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技術 連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置

出願人 東北大学
発明者 王恩剛李壮許琳李菲トウ安元張興武張林
出願日 2017年6月5日 (2年9ヶ月経過) 出願番号 2018-553130
公開日 2019年4月18日 (11ヶ月経過) 公開番号 2019-510641
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 両側面領域 マッチング関係 モールド幅 液面揺れ 定常磁場 流れ角度 状況図 幅広面
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重要な関連分野

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図面 (15)

課題・解決手段

連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極(1)、励磁コイル(2)、縦型磁極(3)及び継鉄(5)を含み、縦型磁極(3)は二対設けられ、水平磁極(1)は一対又は二対設けられ、水平磁極(1)が一対である場合に、浸漬式ノズル(4)の下方に位置し且つモールド(7)の幅広面に沿って配置され、水平磁極(1)が二対である場合に、それぞれ上、下部水平磁極(1)と記し、下部水平磁極(1)は浸漬式ノズル(4)の下方に位置し且つ沿モールド(7)の幅広面に沿って配置され、上部水平磁極(1)はモールド(7)内の溶鋼表面の近くに位置し且つモールド(7)の幅広面に沿って配置され、二対の縦型磁極(3)はそれぞれモールド(7)の両側面領域の近くに配置され且つ一対の水平磁極(1)又は二対の水平磁極(1)と交差し、励磁コイル(2)及び継鉄(5)は共に水平磁極(1)に取り付けられ、励磁コイル(2)により電流を加えて水平磁極(1)と縦型磁極(3)との間に定常磁場を発生させ、モールド(7)内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する。

概要

背景

連続鋳造過程では、溶鋼は浸漬式ノズルから一定の角度でモールド内に入り、浸漬式ノズルから流出した溶鋼は一定の流速でモールドの側面領域衝突することで、上還流及び下還流を形成する。

上還流溶鋼は、モールド内の溶鋼表面に衝突して液面の揺れを引き起こし、特に、モールド側面のメニスカス面の近くの液面の揺れを激化し、パウダーの巻き込みを招きやすくなる場合がある。

下還流溶鋼は、侵入深さが大きいので、溶鋼における不純物気泡等の異種物質をモールド内の比較的深い位置まで連れることがある。また、異種物質が浮きにくく、溶鋼の初期凝固シェル先端に捕獲される可能性があるため、連続鋳造の粗材表面又は表面下欠陥を招く場合がある。

また、浸漬式ノズルから流出した溶鋼は、モールド内の初期凝固シェルに衝突するため、初期凝固シェルが薄くなったり、不均一になったりすることで、溶鋼漏れが発生しやすい。

上記問題を解決するために、通常、モールドの幅広面の水平方向に加装電磁ブレーキを取り付け、電磁ブレーキによりモールド内に定常磁場を形成し、モールド内を流れている溶鋼が定常磁場を通過するときに溶鋼流れの方向と反対の電磁力を受けることにより、モールド内の溶鋼流れの制御目的を達成する。

現在、定常磁場を形成するための電磁ブレーキは、主に領域型電磁ブレーキ装置一段電磁ブレーキ装置及び二段式電磁ブレーキ装置を含む。

領域型電磁ブレーキ装置では、モールドノズル側孔での流れ領域に作用する定常磁場を発生することができ、浸漬式ノズルから流出する溶鋼の流れを制御する作用を奏する。しかし、発生する定常磁場の作用領域に制限があり、モールド全体の溶鋼の流れを効果に制御することができないため、溝等の欠陥が発生することがある。

一段式電磁ブレーキ装置(例えば、出願番号:98810685.Xの中国特許出願)では、浸漬式ノズルの下に配置され、且つモールドの幅広面全体を覆う一対の水平磁極により定常磁場を発生することにより、モールドの幅広面全体に対する下還流溶鋼の衝突深さを制御できる。しかし、モールド内の上還流溶鋼の溶鋼表面に対する揺れ及びパウダーの巻き込みを効果的に制御することができない。

二段式電磁ブレーキ装置(例えば、出願番号:98801009.7の中国特許出願)では、モールド溶鋼表面領域に配置される一対の水平磁極及び浸漬式ノズルの下に位置する一対の水平磁極により定常磁場を発生することにより、モールド溶鋼表面の揺れ及び溶鋼の衝突深さを制御する作用を奏する。しかし、モールド側面のメニスカス面の溶鋼表面の揺れを効果的に制御するために、モールド溶鋼表面領域の一対の水平磁極に十分に大きな磁場強度を加える必要がある。そうすると、モールドの大部分の領域の溶鋼表面の流速が遅くなりすぎ、溶鋼と保護溶融パウダーとの熱交換を大幅に低下させ、保護溶融パウダーの溶解及び不純物の吸着に不利である。

また、一段式電磁ブレーキ装置及び二段式電磁ブレーキ装置では、両方とも、水平磁極の高さ方向での位置は、調整不可であり、連続鋳造の過程において、ノズル浸漬深さ、ノズルでの流れ角度液面高さ及び引き伸ばし速度等のプロセスパラメータが変化すると、水平磁極とプロセスパラメータとのマッチング関係も変化するため、合理的で最適なマッチング関係を常時維持できず、電磁ブレーキの冶金効果を大きく影響し、さらに、不純物、気泡等の異種物質の浮きが抑制される。

中国特許200810011104.7にも電磁ブレーキ装置を開示している。該電磁ブレーキ装置は、モールドの両側面の近くにモールドの高さ方向に沿って2対の縦型磁極が配置され、縦型磁極がモールド側面の近くの溶鋼表面領域及びノズルでの流れ衝突領域を覆い、定常磁場を発生し、2対の縦型磁極が発生する定常磁場によりモールドのメニスカス面の近くの溶鋼表面の揺れ及びノズルでの流れ衝突点領域の流れを制御し、該電磁ブレーキ装置のモールド側面の近い領域に対するブレーキ効果は、連続鋳造のプロセスパラメータの変化による影響が小さい。しかし、該電磁ブレーキ装置は、モールド側面に半分に取り巻かれた2つの継鉄、磁極及び励磁コイルから構成される。縦型磁極は、モールドの幅広面方向での幅に制限があり、モールドの幅が比較的大きい場合に、モールドの中心領域での定常磁場強度が比較的弱く、モールドの中心領域での下還流溶鋼の衝突深さを効果的に制御できないため、不純物、気泡等の異種物質の浮きに不利である。

概要

連続鋳造のモールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極(1)、励磁コイル(2)、縦型磁極(3)及び継鉄(5)を含み、縦型磁極(3)は二対設けられ、水平磁極(1)は一対又は二対設けられ、水平磁極(1)が一対である場合に、浸漬式ノズル(4)の下方に位置し且つモールド(7)の幅広面に沿って配置され、水平磁極(1)が二対である場合に、それぞれ上、下部水平磁極(1)と記し、下部水平磁極(1)は浸漬式ノズル(4)の下方に位置し且つ沿モールド(7)の幅広面に沿って配置され、上部水平磁極(1)はモールド(7)内の溶鋼表面の近くに位置し且つモールド(7)の幅広面に沿って配置され、二対の縦型磁極(3)はそれぞれモールド(7)の両側面領域の近くに配置され且つ一対の水平磁極(1)又は二対の水平磁極(1)と交差し、励磁コイル(2)及び継鉄(5)は共に水平磁極(1)に取り付けられ、励磁コイル(2)により電流を加えて水平磁極(1)と縦型磁極(3)との間に定常磁場を発生させ、モールド(7)内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する。 1

目的

本発明は、連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する新規な縦型電磁ブレーキ装置を提供する

効果

実績

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請求項1

連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極励磁コイル、縦型磁極及び継鉄を含み、前記水平磁極は一対設けられ、縦型磁極は二対設けられ、一対の前記水平磁極は浸漬式ノズルの下に位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、二対の前記縦型磁極はそれぞれモールドの両側面領域の近くに配置され、二対の縦型磁極は一対の水平磁極と交差しており、前記励磁コイル及び継鉄は、共に水平磁極に取り付けられ、励磁コイルにより電流を加えて水平磁極と縦型磁極との間に定常磁場を発生させ、モールド内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御することを特徴とする縦型電磁ブレーキ装置。

請求項2

連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極、励磁コイル、縦型磁極及び継鉄を含み、前記水平磁極及び縦型磁極は共に二対設けられ、一対の前記水平磁極は浸漬式ノズルの下に位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、下部水平磁極と記し、もう一対の前記水平磁極はモールド内の溶鋼表面の近くに位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、上部水平磁極と記し、二対の前記縦型磁極はそれぞれモールドの両側面領域の近くに配置され、二対の縦型磁極は二対水平磁極と交差しており、前記励磁コイル及び継鉄は共に水平磁極に取り付けられ、励磁コイルにより電流を加えて水平磁極と縦型磁極との間に定常磁場を発生させ、モールド内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御することを特徴とする縦型電磁ブレーキ装置。

請求項3

二対の前記縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式は、(1)縦型磁極は水平磁極に垂直に嵌合されること、(2)縦型磁極はそれぞれ水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続されること、(3)縦型磁極は水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続されること、又は(4)縦型磁極は水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続されることであることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

請求項4

二対の前記縦型磁極と二対の水平磁極との交差箇所での接続方式は、(1)縦型磁極はそれぞれ上部水平磁極及び下部水平磁極に垂直に嵌合されること、(2)縦型磁極は下部水平磁極のみに垂直に嵌合されること、(3)縦型磁極は上部水平磁極のみに垂直に嵌合されること、(4)縦型磁極は上部水平磁極に垂直に嵌合され、且つ縦型磁極は下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続されること、(5)縦型磁極はそれぞれ下部水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続されること、(6)縦型磁極は下部水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続されること、(7)縦型磁極は上部水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続され、且つ縦型磁極は下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続されること、又は(8)縦型磁極は上部水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続されることであることを特徴とする請求項2に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

請求項5

前記縦型磁極の高さは、モールド内の溶鋼表面の上方100mmから下へ1000mmまでの領域を覆うように設置されることを特徴とする請求項3又は4に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

請求項6

前記縦型磁極の幅範囲は50mm〜400mmであることを特徴とする請求項3又は4に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

請求項7

前記水平磁極と縦型磁極との間の定常磁場の磁気誘導は0.01T〜3Tであることを特徴とする請求項3又は4に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

請求項8

モールド幅の調整変化及び溶鋼流れの制御の必要に応じて、モールドの幅方向において、前記縦型磁極と水平磁極との接続位置は自由に選択することを特徴とする請求項3又は4に記載の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

技術分野

0001

本発明は、連続鋳造の技術分野に属し、特に連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置に関する。

背景技術

0002

連続鋳造の過程では、溶鋼は浸漬式ノズルから一定の角度でモールド内に入り、浸漬式ノズルから流出した溶鋼は一定の流速でモールドの側面領域衝突することで、上還流及び下還流を形成する。

0003

上還流溶鋼は、モールド内の溶鋼表面に衝突して液面の揺れを引き起こし、特に、モールド側面のメニスカス面の近くの液面の揺れを激化し、パウダーの巻き込みを招きやすくなる場合がある。

0004

下還流溶鋼は、侵入深さが大きいので、溶鋼における不純物気泡等の異種物質をモールド内の比較的深い位置まで連れることがある。また、異種物質が浮きにくく、溶鋼の初期凝固シェル先端に捕獲される可能性があるため、連続鋳造の粗材表面又は表面下欠陥を招く場合がある。

0005

また、浸漬式ノズルから流出した溶鋼は、モールド内の初期凝固シェルに衝突するため、初期凝固シェルが薄くなったり、不均一になったりすることで、溶鋼漏れが発生しやすい。

0006

上記問題を解決するために、通常、モールドの幅広面の水平方向に加装電磁ブレーキを取り付け、電磁ブレーキによりモールド内に定常磁場を形成し、モールド内を流れている溶鋼が定常磁場を通過するときに溶鋼流れの方向と反対の電磁力を受けることにより、モールド内の溶鋼流れの制御目的を達成する。

0007

現在、定常磁場を形成するための電磁ブレーキは、主に領域型電磁ブレーキ装置一段式電磁ブレーキ装置及び二段式電磁ブレーキ装置を含む。

0008

領域型電磁ブレーキ装置では、モールドノズル側孔での流れ領域に作用する定常磁場を発生することができ、浸漬式ノズルから流出する溶鋼の流れを制御する作用を奏する。しかし、発生する定常磁場の作用領域に制限があり、モールド全体の溶鋼の流れを効果に制御することができないため、溝等の欠陥が発生することがある。

0009

一段式電磁ブレーキ装置(例えば、出願番号:98810685.Xの中国特許出願)では、浸漬式ノズルの下に配置され、且つモールドの幅広面全体を覆う一対の水平磁極により定常磁場を発生することにより、モールドの幅広面全体に対する下還流溶鋼の衝突深さを制御できる。しかし、モールド内の上還流溶鋼の溶鋼表面に対する揺れ及びパウダーの巻き込みを効果的に制御することができない。

0010

二段式電磁ブレーキ装置(例えば、出願番号:98801009.7の中国特許出願)では、モールド溶鋼表面領域に配置される一対の水平磁極及び浸漬式ノズルの下に位置する一対の水平磁極により定常磁場を発生することにより、モールド溶鋼表面の揺れ及び溶鋼の衝突深さを制御する作用を奏する。しかし、モールド側面のメニスカス面の溶鋼表面の揺れを効果的に制御するために、モールド溶鋼表面領域の一対の水平磁極に十分に大きな磁場強度を加える必要がある。そうすると、モールドの大部分の領域の溶鋼表面の流速が遅くなりすぎ、溶鋼と保護溶融パウダーとの熱交換を大幅に低下させ、保護溶融パウダーの溶解及び不純物の吸着に不利である。

0011

また、一段式電磁ブレーキ装置及び二段式電磁ブレーキ装置では、両方とも、水平磁極の高さ方向での位置は、調整不可であり、連続鋳造の過程において、ノズル浸漬深さ、ノズルでの流れ角度液面高さ及び引き伸ばし速度等のプロセスパラメータが変化すると、水平磁極とプロセスパラメータとのマッチング関係も変化するため、合理的で最適なマッチング関係を常時維持できず、電磁ブレーキの冶金効果を大きく影響し、さらに、不純物、気泡等の異種物質の浮きが抑制される。

0012

中国特許200810011104.7にも電磁ブレーキ装置を開示している。該電磁ブレーキ装置は、モールドの両側面の近くにモールドの高さ方向に沿って2対の縦型磁極が配置され、縦型磁極がモールド側面の近くの溶鋼表面領域及びノズルでの流れ衝突領域を覆い、定常磁場を発生し、2対の縦型磁極が発生する定常磁場によりモールドのメニスカス面の近くの溶鋼表面の揺れ及びノズルでの流れ衝突点領域の流れを制御し、該電磁ブレーキ装置のモールド側面の近い領域に対するブレーキ効果は、連続鋳造のプロセスパラメータの変化による影響が小さい。しかし、該電磁ブレーキ装置は、モールド側面に半分に取り巻かれた2つの継鉄、磁極及び励磁コイルから構成される。縦型磁極は、モールドの幅広面方向での幅に制限があり、モールドの幅が比較的大きい場合に、モールドの中心領域での定常磁場強度が比較的弱く、モールドの中心領域での下還流溶鋼の衝突深さを効果的に制御できないため、不純物、気泡等の異種物質の浮きに不利である。

0013

上記問題を解決するために、本発明は、連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する新規な縦型電磁ブレーキ装置を提供する。該縦型電磁ブレーキ装置は、ノズルから流出した溶鋼のモールド側面に対する衝突及びメニスカス面での溶鋼表面の流れを抑制すると共に、モールドの中心領域での溶鋼の流れを制御でき、モールドの中心領域での溶鋼表面の流速が遅くなること、及び溶鋼の流れによる衝突深さが深くなりすぎることを回避し、溶鋼表面の揺れ及びパウダーの巻き込みを抑制し、不純物、気泡等の異種物質の浮きを促進できる。さらに、プロセスパラメータの変化が電磁ブレーキの冶金効果に与える影響が小さい。

0014

上記目的を実現するためには、本発明は、以下の技術案を採用する。連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極、励磁コイル、縦型磁極及び継鉄を含み、上記水平磁極は一対設けられ、縦型磁極は二対設けられ、一対の上記水平磁極は浸漬式ノズルの下に位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、二対の上記縦型磁極はそれぞれモールドの両側面領域の近くに配置され、二対の縦型磁極は一対の水平磁極と交差しており、上記励磁コイル及び継鉄は、共に水平磁極に取り付けられ、励磁コイルにより電流を加えて水平磁極と縦型磁極との間に定常磁場を発生させ、モールド内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

0015

連続鋳造モールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置であって、水平磁極、励磁コイル、縦型磁極及び継鉄を含み、上記水平磁極及び縦型磁極は共に二対設けられ、一対の上記水平磁極は浸漬式ノズルの下に位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、下部水平磁極と記し、もう一対の上記水平磁極はモールド内の溶鋼表面の近くに位置し、且つモールドの幅広面に沿って配置され、上部水平磁極と記し、二対の上記縦型磁極はそれぞれモールドの両側面領域の近くに配置され、二対の縦型磁極は二対水平磁極と交差しており、上記励磁コイル及び継鉄は共に水平磁極に取り付けられ、励磁コイルにより電流を加えて水平磁極と縦型磁極との間に定常磁場を発生させ、モールド内を流れている溶鋼は定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド内の溶鋼の流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置。

0016

二対の上記縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式は以下の通りである。
(1)縦型磁極は水平磁極に垂直に嵌合される。
(2)縦型磁極はそれぞれ水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続される。
(3)縦型磁極は水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される。
(4)縦型磁極は水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される。

0017

二対の上記縦型磁極と二対の水平磁極との交差箇所での接続方式は以下の通りである。
(1)縦型磁極はそれぞれ上部水平磁極及び下部水平磁極に垂直に嵌合される。
(2)縦型磁極は下部水平磁極のみに垂直に嵌合される。
(3)縦型磁極は上部水平磁極のみに垂直に嵌合される。
(4)縦型磁極は上部水平磁極に垂直に嵌合され、且つ縦型磁極は下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続される。
(5)縦型磁極はそれぞれ下部水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続される。
(6)縦型磁極は下部水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される。
(7)縦型磁極は上部水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続され、且つ縦型磁極は下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続される。
(8)縦型磁極は上部水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される。

0018

上記縦型磁極の高さは、モールド内の溶鋼表面の上方100mmから下へ1000mmまでの領域を覆うように設置される。

0019

上記縦型磁極の幅範囲は50mm〜400mmである 。

0020

上記水平磁極と縦型磁極との間の定常磁場の磁気誘導は0.01T〜3Tである。

0021

モールド幅の調整変化及び溶鋼流れの制御の必要に応じて、モールドの幅方向において、上記縦型磁極と水平磁極との接続位置は自由に選択する。

発明の効果

0022

本発明の縦型磁極は、多種の接続方式で水平磁極に接続することができ、励磁コイルを設ける必要がなく、水平磁極での励磁コイルのみにより水平磁極と縦型磁極との間に定常磁場を発生させる。

0023

本発明は、二対の縦型磁極と一対の水平磁極又は二対の水平磁極との交差により定常磁場を発生させ、モールドの高さ方向に沿って、二対の縦型磁極によりモールドの両側面の近くの溶鋼表面及び初期凝固シェルの先端領域を覆うことができ、モールド側面の近くの、溶鋼表面からノズルでの流れの衝突領域及び水平磁極下方の溶鋼の流れ領域までを制御できることにより、ノズルから流出した溶鋼がモールド側面に衝突する前に磁場の抑制を受けてモールド側面に対する衝突及び溶鋼表面の揺れを減軽し、モールド側面のメニスカス面領域の溶鋼揺れ及びパウダーの巻き込みを制御し、初期凝固シェルの不純物及び気泡に対する捕獲を減少し、粗材の連続鋳造の品質を高めることができる。

0024

本発明の縦型磁極の高さは、モールド内の溶鋼表面の上方100mmから下へ1000mmまでの領域を覆うように設置される。つまり、モールド側面の近くの溶鋼表面の上方から浸漬式ノズルの下方の一定の深さまでの領域を覆うことができる。このようにして、連続鋳造の過程において、ノズル浸漬深さ、ノズルでの流れ角度、液面高さ及び引き伸ばし速度等のプロセスパラメータが変化したとしても、モールド側面の近くの溶鋼流れは、縦型磁極が覆う領域内に常時あるため、モールド側面の近くの溶鋼表面の揺れ及び溶鋼の衝突深さを効果的に制御することができ、そのブレーキ効果は、プロセスパラメータの変化による影響が小さくなる。

0025

本発明では、二対の縦型磁極と一対の水平磁極との交差により定常磁場を発生する場合に、モールドの幅広面に配置される水平磁極によりモールドの中心領域での溶鋼が下に流れることを制御し、溶鋼の衝突深さを減少することにより、不純物及び気泡の浮きを促進する目的を達成する。

0026

発明では、二対の縦型磁極と二対の水平磁極との交差により定常磁場を発生する場合に、縦型磁極は、モールドの溶鋼表面の近くにある一対の水平磁極と合わせて使用できる。縦型磁極と水平磁極との接続方式を確定した後、縦型磁極の磁場強度を増加することにより、モールド側面のメニスカス面での流れを制御し、メニスカス面での溶鋼表面の揺れ及びパウダーの巻き込みを防止できる。また、相対的に上部水平磁極の磁場強度を減少させるか又は上部水平磁極に電流を加えることなく、モールド内の中心領域での溶鋼表面の揺れを適当に制御することにより、溶鋼表面に一定の流速及び熱交換の能力を保持することができ、保護溶融パウダーの溶解及び不純物の吸着に有利であり、良好な電磁ブレーキ効果を得ることができる。

図面の簡単な説明

0027

図1は、本発明の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置(一対の水平磁極が設けられた)の構造模式図である。
図2は、図1の縦型電磁ブレーキ装置のモールド内の溶鋼流れ及び磁極配置の模式図である。
図3(a)は、図1の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が水平磁極に垂直に嵌合される)である。
図3(b)は、図1の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極がそれぞれ水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続される)である。
図3(c)は、図1の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される)である。
図3(d)は、図1の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と一対の水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される)である。
図4は、本発明の連続鋳造モールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置(二対の水平磁極が設けられる)の構造模式図である。
図5(a)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置のモールド内の溶鋼流れと磁極の配置の模式図(モールドの幅広面方向)である。
図5(b)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置のモールド内の溶鋼流れと磁極の配置の模式図(モールドの幅狭面方向)である。
図6(a)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極がそれぞれ上部水平磁極及び下部水平磁極に垂直に嵌合される )である。
図6(b)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が下部水平磁極のみに垂直に嵌合される )である。
図6(c)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が上部水平磁極のみに垂直に嵌合される )である。
図6(d)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が上部水平磁極に垂直に嵌合され、縦型磁極が下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続される)である。
図6(e)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極がそれぞれ下部水平磁極の上面及び下面において水平磁極に垂直に接続される)である。
図6(f)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が下部水平磁極の上面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される)である。
図6(g)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が上部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続され、縦型磁極が下部水平磁極の下面において水平磁極に垂直に接続される)である。
図6(h)は、図4の縦型電磁ブレーキ装置の二対の縦型磁極と二対水平磁極との交差箇所での接続方式の模式図(縦型磁極が上部水平磁極の下面のみにおいて水平磁極に垂直に接続される)である。
図7は、モールド側面の中心断面の縦型磁極中心の高さ方向に沿う磁場分布図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図8(a)は、電磁ブレーキがない場合の、モールド側面の近くの溶融金属液面揺れ状況図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図8(b)は、電磁ブレーキがある場合の、モールド側面の近くの溶融金属の液面揺れの状況図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図9は、850Aの電流を加える時のモールド内の溶鋼内部の磁場分布図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図10(a)は、電磁ブレーキがない場合の、モールド側面の中心断面の溶鋼の流れ場分布図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図10(b)は、電磁ブレーキがある場合の、モールド側面の中心断面の溶鋼の流れ場分布図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。
図11は、電磁ブレーキがある/ない場合の、モールド側面の中心断面の溶鋼表面の流速分布図(図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する)である。

0028

1-水平磁極,2-励磁コイル,3-縦型磁極,4-浸漬式ノズル,5-継鉄,6-溶鋼表面,7-モールド,8-凝固シェル

実施例

0029

以下、図面及び実施例を接続して本発明をさらに詳しく説明する。

0030

図1、2に示すように、連続鋳造のモールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置は、水平磁極1、励磁コイル2、縦型磁極3及び継鉄5を含み、上記水平磁極1が一対設けられ、縦型磁極3が二対設けられる。一対の上記水平磁極1は浸漬式ノズル4の下に位置し、且つモールド7の幅広面に沿って配置され、二対の上記縦型磁極3はそれぞれモールド7の両側面領域の近くに配置され、二対の縦型磁極3は一対の水平磁極1と交差する。上記励磁コイル2及び継鉄5は共に水平磁極1に取り付けられ、励磁コイル2により電流を加えて水平磁極1と縦型磁極3との間に定常磁場を発生させ、モールド7内を流れている溶鋼は、定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド7内の溶鋼流れを制御する。

0031

図4、5(a)、5(b)に示すように、連続鋳造のモールド内の溶鋼流れを制御する縦型電磁ブレーキ装置は、水平磁極1、励磁コイル2、縦型磁極3及び継鉄5を含む。上記水平磁極1及び縦型磁極3は共に二対が設けられる。一対の上記水平磁極1は浸漬式ノズル4の下に位置し且つモールド7の幅広面に沿って配置され、下部水平磁極1と呼ばれる。もう一対の上記水平磁極1はモールド7内の溶鋼表面6の近くに位置し且つモールド7の幅広面に沿って配置され、上部水平磁極1と呼ばれる。二対の上記縦型磁極3は、それぞれモールド7の両側面領域の近くに位置し、二対の縦型磁極3は二対の水平磁極1と交差する。上記励磁コイル2及び継鉄5は共に水平磁極1に取り付けられ、励磁コイル2により電流を加えて水平磁極1と縦型磁極3との間に定常磁場を発生させ、モールド7内を流れている溶鋼は、定常磁場を通過するときに溶鋼の流れ方向と反対の電磁力を受け、電磁力によりモールド7内の溶鋼流れを制御する。

0032

図3(a)〜3(d)に示すように、二対の上記縦型磁極3と一対の水平磁極1との交差箇所での接続方式は以下の通りである。
(1)縦型磁極3は水平磁極1に垂直に嵌合される。
(2)縦型磁極3はそれぞれ水平磁極1の上面及び下面において水平磁極1に垂直に接続される。
(3)縦型磁極3は水平磁極1の上面のみにおいて水平磁極1に垂直に接続される。
(4)縦型磁極3は水平磁極1の下面のみにおいて水平磁極1に垂直に接続される。

0033

図6(a)〜6(h)に示すように、二対の上記縦型磁極3と二対の水平磁極1との交差箇所での接続方式は以下の通りである。
(1)縦型磁極3はそれぞれ上部水平磁極1及び下部水平磁極1に垂直に嵌合される。
(2)縦型磁極3は下部水平磁極1のみに垂直に嵌合される。
(3)縦型磁極3は上部水平磁極1のみに垂直に嵌合される。
(4)縦型磁極3は上部水平磁極1に垂直に嵌合され、且つ縦型磁極3は下部水平磁極1の下面において水平磁極1に垂直に接続される。
(5)縦型磁極3はそれぞれ下部水平磁極1の上面及び下面において水平磁極1に垂直に接続される。
(6)縦型磁極3は下部水平磁極1の上面のみにおいて水平磁極1に垂直に接続される。
(7)縦型磁極3は上部水平磁極1の下面のみにおいて水平磁極1に垂直に接続され、且つ縦型磁極3は下部水平磁極1の下面において水平磁極1に垂直に接続される。
(8)縦型磁極3は上部水平磁極1の下面のみにおいて水平磁極1に垂直に接続される。

0034

上記縦型磁極3の高さは、モールド7内の溶鋼表面6の上方100mmから下へ1000mmまでの領域を覆うように設置される。

0035

上記縦型磁極3の幅範囲は50mm〜400mmである。

0036

上記水平磁極1と縦型磁極3との間の定常磁場の磁気誘導は0.01T〜3Tである。

0037

モールド7幅の調整変化及び溶鋼流れの制御の必要に応じて、モールド7の幅方向において、上記縦型磁極3と水平磁極1との接続位置は自由に選択する。

0038

実施例1
本実施例において、図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用し、縦型磁極3と水平磁極1は、図3(a)の接続方式を採用する。縦型磁極3の高さは、モールド7側面の、溶鋼表面6の領域から浸漬式ノズル4から流出した溶鋼の衝突点までの領域及び水平磁極1の下方領域を覆うように設置される。モールド7の断面サイズは300mm×50mmであり、縦型磁極3の高さは240mmである。

0039

水平磁極1の励磁コイル2にそれぞれ700A及び1050Aの電流を加え、モールド側面の中心断面の縦型磁極中心の高さ方向に沿う磁場分布図を図7に示す。

0040

図7に示すように、電流強度の増加に伴い、磁気誘導は増加し、水平磁極1が覆う領域の中心に最大となり、加えた電流が700Aから1050Aに増加する時に、水平磁極1の中心の最大磁気誘導は0.46Tから0.52Tに増加する一方、縦型磁極3の上端及び下端、即ち、モールド7の溶鋼表面6の近く及び水平磁極1の下方において、磁気誘導は0.21T〜0.25Tである。従って、縦型磁極3は、励磁コイル2を設けない場合に、縦型磁極3と水平磁極1との接続により、水平磁極1の励磁コイル2を利用するだけで縦型磁極2が覆う領域内で強い磁場を発生でき、モールド7内の溶鋼流れを制御する目的を達成できる。

0041

実施例2
本実施例において、図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用する。モールド7内の液面揺れをより直観的に観察するために、テスト対象低融点合金SnPbBiの溶融金属を使用する。縦型磁極3及び水平磁極1は図3(b)の接続方式を採用する。縦型磁極3の高さは、モールド7側面の、溶鋼表面6の領域から浸漬式ノズル4から流出した溶鋼の衝突点までの領域及び水平磁極1の下方領域を覆うように設置される。モールド7の厚さは100mmであり、モールド7の半幅は600mmであり、縦型磁極3の高さは440mmであり、浸漬式ノズル4の側孔傾斜角は-15°であり、浸漬式ノズル4の浸漬深さは100mmであり、その引き伸ばし速度は1.27m/minである。

0042

水平磁極1の励磁コイル2に電流を加えることにより、一対の縦型磁極3の間にあるモールド7内に0.28T程度の磁場を発生させる。電磁ブレーキがある/ない場合の、モールド側面の近くの溶融金属の液面揺れの状況図を図8(a)、図8(b)に示す。

0043

図8(a)から分かるように、磁場を加えない場合、即ち電磁ブレーキがない場合に、溶融金属の上還流速度が大きく、溶融金属表面が強烈な衝突及び揺れを受け、溶融金属表面の揺れ領域の幅が断面全体の約2/3に達する。図8(b)から分かるように、磁気誘導が0.28T程度に達する時に、溶融金属表面が安定し、且つ揺れが顕著に減少し、溶融金属表面の揺れ領域の幅が断面全体の1/3まで減少する。従って、本発明の縦型電磁ブレーキ装置は、モールド側面の近くの液面揺れを効果的に制御でき、パウダーの巻き込みの防止に有利である。

0044

実施例3

0045

本実施例において、図1の縦型電磁ブレーキ装置を採用し、縦型磁極3及び水平磁極1は図3(c)の接続方式を採用し、水平磁極1の下方の縦型磁極3の高さは0mmである。縦型磁極3の高さは、モールド7側面の、溶鋼表面6の領域から浸漬式ノズル4から流出した溶鋼の衝突点までの領域及び水平磁極1の上方領域を覆うように設置される。モールド7の断面サイズは1400mm×230mmであり、浸漬式ノズル4の側孔の傾斜角は-15°であり、浸漬式ノズル4の侵入深さは170mmであり、引き伸ばし速度は1.6m/minである。

0046

水平磁極1の励磁コイル2に850Aの電流を加え、モールド7内の溶鋼内部の磁場分布図を図9に示す。電磁ブレーキがある/ない場合の、モールド側面の中心断面の溶鋼の流れ場分布図を図10(a)、図10(b)に示す。電磁ブレーキがある/ない場合の、モールド側面の中心断面の溶鋼表面の流速分布図を図11所示に示す。

0047

図9から分かるように、溶鋼における磁気誘導は、主に水平磁極1及び縦型磁極3が覆う領域に集中し、励磁コイル2が設けられた水平磁極1が覆う領域の磁気誘導が最大であり、最大値は0.356Tであり、且つ縦型磁極3が覆う領域の磁気誘導は0.2T〜0.3T程度である。従って、縦型磁極3は、励磁コイル2を設けない場合に、縦型磁極3と水平磁極1との接続により、水平磁極1の励磁コイル2を利用するだけで縦型磁極2が覆う領域内で強い磁場を発生でき、モールド7内のお溶鋼流れを制御する目的を達成できる。

0048

図11から分かるように、電磁ブレーキの条件下で、モールド7内の溶鋼表面の最大流速は0.5m/sから0.38m/s程度に低減する。図10(b)から分かるように、水平磁極1の下方のモールド7の幅広面全体の溶鋼流れにはプラグフローが形成され、それによって下還流溶鋼の衝突深さが顕著に減少し、且つ、電磁ブレーキがない場合に形成した下還流渦心が消失し(図10(a)には、下還流渦心がはっきり見える)、不純物及び気泡の浮きに有利である。従って、本発明の縦型電磁ブレーキ装置は、モールド側面の溶鋼表面の揺れ及び溶鋼表面の流速を効果的に制御できると共に、モールド7の中心領域での溶鋼が下に流れることを制御できる。

0049

上記実施例は本発明の保護範囲を制限するものではない。本発明の範囲内での均等な実施又は変更は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれる。

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