(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造において、鋳片の固液共存相に対して鋳造方向に電磁体積力（Lorentz力）を印加するための電磁体積力印加手段を備え、この電磁体積力印加手段は複数の摺動電極を前記鋳片の両側面に接触配置するとともに、当該電極間電流の方向と発生磁界方向が交叉するよう少なくとも一対の超電導コイルを配置する構成とすることを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造装置において、前記電磁体積力印加手段には、鋳片を支持するための、または鋳片を圧縮し、鋳片の下流側に行くにつれて圧下量が大きくなるよう圧下勾配を付与するための鋳片を挟む複数のロール対を配置して成る構成のロール圧下装置を具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項３】
請求項２記載の連続鋳造装置において、前記ロール圧下装置は、鋳片に圧下勾配を付与する結果生ずる鋳片の引抜き抵抗力と鋳造方向の印加電磁体積力とが適正なバランスを保持するよう引抜き方向の駆動力あるいは引抜き方向と逆方向の制動力を付与するためのロール回転駆動装置を具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項４】
請求項２または３いずれか記載の連続鋳造装置において、前記ロール圧下装置は独立制御可能な流体圧シリンダーを用いることを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項５】
請求項１記載の連続鋳造装置は、前記摺動電極の上流側鋳片表面の酸化層を切削除去する手段を具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項６】
請求項５記載の連続鋳造装置は、前記摺動電極及び鋳片との接触部または前記接触部と鋳片表面切削加工部を酸化防止ガス雰囲気でシールドする手段を具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか記載の連続鋳造装置は、鋳造方向の前後に移動可能であり、且つ所定の位置において固定可能な機構を具備することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項８】
請求項１記載の連続鋳造装置において、前記鋳片は複数を同時並行して連続鋳造する構成とするとともに、前記摺動電極は、隣接鋳片間の摺動電極同士を電気的に接続することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項９】
請求項１記載の連続鋳造装置において、前記電磁体積力印加手段の下流側の鋳片の完全固相領域において鋳片に制動力を与えることを特徴とする連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造において生成する中心欠陥を無くすための鋳造装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは先に平成８年特許願第１５５９４２号において連続鋳造における中心欠陥を無くすための方法及び装置について出願した。
当該方法は鋳造方向に伸びた固液共存相において、主として凝固収縮によって誘起されるデンドライト間液相流れに基因する液相の圧力降下に着目し、中心欠陥を発生する領域を見出し、当該領域において欠陥発生臨界液圧以上の液相圧力を保持するよう鋳造方向に電磁力を印加することによって当該欠陥の発生を無くそうとするものである。
【０００３】
さらに上記電磁力印加領域近傍において軽度の圧下勾配を補助的に付与することによって中心欠陥の発生を抑制するための所要電磁力を軽減できることを示した。
【０００４】
当該電磁力鋳造法の一例として、典型的な鋼の連続鋳造に適用した場合の連続鋳造システムの概要を図１０に示す。
【０００５】
すなわち、当該システムは、水冷鋳型と、レードル出口からの溶鋼を受けるためのタンディッシュと、水冷鋳型を通過した鋳片を曲げるための複数の曲げロールと、複数の矯正ロールと、鋳片内部の固液共存部に電磁力を印加するための電磁ブースター等から構成されている。電磁ブースターには、操業データに基づいて、印加する電磁力の位置と大きさと範囲を算出する演算手段を具備している。すなわち、検出部は操業パラメータの入力信号を取り込む装置、コンピュータシステムは検出部からの操業データに基づいて凝固過程の数値演算処理を行い操作部を介して制御対象である連鋳機本体に操作量をフィードバックする機能を有している。また、表示装置により凝固状況を随時監視することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記先出願において記述した直流電流と直流磁場によって生ずる電磁力を印加するための電磁ブースター装置において、より詳細な機構を示そうとするものである。また、この電磁力と鋳片への軽圧下を組み合わせて付与するための具体的な機構を示そうとするものである。そして、鋳片に生ずる引張力を緩和するための機構について述べる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
まず、直流磁界を発生させる手段として超電導コイルを用い、単数または復数対のコイルを鋳片を挟むように配置する。鋳片横断面の短辺と長辺の長さがそれほど違わないブルーム、ビレット等に対しては鋳片の長さ方向に伸びたレーストラック型のコイルを基本とし、巾の広いスラブに対してはそれに対応して巾の広いレーストラック型コイルを用いる。
超電導コイルは現在のところ液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）まで冷却する必要があるので、液体ヘリウム等から成る冷却容器に収納するとともに、鋳片の鋳造方向に発生する電磁力に対応する反力がコイルに作用するのでこの反力を支えるよう冷却容器の設計に際して配慮する。
【０００８】
また、通電時コイル間には引力が発生するので、この力を支えるようコイルは剛性の大きいフレーム内に収納し、当該両フレームは複数の支柱により固定する。
【０００９】
次に、鋳片両側面に直流電流を通電する方法として鋳片の動きに対して空間に固定した複数個の摺動電極を側面に接触するよう配置する。
【００１０】
鋳片表面にはＦｅを主成分とする薄い酸化層が形成される。酸化層は絶縁性であるので、切削などの手段により除去するのが望ましい。また、鋳片側面と電極との接触性を良くするための一手段として、本発明では平面切削を採用する。
【００１１】
さらに切削面の再酸化を防ぐため、アルゴンなどの不活性ガス、Ｎ２あるいは還元性ガスなどを用いて切削表面を大気から遮断する。
【００１２】
鋳片に付与する軽圧下勾配は複数のロールを介して与え、個々のロールの軸受部には油などの流体による加圧方式を採用し、任意の圧下力分布が与えられるよう独立制御できるようにしておく。強い磁界を得るためには超電導コイル間の距離を出来るだけ小さくする必要があるのでロールの径は小さめにすることが肝要である。
【００１３】
ブルーム、ビレットなどの圧下に用いるロールは鋳片横断面中心部の固液共存相に対して有効に圧下量が与えられるよう且つコーナー部への不要な塑性変形によってクラックなどが生じないようロール中心部が膨らんだ形状を用いるのがよい。巾の広いスラブに対しては通常のフラットロールを用いる。また、圧下力及び熱応力による曲がりを最小限に抑えるよう長手方向に分割したいわゆる分割ロールを用いるのがよい。
【００１４】
鋳造方向に印加する電磁力が大きすぎると固液共存部を有する鋳片には大きな引張力が生じ、内部割れなどを引き起こす恐れがある。このような過大な引張力を小さくするための手段として鋳片に圧下勾配を付与する結果生ずる鋳片の引抜き抵抗力により上記引張力を緩和するとともに、上記ロールに駆動装置を取り付ける。
【００１５】
【作用】
以上が主要な機構的手段であり、これらによって鋳造方向の電流密度分布そして電磁力分布を適切にコントロールすることが可能になる。また、所望の圧下勾配を与えることができる。
【００１６】
本発明者らは前記先願において軽圧下勾配を補助的に付与することによって中心欠陥の発生を抑止するための所要電磁力を軽減できることを示した。すなわち、これらの両者を適切にバランスさせることによって中心欠陥の発生を無くすとともに、圧下勾配を付与する結果生ずる引抜き抵抗力と鋳造方向電磁力のバランスを調整することができる。この両者の力のバランスは連鋳機のプロフィール、鋳造速度、鋳片断面形状、鋼種等の操業パラメータによって変化する。
【００１７】
両者が釣り合う場合は凝固シェル（固相部分）に対して電磁力によって生ずる引張力は相殺される（マクロ的観点において）。電磁力に比べて上記引抜き抵抗が充分大きい場合、鋳造方向にロール駆動力を与えてやればよい。逆に、電磁力の方が大きすぎ、凝固シェルに大きな引張力が発生する場合は、鋳造速度に対応するようロール回転数を一定に制御する。この時ロールには逆向きのトルクがかかりブレーキとして働く結果、凝固シェルに生ずる引張力を相殺することができる。
【００１８】
以上まとめると、本発明の電磁力装置は以下の３つの機能を有するものである。
機能１．電磁力のみ
機能２．電磁力＋軽圧下の組合せ
機能３．電磁力＋軽圧下＋正または負のロール回転駆動の組合せ
これらの機能を適宜使い分けることによって個々の連鋳操業の目的（無欠陥鋳片／高速鋳造）を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔具体例１〕
鋼のブルームあるいはビレットへ適用する場合の具体例を図１に示す。連鋳機のプロフィールは垂直曲げ型あるいは曲げ型が一般的であり図１０の概要に示す通りである。図１は鋳片の水平部で最終凝固部（クレータエンドとも呼ばれる）の上流側近傍に電磁力装置（電磁ブースター）を設置する場合を示す。図１（ａ）は鋳片の横断面図、図１（ｂ）は鋳片の長さ方向ＡＡ断面図であり図中の矢印は鋳造方向を示す。また上から見たＢＢ断面を図２に示す。
【００２０】
図中の符号１は鋳片、２は鋳片の両側面に接触するよう配置された電極であり、バネ６により固定フレーム７（詳細図示せず）に固定されており移動する鋳片に対して摺動する。電極は図１（ｂ）に示すごとく電磁力印加範囲に亘って複数個配置し、それぞれ独立している。電極間の間隔は出来るだけ小さい方がよい。図３に電極の接続方法を示す。図３（ａ）は並列型であり、各々の電極を流れる電流密度は大略等しい（ただし接触抵抗は一定とする）。図３（ｂ）は直列型であり鋳片中の電流密度を変化させる、例えば、鋳片の下流側に行くにつれて電流密度を積極的に大きくしたい場合に適している。図２（ｃ）は（ａ）と（ｂ）を組み合わせた混合型であり、各並列グループ毎に電流値を与える。
【００２１】
並列型は直列型に比べてより大きな直流電源を必要とすることは自明である。また、電極の材料を変えることにより個々の電極電流密度を変えることができる。これらは必要に応じて適切なものを選べばよい。
【００２２】
個々の電極は絶縁性のボックス５に収納され、Ｌ型ブスバー４及び板ブスバー３へ接続される。図２（ａ）のＢＢ断面図に示したブスバー３は図３（ａ）の並列方式に対応する。
【００２３】
鋳片側面電極摺動部の酸化防止用ガスシールドボックス９及び平面切削フライス盤８を取り付けた状態を図６に示す。図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は上から見た図である。符号１０は電極ボックス室、１１はフライス盤ボックス室であり両室は仕切られている。１２及び１３はガス導入口であり、両室の空気は当該ガスにより一度置換された後鋳片との隙間１６から少しづつ流出させる。フライス盤には複数の切削工具１４が取り付けられている。１５は切削キリコ排出口である。図１の電極部には図面の複雑さを避けるためガス導入ボックスは示さない。
【００２４】
図１及び２中の符号２０は超電導線を巻いたレーストラック型コイルであり、剛性フレーム２２に内蔵されている。２１はコイルの冷却槽であり液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）まで冷却される。上フレーム１７及び下フレーム１８は高温の鋳片からの輻射熱などを受け温度が上昇するのでこれらのフレームと（超電導収納）剛性フレーム２２との間に水冷外槽２３を設けるなどの工夫をしておくとよい。
【００２５】
上下フレーム１７及び１８は支柱１９によって支えられており、上下に移動が可能であり、所定の位置でロックすることができる。これらのフレーム及び支柱にはコイル間の引力、圧下ロールからの反力などの力を受けるので曲りなどの弾性変形を極力小さくするよう断面係数を充分大きくする必要がある。またステンレス鋼などの非磁性材料を用いる。
【００２６】
上下フレームを固定するための剛性フレーム２８は鋳造方向に作用する電磁力に対応する反力あるいは既述のロール圧下による引抜き抵抗力などを受けるので充分の剛性を持たせるとともに鋳片長手双方向に移動及びロックできるようにしておく。これらの機構は公知公用の技術により実施可能ゆえ特に示さない。
【００２７】
符号２４及び２５は鋳片に軽微な圧下量勾配を付与するためのロールであり、鋳片のコーナー部における不要にして有害な塑性変形を避け且つ中心部固液共存相に有効な圧縮変形が伝達されるようロール中央部が膨らんだロールクラウンをつけている。
本例の場合圧下は上側軸受部に装着した油圧シリンダー２７によって行う。
油圧シリンダーは必ずしも上に付ける必要はない。ロールは長手方向に複数個並んでおりそれぞれのロールに対する圧下力は独立制御する。所定の圧下量は圧下力によって与えるものとする。圧下力は一般に図４に示すごとく凝固層の厚い下流側に行くにつれて大きくする必要がある。また圧下量は小さいので（固液共存相における凝固収縮量のオーダー）、油圧シリンダーのストロークは小さく、従ってシリンダー長さは短くてよい。
【００２８】
さらにロールには駆動機構を具備する（通常下ロールに取り付ける）。必要とする駆動力の大きさ等により駆動ロール数を決めればよい。駆動装置については公知技術により容易に実施可能ゆえ特に示さない。
【００２９】
次に超電導コイルのコイル間距離とコイルの巾の関係について述べる。考察の便宜上、コイルは円形とし、半径をａ（ｍ）、コイル間距離をｂ（ｍ）とすると、図５において両コイル間の中央すなわちＺ＝ｂ／２における磁束密度Ｂｚ（Ｔｅｓｌａ）は
0003747217.tif 000002
で与えられる。ここにμ０は真空の透磁率４πｘ１０−７（Ｈ／ｍ）、Ｉはコイル電流（Ａ）である。上式より強い磁界を得るためにはコイル間距離ｂを小さくすればよいことがわかる。またａ＝ｂなる関係のコイルはヘルムホルツ型と呼ばれ均一度の高い磁界が得られる（これらの事項については標準的教科書例えば、安達三郎著、電磁気学、昭晃堂（１９８９年初版）のｐ．７９及びｐ．８９を参照されたい）。
【００３０】
〔具体例２〕
具体例２はこの点を考慮し図７（ａ）に示すごとく、上記具体例１と比べてより強い磁界を得るためにコイルの巾を広げるとともにコイル間距離を短くした例（鋳片横断面図）である。すなわち、上下フレーム１７及び１８にロールを格納するスペースを設けることによりコイル間距離を小さくしたものである。コイル間距離が短すぎると鋳片を横ぎる部分で鋳片とコイルがぶつかるあるいは近づきすぎる。このような場合は図７（ｂ）に示すごとくくら型コイルを用い、コイル両端において必要なスペースを確保すればよい。
【００３１】
本例は電磁力と軽圧下勾配付与による引抜き抵抗力のバランスを適正に調節することによりロール駆動を必要としない場合（前記の機能ＩＩ）を基本とする。〔どうしてもロール駆動が必要な場合はロール軸端に歯車を取付け鋳片長さ方向にチェーン駆動することが可能だろう。〕その他の機構については具体例１と同様であるので省略する。
【００３２】
〔具体例３〕
巾の広いスラブに対して電磁力と軽微な圧下勾配を付与した場合の具体例を図８に示す。圧下ロールは細長くなり圧下荷重及び熱応力により曲り易くなるので分割ロールを用いる。圧下力は油圧シリンダーにて与える。圧下は通常上ロールで行いそれぞれの軸受部に油などの流体圧シリンダー２７を設置する。シリンダーストロークは既に述べたごとく小さくてよいが、もっと余裕が欲しい場合は具体例２のタイプを採用すればよい。分割ロールは一本のロールを用い軸受部で径を絞ってもよいし、また軸受部で独立分割してもよい。また、ロール最両端部のみロールクラウンを付け横断面コーナー部での塑性変形を避けるのが望ましい。ロール駆動は通常下ロールで行う。電極等その他の機構は具体例１の場合と同じゆえ割愛する。
【００３３】
〔具体例４〕
複数の鋳片を同時に並行して鋳造する連鋳機においては鋳片と鋳片の間の距離が充分離れている場合と近接している場合の両方のタイプがある。前者の場合は電磁力および圧下装置はそれぞれ独立に設置すればよい。本例では後者のタイプについて述べる。
【００３４】
この場合、図９に示すごとく、近接する鋳片間をフレキシブルなブスバーまたはケーブル３１で連結すればよい。電極ボックス５は鋳片長さ方向に伸びた電極フレーム７に固定される。また向かい合う両側面には平面フライス盤８およびガスシールドボックス９を取り付ける。上下一対の超電導コイルにより磁界を作る。また、ロール圧下装置はそれぞれの鋳片に装備する。その他の機構はこれまで述べてきた通りである。
【００３５】
〔電磁力のみを印加する場合〕
この場合、上記４つの具体例で示したロール圧下機能が不要となるだけであり上記の例に含まれるので特に具体例は示さない。すなわち、具体例１、２および４で述べたブルームなどの場合横断面の各辺から発達した凝固層により鋳片は、強度的にしっかり支えられているので、鋳片を支持するための上ロールは必ずしも必要としないかあるいは最低限の数でよい。一方、下側は鋳片を支持するため適当数のロールが必要である。ただ、鋳片には鋳造方向にかなりの大きさの電磁力が作用することを考えるとある程度の数のロールで支持した方がよい。
【００３６】
上記具体例３のスラブの場合ブルームなどに比べて固液共存相の横巾が広く、さらにかなりの電磁力が作用することを考慮すると、通常のスラブ連鋳の場合と同様上下ロールによってしっかり支持する必要がある。
【００３７】
また、ブルーム、スラブいずれの場合に対しても、電磁力が大きく固液共存相を含む凝固シェル領域に過度の引張力が生じる場合、図１０の電磁ブースターの下流側凝固完了部に通常のロール圧下装置（図示せず）を設け圧下によるロールと鋳片の摩擦力によりブレーキをかけ、上記引張力を緩和する手段も可能である。
【００３８】
〔電磁力設計の概要〕
電磁力設計の概略について以下に述べる。
上記具体例において電磁力の大きさを重力の２０倍とし超電導コイルの形状は計算簡単のため円形とする（図５及び（１）式を用いる）。固液共存部への直流電流密度をＪ（Ａ／ｍ２）、直流磁束密度をＢ（Ｔｅｓｌａ）、鋼の液相密度をρ＝７．０（ｇ／ｃｍ３）、重力の加速度をｇｒ＝９８０．６６５（ｃｍ／ｓ２）とすると重力倍率Ｇは次式で与えられる。
0003747217.tif 000003
いま、電流密度をＪ＝５ｘ１０５（Ａ／ｍ２）に設定する。これに対応する所要磁束密度は（２）式よりＢ＝２．７５（Ｔ）となる。
【００３９】
上記具体例１においてブルームので断面寸法を３００ｍｍｘ４００ｍｍ、これに対するコイル半径をａ＝０．３４（ｍ）及びコイル間距離をＢ＝０．９２（ｍ）とする。このとき、所要コイル電流は（１）式より  Ｉ＝３５４３１１２（Ａ）となる。
いま、超電導線の印加電流を２０００Ａとすると、巻数Ｎは３５４３１１２／２０００＝１７７２回となる。１本の超電導線（四角形とする）の断面積を１０（ｍｍ２）（従って電流密度は２００Ａ／ｍｍ２）とするとコイルの断面積はＳ＝１７７２ｘ１０（ｍｍ２）＝１７７．２ｃｍ２となる。
【００４０】
次に具体例１と同寸法のブルームに対してコイル半径をａ＝０．４８（ｍ）へ大きくし、コイル間距離をｂ＝０．６６（ｍ）へ縮めた具体例２について同様の計算を行うと設計値は次のようになる：
所要コイル電流        Ｉ＝１８７７２２４（Ａ）
超電導線の巻数        Ｎ＝  ９３６  （回）
（１本の超電導線の電流密度＝２００Ａ／ｍｍ２）
コイル断面積          Ｓ＝９３．９（ｃｍ２）
すなわち、Ｎは１７７２から９３６（回）へ減り効率が良くなっていることがわかる。
【００４１】
具体例３のスラブの場合、鋳片断面寸法を２２０ｍｍ厚さｘ１５００ｍｍ巾とし、これに対応するコイル半径ａとコイル間距離ｂを等しくａ＝ｂ＝０．９４（ｍ）としたヘルムホルツ型とした場合の設計値は次の通りである：
所要コイル電流        Ｉ＝２８７４８５３（Ａ）
超電導線の巻数        Ｎ＝  １４３８  （回）
（１本の超電導線の電流密度＝２００Ａ／ｍｍ２）
コイル断面積          Ｓ＝１４３．７（ｃｍ２）
【００４２】
具体例４についても同様にして求められるが省略する。
以上の超電導コイルの設計値はいずれも現在のＮｂＴｉを用いた超電導コイルの実用範囲に充分入っており技術的な問題はない。さらに大きな磁界（磁束密度のこと）を得ることも充分可能である。詳しくは標準的な教科書、例えば日刊工業新聞社発行、萩原宏康著、「応用超電導」を参照されたい。上記計算では簡単のためコイル形状を円形とした。また、上記具体例では上下コイル対の数を一つとしたが、磁界の均一性及び強度を最適化するよう複数のコイル対を設けることも可能である。実際の設計に際してはこれらの点を考慮しコイル形状に即して有限要素法などによる静磁場数値解析を行えばよい。
【００４３】
〔鋳造方向と逆方向に電磁力を印加する場合〕
本発明者らは前記先願（平成８年特許願第１５５９４２号）において、鋳造方向に伸びた固液共存相において液相が流動する際、主として凝固収縮によって誘起されるデンドライト間液相流れに基因する液相の圧力降下に着目し、当該液相圧力がミクロポロシティ発生臨界条件（前記先願の（６５）式）に達すると、デンドライト結晶間にミクロポロシティが発生しこれがきっかけとなってポロシティ周辺の高溶質濃度液相がＶ状に並んだポロシティへ流れ込みＶ状偏析バンドを生じることを示した。上記（６５）式を再記すると、
0003747217.tif 000004
ここに、Ｐは液相圧力、Ｐｇａｓは液相中に固溶しているガスと平衡するポロシティ内の平衡ガス分圧、σＬＧは液相とポロシティの界面における表面張力、ｒはポロシティの曲率半径である（図１１（ａ）参照）。ポロシティは図１１（ｂ）に示されるように、Ｖ字型に並ぶ。このときの流動はＶバンドに沿って鋳造方向に生ずる。
【００４４】
従って、この流れを阻止する方向すなわち鋳造方向と逆方向に電磁力を印加することによりＶ偏析の形成を軽減することができる。
上記の具体例で述べた電磁ブースターはいずれもこの目的に対しても利用することができる。すなわち、電流方向あるいは磁界方向のいずれかを逆方向にすることにより上流方向に電磁力を印加すればよい。電磁力を印加する場所は前記先願で述べたのと同様、すなわち、最終凝固部（クレータエンド）の上流側において臨界条件式（３）に達する位置の上流側近傍から上記クレータエンドまでの範囲である。逆向き電磁力の大きさは上記流れを阻止することが目的であるから上記計算例の２０Ｇに比べて極く小さくてよい。電磁力は小さすぎると流動阻止効果はなく、逆に大きすぎると高溶質濃度液相が逆流し逆Ｖ偏析を生じるので無意味である。適正電磁力の大きさは実機テストにより容易に知ることができる。
本発明による電磁ブースターは直流電流と直流磁界に用いるので均一度に優れた電磁力を得ることができ（もちろん設計上の工夫は行う）、効果的に上記Ｖ偏析生成流れを阻止できるだろう。しかしながら、当該方法ではミクロポロシティは残留する。
【００４５】
〔コメント〕
最後に、これまで言及しなかった事項も含めて、本発明の要点を述べる。
（１）電極材にはグラファイト系、ＺｒＢ２など電気伝導性、耐磨耗性などを考慮して適材を選べばよい。
【００４６】
（２）上記具体例の場合、１個の電極の接触面積を１００ｍｍｘ１２０ｍｍとすると電極、そしてブスバーには６０００（Ａ）の電流が流れる。ブスバーには通常銅の板が用いられる。電流密度は３〜４（Ａ／ｍｍ２）、水冷する場合で１０（Ａ／ｍｍ２）程度の値を用いてブスバーの断面寸法を決める。具体例ではＬ型及び板ブスバーを取り付けた図を示したが、これらは必須事項ではなく銅線を編んで太くしたケーブル（フレキシビリティがある）等を用いてもよい。これらは極く普通の技術であり、詳細設計に際して工夫することはもちろんである。
【００４７】
（３）電極及びブスバーを流れる電流と磁界の相互作用により、これらの部品には電磁力が発生するのでしっかり固定する必要がある。
【００４８】
（４）電磁力を印加する周辺では大きな磁界が発生するのでこの空間内に存在するフレーム、支柱、ロール装置等はステンレス鋼などの非磁性材料を用いるのが基本である。ただし、均一な磁界を作るために磁性材料（通常、鉄）を適正に配置してもよい。その他、計器類等への磁界の影響、磁界のシールドの必要性の有無等については公知公用の技術により解決できるので本明細書では省略した。
【００４９】
（５）図１、７、８及び９中の上下フレーム１７及び１８は必ずしも一体型にする必要はない。適宜、超電導コイルを収納する剛性フレーム、ロール装置を支える剛性フレーム等に分けて作ってもよい。
【００５０】
（６）超電導線は一般に銅などのマトリックスにＮｂＴｉなどの極細超電導線を埋め込んだ複合材料で出来ている。コイルは超電導線をボビン（ガイド冶具）に巻いて作る。超電導コイルはほとんどの場合鉄芯なしで使われる。現在のところ、超電導状態を生ずる極低温（液体ヘリウム温度、４．２Ｋ）まで冷却する必要があるため冷却槽２１の内部は液体ヘリウム、真空断熱層、液体窒素等を組み合わせた層から構成される。
超電導技術は既に粒子加速器、ＭＲＩ等多くの用途に実用化されており、今後高温超電導材料が開発、実用化されると一挙に普及するものと期待されている。
【００５１】
（７）油圧シリンダーなどによってロールを介して鋳片表面に圧力を付与し、所定の軽圧下量勾配を付与するためには、ロール圧下力分布を知る必要がある（図４参照）。これには有限要素法などの応力解析を利用することによって最小限の実験で適切な圧下条件を知ることが出来る。ロールクラウンについても同様である。
【００５２】
（８）ガスシールドボックスと鋳片の隙間１６は出来るだけ小さくし、それ以外の部分は機密性を保つよう工夫する。隙間部１６に、目の細かいステンレスたわしのようなものを鋳片と軽く接触配置しておくのも一つの工夫である。これによりガス流出量を節約でき、ボックス内をわずかに正圧に保つことが出来るので再酸化防止に効果的である。
【００５３】
（９）鋳片表面酸化層の除去法として平面フライス盤の他にも鋳片の動きに対して、長いバイトを持つ工具を固定して切削する方法など種々の方法が考えられる。
【００５４】
（１０）鋳片の周囲は鋳片表面からの輻射熱、伝導熱等により温度が上昇するのでロール軸受、油圧シリンダー、ブスバー等は適宜水冷などの冷却対策を講ずればよい。
【００５５】
【発明の効果】
連続鋳造鋳片の鋳造方向に電磁力を印加する方法として、本発明では複数個の摺動電極と、超電導コイルを用いる機構について述べた。すなわち、鋳片の断面形状に適合したレーストラック型あるいはくら型超電導コイルを採用し、コイル間距離を出来るだけ近づけるとともにコイル間距離とコイルの巾のバランスを適正化することにより鋳片、ロール、電極等を含む広い空間に均一度の高い、強い磁界を得ることが出来る。超電導コイルは本明細書で述べたような応用に対しては、経済的にも省スペースの点においても通常の電磁石方式よりも優れていることが一般的に認められている。
【００５６】
次に直流電流を印加する方法として本発明では複数個の摺動電極方式を用いることにより電流密度分布を自由に制御することができ（図３参照）、これにより鋳片長さ方向の電磁力分布を自由に制御できるという効果を生む。鋳片表面の切削及び再酸化防止ガスシールドにより電極と鋳片表面の接触抵抗を低く抑えることが出来る。
【００５７】
軽圧下を所要の電磁力を軽減するための補助手段として用いる場合、本発明の独立油圧制御方式を用いることにより圧下力分布を自由に制御することができ、これにより圧下量勾配をコントロールすることが可能となる。この場合、必ずしも１本１本独立制御する必要はなく、場合によってはいくつかのロール毎に油圧制御してもよい。また、圧力伝達媒体として必ずしも油に限る必要はない。さらにロールに駆動装置を具備することにより鋳片に生ずる引張力を適正にコントロールし割れを防止することができる。
【００５８】
以上のごとく本発明による装置は鋳片の任意の位置及び範囲に所望の電磁力及び圧下力の大きさ及び分布を与えることができるので、本来の目的である内部欠陥の無い鋳片を得ること、あるいは高速化による生産性の向上等を実現することができる。その際、本明細書で述べた電磁力、軽圧下勾配及びロール制動の全ての機能を必ずしも用いる必要はない。
【００５９】
本明細書では、矩形断面形状を有するブルーム、ビレット、スラブなどの鋼の連続鋳造にいて述べてきたが、本発明による電磁ブースターはＨ型等異形断面形状を有するいわゆるｎｅａｒ−ｎｅｔ−ｓｈａｐｅ連鋳法、さらに、異なる鋼種を同時に鋳造し鋳片の外側と内部が異鋼種より成るいわゆる異鋼種複合連鋳法などにも適用できることはもちろんである。アルミニウム、銅等の非鉄合金の連鋳についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブルーム、ビレットなどの矩形断面形状を有する連続鋳造に対して本発明による電磁ブースターを適用した具体図であり、（ａ）は横断面図及び（ｂ）はＡＡ側面図を示す。（ａ）中の破線は磁力線を、（ｂ）中の矢印は鋳造方向を示す。
【図２】図１の電磁ブースターの平面図である。（ａ）は図１のＢＢ断面及び（ｂ）はレーストラック型超電導コイルを示す。
【図３】直流電極の接続図であり、（ａ）は並列型、（ｂ）は直列型及び（ｃ）は混合型を示す。
【図４】鋳片に軽圧下勾配を付与する際の一般的なロール荷重分布状態を示す図である。
【図５】一対の円形コイルを示す図である。ａはコイル半径、ｂはコイル間距離である。
【図６】酸化防止ガスシールドボックスの取付状況を示す図であり、（ａ）は鋳片の側面図、（ｂ）は平面図である。符号８は平面フライス盤を示す。
【図７】図１の電磁ブースターと比較して、超電導コイル間距離を小さくするよう工夫した電磁ブースターの具体図である。（ａ）は横断面図及び（ｂ）はくら型超電導コイルを示す。
【図８】スラブ等鋳片巾の広い矩形断面形状を有する連続鋳造に対して本発明による電磁ブースターを適用した場合の具体図である。図は横断面図であり、符号２９及び３０は分割ロールを示す。
【図９】ツイン型連続鋳造に電磁ブースターを適用した場合の具体図（横断面）である。符号３１はフレキシブルなブスバーまたはケーブルを示す。
【図１０】本発明の連続鋳造システムの構成図である。
【図１１】Ｖ欠陥の形成を説明するための図であり、（ａ）はデンドライト間ミクロポロシティ及び（ｂ）はＶ偏析を示す。（ｂ）中の符号＋は正偏析を示す。
【符号の説明】
１    鋳片
２    電極
３    フラットブスバー
４    Ｌ型ブスバー
５    絶縁性電極ボックス
６    バネ
７    電極固定フレーム
８    平面フライス盤
９    酸化防止用ガスシールドボックス
１０  電極ボックス室
１１  平面フライス盤ボックス室
１２  ガス導入口
１３    〃
１４  切削工具
１５  切削キリコ排出口
１６  酸化防止ガス逃がし用隙間
１７  上フレーム
１８  下フレーム
１９  支柱
２０  超電導コイル
２１  超電導コイル冷却槽
２２  超電導コイル収納剛性フレーム
２３  冷却外槽
２４  上ロール
２５  下ロール
２６  軸受け
２７  油圧シリンダー
２８  鋳片長さ方向に移動及び固定可能な剛性フレーム
２９  上分割ロール
３０  下分割ロール
３１  フレキシブルなブスバーまたはケーブル
【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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