KR102354306B1 - 전자 교반 장치 - Google Patents

Abstract

이 전자 교반 장치는, 연속 주조용의 사각통상의 주형 내에 회전자계를 발생시킴으로써, 상기 주형 내의 용융 금속에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력을 부여하는 전자 교반 장치이며, 상기 주형의 측방에 있어서 상기 주형을 둘러싸고, 상기 주형의 외측면의 각각에 대하여 상기 외측면과 대향하여 상기 주형의 둘레 방향을 따라서 2개 병설되는 티스부를 갖는 철심 코어와, 상기 철심 코어의 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일과, 상기 회전자계를 발생시키도록, 상기 코일의 배열순으로 위상을 90°씩 어긋나게 하여 상기 코일의 각각에 대하여 교류 전류를 인가하는 전원 장치를 구비한다.

Description

전자 교반 장치

본 발명은, 전자 교반 장치에 관한 것이다.

본원은, 2018년 5월 8일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-090208호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

연속 주조에서는, 턴디쉬에 일단 저류된 용융 금속(예를 들어, 용강)을 침지 노즐을 통해 사각통상의 주형 내에 상방으로부터 주입하고, 거기에서 외주면이 냉각되어 응고한 주조편을 주형의 하단으로부터 인발함으로써, 연속적으로 주조가 행해진다. 주조편 중 외주면의 응고한 부위는, 응고쉘이라 불린다.

여기서, 주형 내의 용융 금속 중에는, 침지 노즐의 토출 구멍의 막힘 방지를 위해 용융 금속과 함께 공급되는 불활성 가스(예를 들어, Ar 가스)의 가스 기포나, 비금속 개재물 등이 포함되어 있고, 주조 후의 주조편에 이들 불순물이 잔존하고 있으면, 제품의 품질을 열화시키는 원인이 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 단순히 주조편의 품질이라 하는 경우에는, 주조편의 표면 품질 및 주조편의 내부 품질(내질) 중 적어도 어느 것을 의미한다.

일반적으로, 가스 기포나 비금속 개재물 등의 불순물의 비중은, 용융 금속의 비중보다도 작기 때문에, 연속 주조 중에 용융 금속 내에서 부상하여 제거되는 경우가 많지만, 주조편의 품질을 보다 향상시키기 위해서, 주형 내의 용융 금속으로부터 이들 불순물을 더 효과적으로 제거하기 위한 기술로서, 전자 교반 장치가 널리 사용되고 있다.

전자 교반 장치는 주형 내에 이동 자계를 발생시킴으로써, 주형 내의 용융 금속에 로렌츠힘이라 불리는 전자력을 부여하고, 당해 용융 금속에 대하여 수평면 내에 있어서 선회하는 유동 패턴(즉, 연직축 주위의 선회류)을 발생시키는 장치이다. 전자 교반 장치에 의해 선회류를 발생시킴으로써, 응고쉘 계면에서의 용융 금속의 유동이 촉진되기 때문에, 상술한 가스 기포나 비금속 개재물 등의 불순물이 응고쉘 내에 포착되는 것이 억제되어, 주조편의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 주형 내의 용융 금속에 선회류가 발생함으로써, 주형 내에 있어서의 용융 금속의 온도가 균일화되기 때문에, 초기 응고 위치가 안정화됨으로써, 주조편의 내부에 있어서의 균열의 발생을 억제할 수 있다.

전자 교반 장치는 구체적으로는, 주형의 측방에 배치된 철심 코어와, 당해 철심 코어에 권회된 코일을 포함하여 구성된다. 전자 교반 장치의 코일에 교류 전류가 인가됨으로써, 주형 내에 이동 자계가 발생할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 코일이 권회된 철심 코어가 주형의 긴 변측의 외측면의 측방에만 배치되는 전자 교반 장치가 개시되어 있다. 또한, 예를 들어 특허문헌 2에는, 철심 코어에 마련되는 티스부 및 당해 티스부에 권회되는 코일에 의해 형성되는 자극부가 각 외측면에 대하여 1개 배치되는 전자 교반 장치가 개시되어 있다. 또한, 예를 들어 특허문헌 3에는, 주형의 측방에 있어서 주형을 둘러싸는 환상의 철심 코어와, 당해 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 권회된 코일을 구비하는 전자 교반 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 소63-252651호 공보 일본 특허 공개 평6-304719호 공보 일본 특허 공개 소58-215250호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 코일이 권회된 철심 코어가 주형의 긴 변측의 외측면의 측방에만 배치되므로, 주형의 긴 변과 짧은 변의 차가 비교적 작은 경우에 있어서 주형 내의 용융 금속에 대하여 연직축 주위의 선회류를 충분히 발생시키는 것이 곤란해진다. 구체적으로는, 블룸이라 칭해지는 주조편을 제조하는 연속 주조에서는, 주형의 긴 변과 짧은 변의 차가 비교적 작으므로(예를 들어, 짧은 변은 긴 변의 50％ 내지 80％의 길이를 가지므로), 연직축 주위의 선회류를 충분히 발생시키는 것이 곤란해진다.

또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 주형의 긴 변측의 외측면의 측방뿐만 아니라 주형의 짧은 변측의 외측면의 측방에 대해서도 자극부가 배치되기는 하지만, 주형 내의 용융 금속에 있어서 연직 방향의 유동이 발생할 수 있다. 구체적으로는, 주형의 외측면을 형성하는 주형판에 대하여 자극부로부터 수평 방향으로 자속이 입사함으로써, 주형판 내에 와전류가 발생한다. 이렇게 주형판 내에 발생하는 와전류에 의해, 자극부에 의해 발생하는 자계에 있어서, 자극부로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속을 약화시킬 수 있어, 연직 방향 성분을 갖는 누설 자속이 발생한다. 그것에 의해, 주형 내의 용융 금속에 연직 방향의 전자력이 부여됨으로써, 연직 방향의 유동이 발생할 수 있다.

여기서, 연직 방향의 유동이 현저하게 발생하면, 탕면에 부상하고 있는 가스 기포 및 비금속 개재물, 또한 용융 파우더가 용융 금속 내에 말려들어버려, 이들을 원인으로 하는 결함이 발생할 가능성이 있다. 또한, 연직 방향의 유동이 발생함으로써, 주형 내에 있어서의 용융 금속의 온도가 불균일해지기 때문에, 초기 응고 위치가 불안정해짐으로써, 주조편의 내부에 있어서의 균열의 발생이 일어날 우려가 있다.

또한, 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 전자 교반 장치의 제작에 있어서 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정이 필요해지므로, 전자 교반 장치를 제작하는 것이 곤란해질 수 있다. 따라서, 전자 교반 장치에 관한 추가의 제안이 요망되고 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 제작할 때에 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정을 요하지 않고, 주형 내의 용융 금속에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능한 전자 교반 장치를 제공하는 데 있다.

(1) 본 발명의 일 양태는, 연속 주조용의 사각통상의 주형 내에 회전자계를 발생시킴으로써, 상기 주형 내의 용융 금속에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력을 부여하는 전자 교반 장치이다. 이 전자 교반 장치는, 상기 주형의 측방에 있어서 상기 주형을 둘러싸고, 상기 주형의 외측면의 각각에 대하여 상기 외측면과 대향하여 상기 주형의 둘레 방향을 따라서 2개 병설되는 티스부를 갖는 철심 코어와, 상기 철심 코어의 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일과, 상기 회전자계를 발생시키도록, 상기 코일의 배열순으로 위상을 90°씩 어긋나게 하여 상기 코일의 각각에 대하여 교류 전류를 인가하는 전원 장치를 구비한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 전자 교반 장치에서는, 상기 전원 장치는, 1.0Hz 내지 4.0Hz의 교류 전류를 상기 코일의 각각에 대하여 인가해도 된다.

상기 전자 교반 장치에 의하면, 제작 할 때에 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정을 요하지 않고, 주형 내의 용융 금속에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전자 교반 장치를 포함하는 연속 주조기의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 측면 단면도이다.
도 2는 동 실시 형태에 따른 전자 교반 장치의 일례를 나타내는 상면 단면도이다.
도 3은 동 실시 형태에 따른 전자 교반 장치의 일례를 나타내는 측면 단면도이다.
도 4는 전자 교반 장치의 각 코일에 교류 전류가 인가되고 있는 모습의 일례를 나타내는 상면 단면도이다.
도 5는 전자 교반 장치의 각 코일에 인가되는 교류 전류의 위상에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 비교예에 관한 전자 교반 장치를 나타내는 상면 단면도이다.
도 7은 동 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어의 연직 방향 중심 위치의 수평면 내에 있어서의 주형 내의 용강에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 동 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 긴 변 주형판의 내측면 근방에 있어서의 주형 내의 용강에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 비교예에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어의 연직 방향 중심 위치의 수평면 내에 있어서의 주형 내의 용강에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 비교예에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 긴 변 주형판의 내측면 근방에 있어서의 주형 내의 용강에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 코일에 의해 발생하는 자계에 있어서의 누설 자속에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 인접하는 자계의 상호 작용에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 동 실시 형태 및 비교예의 각각에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 전류 주파수와 주형 내의 용강에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분의 평균값과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 동 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 전류 주파수와 주형 내의 용강에 부여되는 평균 전자력과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 동 실시 형태에 관한 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 침지 노즐의 중심선을 통해 주형의 긴 변 방향에 평행한 단면 내에 있어서의 주형 내의 용강의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 동 실시 형태에 관한 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서 하방으로 50mm 이격된 수평면 내에 있어서의 주형 내의 용강의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 동 실시 형태에 관한 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서 하방으로 430mm 이격된 수평면 내에 있어서의 주형 내의 용강의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 동 실시 형태 및 비교예의 각각에 관한 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서의 거리와 주형 내의 용강의 교반 유속과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대하여는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소를, 동일한 부호 뒤에 다른 알파벳을 붙여 구별하는 경우도 있다. 단, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소의 각각을 특히 구별할 필요가 없을 경우, 복수의 구성 요소의 각각에 동일 부호만을 붙인다.

또한, 본 명세서에 있어서 참조하는 각 도면에서는, 설명을 위해, 일부의 구성 부재의 크기를 과장하여 표현하고 있는 경우가 있다. 각 도면에 있어서 도시되는 각 부재의 상대적인 크기는, 반드시 실제의 부재간에 있어서의 대소 관계를 정확하게 표현하는 것은 아니다.

또한, 이하에서는, 용융 금속이 용강인 예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, 다른 금속에 대한 연속 주조에 대하여 적용되어도 된다.

<1. 연속 주조기의 개략 구성>

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)를 포함하는 연속 주조기(1)의 개략 구성에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)를 포함하는 연속 주조기(1)의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 측면 단면도이다.

연속 주조기(1)는, 연속 주조용의 주형을 사용하여 용강을 연속 주조하고, 블룸의 주조편을 제조하기 위한 장치이다. 연속 주조기(1)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 주형(30)과, 레이들(4)과, 턴디쉬(5)와, 침지 노즐(6)과, 이차 냉각 장치(7)와, 주조편 절단기(8)를 구비한다.

레이들(4)은 용강(2)(용융 금속)을 외부로부터 턴디쉬(5)까지 반송하기 위한 가동식 용기이다. 레이들(4)은 턴디쉬(5)의 상방에 배치되고, 레이들(4) 내의 용강(2)이 턴디쉬(5)에 공급된다. 턴디쉬(5)는 주형(30)의 상방에 배치되고, 용강(2)을 저류하여, 당해 용강(2) 중의 개재물을 제거한다. 침지 노즐(6)은 턴디쉬(5)의 하단에서 주형(30)을 향해 하방으로 연장되고, 그 선단은 주형(30) 내의 용강(2)에 침지되어 있다. 당해 침지 노즐(6)은, 턴디쉬(5)에서 개재물이 제거된 용강(2)을 주형(30) 내에 연속 공급한다.

주형(30)은 주조편(3)의 긴 변 및 짧은 변의 치수에 따른 사각통상이며, 예를 들어 한 쌍의 긴 변 주형판(후술하는 도 2 등에 나타내는 긴 변 주형판(31, 33)에 대응함)에서 한 쌍의 짧은 변 주형판(후술하는 도 2 등에 나타내는 짧은 변 주형판(32, 34)에 대응함)을 양측으로부터 끼우도록 조립된다. 긴 변 주형판 및 짧은 변 주형판(이하, 주형판이라 총칭하는 경우가 있음)은, 예를 들어 냉각수가 유동하는 수로가 마련된 수랭 동판이다. 주형(30)은 주형판과 접촉하는 용강(2)을 냉각시켜, 주조편(3)을 제조한다. 주조편(3)이 주형(30) 하방을 향해 이동함에 따라서, 내부의 미응고부(3b)의 응고가 진행되고, 외각의 응고쉘(3a)의 두께는 점차 두꺼워진다. 응고쉘(3a)와 미응고부(3b)를 포함하는 주조편(3)은, 주형(30)의 하단으로부터 인발된다.

또한, 이하의 설명에서는, 상하 방향(즉, 주형(30)으로부터 주조편(3)이 인발되는 방향)을 Z축 방향이라고도 호칭한다. Z축 방향을 연직 방향이라고도 호칭한다. 또한, Z축 방향과 수직한 평면(수평면) 내에 있어서의 서로 직교하는 2 방향을, 각각 X축 방향 및 Y축 방향이라고도 호칭한다. 또한, X축 방향을 수평면 내에 있어서 주형(30)의 긴 변과 평행한 방향(즉, 주형 긴 변 방향)으로서 정의하고, Y축 방향을 수평면 내에 있어서 주형(30)의 짧은 변과 평행한 방향(즉, 주형 짧은 변 방향)으로서 정의한다. X-Y 평면과 평행한 방향을 수평 방향이라고도 호칭한다. 또한, 이하의 설명에서는, 각 부재의 크기를 표현할 때에 당해 부재의 Z축 방향의 길이를 높이라고도 하고, 당해 부재의 X축 방향 또는 Y축 방향의 길이를 폭이라고도 하는 경우가 있다.

여기서, 주형(30)의 측방에는, 전자 교반 장치(100)가 설치된다. 전자 교반 장치(100)는 주형(30) 내에 회전자계를 발생시킴으로써, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력을 부여한다. 구체적으로는, 전자 교반 장치(100)는 전원 장치(150)를 포함하여 구성되고, 전원 장치(150)로부터 공급되는 전력을 사용하여 구동된다. 본 실시 형태에서는, 전자 교반 장치(100)를 구동시키면서 연속 주조를 행함으로써, 주형(30) 내의 용강(2)이 교반되고, 주조편의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다. 이러한 전자 교반 장치(100)에 대하여는, 후술에서 상세하게 설명한다.

이차 냉각 장치(7)는 주형(30)의 하방의 이차 냉각대(9)에 마련되고, 주형(30) 하단으로부터 인발된 주조편(3)을 지지 및 반송하면서 냉각시킨다. 이차 냉각 장치(7)는 주조편(3)의 짧은 변 방향 양측에 배치되는 복수 쌍의 지지롤(예를 들어, 서포트롤(11), 핀치롤(12) 및 세그먼트롤(13))과, 주조편(3)에 대하여 냉각수를 분사하는 복수의 스프레이 노즐(도시하지 않음)을 갖는다.

이차 냉각 장치(7)에 마련되는 지지롤은, 주조편(3)의 짧은 변 방향 양측에 쌍으로 배치되고, 주조편(3)을 지지하면서 반송하는 지지 반송 수단으로서 기능한다. 당해 지지롤에 의해 주조편(3)을 짧은 변 방향 양측으로부터 지지함으로써, 이차 냉각대(9)에 있어서 응고 도중의 주조편(3)의 브레이크 아웃이나 벌징을 방지할 수 있다.

지지롤인 서포트롤(11), 핀치롤(12) 및 세그먼트롤(13)은, 이차 냉각대(9)에 있어서의 주조편(3)의 반송 경로(패스 라인)를 형성한다. 이 패스 라인은 도 1에 도시한 바와 같이, 주형(30)의 바로 아래에서는 수직이고, 이어서 곡선상으로 만곡되어, 최종적으로는 수평해진다. 이차 냉각대(9)에 있어서, 당해 패스 라인이 수직인 부분을 수직부(9A), 만곡되어 있는 부분을 만곡부(9B), 수평한 부분을 수평부(9C)라고 칭한다. 이러한 패스 라인을 갖는 연속 주조기(1)는, 수직 굽힘형의 연속 주조기(1)라 호칭된다. 또한, 본 발명은, 도 1에 도시한 바와 같은 수직 굽힘형의 연속 주조기(1)에 한정되지 않고, 만곡형 또는 수직형 등 다른 각종 연속 주조기에도 적용 가능하다.

서포트롤(11)은 주형(30)의 바로 아래의 수직부(9A)에 마련되는 무구동식 롤이며, 주형(30)으로부터 인발된 직후의 주조편(3)을 지지한다. 주형(30)으로부터 인발된 직후의 주조편(3)은 응고쉘(3a)이 얇은 상태이기 때문에, 브레이크 아웃이나 벌징을 방지하기 위해 비교적 짧은 간격(롤 피치)으로 지지할 필요가 있다. 그를 위해, 서포트롤(11)로서는, 롤 피치를 단축하는 것이 가능한 소경의 롤이 사용되는 것이 바람직하다. 도 1에 나타내는 예에서는, 수직부(9A)에 있어서의 주조편(3)의 양측에, 소경의 롤을 포함하는 3쌍의 서포트롤(11)이 비교적 좁은 롤 피치로 마련되어 있다.

핀치롤(12)은 모터 등의 구동 장치에 의해 회전하는 구동식 롤이며, 주조편(3)을 주형(30)으로부터 인발하는 기능을 갖는다. 핀치롤(12)은 수직부(9A), 만곡부(9B) 및 수평부(9C)에 있어서 적절한 위치에 각각 배치된다. 주조편(3)은 핀치롤(12)로부터 전달되는 힘에 의해 주형(30)으로부터 인발되고, 상기 패스 라인을 따라서 반송된다. 또한, 핀치롤(12)의 배치는 도 1에 나타내는 예에 한정되지 않고, 그 배치 위치는 임의로 설정되어도 된다.

세그먼트롤(13)(가이드롤이라고도 함)은 만곡부(9B) 및 수평부(9C)에 마련되는 무구동식 롤이며, 상기 패스 라인을 따라서 주조편(3)을 지지 및 안내한다. 세그먼트롤(13)은 패스 라인 상의 위치에 의해, 및 주조편(3)의 F면(Fixed면, 도 1에서는 좌측 하방측의 면)과 L면(Loose면, 도 1에서는 우측 상단측의 면) 중 어느 것에 마련되는지에 의해, 각각 다른 롤 직경이나 롤 피치로 배치되어도 된다.

주조편 절단기(8)는 상기 패스 라인의 수평부(9C)의 종단부에 배치되고, 당해 패스 라인을 따라서 반송된 주조편(3)을 소정의 길이로 절단한다. 절단된 주조편(14)은 테이블롤(15)에 의해 다음 공정의 설비에 반송된다.

이상, 도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 연속 주조기(1)의 개략 구성에 대하여 설명하였다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주형(30)에 대하여 후술하는 구성을 갖는 전자 교반 장치(100)가 설치되고, 전자 교반 장치(100)를 사용하여 연속 주조가 행해지면 되고, 연속 주조기(1)에 있어서의 전자 교반 장치(100) 이외의 구성은, 일반적인 종래의 연속 주조기와 마찬가지여도 된다. 따라서, 연속 주조기(1)의 구성은 도시한 것에 한정되지 않고, 연속 주조기(1)로서는, 모든 구성의 것이 사용되어도 된다.

<2. 전자 교반 장치의 구성>

계속해서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)의 구성에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)의 일례를 나타내는 상면 단면도이다. 구체적으로는 도 2는, 주형(30)을 통해 X-Y 평면과 평행한 도 1에 나타내는 A1-A1 단면에 관한 단면도이다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)의 일례를 나타내는 측면 단면도이다. 구체적으로는 도 3은, 침지 노즐(6)을 통해 X-Z 평면과 평행한 도 2에 나타내는 A2-A2 단면에 관한 단면도이다.

본 실시 형태에서는, 주형(30)의 측방에 있어서 주형(30)을 둘러싸도록 전자 교반 장치(100)가 마련된다.

주형(30)은 상술한 바와 같이 사각통상이며, 예를 들어 한 쌍의 긴 변 주형판(31, 33)으로 한 쌍의 짧은 변 주형판(32, 34)을 양측으로부터 끼우도록 조립된다. 구체적으로는, 각 주형판은 긴 변 주형판(31), 짧은 변 주형판(32), 긴 변 주형판(33), 짧은 변 주형판(34)의 순으로 환상으로 배치된다. 각 주형판은, 예를 들어 상술한 바와 같이 수랭 동판이어도 되지만, 이러한 예에 한정되지 않고, 일반적으로 연속 주조기의 주형으로서 사용되는 각종 재료에 의해 형성되어도 된다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 블룸의 연속 주조를 대상으로 하고, 그 주조편 사이즈는 1변(즉, X축 방향 및 Y축 방향의 길이) 300 내지 500mm 정도이다. 예를 들어, 주조편(3)의 긴 변 방향의 폭 X11은 456mm이며, 주조편(3)의 짧은 변 방향의 폭 Y11은 339mm이다.

각 주형판은 당해 주조편 사이즈에 대응한 크기를 갖는다. 예를 들어, 긴 변 주형판(31, 33)은 적어도 주조편(3)의 긴 변 방향의 폭 X11보다도 긴 긴 변 방향의 폭을 갖고, 짧은 변 주형판(32, 34)은 주조편(3)의 짧은 변 방향의 폭 Y11과 대략 동일한 짧은 변 방향의 폭을 갖는다. 각 주형판의 두께 T11은, 예를 들어 25mm이다.

전자 교반 장치(100)에 의한 주조편(3)의 품질 향상의 효과를 더 효과적으로 얻기 위해서, Z축 방향의 길이가 가능한 한 길어지도록 주형(30)을 구성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 주형(30) 내에서 용강(2)의 응고가 진행되면, 응고 수축 때문에 주조편(3)이 주형(30)의 내벽으로부터 이격되어버려, 당해 주조편(3)의 냉각이 불충분해지는 경우가 있는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 주형(30)의 길이는 용강 탕면에서, 길어도 1000mm 정도가 한계로 되어 있다. 본 실시 형태에서는 이러한 사정을 고려하여, 예를 들어 용강 탕면에서 각 주형판의 하단까지의 길이가 1000mm 정도가 되도록, 각 주형판을 형성한다.

전자 교반 장치(100)는, 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 철심 코어(110)와, 복수의 코일(130)(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g, 130h)과, 상술한 전원 장치(150)와, 케이스(170)를 구비한다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 이해를 용이하게 하기 위해서, 전원 장치(150)의 도시가 생략되어 있으며, 케이스(170)의 내부에 수용되는 철심 코어(110) 및 복수의 코일(130)이 케이스(170)를 투과하여 나타나 있다.

철심 코어(110)는 한 쌍의 긴 변 본체부(111, 113) 및 한 쌍의 짧은 변 본체부(112, 114)(이하, 본체부라 총칭하는 경우가 있음)와, 복수의 티스부(119(119a, 119b, 119c, 119d, 119e, 119f, 119g, 119h))를 갖는 중실의 부재이다. 철심 코어(110)는, 예를 들어 전자 강판을 적층함으로써 형성된다. 철심 코어(110)의 각 티스부(119)에 코일(130)이 권회되고, 코일(130)의 각각에 교류 전류가 인가됨으로써 자계가 발생한다. 이와 같이, 티스부(119) 및 당해 티스부(119)에 권회되는 코일(130)은, 교류 전류의 인가 시에 있어서 자극으로서 기능하는 자극부(120(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h))를 형성한다.

긴 변 본체부(111, 113)는 주형(30)의 외측에 있어서 긴 변 주형판(31, 33)과 각각 대향하여 마련된다. 짧은 변 본체부(112, 114)는 주형(30)의 외측에 있어서 짧은 변 주형판(32, 34)과 각각 대향하여 마련된다. 인접하는 긴 변 본체부 및 짧은 변 본체부는, 예를 들어 서로 단부가 겹쳐 합쳐진 상태에서 체결됨으로써 접속된다. 그것에 의해, 한 쌍의 긴 변 본체부(111, 113)와 한 쌍의 짧은 변 본체부(112, 114)에 의해, 주형(30)의 측방에 있어서 주형(30)을 둘러싸는 폐루프가 형성된다. 구체적으로는, 각 본체부는 긴 변 본체부(111), 짧은 변 본체부(112), 긴 변 본체부(113), 짧은 변 본체부(114)의 순으로 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 환상으로 배치된다.

각 본체부에 있어서의 주형(30)측의 부분에는, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 티스부(119)가 2개 병설된다. 예를 들어, 긴 변 본체부(111)에 있어서의 긴 변 주형판(31)과 대향하는 부분에는, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 티스부(119a, 119b)가 마련된다. 또한, 짧은 변 본체부(112)에 있어서의 짧은 변 주형판(32)과 대향하는 부분에는, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 티스부(119c, 119d)가 마련된다. 또한, 긴 변 본체부(113)에 있어서의 긴 변 주형판(33)과 대향하는 부분에는, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 티스부(119e, 119f)가 마련된다. 또한, 짧은 변 본체부(114)에 있어서의 짧은 변 주형판(34)과 대향하는 부분에는, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 티스부(119g, 119h)가 마련된다. 구체적으로는, 각 티스부(119)는 티스부(119a, 119b, 119c, 119d, 119e, 119f, 119g, 119h)의 순으로 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 환상으로 배치된다.

이와 같이, 철심 코어(110)는 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 외측면과 대향하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 병설되는 티스부(119)를 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에서는, 철심 코어(110)의 티스부(119) 및 당해 티스부(119)에 권회되는 코일(130)에 의해 형성되는 자극부(120)가 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 배치된다. 본 발명자는, 주형(30)에 대하여 이렇게 자극부(120)를 배치함으로써, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능해지는 것을 발견하였다. 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에 의해 주형(30) 내의 용강(2)에 발생하는 유동에 대하여는, 후술에서 상세하게 설명한다.

티스부(119)는 본체부로부터 주형(30)측을 향해 수평 방향으로 직육면체상으로 돌출되고, 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 서로 간격을 두고 마련된다. 티스부(119)의 Z축 방향의 높이는, 예를 들어 본체부와 동일 정도이다. 상술한 바와 같이, 티스부(119) 및 당해 티스부(119)에 권회되는 코일(130)은 교류 전류의 인가 시에 있어서 자극으로서 기능하므로, 각 티스부(119)의 크기 및 각 티스부(119) 사이의 위치 관계는 전자 교반 장치(100)에 의해 발생하는 자계에 영향을 준다. 따라서, 각 티스부(119)의 크기 및 각 티스부(119) 사이의 위치 관계는, 전자 교반 장치(100)에 의해 용강(2)에 대하여 원하는 전자력을 부여할 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다.

긴 변 본체부에 마련되는 티스부(119a, 119b, 119e, 119f)(이하, 긴 변측 티스부라고도 호칭함)의 긴 변 방향의 폭 X1은, 예를 들어 240mm이다. 또한, 짧은 변 본체부에 마련되는 티스부(119c, 119d, 119g, 119h(이하, 짧은 변측 티스부라고도 호칭함)의 짧은 변 방향의 폭 Y1은, 예를 들어 190mm이다. 또한, 긴 변측 티스부의 긴 변 방향의 폭 X1과 짧은 변측 티스부의 짧은 변 방향의 폭 Y1은, 반드시 일치하지 않아도 되지만, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 보다 안정되게 발생시키기 위해서, 동일 정도로 하는 것이 바람직하다.

긴 변측 티스부간(예를 들어, 티스부(119a)와 티스부(119b) 사이)의 간격 X2는, 예를 들어 140mm이다. 또한, 짧은 변측 티스부간(예를 들어, 티스부(119g)와 티스부(119h) 사이)의 간격 Y2는, 예를 들어 140mm이다.

주형 긴 변 방향에 대향하는 자극부(120) 사이(예를 들어, 자극부(120d)와 자극부(120g) 사이)의 간격 X3은, 예를 들어 775mm이다. 또한, 주형 짧은 변 방향에 대향하는 자극부(120) 사이(예를 들어, 자극부(120b)와 자극부(120e) 사이)의 간격 Y3은, 예를 들어 670mm이다.

티스부(119)의 연직 방향의 위치 및 크기(즉, 철심 코어(110)의 연직 방향의 위치 및 크기)는, 침지 노즐(6)의 위치 및 크기나 용강(2)의 탕면의 위치에 따라서 적절히 설정된다.

티스부(119)의 상면과 용강(2)의 탕면의 연직 방향의 거리 Z1은, 예를 들어 280mm이다. 또한, 티스부(119)의 하면과 용강(2)의 탕면의 연직 방향의 거리 Z2는, 예를 들어 580mm이다.

또한, 침지 노즐(6)의 저면과 용강(2)의 탕면의 연직 방향의 거리 Z11은, 예를 들어 250mm이다. 또한, 침지 노즐(6)의 내경 D11은, 예를 들어 90mm이다. 또한, 침지 노즐(6)의 외경 D12는, 예를 들어 145mm이다. 또한, 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 저부로부터의 높이 Z12는, 예를 들어 85mm이다. 또한, 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 폭 D13은, 예를 들어 80mm이다. 또한, 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)은, 예를 들어 노즐 내측으로부터 노즐 외측을 향함에 따라서 상향으로 15° 기울어 있다. 침지 노즐(6)에는, 이러한 토출 구멍(61)이 짧은 변 주형판(32, 34)에 대향하는 위치에 한 쌍 마련된다.

코일(130)은 각 티스부(119)에 대하여 각 티스부(119)의 돌출 방향을 권회 축 방향으로서 권회된다(즉, 각 티스부(119)를 각 티스부(119)의 돌출 방향으로 자화하게 코일(130)이 권회된다). 예를 들어, 티스부(119a, 119b, 119c, 119d, 119e, 119f, 119g, 119h)에 대하여 코일(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g, 130h)이 각각 권회된다. 그것에 의해, 자극부(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h)가 형성된다. 긴 변측 티스부에 대하여는 Y축 방향을 권회 축 방향으로 하여 코일(130)이 권회되고, 짧은 변측 티스부에 대하여는 X축 방향을 권회 축 방향으로 하여 코일(130)이 권회된다.

코일(130)을 형성하는 도선으로서는, 예를 들어 단면이 10mm×10mm이며, 내부에 직경 5mm 정도의 냉각수로를 갖는 구리제의 것이 사용된다. 전류 인가 시에는, 당해 냉각수로를 사용하여 당해 도선이 냉각된다. 당해 도선은 절연지 등에 의해 그 표층이 절연 처리되어 있으며, 층상으로 권회하는 것이 가능하다. 예를 들어, 각 코일(130)은 당해 도선을 2 내지 4층 정도 권회함으로써 형성된다.

도 1에 도시한 전원 장치(150)는 이러한 복수의 코일(130)의 각각과 접속된다. 전원 장치(150)는 주형(30) 내에 회전자계를 발생시키도록, 코일(130)의 배열순으로 위상을 90°씩 어긋나게 하여 각 코일(130)에 대하여 교류 전류를 인가한다. 그것에 의해, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력이 부여될 수 있다. 전원 장치(150)는 구체적으로는 1.0Hz 내지 6.0Hz의 교류 전류를 각 코일(130)에 대하여 인가하는 것이 바람직하고, 1.0Hz 내지 4.0Hz의 교류 전류를 인가하는 것이 더욱 바람직하다.

전원 장치(150)의 구동은, 프로세서 등을 포함하는 제어 장치(도시하지 않음)가 소정의 프로그램에 따라서 동작함으로써 적절히 제어될 수 있다. 구체적으로는, 당해 제어 장치에 의해, 각 코일(130)에 인가되는 전류값(실효값) 및 주파수가 제어됨으로써, 용강(2)에 대하여 부여되는 전자력의 강도가 제어될 수 있다. 또한, 각 코일(130)에 대한 교류 전류의 인가 방법에 대하여는, 후술에서 상세하게 설명한다.

케이스(170)는 철심 코어(110) 및 코일(130)을 덮는 환상의 중공 부재이다. 케이스(170)의 크기는 전자 교반 장치(100)에 의해 용강(2)에 대하여 원하는 전자력을 부여할 수 있도록 적절히 결정될 수 있다. 또한, 전자 교반 장치(100)에 의해 발생하는 자계에서는, 코일(130)로부터 케이스(170)의 측벽을 통과하여 주형(30) 내에 자속이 입사되기 때문에, 케이스(170)의 재료로서는, 예를 들어 비자성체 스테인리스 또는 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 등의, 비자성이며 또한 강도가 확보 가능한 부재가 사용된다.

<3. 전자 교반 장치의 동작>

계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.

도 4는, 전자 교반 장치(100)의 각 코일(130)에 교류 전류가 인가되고 있는 모습의 일례를 나타내는 상면 단면도이다. 구체적으로는 도 4는, 주형(30)을 통해 X-Y 평면과 평행한 도 1에 나타내는 A1-A1 단면에 관한 단면도이다. 도 5는, 전자 교반 장치(100)의 각 코일(130)에 인가되는 교류 전류의 위상에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

전자 교반 장치(100)에서는, 전원 장치(150)는 상술한 바와 같이, 코일(130)의 배열순으로 위상이 90°씩 어긋나도록, 각 코일(130)에 대하여 교류 전류를 인가한다. 예를 들어, 전원 장치(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 위상이 90°씩 어긋난 2상 교류 전류(+U, +V)를 코일(130)에 대하여 인가한다. 전류의 방향까지 고려하면, 전원 장치(150)는 +U, +V, -U, -V의, 90°씩 위상이 어긋난 4종류의 교류 전류를 코일(130)에 대하여 인가할 수 있다. 도 5에서는, 이들 4종류의 교류 전류의 위상을 개략적으로 도시하고 있다. 도 5에 있어서, 원주 상의 위치가 각 교류 전류간의 위상을 나타내고, 예를 들어 +V는, +U보다도 90°만큼 위상이 지연되어 있는 것을 나타내고 있다.

어느 하나의 코일(130)에 대하여 +U의 교류 전류가 인가되면, 그 인접한 코일(130)에는 +V의 교류 전류가 인가되고, 또한 그 인접한 코일(130)에는 -U의 교류 전류가 인가되고, 또한 그 인접한 코일(130)에는 -V의 교류 전류가 인가된다. 그 인접한 코일(130)로부터 앞에 배열되는 코일(130)에는, 마찬가지로 순차로 +U, +V, -U, -V의 교류 전류가 각각 인가된다. 예를 들어, 코일(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g, 130h)에 대하여 +U, +V, -U, -V, +U, +V, -U, -V의 교류 전류가 각각 인가된다.

각 코일(130)에 대하여 이러한 위상차에서 교류 전류가 인가됨으로써, 주형(30) 내에 주형(30)의 둘레 방향으로 회전하는 회전자계가 발생하게 된다. 그것에 의해, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 주형(30)의 둘레 방향에 따른 전자력이 부여되므로, 용강(2)에 있어서 연직축 주위의 선회류가 발생하게 된다.

또한, 2상 교류 전류를 사용하여 전자 교반 장치(100)에 의해 회전자계를 발생시킴으로써, 3상 교류 전원을 사용하는 경우와 비교하여, 보다 저렴하게 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시킬 수 있다. 2상 교류 전류를 사용하는 경우에는, 코일(130)의 배열순으로 위상이 90°씩 어긋나도록, 각 코일(130)에 대하여 교류 전류를 인가할 필요가 있기 때문에, 코일(130)의 수가 4의 배수가 되도록 하는 것이 바람직하다.

실시예 1

본 실시 형태에 있어서 주형(30) 내의 용강(2)에 발생하는 유동을 확인하기 위해 행한 전자장 해석 시뮬레이션의 결과에 대하여 설명한다.

(시뮬레이션 1)

각종 시뮬레이션 조건을 후술하는 바와 같이 설정하고, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100) 및 비교예에 따른 전자 교반 장치(900)의 각각에 대하여 전자장 해석 시뮬레이션을 행하였다.

여기서, 도 6을 참조하여, 비교예에 따른 전자 교반 장치(900)에 대하여 설명한다. 도 6은, 비교예에 따른 전자 교반 장치(900)를 나타내는 상면 단면도이다. 구체적으로는 도 6은, 연속 주조기(1)에 대하여 전자 교반 장치(100) 대신에 전자 교반 장치(900)를 적용한 경우에 있어서의 도 1에 나타내는 A1-A1 단면에 관한 단면도이다.

비교예에 관한 전자 교반 장치(900)에서는, 상술한 전자 교반 장치(100)와 비교하여, 철심 코어(910)에 있어서 각 본체부에 있어서의 주형(30)측의 부분에 티스부(919(919a, 919b, 919c, 919d))가 1변에 대하여 하나만 마련되는 점이 다르다. 따라서, 비교예에 따른 전자 교반 장치(900)에서는, 철심 코어(910)의 티스부(919) 및 당해 티스부(919)에 권회되는 코일(930(930a, 930b, 930c, 930d))에 의해 형성되는 자극부(920(920a, 920b, 920c, 920d))가 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 하나 배치된다.

구체적으로는, 긴 변 본체부(111), 짧은 변 본체부(112), 긴 변 본체부(113) 및 짧은 변 본체부(114)에 있어서의 대응하는 주형판과 대향하는 부분에는, 티스부(919a, 919b, 919c, 919d)가 각각 마련된다. 또한, 티스부(919a, 919b, 919c, 919d)에 대하여 코일(930a, 930b, 930c, 930d)이 각각 권회된다. 그것에 의해, 자극부(920a, 920b, 920c, 920d)가 형성된다. 긴 변측 티스부(919a, 919c)의 긴 변 방향의 폭 X91은, 625mm이다. 또한, 짧은 변측 티스부(919b, 919d)의 짧은 변 방향의 폭 Y91은, 520mm이다.

또한, 비교예에 따른 전자 교반 장치(900)에 있어서, 상술한 전자 교반 장치(100)와 마찬가지로, 주형(30) 내에 회전자계를 발생시키도록, 코일(930)의 배열순으로 위상을 90°씩 어긋나게 하여 각 코일(930)에 대하여 교류 전류가 인가된다. 그것에 의해, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력이 부여될 수 있다.

본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 조건은 이하와 같다. 또한, 철심 코어(110)의 재질을 규소 강판으로 하고, 철심 코어(110) 내에 와전류가 발생하지 않는 것으로 하여 전자장 해석 시뮬레이션을 행하였다.

주조편의 긴 변 방향의 폭 X11: 456mm

주조편의 짧은 변 방향의 폭 Y11: 339mm

주형판의 두께 T11: 25mm

긴 변측 티스부의 긴 변 방향의 폭 X1: 240mm

짧은 변측 티스부의 짧은 변 방향의 폭 Y1: 190mm

긴 변측 티스부간의 간격 X2: 140mm

짧은 변측 티스부간의 간격 Y2: 140mm

주형 긴 변 방향에 대향하는 자극부간의 간격 X3: 775mm

주형 짧은 변 방향에 대향하는 자극부간의 간격 Y3: 670mm

티스부의 상면과 용강의 탕면의 연직 방향의 거리 Z1: 280mm

티스부의 하면과 용강의 탕면의 연직 방향의 거리 Z2: 580mm

주형판의 도전율: 7.14×10⁵S/m

용강의 도전율: 2.27×10⁵S/m

코일에 있어서의 권취선: 36턴

코일에 인가되는 교류 전류의 전류값(실효값): 640A

코일에 인가되는 교류 전류의 전류 주파수: 1.8Hz

또한, 비교예에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 조건은, 본 실시 형태에 관한 조건으로부터 X1, Y1, X2 및 Y2의 조건을 삭제하고, 이하의 X91 및 Y91의 조건을 추가한 조건으로 하였다.

긴 변측 티스부의 긴 변 방향의 폭 X91: 625mm

짧은 변측 티스부의 짧은 변 방향의 폭 Y91: 520mm

상기 전자장 해석 시뮬레이션의 결과를, 도 7 내지 도 10에 나타낸다. 도 7은, 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어(110)의 연직 방향 중심 위치의 수평면 내에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8은, 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 긴 변 주형판(33)의 내측면 근방에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9는, 비교예에 따른 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어(910)의 연직 방향 중심 위치의 수평면 내에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10은, 비교예에 따른 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 긴 변 주형판(33)의 내측면 근방에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7 내지 도 10에서는, 용강(2)의 단위 체적당 작용하는 전자력(N/m³)을 벡터량으로서 나타낸 로렌츠힘 밀도 벡터가 화살표에 의해 나타나 있다.

비교예에 대하여, 도 9를 참조하면, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키도록 전자력이 분포하고 있는 것이 확인된다. 그러나, 도 10을 참조하면, 비교예에서는, 비교적 큰 연직 방향 성분을 갖는 전자력이 확인된다. 예를 들어, 주형(30) 내의 상방측 영역 R1에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 상측 방향을 향하는 전자력이 비교적 많이 확인된다. 또한, 주형(30) 내의 하방측 영역 R2에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 하측 방향을 향하는 전자력이 비교적 많이 확인된다. 구체적으로는, 비교예에 따른 전자장 해석 시뮬레이션의 결과에 의하면, 정방향 및 부방향을 각각 상측 방향 및 하측 방향으로 정의한 경우, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분의 최댓값은 479N/m³이며, 최솟값은 -378N/m³이며, 평균값은 57N/m³이었다.

여기서, 도 11을 참조하여, 코일에 의해 발생하는 자계에 있어서의 누설 자속에 대하여 설명한다. 도 11에서는, 주형(30)의 측방에 위치하는 자극부(203)가 모식적으로 도시되어 있다. 자극부(203)는 철심 코어의 티스부(201) 및 당해 티스부(201)에 권회된 코일(202)에 의해 형성된다.

코일(202)에 교류 전류가 인가되면, 먼저, 자속(221)이 자극부(203)로부터 주형판(230)에 수평 방향으로 입사한다. 그것에 의해, 주형판(230)을 수평 방향으로 통과하는 자속이 시간 변화하는 것에서 기인하여 주형판(230) 내에 와전류(211)가 발생한다. 여기서, 주형판(230) 내에 발생하는 와전류(211)는, 자극부(203)로부터 주형판(230)에 수평 방향으로 입사하는 자속(221)을 약화시키는 자계를 발생시키는 방향으로 흐른다. 따라서, 주형판(230)으로부터 자극부(203)에 수평 방향으로 입사하는 자속(222)이 자속(221)에 작용함으로써, 자극부(203)로부터 주형판(230)에 수평 방향으로 입사하는 자속(221)을 약화시킬 수 있다. 그것에 의해, 자극부(203)에 의해 발생하는 자계에 있어서, 자극부(203)로부터 주형판(230)에 수평 방향으로 입사하는 자속을 약화시킬 수 있어, 연직 방향 성분을 갖는 누설 자속(223)이 발생한다.

비교예에서는, 이러한 누설 자속이 비교적 많이 발생하는 것에서 기인하여 비교적 큰 연직 방향 성분을 갖는 전자력이 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 것으로 생각된다.

본 실시 형태에 대하여, 도 7을 참조하면, 비교예와 마찬가지로, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키도록 전자력이 분포하고 있는 것이 확인된다. 여기서, 도 8을 참조하면, 로렌츠힘 밀도 벡터의 각각이 기본적으로 수평 방향 성분을 주로 갖는 것이 확인된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분이 비교예와 비교하여 저감되어 있는 것이 확인된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 결과에 의하면, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분의 최댓값은 323N/m³이며, 최솟값은 -212N/m³이며, 평균값은 7.5N/m³이었다. 이것으로부터도, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분이 비교예와 비교하여 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

전자 교반 장치의 자극부에 의해 발생하는 자계에 있어서, 상술한 바와 같이, 주형판에 있어서 발생하는 와전류에서 기인하여 누설 자속이 발생한다. 여기서, 자극부로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속이 강해질수록, 주형판에 있어서 발생하는 와전류가 커진다. 그것에 의해, 자극부로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속이 와전류에 의해 약화될 수 있는 효과가 커진다. 따라서, 자극부로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속이 강해질수록, 누설 자속이 많이 발생한다.

본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에서는, 비교예와 달리, 자극부(120)가 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 배치된다. 따라서, 1개당 자극부(120)에 의해 발생시키는 자계를 약화시킬 수 있다. 그것에 의해, 자극부(120)로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속을 약화시킬 수 있으므로, 누설 자속의 발생을 억제할 수 있다. 이러한 이유로 인하여, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분이 비교예와 비교하여 저감된다고 생각된다.

여기서, 도 12를 참조하여, 인접하는 자계의 상호 작용에 대하여 설명한다. 도 12에서는, 서로 역방향의 전류가 흐르는 전선(301) 및 전선(302)이 모식적으로 나타나 있다. 전선(301)에는, 지면 표측으로부터 지면 이측을 향하여 전류가 흐른다. 따라서, 전선(301) 주위에는, 지면 시계 방향의 자계(311)가 발생한다. 한편, 전선(302)에는, 지면 이측으로부터 지면 표측을 향하여 전류가 흐른다. 따라서, 전선(302) 주위에는, 지면 반시계 방향의 자계(312)가 발생한다.

전선(301)과 전선(302) 사이의 거리가 비교적 긴 거리 L1인 경우, 전선(301)과 전선(302) 사이에 있어서 자계(311) 및 자계(312)는 상호 강화되므로, 전선(301)과 전선(302) 사이에 있어서의 자속(321)은 비교적 강해진다. 한편, 전선(301)과 전선(302) 사이의 거리가 비교적 짧은 거리 L2인 경우, 전선(301)과 전선(302) 사이에 있어서 자계(311) 및 자계(312)는 서로 상쇄하므로, 전선(301)과 전선(302) 사이에 있어서의 자속(322)은 비교적 약해진다.

이와 같이, 서로 역방향으로 흐르는 전류에 의해 발생하는 인접하는 자계가 비교적 가까운 경우, 양쪽의 자계가 서로 상쇄하는 효과를 발휘할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에서는, 비교예와 비교하여, 각 자극부(120)의 주형(30)의 둘레 방향에 있어서의 폭이 작고, 각 코일(130)에 있어서 서로 역방향으로 흐르는 전류의 사이의 거리가 짧으므로, 인접하는 자계가 서로 상쇄한다. 그 때문에, 각 자극부(120)로부터 주형판에 입사하는 자속은 약해진다. 그 때문에, 주형판에 발생하는 와전류는 작아진다. 또한, 주형판에 발생하는 와전류의 범위에 대해서도 주형(30)의 둘레 방향에 있어서의 폭이 작고, 각 와전류에 있어서 서로 역방향으로 흐르는 전류의 사이의 거리가 짧으므로, 인접하는 자계가 서로 상쇄하는 효과를 발휘할 수 있다. 그 결과로서, 와전류에 의해 발생하는 자속을 매우 약하게 하는 효과를 발휘할 수 있다. 그것에 의해, 누설 자속의 발생을 억제할 수 있다. 이러한 이유로부터도, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분이 비교예와 비교하여 저감된다고 생각된다.

또한, 각 자극부(120)의 주형(30)의 둘레 방향에 있어서의 폭을 작게 할수록, 주형판에 발생하는 와전류에 의해 발생하는 자속을 약하게 하는 효과를 보다 향상시키는 것이 기대된다. 그러나, 각 자극부(120)의 치수가 작아지는 것에 의해 1개당 자극부(120)가 발생 가능한 자계가 과잉으로 약해짐으로써, 용강(2)에 부여되는 전자력을 확보하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 예를 들어, 자극부(120)를 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 3개 이상 배치하는 경우, 용강(2)에 부여되는 전자력을 확보하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 한편, 자극부(120)가 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 배치되는 본 실시 형태에서는, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키도록 전자력이 분포하고 있는 것이 확인되었다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에 의하면, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키도록 전자력을 부여할 수 있다. 또한, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제작할 때에 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정을 요하지 않고, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능해진다.

(시뮬레이션 2)

이어서, 본 실시 형태 및 비교예의 각각에 대하여, 상술한 시뮬레이션 조건으로부터 코일에 인가되는 교류 전류의 전류 주파수를 다양하게 변경하면서 전자장 해석 시뮬레이션을 행하였다.

전자장 해석 시뮬레이션의 결과를, 도 13, 도 14 및 표 1에 나타낸다. 도 13은, 본 실시 형태 및 비교예의 각각에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 전류 주파수와 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분의 평균값과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14는, 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 전류 주파수와 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 평균 전자력과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다. 표 1은 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 각 전류 주파수에 관한 전자력의 연직 방향 성분의 평균값 및 평균 전자력의 값을 나타낸다. 또한, 평균 전자력은 용강(2)에 부여되는 전자력의 절댓값(크기)의 평균값에 상당한다.

도 13을 참조하면, 본 실시 형태에서는, 각 전류 주파수에 대하여, 비교예와 비교하여, 전자력의 연직 방향 성분의 평균값이 낮아져 있는 것이 확인되었다. 이로부터, 본 실시 형태에서는, 전류 주파수에 구애받지 않고, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분이 비교예와 비교하여 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

도 13 및 표 1을 참조하면, 전자력의 연직 방향 성분의 평균값은, 기본적으로 전류 주파수가 낮아짐에 따라서 작아지는 것을 알 수 있다. 여기서, 전류 주파수가 낮을수록, 자극부(120)에 의해 발생하는 자계는 약해지므로, 자극부(120)로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속이 약해진다. 따라서, 자극부(120)에 의해 발생하는 자계에 있어서 누설 자속이 발생하는 것이 억제된다. 그것에 의해, 전류 주파수가 낮아짐에 따라서 전자력의 연직 방향 성분의 평균값이 작아지는 것으로 생각된다.

또한, 본 실시 형태에 대하여, 전자력의 연직 방향 성분의 평균값은, 전류 주파수가 4.3Hz 근방인 경우에 최댓값을 취하고, 전류 주파수가 4.3Hz 근방을 초과하는 영역에 있어서, 전류 주파수가 높아짐에 따라서 완만하게 작아지는 것을 알 수 있다. 여기서, 전류 주파수가 비교적 높은 경우, 자극부(120)로부터 주형판에 수평 방향으로 입사하는 자속이 주형판에 발생하는 와전류에 의해 약화될 수 있는 효과가 커지는 것에서 기인하여 자극부(120)로부터 주형판을 통과하여 주형 내에 도달하는 자속이 감소한다. 그것에 의해, 전류 주파수가 4.3Hz 근방을 초과할 정도로 높은 영역에 있어서, 전류 주파수가 높아짐에 따라서 전자력의 연직 방향 성분의 평균값이 완만하게 작아지는 것으로 생각된다.

도 14 및 표 1을 참조하면, 평균 전자력은 기본적으로 전류 주파수가 낮아짐에 따라서 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은, 상술한 바와 같이, 전류 주파수가 낮을수록 자극부(120)에 의해 발생하는 자계가 약해지는 것에서 기인하는 것으로 생각된다.

또한, 본 실시 형태에 대하여, 평균 전자력은 전류 주파수가 3.9Hz 근방인 경우에 최댓값을 취하고, 전류 주파수가 3.9Hz 근방을 초과하는 영역에 있어서, 전류 주파수가 높아짐에 따라서 완만하게 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은, 상술한 바와 같이, 전류 주파수가 3.9Hz 근방을 초과할 정도로 높은 영역에 있어서, 자극부(120)로부터 주형판을 통과하여 주형 내에 도달하는 자속이 감소하는 것에서 기인하는 것으로 생각된다.

상기한 바와 같이, 전류 주파수가 낮아짐에 따라서, 전자력의 연직 방향 성분의 평균값이 작아지므로, 주형(30) 내의 용강(2)에 발생하는 연직 방향의 유동을 억제하는 효과가 커진다. 한편, 전류 주파수가 낮아짐에 따라서, 평균 전자력이 작아지므로, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 선회류를 발생시켜 용강(2)을 교반하는 효과가 작아진다. 이와 같이, 용강(2)에 발생하는 연직 방향의 유동을 억제하는 효과와 용강(2)에 대하여 선회류를 발생시켜 용강(2)을 교반하는 효과 사이에는, 트레이드오프의 관계가 있다.

실시예 2

본 실시 형태에 있어서 제조되는 주조편의 품질을 확인하기 위해 행한 실기 시험의 결과에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 상술한 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)와 마찬가지의 구성을 갖는 전자 교반 장치를, 실제로 조업에 사용하고 있는 연속 주조기(도 1에 나타내는 연속 주조기(1)와 마찬가지의 구성을 갖는 것)에 설치하고, 코일(130)에 인가하는 교류 전류의 전류 주파수의 값을 다양하게 변경하면서 연속 주조를 행하였다. 그리고, 주조 후에 얻어진 주조편에 대하여, 표면 품질 및 내질을 목시 및 초음파 탐상 검사에 의해 각각 조사하였다. 연속 주조의 조건은 이하와 같다.

주조편의 긴 변 방향의 폭 X11: 456mm

주조편의 짧은 변 방향의 폭 Y11: 339mm

주형판의 두께 T11: 25mm

긴 변측 티스부의 긴 변 방향의 폭 X1: 240mm

짧은 변측 티스부의 짧은 변 방향의 폭 Y1: 190mm

긴 변측 티스부간의 간격 X2: 140mm

짧은 변측 티스부간의 간격 Y2: 140mm

주형 긴 변 방향에 대향하는 자극부간의 간격 X3: 775mm

주형 짧은 변 방향에 대향하는 자극부간의 간격 Y3: 670mm

티스부의 상면과 용강의 탕면의 연직 방향의 거리 Z1: 280mm

티스부의 하면과 용강의 탕면의 연직 방향의 거리 Z2: 580mm

코일에 있어서의 권취선: 36턴

코일에 인가되는 교류 전류의 전류값(실효값): 640A

침지 노즐(6)의 저면과 용강(2)의 탕면의 연직 방향의 거리 Z11: 250mm

침지 노즐(6)의 내경 D11: 90mm

침지 노즐(6)의 외경 D12: 145mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 저부로부터의 높이 Z12: 85mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 폭 D13: 80mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 기울기: 노즐 내측으로부터 노즐 외측을 향함에 따라서 상향으로 15°

실기 시험의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 있어서는, 주조편의 품질에 대하여, 결함이 거의 발견되지 않아 손질이 불필요한 레벨이었을 경우에는 「○」를, 결함이 발견되어 손질이 필요한 경우에는 「△」를, 결함이 많이 발견되어 손질을 행한 경우이어도 품질 엄격재로서는 사용 불가였을 경우에는 「×」를 붙여서 표현하고 있다.

표 2를 참조하면, 전류 주파수가 1.0Hz 내지 6.0Hz인 경우, 주조편의 품질은 표면 품질 및 내부 품질의 양쪽 모두에 대하여 양호한 것이 확인되었다. 따라서, 코일(130)에 대하여 1.0Hz 내지 6.0Hz의 교류 전류를 인가함으로써, 주조편의 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 이것은, 전류 주파수가 1.0Hz 내지 6.0Hz인 경우, 용강(2)에 발생하는 연직 방향의 유동을 억제하는 효과 및 용강(2)에 대하여 선회류를 발생시켜 용강(2)을 교반하는 효과의 양쪽 모두가 효과적으로 얻어지는 것에 의한 것으로 생각된다.

그런데, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 평균 전자력은, 상술한 바와 같이, 전류 주파수가 3.9Hz 근방을 초과하는 영역에 있어서, 전류 주파수가 높아짐에 따라서 완만하게 작아진다. 또한, 전자 교반 장치(100)에 있어서의 소비 전력은, 전류 주파수가 높을수록 커지기 때문에, 전류 주파수를 4.0Hz보다도 높게 하는 이점은 확인되지 않는다. 따라서, 코일(130)에 대하여 1.0Hz 내지 4.0Hz의 교류 전류를 인가함으로써, 주조편의 품질을 효과적으로 향상시키면서, 소비 전력을 억제할 수 있다.

실시예 3

본 실시 형태에 있어서 주형(30) 내의 용강(2)에 발생하는 유동을 더욱 상세하게 확인하기 위해 행한 열유동 해석 시뮬레이션의 결과에 대하여 설명한다.

(시뮬레이션 1)

전류 주파수를 1.2Hz로 설정하여 행한 본 실시 형태에 관한 전자 교반 장치(100)에 관한 상술한 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진 용강(2)에 부여되는 전자력의 분포 결과를 사용하여, 열유동 해석 시뮬레이션을 행하였다.

본 실시 형태에 따른 열유동 해석 시뮬레이션의 조건은 이하와 같다.

주조편의 긴 변 방향의 폭 X11: 456mm

주조편의 짧은 변 방향의 폭 Y11: 339mm

침지 노즐(6)의 저면과 용강(2)의 탕면의 연직 방향의 거리 Z11: 250mm

침지 노즐(6)의 내경 D11: 90mm

침지 노즐(6)의 외경 D12: 145mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 저부로부터의 높이 Z12: 85mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 폭 D13: 80mm

침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)의 기울기: 노즐 내측으로부터 노즐 외측을 향함에 따라서 상향으로 15°

주조 속도(주조편이 인발되는 속도): 0.6m/min

상기 열유동 해석 시뮬레이션의 결과를, 도 15 내지 도 17에 나타낸다. 도 15는, 본 실시 형태에 따른 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 침지 노즐(6)의 중심선을 통해 주형의 긴 변 방향에 평행한 단면 내에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16은, 본 실시 형태에 따른 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서 하방으로 50mm 이격된 수평면(철심 코어(110)보다 상방의 수평면) 내에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17은, 본 실시 형태에 따른 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서 하방으로 430mm 이격된 수평면(철심 코어(110)의 연직 방향 중심 위치의 수평면) 내에 있어서의 주형(30) 내의 용강(2)의 온도 및 교반 유속의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 15 내지 도 17에서는, 용강(2)의 각 위치에 대해서의 유속(m/s)을 벡터량으로서 나타낸 유속 벡터가 화살표에 의해 나타나 있다. 또한, 도 15 내지 도 17에서는, 그레이스케일의 농담에 의해 온도 분포가 나타나 있고, 진한 부분일수록 온도가 높은 영역인 것을 나타내고 있다.

도 15를 참조하면, 침지 노즐(6) 내를 통하여 주형(30) 내에 보내진 용강(2)이 토출 구멍(61)으로부터 수평 방향으로 토출되고 있는 모습이 확인된다. 또한, 도 16 및 도 17을 참조하면, 용강(2)이 토출 구멍(61)으로부터 토출되어, 나중에 연직축 주위에 교반되고 있는 모습이 확인된다. 구체적으로는 도 17을 참조하면, 철심 코어(110)의 연직 방향 중심 위치의 수평면 내에 있어서, 주형(30) 내의 용강(2)에 연직축 주위의 선회류가 발생하고 있는 모습이 확인된다. 또한, 도 16을 참조하면, 철심 코어(110)보다 상방의 수평면 내에 있어서도, 주형(30) 내의 용강(2)에 연직축 주위의 선회류가 발생하고 있는 모습이 마찬가지로 확인된다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에 의하면, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능한 것이 보다 상세하게 확인되었다.

(시뮬레이션 2)

이어서, 전류 주파수를 다양하게 변경하면서 행한 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 결과의 각각을 사용한 열유동 해석 시뮬레이션을 행하였다. 구체적으로는, 전류 주파수를 1.0Hz, 1.8Hz, 2.5Hz, 4.0Hz로 각각 설정한 경우의 본 실시 형태에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 결과의 각각을 사용한 열유동 해석 시뮬레이션을 행하였다. 또한, 비교 대상으로서, 전류 주파수를 1.8Hz로 설정하여 행한 비교예에 관한 전자장 해석 시뮬레이션의 결과를 사용한 열유동 해석 시뮬레이션도 행하였다.

열유동 해석 시뮬레이션의 결과를, 도 18에 나타낸다. 도 18은, 본 실시 형태 및 비교예의 각각에 관한 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 탕면에서의 거리와 주형(30) 내의 용강(2)의 교반 유속과의 관계성의 일례를 나타내는 도면이다. 구체적으로는 도 18에서는, 전류 주파수를 1.0Hz, 1.8Hz, 2.5Hz, 4.0Hz로 각각 설정한 경우의 본 실시 형태에 따른 결과와, 비교예에 관한 결과가 각각 나타나 있다. 도 18에 있어서, 교반 유속이 부의 값을 취하는 경우에는, 전자 교반 장치에 의해 발생한 회전자계의 회전 방향과 반대 방향으로 용강(2)이 유동하고 있는 경우에 상당한다.

본 실시 형태에 대하여, 도 18을 참조하면, 철심 코어의 상면으로부터 하면 사이의 영역에서는, 0.15m/s 내지 0.4m/s의 교반 유속이 발생하고 있는 것이 각 전류 주파수에 있어서 확인된다. 또한, 철심 코어보다 상방의 영역에서는, 0.1m/s 내지 0.35m/s의 교반 유속이 발생하고 있는 것이 각 전류 주파수에 있어서 확인된다.

한편, 비교예에 대하여, 도 18을 참조하면, 철심 코어의 상면으로부터 하면 사이의 영역에서는, 0.15m/s 내지 0.4m/s의 교반 유속이 발생하고 있는 것이 확인된다. 그러나, 철심 코어보다 상방의 영역에서는, 본 실시 형태와 비교하여, 교반 유속이 현저하게 저하되어 있는 것이 확인된다. 특히, 탕면 근방의 영역에서는, 교반 유속이 부의 값으로 변해 있는 것이 확인된다. 이것은, 비교예에서는, 용강(2)에 있어서 연직 방향의 유동이 비교적 발생하기 쉬우므로, 용강(2)의 연직 방향의 유동에 의해 연직축 주위의 선회류가 억제된 것에 의한 것으로 생각된다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 철심 코어(110)보다 상방의 영역에 있어서도 용강(2)에 교반 유속을 충분히 발생시킬 수 있는 것이 확인되었다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 주형(30) 내의 용강(2)에 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시킬 수 있는 것이 확인되었다. 특히, 코일(130)에 대하여 1.0Hz 내지 4.0Hz의 교류 전류를 인가한 경우에 있어서, 주형(30) 내의 용강(2)에 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시킬 수 있는 것이 확인되었다.

<4. 정리>

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에서는, 철심 코어(110)는, 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 외측면과 대향하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 병설되는 티스부(119)를 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 전자 교반 장치(100)에서는, 철심 코어(110)의 티스부(119) 및 당해 티스부(119)에 권회되는 코일(130)에 의해 형성되는 자극부(120)가 주형(30)의 외측면의 각각에 대하여 주형(30)의 둘레 방향을 따라서 2개 배치된다. 그것에 의해, 자극부(120)로부터 주형판에 입사하는 자속에 의해 주형판에 발생하는 와전류에 의해 발생하는 자속을 매우 약하게 하는 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 누설 자속의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 주형(30) 내의 용강(2)에 부여되는 전자력의 연직 방향 성분을 저감시키면서, 용강(2)에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키도록 전자력을 부여할 수 있다. 따라서, 제작할 때에 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정을 요하지 않고, 주형(30) 내의 용강(2)에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능해진다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 관련되는 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 응용예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 제작할 때에 폐루프를 형성하는 철심 코어의 연장 방향과 동축 주위에 당해 철심 코어에 코일을 권회하는 공정을 요하지 않고, 주형 내의 용융 금속에 대하여, 연직 방향의 유동을 억제하면서, 연직축 주위의 선회류를 적절하게 발생시키는 것이 가능한 전자 교반 장치를 제공할 수 있다.

1 연속 주조기
2 용강
3 주조편
3a 응고쉘
3b 미응고부
4 레이들
5 턴디쉬
6 침지 노즐
7 이차 냉각 장치
8 주조편 절단기
9 이차 냉각대
11 서포트롤
12 핀치롤
13 세그먼트롤
14 주조편
15 테이블롤
30 주형
31, 33 긴 변 주형판
32, 34 짧은 변 주형판
61 토출 구멍
100 전자 교반 장치
110 철심 코어
111, 113 긴 변 본체부
112, 114 짧은 변 본체부
119 티스부
120 자극부
130 코일
150 전원 장치
170 케이스

Claims (2)

1. 연속 주조용의 사각통상의 주형 내에 회전자계를 발생시킴으로써, 상기 주형 내의 용융 금속에 대하여 연직축 주위의 선회류를 발생시키는 전자력을 부여하는 전자 교반 장치이며,
   상기 주형의 측방에 있어서 상기 주형을 둘러싸고, 상기 주형의 외측면의 각각에 대하여 상기 외측면과 대향하여 상기 주형의 둘레 방향을 따라서 2개 병설되는 티스부를 갖는 철심 코어와,
   상기 철심 코어의 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일과,
   상기 회전자계를 발생시키도록, 상기 코일의 배열순으로 위상을 90°씩 어긋나게 하여 상기 코일의 각각에 대하여 교류 전류를 인가하는 전원 장치
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 교반 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원 장치는, 1.0Hz 내지 4.0Hz의 교류 전류를 상기 코일의 각각에 대하여 인가하는 것을 특징으로 하는 전자 교반 장치.

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