(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力の発生装置である電磁石が、鋳型に溶融金属を注入するノズルの流出口と実質上同一レベルに、鋳型の対向２長辺に沿って配置され、該レベルで２長辺に沿って水平循環駆動される溶融金属の各長辺に沿う流動の起点側鋳型短辺から長辺に沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度である起点側速度Ｖｓが、各長辺に沿う流動の終点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁力を溶融金属に与えることを特徴とする溶融金属の流動制御装置。
【請求項２】
鋳型の第１長辺に沿って配置された第１電磁石及び第２電磁石、並びに第２長辺に沿って配置された第３電磁石及び第４電磁石；前記第２電磁石及び第３電磁石に第１長辺および第２長辺に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第１励磁手段、並びに前記第１電磁石及び第４電磁石に第１長辺および第２長辺に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第２励磁手段；を備える溶融金属の流動制御装置において、
第１〜４電磁石は、鋳型に溶融金属を注入するノズルの流出口と実質上同一レベルに配置され、
第１電磁石及び第２電磁石が、該レベルで水平循環駆動される溶融金属の第１長辺に沿う水平流の起点側鋳型短辺から第１長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である起点側速度Ｖｓが、第１長辺に沿う水平流の終点側鋳型短辺から第１長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる推力を溶融金属に与え、かつ、
第３電磁石及び第４電磁石が、前記レベルで水平循環駆動される溶融金属の第２長辺に沿う水平流の起点側鋳型短辺から第２長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である起点側速度Ｖｓが、第２長辺に沿う水平流の終点側鋳型短辺から第２長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる推力を溶融金属に与える、
ことを特徴とする溶融金属の流動制御装置。
【請求項３】
第１電磁石と第４電磁石の発生する推力は実質上同一で、また第２電磁石と第３電磁石の発生する推力は実質上同一であり、かつ第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各終点側に位置する第１電磁石と第４電磁石の発生する推力は、各起点側に位置する第２電磁石と第３電磁石の発生する推力より小である請求項２記載の溶融金属の流動制御装置。
【請求項４】
第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各起点側に配置した電磁石は溶融金属を鋳型長辺に沿う水平方向に流動駆動するリニアモ−タであり、各終点側に配置した電磁石は溶融金属の水平方向移動を制動する電磁ブレ−キである請求項２記載の溶融金属の流動制御装置。
【請求項５】
第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各起点側に配置した電磁石の励磁電流Ｉ１に対する各終点側に配置した電磁石の励磁電流Ｉ２の比α＝Ｉ２／Ｉ１が、０≦α≦０．５である請求項２又は３記載の溶融金属の流動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内の溶融金属を水平循環駆動する流動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば連続鋳造では、タンデイッシュより鋳型に溶鋼が注入され、鋳型において溶鋼は鋳型壁面から次第に冷却されつつ引き抜かれる。同一高さの鋳型壁面における温度が不均一であると、表面割れやシェル破断を生じ易い。これを改善するために、従来は、電磁石あるいはリニアモ−タを用いて、鋳型内で溶鋼をその上面と平行に、鋳型壁面に沿って流動駆動する（例えば特開平１−２２８６４５号公報）。また溶鋼表層部での溶鋼流動速度が不均一であると、溶鋼上のパウダ−が溶鋼中に巻き込まれ、これが鋼片中の欠陥となる。鋳型にはタンデイッシュより注湯ノズルを介して溶鋼が供給されるが、この溶鋼が鋳型に流入する速度が高く、これによりパウダ−巻込みを生じ易い。これを改善するために溶鋼に静磁界を加える電磁ブレ−キ装置が提示されている（例えば特開平３−２５８４４２号公報）。
【０００３】
特開平１−２２８６４５号公報に提示の溶鋼の流動駆動はある程度の効果があるものの、注湯ノズルを介して鋳型に流入する溶鋼の流れにより鋳型壁面に沿った水平循環流動が乱される。この種の流動駆動には、鋳型の長辺に沿って配列された複数個の磁極のそれぞれに電気コイルを巻回したリニアモ−タ型の電磁石が用いられ、電気コイルは３相の各相毎に束ねられ、１２０°位相のずれた３相電源の各相に、束ねられた単位で接続され、３相電源の電圧および又は周波数をインバ−タやサイクロコンバ−タで調整し、これにより所要の駆動力および速度が得られる。
【０００４】
図１２の（ａ）に鋳型の垂直断面図を示し、図１２の（ｂ）には、（ａ）のＣＣ−ＣＣ線で鋳型内溶鋼を見た平面を示し、図１２の（ｃ）には、鋳型の上面より鋳型内溶鋼の上面（メニスカス）を見おろした平面を示す。図１２の（ａ）に実線矢印で示すように、溶鋼１は、ノズル２から流出口３を通して鋳型内に流れ込み、鋳型短辺方向に噴出流(1)，(5)を生む。図１２の（ｂ）は流出口３から噴出する溶鋼流を、流出口３を含む断面で示したものである。流出口３から噴出する噴出流(1)，(5)は、鋳型短辺６Ｌに当って上方に向う上昇流(2)と下方に向う下降流(3)となり、また鋳型短辺７Ｒに当って上方に向う上昇流(6)と下方に向う下降流(7)となる。上方に流れる上昇流(2)，(6)が、メニスカスでは図１２の（ｃ）に実線矢印で示すように、ノズル２に向かう表層流(4)，(8)を生ずる。この表層流(4)，(8)は溶鋼１中にメニスカス上のパウダＰＷを巻き込み易い。一方、溶鋼１が固体に変わるときにＣＯなどの気体（気泡）が発生する。加えて、鋳型ＭＤ内面の一部に溶鋼１が滞留するとパウダＰＷが溶鋼１に残留し易く、しかもブレ−クアウトの原因となる焼付きとなり易い。これらを防止するため、表層に安定した整流を形成させるのが良い。
【０００５】
そこで従来は、図１３に示すように、鋳型長辺に沿って鋳型の外側面に対向するリニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４を設置し、図に点線矢印で示す方向の電磁駆動力（推力）を表層の溶鋼に与えて、図に２点鎖線矢印で示すような、鋳型内壁に沿う循環流を溶鋼の表層に生起しようとしている。
【０００６】
図１３に示すリニアモ−タＬＭ３が発生する電磁駆動力は、図に点線矢印で示す様に右から左に向う方向であるので、表層流(8)と同じ向きとなり、溶鋼を加速するが、リニアモ−タＬＭ４が発生する電磁駆動力は、表層流(4)と対向する方向となり、溶鋼は減速される。
【０００７】
リニアモ−タＬＭ２が発生する電磁駆動力は、図１３に点線矢印で示す様に左から右に向う方向であるので表層流(4)と同じ向きとなり、溶鋼を加速するが、リニアモ−タＬＭ１が発生する電磁駆動力は、表層流(8)と対向する方向となり、溶鋼は減速される。
【０００８】
−方、特開平３−２５８４４２号公報にて提案されている「電磁ブレ−キ装置」では、鋳型長辺に沿って長辺の幅とほぼ等しい幅の一対の電磁石が、メニスカス下方で鋳型を挾んで対向して設置され、その電気コイルは直流電流により励磁される。その電磁石の発生する一定磁界（静磁界）中に流れる溶鋼にはフレミングの右手の法則に従がう起電力が生じ、磁束を周回する電流が流れ、この電流と磁界との相互作用により溶鋼に、その流れを止めようとする制動力が働き、これが図１２の（ａ）に示す下方への溶鋼流(3)，(7)を制動し、溶鋼流(3)，(7)に伴なう介在物の下方への潜りこみを抑制する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４で生起しようとしている溶鋼の表層の鋳型内壁に沿う循環流（図１３に２点鎖線矢印で示す方向）は、表層流(4)，(8)の影響を受ける。すなわち強い表層流（反転流）(4)，(8)は、リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４による表層の鋳型内壁に沿う循環流を阻害する。そこで該循環流を形成するためには強い表層流（反転流）(4)，(8)を打消す様な強い電磁推進力を必要とし、リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４には強度の励磁電流を供給せざるを得ない。
【００１０】
上記の強い表層流（反転流）(4)，(8)は、図１２の（ａ）に示すノズル２の注湯ノズルの流出口３から鋳型内空間に流出する噴出流(1)，(5)が、強く鋳型短辺６Ｌ，７Ｒに衝突し、大きな上昇流(2)，(6)を生ずるために発生する。
【００１１】
また、電磁ブレ−キ装置を単独で使用した場合には、注湯ノズル２から鋳型内に流れ込む溶鋼流に対する速度均一化の効果は認められるとしても、リニアモ−タ等を使用した鋳型内溶鋼駆動装置と併用した場合には、該駆動装置による溶鋼流（循環流）をも制動してしまう。すなわち該電磁ブレ−キは、印加する一定磁界中を移動する溶鋼に対し制動力を加えるものであるので、下方向に流れる溶鋼流(3)，(7)のみならず、印加する一定磁界を横切って移動する鋳型内壁に沿う溶鋼循環流に対しても制動力が働いてしまうことになる。
【００１２】
本発明の流動制御装置は、鋳型内に発生する上昇流及び下降流の減少を計ることを第１の目的とし、メニスカス付近における鋳型の内表面に沿った溶鋼の流れ駆動を効果的にすることを第２の目的とし、下降溶鋼流制御のための電磁ブレ−キによる制動の必要性を低減又は該制動を不要にすることを第３の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融金属の流動制御装置は、
（１）電磁力の発生装置である電磁石(8〜11)が、鋳型(MD)に溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口と実質上同一レベルに、鋳型(MD)の対向２長辺(5A,6L)に沿って配置され、該レベルで２長辺に沿って水平循環駆動される溶融金属(1)の各長辺に沿う流動の起点側鋳型短辺から長辺に沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度である起点側速度Ｖｓが、各長辺に沿う流動の終点側鋳型短辺から鋳型長辺に沿って１／４長辺幅点における鋳型長辺方向に沿う水平方向の溶融金属水平速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる電磁力を溶融金属(1)に与えることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、前記電磁石(8〜11)を鋳型(MD)に溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口と、実質上同一レベルに配置するので、ノズル(2)から噴出する溶融金属噴出流((1),(5))に対して電磁力が加わる。鋳型長辺に沿った溶融金属水平流の起点側鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度を起点側速度(Vs)とし、鋳型長辺に沿った溶融金属水平流の終点側鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度を終点側速度(Ve)とした時、Ｖｓ≧Ｖｅとなる様に、電磁石(8〜11)から溶融金属に推力あるいは制動力を与える。
【００１５】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施例では、
（２）また本発明の概要をより具体的に説明すると、
鋳型(MD)の第１長辺(4F)に沿って配置された第１電磁石(8)及び第２電磁石(9)、並びに第２長辺(5A)に沿って配置された第３電磁石(10)及び第４電磁石(11)；前記第２電磁石(9)及び第３電磁石(10)に第１長辺(4F)および第２長辺(5A)に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第１励磁手段(INV1)、並びに前記第１電磁石(8)及び第４電磁石(11)に第１長辺(4F)および第２長辺(5A)に沿う水平方向の移動磁界を生じさせる第２励磁手段(INV2)；を備える溶融金属の流動制御装置において、
第１〜第４電磁石(8〜11)は、鋳型(MD)に溶融金属(1)を注入するノズル(2)の流出口(3)と実質上同一レベルに配置され、
第１電磁石(8)及び第２電磁石(9)が、該レベルで水平循環駆動される溶融金属(1)の第１長辺に沿う水平流の起点側鋳型短辺(6L)から第１長辺(4F)に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である起点側速度Ｖｓが、第１長辺に沿う水平流の終点側鋳型短辺(7R)から第１長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる推力を溶融金属に与え、かつ、
第３電磁石(10)及び第４電磁石(11)が、該レベルで水平循環駆動される溶融金属(1)の第２長辺に沿う水平流の起点側鋳型短辺(7R)から第２長辺(5A)に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である起点側速度Ｖｓが、第２長辺に沿う水平流の終点側鋳型短辺(6L)から第２長辺に沿って１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である終点側速度Ｖｅに対して、Ｖｓ≧Ｖｅとなる推力を溶融金属に与える、
ことを特徴とする。
【００１７】
これによれば、流出口(3)から鋳型(MD)に注入された溶融金属(1)を流動駆動するために、流出口(3)と実質上同一レベルに、鋳型(MD)の第１長辺(4F)に沿って第１電磁石(8)及び第２電磁石(9)が配置される。同様に第２長辺(5A)に沿って第３電磁石(10)及び第４電磁石(11)が配置される。第２電磁石(9)及び第３電磁石(10)は第１励磁手段(INV1)で励磁し、第１電磁石(8)及び第４電磁石(11)は第２励磁手段(INV2)で励磁することによって、鋳型(MD)内の溶融金属(1)を流動駆動する。そして流出口(3)から鋳型(MD)に注入する溶融金属(1)と、流出口(3)と実質上同一レベルに対向配置された電磁石(8〜11)の推力の合成により発生する、溶融金属(1)の鋳型長辺に沿った水平流速を、起点側速度Ｖｓ≧終点側速度Ｖｅとなる様に、電磁石(8〜11)から溶融金属に推力あるいは制動力を与える。
【００１８】
前記起点側速度(Vs)は、鋳型長辺の起点側鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度であり、前記終点側速度(Ve)は、鋳型長辺の終点側鋳型短辺から１／４長辺幅点における溶融金属水平方向速度である。
【００１９】
Ｖｓ≧Ｖｅとすることにより、溶融金属噴出流((1),(5))が鋳型短辺に衝突する際に発生する溶融金属の上昇流((2),(6))及び下降流((3),(7))を小さくすることが出来る。鋳型短辺に衝突して発生した溶融金属の上昇流((2),(6))は、鋳型内溶融金属メニスカス下方において方向を反転し、ノズル方向に向う表層流(反転流)((4),(8))流れとなるが、Ｖｓ≧Ｖｅとすれば溶融金属の上昇流((2),(6))は小さくなるので該反転流((4),(8))も小さくなる。鋳型長辺に沿って対向配置された電磁石(8〜11)が惹起する溶融金属(1)の流動駆動は、メニスカス下方においても該反転流に影響されることは少なく、従って鋳型(MD)の内表面に沿った循環流が実現する。この様にスム−スな溶鋼の回転撹拌が行なわれるので、溶融金属(1)の突出流による鋳片内部への異物(介在物)の巻き込み(侵入)が抑制され、鋳片の内部品質が向上する。
【００２０】
また下降流((3),(7))も小さくなるので下降流を抑制するための電磁ブレ−キの必要性は低減し、あるいは電磁ブレ−キを不要とする。
【００２１】
（３）また、第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推力は実質上同一で、また第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力は実質上同一であり、かつ第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各終点側に位置する第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推力は、各起点側に位置する第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力より小である。
【００２２】
これによれば、鋳型(MD)の大略中央に配設されたノズル(2)の流出口(3)から注湯される溶鋼(1)は第１短辺(6L)に向って流出する噴出流((1))と、第２短辺(7R)に向って流出する噴出流((5))を形成する。第１〜第４電磁石(8〜11)は、流動駆動する溶融金属(1)の鋳型長辺(4F,5A)に沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅとするために、各々前記噴出流((1),(5))と対向する向きの水平方向推力を発生する。すなわち、噴出流((1)，(5))の流速を低減する。
【００２３】
一方第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推力の大きさは同一で、また第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力の大きさは同一であり、かつ第１電磁石(8)と第４電磁石(11)の発生する推力の大きさは第２電磁石(9)と第３電磁石(10)の発生する推力の大きさより小さく設定するので、両者の差分が鋳型(MD)の内壁に沿った循環溶鋼流を惹起する。この様に噴出流の流速を低減したことにより、短辺(6L)に衝突する水平流速((1))が減り、上昇流((2))及び下降流((3))が小さくなる。同様に短辺(7R)に衝突する水平流速((5))が減り、上昇流((6))及び下降流((7))が小さくなる。
【００２４】
（４）また、本発明の他の実施形態では、第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各起点側に配置した電磁石(9,10)は溶融金属(1)を鋳型長辺(4F,5A)に沿う水平方向に流動駆動するリニアモ−タであり、各終点側に配置した電磁石(8,11)は溶融金属(1)の水平方向移動を制動する電磁ブレ−キである。
【００２５】
これによれば、流動駆動する溶融金属(1)の鋳型長辺(4F,5A)に沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅとするために、例えば第１長辺(4F)に沿って配置された第１電磁石(8)と第２電磁石(9)において、起点側に配置した第２電磁石(9)はリニアモ−タとして溶鋼を駆動し、終点側に配置した第１電磁石(8)は電磁ブレ−キとして流動溶鋼を制動する。この結果、短辺(7R)に衝突する水平流速が減り、上昇流((6))及び下降流((7))が小さくなる。同様に第２長辺(5A)に沿って配置された第３電磁石(10)と第４電磁石(11)において、起点側に配置した第３電磁石(10)はリニアモ−タとして溶鋼を駆動し、終点側に配置した第４電磁石(11)は電磁ブレ−キとして流動溶鋼を制動する。この結果、短辺(6L)に衝突する水平流速が減少し、上昇流((2))及び下降流((3))が小さくなる。
【００２６】
（５）また、本発明の他の実施形態では、第１長辺と第２長辺に沿う前記各水平流の各起点側に配置した電磁石(9,10)の励磁電流をＩ１，各終点側に配置した電磁石(8,11)の励磁電流をＩ２とした時に、電流比α＝Ｉ２／Ｉ１を、０≦α≦０．５とする。
【００２７】
これによれば、Ｖｓ≧Ｖｅとするために、例えば第１長辺(4F)に沿って配置された第１電磁石(8)と第２電磁石(9)において、起点側に配置した第２電磁石(9)の励磁電流をＩ１として溶融金属(1)を駆動し、終点側に配置した第１電磁石(8)の励磁電流をＩ２として溶融金属(1)を駆動する。この電流比α＝Ｉ２／Ｉ１を、０≦α≦０．５とする。すなわち起点側に配置した第２電磁石(9)には強い励磁電流を加えて溶融金属(1)に対する推力を強くし、終点側に配置した第１電磁石(8)には弱い励磁電流を加えて溶融金属(1)に対する推力を弱くする。この結果、短辺(7R)に衝突する水平流速が減少し、上昇流((6))及び下降流((7))が小さくなる。
【００２８】
同様に第２長辺(5A)に沿って配置された第３電磁石(10)と第４電磁石(11)において、起点側に配置した第３電磁石(10)の励磁電流をＩ１として溶融金属(1)を駆動し、終点側に配置した第４電磁石(11)の励磁電流をＩ２として溶融金属(1)を駆動する。この電流比α＝Ｉ２／Ｉ１を、０≦α≦０．５とする。すなわち起点側に配置した第２電磁石(9)には強い励磁電流を加えて溶融金属(1)に対する推力を強くし、終点側に配置した第１電磁石(8)には弱い励磁電流を加えて溶融金属(1)に対する推力を弱くする。この結果、短辺(6L)に衝突する水平流速が減り、上昇流((2))及び下降流((3))が小さくなる。
【００２９】
なお、図１３に示す従来使用されていたリニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４と同様な使い方をした場合には、起点側に配置したリニアモ−タＬＭ２，ＬＭ３に流通する電流Ｉ１と、終点側に配置したリニアモ−タＬＭ１，ＬＭ４に流通する電流Ｉ２は等しいので、α＝Ｉ２／Ｉ１＝１である。この場合にはリニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４による推力は同一なので短辺に衝突する水平流速が速くなり、従って上昇流及び下降流が大きくなる。
【００３０】
本発明の方法によれば、ノズル(2)の流出口(3)と実質上同一レベルの面内で溶鋼が循環駆動されて、該レベルから上方へ向かう上昇流ならびに下方へ向かう下降流が抑制され、これにより表層に比較的に定速度で安定した水平循環流が得られる。これにより気泡の浮上が促進され、溶融金属(1)中へのパウダ巻き込みがなくなり、ノズル(2)の流出口(3)と実質上同一レベルの鋳型内面がきれいにぬぐわれて溶融金属の滞留がなくなり、鋳型(MD)に対する鋳片の焼付きが少くなる。
【００３１】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００３２】
【実施例】
−第１実施例−
図１に、本発明の一実施例である４組の電磁石（リニアモ−タ）８〜１１を備えた連続鋳造鋳型ＭＤの縦断面を示す。鋳型ＭＤには、溶鋼１が注入ノズル２の流出口３を通して、上方から下方（垂直方向ｚ）に向けて注入され、また溶鋼１のメニスカス（表面）はパウダＰＷで覆われている。鋳型ＭＤは図示しない水箱ならびに鋳型内水流路に流れる冷却水で冷却され、溶鋼１は鋳型の冷却された表面に接する部分から次第に内部に向けて固まって行き、鋳片となって連続的に引き抜かれる。しかし鋳型ＭＤ内には注入ノズル２を通して溶鋼１が注がれるので、鋳型ＭＤ内には常時溶鋼１が存在する。
【００３３】
鋳型ＭＤの長辺４Ｆの長手方向に沿って、かつ注入ノズル２の流出口３と大略同じ高さにリニアモ−タ８，９が、また鋳型ＭＤの長辺５Ａの長手方向に沿って、リニアモ−タ８，９と対向して２個のリニアモ−タ１０，１１が設けられており、これらがノズル２の流出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与える。
【００３４】
図２に、図１に示す鋳型ＭＤの平面（上面）を示す。図２において、４Ｆ及び５Ａは連続鋳造鋳型ＭＤの第１及び第２長片、６Ｌおよび７Ｒは第１および第２短片であり、これらが囲む空間に、注入ノズル２を通して溶鋼１が、図２紙面の表面から裏面に向けて（垂直方向ｚで上方から下方に）注入される。各片（４Ｆ，５Ａ，６Ｌ，７Ｒ）は銅板でなる内壁（４ｕ，５ｕ，６ｕ，７ｕ）に非磁性体ステンレス板でなる外壁（４ｓ，５ｓ，６ｓ，７ｓ）を裏当したものである。
【００３５】
この実施例では、鋳型内の溶鋼１を、鋳型長片４Ｆに沿って−ｙから＋ｙの方向に（紙面で下から上方向に）駆動するために、鋳型ＭＤの長辺４Ｆに沿って短辺６Ｌ側に配置した３相リニアモ−タ型電磁石９で比較的大きな推力を加え、また鋳型ＭＤの長辺４Ｆに沿って短辺７Ｒ側に配置した３相リニアモ−タ型電磁石８で比較的小さな推力を加える。同様に鋳型内の溶鋼１を、鋳型長辺５Ａに沿って短辺７Ｒ側に配置した配置した３相リニアモ−タ型電磁石１０で比較的大きな推力を加え、また鋳型ＭＤの長辺５Ａに沿って短辺６Ｌ側に配置した３相リニアモ−タ型電磁石１１で比較的小さな推力を加える。
【００３６】
図１及び図２に示すように、本実施例では、電磁石８のコア８１には６個のスロットがあり、スロットのそれぞれに電気コイル８ａ〜８ｆが挿入されており、「胴巻き」としている。なお、電磁石コア８１および電気コイル８ａ〜８ｆは冷却され、かつ耐熱カバ−で被覆されているが、冷却構造およびカバ−は図示を省略している。電磁石コア８１は鋳型ＭＤと対向する内側にスロットがある櫛形であり、各スロットに電気コイルが挿入され、スロット間の凸部端面が磁極を形成し、その端面がノズル２の流出口３と大略同一高さで溶鋼１と対向している。他の電磁石９，１０及び１１も電磁石８と同様な構造である。
【００３７】
電磁石８〜１１は、図３の（ａ）に示す実線矢印の推力（方向及び大きさ）を溶鋼１に与えようとするものであり、この実施態様では、第１電磁石８と第２電磁石９では異なった推力を発生するように、また第３電磁石１０と第４電磁石１０では異なった推力を発生するように、各電磁石に異なったレベルの電流を通電する。この内容は後述する。
【００３８】
図４に、図２に示す電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接続態様を示す。図４に示す各電磁石８〜１１の結線は２極（Ｎ＝２）のものであり、電気コイルに３相交流を通電する。例えば、電気コイル８ａ〜８ｆは、図４では左から右に、ｕ，ｕ，Ｖ，Ｖ，ｗ，ｗ，Ｕ，Ｕ，ｖ，ｖ，Ｗ，Ｗと表わしているが、Ｕとｕ，Ｖとｖ，Ｗとｗはそれぞれ電磁石コアに設けられたスロットに巻回された１組のコイルの巻始め端と巻終り端を意味する。そして「Ｕ」に３相交流電源のＵ相が接続されている場合には正相通電を、「ｕ」に３相交流電源のＵ相が接続されている場合にはＵ相の逆相通電（Ｕ相より１８０度の位相づれ通電）を表わす。
【００３９】
同様に、「Ｖ」は３相交流のＶ相の正相通電を、「ｖ」はＶ相の逆相通電を、「Ｗ」は３相交流のＷ相の正相通電を、「ｗ」はＷ相の逆相通電を表わす。
【００４０】
図４に示す様に、第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆ及び第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆは、第２電源装置ＩＮＶ２のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されており、第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ及び第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆは、第１電源装置ＩＮＶ１のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されている。
【００４１】
第２電磁石９及び第３電磁石１０に流れる励磁電流をＩ１とし、第１電磁石８及び第４電磁石１１に流れる励磁電流をＩ２として、電流比αを、α＝Ｉ２／Ｉ１とすれば、流動溶鋼の起点側速度をＶｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅにするために、０≦α≦０．５としている。
【００４２】
図５に、第２電磁石９と第３電磁石１０を励磁する第１電源装置ＩＮＶ１の構成を示す。３相交流電源（３相電力線）２１には直流整流用のサイリスタブリッジ２２Ａ1が接続されており、その出力（脈流）はインダクタ２５Ａ1およびコンデンサ２６Ａ1で平滑化される。平滑化された直流電圧は３相交流形成用のパワ−トランジスタブリッジ２７Ａ1に印加され、これが出力する３相交流Ｕ，Ｖ，Ｗ相が図４に示す結線に従って第２電磁石９と第３電磁石１０の各コイルに印加される。
【００４３】
第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ及び第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆが、図３に点線矢印で示す推力を発生するためのコイル電圧指令値ＶdcＡ１が位相角α算出器２４Ａ１に与えられ、位相角α算出器２４Ａ１が、指令値ＶdcＡ１に対応する導通位相角α（サイリスタトリガ−位相角）を算出し、これを表わす信号をゲ−トドライバ２３Ａ１に与える。ゲ−トドライバ２３Ａ１は、各相のサイリスタを、各相のゼロクロス点から位相カウントを開始して位相角αで導通トリガ−する。これにより、トランジスタブリッジ２７Ａ１には、指令値ＶdcＡ１が示す直流電圧が印加される。
【００４４】
一方、３相信号発生器３１Ａ１は、周波数指令値Ｆdcで指定された周波数(この実施例では５０Ｈｚ）の、定電圧３相交流信号を発生して、比較器２９Ａ１に与える。比較器２９Ａ１にはまた、三角波発生器３０Ａ１が３ＫＨｚの、定電圧三角波を与える。比較器２９Ａ１は、Ｕ相信号が正レベルのときには、それが三角波発生器３０Ａ１が与える三角波のレベル以上のとき高レベルＨ（トランジスタオン）で、三角波のレベル未満のとき低レベルＬ（トランジスタオフ）の信号を、Ｕ相の正区間宛て（Ｕ相正電圧出力用トランジスタ宛て）にゲ−トドライバ２８Ａ１に出力し、Ｕ相信号が負レベルのときには、それが三角波発生器３０Ａ１が与える三角波のレベル以下のとき高レベルＨで、三角波のレベルを越えるとき低レベルＬの信号を、Ｕ相の負区間宛て（Ｕ相負電圧出力用トランジスタ宛て）にゲ−トドライバ２８Ａ１に出力する。Ｖ相信号およびＷ相信号に関しても同様である。ゲ−トドライバ２８Ａ１は、これら各相，正，負区間宛ての信号に対応してトランジスタブリッジ２７Ａ１の各トランジスタをオン，オフ付勢する。
【００４５】
これにより、電源接続端子Ｕ１１には、３相交流のＵ相電圧が出力され、電源接続端子Ｖ１１に同様なＶ相電圧が出力され、また電源接続端子Ｗ１１に同様なＷ相電圧が出力され、これらの電圧の上ピ−ク／下ピ−ク間レベルはコイル電圧指令値ＶdcＡ１で定まる。この３相電圧の周波数はこの実施例では周波数指令値Ｆdcにより５０Ｈｚである。すなわち、コイル電圧指令値ＶdcＡ１で指定されたピ−ク電圧値（推力）の５０Ｈｚの３相交流電圧が、図４に示す第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、及び第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆに印加される。
【００４６】
第１電磁石８及び第４電磁石１１の電気コイルに３相交流を流す、第２電源回路ＩＮＶ２の構成は、図５に示す上述のＩＮＶ１と同一であるが、コイル電圧指令値が異なる。すなわち、第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆ、及び第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆが図４に点線矢印で示す推力を発生するためのコイル電圧指令値ＶdcＢ１がＶdcＡ１の代りに使用され、位相角α算出器２４Ａ１に与えられる。これらのコイル電圧指令値ＶｄｃＡ１およびコイル電圧指令値ＶｄｃＢ１は、鋳型長辺に沿って配置された２個の電磁石の励磁電流比αが、前述の０≦α≦０．５となる様に設定する。従って、起点側速度をＶｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度は、Ｖｓ≧Ｖｅを満足する。
【００４７】
この結果ノズル２からの噴出流と電磁石８〜１１の推力が総合された溶鋼流は、図３の（ｂ）に示すような実線矢印の大きさ及び方向となり、鋳型内壁に沿った循環流を形成する。また短辺に衝突する溶鋼流速が低下するので、上昇流(2)，(6)及び下降流(3)，(7)が低減し、メニスカス付近においても図３の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成する。
【００４８】
図６及び図７にαの値を変化した場合の実施結果を示す。ＤＫＭは電磁石であり、ノズルは鋳型長辺方向を示す横軸の０．５ｍ位置にあって溶鋼を噴出し、流出口３のレベルは、メニスカス下略０．５ｍである。図６は、メニスカス部における溶鋼の水平方向速度成分の分布を示す。図に示す様に、α＝１とした時の横軸の０．８ｍ位置に認められる淀み域（ｙ方向流速が負）は、α＝０．５とした時に大幅に改善されている。図７は、メニスカス下１ｍにおける溶鋼の垂直方向速度分布の状態を示す。α＝１とした時に比較しα＝０．５とした時の方が上昇流、及び下降流が減少している。
【００４９】
−第２実施例−
図８の（ａ）に第２実施例における流出口３と大略同じ高さでの流出溶鋼流と、第１〜第４電磁石が発生する推力の状態を示す。第２実施例においても、鋳型ＭＤの長辺４Ｆの長手方向に沿って、かつ注入ノズル２の流出口３と大略同じ高さに電磁石８，９が、また鋳型ＭＤの長辺５Ａの長手方向に沿って、電磁石８，９と対向して２個の電磁石１０，１１が設けられており、これらがノズル２の流出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与える。しかし第１電磁石８及び第４電磁石１１が発生する推力方向を、第１実施例のそれと逆向にしている。すなわち第１電磁石８及び第４電磁石１１の発生する推力方向を流出口３から噴出する溶鋼流に対向する方向とする態様である。
【００５０】
図８の（ａ）に示すように、第１電磁石８の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比較的小さく、第２電磁石９の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比較的大きい。また第３電磁石１０の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比較的大きく、第４電磁石１１の発生する推力は流出溶鋼流と対向して比較的小さい。この様に異なった大きさ及び方向の推力を発生するように、電磁石に通流する電流レベルを決定し、また電磁石コイルの結線を構成する。
【００５１】
図９に、図２に示す電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接続態様を示す。
【００５２】
図９に示す各電磁石８〜１１の結線は２極（Ｎ＝２）のものであり、電気コイルに３相交流を通電する。図９に示す様に、第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆの結線と第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆの結線は同様に接続されており、また第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆの結線と第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆの結線も同様に接続されている。
【００５３】
第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆと第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆは第２電源装置ＩＮＶ２のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されており、第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆと第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆは第１電源装置ＩＮＶ１のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されている。第２電磁石９、及び第３電磁石１０に流れる励磁電流をＩ１とし、第１電磁石８、及び第４電磁石に流れる励磁電流をＩ２とすれば、長辺４Ｆに沿って配置された第１電磁石８と、第２電磁石９に流れる電流比αは、α＝Ｉ２／Ｉ１であり、同様に長辺５Ａに沿って配置された第４電磁石１１と、第３電磁石１０に流れる電流比αも、α＝Ｉ２／Ｉ１である。
【００５４】
第２実施例では流動溶鋼の起点側速度をＶｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅにするために、０≦α≦０．５としており、かつ第１電磁石８、及び第４電磁石１１が発生する比較的小さい推力を、流出溶鋼流と対向する方向としている。
【００５５】
この結果、ノズル２からの噴出流と２個の電磁石の推力が加わった溶鋼流は、図８の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成する。また短辺に衝突する溶鋼流が減少するので、上昇流(2)，(6)及び下降流(3)，(7)が低減し、メニスカス付近においても図８の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成する。
【００５６】
他の部分は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
−第３実施例−
図１０の（ａ）に第３実施例における流出口３と大略同じ高さでの流出溶鋼流と、第１〜第４電磁石が与える電磁力の状態を示す。第３実施例においても、鋳型ＭＤの長辺４Ｆの長手方向に沿って、かつ注入ノズル２の流出口３と大略同じ高さに電磁石８，９が、また鋳型ＭＤの長辺５Ａの長手方向に沿って、電磁石８，９と対向して２個の電磁石１０，１１が設けられており、これらがノズル２の流出口３と大略同じ高さの溶鋼１に電磁力を与える。しかし第１電磁石８及び第４電磁石１１を直流電源により励磁しており、第１電磁石８及び第４電磁石１１と対向する溶鋼に一定の磁束を加えている。該一定磁束中を溶鋼が流れると、溶鋼中に渦電流が発生するので、該渦電流により生ずる磁束と印加磁束と間に相互作用が働き、流動溶鋼に対し電磁ブレ−キ作用が働く。すなわち電磁石９，１０により流出口３から噴出する溶鋼流に対向する推力を加えて制動し、電磁石８，１１により流出口３から噴出する溶鋼流に対し電磁制動力を与える態様である。この様な大きさ及び方向の推力を発生するように電磁石に通流する電流レベルを決定し、また電磁石コイルの結線を構成する。
【００５８】
図１１に、図２に示す電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆ、電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆ、電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆ、及び電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆの結線および電源回路との接続状態を示す。
【００５９】
図１１に示す第１電磁石８の電気コイル８ａ〜８ｆと第４電磁石１１の電気コイル１１ａ〜１１ｆは、各巻線が直列に接続されており、これらの電気コイルには直流電源装置ＤＣＰＳから直流電流が供給されている。
【００６０】
電磁石９，１０の結線は２極（Ｎ＝２）のものであり、第２電磁石９の電気コイル９ａ〜９ｆと第３電磁石１０の電気コイル１０ａ〜１０ｆは第１電源装置ＩＮＶ１のＵ，Ｖ，Ｗ相端子に接続されている。
【００６１】
第３実施例では、流動溶鋼の起点側速度をＶｓ、終点側速度をＶｅとした時、流動駆動される溶融金属１の鋳型長辺４Ｆ，５Ａに沿う水平方向速度を、Ｖｓ≧Ｖｅにするために、第２電磁石９，及び第３電磁石の発生する推力を流出口からの噴出流と対向させており、かつ第１電磁石８，及び第４電磁石１１を電磁ブレ−キとして作動させている。この結果、ノズル２からの噴出流と２個の電磁石の推力が加わった溶鋼流は、図１０の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成する。また短辺に衝突する溶鋼流が減少するので、上昇流(2)，(6)及び下降流(3)，(7)が低減し、メニスカス付近においても図１０の（ｂ）に示すような鋳型内壁に沿った循環流を形成する。他の部分は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流動制御装置を連続鋳造鋳型に適用した場合の縦断面図である。
【図２】図１に示す連続鋳造鋳型、及びその長辺に沿って配置された電磁石の構成を示す平面図である。
【図３】（ａ）は第１実施例における、ノズル流出口３からの噴出流と電磁石（リニアモ−タ）８〜１１が発生する推力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は（ａ）の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶鋼の循環流の状態を示すベクトル図である。
【図４】第１実施例における、電磁石（リニアモ−タ）８〜１１の結線を示す電気回路図である。
【図５】図４に示す三相交流電源装置ＩＮＶ１の電気回路図である。
【図６】電流比αを変化させた時の、メニスカス部での溶鋼流速を示すグラフである。
【図７】電流比αを変化させた時の、メニスカス下１ｍでの溶鋼流速を示すグラフである。
【図８】（ａ）は第２実施例における、ノズル流出口３からの噴出流と電磁石（リニアモ−タ）８〜１１が発生する推力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は（ａ）の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶鋼の循環流の状態を示すベクトル図である。
【図９】第２実施例における、電磁石（リニアモ−タ）８〜１１の結線を示す電気回路図である。
【図１０】（ａ）は第３実施例における、ノズル流出口３からの噴出流と第２，第３電磁石９，１０が発生する推力と、第１，第４電磁石８，１１が発生する溶鋼流制動力の状態を示すベクトル図であり、（ｂ）は（ａ）の電磁石推力により、鋳型内壁に沿って生じる溶鋼の循環流の状態を示すベクトル図である。
【図１１】第３実施例における、電磁石（リニアモ−タ）９，１０、及び電磁ブレ−キ８，１１の結線を示す電気回路図である。
【図１２】（ａ）は、鋳型及び注湯ノズルの断面と、注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる溶鋼流を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ線から見た、注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる溶鋼流を示す平面図、（ｃ）は注湯ノズルからの溶鋼注入により生ずる表層流を示す平面図である。
【図１３】従来使用されていたリニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４を備える鋳型，鋳型内溶鋼の表面に生ずる表層流（実線矢印）、リニアモ−タＬＭ１〜ＬＭ４が溶鋼に及ぼす推力（点線矢印）、及び溶鋼表面に誘起される循環流（２点線矢印）を示す平面図である。
【符号の説明】
１：溶鋼        ２：注湯ノズル
３：流出口      ４Ｆ：第１長辺
４ｓ：長辺外壁  ４ｕ：長辺内壁
５Ａ：第２長辺  ５ｓ：長辺外壁
５ｕ：長辺内壁  ６Ｌ：第１短辺
６ｓ：短辺外壁  ６ｕ：短辺内壁
７Ｒ：第２短辺  ７ｓ：短辺外壁
７ｕ：短辺内壁  ８：第１電磁石
８１：第１電磁石コア
８ａ〜８ｆ：第１電磁石の電気コイル
９：第２電磁石  ９１：第２電磁石コア
９ａ〜９ｆ：第２電磁石の電気コイル
１０：第３電磁石
１０１：第３電磁石コア
１０ａ〜１０ｆ：第３電磁石の電気コイル
１１：第４電磁石
１１１：第４電磁石コア
１１ａ〜１１ｆ：第４電磁石の電気コイル
ＤＣＰＳ：直流電源装置
ＩＮＶ１：第１三相交流電源装置
ＩＮＶ２：第２三相交流電源装置
ＬＭ１〜ＬＭ４：リニアモ−タ
ＭＤ：鋳型      ＰＷ：パウダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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