(57)【要約】【課題】鋳片の品質を向上させる。【解決手段】連続鋳造用の鋳型の長辺面に設置され鋳型内の溶融金属に対して鋳型厚み方向の磁場を印加する電磁ブレーキ装置であって、浸漬ノズルの吐出孔よりも下方に鉄心の高さ方向の中心が位置するように設置され鋳型幅方向の全域に渡って略均一な磁場を印加する全域磁場印加電磁コイルと、全域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより磁場を生じさせる全域磁場印加用電源と、全域磁場印加電磁コイルと鉄心の一部を共有して構成され鋳型幅方向の一部領域において略均一な磁場を印加する一部領域磁場印加電磁コイルと、一部領域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより磁場を生じさせる一部領域磁場印加用電源と、を備え、鋳型幅方向の中心を含む所定の領域における磁束密度を他の領域における磁束密度よりも小さくすることが可能なように一部領域磁場印加電磁コイルが配置される、電磁ブレーキ装置。【選択図】図２
2018061976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を供給する浸漬ノズルが鋳型幅方向の略中心に設置された連続鋳造用の鋳型の長辺面の外側面に設置され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型厚み方向の磁場を印加する電磁ブレーキ装置であって、
前記鋳型の両短辺面とそれぞれ対向して設けられる前記浸漬ノズルの一対の吐出孔よりも下方に鉄心の高さ方向の中心が位置するように設置され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型幅方向の全域に渡って略均一な磁場を印加する全域磁場印加電磁コイルと、
前記全域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより、前記全域磁場印加電磁コイルによって磁場を生じさせる全域磁場印加用電源と、
前記全域磁場印加電磁コイルと鉄心の一部を共有して構成され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型幅方向の一部領域において略均一な磁場を印加する一部領域磁場印加電磁コイルと、
前記一部領域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより、前記一部領域磁場印加電磁コイルによって磁場を生じさせる一部領域磁場印加用電源と、
を備え、
前記全域磁場印加電磁コイル及び前記一部領域磁場印加電磁コイルによって印加される磁場の磁束密度の鋳型幅方向における分布を、鋳型幅方向の中心を含む所定の領域における磁束密度が他の領域における磁束密度よりも小さくなるような分布とすることが可能なように、前記一部領域磁場印加電磁コイルが配置される、
電磁ブレーキ装置。
【請求項２】
前記一部領域磁場印加電磁コイルは、鋳型幅方向の中心を含む前記所定の領域に設置される、
請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ装置において、前記全域磁場印加用電源及び前記一部領域磁場印加用電源をそれぞれ独立して駆動させ、前記全域磁場印加電磁コイル及び前記一部領域磁場印加電磁コイルによって印加される磁場の磁束密度の鋳型幅方向における分布を制御しながら、連続鋳造を行う、
連続鋳造方法。
【請求項４】
前記一部領域磁場印加電磁コイルは、鋳型幅方向の中心を含む前記所定の領域に設置され、
前記全域磁場印加電磁コイルによって生じる磁場を打ち消すような磁場を前記一部領域磁場印加電磁コイルによって生じさせることにより、前記所定の領域における磁場の磁束密度を他の領域における磁場の磁束密度よりも小さくした状態で、連続鋳造を行う、
請求項３に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機の鋳型に設置される電磁ブレーキ装置、及び当該電磁ブレーキ装置が設置された連続鋳造機を用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造では、タンディッシュに一旦貯留された溶融金属（例えば、溶鋼）を、浸漬ノズルを介して鋳型内に上方から注入し、そこで外周面が冷却され凝固した鋳片を鋳型の下端から引き抜くことにより、連続的に鋳造が行われる。鋳片のうち外周面の凝固した部位は、凝固シェルと呼ばれる。
【０００３】
連続鋳造においては、鋳型内の溶融金属の噴流に直流磁場を印加することにより、当該噴流が減速される電磁ブレーキ効果が生じることが広く知られている。電磁ブレーキ技術は、板用のスラブの連続鋳造機で多用されており、気泡や介在物の除去による鋳片の品質向上や、成分混合抑制等、電磁ブレーキ技術による多様な作用が報告されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
電磁ブレーキ技術においては、歴史的には、浸漬ノズルの鋳型短辺面と対向して設けられる一対の吐出孔の出口付近に、鋳型厚み方向の直流磁場を印加する電磁ブレーキ技術（以下、便宜的に、局所電磁ブレーキ技術ともいう）が最初に提案された。かかる局所電磁ブレーキ技術では、吐出孔からの溶融金属の噴流（すなわち、吐出流）に逆向きの制動力を作用させることができる。しかしながら、局所電磁ブレーキ技術では、磁場印加領域周辺の磁場が印加されない領域には制動力が作用しないので、磁束密度を大きくしすぎると、吐出流が上下に分岐し、当該磁場が印加されない領域においてかえって強い上昇流及び下降流が形成されてしまう。従って、所望の効果を発揮することが困難になる。そのため、局所電磁ブレーキ技術では、その磁束密度を適切な範囲に制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
ここで、鋳型内において吐出流の勢いを抑制することによって期待される効果としては、鋳型短辺面への衝突流による凝固シェルの溶解の抑制効果、当該凝固シェルの溶解に起因するブレークアウトの抑制効果、湯面に浮遊する潤滑材である連鋳パウダーが強い流れで巻き込まれ介在物欠陥となることを回避するための湯面付近の流動の抑制効果、鋳片内部への介在物の持ち込みによる内部欠陥の発生の抑制効果、及び加工時の曲げ部割れ等の抑制のための短辺下降流の抑制効果等がある。そこで、これらの効果をより好適に得るために、浸漬ノズルの吐出孔付近の他、湯面や鋳型短辺面近傍等、他の領域にも磁場を印加可能なように、電磁ブレーキ装置の設置位置にはいくつかのバリエーションが検討されてきた。
【０００６】
その後、電磁ブレーキ技術は、第２世代と呼ばれる鋳型幅方向に略均一で鋳型厚み方向の成分を中心とする磁場を印加する技術の適用が進み、吐出流の抑制に加えて、鋳型幅方向全体での下降流の抑制が図られた（例えば、特許文献２）。その結果、例えば特許文献３に開示されるような、異鋼種連々鋳時の成分混合抑制技術等も開発された。一方、かかる鋳型幅方向に略均一の磁場を印加する電磁ブレーキ技術（以下、便宜的に、均一電磁ブレーキ技術ともいう）において、上述した湯面近傍の流動をより効果的に制御するために、例えば特許文献４に開示されるような、鋳型幅方向に略均一の磁場を印加する電磁ブレーキ装置を高さ方向に２段設置する技術が開発された。更に、このような電磁ブレーキ装置を２段設置する構成において、その磁束密度を電磁ブレーキ装置ごとに独立に制御する技術も開発されている（例えば、特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−７５４５５号公報
【特許文献２】国際公開第９５／２６２４３号
【特許文献３】特開平６−３０４７１８号公報
【特許文献４】特開平４−３４４８５８号公報
【特許文献５】特開平１０−３２８７９０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「（第１２９・１３０回西山記念技術講座）電磁気力を利用したマテリアルプロセシング」、日本鉄鋼協会、１９８９年４月２８日
【非特許文献２】Ｈ．Ｙａｍａｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  「Ｏｐｔｉｍｕｍ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｘ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｉｎ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏf  Ｃａｓｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｌｅｖｅｌ  ＤＣ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｍｏｌｄ」，  ＩＳＩＪ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  ２００１，  Ｖｏｌ．４１，  Ｎｏ．１０，  ｐｐ．１２２９−１２３５
【非特許文献３】岡澤健介、外４名、「電磁制動技術を利用した連鋳鋳型内の溶鋼噴流挙動」、鉄と鋼、日本鉄鋼協会、１９９８年、Ｖｏｌ．８４、Ｎｏ．７、ｐ．２０−２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上述べた均一電磁ブレーキ技術を適用した連続鋳造においては、印加する磁場の磁束密度は時間的に変動しないものの、溶融金属の流動との干渉により当該溶融金属内に誘導電流が発生し、この誘導電流と印加磁場との相互作用により電磁力が生じるため、磁束密度分布と溶融金属との流動パターンにより、磁場を印加することによる作用が変化する。従って、例えば非特許文献２に開示されているように、鋳片全体の介在物欠陥を極小化したい場合には、適当な磁束密度が存在し得る。この点について、例えば非特許文献３には、鋳片内部における気泡や介在物に起因する欠陥（すなわち、内部欠陥）を少なくするためには、鋳片厚み２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度に対応する一般的な鋳型では、印加する磁場の磁束密度を鉄心付きの電磁石の限界磁束密度０．４Ｔ程度（限界磁束密度は、鉄心の磁気飽和量で決まる）に極力近付ければ、定常的な鋳造速度１ｍ／ｍｉｎ〜３ｍ／ｍｉｎにおいて逆流のない整流化された下降流を電磁ブレーキ装置の設置位置において得ることができ、内部欠陥を極小化できることが開示されている。
【００１０】
一方、非特許文献３には、均一電磁ブレーキ技術を適用した連続鋳造においては、磁場中での吐出流の周囲に、当該吐出流とは逆向きの対向流（ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＨＤ）対向流）が発生することが記載されている。従って、例えば連続鋳造では溶融金属とともに浸漬ノズルから吹き込まれたＡｒガス等の不活性ガスの気泡がそのまま吐出流に含まれるが、当該気泡は吐出孔から吐出された後、浮上しつつこのＭＨＤ対向流に乗り、浸漬ノズル周辺に集中して浮上するようになる。そのため、例えば一般的な鋳造条件下では、磁束密度が０．１Ｔ程度を超えると、鋳片表層において捕捉される気泡数が増加してしまう。すなわち、鋳片の表層品質が悪化する。
【００１１】
このように、均一電磁ブレーキ技術を適用した連続鋳造では、例えば上述した磁束密度０．４Ｔ程度の磁場を印加するように電磁ブレーキ装置を駆動した場合には、鋳片の内部欠陥を極小化することができるものの、表層品質は悪化してしまう恐れがある。つまり、鋳片の内質と表層品質とがトレードオフの関係にある。そのため、均一電磁ブレーキ技術を適用した連続鋳造において、鋳片の内質の向上と表層品質の向上を同時に図ろうとする場合には、非特許文献２に示されるように、吐出流による慣性力と電磁ブレーキ装置による電磁ブレーキ力の比で表される無次元数であるインタラクションパラメータ（あるいはスチュアート数）を適正な範囲に制御する必要があった。
【００１２】
しかしながら、かかる方法では、トレードオフの関係にある鋳片の内質と表層品質を、ともにある程度までは向上させることは可能となるものの、あくまで両者のバランスを考慮した条件で電磁ブレーキ装置が駆動されることとなるため、その鋳片の品質向上、すなわち内質及び表層品質双方の向上の効果は限定的なものとなってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連続鋳造において、鋳片の品質をより向上させることが可能な、新規かつ改良された電磁ブレーキ装置及び連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、溶融金属を供給する浸漬ノズルが鋳型幅方向の略中心に設置された連続鋳造用の鋳型の長辺面の外側面に設置され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型厚み方向の磁場を印加する電磁ブレーキ装置であって、前記鋳型の両短辺面とそれぞれ対向して設けられる前記浸漬ノズルの一対の吐出孔よりも下方に鉄心の高さ方向の中心が位置するように設置され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型幅方向の全域に渡って略均一な磁場を印加する全域磁場印加電磁コイルと、前記全域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより、前記全域磁場印加電磁コイルによって磁場を生じさせる全域磁場印加用電源と、前記全域磁場印加電磁コイルと鉄心の一部を共有して構成され、前記鋳型内の溶融金属に対して鋳型幅方向の一部領域において略均一な磁場を印加する一部領域磁場印加電磁コイルと、前記一部領域磁場印加電磁コイルに対して電流を印加することにより、前記一部領域磁場印加電磁コイルによって磁場を生じさせる一部領域磁場印加用電源と、を備え、前記全域磁場印加電磁コイル及び前記一部領域磁場印加電磁コイルによって印加される磁場の磁束密度の鋳型幅方向における分布を、鋳型幅方向の中心を含む所定の領域における磁束密度が他の領域における磁束密度よりも小さくなるような分布とすることが可能なように、前記一部領域磁場印加電磁コイルが配置される、電磁ブレーキ装置が提供される。
【００１５】
また、当該電磁ブレーキ装置においては、前記一部領域磁場印加電磁コイルは、鋳型幅方向の中心を含む前記所定の領域に設置されてもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記電磁ブレーキ装置において、前記全域磁場印加用電源及び前記一部領域磁場印加用電源をそれぞれ独立して駆動させ、前記全域磁場印加電磁コイル及び前記一部領域磁場印加電磁コイルによって印加される磁場の磁束密度の鋳型幅方向における分布を制御しながら、連続鋳造を行う、連続鋳造方法が提供される。
【００１７】
また、当該連続鋳造方法においては、前記一部領域磁場印加電磁コイルは、鋳型幅方向の中心を含む前記所定の領域に設置され、前記全域磁場印加電磁コイルによって生じる磁場を打ち消すような磁場を前記一部領域磁場印加電磁コイルによって生じさせることにより、前記所定の領域における磁場の磁束密度を他の領域における磁場の磁束密度よりも小さくした状態で、連続鋳造を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、連続鋳造において、鋳片の品質をより向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す電磁ブレーキ装置のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図３】本実施形態に係る電磁ブレーキ装置の、第２の電磁コイルの鋳型幅方向の長さについて説明するための図である。
【図４】均一電磁ブレーキ技術に係る、従来の電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。
【図５】図４に示す電磁ブレーキ装置のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図６】本実施形態の一変形例に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。
【図７】図６に示す電磁ブレーキ装置のＣ−Ｃ断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
なお、本明細書に示す各図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合がある。各図面において図示される各部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の部材間における大小関係を正確に表現するものではない。
【００２２】
また、以下では、一例として、連続鋳造の対象が鉄鋼であり、溶融金属が溶鋼である実施形態について説明する。ただし、本発明はかかる例に限定されず、本発明は、他の金属に対する連続鋳造に対して適用されてもよい。
【００２３】
（１．電磁ブレーキ装置の構成）
図１−図３を参照して、本開示の好適な一実施形態に係る電磁ブレーキ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。図２は、図１に示す電磁ブレーキ装置のＡ−Ａ断面における断面図である。図３は、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置の、後述する第２の電磁コイルの鋳型幅方向の長さについて説明するための図である。
【００２４】
本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０は、連続鋳造機において、鋳型１２０の長辺面の外側面に設置され、鋳型１２０内の溶鋼１に対して鋳型厚み方向に磁場を印加することにより、当該溶鋼１の流動を抑制する機能を有するものである。図１では、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０の設置位置について説明するために、鋳型１２０及び浸漬ノズル１３０を併せて図示している。また、図２においても、電磁ブレーキ装置１０の設置位置について説明するために、鋳型１２０を併せて図示するとともに、浸漬ノズル１３０の位置を模擬的に二点鎖線で示している。
【００２５】
図１及び図２を参照すると、鋳型１２０は、鋳造する鋳片の幅及び厚さに応じた四角筒状であり、一対の長辺鋳型板１２１で一対の短辺鋳型板１２３を両側から挟むように組み立てられる。長辺鋳型板１２１及び短辺鋳型板１２３（以下、鋳型板１２１、１２３と総称することがある）は、例えば冷却水が流動する水路が設けられた水冷銅板である。鋳型１２０は、かかる鋳型板１２１、１２３と接触する溶鋼１を冷却して、鋳片を製造する。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、鋳型板１２１、１２３は、一般的に連続鋳造機の鋳型として用いられる各種の材料によって形成されてよい。
【００２６】
なお、以下の説明では、上下方向（すなわち、鋳型１２０から鋳片が引き抜かれる方向）を、ｚ軸方向とも呼称する。上下方向のことを高さ方向とも呼称する。また、ｚ軸方向と垂直な平面（水平面）内における互いに直交する２方向を、それぞれ、ｘ軸方向及びｙ軸方向とも呼称する。また、ｘ軸方向を、水平面内において鋳型１２０の長辺と平行な方向、すなわち鋳型幅方向として定義し、ｙ軸方向を、水平面内において鋳型１２０の短辺と平行な方向、すなわち鋳型厚み方向として定義する。
【００２７】
鋳型板１２１、１２３の外側面には、当該外側面を覆うようにバックプレート１２５、１２７が設けられる。バックプレート１２５、１２７は、例えばステンレスからなり、鋳型板１２１、１２３を補強するために設けられる。以下、区別のため、長辺鋳型板１２１の外側面に設けられるバックプレート１２５のことを長辺側バックプレート１２５ともいい、短辺鋳型板１２３の外側面に設けられるバックプレート１２７のことを短辺側バックプレート１２７ともいう。なお、上述したように、電磁ブレーキ装置１０は、鋳型１２０の長辺面の外側面に設置されるため、長辺側バックプレート１２５を介して鋳型１２０内の溶鋼１に対して磁場を印加することとなる。従って、バックプレート１２５、１２７のうち、少なくとも長辺側バックプレート１２５は、非磁性体（例えば、非磁性のステンレス等）によって形成され得る。
【００２８】
浸漬ノズル１３０は、その下端が鋳型１２０内の溶鋼１に浸漬されるように設置される。鋳型１２０の上方には、溶鋼１を貯留するタンディッシュ（図示せず）が設置されており、浸漬ノズル１３０の上端は、当該タンディッシュの下端に接続されている。つまり、浸漬ノズル１３０は、当該タンディッシュに貯留された溶鋼１を鋳型１２０内に連続供給するものである。浸漬ノズル１３０は、鋳型１２０のｘ軸方向（鋳型幅方向）の略中心に位置するように設置される。
【００２９】
浸漬ノズル１３０は、略円筒形状を有し、その下端近傍の側壁に、溶鋼１を吐出する吐出孔１３１が形成される。吐出孔１３１は、鋳型１２０の両側の短辺鋳型板１２３にそれぞれ対向する位置に、一対設けられる。図１では、吐出孔１３１から吐出された溶鋼１の流れ（すなわち、吐出流）を模擬的に太線矢印で示している。
【００３０】
電磁ブレーキ装置１０は、鋳型１２０の外側面を取り囲むように設置される鉄心部材１１１（コア部材１１１）と、鉄心部材１１１の一部にｙ軸方向（鋳型厚み方向）を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の第１の電磁コイル１１３と、当該一対の第１の電磁コイル１１３に電流を印加する第１の電源１１７と、当該鉄心部材１１１の一部にｙ軸方向を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の第２の電磁コイル１１５と、当該一対の第２の電磁コイル１１５に電流を印加する第２の電源１１９と、を備える。
【００３１】
鉄心部材１１１は、中実の部材であり、その導線が巻回された部位が、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５の鉄心（コア）として機能する。鉄心部材１１１は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。なお、図示するように、鉄心部材１１１を、鉄心として機能する部位だけでなく、鋳型１２０の外側面を取り囲むように設けることにより、磁気回路が構成され得るため、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５による磁場の印加をより効率良く行うことが可能になる。
【００３２】
一対の第１の電磁コイル１１３は、その鉄心のｚ軸方向（上下方向、高さ方向）の中心が浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１よりも下方に位置し、そのｘ軸方向の長さが、鋳片の幅よりも長くなるように（すなわち、鋳型１２０内の空間のｘ軸方向の長さよりも長くなるように）構成される。かかる構成により、一対の第１の電磁コイル１１３に第１の電源１１７によって電流を印加することによって、鋳型幅方向の全域に渡って略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。このように、第１の電磁コイル１１３は、浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１よりも下方において、均一電磁ブレーキ技術に対応する磁場を印加可能なものである。これにより、下降流の流速を低下させることができるため、不活性ガスの気泡や非金属介在物の浮上が促進され、鋳片の内質を向上させる効果を得ることができる。なお、本明細書では、第１の電磁コイル１１３のように、鋳型幅方向の全域に渡って略均一な磁場を印加可能に構成される電磁コイルのことを、後述する一部領域磁場印加電磁コイルと区別するために、便宜的に、全域磁場印加電磁コイルともいう。また、第１の電源１１７のように、全域磁場印加電磁コイルを駆動させるための電源のことを、便宜的に、全域磁場印加用電源ともいう。
【００３３】
ここで、具体的には、高さ方向の位置について、浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１の高さ方向の中心を通る溶鋼１の吐出方向を示す直線と、第１の電磁コイル１１３の鉄心の高さ方向の中心との交点（図３に示す交点Ａ１）が、鋳型１２０の短辺面よりも内側に位置するように、一対の第１の電磁コイル１１３が設置される。これにより、吐出流が、第１の電磁コイル１１３によって磁場が印加される領域、すなわち電磁ブレーキが有効に作用する領域を横切ることになるため、吐出流の勢いを抑制し下降流の流速を低下させる効果をより効果的に得ることができる。
【００３４】
一対の第２の電磁コイル１１５は、第１の電磁コイル１１３と鉄心の一部を共有するように構成される。一対の第２の電磁コイル１１５は、その鉄心のｘ−ｚ平面内での中心が一対の第１の電磁コイル１１３の鉄心の中心と略一致するとともに、そのｘ軸方向の長さが、鋳型１２０のｘ軸方向の中心を含み第１の電磁コイル１１３よりも短い所定の長さになるように（すなわち、鋳型１２０内の空間のｘ軸方向の長さよりも短くなるように）構成される。かかる構成により、一対の第２の電磁コイル１１５に第２の電源１１９によって電流を印加することにより、鋳型幅方向の中心を含み鋳型１２０内の溶鋼１の当該鋳型幅方向全体よりも短い所定の領域において略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。なお、本明細書では、第２の電磁コイル１１５のように、鋳型幅方向の一部領域にのみ略均一な磁場を印加可能に構成される電磁コイルのことを、上記全域磁場印加電磁コイルと区別するために、便宜的に、一部領域磁場印加電磁コイルともいう。また、第２の電源１１９のように、一部領域磁場印加電磁コイルを駆動させるための電源のことを、便宜的に、一部領域磁場印加用電源ともいう。
【００３５】
ここで、電磁ブレーキ装置１０では、第１の電磁コイル１１３に電流を印加する第１の電源１１７と、第２の電磁コイル１１５に電流を印加する第２の電源１１９と、は独立に設けられており、これらの電源１１７、１１９によって印加する電流量を適宜調整することにより、第１の電磁コイル１１３によって発生する磁場の磁束密度、及び第２の電磁コイル１１５によって発生する磁場の磁束密度を、それぞれ独立に制御することができる。つまり、電磁ブレーキ装置１０では、それぞれ独立に磁束密度を調整可能な２種類の電磁コイル（第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５）が設置される。かかる構成によれば、鋳型１２０内の溶鋼１に対して、第１の電磁コイル１１３によって鋳型幅方向の全域に渡って略均一の磁場を印加するとともに、第２の電磁コイル１１５によって鋳型幅方向の一部領域にのみ略均一の磁場を更に印加することが可能になる。つまり、鋳型幅方向において、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加する磁場の磁束密度に分布を持たせることができる。
【００３６】
ここで、第２の電磁コイル１１５は、上述したように、鋳型１２０の鋳型幅方向の中心を含む所定の領域、すなわち浸漬ノズル１３０の周辺の領域に磁場を印加可能に設置される。従って、第１の電源１１７及び第２の電源１１９を適宜駆動させ、例えば、第２の電磁コイル１１５によって、第１の電磁コイル１１３によって発生する磁場を打ち消すような磁場を発生させることにより、鋳型幅方向において、浸漬ノズル１３０の周辺の領域の磁束密度が他の領域の磁束密度よりも小さくなるように、磁場を印加することが可能になる。
【００３７】
このような磁束密度の分布を実現しながら連続鋳造を行うことにより、鋳型幅方向において浸漬ノズル１３０の設置位置周辺以外の領域、すなわち短辺鋳型板１２３から所定の距離の領域では、鋳型１２０内の溶鋼１に対して比較的大きい磁束密度の磁場が印加されることとなるため、吐出流が短辺鋳型板１２３に衝突する勢いが緩和され、下降流の流速を低下させることができ、鋳片の内質を向上させることが可能になる。一方、鋳型幅方向において浸漬ノズル１３０の設置位置周辺の領域では、鋳型１２０内の溶鋼１に対して比較的小さい磁束密度の磁場が印加されることとなるため、当該浸漬ノズル１３０の設置位置周辺でのＭＨＤ対向流の流速を低下させることができ、鋳片の表層品質を向上させることが可能になる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、電磁ブレーキ技術において、鋳型幅方向における磁場の磁束密度の分布を適宜調整することができ、これにより、鋳片の内質及び表層品質をともに向上させることが可能になる。
【００３９】
なお、第１の電源１１７及び第２の電源１１９の駆動制御（具体的には、例えば、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５に対して電流を印加するタイミング、及び印加する電流量等の制御）は、図示しない制御装置によって実行され得る。当該制御装置は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載された制御基板等である。あるいは、当該制御装置は、ＰＣ等の汎用的な情報処理装置であってもよい。当該制御装置のプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、第１の電源１１７及び第２の電源１１９の駆動制御が適宜実行される。
【００４０】
ここで、図３を参照して、第２の電磁コイル１１５の鋳型幅方向の長さについて、より詳細に説明する。本実施形態では、上述したように、第２の電磁コイル１１５は、浸漬ノズル１３０の設置位置周辺でのＭＨＤ対向流の流速を低下させることを目的として設置されるものである。従って、第２の電磁コイル１１５は、その印加する磁場がＭＨＤ対向流に影響を与え得るように、浸漬ノズル１３０の設置位置周辺に設置される。一方、第２の電磁コイル１１５の鋳型幅方向の長さが長過ぎれば、第１の電磁コイル１１３のみが設置される領域の鋳型幅方向の長さが相対的に短くなり、吐出流の勢いを抑制し下降流の流速を低下させる効果が得られ難くなる。従って、第２の電磁コイル１１５の鋳型幅方向の長さは、自身によるＭＨＤ対向流の流速を低下させる効果、及び第１の電磁コイル１１３による下降流の流速を低下させる効果を、ともに好適に得られるように、設定され得る。
【００４１】
具体的には、吐出流の勢いを好適に抑制するためには、吐出流が、第１の電磁コイル１１３のみによって磁場が印加される領域、すなわち電磁ブレーキがより有効に作用する領域を横切るように、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５が設置されることが好ましい。この場合、吐出流の勢いを抑制し下降流の流速を低下させる効果をより効果的に得ることができるからである。従って、吐出流が浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１から直線的に進むと仮定すれば、少なくとも、浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１の高さ方向の下端を通る溶鋼１の吐出方向を示す直線（図３において細線破線で示す直線）と、第１の電磁コイル１１３の鉄心の高さ方向の中心との交点Ａ２よりも外側の領域には、第２の電磁コイル１１５が存在せず、第１の電磁コイル１１３のみが存在することが好ましい。つまり、第２の電磁コイル１１５の鋳型幅方向の内径は、当該交点Ａ２間の長さＷ１以下であることが好ましい。
【００４２】
一方、浸漬ノズル１３０の設置位置周辺でのＭＨＤ対向流の流速を低下させる効果を好適に得るためには、少なくとも当該浸漬ノズル１３０の設置位置周辺に第２の電磁コイル１１５が存在する必要がある。従って、第２の電磁コイル１１５の鋳型幅方向の内径は、浸漬ノズル１３０の外径Ｗ２以上であることが好ましい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、鋳型幅方向の内径の最大値が上記交点Ａ２間の長さＷ１であり、鋳型幅方向の内径の最小値が浸漬ノズル１３０の外径Ｗ２であるように、第２の電磁コイル１１５を構成する。かかる構成により、上述した第１の電磁コイル１１３による下降流の流速を低下させる効果、及び第２の電磁コイル１１５によるＭＨＤ対向流の流速を低下させる効果、をともに好適に得ることが可能になる。
【００４４】
以上、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置の構成について説明した。
【００４５】
ここで、比較のため、図４及び図５を参照して、均一電磁ブレーキ技術に係る、従来の一般的な電磁ブレーキ装置の構成について説明する。図４は、均一電磁ブレーキ技術に係る、従来の電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。図５は、図４に示す電磁ブレーキ装置のＢ−Ｂ断面における断面図である。図４及び図５では、図１及び図２と同様に、従来の電磁ブレーキ装置の設置位置について説明するために、連続鋳造用の鋳型１２０及び浸漬ノズル１３０を併せて示している。
【００４６】
図４及び図５を参照すると、従来の電磁ブレーキ装置６０は、鋳型１２０の外側面を取り囲むように設置される鉄心部材６１１（コア部材６１１）と、鉄心部材６１１の一部にｙ軸方向を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の電磁コイル６１３と、当該一対の電磁コイル６１３に電流を印加する電源６１７と、を備える。
【００４７】
鉄心部材６１１は、図１及び図２に示す本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０の鉄心部材１１１と同様の構成を有する。また、一対の電磁コイル６１３は、その鉄心のｚ軸方向の中心が浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１よりも下方に位置し、そのｘ軸方向の長さが、鋳片の幅よりも長くなるように（すなわち、鋳型１２０内の空間のｘ軸方向の長さよりも長くなるように）構成される。つまり、電磁コイル６１３は、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０における第１の電磁コイル１１３と同様のものである。このように、従来の電磁ブレーキ装置６０は、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０において、第２の電磁コイル１１５が設けられず、第１の電磁コイル１１３のみ（すなわち、全域磁場印加電磁コイルのみ）が設けられたものに対応する。
【００４８】
電磁ブレーキ装置６０では、一対の電磁コイル６１３に電源６１７によって電流を印加することにより、鋳型幅方向の全域に渡って略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。これにより、下降流の流速を低下させることができるため、鋳片の内質を向上させる効果を得ることができる。
【００４９】
しかしながら、鋳片の内質を向上させる効果を確実に得るためには電磁コイル６１３によって印加する磁場の磁束密度をある程度大きなものとする必要がある反面、当該磁束密度を大きくし過ぎると、浸漬ノズル１３０の近傍に発生する、吐出流と対向する方向のＭＨＤ対向流の流速が大きくなる。上述したように、ＭＨＤ対向流の流速が大きければ、当該ＭＨＤ対向流に起因して発生する浸漬ノズル１３０周辺の上昇流によって、不活性ガスの気泡等が浮上し、鋳片の表層品質が悪化するという問題が生じる恐れがある。
【００５０】
かかる問題に対して、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０によれば、以上説明したように、それぞれ独立に電流を印加可能な第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５が設置される。従って、鋳型幅方向において、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加する磁場の磁束密度に分布を持たせることができるため、当該磁束密度の分布を適宜調整することにより、下降流の流速を低下させることによる鋳片の内質の向上の効果と、ＭＨＤ対向流に起因して発生する浸漬ノズル１３０周辺の上昇流の流速を低下させることによる鋳片の表層品質の向上の効果と、をともに得ることが可能となる。
【００５１】
なお、従来の電磁ブレーキ装置６０によって得られる効果として、鋳片の内質向上だけでなく、成分の異なる溶融金属を連続して鋳造する、いわゆる連々鋳時における成分の混合の抑制が挙げられる。電磁ブレーキ装置６０によって下降流の流速を低下させることにより、溶融金属の種類が切り替えられる際の、これら異なる種類の溶融金属の混合が好適に抑制され得る。この点、本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０では、鋳型幅方向において、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加する磁場の磁束密度に分布が存在し得るため、この連々鋳時における成分の混合の抑制の効果は限定的なものとなるようにも思われる。
【００５２】
しかしながら、電磁ブレーキ装置１０では、上述したように、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５は、それぞれ独立に電流を印加可能に構成される。従って、例えば、第２の電磁コイル１１５に対して電流を印加せず、第１の電磁コイル１１３にのみ電流を印加すれば、従来の電磁ブレーキ装置６０と同様に、鋳型幅方向の全域に渡って略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能である。つまり、電磁ブレーキ装置１０において、連々鋳時における成分の混合の抑制の効果をより好適に得ようと思えば、溶融金属の種類が切り替えられる際の所定の時間のみ、第１の電磁コイル１１３にだけ電流を印加するように、電磁ブレーキ装置１０を駆動させればよい。
【００５３】
また、上記のような連々鋳時における成分の混合の抑制効果を得ることを重要視する場合だけでなく、例えば、加工度合いが大きく薄い品種を鋳造する場合のように、鋳片の内質がより重要視される場合には、同様に、鋳型幅方向の全域に渡って略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加した方が好ましいことがある。このような場合にも、第１の電磁コイル１１３にだけ電流を印加するように電磁ブレーキ装置１０を駆動させればよい。
【００５４】
このように、電磁ブレーキ装置１０では、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５を、それぞれ独立に電流を印加可能に構成することにより、目的に応じた、より自由度の高い電磁ブレーキの利用が可能になる。例えば、表層品質及び内質がともに求められる場合には、鋳型幅方向において適切な磁束密度の分布が実現され得るように第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５によってともに磁場を生じさせ、上記のように連々鋳時における成分の混合の抑制効果をより好適に得たい場合や鋳片の内質がより重要視される場合には、第１の電磁コイル１１３によってのみ磁場を生じさせればよい。
【００５５】
（２．変形例）
図６及び図７を参照して、本実施形態の一変形例として、他の構成を有する電磁ブレーキ装置の構成について説明する。図６は、本実施形態の一変形例に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す側面図である。図７は、図６に示す電磁ブレーキ装置のＣ−Ｃ断面における断面図である。図６及び図７では、図１及び図２と同様に、本変形例に係る電磁ブレーキ装置の設置位置について説明するために、連続鋳造用の鋳型１２０及び浸漬ノズル１３０を併せて示している。
【００５６】
図６及び図７を参照すると、本変形例に係る電磁ブレーキ装置２０は、鋳型１２０の外側面を取り囲むように設置される鉄心部材２１１（コア部材２１１）と、鉄心部材２１１の一部にｙ軸方向を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の第１の電磁コイル２１３と、当該一対の第１の電磁コイル２１３に電流を印加する第１の電源２１９と、当該鉄心部材２１１の一部にｙ軸方向を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の第２の電磁コイル２１５と、当該一対の第２の電磁コイル２１５に電流を印加する第２の電源２２１と、当該鉄心部材２１１の一部にｙ軸方向を回転軸方向として導線が巻回されて構成され、鋳型１２０を鋳型厚み方向に挟むように設置される一対の第３の電磁コイル２１７と、当該一対の第３の電磁コイル２１７に電流を印加する第３の電源２２３と、を備える。
【００５７】
鉄心部材２１１は、図１及び図２に示す電磁ブレーキ装置１０の鉄心部材１１１と同様の構成を有する。また、一対の第１の電磁コイル２１３は、そのｚ軸方向の中心が浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１よりも下方に位置し、そのｘ軸方向の長さが、鋳片の幅方向の長さよりも長くなるように（すなわち、鋳型１２０内の空間のｘ軸方向の長さよりも長くなるように）構成される。つまり、第１の電磁コイル２１３は、上述した電磁ブレーキ装置１０における第１の電磁コイル１１３と同様のものであり、全域磁場印加電磁コイルに対応するものである。また、第１の電源２１９は、全域磁場印加用電源に対応するものである。
【００５８】
電磁ブレーキ装置２０では、一対の第１の電磁コイル２１３に第１の電源２１９によって電流を印加することにより、鋳型幅方向の全域に渡って略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。これにより、下降流の流速を低下させることができるため、鋳片の内質を向上させる効果を得ることができる。
【００５９】
一対の第２の電磁コイル２１５は、第１の電磁コイル２１３と鉄心の一部を共有するように構成される。一対の第２の電磁コイル２１５は、その鉄心のｘ−ｚ平面内での中心が一対の第１の電磁コイル１１３の鉄心の中心からｘ軸方向の一方の短辺面側にずれるとともに、そのｘ軸方向の長さが、鋳型１２０の当該ｘ軸方向の一方の短辺面から所定の距離の領域を含み、かつ鋳型１２０の当該ｘ軸方向の中心付近の領域を含まない、第１の電磁コイル２１３よりも短い所定の長さになるように構成される。かかる構成により、一対の第２の電磁コイル２１５に第２の電源２２１によって電流を印加することによって、ｘ軸方向の一方の短辺面から、当該ｘ軸方向の中心付近の領域を含まない所定の距離の領域において略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。
【００６０】
一対の第３の電磁コイル２１７は、第１の電磁コイル２１３と鉄心の一部を共有するように構成される。一対の第３の電磁コイル２１７は、ｘ軸方向において、鋳型１２０の中心を挟んで、一対の第２の電磁コイル２１５と対称的に構成される。すなわち、一対の第３の電磁コイル２１７は、その鉄心のｘ−ｚ平面内での中心が一対の第１の電磁コイル１１３の鉄心の中心からｘ軸方向の他方の短辺面側にずれるとともに、そのｘ軸方向の長さが、鋳型１２０の当該ｘ軸方向の他方の短辺面から所定の距離の領域を含み、かつ鋳型１２０の当該ｘ軸方向の中心付近の領域を含まない、第１の電磁コイル２１３よりも短い所定の長さになるように構成される。かかる構成により、一対の第３の電磁コイル２１７に第３の電源２２３によって電流を印加することによって、ｘ軸方向の他方の短辺面から、当該ｘ軸方向の中心付近の領域を含まない所定の距離の領域において略均一で、鋳型厚み方向に向かう磁場を、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加することが可能になる。このように、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７は、一部領域磁場印加電磁コイルに対応するものである。また、第２の電源２２１及び第３の電源２２３は、一部領域磁場印加用電源に対応するものである。
【００６１】
ここで、電磁ブレーキ装置２０では、第１の電磁コイル２１３に電流を印加する第１の電源２１９と、第２の電磁コイル２１５に電流を印加する第２の電源２２１と、第３の電磁コイル２１７に電流を印加する第３の電源２２３と、は独立に設けられており、これらの電源２１９、２２１、２２３によって印加する電流量を適宜調整することにより、第１の電磁コイル２１３によって発生する磁場の磁束密度、第２の電磁コイル２１５によって発生する磁場の磁束密度、及び第３の電磁コイル２１７によって発生する磁場の磁束密度を、それぞれ独立に制御することができる。つまり、電磁ブレーキ装置２０では、それぞれ独立に磁束密度を調整可能な３種類の電磁コイル（第１の電磁コイル２１３、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７）が設置される。従って、鋳型１２０内の溶鋼１に対して、第１の電磁コイル２１３によって鋳型幅方向の全域に渡って略均一の磁場を印加するとともに、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７によって鋳型幅方向の一部領域にのみ略均一な磁場を更に印加することが可能になる。つまり、鋳型幅方向において、鋳型１２０内の溶鋼１に対して印加する磁場の磁束密度に分布を持たせることができる。
【００６２】
ここで、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７は、上述したように、鋳型１２０の鋳型幅方向の中心付近の領域を含まない、当該鋳型幅方向の一方及び他方それぞれの短辺面から所定の距離の領域に磁場を印加可能に設置される。従って、第１の電源２１９、第２の電源２２１及び第３の電源２２３を適宜駆動させ、例えば、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７によって、第１の電磁コイル２１３によって発生する磁場を助長するような磁場を発生させることにより、鋳型幅方向において、浸漬ノズル１３０の周辺の領域の磁束密度が他の領域の磁束密度よりも小さくなるように、磁場を印加することが可能になる。
【００６３】
つまり、本変形例に係る電磁ブレーキ装置２０においても、上述した実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０と同様の、鋳型幅方向における磁束密度の分布を実現することが可能になる。従って、電磁ブレーキ装置２０によれば、このような磁束密度の分布を実現しながら連続鋳造を行うことにより、上述した実施形態と同様に、鋳型幅方向において浸漬ノズル１３０の設置位置周辺以外の領域、すなわち短辺鋳型板１２３から所定の距離の領域では、鋳型１２０内の溶鋼１に対して比較的大きい磁束密度の磁場が印加されることとなるため、吐出流が短辺鋳型板１２３に衝突する勢いが緩和され、下降流の流速を低下させることができ、鋳片の内質を向上させることが可能になる。一方、鋳型幅方向において浸漬ノズル１３０の設置位置周辺の領域では、鋳型１２０内の溶鋼１に対して比較的小さい磁束密度の磁場が印加されることとなるため、当該浸漬ノズル１３０の設置位置周辺でのＭＨＤ対向流の流速を低下させることができ、鋳片の表層品質を向上させることが可能になる。
【００６４】
このように、本変形例においても、電磁ブレーキ技術において、鋳型幅方向における磁場の磁束密度の分布を適宜調整することにより、鋳片の内質及び表層品質をともに向上させることが可能になる。
【００６５】
なお、鋳型幅方向における第１の電磁コイル２１３、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７の位置関係（鋳型幅方向におけるこれらの長さの関係）は、上述した実施形態と同様の考え方に基づいて設定され得る。すなわち、鋳型幅方向における中心付近の第１の電磁コイル２１３のみが設置される領域において、ＭＨＤ対向流の流速を低下させる効果を好適に得ることができ、かつ、その他の第１の電磁コイル２１３と第２の電磁コイル２１５、又は第１の電磁コイル２１３と第３の電磁コイル２１７が設置される領域において、下降流の流速を低下させる効果を好適に得ることができるように、鋳型幅方向における第１の電磁コイル２１３、第２の電磁コイル２１５及び第３の電磁コイル２１７の位置関係が設定され得る。
【００６６】
具体的には、第１の電磁コイル２１３のみが存在する領域の鋳型幅方向の長さは、図３に示す、浸漬ノズル１３０の吐出孔１３１の高さ方向の下端を通る溶鋼１の吐出方向を示す直線（図３において細線破線で示す直線）と、第１の電磁コイル１１３及び第２の電磁コイル１１５の鉄心の高さ方向の中心との交点Ａ２間の長さＷ１以下であることが好ましい。また、当該第１の電磁コイル２１３のみが存在する領域の鋳型幅方向の長さは、浸漬ノズル１３０の外径Ｗ２以上であることが好ましい。
【実施例】
【００６７】
図１−図３を参照して説明した本実施形態に係る電磁ブレーキ装置１０と同様の構成を有する電磁ブレーキ装置を、鉄鋼プラントにおいて実際に操業に用いられている連続鋳造機に適用した実施例について説明する。
【００６８】
連続鋳造の条件は以下の通りである。すなわち、連続鋳造機は、曲げ半径７．５ｍ、垂直部長さ２．５ｍの、垂直曲げ型の連続鋳造機である。鋳型のサイズは、幅が１２００ｍｍ、高さが９００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍである。浸漬ノズルは、鋳型の短辺に対向する位置に２つの吐出孔が設けられた２孔ノズルを用いた。浸漬ノズルは、鋳型幅方向中心においてその吐出孔がメニスカスから深さ方向に３００ｍｍに位置するように設置した。浸漬ノズルの外径は１５０ｍｍ、内径は９０ｍｍである。また、その吐出孔の直径は６０ｍｍ、吐出角度θは下向き４０度である。また、電磁ブレーキ装置は、メニスカスから深さ方向に５００ｍｍの位置で最大の磁束密度を有するように、鋳型に対して設置した。電磁ブレーキ装置の第２の電磁コイルは、鋳型幅方向の中心に鉄芯の中心が位置するように設置し、その鋳型幅方向の長さは０．５ｍとした。鋼種は自動車向けの極低炭アルミキルド鋼であり、鋳造速度は２．０ｍ／分とした。
【００６９】
本発明の効果を確認するために、電磁ブレーキ装置における磁場の印加条件を様々に変更しながら上記の条件の下で連続鋳造を行い、鋳造後の鋳片における気泡欠陥及び介在物欠陥の数をカウントすることにより、鋳片の表層品質及び内質を評価した。具体的には、表層品質については、鋳片の表層１０ｍｍの深さまで１ｍｍピッチで段削りして観察してカウントした、径が１００μｍ以上の気泡欠陥及び介在物欠陥の数を、磁場を印加しない条件でのこれらの数を１とする相対的な指数として評価した。また、内質については、鋳片の鋳造方向に垂直な断面で観察してカウントした、鋳片の表層１０ｍｍより深い部分に存在する径が１００μｍ以上の気泡欠陥及び介在物欠陥の数を、同じく磁場を印加しない条件でのこれらの数を１とする相対的な指数として評価した。
【００７０】
結果を下記表１に示す。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
表１において、条件１は、比較のための条件であり、電磁ブレーキ装置によって磁場を印加しない場合である。条件２−５は、第１の電磁コイルのみによって磁場を印加した場合であり、すなわち、均一電磁ブレーキ技術に係る従来の電磁ブレーキ装置を用いた場合に対応している。
【００７３】
条件２−５における結果から、第１の電磁コイルのみによって磁場を印加した場合には、印加する磁場の磁束密度を大きくするにつれて、鋳片の内質が向上していることが分かる。これは、鋳型幅方向の全域に渡って印加される磁場の磁束密度を大きくすることにより、下降流の流速を低下させ、気泡や介在物の浮上を促進する効果が得られるためであると考えられる。一方、表層品質については、条件２、３のように印加する磁場の磁束密度が小さい場合には、磁場を印加しない場合に比べて品質の向上が見られるものの、印加する磁場の磁束密度を大きくするにつれて、磁場を印加しない場合よりもかえって品質が悪化することが確認できた（条件４、５）。これは、鋳型幅方向の全域に渡って印加される磁場の磁束密度が大きくなることにより、浸漬ノズル周辺において比較的大きな流速を有するＭＨＤ対向流の発生が促進されてしまい、当該ＭＨＤ対向流によって、気泡や介在物が鋳片の表層に捕捉されやすくなってしまうためであると考えられる。
【００７４】
一方、条件６−９は、第１の電磁コイル及び第２の電磁コイルによってともに磁場を印加した場合である。この際、条件６−９では、第１の電磁コイルによって印加される磁場を打ち消すように、第２の電磁コイルによって磁場を印加することにより、鋳型幅方向において、浸漬ノズルが存在する中心付近の領域において磁束密度が比較的小さく、短辺面から所定の距離の領域において磁束密度が比較的大きくなるような、磁束密度の分布が実現されている。
【００７５】
条件６−９における結果から、いずれの条件においても、磁場を印加しない場合（条件１）と比べて鋳片の内質が向上していることが分かる。これは、条件６−９においても、鋳型幅方向において短辺面から所定の距離の領域においては、第１の電磁コイルによって下降流の流速を低下させるような電磁力を発生させる磁場が印加されているため、気泡や介在物の浮上を促進する効果が得られるためであると考えられる。
【００７６】
一方、表層品質については、条件６、７のように第２の電磁コイルによる磁場の磁束密度の絶対値が小さい場合、すなわち、第１の電磁コイルによって印加される磁場を打ち消す度合いが小さい場合には、磁場を印加しない場合（条件１）に比べて表層品質向上の効果は見られるものの、その向上代はあまり大きくない。これは、浸漬ノズル周辺の領域に印加される磁場の磁束密度が十分に小さくなっていないため、ＭＨＤ対向流の流速を十分に低下させることができないからであると考えられる。
【００７７】
また、条件９のように第２の電磁コイルによる磁場の磁束密度の絶対値が大きく、第１の電磁コイルによって印加される磁場をほぼ完全に打ち消してしまう場合にも、同様に、磁場を印加しない場合（条件１）に比べて表層品質向上の効果は見られるものの、その向上代はあまり大きくない。ここで、表層品質を向上させるためには、吐出流に含まれる気泡や介在物が鋳型幅方向において一部の領域（例えば、幅方向中央や幅方向端部等）に集中することなく、できるだけ希薄になるように略均一に分布しつつ浮上することが重要であると考えられる。かかる事情を考慮すると、条件９において表層品質の向上効果を効果的に得られなかった理由は、条件９では、吐出孔付近において電磁ブレーキ装置による制動力がほぼ働かないことにより強い吐出流が鋳型短辺面方向に向かい、気泡及び介在物の鋳型幅方向の端部への集中が進むため、表層品質の向上代が小さいからであると考えられる。
【００７８】
更に、条件９では、内質について、磁場を印加しない場合（条件１）に比べれば向上しているものの、条件６−８に比べるとその向上効果は限定的である。これは、条件９では、浸漬ノズル周辺の領域に磁場がほぼ印加されないこととなるため、ＭＨＤ対向流の発生は抑制され得るものの、吐出孔付近において電磁ブレーキ装置による制動力がほぼ働かないことにより吐出流の流速を低下させることができず、当該吐出流が鋳型短辺面に衝突して生じる下降流の勢いを十分に弱めることができないため、内部に持ち込まれる気泡及び介在物が多くなるからであると考えられる。
【００７９】
これに対して、条件８のように第２の電磁コイルによる磁場の磁束密度の絶対値を適切に調整した場合には、鋳片の表層品質及び内質がともに向上されていることが分かる。これは、鋳型幅方向における磁束密度の分布を適切に調整することにより、ＭＨＤ対向流の流速を低下させつつ、下降流の流速を低下させ得るような、鋳型内の溶鋼の流動の望ましい制御が実現できているからであると考えられる。具体的には、条件８において表層品質が向上している理由は、条件８のように鋳型幅方向の中央部に磁束密度が０．１Ｔ程度の磁場が印加される場合には、吐出流が程良く減衰されることにより吐出孔付近での気泡及び介在物の離脱浮上が促進されるとともに、ＭＨＤ対向流が微弱なためにこれら気泡及び介在物が過度に浮上することが抑制されるためであると考えられる。また、条件８において内質が向上している理由は、上記のように吐出流が程良く減衰されることにより、当該吐出流が鋳型短辺面に衝突して生じる下降流の流速が低下されるからであると考えられる。
【００８０】
（３．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８１】
１    溶鋼
１０、２０、６０    電磁ブレーキ装置
１１１、２１１、６１１    鉄心部材（コア部材）
１１３、２１３    第１の電磁コイル
１１５、２１５    第２の電磁コイル
１１７、２１９    第１の電源
１１９、２２１    第２の電源
１２０    鋳型
１２１    長辺鋳型板
１２３    短辺鋳型板
１２５    バックプレート（長辺側バックプレート）
１２７    バックプレート（短辺側バックプレート）
１３０    浸漬ノズル
１３１    吐出孔
２２３    第３の電源
２１７    第３の電磁コイル
６１３    電磁コイル
６１７    電源
【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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