KR20010033284A - 연속 주조 장치에서 용융금속의 전자기적 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전원 및 주조 프로덕트의 하나의 표면에 대향하여, 특히 잉곳 주형 주조 강철석판 (12) 의 대형 벽 (14) 에 설치되도록 설계된 "슬라이딩 자계를 갖는 선형 모터의 다상 고정자" 와 같은 다중 권선 (1) 을 갖는 전자기 인덕터로 구성되고, 전원과 접속된 권선 (A, B) 을 포함하는 전자기 제동장치에 관한 것이다. 후자는 운반된 전류강도를 조절하기 위한 자체의 특별 수단 (10, 11) 으로 각각 제공되는 직류를 공급하는 복수개의 기본 전원 유닛 (8, 9) 으로 구성되고, 인덕터의 상기 각각의 권선 (A, B) 은 그 자체로 상기 기본 전원 유닛 (8, 9) 중 하나에 접속될 수 있다. 장치는, 인덕터의 위치를 변형하는 것을 갖는 것 없이, 심지어 주조 동안, 소정의 하나의 동작에서 잉곳 주형의 제동 동작을 집중시킬 수 있다.

Description

연속 주조 장치에서 용융금속의 전자기적 제동장치{ELECTROMAGNETIC BRAKING DEVICE FOR A SMELTING METAL IN A CONTINUOUS CASTING INSTALLATION}

본 발명은 금속의 연속 주조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자계를 이용하여, 연속 주조 주형 (continous casting mold) 의 입구에서 그의 내부로 용융금속의 순환을 일으키는 기술에 관한 것이다.

주형으로 유입되는 용융금속의 제트 (jet) 는, 압연 주조 프로덕트 (rolled cast product) 에서 이후에 관찰되는 결함의 원인인 후자의 유체역학 섭동 (hydrodynamic perturbation) 내에서 종종 발생한다고 알려져 있다. 한편, 이 제트는, 용융금속과 함께, 메니스커스 (meniscus; 주형에서 용융금속의 자유표면) 상에 자연적으로 놓는 것에 의해 이동하는 것이 실질적으로 어려운 비금속 협잡물 (nonmetallic inclusion) 을, 주조할 프로덕트 (product) 의 액체 코어 내부로 깊이 방향으로, 운반한다. 이러한 일반적인 현상은, 넓은 단면의 주조 프로덕트, 특히 석판을 주조할 때의 경우에서와 같이, 오히려 " 만곡 (curved) " 또는 " 반만곡 (semicurved) " 형태의 캐스터 (caster) 에서 더 나타나서, 주조 프로덕트의 내부 섬유의 응고 프론트 (solidification front) 가, 이 지점에서 적층하는 협잡물의 발생에 장애를 일으킨다. 한편, 주형 내에서 제트에 의해 발생되는 액체금속의 재순환 운동은, 임의의 유형에서 메니스커스를 교란시키는 방해를 일으키는, 인터 알리아 (inter alia) 를 초래하고, 또한 이 재순환 운동은, 더욱 더 활발하게 높은 주조율 (즉, 더 구체적으로는 약 1.5㎜/min 이상) 을 일으킨다. 이러한 표면 불안정은, 최종물의 바람직하지 않고 또는 심지어 수용할 수 없는 결함 (블리스터링, 필오프 등) 의 원인이 될 수 있다고 알려진 주형 주위의 주조 프로덕트의 첫번째 셸 (shell) 에서의 응고 불규칙성 때문이다.

제트로 인한 이러한 유체역학 섭동에 의해 나타나는 문제에 직면하여, 본 시점에서, 스틸메이커 (steelmakers) 는 금속의 연속 주조에 적용되는 자기유체역학 (magnetohydrodynamics) 으로부터 유용한 기구를 사용하는 2 가지 해결책을 갖는다. 이들 중 하나는, "만곡" 에 대한 더 많은 접근이며, 얻어진 프로덕트의 금속 특성 (metallugical quality) 에 대한 영향, 즉 전자기 대류 (electromagnetic convection) (또는 교반) 를 감소시키는 것이다. 다른 하나인 예방책은, 이러한 섭동 (perturbation), 즉 전자기 제동 (electromagnetic braking) 을 방해하는데 사용된다.

전자기 대류는, 주조 액체 금속에 대하여 가해진 전류에 의해 세척되기 위한한 응고 프론트을 일으켜서, 예컨대 캐리어들이 금속을 제거하는 위쪽으로 이동하고, 그렇지 않으면 이 프론트에 의해 포획될 수 있는 비금속 협잡물인, 메니스커스 를 향하여 이동한다. 일반적으로, 액체 금속에 대한 이러한 전류는, 인-몰드 석판 (BF 2358222 및 BF 2358223) 의 대형면에 대향하면서 평행하게 되도록 배열된 다상 (2 또는 3-상) 선형 모터 고정자 형태의 다중 권선 인덕터에 의해 발생되는 이동 자계에 의해 생성된다. 일반적으로, 이러한 형태의 인덕터는 전기 권선으로 구성되는데, 이 전기 권선의 콘덕터는 균일하게 이격된 평행 막대의 형상 또는 와이어 코일의 형상으로 형상화되며, 이들은 자기요크 (magnetic yoke) 임에도 불구하고, 하우징되어 있으며 직렬-대향의 쌍으로 장착된다. 각각의 권선은, 콘덕터에 수직인 방향으로 인덕터를 따라 자계의 원하는 이동을 제공하는 접속 순서로, 다상 전원의 다른 위상, 즉 3-상 또는 2-상 전원에 접속된다. 다상 전원와 결합하는 것에 의해 이동 자계를 발생할 수 있는, 이러한 형태의 다중 권선 인덕터는, 전기 공학 논문에서 널리 설명되고 있다.

한편, 본 발명에 포함되는 "전자기 제동" 기술은, 주형으로 유입되는 금속의 제트 또는 제트들에 직접적으로 작용하는데 있다. 이에 따라, 목적은 액체 금속의 침투 깊이를 한정할 뿐만 아니라, 액체 금속의 유도된 재순환 운동을 약화시켜, 가능한한 조용하고 평탄한 비교란 메니스커스의 형성을 용이하게 하는데 있다. 이러한 제동 동작은, 이동 액체금속 (좀더 일반적으로 전도성 유체) 이 고정 자계를 통과할 때, 이 고정자계에 의해, 이동 액체금속이, 강도가 자계의 속도와 금속의 속도에 의존하는 반작용력에 영향을 받기 쉬운, 공지된 와상전류의 원리를 따른다.

연속 주조 석판용 주형의 전자기 제동은, 본질적으로 폴들 사이의 힘에 대한 이동 자계선을 생성하도록, 주형의 대형벽과, 반대 극성의 각각의 측면에서 서로 마주하는 2 개의 돌출폴 (salient-pole) 전자계로 구성된 것으로 알려져 있다. 금속이 주형으로 유입되면 금속의 제트를 방해하도록, 주형의 상부에 전자석이 배치된다. 엄격히 말하면, 주형으로 유입되서 그러한 전계에 영향을 받는 액체 강철은, 실제적으로 제동되는 것이 아니라, 오히려 근처에 유용한 부피로 재전환되어 분포되는 것이다. 이것은, 주조 금속의 전체 플로우 속도, 및 이에 따른 주조 프로덕트의 주조율, 제동에 의해 잘 변형되지 않기 때문이다. 실제적으로, 이것은 주형 상부에서의 플로우 속도맵 에서 훨씬 큰 동질성을 부여하는 플로우 방해자로서 작용한다. 따라서, 엄격히 말하면, "전자계 제동" 이란 말은 부적절하지만, 이하 편리성 및 일반적 실행을 따르기 위하여 사용된다. 이러한 형태의 제동은, 예컨대, 문헌 EP-A-0,040,383 에서 설명되는데, 이 문헌에서는 연속 주조 석판용 주형의 대형벽 상에서 서로 대향하여 배치되어 2 개씩 쌍으로 결합된 4 개의 전자석 사용을 제시하고 있으며, 하나의 쌍은 주형의 측벽으로 향해진 공급 제트용 2 개의 측면 배출구를 갖는 주입 노즐의 각각의 측면에 배치된다.

문헌 PCT WO 92/12814 는, 각각의 대형벽에, 주형의 전체 폭에 걸쳐서 막대자석으로 2 개의 전자석을 배치하는 것에 의해, 제동효과를 강화하고, 측벽 방향으로 노즐의 각각의 배출구로 분출하는 제트의 전파 동안, 영구적 제동작용을 발생하도록, 이 막대를 주입 노즐의 측면 배출구에 대하여 높이 방향으로 배치하는 것을 제시한다.

최근, 문헌 PCT WO 96/26029 는 벽당 하나가 아닌 2 개의 막대 자석을 배치하는 것을 제시하며, 이 막대 자석들은, 주형에서 액체 금속 존재량의 나머지로부터 그것을 유체역학적으로 분리하기 위하여 제트 영역의 자기제한을 생성하도록, 노즐의 배출구의 각각의 측면에서 하나가 다른 하나의 바로 밑에 있는, 다른 레벨에서 높이 방향으로 배치된다. 그러나, 공지된 바와 같이, 액체 금속의 인-몰드 플로우 상태는, 주조속도, 노즐의 함침깊이, 제트의 방향을 제공하는 노즐의 배출구 형태, 및 가변폭 형태인 경우의 주형폭 등과 같은 다양한 파라미터에 의존하여, 하나의 주조 진행에서 다른 하나의 주조 진행 까지, 또는 동일한 주조 진행 동안, 현저하게 변화한다. 따라서, 이러한 파라미터에 의존하는 주형에 자계의 작용 영역을 최적화하는 것이 바람직할 경우, 이것은 주형의 대형벽을 따라 인덕터를 이동하는 것 없이 달성될 수 없게 되어, 실제로 어떤 것은 실현할 수 없게 된다.

본 발명의 목적은, 전원 파라미터를 간단히 조절하여, 캐스터에 대하여 어떠한 개입 요구없이, 특히 인턱터 또는 인덕터들의 위치변경 없이, 진행시, 주조진행의 정확한 상태, 또는 진행시의 주조진행에 대하여 그들의 위치를 영구적으로 맞출 수 있도록, 연속 주조 주형에서 전자계 제동 작용 영역을 용이하게 즉시 변경하기 위한 수단을 구비하는 스틸메이커를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위하여, 본 발명의 구성요소는 연속 주조 프로덕트, 특히 석판 내에서 용융금속을 전자기적으로 제동하는 장치이며, 이 전자기적 제동장치는 전원, 및 상기 전원에 접속되고, 주조 프로덕트의 일면에 대향하는 주조 플랜트에 장착되기 위한 "이동 자계 다상 고정자" 형태의 하나 이상의 전자기 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터는 2 또는 3 상 권선을 가지며, 상기 전원은 2 또는 선택적으로 3 개의, 기본 DC 전원으로 구성되며, 각각의 DC 전원은 서로 독립적으로 전류강도에 의해서 조절될 수 있고, 상기 기본 전원의 각각은 인덕터의 상기 위상 권선에 하나씩만 각각 접속된다.

명확하게 이해된 바와 같이, 본 발명은, 설계 및 구조가 오랫동안 널리 알려져 있고, 용융금속을 주형에 수직으로 이동하는 수단 (예컨대, GB 1,507,444 및 1,542,316 참조) 으로서, 석판의 연속 주조에서의 사용도 공지된, "이동 자계 선형 모터 고정자" 형태의 인덕터를, 이러한 기본 전원에 대한 동작 파라미터, 즉 사실상 그들이 유도하는 전기 전류의 강도를 조절하는 것에 의해, 주형의 대형벽의 높이 또는 폭을 따라 (그 문제에 관하여 더 일반적으로는, 이 지점에서의 주조 프로덕트가 코어에서 비응고된 액체금속의 적당량을 여전히 함유하는 것을 제공하는 것을 제외한, 금속 높이를 따르는 소정의 선택점에서), 위치 (및 물론, 강도에 대해서도) 에 의해 조절될 수 있는 고정 자계를 생성하도록, 서로 독립적으로 조절될 수 있고 인덕터의 권선 및 단지 그것에 각각 접속될 수 있는, 개별 DC 전원들의 뱅크와 결합한다. 이러한 조절은, 캐스터로부터 조금 필요하다면, 조작자가 완전히 안전하게 될 수 있도록, 즉 심지어 최소의 방해위험 없이, 주조작용의 적절한 실행으로, 주조 진행동안 자체적으로 즉시 이루어질 수 있다.

이에 따라, 또한 본 발명의 구성요소는, 액체 금속에 작용하는 영구적인 자계가 액체 금속의 흐름을 제동하는데 사용되는 것에 따른, 연속 주조 프로덕트 내의 액체 금속의 전자기적 제동방법이며, 상기 자계는 상기 정의된 장치에 따라 개별적으로 조절할 수 있는 기본 DC 전원에 결합된 "이동 자계 다상 고정자" 형태의 다중 권선 전자계 인덕터를 갖는 제동장치에 의해 생성되며, 후자의 이동없이, 주조상태에 따라, 상기 인덕터의 자기폴 또는 폴들의 위치를 조절하기 위하여, 인덕터의 권선을 통하여 흐르는 전기 전류의 강도 I_i를 0 과 π라디안트 (radiants) [SiC] 사이에서 변하는 인자 (φ) 를 사용하여 조절하며, 이어서, 각각의 순간에서, 2 개의 권선을 갖는 인덕터의 경우, I₁＝ K cosφ 및 I₂＝ K sinφ이며, 3개의 권선을 갖는 인덕터의 경우, I₁＝ K cosφ, I₂＝ K sin(φ＋2π/3), 및 I₃＝ K sin(φ＋2π/3) 이며, 여기서 K는 인덕터의 자기폴 또는 폴들의 위치에서 원하는 제동력을 나타내는 상수이며, K 의 최대값은 각각의 기본 전원에 의해 이송될 수 있는 전기 전류의 최대 강도에 의해 제한된다.

한정하지 않는 실시예에 의해서 주어진 다음 설명의 관점에서, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명은 잘 이해될 것이며, 다른 관점 및 장점은 더 명백해질 것이며, 여기서,

- 도 1은 연속 주조 주형으로 주입된 금속을 교반하기 위한 공지된 형태의 2-상 전자계 인덕터 및 본 발명에 따른 제동장치에서 다시 도시될 구성요소들을 개략적으로 나타내고;

- 도 2는 도 1의 공지된 2-상 교반 인덕터와 유사한 2-권선 실시예에서 본 발명에 따른 전자기적 제동장치를 개략적으로 나타내며;

- 도 3은 나타난 바와 같이, 제동작용이 발생하는 높이를 조절하는 제 1 방법에 따라 연속 주조 강철 석판용 주형의 몸체에 인덕터가 장착될 때, 도 2에 따른 본 발명에 따른 제동장치의 인덕터를 나타내고;

- 도 4는 제동 인덕터의 구조가 주형폭에 걸쳐서 분리되는 것에 따라, 도 3의 장치의 선택적 형태를 나타내고;

- 도 5a 및 도 5b는 인덕터의 다른 실시예에서 본 발명에 따른 제동 장치의 사용방법을 각각 나타내고;

- 도 6은 도 3의 주조축 (X) 을 통과하는 수직 단면에서, 본 장치의 하나의 조절방법을 나타내는 도 3에 따른 장치의 개략적 도면이고;

- 도 7은 본 발명에 따른 제동장치의 또 다른 조절방법을 설명하는 것을 제외하고, 도 6과 유사한 도면이고;

- 도 8은 도 3과 유사하며, 주형폭에 걸쳐서 제동 장치의 제 2 조절 방법에 따른 연속 주조 강철 석판용 주형에 장착된 본 발명에 따른 제동장치를 나타내고;

- 도 9는 상기 개략적으로 도시된 도 8의 평면 A-A 상의 단면으로서, 도 8에 도시된 제동장치의 조절방법을 나타내고;

- 도 10은 도 9와 동일한 배열을 갖는, 본 장치의 또 다른 조절방법을 나타내고;

도 11은 본 발명의 전원의 선택적 형상을 개략적으로 나타내며;

도 12는 도 8 및 도 4와 유사하고, 주형의 폭 및 높이에 걸쳐서 변화 제동작용을 조절하는 제 3 방법에 따른 연속 주조 강철 석판용 주형에 장착된 본 발명에 따른 제동장치를 나타낸다.

이들 도면에서, 동일한 구성 요소는 동일 부호로 표시된다.

도 1에 도시된 교반 인덕터 (1) 의 작용과, 액체 금속의 흐름에 대한 이 인덕터의 영향은, 본 발명의 제동장치의 동작 및 영향과 완전히 다르지만, 이 인덕터 는 이 장치의 일종의 구성체계로서 작용한다. 이에 따라, 이 인덕터는 본 발명과 밀접한 구성 상의 유사성을 갖는다. 또한, 인덕터 및 인덕터의 작용 방법에 관한 몇몇의 주시에 의해 본 발명을 더 쉽게 이해할 수 있다.

이 이동계 고정 인덕터의 주요 작용부는, 자기 요크 (6) 로 이루어지고 균일하게 이격된 평행 톱니 (또는 치아) 로 하우징된 직선 구리 막대 (2, 3, 4, 5) 의 경우, 전기 콘덕터로 구성된다. 이와 같이, 이들 막대는 인덕터의 폴 간격을 한정할 수 있는 거리만큼 서로 평행하고 균일하게 이격되도록 배열된다.

이 예에서, 인덕터는 2-상 고정자 형태이다. 이러한 목적을 위하여, 인덕터는, 그의 내부에서 전기 전류가 반대 방향으로 흐르도록, 직렬-대향으로 쌍으로 2 개씩 전기적으로 장착된, 즉 인덕터의 동일 측면 상 (도면에서 우측 상) 에 배치된 그들의 단부에 의해 접속된, 4 개의 도전 막대를 포함한다. 각각의 쌍의 막대 (2-4 또는 3-5) 는, 도면에 도시된 순서로, 프리 단부 (도면에서 왼손 측 상) 가 2-상 전원 (7) 의 단자에 접속된 권선을 형성하고, 전원 (7) 의 2 상은 일반적으로 문자 U 와 V 에 의해 확인되고, 전원 (7) 의 중립은 문자 N 에 의해 확인된다. 이들 프리 단부는, 그들에게 제공되는 위상의 문자와 동일한 문자, U 또는 V 에 의해 표시되어, 일반적 실험에 따라, 그들 상부에 배치된 수평 라인을 갖는 문자에 의해, 전류 환단과 구별된다. 권선을 형성하는 결합 막대는, 인접 막대가 아니라 다른 권선의 하나의 막대에 의해 분리된 막대이기 때문에, 도시된 바와 같이, 여기서 이들 권선은 "겹쳐진" 형태이다. 이와 같이, 막대 (2) 는 권선 (A) 을 형성하기 위하여 막대 (4) 에 접속되고, 막대 (3) 은 다른 권선 (B) 를 형성하기 위하여 막대 (5) 에 접속된다. 3-상 고정자 형태의 인덕터의 경우에도, 또한 유사한 배열이 발견되어, 알려진 바와 같이, 하나의 막대가 아닌 2개의 막대인, 결합 막대들 사이의 간격에서의 점프에 의해, 3개의 권선의 겹칩이 얻어지며, 각각의 하나의 권선은 2 개의 다른 권선 중 하나의 권선 또는 다른 하나의 권선에 속한다.

AC 전원에 의해 인덕터 (1) 가 공급될 때, 도 1에 도시된 전기 회로 개략도에서, 막대 (2, 3, 4, 5) 에서의 전기 전류 흐름은 도면의 평면에 수직이고 막대의 방위에 수직인 방향 (도면에서 화살표 VB 로 도시된 방향) 으로 하나의 막대로부터 다음 막대로, 즉 상부 아래로부터 이동하는 자계를 생성하고, 이 전기 전류 흐름은 공급전류의 강도가 막대 (2) 아래로 로부터 막대 (5) 까지 연속적으로 전기전류 흐름의 최대치에 도달하는 속도에 있게 된다. 도면의 좌측 상의 작은 "삽입" 개략도는, 삼각법 원에 의해, 단지 이 원 주위를 시계방향으로 이동하는 상태에 대한 간단한 이해를 제공하는 2 상의 동력 조직을 나타낸다. 이러한 종류의 교반 인덕터는 연속 주조 주형, 예컨대 주조 석판 내에 미리 배치될 수 있으며, 많은 문헌, 특히 특허출원형태의 문헌은 그러한 사용을 설명한다.

이제 설명할 본 발명은, 권선을 형성하기 위하여, 인덕터 구조, 콘덕터 결합, 또는 연속 캐스터로의 인덕터 통합에 의해, 막 나타낸 것과 완전히 일치한다.

본 발명에 따른 전자기 제동장치를 구성하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 인덕티브 장치는, 인덕터 상의 선택된 지점에 배치되지만, 마음대로 변형될 수 있는 것는 영구적 고정 전계를 제외하고, 이동 자계를 더이상 발생하지 않도록 변형되어야 한다. 이에 따라, 이 고정 전계는 DC 전원으로부터 발생된다. 따라서, 이 고정 전계는 캐스터에 대한 소정의 선택 없이, 주형의 높이 (또는 적용된 셋업 (set-up) 에 의존하는 폭) 에 걸쳐서 위치에 의해 조절될 수 있는 영역을 제외하고, 연속 주조 주형의 공지된 전자기 제동 장치에 의해 발생되는 것과 유사하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 변형은, 2 개의 개별적이고 상호 독립적인 DC 전원 (8, 9) 에 의해 2-상 전원 (7) 을 대신하여서, 단일 공통 지점을, 편리함을 위하여 공통으로 이루어진 중립자 (N) 가 되도록 하는 것이 가능해진다. 이들 전원은, 그들이 운반하는 전류의 강도를 조절하는 수단으로 각각 제공된다. 이에 따라, se 당 및 이 전계에서 완전히 표준으로 알려진 이들 조절 수단은, 도면에서 각각의 구성요소 (10, 11) 로 간단히 나타낸다. 인덕터 (1) 는, 권선 (A, B) 를 정의하는 콘덕터 사이의 접속이 여전히 변화되지 않는 방식으로 변형되지 않는다.

본 발명에 따른 장치는, 인덕터 (1) 의 각각의 권선 (A, B) 이 2 개의 기본전원 중 하나, 및 단지 하나에만 접속되면, 동작 상태에 있다. 도 2 에 도시된 예에서, 권선 (A) 은 전원 (8) 에 접속되고, 권선 (B) 는 전원 (9) 에 접속된다.

연속 주조 주형에 적용되면, 이러한 장치는, 제트의 침투 깊이, 및 응고를 완성한 후 얻어진 주조 프로덕트의 내부특성에 바람직하지 않은 영향을 감소시키기 위하여, 원하는 제동효과를 발생한다. 또한, 본 발명의 제동장치는, 실제로 주형 아래에 적용될 수 있어서, 더 일반적으로, 연속 주조 프로덕트, 예컨대, 내부가 결정적으로 여전히 액체상태인, 강철 석판에 사용될 수 있다는 것이 주시된다.

설명의 이러한 단계에서, 강철 석판 (13) 용 연속 주조 주형 (12) 의 대형 벽에 고정된 본 발명에 따른 제동장치의 인덕터를 구체적으로 나타내는 도 3 에 의해, 대조가 이루어지게 된다. 물론, 주형의 대향하는 대형벽 모두는, 주조 프로덕트의 각각의 측면 상에서 서로 대향하여 배치되고, 주형의 실질적으로 전체폭 에 걸쳐서 각각 확장하는 동일한 인덕터를 사용하여 갖춰질 수 있다. 설명의 나머지는, 인덕터 중 하나와 마주하는 다른 하나의 인덕터에 대하여 상기 하나의 인덕터 상에 있는 극성들의 선택에 따라, 주조 프로덕트의 두께를 통하여 바로 제동효과를 유도하거나 (소위 "크로스 (cross)" 전계 형상) , 단지 셸 근처에 제동효과를 집중하는 것 (소위 "세로" (longnitudinal) 전계형상) 을 가능하게 하는 것을 나타낸다.

본질적으로, 연속 주조 석판용 주형은, 공지된 바와 같이, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 4 개의 수직판, 즉 단부를 고립시키고 "측벽" 이라 칭하는 2 개의 단부판 (16, 17) 과 함께, "대형벽" 이라 칭하는 2개의 대형판 (14, 15) 의 조합으로 구성된다. 이 판들은, 그들 상부에 배치된 턴디시 (20; tundish) 의 저부에 장착된 노즐 (19) 을 통하여 상부로부터 유입되는 용융 금속 (18) 에 대한 저부가 없는 주조공간을 한정한다. 이 판들은, 주조 프로덕트가 적절한 동작 상태 하에서 추출되도록 하기에 충분한 두께로, 판들과 응고접속된, 금속 셸의 형성에 필요한 열을 추출하기 위하여, 활발한 수분 순환에 의해 외측에서 강하게 냉각된다. 용융 금속은, 측면 배출구 (21, 21') 로 제공된 하부 단부가, 주형에서 존재하는 주조과정에서 이미 용융 강철의 덩어리로 함침되는, 노즐에 의해 주형으로 주입된다. 이들 측면 배출구는, 주형의 측벽으로 향하는 용융 금속의 제트 (27, 27') 를 각각 운반하고, 측벽 근처에는 비금속 협잡물의 높이 방향의 동반의 원인인, 하향 메인 플로우 (28) 와, 메니스커스 (22) 를 교란하는 상향 플로우 (28') 사이에, 간격이 형성된다. 이 간격은 본 발명에 따른 제동수단인 이러한 제트들 (27, 27') 상에 있다.

도 3에 도시된 예에서, 상술한 인덕터 (1) 는, 도전막대 (2∼5) 가 수평이 되는 방향으로 주형의 대형벽 (14) 과 마주하도록 장착되어, 주조축 (X) 자체가 수직이 된다. 이러한 상태하에서, 전원 (8) 의 동작을 고려하기 위하여, 도 2에서 다시 대조가 이루어진다면, 전원이 권선 (A) 으로 전달하는 직류 (그것의 강도는 그것의 조절수단 (10) 에 의해 설정됨) 는, 인덕터 (1) ( 및 이에 따른 주형 ) 의 상부 절반에 배치된 전류 루프를 형성하여, 전류가 도전 막대 (2) 를 통하여 좌측에서 우측으로 흐른 다음, 막대 (4) 를 통하여 우측에서 좌측으로 흐른다. 이에 따라, 고정 자계 (Bu) 는 이러한 전류 루프 영역에 의해 정의된 영역에서 생성되고, 상기 자계는 권선의 평면에 수직이고, 이 경우 평면은 도면과 같다. 이와 같이, 주형 상부, 및 이후의 전체 폭에 걸쳐서 형성된 것은, 주조 방향에 수직이고, 금속의 제트 (27, 27') 의 속도 증가에 대한 분포 평면에 수직인 고정 자계 (Bu) 이며, 이 고정 자계의 최대 강도는 권선 (A) 의 중앙, 즉 권선 (B) 의 수동막대 (3) 의 높이에 놓인다. 전류를 공급하는 전원 (9) 과 권선 (B) 을 동일한 방식으로 고려하면, 최대 시간이 권선 (A) 의 수동막대 (4 ) 에 대한 레벨에 있는 것을 제외하고, 이전의 자계 (Bu) 와 동일한 자계 (Bv) 가 얻어진다.

전원 모두가 그들 각각의 권선에 대하여 동일한 시간에 전류를 운반하는 경우, 자계 (Bu, Bv) 는 동시에 나타나고, 권선 (A, B) 이 겹쳐지는 사실에 의한 오버랩 영역의 막대 (2, 3) 사이의 존재는, 이들 자계가 이 영역에 첨가되는 것을 의미한다. 이에 따라, 최대 자기 인덕션 및 이에 따른 최대 제동효과는, 공급 전류와 동일한 강도이면, 이 중앙 영역의 코어에서 얻어진다. 한편, 권선 (A) 의 중앙에서, 개별 전원 (9) 이 동작하지 않은 상태 (도 5a 참조) 에 있거나, 권선 (B) 의 중앙에서, 개별 전원 (8) 이 동작하지 않은 상태 (도 5b 참조) 로 있거나, 그 밖에 셋팅에 의해 간단하게 이들 2 개의 극단 위치 사이의 무한한 가능영역에서, 조절수단 (10, 11) 을 사용하여, 이 최대치가 달성되게 되어, 2 개의 전원 (8, 9) 사이의 고의적인 전류 불균형이 공동으로 동작된다. 단순화를 위하여, 여기서 우리는 제동 자계가 최대인 공간 (이 경우, 제동 인덕터로 제공되는 주형의 대형 벽 중 하나) 에서의 지점을 "자기폴" 이라고 칭한다.

이에 따라, 이 인덕터 (1) 는 공지된 전자기 제동 장치의 방식으로, 주형로 유입되는 용융 금속의 흐름에 따라 실행하는 제동으로서 동작한다. 그러나, 본 경우, 전원을 간단히 조절하는 것에 의해, 인덕터의 소정의 구성요소를 이동하는 것 없이, 소정의 순간에, 주형의 높이에 걸쳐서 제동 전계의 자기폴의 위치를 조절할 수 있는 이익을 얻을 수 있는 결정적인 장점이 있다.

이미 설명한 바와 같이, 주형의 상부에서의 제동 전계의 자기폴의 정확한 위치는, 하나의 주조 실행에서 다음 또는 그 자체의 주조 실행 동안, 노즐 (19) 의 함침깊이, 주형의 메니스커스 (22) 의 레벨, 주형 속도 등과 같은, 주조 파라미터가 변형된다면, 또 다른 것 보다 훨씬 덜 적절하게 되는 것을 증명하는 것을 제외하고는, 실제적으로 소정의 주조 상태하에서 최적일 수 있다. 그래서, 주형의 높이에 걸쳐서 이 폴의 위치를 변형시킬 필요가 있다. 막 보여진 바와 같이, 이것은, 단지 전원의 전기적 동작 파라미터를 조절하는 문제이므로, 본 발명의 장치에 의해 매우 용이하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전체 폭에 걸쳐서 단일 인덕터에 의해서가 아니라, 주형의 대형벽의 폭에 걸쳐서 나란히 배치된 기능적으로 동등한 인덕터 (1a, 1b, 1c) 에 의해서, 주형의 대형벽을 "클래드 (clad)" 하는 것이 가능하여, 대형벽의 중앙위치 및 측면에서 다르게 캐스트 금속에 대한 전자기 제동 작용을 조절할 수 있게 된다.

주형의 전체 폭을 덮는 대신, 본 발명에 따른 제동 인덕터는 이 폭의 일부만을 포함하게 할 수 있는 것도 이해된다. 예컨대, 포함될 수 있는 것은, 중앙부 또는 노즐 (19) 의 각 측의 측면부, 또는 도 4를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 몇 개의 병치된 인덕터를 사용하여 동작의 독립적인 연속 영역에 의한 것을 제외한 그 밖의 부분들이다. 이와 같이 형성된 각각의 인덕티브 모듈에서 다른 강도의 전기 공급 전류를 간단히 사용하여, 주조 석판의 폭에 다르게 의존하는 자기폴에서, 제동 작용의 강도를 조절하는 것이 가능하다. 또한, 주형의 대형벽의 측면에 있든 중앙에 있든지에 의존하여, 다른 레벨에서 높이 방향으로 자기제동 폴을 위치시키는 것이 가능하다. 또한, 이에 따라, 조절 가능한 형식의 주형에서, 주조 프로덕트의 폭에 대한 자기 제동 전계의 동작영역을 맞추는 것이 가능하게 된다.

일반적으로, 각각의 인덕터의 자기 폴의 지점에서 원하는 제동력의 선택된 상수를 "K" 로 나타내면, 그것의 최대치는, 기본 전원 (8, 9) 등에 의해 이송될 수 있는 전기 전류의 최대강도에 의해 제한되고, 이 자기폴의 원하는 위치는, 기본 전원들을 서로 기능적으로 링크하는 조절 파라미터 ( φ) 를 0 과 π 라디안트 [sic] 사이에서 간단히 변화시키는 것에 의해, 조절수단 (10, 11) 등을, 동작시키는 것에 의해 조절되어, 권선을 통과하는 전류 강도 (Ii) 가, 2 개의 개별 전원 (인덕터당 2개의 이격권선) 을 갖는 장치의 경우, I₁＝ K cos φ 및 I₂＝ K sin φ의 식에 의해 주어지거나, 3 개의 기본 전원 (즉, 인덕터당 3개의 개별 공급기) 을 갖는 장치의 경우, I₁＝ K cos φ, I₂＝ K sin(φ＋ 2π/3), 및 I₃＝ K sin (φ＋ 2π/3) 의 식에 따라 주어진다.

또한, 본 발명에 따른 제동장치의 인덕터 (1 또는 1') 가 주형의 각각의 대형벽과 마주하도록 설치되는 것을 주시하게 된다. 그러면, 주조 석판의 각각의 측면에서 동시에 동작 권선의 극성을 변화시키는 것에 의해, 주조 프로덕트의 중앙에서 제동작용을 향상시키거나, 셸 근처에 제동작용을 집중시키는 것이 가능하게 된다. 이러한 배열들은, 접미사 "b" 로 주어진, 주형의 다른 벽 상에 유사한 인덕터와 그것을 구분하기 위하여, 인덕터 (1) 가 접미사 "a" 로 주어진 도 6 및 도 7 의 구성요소를 형성한다. 2 개의 마주하는 인덕터에서 동일한 방위의 자계는, "크로스" 방향으로 서로 상호보강하여, 주조금속 (도 6) 의 코어에서 제동작용을 향상시키는 반면, 대향하는 자계는, 금속의 코어에서 서로 방해하고, 주조금속의 주변에서 그들의 제동작용을 연속적으로 방해하여, "세로 전계" (도 7) 의 형상을 필수적으로 적용한다.

본 발명이 상기 예시된 실시예에 한정되지 않는 것은 말할 나위도 없지만, 첨부된 청구범위에 주어진 그것의 한정이 주시되는 제공된 많은 변형 또는 동등물까지 확장한다.

이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 인덕터 la₁는 주형축 (X) 에 평행한 그것의 도전막대 (2...5) 와 함께 주형에 설치될 수 있다. 주어진 수직 레벨에서, 주입노즐 (19) 의 배출구 (21) 로부터 유입되는 금속 (27) 의 제트의 증가에 따라 원하는 정확성으로 주형 프로덕트의 반폭에 걸쳐 자계의 제동동작 위치 [lacuna] 를 변형시키는 것이 가능하다. 그래서, 노즐 (19) 의 각측 상부의 주형의 대형 벽에 배치된 수직 인덕터와 함께 이러한 2 개의 인덕터 (la₁, la₂) 를 사용함으로써, 노즐의 각각의 배출구 (21, 21') 로부터 원하는 거리에, 자기 제동폴의 위치를 정확하게 설정하는 것이 완전히 자유롭게 된다. 또한, 주형의 다른 대형벽에 2 개의 다른 유사한 인덕터를 사용하는 것에 의해, 선택이 훨씬 넓어져서, 이미 정확하게 보여진 바와 같이, 프로덕트의 두께, 즉 주변에서 보다는 오히려 코어에서, 또는 베르사 대신에 (or vice versa), 선택된 전계의 작용을 집중하는 것이 가능하다.

도 9는 주형 생산품 (13) 의 전체 두께에 제동영향을 제공하는, 이러한 형태의 2 쌍의 인덕터를 갖는 장치의 조절방법을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 이러한 조절 원리는 매우 간단하다. 서로 마주하는 작용 권선에서, 요구되는 모든 것은, 전기 전류가 주조 프로덕트의 각 측에서 서로 마주하는 콘덕터를 통하여 동일한 방향으로 통과하는 것이다. 이것은, 이러한 상태하에서, 액체 금속이 첨가제인 경우, 이들 권선에 의해 발생되는 전계 때문이며; 힘의 라인들은, 인덕터에 부여된 그들의 초기 경로로부터 일탈하는 것 없이, 그것의 벽에 실질적으로 수직인 프로덕트를 통과한다. 이에 따라, 상태는 주조 프로덕트의 두께 및 이에 따른 특히 중앙에 제동 효과를 생성하는 소위 "크로스 전계" 형상 중 하나이다. 제트 (27, 27') 는, 노즐에서 나갈 때, 더 강력하고 밀접하게 제한되는 반면, 주형의 측벽을 향하여 전진할 때, 더 확산되고 개방되기 때문에, 바람직하게, 노즐 (19) 의 배출구 (21) 에 가장 인접한 권선을 작용시키는 경우에 장점이 될 수 있다는 것이 이해된다.

이와 달리, 도 10은 세트를 제외하고, 주조 프로덕트의 셸에서 제동동작을 최대화하도록, 이러한 동일한 장치를 나타낸다. 이 목적을 위하여, 도시된 바와 같이, 요구되는 모든 것은 서로 마주하는 2 개의 동작 권선 중 하나에 전류의 방향을 반전시키는 것이어서, 이러한 2 개의 권선에 의해 발생되는 자계는 반대이다. 그래서, 위치는 "세로 전계" 형상인 것 중 하나이며 - 그것의 힘의 라인이, 인덕터에 부여된 그들의 초기 방향에 대하여 프로덕트의 중앙의 중앙 평면에서 90°로 강하게 구부러졌기 대문에, 자기 인덕션은 프로덕트의 중앙에서 최소이다. 제트 (27, 27') 의 흐름라인에 수직인 전계 성분만이 이후에 작용하기 때문에, 제동 효과는, 인덕터의 작용 권선에 정확하게 반대로 놓인 위치에서 주조 금속의 응고 프론트에 대하여 최대가 된다.

변형으로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 주형의 대형벽의 폭에 걸쳐서 나란히 놓여지고, 그들 사이에 전기 콘덕터의 다른 방향을 갖는 인덕터를 사용하는 것이 가능하다. 이 도면에 도시된 예에서, 3 개의 인덕터는 나란히 배치되는데, 하나 (1c) 는 주입 노즐 (19) 영역의 중앙 위치에 배치되고, 나머지 둘 (1a, 1b) 은 중앙 콘덕터 (1c) 의 양 측 상부의 측면 위치에 배치된다. 이후의 콘덕터는, 주입된 금속이 주형으로 유입되는 지점과 같은 레벨이 되도록, 그것의 자기제동 폴의 위치를, 높이 방향으로, 조절할 수 있도록, 즉 주조축 (X) 에 수직하게, 수평으로 배열된다. 한편, 측면 인덕터의 콘덕터는, 대형벽의 폭에 걸쳐서, 주형의 측벽 근처에 있도록, 그들의 자기 제동 폴의 위치를 조절할 수 있도록 하기 위하여, 수직하게 배열된다. 물론, 이러한 상대적인 배열은 측벽 근처의 높이 방향 조절 및 주형으로의 금속의 진입 지점 근처의 폭 방향 조절을 허용하도록 반전될 수 있다.

또한, 본 발명의 본질적인 특성 중 하나를 특성화하기 위하여, 설명을 통하여 사용된 "기본 DC 전원들" 은, 이전의 도면을 참조하여 지금까지 사용된 것 들과 같은, 구조적으로 독립적인 개별 전원 뿐만 아니라, 직류를 얻기 위하여 제로 주파수로 설정되는, 2 또는 3 상을 갖는 단일 주파수 조정가능한 다상 전원을 의미하는 것이 이해될 수 있다. 이러한 형태의 다상 전원은 공지되어 있다. 일반적으로, 이 다상 전원은 회전 또는 이동 자계를 갖는 전기 모터를 에너지화 하는데 사용된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 그것들은 조절할 수 있는 세분화한 문턱 (threshold) 을 갖는 인버터 (28) 를 갖는 형태이다. 이 인버터에는, 일반적으로 전압 매칭 변압기 (31) 와 스위치 (32) 를 통하여 회전 발생기 셋트 (30) 의 출력에 접속된 정류기 (29) 에 의해 정류된 전류가 공급된다.

전원 (본 예에서 3-상 전원) 의 각각의 상 (U, V, W) 은 이러한 방식으로 구성된다. 인버터는, 발생기 셋트 (30) 에 의해 발생된 위상이 고려되는 것과, 전원의 모든 위상이 공통 중립자 (N) 로 제공된 접속 박스 (33) 에 의해서 사용을 유용하게 하는 것 사이에서 위상 시프트를 확실시한다.

본 발명에 의하면, 권선 당 하나의 위상으로, 34 에서 개략적으로 도시된, 제동장치의 권선을 공급하기 위하여, 동작에 이러한 전원을 두는 것은, 각각의 위상의 전류 강도가, 이러한 위상에 접속된 권선에서 얻어지는 것이 바람직한, 그러한 동작에 있도록, 인버터를 제로 주파수로 설정하고, 선택된 동작에서 그러한 조절을 수행하는데 있다.

Claims (9)

1. 연속 주조 프로덕트 내에서 용융 금속을 전기적으로 제동하는 장치로서,

   전원, 및 상기 전원에 접속되고, 주조 프로덕트의 일 면에 대향하는 주조 플랜트에 장착되도록 한 "이동 자계 다상 고정자" 형태의 하나 이상의 전자기 인덕터 (1) 를 포함하고,

   상기 인덕터는 2 (또는 3) 상 권선 (A, B) 을 가지며,

   상기 전기공급 장치 (29) 는 2 (또는 선택적으로 3) 개의 기본 DC 전원 (8, 9) 로 구성되고,

   상기 각각의 기본 DC 전원은 서로 독립적으로 전류 강도에 의해 조절될 수 있으며, 인덕터의 상기 위상 권선 (A, B) 에 하나씩만 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자기 인덕터 (1) 는 주조 플랜트의 주형 (12) 에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주조 플랜트에 장착되고, 주조 프로덕트의 각각의 측면에서 서로 대향하는, 2 개 이상의 전자기 인덕터 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   주조할 프로덕트의 일면의 폭 또는 길이에 걸쳐서 나란히 배치된 2 개 이상의 인덕터 (1a, 1b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주조 플랜트에 장착되고, 주조축 (X) 에 수직하게 배열된 콘덕터 (2...5) 를 갖는 하나 이상의 인덕터 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주조 플랜트에 장착되고, 주조축 (X) 에 평행하게 배열된 콘덕터 (2...5) 를 갖는 하나 이상의 인덕터 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 주조 플랜트에 장착되고, 하나의 인덕터부터 또 다른 하나의 인덕터까지 서로 다른 방향으로 배열된 콘덕터들을 갖는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   기본 전원 (8, 9) 은 2 또는 3 상을 갖는 단일 다상 전원으로 구성되며, 제로 값으로 설정된 조정 가능한 전류 주파수에서 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 연속 프로덕트 내의 액체 금속의 전기적 제동방법으로서,

   액체 금속에 작용하는 영구 자계는 액체금속의 흐름을 제동하는데 사용되고,

   상기 자계는 청구항 1에 따른 제동장치에 의해서 생성되고, 상기 "이동 자계 다상 고정자" 형태의 다중 권선 전자기 인덕터 (1) 를 가지며, 개별적으로 조절가능한 기본 DC 전원 (8, 9) 을 가지고,

   후자의 이동 없이, 주조 상태에 따라, 상기 인덕터 (1) 의 자기폴 또는 폴의 위치를, 조절하기 위하여, 인덕터의 권선 (2...5) 을 통하여 흐르는 전기 전류의 강도 (Ii) 를, 0 과 π라디안트 [sic] 사이에서 변하는, 인자 (φ) 를 사용하여 조절하며,

   각각의 순간에서, 2 개의 권선 (A, B) 을 갖는 인덕터 (1) 의 경우, I₁＝ K sin φ 및 I₂＝ K sin φ이고, 3개의 권선을 갖는 인덕터 (1) 의 경우, I₁＝ K sin φ, I₂＝ K sin (φ＋2π/3), 및 I₃＝ K sin (φ＋ 2π/3) 이며,

   여기서, K 는 인덕터의 자기 폴 또는 폴들의 위치에서 원하는 제동력을 나타내는 상수이며, K 의 최대값은 각각의 기본 전원 (8, 9) 에 의해 이송될 수 있는 전기 전류의 최대 강도에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.