KR102363736B1 - 주형 설비 및 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

이 주형 설비는 주형과, 전자 브레이크 장치와, 제어 장치를 구비하는 주형 설비이다. 침지 노즐에는 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련되고, 상기 전자 브레이크 장치는, 한 쌍 마련되는 티스부를 갖는 철심과, 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일을 구비하고, 일측의 상기 코일은, 제1 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고, 타측의 상기 코일은, 제2 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류를 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하고, 상기 제1 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압 및 상기 제2 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압에 기초하여 상기 한 쌍의 토출 구멍 사이에서의 토출류의 편류를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어한다.

Description

주형 설비 및 연속 주조 방법

본 발명은, 주형 설비 및 연속 주조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2018년 7월 17일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-134408호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

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

여기서, 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. 일반적으로, 이들 불순물의 비중은 용융 금속의 비중보다도 작기 때문에, 연속 주조 중에 용융 금속 내에서 부상하여 제거되는 경우가 많다. 따라서, 주조 속도를 증가시키면, 이 불순물의 부상 분리가 충분히 행해지지 않게 되어, 주조편의 품질은 저하되는 경향이 있다. 이와 같이, 연속 주조에 있어서는, 생산성과 주조편의 품질 사이에는, 트레이드오프의 관계, 즉 생산성을 추구하면 주조편의 품질이 악화되고, 주조편의 품질을 우선하면 생산성이 저하되는 관계가 있다.

근년, 자동차용 외장재 등의 일부의 제품에 요구되는 품질은 해마다 엄격해지고 있다. 따라서, 연속 주조에서는, 품질을 확보하기 위해 생산성을 희생하여 조업이 행해지고 있는 경향이 있다. 이러한 사정을 감안하면, 연속 주조에 있어서는, 주조편의 품질을 확보하면서 생산성을 보다 향상시키는 기술이 요구되고 있었다.

한편, 주조편의 품질에는, 연속 주조 중에 있어서의 주형 내에서의 용융 금속의 유동이 크게 영향을 미치고 있는 것이 알려져 있다. 따라서, 주형 내의 용융 금속의 유동을 적절하게 제어함으로써, 원하는 주조편의 품질을 유지하면서, 고속 안정 조업을 실현하는, 즉 생산성을 향상시키는 것이 가능해질 가능성이 있다.

주형 내의 용융 금속의 유동을 제어하기 위해서, 당해 주형 내의 용융 금속에 전자력을 부여하는 전자력 발생 장치를 사용하는 기술이 개발되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 주형 및 전자력 발생 장치를 포함하는 주형 주변의 부재군을, 편의적으로 주형 설비라고도 한다.

예를 들어, 주형 내의 용융 금속의 유동을 제어하기 위한 전자력 발생 장치로서, 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치를 구비하는 장치가 널리 사용되고 있다. 여기서, 전자 브레이크 장치는 용융 금속에 정자장을 인가함으로써, 당해 용융 금속 중에 제동력을 발생시켜, 당해 용융 금속의 유동을 억제하는 장치이다. 한편, 전자 교반 장치는 용융 금속에 동자장을 인가함으로써, 당해 용융 금속 중에 로렌츠힘이라 불리는 전자력을 발생시켜, 당해 용융 금속에 대하여 주형의 수평면 내에 있어서 선회하는 유동 패턴을 부여하는 장치이다.

전자 브레이크 장치는, 침지 노즐로부터 분출하는 토출류의 기세를 약화시키는 제동력을 용융 금속 중에 발생시키도록 마련되는 것이 일반적이다. 여기서, 침지 노즐로부터의 토출류는 주형의 내벽에 충돌함으로써, 상측 방향(즉, 용융 금속의 탕면이 존재하는 방향)을 향한 상승류 및 하측 방향(즉, 주조편이 인발되는 방향)을 향한 하강류를 형성한다. 따라서, 전자 브레이크 장치에 의해 토출류의 기세를 약화시킬 수 있음으로써, 상승류의 기세를 약화시킬 수 있어, 용융 금속의 탕면의 변동이 억제될 수 있다. 또한, 토출류가 응고쉘에 충돌하는 기세도 약화시킬 수 있기 때문에, 당해 응고쉘의 재용해에 의한 브레이크 아웃을 억제하는 효과도 발휘될 수 있다. 이와 같이, 전자 브레이크 장치는 고속 안정 주조를 목적으로 한 경우에 자주 사용되고 있다. 또한, 전자 브레이크 장치에 의하면, 토출류에 의해 형성되는 하강류의 유속이 억제되기 때문에, 용융 금속 중의 불순물의 부상 분리가 촉진되어, 주조편의 내부 품질을 향상시키는 효과를 얻는 것이 가능해진다.

한편, 전자 브레이크 장치의 단점으로서는, 응고쉘 계면에서의 용융 금속의 유속이 저속이 되기 때문에, 주조편의 표면 품질이 악화되는 경우가 있는 것을 들 수 있다. 또한, 토출류에 의해 형성되는 상승류가 탕면까지 도달하기 어려워지기 때문에, 탕면 온도가 저하됨으로써 피장(皮張)이 발생하고, 내부 품질 결함을 발생시키는 것도 염려된다.

전자 교반 장치는 상기와 같이 용융 금속에 대하여 소정의 유동 패턴을 부여하는, 즉 용융 금속 내에 선회류를 발생시킨다. 이에 의해, 응고쉘 계면에서의 용융 금속의 유동이 촉진되기 때문에, 상술한 Ar 가스 기포나 비금속 개재물 등의 불순물이, 응고쉘에 포착되는 것이 억제되어, 주조편의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 전자 교반 장치의 단점으로서는, 선회류가 주형 내벽에 충돌함으로써, 상술한 침지 노즐로부터의 토출류와 마찬가지로, 상승류 및 하강류가 발생하기 때문에, 당해 상승류가 탕면에서 용융 파우더 등을 말려들게 하여, 당해 하강류가 불순물을 주형 하방으로 억지로 흐르게 함으로써, 주조편의 내부 품질을 악화시키는 경우가 있는 것을 들 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치에는, 주조편의 품질(본 명세서에서는, 표면 품질 및 내부 품질을 의미함)을 확보하는 관점에서, 각각 장점과 단점이 존재한다. 따라서, 주조편의 표면 품질 및 내부 품질을 모두 향상시키는 것을 목적으로 하여, 주형에 대하여 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치를 양쪽 모두 마련한 주형 설비를 사용하여, 연속 주조를 행하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 주형의 장변 주형판의 외측면에 있어서, 상부에 전자 교반 장치를 마련하고, 하방에 전자 브레이크 장치를 마련한 주형 설비가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 주형에 있어서의 한 쌍의 단변 주형판의 각각의 외측에 각각 개개의 전자 브레이크 장치를 배치하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개2008-137031호 공보 일본 특허 공개 평4-9255호 공보

그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 예시되는 전자력 발생 장치를 사용한 연속 주조에서는, 토출 노즐의 폐색에서 기인하는 토출류의 편류가 발생하고, 주조편의 품질이 악화되어버리는 경우가 있는 것이 판명되었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 주조편의 품질을 보다 향상시키는 것이 가능한 주형 설비 및 연속 주조 방법을 제공하는 데 있다.

(1) 본 발명의 제1 양태는, 연속 주조용의 주형과, 상기 주형 내로의 침지 노즐로부터의 용융 금속의 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하는 전자 브레이크 장치와, 상기 전자 브레이크 장치에의 전력의 공급을 제어하는 제어 장치를 구비하는 주형 설비이다. 상기 침지 노즐에는, 상기 주형의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 상기 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련된다. 상기 전자 브레이크 장치는 상기 주형에 있어서의 한 쌍의 장변 주형판의 각각의 외측면에 각각 설치되고, 또한 상기 주형 장변 방향에 있어서의 상기 침지 노즐의 양측에 상기 장변 주형판과 대향하여 한 쌍 마련되는 티스부를 갖는 철심과, 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일을 구비한다. 상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 코일은, 제1 회로에 있어서 서로 직렬로 접속된다. 상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 코일은, 제2 회로에 있어서 서로 직렬로 접속된다. 상기 제어 장치는, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류를 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하고, 상기 제1 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압 및 상기 제2 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압에 기초하여 상기 한 쌍의 토출 구멍 사이에서의 상기 토출류의 편류를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 주형 설비에서는, 상기 제어 장치는, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 차에 기초하여 상기 편류를 검출하고, 상기 편류를 검출한 경우, 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 상기 차가 작아지도록, 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 주형 설비에서는, 상기 주형 내의 상기 용융 금속에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력을 부여하고, 상기 전자 브레이크 장치보다도 상방에 설치되는 전자 교반 장치를 더 구비해도 된다.

(4) 본 발명의 제2 양태는, 전자 브레이크 장치에 의해 주형 내로의 침지 노즐로부터의 용융 금속의 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 연속 주조를 행하는 연속 주조 방법이며, 상기 침지 노즐에는, 상기 주형의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 상기 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련되고, 상기 전자 브레이크 장치는, 상기 주형에 있어서의 한 쌍의 장변 주형판의 각각의 외측면에 각각 설치되고, 또한 상기 주형 장변 방향에 있어서의 상기 침지 노즐의 양측에 상기 장변 주형판과 대향하여 한 쌍 마련되는 티스부를 갖는 철심과, 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일을 구비하고, 상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 코일은, 제1 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고, 상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 코일은, 제2 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류는, 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하다. 이 연속 주조 방법은, 상기 제1 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압 및 상기 제2 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압에 기초하여 상기 한 쌍의 토출 구멍 사이에서의 상기 토출류의 편류를 검출하는 편류 검출 공정과, 검출 결과에 기초하여 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 공정을 포함한다.

(5) 상기 (4)에 기재된 연속 주조 방법에서는, 상기 편류 검출 공정에 있어서, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 차에 기초하여 상기 편류를 검출하고, 상기 편류가 검출된 경우, 상기 전류 제어 공정에 있어서, 기전력이 큰 측의 회로 전류값을 상승시키거나, 또는 기전력이 작은 측의 회로 전류값을 하강시키거나 하는 것 중 적어도 어느 것에 의해 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 상기 차가 작아지도록, 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어해도 된다.

(6) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 연속 주조 방법에서는, 상기 연속 주조는, 상기 전자 브레이크 장치보다도 상방에 설치되는 전자 교반 장치에 의해 상기 주형 내의 상기 용융 금속에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력을 부여함과 함께, 상기 전자 브레이크 장치에 의해 상기 주형 내로의 상기 침지 노즐로부터의 상기 용융 금속의 상기 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 행해져도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연속 주조에 있어서, 주조편의 품질을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 연속 주조기의 일 구성예를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 동 실시 형태에 따른 주형 설비의 Y-Z 평면에서의 단면도이다.
도 3은 주형 설비의, 도 2에 나타내는 A-A 단면에서의 단면도이다.
도 4는 주형 설비의, 도 3에 나타내는 B-B 단면에서의 단면도이다.
도 5는 주형 설비의, 도 3에 나타내는 C-C 단면에서의 단면도이다.
도 6은 전자 브레이크 장치에 의해 용강의 토출류에 대하여 부여되는 전자력의 방향에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전자 브레이크 장치에 있어서의 각 코일의 전기적인 접속 관계에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 침지 노즐의 토출 구멍에의 비금속 개재물의 부착에 의해 한 쌍의 토출 구멍 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있는 경우에 있어서의 토출류의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 한 쌍의 토출 구멍 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있지 않는 경우에 있어서의 주형 내의 용강의 온도 및 유속의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 한 쌍의 토출 구멍 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있는 경우에 있어서의 주형 내의 용강의 온도 및 유속의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 폐색측의 회로에 흐르는 전류의 전류값을 고정하였을 때의 건전(健全)측의 회로에 흐르는 전류의 전류값과 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도의 각각의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 폐색측의 회로에 흐르는 전류의 전류값을 고정하였을 때의 건전측의 회로에 흐르는 전류의 전류값과 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도비와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 주형 내에 발생하는 와전류 및 반자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 응고쉘의 두께가 4mm 또는 5mm가 되는 경우의, 주조 속도와 용강 탕면에서의 거리와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 실기 시험에 있어서의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 각 회로에 발생하는 기전력(역기전력)의 차의 추이를 나타내는 도면이다.
도 16은 실기 시험에 있어서의 각 회로에 흐르는 전류의 전류값의 추이를 나타내는 도면이다.
도 17은 실기 시험에 있어서의 건전측의 제1 회로에 흐르는 전류의 전류값과 핀 홀 개수 밀도와의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명자들은, 특허문헌 1에 예시되는 것 같은, 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치를 구비하는 전자력 발생 장치를 사용한 연속 주조에서는, 이들 장치를 각각 단체로 사용한 경우보다도 주조편의 품질이 악화되어버리는 경우가 있는 이유에 대하여 검토하였다.

연속 주조의 조업의 과정에 있어서, 용강 중에 포함되어 있는 비금속 개재물이 침지 노즐의 토출 구멍에 부착함으로써, 토출 구멍의 개구 면적은 시간의 경과에 수반하여 변화한다. 여기서, 침지 노즐에는, 주형의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련되어 있고, 각 토출 구멍에의 비금속 개재물의 부착은 한 쌍의 토출 구멍 사이에서 불균일하게 진행되는 경우가 많다. 따라서, 한 쌍의 토출 구멍 사이에서, 개구 면적의 차가 발생하는 경우가 있다. 그 경우, 한 쌍의 토출 구멍 사이에서, 토출류의 유량 및 유속이 상이한 편류가 발생한다. 그것에 의해, 전자 브레이크 장치에 의해 튀어오른 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐의 양측에서 비대칭이 된다. 따라서, 주형 내의 용융 금속의 유동을 적절하게 제어하는 것이 곤란해지므로, 주조편의 품질이 악화될 우려가 있다. 따라서, 상술한 전자력 발생 장치와 같이 적어도 전자 브레이크 장치를 구비하는 전자력 발생 장치를 사용하여 주형 내의 용융 금속의 유동을 제어하는 경우, 침지 노즐의 토출 구멍에의 비금속 개재물의 부착에서 기인하는 주조편의 품질 악화를 억제할 수 있다.

특히, 특허문헌 1에 예시되는 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치를 구비하는 전자력 발생 장치를 사용하는 경우, 침지 노즐의 토출 구멍에의 비금속 개재물의 부착에서 기인하는 주조편의 품질 악화의 문제가 보다 현저하다. 구체적으로는, 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치는, 단순하게 양쪽의 장치를 설치하면 간단하게 양쪽의 장치의 장점이 얻어진다는 것은 아니고, 이들 장치는 서로의 효과를 상쇄하도록 영향을 미치는 면도 가지고 있다. 따라서, 전자 브레이크 장치 및 전자 교반 장치를 양쪽 모두 사용한 연속 주조에서는, 이들 장치를 각각 단체로 사용한 경우보다도 주조편의 품질이 악화되어버리는 경우도 적지 않은 것이 판명되었다.

예를 들어, 특허문헌 1과 마찬가지로, 상부에 전자 교반 장치를 마련하고, 하방에 전자 브레이크 장치를 마련한 구성에서는, 침지 노즐의 토출 구멍으로부터의 토출류는, 전자 브레이크 장치에 의해 주형 상방으로 튀어올라 주형 상부에 있어서 전자 교반된다. 따라서, 편류가 발생함으로써 전자 브레이크 장치에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 양측에서 비대칭이 되었을 경우에는, 주형 상부에 있어서의 전자 교반에 의한 선회류의 형성이 저해될 우려가 있다. 따라서, 이 경우에는, 전자 교반에 의한 주조편의 표면 품질의 향상의 효과를 적합하게 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 주조편의 품질이 오히려 악화되어버릴 우려가 있다.

그래서, 본 발명자들은, 코일에 인가되는 전압에 기초하여 토출류의 편류를 검출하여 각 회로의 전류를 제어함으로써, 주조편의 품질을 보다 향상시키는 기술 사상에 상도하였다.

상술한 새로운 지견에 기초하여 이루어진 본 발명에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대하여는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

<1. 연속 주조기의 구성>

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연속 주조기(1)의 구성 및 연속 주조 방법에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 연속 주조기(1)의 일 구성예를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연속 주조기(1)는, 연속 주조용의 주형(110)을 사용하여 용강(2)을 연속 주조하고, 슬래브 등의 주조편(3)을 제조하기 위한 장치이다. 연속 주조기(1)는 주형(110)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)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(110)의 상방에 배치되고, 용강(2)을 저류하여, 당해 용강(2) 중의 개재물을 제거한다. 침지 노즐(6)은 턴디쉬(5)의 하단으로부터 주형(110)을 향해 하방으로 연장되고, 그 선단은 주형(110) 내의 용강(2)에 침지되어 있다. 당해 침지 노즐(6)은 턴디쉬(5)에서 개재물이 제거된 용강(2)을 주형(110) 내에 연속 공급한다.

주형(110)은 주조편(3)의 폭 및 두께에 따른 사각통상이며, 예를 들어 한 쌍의 장변 주형판(후술하는 도 2 등에 나타내는 장변 주형판(111)에 대응함)에서 한 쌍의 단변 주형판(후술하는 도 4 등에 나타내는 단변 주형판(112)에 대응함)을 양측으로부터 끼우게 조립된다. 장변 주형판 및 단변 주형판(이하, 주형판이라 총칭하는 경우가 있음)은, 예를 들어 냉각수가 유동하는 수로가 마련된 수랭 동판이다. 주형(110)은 이러한 주형판과 접촉하는 용강(2)을 냉각시키고, 주조편(3)을 제조한다. 주조편(3)이 주형(110) 하방을 향해 이동함에 따라서, 내부의 미응고부(3b)의 응고가 진행되고, 외각의 응고쉘(3a)의 두께는 점차 두꺼워진다. 이러한 응고쉘(3a)과 미응고부(3b)를 포함하는 주조편(3)은, 주형(110)의 하단으로부터 인발된다.

또한, 이하의 설명에서는, 상하 방향(즉, 주형(110)으로부터 주조편(3)이 인발되는 방향)을 Z축 방향이라고도 호칭한다. Z축 방향을 연직 방향이라고도 호칭한다. 또한, Z축 방향과 수직인 평면(수평면) 내에 있어서의 서로 직교하는 2 방향을, 각각 X축 방향 및 Y축 방향이라고도 호칭한다. 또한, X축 방향을, 수평면 내에 있어서 주형(110)의 장변과 평행한 방향(즉, 주형 폭 방향 또는 주형 장변 방향)으로서 정의하고, Y축 방향을, 수평면 내에 있어서 주형(110)의 단변과 평행한 방향(즉, 주형 두께 방향 또는 주형 단변 방향)으로서 정의한다. X-Y 평면과 평행한 방향을 수평 방향이라고도 호칭한다. 또한, 이하의 설명에서는, 각 부재의 크기를 표현할 때, 당해 부재의 Z축 방향의 길이를 높이라고도 하고, 당해 부재의 X축 방향 또는 Y축 방향의 길이를 폭이라고도 하는 경우가 있다.

여기서, 도 1에서는 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해 도시를 생략하고 있지만, 본 실시 형태에서는, 주형(110)의 장변 주형판의 외측면에 전자력 발생 장치가 설치된다. 그리고, 당해 전자력 발생 장치를 구동시키면서 연속 주조를 행한다. 당해 전자력 발생 장치는 전자 교반 장치 및 전자 브레이크 장치를 구비하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 당해 전자력 발생 장치를 구동시키면서 연속 주조를 행함으로써, 주조편의 품질을 확보하면서, 보다 고속으로의 주조가 가능해진다. 당해 전자력 발생 장치의 구성에 대하여는, 도 2 내지 도 13을 참조하여 후술한다.

이차 냉각 장치(7)는 주형(110)의 하방의 이차 냉각대(9)에 마련되고, 주형(110)의 하단으로부터 인발된 주조편(3)을 지지 및 반송하면서 냉각시킨다. 이 이차 냉각 장치(7)는 주조편(3)의 두께 방향 양측에 배치되는 복수 쌍의 롤(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 롤은, 주조편(3)의 두께 방향 양측에 쌍이 되어 배치되고, 주조편(3)을 지지하면서 반송하는 지지 반송 수단으로서 기능한다. 당해 롤에 의해 주조편(3)을 두께 방향 양측으로부터 지지함으로써, 이차 냉각대(9)에 있어서 응고 도중의 주조편(3)의 브레이크 아웃이나 벌징을 방지할 수 있다.

롤인 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(110)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(110)의 바로 아래의 수직부(9A)에 마련되는 무구동식 롤이며, 주형(110)으로부터 인발된 직후의 주조편(3)을 지지한다. 주형(110)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. 그 때문에, 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 수단에 의해 회전하는 구동식 롤이며, 주조편(3)을 주형(110)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(110)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)(가이드 롤이라고도 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 라인상의 위치에 의해, 및 주조편(3)의 F면(Fixed면, 도 1에서는 좌측 하방측의 면)과 L면(Loose면, 도 1에서는 우측 상방측의 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 후판 상의 주조편(14)은 테이블 롤(15)에 의해 다음 공정의 설비에 반송된다.

이상, 도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 연속 주조기(1)의 전체 구성에 대하여 설명하였다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주형(110)에 대하여 후술하는 구성을 갖는 전자력 발생 장치가 설치되고, 당해 전자력 발생 장치를 사용하여 연속 주조가 행해지면 되고, 연속 주조기(1)에 있어서의 당해 전자력 발생 장치 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. 전자력 발생 장치의 구성>

계속해서, 도 2 내지 도 13을 참조하여, 상술한 주형(110)에 대하여 설치되는 전자력 발생 장치의 구성에 관해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에서는, 전자력 발생 장치(170)가 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)를 구비하는 예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전자력 발생 장치(170)의 구성으로부터 전자 교반 장치(150)가 생략되어도 된다.

도 2 내지 도 5는 본 실시 형태에 따른 주형 설비의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 주형 설비(10)의 Y-Z 평면에서의 단면도이다. 도 3은 주형 설비(10)의, 도 2에 나타내는 A-A 단면에서의 단면도이다. 도 4는 주형 설비(10)의, 도 3에 나타내는 B-B 단면에서의 단면도이다. 도 5는 주형 설비(10)의, 도 3에 나타내는 C-C 단면에서의 단면도이다. 또한, 주형 설비(10)는 Y축 방향에 있어서, 주형(110)의 중심에 대하여 대칭의 구성을 갖기 때문에, 도 2, 도 4 및 도 5에서는, 한 쪽의 장변 주형판(111)에 대응하는 부위만을 도시하고 있다. 또한, 도 2, 도 4 및 도 5에서는 이해를 용이하게 하기 위해서, 주형(110) 내의 용강(2)도 함께 도시하고 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 주형 설비(10)는, 주형(110)의 장변 주형판(111)의 외측면에, 백업 플레이트(121)를 개재하여, 2개의 물 상자(130, 140)와 전자력 발생 장치(170)가 설치되어 구성된다.

주형(110)은 상술한 바와 같이, 한 쌍의 장변 주형판(111)으로 한 쌍의 단변 주형판(112)을 양측으로부터 끼우게 조립된다. 주형판(111, 112)은 동판을 포함한다. 단, 본 실시 형태는 이러한 예에 한정되지 않고, 주형판(111, 112)은 일반적으로 연속 주조기의 주형으로서 사용되는 각종 재료에 의해 형성되어도 된다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 철강 슬래브의 연속 주조를 대상으로 하고 있고, 그 주조편 사이즈는 폭(즉, X축 방향의 길이) 800 내지 2300mm 정도, 두께 즉, Y축 방향의 길이) 200 내지 300mm 정도이다. 즉, 주형판(111, 112)도 당해 주조편 사이즈에 대응한 크기를 갖는다. 즉, 장변 주형판(111)은 적어도 주조편(3)의 폭 800 내지 2300mm보다도 긴 X축 방향의 폭을 갖고, 단변 주형판(112)은 주조편(3)의 두께 200 내지 300mm과 대략 동일한 Y축 방향의 폭을 갖는다.

또한, 상세하게는 후술하지만, 본 실시 형태에서는, 전자력 발생 장치(170)에 의한 주조편(3)의 품질 향상의 효과를 더욱 효과적으로 얻기 위해서, Z축 방향의 길이가 가능한 한 길어지도록 주형(110)을 구성한다. 일반적으로, 주형(110) 내에서 용강(2)의 응고가 진행되면, 응고 수축 때문에 주조편(3)이 주형(110)의 내벽으로부터 이격되어버려, 당해 주조편(3)의 냉각이 불충분해지는 경우가 있는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 주형(110)의 Z 방향의 길이는 용강 탕면에서, 길어도 1000mm 정도가 한계로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이러한 사정을 고려하여, 용강 탕면에서 주형판(111, 112)의 하단까지의 길이가 1000mm 정도가 되도록, 당해 주형판(111, 112)을 형성한다.

백업 플레이트(121, 122)는, 예를 들어 스테인리스를 포함하고, 주형(110)의 주형판(111, 112)을 보강하기 위해서, 당해 주형판(111, 112)의 외측면을 덮도록 마련된다. 이하, 구별을 위해, 장변 주형판(111)의 외측면에 마련되는 백업 플레이트(121)의 것을 장변측 백업 플레이트(121)라고도 하고, 단변 주형판(112)의 외측면에 마련되는 백업 플레이트(122)의 것을 단변측 백업 플레이트(122)라고도 한다.

전자력 발생 장치(170)는, 장변측 백업 플레이트(121)를 통해 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 전자력을 부여하기 위해서, 적어도 장변측 백업 플레이트(121)는 비자성체(예를 들어, 비자성의 스테인리스 등)에 의해 형성될 수 있다. 단, 장변측 백업 플레이트(121)의, 후술하는 전자 브레이크 장치(160)의 철심(코어)(162)(이하, 전자 브레이크 코어(162)라고도 함)의 티스부(164)와 대향하는 부위에는, 전자 브레이크 장치(160)의 자속 밀도를 확보하기 위해서, 자성체인 연철(124)이 매립된다.

장변측 백업 플레이트(121)에는, 또한 당해 장변측 백업 플레이트(121)와 수직인 방향(즉, Y축 방향)을 향해 연신되는 한 쌍의 백업 플레이트(123)가 마련된다. 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 이 한 쌍의 백업 플레이트(123) 사이에 전자력 발생 장치(170)가 설치된다. 이와 같이, 백업 플레이트(123)는 전자력 발생 장치(170)의 폭(즉, X축 방향의 길이), 및 X축 방향의 설치 위치를 규정할 수 있는 것이다. 바꾸어 말하면, 전자력 발생 장치(170)가 주형(110) 내의 용강(2)의 원하는 범위에 대하여 전자력을 부여할 수 있도록, 백업 플레이트(123)의 설치 위치가 결정된다. 이하, 구별을 위해, 당해 백업 플레이트(123)를 폭 방향 백업 플레이트(123)라고도 한다. 폭 방향 백업 플레이트(123)도 백업 플레이트(121, 122)와 마찬가지로, 예를 들어 스테인리스에 의해 형성된다.

물 상자(130, 140)는 주형(110)을 냉각시키기 위한 냉각수를 저장한다. 본 실시 형태에서는 도시한 바와 같이, 한 쪽의 물 상자(130)를 장변 주형판(111)의 상단으로부터 소정의 거리의 영역에 설치하고, 다른 쪽의 물 상자(140)를 장변 주형판(111)의 하단으로부터 소정의 거리의 영역에 설치한다. 이와 같이, 물 상자(130, 140)를 주형(110)의 상부 및 하부에 각각 마련함으로써, 당해 물 상자(130, 140) 사이에 전자력 발생 장치(170)를 설치하는 공간을 확보하는 것이 가능해진다. 이하, 구별을 위해, 장변 주형판(111)의 상부에 마련되는 물 상자(130)를 상부 물 상자(130)라고도 하고, 장변 주형판(111)의 하부에 마련되는 물 상자(140)를 하부 물 상자(140)라고도 한다.

장변 주형판(111)의 내부, 또는 장변 주형판(111)과 장변측 백업 플레이트(121) 사이에는, 냉각수가 통과하는 수로(도시하지 않음)가 형성된다. 당해 수로는 물 상자(130, 140)까지 연장 설치되어 있다. 도시하지 않은 펌프에 의해, 한 쪽의 물 상자(130, 140)로부터 다른 쪽의 물 상자(130, 140)를 향해서(예를 들어, 하부 물 상자(140)로부터 상부 물 상자(130)를 향해), 당해 수로를 통과하여 냉각수가 흘려진다. 이에 의해, 장변 주형판(111)이 냉각되어, 당해 장변 주형판(111)을 통해 주형(110) 내부의 용강(2)이 냉각된다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 단변 주형판(112)에 대해서도, 마찬가지로 물 상자 및 수로가 마련되고, 냉각수가 유동됨으로써 당해 단변 주형판(112)이 냉각된다.

전자력 발생 장치(170)는 전자 교반 장치(150)와 전자 브레이크 장치(160)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)는, 물 상자(130, 140) 사이의 공간에 설치된다. 당해 공간 내에서 전자 교반 장치(150)가 상방에, 전자 브레이크 장치(160)가 하방에 설치된다. 또한, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 높이, 그리고 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 Z축 방향에 있어서의 설치 위치에 대하여는, 하기 [2-2. 전자력 발생 장치의 설치 위치의 상세]에서 상세하게 설명한다.

(전자 교반 장치)

전자 교반 장치(150)는 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 동자장을 인가함으로써, 당해 용강(2)에 대하여 전자력을 부여한다. 전자 교반 장치(150)는 자신이 설치되는 장변 주형판(111)의 폭 방향(즉, X축 방향)의 전자력을 용강(2)에 부여하게 구동된다. 도 4에는, 전자 교반 장치(150)에 의해 용강(2)에 대하여 부여되는 전자력의 방향을, 모의적으로 굵은 선 화살표로 나타내고 있다. 여기서, 도시를 생략하고 있는 장변 주형판(111)(즉, 도시하는 장변 주형판(111)에 대향하는 장변 주형판(111))에 마련되는 전자 교반 장치(150)는, 그 자신이 설치되는 장변 주형판(111)의 폭 방향을 따라서, 도시하는 방향과는 역방향의 전자력을 부여하게 구동된다. 이와 같이, 한 쌍의 전자 교반 장치(150)가, 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키도록 구동된다. 전자 교반 장치(150)에 의하면, 이러한 선회류를 발생시킴으로써, 응고쉘 계면에 있어서의 용강(2)이 유동되어, 응고쉘(3a)에의 기포나 개재물의 포착을 억제하는 세정 효과가 얻어지고, 주조편(3)의 표면 품질을 양호화시킬 수 있다.

전자 교반 장치(150)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 전자 교반 장치(150)는, 케이스(151)와, 당해 케이스(151) 내에 저장되는 철심(코어)(152)(이하, 전자 교반 코어(152)라고도 함)과, 당해 전자 교반 코어(152)에 도선이 권회되어 구성되는 복수의 코일(153)로 구성된다.

케이스(151)는 대략 직육면체 형상을 갖는 중공의 부재이다. 케이스(151)의 크기는, 전자 교반 장치(150)에 의해 용강(2)의 원하는 범위에 대하여 전자력을 부여할 수 있도록, 즉 내부에 마련되는 코일(153)이 용강(2)에 대하여 적절한 위치에 배치될 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 케이스(151)의 X축 방향의 폭 W4, 즉 전자 교반 장치(150)의 X축 방향의 폭 W4는, 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 X축 방향의 어느 위치에 있어서도 전자력을 부여할 수 있도록, 주조편(3)의 폭보다도 커지도록 결정된다. 예를 들어, W4는 1800mm 내지 2500mm 정도이다. 또한, 전자 교반 장치(150)에서는, 코일(153)로부터 케이스(151)의 측벽을 통과하여 용강(2)에 대하여 전자력이 부여되기 때문에, 케이스(151)의 재료로서는, 예를 들어 비자성체 스테인리스 또는 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 등의, 비자성이며 또한 강도가 확보 가능한 부재가 사용된다.

전자 교반 코어(152)는 대략 직육면체 형상을 갖는 중실의 부재이며, 케이스(151) 내에 있어서, 그 길이 방향이 장변 주형판(111)의 폭 방향(즉, X축 방향)과 대략 평행해지도록 설치된다. 전자 교반 코어(152)는, 예를 들어 전자 강판을 적층함으로써 형성된다.

전자 교반 코어(152)에 대하여, X축 방향을 권회 축 방향으로 하여 도선이 권회됨으로써, 코일(153)이 형성된다(즉, 전자 교반 코어(152)를 X축 방향으로 자화하도록 코일(153)이 형성된다). 당해 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, 하나의 코일(153)은 당해 도선을 2 내지 4층 정도 권회함으로써 형성된다. 마찬가지의 구성을 갖는 코일(153)이, X축 방향으로 소정의 간격을 가지고 병렬되어 마련된다.

복수의 코일(153) 각각에는, 도시하지 않은 전원 장치가 접속된다. 당해 전원 장치에 의해, 전류의 위상이 복수의 코일(153)의 배열순에 적절히 어긋나도록, 당해 복수의 코일(153)에 대하여 교류 전류가 인가됨으로써, 용강(2)에 대하여 선회류를 발생시키는 전자력이 부여될 수 있다. 전원 장치의 구동은, 프로세서 등을 포함하는 제어 장치(도시하지 않음)가 소정의 프로그램에 따라서 동작함으로써, 적절히 제어될 수 있다. 당해 제어 장치에 의해, 코일(153) 각각에 인가되는 전류량이나, 코일(153) 각각에 인가되는 교류 전류의 위상 등이 적절히 제어되고, 용강(2)에 대하여 부여되는 전자력의 강도가 제어될 수 있다.

전자 교반 코어(152)의 X축 방향의 폭 W1은, 전자 교반 장치(150)에 의해 용강(2)의 원하는 범위에 대하여 전자력을 부여할 수 있도록, 즉 코일(153)이 용강(2)에 대하여 적절한 위치에 배치될 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, W1은 1800mm 정도이다.

(전자 브레이크 장치)

전자 브레이크 장치(160)는 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 정자장을 인가함으로써, 당해 용강(2)에 대하여 전자력을 부여한다. 여기서, 도 6은, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 용강(2)의 토출류에 대하여 부여되는 전자력의 방향에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서는, 주형(110) 근방의 구성, X-Z 평면에서의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 또한, 도 6에서는, 전자 교반 코어(152) 및 후술하는 전자 브레이크 코어(162)의 티스부(164)의 위치를 모의적으로 파선으로 나타내고 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 침지 노즐(6)에는, 주형 장변 방향(즉 X축 방향)에 있어서의 양측에 용강(2)의 토출 구멍(61)이 한 쌍 마련된다. 토출 구멍(61)은 단변 주형판(112)과 대향하고, 침지 노즐(6)의 내주면측으로부터 외주면측에 걸쳐서 이 방향으로 진행함에 따라서 하방으로 경사지게 마련된다. 전자 브레이크 장치(160)는 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)으로부터의 용강(2)의 흐름(토출류)을 제동하는 방향의 전자력을, 토출류에 대하여 부여하게 구동된다. 도 6에는, 토출류의 방향을 모의적으로 가는 선 화살표로 나타냄과 함께, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 용강(2)에 대하여 부여되는 전자력의 방향을 모의적으로 굵은 선 화살표로 나타내고 있다. 전자 브레이크 장치(160)에 의하면, 이러한 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 발생시킴으로써, 하강류가 억제되어, 기포나 개재물의 부상 분리를 촉진하는 효과가 얻어져, 주조편(3)의 내부 품질을 양호화시킬 수 있다.

전자 브레이크 장치(160)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 전자 브레이크 장치(160)는 케이스(161)와, 당해 케이스(161) 내에 저장되는 전자 브레이크 코어(162)와, 당해 전자 브레이크 코어(162)에 도선이 권회되어 구성되는 복수의 코일(163)로 구성된다.

케이스(161)는 대략 직육면체 형상을 갖는 중공의 부재이다. 케이스(161)의 크기는, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 용강(2)의 원하는 범위에 대하여 전자력을 부여할 수 있도록, 즉 내부에 마련되는 코일(163)이 용강(2)에 대하여 적절한 위치에 배치될 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 케이스(161)의 X축 방향의 폭 W4, 즉 전자 브레이크 장치(160)의 X축 방향의 폭 W4는, 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 X축 방향의 원하는 위치에 있어서 전자력을 부여할 수 있도록, 주조편(3)의 폭보다도 커지도록 결정된다. 도시하는 예에서는, 케이스(161)의 폭 W4는 케이스(151)의 폭 W4와 대략 마찬가지이다. 단, 본 실시 형태는 이러한 예에 한정되지 않고, 전자 교반 장치(150)의 폭과 전자 브레이크 장치(160)의 폭은 달라도 된다.

또한, 전자 브레이크 장치(160)에서는, 코일(163)로부터 케이스(161)의 측벽을 통과하여 용강(2)에 대하여 전자력이 부여되기 때문에, 케이스(161)는 케이스(151)와 마찬가지로, 예를 들어 비자성체 스테인리스 또는 FRP 등의, 비자성이며, 또한 강도가 확보 가능한 재료에 의해 형성된다.

전자 브레이크 코어(162)는 본 발명에 따른 전자 브레이크 장치의 철심의 일례에 상당한다. 전자 브레이크 코어(162)는, 대략 직육면체 형상을 갖는 중실의 부재이며 코일(163)이 각각 권회되는 한 쌍의 티스부(164)와, 동일하게 대략 직육면체 형상을 갖는 중실의 부재이며 당해 한 쌍의 티스부(164)를 연결하는 연결부(165)로 구성된다. 전자 브레이크 코어(162)는 연결부(165)로부터, Y축 방향이며 장변 주형판(111)을 향하는 방향으로 돌출하도록 한 쌍의 티스부(164)가 마련되어 구성된다. 전자 브레이크 코어(162)는, 예를 들어 자기 특성이 높은 연철을 사용하여 형성되어도 되고, 전자 강판을 적층함으로써 형성되어도 된다.

구체적으로는, 티스부(164)는 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에 장변 주형판(111)과 대향하여 한 쌍 마련되고, 이러한 전자 브레이크 장치(160)가 주형(110)에 있어서의 한 쌍의 장변 주형판(111)의 각각의 외측면에 각각 설치된다. 티스부(164)의 설치 위치는, 용강(2)에 대하여 전자력을 부여하고자 하는 위치, 즉 침지 노즐(6)의 한 쌍의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류가 각각 코일(163)에 의해 자장이 인가되는 영역을 통과하는 위치에 마련될 수 있다(도 6도 참조).

전자 브레이크 코어(162)의 티스부(164)에 대하여, Y축 방향을 권회 축 방향으로 하여 도선이 권회됨으로써, 코일(163)이 형성된다(즉, 전자 브레이크 코어(162)의 티스부(164)를 Y축 방향으로 자화하도록 코일(163)이 형성된다). 당해 코일(163)의 구조는 상술한 전자 교반 장치(150)의 코일(153)과 마찬가지이다.

코일(163) 각각에는, 전원 장치가 접속된다. 당해 전원 장치에 의해, 각 코일(163)에 직류 전류가 인가됨으로써, 용강(2)에 대하여 토출류의 기세를 약화시키는 전자력이 부여될 수 있다. 여기서, 도 7은 전자 브레이크 장치(160)에 있어서의 각 코일(163)의 전기적인 접속 관계에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는, 전자 브레이크 장치(160)에 있어서의 각 코일(163)에 직류 전류가 인가된 경우에 주형(110) 내에 발생하는 자속의 방향을 모의적으로 굵은 선 화살표로 나타내고 있다. 또한, 도 7에서는, 케이스(161)의 도시는 생략되어 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 주형 설비(10)는, 전원 장치와 각 코일(163)이 접속되는 전기 회로로서, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)를 구비한다.

제1 회로(181a)에서는, 한 쌍의 전자 브레이크 장치(160)의 각각의 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 코일(163a)이 서로 직렬로 접속된다. 또한, 제1 회로(181a)에 있어서, 한 쌍의 코일(163a)에 대하여 전원 장치(182a)가 직렬로 접속되어 있고, 전원 장치(182a)에 의해 한 쌍의 코일(163a)에 전류가 인가된다. 한편, 제2 회로(181b)에서는, 한 쌍의 전자 브레이크 장치(160)의 각각의 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 코일(163b)이 서로 직렬로 접속된다. 또한, 제2 회로(181b)에 있어서, 한 쌍의 코일(163b)에 대하여 전원 장치(182b)가 직렬로 접속되어 있고, 전원 장치(182b)에 의해 한 쌍의 코일(163b)에 전류가 인가된다.

제1 회로(181a)에 있어서, 한 쌍의 코일(163a)에 직류 전류가 인가되면, 한 쌍의 전자 브레이크 코어(162)의 각각의 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 티스부(164a)가 한 쌍의 자극으로서 기능하도록 자화된다. 따라서, 한 쌍의 코일(163a)에 의해 발생하는 자계에 의해 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측에 주형 단변 방향을 따른 자속이 발생한다. 한편, 제2 회로(181b)에 있어서, 한 쌍의 코일(163b)에 직류 전류가 인가되면, 한 쌍의 전자 브레이크 코어(162)의 각각의 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 티스부(164b)가 한 쌍의 자극으로서 기능하도록 자화된다. 따라서, 한 쌍의 코일(163b)에 의해 발생하는 자계에 의해 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 타측에 주형 단변 방향을 따른 자속이 발생한다. 여기서, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각각을 흐르는 전류의 방향은, 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에 각각 발생하는 자속이 서로 역방향이 되는 방향으로 되어 있다.

주형 설비(10)는 또한 전압 센서(183a, 183b)와, 증폭기(185)와, 제어 장치(187)를 구비한다.

전압 센서(183a, 183b)는 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각 회로에 있어서의 코일(163)에 인가되는 전압을 검출하고, 검출값을 증폭기(185)로 출력한다. 예를 들어, 전압 센서(183a)는 제1 회로(181a)에 있어서, 한 쪽의 코일(163a)에 대하여 병렬로 접속된다. 또한, 전압 센서(183b)는 제2 회로(181b)에 있어서, 한 쪽의 코일(163b)에 대하여 병렬로 접속된다.

증폭기(185)는 전압 센서(183a, 183b)에 의한 검출값을 증폭하여 제어 장치(187)로 출력한다. 그것에 의해, 전압 센서(183a, 183b)에 의한 검출값의 차가 비교적 작은 경우에도, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각 회로에 있어서의 코일(163)에 인가되는 전압에 차이가 있는지 여부를 적절하게 판정할 수 있다. 또한, 이러한 판정은 후술하는 바와 같이, 침지 노즐(6)의 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서의 토출류의 편류를 검출하기 위해서, 제어 장치(187)에 의해 사용된다.

제어 장치(187)는 전자 브레이크 장치(160)에의 전력의 공급을 제어한다. 예를 들어, 제어 장치(187)는 연산 처리 장치인 CPU(Central Processing Unit), CPU가 사용하는 프로그램이나 연산 파라미터 등을 기억하는 ROM(Read Only Memory), CPU의 실행에 있어서 적절히 변화되는 파라미터 등을 일시 기억하는 RAM(Random Access Memory), 데이터 등을 기억하는 HDD(Hard Disk Drive) 장치 등의 데이터 저장용 기억 장치 등으로 구성된다.

제어 장치(187)는 구체적으로는, 전원 장치(182a) 및 전원 장치(182b)의 구동을 제어함으로써, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류를 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(187)는 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각 회로에 있어서의 코일(163)에 인가되는 전류의 전류값을 각각 제어한다. 그것에 의해, 주형(110) 내에 발생하는 자속이 제어되고, 용강(2)에 대하여 부여되는 전자력이 제어된다.

또한, 제어 장치(187)는, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)의 각 회로에 있어서의 코일(163)에 인가되는 전압에 기초하여, 침지 노즐(6)의 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서의 토출류의 편류를 검출한다. 구체적으로는, 제어 장치(187)는 증폭기(185)로부터 출력되는 정보를 사용하여, 토출류의 편류를 검출한다.

또한, 제어 장치(187)에 의한 제어의 상세에 대하여는, 하기 [2-1. 제어 장치가 행하는 제어의 상세]에서 상세하게 설명한다.

전자 브레이크 코어(162)의 X축 방향의 폭 W0, 티스부(164)의 X축 방향의 폭 W2, 및 X축 방향으로 있어서의 티스부(164) 사이의 거리 W3은, 전자 교반 장치(150)에 의해 용강(2)의 원하는 범위에 대하여 전자력을 부여할 수 있도록, 즉 코일(163)이 용강(2)에 대하여 적절한 위치에 배치될 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, W0은 1600mm 정도, W2는 500mm 정도, W3은 350mm 정도이다.

여기서, 예를 들어 상기 특허문헌 1에 기재된 기술과 같이, 전자 브레이크 장치로서는, 단독의 자극을 갖고, 주형 폭 방향으로 균일한 자장을 발생시키는 것이 존재한다. 이러한 구성을 갖는 전자 브레이크 장치에서는, 폭 방향으로 균일한 전자력이 부여되게 되기 때문에, 전자력이 부여되는 범위를 상세하게 제어할 수 없어, 적절한 주조 조건이 한정된다는 결점이 있다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 2개의 티스부(164)를 갖도록, 즉 2개의 자극을 갖도록, 전자 브레이크 장치(160)가 구성된다. 이러한 구성에 의하면, 예를 들어 전자 브레이크 장치(160)를 구동할 때, 이들 2개의 자극이 각각 N극 및 S극으로서 기능하고, 주형(110)의 폭 방향(즉, X축 방향)의 대략 중심 근방의 영역에 있어서 자속 밀도가 대략 제로가 되게, 상기 제어 장치에 의해 코일(163)에의 전류의 인가를 제어할 수 있다. 이 자속 밀도가 대략 제로인 영역은, 용강(2)에 대하여 전자력이 거의 부여되지 않는 영역이며, 전자 브레이크 장치(160)에 의한 제동력으로부터 해방된, 말하자면 용강 흐름의 릴리프가 확보될 수 있는 영역이다. 이러한 영역이 확보됨으로써, 더 폭넓은 주조 조건에 대응하는 것이 가능해진다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 상술한 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)를 구비하는 전자력 발생 장치(170)를 사용한 연속 주조 방법을 실시할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 연속 주조 방법에서는, 전자 브레이크 장치(160)보다도 상방에 설치되는 전자 교반 장치(150)에 의해 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력을 부여함과 함께, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 주형(110) 내의 침지 노즐(6)로부터의 용강(2)의 토출류에 대하여 당해 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 연속 주조가 행해진다. 또한, 본 실시 형태에 따른 연속 주조 방법은, 하기 [2-1. 제어 장치가 행하는 제어의 상세]에서 상세하게 설명한 바와 같이, 토출류의 편류를 검출하는 편류 검출 공정과, 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 공정을 포함한다.

또한, 전자력 발생 장치(170)의 구성으로부터 전자 교반 장치(150)가 생략되는 경우, 주형(110) 내의 용강(2)에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력이 부여되지는 않지만, 연속 주조는, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 주형(110) 내의 침지 노즐(6)로부터의 용강(2)의 토출류에 대하여 당해 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 행해진다.

[2-1. 제어 장치가 행하는 제어의 상세]

이어서, 주형 설비(10)의 제어 장치(187)가 행하는 제어의 상세에 대하여 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에서는, 제어 장치(187)는 침지 노즐(6)의 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서의 토출류의 편류를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어한다. 구체적으로는 제어 장치(187)는, 토출류의 편류를 검출한 경우, 토출류의 편류가 억제되어 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서의 토출류의 유량 및 유속이 균일화되도록, 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어한다.

상술한 바와 같이, 연속 주조의 조업의 과정에 있어서, 토출류의 편류는, 용강 중에 포함되어 있는 비금속 개재물이 침지 노즐(6)의 각 토출 구멍(61)에 불균일하게 부착되는 것에서 기인하여 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생함으로써 발생한다. 도 8은, 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)에의 비금속 개재물(201)의 부착에 의해 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있는 경우에 있어서의 용강(2)의 토출류의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 8에서는, 각 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속의 크기를, 화살표의 크기에 의해 모의적으로 나타내고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 침지 노즐(6)의 주형 장변 방향의 일측의 토출 구멍(61)에는 비금속 개재물(201)은 부착되어 있지 않고, 타측의 토출 구멍(61)에 비금속 개재물(201)이 부착되어 있는 것으로 한다. 또한, 이하에서는, 비금속 개재물(201)이 부착되어 있지 않은 일측의 토출 구멍(61)을 건전측의 토출 구멍(61)이라 칭하고, 비금속 개재물(201)이 부착되어 있는 타측의 토출 구멍(61)을 폐색측의 토출 구멍(61)이라 칭한다. 이 경우, 폐색측의 토출 구멍(61)의 개구 면적은, 건전측의 토출 구멍(61)의 개구 면적보다도 작아진다. 그것에 의해, 폐색측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속은, 건전측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속보다도 작아진다. 상기한 바와 같이 각 토출 구멍(61)에의 비금속 개재물(201)의 부착이 각 토출 구멍(61) 사이에서 불균일하게 진행됨으로써, 토출류의 유량 및 유속이 상이한 편류가 발생한다.

한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있지 않는 경우, 토출류의 편류는 발생하지 않고, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 대략 대칭이 된다. 한편, 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있는 경우, 토출류의 편류가 발생함으로써, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 비대칭이 된다.

도 9 및 도 10은, 열유동 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있지 않는 경우, 및 발생하고 있는 경우의 각각에 있어서의 주형(110) 내의 용강(2)의 온도 및 유속의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10에서는, 용강(2)의 온도 분포가 해칭의 농담에 의해 나타나 있다. 해칭이 옅을수록 온도가 높은 것을 의미한다. 또한, 도 9 및 도 10에서는, 용강(2)의 유속 분포가 속도 벡터를 나타내는 화살표에 의해 나타나 있다.

도 9의 결과에 대응하는 열유동 해석 시뮬레이션에서는, 침지 노즐(6)의 모델에 있어서, 한 쌍의 토출 구멍(61)의 각각의 개구 면적을 서로 대략 일치하는 값으로 설정하였다. 한편, 도 10의 결과에 대응하는 열유동 해석 시뮬레이션에서는, 침지 노즐(6)의 모델에 있어서, 건전측에 상당하는 일측의 토출 구멍(61)의 개구 면적과 비교하여, 폐색측에 상당하는 타측의 토출 구멍(61)의 개구 면적을 대략 3분의 1로 설정하였다. 기타 시뮬레이션 조건은 도 9 및 도 10의 각 결과에 대응하는 열유동 해석 시뮬레이션 사이에서 공통되고, 구체적으로는 하기와 같이 설정되었다. 또한, 도 9 및 도 10의 각 결과에 대응하는 열유동 해석 시뮬레이션에서는, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 각각 발생하는 자속의 자속 밀도를 3000Gauss로 하고, 전자 교반 장치(150)를 구동시키지 않은 조건을 사용하였다.

(주조편)

주조편 사이즈(주형의 사이즈): 폭 1625mm, 두께 250mm

주조 속도: 1.6m/min

(전자 브레이크 장치)

용강 탕면에 대한 티스부의 상단의 깊이: 516mm

티스부의 사이즈: 폭(W2) 550mm, 높이(H2) 200mm

(침지 노즐)

침지 노즐의 사이즈: 내경 φ87mm, 외경 φ152mm

용강 탕면에 대한 침지 노즐의 저면 깊이(저면 깊이): 390mm

토출 구멍의 횡단면 사이즈: 폭 74mm, 높이 99mm

토출 구멍의 수평 방향에 대한 경사각: 45°

도 9에 나타내는 열유동 해석 시뮬레이션의 결과에 의하면, 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있지 않는 경우, 토출류의 편류는 발생하지 않고, 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 토출류의 유량 및 유속의 분포는 대략 일치하는 것이 확인되었다. 또한, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 대략 대칭이 되는 것이 확인되었다.

한편, 도 10에 나타내는 열유동 해석 시뮬레이션의 결과에 의하면, 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생하고 있는 경우, 토출류의 편류가 발생하고, 폐색측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속이 건전측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속보다도 작아지는 것이 확인되었다. 또한, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 비대칭이 되는 것이 확인되었다.

여기서, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 토출 구멍(61)으로부터의 토출류에 대하여 부여되는 제동력 F는, 하기 식 (1)에 의해 표현된다.

또한, 식 (1)에 있어서, σ는 용강(2)의 도전율을 나타내고, U는 토출류의 속도 벡터를 나타내고, B는 전자 브레이크 장치(160)에 의해 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도 벡터를 나타낸다.

식 (1)에 의하면, 토출류에 대하여 부여되는 제동력의 크기는, 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도의 크기와 상관을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도를 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측과 타측 사이에서 독립적으로 제어함으로써, 토출류에 대하여 부여되는 제동력을 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측과 타측 사이에서 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측(즉, 건전측)에 발생하는 자속의 자속 밀도만 증대시킴으로써, 건전측의 토출류에 대하여 부여되는 제동력을 폐색측과 비교하여 효과적으로 증대시킬 수 있다. 그것에 의해, 토출류의 편류가 억제되는 것이 기대된다.

또한, 식 (1)에 의하면, 토출류에 대하여 부여되는 제동력의 크기는, 토출류의 속도와도 상관을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 건전측의 토출류의 속도는 폐색측과 비교하여 크므로, 건전측의 토출류에 대하여 부여되는 제동력은 폐색측과 비교하여 커진다. 그것에 의해, 각 토출 구멍(61)으로부터 토출되는 토출류의 거동은, 편류가 억제되는 방향으로 진행된다. 그러나, 이러한 토출류의 속도에 따라서 발생하는 자동적인 제동력만에 의해 편류가 억제되는 효과가 충분하지는 않다.

여기서, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도를 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측과 타측 사이에서 독립적으로 제어하기 위한 종래 기술로서, 특허문헌 2에 개시된 한 쌍의 단변 주형판의 각각의 외측에 각각 개개의 전자 브레이크 장치를 배치하는 기술이 있다. 이 경우, 각 전자 브레이크 장치의 전자 브레이크 코어는, 구체적으로는, 주형 단변 방향에 주형(110)을 사이에 두도록 장변 주형판(111)과 대향하여 한 쌍 마련되는 티스부와, 단변 주형판(112)의 외측면을 넘어서는 한 쌍의 티스부를 연결하는 연결부를 구비한다. 그리고, 이러한 전자 브레이크 장치가 주형(110)에 있어서의 주형 장변 방향의 양측에 각각 설치된다. 그러나, 이 경우, 주형 설비의 중량이 증대되기 쉬워진다는 문제가 발생한다. 연속 주조는 일반적으로 진동 장치에 의해 주형(110)을 진동시키면서 행해진다. 따라서, 주형 설비의 중량이 증대되는 경우, 진동 장치에의 부하가 증대되어버린다. 또한, 단변 주형판(112)의 외측면에는, 일반적으로 연속 주조 중에 주형의 폭을 변경하기 위한 폭 가변 장치가 설치되어 있다. 따라서, 단변 주형판(112)의 외측면을 넘어서는 형상의 전자 브레이크 코어를 폭 가변 장치와 간섭하지 않도록 설치하는 것은 곤란하다.

한편, 본 실시 형태에 따른 각 전자 브레이크 장치(160)의 전자 브레이크 코어(162)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단변 주형판(112)의 외측면을 넘어서지 않는 형상을 가지므로, 상기와 같은 문제를 회피할 수 있다. 단, 전자 브레이크 코어(162)에 있어서, 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에 한 쌍 마련되는 티스부(164)는 연결부(165)에 의해 접속되어 있으므로, 각 코일(163)에 의해 발생하는 자계에 의해 발생하는 자속의 일부에 의해, 전자 브레이크 코어(162) 내를 한 쪽의 티스부(164)로부터 연결부(165)를 통과하여 다른 쪽의 티스부(164)를 향하는 자기 회로가 형성된다. 그것에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 전자 브레이크 코어(162)를 통과하는 연속한 자기 회로 C10이 형성된다. 따라서, 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측(건전측)에 발생하는 자속의 자속 밀도만 증대 시킨 경우에, 주형(110) 내의 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 타측(폐색측)에 발생하는 자속의 자속 밀도도 적지 않게 증대되어버릴 것으로 예상되었다.

여기서, 본 발명자들은 전자장 해석 시뮬레이션에 의해, 상술한 바와 같이 전자 브레이크 코어(162)가 배치된 본 실시 형태에 따른 전자 브레이크 장치(160)를 사용하여, 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도를 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측과 타측 사이에서 적절하게 독립적으로 제어할 수 있는 것을 발견하였다.

도 11은, 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 폐색측의 회로에 흐르는 전류의 전류값을 고정하였을 때의 건전측의 회로에 흐르는 전류의 전류값과 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도의 각각의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12는, 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 폐색측의 회로에 흐르는 전류의 전류값을 고정하였을 때의 건전측의 회로에 흐르는 전류의 전류값과 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도비(자속 밀도비)와의 관계를 나타내는 도면이다. 본 명세서에 있어서, 자속 밀도비는 구체적으로는, 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도에 대한 건전측에 발생하는 자속의 자속 밀도의 비율을 의미한다. 도 11 및 도 12의 결과에 대응하는 전자장 해석 시뮬레이션에서는, 건전측의 회로인 제1 회로(181a) 및 폐색측의 회로인 제2 회로(181b)의 양쪽에 대하여, 전류값의 초기값을 350A로 설정하였다. 그 후, 폐색측의 제2 회로(181b)의 전류값을 350A에 고정한 상태에서, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 500A, 700A, 1000A로 순차로 상승시켰다. 본 시뮬레이션에서는, 이러한 경우에 있어서의 주형(110) 내의 건전측 및 폐색측의 각각에 발생하는 자속의 자속 밀도를 조사하였다. 또한, 본 전자장 해석 시뮬레이션은, 시뮬레이션 조건으로서 주형(110) 내의 용강(2)이 정지되어 있는 조건을 사용한 정자장 해석이다.

도 11에 의하면, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 상승시켰을 경우, 주형(110) 내의 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도는 약간 증대되기는 하지만 대략 유지되고, 주형(110) 내의 건전측에 발생하는 자속의 자속 밀도만이 효과적으로 증대된 것을 알 수 있다. 또한, 도 12에 의하면, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 500A 이상의 값으로 상승시킴으로써, 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도비를 1.2 이상으로 증대시킬 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 후술하는 실기 시험의 결과에 의해 나타낸 바와 같이, 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도비를 1.2 이상으로 함으로써, 토출류의 편류를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 도 11 및 도 12의 결과에 의하면, 주형(110) 내에 발생하는 자속의 자속 밀도를 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 일측과 타측 사이에서 적절하게 독립적으로 제어할 수 있음을 알았다.

그런데, 토출류의 편류를 억제하기 위한 제어에 있어서, 토출류의 편류를 검출할 필요가 있다. 편류를 검출하기 위한 종래 방법으로서, 예를 들어 용강 탕면의 근방에 설치된 와류 레벨계의 검출값을 이용한 기술, 및 주형판에 설치된 열전대의 검출값을 이용한 기술이 있다.

와류 레벨계의 검출값을 이용한 기술에서는, 구체적으로는 복수의 와류 레벨계가 주형(110) 내의 용강 탕면 바로 위에 있어서 수평 방향에 서로 다른 위치에 설치되고, 각 와류 레벨계에 의해 당해 각 와류 레벨계의 설치 위치에 있어서의 용강 탕면의 높이가 검출된다. 그리고, 각 와류 레벨계의 검출값에 기초하여, 용강 탕면의 높이 방향의 변동의 크기의 수평 방향에 관한 분포를 검출함으로써, 토출류의 편류가 검출된다. 그러나, 이 방법에서는, 많은 와류 레벨계를 설치할 필요가 발생하므로, 설비 비용이 증대된다는 문제가 발생한다. 또한, 각 와류 레벨계간의 교정을 행하는 수고가 발생하므로, 조업 비용이 증대된다는 문제가 발생한다.

또한, 주형판에 설치된 열전대의 검출값을 이용한 기술에서는, 구체적으로는, 복수의 열전대가 주형판에 있어서 서로 다른 위치에 설치되고, 각 열전대에 의해 당해 각 열전대의 설치 위치에 있어서의 온도가 검출된다. 그리고, 각 열전대의 검출값에 기초하여, 주형(110) 내의 용강(2)의 온도 분포를 추정함으로써, 토출류의 편류가 검출된다. 그러나, 이 방법에서는, 주형판의 내벽과 응고쉘(3a) 사이에 공기의 층이나 용융 파우더의 층이 개재됨으로써 열전대의 검출값이 변동되는 것에서 기인하여, 토출류의 편류의 검출 정밀도가 악화된다는 문제가 발생한다.

여기서, 본 발명자들은 상기와 같은 문제를 회피하면서, 토출류의 편류를 검출하는 방법을 발견하였다. 본 실시 형태에 따른 제어 장치(187)는, 그러한 방법으로서, 제1 회로(181a)에 있어서의 코일(163a)에 인가되는 전압 및 제2 회로(181b)에 있어서의 코일(163b)에 인가되는 전압에 기초하여 토출류의 편류를 검출한다. 이하, 이러한 본 실시 형태에 있어서의 토출류의 편류의 검출 방법의 상세를 설명한다.

전자 브레이크 장치(160)의 각 코일(163)에 전류가 인가되면, 상술한 바와 같이, 주형(110) 내에 자속이 발생한다. 또한, 주형(110) 내에 있어서 자속이 발생함으로써, 주형(110) 내에 와전류가 발생한다. 그리고, 주형(110) 내에 발생하는 와전류에 의해, 또한 자계가 발생한다. 이하, 이와 같이 주형(110) 내에 발생하는 와전류에 의해 발생하는 자계를 반자계라고 칭한다. 도 13은, 전자장 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 주형(110) 내에 발생하는 와전류 및 반자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 13에서는, 주형(110) 내에 발생한 와전류가 화살표에 의해 나타나 있다.

도 13에 의하면, 각 코일(163)에 의해 발생한 자계를 약화시키는 반자계를 발생시키는 방향으로 와전류가 발생하고 있음을 알 수 있다. 구체적으로는, 주형(110) 내의 건전측에서는, 제1 회로(181a)의 코일(163a)에 의해 지면 표면측으로부터 이면측을 향하는 방향으로 자계가 발생하고 있으며, 도 13에 나타내는 바와 같이, 와전류에 의해 그 자계를 약화시키도록 지면 이면측에서 표면측을 향하는 방향으로 반자계 M1이 발생하고 있다. 한편, 주형(110) 내의 폐색측에서는, 제2 회로(181b)의 코일(163b)에 의해 지면 이면측에서 표면측을 향하는 방향으로 자계가 발생하고 있으며, 도 13에 나타내는 바와 같이, 와전류에 의해 그 자계를 약화시키도록 지면 표면측으로부터 이면측을 향하는 방향으로 반자계 M2가 발생하고 있다.

여기서, 주형(110) 내에 발생하는 와전류 j는, 하기 식 (2)에 의해 표현된다.

또한, 주형(110) 내에 발생하는 반자계의 자속 Φ는, 하기 식 (3)에 의해 표현된다.

또한, 식 (3)에 있어서, C는 반자계의 자속 Φ를 둘러싸는 폐곡선을 나타내고, dl은 당해 폐곡선의 선분 요소를 나타낸다.

상기한 바와 같이 반자계가 발생함으로써, 전자 브레이크 장치(160)의 각 회로에는, 역기전력이 발생한다. 구체적으로는, 전자 브레이크 장치(160)의 각 회로를 흐르는 전류에 대하여, 반자계를 약화시키는 자계를 코일(163)에 의해 발생시키는 방향의 성분을 증대시키도록 역기전력이 발생한다.

여기서, 전자 브레이크 장치(160)의 각 회로에 발생하는 역기전력 V는, 하기 식 (4)에 의해 표현된다.

또한, 식 (4)에 있어서, t는 시간, n은 각 회로에 있어서의 각 코일(163)의 감기수를 나타낸다.

토출류의 편류가 발생하는 경우, 상술한 바와 같이, 건전측의 토출류의 유량 및 유속은, 폐색측과 비교하여 커진다. 이 때, 건전측의 토출류의 유동 상태의 시간 변화는, 폐색측과 비교하여 커진다. 구체적으로는, 건전측의 토출류의 유량 및 유속의 시간 변화는, 폐색측과 비교하여 커진다. 따라서, 식 (3) 및 식 (4)에 의하면, 건전측의 제1 회로(181a)에 발생하는 기전력은, 폐색측의 제2 회로(181b)와 비교하여 커진다. 따라서, 제1 회로(181a)와 제2 회로(181b) 사이에서 역기전력의 차가 발생한다.

본 실시 형태에 따른 제어 장치(187)는, 이렇게 발생하는 각 회로간에서의 역기전력의 차에서 착안하여, 구체적으로는 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 제1 회로(181a)에 발생하는 기전력(상기 역기전력)과, 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 제2 회로(181b)에 발생하는 기전력(상기 역기전력)과의 차에 기초하여, 토출류의 편류를 검출한다. 예를 들어, 제어 장치(187)는, 제1 회로(181a)에 있어서의 코일(163a)에 인가되는 전압(이하, 제1 회로(181a)의 전압이라고도 칭함) 및 제2 회로(181b)에 있어서의 코일(163b)에 인가되는 전압(이하, 제2 회로(181b)의 전압이라고도 칭함)의 차에 기초하여, 토출류의 편류를 검출한다. 여기서, 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압의 차는, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력과 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과의 차의 지표에 상당한다. 구체적으로는, 제어 장치(187)는, 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압의 차가 역치를 초과한 경우에, 토출류의 편류가 발생하고 있다고 판정한다. 당해 역치는, 예를 들어 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압의 차를 적절하게 검출할 수 있는 값으로, 전압 센서(183a, 183b)의 검출 오차 또는 증폭기(185)에 의한 신호의 증폭률 변동 등에 기초하여, 적절히 설정된다.

연속 주조에서는, 기본적으로 토출류의 편류가 발생하고 있지 않는 경우를 상정하고, 제1 회로(181a) 및 제2 회로(181b)를 흐르는 전류의 전류값은 동일한 값으로 설정되어 있다. 따라서, 편류가 발생하고 있지 않는 경우, 각 회로에 발생하는 역기전력은 대략 동일하므로, 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압은 서로 대략 일치한다. 한편, 편류가 발생하고 있는 경우, 각 회로간에서 역기전력의 차가 발생하므로, 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압의 차가 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 토출류의 편류를 적절하게 검출할 수 있다.

또한, 토출류의 유량이 비교적 작은 경우에는, 식 (3) 및 식 (4)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 각 회로에 발생하는 역기전력이 비교적 작아지므로, 제1 회로(181a)의 전압 및 제2 회로(181b)의 전압의 차가 비교적 작아진다. 그것에 의해, 토출류의 편류가 제어 장치(187)에 의해 검출되지 않는 경우가 있지만, 그러한 경우에는, 편류가 주형(110) 내의 건전측과 폐색측에서의 토출류의 거동의 상이에 끼치는 영향도 비교적 작으므로, 편류에서 기인하여 주조편(3)의 품질이 저하된다는 문제는 발생하기 어렵다.

그리고, 본 실시 형태에 따른 제어 장치(187)는, 상술한 바와 같이 토출류의 편류를 검출한 경우에, 각 회로의 전류를 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(187)는 편류를 검출한 경우, 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 제1 회로(181a)에 발생하는 기전력(상기 역기전력)과, 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 제2 회로(181b)에 발생하는 기전력(상기 역기전력)과의 차가 작아지도록, 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어한다.

예를 들어, 제어 장치(187)는, 제1 회로(181a)가 건전측의 회로에 상당하는 경우, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력은, 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과 비교하여 크게 되어 있다. 이 경우, 제어 장치(187)는 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 상승시킴으로써, 주형(110) 내의 건전측에 발생하는 자속의 자속 밀도를 증대시킬 수 있으므로, 건전측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속을 저감시킬 수 있다. 그것에 의해, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력을 저감시킬 수 있으므로, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력과 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과의 차를 작게 할 수 있다. 이 때, 제어 장치(187)는 구체적으로는, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력과 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과의 차가 기준값 이하로 된 경우에, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값의 상승을 정지시킨다. 그것에 의해, 토출류의 편류가 발생한 경우에, 편류를 적절하게 억제할 수 있다. 상기 기준값은, 예를 들어 주조편(3)의 품질을 요구되는 품질로 유지할 수 있을 정도로 토출류의 편류를 억제할 수 있는 값으로 적절히 설정된다.

또한, 제어 장치(187)는 폐색측의 제2 회로(181b)의 전류값을 하강시킴으로써 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력과 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과의 차가 작아지도록, 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어해도 된다. 이와 같이, 제어 장치(187)는 기전력이 큰 측의 회로 전류값을 상승시키거나, 또는 기전력이 작은 측의 회로 전류값을 하강시키거나 하는 것 중 적어도 어느 것에 의해, 제1 회로(181a)에 발생하는 역기전력과 제2 회로(181b)에 발생하는 역기전력과의 차가 작아지도록, 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 제어 장치(187)는 제1 회로(181a)에 있어서의 코일(163a)에 인가되는 전압 및 제2 회로(181b)에 있어서의 코일(163b)에 인가되는 전압에 기초하여 토출류의 편류를 검출한다. 그것에 의해, 설비 비용의 증대, 조업 비용의 증대 및 편류의 검출 정밀도의 악화를 억제하면서, 토출류의 편류를 적절하게 검출할 수 있다. 또한, 각 전자 브레이크 장치(160)의 전자 브레이크 코어(162)는 한 쌍의 장변 주형판(111)의 각각의 외측에 각각 배치되고, 단변 주형판(112)의 외측면을 넘어서지 않는 형상을 갖고 있으며, 제어 장치(187)는 편류의 검출 결과에 기초하여 제1 회로(181a)에 흐르는 전류 및 제2 회로(181b)에 흐르는 전류를 제어한다. 그것에 의해, 주형 설비(10)의 중량 증대 및 전자 브레이크 코어(162)와 폭 가변 장치와의 간섭을 억제하면서, 편류를 적절하게 억제할 수 있다. 따라서, 침지 노즐(6)의 토출 구멍(61)에 비금속 개재물이 부착함으로써 한 쌍의 토출 구멍(61) 사이에서 개구 면적의 차가 발생한 경우에도, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐의 양측에서 비대칭이 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 주형(110) 내의 용강(2)의 유동을 적절하게 제어할 수 있으므로, 주조편(3)의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.

[2-2. 전자력 발생 장치의 설치 위치의 상세]

전자력 발생 장치(170)에 있어서는, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 높이, 그리고 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 Z축 방향에 있어서의 설치 위치를 적절하게 설정함으로써, 주조편(3)의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 여기에서는, 전자력 발생 장치(170)에 있어서의, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 적절한 높이, 그리고 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 Z축 방향에 있어서의 적절한 설치 위치에 대하여 설명한다.

전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)에 있어서는, 각각 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 높이가 클수록, 전자력을 부여하는 성능이 높다고 할 수 있다. 예를 들어, 전자 브레이크 장치(160)의 성능은, 전자 브레이크 코어(162)의 티스부(164)의 X-Z 평면에서의 단면적(Z축 방향의 높이 H2×X축 방향의 폭 W2)과, 인가하는 직류 전류의 값과, 코일(163)의 감기수에 의존한다. 따라서, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)를 모두 주형(110)에 대하여 설치하는 경우에는, 한정된 설치 공간에 있어서, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 설치 위치, 보다 상세하게는 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 높이의 비율을 어떻게 설정하는가가, 주조편(3)의 품질을 향상시키기 위해 각 장치의 성능을 더 효과적으로 발휘시키는 관점에서 매우 중요하다.

여기서, 상기 특허문헌 1에도 개시되어 있는 바와 같이, 종래 연속 주조에 있어서 전자 교반 장치 및 전자 브레이크 장치를 양쪽 모두 사용하는 방법은 제안되어 있다. 그러나, 실제로는, 전자 교반 장치와 전자 브레이크 장치를 양쪽 모두 조합해도, 전자 교반 장치 또는 전자 브레이크 장치를 각각 단체로 사용한 경우보다도, 주조편의 품질이 악화되어버리는 경우도 적지 않다. 이것은, 단순하게 양쪽의 장치를 설치하면, 간단하게 양쪽 장치의 장점이 얻어진다는 것은 아니고, 각 장치의 구성이나 설치 위치 등에 따라서는, 각각의 장점을 서로 상쇄해버리는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 상기 특허문헌 1에 있어서도, 그 구체적인 장치 구성은 명시되어 있지 않고, 양쪽 장치의 코어의 높이도 명시되어 있지 않다. 즉, 종래의 방법에서는, 전자 교반 장치 및 전자 브레이크 장치를 양쪽 모두 마련하는 것에 의한 주조편의 품질 향상의 효과를 충분히 얻어지지 않을 가능성이 있다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 이하에 설명한 바와 같이, 고속의 주조이어도 주조편(3)의 품질이 한층 더 확보될 수 있는, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 적절한 높이의 비율을 규정한다. 이에 의해, 상술한 전자력 발생 장치(170)의 구성과 함께, 주조편(3)의 품질을 확보하면서 생산성을 향상시키는 효과를 더욱 효과적으로 얻는 것이 가능해진다.

여기서, 연속 주조에 있어서의 주조 속도는 주조편 사이즈나 품종에 의해 크게 다르지만, 일반적으로 0.6 내지 2.0m/min 정도이고, 1.6m/min을 초과하는 연속 주조는 고속 주조라고 한다. 종래, 높은 품질이 요구되는 자동차용 외장재 등에 대하여는, 주조 속도가 1.6m/min을 초과하는 고속 주조에서는, 품질을 확보하는 것이 곤란하기 때문에, 1.4m/min 정도가 일반적인 주조 속도이다. 그래서, 여기서는 일례로서, 주조 속도가 1.6m/min을 초과하는 고속 주조에 있어서도 종래의 보다 늦은 주조 속도로 연속 주조를 행한 경우와 동등 이상의 주조편(3)의 품질을 확보하는 것을 구체적인 목표로서 설정하고, 당해 목표를 충족할 수 있는, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 높이의 비율에 대하여 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 주형(110)의 Z축 방향의 중앙부에 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)를 설치하는 공간을 확보하기 위해서, 주형(110)의 상부 및 하부에 각각 물 상자(130, 140)를 배치한다. 여기서, 용강 탕면보다도 상방에 전자 교반 코어(152)가 위치해도 그 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 전자 교반 코어(152)는 용강 탕면보다도 하방에 설치되어야 한다. 또한, 토출류에 대하여 효과적으로 자장을 인가하기 위해서는 전자 브레이크 코어(162)는 침지 노즐(6)의 토출 구멍 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 물 상자(130, 140)를 배치한 경우에는, 일반적인 배치에서는, 침지 노즐(6)의 토출 구멍은 하부 물 상자(140)보다도 상방에 위치하는 것이기 때문에, 전자 브레이크 코어(162)도 하부 물 상자(140)보다도 상방에 설치되어야 한다. 따라서, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)를 설치함으로써 효과가 얻어지는 공간(이하, 유효 공간이라고도 함)의 높이 H0은, 용강 탕면에서 하부 물 상자(140)의 상단까지의 높이가 된다(도 2 참조).

본 실시 형태에서는, 당해 유효 공간을 가장 유효하게 활용하기 위해서, 전자 교반 코어(152)의 상단이 용강 탕면과 대략 동일한 높이가 되게, 당해 전자 교반 코어(152)를 설치한다. 이 때, 전자 교반 장치(150)의 전자 교반 코어(152)의 높이를 H1, 케이스(151)의 높이를 H3이라 하고, 전자 브레이크 장치(160)의 전자 브레이크 코어(162)의 높이를 H2, 케이스(161)의 높이를 H4라 하면, 하기 수식 (5)가 성립한다.

바꾸어 말하면, 상기 수식 (5)를 충족하면서, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1과 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2의 비율 H1/H2(이하, 코어 높이 비율 H1/H2라고도 함)를 규정할 필요가 있다. 이하, 높이 H0 내지 H4에 대하여 각각 설명한다.

(유효 공간의 높이 H0에 대하여)

상술한 바와 같이, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)에 있어서는, 각각 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)의 높이가 클수록, 전자력을 부여하는 성능이 높다고 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 양쪽 장치가 그 성능을 보다 발휘할 수 있도록, 유효 공간의 높이 H0이 가능한 한 커지도록 주형 설비(10)를 구성한다. 구체적으로는, 유효 공간의 높이 H0을 크게 하기 위해서는, 주형(110)의 Z축 방향의 길이를 크게 하면 된다. 한편, 상술한 바와 같이, 주조편(3)의 냉각성을 고려하여, 용강 탕면에서 주형(110)의 하단까지의 길이는 1000mm 정도 이하인 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 주조편(3)의 냉각성을 확보하면서, 유효 공간의 높이 H0을 가능한 한 크게 하기 위해서, 용강 탕면에서 주형(110)의 하단까지가 1000mm 정도가 되도록 주형(110)을 형성한다.

여기서, 충분한 냉각 능력이 얻어질 정도의 수량을 저수할 수 있게 하부 물 상자(140)를 구성하고자 하면, 과거의 조업 실적 등에 기초하여, 당해 하부 물 상자(140)의 높이는 적어도 200mm 정도는 필요해진다. 따라서, 유효 공간의 높이 H0은 800mm 정도 이하이다.

(전자 교반 장치 및 전자 브레이크 장치의 케이스 높이 H3, H4에 대하여)

상술한 바와 같이, 전자 교반 장치(150)의 코일(153)은 전자 교반 코어(152)에, 단면의 사이즈가 10mm×10mm 정도인 도선을 2 내지 4층 권회함으로써 형성된다. 따라서, 코일(153)까지 포함한 전자 교반 코어(152)의 높이는, H1+80mm 정도 이상이 된다. 케이스(151)의 내벽과 전자 교반 코어(152) 및 코일(153)과의 사이의 공간을 고려하면, 케이스(151)의 높이 H3은 H1+200mm 정도 이상이 된다.

전자 브레이크 장치(160)에 대해서도 마찬가지로, 코일(163)까지 포함한 전자 브레이크 코어(162)의 높이는, H2+80mm 정도 이상이 된다. 케이스(161)의 내벽과 전자 브레이크 코어(162) 및 코일(163)과의 사이의 공간을 고려하면, 케이스(161)의 높이 H4는 H2+200mm 정도 이상이 된다.

(H1+H2가 취할 수 있는 범위)

상술한 H0, H3, H4의 값을 상기 수식 (5)에 대입하면, 하기 수식 (6)이 얻어진다.

즉, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)는, 그 높이의 합 H1+H2가 500mm 정도 이하가 되도록 구성될 필요가 있다. 이하, 상기 수식 (6)을 충족하면서, 주조편(3)의 품질 향상의 효과가 충분히 얻어지는, 적절한 코어 높이 비율 H1/H2를 검토한다.

(코어 높이 비율 H1/H2에 대하여)

본 실시 형태에서는, 전자 교반의 효과가 보다 확실하게 얻어지는 전자 교반 코어(152)의 높이 H1의 범위를 규정함으로써, 코어 높이 비율 H1/H2의 적절한 범위를 설정한다.

상술한 바와 같이, 전자 교반에서는, 응고쉘 계면에 있어서의 용강(2)을 유동시킴으로써, 응고쉘(3a)에의 불순물의 포착을 억제하는 세정 효과가 얻어지고, 주조편(3)의 표면 품질을 양호화시킬 수 있다. 한편, 주형(110)의 하방을 향함에 따라서, 주형(110) 내에서의 응고쉘(3a)의 두께는 커져 간다. 전자 교반의 효과는 응고쉘(3a)의 내측의 미응고부(3b)에 대하여 미쳐지는 것이기 때문에, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1은, 주조편(3)의 표면 품질을 어느 정도의 두께까지 확보할 필요가 있는가에 의해 결정될 수 있다.

여기서, 표면 품질이 엄격한 품종에서는, 주조 후의 주조편(3)의 표층을 수밀리 연삭하는 공정이 실시되는 경우가 많다. 이 연삭 깊이는 2mm 내지 5mm 정도이다. 따라서, 이러한 엄격한 표면 품질이 요구되는 품종에서는, 주형(110) 내에 있어서 응고쉘(3a)의 두께가 2mm 내지 5mm보다도 작은 범위에 있어서 전자 교반을 행해도, 그 전자 교반에 의해 불순물이 저감되어 있는 주조편(3)의 표층은, 그 후의 연삭 공정에 의해 제거되어버리게 된다. 바꾸어 말하면, 주형(110) 내에 있어서 응고쉘(3a)의 두께가 2mm 내지 5mm 이상으로 되어 있는 범위에 있어서 전자 교반을 행하지 않으면, 주조편(3)에 있어서의 표면 품질 향상의 효과를 얻을 수 없다.

응고쉘(3a)은 용강 탕면에서 점차 성장하고, 그 두께는 하기 수식 (7)로 나타나는 것이 알려져 있다. 여기서, δ는 응고쉘(3a)의 두께(m), k는 냉각 능력에 의존하는 상수, x는 용강 탕면에서의 거리(m), Vc는 주조 속도(m/min)이다.

상기 수식 (7)로부터, 응고쉘(3a)의 두께가 4mm 또는 5mm가 되는 경우의, 주조 속도(m/min)와 용강 탕면에서의 거리(mm)의 관계를 구하였다. 도 14에 그 결과를 나타낸다. 도 14는, 응고쉘(3a)의 두께가 4mm 또는 5mm가 되는 경우의, 주조 속도(m/min)과 용강 탕면에서의 거리(mm)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 14에서는, 횡축에 주조 속도를 취하고, 종축에 용강 탕면에서의 거리를 취하고, 응고쉘(3a)의 두께가 4mm가 되는 경우, 및 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되는 경우에 있어서의, 양자의 관계를 플롯하고 있다. 또한, 도 14에 나타내는 결과를 얻을 때의 계산에서는, 일반적인 주형에 대응하는 값으로서, k=17로 하였다.

예를 들어, 도 14에 나타내는 결과로부터, 연마되는 두께가 4mm보다도 작고, 응고쉘(3a)의 두께가 4mm까지의 범위에서 용강(2)을 전자 교반하면 되는 경우라면, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1을 200mm로 하면, 주조 속도 3.5m/min 이하에서의 연속 주조에 있어서 전자 교반의 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 연삭되는 두께가 5mm보다도 작고, 응고쉘(3a)의 두께가 5mm까지의 범위에서 용강(2)을 전자 교반하면 되는 경우라면, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1을 300mm로 하면, 주조 속도 3.5m/min 이하에서의 연속 주조에 있어서 전자 교반의 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 이 주조 속도의 「3.5m/min」이라는 값은, 일반적인 연속 주조기에 있어서, 조업상 및 설비상 가능한 최대의 주조 속도에 대응하고 있다.

여기서, 상술한 바와 같이, 일례로서, 주조 속도가 1.6m/min을 초과하는 고속 주조에 있어서도 종래의 보다 늦은 주조 속도로 연속 주조를 행한 경우와 동등한 주조편(3)의 품질을 확보하는 것을 목표로 하는 경우에 대하여 생각한다. 주조 속도가 1.6m/min을 초과하는 경우에, 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되어도 전자 교반의 효과를 얻기 위해서는, 도 14로부터, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1을 적어도 약 150mm 이상으로 해야만 하는 것을 알 수 있다.

이상 검토한 결과로부터, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 비교적 고속인 주조 속도 1.6m/min을 초과하는 연속 주조에 있어서, 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되어도 전자 교반의 효과가 얻어지도록, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1이 약 150mm 이상이 되도록, 당해 전자 교반 코어(152)를 구성한다.

전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2에 대하여는, 상술한 바와 같이, 당해 높이 H2가 클수록 전자 브레이크 장치(160)의 성능은 높다. 따라서, 상기 수식 (6)으로부터, H1+H2=500mm인 경우에 있어서, 상기 전자 교반 코어(152)의 높이 H1의 범위에 대응하는 H2의 범위를 구하면 된다. 즉, 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2는 약350mm가 된다.

이들 전자 교반 코어(152)의 높이 H1 및 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2의 값으로부터, 본 실시 형태에 있어서의 코어 높이 비율 H1/H2는, 예를 들어 하기 수식 (8)이 된다.

정리하면, 본 실시 형태에 있어서, 예를 들어 주조 속도 1.6m/min을 초과하는 경우라도 종래의 보다 저속인 주조 속도로 연속 주조를 행한 경우와 동등 이상의 주조편(3)의 품질을 확보하는 것을 목표로 하는 경우에는, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1과 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2가, 상기 수식 (8)을 충족하도록, 당해 전자 교반 코어(152) 및 당해 전자 브레이크 코어(162)가 구성된다.

또한, 코어 높이 비율 H1/H2의 바람직한 상한값은, 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2가 취할 수 있는 최솟값에 의해 규정될 수 있다. 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2가 작아질수록 코어 높이 비율 H1/H2는 커지지만, 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2가 너무 작으면, 전자 브레이크가 유효하게 기능하지 않고, 전자 브레이크에 의한 주조편(3)의 내부 품질 향상의 효과가 얻어지기 어려워지기 때문이다. 전자 브레이크의 효과가 충분히 발휘될 수 있는 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2의 최솟값은, 주조편 사이즈나 품종, 주조 속도 등의 주조 조건에 따라서 다르다. 따라서, 전자 브레이크 코어(162)의 높이 H2의 최솟값, 즉 코어 높이 비율 H1/H2의 상한값은, 예를 들어 실기 시험, 또는 실제의 조업에서의 주조 조건을 모의한 수치 해석 시뮬레이션 등에 기초하여 규정될 수 있다.

이상, 전자력 발생 장치(170)에 있어서의, 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 적절한 높이, 그리고 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)의 Z축 방향에 있어서의 적절한 설치 위치에 대하여 설명하였다. 또한, 이상의 설명에서는, 상기 수식 (8)에 나타내는 관계성을 얻을 때, 상기 수식 (6)으로부터 H1+H2=500mm로 하여, 이들의 관계성을 얻고 있었다. 단, 본 실시 형태는 이러한 예에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이, 장치의 성능을 보다 발휘하기 위해서는 H1+H2는 가능한 한 큰 쪽이 바람직하기 때문에, 상기 예에서는 H1+H2=500mm로 하였다. 한편, 예를 들어 물 상자(130, 140), 전자 교반 장치(150) 및 전자 브레이크 장치(160)를 설치할 때의 작업성 등을 고려하여, Z축 방향에 있어서 이들 부재 사이에 간극이 존재하는 쪽이 바람직하는 경우도 생각할 수 있다. 이렇게 작업성 등의 다른 요소를 보다 중시하는 경우에는, 반드시 H1+H2=500mm가 아니어도 되고, 예를 들어 H1+H2=450mm 등, H1+H2를 500mm보다도 작은 값으로 하여, 코어 높이 비율 H1/H2를 설정해도 된다.

또한, 이상의 설명에서는, 주조 속도가 1.6m/min을 초과하는 경우에, 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되어도 전자 교반의 효과를 얻기 위한 조건으로서, 도 14로부터, 전자 교반 코어(152)의 높이 H1의 최솟값 약 150mm를 구하고, 이 때의 코어 높이 비율 H1/H2의 값인 0.43을, 당해 코어 높이 비율 H1/H2의 하한값으로 하였다. 단, 본 실시 형태는 이러한 예에 한정되지 않는다. 목표로 하는 주조 속도가 보다 빠르게 설정되는 경우에는, 코어 높이 비율 H1/H2의 하한값도 변화될 수 있다. 즉, 실제의 조업에 있어서 목표로 하는 주조 속도에 있어서, 응고쉘(3a)의 두께가 연삭 공정에서 제거되는 두께에 대응하는 소정의 두께가 되어도 전자 교반의 효과가 얻어지는 전자 교반 코어(152)의 높이 H1의 최솟값을 도 14로부터 구하고, 그 H1의 값에 대응하는 코어 높이 비율 H1/H2를, 코어 높이 비율 H1/H2의 하한값으로 하면 된다.

일례로서, 작업성 등을 고려하여 H1+H2=450mm로 하고, 보다 빠른 주조 속도 2.0m/min에 있어서도 종래의 보다 저속인 주조 속도로 연속 주조를 행한 경우와 동등 이상의 주조편(3)의 품질을 확보하는 것을 목표로 한 경우에 있어서의, 코어 높이 비율 H1/H2의 조건을 구해 본다. 먼저, 도 14로부터, 주조 속도가 2.0m/min 이상인 경우에, 예를 들어 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되어도 전자 교반의 효과를 얻기 위한 조건을 구한다. 도 14를 참조하면, 주조 속도가 2.0m/min일 때에는, 용강 탕면에서의 거리가 약 175mm의 위치에서, 응고쉘의 두께가 5mm가 된다. 따라서, 마진을 고려하면, 응고쉘(3a)의 두께가 5mm가 되어도 전자 교반의 효과가 얻어지는 전자 교반 코어(152)의 높이 H1의 최솟값은, 200mm 정도로 구해진다. 이 때, H1+H2=450mm로부터, H2=250mm가 되기 위해서, 코어 높이 비율 H1/H2에 요구되는 조건은, 하기 수식 (9)로 표현된다.

즉, 본 실시 형태에 있어서, 예를 들어 주조 속도 2.0m/min에 있어서도 종래의 보다 저속인 주조 속도로 연속 주조를 행한 경우와 동등 이상의 주조편(3)의 품질을 확보하는 것을 목표로 하는 경우에는, 적어도 상기 수식 (9)을 충족하도록, 전자 교반 코어(152) 및 전자 브레이크 코어(162)를 구성하면 된다. 또한, 코어 높이 비율 H1/H2의 상한값에 대하여는, 상술한 바와 같이, 실기 시험 또는 실제의 조업에서의 주조 조건을 모의한 수치 해석 시뮬레이션 등에 기초하여 규정하면 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 주조 속도를 증가시킨 경우라도 종래의 보다 저속에서의 연속 주조와 동등 이상의 주조편의 품질(표면 품질 및 내부 품질)을 확보하는 것이 가능한 코어 높이 비율 H1/H2의 범위는, 그 목표로 하는 주조 속도의 구체적인 값 및 H1+H2의 구체적인 값에 따라서 변화될 수 있다. 따라서, 코어 높이 비율 H1/H2의 적절한 범위를 설정할 때에는, 실제의 조업 시의 주조 조건이나, 연속 주조기(1)의 구성 등을 고려하여, 목표로 하는 주조 속도 및 H1+H2의 값을 적절히 설정하고, 그 때의 코어 높이 비율 H1/H2의 적절한 범위를, 이상 설명한 방법에 의해 적절히 구하면 된다.

실시예

이상 설명한 본 실시 형태에 의한 토출류의 편류를 억제하기 위한 제어를 행한 경우에 있어서의 주조편(3)의 품질 향상 효과에 대하여 확인하기 위해 행한 실기 시험의 결과에 대하여 설명한다. 실기 시험에서는, 상술한 본 실시 형태에 따른 전자력 발생 장치(170)와 마찬가지의 구성을 갖는 전자력 발생 장치를 실제로 조업에 사용하고 있는 연속 주조기(도 1에 나타내는 연속 주조기(1)와 마찬가지의 구성을 갖는 것)에 설치하고, 토출류의 편류를 억제하기 위한 제어를 행하면서 연속 주조를 행하였다. 그리고, 주조 후에 얻어진 주조편(3)에 대하여 조사하고, 주조편(3)의 품질 지표로 하여 핀 홀 개수 밀도(개/m²)를 산출하였다.

본 실기 시험에서는, 모의적으로 토출류의 편류를 발생시키기 위해서, 폐색측에 상당하는 타측의 토출 구멍(61)의 개구 면적을 건전측에 상당하는 일측의 토출 구멍(61)의 개구 면적과 비교하여 대략 3분의 1로 설정한 침지 노즐(6)을 사용하였다. 주된 주조 조건은 이하와 같다. 또한, 본 실기 시험에서는, 주조편(3)의 재질을 저탄소강으로 하고, 전자 교반 장치(150)의 코일(153)에 인가되는 전류의 전류값을 400A로 하였다.

(주조편)

강종: 저탄소강

주조편 사이즈(주형의 사이즈): 폭 1630mm, 두께 250mm

주조 속도: 1.6m/min

(전자 브레이크 장치)

용강 탕면에 대한 티스부의 상단의 깊이: 516mm

티스부의 사이즈: 폭(W2) 550mm, 높이(H2) 200mm

(침지 노즐)

침지 노즐의 사이즈: 내경 φ87mm, 외경 φ152mm

용강 탕면에 대한 침지 노즐의 저면의 깊이(저면 깊이): 390mm

토출 구멍의 횡단면의 사이즈: 폭 74mm, 높이 99mm

토출 구멍의 수평 방향에 대한 경사각: 45°

본 실기 시험에서는 상술한 바와 같이, 먼저, 토출류의 편류가 발생하고 있는 상황을 재현하고, 그 후 각 회로간에서의 역기전력의 차를 작게 하도록, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 상승시켜 갔다. 그리고, 제조된 주조편(3)에 있어서 서로 다른 시각에 주형(110)을 통과한 각 부분에 대하여, 핀 홀 개수 밀도를 산출하였다.

도 15는, 실기 시험에 있어서의 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 각 회로에 발생하는 기전력(역기전력)의 차의 추이를 나타내는 도면이다. 도 16은, 실기 시험에 있어서의 각 회로에 흐르는 전류의 전류값의 추이를 나타내는 도면이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 시험 개시 후의 주조 시각(예를 들어, 시각 T1)에 있어서, 각 회로간에서 역기전력의 차가 발생하고 있다. 또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 시험 개시 후의 주조 시각(예를 들어, 시각 T1)에 있어서, 건전측의 제1 회로(181a) 및 폐색측의 제2 회로(181b)의 전류값은 모두 350A로 설정되어 있다. 그 후, 시각 T2에 있어서, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 일정한 속도로 상승시키기 시작하였다. 그것에 수반하여, 도 15에 도시한 바와 같이, 시각 T2에 있어서, 각 회로간에서의 역기전력의 차가 감소하기 시작하였다. 또한, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값은, 시각 T2 이후의 시각 T3에 있어서 500A이며, 시각 T3 이후의 시각 T4에 있어서 700A였다. 그 후, 주조 시각이 시각 T3, T4로 진행함에 따라서 각 회로간에서의 역기전력의 차가 순차로 감소되어 가고, 시각 T5가 있어서, 각 회로간에서의 역기전력의 차가 기준값 이하가 되고, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값의 상승은 정지하였다. 또한, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값은 시각 T5 이후에 있어서 1000A로 유지되었다.

본 실기 시험의 결과를 도 17에 나타낸다. 도 17은, 실기 시험에 있어서의 건전측의 제1 회로(181a)에 흐르는 전류의 전류값과 핀 홀 개수 밀도의 관계를 나타내는 도면이다. 핀 홀 개수 밀도는, 주조편(3) 표층에 있어서의 단위 면적당 핀 홀의 개수이며, 핀 홀 개수 밀도가 작을수록 주조편(3)의 품질이 양호한 것을 나타낸다. 구체적으로는, 핀 홀 개수 밀도가 8(개/m²) 이하인 것이 바람직하다.

도 17에 의하면, 건전측의 제1 회로(181a)가 상승함에 따라서, 핀 홀 개수 밀도가 감소하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 각 회로간에서의 역기전력의 차가 감소함에 따라서, 핀 홀 개수 밀도가 감소하고 있음이 확인되었다. 이것은, 각 회로간에서의 역기전력의 차가 감소한 만큼 토출류의 편류가 억제됨으로써, 전자 브레이크 장치(160)에 의해 튀어오르는 토출류의 거동이 주형 장변 방향에 있어서의 침지 노즐(6)의 양측에서 대칭이 되는 거동에 가까워지는 것에서 기인하는 것으로 생각된다. 이러한 결과로부터, 본 실시 형태에 의한 토출류의 편류를 억제하기 위한 제어에 의하면, 편류를 적절하게 억제함으로써, 주조편(3)의 품질을 보다 향상시킬 수 있음이 확인되었다.

또한, 도 17에 의하면, 주조편(3)에 있어서 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값이 각각 500A, 700A, 1000A가 되는 시각 T3, T4, T5에 주형(110)을 통과한 각 부분에 대하여, 핀 홀 개수 밀도가 8(개/m²) 이하가 되는 것이 확인되었다. 따라서, 도 12 및 도 17에 의하면, 예를 들어 건전측 및 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도비를 1.2 이상으로 함으로써, 토출류의 편류가 효과적으로 억제되어, 주조편(3)의 품질이 효과적으로 향상되는 것이 확인되었다.

여기서, 상기에서는, 토출류의 편류가 검출된 경우에, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 상승시키는 예를 설명하였지만, 건전측의 제1 회로(181a)의 전류값을 상승시킬 뿐 아니라 폐색측의 제2 회로(181b)의 전류값을 하강시키는 것이 보다 바람직하다. 폐색측의 제2 회로(181b)의 전류값을 하강시킴으로써 주형(110) 내의 폐색측에 발생하는 자속의 자속 밀도를 저하시킬 수 있으므로, 폐색측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속을 증대시킬 수 있다. 그것에 의해, 건전측의 토출 구멍(61)으로부터의 토출류의 유량 및 유속을 더 효과적으로 저하시킬 수 있으므로, 토출류의 편류를 더 효과적으로 억제할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 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 명백하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 주조편의 품질을 보다 향상시키는 것이 가능한 주형 설비 및 연속 주조 방법을 제공할 수 있다.

1 연속 주조기
2 용강
3 주조편
3a 응고쉘
3b 미응고부
4 레이들
5 턴디쉬
6 침지 노즐
10 주형 설비
61 토출 구멍
110 주형
111 장변 주형판
112 단변 주형판
121, 122, 123 백업 플레이트
130 상부 물 상자
140 하부 물 상자
150 전자 교반 장치
151 케이스
152 전자 교반 코어
153 코일
160 전자 브레이크 장치
161 케이스
162 전자 브레이크 코어
163 코일
164 티스부
165 연결부
170 전자력 발생 장치
181a 제1 회로
181b 제2 회로
182a, 182b 전원 장치
183a, 183b 전압 센서
185 증폭기
187 제어 장치

Claims (6)

1. 연속 주조용의 주형과,
   상기 주형 내로의 침지 노즐로부터의 용융 금속의 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하는 전자 브레이크 장치와,
   상기 전자 브레이크 장치에의 전력의 공급을 제어하는 제어 장치
   를 구비하는 주형 설비이며,
   상기 침지 노즐에는, 상기 주형의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 상기 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련되고,
   상기 전자 브레이크 장치는, 상기 주형에 있어서의 한 쌍의 장변 주형판의 각각의 외측면에 각각 설치되고, 또한 상기 주형 장변 방향에 있어서의 상기 침지 노즐의 양측에 상기 장변 주형판과 대향하여 한 쌍 마련되는 티스부를 갖는 철심과, 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일을 구비하고,
   상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 코일은, 제1 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고,
   상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 코일은, 제2 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고,
   상기 제어 장치는, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류를 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하고, 상기 제1 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압 및 상기 제2 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압에 기초하여 상기 한 쌍의 토출 구멍 사이에서의 상기 토출류의 편류를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어하는
   것을 특징으로 하는 주형 설비.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 차에 기초하여 상기 편류를 검출하고, 상기 편류를 검출한 경우, 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 상기 차가 작아지도록, 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어하는
   것을 특징으로 하는 주형 설비.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주형 내의 상기 용융 금속에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력을 부여하고, 상기 전자 브레이크 장치보다도 상방에 설치되는 전자 교반 장치를 더 구비하는
   것을 특징으로 하는 주형 설비.
4. 전자 브레이크 장치에 의해 주형 내로의 침지 노즐로부터의 용융 금속의 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 연속 주조를 행하는 연속 주조 방법이며,
   상기 침지 노즐에는, 상기 주형의 주형 장변 방향에 있어서의 양측에 상기 용융 금속의 토출 구멍이 한 쌍 마련되고,
   상기 전자 브레이크 장치는, 상기 주형에 있어서의 한 쌍의 장변 주형판의 각각의 외측면에 각각 설치되고, 또한 상기 주형 장변 방향에 있어서의 상기 침지 노즐의 양측에 상기 장변 주형판과 대향하여 한 쌍 마련되는 티스부를 갖는 철심과, 상기 티스부의 각각에 권회되는 코일을 구비하고,
   상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 코일은, 제1 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고,
   상기 전자 브레이크 장치의 각각의 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 코일은, 제2 회로에 있어서 서로 직렬로 접속되고,
   상기 제1 회로 및 상기 제2 회로의 각 회로에 각각 인가되는 전압 및 전류는, 각 회로 사이에서 독립적으로 제어 가능하고,
   상기 제1 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압 및 상기 제2 회로에 있어서의 상기 코일에 인가되는 전압에 기초하여 상기 한 쌍의 토출 구멍 사이에서의 상기 토출류의 편류를 검출하는 편류 검출 공정과,
   검출 결과에 기초하여 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 공정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 편류 검출 공정에 있어서, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 일측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과, 상기 주형 장변 방향에 있어서의 타측의 상기 토출 구멍으로부터의 상기 토출류의 유동 상태의 시간 변화에서 기인하여 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 차에 기초하여 상기 편류를 검출하고,
   상기 편류가 검출된 경우, 상기 전류 제어 공정에 있어서, 기전력이 큰 측의 회로 전류값을 상승시키거나, 또는 기전력이 작은 측의 회로 전류값을 하강시키거나 하는 것 중 적어도 어느 것에 의해 상기 제1 회로에 발생하는 기전력과 상기 제2 회로에 발생하는 기전력과의 상기 차가 작아지도록, 상기 제1 회로에 흐르는 전류 및 상기 제2 회로에 흐르는 전류를 제어하는
   것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
6. 제4항 또는 제5에 있어서, 상기 연속 주조는, 상기 전자 브레이크 장치보다도 상방에 설치되는 전자 교반 장치에 의해 상기 주형 내의 상기 용융 금속에 대하여 수평면 내에 있어서 선회류를 발생시키는 전자력을 부여함과 함께, 상기 전자 브레이크 장치에 의해 상기 주형 내로의 상기 침지 노즐로부터의 상기 용융 금속의 상기 토출류에 대하여 상기 토출류를 제동하는 방향의 전자력을 부여하면서 행해지는
   것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.

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