JPS645987B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水平連続鋳造装置に関する。

従来からの水平連続鋳造設備では、耐火材から
成るタンデイツシユノズルと、水冷されたモール
ドとの間から溶融金属が流出することを防止する
ために、タンデイツシユノズルとモールドとが固
着されて構成されていた。そのためタンデイツシ
ユノズルの水冷モールドと隣接した部分は冷却さ
れ、溶融金属接触部で凝固シエルを形成し、タン
デイツシユノズルに固着してしまう。またタンデ
イツシユノズルを構成する耐火物の気孔に溶融金
属が侵入し、そのまま凝固するため、固着力が増
大する。したがつて鋳造体を引抜くとき、凝固シ
エルが破れているいわゆるブレークアウトが生じ
ることがあつた。

この問題を解決する先行技術では、タンデイツ
シユノズルとモールドとの間に潤滑性に優れた非
孔性の窒化硅素製リングや窒化ボロン製リングが
気密に連結される。この窒化硅素製リングや窒化
ボロン製リングは寿命が短く、かつ高価である。
しかもこれらの材料を使用しても、タンデイツシ
ユノズルと凝固シエルの固着の緩和効果はあるも
のの、モールドチユーブと凝固シエルの固着を完
全に避けることはできないので、特開昭47−
15332に見られるように、間欠引抜きを余儀なく
されている。

このような先行技術の欠点を解決すべく、タン
デイツシユノズルとモールドとの境界付近に、溶
融金属の上部よりも下部で大きい磁束密度を発生
する電磁界発生手段を配置して、溶融金属をその
境界付近で絞るようにした水平連続鋳造設備が提
案されている（特願昭56−94333）。このように溶
融金属を絞ることによつて、タンデイツシユノズ
ルに溶融金属が接触することがなく、前述のよう
に凝固シエルがタンデイツシユノズルに固着する
ことが防止され、連続的な引抜きが可能となる。
またタンデイツシユノズルとモールドとを固着し
なくてもすむので、モールドを振動させることが
可能となり、それによつても凝固シエルのタンデ
イツシユノズルやモールドへの固着が防止され
る。

ところが、タンデイツシユ内の溶融金属の貯留
量は変動するので、タンデイツシユノズルやモー
ルド内の溶融金属の表層部に作用する静圧も変動
する。特に、鋳造終了時やレードル交換時等の非
定常時には、タンデイツシユ内における溶融金属
の液面レベルが大きく変動し、それに応じてタン
デイツシユノズルやモールド内の溶融金属の静圧
が大きく変動する。このような場合に、前記電磁
界発生手段で絞られた溶融金属がモールド内面に
接触する位置は、静圧の変動に応じて移動するこ
とになる。溶融金属のモールド内面への接触位置
が移動すると、モールド内における全冷却帯長さ
が変化する。それに応じて凝固厚さが変化かるの
で、良好な鋳片を得ることができなくなる。また
モールド内においては、溶融金属の下部の方が静
圧が大であるので、電磁界発生手段によつてもモ
ールド内面への溶融金属の接触圧は下部の方が大
となる傾向がある。したがつて溶融金属の下部の
冷却効果が大となり、不均一な冷却によつて良好
な鋳片を得ることができなくなる。このことは、
実開昭52−160615に示されているように、タンデ
イツシユノズルからの溶融金属に中心方向に向け
て、絞りを与える電磁力を発生するようにした先
行技術においてもまた同様である。

他の先行技術は、特願昭53−76130である。こ
の先行技術では、溶融金属の重力補償を行なうた
めにタンデイツシユノズル内の溶融金属に電極を
浸漬し、その溶融金属に長手方向の電流を流し、
鋳片の長手方向に対して直角にかつ水平に磁場を
発生することによつて、鋳片の重力を補償するよ
うに構成される。このような先行技術では、溶融
金属に電極が浸漬されて溶融金属に電流が供給さ
れるので、その保守が面倒である。

本発明の目的は、モールド内面において冷却さ
れて溶融金属の表層部に生じる凝固シエルの厚さ
が、周方向に沿つて均一になるようにした水平連
続鋳造装置を提供することである。

本件第１発明は、タンデイツシユノズルの少な
くともモールドとの境界付近に周方向に複数個配
置され、溶融金属の上部よりも下部において密に
配置され、タンデイツシユノズルとモールドの軸
線方向に延びる棒状のコアに、コイルを巻回して
構成され、コイルは交流電力によつて励磁され、
これによつて溶融金属の下部に、上部よりも大き
な中心方向に向かう電磁力を作用させる電磁界発
生素子と、縮径した溶融金属のモールド内面への
上下の各接触開始位置を検出する検出手段と、 溶融金属の下部に設けられた電磁界発生素子の
コイルを励磁する第１交流電源と、 溶融金属の下部に配置された電磁発生素子以外
の残余の電磁界発生素子のコイルを励磁する第２
交流電源と、 前記検出手段の検出出力に応答し、その検出出
力を予め定めた値となるように、第１および第２
交流電源の励磁電力を制御する制御手段とを含む
ことを特徴とする水平連続鋳造装置である。

また、本件第２発明は、タンデイツシユノズル
の少なくともモールドとの境界付近に周方向に複
数個配置され、溶融金属の上部よりも下部におい
て密に配置され、タンデイツシユノズルとモール
ドの軸線方向に延びる棒状のコアに、コイルを巻
回して構成され、コイルは交流電力によつて励磁
され、これによつて溶融金属の下部に、上部より
も大きな中心方向に向かう電磁力を作用させる電
磁界叛生素子と、 モールド出口における鋳造体の上下の凝固シエ
ルの厚さを検出する検出手段と、 溶融金属の下部に設けられた電磁界発生素子の
コイルを励磁する第１交流電源と、 溶融金属の下部に配置された電磁界発生素子以
外の残余の電磁界発生素子のコイルを励磁する第
２交流電源と、 前記検出手段の検出出力に応答し、その検出出
力を予め定めた値となるように、第１および第２
の交流電源の励磁電力を制御する制御手段とを含
むことを特徴とする水平連続鋳造装置である。

本件第１発明に従えば、タンデイツシユノズル
とモールドの軸線方向に延びる棒状コアに、コイ
ルを巻回して構成される電磁界発生素子の分布
を、上部よりも下部において密にして配置したも
ので、溶融金属の重力補償を確実に行なうことが
できる。検出手段は、縮径した溶融金属のモール
ド内面への上下の各接触開始位置を検出する。そ
のため溶融金属がモールド内面に接触する接触開
始位置を上下にほぼ同一位置、または溶融金属の
下部が上昇よりも引抜き方向下流側になるように
調整することができる。これによつて、モールド
出口における鋳造体の凝固シエルの厚さを、上部
と下部とでほぼ等しくすることができる。

また、本件第２発明に従えば、モールド出口に
おける鋳造体の上部の凝固シエルの厚さを検出
し、これによつて溶融金属の下部に中心方向に向
けてさらにに大きな電磁力を作用させることがで
き、凝固シエルの厚さを鋳造体の上部と下部とで
ほぼ等しくすることができる。

こうして、本発明に従えば、電磁界発生素子の
下部を第１交流電源によつて励磁し、また残余の
コイルを第２交流電源によつて励磁し、その励磁
電力を変えることによつて高品質の鋳造体を得る
ことができる。

以下、図面によつて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の基礎となる構成を示す全体
の系統図である。この水平連続鋳造設備におい
て、タンデイツシユ１にはそのタンデイツシユ１
内の溶融金属の温度を安定させるための加熱装置
２が設けられている。モールド３からの鋳造体４
は、冷却帯５から引抜き装置６によつて引抜か
れ、切断装置７によつて切断されて、インゴツト
９が得られる。このインゴツト９はローラテーブ
ル１０によつて搬送される。

第２図は本発明の一実施例のモールド３付近の
拡大断面図である。タンデイツシユ１は、耐火材
１１が内張りされており、溶融金属１２が貯留さ
れている。このタンデイツシユ１には、取付け金
物１３によつて、耐火材から成るタンドイツシユ
ノズル１４が固着される。モールド３は、冷却液
通路１５を有し、銅製のモールドチユーブ３３が
冷却され、このモールド３の鋳造体４のための通
路１６はタンデイツシユノズル１４に同軸に連通
される。このモールド３は、タンデイツシユノズ
ル１４に固着されている。タンデイツシユノズル
１４とモールド３との境界１７付近には、タンデ
イツシユノズル１４の少なくともモールドとの境
界１７付近を外囲するコイル１４１を有する電磁
界発生手段１４３が設けられる。この電磁発生手
段１４３の電磁界によつて、境界１７付近を流通
する溶融金属１２は、半径方向内方に縮径されて
絞れらる。そのため境界１７付近では、溶融金属
１２がタンデイツシユノズル１４のモールド３寄
りの部分に接触することが避けられる。したがつ
てタンデイツシユノズル１４に凝固シエルが固着
することが防止され、鋳造体４を連続的に引抜く
ことが可能になる。

第３図は第２図の切断面線−から見た簡略
化した断面図である。タンデイツシユノズル１４
およびモールド３の軸線方向に延びる棒状のコア
１４０にコイル１４１が巻回されて成る電磁界発
生素子１４２が周方向に複数個配置されて、電磁
界発生手段１４３が構成される。しかも電磁界発
生素子１４２は溶融金属１２の上部よりも下部に
おいて密に配置され、したがつて溶融金属１２の
下部には大きな磁束密度が与えられることにな
る。コイル１４１に矢符１４４の方向に電流が流
れることにより、溶融金属１２には矢符１４５の
方向に渦電流が生じる。電磁界発生素子１４２に
よつて発生される磁界の方向は参照符１４６で示
される。このようにして溶融金属１２には半径方
向内方に向かう電磁力が作用して縮径されること
になる。

このような電磁界発生手段１４３において、各
電磁界発生素子１４２は複数の群たとえば上下左
右の４つの群１４７，１４８，１４９，１５０に
分けられ、各群１４７〜１５０毎に電源１５１，
１５２，１５３，１５４が接続される。また前記
各群１４７〜１５０に対応してモールドチユーブ
３には位置検出手段１５５，１５６，１５７，１
５８が設けられる。これらの位置検出手段１５５
〜１５８によつて検出された溶融金属１２の接触
開始位置は、制御手段１５９にそれぞれ入力され
る。制御手段１５９は、各接触開始位置がモール
ド３の軸線に沿つて予め定めた同一の位帯となる
ように、各電源１５１〜１５４からの供給電力を
制御する。

この実施例によつても溶融金属１２の冷却条件
が全周にわたつて均等となり、良好な鋳片を得る
ことができる。

位置検出手段１５５〜１５８は、第２図に示す
ように、モールドチユーブ３３のタンデイツシユ
ノズル１４寄りの端部における上部内面および下
部内面への溶融金属の接触開始位置を検出すべく
設けられる。これらの位置検出手段１５５〜１５
８は、たとえば複数の熱電対をモールドチユーブ
３３に軸線方向に間隔をあけて埋込んで成る。こ
のような位置検出手段１５５〜１５８によつて検
出された溶融金属１２の上部および下部における
接触開始位置は制御手段１５９に与えられる。

上述のごとくモールドチユーブ３３の内面への
溶融金属１２の接触開始位置が上部および下部で
設定された同一の位置に保持されると、溶融金属
１２の両側部も必然的に同一位置となる。したが
つて溶融金属１２はモールドチユーブ３３の内面
全周にわたつて軸線方向に沿う同一の設定位置で
モールドチユーブ３３の内面に接触を開始するこ
とになる。それによつて、モールドチユーブ３３
内における冷却帯の長さが溶融金属の全周にわた
つて均等になり、凝固厚さが全周にわたつて均一
となるので良好な鋳片を得ることができる。

本発明の他の実施例としてモールド３の出口に
おいて、溶融金属１２の上下表層部における凝固
シエルの厚さを測定する凝固厚み計を設けてもよ
い。これらの凝固厚み計による検出値は、制御手
段１５９に与えられる。このようにすれば、モー
ルド３の出口における凝固シエルの厚さが制御手
段１５９の制御にフイールドバツクされることに
なり、より精密な制御が可能となる。なお、凝固
厚み計に代えて、輻射表面温度計であつてもよ
い。

前記接触開始位置が上部で下部よりも引抜き方
向下流側（第２図の右方）になるとき、および凝
固シエルの厚さが下部で上部より大きいとき、下
の群１４８を上の群１４７よりも大きな電力で励
磁する。そのため溶融金属１２の下部に中心方向
の大きな電磁力が作用し、前記接触開始位置を引
抜き方向下流側に移動することができ、あるい
は、溶融金属１２の下部のモールドチユーブ３３
内面との接触圧を小さくすることができる。こう
して凝固シエルの厚さを、モールド３の出口にお
いて上部と下部とで等しくすることができる。

本発明の他の実施例として、電磁界発生手段を
引抜き方向４５に沿つて移動することができるよ
うにしてもよい。これによつて溶融金属１２の接
触開始位置を変化させ、冷却条件を変化させるこ
とができる。

本発明のさらに他の実施例として、第４図に簡
略化して示すように、モールドチユーブ３３の下
部における接触開始位置１６６を、上部における
接触開始位置１６７よりも引抜き方向４５に沿う
前方位置に制御するようにしてもよい。こうすれ
ば溶融金属１２のモールドチユーブ３３との接触
長さが上下で異なり、下部の接触長さが小となる
が、溶融金属１２の下部の方がモールドチユーブ
３３への接触圧が大である。そのため、接触長さ
が比較的短くても冷却条件は上部と均等になり、
したがつて溶融金属１２の全周にわたつて凝固厚
さを均一にすることができる。

また上述の各実施例では、タンデイツシユノズ
ル１４およびモールド３の軸直角断面が矩形であ
る場合を示したが、タンデイツシユノズル１４お
よびモールド３の軸直角断面は円形であつてもよ
い。タンデイツシユノズル１４とモールド３との
各内面は、面一であつてもよく、面一でなくて
も、すなわちモールド３の内径を大きくしてもよ
い。

上述のごとく本件第１発明によれば、溶融金属
のモールドへの接触開始位置が予め設定した位置
となるようにコイルの励磁電力が制御されるの
で、溶融金属の重力補償を確実に行なうことがで
きるようになり、溶融金属の表層部に作用する静
圧の変動に拘らず、常に安定した冷却条件で冷却
を達成することができ、良好な鋳片を得ることが
できる。また、タンデイツシユノズルから溶融金
属が離反する位置も設定位置に保持されるので、
潤滑剤を安定的に供給することもできる。

また、本件第２発明によれば、モールド出口に
おける鋳造体の上下の凝固シエルの厚さをほぼ等
しくすることができ、これによつて溶融金属の全
周にわたつて凝固厚さを均一にすることができ
る。このようにして常に安定した冷却条件で冷却
を達成することができ、良好な鋳片を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基礎となる構成を示す全体の
系統図、第２図は本発明の一実施例のモールド３
付近の拡大断面図、第３図は第２図の切断面線
−から見た簡略化した断面図、第４図は本発明
の他の実施例の簡略化した断面図である。 ３……モールド、１２……溶融金属、１４……
タンデイツシユノズル、１７……境界、２４……
凝固シエル、４５……引抜き方向、１４３……電
磁界発生手段、１５１，１５２，１５３，１５４
……電源、１５５，１５６，１５７，１５８……
位置検出手段、１５９……制御手段、１６６，１
６７……接触開始位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデイツシユノズルの少なくともモールド
   との境界付近に周方向に複数個配置され、溶融金
   属の上部よりも下部において密に配置され、タン
   デイツシユノズルとモールドの軸線方向に延びる
   棒状のコアに、コイルを巻回して構成され、コイ
   ルは交流電力によつて励磁され、これによつて溶
   融金属の下部に、上部よりも大きな中心方向に向
   かう電磁力を作用させる電磁界発生素子と、 縮径した溶融金属のモールド内面への上下の各
   接触開始位置を検出する検出手段と、 溶融金属の下部に設けられた電磁界発生素子の
   コイルを励磁する第１交流電源と、 溶融金属の下部に配置された電磁界発生素子以
   外の残余の電磁界発生素子のコイルを励磁する第
   ２交流電源と、 前記検出手段の検出出力に応答し、その検出出
   力を予め定めた値となるように、第１および第２
   交流電源の励磁電力を制御する制御手段とを含む
   ことを特徴とする水平連続鋳造装置。 ２ タンデイツシユノズルの少なくともモールド
   との境界付近に周方向に複数個配置され、溶融金
   属の上部よりも下部において密に配置され、タン
   デイツシユノズルとモールドの軸線方向に延びる
   棒状のコアに、コイルを巻回して構成され、コイ
   ルは交流電力によつて励磁され、これによつて溶
   融金属の下部に、上部よりも大きな中心方向に向
   かう電磁力を作用させる電磁界発生素子と、 モールド出口における鋳造体の上下の凝固シエ
   ルの厚さを検出する検出手段と、 溶融金属の下部に設けられた電磁界発生素子の
   コイルを励磁する第１交流電源と、 溶融金属の下部に配置された電磁界発生素子以
   外の残余の電磁界発生素子のコイルを励磁する第
   ２交流電源と、 前記検出手段の検出出力に応答し、その検出出
   力を予め定めた値となるように、第１および第２
   交流電源の励磁電力を制御する制御手段とを含む
   ことを特徴とする水平連続鋳造装置。