[go: up one dir, main page]

JP2018015791A - Manufacturing apparatus of metal molding - Google Patents

Manufacturing apparatus of metal molding Download PDF

Info

Publication number
JP2018015791A
JP2018015791A JP2016148972A JP2016148972A JP2018015791A JP 2018015791 A JP2018015791 A JP 2018015791A JP 2016148972 A JP2016148972 A JP 2016148972A JP 2016148972 A JP2016148972 A JP 2016148972A JP 2018015791 A JP2018015791 A JP 2018015791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
magnetic field
thrust
manufacturing apparatus
molded body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016148972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正治 村松
Masaharu Muramatsu
正治 村松
翔吾 柴嵜
Shogo Shibazaki
翔吾 柴嵜
昌尚 八原
Masanao Yahara
昌尚 八原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aida Engineering Ltd
Original Assignee
Aida Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aida Engineering Ltd filed Critical Aida Engineering Ltd
Priority to JP2016148972A priority Critical patent/JP2018015791A/en
Priority to DE202017104483.1U priority patent/DE202017104483U1/en
Priority to US15/663,008 priority patent/US20180029112A1/en
Publication of JP2018015791A publication Critical patent/JP2018015791A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/003Aluminium alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/02Use of electric or magnetic effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing apparatus of a metal molding using electromagnetic stirring of molten metal, capable of stirring efficiently even when using a slender mold, and suppressing running on or running over to a wall surface of a mold of the molten metal.SOLUTION: In a manufacturing apparatus 10 of a metal molding including a mold 11 having a slender planar shape, and a plurality of pairs of thrust units 12 arranged along a wall surface 16 so as to sandwich the mold from both sides, the pair of thrust units has an electromagnetic coil 14 generating a progressive magnetic field in mutually reverse directions, and each thrust unit 12 adjacent in the longer direction generates a progressive magnetic field in mutually reverse directions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は金属成形体の製造装置に関する。さらに詳しくは、溶解したアルミニウム合金などの金属を電磁攪拌して金属の結晶の成長を抑制し、かつ巣の元となる残留ガスを排出しつつ冷却して強靭な金属成形体を作り出す装置に関する。   The present invention relates to a metal molded body manufacturing apparatus. More particularly, the present invention relates to an apparatus for producing a tough metal molded body by electromagnetically stirring a metal such as a molten aluminum alloy to suppress the growth of metal crystals and cooling while discharging a residual gas which is a source of a nest.

金属としてアルミニウムを例にとり説明する。精密アルミ機材を作るためには、まず材料のアルミは結晶構造が微細で、内部に巣などの欠陥がないことが必須である。このような材料を作るため、溶融アルミを攪拌機(金属成形体の製造装置)の型に転注し、型内で攪拌、冷却を行うことにより、結晶構造の成長を妨げ、緻密な材料にする。攪拌力として機械的な力を用いることもあるが、攪拌棒の摩耗などのことを考えると、非接触にて攪拌可能な電磁力方式が好ましい。   A description will be given taking aluminum as an example of the metal. In order to make precision aluminum equipment, it is essential that the material aluminum has a fine crystal structure and no defects such as nests inside. In order to make such a material, molten aluminum is transferred to a mold of a stirrer (metal molded body manufacturing apparatus), and stirring and cooling are performed in the mold, thereby preventing growth of the crystal structure and making the material dense. Although a mechanical force may be used as the stirring force, an electromagnetic force method capable of stirring in a non-contact manner is preferable in consideration of wear of the stirring rod.

電磁力で攪拌するには、型の壁面(内壁面を示す)に沿って多数のコイルを配列し、これらのコイル群によって壁面に沿って進行する磁場を形成する。そして進行する磁場によって溶融アルミ内に電流が発生し、その電流と変化する磁場とで電磁力が生じ、溶融金属が壁面に沿って移動する。そして壁面に沿った溶融金属の移動が中心まで及び、全体として攪拌が進められる。この攪拌作業は金属が固化するまで続ける。ついで固化した金属を、そのまま最終成形体として用いる場合と、プレス成形型に転置し、加圧・成形する場合がある。このようにしてできあがったアルミ機材は強度が強く、また、巣などの欠陥が少ない。このため部品機材として有力である。   In order to stir by electromagnetic force, a large number of coils are arranged along the wall surface of the mold (indicating the inner wall surface), and a magnetic field traveling along the wall surface is formed by these coil groups. Then, an electric current is generated in the molten aluminum by the traveling magnetic field, an electromagnetic force is generated by the electric current and the changing magnetic field, and the molten metal moves along the wall surface. Then, the movement of the molten metal along the wall surface reaches the center, and the stirring is advanced as a whole. This stirring operation is continued until the metal solidifies. Next, the solidified metal may be used as a final molded body as it is, or may be transferred to a press mold and pressed and molded. The aluminum equipment made in this way is strong and has few defects such as nests. For this reason, it is a powerful component equipment.

一般にアルミ攪拌炉は、特許文献1〜3に記載されているように、溶解物を円筒状のルツボで攪拌する。このため、電磁攪拌装置は円筒形状でモータステータのようになっている。しかし例えば細長い構造物をアルミで作る場合、攪拌型の形状が細長くなり、円筒形状の攪拌炉では炉の容積が巨大になると共に、巨大な励磁力が必要になり、不合理である。そのため、特許文献4のような、直線型(リニア型)攪拌装置が知られている。   Generally, as described in Patent Documents 1 to 3, an aluminum stirring furnace stirs a melt with a cylindrical crucible. For this reason, the electromagnetic stirrer is cylindrical and is like a motor stator. However, for example, when an elongated structure is made of aluminum, the shape of the stirring type becomes long and thin, and the cylindrical stirring furnace has a huge volume and requires a large exciting force, which is unreasonable. For this reason, a linear (linear) stirring device as in Patent Document 4 is known.

また、リニア型攪拌装置の推力部の構造としては、特許文献5、非特許文献1、2が知られている。   Further, Patent Document 5 and Non-Patent Documents 1 and 2 are known as the structure of the thrust portion of the linear stirring device.

特許第5352236号公報Japanese Patent No. 5352236 特開2009−74103号公報JP 2009-74103 A 特開2007−144501号公報JP 2007-144501 A 特開2006−289448号公報JP 2006-289448 A 特開2006−289476号公報JP 2006-289476 A

新日鉄技報 第379号「電磁流体解析による電磁コイル設計」Nippon Steel Technical Report No. 379 “Electromagnetic coil design by electromagnetic fluid analysis” Furukawa−sky Review No.3 2007「溶解炉における電磁撹拌シュミレーションの開発」Furuka-sky Review No. 3 2007 "Development of electromagnetic stirring simulation in melting furnace"

車体構造物などは一般的に細くて長い。しかも曲がっているものが多い。したがって円形攪拌装置では前述のように炉容積が大きくなり、稼働のための励磁力(AT)が強大になるため、対応が難しい。そこで連続鋳造装置に関する特許文献4、5のような直線型(リニア型)攪拌装置が応用される。しかしリニア型攪拌装置は、細長い構造を備え、加速される距離が長い(図1参照)。このように加速される距離が長いと溶融金属の速度が増し、曲率半径が小さい折り返し部分(図1の端部18参照)で型の壁面に溶融金属が乗り上げ、あるいは壁面を乗り越えて外部にこぼれる現象が生ずる。とくに型には抜き勾配が設けられるので、一層、乗り上げやすい。   Car body structures are generally thin and long. Moreover, there are many things that are bent. Therefore, the circular agitator is difficult to cope with because the furnace volume increases as described above, and the excitation force (AT) for operation increases. Therefore, a linear type (linear type) agitator as in Patent Documents 4 and 5 relating to a continuous casting apparatus is applied. However, the linear stirrer has an elongated structure and a long acceleration distance (see FIG. 1). If the acceleration distance is long as described above, the speed of the molten metal increases, and the molten metal rides on the wall surface of the mold at the folded portion (see the end portion 18 in FIG. 1) having a small radius of curvature, or spills outside through the wall surface. A phenomenon occurs. In particular, the mold is provided with a draft, making it easier to get on.

このような乗り越え現象を抑制するため、励磁力を小さくすると、穏やかに進行して乗り越えが抑制される反面、攪拌効率が低下し、微細な結晶からなる金属成形体を効率よく生産することができない。本発明はこのような問題を解決し、細長い型を使用しても効率よく攪拌することができ、しかも溶融金属の型壁面への乗り上げや乗り越えを抑制できる金属成形体の製造装置を提供することを技術課題としている。   If the excitation force is reduced in order to suppress such a phenomenon of overcoming, the agitation efficiency is lowered while the overcoming is suppressed, but the stirring efficiency is reduced, and a metal molded body made of fine crystals cannot be efficiently produced. . The present invention solves such problems, and provides a metal molded body manufacturing apparatus that can efficiently stir even when an elongated mold is used, and that can prevent the molten metal from climbing on and over the mold wall surface. Is a technical issue.

本発明の金属成形体の製造装置は、平面形状が細長い型と、その型を両側から挟むように壁面に沿って配置される複数対の推力ユニットとを備え、前記推力ユニットの対が、互いに逆方向の進行磁場を生ずる電磁コイルを有しており、長手方向に配列される推力ユニットが、1個毎に、または複数個で構成される連毎に逆方向の進行磁場を生ずるように設定されていることを特徴としている。   An apparatus for producing a metal molded body according to the present invention includes a mold having an elongated planar shape, and a plurality of pairs of thrust units arranged along a wall surface so as to sandwich the mold from both sides, and the pairs of thrust units are mutually connected. It has an electromagnetic coil that generates a traveling magnetic field in the reverse direction, and the thrust units arranged in the longitudinal direction are set so as to generate a traveling magnetic field in the reverse direction for each one or for a plurality of stations. It is characterized by being.

このような金属成形体の製造装置においては、前記長手方向に配列される推力ユニットが所望の個数毎に逆方向の進行磁場を生ずるように、電磁コイルの進行磁場を切り換える制御回路を備えているものであってもよい。また、前記型の全体または一部が平面形状で湾曲しているものであってもよい。また、水平方向の進行磁場をもたらす推力ユニットに加えて、斜め縦方向の進行磁場をもたらす推力ユニットを備えているものが好ましい。   Such a metal molded body manufacturing apparatus includes a control circuit that switches the traveling magnetic field of the electromagnetic coil so that the thrust units arranged in the longitudinal direction generate a traveling magnetic field in the reverse direction for each desired number. It may be a thing. Moreover, the whole or a part of the mold may be curved in a planar shape. In addition to a thrust unit that provides a traveling magnetic field in the horizontal direction, it is preferable to include a thrust unit that provides a traveling magnetic field in an oblique vertical direction.

本発明の金属成形体の製造装置では、型を挟んで壁面に沿って配置される一対または複数対の推力ユニットからなる連の進行磁場により、型内に部分的な溶融金属の循環流を生じさせることができる。すなわち、一方の壁面に沿って配置される1または複数の推力ユニットによって一方向の流れが生じ、他方の壁面に沿って配置される1または複数の推力ユニットによって他方向の流れが生ずる。そして各連の端部では、型を横断する方向の流れが生ずる。そのため、推力ユニットごとに循環する流れが生ずる。そしてある連の推力ユニットとそれに隣接する他の連の推力ユニットでは、磁場の進行の向きを逆にしている
ので、循環流の向きが逆になる。たとえば一対の推力ユニットの連内で時計回りの循環流が生ずると、隣接する他の対の連の推力ユニット内では反時計回りの循環流が生ずる。
In the apparatus for producing a metal molded body of the present invention, a partial molten metal circulation flow is generated in a mold by a continuous traveling magnetic field composed of a pair of thrust units or a plurality of pairs of thrust units arranged along a wall surface across the mold. Can be made. That is, a flow in one direction is generated by one or more thrust units arranged along one wall surface, and a flow in the other direction is generated by one or more thrust units arranged along the other wall surface. And the flow of the direction crossing a type | mold arises in the edge part of each series. Therefore, a flow that circulates for each thrust unit is generated. And since the direction of a magnetic field progress is reverse in the thrust unit of a certain series and the thrust unit of the other series adjacent to it, the direction of a circulation flow is reversed. For example, when a clockwise circulating flow is generated in a pair of thrust units, a counterclockwise circulating flow is generated in another pair of adjacent thrust units.

したがって推力ユニットの連の端部では、壁面に沿った流れが分断され、いわば流れに節が形成される。そのため、加速された流れが節の部位で減速し、移動のエネルギは攪拌のエネルギに転換される。そのため、壁面への乗り上げや、壁面の乗り越えが抑制される。また、節の部位では、両側から流れてくる溶融金属がぶつかり合い、あるいは分流するので、溶融金属が一層効率的に攪拌されることになる。   Accordingly, at the end of the thrust unit, the flow along the wall surface is divided, so to speak, a node is formed in the flow. Therefore, the accelerated flow decelerates at the node portion, and the energy of movement is converted into the energy of stirring. Therefore, the climbing on the wall surface and the climbing over the wall surface are suppressed. In addition, at the node portion, the molten metal flowing from both sides collides or flows, so that the molten metal is stirred more efficiently.

このような金属成形体の製造装置において、前記長手方向に配列される推力ユニットが所望の個数毎に逆方向の進行磁場を生ずるように、電磁コイルの進行磁場の向きを切り換える制御回路を備えている場合は、金属の種類に応じて適切な攪拌作用と流速を選択することができる。また前記型が平面形状で湾曲している場合は、湾曲した金属成形体を効率よく生産することができ、しかも前述の乗り上げや乗り越えの抑制も前述と同様に達成される。   In such a metal molded body manufacturing apparatus, a control circuit for switching the direction of the traveling magnetic field of the electromagnetic coil is provided so that the thrust units arranged in the longitudinal direction generate a traveling magnetic field in the reverse direction for each desired number. If it is, an appropriate stirring action and flow rate can be selected according to the type of metal. Further, when the mold is curved in a planar shape, a curved metal molded body can be produced efficiently, and the above-described ride-up and overcoming suppression can be achieved as described above.

水平方向の進行磁場をもたらす推力ユニットに加えて、斜め縦方向の進行磁場をもたらす推力ユニットを備えている場合は、溶融金属が斜めにも流れるので層流が転流され、一層効率よく攪拌することができ、結晶粒を微細にすることができる。   In addition to the thrust unit that provides a horizontal traveling magnetic field, if a thrust unit that provides an oblique longitudinal traveling magnetic field is provided, the laminar flow is commutated because the molten metal flows diagonally, and stirring is performed more efficiently. And crystal grains can be made fine.

図1aは本発明の金属成形体の製造装置の一実施形態を示す平面図、図1bはその要部拡大図である。FIG. 1a is a plan view showing an embodiment of a metal molded body manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 1b is an enlarged view of a main part thereof. 図1aの製造装置のII-II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the manufacturing apparatus of FIG. 図3aおよび図3bはそれぞれ本発明に関わる推力ユニットの一実施形態(コア背周回方式)を示す概略平面図および概略側面図である。FIGS. 3a and 3b are a schematic plan view and a schematic side view, respectively, showing an embodiment (core back-circulation system) of a thrust unit according to the present invention. 図4aおよび図4bはぞれぞれ本発明に関わる推力ユニットの他の実施形態(スロット周回方式)を示す概略平面図およびコイル接続図である。4a and 4b are a schematic plan view and a coil connection diagram showing another embodiment (slot winding system) of the thrust unit according to the present invention, respectively. 図3a、図3bの推力ユニットを複数個組み合わせたときの結線の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a connection when combining several thrust units of FIG. 3a and FIG. 3b. 本発明の金属成形体製造装置の他の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows other embodiment of the metal molded object manufacturing apparatus of this invention. 図7aおよび図7bはそれぞれ本発明に関わる溶融金属の流れを変える推力ユニットの実施形態を示す正面図および平面図である(コイル辺の形状図示は省略)。7a and 7b are a front view and a plan view, respectively, showing an embodiment of a thrust unit for changing the flow of molten metal according to the present invention (coil side shape illustration is omitted). 図8a〜dはそれぞれ本発明の金属成形体製造装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。8a to 8d are plan views showing still other embodiments of the metal molded body production apparatus of the present invention.

図1aに示す金属成形体の製造装置(電磁攪拌装置)10は、平面視で円弧状に湾曲している細長い型11と、その型を挟むように型の壁面に沿って配置される複数対の推力ユニット12とを備えている。推力ユニット12は、図1bに示すようにコア13と、そのコア13の周囲に捲かれたコイル14とからなる。この実施形態では、3本のコイル14を1本のコア13に巻き付けたものを2組、曲率調整用の楔状磁性体15を介して角度をつけて連結し、一つのユニットとする。図1aでは、楔状磁性体は省略してある。   A metal molded body manufacturing apparatus (electromagnetic stirrer) 10 shown in FIG. 1a includes an elongated mold 11 that is curved in an arc shape in a plan view, and a plurality of pairs arranged along the mold wall surface so as to sandwich the mold. The thrust unit 12 is provided. The thrust unit 12 includes a core 13 and a coil 14 wound around the core 13 as shown in FIG. 1b. In this embodiment, two sets of three coils 14 wound around one core 13 are connected at an angle via a wedge-shaped magnetic body 15 for curvature adjustment to form one unit. In FIG. 1a, the wedge-shaped magnetic body is omitted.

型11は、たとえば図2に示すように、底板16と、その底板の両端から立ち上がる側壁17とを備えた略U字状の断面を有する。通常は型11の深さは横幅よりも深い。また、側壁17は抜き勾配が設けられ、上端に向かって拡がっている。型11は溶融金属の高温に耐える耐熱性を有し、かつ透磁率の低い金属(例えばステンレス)、セラミックスなどで形成される。推力ユニット12は、傾いている側壁17の壁面(内壁面)との間にわずかなギャップGをあけて、壁面と平行になるよう斜めに配置されている。   For example, as shown in FIG. 2, the mold 11 has a substantially U-shaped cross section including a bottom plate 16 and side walls 17 rising from both ends of the bottom plate. Usually, the depth of the mold 11 is deeper than the width. Further, the side wall 17 is provided with a draft angle and expands toward the upper end. The mold 11 is formed of a metal (for example, stainless steel), ceramics, etc. having heat resistance that can withstand the high temperature of the molten metal and having low magnetic permeability. The thrust unit 12 is disposed obliquely so as to be parallel to the wall surface with a slight gap G between the tilted side wall 17 and the wall surface (inner wall surface) of the inclined side wall 17.

型11の寸法や形状は、成形しようとする部材の大きさや形状による。図1aに示すように、型11の端部18は溶融金属がスムーズに方向転換できるように円弧状になっている。この実施形態では、左右の側壁17は、それぞれ湾曲している。左右の側壁17は湾曲の中心を共通にしており、長さ方向に亘ってほぼ同一幅である。側壁17に沿って配置されている推力ユニット12も同様に湾曲ないし屈曲して配置されており、側壁(内側壁)17との隙間G(図2参照)はできるだけ小さく、かつ、長手方向に沿って一定としている。   The dimensions and shape of the mold 11 depend on the size and shape of the member to be molded. As shown in FIG. 1a, the end 18 of the mold 11 is arcuate so that the molten metal can be smoothly turned. In this embodiment, the left and right side walls 17 are each curved. The left and right side walls 17 share the same center of curvature and have substantially the same width over the length direction. Similarly, the thrust unit 12 arranged along the side wall 17 is also curved or bent, and the gap G (see FIG. 2) with the side wall (inner side wall) 17 is as small as possible and along the longitudinal direction. Is constant.

図3a、図3bは推力ユニット12の基本形状の内、「コア背周回方式」を示している。推力ユニット12はクシの歯状のコア13と、そのコアの歯の間に捲かれているコイル14とからなる。コア13は角柱状のヨーク(コア背)19と、そのヨークに形成された蟻溝状の溝20に一端が固定されたティース21とからなる。ティース21は7本で、それらの間のヨークに巻かれるコイル14は6個であり、全て同一方向に捲かれている。したがって巻き始めコイルから電流が入る場合と、巻き終わりコイルから電流が入る場合とでは、極性が逆になる。ティース21の間のスロット22内は、コイル(コイル導体)14で満たされている。スロット22は、細長い開口であるスリット23を介して型11の側に開口している。ヨーク19およびティース21は、いずれも珪素鋼板の薄板を多数枚重ねたコアで構成される。ヨークとティースは一体になっていてもよい。   FIGS. 3 a and 3 b show the “core back turning method” among the basic shapes of the thrust unit 12. The thrust unit 12 includes a comb-like core 13 and a coil 14 wound between the teeth of the core. The core 13 includes a prismatic yoke (core spine) 19 and a tooth 21 having one end fixed to a dovetail groove 20 formed in the yoke. There are seven teeth 21, and there are six coils 14 wound around the yoke between them, and they are all wound in the same direction. Therefore, the polarity is reversed between when the current enters from the winding start coil and when the current enters from the winding end coil. The slot 22 between the teeth 21 is filled with a coil (coil conductor) 14. The slot 22 opens on the mold 11 side through a slit 23 that is an elongated opening. The yoke 19 and the teeth 21 are each composed of a core in which a large number of thin silicon steel plates are stacked. The yoke and teeth may be integrated.

図4a、図4bの推力ユニット12Aは、基本形状の内、「スロット間周回方式」を示している。この方式は、ヨーク19と複数本のティース21とからなるクシの歯状のコア13と、複数本のティース21に亘って巻き付けられるコイル14とから構成される。スロット22a〜22f内はコイル(コイル導体)14で満たされている。コイル14は、3層交流のU相、V相およびW相にそれぞれ対応する3種類のコイル14u、14v、14wからなる。U相のコイル14uは、たとえば左端のスロット22aと4番目のスロット22dの間に通されてそれらの間の3本のティースに亘って巻き付けられている。   The thrust unit 12A shown in FIGS. 4A and 4B shows the “inter-slot circulation method” among the basic shapes. This system includes a comb-like core 13 composed of a yoke 19 and a plurality of teeth 21 and a coil 14 wound around the plurality of teeth 21. The slots 22 a to 22 f are filled with a coil (coil conductor) 14. The coil 14 includes three types of coils 14u, 14v, and 14w that respectively correspond to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-layer AC. For example, the U-phase coil 14u is passed between the leftmost slot 22a and the fourth slot 22d and wound around three teeth therebetween.

同様に、V相のコイル14vは、3番目と6番目のスロット22c、22fの間に通されてそれらの間の3本のティースに亘って巻き付けられている。W相のコイル14wは、2番目のスロット22bと5番目のスロット22eに通されてそれらの間の3本のティースに亘って巻き付けられている。これらの3種類のコイル14u、14v、14wは、図4bに示すように、コア13の側方では互いに重なって交差している。符号Oは3相交流の中性点である。このような「スロット間周回方式」の推進ユニット12Aは、コイル14u〜wがコア背19を周回しないので、推力ユニットを固定するのにコア背19を使うことが出来る。   Similarly, the V-phase coil 14v is passed between the third and sixth slots 22c and 22f and wound around three teeth therebetween. The W-phase coil 14w is passed through the second slot 22b and the fifth slot 22e and wound around three teeth therebetween. These three types of coils 14u, 14v, and 14w intersect each other on the side of the core 13 as shown in FIG. 4b. A symbol O is a neutral point of the three-phase alternating current. In such an “inter-slot circulation type” propulsion unit 12A, the coils 14u to w do not circulate around the core spine 19, so that the core spine 19 can be used to fix the thrust unit.

図5は上記の推力ユニット12を型11の片側に3個並べて結線したものである。電源は3相交流である。符号Oは中性点である。端子記号R、S、Tのコイルに3相の交流U、W、Vを順次結線すると、磁束は左から右側に進む(矢印φ1参照)。相順を変えてU、V、W相の順で接続すると磁束は右から左に進む(矢印φ2方向)。すなわち図5では、左端のユニット12aでは符号w1−で示すコイルの巻終わりにW相を接続し、符号v1+で示すコイルの巻始めにV相を接続しているが、中間のユニット12bでは符号w3−のコイルの巻終わりにV相を接続し、v3+のコイルの巻始めにW相を接続しており、V相とW相が逆になっている。さらに右端のユニット12cでは、左端のユニット12aと同様に接続しているので、磁束は矢印φ1と同様の矢印φ3方向に進む。   FIG. 5 shows three thrust units 12 arranged on one side of the mold 11 and connected. The power supply is a three-phase alternating current. The symbol O is a neutral point. When three-phase alternating currents U, W, and V are sequentially connected to the coils of terminal symbols R, S, and T, the magnetic flux advances from the left to the right (see arrow φ1). When the phase order is changed and the connections are made in the order of U, V, and W phases, the magnetic flux advances from the right to the left (in the direction of arrow φ2). That is, in FIG. 5, in the leftmost unit 12a, the W phase is connected to the end of winding of the coil indicated by reference numeral w1- and the V phase is connected to the beginning of winding of the coil indicated by reference numeral v1 +. The V phase is connected to the winding end of the w3-coil, and the W phase is connected to the winding start of the v3 + coil. The V phase and the W phase are reversed. Further, since the right end unit 12c is connected in the same manner as the left end unit 12a, the magnetic flux advances in the direction of the arrow φ3 similar to the arrow φ1.

このような推力ユニットをポットの両側に配置するとき、図6に示すように、型11の手前側のユニット12a、12b、12cと向こう側のユニット12d、12e、12fの磁束の進行方向を逆にする。それにより左端のユニットの対12a、12dによっても
たらされる溶融金属の渦流Q1の向きが反時計方向となる場合、中央のユニットの対12b、12eでは時計回りの渦流Q2となり、さらに右橋のユニットの対12c、12fでは、再び反時計回りの渦流Q3となる。
When such thrust units are arranged on both sides of the pot, as shown in FIG. 6, the magnetic flux traveling directions of the units 12a, 12b, 12c on the front side of the mold 11 and the units 12d, 12e, 12f on the other side are reversed. To. As a result, when the direction of the molten metal vortex flow Q1 provided by the leftmost unit pair 12a, 12d is counterclockwise, the central unit pair 12b, 12e has a clockwise vortex flow Q2, and further the right bridge unit In the pair 12c and 12f, the counterclockwise vortex flow Q3 is generated again.

したがって隣接するユニットごとに循環する渦流の向きが逆になるため、推力ユニットの端部では、壁面に沿った流れが分断され、いわば流れに節24a、24bが形成される。そのため、加速された流れが節24a、節24bの部位で減速し、移動のエネルギは攪拌のエネルギに転換される。そのため、端部の円弧状に流れるとき、あるいは図1aに示すように側壁17が湾曲しているときも、側壁17の壁面への乗り上げや、側壁17の乗り越えが抑制される。また、節24a、節24bの部位では、両側から流れてくる溶融金属がぶつかり合い、さらに一体化した流れが分流するので、溶融金属が一層効率的に攪拌される。   Therefore, since the direction of the vortex flowing in each adjacent unit is reversed, the flow along the wall surface is divided at the end of the thrust unit, so that nodes 24a and 24b are formed in the flow. Therefore, the accelerated flow decelerates at the nodes 24a and 24b, and the energy of movement is converted to the energy of stirring. Therefore, even when the end portion flows in an arcuate shape or when the side wall 17 is curved as shown in FIG. 1a, the climbing of the side wall 17 onto the wall surface and the overcoming of the side wall 17 are suppressed. Moreover, in the part of the node 24a and the node 24b, the molten metal which flows from both sides collides, and furthermore, the integrated flow is divided, so that the molten metal is stirred more efficiently.

前記実施形態では、推力ユニットは型の内側壁と平行(空隙が均一の意味)に配列され、渦流は水平方向に生じているが、たとえば図7a、図7bに示すように、縦方向に傾斜した流れPを生じさせる推力ユニット25と組み合わせることもできる。この推力ユニット25の2本のスロット22には、下方にいくほど後退する傾斜角(スキュー)を備えたスリット23を形成している。このようなスキューにより、溶融金属に縦方向の斜めの流れPが生じ、型の中の溶融金属の層流が転流するので残留ガス抜きが容易となり、また一層効率よく攪拌するので、結晶粒を微細にすることができる。   In the above embodiment, the thrust units are arranged in parallel with the inner wall of the mold (meaning that the air gap is uniform), and the vortex flow is generated in the horizontal direction. For example, as shown in FIG. 7a and FIG. It is also possible to combine with the thrust unit 25 that generates the flow P. The two slots 22 of the thrust unit 25 are formed with slits 23 having an inclination angle (skew) that recedes downward. Due to such skew, an oblique flow P in the vertical direction is generated in the molten metal, and the laminar flow of the molten metal in the mold is commutated, so that the residual gas can be easily removed and the stirring is performed more efficiently. Can be made fine.

このようなスキューは、電磁鋼板を積層してワイヤカットでスロット22を加工するとき、スリット23を斜めに加工することにより形成しうる。なお、スロット22はコイル(コイル導体)14で満たされているが、図7bでは省略している。図7bの符号26は、コイル14をスロット22内に保持するサシキである。   Such a skew can be formed by processing the slits 23 obliquely when laminating electromagnetic steel plates and machining the slots 22 by wire cutting. The slot 22 is filled with a coil (coil conductor) 14, but is omitted in FIG. 7b. Reference numeral 26 in FIG. 7 b denotes a sashiki that holds the coil 14 in the slot 22.

前記実施形態では推力ユニット12毎に磁場の進行方向を逆向きにしているので、図8aのように一対の推力ユニット12毎に溶融金属の渦流Q1,Q2の向きが逆になる。しかし図8bや図8cのように2個または3個、あるいは図8dのように4個以上の推進ユニットで磁場の進行方向を同一とする「連」を形成し、連毎に渦流が逆向きになるように設置することもできる。これらの場合は節の数が減るので、攪拌作用は減少するが、渦流の速度が増大する。したがって製造しようとする金属の種類に応じて適切な攪拌作用および渦流速度を設定することができる。   In the above-described embodiment, since the traveling direction of the magnetic field is reversed for each thrust unit 12, the directions of the molten metal vortices Q1 and Q2 are reversed for each pair of thrust units 12 as shown in FIG. 8a. However, two or three as shown in FIG. 8b or 8c, or four or more propulsion units as shown in FIG. 8d form a “ream” in which the traveling direction of the magnetic field is the same. It can also be installed. In these cases, the number of nodes is reduced, so that the stirring action is reduced, but the speed of the vortex is increased. Therefore, an appropriate stirring action and vortex velocity can be set according to the type of metal to be manufactured.

さらに推力ユニットの電磁コイルに流す電流の向きを推力ユニット毎に切り換える制御回路を設け、1個の推力ユニット毎、2個の推力ユニット毎など、任意のN個の推進ユニット毎に進行磁場の向きを変えて渦流の向きを逆にできるようにしてもよい。このような推力ユニットのコイルの配線を変更できる金属成形体の製造装置では、金属の種類に応じて適切な攪拌作用および渦流速度を選択することができ、効率的に金属成形体を製造することができる。   In addition, a control circuit that switches the direction of the current flowing through the electromagnetic coil of the thrust unit for each thrust unit is provided, and the direction of the traveling magnetic field for every N propulsion units, such as one thrust unit, two thrust units, etc. May be changed so that the direction of the vortex can be reversed. In such a metal molded body manufacturing apparatus that can change the coil wiring of the thrust unit, an appropriate stirring action and vortex velocity can be selected according to the type of metal, and the metal molded body can be efficiently manufactured. Can do.

10 金属成形体の製造装置
11 型
12 推力ユニット
12A 推力ユニット
13 コア
14 コイル
15 楔状磁性体
16 底板
17 側壁
G ギャップ
18 端部
19 ヨーク(コア背)
20 溝
21 ティース
22 スロット
23 スリット
22a〜f スロット
14u、14v、14w コイル
U、V、W 三相交流の相記号
u1〜5、v1〜5、w1〜5 コイル
R、S、T 三相交流の端子記号
O 中性点
φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6 磁束の進行方向
P 溶融金属の流れの方向を示す
12a〜c、12d〜f 推力ユニット
14u、14v、14w コイル
24a、24b 節
25 傾斜流れを作る推力ユニット
Q1、Q2、Q3 渦流
26 サシキ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Metal forming body manufacturing apparatus 11 Type | mold 12 Thrust unit 12A Thrust unit 13 Core 14 Coil 15 Wedge-like magnetic body 16 Bottom plate 17 Side wall G Gap 18 End part 19 Yoke (core back)
20 Groove 21 Teeth 22 Slot 23 Slit 22a-f Slot 14u, 14v, 14w Coil U, V, W Three-phase AC phase symbol u1-5, v1-5, w1-5 Coil R, S, T Three-phase AC Terminal symbol O Neutral point φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6 Magnetic flux traveling direction P Indicates the direction of molten metal flow 12a-c, 12d-f Thrust unit 14u, 14v, 14w Coils 24a, 24b Section 25 Thrust unit that creates inclined flow Q1, Q2, Q3 Eddy current 26 Sashiki

Claims (4)

平面形状が細長い型と、その型を両側から挟むように壁面に沿って配置される複数対の推力ユニットとを備え、前記推力ユニットの対が、互いに逆方向の進行磁場を生ずる電磁コイルを有しており、長手方向に配列される推力ユニットが、1個毎に、または複数個で構成される連毎に逆方向の進行磁場を生ずるように設定されている、金属成形体の製造装置。   A planar shape is an elongated mold and a plurality of pairs of thrust units arranged along the wall surface so that the mold is sandwiched from both sides, and the pair of thrust units has electromagnetic coils that generate traveling magnetic fields in opposite directions. An apparatus for manufacturing a metal molded body, wherein the thrust units arranged in the longitudinal direction are set so as to generate a traveling magnetic field in the reverse direction for each or a plurality of stations. 前記長手方向に配列される推力ユニットが所望の個数毎に逆方向の進行磁場を生ずるように、電磁コイルの進行磁場の向きを切り換える制御回路を備えている請求項1記載の金属成形体の製造装置。   2. The metal molded body according to claim 1, further comprising a control circuit for switching the direction of the traveling magnetic field of the electromagnetic coil so that the thrust units arranged in the longitudinal direction generate a traveling magnetic field in the reverse direction for each desired number. apparatus. 前記型の全体または一部が平面形状で湾曲している請求項1または2記載の金属成形体の製造装置。   The metal molded body manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the whole or part of the mold is curved in a planar shape. 水平方向の進行磁場をもたらす推力ユニットに加えて、斜め縦方向の進行磁場をもたらす推力ユニットを備えている請求項1〜3のいずれかに記載の金属成形体の製造装置。   The metal molded body manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a thrust unit that provides an oblique longitudinal magnetic field in addition to a thrust unit that provides a horizontal traveling magnetic field.
JP2016148972A 2016-07-28 2016-07-28 Manufacturing apparatus of metal molding Pending JP2018015791A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016148972A JP2018015791A (en) 2016-07-28 2016-07-28 Manufacturing apparatus of metal molding
DE202017104483.1U DE202017104483U1 (en) 2016-07-28 2017-07-27 Apparatus for producing metal moldings
US15/663,008 US20180029112A1 (en) 2016-07-28 2017-07-28 Manufacturing apparatus for metal molded body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016148972A JP2018015791A (en) 2016-07-28 2016-07-28 Manufacturing apparatus of metal molding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018015791A true JP2018015791A (en) 2018-02-01

Family

ID=59752196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016148972A Pending JP2018015791A (en) 2016-07-28 2016-07-28 Manufacturing apparatus of metal molding

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180029112A1 (en)
JP (1) JP2018015791A (en)
DE (1) DE202017104483U1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201620024D0 (en) * 2016-11-26 2017-01-11 Altek Europe Ltd Improvements in and relating to stirring of molten metals
CN109158563B (en) * 2018-10-31 2019-10-01 燕山大学 Continuous cast mold magnetic stirrer with resultant field

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739065A (en) * 1980-06-27 1982-03-04 Siderurgie Fse Inst Rech Electromagnetic continuous casting mold
JPS58100955A (en) * 1981-12-11 1983-06-15 Kawasaki Steel Corp Method and device for stirring of molten steel in continuous casting mold
JPS5970445A (en) * 1982-10-15 1984-04-20 Nippon Steel Corp Electromagnetic stirrer for continuous casting installation
JPH105947A (en) * 1996-06-26 1998-01-13 Nippon Steel Corp Flow controller for molten metal
JPH11226710A (en) * 1998-02-19 1999-08-24 Nippon Steel Corp Electromagnetic stirring method in the mold
JP2004314096A (en) * 2003-04-11 2004-11-11 Jfe Steel Kk Steel continuous casting method
JP2015213946A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 新日鐵住金株式会社 Continuous casting method and device of bloom

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4441435B2 (en) 2005-04-12 2010-03-31 新日本製鐵株式会社 Linear moving magnetic field type electromagnetic stirrer
JP2006289476A (en) 2005-04-14 2006-10-26 Nippon Steel Corp Linear electromagnetic stirrer
JP2007144501A (en) 2005-11-30 2007-06-14 Tohoku Univ Metal melt inclusion removal method and metal melt inclusion removal apparatus
WO2008056809A1 (en) 2006-11-10 2008-05-15 Japan Science And Technology Agency Electromagnetic stirrer
JP2009074103A (en) 2007-09-18 2009-04-09 Tohoku Univ Liquid metal electromagnetic stirrer for controlling particle entrainment from liquid metal surface

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739065A (en) * 1980-06-27 1982-03-04 Siderurgie Fse Inst Rech Electromagnetic continuous casting mold
JPS58100955A (en) * 1981-12-11 1983-06-15 Kawasaki Steel Corp Method and device for stirring of molten steel in continuous casting mold
JPS5970445A (en) * 1982-10-15 1984-04-20 Nippon Steel Corp Electromagnetic stirrer for continuous casting installation
JPH105947A (en) * 1996-06-26 1998-01-13 Nippon Steel Corp Flow controller for molten metal
JPH11226710A (en) * 1998-02-19 1999-08-24 Nippon Steel Corp Electromagnetic stirring method in the mold
JP2004314096A (en) * 2003-04-11 2004-11-11 Jfe Steel Kk Steel continuous casting method
JP2015213946A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 新日鐵住金株式会社 Continuous casting method and device of bloom

Also Published As

Publication number Publication date
US20180029112A1 (en) 2018-02-01
DE202017104483U1 (en) 2017-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2656193C2 (en) Molten metal mixing method, device and system
JP4938355B2 (en) Linear motor
US7696654B2 (en) Linear motor not requiring yoke
JP5193633B2 (en) Linear motor
RU2325245C2 (en) Method and device for flow control in continuous slab casting crystalliser
JP2018015791A (en) Manufacturing apparatus of metal molding
JP5911658B1 (en) Armature core, armature and linear motor
CN105075081B (en) Linear electric motors
CN111095732B (en) Method for manufacturing magnetic core of motor, motor using same, and magnetic core
JP4438705B2 (en) Steel continuous casting method
JP2010214392A (en) Electromagnetic stirring device
JP5040999B2 (en) Steel continuous casting method and flow control device for molten steel in mold
JPS6355389B2 (en)
JP6402147B2 (en) Metal molding production equipment using electromagnetic stirring
Tyapin et al. Flat two-phase linear induction MHD machine for metallurgical purposes
JP2015173536A (en) Armature for linear motor
RU2683596C1 (en) Inductor of linear induction machine
JP2006289448A (en) Linear moving magnetic field type electromagnetic stirrer
RU2708036C1 (en) Method of metal melt mixing and electromagnetic mixer for its implementation (versions)
JP5827915B2 (en) Continuous casting mold
TW201731606A (en) Method for rotating electromagnetic burning of a melting metal during the casting of a product with a large section and equipment for its implementation
JP2004042064A (en) Electromagnetic stirring device and electromagnetic stirring method
RU2231006C1 (en) Stator for electromagnetic mixing of molten metal
US873861A (en) Electric furnace.
JP3796201B2 (en) Electromagnetic stirring device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171212

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180821