터의 시변전류가 흐르도록 하고 이어서 제1 수직방향에 대향된 제2 수직방향, 즉 제2코일부분(42)을 통하여 상측방향으로 제2 코일부분(42)을 통하여 흐르도록 하는 제1 전도수단으로 구성된다. 특히 트랜스포머의 2차 코일부분(52b)로부터의 전류가 라인(56)을 통하여 흐르고 이어서 제1 가둠코일부분(41)을 통하여 하측으로 흐르며 다시 코일부분(41)(42)의 하측단부(45)(55)를 연결하는 전기적인 연결부(43)를 통하여 흐르고 제2 가둠코일부분(42)을 통하여 상측으로 흐르며 복귀라인(57)을 통하여 2차 코일부분(52b)으로 흐른다. 가둠코일부분(41)(42)을 통하여 흐르는 시변전류는 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 제1 수평자계를 발생한다.

전도라인(58), 분기라인(58a)(58b), 브러쉬(46)(47), 전극(48)과 전도성 복귀라인(59)은 트랜스포머의 2차 코일부분(52a)으로부터의 시변전류를 수직연장간극(35)의 개방단부(36)에 인접한 용융금속욕(38)을 통하여 전도전류로서 수직으로 흐르게 하는 제 2 전도수단으로 구성된다. 용융금속욕(38)을 통한 전도전류의 흐름은 제 1 가둠코일부분(41)을 통하여 흐르는 전류의 방향과 반대방향으로 이루어진다.(즉, 용융금속욕 38을 통하여 상측방향). 이러한 전도전류의 흐름은 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 제2 수평자계를 발생한다.

제1 및 제2 가둠코일부분(41)(42)을 통하여 흐르는 전류의 방향이 각각 화살표(62)(63)로 표시되고 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전도전류의 방향이 화살표(64)로 표시되었다(제5도와 제7도). 제1 및 제2 수평자계의 방향이 제7도에서 각각 화살표(65)(66)로 표시되었다. 두 자계는 동일방향으로 흐르고 서로 증가한다.

가둠코일(40)과 제1 및 제2 전도수단(상기 언급된 바와 같음)은 용융금속욕(38)의 존재하에서 간극(35)의 개방단부(36)로부터 용융금속을 내측으로 밀어보내는 자기척력을 제공토록 협동하는 장치로 구성된다.

제6도의 실시형태에서, 트랜스포머의 2차 코일은 단일코일(52)로 구성된다. 이 실시형태에서, 라인(56)은 2차코일(52)의 일측단자를 제1 가둠코일부분(41)의 상측단부(44)에 전기적으로 연결한다.

복귀라인(57)은 제2 가둠코일부분(42)의 상측단부(54)를 2차 트랜스포머코일(52)의 타측단자(91)에 전기적으로 연결한다. 제1 가둠코일부분(41)의 하측단부(45)는 전기적연결부(43)와 한쌍의 연결라인(68)(제6도에서는 단하나만을 보임)을 통하여 브러쉬(46)(47)에 연결된다.

복귀라인(59)은 전극(48)을 2차 트랜스포머코일(52)의 단자(91)에 연결한다. 상기 언급된 바와 같이, 단자(91)는 또한 제2 제한코일부분(42)의 상측단부(54)에 연결된 복귀라인(57)에 연결된다.

제6도의 실시형태에서, 시변전류는 트랜스포머의 2차코일(52)로부터, 라인(56), 그리고 제1 가둠코일부분(42)을 통하여 하측으로 흐르고 전류가 분할되는 전기연결부(43)로 흐른다. 전류의 일측부분은 제 2 가둠코일부분(42)과 라인(57)을 통하여 하측으로부터 트랜스포머의 2차코일(52)로 되돌아온다. 전류의 타측부분은 연결라인(68)을 통하여 브러쉬(46)(47)에 이르고 이로부터 전류는 복귀라인(59)을 통하여 트랜스포머 2차 코일(52)로 흐른다.

제6도의 실시형태에서, 가둠코일부분(41)(42)과 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전류의 방향이 제6도와 제7도에서 각각 화살표(62)(63)(64)로 표시되었으며, 이들 방향은 제5도의 실시형태에서 전류의 방향과 동일하다.

코일(40)을 통하여 흐르는 시변전류는 제7도에서 화살표(65)로 보인 방향을 갖는 제1 수평자계를 발생하고, 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 시변전도전류는 제7도에서 화살표(66)로 보인 방향으로 갖는 제2 수평자계를 발생한다. 이들은 제5도의 실시형태에 의하여 발생된 자계와 방향이 동일하다. 마찬가지로 제7도에서 화살표(66)로 표시된 방향으로 갖는 제2 수평자계는 제7도에서 화살표(65)로 표시된 방향을 갖는 제 1 수평자계를 증가시켜 간극(35)의 개방단부(36)에서 자기척력을 증가시킨다.

본 발명의 모든 실시형태에 있어서, 용융금속욕(38)을 통하여 수직으로 흐르는 전도전류는 항상 제 1 가둠코일부분(41)을 통하여 수직으로 흐르는 전류의 화살표(62)방향에 반대인 화살표(64)방향으로 흐른다.

이러한 관계의 결과로서, 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전도전류에 의해 발생된 수평자계의 화살표(66)방향은 항상 코일(40)에 의하여 발생된 수평자계의 화살표(65)방향과 동일하다. 제1 및 제2 수평자계가 동일수평방향(제7도에서 65, 66)으로 흐를때에 이들은 서로 증가한다.

용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전도전류에 부가하여 용융금속욕(38)에는 제1 수평자계에 의하여 유도되고 전도전류와 동일한 화살표(64)방향으로 흐르는 와전류가 발생될 수 있다. 유도와전류에 의하여 발생된 수평자계는 용융금속욕을 통하여 흐르는 전도전류에 의하여 발생된 수평자계와 동일한 화살표(66)방향으로 흐르며 전도전류에 의하여 그리고 가둠코일(40)을 통하여 흐르는 시변전류에 의하여 발생된 수평자계를 증대시킨다.

제5도와 제6도는 시변전류가 AC인 실시형태를 설명한다.

시변전류는 파동형 DC일 수 있다. 파동형 DC를 이용하는 실시 형태는 제 10도에서 설명된다. 제10도의 실시형태는 제6도의 실시형과 유사하며 약간의 차이가 있다. 유사한 부분에 대하여서는 설명을 반복치 않을 것이다. 차이점은 이하 설명된다.

제10도의 트랜스포머(50)는 복귀라인(57)(59)에 연결된 중앙탭(73)을 갖는 2차코일(72)을 갖는다. 2차 코일(72)의 각 단부는 제1 가둠코일부분(41)의 상측단부(44)측으로 전류가 흐르도록 라인(56)에 전기적으로 연결된 각 정류기(74)(75)에 연결된다. 정류기(74)(75)로부터의 파동 DC 전류는 제 1 가둠코일부분(41)을 통하여 하측으로 흐른다. 전류가 제 1 가둠코일부분(41)을 통하여 그 하측단부(45)에서 떠날 때에 전류는 두 부분으로 분할된다. 분할된 전류의 제1 부분은 전기적연결부(43)를 통하여 제2 가둠코일부분(42)으로 향하고 이들 통하여 상측으로 흐르며, 분할된 전류의 제2 부분은 전기적 연결라인(68)과 브러쉬(46)(47)를 통하여 용융금속욕(38)으로 향하고 이를 통하여 전류의 제2 부분이 상측으로 흐른다.

복귀라인(57)은 제2 가둠코일부분(42)의 상측단부(45)로부터 2차 트랜스포머코일(72)의 중앙탭(73)으로 흐르는 전류를 연결하고, 복귀라인(59)은 전극(48)으로부터 중앙탭(73)으로 흐르는 전류를 연결한다.

제6도와 제19도의 실시형태에서, 제1 가둠코일부분(41)을 통하여 하측으로 흐르는 전류의 일부가 역시 용융금속욕(38)을 통하여 흐른다. 다른한편으로, 제5도의 실시형태에 있어서, 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전류의 일부가 가둠코일(40)의 다른 부분을 통하여 흐르지 아니한다.

가둠코일(40)을 통하여 흐르는 시변전류와 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전도전류에 의하여 발생된 수평자계를 간극(35)의 개방단부(36)로부터 용융금속욕(38)을 내측으로 보내는 자기척력을 제공토록 협동한다.

제7도로 다시 돌아가서, 제1 가둠코일부분(41)은 전면부(76), 배면부(77)와 한쌍의 대향된 측부(78)(79)로 구성된다. 제1 코일부분의 측부(78), 배면부(77)와 측부(79)는 전형적으로 절연박층(도시하지 않았음)으로 제1 코일부분(41)으로부터 전기적으로 절연된 자기부재로 둘러싸여 있다. 자기부재(80)는 전형적으로 통상적인 자성체로 구성되며 가둠코일(40)을 통하여 흐르는 시변전류에 의하여 발생된 자계에 대하여 낮은 리럭턴스복귀통로를 형성한다. 자기부재(80)는 제 1 코일(41)의 각 대향측부(78)(79)상에 배치되고, 간극(35)의 개방단부(36)의 방향으로 연장된 한쌍의 암부분(81)(82)으로 구성된다. 또한 자기부재(80)는 암부분(81)(81) 사이로 연장되고 제1 및 제2 가둠코일부분(41)(42) 사이에 배치되는 후측연결부(83)로 구성된다.

코일부분(41)(42)을 위하여 사용될 수 있는 구조들이 상기 언급된 미국 특허 제5,197,534호에 보다 상세히 기술되어 있다. 그러나 상기 언급된 미국특허 제5,197,534호에 기술된 장치와는 다르게 본 발명의 장치는 자기부재로된 암부분(81)(82)의 외측부에 어떠한 자기차폐물도 없다. 이러한 차폐물은 제한코일에 의하여 발생된 자계를 간극(35)의 개방단부(36)에 인접한 공간으로 제한되도록 사용되었다.

이는 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전류에 의하여 발생된 수평자계를 위한 주요전류원으로서 용융금속욕(38)에서 유도되는 와전류를 신뢰하는 경우에 중요하다. 그러나 본 발명에 있어서, 전도전류가 용융금속욕(38)을 통하여 흐르는 전류에 의하여 발생되는 수평자계의 주요전류원이다. 따라서, 상기 미국 특허 제5,197,534호의 자기차폐물이 필요치 않다.

상기 언급된 바와 같이, 전극(48)이 니프(39)의 상부에서 주조 로울러(31)(32) 사이에 배치된다(제2도). 전극 (48)은 이러한 전극이 적어도 부분적으로 잠기게 되는 용융금속욕(38)의 고온에도 견딜수 있는 전도성물질로 구성된다. 예를들어 전극(48)은 흑연으로 구성될 수 있다.

주조로울러(31)(32)는 구리 또는 구리합금 또는 세라믹물질 또는 오스테나이트(비 - 자성) 스텐레스 스틸로 구성될 수 있다. 세라믹물질로 구성되는 주조로울러는 전기적인 전도성이 매우 좋지 않다. 이러한 경우, 용융금속욕(38)에 대한 전기적인 연결을 브러쉬(46)(47)와 스트립(37)을 통하여 이루어진다. 좋기로는 브러쉬가 스트립(37)에 접촉되도록 하는데 스프링이 사용되며, 이러한 스프링은 제9도에서 부호(85)로 표시되어 있다.

주조로울러가 구리나 구리합금과 같이 전기적으로 전도성물질로 구성될 때에 용융금속욕(38)으로의 전기적인 연결에 주조로울러가 포함된다.

환언컨데 전기적인 연결은 브러쉬(46)(47)와 로울러(31)(32) 사이에 이루어지며, 이러한 연결은 브러쉬와 스트립(37) 사이에도 부가적으로 이루어 질 수 있다. 브러쉬와 주조로울러 사이에 전기적인 연결이 이루어질 때에 브러쉬를 주조로울러에 접촉토록하는 스프링(86)이 사용되는 것이 좋다. 이러한 스프링(86)은 제8도에 도시되어 있다.

브러쉬(46)(47)은 흑연 또는 인동과 같은 전도성물질로 구성된다. 브러쉬가 금속(인동과 같은 금속)으로 구성될 때에 이는 내부적으로 냉각될 수 있다. 브러쉬가 흑연으로 구성되는 경우에는 내부적으로 냉각되는 브러쉬홀더를 이용하므로서 냉각이 이루어질 수 있다.

이 문단의 앞부분에 설명된 형태의 냉각구조는 당해 발명의 전문가라면 알 수 있는 범위의 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 이해를 명백히 한 것으로 어떠한 제한을 주기 위한 것은 아니며, 당해 발명의 전문가에게 어느정도의 수정은 명백하게 될 것이다.

Claims (22)

1. 용융금속욕(38)이 놓이는 수평으로 간격을 둔 두 부재 사이에 형성된 수직연장간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 상기 용융금속의 누출을 방지하기 위한 전자기적 가둠장치(30)에 있어서, 상기 장치(30)는 간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 상기 용융금속욕(38)을 향하는 제1 수평자계를 발생하기 위하여 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 배치된 전기적인 전도성의 가둠코일(40)을 포함하고, 상기 가둠코일(40)은 간극(35)의 상기 개방단부(36)를 향하여 수직으로 배치된 제1 가둠코일부분(41)과 상기 제1 코일부분(41)에 전기적으로 연결되고 상기 제1 코일부분(41)의 후측으로 간격을 두어 이를 향하는 수직으로 배치된 제 2 가둠코일 부분(42)을 포함하며, 또한 상기 장치는 상기간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 제1 수평자계를 발생하기 위하여 상기 코일부분(41, 42)의 하나를 통하여 제1 수직방향으로 그리고 상기 코일부분(41, 42)의 다른 하나를 통하여 상기 제1 수직방향에 반대인 제2 수직방향으로 시변전류를 흐르게 하는 제1 전도수단과 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 제2 수평자계를 발생하기 위하여 상기 시변전류를 상기 제1 코일부분(41)을 통하여 흐르는 전류의 방향과 반대인 방향으로 상기 수직연장간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 전도전류로서 상기 용융금속욕(38)을 통하여 수직으로 흐르게 하는 제2 전도수단을 포함하며, 상기 가둠코일(40)과 상기 제1 및 제2 전도수단은 상기 용융금속욕(38)의 존재시에 상기 용융금속욕(38)을 상기 간극(35)의 개방단부(36) 내측으로 이동시키는 자기척력을 제공토록 협동하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 전도전류를 이용한 용융금속욕의 전자기적 가둠장치.
2. 제1항에 있어서 상기 수평으로 간격을 둔 부재는 연속 스트립주조장치의 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조로울러(31, 32)로 구성되고, 상기 주조로울러(31,32)는 상기 수직연장간극(35)의 하측에 니프(39)를 가지며, 상기 반대방향으로 회전하는 로울러(31,32)는 상기 용융금속욕(38)으로부터의 금속을 상기 니프(39)로부터 하측으로 연장되는 연속트립(37)으로 응고시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서 입력전류가 인가되는 1차코일(51)과 상기 제1 및 제2 전도수단을 연결하기 위한 적어도 하나의 2차코일(52)을 포함하는 트랜스포머(50)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서 상기 제2 전도수단은 상기 니프(39)의 하측과 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접한 위치에서 상기 스트립(37)과 주조로울러(31,32) 중 적어도 하나에 전기적으로 접촉하는 브러쉬(46,47)와 상기 니프(39)의 상측과 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접한 위치에서 상기 용융금속욕(38)과 전기적으로 접촉하는 전극(48)을 포함하는 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 수직으로 배치된 제1 가둠코일부분(41)이 상하측단부(44, 45)를 가지고, 트랜스포머(50)의 상기 2차코일(52)은 단일코일로 구성되며, 상기 제1 전도수단은 크랜스포머(50)의 상기 단일의 2차코일(52)로부터 상기 제1 가둠코일 부분(41)의 상측단부(44)측으로 전류를 흐르게 하는 수단을 포함하고, 상기 제2 전도수단은 상기 제1 가둠코일부분(41)의 하측단부(45)를 상기 브러쉬(46, 47)에 전기적으로 연결하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 수직으로 배치된 제1 및 제2 가둠코일부분(41, 42)은 각각 상하측단부(44, 45, 54, 55)를 가지고, 크랜스포머(50)의 상기 2차코일(52)은 한쌍의 분리된 불연속 2차 코일부분(52a, 52b)을 포함하고, 트랜스포머(50)의 상기 각 2차 코일부분(52a, 52b)은 한쌍의 단자(60, 61 ; 70, 71)를 가지고, 상기 제1 전도수단은 일측 크랜스포머 2차 코일부분(52b)의 일측단자(70)를 수직으로 배치된 일측 가둠코일부분(41)에 전기적으로 연결하기 위한 제1 라인(56)과 상기 일측 크랜스포머 2차코일부분(52b)의 타측단자(71)를 수직으로 배치된 타측 가둠코일부분(42)의 상측단부(56)에 전기적으로 연결하는 제2라인(59)을 포함하며, 상기 제2전도수단은 타측 트랜스포머 2차코일부분(52a)의 일측단자(60)를 상기 브러쉬(46, 47)와 상기 전극(48)의 일측에 전기적으로 연결하기 위한 일측라인(58, 59)을 포함하고, 상기 제2 전도수단은 상기 타측트랜스포머 2차 코일부분(52a)의 타측단자(61)를 상기 타측 브러쉬(46,47)와 상기 전극(48)의 타측에 전기적으로 연결하기 위한 또다른 라인(58, 59)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 제1 전도수단의 상기 제1 연결라인(56)은 상기 일측트랜스포머 2차코일부분(52b)의 상기 일측단자(70)를 수직으로 배치된 상기 제1 가둠코일부분(41)의 상측단부(44)에 전기적으로 연결시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 제2 전도수단의 상기 일측라인(58)은 상기 타측 트랜스포머 2차코일부분(52a)의 상기 일측 단자(60)를 상기 브러쉬(46, 47)에 전기적으로 연결하기 위한 분기라인(58a, 58b)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 전극(48)은 상기 니프(39)의 상부에서 상기 주조로울러(31, 32) 사이에 배치되고, 상기 용융금속욕(38) 내에 적어도 일부가 잠기는 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 전극(48)이 흑연으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
10. 제4항에 있어서, 상기 각 로울러(31, 32)는 구리와 구리합금 중 적어도 하나로 구성되고, 상기 장치(30)은 상기 브러쉬(46,47)를 상기 로울러(31, 32)에 접촉되게 하는 수단(86)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
11. 제4항에 있어서 상기 각 주조로울러(31, 32)가 세라믹 물질로 구성되고, 상기 장치(30)는 상기 브러쉬(46, 47)가 상기 스트립(37)에 접촉되게 하는 수단(85)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
12. 제10항 또는 11항에 있어서 상기 브러쉬(46, 47)가 흑연과 인동 중 하나로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
13. 제4항에 있어서 상기 주조로울러(31, 32)가 오스테나이트스텐레스 스틸로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
14. 제1항에 있어서 상기 수직으로 배치된 제1 가둠코일부분(41)의 한쌍의 대향측부(78, 79)와 상기 제1 자계를 위한 낮은 리럭턴스복귀통로를 형성하는 자성체로 구성된 부재(80)를 포함하고, 상기 자성체로 구성된 부재(80)는 상기 제1 가둠코일부분(41)의 각 대향측부(78, 79)에 배치되고 상기 간극(35)의 개방단부(36)의 방향으로 연장된 한쌍의 암부분(81, 82)과 상기 암부분(81, 82) 사이로 연장되고, 상기 수직으로 배치된 제1 및 제2 가둠코일부분(41, 42) 사이에 배치된 연결부(83)를 포함하며, 상기 장치(30)는 상기 암부분(81, 82)의 외측부분에 자기차폐물이 없음을 특징으로 하는 장치.
15. 제1항에 있어서 상기 제2 수평자계가 상기 제1 수평자계를 증대시켜 상기 간극(35)의 개방단부(36)에서 자기척력을 증가시킴을 특징으로 하는 장치.
16. 용융금속욕(38)이 놓이는 수평으로 간격을 둔 부재 사이에 형성된 수직연장간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 용융금속욕(38)의 누출을 방지하는 전자기적가둠 방법에 있어서 상기 방법은 간극(35)의 상기 개방단부(36)를 향하여 수직으로 배치된 제1 가둠코일부분(41)과 상기 제1 가둠코일부분(47)에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 가둠코일부분(41)의 후측으로 간격을 두고 이를 향하여 수직으로 배치된 제2 가둠코일부분(42)을 포함하는 전도성 가둠코일(40)을 제공하는 단계, 상기 간극(35)의 개방단부(36)를 통하여 상기 용융금속욕을 향해 연장되는 제1 수평자계를 발생하기 위하여, 제1 수직방향으로 상기 가둠코일부분(41. 42)의 하나를 통하고 상기 제1 수직방향의 반대인 수직방향으로 상기 타측 가둠코일부분(41, 42)의 다른 하나를 통하여 시변전류를 흐르게 하는 단계와 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 제2 수평자계를 발생하기 위하여, 상기 제1 코일부분(41)을 통하여 흐르는 전류의 방향과 반대방향으로 상기 간극(35)의 개방단부(36)에 인접하여 전도전류로서 상기 용융금속욕(38)을 통하여 수직으로 상기 시변전류를 흐르게 하는 단계를 포함하고, 상기 단계들을 간극(35)의 상기 개방단부(36)로부터 상기 용융금속욕(38)을 내측으로 밀어보내는 자기척력을 제공토록 협동함을 특징으로 하는 전도전류를 이용한 용융금속의 전자기적가둠 방법.
17. 제16항에 있어서 상기 제2 수평자계가 상기 제1 수평자계를 증대시켜 상기 간극(35)의 개방단부(36)에서 자기척력을 증가시킴을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서 복귀통로를 위해 자기차폐물을 이용하지 않는 상기 제1 자계를 위한, 자성체로 구성된, 낮은 리럭턴스복귀통로를 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 전류를 상기 제1 가둠코일부분(41)을 통하여 하측으로 흐르게 하는 단계, 전류가 상기 제1 가둠코일부분(41)을 떠날 때에 상기 전류를 두 부분으로 분할하는 단계, 상기 분할된 전류의 제1 부분을 상기 제2 가둠코일부분(42)을 통하여 상측으로 흐르게 하는 단계와 상기 분할된 전류의 제2부분을 상기 전도전류로서 상기 용융금속욕(38)을 통하여 상측으로 흐르게 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 제1 전류를 상기 제1 가둠코일부분(40)을 통하여 하측으로 흐르게 하는 단계, 상기 가둠코일(40)을 통하여 흐르지 않는 제2 전류흐름으로 제공하는 단계와, 상기 전도전류로서 상기 제2 전류의 흐름을 상기 용융금속욕(38)을 통하여 상측으로 흐르게 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
21. 제1항에 있어서 시변전류는 교류인 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제16항에 있어서 시변전류는 교류인 것을 특징으로 하는 방법.