(57)【要約】【課題】  電磁撹拌装置と電磁制動装置との間において、バックプレート側面に平行な方向に対して必要とするスペースが小さくても、大きな磁束遮蔽能力が得られる磁束遮蔽板を提供できるようにする。【解決手段】  電磁撹拌装置１１と電磁制動装置１２との間に配置する磁束遮蔽板５において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部５ａと厚み大部５ｂとを設け、前記電磁制動装置１２を構成するコイル７及びヨーク８に対向する領域に前記厚み大部５ｂを配置するようにして、前記電磁制動装置コイル７の上部、及び電磁制動装置ヨーク８の上部における磁気抵抗値を減少させて磁束通過量を増大させることができるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁撹拌装置と電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を備えた金属スラブの溶融金属流動制御装置であって、
前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に配置する前記磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域に前記厚み大部を配置するようにしたことを特徴とする溶融金属の流動制御装置。
【請求項２】
前記磁束遮蔽板の厚み小部と厚み大部とは別々に形成され、溶接またはボルト締めによって一体的な磁束遮蔽板に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の流動制御装置。
【請求項３】
前記磁束遮蔽板は、高い透磁率を有する電磁鋼板により構成され、その磁化容易軸（ＲＤ）が磁束遮蔽板により形成される磁気回路に沿う方向を向くように配置され、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸（ＴＤ）が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属の流動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融金属の流動制御装置に関し、特に、鋳型内の溶融金属に循環力を付与する電磁撹拌装置と、溶融金属の下降流に対して制動力を付与する電磁制動装置と、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との相互干渉を低減させるための磁束遮蔽板とを具備する溶融金属の流動制御装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鉱炉で溶融された溶鋼からスラブを生産する連続鋳造においては、レードル内の溶鋼はタンディッシュを介して浸漬ノズルから鋳型内に注入される。そして、前記鋳型内に注入された溶鋼は、鋳型の底面から引き出されてスラブに成形される。
【０００３】
前記のようにして、溶鋼からスラブへと成形される際に、鋳型内における溶鋼の温度が水平方向に関して不均一であると、成形したスラブに表面割れやシェル破断等が生じ易くなる。
【０００４】
そこで、鋳型の側壁外側の上方位置に対向型リニアモータ式の電磁撹拌装置を設置し、溶鋼を鋳型内で循環させて溶鋼温度を均一にする電磁撹拌装置が既に提案され、実用化もされている。
【０００５】
さらに、溶鋼内に気泡や介在物を巻き込むと、成形したスラブの品質が低下するので、これら気泡や介在物の巻き込みを防止するために、鋳型内で溶鋼の下降流を抑制する電磁制動装置を設置することも提案され、実用化されている。
【０００６】
さらに、特許文献１には、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を設置して、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との相互干渉を低減するようにした技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１９２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を設置する場合に、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間において、バックプレート側面に平行な方向のスペースは十分にとれない場合が多い。何故ならば、前記電磁撹拌装置で撹拌して均一にした溶鋼を前記電磁制動装置により制動する構成において、前記電磁制動装置を溶鋼の表面から遠い位置に配置すると、鋳型内で溶鋼の下降流を抑制して、前記溶鋼内に気泡や介在物を巻き込むのを防止する作用を十分に果たすことができないからである。
【０００９】
そのため、バックプレート側面に平行な方向において、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置とのスペースを十分に確保することが困難であった。これにより、前記磁束遮蔽板のサイズを大きくして磁束遮蔽能力を高めるようにするのに制限される場合があった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであって、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間において、バックプレート側面に平行な方向に対する設置スペースが小さくて済み、大きな磁束遮蔽能力が得られる磁束遮蔽板を提供できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の溶融金属の流動制御装置は、電磁撹拌装置と電磁制動装置との間に磁束遮蔽板を備えた金属スラブの溶融金属流動制御装置であって、前記電磁撹拌装置と前記電磁制動装置との間に配置する前記磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域に前記厚み大部を配置するようにしたことを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、前記磁束遮蔽板の厚み小部と厚み大部とは別々に形成され、溶接またはボルト締めによって一体的な磁束遮蔽板に構成されていることを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、前記磁束遮蔽板は、高い透磁率を有する電磁鋼板により構成され、その磁化容易軸（ＲＤ）が磁束遮蔽板により形成される磁気回路に沿う方向を向くように配置され、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸（ＴＤ）が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電磁撹拌装置と電磁制動装置との間に配置する磁束遮蔽板において、鋳型のバックプレート側面に垂直な方向に沿って厚み小部と厚み大部とを設け、前記電磁制動装置を構成するコイル及びヨークに対向する領域の磁束遮蔽板に前記厚み大部を配置するようにしたので、前記電磁制動装置コイルの上部、及び電磁制動装置ヨークの上部における磁気抵抗値を減少させて磁束通過量を増大させることが可能となり、磁束遮蔽板による磁束遮蔽能力を大幅に向上させることができる。
また、本発明の他の特徴によれば、前記磁束遮蔽板の厚み小部と厚み大部とを別々に構成して、前記厚み小部及び厚み大部を溶接またはボルト締めによって一体的に取付けるようにしたので、既設の磁束遮蔽板においても、大幅な工事を行うことなく、電磁撹拌装置と電磁制動装置との相互干渉を防止する能力を向上させることができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、高い透磁率を有する電磁鋼板により構成するとともに、その磁化容易軸（ＲＤ）が磁束遮蔽板により形成される磁気回路に沿う方向を向くように配置し、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸（ＴＤ）が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置したので、前記磁束遮蔽板により形成される磁気回路の抵抗値を更に小さくすることができて、電磁撹拌装置と電磁制動装置との相互干渉を防止する磁束遮蔽板の能力を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る溶融金属の流動制御装置の構成を説明する断面図であって、鋳型３の上方には溶鋼１０に循環力を付与する電磁撹拌装置１１が設置されている。前記電磁撹拌装置１１は、電磁撹拌装置コア１と電磁撹拌装置コイル２とにより構成されている。
【００１３】
また、前記鋳型３の中段には溶鋼１０の下降流に対して制動力を付与する電磁制動装置１２が配設されている。本実施の形態においては、前記電磁制動装置１２を、電磁制動装置コア６、電磁制動装置コイル７及び電磁制動装置ヨーク８により構成している。
【００１４】
さらに、前記電磁撹拌装置１１と前記電磁制動装置１２との間には、前記電磁制動装置１２によって惹起される磁束を遮蔽するための磁束遮蔽板５が配置されている。
【００１５】
前記磁束遮蔽板５を設置することにより、前記電磁制動装置１２により発生された磁束のうち、鋳型３の上方へ漏れる磁束を前記磁束遮蔽板５内に誘導して、前記磁束遮蔽板５内を通過させることができる。すなわち、前記電磁制動装置コア６と、前記磁束遮蔽板５と、前記電磁制動装置ヨーク８とで閉ループの磁路を形成して、前記電磁制動装置１２で発生させた磁束のうち、上方へ漏れる磁束の多くを、図２〜図４において矢印Ｙで示すように、前記閉ループの磁路内を通過させることができる。
【００１６】
これにより、前記電磁制動装置１２で発生させた磁束が前記電磁撹拌装置１１の高さ領域に漏れて、前記電磁撹拌装置１１による電磁撹拌作用に及ぼす悪影響を低減することができる。なお、図３は、図２中の矢印Ａで示した部分の断面図であり、図４は、図２中の矢印Ｂで示した部分の断面図である。
【００１７】
前述したように、本実施の形態では、磁束遮蔽板５を厚み小部５ａと、前記厚み小部５ａよりも板厚が厚く形成した厚み大部５ｂとにより構成している。そして、漏れ磁束を低減させたい鋳型３の近傍ではなく、磁束発生源である電磁制動装置コイル７の上部、及び電磁制動装置１２の磁束強化機能を担う電磁制動装置ヨーク８の上部に対向する領域に上記厚み大部５ｂを配置するようにしている。これにより、電磁制動装置コイル７の上部及び電磁制動装置ヨーク８の上部における磁束通過量を増大させことができて、磁束遮蔽板５による磁束遮蔽能力を大幅に向上させることができる。
【００１８】
下記の表１は、前記厚み小部５ａのみで構成した場合と、本実施の形態の磁束遮蔽板５のように、厚み小部５ａと厚み大部５ｂとで構成した場合において、電磁撹拌装置１１の高さ中心及び電磁制動装置１２の高さ中心で惹起される磁束密度の測定結果を示す表である。
【００１９】
【表１】
2005271010.tif 000003
【００２０】
前記表１において、縦断面における断面積は、厚み小部５ａの断面積で正規化されており、厚み大部５ｂを設けることにより断面積が１．３４倍になったことを表している。また、磁束密度は厚み小部５ａだけの場合の電磁制動装置１２の高さ中心における磁束密度で正規化されており、厚み小部５ａにおける電磁撹拌装置１１の高さ中心の磁束密度は、電磁制動装置１２の高さ中心の１／２０の大きさであることを表している。
【００２１】
ここで、電磁制動装置１２によって惹起される直流磁束に起因する電磁撹拌装置１１の高さ中心における溶鋼１０の循環を妨げるローレンツ力は、磁束密度の二乗に比例するので、前記表１から判明するように、厚み大部５ｂを設けた場合は、前記電磁撹拌装置１１の高さ中心における直流磁束に起因する磁束密度は基準磁束遮蔽板５の５２％に低減するので、溶鋼１０の循環を妨げるローレンツ力は２７％に低減する。
【００２２】
これに対して、電磁制動装置１２の高さ中心においては、磁束密度は９６．１％に低下し、制動力は９２．４％に低下するものの、低減量は電磁制動装置１２の高さ中心よりも格段に少ない。すなわち、電磁制動装置１２の高さ中心における制動力は若干低下するものの、溶鋼１０の循環を妨げるローレンツ力の発生を確実に抑制することができる。
【００２３】
前記磁束遮蔽板５を構成する電磁鋼板は、その磁化容易軸（rolling direction：ＲＤ）が磁束遮蔽板５の磁気回路を形成する空間の方向を向くように配置され、電磁鋼板の容易軸に直角な横断軸（transverse direction：ＴＤ）が前記磁気回路に沿う方向と垂直な方向を向くように配置されている。本実施の形態で使用する電磁鋼板は、例えば容易軸（ＲＤ）の透磁率が３０，０００、横断軸（ＴＤ）の透磁率が１，０００の値を有するものである。
【００２４】
これに対して、通常の無方向性の透磁率を有する電磁鋼板は、例えば透磁率がＲＤ、ＴＤとも１０，０００〜１７，０００の値を有するものである。電磁鋼板の厚み方向の透磁率は小さく保つことはできるが、方向性をもった高い透磁率の電磁鋼板は横断軸方向の透磁率を小さくできる。方向性をもった高い透磁率を有する電磁鋼板を、適正に配置して使用することが重要である。
【００２５】
前述のように構成することにより、磁気抵抗の低い領域が磁束遮蔽板５の外側に形成されることがないようにすることができる。これにより、前記電磁制動装置１２で発生させた磁束が前記電磁撹拌装置１１の攪拌作用に悪影響を及ぼすことがないようにすることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
前記第１の実施の形態においては、前記磁束遮蔽板５を一体的に形成した例を示したが、前記厚み小部５ａと厚み大部５ｂとを別々に構成するようにしてもよい。前記のように、別々に構成した場合、両者の取付けは溶接などにより固定しても良いが、ボルト締めなどによる分割可能な構造としても良い。このようにすると、保守性を向上することができる。
【００２７】
このように、前記厚み小部５ａと厚み大部５ｂとを別々に構成するようにすると、既設の磁束遮蔽板を改造して、前述したような優れた利点を有する磁束遮蔽板５を構成することができる。例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、鋳型のバックプレート側面に垂直方向の長さが短い磁束遮蔽板を厚み小部５ａと見做して、既設より厚い厚みを有する厚み大部５ｂを増設することにより、磁束遮蔽能力を向上することも可能である。
【００２８】
（第３の実施の形態）
図６（ａ）に示すように、磁束遮蔽板の長さが十分に長い磁束遮蔽板５０の場合には、図６（ｂ）に示すように、前記電磁撹拌装置１１から突出している前記磁束遮蔽板５０の上面に厚み部分増設用の磁束遮蔽板５０ｂを設けることにより、前述した第１の実施の形態と同様な磁束遮蔽板５を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、溶融金属の流動制御装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態の溶融金属の流動制御装置における磁束の流れを説明する断面図である。
【図３】図２の矢印Ａ部の断面を示し、電磁制動装置コア部の磁束の流れを説明する図である。
【図４】図２の矢印Ｂ部の断面を示し、磁束遮蔽板の磁束の流れを説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示し、既設の磁束遮蔽板に厚み大部を増設した第１の例を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示し、既設の磁束遮蔽板に厚み大部を増設した第２の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  電磁撹拌装置コア
２  電磁撹拌装置コイル
３  鋳型
４  バックプレート
５  磁束遮蔽板
５ａ  厚み小部
５ｂ  厚み大部
６  電磁制動装置コア
７  電磁制動装置コイル
８  電磁制動装置ヨーク
１０  溶鋼
１１  電磁撹拌装置
１２  電磁制動装置
５０    長さは十分な磁束遮蔽板
５０ｂ  厚み部分増設用の磁束遮蔽板
【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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