JP4580135B2

JP4580135B2 - Apparatus for supplying molten metal to continuous casting ingot mold and method of using the same

Info

Publication number: JP4580135B2
Application number: JP2001563258A
Authority: JP
Inventors: キユンストレシユ，シーボ; ノブ，マリー−クロード
Original assignee: ロテレツク
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: CA2398724A1; RU2002122721A; KR100751021B1; US20020179281A1; AU771606B2; BR0108754B1; ATE248672T1; AU3192501A; FR2805483B1; EP1259343A1; BR0108754A; DE60100707D1; CN1192833C; JP2003525129A; CA2398724C; FR2805483A1; WO2001064373A1; ES2206399T3; RU2248859C2; TWI290070B

Abstract

The apparatus comprises a submerged entry nozzle (6) having outlets in the main casting plane (P) which differ in their direction of output and fall within two categories (7, 8), said nozzle being associated with two inductors (14, 15) opposite each other on each broad face (22) of the casting mold forming a gap which surrounds the nozzle and producing a traversing magnetic field covering the outlets of at least one category (7), means being provided for adjusting the intensity of the field or for moving it so as to be able to change the distribution between the outlets of the total flow of molten metal. In particular, implementing the invention makes it possible to adjust at any time that fraction of the metal flow which is directed toward the free surface (9) with respect to that, main, fraction directed toward the bottom of the mold. Advantageously, the invention applies to the continuous casting of steel slabs.

Description

【０００１】
本発明は、金属、特にスチールの連続鋳造に関する。特に、本発明は、連続鋳造モールドの上側からこのモールド内に溶融金属を供給することに係わり、より具体的には、モールドに印加される磁場を用いて、溶融金属のモールド導入時に溶融金属の流れを変化させる技術に関する。
【０００２】
電磁作用が適切な方法で行なわれる時に、磁場を連続鋳造モールドに印加させることによって、得られる鋳造製品の冶金の質を維持し、或は冶金の質を向上し、鋳造プラントの生産性を向上させることができることが知られている。この点に関し、特にスラブ等の長尺な断面を有する鋳造製品の場合には、鋳造速度が速くなると、モールド内速度の増大に伴って生じるようになる循環流に起因する、流体力学的な乱流が問題となることが既に明らかにされてきた。
【０００３】
スラブの連続鋳造において、溶融金属は、モールドの上側に一定距離離間して位置するタンディッシュから、「浸漬入口ノズル」と呼ばれる浸漬された管を介して、モールド内に供給され、また、入口ノズルの出口は、モールド内の溶鋼の自由表面下において、幅広の面と平行な主鋳造面のほぼ面内で開放されている。この場合、前記自由表面は、従来から、活性スラグの液層によって覆われている。
【０００４】
鋳造速度が約１ｍ／分から１．５ｍ／分に達すると、ノズルの出口から流出する液状金属の流速が、毎秒数メートルまで増大することが実証されてきた。これによって生じるモールド内の循環流は、金属とスラグとの界面を活発に攪拌する。鋳造金属の自由表面のこのような変動によって、鋳造製品の初期のシェルの凝固が不規則になり、これが最終製品において問題となり或は容認できない欠陥（膨れ、剥離等）の根源となることが知られている。また、鋳造製品の正に中心のモールド内で、覆っているスラグの一部が引き込まれ、得られる固化した金属の清浄度が低下する場合がある。
【０００５】
これらの流体力学的な乱れによって引き起こされる問題に直面して、スチールメーカーは、今日、利用できる基本的に２種類の解決方法を有している。そのうちの１つの解決方法は、金属の連続鋳造に適した利用可能な電磁流体ツールを使用することであり、他の解決方法は、鋳造ノズルの実際の幾何学的構成に基づくことである。
【０００６】
この目的のために開発された電磁アクチュエータは、静磁場を伴おうとも、あるいは、移動磁場を伴おうとも、液状金属がノズルから流出した後、モールド内における液状金属の循環流に影響を及ぼして、循環流を制動もしくは加速させ、あるいは、浸漬入口ノズルの両側で循環流を対称にする。
【０００７】
したがって、当初は、モ−ルドの内部空間の所定の高さに、移動磁場（ｔｒａｖｅｌｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）を印加させ、且つこの領域を金属が通過する時に、前記移動磁場によって移動金属に制動力（ラプラス力）を形成する電磁ブレーキが開発された。この目的のため、モールドの幅広の各面に、コイル状の突出極電磁石のように形成された磁極を使用することが提案された。この場合、コイル状の突出極電磁石は、ノズルと、モールドの幅狭の端面との間で、ノズルの両側に配置された突起の形態を有し（ＥＰ−Ａ−００４０３８３）、または、幅広の面の全幅にわたって延びる水平バーの形態を有し（ＷＯ９２／１２８１４）、あるいは、高さ方向に互いに離間してノズルの出口の側方に位置する２つの平行なバーの形態を有している（ＷＯ９６／２６０２９およびＷＯ９８／５３９３６）。どのような幾何学的構成が採用されようとも、目的は同じである。すなわち、１つの目的は、モールドの他方の面に対向して配置される極性が反対の同様の磁極を使用して、自由表面へと上昇する極めて活性な流れを制動する作用を成す移動磁場を形成することであり、他の目的は、モールドの全断面にわたって、下方へ流れる液状金属の主要な流れをうまく配分することである。
【０００８】
この種の技術を使用して、制御の自由度を大きくするために、静磁場ではなく、移動磁場を使用することが提案された。この移動磁場が、その動きに液状金属を追従させる能力があることは知られている（ＥＰ−Ａ−０１５１６４８ＷＯ８３／０２０７９、ＪＰ−Ｂ−１５３４７０２）。水平方向に移動する磁場を伴う２つの誘導子（垂直に方向付けられた導体）は、ノズルと幅狭の端面との間で、側方に出口を有する浸漬入口ノズルの両側にあるモールドの幅広の各面に配置される。これによって、溶融金属がモールドのこれらの領域に入ると、移動磁場が溶融金属を妨害する。したがって、例えば、一次供給電流の強さや、角周波数、したがって、磁場の移動速度といった誘導子の動作パラメータを単に調整して、電磁作用を局所的に制御できるようにすることにより、モールドに供給する液状金属の流れを加速する（あるいは、移動磁場に与えられる相対運動の方向に応じて、減速する）ことができる。
【０００９】
そのような移動磁場は、一般に、「多相リニアモータステータ」タイプ（一般に、２相または３相タイプ）の複数の独立した相巻線を有する誘導子によって形成され、また、誘導子は、モールドの幅広の面と対向して、すなわち、主鋳造面と平行に配置される（ＦＲ−Ａ−２，３２４，３９５およびＦＲ−Ａ−２，３２４，３９７）。各巻線は、適切な接続順で多相電源の異なる相に接続されており、これにより、磁場は、導体と垂直な方向で、誘導子の作用面（ａｃｔｉｖｅｆａｃｅ）に沿った所望の状態で移動することができる。
【００１０】
今度は、モールドの一方の狭い面から他方の狭い面に向かって、自由表面を波が伝搬する観察される現象を低減するため、ノズルの両側の領域で、モールド内に入る溶融金属の流れの対称性を、可動磁極によって向上させ、可動磁極の位置を機械的に調整できること、あるいは、移動する金属に対するその作用が相関関係を有する２つの隣り合う所定の磁極の位置を機械的に調整できることも、既に知られている（ＥＰ−Ａ−０，８３２，７０４およびＪＰ−Ａ−０３２７５２５６）。
【００１１】
他のタイプの解決方法では、注出ノズルの浸漬された部分、特に溶融金属の出口の幾何学的構成を最適化することからなる。その目的は、常に同じであり、すなわち、モールドに導入される液状金属の流れの配分を制御することである。
【００１２】
例えば、この種の解決方法は、「ボックス」タイプのノズルを含んでいる（ＵＳ−Ａ−４６４，６９８およびＪＰ−Ａ−６３，７６７５３）。この「ボックス」タイプのノズルの浸漬された部分は、装飾者のブラシを連想させるほぼ球形状、あるいは、平坦なスプレーヘッド形状を成しており、その機能は類似していると想定される。
【００１３】
これらのノズルは、低速ではあるが広い流れ領域にわたって、鋳造流れの主鋳造面内で有利に流出させるため、底部に向かってかなり広範囲に開放されている。したがって、その主な特性は、「プラグ（ｐｌｕｇ）」流れと呼ばれる理想的な流れに近い均一な流れで、液状金属をモールドに供給しようとすることである。この場合、断面における任意の２点間の流れの速度勾配は０に近く、前記断面は、急速に、モールドの断面に可能な限り近づくようになる。これらのボックス状のノズルは、産業で、特に薄いスラブの連続鋳造プラントで広く使用され始めている。したがって、鋳造金属の自由表面に向かって流れる金属の循環流が大きく減衰され、適切な場合には、ボックスの上端もしくは側面に沿って別の開口を設けて、溶融金属の流れが上方に流出して、自由表面に均一な熱を更に与えることができる程度になる。鋳造を適切に進行させるために、これが必要であることは知られている。
【００１４】
また、この種の解決方法には、モールドの幅広の面と平行な主鋳造面に方向付けられた、２対の異なる側方出口を有する直線状のノズルがある。ノズルの軸上の底部位置に配置された出口は、一般に下向きで、モールドから引き出される金属の主要な流れを供給する。他の出口は、上部に配置されており、モールドに導入されたばかりの「新しい」溶融金属を、均一に且つ低い流速で供給することによって自由表面に熱を供給する、したがって、高いエンタルピを供給する二次的な流れを与える。この種のノズルは製造コストが比較的低く、したがって、摩耗するこの種の構成部品を定期的に交換しなければならない場合に、経済的に非常に有益である。
【００１５】
以上により、ノズルにどのような構造（直線状やボックス状）が使用されようとも、ノズルは、その幾何学的構成が固定されており、したがって、鋳造作業を実行する１つの方法に関してのみ、あるいは、鋳造製品の特定の形状に関してのみ、最適化され得る。したがって、この種の方法は、意図的でないか意図的であるかにかかわらず、例えば鋳造速度の変化や製品形状の変更等といった、現在の連続鋳造器に固有の避けられない作業変動もしくは作業変更に適していないと思われる。
【００１６】
電磁アクチュエータ（ブレーキ、加速器、調和器）は、本来、使用の自由度が大きく、したがって、そのような変動に追従するのに適している。しかしながら、電磁アクチュエータは、任意の特定の動作モードに対して最適化されない。電磁アクチュエータは、液状金属がモールド内に導入される時に液状金属の流れを制御し、その後、ある場合には加速器として機能し、ある場合にはフローブレーキとして機能する。しかしながら、電磁アクチュエータは、前述した特定のノズルとは異なり、モールドの上部領域（自由表面に向かう領域）と底部領域（鋳造製品を引き出す方向の領域）との間で、溶融金属の流入量を配分することができる能力を全く有していない。また、電磁アクチュエータは、投資コストの点および電気エネルギ消費量の点で非常に高価であり、また、電磁アクチュエータを受け入れるモールド技術において、複雑で経済的に負担が大きい改良を伴う。
【００１７】
本発明の目的は、具体的には、流入する金属流れをモールドの上部領域と底部領域との間で配分する、迅速且つ正確な制御を簡単に行なうことができる、連続鋳造モールドに溶融金属を供給する手段を有するスチール製造装置を提供することである。
【００１８】
この目的を考慮に入れて、本発明の対象は、スラブ等の矩形断面を有する製品を連続鋳造するプラントのモールドに、溶融金属を供給するための装置であって、モールドの幅広の面と平行な主鋳造面の面もしくはほぼ面にある溶融金属のための出口を有する浸漬入口ノズルを備え、該出口は、流出方向が異なる少なくとも２つの別個のタイプの出口であり、装置は、さらに、前記主鋳造面の両側で互いに対向する極性が異なる磁極を幅広の面に形成するとともに、前記タイプの出口の少なくとも一方のタイプの出口を覆う移動磁場を、ノズルをほぼ取り囲むギャップ内に形成するために、モールドの幅広の面を超えて配置される誘導ユニットと、前記ノズルの全ての出口間で、溶融金属の全流量の配分を変更することができるように、移動磁場によって覆われる前記一方のタイプの出口領域の、他方のタイプの出口に対する相対的な磁場強度を調整する手段とを備えていることを特徴とする装置である。
【００１９】
一実施例において、前記誘導ユニットは、少なくとも１つの電磁石を備える電磁ユニットである。
【００２０】
他の実施形態において、前記誘導ユニットは、「移動磁場」タイプの複数の相の巻線を有し、且つ前記主鋳造面の両側で互いに対向する誘導子と、前記巻線のそれぞれに個別に直流電流を供給する結合される電源とを備え、相対的な磁場強度を調整するための手段は、前記電磁ユニットのギャップで磁極の位置を移動するための手段を備えている。
【００２１】
モールドの１つの面だけに誘導子（電磁石または「移動磁場」タイプの誘導子）を使用することも考えられるが、この場合には、利用可能な電磁パワーが損失することもあり得る。いずれにせよ、本発明において、誘導子の磁極は、誘導子が装着されるモールドの壁に対して垂直に方向付けられた磁場を常に与えなければならない。そうしないと、所望の効果が得られない。したがって、２つの誘導子が対向している場合には、移動磁場を形成するために、対向する磁極同士の極性が異なる。すなわち、磁力線は、２つの誘導子間のギャップ内に位置するノズルの出口を通じて金属流れが形成される主鋳造面と垂直に延びることによって、２つの磁極を結合する。
【００２２】
誘導子の磁極は、形成される磁場が最大となる誘導子の作用面領域として規定される。電磁石の場合、磁極は、装置を特徴付ける巻線形強磁性金属体の突出することが多い端部である。複数の相の巻線を有する移動磁場タイプの誘導子の場合、磁極は、ヨークの所定の強磁性体に取り付けられた固定した具体的構成を有していないが、導体に供給される交流位相の電流の瞬時の強さ及びそれらの位相差に応じて、誘導子の作用面にわたって移動することができる。同様に、磁場によって形成される磁気誘導が最大となるモールド内の空間領域にノズル出口がある場合に、磁場がノズル出口を「覆う」と言っても良い。
【００２３】
以上の説明から、本発明によれば、ノズル出口の領域の磁場強度を適切に調整する（他の出口領域に及び得る磁場作用に対して）ことにより、磁場によって覆われるノズル出口の領域内で磁場の作用を容易に変えられることが分かる。この作用は、磁場を与える磁極の位置を変えることなく磁場の強さを変化させる（増大もしくは減少させる）ことによって、あるいは、磁場の強さを維持しながらモールドの幅広の面における磁極の位置を変化させることによって、達成される。使用される磁極のサイズや距離に関し、２つのタイプの出口がノズル本体で大きく離間して、それらの各領域での磁気誘導の値が大きく異なっている一方で、例えば磁場によって覆われるノズル出口にわたって磁場の強度が最大である場合には、前述した前者の作用形態が好ましい。一方、この場合がおそらく必然的に最も多いが、全ての出口が覆われ、はっきりした形で本発明による所望の結果を十分に達成できる磁場の差を、磁極の移動だけにより、出口間で得ることができる場合には、前述した後者の作用形態が非常に適している。
【００２４】
無論、電磁石の場合、磁極の移動は、キャスターに固定されたフレームであって、且つキャスターが装着されたモールドの面にわたってキャスターを移動させることができるとともに、所定の場所でキャスターを停止させることができる手段を備えたフレームに、電磁石を移動可能に装着することにより得られる。
【００２５】
また、ある場合には、誘導子を２つの誘導子部分に分割することによって利益を得ることができる。この場合、誘導子部分は、モールドの同じ面に沿って並んで配置され、したがって、各誘導子部分は、ノズルの一方側にある出口を、ノズルの他方側にある出口とは無関係に制御する。
【００２６】
どのような実施形態が使用されようとも、一方のタイプのノズル出口によって形成される通路を閉じて、他方のタイプの出口からの流出量を変えるために、一種の非物理的なバルブとして磁場を使用することが本発明の基本的な考えであることは言うまでもなくすでに理解されているであろう。ノズルへの供給量が一定であるため、あるいは、いかなる場合でも、磁場の作用によって供給量が殆ど影響を受けないため、一方のタイプの出口に直接に作用するこの作用は、２つのタイプの出口間での全流量の配分を変える効果がある。製造されるものは、その形状が変化することなくその幾何学的構成が変化可能な一種の浸漬入口ノズルである。
【００２７】
好ましくは、主出口、すなわち溶融金属の流出が最も大きい出口（一般に、下方に方向付けられた出口）は、磁場によって覆われる。これは、主出口での流出量に対するこの磁場の作用の変化が、金属流れが少ない出口でのそれよりもかなり大きいためである。以下の説明では、明快にするため、下方に方向付けられた主出口を磁場が覆っていると仮定する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、ノズル領域内で垂直に移動可能で、且つ所定の誘導ユニットによって形成される移動磁場が使用される。この場合、誘導ユニットは、互いに対向する一対の誘導子であり、各誘導子は、誘導子の位相が反対となるように合わされた「移動磁場を伴うリニアモータステータ」タイプであり、磁力線が同じ方向に向かう磁場を形成することができる（いわゆる「移動磁場」を得るための固有の条件）が、その相巻線が、互いに個別に調整できる各直流電源に接続されている。公知のように、そのような誘導ユニットは、極性が反対の磁極、したがって、ギャップ内の所望の点に位置付けられ得る可動静磁場を形成することができる。このような磁極の位置の変化は、各電源の動作パラメータを単に調整して、すなわち、実際には、電源が供給する電流の強さを単に調整して、誘導子の巻線を選択的に励磁させることにより得られる。これらの調整は、必要に応じて、実際の鋳造において迅速に、鋳造装置から離れた場所で、オペレータにとって全く安全に、分かりやすい態様で、すなわち、危険がなく、鋳造動作の適切な実行を妨げることなく精密に、行なうことができる。この種の誘導子の構造は、実際には、モールドの高さにわたって溶融金属を移動させる手段として、スラブの連続鋳造に使用されているように、長い間知られてきたことを想起されたい（例えば、前述した特許ＦＲ−Ａ−２，３２４，３９５およびＦＲ−Ａ−２，３２４，３９７参照）。
【００２９】
したがって、本発明の対象は、前述した好ましい装置を動作するためのプロセスにもある。このプロセスでは、誘導ユニットの磁極の位置を移動させることによって、あるいは、誘導ユニットに供給する電流の強さを変えることによって、磁場の強度が調整される。
【００３０】
添付図面を参照しながら、単なる一例として以下に与えられた非限定的な例の説明を考慮に入れれば、本発明を十分に理解することができるとともに、更なる態様および利点が更に明白となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図中、同一の構成部品には、同一の参照符号が付されている。
【００３２】
モールド１は、銅もしくは銅合金によって形成され、且つその外壁の周囲で水を循環させることによって積極的に冷却されており、一定の流れの溶融金属２を上部から受ける。溶融金属２は、半製品の鉄もしくはスチールの製品３の形態で、モールド１により下方に回収される。ここでは、溶融金属２がスチールスラブとして回収されると仮定する。スチールスラブ３は、モールドから抜去される際、中心４が液状を成しているが、モールドの冷却された内壁と接触される結果、その外周５が既に凝固しており、特にその表面に向けて直接に水が噴き付けられ、鋳造プラントの下側ステージを通じて鋳造軸Ｓに沿って進むにつれて、完全に凝固する。浸漬入口ノズル６を通じて「新しい」の金属がモールド内に流入する。図示されていない入口ノズル６の上部は、入口ノズルの上側にこれと一定距離離間して位置するタンディッシュの底部に形成された、湯出し口の周囲に固定されている。また、入口ノズル６の底部は、モールド中に浸漬されている。ノズルの下側部分は、カバースラグのブランケット１０によって覆われた液状金属の自由表面９の下側で開口する出口７、８を備えている。図示のように、これらの出口は、主鋳造面で方向付けられており、２つの異なるタイプから成る。すなわち、下側に向けて傾斜するとともに、主鋳造面（図の平面）の方向であって、モールドの略底部に向かう方向の全ての流れ１１によって、モールドに供給されるスチールの主要な流れ部分を送出する主出口７と、上側に位置し、上側に向かって傾斜するとともに、ほぼこの傾斜方向で、メニスカス状の寄生凝固現象（凝固フック等）を防止するために、必要な熱を表面９に向かわせる流れ１２によって金属の残りの流れ部分を送出する副出口８とである。
【００３３】
以上から分かるように、「主鋳造面」という表現は、モールドの中心にある鋳造軸Ｓを通り、且つモールドの幅広い面２２と平行な垂直中央平面Ｐを意味している。この場合、図１および図５は、正確に、主鋳造面Ｐ内にある。同様の他の平面であって、モールドの幅の狭い側面１３と平行な他の平面を、副鋳造面と称する。図３、４は、副鋳造面にある。
【００３４】
無論、流体保存則によれば、モールドの底部を通じて引き出される金属の流量は、ノズル６を通じてモールド内に流入する全体が液状の金属の流量と等しい。引き出し速度Ｖは鋳造パラメータであるため、この引き出し速度Ｖこそが、所定の断面の製品３において、流入速度、したがって、ノズル出口からの液状金属の流出速度を決定する。既に述べたように、鋳造プラントが生産力の高いプラント（引き出し速度Ｖの閾値が約１．５ｍ／分）である場合、抽出速度と、ノズル出口によって出力される金属の流れの１００倍以上の速度との差の大きさによって、必然的にモールド内に形成される循環流れは、急速に激しくなる。したがって、激しく乱れた循環ループは、モールドの幅の狭い面１３での金属流の反射も加わり、自由表面９を大きく乱す。これらの乱れは、有害であるため、抑制もしくは完全に排除されなければならない。しかしながら、乱れを抑制することによって、二次的な流れ１２により自由表面９に伝えられる熱の流入に悪影響が及んではならない。連続鋳造の動作方法は、特に鋳造速度の変化に起因して、とりわけ「一時的な」タイプであるため、自由表面を平坦で静かにするという要求と、ノズルから流入する「新しい」の溶融金属によって自由表面を加熱するという要求との間のバランスを所望の程度に保つことは、ほぼ永久的な課題である。
【００３５】
そのため、本発明においては、一対の電磁誘導子１４、１５から成る誘導ユニットが、ノズルの末端部と対向するように、モールドの幅広の各面２２に配置されている。これらの２つの誘導子は、互いに対向する磁極同士が異符号となって、幅広の面２２と垂直な横方向磁場を形成するようになっている。図１および図３に示されるように、この横方向磁場は、ギャップの下端部Ｍに位置しており、ノズル６の本体の下端部にあるタイプの出口７を覆っている。しかしながら、これらの誘導子は、それらの磁極がギャップにおいて一体で移動できるように形成されている。この場合の移動方向は、モールドに沿って垂直である。これは、導体１６．．．．１７’が水平に配置されているためである。このような約１０ｃｍまたは１５ｃｍの距離にわたる誘導子の磁極の一体的な移動に伴って、横方向磁場もギャップ内で移動し、それに対応して、ノズルの異なる出口７、８の領域における局所的な磁気状態が変化する。その結果、これら２つのタイプの出口から出される金属流が再び所望の配分状態となり、その全体の流れは変化せず、あるいは、殆ど変化しない。こうしたことから、図３においては、Ｍが、ギャップ内の磁場の最初の下端位置を示しており、また、Ｎは、金属流れを上側に向かって送出する出口８の方向で、距離ｄにわたって垂直に移動した後における最終的な上端位置を示している。
【００３６】
磁場の移動は、その周囲に巻回される導線のための支持部として機能する凸状の磁極を備え、且つ鋳造プラントに固定されたフレームに沿って並進運動を行なうように装着される、一対の「電磁」式の誘導子によって得られても良い。したがって、このような構成では、誘導ユニットが物理的に移動することが必要である。
【００３７】
そのような一般的な状態が与えられると、所定のギャップ内で移動できる磁場を選択することが好ましい。そのような選択の可能性が、例えば図２に概略的に示されるような誘導ユニットによって与えられることは、知られている。図２の誘導ユニットは、モールドの幅広の面２２の両側に互いに対向して設けられ、且つ複数の相の巻線を有する１つまたは２つの「移動磁場」タイプの誘導子から成る。ここに図示された誘導子は、「リニアモータステータ」タイプの平坦な誘導子であり、２つの相（したがって、２相の巻線）を有している。これらの誘導子の導体は、４本の真直ぐな銅製のバー１６、１７、１６’、１７’であり、これらのバーは、互いに平行であり、間隔をもって水平に配置されている。各巻線は、直列に反対方向に連結された２つのバーを備え、これらのバーに電流が反対方向で流れるようにする。例えばバー１７とバー１６’、あるいは、バー１６とバー１７’（極が隣り合う誘導子）といったように、連結されるバーが直ぐ隣りに近接しているかどうか、また、図示のように、例えばバー１６とバー１６’、あるいは、バー１７とバー１７’（極が分布した誘導子）といったように、連結されるバーがオフセットしているかどうかは、重要ではない。
【００３８】
しかしながら、どのような構成が選択されようとも、重要なことは、各相の巻線が、個々の直流（または、整流された）電源であって、他の巻線の電源とは無関係な電源だけに接続されることである。図２に参照符号１８、１９で示されるこれらの個々の電源は、便利のため、それらの共通の中立部を有していても良い。これらの電源１８、１９は、手段２１ａ、２１ｂが設けられた電源ユニット２０と一体であっても良い。手段２１ａ、２１ｂは、各電源１８、１９から供給される電流の強さを自動的に調整して、例えば、一方の巻線を流れる電流の強度を最大にするとともに、他方の巻線を不使用とする（電流を０にする）ことができ、また、その逆を行なうこともできるように、全ての中間的な調整を行なうこともできる。これらの状態下には、２つの巻線を流れる電流の強度を適切に変更するだけで、通常の場合のように、平坦な誘導子１４（１５）が移動磁場ではなく静磁場を形成し、この静磁場を形成する磁極が、導体と垂直な方向で、誘導子の作用面にわたって移動できる。必要であれば、このタイプの誘導子、及びその移動性磁場ならびに静磁場モードの動作に関する詳細な説明は、出願人の名前で公開されたＰＣＴ国際特許出願ＷＯ９９／３０８５６に記載されている。
【００３９】
図３において、磁極の下端位置「Ｍ」では、巻線１６、１６’を流れる電流が最大となり、巻線１７、１７’を流れる電流が０になることに対応している。逆に、図３の上端位置「Ｎ」では、巻線１７、１７’を流れる電流が最大となり、巻線１６、１６’を流れる電流が０になることに対応している。無論、電源２０に設けられる調整手段２１を使用して、電流の強さを組み合わせることにより、誘導子の磁極の位置を、これら２つの最大位置間の任意の高さに調整することもできる。
【００４０】
図４に明確に示されるように、２つの適合した平坦な誘導子１４、１５は、互いに対向するそれぞれの磁極が、反対の極性を有するよう構成されている。その結果、２つの誘導子間のギャップの任意の点で、一方の磁場が他方の磁場に加えられる。この構成は、「移動磁場」タイプである。すなわち、矢印Ｂで示されるように、磁力線は、主鋳造面Ｐと垂直に交差することにより、すなわち、ノズルから出る溶融金属の流れ方向と垂直に交差することにより、一方の誘導子の磁極を他方の誘導子の磁極に結合している。
【００４１】
他の角度から見ると、この同じタイプの構成が図３に示されている。各誘導子１４、１５の磁極によって形成される移動磁場は、主出口７からの流れに対する磁気ブレーキ作用が最大となる下端位置「Ｍ」から、磁気ブレーキ作用が主出口７で減少し副出口８で増大することに対応する上端位置「Ｎ」まで、距離「ｄ」だけ垂直に移動されても良い。
【００４２】
無論、本発明は、前述した実施形態に限定されず、添付のクレームに記載された限定を満たす多くの変形例または等価物を網羅する。
【００４３】
言うまでもなく、本発明が適用できるように、ノズルは、モールドの主鋳造面内に出口を有していなければならないが、例えばモールドの隅の方向で対角的に配置される他の出口を、ノズルの他の場所に設けても良い。実際には、流出方向が、磁力線に対して直交するようになればなるほど、本発明の効果が大きくなる。これは、得られる電磁作用の有効性が、ノズルの出口から出る流れの速度ベクトルと磁場とのベクトル積に正比例するためである。
【００４４】
同様に、本発明の構成は、主に、モールドに達する実際の溶融金属から、自由表面へ伝わる熱をうまく管理できるようにしようとするものであり、したがって、下方に方向付けられた特定の出口と、上方に方向付けられた他の出口とをノズルに設けるようにすることが好ましい。それにもかかわらず、本発明は、一般に、出口が全て同じ方向を有していない任意のノズルにも適用できる。これは、２つの出口の方向が僅かでも異なれば、例えば、出口の角度が数度だけ異なれば、本発明を厳格に適用できるからである。しかしながら、それでも、横切る磁場が一方の出口を覆うことができ且つ他方の出口を覆うことができないように２つの出口が十分に離れている場合、あるいは、少なくとも、横切る磁場が、両方の出口を覆うことができるが、同時に、互いに明らかに異なる誘導値で覆うことができるように、２つの出口が十分に離れている場合には、本発明を適用できる。したがって、言うまでもなく、それによって、本発明の独創的な考えの正に基本である、長尺形状の連続鋳造品のためのモールドの内部空間の任意の２点間で、磁場強度に差を生じさせることができる。
【００４５】
このように、本発明によれば、前述した「ボックス」タイプのノズルの場合に、良好な結果を得ることができ、本発明を真直ぐなノズルに適用することもできるが、本発明の要点は、鋳造に使用される浸漬入口ノズルが、方向に関して異なる少なくとも２つのタイプ（通常、上方と下方）の出口を有し、これらの出口が、この出口から幅広の面と平行に出る溶融金属の流れに晒されるという点である。言い換えると、本発明は、例えば、ノズルの軸に沿う上端および下端で側方出口が異なる真直ぐなノズルにも適用できる。
【００４６】
また、先の説明では、暗に、磁場の強さＢが一定のままであると仮定されていた。しかしながら、既に述べたように、供給電流の強さを変更することによって、また、ギャップ内で磁場それ自体を、同時に或は別個に移動させることによって、磁場の強さを変えても良い。
【００４７】
同様に、図５に示されるように、誘導子１４（無論、誘導子１５も同様）は、２つの同一部分１４ａ、１４ｂに分割されても良い。これらの同一部分１４ａ、１４ｂは、鋳造軸Ｓの両側にあるモールドの同一の面上に並行して配置されており、従来のごとく、鋳造ノズルは、鋳造軸Ｓ上に中心付けられている。このようにして、ノズルの側方領域は、これらの領域から離れる注出金属の流れ１１、１２に対して、選択に作用し得る磁場によって、互いに無関係に「覆われる」。誘導部分１４ａ、１４ｂを独立に調整することによって、溶融金属がノズルから出される正にその瞬間に作用を受けるように、モールド内での溶融金属の対称的な流れをさらに最適化することができる。無論、このような結果は、各誘導部分１４ａ、１４ｂで磁極を垂直に調整することにより、金属の全流出量を様々なノズル出口で配分するという、本発明の主要な効果を補って完全にすることで得られる。このようなバージョンにおいて、各誘導部分には、それ独自の電源（図示せず）によって電流が供給され、必要に応じて、各誘導部分の磁極の様々な高さを調整することができるとともに、誘導部分を流れる電流の強さを個別に変更できるようになっている。
【００４８】
また、前述したように、「移動磁場」タイプの誘導子の代わりに、自然もしくは人工の永久磁石や電磁石を選択することもできる。
【００４９】
更に、明細書本文中で使用したる表現「個々の直流電源」は、追加の構造的に独立した個々の電源を必ずしも意味しておらず、２つ或は３つの相と、直流を得るためにゼロ周波数に設定される可変周波数とを有する、１つの多相電源も意味している。この種の多相電源は良く知られている。このような多相電源は、可変チョッピング閾値を有するインバータから成るタイプであり、通常、回転磁場もしくは移動磁場を有する電動機を作動させるために使用される。巻線毎に１相を用いて誘導子１４の巻線に電力を供給するそのような電源の動作では、インバータがゼロ周波数に調整され、そのような調整が所定回数だけ行なわれ、これらの回数で、各相における電流の強さは、これらの相に接続された巻線で得られることが望ましいものとなる。
【００５０】
本発明の好ましい適用分野は、先に述べたようにスチールスラブの連続鋳造の分野であるが、本発明は、一般の金属の連続鋳造にも適用可能であり、また、特に薄いスラブの連続鋳造にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】スチールスラブの連続鋳造用のモールドであって、モールド面毎に１つの誘導子を有する本発明の実施形態に係る溶融金属供給装置が上端部に設けられた、モールドを前から見た主鋳造面内での垂直断面を概略的に示している。
【図２】本発明の実施に適した公知のタイプの平坦誘導子であって、実施のために直流電源に接続された平坦誘導子の構造を示した、図１の一部の図である。
【図３】図１の垂直面Ｒ−Ｒに沿う垂直断面図であって、モールドを側方から見た本発明の「移動磁場」動作モードを示す断面図である。
【図４】図１の水平面Ｑ−Ｑに沿う水平断面図であって、鋳造軸に沿って見た本発明の「移動磁場」動作モードを示す断面図である。
【図５】図１に類似した概略図であり、モールドの面毎に並行に配置された２つの誘導子を有する本発明の実施形態を示す概略図である。[0001]
The present invention relates to continuous casting of metals, particularly steel. In particular, the present invention relates to supplying molten metal into the mold from the upper side of the continuous casting mold, and more specifically, using a magnetic field applied to the mold, the molten metal is introduced when the molten metal is introduced into the mold. It relates to technology that changes the flow.
[0002]
Maintaining the metallurgical quality of the resulting cast product or improving the metallurgical quality and improving the productivity of the casting plant by applying a magnetic field to the continuous casting mold when electromagnetic action is performed in an appropriate manner It is known that In this regard, particularly in the case of a cast product having a long cross section such as a slab, when the casting speed is increased, hydrodynamic disturbances caused by the circulation flow that occurs with an increase in the mold internal speed. It has already been clarified that flow is a problem.
[0003]
In continuous casting of slabs, molten metal is fed into the mold from a tundish located at a distance above the mold via a soaked tube called an “immersion inlet nozzle”, and the inlet nozzle The outlet is open in the plane of the main casting surface parallel to the wide surface below the free surface of the molten steel in the mold. In this case, the free surface is conventionally covered with a liquid layer of activated slag.
[0004]
It has been demonstrated that when the casting speed reaches about 1 m / min to 1.5 m / min, the flow rate of the liquid metal flowing out of the nozzle outlet increases to a few meters per second. The resulting circulating flow in the mold actively agitates the metal / slag interface. It is known that such fluctuations in the free surface of the cast metal can lead to irregular solidification of the initial shell of the cast product, which can be a problem or a source of unacceptable defects (blowing, delamination, etc.) in the final product. It has been. Moreover, in the mold at the very center of the cast product, a part of the covering slag is drawn, and the cleanliness of the obtained solidified metal may be lowered.
[0005]
Faced with the problems caused by these hydrodynamic disturbances, steel makers have basically two types of solutions available today. One solution is to use available magnetofluidic tools suitable for continuous casting of metal and the other solution is based on the actual geometry of the casting nozzle.
[0006]
Electromagnetic actuators developed for this purpose have an effect on the circulating flow of liquid metal in the mold after the liquid metal has flowed out of the nozzle, whether with a static magnetic field or with a moving magnetic field. Damping or accelerating the circulating flow, or making the circulating flow symmetrical on both sides of the immersion inlet nozzle.
[0007]
Therefore, initially, a traveling magnetic field is applied to a predetermined height of the inner space of the mold, and when the metal passes through this region, a braking force (Laplace) is applied to the moving metal by the moving magnetic field. Electromagnetic brakes have been developed. For this purpose, it has been proposed to use magnetic poles formed like coiled projecting pole electromagnets on each wide face of the mold. In this case, the coiled projecting polar electromagnet has the form of protrusions arranged on both sides of the nozzle between the nozzle and the narrow end face of the mold (EP-A-0040383), or a wide In the form of a horizontal bar extending across the full width of the face (WO 92/12814) or in the form of two parallel bars spaced laterally from each other and located on the side of the nozzle outlet ( WO 96/26029 and WO 98/53936). Whatever geometric configuration is employed, the purpose is the same. That is, one purpose is to use a moving magnetic field that acts to damp a highly active flow that rises to the free surface using a similar magnetic pole of opposite polarity placed opposite the other side of the mold. Another objective is to distribute the main flow of the liquid metal flowing downwards over the entire cross section of the mold.
[0008]
It has been proposed to use a moving magnetic field rather than a static magnetic field to increase the degree of control freedom using this type of technology. It is known that this moving magnetic field has the ability to follow the movement of the liquid metal (EP-A-0151648 WO83 / 02079, JP-B-1534702). Two inductors (vertically oriented conductors) with a horizontally moving magnetic field, between the nozzle and the narrow end face, widen the mold on either side of the submerged inlet nozzle with a side outlet. It is arranged on each side. Thereby, as the molten metal enters these areas of the mold, the moving magnetic field interferes with the molten metal. Thus, for example, by simply adjusting the operating parameters of the inductor, such as the strength of the primary supply current, the angular frequency, and thus the moving speed of the magnetic field, so that the electromagnetic action can be controlled locally, the supply to the mold The flow of the liquid metal can be accelerated (or decelerated according to the direction of relative motion applied to the moving magnetic field).
[0009]
Such a moving magnetic field is generally formed by an inductor having a plurality of independent phase windings of the “polyphase linear motor stator” type (generally two-phase or three-phase type), and the inductor is molded Opposite to the wide surface, ie, parallel to the main casting surface (FR-A-2,324,395 and FR-A-2,324,397). Each winding is connected to a different phase of the multi-phase power supply in the proper connection order, so that the magnetic field is in a desired direction along the active face of the inductor in a direction perpendicular to the conductor. Can move.
[0010]
This time, in order to reduce the observed phenomenon of waves propagating through the free surface from one narrow surface of the mold to the other, the flow of molten metal entering the mold in the regions on both sides of the nozzle The symmetry can be improved by the movable magnetic pole, and the position of the movable magnetic pole can be mechanically adjusted, or the position of two adjacent predetermined magnetic poles whose action on the moving metal has a correlation can be mechanically adjusted. Already known (EP-A-0,832,704 and JP-A-03275256).
[0011]
Another type of solution consists in optimizing the submerged part of the dispensing nozzle, in particular the molten metal outlet geometry. Its purpose is always the same, i.e. to control the distribution of the flow of liquid metal introduced into the mold.
[0012]
For example, this type of solution includes "box" type nozzles (US-A-464,698 and JP-A-63,76753). The soaked portion of this “box” type nozzle has a generally spherical or flat spray head shape reminiscent of a decorator's brush and is assumed to function similarly.
[0013]
These nozzles are open over a fairly wide area towards the bottom in order to flow advantageously in the main casting surface of the casting flow over a slow but wide flow area. Therefore, its main characteristic is that it tries to supply the liquid metal to the mold in a uniform flow close to the ideal flow called the “plug” flow. In this case, the flow velocity gradient between any two points in the cross-section is close to zero, and the cross-section becomes rapidly as close as possible to the mold cross-section. These box-like nozzles are beginning to be widely used in industry, especially in thin slab continuous casting plants. Therefore, the circulation of the metal flowing towards the free surface of the cast metal is greatly damped and, if appropriate, another opening is provided along the top or side of the box to allow the molten metal flow to flow upwards. Thus, the uniform heat can be further applied to the free surface. It is known that this is necessary for the casting to proceed properly.
[0014]
This type of solution also includes a linear nozzle having two pairs of different side outlets directed to the main casting surface parallel to the wide surface of the mold. The outlet located at the bottom position on the axis of the nozzle is generally downward and provides the main flow of metal drawn from the mold. The other outlet is located at the top and provides heat to the free surface by supplying a "new" molten metal that has just been introduced into the mold, uniformly and at a low flow rate, thus providing a high enthalpy Give a secondary flow. This type of nozzle is relatively inexpensive to manufacture, and is therefore very economically beneficial when such wear-out components must be replaced regularly.
[0015]
From the above, no matter what structure (straight or box-like) is used for the nozzle, the nozzle is fixed in its geometric configuration and therefore only with respect to one way of performing the casting operation, or It can only be optimized for the specific shape of the cast product. Therefore, this kind of method is unavoidable or unintentional, such as unavoidable work fluctuations or work changes inherent in current continuous casters, such as changes in casting speed, product shape changes, etc. It seems not suitable for.
[0016]
Electromagnetic actuators (brakes, accelerators, conditioners) are inherently free to use and are therefore suitable for following such variations. However, electromagnetic actuators are not optimized for any particular mode of operation. The electromagnetic actuator controls the flow of the liquid metal as the liquid metal is introduced into the mold, and then functions as an accelerator in some cases and as a flow brake in some cases. However, unlike the specific nozzle described above, the electromagnetic actuator distributes the inflow of molten metal between the upper area of the mold (area toward the free surface) and the bottom area (area in which the cast product is drawn). It has no ability to do it. Electromagnetic actuators are also very expensive in terms of investment costs and electrical energy consumption, and involve complex and costly improvements in mold technology that accepts electromagnetic actuators.
[0017]
Specifically, the object of the present invention is to provide molten metal to a continuous casting mold that can easily perform quick and accurate control that distributes the incoming metal flow between the top and bottom regions of the mold. It is to provide a steel making apparatus having means for feeding.
[0018]
In view of this object, the object of the present invention is an apparatus for supplying molten metal to a mold of a plant for continuously casting a product having a rectangular cross section such as a slab, which is parallel to the wide surface of the mold. A submerged inlet nozzle having an outlet for molten metal in or near the main casting surface, wherein the outlet is at least two separate types of outlets with different outflow directions, the apparatus further comprising: In order to form magnetic poles of opposite polarities opposite to each other on both sides of the main casting surface on a wide surface, and to form a moving magnetic field covering at least one type of outlet of the above type in a gap substantially surrounding the nozzle In order to be able to change the distribution of the total flow rate of the molten metal between the induction unit arranged beyond the wide surface of the mold and all the outlets of the nozzle, Of the one type of outlet area covered by a device which is characterized in that it comprises a means for adjusting the relative magnetic field strength for the other types of outlets.
[0019]
In one embodiment, the induction unit is an electromagnetic unit comprising at least one electromagnet.
[0020]
In another embodiment, the induction unit has a plurality of phase windings of the “moving magnetic field” type and is opposed to each other on both sides of the main casting surface, and each of the windings individually. And a means for adjusting the relative magnetic field strength comprises means for moving the position of the magnetic poles in the gap of the electromagnetic unit.
[0021]
It is also conceivable to use inductors (electromagnets or “moving magnetic field” type inductors) on only one side of the mold, but in this case the available electromagnetic power may be lost. In any case, in the present invention, the magnetic pole of the inductor must always provide a magnetic field oriented perpendicular to the wall of the mold on which the inductor is mounted. Otherwise, the desired effect cannot be obtained. Therefore, when two inductors are facing each other, the polarities of the facing magnetic poles are different in order to form a moving magnetic field. That is, the magnetic field lines join the two magnetic poles by extending perpendicular to the main casting surface where the metal flow is formed through the outlet of the nozzle located in the gap between the two inductors.
[0022]
The magnetic pole of the inductor is defined as the working surface area of the inductor where the magnetic field formed is the maximum. In the case of an electromagnet, the magnetic pole is the often protruding end of a wound ferromagnetic metal characterizing the device. In the case of a moving field type inductor with a plurality of phase windings, the magnetic pole does not have a fixed concrete configuration attached to a predetermined ferromagnetic body of the yoke, but the AC phase supplied to the conductor Depending on the instantaneous strength of the current and the phase difference between them, can be moved across the working surface of the inductor. Similarly, when the nozzle outlet is in a space region in the mold where the magnetic induction formed by the magnetic field is maximized, it may be said that the magnetic field “covers” the nozzle outlet.
[0023]
From the above description, according to the present invention, by appropriately adjusting the magnetic field strength of the nozzle outlet region (with respect to the magnetic field effect that can reach other outlet regions), in the region of the nozzle outlet covered by the magnetic field. It can be seen that the action of the magnetic field can be easily changed. This effect can be achieved by changing (increasing or decreasing) the magnetic field strength without changing the position of the magnetic pole that provides the magnetic field, or by changing the magnetic pole position on the wide surface of the mold while maintaining the magnetic field strength. This is achieved by changing. With respect to the size and distance of the magnetic poles used, the two types of outlets are widely separated in the nozzle body and the values of magnetic induction in their respective regions differ greatly, while for example over the nozzle outlet covered by a magnetic field In the case where the intensity of the magnetic field is maximum, the former operation mode described above is preferable. On the other hand, this is probably most often the case, but all the outlets are covered, and a magnetic field difference is obtained between the outlets by moving the magnetic poles only to achieve the desired result according to the invention in a well-defined manner. If possible, the latter mode of action described above is very suitable.
[0024]
Of course, in the case of an electromagnet, the movement of the magnetic pole is a frame fixed to the caster, and the caster can be moved over the surface of the mold to which the caster is mounted, and the caster can be stopped at a predetermined place. It can be obtained by movably mounting an electromagnet on a frame provided with a means that can be used.
[0025]
Also, in some cases, a benefit can be gained by dividing the inductor into two inductor portions. In this case, the inductor parts are arranged side by side along the same side of the mold, so that each inductor part controls the outlet on one side of the nozzle independently of the outlet on the other side of the nozzle. .
[0026]
Whatever embodiment is used, a magnetic field is used as a kind of non-physical valve to close the passage formed by one type of nozzle outlet and change the amount of outflow from the other type of outlet. It will be understood that the use is a basic idea of the invention. This action, acting directly on one type of outlet, is either due to the constant supply to the nozzle or in any case the supply is hardly affected by the action of the magnetic field. This has the effect of changing the distribution of the total flow rate between them. What is manufactured is a type of immersion inlet nozzle that can change its geometry without changing its shape.
[0027]
Preferably, the main outlet, i.e. the outlet with the greatest molten metal outflow (generally directed downward), is covered by a magnetic field. This is because the change in the effect of this magnetic field on the outflow at the main outlet is significantly greater than that at the outlet with less metal flow. In the following description, for the sake of clarity, it is assumed that a magnetic field covers the main outlet directed downward.
[0028]
In a preferred embodiment of the invention, a moving magnetic field is used that is movable vertically in the nozzle area and is formed by a given induction unit. In this case, the induction unit is a pair of inductors facing each other, and each inductor is a “linear motor stator with a moving magnetic field” type that is aligned so that the phases of the inductors are opposite, and the magnetic field lines are the same. A magnetic field directed in the direction can be formed (a unique condition for obtaining a so-called “moving magnetic field”), but its phase windings are connected to respective DC power sources that can be individually adjusted. As is known, such an induction unit can form a moving static magnetic field that can be positioned at a desired point in the gap, and thus at the opposite pole. Such a change in magnetic pole position can be achieved by simply adjusting the operating parameters of each power supply, i.e., in practice, simply adjusting the strength of the current supplied by the power supply. It is obtained by exciting. These adjustments, if necessary, quickly in actual casting, away from the casting equipment, in a totally safe and easy-to-understand manner for the operator, i.e. without danger and prevent proper execution of the casting operation It can be done precisely without any problems. Recall that this type of inductor structure has been known for a long time, as it is actually used in continuous casting of slabs as a means of moving molten metal across the mold height ( For example, see the aforementioned patents FR-A-2,324,395 and FR-A-2,324,397).
[0029]
Accordingly, the subject of the present invention is also a process for operating the preferred apparatus described above. In this process, the strength of the magnetic field is adjusted by moving the position of the magnetic pole of the induction unit or by changing the strength of the current supplied to the induction unit.
[0030]
The present invention can be more fully understood and further aspects and advantages will become more apparent when considered in view of the non-limiting examples given below by way of example only with reference to the accompanying drawings. .
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the figure, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0032]
The mold 1 is made of copper or a copper alloy and is actively cooled by circulating water around its outer wall, and receives a constant flow of molten metal 2 from above. The molten metal 2 is recovered downward by the mold 1 in the form of a semi-finished iron or steel product 3. Here, it is assumed that the molten metal 2 is recovered as a steel slab. When the steel slab 3 is removed from the mold, the center 4 is in a liquid state, but as a result of being brought into contact with the cooled inner wall of the mold, its outer periphery 5 has already solidified, particularly towards its surface. Water is sprayed directly and solidifies completely as it travels along the casting axis S through the lower stage of the casting plant. Through the immersion inlet nozzle 6 "new" metal flows into the mold. An upper portion of the inlet nozzle 6 (not shown) is fixed around a hot water outlet formed at the bottom of the tundish located at a certain distance above the inlet nozzle. Further, the bottom of the inlet nozzle 6 is immersed in the mold. The lower part of the nozzle is provided with outlets 7, 8 which open below the free surface 9 of liquid metal covered by a cover slug blanket 10. As shown, these outlets are oriented at the main casting surface and consist of two different types. That is, the main flow portion of the steel supplied to the mold is inclined by all the flows 11 in the direction of the main casting surface (the plane in the drawing) and toward the bottom of the mold, while being inclined downward. The main outlet 7 for delivering the liquid and the surface 9 is located on the upper side and is inclined toward the upper side, and in order to prevent a meniscus-like parasitic coagulation phenomenon (coagulation hook or the like) substantially in this inclination direction A secondary outlet 8 which delivers the remaining flow portion of the metal by means of a flow 12 directed to.
[0033]
As can be seen from the above, the expression “main casting surface” means a vertical central plane P passing through the casting axis S at the center of the mold and parallel to the broad surface 22 of the mold. In this case, FIGS. 1 and 5 are exactly in the main casting surface P. FIG. Another plane that is similar and is parallel to the narrow side surface 13 of the mold is referred to as a sub-cast surface. 3 and 4 are on the secondary casting surface.
[0034]
Of course, according to the fluid conservation law, the flow rate of the metal drawn through the bottom of the mold is equal to the flow rate of the liquid metal as a whole flowing into the mold through the nozzle 6. Since the drawing speed V is a casting parameter, this drawing speed V determines the inflow speed and thus the outflow speed of the liquid metal from the nozzle outlet in the product 3 having a predetermined cross section. As already mentioned, if the casting plant is a high-productivity plant (threshold of the drawing speed V is about 1.5 m / min), it is more than 100 times the extraction speed and the metal flow output by the nozzle outlet. Depending on the magnitude of the difference from the speed, the circulation flow that is inevitably formed in the mold rapidly becomes intense. Therefore, the turbulently circulated circulation loop also adds the reflection of the metal flow at the narrow surface 13 of the mold and greatly disturbs the free surface 9. These disturbances are harmful and must be suppressed or completely eliminated. However, by suppressing the turbulence, the inflow of heat transferred to the free surface 9 by the secondary flow 12 must not be adversely affected. The operation method of continuous casting is the “temporary” type, especially due to the change in casting speed, so the requirement to make the free surface flat and quiet and the “new” molten metal flowing from the nozzle Maintaining the desired balance between the requirement to heat the free surface by means of a nearly permanent task.
[0035]
Therefore, in the present invention, the induction unit including the pair of electromagnetic inductors 14 and 15 is disposed on each of the wide surfaces 22 of the mold so as to face the end portion of the nozzle. In these two inductors, the opposite magnetic poles have different signs, and form a transverse magnetic field perpendicular to the wide surface 22. As shown in FIGS. 1 and 3, this transverse magnetic field is located at the lower end M of the gap and covers an outlet 7 of the type at the lower end of the body of the nozzle 6. However, these inductors are formed so that their magnetic poles can move together in the gap. The moving direction in this case is perpendicular along the mold. This is because conductors 16. . . . This is because 17 'is arranged horizontally. With this integral movement of the inductor pole over a distance of about 10 cm or 15 cm, the transverse magnetic field also moves in the gap, correspondingly locally in the areas of the different outlets 7, 8 of the nozzle. Magnetic state changes. As a result, the metal flow emanating from these two types of outlets is again in the desired distribution and the overall flow remains unchanged or hardly changed. For this reason, in FIG. 3, M denotes the initial lower end position of the magnetic field in the gap, and N is perpendicular to the distance d in the direction of the outlet 8 that sends the metal flow upward. The final upper end position after moving to is shown.
[0036]
A pair of magnetic field movements is provided with a convex magnetic pole that serves as a support for the wire wound around it, and is mounted for translation along a frame fixed to the casting plant. The “electromagnetic” type inductor may be used. Therefore, such a configuration requires that the guidance unit physically move.
[0037]
Given such general conditions, it is preferable to select a magnetic field that can move within a given gap. It is known that such a possibility of selection is provided by a guidance unit, for example as schematically shown in FIG. The induction unit of FIG. 2 consists of one or two “moving magnetic field” type inductors provided opposite to each other on both sides of the wide surface 22 of the mold and having a plurality of phase windings. The inductors shown here are flat inductors of the “linear motor stator” type and have two phases (and thus two-phase windings). The conductors of these inductors are four straight copper bars 16, 17, 16 ', 17', which are parallel to each other and spaced horizontally. Each winding comprises two bars connected in series in opposite directions, allowing current to flow in opposite directions in these bars. Whether the bars to be connected are in close proximity, such as bar 17 and bar 16 'or bar 16 and bar 17' (inductor with adjacent poles), It is not important whether the connected bars are offset, such as bar 16 and bar 16 'or bar 17 and bar 17' (inductors with poles distributed).
[0038]
However, no matter what configuration is selected, it is important that each phase winding is an individual direct current (or rectified) power supply that is independent of the power supply of the other windings. Is only connected to. These individual power sources, indicated by reference numerals 18 and 19 in FIG. 2, may have their common neutral portion for convenience. These power supplies 18 and 19 may be integrated with the power supply unit 20 provided with the means 21a and 21b. The means 21a, 21b automatically adjust the strength of the current supplied from each power source 18, 19, for example, to maximize the strength of the current flowing through one winding and to disable the other winding. All intermediate adjustments can be made so that they can be used (zero current) and vice versa. Under these conditions, the flat inductor 14 (15) forms a static magnetic field, not a moving magnetic field, as usual, just by appropriately changing the intensity of the current flowing through the two windings, The magnetic poles forming this static magnetic field can move across the working surface of the inductor in a direction perpendicular to the conductor. If necessary, a detailed description of this type of inductor, and its mobile and static field mode operation, is described in PCT International Patent Application WO 99/30856 published in the name of the applicant.
[0039]
In FIG. 3, at the lower end position “M” of the magnetic pole, the current flowing through the windings 16 and 16 ′ becomes maximum, and the current flowing through the windings 17 and 17 ′ corresponds to zero. On the contrary, at the upper end position “N” in FIG. 3, the current flowing through the windings 17 and 17 ′ becomes maximum, and the current flowing through the windings 16 and 16 ′ becomes zero. Of course, the position of the magnetic pole of the inductor can be adjusted to an arbitrary height between these two maximum positions by combining the current strength using the adjusting means 21 provided in the power source 20.
[0040]
As clearly shown in FIG. 4, the two matched flat inductors 14, 15 are configured such that their respective opposing magnetic poles have opposite polarities. As a result, one magnetic field is applied to the other at any point in the gap between the two inductors. This configuration is of the “moving magnetic field” type. That is, as indicated by the arrow B, the magnetic field lines intersect the main casting surface P perpendicularly, that is, perpendicularly intersect the flow direction of the molten metal exiting the nozzle, thereby causing the magnetic pole of one inductor to move. It is coupled to the magnetic pole of the other inductor.
[0041]
Viewed from another angle, this same type of configuration is shown in FIG. The moving magnetic field formed by the magnetic poles of the inductors 14 and 15 decreases from the lower end position “M” at which the magnetic brake action to the flow from the main outlet 7 becomes maximum, and the magnetic brake action decreases at the main outlet 7 and the secondary outlet 8. The distance may be moved vertically by the distance “d” to the upper end position “N” corresponding to the increase.
[0042]
Of course, the present invention is not limited to the embodiments described above, but covers many variations or equivalents that satisfy the limitations set forth in the appended claims.
[0043]
Needless to say, the nozzle must have an outlet in the main casting surface of the mold so that the invention can be applied, but other outlets arranged diagonally in the direction of the corner of the mold, for example. You may provide in the other place of a nozzle. Actually, the more the outflow direction is orthogonal to the magnetic field lines, the greater the effect of the present invention. This is because the effectiveness of the resulting electromagnetic action is directly proportional to the vector product of the velocity vector and the magnetic field of the flow exiting the nozzle outlet.
[0044]
Similarly, the arrangement of the present invention is primarily intended to allow good management of the heat transferred to the free surface from the actual molten metal reaching the mold, and thus a specific outlet directed downwards. And another outlet directed upward is preferably provided in the nozzle. Nevertheless, the present invention is generally applicable to any nozzle whose outlets do not all have the same direction. This is because if the directions of the two outlets are slightly different, for example, if the angles of the outlets are different by a few degrees, the present invention can be applied strictly. However, if the two outlets are still far enough so that the transverse magnetic field can cover one outlet and not the other, or at least the transverse magnetic field covers both outlets The present invention can be applied if the two outlets are sufficiently separated so that at the same time they can be covered with induction values that are distinctly different from each other. Therefore, it goes without saying that this creates a difference in the magnetic field strength between any two points in the interior space of the mold for the long continuous casting, which is just the basis of the inventive idea of the present invention. Can be made.
[0045]
Thus, according to the present invention, good results can be obtained in the case of the above-mentioned “box” type nozzle, and the present invention can also be applied to a straight nozzle. The submerged inlet nozzle used for casting has at least two types of outlets (typically upper and lower) that differ in direction, and these outlets flow from the outlet parallel to the wide surface. It is a point to be exposed to. In other words, the present invention can be applied to, for example, a straight nozzle having different side outlets at the upper end and the lower end along the axis of the nozzle.
[0046]
In the above explanation, it was implicitly assumed that the magnetic field strength B remains constant. However, as already mentioned, the strength of the magnetic field may be changed by changing the strength of the supply current and by moving the magnetic field itself within the gap, simultaneously or separately.
[0047]
Similarly, as shown in FIG. 5, the inductor 14 (of course, the inductor 15 is also similar) may be divided into two identical portions 14a, 14b. These identical portions 14a, 14b are arranged in parallel on the same surface of the mold on both sides of the casting shaft S, and the casting nozzle is centered on the casting shaft S as is conventional. In this way, the lateral regions of the nozzle are “covered” independently of each other by the magnetic field that can act on the pouring metal streams 11, 12 away from these regions. By independently adjusting the guiding portions 14a, 14b, the symmetric flow of the molten metal in the mold can be further optimized so that the molten metal is acted on at the very moment it exits the nozzle. . Of course, such a result completely compensates for the main effect of the present invention that the total outflow of metal is distributed at the various nozzle outlets by vertically adjusting the magnetic poles at each induction portion 14a, 14b. It is obtained by doing. In such a version, each inductive portion is supplied with current by its own power supply (not shown), and if necessary, the various heights of the magnetic poles of each inductive portion can be adjusted, The intensity of the current flowing through the induction part can be changed individually.
[0048]
Further, as described above, a natural or artificial permanent magnet or electromagnet can be selected instead of the “moving magnetic field” type inductor.
[0049]
Further, the expression “individual DC power source” as used in the text of the specification does not necessarily mean an additional structurally independent individual power source to obtain two or three phases and a direct current. It also means a single multiphase power supply with a variable frequency set to zero. This type of multiphase power supply is well known. Such a multi-phase power source is of a type consisting of an inverter having a variable chopping threshold, and is usually used to operate an electric motor having a rotating magnetic field or a moving magnetic field. In the operation of such a power supply that uses one phase per winding to supply power to the windings of the inductor 14, the inverter is adjusted to zero frequency and such adjustments are made a predetermined number of times. Thus, it is desirable that the current intensity in each phase is obtained by windings connected to these phases.
[0050]
The preferred field of application of the present invention is the field of continuous casting of steel slabs as described above, but the present invention is also applicable to continuous casting of ordinary metals, and in particular, continuous casting of thin slabs. It is also applicable to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a mold for continuous casting of a steel slab, in which a molten metal supply device according to an embodiment of the present invention having one inductor for each mold surface is provided at the upper end, and the mold is viewed from the front. 1 schematically shows a vertical section in the main casting surface.
2 is a partial view of FIG. 1 showing the structure of a known type of flat inductor suitable for the implementation of the present invention and connected to a DC power source for implementation. .
3 is a vertical cross-sectional view along the vertical plane RR in FIG. 1, showing a “moving magnetic field” operation mode of the present invention when the mold is viewed from the side.
4 is a horizontal cross-sectional view along the horizontal plane Q-Q in FIG. 1, showing the “moving magnetic field” operation mode of the present invention as viewed along the casting axis.
FIG. 5 is a schematic view similar to FIG. 1, showing an embodiment of the present invention having two inductors arranged in parallel for each face of the mold.

Claims

An apparatus for supplying molten metal to a mold of a plant for continuously casting a product having a rectangular cross section such as a slab,
A submerged inlet nozzle (6) having an outlet for molten metal in or near the main casting surface (P) parallel to the wide surface of the mold, the outlet comprising at least two separate outlets with different outflow directions Type of outlet (7, 8), the device further
A magnetic field which forms magnetic poles having different polarities opposite to each other on both sides of the main casting surface (P) on a wide surface and covers at least one type of outlet (7) of the type of outlet (7, 8). A guiding unit (14, 15) arranged on the wide face of the mold to form in a gap substantially surrounding the nozzle (6);
The other type of outlet (8) of the one type of outlet (7) region covered by the moving magnetic field so that the distribution of the flow rate of the molten metal can be changed to a plurality of types at the outlet of the nozzle. And means (20, 21) for adjusting the relative magnetic field strength with respect to.

The device according to claim 1, wherein the induction unit is an electromagnetic unit comprising at least one electromagnet.

The induction unit has a plurality of phase windings of a moving magnetic field type, and inductors (14, 15) facing each other on both sides of the main casting surface (P), and each of the windings individually The means (20, 21) for adjusting the relative magnetic field strength comprises means for moving the position of the magnetic poles in the gap of the electromagnetic unit. The apparatus of claim 1, wherein:

The apparatus according to claim 1, wherein the induction unit comprises at least one permanent magnet.

4. A device according to claim 2 or 3, characterized in that the means for adjusting the relative magnetic field strength comprises a device for changing the strength of the current supplied to the induction unit.

Device according to claim 2 or 4, characterized in that the means for adjusting the relative magnetic field strength comprises a configuration in which the magnet or electromagnet can be moved in a sliding state.

The means for moving the position of the magnetic pole in the gap comprises means for individually adjusting the strength of the direct current supplied individually to the phase windings of the inductors (14, 15). The apparatus according to claim 3.

The guide unit comprises two similar parts (14a, 14b) provided on both sides of the main casting surface (P) and arranged in parallel on both sides of the casting shaft. The apparatus as described in any one of.

A plurality of lower main outlets (7) directed at the bottom of the mold and a plurality of upper sub outlets (8) directed upwards in the main casting surface (P). The device according to claim 1, wherein the device is a nozzle.

10. A device according to claim 9, characterized in that the lower main outlets form exactly the same outlet.

A method for supplying molten metal to a mold of a plant for continuously casting a product having a rectangular cross section by operating the apparatus according to claim 1, wherein the relative magnetic field formed by the magnetic poles of the induction unit is A method wherein the strength is adjusted by moving the position of the magnetic pole.

A method for supplying molten metal to a mold of a plant for continuously casting a product having a rectangular cross section by operating the apparatus according to claim 1, wherein the relative magnetic field formed by the magnetic poles of the induction unit is A method wherein the strength is adjusted by changing the strength of the current supplied to the induction unit.