(57)【要約】【課題】電磁攪拌装置による磁束を、メニスカスに近いモールド上部等のコイル鉄芯の正面以外のモールド位置に印加できるようにする。【解決手段】電磁攪拌装置を備えた連続鋳造用モールドにおいて、該電磁攪拌装置が有する交流鉄芯２２に巻かれた交流コイル２４からなる電磁石と、モールドの銅板８との間に、該電磁石の磁極２８に対して斜め方向の磁路を形成するための磁束誘導用鉄芯４０を配設した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁攪拌装置を備えた連続鋳造用モールドにおいて、
該電磁攪拌装置が有する電磁石とモールドとの間に、該電磁石の磁極に対して斜め方向の磁路を形成する磁束誘導用鉄芯を配設したことを特徴とする連続鋳造用モールド。
【請求項２】
前記磁束誘導用鉄芯が、磁路方向に沿って絶縁材と磁性材とを積層した積層構造で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールド。
【請求項３】
前記磁束誘導用鉄芯が、モールド側に向かって厚さが漸減するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用モールド。
【請求項４】
前記磁束誘導用鉄芯が、バックフレームに組み込まれていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の連続鋳造用モールド。
【請求項５】
前記磁束誘導用鉄芯が、交流移動磁界を発生する電磁石の磁極に近接配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の連続鋳造用モールド。
【請求項６】
前記交流移動磁界が、静磁界と重畳されていることを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造用モールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、連続鋳造用モールドに係り、特に連続鋳造される鋳片の表面近傍に発生する表皮下欠陥を低減する際等に適用して好適な連続鋳造用モールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続鋳造用モールドとしては、図１０にモールドの要部を抽出した断面のイメージを示すように、銅板１０８からなるモールドの外壁に沿って配設された直流鉄芯１３６にそれぞれ巻かれた上下２段の直流コイル１３４により印加される静磁界と、上下２段の交流コイル１２４により印加される移動（振動）磁界とを重畳する構成を有する電磁攪拌装置を備えたものがある。又、図示は省略するが、モールド長辺背面に上下２段の磁極を配置し、いずれか一方に配置した磁極に直流静磁界と交流移動磁界とを重畳した構成のものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような連続鋳造用モールドにおいては、電磁石を構成するコイルが巻かれた鉄芯（磁極）が、通常、銅板１０８に対して垂直に配置されているため、該装置による攪拌効果は、磁束密度が最も高い、鉄芯に直近の銅板（モールド）位置である正面方向の溶鋼に対して有効であった。
【０００４】
ところが、電磁攪拌装置においては、磁極から発生する磁束を、鉄芯の正面方向（銅板に対して垂直方向）以外に印加したい場合がある。例えば、連続鋳造される鋳片において、表皮下欠陥（パウダー巻込み、表皮下偏析）の発生に影響するのは、凝固シェルの厚みが未だ薄いメニスカス（溶鋼表面）付近である。従って、表皮下欠陥を低減するためには、メニスカス近傍の溶鋼を電磁攪拌することによるシェル界面に対する洗浄効果を大きくすること有効であるが、そのためには磁束をメニスカス近傍に印加する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３０５３５３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図１０に示したような連続鋳造用モールドには、磁束をコイル鉄芯の正面方向にしか印加できないため、例えば、モールド上部のメニスカス近傍に磁束を印加することは困難であり、特に攪拌装置を構成する電磁石はバックフレームにより固定・支持されているため、磁極（鉄芯）をメニスカスに近い位置に設置しようとしても、該バックフレームにより設置スペースの制約を受けるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、電磁攪拌装置による磁束を、コイル鉄芯の正面以外のモールド位置に印加することができ、バックフレームによる設置スペース上の制約を受ける場合でも、メニスカスに近いモールド上方等にも磁束を印加することができる連続鋳造用モールドを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電磁攪拌装置を備えた連続鋳造用モールドにおいて、該電磁攪拌装置が有する電磁石とモールドとの間に、該電磁石の磁極に対して斜め方向の磁路を形成する磁束誘導用鉄芯を配設したことにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
即ち、本発明においては、電磁攪拌装置が有する電磁石から発生する磁束を、磁束誘導用鉄芯により該電磁石の磁極に対して斜め方向のモールド位置に印加できるようになる。従って、例えばモールド内溶鋼のメニスカス近傍に印加する場合には、攪拌効率を向上することが可能となることから、鋳片の表皮下欠陥の発生を有効に防止、低減することが可能となる。
【００１０】
なお、特開昭５９−７０４４５号公報には、鉄芯を鋳片引き抜き方向に対して斜めに設けた例が示されているが、これはコイル自体を斜めにしているもので、設置スペース上の制約を受ける等の問題がある。
【００１１】
又、本発明においては、前記磁束誘導用鉄芯が、磁路方向に沿って絶縁材と磁性材とを積層した積層構造で形成されているようにしてもよく、又、モールド側に向かって厚さが漸減するように形成されているようにしてもよい。又、前記磁束誘導用鉄芯が、バックフレームに組込まれているようにしてもよい。更に、前記磁束誘導用鉄芯が、交流移動磁界の磁極に近接配置されているようにしてもよく、この交流移動磁界には、更に静磁界が重畳されているようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の実施に好適な、鋼の連続鋳造用モールドの一例を、水平断面の模式図で示す。この図１において、１０がモールド、１２が浸漬ノズル、２０が振動磁界発生装置、２２が櫛歯状鉄芯、２４が該鉄芯２２に巻き付けられている交流コイル、２６ａ、２６ｂが交流電源、２８が磁極である。又、交流コイル２４により印加される交流磁界は、静磁界発生装置３０の直流電源３２に接続された直交コイル３４による静磁界が重畳されるようになっている。
【００１４】
本実施形態の連続鋳造用モールドでは、相対する長辺と短辺からなるモールド１０内の溶鋼に、磁界を印加しながら連続鋳造する。印加する磁界は、鋳型の長辺方向に振動する磁界（以下、振動磁界ともいう）と厚み方向の静磁界とする。印加する振動磁界は、鋳型の長辺方向を印加方向とする交流磁界で、その向きを周期的に反転させ、溶鋼のマクロ的流動を誘起することのない磁界である。
【００１５】
上記振動磁界は、振動磁界発生装置２０を使用して発生させることができる。この振動磁界発生装置２０では、鋳型の長辺方向に３個以上（図では１２個）の櫛歯を有する櫛歯状鉄芯２２を用いて、これら櫛歯にコイル２４を配設して磁極２８とする。磁極２８は、隣接する磁極同士が互いに異なる極性（Ｎ、Ｓ極）を有するように、コイルの巻き方及びコイルに流す交流電流を調整する。隣接する磁極同士のコイルの巻き方を反対方向とし、コイルに流す電流を同位相で所定の周波数を有する交流電流とするか、あるいは隣接する磁極同士のコイルの巻き方を同方向とし、コイルに流す電流を隣接する磁極同士で位相がずれた、所定の周波数を有する交流電流とするのが好ましい。
【００１６】
本実施形態の連続鋳造用モールドでは、隣接する磁極同士が互いに異なる極性を有するため、隣接する磁極間で溶鋼に作用する電磁力とその隣りの磁極間で溶鋼に作用する電磁力とは、その向きがほぼ反対となり、溶鋼のマクロな流動が誘起されることはない。又、コイルに流す電流を交流電流とするため、各磁極の極性が所定の周期で反転し、鋳型の長辺幅方向で凝固界面近傍の溶鋼に振動を誘起させることができる。これにより、凝固シェル界面への介在物、気泡の捕捉を抑制することができ、鋳片の表面品質を顕著に向上させることができる。
【００１７】
図２には、本発明に係る第１実施形態の連続鋳造用モールドの要部を抽出した断面を示す。
【００１８】
本実施形態のモールドには、前記図１０と同様に、モールドを構成する銅板８に近接して電磁攪拌装置が配設されている。
【００１９】
この電磁攪拌装置は、上下２段の直流鉄芯３６に巻き付けられた直流コイル３４により静磁界が形成され、鉄芯２２に巻かれている上段の交流コイル２４による振動（交流）磁界に重畳されるようになっている。
【００２０】
又、下段の直流コイル３４が巻き付けられている鉄芯３６は、上段側より長く、銅板８に近接する位置まで延在されており、上段には交流コイル２４により形成される電磁石とモールド鋼板８との間に、その磁極２８に対して磁路を斜め上方に形成する磁束誘導用鉄芯４０が配設されている。なお、前記図１は、この図２における上段の直流コイル３４と交流コイル２４を通る平面方向の断面に相当する。但し、磁束誘導用鉄芯は省略されている。
【００２１】
前記磁束誘導鉄芯４０は、交流コイル２４を省略して、櫛歯状鉄芯（交流鉄芯）２２の先端部分に相当する、３つの磁極２８との関係を、図３に模式的に示すように、水平に配置されている該磁極２８に対して、斜め上方に向かって配置され、その延長方向が前記図２に併記したメニスカス位置の近傍に一致するようになっている。
【００２２】
電磁攪拌装置（振動磁界発生装置、静磁界発生装置）を構成する交流コイル２４、直流コイル３４、磁束誘導用鉄芯４０等は、実際には非磁性材、例えばステンレスからなるバックフレームにより固定・支持された状態でモールド１０の長辺壁に取り付けられている。図４には、コイルを省略した交流鉄芯２２及び直流鉄芯３６と、磁束誘導用鉄芯４０について、モールド銅板８に取り付けられているバックフレーム５０により固定・支持されているイメージを断面図で示す。但し、理解し易くするために、前記図２とは鉄芯の厚さ等の寸法を変更してある。
【００２３】
この図４に示されるように、バックフレーム５０の内部には、冷却水用配管（図中、冷却水路）５２が形成されており、該配管５２を避けた位置に磁束誘導用鉄芯４０が組込まれ、該磁束誘導用鉄芯４０により誘導される磁束が、以下に詳述するように斜め上方のメニスカス近傍のモールド位置に印加されるようになっている。
【００２４】
前記磁束誘導用鉄芯４０について詳述すると、図５に拡大した斜視図を模式的に示すように、磁路方向に沿って磁性材（鉄板）４０Ａと絶縁材４０Ｂとを交互に積層した積層構造になっている。この絶縁材としては、例えばアラミド繊維を挙げることができる。又、この積層構造の具体例としては、絶縁材の厚さを約０．５ｍｍとし、厚さ５〜１０ｍｍの磁性材を３０枚程度積層したものを挙げることができる。
【００２５】
このような積層構造にした結果、交流コイル２４による変動磁界によって発生する渦電流損失を小さくすることができ、攪拌効率の向上を図ることができる。又、コイル寸法の制約を受けずに、磁束の印加位置を設定できる。
【００２６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、磁束誘導用鉄芯４０によりメニスカス近傍のモールド高さに、磁束を集中して印加することが可能となり、メニスカス近傍の溶鋼に対する攪拌効率を向上でき、洗浄効果を向上できる。実際に、本実施形態の連続鋳造用モールドを用いて鋳片を鋳造したところ、磁束誘導用鉄芯のない従来のモールドで製造した鋳片と比較して、表皮下欠陥の発生率を３０％低減することができた。
【００２７】
図６には、本発明に係る第２実施形態に適用される磁束誘導用鉄芯の斜視図を模式的に示す。
【００２８】
この磁束誘導用鉄芯４０は、コイル２４側が厚く、銅板１０（モールド）側に薄いテーパが付けられた、モールド側に向かって厚さが漸減する複数磁性材４０Ａが絶縁材４０Ｂを間に積層された積層構造になっている。このように積層する板材４０Ａをテーパ状にして鉄芯４０全体をテーパ状にすることにより、印加位置での磁束密度を更に高くすることができるため、局部的な攪拌能率を一段と向上することが可能となる。
【００２９】
本実施形態の連続鋳造用モールドにより、実際に連続鋳造したところ、鋳片の表皮下欠陥の発生率を、前記図５に示した第１実施形態の場合より更に１０％低減することができた。
【００３０】
図７は、本発明に係る第３実施形態の特徴を示す、前記第１実施形態における図４に相当する断面図であり、図８は同じく図５に相当する斜視図である。
【００３１】
本実施形態は、前記図２にも二点鎖線で併記したように、磁束誘導用鉄芯４０を斜め下方に配置するようにしたものである。このようにすることにより、交流鉄芯２２の延長方向、即ち磁極２８の正面より下方に磁束を印加することができ鋳片の内部欠陥の発生を有効に防止することができる。
【００３２】
図９は、本発明に係る第４実施形態の特徴を示す、上記図８に相当する斜視図である。
【００３３】
本実施形態は、磁束誘導用鉄芯４０が、上記第３実施形態の場合と同様に下向きであると同時に、前記第２実施形態の場合と同様に、コイル２４側が厚く、銅板１０側に薄いテーパが付けられた積層構造になっている。このようなテーパ形状にすることにより、斜め下方向に磁束を更に集中して印加することができる。
【００３４】
なお、前記実施形態では、磁束誘導用鉄芯４０が積層構造である場合を説明したが、磁束誘導用鉄芯４０は、必ずしも積層構造でなくともよい。又、形成材料や寸法も前述したものに限定されない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、バックフレームによる設置スペース上の制約を受ける場合でも、電磁攪拌装置による磁束を、メニスカス近傍のモールド上部等のコイル鉄芯の正面以外のモールド位置に印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例である連続鋳造用モールドの上段電磁石を通る平面方向の断面を示す模式図
【図２】上記連続鋳造用モールドの要部を模式的に示す概略部分断面図
【図３】交流電磁石の鉄芯と磁束誘導用鉄芯との関係を示す概略斜視図
【図４】第１実施形態における磁束誘導用鉄芯とバックフレームの関係を模式的に示す縦断面図
【図５】第１実施形態に適用される磁束誘導用鉄芯の特徴を示す概略斜視図
【図６】第２実施形態に適用される磁束誘導用鉄芯の特徴を示す概略斜視図
【図７】第２実施形態における磁束誘導用鉄芯とバックフレームの関係を模式的に示す縦断面図
【図８】第３実施形態に適用される磁束誘導用鉄芯の特徴を示す概略斜視図
【図９】第４実施形態に適用される磁束誘導用鉄芯の特徴を示す概略斜視図
【図１０】従来の連続鋳造用モールドの要部を模式的に示す概略部分断面図
【符号の説明】
８…銅板
１０…モールド
１２…浸漬ノズル
２０…振動磁界発生装置
２２…櫛歯状鉄芯
２４…交流コイル
２６ａ、２６ｂ…交流電源
２８…磁極
３０…静磁界発生装置
３２…直流電源
３４…直流コイル
３６…直流鉄芯
４０…磁束誘導用鉄芯
４０Ａ…磁性材（鉄板）
４０Ｂ…絶縁材
５０…バックフレーム
５２…冷却水用配管
【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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