KR100202471B1 - 연속 주조 방법 및 장치 - Google Patents

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KR100202471B1
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겐지 우메쓰
겐조 사와다
다까쓰구 우에야마
다께히꼬 도오
겐스께 오까자와
야스시 오꾸무라
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다나카 미노루
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Abstract

본 발명에 따른 강 제조용 금속슬랩을 연속주조하는 방법 및 장치는 몰드 내의 매니스커스면상의 용융금속의 유동을 균일하게 하기 위해 제공된다. 본 발명에 따른 주조 금속슬랩은 슬릿과 같은 표면결함이 존재하지 않는다. 매니스커스상에서, 상기 방법 및 장치는 몰드의 두 장변을 따라 전자기 교반추력을 발생시키며, 이 전자기 교반추력은 서로 대향하여 작용한다. 침지노즐로부터 몰드의 단변으로 향하는 추력은 몰드의 단변으로부터 침지노즐로 향햐는 추력보다 더 크다. 이동자계방식의 전자기 교반 코일부와 3 상 전원을 연결하는 회로는 침지노즐에 대해 다른 회로와 대칭을 이룬다. 이 회로는 몰드의 각 장변을 따라 두 부분으로 분할된다. 분할된 회로부분은 병렬로 위치하지만, 각각의 임피던스를 갖는다.

Description

[발명의 명칭]
연속 주조 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 강 등의 금속슬랩의 연속주조에 있어서, 수직 크랙과 같은 표면결함이 없는 금속슬랩을 얻기 위한 연속주조방법 및 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
제1도는 종래의 금속슬랩의 연속주조용 장치의 단면도이다. 제1도에 있어서, 용융금속 (1)은 침지노즐 (2) 로부터 몰드 (3) 내로 주입된다. 용융금속은 냉각된 몰드 (3)의 벽표면으로부터 내부로 점차적으로 냉각되어 응고 쉘 (4)을 형성하고, 이 금속쉘을 몰드 밖으로 뽑아내어 금속슬랩을 형성한다.
제2도는 제1도의 A-A 면에서 하방으로 보았을 때의 장치의 평면도이다. 제2도에서, 침지노즐 (2)은 몰드의 수평면 중앙부에 설치된다. 용융금속(1)은 노즐구로부터 몰드로 분사되고, 제1도의 화살표 방향으로 몰드내에서 유동한다. 제1도 및 제2도의 실선으로 도시된 바와 같이, 메니스커스면 (5) (용융금속의 상면) 에서의 용융금속은 몰드 (3) 의 단변 (11) 으로부터 침지노즐 (2) 로 역유동된다.
상술한 금속슬랩의 연속주조용 장치에 있어서, 실질적으로 동일한 높이의 몰드벽면에서 용융금속의 온도가 불균일하다면, 응고 쉘 (4) 에 수직 크랙이 발생하기 쉽다. 이러한 수직 크랙의 발생을 방지하기 위해, 일본국 특허 출원 공개 공보 평 1-228645 호에는, 용융금속이 메니스커스면 (5) 내에서 유동하고, 이 용융금속을 유동시키는 수단으로서 전자기 교반법을 이용하는 것이 개시되어 있다.
제3도는 상기 공개 공보에 개시된 종래의 전자기 교반장치를 도시한다. 이 전자기 교반장치는 몰드의 장변 (10a, 10b) 을 따라 각각 설치된 한쌍의 전자기 교반코일 (6a, 6b) 을 포함한다. 이 장치는 교반 코일 (6a, 6b) 의 영향을 통해 몰드내의 용융금속에 일정한 전자기 교반추력을 가하여 용융금속이 몰드를 따라 순환하도록 한다. 즉, 전자기 교반코일 (6a) 은, 몰드의 장변 (10a) 을 따라 설치된 복수의 자기 코어 (12a) 와, 이 자기코어에 형성된 슬롯 (13a) 에 감긴 코일 (14a) 을 포함한다. 다른 교반코일 (6b)도 동일한 양태의 구성을 가진다. 코일(14a)은 배선박스 (7a) 를 통해 3 상 전원 (8) 에 접속된다. 마찬가지로, 코일 (14b) 는 배선박스 (7b) 를 통해 3상 전원 (8) 에 접속된다. 이러한 배선 구성의 대표적인 예가 제3도에 도시되어 있으며, 이동자계 방식의 전자기 교반추력이, 제2도의 화살표로 도시된 바와 같이, 메니스 커스면내의 용융금속에 가해진다.
제3도에 도시된 종래의 전자기 교반장치에 있어서, 3 상 전원 (8) 의 주파수가 2 Hz, 전류가 400 A 인 경우의 메니스커스면 내의 추력의 분포가 제4도에 도시되어 있다. 제4도에 도시된 분포는 일반적인 전자계 수치해석용 소프트웨어에 의해 해석된다. 이러한 형태에서, 화살표 방향은 각 셀의 추력의 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 추력의 크기를 나타낸다. 제4도로부터 알 수 있는 바와 같이, 몰드의 장변 (10) 을 따른 추력의 장변방향성분은 실질적으로 장변의 각 위치에서 일정하게 유지된다.
상기한 바와 같이, 종래의 금속슬랩의 연속주조장치에 설치된 몰드 내의 전자기 교반장치는 몰드의 장변을 따라 용융금속에 일정한 전자기 교반력을 가하도록 작동한다. 메니스커스 내의 용융금속의 순환유동은, 용융금속이 몰드의 단변 (11) 으로부터 침지노즐 (2)로 흐르는 경우에 강하게 되거나, 또는 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11) 으로 흐르는 경우에 약하게 된다.
한편, 메니스커스 상에는 비금속 개재물 또는 분말이 부유한다. 용융금속의 순환유동이 일정하기 않고, 부분적으로 정체되는 경우, 비금속 개재물 또는 분말은 정체부 둘레에 집적되거나 분말이 정체부 내에 혼재된다. 용융금속이 고체로 변하는 경우, 비금속 개재물 또는 분말은 예컨대 CO 등의 기포를 발생시킨다. 분말이 금속내에 잔존하는 경우, 연소가 보다 쉽게 일어나 브레이크아웃 (breakout) 을 유발할 수도 있다. 이처럼, 종래의 몰드내의 전자기 교반장치는 동일한 높이의 몰드에서 용융금속의 온도를 일정하게 유지하는 역할을 하지만, 응고쉘 (4) 의 수직 크랙을 방지하는데 충분한 능력을 제공하지 않는다.
[발명의 개시]
본 발명의 목적은 몰드내의 메니스커스면내에 있어서 용융금속을 일정하게 순환하도록 하고, 동일한 높이의 몰드벽면에서 용융금속의 온도를 일정하게 유지하고, 비금속 개재물이 집적되거나 분말이 혼재되는 것을 방지하기 위해 용융금속을 일정하게 순환유동시켜, 이에 의해 수직 크랙과 같은 표면결함이 없는 슬랩을 제조하는 금속슬랩 제조용 연속주조 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따른 금속슬랩 연속주조방법은, 몰드의 수평면의 중앙부에 설치된 침지노즐로부터 몰드 내로 용융금속을 주입하는 단계와, 적어도 2 개의 전자기 교반 코일부를 통해 몰드의 양 장변을 따라 상호 역방향으로 두 종류의 전자기력을 발생시키는 단계를 포함한다. 후자의 단계에서, 침지노즐로부터 몰드의 단변 방향으로의 전자기력의 성분은 몰드의 단변으로부터 침지노즐 방향으로의 전자기 교반력의 성분과 다르다. 또한, 연속주조방법은 몰드의 일부를 냉각하면서 응고된 금속을 뽑아내는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속주조 장치는, 용융금속을 몰드의 수평면의 중앙부에 설치된 침지노즐로부터 몰드에 주입하고, 몰드의 일부를 냉각하면서 응고된 금속을 뽑아내어 금속 슬랩을 연속 주조하는 것이다. 이 연속주조장치는, 전자기력으로 몰드내의 용융금속의 유동을 제어하며, 각각 몰드의 두 장변을 따라 설치되며, 이들 두 장변을 따라 배열된 복수의 자기 코어를 구비하며, 그들 주위에 감겨진 복수의 코일을 포함하는 2 개의 전자기 교반 코일부와, 소정의 주파수를 가진 2 상 이상의 교류를 발생시키는 적어도 하나의 전원회로와, 두 몰드 장변에 있어서 코일과 접속수단으로 구성되는 2 개의 회로가 침지노즐에 대해 점대칭되고, 또한 2 개의 회로가 각각 2 개의 회로 부분으로 분할되도록 2 개의 전자기 교반 코일부와 적어도 하나의 전원회로를 접속시키는 접속수단을 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속주조장치는, 용융금속을 몰드의 수평면 중앙부에 설치된 침지노즐로부터 몰드에 주입하고, 몰드의 일부를 냉각하면서 응고된 금속을 뽑아내어 금속슬랩을 연속 주조하는 것이다. 이 연속주조장치는, 전자기력으로 몰드내의 용융금속의 유동을 제어하도록 몰드의 두 장변을 따라 각각 설치되며, 이들 두 장변을 따라 배열된 복수의 자기 코어를 가지며, 그들 주위에 감겨진 복수의 코일을 포함하는 2 개의 전자기 교반 코일부와, 두 전자기 교반 코일부에 전류를 공급하는 통전수단을 포함한다. 몰드의 내부와 외부 공간이 몰드의 두 장변에 평행하게 침지노즐의 중심부를 통과하는 면과 몰드의 장변에 수직으로 침지노즐의 중심부를 통과하는 면에 의해 제1 내지 제4 공간으로 나누어지고, 제3 공간이 침지노즐의 중심부에 대해 제1 공간에 대칭이고, 제4 공간이 침지노즐의 중심부에 대해 제2 공간에 대칭이라면, 제1 공간 및 제3 공간에 존재하는 자기 코어는 제2 공간 및 제4 공간에 존재하는 자기 코어들 보다 더 길다. 반면, 통전수단은 제1 공간 및 제3 공간에 존재하는 코일에 교류를 통전하도록 작동하여 몰드의 변을 따라 용융금속을 구동시키며, 제2 공간 및 제4 공간에 존재하는 코일을 통해 직류를 통전하거나 또는 제2 공간 및 제4 공간에 존재하는 코일을 통해 교류를 단절하기 위해 회로가 제공된다. 몰드의 장변 중 하나가 제1 공간 및 제2 공간에 존재하고, 다른 장변이 제3 공간 및 제4 공간에 존재한다면, 전자기 교반 코일부의 하나는 제1 공간에만 제공될 수도 있고, 다른 코일부는 제3 공간에만 제공될 수도 있다.
더 나아가, 본 발명의 제3 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속 주조장치는 용융금속을 몰드의 수평면의 중앙부에 설치된 침지노즐로부터 몰드에 주입하고, 몰드의 일부를 냉각하면서 응고된 금속을 뽑아내어 금속슬랩을 연속 주조하는 것이다. 이 연속주조장치는 전자기력의 영향으로 몰드내의 용융금속의 유동을 제어하기 위해 몰드의 두 장변에 각각 설치된 2 개의 전자기 교반코일부를 포함한다. 이들 전자기 교반 코일부는 몰드의 장변을 따라 배열된 복수의 자기 코어를 가지며, 그 주위에는 복수의 코일이 감겨 있다. 추가로, 이 연속주조장치는, 두 전자기 교반 코일부에 전류를 공급하는 통전수단과, 몰드내의 용융금속의 표면상의 복수의 위치에서 용융금속의 표층부의 유속을 검출하는 유속검출수단과, 검출된 유속을 미리 설정된 각 표층부 유속분포모드에 상응하는 유속성분으로 변환시키는 유속변환수단과, 변환된 유속성분을 모드의 목표값과 각각 비교하여, 유속성분편차를 산출하는 보상량 산출수단과, 유속성분편차를 복수의 위치에서의 용융금속의 표층부의 유속편차로 역변환시키는 역변환수단과, 이들 유속편차가 감소되도록 통전수단을 제어하는 통전제어수단을 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속주조방법 및 장치는 2 개의 전자기 교반 코일부에서 발생하는 전자기 교반력의 분포를 조절함으로써 몰드를 따라 메니스커스면내의 용융금속이 일정하게 순환유동하도록 하는 것이 가능하다. 더 나아가, 본 발명의 제2 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속주조장치는 전자기 교반 코일부를 간소화하고, 소형화시키는 것이 가능하다. 본 발명의 제3 양태에 따른 금속슬랩의 연속주조용 연속주조장치는 용융금속의 유속분포의 설정, 변경 및 조정을 용이하게 한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 종래의 연속주조장치에 사용된 몰드의 내부 상태를 도시한 설명도이다.
제2도는 제1도의 A-A 선 화살표방향에서 본도면이다.
제3도는 종래 장치의 한 예의 단면도 및 회로도이다.
제4도는 종래장치의 한 예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한도면이다.
제5도는 본 발명의 제1실시예에 따른 연속주조장치의 설명도이다.
제6도는 제1실시예에 따른 연속주조장치의 단면도 및 회로도이다.
제7도는 제6도에 도시된 연속주조장치의 회로도이다.
제8도는 본 발명의 제1실시예에 따른 다른 연속주조장치의 단면도 및 회로도이다.
제9도는 본 발명의 제1실시예에 따른 또다른 연속주조장치의 단면도 및 회로도이다.
제10도는 종래 장치의 제2 예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한도면이다.
제11도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한도면이다.
제12도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 그래프이다.
제13도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한도면이다.
제14도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 그래프이다.
제15도는 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치의 설명도이다.
제16도는 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 연속주조장치의 설명도이다.
제17도는 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치에서 사용된 전원회로의 회로도이다.
제18도는 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치의 작용의 설명도이다.
제19도는 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치의 작용의 설명도이다.
제20도는 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치의 단면도 및 회로도이다.
제21도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 설명도이다.
제22도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 설명도이다.
제23도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 설명도이다.
제24도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 설명도이다.
제25도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 설명도이다.
제26도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 전자기 교반추력의 분포를 도시한 그래프이다.
제27도는 본 발명의 제3실시예에 따른 연속주조장치의 외관과 중심단면을 도시한 사시도이다.
제28도는 제27도에 도시된 코어 (12F, 12L) 의 수평단면의 확대 횡단면도이다.
제29도는 제28도의 B-B 선을 따라 절단하여 취한 코어의 확대 단면도이다.
제30도는 제28도에 도시된 전기코일의 결선을 도시한 회로도이다.
제31도는 제28도에 도시된 선형 모터의 제1 그룹 전기코일에 3 상 교류전압을 인가하는 전원회로를 도시한 회로도이다.
제32도는 제28도에 도시된 선형 모터의 제2 그룹 전기코일에 3 상 교류전압을 인가하는 전원회로를 도시한 회로도이다.
제33도는 선형 모터의 극 수에 있어서 인가된 교류 주파수와 전자기력 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
제34도는 2 극의 선형 모터 2 개에 의해 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제35도는 4 극의 선형 모터 2 개에 의해 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제36도는 6 극의 선형 모터 2 개에 의해 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제37도는 12 극의 선형 모터 2 개에 의해 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제38도는 4 극의 선형 모터 2 개에 1.8 Hz 의 3 상 교류를 인가함으로써 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제39도는 4 극의 선형 모터 2 개에 3 Hz 의 3 상 교류를 인가함으로써 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제40도는 4 극의 선형 모터 2 개에 5 Hz 의 3 상 교류를 인간함으로써 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제41도는 4 극의 선형 모터 2 개에 10 Hz 의 3 상 교류를 인간함으로써 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제42도는 4 극의 선형 모터 2 개에 20 Hz 의 3 상 교류를 인간함으로써 발생하는 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제43a도는 몰드내의 용융금속을 도시한 단면도이다.
제43b도는 몰드내의 용융금속의 매니스커스면내에 있어서 표층부의 유동을도시한 평면도이다.
제44도는 선형 모터 (6F) 내의 제1 그룹 전기코일에 3 상 교류 전압을 인가하는 전원회로의 회로도이다.
제45도는 선형 모터 (6F) 내의 제2 그룹 전기코일에 3 상 교류 전압을 인가하는 전원회로의 회로도이다.
제46도는 선형 모터 (6L) 내의 제1 그룹 전기코일에 3 상 교류 전압을 인가하는 전원회로의 회로도이다.
제47도는 선형 모터 (6L) 내의 제2 그룹 전기코일에 3 상 교류 전압을 인가하는 전원회로의 회로도이다.
제48도는 주조몰드의 단변 (11L, 11R) 의 배부와 그에 구비된 열전쌍에 접속된 전기회로를 도시한 블록도이다.
제49도는 주조몰드의 장변 (10F, 10L) 의 배부와 그에 구비된 열전쌍에 접속된 전기회로를 도시한 블록도이다.
제50도는 제48도 및 제49도에 도시된 컴퓨터 (63) 의 출력을 도시한 블록도이다.
제51a도는 본 발명의 제4실시예에 따른 선형 모터의 전자기력 방향의 평면도이다.
제51b도는 용융금속의 주입시 표층부의 유동의 편차를 도시한 평면도이다.
제51c도는 제51b도에 도시된 표층부의 유동의 편차를 억제하기 위해 선형 모터에 의해 발생된 전자기력을 도시한 평면도이다.
제52도는 본 발명의 제4실시예에 따른 선형 모터의 전기 코일의 상구분을 도시한 수평단면도이다.
제53도는 본 발명의 제4실시예에 있어서, 컴퓨터 (43)의 연산처리의 내용을 도시한 블록도이다.
제54도는 본 발명의 제5실시예에 따른 연속주조장치에서 코어(12F, 12L) 의 수평단면을 도시한 확대 단면도이다.
제55도는 본 발명의 제5실시예에 따른 연속주조장치에서 전기코일의 결선을 도시한 회로도이다.
제56a도는 제54도에 도시된 파선 (C) 으로 둘러 싸인 부분의 확대 단면도이다.
제56b도는 제54도에 도시된 파선 (D) 으로 둘러 싸인 부분의 확대 단면도이다.
제57도는 제5실시예의 제1 양태에 따른 슬롯을 가진 2 극 선형 모터 2개에 의해 발생된 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제58도는 제5실시예의 제2 양태에 따른 슬롯을 가진 2 극 선형 모터 2개에 의해 발생된 전자기력의 분포를 도시한 평면도이다.
제59도는 제5실시예의 제2 양태에 따른 코어 (12F, 12L)의 수평 단면을 도시한 확대 단면도이다.
제60a도는 제5실시예의 제3 양태에 따른 선형 모터와 전원회로 사이의 접속관계를 도시한 블록도이다.
제60b도는 제60a도에 도시된 전원회로 (VD) 의 배열을 도시한 회로도이다.
제61a도는 침지노즐을 통해 용융금속을 주입시 몰드내의 용융금속의 메니스커스면내에 있어서의 표층부의 유동을도시한 평면도이다.
제61b도는 점선 화살표로 나타낸 2 개의 선형 모터에 의해 발생된 표층부의 유동을도시한 평면도이다.
제61c도는 침지노즐을 통해 용융금속을 주입시 생성되는 표층부의 유동과 2 개의 선형 모터의 추력에 의해 생성된 표층부의 유동의 벡터 합을 도시한 평면도이다.
제62a도는 몰드 (3), 몰드에 용융금속을 공급하는 턴디쉬 (80) 및 턴디쉬 (80) 에 용융금속을 공급하는 래들 (79)을 도시한 종단면도이다.
제62b도는 몰드에서 유동 속도의 변화를 연속주조 개시부터 종료 까지의 기간으로 도시한 그래프이다.
제63도는 본 발명의 제6실시예에 따른 연속주조장치에서 코어(12F, 12L) 의 수평 단면을 도시한 확대 단면도이다.
제64도는 제63도에 도시된 전기코일의 상구분과 그룹구분을 도시한 단면도이다.
제65도는 제63도에 도시된 전기코일의 결선을 도시한 회로도이다.
제66도는 본 발명의 제6실시예에 따른 연속주조장치의 구성을 도시한 블록도이다.
제67도는 제66도에 도시된 전원회로 (30a 내지 30d) 를 제어하는 제어시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
제68도는 제67도에 도시된 전원회로 (30a) 와 통전제어기 (CC1) 의 구성을 도시한 블록도이다.
제69a도는 제63도에 도시된 유속센서 (91a) 의 외부 케이스를 파단하여 도시한 확대측면도이다.
제69b도는 제69a도의 E-E 선에 대해 자른 유속센서 (91a) 를 도시한 단면도이다.
제70a도는 제69a도 및 제69b도에 도시된 유속센서 (91a) 의 사용상태를 도시한 단면도이다.
제70b도는 제66도에 도시된 유속검출회로 (98a) 내에 포함되어 유속센서 (91a) 의 검출신호로부터 유속신호를 발생하는 회로소자를 도시한 블록도이다
제71a도는 몰드내의 용융금속의 메니스커스면내에 있어서의 표층부의 유동을도시한 평면도이다.
제71b도는 제71a도의 F-F 선에 대해 다른 부분의 확대단면도이다.
제71c도는 제71a도의 G-G 선에 대해 자른 부분의 확대단면도이다.
제72a도 내지 제72d도는 몰드내 용융금속의 메니스커스면에 있어서 표층부의 유동의 벡터성분을 도시한 평면도로서, 제72a도는 교반모드 성분을 도시한 평면도, 제72b도는 병진모드 성분을 도시한 평면도, 제72c도는 가속모드성분을도시한 평면도, 제72d도는 뒤틀림 모드 성분을 도시한 평면도이다.
제73도는 제66도에 도시된 CPU (98c) 의 데이터처리의 일부의 개요를 도시한 블록도이다.
[본 발명을 수행하기 위한 최량의 형태]
아래에 제5도를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연속주조 방법 및 장치에 관하여 설명한다. 제5도는 메니스커스면의 상부에서 본 금속슬랩용 연속주조장치를 도시한다. 참조부호 3 은 몰드를 나타내며, 횡단면이 실질적으로 장방형이다. 참조부호 2 는 횡단면에서 몰드의 중앙부에 설치된 침지노즐을 나타낸다. 침지노즐 (2)은 용융금속을 주입한다. 참조부호 6a, 6b 는 몰드 (3)의 장변 (10a, 10b) 을 따라 각각 배열된 전자기 교반 코일부를 나타낸다. 이 연속주조방법은 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 에 의한 전자기 교반 추력의 분포를 조정하도록 수행된다. 조정된 분포는 몰드 (3) 의 내부를 따라 메니스커스면 (5) 내의 용융금속을 일정하게 순환시키는 것을 가능하게 한다.
즉, 제5도에 도시된 바와 같이, 전자기 교반 코일부 (6a) 는 몰드의 장변 (10a)을 따라 전자기 교반추력 (P, Q) 을 발생시킨다. 추력 (P) 은 몰드의 단변 (11a) 으로부터 침지노즐 (2)로 향한다. 추력 (Q) 은 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11b) 으로 향한다. 전자기 교반 코일부 (6b) 는 몰드의 장변 (10b) 을 따라 전자기 교반추력 (R, S) 을 발생시킨다. 추력 (R) 은 몰드의 단변 (11b) 으로부터 침지노즐 (2) 로 향한다. 추력 (S) 은 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11a) 으로 향한다. 추력 (P, Q) 과 추력 (R, S) 은 서로 역방향이다. 그리고, 추력 (Q) 은 추력 (P) 보다 크며, 추력 (S) 은 추력 (R) 보다 크다.
상기한 바와 같이 분포되고 조절된 전자기 교반추력은,도면에 도시된 바와 같이, 메니스커스면내에 있어서 용융금속을 시계방향으로 일정하게 순환유동시킨다. 제5도에서, 용융금속을 반시계방향으로 일정하게 순환유동시키기 위해서는, 전자기 교반추력이 서로 반대방향으로 향하게 되며, 추력 (P, R) 은 각각 추력 (Q, S) 보다 크게 된다.
또한, 이실시예에 따른 연속주조장치에서는 몰드의 장변 (10a, 10b) 에 2 개의 회로가 설치된다. 장변 (10a) 상의 회로는 전자기 교반 코일부 ( 6a) 의 코일 (14a) 과 접속수단으로서 배선박스를 (7a) 를 포함한다. 이 회로는 2 개의 부회로 (A, B) 로 분할된다. 다른 장변 (10b) 의 회로는 전자기 교반 코일부 (6b) 의 코일 (14b) 과 접속수단으로서 배선박스 (7b) 를 포함한다. 이 회로는 2 개의 부회로 (C, D) 로 분할된다. 부회로 (A, B) 는 침지노즐 (2)에 대해 부회로 (C, D) 와 점대칭이다. 부회로 (A, B) 는 병렬로 놓여 있고, 각각의 임피던스를 가진다. 부회로 (C, D)도 마찬가지이다.
제6도에 도시된 회로에 있어서, 제7도에 도시된 바와 같이, 부회로 (A, C) 는 Y 결선 (별형 결선) 으로 접속되며, 부회로 (B, D) 는 델타 (△)결선 (링형 결선) 으로 접속된다. 부회로 (A, C) 의 임피던스는 부회로 (B, D) 의 임피던스보다 크다. 따라서, 제6도의 메니스커스면(5) 내에서 화살표로 도시된 바와 같이, 장변 (10b) 과 장변 (10a) 에 따른 전자기 교반추력은 서로 역방향이다. 더 나아가, 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변으로 향하는 전자기 교반추력은 단변으로부터 침지노즐 (2) 로 향하는 전자기 교반추력보다 더 크다. 참조부호 9 는 지령박스를 나타내며, 연속주조 작업조건에서 적절한 주파수, 전압 및 전류와 같은 전자기 교반 조건을 설정하는데 사용된다. 상기 조건을 설정함으로써, 메니스커스면 (5) 내의 용융금속이 몰드의 내측을 따라 일정하게 유동하게 된다.
본 실시예에 따른 주조장치용 회로의 다른 예가 제8도에 도시되어 있다. 이 회로는 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 의 각 측에 24 개의 슬롯을 가진다. 부회로 (A) 또는 부회로 (C) 는 코일에 대해 15 개의 슬롯을 가지며, 이들은 5 개씩 직렬로 접속되어 있다. 부회로 (B, D) 는 코일에 대해 9 개의 슬롯을 가지며, 이들은 3 개씩 직렬로 접속되어 있다. 부회로 (A, C) 는 부회로 (B, D) 보다 큰 임피던스를 가진다. 따라서, 제8도에서 메니스커스면 (5) 내의 화살표로 도시된 바와 같이, 전자기 교반추력이 분포된다. 이러한 분포는 메니스커스면 (5) 내에서 용융금속이 일정하게 유동하도록 한다.
상기한 바와 같이, 금속슬랩의 연속주조에 있어서, 침지노즐로부터 주입된 용융금속은 몰드의 단변과 충돌하여 역유동하게 된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 그 후, 메니스커스면 (5) 내에서 유동은 실선 화살표로 도시된 것처럼 몰드의 단변 (11) 으로부터 침지노즐 (2)로 향한다. 본 발명에 따르면, 제5도에 도시된 바와 같이, 메니스커스면 (5) 내에서 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11) 으로 향하는 전자기 교반추력 (Q, S)은 몰드의 단변 (11) 으로부터 침지노즐 (2)로 향하는 전자기 교반추력 (P, R) 보다 더 크다. 이는 메니스커스면 (5) 내에서 용융금속이 일정하게 유동하는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따르면, 전자기 교반추력의 조건은 지령박스와 부회로에 의해 조절된다. 지령박스는 주파수, 전압 및 전류와 같은 전원의 조건을 설정하여 조절한다. 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 에 각각 포함된 부회로와 배선박스가 바람직한 조건에 대해 그들의 임피던스를 설정한다.
본 발명에 따른 연속주조방법은 메니스커스면내의 용융금속에 적절한 전자기 교반추력을 가하면서 수행된다. 적절한 추력에 있어서, 역유동이 고려된다. 용융금속은 일정하게 몰드벽을 따라 유동하며, 따라서 용융금속이 정체되지 않는다. 이는 용융금속내에 비금속 개재물이 형성되는 것을 방지하고, 메니스커스면내의 용융금속의 유동에 분말이 혼재하는 것을 방지하여, 이에 의해 수직크랙과 같은 표면결함이 없는 금속슬랩을 형성한다.
아래에, 종래장치의 예와 본 발명의 시뮬레이션을 비교하여 기술한다.
[종래 창지의 예 2]
제10도는 제3도에 도시된 바와 같이 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 각각의 두 코일이 직렬로 접속된 종래장치가 용융금속에 회전추력을 부영하는 경우에서 전자기 교반추력의 분포를 도시한다. 이 장치에 있어서, 두 코일부 (6a, 6b) 는 2 Hz 의 주파수, 525 A 의 전류 및 3.893106AT/m2의 전류밀도를 가진다. 추력의 분포는 제14도에 도시된 것 보다 균일하다. 그렇지만 이 예에서 몰드의 장변 (10) 에 따른 추력 성분은 실질적으로 장변의 각 위치에서 일정하게 된다. 용융금속의 역유동은 유동을 불균일하게 하며, 실험에 따르면, 이에 의해 슬랩상의 표면 결함을 발생시킨다.
[본 발명의 예 1]
제6도에 도시된 장치에 있어서, 3 상 전원은 2 Hz 의 주파수를 가지며, 전류는 525 A, 부회로 (A, C) 에서 전류밀도는 2.248106AT/m2이며 (이는 이들 부회로의 임피던스가 종래 장치의 예 2 보다 1.73 배 크다는 것을 의미한다), 부회로 (B, D) 에서 전류밀도는 3.893106AT/m2이다 (이는 이들 부회로가 종래 장치의 예 2 와 동일한 임피던스를 가지는 것을 의미한다). 이때의 메니스커스면 (5) 내의 전자기 교반 추력의 분포는 제11도 및 제12도에 도시되어 있다. 제11도는 제4도 및 제10도와 동일한 형태이다. 제12도는 추력의 몰드의 장변(10b) 방향의 성분을 도시하는 그래프이다. 추력은 최대값을 1.0 으로 하는 비로서 나타낸다. 제11도 및 제12도에서 알 수 있는 바와 같이, 몰드의 단변 (11) 으로부터 침지노즐 (2) 로 향하는 추력 성분은 상대적으로 작고 (제12도의 우측), 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11) 으로 향하는 추력 성분은 상대적으로 크다 (제12도의 좌측). 따라서, 이러한 종류의 장치가 용융금속을 전자기적으로 교반하기 위해 작동하는 경우, 상대적으로 작은 추력이 메니스커스면내의 용융금속의 역유동과 동일한 방향으로 형성되고, 반면 상대적으로 큰 추력이 반대 방향으로 형성된다. 이들 추력은 몰드 내부를 따라 균일한 유동을 형성하고, 유동이 정체되지 않도록 하며, 실험에 따르면, 이에 의해 표면결함이 없는 금속슬랩을 얻을 수 있다.
[본 발명의 예 2]
제8도에 도시된 장치에 있어서, 3 상 전원은 2 Hz 의 주파수를 가지며, 부회로 (A, C) 에서 전류밀도는 2.366106AT/m2이며 (이는 이들 부회로의 임피던스가 종래 장치의 예 2 보다 1.65 배 크다는 것을 의미한다), 부회로 (B, D) 에서 전류밀도는 3.893106AT/m2이다 (이는 이들 부회로가 종래 장치의 예 2 와 동일한 임피던스를 가지는 것을 의미한다). 이때의 메니스커스면 (5) 내의 전자기 교반 추력의 분포는 제13도 및 제14도에 도시되어 있다. 제13도 및 제14도는 본 발명의 예 1 과 동일한 형태이다. 또한 본 예에 있어서, 몰드의 단변 (11) 으로 부터 침지노즐 (2) 로 향하는 추력 성분은 상대적으로 작고 (제14도의 우측), 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11) 으로 향하는 추력 성분은 상대적으로 크다 ( 제14도의 좌측). 따라서, 이러한 종류의 장치가 용융금속을 전자기적으로 교반하기 위해 작동하는 경우, 상대적으로 작은 추력이 메니스커스면내의 용융금속의 역유동과 동일한 방향으로 형성되고, 반면 상대적으로 큰 추력이 반대 방향으로 형성된다. 이들 추력은 몰드 내부를 따라 균일한 유동을 형성하고, 유동이 정체되지 않도록 하며, 실험에 따르면, 이에 의해 표면결함이 없는 금속슬랩을 얻을 수 있다.
[본 발명의 예 3]
제9도에 도시된 본 발명의 장치에 있어서, 3 상 전원은 2 Hz 의 주파수를 가지며, 부회로 (A, C) 에서 전류밀도는 0.973106AT/m2이며 (이는 이들 부회로의 임피던스가 종래 장치의 예 2 보다 4 배 크다는 것을 의미한다), 부회로 (B, D) 에서 전류밀도는 3.893106AT/m2이다 (이는 이들 부회로가 종래 장치의 예 2 와 동일한 임피던스를 가지는 것을 의미한다). 이때의 메니스커스면 (5) 내의 전자기 교반추력의 분포는 본 발명의 예 1 과 예 2 와 동일한 형태이다. 즉, 몰드의 단변 (11) 으로 부터 침지노즐 (2)로 향하는 추력 성분은 상대적으로 작고, 침지노즐 (2) 로부터 몰드의 단변 (11) 으로 향하는 추력 성분은 상대적으로 크다. 이들 추력은 몰드 내부를 따라 균일한 유동을 형성하고, 유동이 정체되지 않도록 하며, 실험에 따르면, 이에 의해 표면결함이 없는 금속슬랩을 얻을 수 있다.
아래에, 본 발명의 제2실시예에 따른 연속주조장치에 대해 기술한다. 금속슬랩의 연속주조에 있어서, 용융금속의 배출유속은 각 배출구에서 변동된다. 이는 예컨대 용융금속내의 비금속 개재물이 침지노즐 (2) 의 배출구에 부착되기 때문이다. 이러한 경우, 메니스커스면 내의 용융금속의 유동이 연속적으로 변동된다. 따라서 종래 장치에서 균일한 전자기 교반추력은 용융금속의 유동을 안정화시키지 못한다. 더 나아가, 역유동의 회전, 제동, 가속과 같은 다양한 추력을 메니스커스면 내의 용융금속에 가하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 종래의 전자기교반은 3 상 1 전원을 사용하였다. 따라서, 연속적으로 변하는 용융금속의 유동에 따라 추력을 연속적으로 변화시키는 것이 어렵다.
더욱이, 몰드의 양 장변에 따라 전자기 교반추력은 서로 간섭하여, 추력의 소용돌이가 발생할 수도 있다. 소용돌이에 따른 쉘부는 수직크랙과 같은 표면결함을 가지는 경향이 있다.
본 발명의 이실시예에 따른 금속슬랩을 연속주조하는 연속주조방법은 몰드내의 용융금속을 메니스커스면내에서 균일하게 회전시키고, 제동 또는 가속 작용을 위해 역유동에 적절한 추력 분포를 가하거나 또는 용융금속의 유동이 연속적으로 변동하더라도, 전자기 교반추력을 연속적으로 변화시켜 추력 소용돌이의 문제를 해결한다. 따라서 이 방법에 의해 표면성질이 우수한 금속슬랩을 얻을 수 있다.
본 발명의 이실시예에 따른 금속슬랩용 연속주조장치는 메니스커스면 내에 몰드의 장변을 따라 전자기 교반 코일부가 각각 설치된다. 전자기 교반 코일부는 침지노즐로부터 몰드로 용융금속이 주입될 때 메니스커스면 내의 용융금속의 유동을 제어한다. 연속주조장치는 이들 두 전자기 교반 코일부, 2 개의 또는 4 개의 전원, 코일부를 전원에 각각 접속하기 위한 배선박스, 및 전원조건을 제어하는 제어기구를 포함한다. 전자기 교반 코일부는 몰드의 장변을 따라 배열된 복수의 자기코어를 포함하며, 코일이 이동자계방식이 자기코어를 둘러싸고 있다. 코일과 배선박스로 구성된 각 장변에서 회로는 두 부회로로 분할된다. 총 4 개의 부회로 중 2 개씩의 조합이 각각 대응하는 전원에 접속되거나 또는 4 개의 부회로 각각이 대응하는 전원에 접속된다.
관련도면을 참조하여 연속주조장치를 설명한다. 제15도는 메니스커스면면 상부에서 본 연속주조장치의 단면도이며, 전자기 교반 코일부의 결선을 도시한다. 참조부호 3 은 단면이 실질적으로 장방형인 몰드를 나타낸다. 몰드 (3) 는 그의 중앙부에 침지노즐 (2) 이 설치되며, 이 침지노즐 (2) 로부터 용융금속이 주입된다. 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 는 몰드의 두 장변 (10a, 10b) 을 따라 배열된다. 이들 코일부는 전자기 교반추력을 가하여 메니스커스면 (5) 내에서 용융금속의 유동을 제어한다.
제15도에 도시된 연속주조장치는 제1 전원 (24) 과 제2 전원 (25)의 2 개의 전원을 사용한다. 2 개의 전자기 교반 코일부 (6a, 6b) 의 각 코일 (14) 과 대응 전원을 포함하는 회로는 2 개의 부회로로 분할된다. 즉, 분할된 부회로는 총 4 개의 회로 (A, B, C, D) 이다. 이들 4 개의 부회로의 각 쌍은 회로의 코일에 의해 가해지는 전자기 교반 추력을 제어하기 위해 대응 전원 (24 또는 25) 에 접속된다. 구체적으로, 다음의 세 조합을 고려할 수 있다.
(1) 부회로 (A, C) 는 제1 전원 (24) 에 접속되고, 부회로 (B, D) 는 제2 전원 (25) 에 연결된다.
(2) 부회로 (A, B) 는 제1 전원 (24) 에 접속되고, 부회로 (C, D) 는 제2 전원 (25) 에 연결된다.
(3) 부회로 (A, D) 는 제1 전원 (24)에 접속되고, 부회로 (B, C) 는 제2 전원 (25)에 연결된다.
이들 세 조합 중 하나를 장치가 작동중이더라도 스위치 박스 (21) 를 절환하여 자유롭게 선택할 수도 있다. 또는 한 조합을 스위치 박스를 사용하지 않고 미리 설정할 수도 있다.
본 발명의 이 실시예에 따른 다른 연속주조장치는, 제16도에 도시된 바와 같이, 제1 전원 (26), 제2 전원 (27), 제3 전원 (28) 및 제4 전원 (29) 의 4 개의 전원을 사용한다. 2 개의 전자기 교반 코일부 (6a, 6b)의 각 코일 (14) 과 이와 접속된 각 전원으로 구성되는 장변상의 회로는 2 개의 부회로로 분할된다. 즉, 총 4 개의 부회로 (A, B, C, D)를 형성한다. 부회로들은 코일에 의해 가해지는 전자기 교반추력을 개별적으로 제어하기 위해 대응 전원에 접속된다.
이 실시예에서, 전자기 교반추력의 분포는 메니스커스면 (5) 의 용융금속의 유동 상황이 관찰결과에 따라 제어 박스 (22) 로 주파수, 위상차, 전류등과 같은 전원조건을 조정함으로써 제어된다. 상기 조건은 2 전원 (24, 25) 또는 4 전원 (26 내지 29) 에 대해 준비된다. 용융금속의 유동을 관찰하기 위해, 사용자는 직접 메니스커스면을 관찰하거나, 또는 센서 (23) 를 사용할 수도 있다. 센서 (23) 는 TV 카메라에 의해 처리된 화상을 출력한다. 부회로 (A, B, C, D) 에서, 코일 (14) 은 직렬 또는 병렬로 접속되거나, 또는 직렬과 병렬이 혼재하여 접속될 수도 있다. 이 접속은 적절하게 선택될 수도 있다. 주조장치가 작동할때, 이 접속은 고정되거나, 절환가능할 수도 있다. 각각의 전원 (24 내지 29) 은 제15도 및 제16도에 도시된 것 이외에 제17도에 도시된 구성이 적용될 수도 있다. 더욱이, 인버터 (inverter) 방식보다 사이클로컨버터 (cycloconverter) 방식이 사용될 수도 있다.
상기한 제2실시예에 따르면, 총 4 개의 부회로 (A, B, C, D)는 2 전원 또는 4 전원을 사용하여 전자기 교반추력의 제어를 행한다. 따라서, 이 주조장치는 메니스커스면내의 용융금속에 다양한 형태의 추력분포를 가할 수 있고, 또는 주조상태의 연속적인 변화에 따른 용융금속의 유동을 적절하게 제어할 수 있다. 제18도는 종래의 1 전원방식, 본 발명의 2 전원 방식 및 4 전원 방식에 의한 추력분포를 도시한다. 제18도에서 장방형은 몰드에 의해 둘러 싸인 메니스커스면을 나타낸다. 화살표의 머리부는 추력의 방향으로 나타내며, 화살표의 길이는 추력의 크기를 나타낸다. 회전은 메니스커스면내의 용융금속에 대하여 회전작용을 미치는 것이고, 제동은 용융금속의 역유동에 대해 제동 작용을 미치는 것이고, 가속은 역유동에 대해 가속작용을 미치는 것이며, 병진은 몰드의 한 단변으로부터 타단면으로부터 용융금속에 유동작용을 미치는 것을 의미한다. 제18도에서, 부회로 (A 내지 D) 는 서로 동일한 임피던스를 가진다. 각 회로의 결선에 따라 추력의 형태가 변한다. 종래의 1 전원 방식에 있어서, 각 부회로에는 동일한 크기의 추력이 제공되지만, 본 발명의 2 전원을 사용하는 경우, 각 쌍의 부회로에 접속된 전원의 전류값의 변화에 따라 추력의 크기는 달라질 것이다. 만일 4 전원을 사용하는 경우, 추력의 크기는 각각의 부회로 마다 달라질 것이다.
따라서, 연속주조 작업중에, 몰드내의 용융금속의 유동이 침지노즐의 배출구의 상태에 따라 변화된다면, 본 발명에 따른 연속주조방법 및 장치로써 소망하는 용융금속의 유동을 얻을 수 있다. 예컨대, 몰드의 횡단면 중앙부에 설치된 침지노즐의 배출구에 개재물이 부착되어 몰드내의 용융금속의 유동이 변화되는 경우, 메니스커스면내의 용융금속은 항상 균일한 유동을 유지하도록 제어된다. 이러한 제어는 제19도에 도시되어 있다. 제19도에서, (1) 은 침지노즐의 배출구에 어떠한 개재물도 부착되지 않은 경우, 즉 배출구가 청정한 경우이다. 이 경우에서, 어떠한 전자기 교반추력도 없다면, 메니스커스면내의 용융금속의 유동은 대칭적인 역유동이 된다. 이 경우, 용융금속의 균일한 유동을 얻기 위해, 전자기 교반추력은 역유동에 대항하는 방향으로 즉, 몰드의 중앙부로 부터 몰드의 단변으로 향해서는 강하게 작용하고, 역유동 방향으로 즉, 몰드의 단변으로부터 몰드의 중앙부로 향해서는 약하게 작용한다. 이러한 추력분포는 제15도 및 제16도에 도시된 바와 같이, A = C B = D 하게 각 부회로에 공급된 전류를 조정함으로써 얻을 수 있다. 이는 본 발명의 2 전원 또는 4 전원 방식에 의해 달성될 수 있다. (2)는 개재물이 배출구의 한측에 부착된 경우이다. 이 경우, 전자기 교반이 행해지지 않는다면, 용융금속의 유동은 개재물이 부착된 측에서 약하게 된다. 따라서, 본 실시예의 4 전원 방식이 각 부회로에 공급된 전류값을 A C B D 하게 조절하여 제19도에 도시된 추력분포를 가지게 되어 용융금속의 균일한 유동을 얻을 수 있다. (3) 은 개재물이 한 배출구의 양측에 부착된 경우이다. 이 경우, 전자기 교반이 행해지지 않는다면, 본 발명의 4 전원 방식이 각 부회로에 공급된 전류값을 A C B D 하게 조절하여 제19도에 도시된 추력분포를 가지게 하여 마찬가지로 용융금속의 균일한 유동을 얻을 수 있다. (4) 는 배출구가 개재물에 의해 폐쇄되는 경우이다. 이 경우, 전자기 교반이 행해지지 않는다면, 용융금속이 몰드의 한단변으로부터 타단변으로 병진유동한다. 각 부회로에 공급되는 전류값을 A = B C = D 와 같이 조절하여 제19도에 도시된 추력분포를 가지게 하여 용융금속의 균일한 유동을 얻을 수 있다. 이는 본 실시예에 따른 2 전원 또는 4 전원 방식에 의해 달성된다. 이들 추력분포를 얻기 위해, 메니스커스면내의 용융금속의 유동을 관찰하고, 전원조건 또는 결선을 적절하게 변화시켜야 한다. 제19도에서, (2) 및 (3) 의 경우에 대해, 비록 불완전하지만, 2 전원 방식에 의해 실질적으로 균일한 유동을 달성할 수도 있다.
다음으로, 대향하여 위치한 전자기 교반 코일부에 의한 추력이 서로 간섭하여, 즉 추력 소용돌이가 발생한다면, 본 발명에서는 각 전원의 위상차를 조정함으로써 소용돌이의 위치를 변화시킬 수 있다. 따라서, 비금속개재물이 용융금속의 소용돌이부에 집적되지 않는다. 이는 수직 크랙과 같은 표면 결함이 없는 슬랩을 얻을 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에서 2 전원 또는 4 전원 방식이 사용된다면, 총 전원용량은 1 전원 용량과 같다. 따라서, 총 설비비가 상대적으로 낮아지게 된다.
아래에 본 실시예의 시뮬레이션 결과를 기술한다. 제20도에 도시된 바와같이, 제1 전원 (24) 에 접속된 부회로 (A, C) 와 제2 전원 (25) 에 접속된 부회로 (B, D) 를 포함하는 장치를 사용함으로써 용융금속은 메니스커스면 (5) 내에서 회전유동한다. 제1 전원 및 제2 전원 (24, 25) 은 1.8 Hz 의 주파수로 작동된다. 제1 전원 (24) 은 8.319106AT/m2(피크값) 의 전류밀도 (I1)를 가진다고 하자. 제21도 내지 제25도는 전류밀도 (I2) 의 변화에 따른 메니스커스면내의 전자기 교반추력 분포를 도시한다. 이들도면의 형태는 제4도와 동일하다. 이들도면에서는 I1/I2이다. 또한, 제26도는 제21도 내지 제25도에 있어서의 추력의 몰드의 장변 (10a) 방향 성분을 도시한다. 이들 추력성분은 최대 추력값 1.0의 비로서 나타낸다.
제21도 내지 제25도에서 알 수 있는 바와 같이, 2 개의 전원의 전류를 변화시킴으로써, 메니스커스면내의 전자기 교반추력분포를 변화시키는 것이 가능하다. 메니스커스면내의 용융금속의 유동을 관찰하여의 값을 조절함으로써, 또한 메니스커스면내의 용융금속을 균일하게 유동시키는 것이 가능하다. 실험에 따르면, 용융금속을 균일하게 유동시킴으로써, 표면결함이 없는 금속슬랩을 얻을 수 있다.
더욱이, 제20도에 도시된 장치에서, 전원 (24, 25) 의 위상차를 변화시킴으로써, 메니스커스면내의 추력 소용돌이의 위치가 변화되고, 소용돌이 위치의 변화에 의해 표면 특성이 우수한 슬랩을 얻을 수 있다.
제16도에 도시된 주조장치에서, 메니스커스면내의 용융금속의 유동을 관찰하여 각 전원의 전류를 조정함으로써, 용융금속은 메니스커스면면 (5) 내에서 회전유동한다. 주조가 완료된 후, 침지노즐 (2)의 한측은 제19도의 (4)의 경우와 같이 폐색된다. 그렇지만, 주조가 진행되는 동안, 용융금속의 균일한 유동이 항상 유지되어, 표면특성이 우수한 슬랩을 얻을 수 있다.
강 등의 금속슬랩의 연속주조에 있어서, 예컨대 본 실시예의 주조장치는 몰드내의 용융금속을 메니스커스면내에서 균일하게 회전유동시키거나, 역유동에 대해 제동 또는 가속작용을 가하도록 작동한다. 용융금속의 유동이 연속하여 변한다면, 주조장치는 전자기 교반추력을 연속적으로 변화시켜, 교반추력에 의해 발생되는 유해한 소용돌이의 문제를 해결한다. 이에 의해 표면 특성이 우수한 금속슬랩을 얻을 수 있다. 게다가, 2 전원 또는 4 전원 방식이 1 전원 방식과 동일한 총 전원 용량을 필요로 하기 때문에, 설비비가 상대적으로 낮게 된다.
다음으로 본 발명의 제3실시예에 대해 기술한다.
상술한 제1 및 제2실시예에 있어서, 안정한 순환유동을 일으키기 위해서는 강한 전자기력이 필요하다. 예컨대, 제27도에서, 전자기 교반 코일부로서 기능하는 선형 모터 (6F) 의 우반부와 선형 모터 (6L) 의 좌반부는 침지노즐로부터 몰드내로 주입되는 용융금속의 유동을 극복할 만큼 강하게 전자기격을 가할 필요가 있다. 통상, 선형 모터 (6F, 6L) 는 2 극 또는 4 극과 같은 적은 극수를 가진다. 다음에 그 이유를 설명한다. s를 몰드의 한측을 따라 위치한 선형 모터의 슬롯 {전기 코일의 감겨지는 (삽입되는) 홈} 의 배열 피치, n 은 슬롯의 수, L 을 선형 모터의 몰드측의 길이, M 을 코일로 통전되는 교류의 상의 수 (통상, M = 3), p를 폴 피치 그리고 N 을 폴의 수라 하면, 다음의 관계식이 성립한다.
상기 관계식에 있어서, 전자기력을 크게 하기 위해서는 누설 인덕컨스 성분을 감소시키는 것이 필요하다. 이러한 목적을 위해, 폴피치 ( p) 는 길어지게 된다. 즉, 식 (3) 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬롯 피치 ( s) 는 더 길어지게 된다. 따라서, 식 (1) 과 (2) 에서, L 은 상수 (소요길이) 이다. 이는 극의 수 (N) 가 작아지게 되는 것을 의미한다. 이러한 이유에서, 종래의 선형 모터의 극 수 (N) 는 2 극 또는 4 극과 같이 적은 극수를 가진다.
더 나아가, 종래 장치는 전기코일에 통전되는 교류의 주파수가 적으며, 구체적으로 1 내지 2 Hz 이다. 제33도에 도시된 바와 같이, 2 극의 경우, 전자기력은 실질적으로는 1 Hz 의 주파수에서 최대가 된다. 4 극의 경우, 전자기격은 실질적으로 2 Hz 의 주파수에서 최대가 된다.
본 실시예에 따른 연속주조장치는 전자기력을 보다 강하게 가하는 것이 가능하고, 기포의 부상을 촉진시켜 용융금속의 유동에 분말이 혼재되는 것을 방지하고, 용융금속의 표층부 부근의 몰드면내의 세척을 양호하게 행할 수 있는 것을 목적으로 한다.
제27도 내지 제32도에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 금속슬랩의 연속주조장치는 몰드의 양변을 따라 설치된 선형 모터 (6F, 6L) 및 선형구동력을 발생시키기 위해 전기코일의 각각에 교류를 통전시키는 통전수단 (30A, 30B) 을 포함한다. 선형 모터는 복수의 자극과 이 복수의 자극을 여자시키는 복수의 전기코일을 각각 구비한다. 이들 자극은 용융금속 (1) 을 둘러 싸는 몰드 (3) 주위에 배열된다. 이 주조장치의 제1 특징은 선형 모터가 5 개 이상의 극을 가지는 것이며, 제2 특징은 연속주조장치가 4 Hz 이상의 교류를 전기코일을 통해 통전시키는 통전수단을 구비하는 것이며, 제3 특징은 연속주조장치가 1200 AT/cm 이상의 암페어 턴 수 (ampere turn value) 를 가지는 것이다.
몰드내의 용융금속의 표층부에 가해지는 전자기격의 분포가 제34도 내지 37도에 도시되어 있다. 이들 전자기력의 분포는 자극 (N) 의 값에 대응한다. 제34도는 N = 2 에서의 분포를 나타내며, 제35도는 N = 4 에서의 분포를, 제36도는 N = 6 에서의 분포를, 제37도는 N = 12 에서의 전자기력의 분포를 도시한다. 몰드의 선형 모터들(6F, 6L) 사이에 배열되는 경우, 몰드내의 용융금속 (1)의 수평면에서의 전자기격의 분포는 화살표로 도시되며, 제27도에 도시된 바와 같이, 각각의 모터는 몰드의 한 장변을 따라 배열된 n = 36 의 슬롯 (즉, 36 개의 전기코일) 으로 구성되어 있다. 이들도면에서, 화살표의 머리부는 전자 기력의 방향을 나타내며, 화살표의 길이는 전자기격의 강도를 나타낸다. 만일 1.8 Hz 의 3 상 전류 (M = 3) 가 코일을 통해 통전되는 경우, 이는 1 주기동안 발생하는 전자기격 (적분값) 에 대응한다.
제34도에 도시된 N = 2 에서의 분포에서, 전자기력은 크지만, 전자기력 성분은 몰드의 단변을 따른 Y 축 방향에서 너무 크다 (화살표는 제34도에 도시된 바와 같이, Y 축에 더 길다). 따라서, 전자기력은 두 지점, 즉 몰드의 좌우 (Y 축 방향) 의 각 1 개소에서 반시계방향으로 소용돌이된다. 이 소용돌이력은 용융금속 (1) 의 소용돌이를 발생시킨다. 이 소용돌이는 용융금속에 분말을 혼재시킬 수 있다. 더 나아가, X 축에서의 전자기력 성분의 분포는 뒤틀리게 된다. 이는 X 축 방향에서 몰드의 내부를 고르게 세척하는 것을 불가능하게 한다. 이는 부분적으로 용융금속의 유동을 멈추게 할 수도 있다. 제35도에 도시된 N = 4 에서의 분포에서, 전자기력은 4 부분에서, 즉 몰드의 좌우 (Y 축방향) 의 각 2 개소에서 소용돌이된다. 소용돌이의 수가 증가한 만큼, Y 축 방향 (몰드의 단변을 따른 방향) 의 전자기력 성분은 약하게 된다. 그렇지만, Y 축 방향 성분은 여전기 강하며, 분말이 용융금속의 유동에 혼재될 수도 있다. 더욱이, X 축 방향에서 전자기력의 분포는 몰드의 벽 (장변의 내면) 을 따라 뒤틀리게 된다. 이는 X 축 방향에서 몰드의 내측을 고르게 세척하는 것을 불가능하게 한다. 상기한 바와 같이, N = 2 및 N = 4 에서의 분포에서는, 분말 혼재의 방지 또는 몰드 내측의 세척이 불충분하다는 것이 밝혀졌다.
제36도에 도시된 N = 6 에서의 분포에서, 약 6 부분의 소용돌이가 형성된다. 그렇지만, 이 소용돌이는 약하기 때문에, 분말이 용융금속에 혼재될 가능성이 적다. 더 나아가, 소용돌이 부근의 외부 에지에서 전자기력 성분은 몰드의 장변의 내면을 따라 연속하며, 따라서 Y 축 방향에서의 전자기력 성분은 너무 작게 되며, X 축 방향에서의 전자기력 성분은 전 장변 (X 축 방향) 을 따라 균등하게 된다. 따라서, 유동이 일정한 방향 (X 축 방향) 에서 일정한 속도로 몰드의 내주면을 따라 일어난다. 그러므로, 몰드의 내면은 균일하게 세척되고, 기포가 신속하게 부상한다. 제37도에 도시된 N = 12 에서의 분포에서, Y 축 방향 전자기력 성분은 실질적으로 없으며, 따라서 어떠한 소용돌이도 나타나지 않는다. 단지 몰드의 내부면을 따라 유동이 일어난다. 그러므로, 이 분포는 분말이 용융금속의 유동에 혼재되는 것을 방지하는데 매우 효과적이다. 더나아가, X 축 방향 전자기력 성분은 몰드의 전 장변 (X 축 방향) 을 따라 균등하게 된다. 따라서, 유동이 일정한 방향 (X 축 방향) 에서 일정한 속도로 몰드의 내주면을 따라 일어난다. 그러므로, 몰드의 내면은 균일하게 세척되고, 기포가 신속하게 부상한다.
본 실시예의 제1 특징에 따르면, 본 실시예에 사용된 선형 모터는 5 개 이상의 극을 가지며, 이는 종래의 연속주조장치에서 사용된 극 수보다 많다. 이는 제36도 및 제37도와 관련하여 기술한 것과 동일한 기능과 효과를 가질 수도 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 장치는 2 극 또는 4 극의 선형 모터를 사용한다. 또한, 만일 2 극 선형 모털 사용한다면, 최대 전자기력은 1 Hz 의 주파수에서 얻을 수 있다. 만일 4 극 선형 모터를 사용한다면, 최대 전자기력은 2 Hz 에서 얻을 수 있다. 따라서, 종래의 장치는 1 내지 2 Hz 의 3 상 교류가 선형 모터를 통해 흐르게 한다. 만일 주파수가 상기 값만큼 작은 경우, 용융금속 내부로의 자력의 침투 깊이가 매우 깊어 강한 전자기력이 용융금속 내부에 가해진다. 이는 제34도 및 제35도에 도시된 바와 같이 강한 소용돌이 유동을 일으킬 수도 있다.
몰드내의 용융금속의 표층부에 가해지는 전자기력의 분포가 제38도 내지 제42도에 도시되어 있다. 각 전자기력의 분포는 전기코일에 인가된 교류 주파수에 대응한다. 구체적으로, 제38도는 1.8 Hz 의 주파수에 대한 분포를 나타내며, 제39도는 3 Hz 의 주파수에 대한 분포를, 제40도는 5 Hz 의 주파수에 대한 분포를, 제41도는 10 Hz 의 주파수에 대한 분포를, 제42도는 20 Hz 의 주파수에 대한 전자기력의 분포를 도시한다. 몰드가 선형 모터들 (6F, 6L) 사이에 배열되는 경우, 몰드내의 용융금속 (1) 의 수평면에서의 전자기력의 분포는 화살표로 도시되며, 제27도에 도시된 바와 같이, 각각의 모터는 몰드의 한 장변을 따라 배열된 n = 36 의 슬롯 (즉, 36 개의 전기코일) 으로 구성되어 있다. 이들도면에서, 화살표의 머리부는 전기기력의 방향을 나타내며, 화살표의 길이는 전자기력의 강도를 나타낸다. 만일 1.8 Hz 의 3 상 전류 (M = 3)가 4 극 (N = 4) 의 선형모터를 통해 통전되는 경우, 이는 1 주기동안 발생하는 전자기력 (적산치) 에 대응한다.
제38도 내지 제42도에 도시된 분포를 서로 비교하면, 주파수가 높아짐에 따라 Y 축 방향 전자기력 성분은 증가되고, X 축 방향으로 전자기력 성분은 감속된다. 그렇지만, 총 전자기력은 용융금속에서 낮아지며, 따라서 용융금속 내부의 소용돌이는 약하게 된다. 소용돌이가 약해짐에 따라 분말이 용융금속에 혼재될 가능성은 낮아진다. 본 발명의 제2 특징에 따르면, 선형 모터에 가해지는 주파수는 4 Hz 이상이며, 이는 종래 장치에서 가해지는 주파수보다 높다. 더 높아진 주파수는 용융금속의 소용돌이에 분말이 혼재될 가능성을 저감시킨다. 만일, 극의 수가 증가되고, 주파수가 크게 된다면, 전자기력은 제33도에 도시된 것 보다 작게 된다. 따라서, 종래 장치의 전자기력과 동일하게 유지하여 교반 속도를 소정 수준 확보하기 위해서는, 전류값, 일반적으로 다음식으로 나타내는 암페어 턴 수 (자계의 강도) 를 증가시켜야 한다.
여기서, I는 코일을 통해 흐르는 전류값을 나타내며, Ns 는 1 슬롯당 감김수를 나타낸다. 종래의 암페어 턴 수는 800 AT/cm 이다. 따라서, 극의 수가 증가되고, 주파수가 높아진다면, 적어도 1200 AT/cm 이상의 암페어 턴 수를 가진 전류를 흐르게하여 전자기력을 높이는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 연속주조장치에는 종래의 장치의 극 수보다 많은 극을 가진, 구체적으로 5 극 이상의 선형 모터가 사용되며, 용융금속의 내부에 나타나는 소용돌이를 크게 감소시키기 위해 선형 모터에 4 Hz 이상의 주파수를 가진 교류를 인가한다. 비록 높은 주파수는 Y 축 방향 성분을 증가시키지만, 이는 극 수의 증가에 의해 상쇄된다.
제27도는 본 발명의 제3실시예에 따른 연속주조장치의 외형을 도시한다. 도시된 바와같이, 용융금속 (1)은 침지노즐 (제5도의 침지노즐 (2) 과 대응) 을 통해 몰드 (3) 의 내벽 (31) 에 의해 형성된 공간으로 주입된다. 용융금속 (1)의 메니스커스면은 분말에 의해 덮혀진다. 몰드는 수관 (34) 내에서 흐르는 냉각수에 의해 냉각된다. 용융금속 (1)은 외부로부터 내부로 점진적으로 응고된다. 그 후, 주편 (응고쉘) (4)은 연속적으로 몰드로부터 인출된다. 주편이 인출되는 것 만큼, 용융금속이 연속적으로 몰드로 주입된다. 따라서, 용융금속은 몰드에서 일정하게 유지된다. 2 개의 선형 모터 (6F, 6L) 가 용융금속 (1)의 메니스커스 레벨 (높이 방향 z) 에 설치된다. 이들 선형 모터는 용융금속 (1)의 메니스커스 바로 아래 부분 (표층부) 에 전자기력을 가한다.
제28도는 제27도에 도시된 벽 (31) 과 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L)를 도시한 수평단면도이다. 제29도는 제28도의 B-B 선에 대해 자른 주조장치의 확대단면도이다. 몰드의 내벽 (31) 은 서로 대향하는 장변 (10F, 10L) 과 서로 대향하는 단변 (11R, 11L) 을 포함한다. 각 변은 강판 (33F, 33L, 35R, 35L) 과 비자성 스테인레스판 (32F, 32L, 36R, 36L) 으로 구성된다.
본 실시예에서, 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L) 는 몰드의 장변 (10F, 10L) 의 유효길이 (용융금속 (1) 과 접촉하는 장변의 X 축 방향 길이) 보다 약간 더 길다. 각 코어의 전체 길이를 따라, 36 개의 슬롯이 소정의 피치로 형성된다. 코어 (12L) 의 슬롯들은 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 과 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r)을 각각 장착한다.
선형 모터 (6F, 6L) 는 용융금속 (1)에 제5도의 화살표로 나타낸 추력을 가한다. 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 은 용융금속에 약한 추력을 가하는데 작용하며, 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 은 용융금속에 강한 추력을 가하는데 작용한다. 따라서, 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 은 감김수가 적을 수도 있다. 그렇지만, 제동 제어를 위한 직류 통전 그룹내에서의 X 축 방향의 추력분포의 조정과 같은 다른 제어에 작용하기 위하여 이실시예에서는 선형 모터의 모든 슬롯과 모든 전기코일은 동일한 사양을 가진다. 제1 및 제2 그룹에서 각각의 추력을 발생시키기 위해 대응 그룹들을 통해 상이한 전류가 통전된다. 이는 후에 기술될 것이다. 상기 배열과 기능은 선형 모터 (6L) 에서도 동일하다.
제30도는 제28도에 도시된 바와 같이 그룹내에서의 모든 코일의 결선을 도시한다. 이들 결선은 6 극 (N = 6) 에 대응하여 구성되며, 따라서 3 상 전류 (M = 3) 가 전기코일을 통해 통전된다. 예컨대, 제30도에서, 선형 모터 (6F) 에 설치된 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 은 u, u, V, V, w, w, U, U, v, v, W, W, u, u, V, V, w, 및 w 로 각각 표현되며, 여기서 U 는 3 상 교류의 U 상의 정상 통전 (그대로의 통전) 을 나타내며, u는 U 상의 역상 통전 (U 상에 대하여 180위상 전이한 통전) 을 나타낸다. U 상은 전기코일 U 의 개시단에 인가되는 것에 대해, U 상은 전기코일 u 의 종단에 인가된다. 마찬가지로, V 는 3 상 교류의 V 상의 정상통전을 나타내며, v는 V 상의 역상 통전을 나타낸다. W 는 3 상 교류의 W 상의 정상통전을 나타내고, w 는 W 상의 역상통전을 나타낸다. 제30도에 도시된 단자 (U11, V11, W11) 는 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 의 전원접속단자이다. 단자 (U21, V21, W21) 는 선형 모터 (6F) 에 설치된 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 의 전원접속단자이다. 단자 (U12, V12, W12) 는 선형 모터 (6L) 에 설치된 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 의 전원접속단자이다. 단자 (U22, V22, W22) 는 선형 모터 (6L) 에 설치된 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 의 전원접속단자이다.
제31도는 선형 모터 (6F) 에 설치된 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 과 선형 모터 (6L) 에 설치된 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 에 3 상 교류를 흐르게 하는 전원회로를 도시한다. 3 상 교류전원 (3 상 전력선)(41)은 직류 정류용 사이리스터 브리지 (42A) 에 접속되고, 그의 출력 (맥류) 은 인덕터 (45A) 와 캐패시터 (46A) 의 효과에 의해 평활화한다. 평활화된 직류 전압은 3 상 교류 형성용 전력 트랜지스터 브리지 (47A) 에 인가된다. 전력 트랜지스터 브리지 (47A) 는 3 상 교류의 U 상을 제30도에 도시된 전원접속단자 (U11, U12) 에, V 상을 전원 접속단자 (V11, V12) 에, 그리고 W 상을 전원접속단자 (W11, W12) 에 인가한다.
선형 모터 (6F) 의 제1그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 과 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 은 코일전압지령값(VdcA) 에 따라 제5도의 화살표로 도시된 작은 추력을 발생시킨다.
이 코일전압지령값 (VdcA) 은 위상각산출기 (44A) 에 부여된다. 위상각산출기 (44A)는 지령값 (VdcA) 에 대한도통 위상각{사이리스터 트리거 (thyristor trigger) 위상각} 를 산출하고, 그 후 위상각를 나타내는 신호를 게이트 드라이버 (gate driver, 43A) 에 부여한다. 게이트 드라이버 (43A) 는 각 상의 제로-크로스 (zero-cross) 점으로부터 위상 카운트를 개시하고, 위상각에서 각 상의 사이리스터를 트리거한다. 그 후, 트리거된 사이리스터를 통해, 트랜지스터 브리지 (47A) 에 지령값(VdcA) 으로 표현된 직류전압을 인가한다.
한편, 3 상 신호발생기 (51A)의 주파수 지령값 (Fdc) 에 의해 지정된 주파수 (본 실시예에서는 20 Hz) 의 정전압 3 상 교류신호를 발생시켜 비교기 (49A) 에 부여한다. 삼각파 발생기 (50A) 는 3 kHz 의 정전압 삼각파를 비교기 (49A) 에 부여한다. 만일, U 상 신호가 포지티브(positive) 이면, 비교기 (49A) 는 U 상의 포지티브 구간 (0 내지 180) 에 대해 (U 상 포지티브 전압 출력용 트랜지스터에 대해) 신호를 게이트 드라이버 (48A) 에 출력된다. 이 신호는 U 상 신호가 삼각파 발생기 (50A) 에 의해 주어진 삼각파 이상인 경우, 고레벨 (H) {트랜지스터 온(on)} 을 유지하고, U 상 신호가 삼각파 미만인 경우, 저레벨 (L) {트랜지스터 오프 (off)} 을 유지한다. 만일, U 상 신호가 네가티브 (negative) 이면, 비교기 (49A) 는 U 상의 네가티브 구간 (180 내지 360) 에 대해 (U 상 네가티브 전압 출력용 트랜지스터에 대해) 신호를 게이트 드라이버 (48A) 에 출력한다. 이 신호는 U 상 신호가 삼각파 발생기 (50A) 에 의해 주어진 삼각파 이하인 경우, 고레벨 (H) 을 유지하고, U 상 신호가 삼각파 보다 높은 경우, 저레벨 (L) {트랜지스터 오프 (off)} 을 유지한다.
이는 V 상 또는 W 상 신호에 관해서도 동일한 양태를 가진다. 게이트 드라이버 (48A) 는 각 상의 포지티브 또는 네가티브 구간에 대한 신호에 대응하여 트랜지스터 브리지 (47A) 의 트랜지스터를 켜고 끄기 위해 작동된다.
그 후, 트랜지스터 브리지 (47A) 는 전원접속단자 (U11, U12)에 3 상 교류의 U 상 전압을 출력하고, 전원접속단자 (V11, V12) 에 3 상 교류의 V 상 전압을 출력하고, 또는 전원접속단자 (W11, W12) 에 3 상 교류의 W 상 전압을 출력한다. 이들 전압은 코일전압지령값 (VdcA) 에 의해 지정된다. 본 실시예에서, 이 3상 전압의 주파수는 주파수 지령값 (Fdc) 에 대응하여 20 Hz 로 지정된다. 즉, 코일전압지령값 (VdcA) 에 의해 지정된 전압값을 가진 20 Hz 의 3 상 교류 전압은, 제28도 내지 제30도에 도시된 바와 같이, 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CFla 내지 CF1r 내지 CL1r) 에 인가된다.
제32도는 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 과 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 에 3 상 교류를 흐르게 하는 전원회로를 도시한다. 이들 회로의 구성은 위상각산출기 (44B) 에 부여될 코일전압지령값 (VdcB) 을 제외하고는 제5도에 도시된 것과 동일하다. 이 코일전압지령값 (VdcB) 은 제5도의 화살표로 도시된 바와같이 큰 추력을 발생시킨다. 전원회로는 전원접속단자 (U21, U22) 에 3 상 교류의 U 상 전압을 출력하고, 전원접속단자 (V21, V22) 에 3 상 교류의 V 상 전압을 출력하고, 전원접속단자 (W21, W22) 에 3 상 교류의 W 상 전압을 출력한다. 이들 전압레벨은 코일전압지령값 (VdcB) 에 의해 지정된다. 이실시예에서, 3 상 전압의 주파수는 주파수 지령값 (Fdc) 에 대응하여 20 Hz 로 지정된다. 즉, 20 Hz 의 3 상 교류 전압은 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, CL2a 내지 CL2r) 에 인가된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 연속주조장치는 6 극으로 구성된 선형 모터 (6F, 6L) 에 20 Hz 의 3 상 교류를 인가하도록 구성된다. 이들 선형 모터 (6F, 6L) 는 몰드벽 (31) 의 내부의 용융금속 (1) 에 제5도의 화살표로 도시된 추력을 가한다. 이 추력은 침지노즐로부터 주입된 용융금속의 유동 (제2도의 실선 화살표로 도시) 과 합성된다. 이 합성은 용융금속을 순환유동시킨다. 선형 모터에 설치된 6극은 종래 장치의 극 수보다 많다. 따라서, 용융금속에는 약 6 개의 소용돌이가 발생한다. 그렇지만, 소용돌이 유동은 약하며, 소용돌이에 분말이 혼재될 가능성을 적게 한다. 더 나아가, 소용돌이 부근의 외부 에지의 전자기력은 몰드의 장변의 내면에 근접하여 연결되어, Y 축 방향 추력성분이 매우 작게 된다. 장변의 전 길이 (X 축 방향) 에 대한 전자기력의 X 축 방향 추력성분은 균등하게 된다. 용융금속은 몰드의 내면 주위를 일정한 방향 (X 축 방향) 및 일정한 속도로 유동한다. 이 유동은 몰드 내면을 균등하게 세척하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 기포의 부상이 촉진된다. 더 나아가, 20 Hz 의 주파수는 종래 장치의 주파수 보다 더 높으며, 따라서 용융금속 내부의 소용돌이 유동은 매우 약하다. 주파수가 증가됨에 따라, Y 축 방향 추력성분은 증가되지만, X 축 방향 추력성분은 감소되는 경향을 가진다. 보다 많은 극 수는 이러한 경향을 억제시킨다.
본 실시예 제1 특징에 따르면, 선형 모터에는 종래 장치보다 많은 극히 설치된다. 따라서, 소용돌이 유동이 약하게 되고, 결과적으로 소용돌이에 분말이 혼재될 가능성이 저하된다. 더 나아가, 소용돌이 부근의 외부 에지의 전자기격은 몰드의 장변의 내면에 근접하여 연결되어, Y 축 방향 추력성분이 최소로 억제된다. 장변의 전 길이 (X 축 방향) 에 대한 전자기격의 X 축 방향 추력성분은 균등하게 되며, 용융금속은 몰드의 내면 주위를 일정한 방향 (X 축 방향) 과 일정한 속도로 유동한다. 이 유동은 몰드 내면을 균등하게 세척하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 기포의 부상이 촉진된다.
본 실시예의 제2 특징에 따르면, 교류 주파수는 종래 장치의 주파수 보다 더 높다. 따라서, 용융금속 내부의 전자기력은 결과적으로 작아지며, 이에 의해 용융금속 내부의 소용돌이 유동이 약하게 된다. 이는 용융금속에 분말이 혼재될 가능성을 저하시킨다.
다음으로, 본 발명의 제4실시예에 대해 기술한다.
금속슬랩의 연속주조에 있어서, 제43a도에 도시된 바와 같이, 침지 노즐 (2) 의 두 배출구 중 하나로부터 유출된 용융금속의 유동이 다른 배출구로부터 배출된 용융금속의 유동보다 더 강하다면, 즉 두 배출구로부터 배출된 용융금속의 유동의 대칭이 없어진다면, 후자 배출구에 위치한 표층 유동은 제43b도에 도시된 바와 같이 더 약하게 된다. 이러한 용융금속 유도으이 부조화 (편유동) 는 몰드 내부의 용융금속 (1) 을 고온부와 저온부로 분할시키는 결과를 가져온다. 즉, 용융금속의 강한 유동은 고온이 되는 것에 대해, 용융금속의 약한 유동은 저온이 된다. 동일한 높이의 몰드벽에서의 온도의 불균일성은 표면 크랙 또는 쉘 파괴를 일으키는 경향이 있다.
선형 모터에 의해 일어나는 용융금속의 유동은 몰드내의 용융금속의 온도를 실질적으로 균일하게 유지한다. 침지노즐 (2) 의 배출구 (39) 의 배출특성은, 용융금속이 배출되는 동안, 배출구 (39) 에 부착된 금속에 의해 변화된다. 이 변화, 특히 두 배출구 사이의 특성의 차가 크게 된다면, 현저한 온도 편차가 발생할 수도 있다.
본 실시예에 따른 연속주조는 몰드내의 용융금속에서 온도가 불균일해지는 것을 억제시키는 목적을 가진다.
본 실시예의 연속주조장치는 전자기 교반 코일부 또는 선형 모터 (6F, 6L) 를 구비하는데, 이 코일부 또는 선형 모터는, 용융금속 (1) 을 둘러 싸는 몰드의 변을 따라 배열된 복수의 자기코어와, 이 자기코어를 여자하는 복수의 전기코일과, 이 전기코일을 통해 용융금속의 유동에 제동력 또는 구동력을 가하기 위한 직류 또는 교류를 통전하는 통전수단 (30F1, 30F2, 30L1, 30L2) 과, 몰드 변의 온도분포를 검출하기 위한 온도검출수단 (S11 내지 S1n, S21 내지 S2n, S31 내지 S3m, S41 내지 S4m), 및 용융금속의 상대적으로 고온의 유동부에 높은 제동력을 가하기 위한 전류 지령을 통전수단 (30F1, 30F2, 30L1, 30L2) 에 가하는 온도분포 제어수단 (63) (제50도에 도시)을 구비한다. 몰드 내벽의 한 부분이 상대적으로 높은 온도를 가진다면, 이 부분 주위의 용융금속은 높은 속도로 유동하는 반면, 몰드 내벽의 한 부분이 상대적으로 낮은 온도를 가진다면, 이 부분 주위의 용융금속은 낮은 속도로 유동한다. 이와 같이, 용융금속의 유속분포는 온도검출수단 (S11 내지 S1n, S21 내지 S2n, S31 내지 S3m, S41 내지 S4m)에 의해 검출된 온도 분포에 대응한다. 본 발명에 따르면, 온도분포 제어수단 (63) 은 몰드의 상대적으로 고온부 부근에서 유동하는 용융금속에 높은 제동력을 가하기 위해 통전수단 (30F1, 30F2, 30L1, 30L2) 에 전류지령을 부여한다. 즉, 높은 제동력이 용융금속의 빠른 유속부분에 가해지기 때문에, 용융금속의 편유동이 억제되어 용융금속의 유속 분포가 균일하게 된다. 따라서, 몰드내의 용융금속의 어느 부분에서도 온도가 균일하게 된다.
본 실시예의 연속주조장치의 외형 및 중앙 종단면은 제27도의 것과 실질적으로 동일하다. 자기코어가 수평으로 파단된 본 실시예의 장치의 확대 단면도 역시 제28도에 도시된 것과 동일하다. 본 장치의 전기코일의 결선은 제30도에 도시된 것과 동일하다.
제44도는 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r)에 3 상 교류를 흐르게 하는 전원회로 (30F1) 를 도시한다. 제44도 에서, 3 상 교류전원 (41) (3 상 전력선) 은 직류 정류용 사이리스터 브리지 (42A1) 에 접속되며, 그의 출력 (맥류) 은 인덕터 (45A1) 와 캐패시터 (46A1) 의 효과에 의해 평활화된다. 평활화된 직류 전압은 3 상 교류 형성용 전력 트랜지스터 브리지 (47A1) 에 인가된다. 전력 트랜지스터 브리지 (47A1) 는 3 상 교류의 U 상을 제30도에 도시된 전원접속단자 (U11) 에, V 상을 전원접속단자 (V11) 에, 그리고 W 상을 전원접속단자 (W11) 에 인가한다.
코일전압지령값(VdcA1) 은 위상각산출기 (44A1) 에 부여된다. 이 지령값은 제5도의 화살표로 도시된 바와 같이 작은 추력을 발생시키도록 지정된다. 위상각산출기 (44A1) 는 지령값 (VdcA1) 에 대응하는 도통 위상각{사이리스터 트리거 위상각} 를 산출하고, 그 후 도통 위상각를 나타내는 신호를 게이트 드라이버 (43A1) 에 부여한다. 게이트 드라이버 (43A1) 는 각 상의 제로-크로스 점으로부터 위상 카운트를 개시하여, 위상각에서 각 상의 사이리스터를 트리거한다. 이에 의해, 트랜지스터 브리지 (47A1) 에 지령값 (VdcA1) 으로 표현된 직류전압을 인가한다.
한편, 3 상 신호발생기 (51A1) 는 주파수 지령값 (Fdc) 에 의해 지정된 주파수 (본 실시예에서는 20 Hz) 의 정전압 3 상 교류신호를 발생시켜 이 신호를 바이어스 지령값 (B11) 이 지정하는 직류레벨 만큼 시프트하고, 이 시프트된 신호를 비교기 (49A1) 에 부여한다. 삼각파 발생기 (50A1)는 3 kHz의 정전압 삼각파를 비교기 (49A1)에 부여한다. 만일, U 상 신호가 포지티브이면, 비교기 (49A1) 는 U 상의 포지티브 구간에 대해 (U상 포지티브 전압 출력용 트랜지스터에 대해) 신호를 게이트 드라이버 (48A1) 에 출력한다. 이 신호는 U 상 신호가 삼각파 발생기 (50A1) 에 의해 주어진 삼각파 레벨 이상인 경우, 고레벨 (H) {트랜지스터 온 (on)} 을 유지하고, U 상 신호가 삼각파 레벨 미만인 경우, 저레벨 (L) {트랜지스터 오프 (off)} 을 유지한다. 만일, U 상 신호가 네가티브이면, 비교기 (49A1) 는 U 상의 네가티브 구간에 대해 (U 상 네가티브 전압 출력용 트랜지스터에 대해) 신호를 게이트 드라이버 (48A1) 에 출력한다. 이 신호는 U 상 신호가 삼각파 발생기 (50A1) 에 의해 주어진 삼각파 레벨 이하인 경우, 고레벨 (H) 을 유지하고, U 상 신호가 삼각파 레벨 보다 높은 경우, 저레벨 (L) 을 유지한다. 이는 V 상 또는 W 상 신호에 관해서도 동일한 양태를 가진다. 게이트 드라이버 (48A1) 는 각 상의 포지티브 또는 네가티브 구간에 대해 신호에 대응하여 각각의 트랜지스터 브리지 (47A1) 의 트랜지스터를 온 오프시키기 위해 작동된다.
이러한 작동에 의해, 3 상 전류의 직류 바이어스 성분 (B11) 을 가진 U 상 전압은 전원접속단자 (U11) 에 출력한다. 또한, 유사한 V 상 전압이 전원접속단자 (V11) 에 출력된다. 마찬가지로, W 상 전압이 전원 접속단자 (W11) 에 출력한다. 상부 피크와 하부 피크 사이의 전압레벨은 코일전압지령값 (VdcA1) 에 의해 지정되고, 바이어스 직류성분은 바이어스 지령 (B11) 에 의해 지정된다. 본 실시예에서, 3 상 전압의 주파수는 주파수 지령값 (Fdc) 에 의해 20 Hz 로 지정된다. 즉, 20 Hz 의 3 상 교류 전압이, 제28도 내지 제30도에 도시된 선형 모터 (6F, 6L) 와 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 에 인가된다. 전압은 코일전압지령값 (VdcA1) 에 의해 지정된 피크 전압값 (추력)과 바이어스 지령 (B11) 에 의해 지정된 직류성분 (제동력) 을 포함한다.
제45도는 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 에 3 상 교류를 흐르게 하는 전원회로 (30F2)를 도시한다. 제46도는 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 에 3상 교류를 흐르게 하는 전원회로 (30L1) 을 도시한다. 제47도는 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 에 3 상 교류를 흐르게 하는 전원회로 (30L2) 을 도시한다. 전원회로 (30F2, 30L1, 30L2) 의 각 구성은, 코일전압지령값 (VdcA2 내지 VdcA4) 와 바이어스 지령 (B21, B22, B12) 을 제외하고는, 상기한 전원회로 (30F1) 의 구성과 동일하다.
즉, 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 은 위상각산출기 (44A2) 에 코일전압지령값 (VdcA2) 을 부여한다. 이 코일전압지령값 (VdcA2) 은 제5도의 화살표로 도시된 큰 추력을 발생시키도록 지정된다. 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 은 위상각산출기 (44B1) 에 코일전압지령값 (VdcA3) 을 부여한다. 이 코일전압지령값 (VdcA3) 은 제5도의 화살표로 도시된 큰 추력을 발생시키도록 지정된다. 또한, 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 은 위상각산출기 (44B2) 에 코일전압지령값 (VdcA4) 을 부여한다. 이 코일전압지령값 (VdcA4) 은 제5도의 화살표로 작은 추력을 발생시키도록 지정된다.
바이어스 지령 (B11) (제44도에 도시) 은 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 에 인가될 3 상 교류의 직류 바이어스 레벨 (제동력) 을 지정한다. 바아이스 지령 (B21) (제45도에 도시) 은 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 에 인가될 3 상 교류의 직류 바이어스 레벨 (제동력)을 지정한다. 바이어스 지령 (B22) (제46도에 도시) 은 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 에 인가될 3 상 교류의 직류 바이어스 레벨 (제동력) 을 지정한다. 바이어스 지령 (B12) (제47도에 도시) 은 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기 코일 (CL1a 내지 CL1r) 에 인가될 3 상 교류의 직류 바이어스 레벨 (제동력) 을 지정한다.
이들 바이어스 지령 (B11, 제44도에 도시) (B21, 제45도에 도시) (B22, 제46도에 도시) (B12, 제47도에 도시) 은 제48도 내지 제50도에 도시된 컴퓨터 (63) 의 제어에 따라 전원접속단자 (30F1, 30F2, 30L1, 30L2) 에 부여된다.
제48도는 제28도에 도시된 몰드의 단변 (11L, 11R) 의 배부를 도시한다. 이들 단변 (11L, 11R) 을 따라, 열전쌍 (S31 내지 S3n, S41 내지 S4n) 이 주편의 인발 방향으로 일렬로 등간격으로 이루며 배열된다. 각 열전쌍은 뒤에 덧댄 스테인레스판을 관통하여 위치하여, 동판의 약간 내부 (용융금속과 접하는 표면부) 의 온도를 검출한다. 즉, 신호처리회로 (61A) 는 열전쌍에 의해 검출된 온도를 나타내는 아날로그 신호 (검출신호) 를 발생시키며, 아날로그 게이트 (62) 에 아날로그 신호를 부여한다.
컴퓨터 (63) 는 아날로그 게이트 (62) 의 출력을 제어하며, 순차적으로 열전쌍 (S31 내지 S3n, S41 내지 S4n) 의 검출신호를 아날로그/디지탈 변환시키며, 변환된 신호를 판독한다. 고온값추출처리수단 (64) 은 열전쌍 (S31 내지 S3n) 에 의해 검출된 온도로부터 최고 온도값 (Tm1L1) 과 두 번째 높은 온도값 (Tm2L1) 을 추출하고, 열전쌍 (S41 내지 S4n) 에 의해 검출된 온도로부터 최고 온도값 (Tm1R1) 과 두번째 높은 온도값 (Tm2R1) 을 추출한다. 그리고, 단변 (11R) 의 대표온도는 다음과 같이 산출된다:
단변 (11L) 의 대표온도는 다음과 같이 산출된다:
그러면, 단변 (11R) 과 단변 (11L) 의 대표온도차는 다음과 같이 산출된다:
만일, 대표 온도차가 양인 경우 (0 이상), 즉 단변 동판 (35R) 이 더 높은 온도를 가지는 경우, VR = 대표 온도차A (상수) 가 산출된다.
그리고, VL1 = B - VR 이 또한 산출된다. 만일, 대표 온도차가 음인 경우, 즉 단변 동판 (35L) 이 더 높은 온도를 가지는 경우, VL1 = - 대표 온도차A 가 산출되며, VR = B - VL1 이 또한 산출된다.
VR 은 단변 동판 (35R) 측의 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) (제28도에서 선형 모터 (6F) 의 좌반부) 및 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) (제28도에서 선형 모터 (6L) 의 좌반부) 에 부여될 제동력성분 (바이어스성분) 지령값을 나타낸다. VL1 은 단변 동판 (35L) 측의 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) (제28도에서 선형 모터 (6F) 의 우반부) 및 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) (제28도에서 선형 모터 (6L) 의 우반부) 에 부여될 제동력성분 (바이어스성분) 지령값을 나타낸다. 이들 지령값은, 대표 온도차가 양인 경우 (단변 동판 (35R) 이 더 높은 온도를 가지는 경우), 용융금속에 강한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6F, 6L) 의 좌반부 (제28도) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류 (바이어스 성분) 를 크게 하고, 용융금속에 약한 제동력을 가하기 위해 우반부의 전기코일을 통해 흐르는 직류를 작게 하도록 지정된다. 반대로, 대표 온도차가 음인 경우 (단변 동판 (35L) 이 더 높은 온도를 가지는 경우), 용융금속에 강한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6F, 6L) 의 우반부 (제28도) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류 (바이어스 성분) 를 크게 하고, 용융금속에 약한 제동력을 가하기 위해 좌반부의 전기코일을 통해 흐르는 직류를 작게 하도록 지정된다.
제49도는 제28도에 도시된 몰드의 장변 (10F, 10L) 의 배부를 도시한다. 이들 장변 (10F, 10L) 을 따라, 열전쌍 (S11 내지 S1n, S21 내지 S2n) 이 수평 방향으로 일렬로 등간격을 이루며 배열된다. 각 열전쌍은 뒤에 덧댄 스테인레스판을 관통하여 위치하여, 동판의 약간 내부 (용융금속과 접하는 표면부) 의 온도를 검출한다. 즉, 신호처리회로 (65A) 는 열전쌍에 의해 검출된 온도를 나타내는 아날로그 신호 (검출신호) 를 발생 시키며, 아날로그 게이트 (66) 에 아날로그 신호를 부여한다.
컴퓨터 (63) 는 아날로그 게이트 (66) 의 출력을 제어하며, 순차적으로 열전쌍 (S11 내지 S1n, S21 내지 S2n) 의 검출신호를 아날로그/디지탈 변환시키며, 디지탈 신호를 판독한다. 고온값추출처리수단 (67) 은 열전쌍 (S11 내지 S1n) 에 의해 검출된 온도로부터 최고 온도값 (Tm1F) 과 두번째 높은 온도값 (Tm2F) 을 추출하고, 열전쌍 (S21 내지 S2n) 에 의해 검출된 온도로부터 최고 온도값 (Tm1R2) 과 두번째 높은 온도값 (Tm2R2) 을 추출한다.
그리고, 장변 (10F) 의 대표온도는 다음과 같이 산출된다:
장변 (10L) 의 대표온도는 다음과 같이 산출된다:
그러면, 장변 (10F) 과 장변 (10L) 의 대표온도차는 다음과 같이 산출된다:
만일, 대표 온도차가 양인 경우 (0 이상), 즉 장변 (10F) 이 더 높은 온도를 가지는 경우, VF = 대표 온도차C (상수) 가 산출된다. 그리고, VL2 = D - VF 가 또한 산출된다. 만일, 대표 온도차가 음인 경우, 즉 장변 (10L) 이 더 높은 온도를 가지는 경우, VL2 = - 대표 온도차C 가 산출되며, VF = B - VL2 가 또한 산출된다.
VF 는 장변 (10F) 측의 선형 모터 (6F) {전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CF2a 내지 CF2r)를 포함함} 에 부여될 제동력성분 (바이어스성분) 지령값을 나타낸다. VL2 는 장변 (10L) 측의 전기코일 (CL2a 내지 CL2r, CL1a 내지 CL1r) 에 부여될 제동력성분 (바이어스성분) 지령값을 나타낸다. 이들 지령값은, 대표 온도차가 양인 경우 {장변 (10F) 이 더 높은 온도를 가지는 경우}, 용융금속에 강한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6F) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류 (바이어스 성분) 를 크게 하거나, 또는 용융금속에 약한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6L) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류를 작게 하도록 지정된다. 반대로, 대표 온도차가 음인 경우, 즉 장변 (10L) 이 더 높은 온도를 가지는 경우, 용융금속에 강한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6L) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류를 크게 하거나, 용융금속에 약한 제동력을 가하기 위해 선형 모터 (6F) 의 전기코일을 통해 흐르는 직류를 작게 하도록 지정된다.
제50도에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 (63)는 다음과 같이 계산식을 산출한다:
VF B21 = VL1 VF
B22 = BRVL2 B12 = VL1VL2
이들 값은 전원회로 (30F1, 제44도에 도시), 전원회로 (30F2, 제45도에 도시), 전원회로 (30L1, 제46도에 도시) 및 전원회로 (30L2, 제47도에 도시) 에 부여된다.
제43A 및 제43b도에 도시된 바와 같이, 배출구 (39) 로부터 단변 (11L) 으로의 용융금속의 유동이 약하고, 단변 (11R) 으로의 용융금속의 유동이 강한 경우 (단변 (11R) 이 단변 (11L) 보다 높은 온도를 가짐), VR 은 크게 되지만, VL1 은 작게 되며, 따라서 B11, B22 B21, B12 가 달성된다. 이와 같이, 선형 모터 (6F, 6L) 의 우반부의 전기코일은 좌반부의 전기코일보다 높은 직류 성분이 통전되어, 유속을 억제하기 위해 단변 (11R) 을 향해 흐르는 용융금속에 강한 제동력을 가한다. 단변 (11L) 을 향한 용융금속의 유동에 대한 제동력은 약하게 되고, 단변 (11L) 을 향한 용융금속의 유속은 상승된다.
배출구 (39) 로부터 단변 (11L) 으로의 용융금속의 유동이 단변 (11 R) 을 향한 용융금속의 유동과 실질적으로 동일한 유속을 가지는 경우, 침지노즐 (2) 로부터 주입된 용융금속이 장변 (10F) 을 향해 편유동된다면, 장변 (10F) 의 온도는 장변 (10L) 의 온도보다 높다. 이러한 경우에 있어서, VF 가 크고, VL2 가 작기 때문에, B11, B21 B22, B12 가 된다.
이와 같이, 선형 모터 (6F) 의 전기코일은 선형 모터 (6L) 의 전기코일보다 높은 직류 성분이 통전되어, 유속을 억제하기 위해 장변 (10F)을 따라 흐르는 용융금속에 강한 제동력을 가한다. 장변 (10L) 을 따르는 용융금속의 유동에 대한 제동력은 약하게 되며, 따라서 장변 (10L) 을 따르는 용융금속의 유속은 상승된다.
상술한 원리에 의해, 상기실시예에 따른 연속주조장치는 X 축 방향으로 즉 몰드의 장변을 따라 용융금속의 유속의 편차를 억제하며, Y 축 방향으로 즉 몰드의 단변을 따라 용융금속의 유속의 편차를 억제한다. 이는 몰드내의 용융금속의 온도분포를 균일하게 한다.
이상은 직류 인간에 대해 서술하였지만, 대신에 이동자계를 발생시키지 않으며 전기코일에 교류를 통전할 수 있다. 더욱이, 이동자계를 발생하는 태양으로 전기코일에 교류를 통전하는 경우, 즉 선형 모터에 이동자계를 발생시키는 교류를 통전하는 경우에는, 용융금속의 유동과 역방향의 이동자계를 선형 모터에서 발생시킴으로써, 제동력이 용융금속에 가해진다. 다음으로, 이동자계에 의해 추력을 가함으로써 용융금속에 제동력을 가하는 본 실시예의 다른 연속주조장치에 대해 설명한다.
상기 장치에 있어서, 제51a도에 도시된 바와 같이, 몰드의 장변을 따라 침지노즐 (2) 을 향해 전자기력 (추력) 을 발생시키는 방식으로 선형 모터 (6F, 6L) 의 결선이 제52도에 도시된 바 변경된다. 제51b도에 도시된 바와 같이, 편유동이 발생하면, 침지노즐의 우측 보다 좌측에 강한 표면 유동이 발생한다. 이러한 경우, 노즐의 좌측의 단변은 고온이 된다. 이러한 불균형을 해결하기 위해, 제51 c도에 도시된 바와 같이, 고온부에 가해지는 전자기력은 작게 된다. 즉, 저온부에 가하재는 전자기력은 크게 된다.
컴퓨터 (63) 의 연산처리기가 제53도에 도시되어 있다. 직류 제동력을 가하기 위해, 직류 바이어스 (B11, B22) 가 저온부에서 높아지며, 반면에 직류 바이어스 (B21, B12) 는 저온부에서 낮아진다. 본 실시예에서, 교류 전압 (VdcA1, VdcA3) 은 고온부에서 낮아지며, 반면에 교류 전압 (VdcA2, VdcA4) 은 저온부에서 높아진다. 즉, 용융금속에의 가속추력은 고온부에서 낮아지며, 저온부에서 높아진다. 상술한실시예의 직류 바이어스 (B11, B22) 는 전압 또는 전류의 크기에 비해 본 실시예의 교류 전압 (VdcA1, VdcA3) 과 역관계이다. 그러므로, 이실시예에서, 컴퓨터는 (63) 는 제53도에 나타낸 바와 같이, 현재 출력하는 있는 코일전압 (VdcA1P 내지 VdcA4P) 으로부터 상술한실시예와 마찬가지로 산출한 소요의 제동력 대응값을 감산하고, 얻어진 값을 새로운 코일전압지령값(VdcA1 내지 VdcA4) 으로하여 갱신하고, 이들 지령값을 각각 전원회로(30F1, 30F2, 39L1, 39L2) 에 출력하고, 현재 출력하고 있는 코일전압을 나타내는 값 (레지스터의 데이터) (VdcA1P 내지 VdcA4P) 을 새로운 지령값으로 하여 갱신한다.
제51b도에 도시된 바와 같이 편유동이 발생하고, 침지노즐 (2)의 우측보다 좌측에서 강한 표층 유동이 발생하는 경우, 좌측의 단변에서의 온도가 높게 된다. 컴퓨터 (63) 는 고온측의 값 (VdcA1, VdcA3) 을 작게 하고, 저온측의 값 (VdcA2 내지 VdcA4) 을 크게 한다. 따라서, 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 및 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 은 3 상 교류 전류값을 감소시켜 전자기력 (추력) 을 저하시킨다. 반면, 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 및 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 은 3 상 교류 전류값을 증가시켜 전자기력 (추력) 을 상승시킨다. 선형 모터 (6F, 6L) 에 의해 발생된 전자기력은 제51c도에 도시된 바와 같이 변화된다. 이에 의해, 우측의 약한 표층유동이 편류에 의해 강하게 되어, 메니스커스면내에서 균일한 유동을 얻을 수 있다.
제51b도에 도시된 편유동과 역으로 편유동이 발생하는 경우, 즉 침지노즐 (2) 의 좌측의 표층 유동은 약하게 되고, 우측의 표면 유동은 강하게 되는 경우, 노즐의 우측의 단변은 좌측의 단변보다 온도가 더 높다. 이에 대응하여, 컴퓨터 (63) 는 고온측의 값 (VdcA2, VdcA4) 을 작게 하고, 저온측의 값 (VdcA1, VdcA3) 을 크게 한다. 따라서, 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 및 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 의 3 상 교류 전류값이 증가하여 큰 전자기력 (추력) 을 발생시킨다. 반대로, 선형 모터 (6F) 의 제2 그룹 전기 코일 (CF2a 내지 CF2r) 및 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 의 3 상 교류 전류값이 감소하여 작은 전자기력 (추력) 을 발생시킨다. 이들 작용은 편류에 의해 약해진 좌측의 표층 유동을 강하게 하여, 메니스커스면내에서 균일한 유동을 얻을 수 있다.
상술한 원리에 의해, 본 실시예에 따른 연속주조장치는 침지노즐 (2) 을 중심으로 하여 X 축 방향으로 즉, 몰드의 장변을 따라 용융금속의 유속의 편차를 억제한다. 이는 몰드내의 용융금속의 온도분포를 균일하게 한다.
용융금속의 높은 유속 부분에서는 높은 제동력이 용융금속의 유동에 가해지기 때문에, 용융금속의 편유동이 억제된다. 즉, 용융금속의 유속 분포가 균일하게 된다. 따라서, 몰드내의 용융금속의 어느 부분에서도 온도가 일정하게 유지된다.
다음으로 본 발명의 제5실시예에 따른 연속주조장치에 대해 기술한다.
상술한실시예에서는, 안정한 순환유동을 얻기 위해서는 용융금속에 강한 전자기력을 가하는 것이 필요하였다. 예컨대, 선형 모터 (6F) 의 우반부 및 선형 모터 (6L) 의 좌반부는 침지노즐로부터 몰드내로 주입되는 용융금속의 유동을 극복할 만큼의 강한 전자기력을 가할 필요가 있다. 그래서, 강한 전자기력을 얻기 위해 결선을 변경하거나 복수의 전원을 사용한다.
상기 선형 모터는 용융금속의 표층부에 작용하여 용융금속의 순환유동을 발생시킨다. 결선은 강한 전자기력을 얻기 위해 변경될 수도 있다. 그렇지만, 코일을 통해 흐르는 전류의 크기는 냉각능력에 의존한다. 그 이유를 아래에 기술한다.
선형 모터의 코일상에 형성된 각 슬롯에 있어서, 슬롯 폭을 a(m), 슬롯 깊이를 b(m), 코어에 감긴 코일의 감김 수를 n, 전류의 크기를 I(A) 라고 가정한다. 전류밀도 (j) 는 공간의 단위면적당 통과하는 전기력선의 총수에 대응한다. 이는 다음의 식으로 표현된다:
여기서,는 슬롯 단면에 있어서의 전기코일의 공간점유율이다.
식 (6) 에서 알 수 있는 바와 같이, 전류밀도 (j) 는 전류 크기에 비례한다. 코일이 흐르는 전류에 의해 가열된다면, 전류밀도가 증가하는 만큼 온도가 증가된다. 따라서, 코일을 통해 흐르는 전류의 양은 코일의 냉각조건에 의해 제한된다. 코일이 구리로 제조되는 경우, 흐르는 전류의 양은, 냉각방법이 수냉의 경우에 냉각능력에 의해 3 내지 6106A/m2의 범위로 제한되고, 냉각방법이 공냉인 경우에는 1 내지 2106A/m2의 범위로 제한된다. 전자기력의 분포를 변화시키려 한다면, 단지 전류 크기를 감소시킬 수 밖에 없고, 따라서 충분히 큰 전자기력을 얻을 수 없다.
본 실시예에 따른 연속주조장치는 보다 효과적으로 기포의 부상을 촉진시키고, 용융금속내에 분말이 혼재되는 것을 방지하며, 및/또는 용융 금속의 표층 부근의 몰드 내면을 세척한다.
제54도에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연속주조장치는, 용융금속 (1)을 둘러 싸는 몰드의 한변 (10F) 을 따라 배열된 복수의 슬롯 (BF1a) 을 가진 자기 코어 (12F) 와 복수의 슬롯의 적어도 일부에 삽입된 복수의 전기코일 (CF1a) 을 구비한 제1 선형 모터 (6F) 와, 몰드의 타변 (10L) 을 따라 배열된 복수의 슬롯 (BL1a) 을 가진 자기 코어 (12L) 와 복수의 슬롯의 적어도 일부에 삽입된 복수의 전기코일 (CL1a) 을 구비한 제2 선형 모터 (6L) 와, 제1 및 제2 선형 모터 (6F, 6L) 에 통전되는 통전수단을 구비한다.
본 실시예의 제1 태양에 따르면, 몰드의 변에 의해 둘러 싸인 공간은, 몰드의 변에 직교하고 몰드의 변에 의해 한정된 공간에 용융금속을 공급하는 노즐 부재의 중앙을 통과하는 가상의 제1 평면과, 이 가상의 제1 평면에 수직으로 연장하고, 노즐 부재의 중앙을 통과하는 가상의 제2 평면에 의해 4 부분으로 나누어진다. 이들 4 부분은 노즐 부재의 중앙 둘레에 시계방향으로 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간 및 제4 공간으로 지칭된다. 적어도 일부의 슬롯 (BF1a 내지 BF1r, BL1a 내지 BL1r) 은 다른 슬롯 (BF2a 내지 BF2r, BL2a 내지 BL2r) 보다 깊게 형성되며, 이들 깊게 형성된 슬롯은 제1 및 제3 공간에 대향하여 위치한다.
본 실시예의 제2 태양에 따르면, 제59도에 도시된 바와 같이, 제1 선형 모터는 제1 공간에 대향하는 슬롯 (BF1a 내지 BF1r) 에만 전기코일(CF1a 내지 CF1r) 을 구비하며, 제2 선형 모터는 제3 공간에 대향하는 슬롯 (BL1a 내지 BL1r) 에만 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 을 구비한다.
본 실시예의 제3 태양에 따르면, 제60a도에 도시된 바와 같이, 제1 선형 모터 (6F) 의 제1 공간에 대향하는 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 과 제2 선형 모터 (6L) 의 제3 공간에 대향하는 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 에 교류 전류를 통전하는 제1 통전수단 (VC) 이 설치된다. 이 통전수단 (VC) 은 이들 공간의 용융금속을 몰드의 변을 따라 구동시킨다. 그리고, 제1 선형 모터 (6F) 의 제2 공간에 대향하는 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 및 제2 선형 모터 (6L) 의 제4 공간에 대향하는 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 에 직류를 통전하거나 차단하는 통전 또는 차단 회로(VD)가 설치된다.
제5실시예의 제1 태양의 작용
제54도는 본 발명의 제5실시예의 제1 태양에 따른 선형 모터를 측방향 (X-Y 면에 평행하게) 으로 절단한 단면도이다. 제56a도는 제54도의 일점쇄선 (C) 으로 둘러 싸인 코어 (12L) 의 일부분을 도시한 확대평면도이다. 제56b도는 제54도의 일점쇄선 (D) 으로 둘러 싸인 코어 (12L) 의 일부분을 도시한 확대평면도이다. 몰드 내벽 (31) 을 따라 순환유동을 용융금속의 표층부에서 발생시키고, 용융금속이 일정 속도로 순환하도록 하기 위해 강한 전자기력을 가하는 것이 필요하다. 예컨대, 선형 모터 (6F) 의 우반부와 선형 모터 (6L) 의 좌반부는 침지노즐 (2) 로부터 몰드내로 주입되는 용융금속의 유동을 극복할 만큼의 강한 전자기력을 가할 필요가 있다. 선형 모터를 통해 흐르는 전류량은 선형 모터의 냉각조건에 의해 제한된다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 제5실시예의 제1 태양에 따른 연속주조장치에서는 암페어도체수 (, ampere conductor) 를 증가시킴으로써, 즉 슬롯을 더 깊게 형성하여 슬롯안의 삽입되는 전기코일의 암페어 턴수 (감김수통전전류값) 를 증가시킴으로써 강한 전자기력을 얻는다.
암페어도체수 () 와 전자기력 (f) 사이에는 f 2의 관계식이 성립한다. 전류밀도를 j, 공간점유율을, 또한 제56a도에 도시된 바와같이 폴 피치를 s1, X 축 방향 슬롯의 폭을 a1, Y 축 방향 슬롯의 폭을 b1라 하면, 암페어도체수 () 는 다음식으로 표현된다:
여기서, 전류밀도 (j) 와 공간점유율 () 은 선형 모터의 냉각조건에 의해 결정되는 상수이다. a1/ s1를 상수라 하면, 암페어 도체수 () 를 증가시키기 위해서는 b1의 값을 크게하면 된다. 제56a도와 제56b도를 비교하면, s1= s2, a1= a2 가 주어지고, b1= 2 b2가 주어진다. 코어 (12F) 의 반이 코일 (CF1a 내지 CF1r) (이하 제1 그룹) 로 감겨지고, 코어 (12F) 의 반이 코일 (CF2a 내지 CF2r) (이하 제2 그룹) 로 감겨진다면, 제1 그룹 코일로 감겨진 코일부는 제2 그룹 코일로 감겨진 코일부보다 2 배의 전자기력을 제공한다. 이는 선형 모터 (6L) 에 대해서도 동일한 양태를 가진다. 따라서, 제61b도에 도시된 바와 같이, 메니스커스 표층부에서의 용융금속의 유동은 모터의 전자기력에 따라 발생한다. 제61a도에 도시된 바와 같이, 용융금속의 주입에 의해 발생된 표층 유동은 소멸되거나 강하게 된다. 결과적으로, 제61c도에 도시된 바와 같이, 용융금속의 표층에서의 유동은 몰드의 내벽 (31) 을 따라 균일한 유속분포를 유지하면서 발생한다.
제57도는 본 실시예의 제1 태양에 따른 몰드내의 용융금속의 표층부에 가해진 전자기력의 분포를 도시한다. 제34도는 일정한 깊이의 슬롯이 배열된 선형 모터에서 용융금속의 표층부에 가해지는 전자기력의 분포를 도시한다. 이들 두도면은, 몰드의 한 장변을 따라 배열된 n = 36 (즉, 36 개의 전기코일) 의 슬롯을 가진 선형 모터 (6F, 6L) 가 몰드의 양 변에 설치되는 경우에 있어서, 몰드내의 용융금속 (1)의 표층부의 수평면에 있어서의 전자기력 분포를 화살표로 도시하고 있다. 화살표의 방향은 전자기력의 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 전자기력의 강도를 나타낸다. 도시된 전자기력은 전기코일을 통해 1.8 Hz 의 3 상 전류를 통전하는 경우에 있어서 1 주기 동안 발생한 전자기력의 적분값이다. 제34도에 도시된 종래예 처럼 선형 모터에 소수의 극 (2 극)이 제공되고 슬롯에 대해 특별한 고안이 없는 경우, 선형 모터는 큰 전자기력을 발생시킨다. 그렇지만, 전자기력은 매우 큰 Y 축 방향 (몰드의 단변을 따른 방향) 의 전자기력 성분을 가진다 (이들도면에서 Y 축 방향 화살표가 길다). 따라서, 전자기력의 두 반시계 방향 소용돌이가도면의 좌우 각 한부분에 발생한다. 이러한 전자기력은 용융금속의 소용돌이를 일으키고, 이는 용융금속의 유동에 분말이 혼재되도록 할 수도 있다. 더욱이, 몰드의 벽면 (장변의 내면) 을 따라 X 축 방향의 전자기력 성분이 크고 작게 분포되고, 따라서 몰드의 X 축 방향 내면은 균일하게 세척되지 않고, 용융금속의 유동이 부분적으로 정체될 수도 있다.
제57도에 도시된 본 실시예의 제1 태양 ( 도시예는 2 극) 에 있어서, 전자기력의 Y 축 방향 성분은 실질적으로 나타나지 않는다. 따라서, 전자기력의 소용돌이가 발생하지 않으며, 따라서 용융금속의 유동이 몰드의 내면을 따라서만 일어난다. 이는 유동내에 분말이 혼재되는 것에 대한 매우 우수한 방지 효과를 제공하며, 몰드의 전 장변 (X 축 방향) 을 따라 전자기력의 X 축 방향 성분을 균등하게 형성시키며, 일정 방향 (X 축 방향), 일정 유속으로 몰드의 내면을 따라 유동을 유지시키며, 이에 의해 몰드의 내면을 균일하게 세척하고, 기포의 부상을 촉진시킨다.
본 제5실시예의 제1 태양에 따르면, 선형모터는 새로운 슬롯 형태를 제공한다. 구체적으로, 이들 슬롯은 대향하는 슬롯이 각각의 깊이를 가지도록 형성된다. 따라서, 이 연속주조장치는 제56a, 56b 및 57도와 관련하여 기술한 것과 동일한 작용의 효과를 제공한다.
제5실시예의 제2 태양의 작용
제59도는 제5실시예의 제2 태양에 따른 연속주조장치를 도시하며, 이 주조장치는 제5실시예의 제1 태양에 따른 구성으로부터 선형모터 (6F) 의 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) (제54도에 도시) 및 선형 모터 (6L) 의 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 을 생략하여 구성된다. 제2 태양의 구성은 제1 및 제3 공간 내의 용융금속 (1) 에 실질적인 선형 구동력을 가하지 않는다. 즉, 어떠한 선형 구동력도 침지노즐 (2) 로부터 용융금속을 주입함으로써 형성된 표층 유동을 촉진시키기 위해 가해지지 않는다. 따라서, 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 에 의한 선형 구동력은 침지 노즐 (2) 로부터 용융금속을 주입함으로써 발생된 제1 공간 또는 제3 공간의 표층 유동보다 강하고 그 차이가 제2 공간 또는 제4 공간 내의 표층 유동의 속도와 실질적으로 동일할 정도라면 좋다. 제61b도에 도시된 바와 같이, 메니스커스에서의 표층 유동은 모터의 전자기력의 크기에 따라 발생한다. 이 표층 유동은 제61a도에 도시된 주입 유동에 의해 형성된 표층 유동을 극복하거나 강하게 한다. 결과적으로, 제61c도에 도시된 몰드의 내벽 (31) 을 따라 균일성이 높은 순환유동을 유지하면서 용융금속의 표층 유동을 발생시키는 것이 가능하다.
[제5실시예의 제3 태양의 작용]
제60a도 및 제60 b도는 제5실시예의 제3 태양에 따른 전원회로를 도시한다. 이 태양에 사용된 선형 모터는 제54도 또는 제28도에 도시된 것과 동일하다. 이 전원회로는 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r )을 통해 제1실시예 및 제2실시예와 동일한 크기의 선형 구동력을 발생시킬 만큼의 교류를 통전시킨다. 전원회로는 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, CL2a 내지 CL2r) 에 대해 직류 통전회로 (VD) 를 제공한다 (제60a도 및 제60b도에 도시). 회로 (VD) 는 제2 그룹 전기코일을 통해 직류를 통전하거나 통전을 차단한다 (직류전류값이 0과 등가). 이에 의해 제2 및 제4 공간 내의 용융금속 (1) 에는 선형 구동력을 가하는 것이 실질적으로 불가능하다. 0 레벨을 초과하는 직류가 전기코일에 통전되는 경우, 제2 및 제4 공간에 있어서 침지노즐 (2) 로부터 용융금속을 주입함에 의해 발생된 표층 유동 (제61a도에 도시) 을 방지하기 위해 제동력이 가해진다. 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 에 의해 발생된 선형 구동력은 침지노즐 (2) 로부터 용융금속을 주입함으로써 발생된 제1 공간 및 제3 공간의 표층 유동보다 강하고 또한 그 차이가 제2 공간 및 제4 공간 내의 표층 유동의 속도와 실질적으로 동일할 정도라면 좋다. 0을 초과하는 직류를 통전하는 구성에 있어서, 제2 공간 및 제4 공간에서의 표층 유동의 속도는 낮아진다. 표층 유동의 속도를 균일하게 하기 위해, 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 에 의해 발생된 선형 구동력을 크게 할 필요는 없다. 따라서, 제61b도에 도시된 바와 같이, 메니스커스에서의 표층 유동은 모터에 의해 부여된 전자기력의 크기에 따라 발생한다. 이 표층 유동은 제61a도에 도시된 주입 유동에 의해 형성된 표층 유동을 극복하거나 강하게 한다. 결과적으로, 제61c도에 도시된 몰드의 내벽(31)을 따라 균일성이 높은 순환유동을 유지하면서 용융금속의 표층 유동을 발생시키는 것이 가능하다.
제5실시예의 각 태양에 따른 연속주조장치를 상세하게 설명한다.
[제5실시예의 제1 태양]
제54도는 제27도에 도시된 내벽 (31) 을 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L)에 의해 수평으로 절단한 단면을 도시한다. 몰드의 내벽 (31) 은 서로 대향하는 장변 (10F, 10L) 과 서로 대향하는 단변 (11R, 11L) 으로 구성된다. 각 변은 동판 (33F, 33L, 35R, 35L) 과 그 상응하는 동판에 덧댄 비자성 스테인레스판 (32F, 32L, 36R, 36L) 으로 구성된다.
제5실시예의 제1 태양에 따르면, 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L) 는 몰드의 장변 (10F, 10L) 의 유효길이 (용융금속 (1)과 접하는 X 축방향 길이) 보다 약간 더 길다. 각 코어의 전 길이에서, 각각의 깊이 (Y 축 방향 길이) 를 가지는 18 개의 슬롯이 소정의 피치로 형성된다. 즉, 총 36 개의 슬롯이 형성된다. 선형 모터 (6F) 의 코어 (12F) 에 형성된 슬롯 (BF1a 내지 BF1r) 및 선형 모터 (6L) 의 코어 (12L) 에 형성된 슬롯 (BL1a 내지 BL1r) 은 선형 모터 (6F) 의 코어 (12F) 에 형성된 슬롯 (BF2a 내지 BF2r) 및 선형 모터 (6L) 의 코어 (12L) 에 형성된 슬롯 (BL2a 내지 BL2r) 보다 더 깊다. 본 실시예의 본 양태에 있어서, 전자는 후자보다 2 배 더 깊으며, 전자는 후자보다 슬롯에 삽입된 전기코일의 암페어 턴수가 2 배 만큼 많다.
선형 모터 (6F) 의 코어 (12F) 의 각 슬롯에는 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 및 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 이 장착된다. 마찬가지로, 선형 모터 (6L) 의 코어 (12L)의 각 슬롯에는 제1 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1a) 및 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 이 장착된다.
선형 모터 (6F, 6L) 는 용융금속 (1) 에 제61b도의 점선 화살표로 표시된 추력을 가한다. 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일(CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 은 용융금속 (1)에 강한 추력을 가하는 반면에, 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, Cl2a 내지 CL2r) 은 용융금속 (1) 에 약한 추력을 가한다. 그러므로, 제2 그룹 슬롯 보다 더 깊게 제1 그룹 슬롯을 형성시킴에 의해, 보다 큰 추력성분 또는 보다 작은 추력성분이 메니스커스의 대각선상에서 발생한다. 이는 침지노즐 (2) 로부터 주입된 용융금속의 메니스커스면 내의 유속의 속도변위를 가속시키거나 상쇄시키며, 이에 의해 용융금속의 균일한 교반을 얻을 수 있다.
제55도는 제54도에 도시된 모든 전기코일의 결선을 도시한다. 이 결선에는 2 극 (N= 2) 이 제공되어 3 상 교류 (M = 3)가 전기코일을 통해 통전된다. 예컨대, 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 은 순서대로 w, w, w, w, w, w, V, V, V, V, V, V, u, u, u, u, u, u 로 표현되며, 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 은 순서대로 W, W, W, W, W, W, v, v, v, v, v, v, U, U, U, U, U, U 로 표현된다. U 는 3 상 교류의 U 상의 정상 통전 (그대로의 통전) 을 나타내며, u 는 U 상의 역상 통전 (U 상에 대하여 180위상 전이한 통전) 을 나타낸다. 전기코일 U 의 개시단에 U 상이 인가되는 것에 비해, 전기코일 u 의 종단에 U 상이 인가된다. 마찬가지로, V 는 3 상 교류의 V 상의 정상 통전을 나타내며, v 는 3 상 교류의 V 상의 역상 통전을 나타낸다. W 는 3 상 교류의 W 상의 정상통전을 나타내고, w 는 W 상의 역상통전을 나타낸다. 제55도에 도시된 바와 같이, 단자 (U1, V1, W1) 는 선형 모터 (6F) 의 제1 그룹 및 제2 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CF2a 내지 CF2r) 의 전원접속단자이다. 단자 (U2, V2, W2) 는 선형 모터 (6L) 의 제1 그룹 및 제2 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL1r, CL2a 내지 CL2r)의 전원접속단자이다.
상술한 바와 같이, 20 HZ 의 3 상 교류가 2 극의 선형 모터 (6F, 6L) 에 인가된다. 이들 선형 모터 (6F, 6L) 는 몰드의 내벽 (31) 의 내부의 용융금속 (1) 에 제61b도의 점선 화살표로 표시된 추력을 가한다. 가해진 추력에 의해, 용융금속 (1)의 유동이 침지노즐 (2) 로부터 주입된 용융금속의 유동과 합성된다. 이 합성 유동은 제61c도의 실선 화살표로 도시되며, 용융금속을 순환유동시킨다. 용융금속 (1) 의 유동에는 약한 소용돌이가 발생하여, 소용돌이에 분말이 혼재될 가능성을 적게 한다. 더욱이, 소용돌이 부근의 외부 에지의 전자기력은 몰드의 장변의 내면에 근접하여 연결되어, Y 축 방향 전자기력성분이 매우 작게되고, 장변의 전 길이(X 축 방향)에 대한 전자기력의 X 축 방향 전자기력성분은 균등하게 된다. 이 전자기력은 몰드의 내벽을 따라 일정한 방향(X 축 방향) 및 일정한 속도로 용융금속을 유동시킨다. 이 유동은 몰드 내면을 균일하게 세척하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 기포의 부상이 촉진된다.
[제5실시예의 제2 태양]
제59도는 제5실시예의 제2 태양에 있어서 코어 (12F,12L) 를 수평으로 절단한 연속주조장치의 확대단면도이다. 코어 (12F,12L) 에 형성된 제2 그룹 슬롯 (BF2a 내지 BF2r, BL2a 내지 BL2r) 은 코일로 감겨지지 않는다. 다른 구성은 제5실시예의 제1 태양과 동일하다. 제2 그룹 슬롯 (BF2a 내지 BF2r, BL2a 내지 BL2r) 이 코일로 감겨지지 않기 때문에, 단지 제1 그룹 슬롯 (BF1a 내지 BF1r, BL1a 내지 BL1r) 에 감겨진 코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 만이 코어 (12F, 12L) 에서 전자기력을 발생시킨다.
몰드 내의 용융금속의 표층부에 가해지는 전자기력의 분포가 제58도에 도시되어 있다. 제5실시예의 제 2 태양에 의해 발생된 전자기력은, 제57도에 도시된 바와 같이, 제5실시예의 제1 태양에 의해 발생된 전자기력과 실질적으로 동일하다. 전자는 몰드의 내벽을 따라 유동을 발생시킬 수도 있다. 더욱이, 이 구성은 번잡한 코일 감기작업을 필요로 하지 않으며, 제조시간거과 제조비를 감소시킨다. 더욱이, 전자기력의 X 축 방향 성분은 몰드의 전 장변 (X 축 방향) 에서 균등하게 된다. 이는 몰드의 내면을 따라 유동이 일정방향(X 축 방향)에서 일정 속도로 발생하도록 하며, 이에 의해 소용돌이에 분말이 혼재되는 것을 방지하는 효과를 높이며, 몰드의 내면을 균일하게 세척하고, 기포의 부상을 촉진시킨다.
[제5실시예의 제2 태양의 변형예]
제5실시예의 제2 태양에 따른 연속주조장치에서는 전기코일이 생략된 코어부분이 실질적으로 불필요하다. 따라서, 제2 태양의 변형은 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L) 가 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 로 감겨진 부분과 동일한 길이를 가지도록 구성된다.
[제5실시예의 제3 태양]
제5실시예의 제3 태양에서, 제54도 또는 제28도에 도시된 선형 모터 (6F, 6L) 는 제60a도에 도시된 바와같이 전원회로 (VC, VD)에 접속된다. 즉, 본 실시예의 제1 태양 및 제2 태양처럼, 제31도에 도시된 전원회로 (VC) 와 동일한 구성을 가진 3 상 교류 전원회로 (VC) 는 선형 모터 (6F, 6L)의 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 에 3상 교류를 인가한다. 그렇지만, 제60b도에 도시된 직류 전원회로 (VD) 는 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, CL2a 내지 CL2r) 에 직류를 통전하거나 또는 통전을 차단한다.
제60b도에 도시된 직류 전원회로 (VD) 는 제31도에 도시된 전원회로에서 트랜지스터 브리지 (47A) 를 삭제하고, 캐패시터 (46A) 의 직류전압을 변화없이 출력한다. 제60b도에 도시된 직류 전원회로 (VD) 의 직류출력전압은 위상각산출기 (76d) 에 부여되는 코일전압지령값 (Vcd) 에 의해 정해진다. 코일전압지령값 (Vcd) 이 0 이라면, 게이트 드라이버 (77d) 는 트리거 신호를 발생시키지 않는다. 따라서, 사이리스터 브리지 (72d) 가 꺼지게 되어 직류출력전압이 0 이 된다. 즉, 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, CL2a 내지 CL2r)의 통전이 차단된다.
코일전압지령값 (Vcd) 이 점차 증가됨에 따라, 게이트 드라이버 (77d) 는 입력 3 상 교류의 제로 크로스 점 전에서 트리거 신호를 발생시킨다. 트리거 신호에 응답하여, 사이리스터 브리지 (72d) 가 켜진다. 코일전압 지령값이 상승함에 따라 직류출력전압이 상승한다. 제2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r, CL2a 내지 CL2r) 을 통해 흐르는 직류는 제2 및 제4 공간 내의 용융금속 (1) 이 표층 유동 (38) (제61a도에 도시)에 제동력을 가한다. 이 제동력은 직류 전원회로 (VD) 의 직류출력전압이 증가함에 따라 강해진다. 큰 직류출력전압을 위한 코일전압지령값 (Vcd) 을 지정하기 위해, 제61c도의 실선 화살표로 도시된 순환유동의 유속분포를 균일하게 하기 위한 제1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CL1a 내지 CL1r) 을 통해 흐르는 교류값 (제1 공간 및 제3 공간에 가해지는 선형 구동력에 대응) 을 감소시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 표층 유동의 유속은 낮아진다. 표층 유동의 속도를 높이기 위해, 제동력을 저하시키고, 선형 구동력을 높인다. 제60a도에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 공간 각각에서 이러한 조정이 행해지도록 하기 위해, 제5실시예의 제3 태양에 따른 연속주조장치에서는 2 쌍의 교류 전원회로 (VC) 와 2 쌍의 직류 전원회로 (VD) 를 구비한다. 이들 전원회로는 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일에 3상 교류를 인가하고, 제2 그룹 전기코일에 직류를 인가한다.
[제5실시예의 제3 태양의 변형예]
본 실시예의 제3 태양의 변형에에서, 한 쌍의 교류 전원회로는 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일에서 3 상 교류를 통전하고, 한 쌍의 직류 전원회로는 선형 모터 (6F, 6L) 의 제2 그룹 전기코일에 직류를 통전한다. 이 변형예에서는 선형 모터 (6F, 6L) 의 제1 그룹 전기코일의 교류값과 제2 그룹 전기코일의 직류값을 개별적으로 조정할 수 없다. 그렇지만, 이 변형예는 몰드의 내부 공간이 침지노즐 (2)에 대해 대칭적으로 위치되는 매우 효과적인 구성을 가진다.
상기한 본 실시예의 태양들에 따르면, 선형 모터에는 각각의 깊이를 가지는 슬롯이 형성된 대향하는 코어가 제공된다. 따라서, 선형 모터에 의해 가해지는 전자기력의 Y 축 방향 성분은 실질적으로 나타나지 않으며, 전자기력의 소용돌이가 발생하지 않는다. 즉, 용융금속의 유동이 단지 몰드의 내면을 따라 일어난다. 따라서, 본 실시예의 연속주조장치는 용융금속내에 분말이 혼재되는 것에 대한 매우 우수한 방지 효과를 제공한다. 또한, 인접하는 와류의 외연부에서의 전자기력이 연속되어, 결과적인 전자기력은 매우 작은 Y 축 방향 성분과 몰드의 전 장변 (X 축 방향) 을 따라 균등한 X 축 방향 성분을 갖는다. 이와같이, 전자기력은 일정 방향(X 축 방향), 일정 유속으로 몰드의 내면을 따라 유동을 유지시키며, 이에 의해 몰드의 내면을 균일하게 세척하고, 기포의 부상을 촉진시킨다.
다음으로 본 발명의 제6실시예에 따른 연속주조장치에 대해 기술한다.
종래에는, 제62a도에 도시된 바와 같이, 용융금속 (1) 이 레들 (79) 에서 턴디쉬 (80) 로, 그 후 몰드 (3) 로 주입된다. 레들을 새로 교환하면서 턴디쉬 (80) 내의 용융금속은 일시적으로 그의 질이 저하된다. 이에 의해 턴디쉬 (80) 로부터 몰드 (3) 로의 주입압은 레들 (79) 의 교환주기 (X) 에서 변동된다. 이 변동은 예컨대, 제62b도에 도시된 바와 같이, 주조속도를 변동시킬 수도 있다. 낮은 주조속도에서 제조된 주편은 수율 (yield) Q 편 (저품질재) 이라 불리며, 저등급재 또는 불량품으로 구분된다. 종래의 선형 모터에 의해 발생된 용융금속의 표층 구동은 상술한 순환유동을 발생시킨다. 종래 장치는 주입압의 변동시의 수율 Q 편의 발생을 억제시킬 만큼의 표층 유동 제어능력이 제공되지 않는다.
본 실시예의 목적은 턴디쉬의 작업상황의 변화에 따른 용융금속의 표층 유동을 제어할 수 있는 유속제어장치를 제공하는 것이다.
본 실시예에 따른 연속주조장치는, 제63도 내지 제68도에 도시된 바와 같이, 용융금속 (1) 을 둘러 싸는 몰드의 한변 (10F) 을 따라 배열된 복수의 슬롯 (BF1a) 을 가진 자기 코어 (12F) 와 대응 슬롯에 삽입된 복수의 전기코일(CF1a) 을 구비한 제1 선형 모터 (6F) 와, 몰드의 대향변 (10L) 을 따라 배열된 복수의 슬롯 (BL1a) 을 가진 자기 코어 (12L) 와 대응 슬롯에 삽입된 복수의 전기코일 (CL1a) 을 구비한 제2 선형 모터 (6L) 와, 제1 및 제2 선형 모터 (6F, 6L) 의 전기코일을 통해 통전하는 통전수단 (CC1 내지 CC4, 30a 내지 30d) 과, 몰드 변에 의해 형성된 공간내의 용융금속의 표면의 복수의 위치 각각에서 용융금속의 표층 유동의 유속 (vs1 내지 vs4) 을 검출하는 유속검출수단 (91a 내지 91b, 98d) 과, 검출된 유속 (vs1 내지 vs4) 을 미리 설정된 각 표층부 유속 분포모드에 대한 대응 유속성분 (Ms, Mp, Ma, Mt)으로 변화시키는 유속변환수단 (98c) 과, 변환된 유속성분 (Ms, Mp, Ma, Mt) 을 각 모드의 대응목표값 (Mso, Mpo, Mao, Mto) 와 각각 비교하여, 유속성분편차 (dMs, dMp, dMa, dMt) 를 산출하는 보상량 산출수단 (98c) 과, 유속성분편차 (dMs, dMp, dMa, dMt) 를 상기 복수의 위치 각각에서의 용융금속의 표층부의 유속편차 (dv1 내지 dv4) 로 역변환시키는 역변환수단 (98c) 과, 이들 유속편차 (dv1 내지 dv4) 가 감소되도록 통전수단을 통해 제1 및 제2 선형 모터 (6F, 6L) 의 전류값을 제어하는 통전제어수단 (98c) 을 구비한다.
각 위치에서 검출된 용융금속의 표층부 유속은 복수의 소정 방향의 유속 성분의 벡터의 합이다. 따라서, 각 위치에서 검출된 용융금속의 표층부의 유속 (vs1 내지 vs4) 은 복수의 표층부 유속 분포모드 (성분) 의 조합으로 표현된다. 마찬가지로, 목표 유속분포는 복수의 표층부 유속 분포모드 (성분목표값) 의 조합에 의해 표현된다. 작업상태에 대응하여 표층부 유속분포를 최선의 상태로 변화시키기 위해서는, 표층부 유속 분포모드 (성분목표값) 의 조합 (Mso, Mpo, Mao, Mto) 을 최선의 유속분포 (vs1 내지 vs4) 을 얻기 위한 최선의 조합으로 변경시키면 된다.
본 실시예에 따른 연속주조장치에서, 유속변환수단 (98c) 은 실제의 표층부의 유속값 (vs1 내지 vs4) 을 복수의 표층부 유속분포모드 (성분)의 성분값 (Ms, Mp, Ma, Mt)으로 분해시킨다. 보상량 산출수단 (98c)은 목표값 (Mso, Mpo, Mao, Mto)으로부터의 이들의 성분값 (Ms, Mp, Ma, Mt)의 편차를 산출한다. 역변환수단 (98c)은 유속성분편차 (dMs, dMp, dMa, dMt)를 실제의 유속분포편차 (dv1 내지 dv4)로 역변환시킨다. 그후, 통전제어수단(98c)은 이들 유속분포편차 (dv1 내지 dv4)가 감소되도록 즉, 이들 유속분포편차 (dv1 내지 dv4)를 상쇄 및 보상하는 유속을 표층부 각 부분들에 부여하도록 선형 모터에 의해 용에 가해지는 전자기력을 제어한다. 이러한 제어에 의해, 용융금속의 표층부 유속분포는 표층부 유속분포 (성분목표값)의 조합 (Mso, Mpo, Mao, Mto)에 의해 지정된 분포 {조합 (Mso, Mpo, Mao, Mto)으로부터 역변환된 실제의 유속}에 의해 지정된 분포에 대응한다.
각 위치에서 용융금속의 표층부의 유속을 개별적으로 조정 또는 제어하는 경우에는, 어느 위치에서의 조정에 의한 유속변화가 다른 위치에서는 교란으로서 파급된다. 비록 각 위치에서의 일률적인 조정 또는 제어로써는 소망하는 유속분포를 얻지 못하거나, 또는 조정 및 수렴에 시간이 걸리지만, 본 실시예에 따른 연속주조장치의 경우에는, 자동적으로 또한 신속하게 목표 유속분포를 얻기 위해 단지 목표값 (Mso, Mpo, Mao, Mto)을 소망하는 유속분포를 초래하는 것으로 변경하면 된다. 따라서, 본 장치은 유속분포의 설정, 변경, 조정이 용이하다. 이는 조업상태의 변화에 따라 구동패턴 및 구동력을 적절하게 변경시킬 수 있게 한다. 예컨대, 레들(79)의 교환에 의해 몰드로의 용융금속의 주입속도가 저하되고 있는 경우, 교반모드(제72a도에 도시)는 노즐부재(2)로부터의 주입속도의 저하에 의한 표층 유동의 저하를 보상하기 위해 보다 강하게 된다. 이러한 보상에 의해, 수율 Q편의 발생이 방지되거나, Q편의 길이가 짧게 된다.
본 실시예에 대해 보다 상세하게 설명한다.
제63도는 제27도에 도시된 내벽을 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L) 에서 수평으로 판단한 단면도이다. 몰드의 내벽 (31) 은 서로 대향하는 장변 (10F, 10L) 및 서로 대향하는 단변 (11R, 11L) 으로 구성되며, 각 변은 동판 (33F, 33L, 35R, 35L) 및 대응하는 동판에 덧댄 비자성 스테인레스판 (32F, 32L, 36R, 36L) 을 포함한다.
본 실시예에서는, 선형 모터 (6F, 6L) 의 코어 (12F, 12L) 는 몰드 장변 (10F, 10L) 의 유효길이 (용융금속 (1) 이 접하는 X 축방향 길이) 보다 약간 길고, 그들의 전길이에 걸쳐 슬롯이 소정 피치로 36 개 잘려져 있다.
용융금속 (1) 의 윗쪽에는, 유속센선 (91a 내지 91d) 가 지지대 ( 도시되지 않음) 에 매달려 있으며, 유속값이 필요한 타이밍에서 낮아져서, 용융금속 (1) 의 표층부의 유속 (표층유속)을 측정한다. 각 센서 (91a 내지 91d) 는 몰드 내의 4분할된 각 공간 (제1 내지 제4 공간) 의 각각의 유속을 측정한다.
제64도는 제63도에 도시된 전기코일의 상 (相) 단면 또는 그룹단면을 도시한다. 제65도는 제63도에 도시된 전기코일의 결선을 도시한다. 이들 결선은 4 극으로 형성되며, 전기코일에 3 상 교류를 통전한다. 예컨대, 제65도에서, 선형 모터 (6F) 의 # 1 및 # 2 그룹 전기코일 (# 1: (CF1a 내지 CF1r), (# 2: CL2a 내지 CF2r) 은 u, u, u, V, V, V, w, w, w, U, U, U, v, v, v, W, W, W 의 순서로 나타내며, # 3 및 # 4 그룹의 전기코일(# 3: (CL1a 내지 CL1r), (# 4: CL2a 내지 CL2r) 에서는 u, u, u, V, V, V, w, w, w, U, U, U, v, v, v, W, W, W 의 순서로 나타내고 있다.
여기서, U 는 3 상 교류의 U 상의 정상 통전 (그대로의 통전) 을 나타내며, u 는 U 상의 역상 통전 (U 상에 대하여 180위상 전이한 통전) 을 나타낸다. U 상은 전기코일 U 의 개시단에 인가되는 것에 대해, U 상은 전기코일 u 의 종단에 인가된다. 마찬가지로로, V 는 3 상 교류의 V 상의 정상 통전을 나타내며, v 는 3 상 교류의 V 상의 역상 통전을 나타낸다. W 는 W 상의 정상통전을 나타내고, w 는 W상의 역상통전을 나타낸다. 제65도에 도시된 단자 (U1, V1, W1, U2, V2, W2) 는 선형 모터 (6F) 의 # 1 그룹 및 # 2 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r, CF2a 내지 CF2r) 의 전원접속단자이다. 단자 (U3, V3, W3, U4, V4, W4) 는 선형 모터 (6L) 에 설치된 제# 3 그룹 및 # 4 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r, CL2a 내지 CL2r) 의 전원접속단자이다. 선형 모터 (6F) 의 코어 (12F) 의 각 슬롯에는 # 1 그룹 전기코일 (CF1a 내지 CF1r) 및 # 2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r) 이 설치되어 있다. 마찬가지로, 선형 모터 (6L) 의 코어 (12L) 의 각 슬롯에는 # 3 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) # 4 그룹 전기코일 (CL2a 내지 CL2r) 이 설치되어 있다.
선형 모터 (6F, 6L) 는 제72a도에 화살표로 도시된 방향의 전자기력을 용융금속 (1) 에 가하기 위해 작동할 뿐만 아니라 후술하는 바와 같이, 직류 통전에 의해 용융금속 (1) 에 제동력을 가하는 기능도 있다.
침지노즐 (2) 로부터 몰드내로의 용융금속 (1) 의 주입은, 제71c도에 도시된 바와 같이, 용융금속 (1) 이 몰드 내에서 유동하게 한다. 이에 의해, 제71a도에 도시한 표층 유동 (38) 이 발생한다. 제71c도와 제71a도에는, 침지노즐 (2) 을 중심으로 용융금속의 유동은 대칭으로 표시되어 있으나, 실제로는 종종 용융금속의 주입이 침지노즐 (2) 에 대해 좌우로 비대칭되며, 이 경우에는 표층 유동도 비대칭이 된다. 용융금속의 표층 유동의 교반은 제72a도에 도시한 양태가 바람직하다. 개략적으로 설명하면, 선형 모터 (6F, 6L) 는 제71a도에 도시한 표층 유동을 제72a도에 도시한 표층 유동으로 변경시키도록 전자기력을 용융금속 (1) 에 가한다. 그렇지만, 용융금속의 표층 유동은 제71a도 또는 제72a도에 도시한 양태로 한정되지 않는다. 따라서, 용융금속의 표층 유동의 분석을 위해, 본 실시예에서는, 실제의 표층 유동을 제72a도에 도시한 교반모드의 표층 유동 (성분 s), 제72b도에 도시한 병진모드의 표층 유동 (성분 p), 제72c도에 도시한 가속모드의 표층 유동 (성분 a) 및 제72d도에 도시한 뒤틀림모드의 표층 유동 (성분 t) 의 벡터의 합으로 간주한다. 또한, 각 모드중에서 각 표층 유동성분 (4 개의 화살표로 도시) 은 절대값 (스칼라량) 이 동일하게 정하여져 있다.
(a) 교반모드의 표층 유동
제1 및 제2 공간에서는 유동이 몰드변을 따라 동일한 방향으로, 제3 및 제4 공간에서는 제1 및 제2 공간에서의 유동과 반대 방향으로 몰드변을 따라 발생한다. 모든 공간에서, 유동은 유속의 절대값이 동일하다. 또한, 제1 내지 제4 공간은 제63도에서 도시한 것이다 (제72a도).
(b) 병진모드의 표층 유동
제1 내지 제4 공간의 전공간에서 몰드변을 따라 동일한 방향에서 유속이 동일하다 (제72b도).
(c) 가속모드의 표층 유동
제1 내지 제4 공간의 전공간에서 몰드변을 따라 또한 노즐부재를 향하는 방향에서 유속이 동일하다 (제72c도).
(d) 뒤틀림모드의 표층 유동
제1 및 제2 공간에서는 몰드변을 따라 노즐부재로부터 떨어지는 방향에서, 제3 및 제4 공간에서는 몰드변을 따라 노즐부재를 향하는 방향에서 유속의 절대값이 전공간에서 동일하다 (제72d도).
다시 제63도를 참조하면, 본 실시예에 있어서, 유속센서 (91a 내지 91d)는 각각 몰드(3)내의 용융금속(1)의 제1 내지 제4 공간에서의 각각의 표층 유동의 유속을 검출한다. 제69a, 69b도 및 제70a, 70b도는 유속센서(91a)의 구조를 도시한다.
제69a도는 유속센서 (91a) 의 외부 케이스 (139,140)를 파단한 측면도이며, 제69b도는 제69a도의 E-E선을 따라 취한 단면을 도시한다. 유속센서(91a)는 몰리브덴 서밋(cermit)으로 제조된 판(130)을 구비한다. 유속장치시, 이 판 (130)의 선단은 용융금속에 침지된다. 이 판 (130) 은 지지축 (131b) 을 통하여 지지판 (131a) 에서 회전가능하게 지지되어 있다. 지지판 (131a) 에는 스프링판 (133)의 하단에 고정되어 있으며, 스프링 판 (133) 의 상단은 고정판 (137a) 에 고정부착되어 있다. 고정판 (137a) 은 중공관 (143) 와 일체로 되어 있다. 스프링판 (133) 의 전후방에는 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 가 부착되어 있으며, 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 에 접속된 신호선 (136a) 은 중공관 (143) 을 통과한다. 중공관 (143) 에는 센서보호용 외부 케이스 (139) 가 고정 부착되어 있으며, 이 외부 케이스의 하부 개구 (134) 를 스프링판(133) 이 통과한다. 외부 케이스 (139) 는 지지암으로서 기능하는 외부 케이스 (140) 의 선단에 삽입되어 있다. 외부 케이스 (140) 내의 통풍관 (142) 은 외부 케이스 (139) 의 내공간으로 열려져 있으며, 이 통풍관 (142) 을 통하여 냉각공기가 외부 케이스 (139) 내로 송풍된다. 냉각공기의 일부는 외부 케이스 (139) 에서 개구 (134) 를 통하여 외부로 나오지만, 냉각공기의 다른 부분은 개구 (134) 를 통하여 외부 케이스 (140) 에 들어가 외부 케이스 (140) 의 내부 공간을 통하여 외부 케이스 (140) 의 지지베이스 ( 도시하지 않음)에서 외부로 방출된다.
외부 케이스 (140)를 측정위치까지 하강시키면, 제70a도에 도시된 바와같이 판 (130) 의 하단부가 용융금속 (1)에 침지되고, 표층 유동에 의해 가압된다. 이 힘은 스프링판 (133) 에 가해져서, 스프링판 (133) 이 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 에서 구부러지고, 이에 의해 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 의 한쪽에는 압축응력이 다른 쪽에는 인장응력이 작용한다.
이들 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 는 동 뒤틀림 계측기 (dynamic distortion meter) (181) 에 연결되며, 이 동 뒤틀림 계측기 (181) 는 뒤틀림 게이지 (135a, 135b) 의 검출신호 사이의 차분을 나타내는 신호를 발생시킨다. 이 차분 신호는 필터 (182) 를 통과하여, 차분 신호의 저주파수 성분만이 증폭기 (183) 에 주어진다. 증폭기 (183) 는 차분 신호를 유속 신호 (Vs1) (방향과 속도) 로 변환시킨다. 이 유속 신호 (Vs1)는 입력 인터페이스 (98b) (제66도) 를 통하여 CPU (98c) 의 아날로그/디지탈 변환 입력포트에 주어진다.
예컨대, 용융금속 (1)의 유동이 제70a도에 도시된 화살표 방향으로 발생한다고 하면, 판 (130) 에는 힘 (F)[N] 이 가해진다. 이때, 저항계수를 Cd, 용융금속의 비열을, 단면적을 S, 다시 유속을 vs로 하면, 힘 (F) 는 다음식으로 표현된다:
판 (130) 은 힘 (F) 에 의해 용융금속 (1)의 흐름방향에 대해 가압되어 기울어진다. 이 힘은 뒤틀림 게이지에 의해 검출된다. 뒤틀림 게이지의 검출값을이라 하면,의 값은 다음식으로 설정된다:
식 (8) 을 식 (9) 에 대입하면,값은 다음식이 된다:
식 (10) 으로부터 vs 는 아래와 같이 얻어진다:
뒤틀림 게이지에서 유속검출회로 (98a) 까지의 전기회로는 이와같은 원리에 따라서 유속 (vs) 을 산출하여 이것을 나타내는 신호 (Vs1) 가 CPU (98c) 에 주어진다.
다른 유속센서 (91b 내지 91d)도 유속센서 (91a) 와 동일구조 및 동일한 기능을 가진다. 마찬가지로, 이들은 유속검출회로 (98a) 에 접속되어 있으며, 각각 제2 내지 제4 공간의 표층유동이 유속 (Vs2 내지 Vs4) (방향과 속도) 을 나타내는 신호를 CPU (98c) 에 부여한다.
제66도는 제63도 (및 제64도, 제65도)에 도시된 전기코일의 각각에 통전을 하는 전기회로의 통상의 구성을 도시한다. 또, 제67도에는, 제66도에 도시한 연산처리장치 (98) 에서 전원회로 (92a 내지 92d) 까지의, 즉 연산처리장치 (98)에서 전기코일(#1, #2, #3, #4)의 전원 접속단자 (U1, V1, W1, U2, V2, W2, U3, V3, W3, U4, V4, W4) 까지의 전기회로가 상세하게 도시되어 있다. 제68도에는 제67도에 도시한 전원회로 (92a) 및 통전제어기 (CC1)의 구성이 도시되어 있다. 이하에, 각도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에 있어서, 몰드 (MD)내의 제1 내지 제4 공간의 각각의 표층 유동의 속도 (방향과 크기)는 유속센서(91a, 91b, 91c, 91d)에서 측정하여, 연산처리장치(98)에 주어진다. 여기서, 센서 (91a 내지 91d)에 의해 측정된 유속을 vs1 내지 vs4로 한다. 각 유속센서(91a 내지 91d)에 있어서 측정된 유속의 측정값 (vs1 내지 vs4)은 제66도에 도시한 연산처리장치(98)의 CPU(98c)에 입력된다.
CPU(98c)는 다음식에 따라서 측정값(vs1 내지 vs4)의 집합을, 제72a도 내지 72d도에 도시한 각 모드의 성분값, 즉 교반모드 유속(Ms), 병진모드 유속 (Mp), 가속모드 유속 (Ma) 및 뒤틀림모드유속 (Mt) 으로 분해한다.
그리고, CPU(98c)에 설정되어 있는 각각의 목표값(Mso, Mpo, Mao, Mto)에 대한 각 모드의 성분값(Ms, Mp, Ma, Mt)의 편차를 다음과 같이 산출한다.
또한, CPU(98c)는 그것에 접속된도시하지 않은 조작, 표시포트로부터 오퍼레이터가 입력한 목표유속분포(상기 측정값인 4값에 대응)를 상기(11) 식에 따라서 각 모드의 성분 목표값(Mso, Mpo, Mao, Mto)으로 분해하여 레지스터에 유지하여 있으며, 이것이 목표값이 된다.
이어서, CPU(98c)는 하기식(12) 식에 따라서, 이들의 편차값의 집합 (dMs, dMp, dMa, dMt)을 합성하여, 유속편차(dv1 내지 dv4)를 산출한다. 즉, 각 모드의 성분편차는 각 측정값에 대응하는 유속편차(dv1 내지 dv4)로 역변환된다.
이들 유속편차 (dv1 내지 dv4)는 전기코일 그룹 (#1 내지 #4)에 의해 보상될 유속이다. 다음으로, CPU(98c)는 유동제어를 개시하여 지금 까지의 유속편차의 적분값(이것은 현재의 선형 모터 구동상태, 즉 선형 모터로 가하여져 있는 전자기력을 나타냄)의 각각을, 산출한 유속편차(dv1 내지 dv4)에 가하여 얻은 값(Vi1 내지 Vi4)을 새로운 적분값으로 하여 저장하여 (적분값 레지스터의 내용을 갱신하여), 적분값 (Vi1 내지 Vi4)으로 나타내는 유속을 초래하기 위해 필요한, 전기코일 그룹 (#1 내지 #4)에 접속된 전원회로(92a 내지 92d)의 출력전압 (Vs1 내지 Vs4), 통전주파수 (f1 내지 f4) 및 직류전압(직류바이어스) (VB1 내지 VB4)을 산출하여, 전원회로(30a)의 통전제어기(CC1)에는 Vs1, f1 및 VB1 을 지시하며, 전원회로(30b)의 통전제어기 (CC2)에는 Vs2, f2 및 VB2를 지시하며, 전원회로(30c)의 통전제어기(CC3)에는 Vs3, f3 및 VB3를 지시하며, 전원회로(30d)의 통전제어기(CC4)에는 Vs4, f4 및 VB4를 지시한다. 또한, CPU (98c)는 적분값에 대한 전압(Vs), 주파수 (f) 및 직류전압(VB)을 기록한 데이터 맵(map)(별칭 테이블, 메모리의 영역)을 저장하고 있다. 이 데이터 맵을 억세스함으로써, 적분값(Vi1 내지 Vi4)에 대응한 Vs1, f1, VB1 과 Vs2, f2, VB2 와 Vs3, f3, VB3와 Vs4, f4, VB4를 판독하여, 각 통전제어기에 출력한다. 데이터 맵은 적분값이 음(교반모드의 흐름방향과 역방향)인 경우, 주파수 f=0이 되며, 적분값의 절대값이 커짐에 따라 Vs, VB는 높아지며, 적분값이 양 (교반모드의 흐름방향)인 경우, 적분값이 커짐에 따라 f는 낮아지고, Vs는 높아지고, VB는 낮아지는 데이터를 저장하고 있다.
제73도는 CPU (98c)에 의해 수행되는 상기 측정값 (vs1 내지 vs4)에서 지령값(Vs1 내지 Vs4, f1 내지 f4, VB1 내지 VB4)을 생성하기 까지의 연산과정을 도시한다. CPU (98c)는, 산출한 지령값(Vs1, f1, VB1)은 통전제어기(CC1)에, 지령값 (Vs2, f2, VB2)은 통전제어기(CC2)에, 지령값 (Vs3, f3, VB3)은 통전제어기(CC3)에, 지령값 (Vs4, f4, VB4)은 통전제어기(CC4)에 출력한다(제66도, 제67도).
제68도는 선형 모터 (6F)의 #1 그룹 전기코일에 통전을 행하는 통전제어기(CC1) 및 전원회로(30a)의 구성을 도시한다. 3상 교류전원(3상 전력선)(41)에는 직류전류용 사이리스터 브리지(42a)가 접속되어 있으며, 그의 출력(맥류)은 인턱터(45a) 및 콘덴서(46a)에 의해 평활화된다. 평활화된 직류전압은 3 상 교류형성용 파워 트랜지스터 브리지(47a)에 인가되어, 이것이 출력하는 3 상 교류의 U 상이 제64도에 도시된 전원접속단자(U1)에, V 상이 전원접속단자(V1)에, W상이 전원접속단자(W1)에 인가된다.
선형 모터(6F)의 # 1 그룹 전기코일(CF1a 내지 CF1r)에 주어지는 소정의 코일전압지령값(Vs1)이 통전제어기(CC1)에 설치된 위상각산출기(44a)에 부여된다. 이 산출기(44a)는 지령값(Vs1)에 대응하는도통 위상각 ()(사이리스터 트리거 위상각)을 산출하여 이것을 나타내는 신호를 게이트 드라이버(43a)에 부여한다. 게이트 드라이버(43a)는 각 상의 제로 크로스점에서 위상 카운트를 개시하여 각 상의 사이리스터를 위상각로도통 트리거한다. 이것에 의해, 트랜지스터 브리지(47a)에는 지령값(Vs1)을 표시하는 직류전압이 인가된다.
한편, 통전제어기(CC1)에 있어서, 3 상 신호 발생기(51a)는 3상 교류 신호를 비교기(49a)에 발생시킨다. 이 3상 교류 신호는 일정한 산피크/곡피크 전압(단, f = 0 일때는 0)과, 주파수 지령값(f1)에 의해 지정된 주파수(본 실시예에서는 0 내지 200 Hz)와, 직류 바이어스지령(VB1)에 의해 지정된 직류 바이어스 전압을 가진다. 삼각파 발생기(50a)는 일정한 주파수(고주파수, 본 실시예에서는 3kHz)를 갖는 정전압 삼각파를 비교기(49a)에 부여한다. 만일 U 상이 포지티브인 경우, 비교기(49a)는 U 상 레벨이 삼각파 발생기(50a)에 의해 부여되는 삼각파의 레벨을 초과할때 고레벨 신호(H) (트랜지스터 온)를 게이트 드라이버(48a)에 부여하고, 삼각파의 레벨 이하일때 저레벨 신호 (L) (트랜지스터 오프)를 게이트 드라이버(48a)에 출력한다. 이 신호는 U상의 포지티브 구간 (0 내지 180) 과 U 상의 포지티브 전압용 트랜지스터에 부여된다. 만일 U 상이 네가티브인 경우, 비교기(49a)는 삼각파 발생기(50a)에 의해 부여되는 삼각파의 레벨 이하일 때 고레벨 (H)로, 삼각파 레벨을 초과할 때 저레벨(L)의 신호를 게이트 드라이버(48a)에 출력한다. 이 신호는 U 상의 네가티브 구간 (180내지 360)과 U 상의 네가티브 전압 출력용 트랜지스터에 부여된다. 이 작동은 V 상과 W 상에서도 동일하다. 게이트 드라이버 (48a)는 이들 각 상의 네카티브, 포지티브 구간에 대한 신호에 응답하여 트랜지스터 브리지 (47a)의 각 트랜지스터를 온 오프시킨다.
따라서, f = 0 이 아닌 경우, 3 상 교류의 U 상 전압은 전원접속단자 (U1)에 출력되고, 3 상 교류의 V 상 전압은 전원접속단자(V1)에 출력되고, 3 상 교류의 W 상 전압은 전원접속단자(W1)에 출력된다. 이들 전압의 레벨은 코일전압지령값(Vs1)으로 정한다. 즉, f 가 0이 아닐때에는, 코일전압지령값(Vs1)으로 정한다. 즉, f가 0이 아닐때에는, 코일전압지령값(Vs1)으로 지정된 전압값, f1으로 지정된 주파수, 및 VB에 의해 지정된 직류바이어스를 가지는 3상 교류전압이 제63도 및 제64도에 도시한 선형 모터(6F)의 # 1 그룹 전기코일(CF1a 내지 CF1r)에 인가된다.
통전제어기 (CC2 내지 CC4) 및 전원회로(30b 내지 30d)의 구성과 기능은 통전제어기(CC1) 및 전원회로(30a)의 그것과 동일하며, 이들은 # 2 그룹 전기코일 (CF2a 내지 CF2r), #3 그룹 전기코일 (CL1a 내지 CL1r) 및 # 4 그룹 전기코일에 Vs2 내지 Vs4, f2 내지 f4, VB2 내지 VB4 에 의해 지정된 3 상 교류전압을 인가한다.
이상에 따라서, 본 실시예에 따른 연속주조장치에 있어서, f=0이 아닐 때에는, 4 극 구성의 선형 모터 (6F, 6L)에 3 상 교류가 인가된다. 이에 따라, 선형 모터 (6F, 6L)는 몰드 내벽(31)내의 용융금속(1)에 적분값(Vi1 내지 Vi4)에 대응하는 추력을 가한다. 만일 f가 0인 경우, 이들 모터는 용융금속(1)에 제동력을 가하며, 침지노즐(2)로부터의 용융금속의 주입에 의한 유동은 오퍼레이터가 지정하는 목표 유속 분포에 수렴한다. 턴디쉬의 조업상황의 영향을 받아서 침지노즐(2)로부터의 용융금속의 유입 속도가 변하여도, 용융금속의 표층 유동은 오퍼레이터가 지정하는 목표유속분포에 가까운 유속으로 유동한다.
용융금속의 표층부의 각 부의 유속을 개별적으로 조정 또는 제어하는 경우, 한 부분의 조정에 의한 유속변화가 타부분에는 교란으로서 파급하므로 각 부의 일률적인 조정 또는 제어로써는 소망하는 유속분포를 얻지 못하거나, 조정 또는 수렴에 시간이 걸리는 등의 문제가 발생한다. 한편, 본 실시예에 따른 연속주조장치는 단순히 목표값 (Mso, Mpo, Mao, Mto)을 소망하는 유속분포에 대응하는 값으로 변화시킴으로써 자동적이고도 신속하게 목표유속분포를 달성할 수 있다. 따라서, 유속분포의 설정, 변경, 조정이 용이하며, 예컨대 레들 (79)의 교환에 의해 몰드내로의 용융금속의 주입속도가 저하하는 동안에는 교반모드(제72a도)를 강하게 하여 침지노즐(2)로부터의 주입속도 저하에 의한 표층 유동의 저하를 보상함으로써, 수율 Q편의 발생을 방지하던가 Q 편의 길이를 짧게 하는 등, 조업상태의 변화에 대응한 구동패턴 및/또는 구동력의 변경을 적절하게 행할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 연속주조방법 및 장치는, 강 등의 금속슬랩의 연속주조에 있어서, 수직 크랙 등의 표면 결함이 없는 금속슬랩을 제조하는데 효과적이다.

Claims (37)

  1. 몰드(3)의 수평면 중앙부에 설치한 침지노즐(2)로부터 몰드(3) 내로 용융금속(1)을 주입하는 단계와, 두 몰드 장변(10a, 10b)을 따라 설치한 2개 이상의 전자기 교반 코일부(6a, 6b)로 상기 두 몰드 장변 각각을 따라서 전자기력을 발생시키는 단계로서, 상기 전자기력은 상기 두 장변 사이에서 서로 반대 방향으로 작용하며, 상기 몰드(3)내의 상기 용융금속(1)의 표층 유동이 균일하게 유지되도록, 상기 침지노즐(2)로부터 몰드 단변으로 향하는 상기 전자기력의 성분과 몰드 단변으로부터 상기 침지노즐(2)로 향하는 상기 전자기력의 성분을 다르게 한 단계와, 상기 몰드(3)의 일부를 냉각하면서 응고된 금속을 뽑아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속슬랩의 연속주조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자기력을 발생시키는 단계에서, 상기 침지노즐로부터 상기 몰드 단변으로 향하는 상기 전자기력의 성분을, 상기 몰드 단변으로부터 상기 침지노즐로 향하는 상기 전자기력의 성분보다 크게 한 것을 특징으로 하는 연속주조방법.
  3. 몰드(3)의 수평면 중앙부에 설치한 침지노즐(2)로부터 상기 몰드내로 용융금속(1)을 주입하면서, 상기 몰드(3)의 일부를 냉각하여 응고된 금속을 뽑아내는 금속슬랩의 연속 주조장치에 있어서, 두 몰드장변(10a, 10b)을 따라 설치되어, 상기 몰드(3)내의 용융금속(1)의 유동을 전자기력의 크기를 변화시킴으로써 제어하는 2개의 전자기 교반 코일부(6a, 6b)로서, 이 전자기 교반 코일부 각각이 상기 두 몰드 장변을 따라 각각 배열된 복수개의 자기코어(12a, 12b) 와 상기 자기코어에 각각 두루 감겨진 복수개의 코일(14a, 14b)을 포함하는 전자기 교반 코일부와, 소정의 주파수를 2 상 이상의 교류를 발생시키는 하나 이상의 전원회로(8)와 각각 상기 두 몰드 장변에 대하여 복수의 상기 코일과 접속수단으로 구성되는 2개의 회로가 상기 침지노즐(2)에 대해 점대칭되고, 상기 2 개의 회로가 각각 2개의 회로부분으로 분할되도록, 상기 전자기 교반 코일부(6a, 6b)와 하나 이상의 상기 전원회로(8)를 접속시키는 접속수단(7a, 7b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 접속수단은 상기 전자기 교반코일부와 하나 이상의 상기 전원회로를 접속시켜, 분할된 상기 2개의 회로부분이 다른 임피던스를 가지고 서로 병렬 접속되도록 하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  5. 제4항에 있어서, 분할된 상기 2개의 회로부분을 구성하는 상기 코일이, 한쪽의 회로부분에서는 Y 결선으로 접속되며, 다른쪽의 회로 부분에서는 △ 결선으로 접속되는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  6. 제4항에 있어서, 분할된 상기 2 개의 회로부분을 구성하는 복수의 상기 코일은 각각 직렬로 접속되며, 코일의 수에 있어서 서로 다른 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  7. 제4항에 있어서, 분할된 상기 2개의 회로부분을 구성하는 상기 코일은, 한쪽의 회로부분에서는 직렬로 접속되며, 다른쪽의 회로부분에서는 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부는 각각 2개의 부분으로 분할되며, 상기 전자기력을 발생시키는 단계에서, 상기 전자기 교반 코일부의 분할된 총 4 개의 부분 중 2개의 부분의 조합이 다른 2개의 부분의 조합과는 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부는 각각 2개의 부분으로 분할되며, 상기 전자기력을 발생시키는 단계에서, 상기 전자기 교반 코일부의 분할된 총 4 개의 부분 중 2개의 부분의 조합이 다른 2 개의 부분의 조합과는 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부는 각각 2개의 부분으로 분할되며, 상기 전자기력을 발생시키는 단계에서, 2개의 상기 전자기 교반 코일부의 분할된 상기 총 4의 부분이 각각 서로 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부는 각각 2개의 부분으로 분할되며, 상기 전자기력을 발생시키는 단계에서, 2 개의 상기 전자기 교반 코일부의 분할된 상기 총 4개의 부분이 각각 서로 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조방법.
  12. 제3항에 있어서, 하나 이상의 상기 전원회로가 2 개의 전원회로를 포함하며, 분할된 총 4 개의 상기 회로부분 중 2 개 부분이 조합이 다른 2 개 부분의 조합과는 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  13. 제3항에 있어서, 하나 이상의 상기 전원회로가 4 개의 전원회로를 포함하며, 분할된 상기 총 4개의 회로부분이 각각 다른 전원회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  14. 제3항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부를 구성하는 상기 자기코어가 5 극을 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  15. 제3항에 있어서, 하나 이상의 상기 전원회로에 의해 발생하는 상기 2 상 이상의 교류의 상기 소정의 주파수가 4Hz 이상인 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  16. 제14항에 있어서, 하나 이상의 상기 전원회로에 의해 발생하는 상기 2상 이상의 교류의 상기 소정의 주파수가 4Hz 이상인 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부는 각각 강도가 1200 AT/cm 이상인 자장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  18. 제3항에 있어서, 하나 이상의 상기 전원회로는 상기 용융금속에 제동력을 가하기 위한 직류를 상기 2 상 이상의 교류와 중첩시키는 수단을 포함하고, 상기 장치는, 상기 몰드의 온도분포를 검출하는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단의 출력을 받아서 상기 몰드의 저온부 부근에 위치한 용융금속보다 상기 몰드의 고온부 부근에 위치한 용융금속에 큰 제동력을 주도록, 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 온도검출수단은 두 몰드 단변의 온도를 각각 검출하는 온도센서를 포함하고, 상기 제어수단은 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하여, 상기 두 몰드 단변 사이의 온도차에 대응하여 저온의 단변에 가까운 상기 회로부분보다 고온의 단변에 가까운 상기 회로부분에 더 큰 직류를 통전시키는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 온도센서는 상기 응고된 금속을 뽑아내는 방향으로 분포된 복수의 온도검출소자를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 온도검출소자가 검출한 온도 중 가장 높은 온도를 상기 몰드의 각 변의 대표온도로서 선택하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 온도검출수단는 상기 두 몰드 장변의 온도를 각각 검출하는 상기 온도센서를 포함하고, 상기 제어수단은 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하여, 상기 두 몰드 장변 사이의 온도차에 대응하여 저온의 장변에 가까운 상기 회로부분 보다도 고온의 장변에 가까운 상기 회로부분에 더 큰 직류를 통전시키는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  22. 제3항에 있어서, 상기 몰드의 온도분포를 검출하는 상기 온도검출수단과, 상기 온도검출수단의 출력을 받아, 상기 몰드의 저온부 부근에 위치한 용융금속보다 상기 몰드의 고온부 부근에 위치한 용융금속에 큰 구동력을 주도록, 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 온도검출수단은 상기 두 몰드 단변의 온도를 각각 검출하는 상기 온도 센서를 포함하고, 상기 제어수단은 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하여, 상기 두 몰드 단변의 온도차에 대응하여 고온의 단변에 가까운 상기 회로부분보다 저온의 단변에 가까운 상기 회로부분에 더 큰 상기 2 상 이상의 교류를 통전시키는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 온도센서는 상기 응고된 금속을 뽑아내는 방향으로 분포된 복수의 온도검출소자를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 온도검출소자가 검출한 온도 중 가장 높은 온도를 상기 몰드의 각변의 대표온도로서 선택하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 온도검출수단은 상기 두 몰드 장변의 온도를 각각 검출하는 상기 온도센서를 포함하고, 상기 제어수단은 하나 이상의 상기 전원회로를 제어하여, 상기 두 몰드 장변의 온도차에 대응하여 고온의 장변에 가까운 상기 회로부분 보다도 저온의 장변에 가까운 상기 회로부분에 더 큰 상기 2 상 이상의 교류를 통전시키는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  26. 몰드(3)의 수평면 중앙부에 설치된 침지노즐(2)로부터 상기 몰드내에 용융금속(1)을 주입하면서, 상기 몰드의 일부를 냉각하여 응고된 금속을 뽑아내는 금속슬랩의 연속주조장치에 있어서, 두 몰드 장변(10F, 10L)을 따라 설치되어, 상기 몰드내의 용융금속(1)의 유동을 전자기력으로 제어하는 2 개의 전자기 교반 코일부 (6F, 6L)로서, 이 전자기 교반 코일부 각각이 상기 두 몰드 장변을 따라 각각 배열된 복수개의 자기코어 (12F, 12L)와 상기 자기코어의 적어도 일부에 각각 두루 감겨진 복수개의 코일을 포함하는 전자기 교반 코일부와, 상기 두 전자기 교반 코일부(6F, 6L)에 전류를 공급하는 통전 수단을 포함하고, 상기 몰드내외의 공간을, 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 평행한 평면과 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 수직한 평면에 의해, 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간, 제4 공간으로 가상적으로 분할하여, 상기 제3 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제1 공간과 대칭 위치에 있으며, 상기 제4 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제2 공간과 대칭 위치에 있는 경우에, 상기 제1 공간에 존재하는 자기코어와 상기 제3 공간에 존재하는 자기코어가, 상기 제2 공간에 존재하는 자기코어와 상기 제4 공간에 존재하는 자기코어보다 긴 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  27. 몰드의 수평면 중앙부에 설치된 침지노즐(2)로부터 상기 몰드내의 용융금속(1)을 주입하면서, 상기 몰드의 일부를 냉각하여 응고된 금속을 뽑아내는 금속슬랩의 연속주조장치에 있어서, 두 몰드 장변(10F, 10L)을 따라 설치되어, 상기 몰드내의 용융금속(1)의 유동을 전자기력으로 제어하는 2 개의 전자기 교반 코일부(6F, 6L)로서, 이 전자기 교반 코일부 각각이 상기 두 몰드 장변을 따라 각각 배열된 복수개의 자기코어(12F, 12L)와 상기 자기코어에 각각 두루 감겨진 복수개의 코일을 포함하는 전자기 교반 코일부와, 상기 두 전자기 교반 코일부(6F, 6L)에 전류를 공급하는 통전 수단을 포함하고, 상기 몰드 내외의 공간을, 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 평행한 평면과 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 수직한 평면에 의해, 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간, 제4 공간으로 가상적으로 분할하여, 상기 제3 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제1 공간과 대칭위치에 있으며, 상기 제4 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제2 공간과 대칭위치에 있으며, 상기 두 몰드 장변의 하나는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 존재하고, 상기 두 몰드장변의 다른 하나는 상기 제3 공간과 상기 제4 공간에 존재하는 경우에 상기 2 개의 전자기 교반 코일부의 하나(6F)는 상기 제1 공간에만 상기 코일을 가지며, 상기 2 개의 전자기 교반 코일부의 다른 하나(6L)는 상기 제3 공간에만 상기 코일을 가지는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 전자기 교반 코일부의 하나는 상기 제1 공간에 존재하는 용융금속에만 전자기력을 가하는 길이를 가지며, 상기 전자기 교반 코일부의 다른 하나는 상기 제3 공간에 존재하는 용융금속에만 전자기력을 가하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  29. 몰드의 수평면 중앙부에 설치된 침지노즐(2)로부터 상기 몰드내에 용융금속(1)을 주입하면서, 상기 몰드의 일부를 냉각하여 응고된 금속을 뽑아내는 금속슬랩의 연속주조장치에 있어서, 두 몰드 장변(10F, 10L)을 따라 설치되어, 상기 몰드내의 용융금속(1)의 유동을 전자기력으로 제어하는 2 개의 전자기 교반 코일부(6F, 6L)로서, 이 전자기 교반 코일부 각각이 상기 두 몰드 장변을 따라 각각 배열된 복수개의 자기코어(12F, 12L)와 상기 자기코어에 각각 두루 감겨진 복수개의 코일을 포함하는 전자기 교반 코일부와, 상기 용융금속을 상기 몰드의 변을 따라 구동시키기 위해 제1 공간 및 제3 공간에 존재하는 상기 코일에 교류를 통전시키는 통전수단과, 제 2 공간 및 제 4 공간에 존재하는 상기 코일에 직류를 통전하거나 또는 상기 교류의 통전을 차단하는 회로를 포함하며, 상기 몰드 내외의 공간을, 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 평행한 평면과 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 두 몰드 장변에 수직한 평면에 의해, 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간, 제4 공간으로 가상적으로 분할하여, 상기 제3 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제1 공간과 대칭위치에 있으며, 상기 제4 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제2공간과 대칭위치에 있는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  30. 몰드의 수평면 중앙부에 설치된 침지노즐(2)로부터 상기 몰드내에 용융금속(1)을 주입하면서, 상기 몰드의 일부를 냉각하여 응고된 금속을 뽑아내는 금속슬랩의 연속주조장치에 있어서, 두 몰드 장변(10F, 10L)을 따라 설치되어, 상기 몰드내의 용융금속(1)의 유동을 전자기력으로 제어하는 2개의 전자기 교반 코일부(6F, 6L)로서, 이 전자기 교반 코일부 각각이 상기 두 몰드 장변을 따라 각각 배열된 복수개의 자기코어(12F, 12L)와 상기 자기코어에 각각 두루 감겨진 복수개의 코일을 포함하는 전자기 교반 코일부와, 상기 두 전자기 교반 코일부(6F, 6L)에 전류를 공급하는 통전수단과, 상기 몰드(3)내의 상기 용융금속(1)의 표면의 복수의 위치에서 상기 용융금속 표층부의 유속을 검출하는 유속검출수단과, 상기 검출된 유속을 미리 설정한 복수의 표층부 유속분포모드에 있어서의 각각의 유속성분으로 변환시키는 유속변환수단과, 상기 변환된 유속성분을 각 모드에 있어서의 각각의 목표값과 비교하여, 유속성분편차를 산출하는 보상량산출수단과, 상기 유속성분편차를 상기 복수의 위치에 있어서의 상기 용융금속 표층부의 유속편차로 각각 역변환시키는 역변환수단과, 상기 유속편차를 감소시키기 위해 상기 통전수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 몰드 내외의 공간을, 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 2 개의 몰드 장변에 평행한 평면과 상기 침지노즐의 중심을 통과하는 상기 2 개의 몰드 장변에 수직한 평면에 의해, 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간, 제4 공간으로 가상적으로 분할하여, 상기 제3 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 제1 공간과 대칭 위치에 있으며, 상기 제4 공간은 상기 침지노즐의 중심에 대해 상기 제2 공간과 대칭 위치에 있으며, 상기 2 개의 몰드 장변의 하나는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 존재하고, 상기 2개의 몰드 장변의 다른 하나는 상기 제3 공간과 상기 제4 공간에 존재하는 경우에, 상기 장치는 상기 제1 공간 내지 상기 제4 공간의 각각에 있어서 용융금속 표층부의 유속을 검출하는 복수의 유속센서를 추가로 포함하고, 상기 복수의 표층부 유속분포모드는, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 있어서는 상기 몰드 변을 따라 제1 방향의 유속성분을 가지며, 상기 제3 공간과 상기 제4 공간에 있어서는 상기 몰드변을 따라 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향의 유속성분을 가지며, 전 공간에 있어서 상기 유속성분의 절대값이 같은 교반모드와, 전 공간에 있어서 상기 몰드 변을 따라 동일방향으로 동일 크기의 유속성분을 가지는 병진모드와, 전 공간에 있어서 상기 몰드 변에 따라 상기 침지노즐을 향하는 방향으로 동일크기의 유속성분을 가지는 가속모드와, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간에 있어서는 몰드 변을 따라 상기 침지노즐에서 떨어지는 방향의 유속성분을 가지고, 상기 제3 공간과 상기 제4 공간에 있어서는 몰드 변을 따라 상기 침지노즐을 향하는 방향의 유속성분을 가지며, 전 공간에 있어서 상기 유속성분의 절대값이 같은 뒤틀림모드를 포함하고, 상기 통전수단은 상기 제1 공간 내지 제4 공간에 각각 존재하는 상기 2 개의 전자기 교반 코일부의 4 개의 부분에 통전하는 제1 내지 제4 전원 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  32. 제30항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류 레벨을 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류 레벨을 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  34. 제30항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류의 주파수를 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류의 주파수를 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  36. 제30항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류의 직류성분을 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  37. 제31항에 있어서, 상기 통전수단은 출력전류의 직류 성분을 조정할 수 있는 전원회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
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