(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブ鋳造におけるダブルロール流動の使用を促進するための電磁ブレーキシステム（７）であって、当該電磁ブレーキシステム（７）は、
第１の長辺（８ａ）と第２の長辺（８ｂ）とを有する上部磁心構造（８）であって、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）が鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられるように構成され、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）のそれぞれには複数の第１の歯（１０ａ−１０ｇ）が設けられている、上部磁心構造と、
第３の長辺（１３ａ）と第４の長辺（１３ｂ）とを有する下部磁心構造（１３）であって、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）が鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられるように構成され、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）のそれぞれには複数の第２の歯（１６ａ−１６ｄ）が設けられている、下部磁心構造と、
ここで、前記上部磁心構造（８）と前記下部磁心構造（１３）とは磁気的に減結合されており、
前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の、それぞれの第１の側方の歯（１０ａ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｈ）の周囲に巻き付けられた側方コイル（９−１、９−４、９−５，９−８）であって、前記第１の長辺および前記第２の長辺の第１の端において対向配置された第１の側方の歯（１０ａ、１０ｈ）の周りに巻き付けられた前記側方コイル（９−１，９−８）は、第１の側方コイルセット（１４ａ）を形成し、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の第２の端において対向配置された第１の側方の歯（１０ｄ、１０ｅ）の周りに巻き付けられた前記側方コイル（９−４，９−５）は、第２の側方コイルセット（１４ｂ）を形成する、側方コイルと、
前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の前記第１の側方の歯（１０ａ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｈ）の間に位置する、それぞれの第１の歯（１０ｂ、１０ｃ、１０ｆ、１０ｇ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−２、９−３、９−６、９−７）であって、第１の内側コイルセット（１４ｃ）が、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）に隣接して対向配置された内側の歯（１０ｂ、１０ｇ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−２、９−７）によって形成される場合、および、第２の内側コイルセット（１４ｄ）が、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）に隣接して対向配置される内側の歯（１０ｃ、１０ｆ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−３、９−６）によって形成される場合、における内側コイルと、
それぞれの第２の歯（１６ａ−１６ｄ）の周りに巻き付けられた下部コイル（１５−１、１５−２、１５−３、１５−４）であって、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）の第１の端において対向配置された第２の側方の歯（１６ａ、１６ｄ）の周りに巻き付けられた前記下部コイル（１５−１，１５−４）は、第１の下部コイルセット（１８ａ）を形成し、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）の第２の端において対向配置された第２の側方の歯（１６ｂ、１６ｃ）の周りに巻き付けられた前記下部コイル（１５−２、１５−３）は、第２の下部コイルセット（１８ｂ）を形成する、下部コイルと、
前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に通電するように構成された第１の電力変換器システム（１１）と、
前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に通電するように構成された第２の電力変換器システム（１７）と、
前記第１の電力変換器システム（１１）を制御して、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）に通電し、第１の磁場方向を有する第１の磁場（Ｂ１）を生成するように構成されるとともに、同時に、第１の電力変換器システム（１１）を制御して、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に通電し、前記第１の磁場方向とは反対の第２の磁場方向を有する第２の磁場（Ｂ２）を生成するように構成される制御システム（１９）と、を備え、
前記制御システム（１９）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に通電するように前記第１の電力変換器システム（１１）を制御すると同時に、前記第２の電力変換器システム（１７）を制御して前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に通電して、前記第１の磁場方向を有する第３の磁場（Ｂ３）を生成するように構成されている、電磁ブレーキシステム。
【請求項２】
側方コイル（９−１、９−４、９−５、９−８）の数が少なくとも４個であり、
内側コイル（９−２、９−３、９−６、９−７）の数が少なくとも４個であり、
下部コイル（１５−１、１５−２、１５−３、１５−４）の数が少なくとも４個である、請求項１に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項３】
前記上部磁心構造（８）が前記下部磁心構造（１３）から機械的に分離されている、請求項１または２に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項４】
前記第１の電力変換器システム（１１）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、ＤＣ電流で通電するように構成され、
前記第２の電力変換器システム（１７）は、前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、ＤＣ電流で電力を供給するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項５】
前記第１の電力変換器システム（１１）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、ＡＣ電流で通電するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項６】
前記第１の電力変換器システム（１１）は、Ｎｐ個の第１の電力変換器（１１−１、１１−２、１１−３、１１−４）であって、Ｎｐは、４で割り切れる整数であり、Ｎｃは、前記第１の長辺および前記第２の長辺のそれぞれにおける側方コイルと内側コイルとの総数であり、ＮｃはＮｐで割り切れる、第１の電力変換器を含み、
ｋがＮｐ／２以下の整数である第１の電力変換器ｋは、
ｕ＝ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、前記第１の長辺（８ａ）の左からｕ番目の側方コイルおよび内側のコイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、
ｖ＝Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、前記第２の長辺（８ｂ）の右からｖ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ここで、ｉ２＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、
ｋがＮｐ／２より大きい整数である第１の電力変換器ｋは、
ｕ＝Ｎｃ／２＋ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、前記第１の長辺（８ａ）の左からｕ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続され、
ｖ＝ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、前記第２の長辺（８ａ）の右からｖ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項７】
前記第２の電力変換器システム（１７）は、２個の第２の電力変換器（１７−１、１７−２）を備え、
ｍが１または２に等しい整数である第２の電力変換器ｍは、前記第３の長辺（１３ａ）上の左からｍ番目の下部コイル、およびｗ＝ｍ＋（−１）ｍ−１として前記第４の長辺（１３ｂ）上の右からｗ番目の下部コイルに接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項８】
前記第１の電力変換器システム（１１）の電力変換器の第１のセット（１１−１、１１−２）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）に、第１のＤＣ電流によって通電するように構成されており、
前記第１の電力変換器システム（１１）の電力変換器の第２のセット（１１−３、１１−４）は、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、第２の／異なる電流によって通電するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項９】
前記第２の電力変換器システム（１７）の第１の電力変換器（１７−１）は、前記第１の下部コイルセット（１８ａ）に、第１のＤＣ電流によって電力を供給するように構成されており、
前記第２の電力変換器システム（１７）の第２の電力変換器（１７−２）は、第２の前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、第２の／異なるＤＣ電流によって電力を供給するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項１０】
前記第１の電力変換器システム（１１）の電力変換器の第１のセット（１１−１、１１−２）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）に、第１のＡＣ電流振幅によって通電するように構成されており、
前記第１の電力変換器システム（１１）の電力変換器の第２のセット（１１−３、１１−４）は、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、第２のＡＣ電流振幅によって通電するように構成されており、
前記第２のＡＣ電流振幅は、前記第１のＡＣ電流振幅とは異なる、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキシステム。
【請求項１１】
スラブ鋳造におけるダブルロール流動の使用を促進するための電磁ブレーキシステム（７）を制御する方法であって、前記電磁ブレーキシステムは、
第１の長辺（８ａ）と第２の長辺（８ｂ）とを有する上部磁心構造（８）であって、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）が鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられ、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）のそれぞれには複数の第１の歯（１０ａ−１０ｇ）が設けられている、上部磁心構造と、
第３の長辺（１３ａ）と第４の長辺（１３ｂ）とを有する下部磁心構造（１３）であって、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）が鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられ、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）のそれぞれには複数の第２の歯（１６ａ−１６ｄ）が設けられている、下部磁心構造と、
ここで、前記上部磁心構造（８）と前記下部磁心構造（１３）とは磁気的に減結合されており、
前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の、それぞれの第１の側方の歯（１０ａ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｈ）の周囲に巻き付けられた側方コイル（９−１、９−４、９−５，９−８）であって、前記第１の長辺および前記第２の長辺の第１の端において対向配置された第１の側方の歯（１０ａ、１０ｈ）の周りに巻き付けられた前記側方コイル（９−１，９−８）は、第１の側方コイルセット（１４ａ）を形成し、前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の第２の端において対向配置された第１の側方の歯（１０ｄ、１０ｅ）の周りに巻き付けられた前記側方コイル（９−４，９−５）は、第２の側方コイルセット（１４ｂ）を形成する、側方コイルと、
前記第１の長辺（８ａ）および前記第２の長辺（８ｂ）の前記第１の側方の歯（１０ａ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｈ）の間に位置する、それぞれの第１の歯（１０ｂ、１０ｃ、１０ｆ、１０ｇ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−２、９−３、９−６、９−７）であって、第１の内側コイルセット（１４ｃ）が、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）に隣接して対向配置された内側の歯（１０ｂ、１０ｇ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−２、９−７）によって形成される場合、および、第２の内側コイルセット（１４ｄ）が、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）に隣接して対向配置される内側の歯（１０ｃ、１０ｆ）の周りに巻き付けられた内側コイル（９−３、９−６）によって形成される場合、における内側コイルと、
それぞれの第２の歯（１６ａ−１６ｄ）の周りに巻き付けられた下部コイル（１５−１、１５−２、１５−３、１５−４）であって、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）の第１の端において対向配置された第２の側方の歯（１６ａ、１６ｄ）の周りに巻き付けられた下部コイル（１５−１，１５−４）は、第１の下部コイルセット（１８ａ）を形成し、前記第３の長辺（１３ａ）および前記第４の長辺（１３ｂ）の第２の端において対向配置された第２の側方の歯（１６ｂ、１６ｃ）の周りに巻き付けられた前記下部コイル（１５−２、１５−３）は、第２の下部コイルセット（１８ｂ）を形成する、下部コイルと、
前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に通電するように構成された第１の電力変換器システム（１１）と、
前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に通電するように構成された第２の電力変換器システム（１７）と、を備えており、
当該制御方法は、
制御システム（１９）によって、
前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）に通電して、第１の磁場方向を有する第１の磁場（Ｂ１）を生成するように、前記第１の電力変換器システム（１１）を制御し、
同時に、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に通電して、前記第１の磁場方向とは反対の第２の磁場方向を有する第２の磁場（Ｂ２）を生成するように、前記第１の電力変換器システム（１１）を制御するステップａ）と、
前記制御システム（１９）によって、ステップａ）と同時に、
前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に通電して、前記第１の磁場方向を有する第３の磁場（Ｂ３）を生成するように、前記第２の電力変換器システム（１７）を制御するステップｂ）と、
を含む、電磁ブレーキシステムを制御する方法。
【請求項１２】
前記上部磁心構造（８）が前記下部磁心構造（１３）から機械的に分離されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
制御の前記ステップａ）およびｂ）において、
前記第１の電力変換器システム（１１）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、ＤＣ電流で通電するように構成され、
前記第２の電力変換器システム（１７）は、前記第１の下部コイルセット（１８ａ）および前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、ＤＣ電流で電力を供給するように構成されている、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップａ）およびｂ）において、
前記第１の電力変換器システム（１１）は、前記第１の側方コイルセット（１４ａ）、前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）、前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）、および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、ＡＣ電流で通電するように構成されている、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の電力変換器システム（１１）は、Ｎｐ個の第１の電力変換器（１１−１、１１−２、１１−３、１１−４）であって、Ｎｐは、４で割り切れる整数であり、Ｎｃは、前記第１の長辺および前記第２の長辺のそれぞれにおける側方コイルと内側コイルとの総数であり、ＮｃはＮｐで割り切れる、第１の電力変換器を含み、
ｋがＮｐ／２以下の整数である第１の電力変換器ｋは、
ｕ＝ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、前記第１の長辺（８ａ）の左からｕ番目の側方コイルおよび内側のコイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、
ｖ＝Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、前記第２の長辺（８ｂ）の右からｖ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ここで、ｉ２＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、
ｋがＮｐ／２より大きい整数である第１の電力変換器ｋは、
ｕ＝Ｎｃ／２＋ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、前記第１の長辺（８ａ）の左からｕ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続され、
ｖ＝ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、前記第２の長辺（８ｂ）の右からｖ番目の側方コイルおよび内側コイルに接続される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の電力変換器システム（１７）は、２個の第２の電力変換器（１７−１、１７−２）を備え、
ｍが１または２に等しい整数である第２の電力変換器ｍは、前記第３の長辺（１３ａ）上の左からｍ番目の下部コイル、およびｗ＝ｍ＋（−１）ｍ−１として前記第４の長辺（１３ｂ）上の右からｗ番目の下部コイルに接続されている、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１７】
制御の前記ステップａ）およびｂ）において、
前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）に、第１のＤＣ電流によって通電するステップと、
前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、第２の／異なるＤＣ電流によって通電するステップと、
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１８】
制御の前記ステップａ）およびｂ）において、
前記第１の下部コイルセット（１８ａ）に、第１のＤＣ電流によって通電するステップと、
前記第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、第２の／異なるＤＣ電流によって通電するステップと、
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１９】
制御の前記ステップａ）およびｂ）において、
前記第１の側方コイルセット（１４ａ）および前記第１の内側コイルセット（１４ｃ）に、第１のＡＣ電流振幅によって通電するステップと、
前記第２の側方コイルセット（１４ｂ）および前記第２の内側コイルセット（１４ｄ）に、前記第１のＡＣ電流振幅とは異なる第２のＡＣ電流振幅によって通電するステップと、
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に金属製造に関する。特に、金属製造工程用の電磁ブレーキシステム、および、金属製造工程における溶融金属の流動を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製造、例えば製鋼では、金属は、溶鉱炉および転炉内の鉄鉱石から製造されるか、または、電気アーク炉（ＥＡＦ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｒｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ）内で溶融されるスクラップ金属および／または直接還元鉄として、製造される。溶融金属は、ＥＡＦから１つ以上の冶金容器に、例えば、取鍋に、さらにはタンディッシュに取り出される。溶融金属は、成形のための適正な温度を得ること、ならびに、合金および／または脱気のため、という両方の観点から、成形工程の前に、このような方法で適切な処理を施され得る。
【０００３】
溶融金属が上述の方法で処理された場合、溶融金属は、浸漬ノズル（ＳＥＮ：Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  Ｅｎｔｒｙ  Ｎｏｚｚｌｅ）を介して、鋳型内に、典型的にはオープンベース型である鋳型内に排出され得る。溶融金属は、鋳型内で部分的に固化する。鋳型の基部から出る固化した金属は、スプレーチャンバー内の複数のローラー間を通過するときに、さらに冷却される。
【０００４】
溶融金属が鋳型内に排出されると、メニスカスの周りに望ましくない激しい溶融金属流動が生じ得る。この流動は、過剰な表面速度によるスラグ巻き込み、または、表面のよどみ、あるいはレベル変動による表面欠陥をもたらす可能性がある。さらなる欠陥は、メニスカス上部のスラグ層によって浮上できずに隔離されない、前工程ステップからの非金属介在物によって引き起こされる可能性がある。
【０００５】
流体の流動を制御し、金属の、安定してクリーンな固化のための状態に影響を与えるために、鋳型に、電磁ブレーキ（ＥＭＢｒ）が設けられてもよい。ＥＭＢｒは、多くの歯を有し鋳型の長辺に沿って伸びる磁心配置を含む。ＥＭＢｒは、有益にも、ＳＥＮと同じ高さに、すなわち鋳型の上部に配置される。部分コイルと呼ばれることもあるそれぞれのコイルは、各歯の周りに巻き付けられている。これらのコイルは、直流（ＤＣ）電流をコイルに供給するように配置された駆動装置に接続されてもよい。それによって溶融金属内に静磁場が生成される。静磁場は、溶融金属のブレーキおよび安定剤として機能する。溶融金属のメニスカスの近くの上部領域での流動は、それによって制御され得る。その結果、より良い表面状態が得られ得る。
【０００６】
国際公開第２０１６／０７８７１８号は、金属製造工程のための電磁ブレーキシステムを開示する。電磁ブレーキシステムは、Ｎｃ個の歯を有する第１の長辺とＮｃ個の歯を有する第２の長辺とを有する第１の磁心配置であって、第１の長辺と第２の長辺とが、鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられるように配置されている、第１の磁心配置と、Ｎｃ個のコイルを備える第１のコイルセットであって、各コイルが第１の磁心配置のそれぞれの歯の周りに巻かれている、第１のコイルセットと、Ｎｐ個の電力変換器であって、Ｎｐが少なくとも２である整数であり、Ｎｃが少なくとも４であり、かつＮｐで割り切れる整数である、Ｎｐ個の電力変換器と、を備え、各電力変換器は、第１のコイルセットの２Ｎｃ／Ｎｐ個の直列に接続されたコイルのそれぞれのグループに接続され、Ｎｐ個の電力変換器の各々が、２Ｎｃ／Ｎｐ個の直列に接続されたコイルのそれぞれのグループに、ＤＣ電流を供給するように構成されている。この開示は、さらに、金属製造工程における溶融金属の流動を制御する方法に関する。
【０００７】
しかしながら、電磁ブレーキシステム自体の利用は、鋳型の全幅に沿っての、メニスカス付近の溶融金属の最適な流体流動制御を提供しない。
【発明の概要】
【０００８】
スラブ内の鋼の品質の徹底的な品質調査によって、最適な介在物除去を実現するために、スラブ鋳造におけるダブルロール流動（ｄｏｕｂｌｅ  ｒｏｌｌ  ｆｌｏｗ）の使用が促進される。この流動パターンは、ジェットを、ＳＥＮから鋳型の狭い面に導き、次に、上方のメニスカス表面に向かって導き、その後、上部の再循環ループが、狭い面からＳＥＮに向かって、メニスカスに沿う。鋳造条件に依存して、この流動パターンを達成することは多かれ少なかれ困難である。
【０００９】
以上の観点から、本開示の目的は、従来技術の問題を解決する、または少なくとも軽減する、電磁ブレーキシステム、および金属製造工程における溶融金属の流動を制御する方法を提供することにある。
【００１０】
したがって、本開示の第１の態様によれば、金属製造プロセス用の電磁ブレーキシステムが提供され、ここで電磁ブレーキシステムは、第１の長辺と第２の長辺とを有する上部磁心構造であって、第１の長辺（ｌｏｎｇ  ｓｉｄｅ）および第２の長辺が鋳型の上部の対向する縦辺（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉａｌ  ｓｉｄｅｓ）に取り付けられるように構成され、第１の長辺および第２の長辺のそれぞれには複数の第１の歯が設けられている、上部磁心構造と、第３の長辺と第４の長辺とを有する下部磁心構造であって、第３の長辺および第４の長辺が鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられるように構成され、第３の長辺および第４の長辺のそれぞれには複数の第２の歯が設けられている、下部磁心構造と、ここで、上部磁心構造と下部磁心構造とは磁気的に減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）されており、第１の長辺および第２の長辺の、それぞれの第１の側方の歯の周囲に巻き付けられた側方（ｌａｔｅｒａｌ）コイルであって、第１の長辺および第２の長辺の第１の端において対向配置された第１の側方の歯の周りに巻き付けられた側方コイルは、第１の側方コイルセットを形成し、第１の長辺および第２の長辺の第２の端において対向配置された第１の側方の歯の周りに巻き付けられた側方コイルは、第２の側方コイルセットを形成する、側方コイルと、第１の長辺および第２の長辺の第１の側方の歯の間に位置する、それぞれの第１の歯の周りに巻き付けられた内側コイルであって、第１の内側コイルセットが、第１の側方コイルセットに隣接して対向配置された内側の歯の周りに巻き付けられた内側コイルによって形成される場合、および、第２の内側コイルセットが、第２の側方コイルセットに隣接して対向配置される内側の歯の周りに巻き付けられた内側コイルによって形成される場合、における内側コイルと、それぞれの第２の歯の周りに巻き付けられた下部コイルであって、第３の長辺および第４の長辺の第１の端において対向配置された第２の側方の歯の周りに巻き付けられた下部コイルは、第１の下部コイルセットを形成し、第３の長辺および第４の長辺の第２の端において対向配置された第２の側方の歯の周りに巻き付けられた下部コイルは、第２の下部コイルセットを形成する、下部コイルと、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに通電するように構成された第１の電力変換器システムと、第１の下部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに通電するように構成された第２の電力変換器システムと、第１の電力変換器システムを制御して、第１の側方コイルセットおよび第２の側方コイルセットに通電し、第１の磁場方向を有する第１の磁場を生成するように構成されるとともに、同時に、第１の電力変換器システムを制御して、第１の内側コイルセットおよび第２の内側コイルセットに通電し、第２の磁場方向を有する第２の磁場を生成するように構成される制御システムと、を備え、制御システムは、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに通電するように第１の電力変換器システムを制御すると同時に、第２の電力変換器システムを制御して第１の��部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに通電して、第１の磁場方向を有する第３の磁場を生成するように構成されている。
【００１１】
上部磁心構造と下部磁心構造との磁気的デカップリングの組み合わせにおいて、全てのコイルセットのこの制御により得られる効果は、鋳型内の溶融金属中における磁場分布／磁束密度が、最適な最終金属製品品質のための二重回転流動が宣言される場所に、生成されることである。
【００１２】
一実施形態によれば、側方コイルの数は少なくとも４個であり、内側コイルの数は少なくとも４個であり、下部コイルの数は少なくとも４個である。
【００１３】
一実施形態によれば、上部磁心構造が、下部磁心構造から機械的に分離されている。
【００１４】
一実施形態によれば、第１の電力変換器システムは、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに、ＤＣ電流によって通電するように構成され、第２の電力変換器システムは、第１の下部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに、ＤＣ電流によって電力を供給するように構成されている。
【００１５】
一実施形態によれば、第１の電力変換器システムは、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに、ＡＣ電流によって通電するように構成されている。
【００１６】
一実施形態によれば、第１の電力変換器システムは、Ｎｐ個の第１の電力変換器であって、Ｎｐは、４で割り切れる整数であり、Ｎｃは、第１の長辺および第２の長辺のそれぞれにおける側方コイルと内側コイルとの総数である、第１の電力変換器を含み、ｋがＮｐ／２以下の整数である第１の電力変換器ｋは、ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺（８ａ）の側方コイルおよび内側のコイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺（の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐである。
【００１７】
一実施形態によれば、ｋがＮｐ／２より大きい整数である第１の電力変換器ｋは、Ｎｃ／２＋ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺の側方コイルおよび内側コイルに接続される。
【００１８】
一実施形態によれば、第２の電力変換器システムは、２個の第２の電力変換器を備え、ｍが１または２に等しい整数である第２の電力変換器ｍは、第３の長辺上の下部コイルｍ、下部コイル、および第４の長辺上の下部コイルｍ＋（−１）＾（ｍ−１）に接続されている。さらに、第２の電力変換器システム（１７）の第１の電力変換器は、第１の下部コイルセット（１８ａ）に、第１のＤＣ電流によって電力を供給するように構成されており、第２の電力変換器システム（１７）の第２の電力変換器（１７−２）は、第２の第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、第２の／異なるＤＣ電流によって電力を供給するように構成されている。
【００１９】
一実施形態によれば、第１の電力変換器システムの電力変換器の第１のセットは、第１の側方コイルセットおよび第１の内側コイルセットに、第１のＤＣ電流によって通電するように構成されており、第１の電力変換器システムの電力変換器の第２のセットは、第２の側方コイルセットおよび第２の内側コイルセットに、第２の／異なるＤＣ電流によって通電するように構成されている。
【００２０】
代替的には、ＡＣが第１の電力システムに接続されている場合、第１の電力変換器システムの電力変換器の第１のセットは、第１の側方コイルセットおよび第１の内側コイルセットに、第１のＡＣ電流振幅によって通電するように構成されており、第１の電力変換器システムの電力変換器の第２のセットは、第２の側方コイルセットおよび第２の内側コイルセットに、第２のＡＣ電流振幅によって通電するように構成されており、第２のＡＣ電流振幅は、第１の振幅とは異なる。
【００２１】
特にスラブ方式での鋳造は、ＳＥＮにおける、非対称のスライドゲート位置または不均一な詰まりによる鋳型内の流動の非対称性の影響を受けやすい。非対称の流動条件は、固化したスラブ表面上の金属最終製品の品質の大きな変動につながる可能性があり、例えば、スラブの左側には、鋳型のこの側での著しいメニスカスの挙動による非金属介在物の大きなクラスターが含まれている可能性があるが、ここでは、右側の欠陥の数がはるかに少ない方が、はるかに安定した鋳造状況を示す。第１の電力変換器／第２の電力変換器の組み合わせ、および／または第３の電力変換器／第４の電力変換器の組み合わせによって提供される個別の制御のために、スラブ鋳型における左右側の非対称の流動条件の局所的な対抗作用が可能である。
【００２２】
流動状況は、鋳型の上下の領域で異なる場合がある。したがって、左右側と同様に、上下の領域において必要な電磁場は異なる場合がある。この状況を処理し、望ましくない流動を弱める際における最適な柔軟性のために、上部鋳型領域のための第１の電力変換器／第２の電力変換器、および下部鋳型領域のための第３の電力変換器および第４の電力変換器によって提供される個別の極ペアの制御によって、上下領域の磁場の最大の磁気独立性が提供される。
【００２３】
本開示の第２の形態によれば、金属製造工程のための電磁ブレーキシステムを制御する方法を提供し、ここで電磁ブレーキシステムは、第１の長辺と第２の長辺とを有する上部磁心構造であって、第１の長辺および第２の長辺が鋳型の上部の対向する縦辺に取り付けられ、第１の長辺および第２の長辺のそれぞれには複数の第１の歯が設けられている、上部磁心構造と、第３の長辺と第４の長辺とを有する下部磁心構造であって、第３の長辺および第４の長辺が鋳型の下部の対向する縦辺に取り付けられ、第３の長辺および第４の長辺のそれぞれには複数の第２の歯が設けられている、下部磁心構造と、ここで、上部磁心構造と下部磁心構造とは磁気的に減結合されており、第１の長辺および第２の長辺の、それぞれの第１の側方の歯の周囲に巻き付けられた側方コイルであって、第１の長辺および第２の長辺の第１の端において対向配置された第１の側方の歯の周りに巻き付けられた側方コイルは、第１の側方コイルセットを形成し、第１の長辺および第２の長辺の第２の端において対向配置された第１の側方の歯の周りに巻き付けられた側方コイルは、第２の側方コイルセットを形成する、側方コイルと、第１の長辺および第２の長辺の第１の側方の歯の間に位置する、それぞれの第１の歯の周りに巻き付けられた内側コイルであって、第１の内側コイルセットが、第１の側方コイルセットに隣接して対向配置された内側の歯の周りに巻き付けられた内側コイルによって形成される場合、および、第２の内側コイルセットが、第２の側方コイルセットに隣接して対向配置される内側の歯の周りに巻き付けられた内側コイルによって形成される場合、における内側コイルと、それぞれの第２の歯の周りに巻き付けられた下部コイルであって、第３の長辺および第４の長辺の第１の端において対向配置された第２の側方の歯の周りに巻き付けられた下部コイルは、第１の下部コイルセットを形成し、第３の長辺および第４の長辺の第２の端において対向配置された第２の側方の歯の周りに巻き付けられた下部コイルは、第２の下部コイルセットを形成する、下部コイルと、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに通電するように構成された第１の電力変換器システムと、第１の下部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに通電するように構成された第２の電力変換器システムと、を備えており、当該制御方法は、制御システムによって、第１の側方コイルセットおよび第２の側方コイルセットに通電して、第１の磁場方向を有する第１の磁場を生成するように、第１の電力変換器システムを制御し、同時に、第１の内側コイルセットおよび第２の内側コイルセットに通電して、第２の磁場方向を有する第２の磁場を生成するように、第１の電力変換器システムを制御するステップａ）と、制御システムによって、ステップａ）と同時に、第１の下部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに通電して、第１の磁場方向を有する第３の磁場を生成するように、第２の電力変換器システムを制御するステップｂ）と、を含む。
【００２４】
一実施形態によれば、上部磁心構造が下部磁心構造から機械的に分離されている。
【００２５】
一実施形態によれば、制御のステップａ）およびｂ）において、第１の電力変換器システムは、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに、ＤＣ電流によって通電するように構成され、第２の電力変換器システムは、第１の下部コイルセットおよび第２の下部コイルセットに、ＤＣ電流で電力を供給するように構成されている。
【００２６】
一実施形態によれば、ステップａ）およびｂ）において、第１の電力変換器システムは、第１の側方コイルセット、第２の側方コイルセット、第１の内側コイルセット、および第２の内側コイルセットに、ＡＣ電流によって通電するように構成されている。
【００２７】
一実施形態によれば、第１の電力変換器システムは、Ｎｐ個の第１の電力変換器であって、Ｎｐは、４で割り切れる整数であり、Ｎｃは、第１の長辺および第２の長辺のそれぞれにおける側方コイルと内側コイルとの総数である、第１の電力変換器を含み、ｋがＮｐ／２以下の整数である第１の電力変換器ｋは、ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺（８ａ）の側方コイルおよび内側のコイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺（８ｂ）の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ここで、ｉ２＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐである。
【００２８】
一実施形態によれば、ｋがＮｐ／２より大きい整数である第１の電力変換器ｋは、Ｎｃ／２＋ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺の側方コイルおよび内側コイルに接続され、ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺の側方コイルおよび内側コイルに接続される。
【００２９】
一実施形態によれば、第２の電力変換器システムは、２個の第２の電力変換器を備え、ｍが１または２に等しい整数である第２の電力変換器ｍは、第３の長辺上の下部コイルｍ、下部コイル、および第４の長辺上の下部コイルｍ＋（−１）＾（ｍ−１）に接続されている。
【００３０】
一実施形態によれば、制御のステップａ）およびｂ）において、第１の側方コイルセットおよび第１の内側コイルセットに、第１のＤＣ電流によって通電するステップと、第２の側方コイルセットおよび第２の内側コイルセットに、第２の／異なるＤＣ電流によって通電するステップと、をさらに含む。
【００３１】
一実施形態によれば、制御のステップａ）およびｂ）において、第１の下部コイルセットに、第１のＤＣ電流によって通電するステップと、第２の下部コイルセット（１８ｂ）に、第２の／異なるＤＣ電流によって通電するステップと、をさらに含む。
【００３２】
一実施形態によれば、制御のステップａ）およびｂ）において、第１の側方コイルセットおよび第１の内側コイルセットに、第１のＡＣ電流振幅によって通電するステップと、第２の側方コイルセットおよび第２の内側コイルセットに、第１の振幅とは異なる第２のＡＣ電流振幅によって通電するステップと、をさらに含む。
【００３３】
一般に、特許請求の範囲において使用される全ての用語は、本明細書において別途明白に定義されていない限り、技術的な分野での通常の意味に従って解釈されるものとする。要素、装置、コンポーネント、手段等へのすべての言及は、別途明白に記載されていない限り、要素、装置、コンポーネント、手段等の少なくとも１つの例に言及するものとしてオープンに解釈されるものとする。さらに、方法のステップは、明白に記載されていない限り、必ずしも示された順序で実行される必要はない。
【００３４】
これより、本発明の概念の特定の実施形態が、添付の図面を参照して、例を使用して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電磁ブレーキシステムの一例を概略的に示す側面図である。
【図２ａ】上部磁心構造を概略的に示す上面図である。
【図２ｂ】下部磁心構造を概略的に示す上面図である。
【図３ａ】鋳型の上部長辺に沿った磁場分布を示す図である。
【図３ｂ】鋳型の下部長辺に沿った磁場分布を示す図である。
【図３ｃ】鋳型の広い面から見た磁束密度を示す図である。
【図４ａ】複数の側方コイルと内側コイルを接続する例を示す図である。
【図４ｂ】複数の下部コイルを接続する例を示す図である。
【図５ａ】複数の側方コイルと内側コイルの接続の別の例を示す図である。
【図５ｂ】複数の下部コイルの接続の別の例を示す図である。
【図６】電磁ブレーキシステムを制御する方法のフローチャートである。
【図７ａ】異なる電流を有する上部磁心構造によって生成され、鋳型の、対向配置された縦辺／広い面に沿った、非対称の磁場分布を示す図である。
【図７ｂ】異なる電流を有する下部磁心構造によって生成された非対称の磁場を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の概念が、以下、例示の実施形態が示される添付の図面を参照して、より完全に説明される。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なる形態で具体化され得るものであり、本明細書に記載されている実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全となるように例示によって提供されるものであり、本発明の概念の範囲を当業者に十分に伝えるものである。本記載の全体を通して、同様の数値は、同様の要素を指す。
【００３７】
本明細書に提示される電磁ブレーキシステムは、金属製造において、より具体的には、鋳造において利用され得る。金属製造工程の例は、製鋼およびアルミニウム製造である。電磁ブレーキシステムは、例えば、連続的な鋳造工程において有益に利用され得る。
【００３８】
図１は、ＳＥＮ３を含む鋳型装置１の一例、および、鋳型を形成する鋳型プレート５ａおよび５ｂを示す。ＳＥＮ３は、鋳型内の鋳型プレート５ａと５ｂとの間に位置する。鋳型装置１はまた、鋳型内の溶融金属のブレーキおよび／または攪拌を提供するように構成された電磁ブレーキシステム７を含む。
【００３９】
電磁ブレーキシステム７は、側方コイル９−１、９−８等のコイルが設けられた上部磁心８を含む。電磁ブレーキシステム７はまた、上部磁心８のコイルに電力を供給する（ｐｏｗｅｒ）、または通電する（ｅｎｅｒｇｉｓｅ）ように構成された第１の電力変換器システム１１を含む。第１の電力変換器システム１１は、１つ以上の第１の電力変換器を備えてもよい。第１の電力変換器システム１１は、上部磁心８のコイルにＤＣ電流および／またはＡＣ電流を供給するように構成されている。
【００４０】
電磁ブレーキシステム７はまた、下部コイル１５−１、１５−４等のコイルが設けられた下部磁心構造１３を含む。上部磁心８と下部磁心構造１３とは磁気的に減結合の状態にある。特に、上部磁心８と下部磁心構造１３は、物理的に分離された存在物である。
【００４１】
また、電磁ブレーキシステム７は、下部磁心構造１３のコイルに電力を供給する、または通電するように構成された第２の電力変換器システム１７を含む。第２の電力変換器システム１７は、１つ以上の第２の電力変換器を備えてもよい。第２の電力変換器システム１７は、下部磁心構造１３のコイルにＤＣ電流を供給するように構成されている。
【００４２】
また、電磁ブレーキシステム７は、第１の電力変換器システム１１および第２の電力変換器システム１７のそれぞれを個別に制御するように構成された制御システム１９を含む。また、第１の電力変換器システム１１が複数の第１の電力変換器を含む場合、制御システム１９は、これらの第１の電力変換器のそれぞれを個別に制御するように構成される。さらに、第２の電力変換器システム１７が複数の第２の電力変換器を含む場合、制御システム１９は、これらの第２の電力変換器のそれぞれを個別に制御するように構成される。
【００４３】
第１の電力変換器システムおよび第２の電力変換器システムの各電力変換器は電流源であり、例えば、ＡＢＢ（登録商標）のＤＣＳ  ８００  ＭｕｌｔｉＤｒｉｖｅ等の駆動装置である。
【００４４】
図２ａは、コイルが設けられた上部磁心構造８の構成の一例を示し、図２ｂは、コイルが設けられた下部磁心構造１３の構成の一例を示す。これは、本明細書に記載されるコイル制御が作動する最小の装置である。
【００４５】
上部磁気構造８は、第１の長辺８ａと、第１の長辺８ａと対向する第２の長辺８ｂとを有する。第１の長辺８ａおよび第２の長辺８ｂは、鋳型の対向する縦辺／広い面の上部に取り付けられるように構成されている。第１の長辺８ａおよび第２の長辺８ｂのそれぞれは、複数の第１の歯１０ａ〜１０ｆを備える。この例では、第１の歯１０ａ、１０ｄ、１０ｅおよび１０ｈは第１の側方の歯であり、第１の歯１０ｂ〜１０ｃおよび１０ｆ〜１０ｇは第１の内側の歯である。第１の側方の歯１０ａおよび１０ｈは、第１の長辺８ａおよび第２の長辺８ｂの第１の端に位置する。第１の側方の歯１０ｄおよび１０ｅは、第１の長辺８ａおよび第２の長辺８ｂの、第１の端とは反対側の第２の端に位置する。
【００４６】
上述したように、電磁ブレーキシステム７は、複数のコイルを備え、この例では例えばコイル９−１〜９−８である。側方コイル９−１、９−４、９−５および９−８は、それぞれの第１の側方の歯１０ａ、１０ｄ、１０ｅ、および１０ｈの周りに巻き付けられている。内側（ｉｎｎｅｒ）コイル９−２、９−３および９−６、９−７は、それぞれの内側の歯１０ｂ、１０ｃ、１０ｆおよび１０ｇの周りに巻き付けられている。
【００４７】
この例では、第１の端の側方コイル９−１および９−８は、第１の側方コイルセット１４ａを形成する。第２の端の側方コイル９−４および９−５は第２のコイルセット１４ｂを形成する。第１の側方コイルセット１４ａに隣接する内側コイル９−２，９−７は、第１の内側コイルセット１４ｃを形成し、第２の側方コイルセット１４ｂに隣接する内側コイル９−３，９−６は、第２の内側コイルセット１４ｄを形成する。
【００４８】
制御システム１９は、第１の電力変換器システム１１を制御して、第１の側方コイルセット１４ａおよび第２の側方コイルセット１４ｂに通電し、第１の磁場方向を有する第１の磁場を生成するように構成されている。制御システム１９は、さらに、第１の電力変換器システム１１を制御して、第１の内側コイルセット１４ｃおよび第２の内側コイルセット１４ｄに同時に通電し、第１の磁場方向とは反対の第２の磁場方向を有する第２の磁場を生成するように構成されている。
【００４９】
使用時には、これは、鋳型内の溶融金属に、反対方向を有する２つの水平磁場を提供する。
【００５０】
図２ｂは、下部磁心構造１３の一例を示す。下部磁心構造１３は、第３の長辺１３ａと第４の長辺１３ｂとを有する。第３の長辺１３ａおよび第４の長辺１３ｂは、鋳型の対向する縦辺／広い面の下部に取り付けられるように構成されている。第３の長辺１３ａおよび第４の長辺１３ｃのそれぞれには、複数の第２の歯１６ａ〜１６ｄが設けられている。
【００５１】
また、電磁ブレーキシステム７は、それぞれの第２の歯１６ａ〜１６ｄの周りに巻き付けられた、複数の下部コイル１５−１、１５−２、１５−３、１５−４を備える。下部コイル１５−１および１５−４は、下部の側方コイルであり、第３の長辺１３ａおよび第４の長辺１３ｂに対向して配置された歯１６ａおよび１６ｄに、それぞれ設けられている。それらは、第１の下部コイルセット１８ａを形成する。同様に、下部コイル１５−２および１５−３は、下部の側方コイルであり、第３の長辺１３ａおよび第４の長辺１３ｂに対向して配置された歯１６ｂおよび１６ｃに、それぞれ設けられている。下部コイル１５−２および１５−ｃは、第２の下部コイルセット１８ｂを形成する。
【００５２】
制御システム１９は、第１の側方コイルセット１４ａ、第２の側方コイルセット１４ｂ、第１の内側コイルセット１４ｃ、および第２の内側コイルセット１４ｄの上記制御と同時に、第２の電力変換器システム１７を制御して、第１の下部コイルセット１８ａおよび第２の下部コイルセット１８ｂに通電し、第１の方向を有する第３の磁場を生成するように構成されている。第３の磁場は、上部磁心構造８によって提供される第１の磁場と同じ場方向を有する。このようにして、顕著なダブルロール流動が生成され得る。
【００５３】
図３ａは、上部磁心構造８によって生成された、鋳型の対向配置された縦辺／広い面に沿った磁場分布を示す。ｙ軸は磁場Ｂを示し、ｘ軸は鋳型の広い面に沿った位置を示す。第１の側方コイルセット１４ａと第２の側方コイルセット１４ｂとによって生成された第１の磁場Ｂと、第１の内側コイルセット１４ｃと第２の内側コイルセット１４ｄとによって生成された第２の磁場Ｂ２とが示されている。
【００５４】
図３ｂは、図３ａに似ているが、鋳型の下部に沿って下部磁心構造１３によって生成された磁場Ｂを示す。ここでは、第１の下部コイルセット１８ａおよび第２の下部コイルセット１８ｂによって生成された第３の磁場Ｂ３が示されている。
【００５５】
図３ｃは、溶融金属中に顕著なダブルロール流動を生成するための、上部磁心構造８および下部磁心構造１３、および上述した制御を用いて溶融金属中に生成された磁束密度を示す。第１の磁場Ｂ１および第２の磁場Ｂ２は図の上部に示され、第３の磁場Ｂ３は下部に示されている。矢印は、溶融金属中に生成されたダブルロール流動パターンを示す。
【００５６】
図４ａおよび４ｂは、単一の第１の電力変換器１１−１および単一の第２の電力変換器１７−１を用いてコイルがどのように接続されるかの一例を示す。第１の電力変換器１１−１は、第１の側方コイルセット１４ａ、第２の側方コイルセット１４ｂ、第１の内側コイルセット１４ｃ、および第２の内側コイルセット１４ｄに通電し、第２の電力変換器１７−１は、第１の下部コイルセット１８ａおよび第２の下部コイルセット１８ｂに通電する。
【００５７】
側方および内側コイル９−１〜９−８の全ては、互いに直列に接続され、第１の電力変換器１１−１に接続される。下部コイル１５−１〜１５−４の全ては、互いに直列に接続され、第２の電力変換器１７−１に接続される。これらの接続によって、上述した磁場分布は、上部磁心構造８の第１の歯の周囲に巻き付けられたコイルに電力を供給する単一の第１の電力変換器１１−１と、下部磁心構造１３の第２の歯の周囲に巻き付けられたコイルに電力を供給する第２の電力変換器１７−１を用いて得ることができる。
【００５８】
第１の電力変換器システム１１がＮｐ個の第１電力変換器を備える場合に有効である、一般的な接続方式が、以下で記述される。ここで、Ｎｐは４で割り切れる整数である。
【００５９】
Ｎｃは、上部磁心構造８の第１の長辺および第２の長辺のそれぞれの総コイル数を示す。一例として、Ｎｃは、図２ａの装置では４である。この接続方式を記述する場合、側方コイルと内側コイルを区別する必要はない。第１の歯の周りに巻き付けられたコイルのすべては、単に「コイル」として記述される。ｋはＮｐ／２以下であるｋ番目の第１の電力変換器は、ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺８ａに沿ってコイルに接続され、ここで、ｉ１＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐであり、Ｎｃ／２＋ｋ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺の側方コイルに接続され、ここで、ｉ２＝１、２〜Ｎｃ／Ｎｐである。なお、コイルの番号付けは、第１の長辺８ａに沿って左から右に、第２の長辺８ｂに沿って右から左に行われることに留意すべきである。したがって、コイルの番号付けは環状に行われる。
【００６０】
ｋがＮｐ／２より大きい整数である場合、第１の電力変換器ｋは、Ｎｃ／２＋ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ１−１）に従って、第１の長辺のコイルに接続され、ｋ−Ｎｃ／Ｎｐ＋Ｎｃ／Ｎｐ＊（ｉ２−１）に従って、第２の長辺のコイルに接続される。
【００６１】
下部コイルの一般的な接続方式は、第２の電力変換器システム１７が２個の第２の電力変換器を備える場合に有効であり、以下に記述される。この接続方式によれば、第２の電力変換器ｍ（ｍは、１または２に等しい整数）は、第３の長辺の下部コイルｍ、下部コイル、および第４の長辺の下部コイルｍ＋（−１）＾（ｍ−１）に接続される。コイルの番号付けは、第３の長辺１３ａに沿って左から右に、第４の長辺１３ｂに沿って右から左に、行われる。
【００６２】
これらの一般的な接続方式により、先に説明した第１の電力変換器システムおよび第２の電力変換器システムの制御を用いて、上述したダブルロール流動パターンを得ることができる。
【００６３】
さらに、非対称の流動制御も提供され得る。特に、個々の磁場は、鋳型の上部レベルの左側／右側に、また鋳型の下部レベルにも独立して設けることができるため、鋳型内の流動パターンの左／右および上／下レベルの非対称性に応じて、反応の良い（ｒｅａｃｔｉｖｅ）流動制御を可能にする。
【００６４】
鋳型の上部レベルにおける磁場と流動制御の対称性は、鋳型の下部レベルの流動制御のタイプから独立している。例えば、特定の状況下では、鋳型の上部レベルにおける左／右側の非対称流動制御は、鋳型の下部レベルにおける左／右側の対称流動制御と組み合わせてもよいし、または、鋳型の上部レベルにおける対称流動制御は、鋳型の下部レベルにおける非対称流動制御と組み合わせてもよい。また、鋳型の上下両方のレベルで対称流動制御を提供したり、鋳型の上下両方のレベルで独立した非対称流動制御を提供することも可能である。
【００６５】
鋳造工程中において、鋳型内の溶融金属の流動パターンは、鋳型内のまたはＳＥＮ内の上流の、理想的な条件からの逸脱による非対称の特徴を示す可能性があり、その結果、不均一なＳＥＮの詰まり、非対称のストッパーまたはスライドゲート位置、または非対称のアルゴン注入が生じる。完全に調整し、対称の配置を使用しても、ＳＥＮおよび鋳型の流体流動の乱流は、さまざまな範囲で非対称流動パターンを引き起こす流動の変動を誘発する。これらの非対称流動条件は、金属最終製品品質の大きな局所的な変動につながる可能性があり、例えば、固化したスラブの左側は、著しいメニスカス挙動、および左側の鋳型粉末エントレインメントによる、表面に近い、非金属介在物の大きなクラスターを含む可能性がある。
【００６６】
非対称の流動制御を適用することにより、鋳型流動パターンの非対称性を緩和し、より安定した対称鋳造工程を維持することができる。例えば、鋳型の片側の過度のメニスカス変動および流動速度は、この領域における追加の安定化およびブレーキによって緩和することができ、またはＳＥＮの詰まりによるＳＥＮジェット間の不均一な速度関係は、鋳型の下部の片側にさらにブレーキを適用することによって均質化することができる。均質の固化した最終製品、および柔軟で局所的な鋳造工程制御は、非対称の流動制御の利点に含まれる。
【００６７】
図５ａは、上部磁心構造の１６本の第１の歯のそれぞれの１つの周りに巻き付けられたコイル９−１〜９−１６の合計１６個を有する上部コイルの接続方式に従った接続例を示す。上部磁心構造は、明瞭性の理由から省略されている。図５ａに例示された電磁ブレーキシステムは、４個の第１の電力変換器１１−１〜１１−４を有する第１の電力変換器システムを含む。側方コイル９−１、９−２および対向して配置された側方コイル９−１６、９−１５は、第１の側方コイルセット１４ａを形成し、側方コイル９−８、９−７および対向して配置された側方コイル９−９、９−１０は、第２の側方コイルセット１４ｂを形成する。内側コイル９−３、９−４および対向して配置された内側コイル９−１４、９−１３は、第１の側方コイルセット１４ａに隣接する第１の内側コイルセット１４ｃを形成し、内側コイル９−５、９−６および対向して配置された内側コイル９−１２、９−１１は、第２の側方コイルセット１４ｂに隣接する第２の内側コイルセット１４ｄを形成する。第１の電力変換器１１−１および１１−２は、第１の側方コイルセット１４ａおよび第１の内側コイルセット１４ｃの動作を制御し、第１の電力変換器１１−３、１１−４は、第２の側方コイルセット１３ｂおよび第２の内側コイルセット１４ｄの動作を制御する。制御システム１９は、第１の側方コイルセット１４ａおよび第２の側方コイルセット１４ｂが第１の方向の第１の磁場を生成し、第１の内側コイルセット１４ｃおよび第２の内側コイルセット１４ｄが第２の方向の第２の磁場を生成するように、これら変換器を制御するように構成されている。
【００６８】
図５ｂは、下部コイルの接続方式に従った接続例を示しており、４個のコイル１５−１〜１５−４が、下部磁心構造の４個の第２の歯のそれぞれの１つの周りに巻き付けられている。下部磁心構造は、明瞭性の理由から省略されている。図５ｂに例示された電磁ブレーキシステムは、２個の第１の電力変換器１７−１、１７−２を有する第２の電力変換器システムを含む。対向して配置された、すなわち、第３の長辺および第４の長辺上のそれぞれに配置された下部コイル１５−１、１５−４は、第１の下部コイルセット１８ａを形成し、対向して配置された下部コイル１５−２、１５−３は、第２の側方コイルセット１４ｂを形成する。第２の電力変換器１７−１は、第１の下部コイルセット１８ａの動作、および第２の電力変換器１７−２は、第２の下部コイルセット１８ｂの動作を制御する。制御システム１９は、第１の下部コイルセット１８ａおよび第２の下部コイルセット１８ｂが第１の方向に第３の磁場を生成するように、これら変換器を制御するように構成されている。
【００６９】
図６は、電磁ブレーキシステム７を制御する方法のフローチャートを示す。
【００７０】
ステップａ）において、第１の電力変換器システム１１は、第１の側方コイルセット１４ａおよび第２の側方コイルセット１４ｂに通電して、第１の磁場方向を有する第１の磁場を生成するように制御され、同時に、第１の電力変換器システム１１は、第１の内側コイルセット１４ｃおよび第２の内側コイルセット１４ｄに通電して、第１の磁場方向と反対方向の第２の磁場方向を有する第２の磁場を生成するように制御される。
【００７１】
ステップａ）と同時に、第２の電力変換器システム１７は、第１の下部コイルセットと第２の下部コイルセットに通電して、第１の磁場方向を有する第３の磁場を生成するように制御される。
【００７２】
非対称流動制御は、電力変換器システムでの異なる（ｕｎｅｖｅｎ）電流の提供によって電磁ブレーキシステムを制御する方法によって可能にされる。所定の電力変換器システムにおける個々の電力変換器は、コイルに、異なるＤＣ電流および／またはＡＣ電流振幅を供給し得るので、個々のコイルに異なる電流を分配し、その結果、長辺に沿って異なる磁場分布を提供する。
【００７３】
したがって、図５ａに示す例では、左側の第１の側方および内側のコイルセット（１４−ａ，１４−ｃ）の通電電流が、右側の第２の側方および内側のコイルセット（１４−ｂ、１４−ｄ）の通電電流とは異なるように、電力変換器システム１１における個々の電力変換器（１１−１、１１−２、１１−３、１１−４）からの電流を異なるように構成することによって、鋳型の上部レベル内の左側／右側に個別の流動制御を提供することができる。独立して、図５ｂの例では、左側のコイルセット（１８−ａ）の通電電流が、右側のコイルセット（１８−ｂ）の通電電流とは異なるように、電力変換器システム１７のおける個々の電力変換器（１７−１、１７−２）からの電流を異なるように構成することによって、鋳型の下部レベル内の左側／右側に個別の流動制御を提供することができる。
【００７４】
図７ａは、電力変換システム（１１）内に異なる電流を有する上部磁心構造８によって生成された、鋳型の対向配置された縦辺／広い面に沿った非対称磁場分布を示す。ｙ軸は磁場Ｂを示し、ｘ軸は鋳型の広い面に沿った位置を示す。第１の磁場Ｂ１は、第１の側方コイルセット１４ａおよび第２の側方コイルセット１４ｂによって生成されたものとして、第２の磁場Ｂ２は、第１の内側コイルセット１４ｃおよび第２の内側コイルセット１４ｄによって生成されたものとして、示されている。ここで、第１の側方コイルセット１４ａおよび第１の内側コイルセット１４ｃの電流の大きさは、鋳型の上部の左側に強い流動制御を推定するために、第２の側方コイルセット１４ｂおよび第２の内側コイルセット１４ｄのためよりも大きい。
【００７５】
同様に、図７ｂは、電力変換器システム（１７）内に異なる電流を有する下部磁心構造１３によって、鋳型の下部に沿って生成された非対称磁場を示す。ここで、第３の磁場Ｂ３は、第１の下部コイルセット１８ａおよび第２の下部コイルセット１８ｂによって生成されたものとして、示されている。この例では、第１のコイルセット１８ａの電流の大きさは、鋳型の下部の左側に強い流動制御を推定するために、第２のコイルセット１８ｂおよび第２のためよりも大きい。
【００７６】
本発明の概念は、主にいくつかの例を参照して上述されてきた。しかしながら、当業者には容易に理解されるように、上記に開示されたもの以外に他の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の概念の範囲内において等しく可能である。
【図１】
0006837582.tif 000002
【図２ａ】
0006837582.tif 000003
【図２ｂ】
0006837582.tif 000004
【図３ａ】
0006837582.tif 000005
【図３ｂ】
0006837582.tif 000006
【図３ｃ】
0006837582.tif 000007
【図４ａ】
0006837582.tif 000008
【図４ｂ】
0006837582.tif 000009
【図５ａ】
0006837582.tif 000010
【図５ｂ】
0006837582.tif 000011
【図６】
0006837582.tif 000012
【図７ａ】
0006837582.tif 000013
【図７ｂ】
0006837582.tif 000014