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JPH01299747A - 注入ノズル,連続鋳造方法および湯面レベル制御装置 - Google Patents

注入ノズル,連続鋳造方法および湯面レベル制御装置

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Publication number
JPH01299747A
JPH01299747A JP63131093A JP13109388A JPH01299747A JP H01299747 A JPH01299747 A JP H01299747A JP 63131093 A JP63131093 A JP 63131093A JP 13109388 A JP13109388 A JP 13109388A JP H01299747 A JPH01299747 A JP H01299747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection nozzle
linear motor
molten iron
nozzle
continuous casting
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.)
Granted
Application number
JP63131093A
Other languages
English (en)
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JPH0453610B2 (ja
Inventor
Keisuke Fujisaki
敬介 藤崎
Shiro Sukenari
祐成 史郎
Noriyuki Kanai
金井 則之
Hideyuki Misumi
三隅 秀幸
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP63131093A priority Critical patent/JPH01299747A/ja
Priority to EP19890905753 priority patent/EP0374260A4/en
Priority to KR1019900700078A priority patent/KR920004689B1/ko
Priority to AU35654/89A priority patent/AU608445B2/en
Priority to US07/459,822 priority patent/US5027885A/en
Priority to PCT/JP1989/000493 priority patent/WO1989011362A1/ja
Publication of JPH01299747A publication Critical patent/JPH01299747A/ja
Publication of JPH0453610B2 publication Critical patent/JPH0453610B2/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タンディツシュから溶鉄を鋳型に注入する注
入ノズルに関し、特に、その側面に対向してリニアモー
タを配置してリニアモータから電磁力を溶鉄に作用させ
て注入溶鉄の流量を調整する場合に望ましい注入ノズル
およびその注入ノズルを使用した連続鋳造方法並びにそ
の注入ノズルを使用した連続鋳造機の湯面レベル制御装
置に関する。
〔従来の技術〕
一般にタンディツシュからノズルを介して鋳型に溶鉄を
注入する連続鋳造法において、注入溶鉄の流量を調整す
るのに使用されている手段は、スライディングノズルお
よびタンディツシュ内のストッパーが使用されている。
これらの汎用の流量調整手段は、注入流量制御の操作端
としてみると、応答特性が悪くかつ再現性も良くない等
の短所を持っている。近年研究開発が盛んになってきた
薄スラブ連続鋳造機では、鋳型内湯面レベルの安定性に
対する要求が厳し〈従来より1桁程度高い応答性と信頼
性が求められている。
注入流量制御システム全体の応答性および信頼性は主に
検出端と操作端のそれら特性によって左右されることが
知られている。応答性の裔い操作端として古くからリニ
アモータ等電磁力を溶鉄に作用させる手段が知られてい
る。
リニアモータの連続鋳造への適用を提示するものとして
、実公昭44−17619号公報があり、それは、タン
ディツシュを2つの槽に分け、その借間にリニアモータ
を配置してノズル直上の槽の湯面レベルを一定に調整す
る技術を開示するものである。しかしこの制御システム
は、システム全体としては応答性が良くならないタイプ
の特殊なリニアモータの使い方に留まる。
リニアモータは注入ノズルの側面に配置する方が制御シ
ステムの応答性が高くなるのでそうしたいのであるが、
一般に注入ノズルは円形の断面をしており、矩形断面の
リニアモータをその側面に配置しても、リニアモータと
ノズル内溶鉄の間のギャップが大きすぎて電磁力の効率
が悪くて実用にならない状況にあった。
ノズルの形状を考慮したものに俗称フラットノズルと呼
ばれる断面形状が偏平なものがあり、特開昭60−12
264号公報にその一例が開示されている。
従って、フラットノズルとリニアモータの組み合わせに
おいて、電磁力を注入溶鉄に作用させてその流量を調整
する方法が実用化の方向に1歩前進したと思われる。
〔発明が解決とようとする課題〕
薄スラブ連続鋳造機が要求する鋳型内の湯面制御を開発
するに際して、リニアモータを注入ノズルの側面に配置
することにより操作端として充分な性能を持たせる技術
がポイントになる。
前記先行例である、実公昭44−17619号公報の鋳
型向流量制御システムでは、リニアモータの配置が、そ
の当時は注入ノズルが丸形断面の為、タンディツシュ内
の特殊な所にならざるを得なかったので、直接ノズル内
注入流量を調整するのでなく、ノズル直上の槽内の場面
レベルを一定にすることにより注入流量を一定値とする
1間接的な方法である為に、薄スラブ用としては使用不
可能なものであった。
またリニアモータはフラットノズルとの組み合わせによ
り、リニアモータ間のギャップが挟まり、電磁力作用の
効率が向上して実用化に一歩近づいたけれども、それだ
けでは、薄スラブ連続鋳造機用の操作端としてまだ不十
分な機能である。
それは、第1にノズル内溶鉄流量を零にすることつまり
注入を停止することができないことであり、第2にノズ
ル内溶鉄の幅方向の速度分布が、リニアモータからの電
磁力を強く作用させる程、ノズル内中央部分の流速は大
きく変化するが端部に近い程流速の変化は小さく、側端
部では大きな電磁力を作用させても流速を完全に止める
ことはできないことである。この間層は従来より縁効果
と呼ばれている問題であり、溶鋼においては今だに充分
な解決手段が提示されていないものである。
〔課題を解決するための手段〕
リニアモータを側面に配置した耐火性注入ノズルにおけ
る前述の如き縁効果を解決するものとして、注入ノズル
を次のように工夫した。すなわち、両側面に対向して、
注入溶鉄に注入方向の進行磁界を作用させるリニアモー
タを配置すると共にタンディツシュから注入溶鉄を内側
を介して鋳型に注入する連続鋳造機における注入ノズル
において:前記注入ノズルの長手方向および前記リニア
モータ間の磁力線の方向に直角な第3の方向における前
記注入ノズルの内壁が前記溶鉄に耐久性のある導電性物
質であることを特徴とする連続鋳造機におけるリニアモ
ータ用注込ノズル。
この注入ノズルのより望ましい形態は、はぼ矩形をし、
その短辺側の内壁が耐久性のある導電性物質であり、長
辺側にリニアモータが配置された注入ノズル、および、
前記導電性物質がZrB2または炭素である注入ノズル
、である。
また、該注入ノズルを使用する連続鋳造では、注入ノズ
ルの長手方向および前記導電性物質の相対する内壁を結
ぶ方向に直角な第3の方向における注入ノズルの側面に
対向してリニアモータを配置し、前記リニアモータに流
す電流の大きさまたは周波数を操作することにより前記
注入溶鉄の流量調整を行う。
更に前述の注入ノズルを使用する、場面レベル制御装置
は、タンディツシュから溶鉄を鋳型に注入する前述の如
き注入ノズル、すなわち、長手方向および前記リニアモ
ータ間に流す磁力線の方向に直角な方向における注入ノ
ズルの相対する内壁に溶鉄に耐久性のある導電性物質を
設けた注入ノズルと、このノズルの側面に対向して配置
したリニアモータと、錫型内の溶鋼レベルを測定する湯
面レベル計と、目標湯面レベル値の設定値を取り込んで
湯面レベル測定値との偏差値を求め、偏差値に応じてリ
ニアモータに流す電流、電圧または周波数の内少なくと
も一つを操作する操作量を算出して出力する制御演算部
と、制御演算部からの出力値を受け取って、リニアモー
タに流す電流。
電圧または周波数の内少なくとも−っを操作するインバ
ータとで構成した場面レベル制御制御装置、である。
〔作用〕
本願の発明者は、第3a図(横断面図)および第3b図
(縦断面図)に示すようにリニアモータ2.2′ をフ
ラットノズル3の側面に対向して配置し、場面レベル制
御は外して、種々実験を繰り返した結果、耐火性の注入
ノズルではフェーズドシリカおよびアルミナグラファイ
トの材質では緑効果が大きくてとても注入流量を停止で
きないことを確認した。そこで発明者達がそのメカニズ
ムの解明を試みた。
リニアモータ2,2′ を注入ノズル3の両側面に配置
すると、第2図、第3a図および第3b図に示すごとく
、溶鉄流方向Xに垂直な方向yに。
溶鉄流方向Xに時間と共に移動する移動磁界B。
を印加し、その磁界BOの移動速度と溶鉄流速Vに依存
した誘導電流と印加移動磁界とのベクトル積による電磁
力(フレミングの左手の法則)が溶鉄に加、減速力とし
て溶鉄流れ方向Xに作用する。
その電磁力を調整すると溶鉄の流量が変化するから、そ
の電磁力を調整するには、リニアモータの移動磁界の大
きさおよび移動速度を変えればよい。
従って、リニアモータの移動磁界の大きさおよび移動速
度は電気的な変化で高速でできるので応答性も高くでき
る。
第3a図および第3b図のようにリニアモータ2.2′
 を配置すると、第4a図に実線矢印で示すように渦電
流が流れると想像される。その渦電流にフレミングの左
手の法則を適用すると、その渦電流の流れる方向に直角
な方向に電磁力が作用するのでその電磁力の内、溶鉄の
流れ方向Xにおける成分は、第3a図中にAで示すグラ
フのようになり、縁効果(中心部が大で縁部が小)の発
生を示している。
そこで発明者達が1種々検討をし、実験を繰り返した結
果、この縁効果対策としては、リニアモータ2,2′ 
側の改造では根本的に解決せず、注入ノズル3の構造を
、第3a図および第3b図に示すようにノズル3の一部
に導電性物fflを溶鉄と常に接触するように置換する
ことが最も望ましいことであることを見い出した。なお
、第3a図は、タンディツシュ6から鋳型7を見る方向
(上から下)の、ノズル3の横断面を示し、第3b図は
、ノズル3の短辺側から見たノズル3の縦断面を示す。
リニアモータ2,21 からの磁力線は、第4a図およ
び第4b図の紙面に垂直な前面より裏面方向にあるいは
その逆方向(すなわちy方向)に流れている。その磁力
線の流れている部分に前記導電性物質1を、溶鉄の注入
方向Xおよび磁力線の方向yに直角な方向Z、つまり第
4b図では、ノズル3の左右の斜線部分に配置すると、
そこに生じる渦電流は、その導電性物質1内にも生じて
ノズル3内表面部における渦電流を大きくしかつ内表面
に直角にするので、第4b図に実線矢印で示すように、
大きな横長の楕円形のようになるので、その下方にBで
示すグラフのように、電磁力の内。
溶鉄の注入方向(x)成分が作用するようになると共に
、ノズル3内表面部での電磁力が大きくなる。したがっ
て、上述の縁効果がかなり改善される。
さて、ノズル3内壁に使用される導電性物質1は、溶鉄
の導電率に近いものが望ましいが、検討によると、溶鉄
の導電率の1710以上であることが推奨される。
前述したように現在実用の注入ノズルの材質は。
フェーズドシリカまたはアルミナグラファイトが主流で
あり、アルミナグラファイトは導電性の特性を示すが溶
鉄の導電率の1/10以上を満足するものに当らないし
、フェーズドシリカは絶縁物に属する。
そこで、フェーズドシリカで作られた注入ノズル内の相
対する内壁に鋳鉄板を挿入して、テストした結果、予測
通りに縁効果はかなり解消され、効率も向上したが、注
入時間が長くなると共に鋳鉄は溶けていってしまった。
また、その厚みも厚い程望ましいが工業的には製造方法
により上限値が自ずと決まるものであり。
ノズル3の長手方向Xでみると第3b図に示すように、
少なくともリニアモータ2−.2’ の垂直方向Xの配
置部分には導電性物質1を設けるべきで、できればリニ
アモータ2,2TのX方向の長さ以」二にするとその効
果が充分に発揮される。またノズル3の幅方向2でみる
とリニアモータ2,2Lの幅は、溶鉄の幅よりも広いこ
とが望ましい。
また、上述したノズルを使った湯面制御装置を第5図に
示す、この湯面制御装置は、鋳型7内の湯面レベルを湯
面レベル計8で測定し、レベル目標値との偏差に応じて
た、リニアモータ2,2゛に流れる電流(または電圧)
値をインバータ9に指令するとそめ電流値にもとずいた
電磁力が、第4b図に示すように導電性物質1を装備し
たノズル3内の注入溶鉄に作用して注入流量をrJRa
して、鋳型内の湯面レベルを一定に制御するものである
前記電流値のかわりに周波数を操作してもよい。
第1a図、第1b図、第1c図および第1d図は、第5
図のA−A断面図における各種のバリエーションを示す
ものである。第1a図は円形ノズル3の、リニアモータ
2,2゛間のノズル内壁の内、左右方向部分に外壁まで
到達しないように斜線部分に耐火性の導電性物質1を設
けたノズル3を示している。また第1b図は、第1a図
と同様にして、導電性物alが左右の内壁より外壁まで
の斜線部分に置き換えたノズル3であり、斜線部分以外
の部分はフェーズドシリカでもアルミナグラファイトで
もあるいはその他のあまり導電率の高すぎるものでなけ
ればよい。もちろんノズル3の内側を紙面の表面から裏
面に溶鉄が流れる。
第1c図はフラットノズル3の例であり、第1a図と同
じ記号のものは同じものを示している。
斜線部分の導電性物質1は左右の内壁に接して設けてい
る。
第1d図は第1c図とよく似た例であるが導電性物質l
が左右で内壁より外壁まで貫いている所が第1c図と異
なる所である。
ここで、導電性物質1の相対する内壁を結ぶ方向2とは
、第1a図、第1b図、第1C図および第1d図におい
て、左右の導電性物質1の中心を結ぶ方向2であり、具
体的には水平方向Zがそれに当る。この水平方向2は注
入ノズル3の長手方向(第1a図、第1b図、第1C図
および第1d図では紙面の表裏方向)および、リニアモ
ータ2゜2′間に流れる磁力線の方向y(第1a図、第
1b図、第1c図および第1d図では上下方向)に直角
な方向2である。
〔実施例1〕 第5図に示すように、小型タンディツシュ5または溶融
金属容器の下に注入ノズル3をつけ、その両側面にリニ
アモータ2,2′ を配置し、ノズル3の吐出口の下に
鋳型7にかわって溶融金属鍋を置き、その下に重量計を
配置した。第5図に示されている湯面レベル計8をはず
し、レベル目標値のかわりにリニアモータ2,2′ に
かける電圧を調整できるようにした。
使用した注入ノズル3は第1C図の形状のものである。
ノズル材質はフェーズドシリカであり。
導電性物質1はZrB2である。溶鉄が流れるノズルの
内側寸法は7■(厚み)x97m(幅)であり、耐火物
である導電性物質lの寸法は7■(厚み)×201(幅
) x 800m (長さ)を両側に配置した。
そして、使用したリニアモータ3の仕様は第1表に示す
通りである。
第1表 型式    二部側式リニアモータ ボールピッチ: 225+m 極数    :2極 線電流   : 160A 線間電圧  : 220V 周波数   :60Hz 鉄心績み厚 : 120m 鉄心間距離 ニア8m 第1表のリニアモータを前記注入ノズルの両側に配置し
て、リニアモータに電圧をオン時の流速とオフ時のとき
の流速を求めた後、前記注入ノズルを比較例としてフェ
ーズドシリカの材質で内側寸法を同じ<7mC厚み)×
97■(幅)としたのに置換して、同様に第1表の条件
でリニアモータから溶鉄に電磁力を作用させたオン時の
流速とオフ時の流速を求めて比較した。
その結果、〔1−(オン時の流速/オフ時の流速)〕×
100が、本実施例では37%、比較例では19%、と
なり、本実施例は比較例の約2倍の効率を示している。
〔実施例2〕 第5図に示すタンディツシュ6にストッパーをつけて、
フラットノズル3の両側に、実施例1と同じノズルおよ
びリニアモータを両側に配置すると共に、場面レベル計
に市販のCOD素子を使用した光学式湯面レベル計を配
置した。
更に、マイクロコンピュータを使用して、前記湯面レベ
ル測定値とレベル目標値の偏差値に応じた電流操作指令
値をインバータ9に与えて、リニアモータ2,2′ の
線電流を操作してリニアモータ2,2′ からの電磁力
を調整して湯面レベルが目標値になるようにした。鋳型
7として50m(厚み)X200am(幅)の寸法で、
3m/分の鋳造速度で連続鋳造した結果、従来の渦流式
レベル計とストッパーの操作による制御システムに比し
て、湯面レベルの変動幅が1/2に減少した。
〔発明の効果〕
本発明では、注入ノズルをその内壁の特定方向に配置し
て、リニアモータと組み合わせることにより、リニアモ
ータがその注入ノズル内の溶鋼に作用させる効率が大き
く向上すると共に、リニアモータに流す電流を大きくす
れば、注入ノズル内の溶鋼流を停止することも可能にな
る。
またこの注入ノズルを使用し、リニアモータと組み合わ
せた上で湯面レベル計とも組み合わせた鋳型内湯面レベ
ル制御装置によれば、従来の場面レベル制御装置に比し
て場面レベル変動幅が大幅に小さくなる。更に光学式レ
ベル計のような応答特性の速いものと組み合わせた湯面
レベル制御装置は、全体の応答性が高いので、最近研究
がさかんな薄スラブ連続鋳造機に適用が可能となる。更
に、リニアモータが溶鋼に作用させる電磁力の発生効率
が向上したので、リニアモータの容量を小さくできると
共に寸法も小型にできる。リニアモータの寸法の小型化
によって、長さが縮まると。
それにつれて注入ノズルの長さも短かくでき、これはコ
スト、応答性、予熱方法等に多大な効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図、第1c図および第1d図は。 それぞれ本発明の注入ノズルの一実施例の横断面図、第
2図は、本発明の注入ノズルの導電性物質と溶鉄流方向
等の相関を示す説明図、第3a図および第3b図は本発
明の注入ノズルの一実施例の横断面図および縦断面図、
第4a図および第4b図は、注入ノズルの両側に配置し
たリニアモータの電磁力を溶鉄に作用させた時に溶鉄に
生ずる渦電流を推測して示す縦断面図であり第4a図は
従来の注入ノズルの場合を第4b図は本発明の注入ノズ
ルの場合を示す。 第5図は1本発明の注入ノズルおよびリニアモータの配
置をベースとし、それらを場面レベル計と組み合わせた
鋳型内の湯面レベル制御装置の構成概要を示すブロック
図である。 1:導電性物質       2.2’  :リニアモ
ータ3:ノズル            5:ノズル内
空間6:タンディツシュ        7二鋳型8:
場面レベル計        9:インバータlO:力
率改善用コンデンサ 特許出願人新日本I2鐵株式會社 声3a図 声4a図      声4b図 線部;胞港砿    尿部:辱旧色

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)両側面に対向して、注入溶鉄に注入方向の進行磁
    界を作用させるリニアモータを配置すると共にタンディ
    ッシュから注入溶鉄を内側を介して鋳型に注入する連続
    鋳造機における注入ノズルにおいて、: 前記注入ノズルの長手方向および前記リニアモータ間の
    磁力線の方向に直角な第3の方向における前記注入ノズ
    ルの内壁が前記溶鉄に耐久性のある導電性物質であるこ
    とを特徴とする連続鋳造機におけるリニアモータ用注入
    ノズル。
  2. (2)前記ノズルの形状がほぼ矩形であり、その短辺側
    の内壁が耐久性のある導電性物質であり、長辺側にリニ
    アモータが配置された前記特許請求の範囲第(1)項記
    載の連続鋳造機におけるリニアモータ用注入ノズル。
  3. (3)前記導電性物質がZrB_2または炭素であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第(2
    )項記載の連続鋳造機におけるリニアモータ用注入ノズ
    ル。
  4. (4)注入ノズルの相対する内壁が溶鉄に耐久性のある
    導電性物質である注入ノズルを介してタンディッシュか
    ら溶鉄を鋳型に注入するに際し、前記注入ノズルの長手
    方向および前記導電性物質の相対する内壁を結ぶ方向に
    直角な第3の方向における前記注入ノズルの側面に対向
    してリニアモータを配置し、前記リニアモータに流す電
    流の大きさまたは周波数を操作することにより前記注入
    溶鉄の流量調整を行うことを特徴とする連続鋳造方法。
  5. (5)タンディッシュから溶鉄を鋳型に注入するノズル
    と、前記ノズルの側面に対向して配置したリニアモータ
    と、前記鋳型内の溶鋼レベルを測定する湯面レベル計と
    、目標湯面レベル値の設定値を取り込んで前記湯面レベ
    ル測定値との偏差値を求め、前記偏差値に応じて前記リ
    ニアモータに流す電流、電圧または周波数の内少なくと
    も一つを操作する操作量を算出して出力する制御演算部
    と、前記制御演算部からの出力値を受け取って、リニア
    モータに流す電流、電圧または周波数の内少なくとも一
    つを操作するインバータとで構成した湯面レベル制御装
    置において: 前記注入ノズルを、その長手方向および前記リニアモー
    タ間に流す磁力線の方向に直角な方向における注入ノズ
    ルの相対する内壁に溶鉄に耐久性のある導電性物質を設
    けた注入ノズルとしたことを特徴とする連続鋳造機の湯
    面レベル制御装置。
JP63131093A 1988-05-16 1988-05-28 注入ノズル,連続鋳造方法および湯面レベル制御装置 Granted JPH01299747A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63131093A JPH01299747A (ja) 1988-05-28 1988-05-28 注入ノズル,連続鋳造方法および湯面レベル制御装置
EP19890905753 EP0374260A4 (en) 1988-05-16 1989-05-16 Injector for high speed thin continuous casting machine and pouring control method
KR1019900700078A KR920004689B1 (ko) 1988-05-16 1989-05-16 고속형 박육 연속주조기의 주입장치 및 주입 제어방법
AU35654/89A AU608445B2 (en) 1988-05-16 1989-05-16 Injector for high speed thin continuous casting machine and pouring control method
US07/459,822 US5027885A (en) 1988-05-16 1989-05-16 Injection apparatus and injection control method for high-speed thin plate continuous casting machine
PCT/JP1989/000493 WO1989011362A1 (en) 1988-05-16 1989-05-16 Injector for high speed thin continuous casting machine and pouring control method

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JPH0453610B2 JPH0453610B2 (ja) 1992-08-27

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0810047A3 (en) * 1996-04-29 1999-01-07 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Method and apparatus for magnetically braking molten metals
CN106457368A (zh) * 2014-05-21 2017-02-22 诺维尔里斯公司 混合喷射器喷嘴和流量控制装置

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