TWI291384B - A compact and high power output electromagnetic stirring coil - Google Patents

Description

1291384 九、發明說明： 【韻^明所屬^技彳特領域^】 發明領域 本發明係有關於一種藉電磁力授摔禱模鱗模内 5 電磁攪拌線圈。 發明背景 迄今，連續鑄造設備中，為了不使禱模禱模内溶鋼所 含的非金屬雜質或吹入至浸潰噴嘴内之心氣體氣泡被捕集 10於鑄片中，而是使之浮到熔鋼表面後再去除，以獲得品質 優異之鑄片，因而使用一種藉電磁力攪拌鑄模鑄模内熔鋼 之方法，又，習知已揭示各種有關藉電磁力攪拌該鑄模鑄 模内熔鋼之電磁攪拌線圈等提案。 例如，日本公開公報第3273105號中揭示一種流動控制 15裝置，該流動控制裝置係藉由設置可在具有捲繞線圈的溝 槽之第1鐵芯（軛鐵）背面所抵接之第2鐵芯，或在第i鐵芯（軛 鐵）上下面所抵接之第3鐵芯，以增加鐵芯實效面積與飽和 磁通量密度，除了具有與習知裝置相同程度的外形之外， 更可對炫融金屬增強磁場。 Ό 但是，日本公開公報第3273105號中雖揭示可增加鐵芯 (輛鐵）男效面積之方法，但由於卻未充分檢討相對於電磁攪 拌線圈截面積内面積之軛鐵截面積，其體積佔有率(〜)或軛 鐵寬度B的具體數值範圍，故仍無法實現緻密且高推力之電 磁攪拌線圈。 1291384 【發明内容】 發明概要 並提供習知 5 發明係簡決前述習知技術的問題點，並浪 無法實現之緻密且高推力之電磁·線圈為課題。 葬由ίΓ切決前述課題，經專心致力檢討結果發現， 二：二限0目對於電磁跳線圈橫截面的内面積’即相 s於鐵芯（軛鐵）實效面積，豆f積佔;、 — /、體積佔有率㈠及輛鐵寬度Β的 :乾圍，以提供緻密且高推力的電磁_線圈，並 且其要旨記錄如下： 1〇 ⑴一種電磁檀拌線圈，係藉電磁力授拌鑄模鑄模内溶 鋼者’又，相對於前述電磁授拌線圈橫截面的内面積，盆 輛鐵截面積的體積佔有率在㈠G5以上，且前述滅寬度Β 在100mm以上、3〇〇mm以下。 ⑺如弟⑴項所記載之電磁攪拌線圈，其中前述電磁挽 15摔線圈的磁通奸除以前述輛鐵寬度B機值在_KAT以 上。 圖式簡單說明 、第1圖軸林料電磁騎_實郷態例之圖，又 ⑷為平面圖，②)為側面圖。 弟2圖係自側面觀察含有本發明電磁攪拌線圈之禱模 鑄模之詳細圖（截面圖）。 f圖係本*明電背拌線圈部分之詳細圖。 之磁 ='^員讀1 线見度6與前述體積佔有率的關係圖。 弟®H員不積佔有率㈠與用以獲得必要推力 20 1291384 通勢之關係圖。 第6圖係顯示軛鐵寬度B與磁通勢F/軛鐵寬度B的關係 圖。 第7圖係顯示本發明效果之圖。 5 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 以第1〜7圖詳細說明本發明實施之最佳形態。 第1、2及3圖係顯示本發明電磁攪拌線圈實施形形態例 子之圖。 10 第1及第2圖中顯示，1為鑄模鑄模、2為電磁攪拌線圈、 3為浸潰噴嘴、4為熔鋼、5為鋼絞池、6為輛鐵。 第1(a)圖係顯示本發明電磁攪拌線圈的平面圖，（b)為 側面圖。 對連續鑄造機的鑄模鑄模1中注入溶鋼4，並藉由使電 15 流流過配置於該鑄模鑄模1周圍的電磁攪拌線圈2產生電磁 力，而產生朝箭頭（實線）方向的推力作用於熔鋼4,以攪拌 鋼絞池5内的熔鋼4。 又，在鋼絞池5的中央設置浸潰喷嘴3，並自該浸潰喷 嘴3注入炫鋼3至鑄模鑄模内，結果發現，溶鋼4的流動係形 20 成箭頭（虛線）流動。為了鑄造品質良好的鑄片，在不干涉前 述兩者流動的情形下形成流動是必要的。 第2圖係自側面觀察含有本發明電磁攪拌線圈之鑄模 鑄模的詳細圖，第3圖係線圈部分的擴大圖（截面圖）。 在電磁攪拌線圈2内部設置相當於鐵芯的輛鐵6，並對 1291384 捲繞於該麵鐵周圍的， 、、、裏圈供給電源而產生磁場。本發明係 二授拌線圈2横截面的内面積(具體而言，為第3圖 線圈捲楊外形7所包圚 同的面積），則軛鐵6截面積（BxD)的體 積佔有率(-)在0.5以上π , 人且軛鐵寬度Β在l〇〇mm以上、3〇〇mm 以下。 Μ，說明限定執鐵寬度⑽理由。 — 將第2圖所不之電磁攪拌線圈2截面積的軛鐵寬度Β設 • 疋在1〇〇職以上的理由，是因為在凝固殼前面賦予熔鋼流 動性，因而欲改盖镱y主a ^ 。鲫片表層部的清潔性，則必須在1〇〇mm 10 以上。 又，將電磁攪拌線圈2橫截面的軛鐵寬度B設定在 300mm以下的理由，是因為可避免噴嘴吐出流與授掉流的 干涉，並可安定地在水面附近形成旋回流，因而可如第2圖 所不之相較於浸潰深度L縮小軛鐵寬度B為佳，一般而言， 15由於浸潰深度Lg300mm左右，故上限為300mm。較佳地， 只要軛鐵寬度B在250mm以下，即可確實地避免噴嘴吐出流 與攪拌流的干涉。 接著，說明將軛鐵的體積佔有率(―)設定在〇 5以上的理 由。 20 電磁攪拌線圈2橫截面的内面積，具體而言，如第3圖 中以線圈捲楊外形7所包圍之内面積係顯示電磁攪拌線圈2 的尺寸，並其内面積小之緻密型電磁攪拌線圈。 可以對電磁攪拌線圈2供電而形成的磁力大小，以磁通 勢規定。只要可形成以此磁通勢產生的磁場不在軛鐵6内發 1291384 生磁性飽和，即可提高效率。一旦發生磁性飽和，則即使 擴大至大於電磁攪拌線圈2磁通勢，也無法形成與增加部分 的磁通勢相抵的磁場。 另一方面，磁通勢最大值為200KAT/m左右，—旦超過 5 3值，則會發生扼鐵6局部發熱的問題，而必須想辦法將軛 鐵6作成内部水冷構造。 10 15 20 ^ 人务現’在轭鐵寬度為1〇〇〜3〇〇mm條件下，調 -相對於電磁搜拌線圈2橫截面的内面積，其輛鐵峨面積 (BxD)的體積佔有率㈠與可獲得的推力間的關係後，將體積 佔有率㈠設定在0.5以上，即可獲得預期的推力。 在此’本發明中，相對於電磁搜拌線圈2橫戴面的内面 體而5 ’為第3圖中以線圈捲揚外形7所包圍的内面 輛鐵6截面積(B_體積佔有率㈠狀在0.5以上 (參考第5圖）。 並未規_ 勢二一通 裕，亦可視其所需提高推力/、要概鐵内的磁通量密度充 好是μ ⑽何，但最 灯疋可猎由將用以 取 ι.〇_以下，並纩… 冷鋼管的外形縮小至 接近輕鐵截面形狀。 “+禮，以使線_側形狀 又’㈣拌__通勢P除以域寬度㈣爪值最 1291384 好是在800KAT/m以上。將磁通勢F/軛鐵寬度B設定在 800KAT/m以上的理由，是因為可藉此避免來自浸潰喷嘴的 吐出流與攪拌流的干涉，同時獲得用以防止補集流向凝固 殼的雜質所需的攪拌流速。 5 實施例 第4〜6圖顯示本發明電磁攪拌線圈的實施例。 製作數個輛鐵寬度與體積佔有率不同的線圈，並調查 是否可獲得規定推力l〇,〇〇〇pa/rn。在此，所謂推力是指從 鑄模鑄模内壁面至15mm的位置上設置黃銅板，並在對電磁 10攪拌線圈通電後的狀態下，使用應變計所測定出作用於該 黃銅板之力的值，且單位為Pa/m。 接著’利用電磁攪拌線圈進行鑄造。鋼的種類為低碳 铭淨鋼，並將其熔鋼鑄造成厚度25〇rnrn、寬度180mm的扁 鋼胚。鑄造速度係使Ar氣體以3Nl/min流過lm/min的噴嘴 15内。浸潰深度L為300mm。鑄片表層部的氣泡、雜質個數， 是分別從該鑄片的上面及下面切出尺寸為全寬><鑄造方向 長度200mm之試樣，並從表面每隔1〇111來研削全寬X長度 200mm表面内的氣泡、雜質，並調查從表面至1〇ππη為止超 過100微米的氣泡、雜質個數總合。 20 此外，由於清楚地知道電磁攪拌線圈所形成的攪拌流 與從浸潰喷嘴喷出的吐出流不會干涉鑄模鑄模水面附近， 沿著短邊上升的流動，故調查鑄片水平面的凝固組織。 第4圖係顯示軛鐵寬度3與前述體積佔有率之關係圖， 第4圖中以箭頭表示本發明的範圍。gp，當所作成的電磁攪 10 1291384 拌線圈中體積佔㈣為0·5 ,αηη 士 上的線圈厚度在100mm以 3〇〇mm以〜即可賦予規定推力的授拌流。又，尸 要在該條件下，即使調杳轉 、 全實w 固組織，亦可輕鎢片 王見度整個£域，從轉片表 5 10 15 20 #成長的樹枝狀可維持 /、机動的風上方向一樣的傾斜度而成長。 第5圖係顯示體積佔有率 二 ^ — )/、可獲得規定推力之磁通 勢間的關係圖。另，弟5圖中顯示 ， 體積佔右至又η沾币 圖’並顯示製作數個 篮知佔有率不同的電磁攪掉 厂曰,…線圈，以個別的條件檢討而獲 侍目標推力10,000Pa/m等條件 ^ ^ 心π果。由第5圖可知，藉由 將體積佔有率(-)設定在〇·5以上 ,ν ^ 4, ^丄 「可不需磁性飽和而可施 加必要推力。在此，體積佔有率㈠未献辦，磁通勢 增加的情形下，顯示磁性飽和的狀態。 〜、 使用數個第6圖所示之幸厄鐵實许 视鐵見度Β與磁通勢F/軛鐵寬度 不同的電磁㈣線圈，並於第7圖顯示磁通細厄鐵該產 生於鑄片上缺陷的關係。第7圖縱轴所示之缺陷指數是指以 數個條件求出從鑄片表面至10_為止的氣泡及雜質個數 的總合’且顯示未施加電賴拌時的個數為丨個並指數化。 第7圖中確認藉由增加輛鐵寬度而使缺陷指數降低，但其中 又以設=在_KAT/m以上，可顯著地降低。遵循第7圖的 結果，弟6圖中以箭頭圖示本發明理想範圍。 產業可利用性 根據本舍明，除了可藉由特別限定相對於電磁搜拌線 圈橫截面的内面積，即相當於鐵芯（軛鐵)實效面積，其軛鐵 截面積的體積佔有率（-)及軛鐵寬度B理想的數值範圍，即 11 1291384 可提供緻密且高推力之電磁攪拌線圈外，亦可避免攪拌流 與來自浸潰喷嘴的吐出流的干涉，並可在熱水附近形成安 定旋回流等，在產業上達到有用顯著的效果。 I：圖式簡單說明3 5 第1圖係顯示本發明電磁攪拌線圈實施形態例之圖，又 (a)為平面圖，（b)為側面圖。 第2圖係自側面觀察含有本發明電磁攪拌線圈之鑄模 鑄模之詳細圖（截面圖）。 第3圖係本發明電磁攪拌線圈部分之詳細圖。 10 第4圖係顯示軛鐵寬度B與前述體積佔有率的關係圖。 第5圖係顯示體積佔有率（-)與用以獲得必要推力之磁 通勢之關係圖。 第6圖係顯示軛鐵寬度B與磁通勢F/軛鐵寬度B的關係 圖 15

第7圖係顯示本發明效果之圖。 【主要元件符號說明】 1.. .鑄模鑄模 6...軛鐵 2.. .電磁攪拌線圈 7...線圈捲楊外形 3.. .浸潰喷嘴 B...軛鐵寬度 4.. .熔鋼 L...浸潰深度 5...鋼絞池 12

Claims (1)

1291384 十、申請專利範圍： 1. 一種電磁攪拌線圈，係藉電磁力攪拌鑄模鑄模内熔鋼 者，又，相對於前述電磁攪拌線圈截面積的内面積，其 軛鐵截面積之體積佔有率(-)為0.5以上，且前述軛鐵寬 5 度B為1000mm以上、300mm以下。 2. 如申請專利範圍第1項之電磁攪拌線圈，其中前述電磁 攪拌線圈磁通勢F除以軛鐵寬度B之F/B值為 800KAT/m 以上。 13