TWI402115B

TWI402115B - 在用於平板的連續鑄造鑄錠模中旋轉熔態金屬的方法和相關的電磁設備

Info

Publication number: TWI402115B
Application number: TW097138525A
Authority: TW
Inventors: Siebo Kunstreich
Original assignee: Rotelec Sa
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2013-07-21
Also published as: CN101827670B; JP5181032B2; CA2702639A1; EP2249983A1; CN101827670A; KR20100093524A; RU2448802C2; US8167024B2; RU2010129926A; BRPI0722296A2; JP2011506103A; WO2009077661A1; TW200936274A; US20100263822A1; KR101520883B1; BRPI0722296B1; EP2249983B1

Description

在用於平板的連續鑄造鑄錠模中旋轉熔態金屬的方法和相關的電磁設備

本發明是關於金屬平板的連續鑄造，尤其是鋼材。其更特別是關於鑄錠模中的移動式磁場之使用，其因此給予該鑄造液態金屬一繞著鑄造軸的旋轉運動。

鋼材平板的連續鑄造已知是以一種垂直或實質垂直的鑄錠模來實現，而該鑄錠模由兩個彼此相對之寬側邊(或牆壁)與兩個窄側邊所構成，該等寬側邊(或牆壁)是以銅或銅合金製成，由循環水來強制冷卻，而該等窄側邊封閉該等寬側邊的末端，因此界定一個鑄造凹口，該鑄造凹口決定鑄造成品的尺寸。該熔態金屬以重力方式倒入到該鑄造凹口，該熔態金屬接觸到該鑄錠模之冷卻金屬壁時將漸漸地固化，同時從底部移除固化的周緣部分以在該鑄造機的第二冷卻階段中完全固化。因此，在該鑄造的整個過程期間，該熔態金屬裝填該鑄造凹口以達到某一高度，形成一種由灰渣所覆蓋的彎月面(該液態金屬的自由表面)，並且一種固定的熔態金屬通量通常藉由單一沒入式灌注口(submerged pouring spout)的裝置(低於彎月面數十公分)而連續地帶入該鑄錠模中，同時中心定位在該鑄造軸上，並配備朝向窄端側邊開口之側邊出口。

一種藉由移動磁場之裝置用於平板的連續鑄錠模中彎月面水平之軸向轉動原理已經建立而且已知。概略來說，藉由裝設在該鑄錠模的寬側邊上的靜態多相誘導器所產生之水平移動式磁場引起的驅動力之裝置，造成該整體熔態金屬以獨特的橢圓運動繞著該鑄造軸旋轉。

例如，專利文件EP 0 151 648揭示四個獨立的相同誘導器之使用，該等誘導器對稱地裝設在該鑄錠模的寬側邊上，以每一寬側邊有兩個誘導器擺置在該灌注口的任一側上，而每一個誘導器部分覆蓋其所裝設的寬側邊一半寬度，其在該灌注口與該等窄末端側邊間。每一個三相誘導器產生一個水平移動式磁場，對同側的兩個誘導器而言，移動方向是相同的，並且相對於另一寬側邊上的兩個誘導器所產生的水平移動式磁場之移動方向。因此，自任一誘導器所產生的磁場與靠近該誘導器的熔態金屬間的交互作用，依據鑄錠模的寬度導致在該金屬上一推力。這種交互作用(在該鑄錠模的平直部分重複四次，例如，每一個誘導器交互作用一次)建立一個具有四個連串作用力(entraining force)的系統，其中相對於鑄造軸而對角定位之兩個作用力將金屬從該灌注口推向該等窄側邊，因此朝向「外側」，同時相對於另一對角之另外兩個作用力將熔態金屬從該等窄側邊朝向該灌注口推向「內側」。

在另一個實例之中，日本專利申請案JP 57075268則在每一寬側邊保留一個單一部分誘導器之原則。每一個以相對於該鑄造軸與另一誘導器對角定位之誘導器，大約覆蓋裝設該誘導器之該寬側邊的3/4。因此，剩餘的1/4寬側邊則無受到移動式磁場的影響，使得在與該窄側邊直角處末端接觸的前緣之前，容許金屬的渦電流(rotating current)慢下來，從而衰減該衝擊的能量。

在相同類型的實例之中，歐洲專利0 096 077提出依據每一寬側邊之三個直線的誘導器之配備，共同產生同向水平移動之磁場，然而，結合賦予它們在該鑄造金屬上產生數個差別推力能力的裝置。就移動式場的方向來說，靠近窄側邊末端的第一誘導器因此確保熔態金屬質量之加速，相反地，第二誘導器維持在該寬側邊中央部分的速率，而第三誘導器調整成容許該金屬流量前緣衝撞到另一窄側邊末端之前，將該通過第三誘導器前方之金屬流量減速。

最近，歐洲專利0 750 958揭示一種在彎月面循環金屬的設備似乎是更加進步，該設備由每一寬側邊的一個單一整合式誘導器所構成，因此如上述日本專利JP 57075268之中所揭示的類型，除了供給一個連接到三相電源供應器的複雜電路之外。這種施加到一個舊式設計的誘導器的電路方面上之改進，使該裝置的應用(本發明亦同)能夠調整驅動力以作為該鑄錠模的寬度之函數。用於此情況之目的是使在寬側邊末端區域中的作用力比作用在相同末端區域(相對於另一寬側邊且面向相反方向)的作用力更大(因此推向內部)，以便「推動」該熔態金屬朝向外部。因此，先前反應對於在前緣衝擊到該等窄側邊末端之前減慢金屬流量之期望的爭論，依據此一專利文件這種操作方式是容許：一更均勻的金屬軸向旋轉，其位在彎月面；以及一更均勻的金屬溫度，其接觸此位置之該鑄錠模的牆壁。實際上，雖然這個專利文件在這點上並不明確，但是從發明人的分析來說，當在該鑄錠模中的冶金槽之自然流體動力學的本質具有「雙渦旋(double roll)」的結構類型時，似乎此目的實際上僅能用上述裝置來達成。

稍後發明人將討論關於在該鑄錠模內的循環類型的描述之術語的意義，而相對於「單渦旋(single roll)」的類型來言是相當顯明的。目前來說，是無法判定在該彎月面的熔態金屬之軸向橢圓旋轉的解決方案是否冗長，以及早已存在於文獻中許多年的方案，這是因為一種最佳化的解決尚未發現。然而，因為本發明真的將鑄錠模內的熔態金屬之循環本質之根本要點納入考量，所以本發明能夠提供一種最佳解決，以確保在彎月面熔態金屬遍及或實質遍及該鑄造的一種穩定與均質、橢圓、軸向的旋轉運動。

因此，本發明的第一目的是一種作為用於平板的連續鑄造鑄錠模中的熔態金屬之電磁軸向橢圓旋轉的方法，該連續鑄造鑄錠模配備有一個沒入式灌注口，而該沒入式灌注口則中心定位在該鑄造軸上，並且具有朝該等窄側邊開口之側向出口，在該方法中，至少裝設四個沿著鑄錠模寬度移動之磁場的多相誘導器，該鑄錠模的每一寬側邊有兩個誘導器，而調整並排地擺置該鑄錠模相同的寬側邊之誘導器來建立一種有四個驅動力的系統，該系統的其中關聯於任何一對誘導器(相對於該鑄造軸以對角的方式彼此定位)的兩個驅動力將金屬從該灌注口推向該等窄側邊，也就是說，「朝向外部」，同時其他的兩個作用力(關聯於另一對以對角的方式彼此定位之誘導器)，將金屬從該等窄側邊推向該灌注口，也就是說，「朝向內部」，這四個作用力的結合應用給予金屬在彎月面一個整體的軸向、橢圓旋轉移動，該方法的特徵為：在鑄造期間，運用在彎月面熔態金屬的旋轉運動均質化的目標，該等作用力的強度以相對於彼此之一種差動方式調整，使得靠近寬側邊中，如果「朝內」的金屬流較「朝外」的金屬流更高時，會有較高的強度施加到推動金屬「朝外」的兩個作用力，然而相反地，如果「朝內」的金屬流較「朝外」的金屬流更弱時，較大的作用力則被施加到推動金屬「朝內」的兩個作用力。

理解金屬的自然流量意味：其形成該四個一組而沒有誘導器的流量之函數開啟。

在一個較佳的實施例之中，相對於該鑄造軸以對角方式彼此定位的每一對誘導器在它們間之驅動力強度是均等。

在另一個實施例之中，在它們間之所有驅動力的強度是均等，只要在該鑄錠模之內的金屬槽之自然流量的本質是種「非穩態流量」。

依據這個方法的第一主要的變化例，在該變化例中該熔態金屬在彎月面的循環直接納入考量，而該熔態金屬在彎月面流量「朝向內部」與流量「朝向外部」的速率於靠近該鑄錠模相同的寬側邊時量測，產生一個經量測速率間差異的代表性差動訊號(differential signal)(振幅與極性兩者)，並且在推動「朝向內部」的作用力與推動「朝向外部」的作用力之間的驅動力是藉由施加該連續地引起該差動訊號趨向0的方式來調整。

依據第二主要的變化例，其中在彎月面之該熔態金屬的循環是直接考量並且預測之，在該鑄錠模之內的熔態金屬的自然流量之本質藉由將鑄造相關的參數納入考量來預測，接著力在它們間之該等驅動是有差異的，以當該熔態金屬的自然流量之本質是種「單渦旋」型態時，進一步增強推動金屬「朝向內部」之作用力，並且相反地，當該熔態金屬的自然流量之本質是種「雙渦旋」型態時，進一步增強推動金屬「朝向外部」之作用力。

較佳地，不僅預測該自然流量之本質，而且將在彎月面之該金屬的自然循環速率與推動「朝向內部」的驅動力以及推動「朝向外部」的驅動力之間的差異調整，使得這差異與在彎月面所預測之自然速率成正比。

本發明的進一步目的是用於實現該方法的第一變化例之電磁設備，其中量測在彎月面之該熔態金屬循環速率，以達成在用於平板的連續鑄錠模上方部分中的熔態金屬之橢圓旋轉，而該連續鑄錠模配備有一個沒入式灌注口，而該沒入式灌注口中心定位在該鑄造軸，並且具有朝該鑄錠模的窄端側邊開口之側向出口，設備包括：至少四個用於移動磁場的不同多相誘導器，該等多相誘導器藉在該鑄錠模每一個寬側邊裝設兩個誘導器以裝設於寬側邊上，該等誘導器並列擺置在該鑄錠模的同一寬側邊上，並且依據該鑄錠模的寬度，在從藉擺置相對於另一寬側邊上的兩個誘導器所產生的驅動力之相同方向上以及相反方向上，上述一種四力系統建立，而其中兩個作用力(有關於相對鑄造軸以對角方式彼此定位之任一對誘導器)則將該金屬從該灌注口推動朝向該等窄側邊，也就是說「朝向外部」，同時另外的兩個作用力(有關於相對鑄造軸以對角方式彼此定位之另一對誘導器)則將該金屬從該等窄側邊推動朝向該灌注口，也就是說「朝向內部」，並且包括(以實現在彎月面均質軸向旋轉運動之目的)：

--一個用於多相式供給的誘導器之單元，該誘導器有電流並且配備用於區別在該鑄錠模的熔態金屬鑄造上的每個誘導器之驅動力；

--速率量測裝置，用於量測(在該鑄錠模具靠近相同寬側邊)該熔態金屬在彎月面之流量「朝向內部」與流量「朝向外部」的速率，並且產生在所量測速率間的差異之一個差動訊號(以振幅與符號表示)；以及

--電力供應單元的控制裝置(其響應該差動訊號)能夠作用在用於區分驅動力的裝置之上，以使該差動訊號趨向0值。

本發明還有另一個目的是用於實現該方法的變化例之電磁設備，其中預測在彎月面之該熔態金屬的循環速率，以達成在用於平板的連續鑄錠模上方部分中的熔態金屬之軸向橢圓旋轉，而該連續鑄錠模配備有一個沒入式灌注口，而該沒入式灌注口中心定位在該鑄造軸，並且具有朝向該鑄錠模的窄端側邊開口之側向出口，設備包括：至少四個用於移動磁場的不同多相誘導器，該等多相誘導器藉每一鑄錠模的寬側邊裝設兩個誘導器以裝設在該寬側邊上，該等誘導器以並列的方式擺置在該鑄錠模的寬側邊上，並且依據該鑄錠模的寬度，在它們間之相同的方向上產生數個推動該熔態金屬之驅動力，並且在其反方向上藉擺置在相對的另一寬側邊上的兩個誘導器所產生的驅動力，使得一種四力系統建立，而其中兩個作用力(有關於相對鑄造軸以對角方式彼此定位之任一對誘導器)則將該金屬從該灌注口推動朝向該等窄側邊，也就是說「朝向外部」，同時另外的兩個作用力(有關於相對鑄造軸以對角方式彼此定位之另一對誘導器)則將該金屬從該等窄側邊推動朝向該灌注口，也就是說「朝向內部」，設備包括(以實現在彎月面均質軸向旋轉運動之目的)：

--一個用於多相式供給的誘導器之單元，該誘導器有電流並且配備用於區別在該鑄錠模的熔態金屬鑄造上的每個誘導器之驅動力的裝置；

--辨識裝置，辨識在該鑄錠模中熔態金屬槽之自然流量狀態的本質之裝置；以及

--電力供應單元的控制裝置(其響應該辨識裝置)能夠作用在用於區分驅動力的裝置上，進一步增強推動該金屬「朝向內部」的作用力，而相反地，如果該金屬槽之自然流量狀態是「雙渦旋(double loop)」的類型，則增強推動該金屬「朝向外部」的作用力。

在一個較佳實施例的變化例之中，控制供給中斷的裝置，以區分該驅動力的強度，若且唯若該金屬槽之自然流量狀態是「非穩態流量」的類型，用來均等所有作用力的強度。

在一個較佳實施例的完全自動化的變化例之中，辨識該鑄錠模內的冶金槽的流量本質之裝置本質上是可預測的，並且由一個計算機系統所構成，而該計算機系統包括：一個以隨機存取記憶體(RAM)設計程式之電腦，其中該隨機存取記憶體內儲存由流體動力數學模型所建構的辨識表(以及/或其分析表格)，而該流體動力數學模型描述從鑄造參數(那就是：氬氣流量、該鑄造平板的橫剖面、該灌注口的幾何形狀與沒入深度以及鑄造速率)導出的自然流量。

此時，當討論藉鑄造作業期間用於平板鑄錠模內之金屬槽之自然流體動力學採用之可能結構時，回想到「單渦旋(single roll)」、「雙渦旋(double roll)」與「非穩態流量」的意義則變得相當合宜。如將瞭解以及依據本發明的要旨，實際上這些構型與僅有這些塑造電磁場型驅動力的拓撲之構型，而該等驅動力施加到該鑄錠模中，以使該彎月面均質並且順利產生軸向橢圓旋轉運動。同樣地，似乎也適宜界定均質旋轉運動的意義，以及期待在注重鑄造金屬品質上之利益。

在這些附圖之中，相同的元件以相同參考符號標示。

首先，應該指出該電磁力F(其作用在一個液態金屬的基本屬量之上，以沿著建立此作用力的磁場之傳遞方向傳送該液態金屬)能夠由方程式F=σ．V．B_eff ² 來估算，其中σ為金屬的電傳導率，B_eff 為磁感應的有效強度，而V則為有關於該金屬之相對於移動式磁場之速率。該相對速率是由方程式F=2τ．f所得到，假如與該磁場同向的方式前進，其中τ是該誘導器的線距等級(graded pitch)，f為供應此誘導器的電流頻率，而V則為受到該磁場之金屬的速率。根據安培定理，B_eff 是直接從通過該誘導器的電感之電流的有效強度I_eff 導出。

因為以一般的規則來說該誘導器的線距等級τ是依據結構的一個常數，所以很明顯的，如果一可變頻電流是可利用時，該驅動力F的強度能夠藉所供應的電流強度I_eff 或是由此電流的頻率f控制。此外，如果一個用於使該驅動力藉供應電流的強度控制簡化目的之認定時，將該電力供應管理使得其頻率具有3赫茲的一低數值或更低，以獲得在靠近該誘導器的該熔態金屬中電磁感應足夠穿透深度，並將穿透鑄錠模的壁部厚度以及形成該壁部之金屬成分列入考量。

就以清晰的觀點來說，發明人早已嘗試描述本發明對於液態金屬的驅動力方面，而不是移動式磁場方面的實施，應該瞭解到的是：這些場產生與該金屬交互作用的這些作用力，而這些場是由該誘導器(其操作藉控制輸入誘導器的電流(強度或頻率)來管理)所產生。

關於在一個用於平板的連續鑄造鑄錠模內的熔態金屬槽之自然流體動力學，而該鑄錠是用熔態金屬所供給，藉一個具有側向出口之中央沒入式灌注口，發明人已經圖示說明：依據三種可能的循環態樣(兩個主要的穩態模式與一個非穩態模式)這些流體動力學是可能發生的。

第一穩態模式為「雙渦旋」模式。在此模式中，由圖1b與圖2b說明，每一金屬的噴射1透過該沒入式灌注口3的一個側向出口2而到達該鑄錠中，而該沒入式灌注口3中心定位在該鑄造軸A，接著噴射1以具有一個入射與一移動總量到達該鑄錠模的窄外側邊5，使得該在撞擊之前被分成兩股相反的渦流(7與8)。一股渦流8向下走，而渦流7則沿著窄側邊5上升到該彎月面4，當到達這個位準時，產生一個隆起部分16，而該隆起部分16則沿著寬側邊(12與12’)朝著該鑄錠模的軸A傳遞，從而接觸相稱的隆起部分16’，該隆起部分16’來自另一窄側邊5’。

第二穩態模式稱為「單渦旋」模式。在此模式中，由圖1a與圖2a說明，關於進來的噴射1之相對強度之前述條件並不相符合。分散在金屬流中氣泡的浮力現在是具有決定性的，該氣泡源自於噴入該灌注口的氬氣，：立即在離開該灌注口的出口2之後，一股來自幾乎該金屬噴射1總量的渦流9，上升朝向該彎月面4，其從而變成該熔態金屬的循環流泉(font)，而該循環流泉從該灌注口3朝向每一個窄側邊(5與5’)傳遞，而當到達時，表面渦流投向該鑄錠模的底面。

如有需要，任何人均能夠在Pierre H. Dauby等人的論文中找到這兩種金屬流量模式的一份詳細描述，其發表在2002年10月14、15與16日於伯明罕市所舉行的第4屆歐洲連續鑄造研討會(4^th European Continuous Casting Congress)，會議主題為「液態鋼鐵流量模式對平板品質的影響以及動態電磁控制在模具中的需求(On the effect of liquid steel flow pattern on slab quality and the need for dynamic electromagnetic control in the mold)」，該題目之內容已併入本申請案中以作為參照。

這兩種主要的模式是由一種未出現，因為幸好較不頻繁模式來完成，其呈現出在該鑄錠模內流量之不穩定性，通常但並非一直都是暫態性。知道某一原因是由於在鑄造期間的真實，一個鑄造參數改變，不是有意(例如，在鑄造其間改變尺寸)就是偶然地(例如，氬氣流率)。上述情況足夠用於「雙渦旋」流量與「單渦旋」流量之間的轉換，反之，上述情況能夠施加在該金屬的循環上，而無需做任何事情來防止上述情況的發生，或者甚至瞭解它。另一個原因則是由於顯露使離開之噴射不對稱的結果，例如該灌注口的側向出口部分阻塞。還有一個理由，事實上或許是最頻繁的，會是一四個主要參數的數值之最不受歡迎的組合，而該等主要參數管理鑄造(平板的寬度、鑄造速率、氬氣流率與該灌注口的出口之沒入深度)，接著產生雜亂的流體動力學現象，導致複雜與隨機的空間能量分佈，此種空間能量分佈則造成在「單渦旋」流量與「雙渦旋」流量之間的一固定的振動，反之亦然。事實上，以簡單的方式描述第三種模式是困難的，除了提及在該灌注口的任一側上的該鑄錠模中熔態金屬質量「左邊-右邊」擺盪現象，從而，造成在彎月面位準處的渦旋與前後顛簸(rolling and pitching)，而該渦旋與前後顛簸甚至影響鑄造的成功率，視這種渦旋與前後顛簸持續過久。這個模式將確認為一種「非穩態流量」，如果在該彎月面處的金屬速率的量測(舉例來說在該灌注口與一個窄側邊間大約一半的距離)變動並得到一個為0的平均值。

請記住，如圖4所示，當「均質化」使用來形容該熔態金屬在彎月面處的軸向旋轉運動時，此一術語的意義也應該界定，以及此種軸向旋轉的在冶金方面的利益。當沿著該等壁部之速率是等效(或實質等效)在該彎月面的每一點時，界定該熔態金屬的均質化軸向旋轉運動。如果不是，當該熔態金屬是一種不可壓縮液體時，則再循環之偶發與不可控制的微小迴路必然形成，其將會退化成局部的漩渦，該漩渦是眾所周知非常有害於鑄造金屬的冶金純度。

也就是說，對於金屬在彎月面軸向旋轉本身利益而言，導致自兩個關於此迴路運動之主要功能的事實。

第一功能為「攪動」金屬槽，導致一在彎月面的熱均質化。如果不是，局部溫度梯度於該處建立，同時無可挽回地導致與該鑄錠模冷卻的銅質壁部接觸的第一表層之固化異質性，因此，就所知道的，於固化期間該產品裂縫的外觀與相關的貫穿風險。

第二功能為固化前緣的「刷洗(washing)」。無可避免地出現在熔態金屬中的氣泡或非金屬顆粒通常發現在經歷分枝狀成長之固化前緣處吸附在孔洞中，並且變成習知的夾雜物。如果彎曲狀流(sweeping current)速率超過一個臨界值時，對每一情況均特定，氣泡與顆粒也釋放並且與金屬流一起移動，直到該等氣泡與顆粒至表面輕輕倒出，則在該表面由漂浮熔渣的覆蓋層所吸附。因此，該鑄造的表皮層，固化的產品無夾雜物，而最終產品的品質會非常好。

應該注意到，此藉水平地橫越新興的前緣之一金屬流的該前緣之刷洗也藉調和速率提供該熔態金屬的自由表面之溫度均勻性。如已經強調過的，因為熔態鋼鐵是一液態，因此，在一種不可壓縮的物理狀態下，在該表面速率方面的異質性會是局部漩渦偶發性顯現之原因，而該局部漩渦藉自深入金屬槽的覆蓋層之伴隨的粉末是金屬汙染的起因。

綜上所述，讓我們開始思考當金屬槽之循環是「單渦旋」模式時的情況。

在彎月面產生的金屬的自然循環運動的圖示(從該鑄錠模上方觀看)是於圖2a說明。如所見到的，我們正處理所謂的兩種相衝突的稻草型掃帚頭(straw broom head)，該稻草型掃帚頭發生在該灌注口3任一側邊上，並且其中假想線(strand)1，仍然成束一起環繞該灌注口(離開的噴射1)，該等假想線1迅速地收斂，並且以一束平行假想線9擴散直到發展至該等窄側邊5附近，接著此處之假想線朝向該底部彎曲，以投入該鑄錠模的深度(參見圖1a)。

現在讓我們看看相應的圖3a，其說明本發明的一個實施例，其適用於該「單渦旋」模式。該鑄錠模是一個界定該鑄造平板尺寸之加長矩形橫剖面。該沒入式灌注口中心定位在鑄造軸A上。四個用於移動式磁場的平坦式多相誘導器(在這個例子為三相)(10a，10b，10c與10d)(而該移動式磁場由該鑄錠模的寬度決定)裝設面向該鑄錠模的寬側邊(12與12’)，而每一寬側邊具有兩個誘導器。該誘導器(10a與10b)在該灌注口3的任一側邊的寬側邊12上裝設與對準，而同樣地該等誘導器(10c與10d)是在該寬側邊12’上。這四個誘導器形成一個以該鑄錠模幾何形狀呈對稱的群組，同時相對於該鑄造軸A成軸向對稱並且相對於該鑄錠模平行該等寬側邊(12與12’)的主要中間平面B成平面對稱，並且通過該鑄造軸A。因此，例如該誘導器10a對稱於該誘導器10d，其中該誘導器10d以相對於該主要中間平面B的相反側擺置，該誘導器10b以相對於第二中間平面(未顯示)並排地擺置成對稱，而該誘導器10c以相對於該鑄造軸3對角地擺置(其本身定位在該主要中間平面B與該第二中間平面的相交處)。

如可以看見的是，這種配置使得每一個誘導器覆蓋大約該等寬側邊(12與12’)的寬度的一半，而該誘導器中心定位在該等寬側邊上。此覆蓋僅能部分，因為作用到該等窄端側邊(5與5’)的位準以上，對於移動式磁場來說並不需要，而該灌注口3的位準也不需要。相反地，在兩個並列誘導器間保留幾公分的空間會有用的，以容許定位於該處的鑄錠模之結構的機械式強化。

該等誘導器連接到電源供應器，使得該等並列定位在該鑄錠模之相同寬側邊上的誘導器產生磁場，而該等磁場則在相同的方向上相互移動，接著由定位在相對的另一寬側邊上的兩個誘導器所產生的磁場則在相反的方向上。在該鑄錠模中熔態金屬的情況，產生一個四驅動力的系統，而每一個驅動力對應不同的誘導器：

--第一對作用力，以對角地彼此相對於每一寬側邊(12與12’)(該等作用力相關於該等誘導器(10a與10c))，將該金屬從該等窄側邊(5與5’)推動朝向該鑄造軸3，並且為了簡化的關係，稱為推動「朝向內部」的作用力；以及

--第二對作用力，彼此相對於另一個對角(該等作用力相關於該等誘導器(10b與10d))，將該金屬從該鑄造軸3推動朝向該等窄端側邊(5與5’)，並且稱為推動「朝向外部」的作用力。

為了清晰的理由，這些作用力由該鑄錠模內靠近該等寬壁部，沿著討論中的誘導器之標位向量來表示。

依據本發明的一個主要的特性，該等用於液態金屬的驅動力具有不同的強度，而該等驅動力由兩個面向鑄錠模的寬側邊並列誘導器所產生。

應用在目前於該鑄錠模內的「單渦旋」類型之金屬循環的情況下，上述的特性如圖3a所示，推動「朝向內部」(粗體箭頭)之對角成對的作用力是比推動「朝向外部」(正常箭頭)之對角成對的作用力有較高的強度。

事實上，在該彎月面作用該自然流量的「抵抗流」之該等誘導器(10a與10c)(參見圖2a)，必須產生比一鄰近誘導器(10b與10d)之驅動力更大的驅動力，而該等誘導器(10b與10d)則與在彎月面的自然流量之「流」作用。將理解的是，上述情況是為了嘗試獲得：在該鑄錠模靠近寬側邊之寬度所有點處於強度之實質相同速率的一強制流量。如果在寬側邊上並列之兩個誘導器的作用力是均等，而該等作用力推動「朝向內部」，並因此必須克服上述的一半寬度上的自然流量之逆流，會產生一不可避免比緊接著一半寬度之另一半寬度更弱的流量，其將導致一異質的全域流量(heterogeneous global flow)。

因此，依據本發明而能夠瞭解到，圖3a說明成對的驅動力之組合利用(作用力(10a與10c)較作用力(10b與10d)推力更強)造成在彎月面的熔態金屬整體移動，而該整體移動從自然構型(顯示於圖2a)到一種穩態，並且如圖4所示，較佳地形成繞著該鑄造軸橢圓旋轉的構型。

如已經強調過的，在主動管理作用力強度方面，並且因此推動「朝向內部」的成對作用力與推動「朝向外部」的作用力之間的差異方面，電流供電給誘導器的強度為實施本發明的主要因素。因此，這個差異對沿著寬壁部的金屬循環較異質化的情況下將變得更大，使一種相反每一誘導器的移動金屬的速率能夠有較佳的均等化，並且在彎月面熔態金屬之軸向橢圓旋轉運動將更均質，並且在彎月面表面將有更好的發展。理想控制設定將明顯地隨著每種鑄造的特定性質而改變。上述情況能夠達到，或是達到一個相當靠近的預估值，例如，藉由安裝裝置以直接量測在彎月面該灌注口的任一側之局部速率，來控制驅動力，或藉由預測的管理，並參照圖5與圖6進一步於下文中描述。

一類似結果關於該金屬在彎月面旋轉運動的穩定與均質性在這個情況中也將獲得，而在該鑄錠模中金屬槽之自然循環模式是一種「雙渦旋」類型(參照圖2b)。

關於這種效果，圖3b說明相反於圖3a的配置方式勝過於：推動「朝向外部」的成對作用力(10b與10d)此時對於推動「朝向內部」的成對作用力(10a與10c)而言更有能量。在這個配置方式中，一組成對的差動力之應用具有給予在彎月面熔態金屬一整體運動之效果，如圖4所示，該整體運動從圖2b的自然構型改變到一穩定與均質，繞著該鑄造軸A之橢圓構型。

另一方面，在一種「非穩態流量」的情況中，在推動「朝向內部」之作用力的強度與推動「朝向外部」之作用力的強度間的差異較佳地設定到0，而該強度增加直到一在彎月面軸向旋轉運動獲得為止，而該軸向旋轉運動盡可能地均質化。

現在參照圖5與圖6，依據本發明電磁設備的設計將以更實用的術語描述於兩種不同的實施例，以及在四個誘導器間的電器連接件，並具有多相電源供應單元。該設備顯示組裝以及完成作用在一用於鑄造平板之鑄錠模上，其中僅該單一沒入式灌注口3中心定位到該鑄造軸A上，該等寬側邊(12與12’)與窄端側邊(5與5’)已描述，以便不必要過載於圖示。

在考量到實例中，兩個彼此以對角地擺置之誘導器連接到相同的電源供應器。因此，該等誘導器(10a與10c)連接到該電源供應器15a，而該等誘導器(10b與10d)則連接到該電源供應器15b。

當然，所關心的極性順序將可確定磁場移動朝需要的方向。因此，在可實施組裝的情況，該等誘導器產生個別的磁場，而該等磁場如圖1c與圖2c所示為水平移動，以給予在彎月面金屬一種旋轉運動，其從上觀以順時鐘方向發展，如圖3所示。其能夠容易瞭解到，無論如何需要在彎月面逆時鐘運動，那麼其將足以逆轉該等誘導器的極性。

電源供應器單元包括兩個不同的電源供應器(15a與15b)，而每一個電源供應器配備有區分每對誘導器之驅動力之強度的裝置。以對角定位且以此方式配對之每對誘導器連接到一個且僅有一個電源供應器：由該電源供應器15a所供給電的該對誘導器(10a與10c)以及由該電源供應器15b所供給電的該對誘導器(10b與10d)。應該注意到該等電源供應器多相化，較佳為兩相或三相，以使得該等誘導器能夠產生一移動式磁場。如上述，VVVF(variable voltage variable frequency，可變電壓可變頻率)類型之變頻式電晶體電源供應器為佳，以能夠輕易控制該電流強度，從而該磁場的強度與其頻率，因此該移動式磁場的位移速率。

如果金屬槽的自然循環是「單渦旋」類型，則該等電源供應器能夠調整，使得該電源供應器15a藉由所選定的電流強度(並且同樣選定其頻率，如果需要的話)能夠在兩個以對角地擺置的誘導器(10a與10c)(所選定的電流強度供應到該誘導器(10a與10c))處產生一金屬的驅動力，而該驅動力大於其他兩個以對角地擺置的誘導器(10b與10d)所產生的驅動力，而該等誘導器(10b與10d)則連接到該電源供應器15b。如果該槽的自然循環是「雙渦旋」類型，反之亦然。在一種「非穩態流量」的情況，該兩個電源供應器(15a與15b)調整以使四個誘導器傳遞相同的電流強度。

依據本發明設備的實施例之兩個變化例在電源供應器的控制模式是不同的。

依據在圖5之所述的第一變化例，並且依據一個在彎月面速率之直接量測，該等電源供應器(15a與15b)依據上述標準藉一個調整器13來控制。其功能是長期地調整施加到該對誘導器間電流強度方面的差異，該等誘導器必須建立最大的推動力，而另一對誘導器(做為一個在該彎月面速率之函數)接收自該等流體之速率的量測。

這些量測由兩個速率量測探測器(20與21)所構成。這些探測器稍微沒入該灌注口3任一側上的彎月面之個別位置的熔態金屬中，較佳地，這些探測器距離該灌注口3任一側是等距，並且同時離該鑄錠模相同寬壁部(此處為該寬壁部12)也是相同的距離。該等探測器可以是機械式探測器，其中，一個扭力矩由一來自金屬流之脈衝所形成，其因此，直接依據該流量金屬的速率而定。這些速率探測器傳遞它們的數據到該調整器13，其以一符號的載波訊號之形式表示所量測速率的方向。

該調整器13接收這些速度訊號，實際上該速度訊號是代數差異值(algebraic difference)以解決一個正比於該速度差異值之設定點訊號，而該速度訊號的符號提供資訊，亦即與在該灌注口的任一側上的探測器(20與21)相接觸之兩個金屬流的資訊是最強的，並且因此，兩對誘導器應該產生最低的推動力。此設定點將使該等電源供應器(15a與15b)能夠供應合適的電流強度到該等誘導器，也就是說，具有一個在該等電源供應器(15a與15b)間的差異之差動強度，其將以差動的推動力來表示，其在該金屬上的效果將造成該設定點訊號趨近到0值，確保在該彎月面處金屬的旋轉運動所需要的均質性。

如果來自該兩個探測器之速度訊號開始在0值附近波動時，則在該彎月面該熔金屬的移動是非穩態，並且在兩對誘導器間施加的電流強度的差異將設定為0值。

當然，此種在該彎月面之作用速率之驅動力的控制迴圈推定為一種開始階段(start-up phase)。

在開始鑄造時，四個驅動力在強度方面是相同的。在實用的術語中，推動「朝向內部」的推動力(誘導器(10a與10c))，如推動「朝向外部」的推動力(誘導器((10b與10d)))能夠產生，例如，每一個誘導器有一個500安培的電流。

因此，該調整器13藉靠近該壁部12定位的該等探測器(20與21)來實施該金屬流的速率之第一測量，而該等探測器(20與21)個別面向該等誘導器(10b與10a)並且解決一個反應其等差異的訊號。可以理解到：這種差動訊號(振幅與符號)依據在該鑄錠模中金屬之自然流量的類型而定。如果需要的話，圖2a與圖2b能夠參照而注意到：如果流量類型屬於「單渦旋」模式(圖2a)的情況，那麼該探測器20將量測一明顯較該探測器21所量測之更高的速率，而如果該流量屬於「雙渦旋」模式(圖2b)的情況則相反。這種差動訊號的符號因此通知該調整器13該流量類型的認定，以及其振幅將使其能夠解決作為驅動該等電源供應器(15a與15b)強度差異的訊號，。接著，不管在該鑄錠模中該槽之自然流量的模式為何，作用力的命令迴圈會初始化，並且接管主要的鑄造週期。

以更通常的方式來說，預先選定電流強度(與頻率)的指令，並且於控制階段之前，在該金屬開始旋轉的時候施加到該四個誘導器。依據所儲存的數值，不是以手動就是以自動完成此預先選擇，例如在一個可程式控制器中，該預先選擇則成為該鑄造金屬及/或所需品質目標之細節的一個函數。一個可程式控制器的類型(例如：一個PLC)可以包含該調整器13。

描述於圖6中的設備實施例之第二變化例是依據該熔態金屬的自然流量之一種可預測的方法。依據前述標準之該等電源供應器(15a與15b)的控制隨著該控制裝置22的幫助而發生。這些優點包括：一個商用PLC類型的可程式控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，它的功能為分別在該等電源供應器(15a與15b)上計算與加上電流強度的設定點值。因此在此情況，該控制裝置22為決定哪一對誘導器必須建立最大推動力的系統，但是此時響應在該鑄錠模中金屬槽之自然流類型之可預測辨識，而非藉由調整移去來自一個彎月面速率的直接量測之差異訊號。

此外，該控制裝置22藉該鑄錠模中金屬槽之流量模式的辨識裝置17，接收需要用於此作業之數據。

因此，應該注意到：這些辨識裝置取代實施例的第一變化例之速度感測器，這些將於下文中解釋，使用在一個連續鑄錠模中並不容易。

這些辨識裝置17包括：一個標準型電腦，例如，一部具有隨機存取記憶體之PC(個人電腦)，該PC包含用於辨識之必要工具。

值得一提的是：「流量模式的辨識」一詞所理解的意義，不僅是否流量為「單渦旋」、「雙渦旋」或「非穩態流量」的定性預測，而且也有在彎月面該金屬流量速率的定量預測，並且應該瞭解到預測為0值的速率歸類為一種「非穩態流量」。

因此基本上，這些工具包含：合適的軟體以及建構能夠預測在該鑄錠模中該槽之流量模式的流體力學數學模型，首先從兩個鑄造的初始固定參數(該等固定參數為鑄錠模的厚度與該灌注口的幾何形狀)開始，接著，四個數值在鑄造期間受到的變化(該四個數值是鑄錠平板的寬度、鑄造速率、該灌注口的沒入深度以及注入的氬氣之流量速率)。所有這些數據，固定兩個一組(doublet)(而四個一組的(quadruplet)變數情況相同)藉由從一般鑄造裝置的電腦19自動數據擷取以及管理鑄造操作來輸入是較佳地。對於流量模式的一個迅速辨識，由此軟體所產生的結果能夠以具體形式的表格來輸入，而該具體形式的表格是控制裝置22藉由自動擷取或在分析形式覆寫之後可以利用。

其也可以是一個資料庫(data bank)，而該資料庫是結合所強調的每一種流量模式之「兩個一組-四個一組」的所有可能數值。在鑄造期間，特用於具有上述資料庫之所有特性的鑄造之一個即時「兩個一組-四個一組」的數值在隨時間之定期比較使存在於記憶體中的要素(memorised element)能保留，而該記憶體中的要素對應於鑄造並且從而定性與定量辨識在鑄錠模中的熔態金屬自然流量模式的數據為較佳。

最後，對於以此方式計算的每一流量模式而言，由辨識裝置17所給定之結果將能給予在彎月面金屬之自然平均速率的計算數值之方向，此數值容許控制裝置22決定一個差異值，例如是200安培(也就是，當預先選定500安培的起始電流時，600安培用於兩個最活躍，而400安培則用於其他兩個)，以及用此方式命令該等電源供應器(15a與15b)來供給對應的電流強度給討論中成對的誘導器。

總之，辨識裝置17提供該控制裝置22一個訊號，而該訊號的振幅正比於在彎月面熔態金屬之自然流量的速率，同時其符號(依據這個速率的方向是朝向內部或是外部)提供辨識「單渦旋」或「雙渦旋」的流量類型之資訊。接著，該控制裝置22決定兩對誘導器的其中一對必須依據主要的流量類型來建立最大的推動力。其也計算在討論中兩對誘導器間的電流供應強度方面的差異，使得此差異正比於在彎液月面金屬之平均速率，並且傳輸對應命令給該等電源供應器(15a與15b)。

如果該控制裝置22接收自辨識裝置17的0值振幅的訊號，其將取消在電流供應(以及頻率)的差異，並且下用於供給電流(以及頻率)的相同指令給4個誘導器，依據該鑄造金屬及/或所求品質之目標而對應預選或儲存數值之指令。

能夠很容易瞭解到：本發明揭示在鑄造期間，於彎月面軸向旋轉之一種「線性(in-line)」均質性。可變參數之四個一組的自動數據擷取，該可變參數的特徵為：流量模式任何時刻都容許響應到達該辨識裝置17的這些四個一組的數值，只要該鑄造作業持續，該誘導器之推動力的適合差動之應用將永久確保一彎月面均質轉動，而不管於鑄造期間該鑄錠模內彼此跟隨的流量模式為何。因此，與先前技術的系統(其僅適合用於一種流量模式)相比，從而適於一種佔總鑄造僅一部分的時間之鑄造序列，本發明確保在總鑄造期間或準總鑄造期間的一最佳有效的鑄造「覆蓋」，請記住非穩態流量的可能序列。

一種「控制」系統與一種「可預測」系統間的選擇則留給使用者鑑識，使用者依據它的需求或需要來選擇。我們輕易地注意到：「可預測」的實施例之變化例無疑地似乎需要得並不是軟體，但是另一方面其提供通常是十分重要的優點，理由是其在開彎月面(免除沒入式裝置)，並且不需要速率感測器，而該速率感測器具有一種最高時數的有限工作壽命。

很明顯的，本發明不應該受上述已經描述的實例限制，但是可延伸到數種變化例與等效物，就如以下申請專利範圍所界定。

因此，形成連接到一給定的電源供應器(15a與15b)之一對誘導器能夠以彼此平行(如圖5與圖6所示)，或是串列方式電性連接。

同樣地，能夠提供如許多電源供應器一樣的誘導器。而它們每一個能夠由其自身專用的電源供應器來提供電流，假如需要的話，藉容許(如果需要的話)由對角定位之誘導器所產生的作用力強度方面的不平衡性，將主要地允許一種增大彈性給該控制裝置。

事實上，如果兩個對角方式定位的誘導器驅動力是相等的似乎更加合理，因此這不會是本發明的一個必要部分。當然，這些作用力在強度方面彼此會不同，如果其認為以此方式來進行為較佳，以符合獲得一在彎月面均質旋轉(也就是，在每一個誘導器前緣的熔態金屬的速率都均等)的主要標準。

同樣地，誘導器的數目能夠大於四個，請記住這個數目必須是偶數，以在該鑄錠模的寬側邊上配備有相同數目的誘導器。

此外，關於該等誘導器應該裝設在鑄錠模上的高度所產生的可能問題，主要是沒有必要將其等升高到該彎月面的位準。如果將該等誘導器設計用於一種合適的電力，也就是用於一種足夠的作用力，該等誘導器能夠甚至定位在低於該彎月面下數十公分處，並且仍然能夠對該彎月面提供一足夠穩定與均質的旋轉運動。

A．．．鑄造軸

B．．．主要中間平面

1．．．熔態金屬的噴射(假想線)

2．．．側向出口

3．．．沒入式灌注口

4．．．彎月面

5．．．窄側邊

5’．．．窄側邊

7．．．渦流

8．．．渦流

9．．．渦流

10a．．．多相誘導器

10b．．．多相誘導器

10c．．．多相誘導器

10d．．．多相誘導器

12．．．寬側邊

12’．．．寬側邊

13．．．調整器

15a．．．電源供應器

15b．．．電源供應器

16．．．隆起部分

16’．．．隆起部分

17．．．辨識裝置

19．．．鑄造裝置的電腦

20．．．速率量測探測器

21．．．速率量測探測器

22．．．控制裝置

本發明與其實施裝置於上文中，參照由實例所呈現的附圖更詳盡的描述說明，其中：

圖1a與圖1b是個別說明一個「單渦旋」類型的配置以及一個「雙渦旋」類型的配置，在鑄造期間，於平板的連續鑄錠模內產生在該鑄錠模的主軸之中間B且平行其寬側邊同時通過該鑄造軸，而該灌注口中心定位於該中間B上；

圖2a與圖2b說明在該鑄錠模上視圖中，該鑄錠模中熔態金屬之個別的「單渦旋」類型與「雙渦旋」類型之自然流量的情況下，在該彎月面金屬的循環運動；

圖3a說明依據本發明在彎月面的位準施加到圖2a的「單渦旋」類型之熔態金屬的自然流量之電磁場式驅動力的一個圖解(cartographicl scheme)；

圖3b說明依據本發明在彎月面的為準施加到圖2b的「雙渦旋」類型之熔態金屬的自然流量之電磁場式驅動力的一個圖解；

圖4則如上所示，代表該熔態金屬在彎月面藉將圖3a之電磁場式驅動力應用到圖2a的「單渦旋」類型的表面上的運動拓撲(movement topology)，或者是藉將圖3b之電磁場式驅動力應用到圖2b的「雙渦旋」類型的表面上的運動拓撲所獲得該熔態金屬的均質化循環運動；

圖5依據本發明的一個設備之控制版本的概略圖形，其藉量測用於鋼材平板之連續鑄錠模在彎月面熔態金屬的流量本質，以便實施圖4的熔態金屬之均質化軸向旋轉運動；以及

圖6依據本發明的一個設備之控制版本的概略圖形，其藉預測用於鋼材平板之連續鑄錠模內的熔態金屬的流量本質，以便實施圖4在彎月面熔態金屬之均質化軸向旋轉運動。