KR20170054544A

KR20170054544A - 전자기 브레이크 시스템 및 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법

Info

Publication number: KR20170054544A
Application number: KR1020177011960A
Authority: KR
Inventors: 안데르스 레만; 얀-에릭 에릭손; 마르틴 세덴
Original assignee: 에이비비 슈바이쯔 아게
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2017-05-17
Also published as: US20170216909A1; US10207318B2; EP3221070B1; CN107000049A; JP6336210B2; WO2016078718A1; JP2017535432A; EP3221070A1

Abstract

본 개시는 금속 제조 프로세스를 위한 전자기 브레이크 시스템 (1) 에 관한 것이다. 이 전자기 브레이크 시스템 (1) 은, 제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 1 자기 코어 배열체로서, 제 1 장측은 N_c 개의 투스들을 가지고, 제 2 장측은 N_c 개의 투스들을 가지며, 제 1 장측 및 제 2 장측은 몰드의 상위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 제 1 자기 코어 배열체; 코일들의 제 1 셋트로서, 이 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들 (9-1,...,9-16) 을 포함하고, 각각의 코일은 제 1 자기 코어 배열체의 각각의 투스 주위에 감기는, 상기 코일들의 제 1 셋트; 및, N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-4) 로서, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 정수인, 상기 N_p 개의 전력 변환기들을 포함하고, 각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-4) 는 코일들의 제 1 셋트의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (9-1,...,9-16) 의 각 그룹에 연결되고, N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-4) 의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (11-1,...,11-4) 의 각 그룹에 DC 전류를 공급하도록 구성된다. 본 개시는 추가로, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법에 관한 것이다.

Description

전자기 브레이크 시스템 및 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법{ELECTROMAGNETIC BRAKE SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLONG MOLTEN METAL FLOW IN A METAL-MAKING PROCESS}

본 개시는 일반적으로 금속 제조에 관한 것이다. 특히, 그것은 금속 제조 프로세스에서의 전자기 브레이크 시스템에 그리고 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법에 관한 것이다.

금속 제조, 예를 들어, 제강에서, 금속은, 용광로 및 전로에서 철광석으로부터 또는 고철 및/또는 직접 환원 제철로서 생산될 수 있고, 전기 아크로 (EAF) 에서 녹는다. 용융된 금속은 EAF 로부터 하나 이상의 야금 용기로들로, 예를 들어, 레이들 (ladle) 로 그리고 추가적으로 턴디시 (tundish) 로 트랩될 수도 있다. 용융 금속은, 몰딩을 위한 정확한 온도를 획득하는 것과 관련하여, 그리고 몰딩 프로세스 전에 합금 및/또는 가스제거를 위해, 이러한 방식으로 적절한 처리를 겪을 수도 있다.

용융 금속이 상술된 방식으로 처리되었을 때, 그것은 침지 노즐 (submerged entry nozzle; SEN) 을 통해 몰드, 통상적으로 오픈-베이스 몰드 (open-base mould) 로 방출될 수도 있다. 용융 금속은 몰드에서 부분적으로 굳어진다. 몰드의 베이스를 빠져나오는 굳어진 금속은 그것이 스프레이-챔버에서 복수의 롤러들 사이를 패스함에 따라 추가적으로 냉각된다.

용융 금속이 몰드 내로 방출됨에 따라, 메니스커스 (meniscus) 주위에 원하지 않은 난류의 용융 금속 유동이 발생할 수도 있다. 이러한 유동은 과도한 표면 속도로 인해 슬래그 엔트레인먼트 (entrainment) 를 초래하거나 표면 정체 또는 레벨 변동들로 인해 표면 결함들을 초래할 수도 있다.

유체 유동을 제어하기 위해, 몰드에는 전자기 브레이커 (electromagnetic braker; EMBr) 가 제공될 수도 있다. EMBr 은 다수의 투스들을 갖는 자기 코어 배열체를 포함하고, 이 자기 코어 배열체는 몰드의 장측들을 따라서 연장된다. EMBr 은 유익하게는 SEN 을 같는 레벨에서, 즉, 몰드의 상위 부분에 배열된다. 때로는 부분 코일로서 지칭되는 각각의 코일은 각각의 투스 (tooth) 주위에 감긴다. 이들 코일들은 직류 (DC) 전류를 코일들에 공급하도록 배열되는 드라이브 (drive) 에 연결될 수도 있다. 그에 의해 용융 금속에서 정자기장 (static magnetic field) 이 형성된다. 정자기장은 용융 금속에 대해 브레이크 (brake) 로서 작용한다. 용융 금속의 메니스커스에 가까운 상위 영역들에서의 유동은 이에 의해 제어될 수도 있다. 결과로서, 더 양호한 표면 조건들이 획득될 수도 있다.

하지만, EMBr 의 이용은, 메니스커스 부근에서, 용융 금속의 전체 횡단면을 따라서, 용융 금속의 최적의 유체 유동 제어를 제공하지 못한다.

상술한 점에 비추어, 본 개시의 목적은, 종래 기술의 문제점들을 해결하거나 적어도 완화하는, 전자기 브레이크 시스템 및 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

그러므로, 본 개시의 제 1 양태에 따르면, 금속 제조 프로세스를 위한 전자기 브레이크 시스템이 제공되고, 이 전자기 브레이크 시스템은, 제 1 장측 (long side) 및 제 2 장측을 갖는 제 1 자기 코어 배열체 (arrangement) 로서, 제 1 장측은 N_c 개의 투스 (tooth) 들을 가지고, 제 2 장측은 N_c 개의 투스들을 가지며, 제 1 장측 및 제 2 장측은 몰드 (mould) 의 상위 부분 (upper portion) 의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 제 1 자기 코어 배열체; 코일들의 제 1 셋트로서, 이 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들을 포함하고, 각각의 코일은 제 1 자기 코어 배열체의 각각의 투스 주위에 감기는, 상기 코일들의 제 1 셋트; 및, N_p 개의 전력 변환기들로서, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 (evenly divisible) 정수인, 상기 N_p 개의 전력 변환기들을 포함하고, 각각의 전력 변환기는 코일들의 제 1 셋트의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각 그룹에 연결되고, N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각 그룹에 DC 전류를 공급하도록 구성된다.

이에 의해 획득될 수도 있는 효과는, 용융 금속 유동 브레이킹과 관련하여 추가적인 제어 가능성이 제공될 수도 있다는 것이다. 더 양호한 유동 제어가 따라서 달성될 수도 있고, 이는 그에 따라 획득되는 금속 최종 제품의 더 높은 품질에 반영된다.

이러한 효과는, 개별적으로 선택된 크기 및 극성을 각각 갖는 N_p 개의 DC 전류들이 코일들의 그룹들에 인가될 수도 있기 때문에 획득될 수도 있다. 특히, 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에는 N_p 개의 전력 변환기들의 오직 하나의 전력 변환기로부터의 DC 전류가 공급되고, 각 전력 변환기는 개별적으로 제어가능하다. 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 그룹들은 제 1 자기 코어의 제 1 장측 및 제 2 장측을 따라서, 그러므로 전자기 브레이크 시스템이 탑재될 수도 있는 몰드의 길이방향을 따라서, 복수의 구성들로 배열될 수도 있다. 이것은 길이방향을 따른 다수의 상이한 정자기장 분포들의 가능성을 초래한다. 정자기장 크기는 그러므로, 제 1 자기 코어의 제 1 장측 및 제 2 장측과 평행한 축을 따라서 국지적으로 (locally) 제어될 수도 있다. 종래 기술에 비해, 정자기장 크기가 길이 방향으로 비균질 (inhomogeneous) 하도록 제어될 수도 있다.

하나의 실시형태에 따르면, 각각의 전력 변환기는 개별적으로 제어가능함으로써, 제 1 자기 코어 배열체의 제 1 장측 및 제 2 장측을 따른 제어가능한 균질의 또는 비균질의 자기장 분포를 가능하게 한다.

하나의 실시형태에 따르면, 각 그룹의 적어도 2 개의 코일들은 제 1 자기 코어 배열체의 제 1 장측 또는 제 2 장측 중 어느 일방의 투스들 주위에 감긴다.

하나의 실시형태에 따르면, 코일들의 그룹의 2 개의 이어서 배열되는 코일들의 어느 것 사이에서, 제 1 장측 또는 제 2 장측 중 어느 일방을 따라서, 코일들의 다른 그룹의 코일이 존재한다.

하나의 실시형태에 따르면, N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에 AC 전류를 제공함으로써 전자기 스터링 (stirring) 을 가능하게 하도록 구성된다.

하나의 실시형태에 따르면, 각각의 전력 변환기는 드라이브 (drive) 이다.

하나의 실시형태는, 제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 2 자기 코어 배열체로서, 제 1 장측 및 제 2 장측은 복수의 투스들을 포함하는, 상기 제 2 자기 코어 배열체; 및, 코일들의 제 2 셋트로서, 코일들의 제 2 셋트의 각 코일은 각각의 투스 주위에 감기고, 제 1 장측 및 제 2 장측은 몰드의 하위 부분 (lower portion) 의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 코일들의 제 2 셋트를 포함한다.

하나의 실시형태는, 코일들의 제 2 셋트에 DC 전류를 제공하도록 구성된 전력 변환기를 포함한다.

본 개시의 제 2 양태에 따르면, 전자기 브레이크 시스템에 의해 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법이 제공되고, 이 전자기 브레이크 시스템은, 제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 1 자기 코어 배열체로서, 제 1 장측은 N_c 개의 투스들을 가지고, 제 2 장측은 N_c 개의 투스들을 가지며, 제 1 장측 및 제 2 장측은 몰드의 상위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에, 침지 노즐 (submerged entry nozzle; SEN) 과 같은 레벨로 탑재되는, 상기 제 1 자기 코어 배열체; 코일들의 제 1 셋트로서, 이 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들을 포함하고, 각각의 코일은 제 1 자기 코어 배열체의 각각의 투스 주위에 감기는, 상기 코일들의 제 1 셋트; 및, N_p 개의 전력 변환기들로서, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 정수인, 상기 N_p 개의 전력 변환기들을 포함하고, 각각의 전력 변환기는 코일들의 제 1 셋트의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각 그룹에 연결되고, N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각 그룹에 DC 전류를 공급하도록 배열되며, 상기 방법은, 몰드의 상위 부분에서 용융 금속의 브레이킹 (braking) 을 획득하기 위해 N_p 개의 전력 변환기들을 제어하는 단계를 포함한다.

하나의 실시형태는, 제 1 자기 코어 배열체의 제 1 장측 및 제 2 장측을 따른 균질의 또는 비균질의 중 어느 일방의 자기장 분포를 획득하기 위해, 각각의 전력 변환기를 개별적으로 제어하는 단계를 포함한다.

하나의 실시형태에 따르면, 코일들의 그룹의 2 개의 이어서 배열되는 코일들 중의 임의의 것 사이에서, 제 1 장측 또는 제 2 장측 중 어느 일방을 따라서, 코일들의 다른 그룹의 코일이 존재한다.

하나의 실시형태에 따르면, N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에 AC 전류를 제공함으로써 전자기 스터링을 가능하게 하도록 구성된다.

하나의 실시형태에 따르면, 각각의 전력 변환기는 드라이브이다.

하나의 실시형태에 따르면, 전자기 브레이크는, 제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 2 자기 코어 배열체로서, 제 1 장측 및 제 2 장측은 복수의 투스들을 포함하는, 상기 제 2 자기 코어 배열체; 및, 코일들의 제 2 셋트로서, 이 코일들의 제 2 셋트의 각 코일은 각각의 투스 주위에 감기고, 제 1 장측 및 제 2 장측은 몰드의 하위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 코일들의 제 2 셋트를 포함한다.

하나의 실시형태는, 코일들의 제 2 셋트에 DC 전류를 제공하도록 구성된 전력 변환기를 포함하고, 상기 방법은, 전력 변환기를 제어하는 단계를 더 포함한다.

일반적으로, 청구항들에서 사용된 모든 용어들은, 본 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한, 당해 기술분야에서 그들의 통상의 의미에 따라 해석되어야 한다. 부정관사/정관사가 붙은 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등에 대한 모든 언급들은, 달리 명시적으로 진술되지 않는 한, 그 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단의 적어도 하나의 사례를 개방적으로 지칭하는 것으로서 해석되어야 한다. 또한, 방법의 단계들은 명시적으로 진술되지 않는 한 반드시 표시된 순서로 수행되어야 할 필요는 없다.

본 발명의 개념의 특정 실시형태들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 예시적인 방식으로 설명될 것이다.
도 1 은 몰드에 탑재된 전자기 브레이크 시스템의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 전자기 브레이크 시스템의 상면도를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 전자기 브레이크 시스템의 코일들과 전력 변환기들 사이의 연결들의 제 1 예를 도시한다.
도 4 는 정자기장 분표의 일 예를 도시한다.
도 5 및 도 6 은 전자기 브레이크 시스템의 코일들과 전력 변환기들 사이의 연결들의 2 개의 추가적인 예들을 도시한다.
도 7 은 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 8 은 전자기 브레이크 시스템에 의해 획득가능한 다양한 정자기장 분포들을 도시한다.

본 발명의 개념은, 예시적 실시형태들이 도시된 첨부 도면드을 참조하여 이하 보다 충분하게 설명될 것이다. 하지만, 본 발명의 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 본 명세서에서 전개되는 실시형태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 오히려, 이들 실시형태들은 예시적 방식으로 제공되어서, 이 개시는 철저하고 완전할 것이며, 본 발명의 개념의 범위를 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 (이하, '통상의 기술자' 라 함) 에게 충분히 전달할 것이다. 동일한 부호들은 설명 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트를 지칭한다.

본원에 제시된 전자기 브레이커 시스템들은 금속 제조에서, 보다 구체적으로는 캐스팅에서 이용될 수도 있다. 금속 제조 프로세스들의 예들은 강 제조 및 알루미늄 제조이다. 전자기 브레이커 시스템은 예를 들어 연속 캐스팅 프로세스에서 유익하게 이용될 수도 있다.

전자기 브레이커 시스템 (1) 의 일 예가 도 1 에 도시된다. 이 예에서, 전자기 브레이커 시스템 (1) 은 몰드 (3) 에 탑재된다. 또한, 전자기 브레이커 시스템 (1) 이 몰드 (3) 에 탑재될 수도 있는 곳의 대략적인 이해를 용이하게 하기 위해, 몰드 (3) 내로 연장되는 SEN (5) 이 도시된다.

전자기 브레이커 시스템 (1) 은 제 1 자기 코어 배열체 (7), 및 복수의 코일들 (9) 을 포함하는 코일들의 제 1 셋트를 포함한다. 각 코일 (9) 은 자기 코어 배열체 (7) 의 각기의 투스 주위에 배열된다. 코일들 (9) 은 코일들의 그룹으로 배열된다. 각 그룹의 코일들은 직렬 연결된다. 전자기 브레이커 시스템 (1) 은 코일들의 그룹들의 코일들 (9) 에 DC 전류를 공급하도록 구성된 적어도 2 개의 전력 변환기들 (11-1 내지 11-2) 을 포함한다. 코일들의 각 그룹은 각각의 전력 변환기 (11-1, 11-2) 에 의해 전력공급된다.

제 1 자기 코어 배열체 (7) 는 몰드 (3) 의 상위 부분에 탑재되도록 배열된다. 특히, 제 1 자기 코어 배열체 (7) 는 몰드 (3) 에서 배열된 SEN (5) 과 같은 레벨로 탑재되도록 배열된다.

전력 변환기들 (11-1, 11-2) 은, 하나의 변형형태에 따르면, 코일들 (9) 에 AC 전류를 공급하도록 구성될 수도 있다. 전자기 브레이커 시스템 (1) 은 이에 의해 전자기 스터러 (stirrer) 로서 또한 작용할 수도 있다.

본 개시는 주로 제 1 자기 코어 배열체 (7), 그것의 연관된 코일들 (9), 및 코일들의 각기의 그룹들에 DC 전류를 공급하도록 구성되는 전력 변환기들 (11a, 11b) 의 구성에 관심을 갖는다.

선택적으로, 전자기 브레이커 시스템 (1) 은 제 2 자기 코어 배열체 (13) 및 복수의 코일들 (15) 을 포함하는 코일들의 제 2 셋트를 더 포함할 수도 있다. 각각 (15) 은 제 2 자기 코어 배열체 (13) 의 각기의 투스 주위에 배열된다. 전자기 브레이커 시스템 (1) 은 이 경우에 코일들의 제 2 셋트의 코일들 (15) 에 DC 전류를 공급하도록 배열된 추가적인 전력 변환기 (17) 를 포함할 수도 있다.

도 1 에 도시된 예에서, 제 1 자기 코어 배열체 (7) 및 제 2 자기 코어 배열체 (13) 는 통합된다. 대안적으로, 제 1 자기 코어 배열체 및 제 2 자기 코어 배열체는 별개의 구조들일 수도 있다.

전자기 브레이커 시스템 (1) 이 이제 도 2 를 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 제 1 자기 코어 배열체 (7) 는 제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 을 갖는다. 제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 은 도 2 에서 예시된 바와 같이 별개의 구조들일 수도 있다. 대안적으로, 제 1 장측 및 제 2 장측은 통합될 수도 있다.

제 1 장측 (7a) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지고, 여기서, N_c 는 적어도 4 인 정수이다. 제 2 장측 (7b) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지고, 여기서, N_c 는 적어도 4 인 정수이다. 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들 (9-1,...,9-2N_c) 을 포함한다. 각 코일 (9-1,...,9-2N_c) 은 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 각각의 투스 (7c) 주위에 배열된다.

전자기 브레이커 시스템 (1) 은 N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 을 포함하고, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 정수이다. 각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 개별적으로 제어가능함으로써, 제 1 자기 코어 (7) 의 제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 을 따른 제어가능한 균질의 또는 비균질의 자기장 분포를 가능하게 한다. 각각의 전력 변환기는 전류 소스, 예를 들어, ABB 의 DCS 600 MultiDrive 와 같은 드라이브이다.

금속 제조 프로세스에서의 용융 금속 유동은, 도 7 에서의 플로우차트에서 나타낸 바와 같이, 용융 금속의 브레이킹 또는 유동 제어를 획득하기 위해 전력 변환기들을 제어함으로써 전자기 브레이커 시스템 (1) 에 의해 제어가능하다.

이전에 언급된 바와 같이, 코일들 (9) 은 코일들의 그룹들로 배열된다. 코일들의 각 그룹의 모든 코일들은 직렬 연결된다. 코일들의 각 그룹은 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (9) 을 포함한다. 이는 도 2 에 도시되지 않는다; 예들은 도 4 내지 도 6 에서 도시되고, 이들 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 코일들의 각 그룹은 각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 에 추가로 연결된다. 각각의 전력 변환기는 코일들의 제 1 셋트의 코일들의 각각의 그룹에 DC 전류를 공급하도록 배열된다.

코일들의 각 그룹의 적어도 2 개의 코일들은 제 1 자기 코어 배열체의 제 1 장측 또는 제 2 장측 중 어느 일방의 측의 투스들 주위에 감긴다. 제 1 장측 또는 제 2 장측 중 어느 일방의 측을 따라, 코일들의 그룹의 2 개의 이어서 배열된 코일들의 임의의 것 사이에, 코일들의 다른 그룹의 코일이 있다. 코일들의 그룹의 코일들은 따라서 교번하여 배열된다.

하나의 변형형태에 따르면, N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에 AC 전류를 제공함으로써 몰드에서 용융 금속의 전자기 스터링을 가능하게 하도록 구성된다. 이 AC 전류는 그 자신 상에 제공되거나 DC 전류 상에 중첩되거나 중 어느 일방일 수도 있다. 따라서, 브레이킹에 추가하여, 이동하는 자기장에 의한 전자기 스터링, 또는 스터링 및 브레이킹의 조합이 그에 의해 제공될 수도 있다.

코일들 (9-1,...,9-2N_c) 을 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 에 연결하는 다수의 방법들이 존재한다. 이하에서, 코일들 (9-1,...,9-2N_c) 을 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 에 연결하는 다수의 방법들이 설명될 것이다. 이를 위해, 다음과 같은 명명법이 이용될 것이다.

Np = 전력 변환기들의 수

Nc = 측면 당 코일들의 수

또한, 이들 방법들의 설명에서, 제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 은 1 에서부터 N_c 까지 넘버링된다.

2-3 전력 변환기들에 대해:

A.

방법의 변형형태 A 에 따르면, 전력 변환기 k 는 코일 (몰드의 측면 L, 즉, 도 2 에서의 제 2 장측): k+Np*(i_L-1), i_L=1,2,...,Nc/Np 에 그리고 코일 (몰드의 측면 F, 즉, 도 2 에서의 제 1 장측): k+Np*(i_F-1), i_F=1,2,...,Nc/Np 에 연결된다.

3 개보다 많은 전력 변환기들에 대해 수개의 대안적인 구성, 즉, A, B, C 및 D 이 존재한다 :

B.

변형형태 B 에 따르면, 전력 변환기 k 는, k ≤ Np/2 및 Nc/2 가 짝수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): k+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,Nc/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,Nc/(Np/2) 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k > Np/2 및 Nc/2 가 짝수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+(k-Np/2)+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,Nc/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): Nc/2+(k-Np/2)+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,Nc/(Np/2) 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 홀수이고 ≤ Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): k+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc+2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2)에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 홀수이고 > Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+ (k-Np/2)+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc+2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): Nc/2+(k-Np/2)+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2) 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 짝수이고 ≤ Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): k+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc+2)/Np/2 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 짝수이고 > Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+(k-Np/2)+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): Nc/2+(k-Np/2)+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc+2)/(Np/2) 에 연결된다.

C.

변형형태 C 에 따르면, 전력 변환기 k 는, k ≤ Np/2 이고 Nc/2 가 짝수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): k+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,Nc/(Np/2) 에

전력 변환기 k 는, k > Np/2 및 Nc/2 가 짝수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+k+Np*(i_L-1), i_L=1,2,...,Nc/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np*(i_F-1), i_F=1,2,...,Nc/(Np/2) 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 홀수이고 > Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+k+Np*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc+2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2) 에 연결된다.

전력 변환기 k 는, k 가 짝수이고 > Np/2 이며 Nc/2 가 홀수인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): Nc/2+ k+Np*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc-2)/(Np/2) 에

그리고 코일 (몰드의 측면 F): k+Np*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc+2)/(Np/2) 에 연결된다.

D.

변형형태 D 에 따르면, 전력 변환기 k 는, k ≤ Np/2 인 경우, 코일 (몰드의 측면 L): kk+Np/2*(i_L-1), i_L=1,2,...,(Nc/Np)*2 에 연결된다.

전력 변환기 k 는 k > Np/2 인 경우, 코일 (몰드의 측면 F): (k-Np/2)+Np/2*(i_F-1), i_F=1,2,...,(Nc/Np)*2 에 연결된다.

도 3 은 코일들과 전력 변환기들 사이의 연결들을 갖는 전자기 브레이크 시스템 (1) 의 제 1 예, 특히 제 1 자기 코어 배열체의 투스들 주위에 배열된 코일들의 제 1 셋트를 나타낸다. 도 3 에 도시된 예에 따르면, 전자기 브레이크 시스템 (1) 은 2 개의 전력 변환기들 (11-1 및 11-2) 을 포함하고, 코일들의 제 1 셋트는 4 개는 제 1 장측의 투스들 주위에 배열되고 4 개는 제 2 장측의 투스들 주위에 배열된 8 개의 코일들 (9-1 내지 9-8) 을 포함한다. 제 1 자기 코어 배열체는 간략함을 위해 도시되지 않는다.

코일들 (9-1 내지 9-8) 및 전력 변환기들 (11-1 및 11-2) 은 변형형태 A 에 따라 연결된다. 이 예에서, 코일들 (9-1, 9-3, 9-6 및 9-8) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 그룹을 형성한다. 코일들 (9-1, 9-3, 9-6 및 9-8) 은 전력 변환기 (11-2) 에 연결된다. 또한, 코일들 (9-2, 9-4, 9-5 및 9-7) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 다른 그룹을 형성한다. 코일들 (9-2, 9-4, 9-5 및 9-7) 은 전력 변환기 (11-1) 에 연결된다. 이 특정 예는 8 개의 코일들 (9-1 내지 9-8) 및 2 개의 전력 변환기들 (11-1 및 11-b) 을 포함하여, 코일들의 각 그룹에서 8/2=4 직렬 연결된 코일들을 초래하고, 따라서, 직렬 연결된 코일들의 2 개의 그룹들을 초래한다.

상기 구성에 의해, 제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 의 폭을 따라서, 그리고 따라서, 전자기 브레이크 시스템 (1) 이 탑재되는 몰드의 장측을 따라서 균질의 또는 비균질의 정자기장 분포가 획득될 수 있다. 이 정자기장 분포는 특히, 전력 변환기를 제어함으로써, 즉, 전력 변환기들에 의해 제공되는 DC 전류의 극성 및 크기를 제어함으로써 획득가능하다.

도 4 는 제 1 장측 및 제 2 장측을 따른 자기장 B 의 절대 값 |B| 의 정자기장 분포의 일 예를 나타낸다. 비균질 정자기장 분포들이 획득가능함을 알 수 있다.

도 5 는 코일들과 전력 변환기들 사이의 연결들을 갖는 전자기 브레이크 시스템 (1) 의 제 2 예, 특히 제 1 자기 코어 배열체의 투스들 주위에 배열된 코일들의 제 1 셋트를 나타낸다. 도 5 에 도시된 예에 따르면, 전자기 브레이크 시스템 (1) 은 16 개의 코일들 (9-1 및 9-16) 및 4 개의 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 을 포함한다. 코일들 중 8 개는 제 1 장측의 투스들 주위에 배열되고 8 개의 코일들은 제 2 장측의 투스들 주위에 배열된다. 다시, 제 1 자기 코어 배열체는 간략함을 위해 도 5 에 도시되지 않는다.

코일들 (9-1 내지 9-16) 및 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 은 변형형태 B 에 의해 연결된다. 이 예에서, 코일들 (9-1, 9-3, 9-9 및 9-11) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 그룹을 형성한다. 코일들 (9-1, 9-3, 9-9 및 9-11) 은 전력 변환기 (11-1) 에 연결된다. 또한, 코일들 (9-2, 9-4, 9-10 및 9-12) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 다른 그룹을 형성한다. 코일들 (9-2, 9-4, 9-10 및 9-12) 은 전력 변환기 (11-2) 에 연결된다. 코일들 (9-5, 9-7, 9-13, 9-13) 은 직렬연결되고 코일들의 또 다른 그룹을 형성한다. 코일들 (9-5, 9-7, 9-13, 9-13) 은 전력 변환기 (11-3) 에 연결된다. 마지막으로, 코일들 (9-6, 9-8, 9-14 및 9-16) 은 직렬연결되고 코일들의 제 4 그룹을 형성한다. 코일들 (9-6, 9-8, 9-14 및 9-16) 은 전력 변환기 (11-4) 에 연결된다. 따라서, 코일들의 4 개의 그룹들이 획득되고, 각각은 각기의 전력 변환기 (11-1 내지 11-4) 에 의해 개별적으로 제어가능하다.

제 2 예는 16 개의 코일들 (9-1 내지 9-16) 및 4 개의 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 을 포함하여, 코일들의 각 그룹에서 16/4=4 직렬 연결된 코일들을 초래하고, 따라서, 직렬 연결된 코일들의 4 개의 그룹들을 초래한다.

도 6 은 코일들과 전력 변환기들 사이의 연결들을 갖는 전자기 브레이크 시스템 (1) 의 제 3 예, 특히 제 1 자기 코어 배열체의 투스들 주위에 배열된 코일들의 제 1 셋트를 나타낸다. 도 6 에 도시된 예에 따르면, 전자기 브레이크 시스템 (1) 은 16 개의 코일들 (9-1 및 9-16) 및 4 개의 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 을 포함한다. 코일들 중 8 개는 제 1 장측의 투스들 주위에 배열되고 8 개의 코일들은 제 2 장측의 투스들 주위에 배열된다. 다시, 제 1 자기 코어 배열체는 간략함을 위해 도 6 에 도시되지 않는다.

코일들 (9-1 내지 9-16) 및 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 은 변형형태 D 에 의해 연결된다. 이 예에서, 코일들 (9-1, 9-3, 9-7 및 9-9) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 그룹을 형성한다. 코일들 (9-1, 9-3, 9-5 및 9-9) 은 전력 변환기 (11-1) 에 연결된다. 또한, 코일들 (9-2, 9-4, 9-6 및 9-8) 은 직렬연결되고 따라서 코일들의 다른 그룹을 형성한다. 코일들 (9-2, 9-4, 9-6 및 9-9) 은 전력 변환기 (11-2) 에 연결된다. 코일들 (9-9, 9-11, 9-13, 9-15) 은 직렬연결되고 코일들의 또 다른 그룹을 형성한다. 코일들 (9-9, 9-11, 9-13, 9-15) 은 전력 변환기 (11-3) 에 연결된다. 마지막으로, 코일들 (9-10, 9-12, 9-14, 9-16) 은 직렬연결되고 코일들의 제 4 그룹을 형성한다. 코일들 (9-10, 9-12, 9-14, 9-16) 은 전력 변환기 (11-4) 에 연결된다. 따라서, 코일들의 4 개의 그룹들이 획득되고, 각각은 각기의 전력 변환기 (11-1 내지 11-4) 에 의해 개별적으로 제어가능하다.

제 3 예는 16 개의 코일들 (9-1 내지 9-16) 및 4 개의 전력 변환기들 (11-1 내지 11-4) 을 포함하여, 코일들의 각 그룹에서 16/4=4 직렬 연결된 코일들을 초래하고, 따라서, 직렬 연결된 코일들의 4 개의 그룹들을 초래한다. 또한, 제 3 예에 따르면, 각각의 전력 변환기 (11-1 내지 11-4) 는 오직 제 1 장측 및 제 2 장측 중 일방을 따른 코일들에만 연결된다.

도 8 은 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 제 1 장측 및 제 2 장측의 길이를 따른 비대칭 및 대칭의 비균질 정자기장 분포들의 상이한 예들을 도시한다. 이 정자기장 분포는 따라서, 전자기 브레이크 시스템 (1) 이 몰드의 상위 부분에 탑재될 때, 메니스커스의 근방에서, 용융 금속에서 획득될 수도 있다.

본 발명의 개념은 주로 몇개의 예들을 참조하여 상기 설명되었다. 하지만, 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 상기 개시된 것들 이외의 다른 실시형태들도 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 개념 내에서 동등하게 가능하다.

Claims

금속 제조 프로세스를 위한 전자기 브레이크 시스템 (1) 으로서,
상기 전자기 브레이크 시스템 (1) 은,
제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 을 갖는 제 1 자기 코어 배열체 (7) 로서, 상기 제 1 장측 (7a) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지고, 상기 제 2 장측 (7b) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지며, 상기 제 1 장측 (7a) 및 상기 제 2 장측 (7b) 은 몰드 (3) 의 상위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7),
코일들의 제 1 셋트로서, 상기 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들 (9-1,...2N_c) 을 포함하고, 각각의 코일은 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 각각의 투스 (7c) 주위에 감기는, 상기 코일들의 제 1 셋트, 및
N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 로서, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 정수인, 상기 N_p 개의 전력 변환기들을 포함하고,
각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 상기 코일들의 제 1 셋트의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (9-1,...2N_c) 의 각 그룹에 연결되고, 상기 N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (11-1,...,11-N_p) 의 각 그룹에 DC 전류를 공급하도록 구성되는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항에 있어서,
각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 개별적으로 제어가능함으로써, 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 상기 제 1 장측 (7a) 및 상기 제 2 장측 (7b) 을 따른 제어가능한 균질의 또는 비균질의 자기장 분포를 가능하게 하는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각 그룹의 적어도 2 개의 코일들은 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 상기 제 1 장측 (7a) 또는 상기 제 2 장측 (7b) 중 어느 일방의 투스들 주위에 감기는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
코일들의 그룹의 2 개의 이어서 배열되는 코일들의 어느 것 사이에서, 상기 제 1 장측 (7a) 또는 상기 제 2 장측 (7b) 중 어느 일방을 따라서, 코일들의 다른 그룹의 코일이 존재하는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
N_p 개의 전력 변환기들의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에 AC 전류를 제공함으로써 전자기 스터링을 가능하게 하도록 구성되는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 드라이브인, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 2 자기 코어 배열체 (13) 로서, 상기 제 1 장측 및 상기 제 2 장측은 복수의 투스들을 포함하는, 상기 제 2 자기 코어 배열체 (13), 및
코일들의 제 2 셋트로서, 상기 코일들의 제 2 셋트의 각 코일 (15) 은 각각의 투스 주위에 감기고, 상기 제 1 장측 및 상기 제 2 장측은 상기 몰드 (3) 의 하위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 코일들의 제 2 셋트를 포함하는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
제 7 항에 있어서,
상기 코일들의 제 2 셋트에 DC 전류를 제공하도록 구성된 전력 변환기 (17) 를 포함하는, 전자기 브레이크 시스템 (1).
전자기 브레이크 시스템 (1) 에 의해 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법으로서,
상기 전자기 브레이크 시스템 (1) 은,
제 1 장측 (7a) 및 제 2 장측 (7b) 을 갖는 제 1 자기 코어 배열체 (7) 로서, 상기 제 1 장측 (7a) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지고, 상기 제 2 장측 (7b) 은 N_c 개의 투스들 (7c) 을 가지며, 상기 제 1 장측 (7a) 및 상기 제 2 장측 (7b) 은 몰드 (3) 의 상위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에, 침지 노즐 (SEN) (5) 과 같은 레벨로 탑재되는, 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7),
코일들의 제 1 셋트로서, 상기 코일들의 제 1 셋트는 2N_c 개의 코일들 (9-1,...2N_c) 을 포함하고, 각각의 코일 (9-1,...2N_c) 은 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 각각의 투스 (7c) 주위에 감기는, 상기 코일들의 제 1 셋트, 및
N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 로서, N_p 는 2 이상의 정수이고, N_c 는 4 이상이고 N_p 로 나누어떨어지는 정수인, 상기 N_p 개의 전력 변환기들을 포함하고,
각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 상기 코일들의 제 1 셋트의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (9-1,...2N_c) 의 각 그룹에 연결되고, 상기 N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들 (9-1,...2N_c) 의 각 그룹에 DC 전류를 공급하도록 배열되며,
상기 방법은, 상기 몰드 (3) 의 상기 상위 부분에서 상기 용융 금속의 브레이킹을 획득하기 위해 상기 N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 을 제어하는 단계를 포함하는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 자기 코어 배열체의 상기 제 1 장측 (7a) 및 상기 제 2 장측 (7b) 을 따른 균질의 또는 비균질의 자기장 분포를 획득하기 위해, 각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 를 개별적으로 제어하는 단계를 포함하는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
각 그룹의 적어도 2 개의 코일들은 상기 제 1 자기 코어 배열체 (7) 의 상기 제 1 장측 (7a) 또는 상기 제 2 장측 (7b) 중 어느 일방의 투스들 주위에 감기는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
코일들의 그룹의 2 개의 이어서 배열되는 코일들의 어느 것 사이에서, 상기 제 1 장측 (7a) 또는 상기 제 2 장측 (7b) 중 어느 일방을 따라서, 코일들의 다른 그룹의 코일이 존재하는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
N_p 개의 전력 변환기들 (11-1,...,11-N_p) 의 각각은 그것의 2N_c/N_p 직렬 연결된 코일들의 각각의 그룹에 AC 전류를 제공함으로써 전자기 스터링을 가능하게 하도록 구성되는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 전력 변환기 (11-1,...,11-N_p) 는 드라이브인, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기 브레이크는, 제 1 장측 및 제 2 장측을 갖는 제 2 자기 코어 배열체 (13) 로서, 상기 제 1 장측 및 상기 제 2 장측은 복수의 투스들을 포함하는, 상기 제 2 자기 코어 배열체 (13); 및 코일들의 제 2 셋트로서, 상기 코일들의 제 2 셋트의 각 코일 (15) 은 각각의 투스 주위에 감기고, 상기 제 1 장측 및 상기 제 2 장측은 상기 몰드 (3) 의 하위 부분의 대향하는 길이방향 측면들에 탑재되도록 배열되는, 상기 코일들의 제 2 셋트를 포함하는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 코일들의 제 2 셋트에 DC 전류를 제공하도록 구성된 전력 변환기 (17) 를 포함하고,
상기 방법은, 상기 전력 변환기 (17) 를 제어하는 단계를 더 포함하는, 금속 제조 프로세스에서 용융 금속 유동을 제어하는 방법.