WO1998053936A1 - Dispositif de freinage electromagnetique pour moule de coulee continue et procede de coulee continue utilisant ce dispositif - Google Patents

Description

明 細 連続铸造用铸型の電磁ブレーキ装置およびそれを用いた連続铸造方法 技術分野

本発明は、 連続铸造用铸型の電磁ブレーキ装置およびそれを用いた連 続铸造方法、 特に連続铸造に使用する铸型内の溶鋼に静磁場を発生させ て溶鋼流を制御する際に適用して好適な、 連続铸造用銬型の電磁ブレー キ装置およびそれを用いた連続铸造方法に関する。 背景技術

一般に鋼片の連続铸造では、 図示は省略するが、 タンディッシュに収 容された溶鋼を、 その底部に接続した浸漬ノズルを経由させて連続铸造 用铸型内に導くことが行われている。 その場合、 浸漬ノズルの吐出口か ら噴出される溶鋼の流速は銬造速度に比較して著しく大きいため、 溶鋼 中の介在物や気泡が深く侵入し凝固シェルに捕捉された場合には、 それ が原因で製品欠陥が生じることが避けられない。 また溶鋼の噴流の特に 上向きの流れが大きい場合には、 モールドメニスカス部が盛り上がり湯 面変動を助長することになるため、 これが原因となって铸片の品質ゃ铸 造操業に著しい悪影響を及ぼしていた。

このような問題を回避するために、 例えば特開平 3- 142049 には、 铸 型の対向側壁の背面に配置した磁極により、 铸型内の溶鋼に静磁場を印 加し、 铸型内の溶鋼流に制動を加えて、 上記問題の発生を防止する連続 铸造技術が開示されている。

図 6 (A) は、 上記公報に開示されている铸造装置の要部を示した横 断面図、 同図 （B ) はその一部を拡大して示した縦断面図である。 図中 の符号 101 は、 内部が水冷されている、 対向する各 1対の短辺壁 101 Aお よび長辺壁 （対向側壁） 101Bからなる連続銬造用铸型、 102 は該铸型 101 内へタンディッシュ （図示せず） から溶鋼を供給する浸漬ノズル、 103A, 103Bは磁路を形成する鉄心本体、 104A, 104B, 105A, 105Bは各鉄心本体 103A, 103Bにつながり、 铸型 101 の幅方向に沿って延びた上部および下 部磁極 （鉄心） である。 また、 106 は各磁極間で発生させる静磁場の強 さを調整する磁場調整手段であり、 この調整手段 106 はサポート等に固 定されたブラケット 107 と、 鉄心本体 103Bに固定されたブラケット 108 と、 これら両ブラケット 107 ， 108 をつなぐ枢支ピン 109 と、 サポート に固定されロッド先端が鉄心本体に係合した油圧シリンダ 1 10 により構 成されている。 なお図中符号 102Bは浸漬ノズル 102 の吐出口である。 上記の連続铸造用铸型 101 では、 例えば図 6 (A ) で左側である A側 の上部磁極 104Aを N極とし、 B側の上部磁極 104Bを S極とした場合、 上 部磁極では A—Bの磁場が発生し、 下部磁極では A—Bの磁場が発生す る。 このような磁場の中に溶鋼が供給されると上向きの流れは上部の磁 場によって、 また下向きの流れは下部の磁場によって減速されることに なる。 上記の錶型 101 では、 上部磁極間と下部磁極間とで静磁場の強さ を変更する場合、 前記磁場調整手段 106 で油圧シリンダ 1 10 を作動させ、 鉄心本体を枢支ピン 109 を中心にして回転させて上部磁極の磁極間距離 を変更することにより、 磁界の強さを変更している。 発明の開示

しかしながら前記公報に開示されている技術では、 油圧シリンダ 1 10 、 枢支ピン 109 を必要とする上に、 さらに距離を正確に調節するための位 置検出センサーをも必要とすることから、 静磁場の強さを調整する設備 を設置するためにはスペースを広く要すると共に、 設備点数を多く要す るという問題がある。 また前記公報には、 磁場を調整するために鉄心の 一部に非磁性材料を入れる方法も開示されているが、 この方法では铸片 の鋼種、 幅、 そして铸造速度に応じて磁場の強さを铸造中に任意に変え ることができない上に、 その非磁性材料を入れ替える場合には時間を要 することから、 極めて作業能率が悪いという問題がある。

本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、 上下の磁極の磁場の強さを容易にかつ安価に、 しかも铸造中に任意に変 更できる技術を提供することを第 1の課題とする。

また本発明は前記の第 1の課題を解決することにより、 高品質の铸造 成品を製造できるようにすることを第 2の課題とする。 図面の簡単な説明

図 1は本発明に係わる実施形態の概略構成を示す要部断面図である。 図 2は磁場の極の組合せを示す説明図である。

図 3は実施例で得られた铸片の品質を示した線図である。

図 4は実施例で得られた铸片の品質を示した他の線図である。

図 5は本発明に係わる別の実施形態の概略構成を示す要部断面図であ る。

図 6は従来の铸型の概略を示す断面図である。

図 7は本発明に係わる別の実施形態の概略構成を示す要部断面図であ る。

図 8は磁場の極の組合せを示す別の説明図である。

図 9は磁場の極の組合せを示す別の説明図である。

〈符号の説明〉

1 0 連続铸造用錶型

1 浸漬ノズル

1 4A 自由側上部鉄心

1 4B 固定側上部鉄心

1 6A 自由側上部コイル 1 6B 固定側上部コイル

1 7A 第 1上部電磁石

1 7B 第 2上部電磁石

1 8A 自由側下部鉄心

1 8B 固定側下部鉄心

20A 自由側下部コイル

20B 固定側下部コイル

21 A 第 1下部電磁石

21 B 第 2下部電磁石

22A 連結部鉄心

22B 連結部鉄心

24A 電流制御装置

24B 電流制御装置

24C 電流制御装置

24D 電流制御装置

Sm 溶鋼 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 図 1 , 図 7は本発明に係わる実施形態の連続铸造用铸型の電磁ブレー キ装置の要部を模式的に示す概略断面図である。 本実施形態の電磁ブレ ーキ装置は、 図中の符号 10で示した連続铸造用铸型に適用されるもので ある。 この铸型 10は、 前記図 6に示したものと実質的に同一のものであ り、 その側壁の内部には冷却水が流通されるようになっており、 該錶型 10には、 浸漬ノズル 1 2の吐出口 （図示せず） から溶鋼 Smが供給されるよ うになつている。 本実施形態の電磁ブレーキ装置は、 浸漬ノズル 12の吐 出口より僅かに上に位置する自由側 （図中左側） の铸型 10の側壁の背面 に近接して設置した上部鉄心 A と、 その周囲に巻かれた上部電磁コィ ル 16A からなる第 1上部電磁石 17A 、 および同じ高さ位置の固定側 （図 中右側） の上部鉄心 14B と上部電磁コイル 16B とからなる第 2上部電磁 石 17B を有し、 これら 1対の第 1、 第 2の上部電磁石 17A ， 17B は铸型 10を間にして対向配置されている。

図 1においては、 上部電磁石より下方には、 自由側の下部鉄心 18A と 下部電磁コイル 20A とからなる第 1下部電磁石 21A 、 および固定側の下 部鉄心 18B と下部電磁コイル 20B とからなる第 2下部電磁石 ΠΒ を有し、 これら 1対の電磁石 21A ， 21 B は同様に対向配置されている。 また上部 鉄心 14A , 14B と下部鉄心 18A , 18B は、 それぞれ連結部鉄心 Α ， 22B を介して一体的に形成され、 磁気的に接続されている。 そして本実施形 態では、 第 1および第 2上部電磁石をそれぞれ構成する 2つの上部電磁 コイル 16A , 16B には上部電流制御装置 24A から、 また第 1および第 2 下部電磁石をそれぞれ構成する 2つの下部電磁コイル 20A ， 20B には下 部電流制御装置 24B から、 それぞれ個別に電流が供給されると共に、 各 電流値を独立して制御できるようになつている。

すなわち 2つの上部電磁コイル 16A , 16B には任意の大きさの同一の 電流が供給され、 また 2つの下部電磁コイル 20A ， 20B にも同様に同一 の電流が供給される。 従って 1対の上部電磁石 ΠΑ , 17B 間の静磁場の 強さと、 1対の下部電磁石 21A , 21B 間の静磁場の強さと、 それぞれ任 意に調整することが可能になっている。

次に図 7においては、 上部電磁石より下には自由側の下部鉄心 18A と 下部電磁コイル 20A とからなる第 1下部電磁石 21A 、 および固定側の下 部鉄心 18B と下部電磁コイル 20B とからなる第 2下部電磁石 21 B を有し、 これら 1対の電磁石は同様に対向配置されている。 また上部鉄心 14A , 14B と下部鉄心 18A ， 18B は、 それぞれ連結部鉄心 22A , 22B を介して 一体的に形成され、 磁気的に接続されており、 また 4つの各電磁コイル 16A ， 16B , 20Α 、 20Β には電流制御装置 24Α 〜24D からそれぞれ個別 に電流が供給されると共に、 各電流値を独立して制御できるようになつ ている。

次に、 本実施形態の作用を説明する。

図 1においては、 上部と下部に通常の静磁場を発生させる場合には、 前記の 2つの制御装置 24A および 24B により、 上部電磁石 ΠΑ ， 17B 、 および下部電磁石 21A ， 21 B に対する電流をそれぞれ独立に制御するこ とにより、 図 2に上下電磁石の磁極の関係を模式的に示したように、 自 由側の上部磁極が S極の場合には対向する固定側の上部磁極は N極に、 自由側の下部磁極は N極に、 固定側の下部磁極は S極にする。 すなわち 溶鋼を挟んだ対極および同側の上下極は異極にする。 また本実施形態で は、 溶鋼のメニスカス部におけるモールドパウダーの巻き込みを防止す ることを目的に、 湯面変動を沈静化させるために上部の磁界を強くした り、 溶鋼の深部への非金属介在物の侵入を防止することを目的に、 铸型 内の溶鋼の下向きの流れに制動を加えるために下部の磁界を強くしたり することができる。 このように目的に応じて上下両電磁石による磁界の 強さを任意に制御することにより、 溶鋼内の流動を適切に制御すること ができる。

従って本実施形態の電磁ブレーキ装置を用いて、 铸片の幅や鋼種、 そ れに銬造速度に応じて上部および下部の電磁石による静磁場の強さを適 切に制御しながら铸造することによって铸片品質を向上させることがで さる。

次に図 7においては、 上部と下部に通常の静磁場を発生させる場合に は、 前記の 4つの制御装置 24A 〜24D のそれぞれにより各電磁石に対す る電流を独立に制御することにより、 図 2に上下電磁石の磁極の関係を 模式的に示したように、 溶鋼を挟んだ対極および同側の上下極は異極に する。 この場合は、 対極の電磁コイルの電流値を同じにするのが最も効 率的である。 また溶鋼のメニスカス部におけるモールドパウダーの巻き 込みを防止することを目的に、 湯面変動を沈静化させるために上部の磁 界を強くしたり、 溶鋼の深部への非金属介在物の侵入を防止することを 目的に、 铸型内の溶鋼の下向きの流れに制動を加えるために下部の磁界 を強くしたりすることができる。

また従来は、 上部または下部のどちらかの磁界の強さを無くすことは、 電磁石のコィルへの電流値をゼ口にしても上下鉄心がそれぞれ連結部鉄 心によって連結され磁気的に接続されているために、 不可能であつた。 しかし本実施形態においては、 前記の制御装置 24A 〜24D によって対向 する電極の電磁コイルの一方の電流の向きを反転させ、 図 8や図 9に示 したように対向する磁極を同極にして、 それによつて磁界の強さを無く すこともできる。

従って、 例えば湯面変動によるパウダー巻き込みよりも表皮下の品質 を確保する上で、 メニスカス部における凝固シェル内面への非金属介在 物の混入を防止するため、 または浸漬ノズルの吐出口が閉塞されないよ うに鋼中に吹き込まれた A rガスの気泡が捕捉されることを防止するた めに、 メニスカス部の溶鋼流動を必要とする時には上部電磁石間の磁界 をゼロにすると効果がある力 本実施形態によれば、 このような制御も 容易に行うことができる。

《実施例》

次に本実施形態の具体例である実施例について説明する。

前記の図 1 , 図 7に示した実施形態の電磁ブレーキ装置を備えた铸型 を用いて、 下記の条件の下で連続铸造を行い、 低炭素 A 1キルド鋼の錶 造铸片を製造して、 その表面品質および内部品質について調査した。.下 部磁場の強度を 2500ガウスに固定して、 上部磁場の強度を変化させた場 合の結果を図 3に示し、 逆に上部磁場を 2500ガウスに固定した場合の結 果を図 4に示す。 〔铸造条件〕

铸造速度 2. 5 m/m i n

铸片幅 OOmm

铸片厚み 220mm

下部磁場の強さ 2000〜3000ガウス

上部磁場の強さ 2000〜3000ガウス

上記の図 3， 図 4の結果により、 操業条件に応じて磁場の強さを調整 することが極めて有効であることが明らかである。

以上に詳述した如く、 本実施形態によれば铸型内の溶鋼流を任意に制 動できるので、 注入された溶鋼噴流により非金属介在物が溶鋼プール中 に深く巻き込まれたり、 メニスカス部の湯面変動によりモールドパウダ 一が溶鋼中に巻き込まれることを防ぐことが可能になるため、 品質の良 好な铸片を高能率で製造できる。

次に本発明に係わる別の実施形態について説明する。

図 5は、 本実施形態の電磁ブレーキ装置の概略構成を示した図 1に相 当する断面図である。 本実施形態の電磁ブレーキ装置は、 自由側および 固定側のいずれにも前記の図 1に示した上下鉄心を磁気的に接続する連 結部鉄心 22A ， 22B が存在せず、 上部、 下部の各鉄心 14A ， 14B ， 18A ， 18B が全て磁気的に独立しているようにした以外は、 実質的に前記第 1 実施形態の電磁ブレーキ装置と同一である。

本実施形態においては、 同側の上下鉄心が磁気的に接続されていない ため、 上記で説明した実施形態の場合に比べて投入する電流に対して発 生磁界の強度は小さくなるものの、 同様の制御を行うことができると共 に、 さらに上下電磁石のいずれか一方の静磁場をゼロ近くにすることも できる。

以上、 本発明を具体的に説明したが、 本発明は前記実施形態に示した ものに限られるものではなく、 その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可 能である,

0 産業上の利用可能性

以上に説明した通り本発明によれば、 上下電磁石の磁極間における磁 場の強さを容易にかつ安価に、 しかも铸造中に任意に変更できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 連続铸造用铸型の対向側壁の背面に近接して、 該铸型を間に対向 配置された 1対の上部電磁石と、 それより下方に対向配置された 1対の 下部電磁石とを有し、

これら各対の電磁石の間に静磁場を発生させ、 該静磁場により前記铸 型内に供給される溶鋼流に対して制動を加える連続铸造用铸型の電磁ブ レーキ装置において、

各電磁石を構成する電磁コイルに供給する電流を、 それぞれ独立して 制御する制御手段を設けたことを特徴とする連続铸造用铸型の電磁ブレ ーキ装置。

2 . 請求項 1において、 1対の上部電磁石を構成する電磁コイルに供 給する電流と、 1対の下部電磁石を構成する電磁コイルに供給する電流 とを、 それぞれ独立して制御する制御手段を設けたことを特徴とする連 続铸造用銬型の電磁ブレーキ装置。

3 . 請求項 1または 2において、 前記铸型の対向側壁の祠側背面に接 近配置された上部電磁石と下部電磁石をそれぞれ構成する上部鉄心と下 部鉄心とが磁気的に接続されていることを特徴とする連続铸造用铸型の 電磁ブレーキ装置。

4 . 請求項 1， 2または 3に記載した前記電磁ブレーキ装置を用いて， 浸漬ノズルの吐出口から铸型内に供給される溶鋼噴流を制動して連続的 に铸造することを特徴とする連続铸造方法。