JPS58100953A - 電磁「かく」伴制御装置 - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は電磁攪拌制御装置に係り、特に連続鋳造設備の
鋳型内に設置される電磁攪拌装置の攪拌力を鋳造条件の
変化に対して最適に調整するに好適な電磁攪拌制御装置
に関する０ 発明の技術的背景 連続鋳造設備において、鋳片の品質向上のために鋳型内
鋳片の溶融部を電、磁力で攪拌する装置として、電、磁
攪拌装置が用いられる０１１Ｍ、磁攪拌装置は良く知ら
れる如く、多相９：流電流によって作らｒする移動磁界
あるいは回転磁界による磁束が鋳型内鋳片の溶融部を横
切るとき、誘起型、圧を生じこれにより流れる電流と前
記磁束との相互作用により発生した霜１磁圧力により溶
鋼に流体運動を生じるという原理を利用した装置である
。電磁攪拌装置による鋳片の品質向上の効果は鋳片の凝
固界面における溶鋼に印加される攪拌エネルギーに依存
スル。ｆｆｌ拌エネルギーは溶鋼に生じる攪拌流速と撹
拌力が働く時間の積であり、一定の鋳造条件では、後に
絆述する如＜、１＊、磁攪拌装置に給電される多相交流
電源の出力周波数及び出力電流〒定まる。

第１図はかかる原理に基〈従来の電磁攪拌制（財）装置
の概略構成図で、同図中１は鋳型３内に送入された溶鋼
、２は溶鋼１の鋳型３との接面で形成され７Ｉｒ＃固殻
、４は電磁力により鋳型３内の溶鋼ＩＫ流体運動を生じ
させるための電磁攪拌装置、５は電磁攪拌装置４に多相
タ：流州、源を与える電源、６は鋳型３の冷却の為に用
いられる冷却水の流路、１３は電源５の電流値を設定す
る電流設定器、１４は電源５の周波数を設定する周波数
＆定器である。

かかる構成に於いて、鋳型３内の溶鋼ｌの攪拌エネルギ
ーを適正に設定する場合は、電、磁攪拌装置４に多相交
流α源を与える電源５の周波数設定器１４で設定可能な
周波数ｆを一定にして設定出力電流工を電流設定器１３
で調整していた。

背景技術の問題点 しかし、なから、かかる構成に於いては、＠型条件が変
化し、鋳型３内の凝固殻の厚みが変化した場合、凝固界
面における攪拌エネルギーが変わるという欠点を有し、
借拌効来の最適性、安定性が望めないという問題点があ
る。

耗ｊ下に、この理由を説明する。今、鋳型３内の電、磁
攪拌装菅４の表面より距離Ｘの位置にある溶鋼を通る移
ａ磁界又は回転磁界による磁束密度をＢ　、誘導により
生じる電、流密麿を１　、磁束密Ｘ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｘ度Ｂ　及び電流密度ＩＸの相乗効果により発
生する電磁圧力をＰ　、及び電磁圧力ＰＫにより発生す
る流体の速度、つまり流速ｆｖＸとし、更に電磁攪拌装
置４の表面の磁束密度をＢ。とする。この場合、流速■
　はベルヌーイの定理より■　ｃｃ劃−・・・・・・（
１） ｘ　　　　　ｘ となる。ここで電磁圧力Ｐｘは市、磁気学の教えるとこ
ろにより Ｐ　　＝ｉ　・Ｂ　　　　　　　　　・・・・・（２）
ｘ　　　　　ｘ　　　ｘ となるが、ｉ（流密度ｉＸは移動磁界又は回転磁界によ
る磁束の位置変化速度による誘起電圧に依存するので、
電１磁撹拌装置４の電源５の周波数をｆとすると、移動
磁界又は回転磁界の速度は周波数ｆに比例することから １ｃｘ−Ｂ＝ｆ−・−・−（３） ｘ　　　　　ｘ となる。従って、（１）式、儲）式、　（３）式より流
速■、は ｖ　ＯＣＢ　−ρ−・・・・・・　（４）Ｘ となる。

ここで、電磁攪拌装置４０表面より鋳型３の表面までの
距離をｄｌ　、鋳型３の材料の比抵抗をρ１゜比透磁率
をμｍ　とし、鋳型内溶鋼１の比抵抗をρ２゜比透磁率
を／ｌ　２　とすると、磁束密度Ｂｘは表皮効果により の関係式に従って減衰する。ここで、δ３．δ、は浸透
厚と呼ばれ の関係があることは良く知られている。また、比透磁ホ
μｍ、μ２は通常１ｉ″であるので、（５）式（６）式
より となる。ところで表面磁束密度Ｂ。は１Ｍ、磁攪拌装［
４の起磁力に比例する。起磁力は電１源５の出力電随工
に比例するので、 ＢＣ，ｃＫＩ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・ｌ）Ｊ’１となる。従って、（４）式、（５）式、（
７）式、（８）式より溶鋼の流速ｖｘ　は となる。鋳型３内の溶鋼ｌの凝固殻２の平均厚みをｄ、
とすると、Ｘ　＝　ｄ、＋（１；　、すなわち凝固界面
における溶鋼１の流速■　は（９）式よりとなる、 即ち、流速■８は電源の出力電流Ｉ及び周波数　′ｆの
みならず凝固Ｎａ２にも依存する。従って鋳造条件の変
化、例えば鋳片引抜の変化、鋳型冷却条件の変化により
凝固殻２の厚みが変化すれば、電磁攪拌装置の電源周波
数、′＠１流が一定であって４１＃固界面の攪拌流速は
変化することになり好オしくない。

発明の目的 従って、本発明の目的は上記従来技術の欠点に鑑み、鋳
造条件の変化による凝固厚の変イヒに対しても、凝固界
面の攪拌１Ｍ速を所定の値に自動修正することを可能な
らしめると共にかかる目的で電源周波数及び電源電流ｔ
Ｘ整する場合に、電源電流ｆ最小にすることを可能なら
しめた連続鋳造設備の電磁攪拌制御装置を提供するにあ
る。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明では電磁攪拌制御装
置を連続鋳造設備の鋳型内に設置され、鋳型的鋳片の溶
融部を攪拌する電、磁攪拌装置と、鋳型を冷却する冷却
水の流量ｖｗ　を検出する流量検出装置と、鋳型入側の
冷却水の水温θ、を検出する温度検出装着と、鋳型出側
の冷却水の水温θ２を検出する温度検出装着と、鋳片の
引抜速ｉｖを検出する引抜速度検出装置と、鋳片の溶融
部の撹拌流速ｖ６　　を設定する攪拌流速設定装置と、
冷却水の流１）ｖｗ、水温θ１．θ２．引抜速度Ｖ、攪
拌流速ｖ６　に基いて電源周波数ｆｉびに電流工の少な
くとも一方を算出して出力する演算装置と、演杓装置の
演算結果に基いて電磁攪拌装置の電流並びに周波数を制
御する電源装置とで構成するものである。

発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第２図は本発明の一実施例に係る電磁攪拌制御装置の概
略構成図であり、前記第１図と同一部分は同一符号が付
されている０同図中７は冷却水の流路６内の冷却水流量
を検出する冷却水流量計（流量検出装置）、８は冷却水
の流路６０入ロ側の冷却水温度を検出する入側温度検出
装置、９は冷却水の流路６の出口側の冷却水温度を検出
する出側温度検出装置、１０は鋳型３より鋳片を引抜く
速度を検出する鋳片引抜速度検出装置、１２は攪拌流速
ｖ８　　を設定する攪拌流速設定装置、１１は冷却水流
量計７、入側温度検出装置８、出側温度検出装＃９、鋳
片引抜速度検出装＠　１０　、攪拌流速設定装置１２の
各出力を演算して１源５の出力である多相交流電源の周
波数ｆ並びに電流工ｆ：設定する演算装置である。

かかる構成に於いて、その動作′ｆ：説明する前に、。

動作の前提となる理論的な根拠を説明する。

〇（９式における凝固殻２の平均厚みｄ２は溶鋼１が受
ける鋳型３よりの抜熱量に比例することから、鋳型３内
の冷却水の流量をＶ　、冷却水入側温度をθ１　、冷却
水出側温質を０２とし、鋳片の引抜速度をＶとすると となる。そして、α（り式、αυ式よりとなる。ここで
、Ａは鋳型材料の物性、鋳型３内の電、磁攪拌装置１４
の取付付量で定まる定数、Ｂは鋳片の物性と冷却条件よ
り定まる定数である。、０カ式より亀流工は となる。ここで、Ｃは溶鋼１の流体的特質を定める定数
である。０３１式右辺は市、源周波数ｆの増加に対し減
少する因数と増加する因数を持つので、適当々周波数ｆ
に対して最小値を持つことは明らかである。従って、こ
の電流工を最小にする周波数ｆは より明らかな如く 又は で与えられる。このとき電流工の最小値工ｍｉｎは０■
式、　（１５＋式より となる。但し、Ｄ＝２．７２０である。

即ち、鋳型冷却水の水１“■　、入側水温θ１　。

出側水温θ、及び鋳片の引抜速度ｖｆ検出し、定数Ａ、
Ｂ、Ｄを与え０６）式、０７）式で与えられる周波数及
び電流で電１磁攪拌装＃４に起磁力を与えれば、最小の
電源電流で所定の凝固界面の攪拌流速を与えることがで
きる。

かかる動作原理に基いて、次に第２図の構成を有する本
実施例の電磁攪拌制御装置の動作を説明する。

鋳型３内に設置された電磁攪拌装置４は電源５より給電
されることにより回転又は移動磁界を生じ、鋳型３内の
溶鋼１′ｆｔ攪拌する。溶鋼１は鋳型３より抜熱される
ことにより鋳型３に接した部分に凝固殻２を生じる。鋳
型３は冷却水により冷却されるが、流量１！＋７で流路
６内の冷却水流ｔｖ。

が、入側温度検出装置８で冷却水出側温度θ、か。

出側温度検出装［９で冷却水出側温度θ、がそれぞれ検
出される。一方、鋳片の引抜速度Ｖは鋳片引ｖｊ速度検
出装置１０て検出される。、凝固殻２の溶鋼１と接する
面、即ち凝固界面での所定攪拌流速ｖ６は攪拌流速設定
装置］２で任意に設定される。

冷却水流量計７で検出された冷却水流ｉｖッ　。

入側温度検出装置８で横用された冷却水入側温度θ１　
、出側温度検出装置９で検出された冷却水出側温度θ２
　、＠片引抜法度検出装置１０で検出さｎ斤引抜速度Ｖ
並びに攪拌流速設定装置１２に設定さｊ、た攪拌流速の
設定値■８は演算装置１１に入力され、ここで前に述べ
た０６）式、　Ｑ７）式の演薯が行なわれ、電、磁攪拌
装置４用の電源５への出力組流設定値工及び周波数ｆが
得られる。即ち、ｔａ攪拌装置４の周波数ｆ及び電流工
は０Φ式　０７）式を＃たすように自動修正される。

この様に、鋳型冷却水の流量、入側温度、出側温度及び
鋳片の引抜速度を検出して、攪拌流速の設定値と共に（
１６）弐　０′Ｉ）式　の関係を満足する様に電磁攪拌
装置の′Ｎ１流及び周波数を設定することにより、起磁
力の調整を行ない、鋳造条件の変動に対しても最小の電
流で鋳型内凝固界面の攪拌流速を所定の値に自動修正す
ることが出来るものである。

発明の効果 以上述べた如く、本発明によれば鋳片の電磁攪拌を行う
に当って、鋳造条件が変化しても、凝固界面の攪拌流速
を最小の電流で所定の値に自動制御することを可能なら
しめた新規の電１磁攪拌装置を得ることが出来るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁攪拌装置１装置の概略構成図、第２
図は本発明の一実施例に係る電磁攪拌制御装置の概略構
成図である。 ｌ・・・溶鋼、２・・・凝固殻、３・・・鋳型、４・・
・電磁攪拌装置、５・・・電源、６・・・冷却水の流路
、７・・・冷却水流ｆ針（流量検出装置）、８・・・入
（ｌｕ１１温度検出装置、９・・・出側温度検出装置、
１０・鋳片引抜速度検出装置’＋１．１・・演算装置、
１２・・・攪拌流速設定装置Ｃ 出願人代理人　　祷　　股　　　　　清（１５） 郁１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造設備の鋳型内に設置され、鋳型的鋳片の溶
   融部を攪拌する電磁攪拌装置と、鋳型を冷却する冷却水
   の情景ｖＷを恢出する流敞検出装置と、鋳型入側の冷却
   水の水温θ１を検出する温度検出装置と、鋳型ｍ個の冷
   却水の水温θ２を検出する温度検出装置と、鋳片の引抜
   速度Ｖを検出する引抜速度検出装置と、鋳片の溶融部の
   攪拌流速■８を設定する攪拌流速設定装置と、冷却水の
   流量ＶＷ、水温θ３．θ３、引抜速度■、攪拌流速ｖ８
   に基いて電源周波数ｆ亜びに電流工の少なくとも一方を
   算出して出力する演算装置と、演算装置の演算結果に基
   いて電磁攪拌装置の電流並びに周波数を制御する電源装
   置とから成る事を特徴とする雷、磁攪拌制御装置。 ２演算装を°に於いて、電源周波数ｆを予め定められた
   設定値として、更に定数Ａ、Ｂ、Ｃを設定した上で なる演算を行なうことｆ特徴とした特許請求の範囲第１
   項に記載の電磁攪拌制御装置。 ３、演算装置に於いて、定数Ａ、Ｂ、Ｄを設定した上で １　＝　ＤＶ８（Ａ十Ｂ）ト（θ２−θ、））なる演算
   を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の電磁攪拌制御装置。