JP2007534492A - 連続鋳造型の磁気ブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】
連続鋳造型に永久磁石の磁界強さを変更させる手段を準備すること。
【解決手段】
この発明は、型内の溶融金属の流れの干渉が型に配置された永久磁石によって発生した磁界によって行われ、この場合には永久磁石は幅及び高さ又はそのいずれか一方にわたり異なる磁界強さ用の異なる磁気強さ或いは異なる互いの間隔を有する連続鋳造型、特に薄スラブ型に関する。磁界強さの変更を得るために、異なる磁界強さ分布の永久磁石はグループに異なって調整できる。

Description

この発明は、型内の溶融金属の流れの干渉が型に配置された永久磁石によって発生した磁界によって行われ、この場合には永久磁石は幅及び高さ又はそのいずれか一方にわたり異なる磁界強さ用の異なる磁気強さ或いは異なる互いの間隔を有する連続鋳造型、特に薄スラブ型に関する。

溶融金属流れを制動して比較抑制する磁気手段の使用は公知の技術であり、複数の技術書類に記載されていた。書類に実施されていた装置部材はみんな一緒に、鋳造型の作動に必要な振動を困難にする大きな質量を有する。そのほかに、装備は非常に原価が高い。

欧州特許第８８０４１７号明細書（特許文献１）は、磁石鉄心と電気直流或いは低周波数交流を供給したコイルとから成る型内の金属を鋳造する磁気ブレーキを記載する。さらに、磁気回路を閉鎖するために、磁気戻し導体が設けられている。

永久磁石（硬質フェライト、希土類磁石）の分野における開発の進歩は中間の時間に永久磁石の可能な磁界強さにおける新たな使用を開始していた、その永久磁石は上記電磁磁石の代用としての使用に適したように思われる。

それ故に、従来の電気機械式ブレーキ（ＥＭＢｒ）に使用された磁界を発生させる装備（磁界コイル、電気制御部、磁束を案内する外部ヨークなど）を型に直接に使用する永久磁石と交換することは既に提案されていた。

欧州特許出願公開第５６８５７９号明細書（特許文献２）は、溶融された金属から鋳造型の凝固されない金属領域への流れを制御する方法を記載し、この方法では溶融された金属から成る少なくとも一次流が供給されて型において鋳造連続体が形成され、この際にコイルの傍に配置されて永久磁石から成る極の少なくとも静的磁界が発生され、この際に磁界は溶融された金属の型に流入する一次流を制動して分割し、発生二次流を制御するために用いられ、この際に磁界は実質的に型に形成された連続体の全幅にわたり生じるように配置されている。磁界強さは、鋳造方向と垂直に延びていて、磁界強さがその最高値を得る水準には６０％から１００％までの間隔内で変更する平面にあり、同時に磁界強さが溶融された金属の最高表面／メニスカスによる水準において５００ガウスの最高値を有する。磁極は可動で且つ調整可能な鉄心要素を備える、又は可動であるか、或いは調整可能な鉄心要素を備えるので、磁界は制御されて分配される。

欧州特許第４０３８３号明細書（特許文献３）は、鋳造連続体の凝固されない領域を攪拌する方法を記載し、この方法では連続体が型内で形成され、鋳造鋼が鋳造管を通して或いは直接に型に流れる。鋳造鋼が型内に既に存在する溶融物に侵入されるところで、少なくとも溶融物に作用する静的磁界が発生され、その静的磁界は鋳造鋼を制動して、パルスが弱化されるか、或いは消耗されるようにその鋳造鋼を破砕する。このために設けられた装置は一つ或いは複数の永久磁石から成り得る。

日本国特開平８−１５５６１０号公報（特許文献４）は、矩形構成の型を有し、その四隅に磁界の南と北を発生させるそれぞれの永久磁石が配置されている。

永久磁石は同じ磁気誘導磁界強さでは実質的に短い形状とそれにより驚異的に減少した質量を有する。外部ヨークの形態における磁束を案内する補助的装置は必要がない。必要の際に、磁束回路を閉鎖する型のフレームに存在する強磁性材料を使用することで十分である。

けれども、永久磁石の使用は他の措置を必要とする。確かに、先行技術では永久磁石は静的磁界の可能な源として呈示されるけれども、装置は直流ＤＣ或いは低周波数交流ＡＣによる電流コイルを介して磁界を発生させる場合に記述されているが、永久磁石には記述されていない。

永久磁石はオンオフするスイッチを有しないので、装備を取付け保守する特別な安全措置が条件付けられる。しかし、交流作動の外に、連続鋳造機を始動する特別な方法と装備が必要とされる。

磁気ブレーキでは、対向位置して鋳造型の両面にこの場合には、磁界を発生させる永久磁石を有する。この配列における誘導磁界強さＢは永久磁石間の中間空間のその間隔で次の式に従う：
Ｂ（ｚ）＝２・Ｂ₀ ・ｃｏｓｈ（π・［ｚ−ｄ／２］）／ｈ
この式では、Ｂ₀ は一つの永久磁石の誘導磁界強さであり、ｚは一つの磁石からの距離であり、ｄは磁石間の間隔であり、ｈは磁石の有効高さである。有効高さｈは測定によって決定される。その上に、πは数Ｐｉ（＝３．１４．．．）であり、ｃｏｓｈはコサイン双曲面である（図１を参照）。
欧州特許第８８０４１７号明細書 欧州特許出願公開第５６８５７９号明細書 欧州特許第４０３８３号明細書 日本国特開平８−１５５６１０号公報

この発明の課題は、連続鋳造型に永久磁石の磁界強さを変更させる手段を準備することにある。

この課題は、この発明によると、異なる磁界強さ分布用の永久磁石がグループに異なって調整できることによって解決される。

この発明の好ましい構成は、永久磁石が磁界強さに適合する型において移動可能及び旋回可能な調整手段又はそのいずれか一方により移動できることを企図する。

それは例えば互いの磁石の間隔の変更によって、好ましくは鋳造型から離れる永久磁石の支持体の回転によって生じる。回転可能なスピンドル或いは液圧シリンダによる直線方法によって別の可能性が存在する（図２を参照）。鋳造型から離れる磁石支持体の回転の場合には、磁界弱化は次の式に従う：

この式では、Φは磁束であり、Ｂは磁界強さであり、Ａは鋳造型への流入面であり、 ｃｏｓは磁界強さのベクトルと流出面の面基準ベクトルとの間の角度のコサインである。磁束の変更が式Ｂ（ｚ）による磁界弱化Ｂによって行われる。間隔の変更としての機械的移動の場合には、Φの変更は上記式Ｂ（ｚ）による磁界弱化Ｂによって行われる。

回転は流出面から磁石の分離を容易として、この永久磁石を組立てる指示によりこの磁石を一辺に当接し、支持体にいつも小さくする角度により設置することが適当である（図３を参照）。磁石は強磁性材料製の支持体上に直接に載置されず、むしろ回転するための容易な分解或いは組立てのために非強磁性材料製の層がその間に設置される。それはオーステナイト鋼であり得るが、しかしおよそ１ｍｍ厚さ合成樹脂板でも十分である。流出面に対する磁石の回転と接続されている不均一な間隔は流出部材によって強磁性材料製の鋳造型の水槽を通して磁気的に補償される。

鋳造型の二つの構造態様、即ち外部から供給された磁気ブレーキの空隙をもつ型と水槽に一体化した磁気ブレーキをもつ構造態様が存在する。両用途のためには次の装置が必要である：
外部から供給された磁気ブレーキ用窓をもつ鋳造型：
永久磁石から発生した磁界はその磁界強さで調整可能なままであるにちがいない。そのために永久磁石は鋳造型の水槽の支持リップに係合するレーキの歯に組立てられる。装置は型に対する歯の間隔を移動によって調整することを可能とする。それによって磁界をその強さで変更することが可能とされる。装置は機械的スピンドルによって或いは液圧シリンダによって移動され得る。

一体化した磁気ブレーキをもつ鋳造型：
磁界を発生させる従来の電気装置は、取り除かれ、水槽内の自由位置する強磁性ブロック（流出窓）には永久磁石を保持する装置が組立てられる。この装置は回転によって移動され得て、それによって磁界強さが変更される。この装置は機械的スピンドル或いは液圧シリンダによって移動され得る。補助的にこの装置を下縁における軸線を中心に回転可能にして、それにより永久磁石と強磁性ブロックの間の変更自在な間隔を考慮する可能性が存在する。さらに、同様に磁界強さが調整される。

永久磁石はそれらが大きな面状に製造されるように強い。そのような磁石はその固有磁力によって破裂される、即ち形式的に破壊される。多数の個々の磁石から成る連続鋳造型の幅の大きな面状磁石を製造するよう強制され、その磁石は強磁性材料から成る大きな面状支持体上に貼り付けられ、型において冶金学的作用を有する大きな面状磁束に対する多数の個別磁石の磁束密度を結合させる。それはその限りで重要であり、磁極の同じ整合によって小さい磁石が任意に互いに密に設置されず、結局、磁石の同じ極が離れる。磁石支持体を多層に形成することによって強制される、というのは第二層では永久磁石によって第一層のなお開放する中間空間を覆われなければならないからである。

さらに、定規或いはレーキ（櫛状ブレーキ）では磁石が定規の歯上に着座するばかりではなく、強磁性材料製の磁石支持体（定規）の後面上に、ここでもさらに多層に着座する、というのは、その代わりに再び型の冶金学的部分において必要な磁束密度を得られないからである。

磁界強さの算出を示す。 永久磁石の配列を示す。 分離層と磁石の組立て／作動を示す。

Claims (8)

1. 型内の溶融金属の流れの干渉が型に配置された永久磁石によって発生した磁界によって行われ、この場合には永久磁石が幅及び高さ又はそのいずれか一方にわたり異なる磁界強さ用の異なる磁気強さ或いは異なる互いの間隔を有する連続鋳造型、特に薄スラブ型において、異なる磁界強さ分布の永久磁石はグループに異なって調整できることを特徴とする連続鋳造型。
2. 永久磁石は磁界強さに適合する型における移動可能な及び旋回可能な又はそのいずれか一方の調整手段にて移行できることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造型。
3. 永久磁石用の調整手段は回転装置として、液圧シリンダとして或いは回転スピンドルとして形成されていることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の連続鋳造型。
4. 磁石と銅板の間に鉄心が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の連続鋳造型。
5. 永久磁石が連続鋳造型の水槽内に配置され、型板に直接に設置するように調整できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の連続鋳造型。
6. 鉄心は流出部材として銅板と磁石の間の水槽を埋めていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の連続鋳造型。
7. 流出部材と調整可能な永久磁石の間では特に非強磁性金属或いは合成樹脂から成る分離層が移動できることを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造型。
8. 永久磁石は強磁性材料製の大きな面状支持体上に配置されて且つ一つの大きな面状磁石に対して多層に作用的に接続されている多数の小さい個別磁石から成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の連続鋳造型。

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