JP2003039141A

JP2003039141A - 溶融金属の電磁撹拌装置

Info

Publication number: JP2003039141A
Application number: JP2001230249A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fujisaki; 敬介藤崎; Takashi Hirayama; 隆平山; Naohisa Honda; 尚久本田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】金属の連続鋳造装置における溶融金属の流動
制御の際に、２台の電磁撹拌手段を備えて相互に連繋運
転し、スラブ断面の中心偏析を防止し、品質改善された
金属スラブを製造する。【解決手段】金属の連続鋳造装置において、溶融金属
の流動を制御するためモールド３の外側に設置され、モ
ールド３内で電磁誘導により溶融金属１を流動させるた
めの２台の電磁撹拌手段６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２
ｂを具備した電磁撹拌装置であって、一方の電磁撹拌手
段６１ａ、６１ｂはメニスカス面５に配置し、他方の電
磁撹拌手段６２ａ、６２ｂをモールドの直下、或は金属
スラブの引出される位置に配置して、相互に連繋運転
し、電磁撹拌効果の増強を図ることにより、スラブ断面
の中心偏析を防止し、中心割れ等を防いで製品の品質を
改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は連続鋳造において、
溶融金属の流動制御に使用される電磁撹拌装置に関し、
特にその改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の金属スラブの連続鋳造に
用いられる装置の断面図であり、図１２は図１１の装置
をＡ−Ａ面から見下ろした平面図である。図１１および
図１２において、１は溶融金属、２は浸漬ノズル、３は
モールド、４は凝固シェル、５はメニスカス面、１０は
モールド長辺、１１はモールド短辺である。

【０００３】図１１において、溶融金属１は浸漬ノズル
２からモールド３内に注入されるが、溶融金属１は冷却
されたモールド３の壁面から次第に冷却されて凝固シェ
ル４を形成し、この凝固シェル４が引き抜かれて金属ス
ラブと成る。一方、図１２において、浸漬ノズル２はモ
ールド水平面の中央部に設けられ、モールド内の溶融金
属１は図１１の矢印のようにノズル口から吐き出されて
流動し、メニスカス面（溶融金属の上面）５内では図１
１及び図１２に実線矢印として示す様に、モールド短辺
１１から浸漬ノズル２に向かう反転流が生じる。

【０００４】以上述べた様な金属スラブの連続鋳造に用
いられる装置において、同一高さのモールド壁面におけ
る溶融金属の温度が不均一であると、凝固シェル４の縦
割れが発生し易い。この縦割れを防止するために、メニ
スカス面５内で溶融金属を流動させること、及び、溶融
金属を流動させる手段として電磁撹拌法を用いること
が、特開平１−２２８６４５号公報に記載されている。

【０００５】図１３は、この公開公報に記載された従来
の電磁撹拌装置を示す。図１３において、６ａ、６ｂは
それぞれ電磁撹拌コイル部、１０ａ、１０ｂはそれぞれ
モールド長辺、１１ａ、１１ｂはそれぞれモールド短辺
である。この従来の電磁撹拌装置は、モールド長辺１０
ａ及び１０ｂに沿って設けられた電磁撹拌コイル部６ａ
及び６ｂにより、モールド３内の溶融金属に一様な電磁
撹拌推力を与えて、モールド壁面に沿う循環流を溶融金
属に発生させるものであった。即ち、電磁撹拌コイル部
６ａは、モールド長辺１０ａに沿って配列された複数の
磁気コア１２ａと、この磁気コア１２ａに形成されたス
ロット１３ａに巻回されたコイル１４ａとを含んでお
り、電磁撹拌コイル部６ｂも同様に構成されている。そ
れぞれのコイル１４ａ、１４ｂは、それぞれの結線ボッ
クス７ａ、７ｂを経て３相電源８に接続されている。図
１３に示す結線はその代表例を示すものである。これに
よって、移動磁界方式の電磁撹拌推力がメニスカス面５
内の溶融金属に矢印の様に一様に与えられている。

【０００６】図１３に示される特開平１−２２８６４５
号公報に記載の電磁撹拌装置において、３相電源８の周
波数を２Hz、電流を４００Ａとしたとき、メニスカス面
内５の推力分布を汎用電磁界数値解析ソフトウエアによ
りシミュレーション計算した結果、モールド長辺１０
ａ、１０ｂに沿う推力の該長辺方向成分は、該長辺の各
位置でほぼ一定である。しかし、この装置では、電磁撹
拌力がモールド長辺に沿って溶融金属に一様に与えられ
るため、実際に得られるメニスカス面内の溶融金属の回
転流は、上記反転流と電磁撹拌力が重なり、図１２の点
線矢印の様に、モールド短辺１１から浸漬ノズル２に向
かうときは強く、浸漬ノズル２からモールド短辺１１に
向かうときは弱い流れになっていた。

【０００７】一方、メニスカス面上には、１００μφ〜
１０００μφのＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ ₂など、非金属介在
物やパウダーが浮いているが、溶融金属の回転流が不均
一で澱みがある場合には、澱み部分に非金属介在物が集
積したりパウダーが巻き込まれたりする。これらの非金
属介在物やパウダーにより溶融金属が固体に変化すると
きにはＣＯ等の気泡が発生し、また、パウダーが金属中
に残留するとブレークアウトの原因となる焼付きが発生
しやすい。従って、上記のモールド内電磁撹拌装置は、
同一高さのモールド壁面における溶融金属の温度を均一
にするのには役立つものの、凝固シェル４の縦割れを防
止するのに十分ではない。

【０００８】そこで、次のような改善が行われた。すな
わち、図１４は、公知の改良された金属スラブの連続鋳
造部を、メニスカス面上から見た図であり、長方形横断
面を有するモールド３の断面中央部に設けられた浸漬ノ
ズル２から、溶融金属がモールド３の内部に注入され
る。モールド長辺１０ａおよび１０ｂに沿って電磁撹拌
コイル部６ａおよび６ｂが設けられており、この電磁撹
拌コイル部６ａおよび６ｂによる電磁撹拌推力の分布を
調整することにより、メニスカス面５内の溶融金属にモ
ールドに沿って一様な回転流を与えるものであった。

【０００９】即ち、図１４では、電磁撹拌コイル部６ａ
によりモールド長辺１０ａに沿って付与された、モール
ド短辺１１ａから浸漬ノズル２に向かう電磁撹拌推力を
Ｐ、浸漬ノズル２からモールド短辺１１ｂに向かう電磁
撹拌推力をＱとし、電磁撹拌コイル部６ｂにより、モー
ルド長辺１０ｂに沿って付与された、モールド短辺１１
ｂから浸漬ノズル２に向かう電磁撹拌推力をＲ、浸漬ノ
ズル２からモールド短辺１１ａに向かう電磁撹拌推力を
Ｓとするとき、推力Ｐおよび推力Ｑと推力Ｒおよび推力
Ｓとが相互に逆向きであり、且つ、推力Ｑを推力Ｐより
も大きく、推力Ｓを推力Ｒよりも大きくする。電磁撹拌
推力をこのように分布させ、推力の大きさを調整するこ
とにより、メニスカス面内の溶融金属に、上から見て時
計回りの一様な回転流が与えられた。一方、同図におい
て、電磁撹拌推力を逆向きにし、推力Ｐを推力Ｑよりも
大きく、推力Ｒを推力Ｓよりも大きくすることにより、
反時計回りの一様な回転流を与えることができた。この
ような電磁撹拌推力は、３相リニアモータの原理により
電磁コイルと３相交流電流源とにより実現された。すな
わち、このような作用は連続鋳造の操業条件に応じた適
正な周波数、電圧、電流等の電磁撹拌条件を設定するこ
とにより、メニスカス面５内の溶融金属にモールド辺に
沿った一様な回転流を与えるものであった。

【００１０】金属スラブの連続鋳造において、浸漬ノズ
ルから吐出した溶融金属は、モールド短辺に衝突して反
転流となり、図１２のように、メニスカス面５内では、
実線矢印で示すようにモールド短辺１１から浸漬ノズル
２に向かう流れとなるが、このような公知の改良より、
図１４に示すように、メニスカス面５内において、浸漬
ノズル２からモールド短辺１１に向かう電磁撹拌推力Ｑ
およびＳを、モールド短辺１１から浸漬ノズル２に向か
う電磁撹拌推力ＰおよびＲよりも大きくすることによ
り、上述のようにメニスカス面５内の溶融金属に一様な
時計方向の回転流を与えることができ、上記定常状態で
は推力の関係を逆にすることにより反時計方向の回転流
を与えることができることは云うまでもない。これによ
り、メニスカス面５内の溶融金属に反転流を考慮した適
正な電磁撹拌推力が与えられるため、溶融金属はモール
ド壁１０ａ、１１ｂ、１０ｂ、１１ａに沿って一様に回
転流動する。このため定常状態では溶融金属の澱みがな
くなり、溶融金属中の非金属介在物の集積や、メニスカ
ス面５上のパウダーの巻き込み等が防止され、縦割れ等
の表面欠陥のない金属スラブを得ることができる。

【００１１】上述のような動作は、図１５に示す回路結
線により実現されている。即ち、図１５の結線により電
磁撹拌推力を上述のように分布させ、推力Ｑを推力Ｐよ
り大きく、推力Ｓを推力Ｒより大きくすることにより、
メニスカス面内の溶融金属に、上から見て時計回りの一
様な回転流が与えられ、電磁撹拌推力を逆向きにし、推
力Ｐを推力Ｑよりも大きく、推力Ｒを推力Ｓよりも大き
くすることにより、反時計回りの一様な回転流を与える
ことができる。図１５において、６ａ、６ｂはそれぞれ
電磁撹拌コイル部、７ａ、７ｂはそれぞれ結線ボック
ス、８は３相インバータ、９は指令ボックス、１０ａ、
１０ｂはそれぞれモールド長辺、１４ａ、１４ｂはそれ
ぞれコイルである。

【００１２】上記電磁撹拌装置では、図１５に示すよう
に、モールド長辺１０ａ側においては、電磁撹拌コイル
部６ａのコイル１４ａと接続手段である結線ボックス７
ａの配線とで構成される回路がＡとＢに２分割される。
一方、モールド長辺１０ｂ側においては、電磁撹拌コイ
ル部６ｂのコイル１４ｂと接続手段である結線ボックス
７ｂの配線で構成される回路がＣとＤに２分割されてい
る。回路Ａおよび回路Ｃと、回路Ｂおよび回路Ｄとは浸
漬ノズル２に対してそれぞれ点対称であり、回路Ａと回
路Ｂは互いに並列で異なるインピーダンスを有し、回路
Ｃと回路Ｄも互いに並列で異なるインピーダンスを有し
ている。図１５に示す装置の回路は図１６に示すよう
に、回路Ａおよび回路ＣはＹ結線（星状結線）、回路Ｂ
および回路Ｄは△結線（環状結線）となっており、各回
路のインピーダンスは回路Ａおよび回路Ｃが回路Ｂおよ
び回路Ｄよりも大きくなっている。このため、図１５の
メニスカス面５内の矢印で示すように、２つのモールド
長辺１０ａ、１０ｂに沿う電磁撹拌推力が互いに逆向き
で、かつ浸漬ノズル２からモールド短辺に向かう方向の
電磁撹拌推力が、モールド短辺から浸漬ノズル２に向か
う方向の電磁撹拌推力よりも大きい。従って、指令ボッ
クス９で、連続鋳造の操業条件に応じた適正な周波数、
電圧、電流等の電磁撹拌条件を設定することにより、メ
ニスカス面５内の溶融金属にモールドに沿った一様な回
転流が与えられる。

【００１３】以上述べたように、金属スラブの連続鋳造
において、浸漬ノズルから吐出した溶融金属はモールド
短辺１１に衝突して反転流となり、メニスカス面５内で
は、モールド短辺１１から浸漬ノズル２に向かう流れが
発生する。しかし、従来の改良された電磁撹拌装置によ
れば、図１４に示すように、メニスカス面５内において
浸漬ノズル２からモールド短辺１１に向かう電磁撹拌推
力ＱおよびＳを、モールド短辺１１から浸漬ノズル２に
向かう電磁撹拌推力ＰおよびＲよりも大きくすることに
より、メニスカス面５内の溶融金属に一様な時計回りの
回転流を与えることができる。この場合、電磁撹拌の条
件は、周波数、電圧、電流等、電源の条件を指令ボック
ス９の設定により調整し、また電磁撹拌コイル部６と結
線ボックス７ａ、７ｂとで構成される各回路のインピー
ダンスの設定により調整することができる。このような
改良では、メニスカス面内の溶融金属に反転流を考慮し
た適正な電磁撹拌推力を与えられ、溶融金属はモールド
壁に沿って一様に回転流動するので、溶融金属の澱みが
なくなり、溶融金属中の非金属介在物の集積や、メニス
カス面上のパウダーの巻き込み等が防止され、縦割れ等
の表面欠陥のない金属スラブを得ることができる。

【００１４】図１５に示した改良において、３相電源の
周波数２Hz、電流５２５Ａ、回路Ａ、Ｃにおける電流密
度を２．２４８×１０⁶AT/m²、回路Ｂ、Ｄにおける電
流密度を３．８９３×１０⁶AT/m²としたときのメニス
カス面５内の電磁撹拌推力の分布は、モールド短辺１１
から浸漬ノズル２に向かう推力成分は小さく、浸漬ノズ
ル２からモールド短辺１１に向かう推力成分は大きくな
っていた。従って、このような装置により電磁撹拌を行
うと、メニスカス面内の溶融金属の反転流と同じ方向に
は小さい推力が、反対の方向には大きい推力が与えられ
るので、モールドに沿った一様な回転流が得られ、溶融
金属流に澱みが生じることがなく、表面欠陥のない金属
スラブが得られている。

【００１５】金属スラブの連続鋳造においては、浸漬ノ
ズル２の吐出口に溶融金属中の非金属介在物が付着する
等の原因により、溶融金属の吐出流速が各吐出口毎に変
動することがある。この場合、メニスカス面内の溶融金
属の流動は連続的に変動するので、上述のように一様な
電磁撹拌推力を付与したのでは、一様な回転流を安定し
て得ることができない。また、メニスカス面内の溶融金
属には、回転のほか、反転流に対するブレーキや加速と
いった種々の形態の推力を与えることも望まれる。しか
し、上記の電磁撹拌は３相１電源を用いて行われてお
り、連続的に変わる溶融金属の流動に対して連続的に推
力を変化させることは困難であった。更に、両モールド
長辺１０に沿う電磁撹拌推力が互いに干渉して、推力の
渦が生じ、その澱み部のシェルに縦割れ等の表面欠陥が
発生しやすい場合もあった。

【００１６】従って、鋼等の金属スラブの連続鋳造にお
いて、モールド内の溶融金属をメニスカス面内で一様に
回転させ、あるいは反転流に対してブレーキや加速作用
等をなす適正な推力分布を付与するとともに、溶融金属
の流動が連続的に変動する場合においても、電磁撹拌推
力を連続的に変化させ、また撹拌推力の渦による問題も
解決して、表面性状の優れた金属スラブを得ることが必
要である。このような要求は、２つの電磁撹拌コイル部
と上記各電源とを接続する結線ボックスと、各電源に対
応した電源制御部とから成る装置により満足される。す
なわち、上記各電磁撹拌コイル部は複数個の磁極がモー
ルド長辺に沿って配列され、各磁極にはコイルが巻回さ
れた移動磁界方式である。このコイルと結線ボックスの
配線とで構成される回路がそれぞれ２分割され、分割さ
れた合計４つの回路の任意の２つずつのユニットがそれ
ぞれ別々の電源に接続されているか、あるいは上記４つ
の回路がそれぞれ別々の電源に接続されたものである。

【００１７】図１７は上記多電源方式に係る金属スラブ
の連続鋳造装置をメニスカス面上から見た断面、および
電磁撹拌コイル部の結線例を示す説明図である。横断面
がほぼ長方形を有するモールド３の断面中央部では、そ
こに設けられた浸漬ノズル２から溶融金属が注入され
る。また、２つのモールド長辺１０ａ、１０ｂに沿って
それぞれ電磁撹拌コイル部６ａ、６ｂが設けられている
ので、それぞれの電磁撹拌推力により、メニスカス面５
内で溶融金属の流動が制御される。図１７に示した装置
では、２つの電源、すなわち第１の電源２４および第２
の電源２５を使用する。２つの電磁撹拌コイル部６ａ、
６ｂの各コイル１４と各電源とを接続する回路はそれぞ
れ２分割され、分割された計４つの回路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の任意の２つずつの組合せが、それぞれ別々の電源２
４、２５に接続されている。各回路のコイルによって、
電磁撹拌推力が制御される。具体的には、３通りの組合
せがあり、これら３通りの組合せは、スイッチボックス
２１の切替えにより実施される。操業中、適宜、スイッ
チを切替えてもよく、あるいはスイッチボックス２１を
使用せずに予め組合せを設定しておいてもよい。

【００１８】即ち、上記の公知改善方式によれば電磁撹
拌推力により与えられた時計回り、或は反時計回りの一
様な回転流と、浸漬ノズルから吐き出された溶融金属の
反転流との合成により定常的には一様な溶融金属流が得
られている。一方、溶融金属から得られる金属スラブの
連続鋳造においては、溶融金属は図１８に示すように下
方斜めに下降してゆき、その下端で金属スラブが生成さ
れる。図１８において、１は溶融金属、２はノズル、２
ａ、２ｂはそれぞれノズル噴出口、３はモールド、４は
凝固シェル、５はメニスカス面、１００は凝固界面、１
０１はクレータエンドである。図１８において、ノズル
噴出口２ａ、２ｂからモールド３内に注入された溶融金
属１は斜め下方に下降してゆき、金属スラブが生成され
る。金属スラブの先端部では溶融金属が部分的に冷却さ
れ、条件に依っては、その融点より低い温度になって固
体化されるが、冷却の進まない場所も存在するため、そ
の融点より高い温度に保たれて、溶融されたままの部分
も存在する。このような状態では、高い温度の部分と低
い温度の部分とが共存して、スラブ断面の中心偏析が発
生し、中心割れ等により金属スラブの品質を劣化させて
しまうことになる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記電磁撹拌によって
溶融金属に時計方向或は反時計方向に一様な回転力を与
えるので、電磁撹拌装置のコイル部の配置されている位
置では、溶融金属の温度は同一レベル面内で一様に保た
れている。しかし、溶融金属が斜め下方に引出されてゆ
くのに伴って、斜め下方では冷却条件が一様ではなくな
るため、冷却が進行して金属の温度が融点以下になって
固体化される部分と、冷却の進行が遅くて金属の温度が
融点以上に保たれて液状のままになっている部分とが混
在する。このような状態では鋳片の品質が一様ではなく
なるため、組成の一様性が失われ、縦割れの発生など、
信頼性が劣化する要因となり、品質と信頼性の両面から
好ましくない。本発明は、溶融金属が斜め下方に引出さ
れてゆく際に、モールド直下と斜め下方とで冷却条件が
一様ではないため、溶融金属に生ずる温度差にもとづく
品質劣化を解決することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による溶融金属の
電磁撹拌装置は、溶融金属を注入するための浸漬ノズル
を上部に備えていて、前記浸漬ノズルから注入された溶
融金属が冷却された内部壁面により次第に冷却されて形
成された凝固シェルが下方から斜め下方に引き抜かれて
ゆくときに金属スラブを生成するためのモールドの外側
に設置され、上記浸漬ノズルからモールド内部に注入さ
れた溶融金属のモールド壁面における温度分布を均一に
するため、溶融金属のメニスカス面内で全体的或は選択
的に電磁誘導を与えて、そのリニアモーターの作用によ
り溶融金属を時計方向、或は反時計方向に流動させるた
めの第１の電磁撹拌手段と、前記第１の電磁撹拌手段の
配置されている位置より下方に配置されていて、前記第
１の電磁撹拌手段と連繋して動作するように制御された
第２の電磁撹拌手段とを具備して構成したことを特徴と
するものである。

【００２１】更に、上記の溶融金属の電磁撹拌装置で
は、上記第１及び第２の電磁撹拌手段の相互に連繋した
運転は、上記第１の電磁撹拌手段の内部における溶融金
属流と上記第２の電磁撹拌手段の内部における溶融金属
流とがそれぞれ正転、逆転、或は互に正逆反転の状態で
あるようにシーケンス制御する制御手段を備えたことを
特徴とするものである。

【００２２】更に、上記の各溶融金属の電磁撹拌装置に
おいて、上記第２の電磁撹拌手段は、その配置されてい
る位置が上記モールド内に設けられたノズル噴出口の直
下であるように構成したものであることを特徴とするも
のである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明につ
いて詳細に説明する。図１は、本発明による溶融金属の
電磁撹拌装置の第１の実施例を示す断面図である。図１
において、１は溶融金属、２は浸漬ノズル、２ａ、２ｂ
はそれぞれノズル噴出口、３はモールド、４は凝固シェ
ル、５はメニスカス面、６１ａ、６１ｂは第１の電磁撹
拌手段のコイル部、１００は凝固界面である。図１にお
いて、ノズル噴出口２ａ、２ｂから噴出して矢印に示す
ようにモールド３内へ注入された溶融金属は、モールド
３の内壁に形成された凝固シェル４の方向に流れ、凝固
シェル４に沿ってモールド３の上方及び下方に向かう。
上方に向かった溶融金属の流れはモールド３の壁面に形
成された凝固シェル４に沿ってメニスカス面５に向か
う。一方、下方に向かった溶融金属１の流れは徐々に冷
却されて製品となる。即ち、溶融金属１は冷却されなが
ら下方に向かう。

【００２４】図１に示す第１の電磁撹拌手段のコイル部
６１ａ、６１ｂはモールド３内でメニスカス面５の位置
レベルに配置されている。一方、第２の電磁撹拌手段の
コイル部６２ａ、６２ｂはモールド３に浸漬されたノズ
ル２のノズル噴出口２ａ、２ｂの位置レベルに配置され
ている。第１の電磁撹拌手段のコイル部６１ａ、６１ｂ
をＡ−Ａで切断して上面からみた図は従来の電磁撹拌装
置のコイル部６ａ、６ｂとほぼ同様な形状をしており、
その動作は従来の電磁撹拌装置のコイル部６ａ、６ｂと
同様なモードである。すなわち、モールド３内ではノズ
ル２が備えられていて、溶融金属１がノズル噴出口２
ａ、２ｂから噴出しているので、溶融金属流が発生して
電磁撹拌による溶融金属の流れに影響を与える。このた
め、従来技術で説明したように電磁撹拌手段のコイル部
６１ａ、６１ｂを２分割して、撹拌力をノズル２の左側
と右側とで異なった値にして、合成撹拌力が一様になる
ように調整している。一方、第２の電磁撹拌手段のコイ
ル部６２ａ、６２ｂはノズル２の噴出口２ａ、２ｂの直
下に相当する位置レベルに配置され、第１の電磁撹拌手
段のコイル部６１ａ、６１ｂと同様にノズル２から噴出
した溶融金属流の影響を受ける。従って、この場合も、
第１の電磁撹拌手段のコイル部６１ａ、６１ｂと同様な
改良を加え、合成撹拌力が一様になるように調整する。

【００２５】図２は、図１の電磁撹拌手段の制御系を図
示したものである。即ち、図１に示す溶融金属の電磁撹
拌装置において、第１の電磁撹拌手段のコイル部６１
ａ、６１ｂをＡ−Ａで切断して上面からみるとともに、
第２の電磁撹拌手段のコイル部６２ａ、６２ｂをＢ−Ｂ
で切断して上面からみて、その制御系とともに図示した
ものが図２である。図２において、２はノズル、３はモ
ールド、１０はモールド３の長辺、１１はモールド３の
短辺、６１ａ、６１ｂはそれぞれ第１の電磁撹拌手段の
コイル部、６２ａ、６２ｂはそれぞれ第２の電磁撹拌手
段のコイル部、２００は第１及び第２の電磁撹拌手段の
制御手段、２０１は第１及び第２の電磁撹拌手段の電
源、２０２は制御手段２００に対して電磁撹拌手段の動
作条件と動作シーケンスを指示するための指令信号発生
部である。

【００２６】図２において、第１の電磁撹拌手段のコイ
ル部６１ａ、６１ｂに隣接したモールド３内で、一様な
電磁撹拌力がモールド長辺１０に沿って与えられたと
き、溶融金属の回転流は溶融金属の噴出に伴う反転流と
電磁撹拌力とが重なり、点線矢印に示すようにモールド
短辺１１からノズル２に向かうときには強く、ノズル２
からモールド短辺１１に向かうときには弱い流れになっ
ている。しかし、ノズル噴出口２ａ、２ｂの直下の部分
では、溶融金属１の噴出に伴う溶融金属１の流れは、図
３から判るようにメニスカス面５とは逆方向になってい
る。このため、一様な第２の電磁撹拌力がモールド長辺
１０に沿って与えられたとき、溶融金属の回転流は、溶
融金属の噴出に伴う噴出流と電磁撹拌力とが重なり、点
線矢印に示すようにモールド短辺１１からノズル２に向
かうときには弱く、ノズル２からモールド短辺１１に向
かうときには強い流れになっている。

【００２７】上述のように、第１の電磁撹拌手段の動作
について、溶融金属１の流れは、ノズル２の左側であっ
てモールド長辺１０のコイル部６１ａの側（第１の領
域）、ノズル２の右側であってモールド長辺１０のコイ
ル部６１ａの側（第２の領域）、ノズル２の左側であっ
てモールド長辺１０のコイル６１ｂの側（第３の領
域）、ノズル２の右側であってモールド長辺１０のコイ
ル部６１ｂの側（第４の領域）で異なる。従って、これ
らの４分割された、各領域ごとに溶融金属流を制御する
必要があり、このような分割された各領域ごとの制御は
従来の方式と同様にして行うことができる。すなわち、
上記第１の領域で点線で表される撹拌力よりも上記第２
の領域で点線で表される撹拌力を大きく、上記第３の領
域で点線で表される撹拌力を上記第４の領域で点線で表
される撹拌力よりも大きくして相互に相等しくすれば、
時計方向の一様な溶融金属流を得ることができる。

【００２８】一方、第２の電磁撹拌手段の動作について
も同様に考えることができる。すなわち、溶融金属１の
流れは、ノズル２の左側であってモールド長辺１０のコ
イル部６２ａの側（第１の領域）、ノズル２の右側であ
ってモールド長辺１０のコイル部６２ａの側（第２の領
域）、ノズル２の左側であってモールド長辺１０のコイ
ル部６２ｂの側（第３の領域）、ノズル２の右側であっ
てモールド長辺１０のコイル部６２ｂの側（第４の領
域）で異なる。第１の電磁撹拌手段のコイル部と同様
に、第２の電磁撹拌手段のコイル部についても、これら
の４分割された各領域ごとの制御は従来の方式と同様に
して行うことができる。すなわち、上記第１の領域で撹
拌力を溶融金属流の作用より大きくして点線で表される
右向きの撹拌力を与え、且つ、上記第２の領域で点線で
表される右向きの撹拌力を調整して上記第１の領域で点
線で表される右向きの撹拌力に等しくし、且つ、上記第
４の領域で撹拌力を溶融金属流の作用より大きくして点
線で表される左向きの撹拌力を与え、且つ、上記第３の
領域で点線で表される左向きの撹拌力を調整して上記第
４の領域で点線で表される左向きの撹拌力に等しくすれ
ば、時計方向の一様な溶融金属流を得ることができる。

【００２９】上記第１及び第２の電磁撹拌手段の撹拌力
による回転力は、いずれも時計方向であるので、第１の
電磁撹拌手段の上記４領域の撹拌力、並びに第２の電磁
撹拌手段の上記４領域の撹拌力を制御手段２００により
制御すれば、第１及び第２の電磁撹拌手段の撹拌力によ
る回転の効果を相乗させることができる。このように制
御すれば、第１の電磁撹拌手段の撹拌力による回転流
を、第２の電磁撹拌手段の撹拌力による回転流に適合さ
せることができるので、撹拌力は１台の電磁撹拌手段を
使った場合、或は２台の電磁撹拌手段を独立に運転した
場合に比較して、大きな撹拌効力が発生する。

【００３０】ここで、時計方向の溶融金属の流れを正転
状態、反時計方向の溶融金属の流れを逆転状態であると
する。第１及び第２の電磁撹拌手段の内部での溶融金属
の流れは各電磁撹拌手段のコイル部に加える多相交流電
力の電圧、周波数、位相などによって制御されるので、
制御手段２００では第１の電磁撹拌手段のコイル部６１
ａ、６１ｂ、及び第２の電磁撹拌手段のコイル部６２
ａ、６２ｂに加える多相交流電力の電圧、周波数、位相
などを適宜、調整して最適化を図る。最適化が図られた
とき、各コイル部に印加する多相交流電力によって、電
磁撹拌手段には次のような４つの動作モードが存在す
る。

【００３１】すなわち、上述の動作モードでは第１の電
磁撹拌手段が正転状態であって、第２の電磁撹拌手段が
正転状態である。これを第１の動作モードとする。第２
の動作モードでは第１の電磁撹拌手段が正転状態であっ
て、第２の電磁撹拌手段が逆転状態である。第３の動作
モードでは第１の電磁撹拌手段が逆転状態であって、第
２の電磁撹拌手段が正転状態である。第４の動作モード
では第１の電磁撹拌手段が逆転状態であって、第２の電
磁撹拌手段が逆転状態である。これら４つの動作モード
をまとめて図４に示す。第１及び第２の電磁撹拌手段に
おいて、指令信号発生部２０２は、例えば制御手段２０
０に対して次の図５に示すような動作モードの指令を図
示したシーケンスで出すことができる。図５に示すよう
な指令はプログラム制御によって送出することができ、
指令信号発生部２０２への指令の読み込みにより任意に
設定できる。

【００３２】上述のように第２の電磁撹拌手段におい
て、コイル部をノズルの直下に取付けたものは、ノズル
からの溶融金属の噴出をたくみに利用できるが、その他
の位置に取付けることもできる。すなわち、第２の電磁
撹拌手段のコイル部をモールドの直下に配置したもので
は、モールドが軽量化され、モールドの交換が容易にな
る。図６は、本発明の第２の実施例を示す説明図であ
る。図６では第１の電磁撹拌手段のコイル部をモールド
のメニスカス面に配置し、第２の電磁撹拌手段のコイル
部をモールドの直下に配置してある。図６において、１
は溶融金属、２はノズル、２ａ、２ｂはノズル噴出口、
３はモールド、４は凝固シェル、５はメニスカス面、６
１ａ、６１ｂはそれぞれ第１の電磁撹拌手段のコイル
部、６２ａ、６２ｂはそれぞれ第２の電磁撹拌手段のコ
イル部である。

【００３３】図６において、ノズルから噴出した溶融金
属１はモールド３内を下方に引出されてゆくが、メニス
カス面では噴出した溶融金属１の流れと第１の電磁撹拌
手段の撹拌力とが加えられ撹拌が行われる。ノズル噴出
口２ａ、２ｂから噴出した溶融金属１はモールド３の側
壁に沿って上方に移動し、メニスカス面５をノズル２の
方向に向かって移動する。このため、第２の電磁撹拌手
段のコイル部６２ａ、６２ｂではノズル２の影響は考慮
しなくてもよいと考えられる。従って、第２の実施例で
は第１及び第２の電磁撹搾手段のコイル部の結線は図７
に示すようになる。図７において、２はノズル、３はモ
ールド、１０はモールド３の長辺、１１はモールドの短
辺、６１ａ、６１ｂはそれぞれ第１の電磁撹拌手段のコ
イル部、６２ａ、６２ｂはそれぞれ第２の電磁撹拌手段
のコイル部、２００は制御手段、２０１は電源、２０２
は指令信号発生部である。

【００３４】図７に示す第２の実施例において、第１の
電磁撹拌手段は、図２に示す第１の実施例と同様な動作
をする。従って、溶融金属流は、ノズル２から噴出した
溶融金属の流れと、電磁撹拌による溶融金属の流れとを
相乗したものである。一方、第２の電磁撹拌手段ではノ
ズル２から噴出した溶融金属流の影響は無視できると考
え、電磁撹拌による溶融金属流のみを取扱う。従って、
制御手段２００が第１の電磁撹拌手段のコイル部６１
ａ、６１ｂを制御する場合には、それぞれのコイル部６
１ａ、６１ｂを２分割して、合計４ユニットから成る各
ユニットの制御を行う。制御は、図２におけるものと同
様である。一方、第２の電磁撹拌手段のコイル部６２
ａ、６２ｂでは一様な溶融金属流を発生させる単純な制
御方式が採用される。

【００３５】この場合、第１及び第２の電磁撹拌手段の
動作モードについては、第１の実施例において図４に示
した４動作モードが適用される。すなわち、第１の電磁
撹拌手段が正転状態のとき、第２の電磁撹拌手段では正
転状態と逆転状態とが存在し、一方、第１の電磁撹拌手
段が逆転状態のとき、第２の電磁撹拌手段では正転状態
と逆転状態とが存在する。これらの動作モードは上述し
た制御手段、電源、指令信号発生部より成る装置により
実現することができる。

【００３６】図８は本発明の第３の実施例を示す説明図
であり、第２の電磁撹拌手段のコイル部はモールド３の
下方に装着されている。図８において、１は溶融金属、
２はノズル、２ａ、２ｂはそれぞれノズル噴出口、３は
モールド、４は凝固シェル、６１ａ、６１ｂはそれぞれ
第１の電磁撹拌手段のコイル部、６２ａ、６２ｂはそれ
ぞれ第２の電磁撹拌手段のコイル部、１００は凝固界面
である。第１及び第２の電磁撹拌手段による制御モード
は、図７に示すものとほぼ同様である。

【００３７】このように、金属スラブが生成されるのに
伴って溶融金属が中央部に集中してくるので、上の場合
には第２の電磁撹拌手段の作用が弱くなる。そこで、図
９は第２の電磁撹拌手段のコイル部をロールとロールと
の間に配置した第４の実施例を示す説明図である。図９
を図８と比較すると、第２の電磁撹拌手段のコイル部６
２ａ、６２ｂの溶融金属に対する移動効果を大きくして
いる。

【００３８】図１０は、図９において電磁撹拌手段のコ
イル部６２ａ、６２ｂと溶融金属との位置関係を示す説
明図であり、図９において第２の電磁撹拌手段のコイル
部をＢ−Ｂで切断した図である。図１０において、１は
金属スラブ、６２ａ、６２ｂはそれぞれ第２の電磁撹拌
手段のコイル部、１００は凝固界面である。図１０から
判るように、第２の電磁撹拌手段のコイル部６２ａ、６
２ｂは金属スラブに近接している。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
融金属を注入するための浸漬ノズルを備え、金属スラブ
を生成するためのモールドの外側に溶融金属を撹拌する
ための第１及び第２の電磁撹拌手段を備えているので、
溶融金属の撹拌効果を大きくすることができ、製品とな
る金属スラブの一様性が改善され、品質のむら等の品質
管理上の問題を著しく改善できると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶融金属の電磁撹拌装置の第１の
実施例を示す断面図である。

【図２】図１の電磁撹拌手段の制御系を示す説明図であ
る。

【図３】モールド内における溶融金属の流れを示す説明
図である。

【図４】第１及び第２の電磁撹拌手段の動作を組合わせ
た動作モードを示す説明図である。

【図５】指令信号発生部の指令の実施例を示す説明図で
ある。

【図６】本発明による溶融金属の電磁撹拌装置の第２の
実施例を示す説明図である。

【図７】図６の電磁撹拌手段の制御系を示す説明図であ
る。

【図８】本発明による溶融金属の電磁撹拌装置の第３の
実施例を示す説明図である。

【図９】本発明による溶融金属の電磁撹拌装置の第４の
実施例を示す説明図である。

【図１０】図９に示す電磁撹拌手段のコイル部と溶融金
属との位置関係を示す説明図である。

【図１１】従来の金属スラブの連続鋳造に用いられる装
置の断面図である。

【図１２】図１１に示す装置をＡ−Ａ面から見下ろした
平面図である。

【図１３】従来の電磁撹拌装置を示す説明図である。

【図１４】従来の改良型の金属スラブの連続鋳造部をメ
ニスカス面上から見た説明図である。

【図１５】図１４に示す動作を実現する回路結線図であ
る。

【図１６】図１５に示す回路に供給する電源の結線図で
ある。

【図１７】多電源方式に係る金属スラブの連続鋳造装置
をメニスカス面から見た説明図である。

【図１８】金属スラブの生成過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１，８…溶融金属２…ノズル２ａ，２ｂ…ノズル口３…モールド４…凝固シェル５…メニスカス面６，６ａ，６ｂ，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，…電磁撹拌
手段のコイル部７ａ，７ｂ…結線ボックス８…３相インバータ９…指令ボックス１０，１０ａ，１０ｂ…モールド長辺１１，１１ａ，１１ｂ…モールド短辺１４ａ，１４ｂ…コイル２１…スイッチボックス２２…制御ボックス２３…センサー１００…凝固界面１０１…クレータエンド２００…制御手段２４，２５，２０１…電源２０２…指令信号発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｄ 11/115 Ｂ２２Ｄ 11/115 Ｒ (72)発明者本田尚久福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内Ｆターム(参考） 4E004 AA09 GB01 GB02 GB03 MB12 MB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を注入するための浸漬ノズルを
上部に備えていて、前記浸漬ノズルから注入された溶融
金属が冷却された内部壁面より次第に冷却されて形成さ
れた凝固シェルを内部壁面に含み、前記凝固シェルが下
方から斜め下方に引き抜かれてゆくときに金属スラブを
生成するためのモールドの外側に設置され、前記浸漬ノ
ズルから前記モールド内部に注入された溶融金属の前記
モールド壁面における温度分布を均一にするため、前記
溶融金属のメニスカス面内で全体的或は選択的に電磁誘
導を与えて、そのリニアモーターの作用により前記溶融
金属を時計方向、或は反時計方向に流動させるための第
１の電磁撹拌手段と、前記第１の電磁撹拌手段の配置さ
れている位置より下方に配置されていて、前記第１の電
磁撹拌手段と連繋して動作するように制御された第２の
電磁撹拌手段とを具備して構成したことを特徴とする溶
融金属の電磁撹拌装置。
【請求項２】請求項１項記載の溶融金属の電磁撹拌装
置であって、前記第１及び第２の電磁撹拌手段の相互に
連繋した動作が、前記第１の電磁撹拌手段の内部におけ
る溶融金属流と前記第２の電磁撹拌手段の内部における
溶融金属流とがそれぞれ正転、逆転、或は互に正逆反転
の状態であるようにシーケンス制御する制御手段を備え
たことを特徴とする溶融金属の電磁撹拌装置。
【請求項３】請求項１または２項記載の溶融金属の電
磁撹拌装置であって、前記第２の電磁撹拌手段は、その
配置されている位置が前記モールド内に設けられたノズ
ル噴出口の直下であるように構成したことを特徴とする
溶融金属の電磁撹拌装置。