JP2009248110A - 電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オートジョイント方式を採用せずに、電源に接続する電源ケーブルの数を少なくする。
【解決手段】鋳型２内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させるために、鋳型長辺２ａの外周にｎ個（ｎは２以上の自然数）配置する、ティース部１ａの外側に巻き線１ｂを施した２個の励磁コイルと、これら２個の励磁コイルの巻き線１ｂのさらに外側に巻き線１ｃを施してひとまとめにした１個の励磁コイルの、合計３個の励磁コイルを有する電磁コイルを、鋳型２を挟んで１８０度回転対称に配置した、兼用電磁コイル装置１の各励磁コイルの接続端子と電源１１，１２を電源ケーブル１５で接続する方法である。回転対称となる電磁コイル同士における、一方の接続端子スタート側と他方の接続端子エンド側を接続し、他方の接続端子スタート側と一方の接続端子エンド側を、中継盤１４に接続する。
【効果】中継盤に接続する電源ケーブルの数を半分以下にできる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電磁ブレーキと電磁攪拌の２つの機能を併せ持った兼用電磁コイル装置と電源を電源ケーブルによって接続する方法に関するものである。

例えば、自動車用鋼板等に使用される極低炭素鋼を連続鋳造する場合は、表面品質の改善を目的として、鋳型内に注入された溶鋼を積極的に水平攪拌する、いわゆる電磁攪拌が採用されている。

一方、厚鋼板等に使用される、炭素分を０．０７〜０．１６質量％程度含有した中炭素鋼を連続鋳造する場合は、中心偏析の改善や、ブレイクアウトなどの操業トラブルの抑制を目的として、溶鋼流動を制動する、いわゆる電磁ブレーキが採用されている。

このように、用途の違いによって鋳造する鋼の成分が異なり、要求される品質レベルや操業上の課題が異なる。従って、多様な成分の鋼を１つの連続鋳造機で鋳造する場合、電磁攪拌装置と電磁ブレーキ装置を連続鋳造用鋳型に搭載する必要がある（例えば特許文献１）。
特開平０５−１７７３１７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような、電磁攪拌装置と電磁ブレーキ装置を個々に搭載する設備では、大きな設置スペースが必要になると共に、設備コストも高くなるという問題がある。

この問題を解決するために、発明者らは、電磁攪拌装置と電磁ブレーキ装置の２つの機能を併せ持った１つの連続鋳造用鋳型内電磁力制御装置（以下、兼用電磁コイル装置と言う。）を提案した（例えば特許文献２）。
特開２００５−３４９４５４号公報

この特許文献２で提案した兼用電磁コイル装置の場合、特許文献１の電磁攪拌装置と電磁ブレーキ装置を個々に搭載するものに比べて、必要とする設備のスペースを小さくできる。

しかしながら、電磁ブレーキには直流電源、電磁攪拌には交流電源がそれぞれ必要であり、直流電流と交流電流を選択的に印加するための電流切替え装置（以下、切替え盤という。）が必要となる。

また、当業者の一般的な設計思想では、励磁コイルの端子数と同じ数だけ、兼用電磁コイル装置と電源を接続する電源ケーブルが必要となるので、電源ケーブル数が多くなる。電源ケーブル数が多くなると、例えば、設備交換時の中継盤での解結線の作業時間が長くなることや、結線方法を誤るというトラブルが発生する確率も高くなる。

これらの問題を解決するために、複数の電源ケーブル接続部をひとまとめにして機械的に接続する方法（以下、オートジョイント方式という。）が、特許文献３に開示されている。
特開２００２−３０７１４６号公報

しかしながら、特許文献３のオートジョイント方式は、電磁石用の大電力を確実に伝達するために、定常的な保守が必須である。また、保守作業の省力化、及び連続鋳造機の稼働率向上の観点から、設置台数を低減することが望まれる。さらに、オートジョイント方式は、設備自体が非常に高価であり、コスト面でのデメリットも生じる。

本発明が解決しようとする問題点は、兼用電磁コイル装置を使用する場合、定常的な保守が必須で、設備自体が非常に高価なオートジョイント方式を採用しないと、電源に接続するための電源ケーブル数が多くなって、作業効率上問題となるという点である。

本発明の電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の接続方法は、
兼用電磁コイル装置を使用する場合に、オートジョイント方式を採用することなく、電源に接続する電源ケーブルの数を少なくするために、
鋼を連続鋳造するに際し、
直流電流又は３相交流電流を通電して、鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させるために、
鋳型の長辺の外周に、ｎ個（ｎは２以上の自然数）配置する、
ティース部の外側に巻き線を施した２個の励磁コイルと、これら２個の励磁コイルの前記巻き線のさらに外側に巻き線を施してひとまとめにした１個の励磁コイルの、合計３個の励磁コイルを有する電磁コイルを、
鋳型を挟んで１８０度回転対称に配置した、
電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の前記各励磁コイルの接続端子と電源を電源ケーブルで接続する方法であって、
前記回転対称に配置した電磁コイル同士における、一方の電磁コイルの接続端子スタート側と他方の電磁コイルの接続端子エンド側を接続し、他方の電磁コイルの接続端子スタート側と一方の電磁コイルの接続端子エンド側を中継盤に接続することを最も主要な特徴としている。

本発明は、鋳型を挟んで１８０度回転対称に配置した電磁コイル同士の、一方の接続端子スタート側と他方の接続端子エンド側を接続するので、中継盤に接続する電源ケーブルの数を全励磁コイルの接続端子数の半分以下にすることができる。

ところで、操業中、鋳型は上下方向等移動する。従って、前記本発明において、中継盤に接続する電源ケーブルが、設備と干渉している場合は、電源ケーブルが摩耗する。この電源ケーブルの摩耗を防止するためには、設備との干渉を避けるように、前記電源ケーブルを鋳型に取付けることが望ましい。

本発明は、従来、励磁コイルの端子数と同じ数の電源ケーブルを中継盤に接続していたものを、オートジョイント方式を採用することなく、中継盤に接続する電源ケーブルの数を半分以下にすることができ、作業性やメンテナンス性が良くなる。また、設備コストも安価である。

以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの過程と共に、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

本発明において対象とする兼用電磁コイル装置の構造を図１（ａ）に示す。
兼用電磁コイル装置１は、出願人が特開昭６０−４４１５７号公報で開示した電磁コイルを、鋳型２の各長辺２ａの外周に、例えば２基並列に結合した構成である。なお、図１（ａ）中の２ａは鋳型２の短辺、３は浸漬ノズル、４はバックアッププレートを示す。

出願人が特開昭６０−４４１５７号公報で開示した電磁コイルは、２個のティース１ａ部それぞれに巻き線１ｂを施し、これら巻き線１ｂを施した２個のティース部１ａの、更に外側に巻き線１ｃを施して一つにまとめた構造である。この電磁コイルは、２個のティース部１ａとヨーク部１ｄがギリシア文字のπ（pai）に似ているため、pai型電磁コイル（以下、pai型コイルと言う。）と呼ばれている。

本発明における兼用電磁コイル装置１を構成する巻き線１ｂ、１ｃの巻き方を図１（ｂ）に示す。以下、各ティース部１ａに巻き線１ｂを施したものを内側励磁コイルと言う。また、これら２個の内側励磁コイルの外側に巻き線１ｃを施して一つにまとめたものを外側励磁コイルと言う。

図１（ｂ）に示す通り、内側励磁コイル及び外側励磁コイルは、鋳型２の外側からみて、反時計回りの方向に巻き線１ｂ、１ｃを巻く。内側励磁コイルを、図１（ｂ）の紙面右からコイルａ、コイルｃとし、外側励磁コイルをコイルｂと呼ぶ。また、図１（ａ）の紙面右側のpai型コイルを、コイルＡ、紙面左側のpai型コイルをコイルＢと呼ぶ。鋳型２内で対面するpai型コイルは同型であり、鋳型２を挟んで１８０度回転対称に設置する。

ここで、図１（ｂ）中のＡａＳは、コイルＡにおけるコイルａの巻き線１ｂのスタート側の電流接続端子を意味し、ＡａＥは同じく巻き線１ｂのエンド側の接続端子を意味する。また、ＡｂＳは、コイルＡにおけるコイルｂの巻き線１ｃのスタート側の電流接続端子を意味し、ＡｂＥは同じく巻き線１ｃのエンド側の接続端子を意味する。コイルＡにおけるコイルｃ、コイルＢにおけるコイルａ，ｂ，ｃの接続端子も、同様に付する。

励磁コイルそれぞれに２個の接続端子を有することから、６個の接続端子を有するpai型コイルが４個で構成される、図１（ａ）に示した本発明における兼用電磁コイル装置１の場合、２４個の接続端子を有することになる。

図２に電磁攪拌時に印加する交流電流の位相を示す。ここでＵ，Ｖ，Ｗは互いに位相差が１２０度の３相交流電流である。

この交流電流の場合、前記コイルＢのコイルｂ，ｃ，ａ、コイルＡのコイルｂ，ｃ，ａ、コイルＡのコイルｂ，ｃ，ａ、コイルＢのコイルｂ，ｃ，ａの順番に、例えば−Ｗ、＋Ｖ、＋Ｕ、＋Ｗ、−Ｖ、−Ｕ、−Ｗ、＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ、−Ｕ、−Ｖのように印加する（図２参照）。

また、電磁ブレーキ時には、図３に示す方向に直流電流を印加する。
電磁攪拌時と電磁ブレーキ時で、前記のように３相交流電流と直流電流を使い分ける兼用電磁コイル装置１における２４個の接続端子を電源と接続する従来方法を図４に示す。

図４では、内側励磁コイル（コイルａ，ｃ）用の直流電源１１ａと、外側励磁コイル（コイルｂ）用の直流電源１１ｂの２基の直流電源１１と、コイルＡ用の交流電源１２ａと、コイルＢ用の交流電源１２ｂの２基の交流電源１２を用いたものを示している。

図４に示す例で、複数の電源を用いたのは、単純に１基の電源容量では、兼用電磁コイル装置１に必要な電力を供給できなかったからである。よって、例えば特開平７−２４５５９号公報に開示されているように、各コイルの電磁攪拌力を制御することが目的でなく、コイル毎の電流値の制御は行わないので、本発明で対象とする兼用電磁コイル装置１の各コイルに印加する電流値は同じである。

図４に示した従来方法の場合、切替え盤１３の切替えスイッチで、電磁攪拌用の交流電流と、電磁ブレーキ用の直流電流の印加の切替えを行っているが、兼用電磁コイル装置１から中継盤１４に接続する電源ケーブルは、先に説明した接続端子と同じ２４本である。このような接続端子と同数の電源ケーブルを接続する場合、設備変更時、電源ケーブルの接続作業に長時間を要することになる。

そこで、発明者等は、兼用電磁コイル装置１の電流印加方法が、電磁攪拌時も電磁ブレーキ時も、鋳型２を挟んで１８０度回転対称であることから、以下の本発明を成立させた。

すなわち、本発明は、図５に示すように、紙面上側と下側のコイルＡ同士、及びコイルＢ同士における、接続端子のスタート側とエンド側を鋳型２の周辺で接続し、残りのスターと側とエンド側を、中継盤１４に接続するようにした。

この本発明によれば、従来、全ての接続端子と中継盤１４を接続していた電源ケーブルの数を半分に削減することができる。

ちなみに、図５に示した本発明の場合、設備変更時の電源ケーブル接続に要する作業時間が、図４に示した従来方法の４５分から、１５分に短縮できた。更に、本発明では、中継盤に接続する電源ケーブルの本数が半分になったことにより、接続ミスによるトラブルの発生件数も激減した。

本発明方法を適用した兼用電磁コイル装置１を用いた連続鋳造では、操業中に鋳型２は上下方向等に移動する。従って、本発明において、中継盤１４に接続する電源ケーブルが、設備と干渉している場合は、電源ケーブルが摩耗することになる。

この電源ケーブルの摩耗を防止するために、設備との干渉を避けるように、前記電源ケーブルを鋳型に取付けることが望ましい。図６は、設備との干渉を避けるように、鋳型２に電源ケーブル１５を取付ける態様の一例を示した図である。

図６は、鋳型２に設けられたリブ部２ｃのうちの所定位置のリブ部２ｃに電源ケーブル１５を通すための孔を設け、この孔に電源ケーブル１５を通すことにより、鋳型２の幅変え時に等に電源ケーブル１５が設備稼働部と干渉しないようにしたものである。

しかしながら、電源ケーブル１５の設備との干渉を避けるようにするものであれば、鋳型２のリブ部２ｃに孔をあけるものに限らない。例えば鋳型２の適宜の位置に電源ケーブルを支持するフックを設置しても良い。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、本発明の対象となる兼用電磁コイル装置１は、図１〜３で説明した、鋳型２の各長辺２ａに２個のpai型コイルを配置したものに限らない。

以上の本発明の技術的思想は、電源から接続する設備に印加する電流値が同じであれば、どのような接続にも適用できる。

（ａ）は本発明において対象とする兼用電磁コイル装置の構造を示す図、（ｂ）は同じく兼用電磁コイル装置を構成する巻き線の巻き方を示す図である。 電磁攪拌時に、本発明において対象とする兼用電磁コイル装置に印加する交流電流の位相を示す図である。 電磁ブレーキ時に、本発明において対象とする兼用電磁コイル装置に印加する直流電流の方向を示す図である。 電磁攪拌時と電磁ブレーキ時で、３相交流電流と直流電流を使い分ける兼用電磁コイル装置における２４個の接続端子を電源と接続する従来方法を示す図である。 本発明方法を示す図４と同様の図である。 設備との干渉を避けるように、鋳型に電源ケーブルを取付ける態様の一例を示した図である。

符号の説明

１ 兼用電磁コイル装置
１ａ ティース部
１ｂ 巻き線
１ｃ 巻き線
１ｄ ヨーク部
２ 鋳型
２ａ 長辺
２ｃ リブ部
１１ 直流電源
１２ 交流電源
１３ 切替え盤
１４ 中継盤
１５ 電源ケーブル

Claims (2)

1. 鋼を連続鋳造するに際し、
   直流電流又は３相交流電流を通電して、鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させるために、
   鋳型の長辺の外周に、ｎ個（ｎは２以上の自然数）配置する、
   ティース部の外側に巻き線を施した２個の励磁コイルと、これら２個の励磁コイルの前記巻き線のさらに外側に巻き線を施してひとまとめにした１個の励磁コイルの、合計３個の励磁コイルを有する電磁コイルを、
   鋳型を挟んで１８０度回転対称に配置した、
   電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の前記各励磁コイルの接続端子と電源を電源ケーブルで接続する方法であって、
   前記回転対称に配置した電磁コイル同士における、一方の電磁コイルの接続端子スタート側と他方の電磁コイルの接続端子エンド側を接続し、他方の電磁コイルの接続端子スタート側と一方の電磁コイルの接続端子エンド側を中継盤に接続することを特徴とする電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の接続方法。
2. 中継盤に接続する前記電源ケーブルは、設備との干渉を避けるように、鋳型に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ及び電磁攪拌の兼用電磁コイル装置の接続方法。

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