專利名稱：：鋼的連續(xù)鑄造方法及鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用能夠選擇性地實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌的電磁線圈進(jìn)行的鋼的連續(xù)鑄造方法、以及用于實(shí)施該連續(xù)鑄造方法的鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
：在通常的鋼的連續(xù)鑄造過程中，使用具有2個(gè)噴出孔的浸漬噴嘴向鑄模內(nèi)供給鋼水。圖13是示意地表示該通常的連續(xù)鑄造法中的鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)狀態(tài)的縱剖視圖。從浸漬噴嘴1的噴出孔la噴出的鋼水2在碰撞到鑄模3的短邊3a上的凝固殼(shell)2c之后分支為上升流2a和下降流2b。其中的上升流2a進(jìn)而在彎月面(meniscus)下成為朝向浸漬噴嘴1去的水平流。另外，圖13中的附圖標(biāo)記4表示保護(hù)渣。該鑄模內(nèi)的鋼水的流動(dòng)控制在操作方面及鑄坯的質(zhì)量管理方面極為重要。作為實(shí)現(xiàn)該鋼水的流動(dòng)控制的方法，存在設(shè)計(jì)浸漬噴嘴的形狀的方法、對鑄模內(nèi)的鋼水施加電磁力的方法等。近年來，在這些方法中，廣泛利用對鋼水施加電磁力的方法。在對該鋼水施加電磁力的方法中，存在對從浸漬噴嘴噴出的鋼水流(之后稱作噴出流)施加制動(dòng)力的電磁制動(dòng)、利用電磁力攪拌鋼水的電磁攪拌這2種方法。電磁制動(dòng)作為這樣的目的來使用，即，防止隨著因上述噴出流碰撞鑄模短邊上的凝固殼導(dǎo)致凝固殼再熔解而產(chǎn)生拉漏(break-out)，抑制質(zhì)量降低，或者抑制彎月面下的鋼水流速而增加鑄造速度。另一方面，電磁攪拌眾所周知有助于質(zhì)量改善，主要用于鑄造高質(zhì)量材料。這些電磁制動(dòng)裝置及電磁攪拌裝置分別構(gòu)成為對磁芯實(shí)施繞線而成的電磁線圈裝置。對于磁芯大多采用作為強(qiáng)磁性體的鐵材料，也大多被稱作鐵芯。在本說明書中，之后簡稱作芯。在電磁制動(dòng)中該芯大多采用軟鐵。另一方面，在采用交流電流的電磁攪拌中，為了減輕由電磁感應(yīng)導(dǎo)致的鐵損失而采用電磁鋼板。通常，這些電磁線圈裝置僅具有電磁制動(dòng)或電磁攪拌中的任一個(gè)單獨(dú)功能。因此，以前開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)兼用電磁制動(dòng)和電磁攪拌這兩種功能的電磁線圈裝置(之后稱作兼用線圈)。在專利文獻(xiàn)1中公開有使例如奇數(shù)個(gè)(3個(gè)以上)齒部中的中央的齒部位于浸漬噴嘴的噴出部、對兼用線圈選擇性地施加直流電流、多相交流電流或交直重疊電流的方法。利用該方法，能夠選擇性地實(shí)施電磁制動(dòng)或者電磁攪拌。專利文獻(xiàn)1:日本特開昭63-188461號公報(bào)但是，在專利文獻(xiàn)1公開的技術(shù)中，由于在實(shí)施電磁制動(dòng)的情況下磁通直接透過浸漬噴嘴，因此，大多產(chǎn)生被稱作縱裂紋的鑄造缺陷。另外，在實(shí)施電磁制動(dòng)的情況下，基本上需要提高沿厚度方向貫穿鑄模的磁通密度，因此，需要增大齒部的寬度。另一方面，在實(shí)施電磁攪拌的情況下，相對的鑄模壁面附近的鋼水流動(dòng)為互相反向的流動(dòng)、即形成渦流有助于質(zhì)量改善。在這種情況下，由于沿鑄模的厚度方向貫穿的磁通是不起作用的，因此無法增大齒部的寬度。這樣，由于利用兼用線圈實(shí)現(xiàn)電磁攪拌比實(shí)現(xiàn)電磁制動(dòng)難，因此，被設(shè)計(jì)為電磁攪拌性能優(yōu)先。由于上述專利文獻(xiàn)1中公開的兼用線圈形狀是齒部寬度較細(xì)的線性線圈，因此適合電磁攪拌。但是，由于齒部的寬度較細(xì)，因此，無法充分確保電磁制動(dòng)性能。因此，申請人為了解決該問題而在專利文獻(xiàn)2中提出了利用對齒部分別實(shí)施繞線、并且對2個(gè)齒部的外側(cè)實(shí)施繞線而將2個(gè)齒部纏繞成一體的電磁攪拌線圈。專利文獻(xiàn)2:日本特開昭60-44157號公報(bào)由于該電磁攪拌線圈的2個(gè)齒部和磁軛部與希臘文字的Ji(PAI)相似，因此被稱作PAI型電磁攪拌線圈(以下稱作PAI型線圈)。另外，發(fā)明人在專利文獻(xiàn)3中提出了利用PAI型線圈的兼用線圈的技術(shù)。如上所述，該P(yáng)AI型線圈對2個(gè)齒部的外側(cè)實(shí)施繞線而將2個(gè)齒部纏繞成一體。因而，在實(shí)施電磁制動(dòng)的情況下，通過將2個(gè)齒部一起磁化，能夠解決齒部寬度較細(xì)這樣的問題。專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-7719號公報(bào)本發(fā)明的兼用線圈形狀也基本上與該專利文獻(xiàn)3相同，圖14表示該兼用線圈形狀。圖14是2個(gè)PAI型線圈5在鑄模3的長邊3b側(cè)連續(xù)的構(gòu)造。在這樣的構(gòu)造的情況下，根據(jù)作為目標(biāo)的鑄模3的尺寸而存在最適合的齒部5a個(gè)數(shù)和寬度。以往，這些個(gè)數(shù)和寬度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定，并且進(jìn)行通過數(shù)值解析來確認(rèn)性能這樣的作業(yè)。即，為了適當(dāng)?shù)剡x擇這些齒部5a的個(gè)數(shù)和寬度，需要長期的經(jīng)驗(yàn)和大量的時(shí)間。另夕卜，圖14中的附圖標(biāo)記5b是芯，附圖標(biāo)記5c是內(nèi)側(cè)的繞線，附圖標(biāo)記5d是外側(cè)的繞線。另外，為了改善鑄坯的表面質(zhì)量，需要電磁攪拌彎月面下的鋼水。但是，良好地?cái)嚢鑿澰旅嫦碌匿撍禽^為困難的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，首先需要預(yù)先了解未控制電磁力的原本的鑄模內(nèi)流動(dòng)分布。鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)分布的垂直截面如圖13所示。圖15表示彎月面下(a圖)和浸漬噴嘴的噴出孔位置(b圖)的水平剖視圖。像之前圖13中說明的那樣，從浸漬噴嘴1的噴出孔la噴出的鋼水2在碰撞到鑄模3的短邊3a上的凝固殼2c之后，分成朝向彎月面去的上升流2a和朝向拉拔方向去的下降流2b。因此，如圖15的(b)所示，在噴出孔la的位置形成從浸漬噴嘴l朝向上述短邊3a去的鋼水流。另一方面，如圖15的(a)所示，在彎月面下形成從上述短邊3a朝向浸漬噴嘴1去的鋼水流。在此，如圖1所示，在施加電磁力而繞順時(shí)針方向形成渦流時(shí)，出現(xiàn)與原本的鋼水流順向的區(qū)域(之后稱作順向區(qū)域)和與其逆向的區(qū)域(之后稱作逆向區(qū)域)。其中，在逆向區(qū)域中，為了使流動(dòng)反轉(zhuǎn)而需要大的電磁力。但是，在沿鑄模長邊方向同樣地施加逆向區(qū)域所需的電磁力時(shí)，產(chǎn)生順向區(qū)域中的鋼水流進(jìn)一步加速這樣的問題。在噴出孔位置的鋼水流過度加速時(shí)，凝固殼變薄而幾乎破損，發(fā)生拉漏。即使未導(dǎo)致發(fā)生拉漏，上升流也會(huì)增加，因此，在彎月面下從鑄模短邊朝向浸漬噴嘴去的流動(dòng)增強(qiáng)。因此，在彎月面下難以獲得渦流。而且，為了在彎月面下使流動(dòng)逆轉(zhuǎn)而應(yīng)付與的電磁力的方向在噴出孔位置與使鋼水流加速的方向一致。這樣，適當(dāng)?shù)馗杜c電磁力是大的問題。為了解決該問題，在專利文獻(xiàn)4中公開了將鑄模3的長邊3b方向的電磁攪拌線圈6分別分割為EMS-A和EMS-B、EMS-C和EMS-D各兩個(gè)、并且調(diào)整分割成的每個(gè)線圈的施加電流的技術(shù)(參照圖16)。專利文獻(xiàn)4:日本專利第2965438號公報(bào)另外，在專利文獻(xiàn)5中，公開了使從浸漬噴嘴l朝向鑄模3的短邊3a方向的電磁力(圖16中的EMS-B和EMS-C)大于從上述短邊3a朝向浸漬噴嘴1的電磁力(EMS-A和EMS-D)的技術(shù)。但是，由于該技術(shù)使形成彎月面下的渦流的電磁力優(yōu)先，因此，存在加快噴出孔位置的鋼水流速這樣的問題。專利文獻(xiàn)5:日本專利第2948443號公報(bào)并且，在專利文獻(xiàn)6中，公開了在將噴出孔位置的鑄模長邊方向的l/4長邊寬度點(diǎn)處的起點(diǎn)側(cè)的長邊方向上的流速設(shè)為Vs、終點(diǎn)側(cè)的長邊方向上的流速設(shè)為Ve時(shí)、對熔融金屬施加Vs>Ve的電磁力(參照圖16)。專利文獻(xiàn)6:日本專利第3577389號公報(bào)該專利文獻(xiàn)6的技術(shù)能夠通過使對圖16所示的EMS-B和EMS_C施加的電流相對于EMS-A和EMS-D為0.5倍以下來實(shí)現(xiàn)(專利文獻(xiàn)6的技術(shù)方案5)。與上述專利文獻(xiàn)4相反，該方法優(yōu)先抑制鋼水流在噴出孔位置加速。結(jié)果，存在彎月面下的逆向區(qū)域的電磁力不足，無法充分?jǐn)嚢柚凌T模的角部這樣的問題。另外，在專利文獻(xiàn)7中公開了將電磁攪拌線圈的芯僅設(shè)置在彎月面附近的技術(shù)。在該技術(shù)中，由于僅對彎月面下施加電磁力，因此，能夠避免使噴出流加速的問題。但是，由于電磁制動(dòng)需要在噴出孔位置產(chǎn)生磁通，因此，無法將該技術(shù)應(yīng)用于兼用線圈。專利文獻(xiàn)7:日本特開平07-314104號公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明欲解決的問題在于，在使用能夠兼用以往的電磁制動(dòng)和電磁攪拌這兩種功能的電磁線圈裝置進(jìn)行的連續(xù)鑄造過程中，由于使電磁制動(dòng)性能優(yōu)先，因此，需要改善彎月面下的電磁攪拌性能。本發(fā)明的鋼的連續(xù)鑄造方法是為了使彎月面下的電磁攪拌性能也優(yōu)先，通過向配置在鑄模長邊的外周的電磁線圈通入直流電流或3相交流電流，選擇性地對鑄模內(nèi)的鋼水實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌而連續(xù)鑄造鋼的方法，其最主要的特征在于，上述電磁線圈在各長邊具有2n個(gè)齒部，其中n是2以上的自然數(shù)，分別對各上述齒部的外側(cè)實(shí)施繞線，而且對實(shí)施了這些繞線的齒部進(jìn)一步在每2個(gè)齒部的外側(cè)實(shí)施繞線而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體，并且，將具有這些各齒部的作為磁性體的電磁線圈的芯部配置在從彎月面到浸漬噴嘴的噴出孔位置的鉛直方向的范圍內(nèi)，在電磁攪拌鑄模內(nèi)的鋼水時(shí)，使在彎月面下的鋼水中感應(yīng)的電磁力為在浸漬噴嘴的噴出孔位置感應(yīng)的電磁力的2倍以上。該本發(fā)明的鋼的連續(xù)鑄造方法能夠通過使用本發(fā)明的鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置來實(shí)施，該鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置通過向配置在鑄模長邊的外周的電磁線圈通入直流電流或3相交流電流，選擇性地對鑄模內(nèi)的鋼水實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌而連續(xù)鑄造鋼，其最主要的特征在于，該流動(dòng)控制裝置具有電磁線圈、直流電源和3相交流電源，電磁線圈在各長邊具有2n個(gè)齒部，其中n是2以上的自然數(shù)，分別對各上述齒部的外側(cè)實(shí)施繞線，而且對實(shí)施了這些繞線的齒部進(jìn)一步在每2個(gè)的外側(cè)實(shí)施繞線而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體，在各長邊配置有n個(gè)該纏繞成一體的齒部，并且，將具有這些各齒部的作為磁性體的電磁線圈的芯部配置在從彎月面到浸漬噴嘴的噴出孔位置的鉛直方向的范圍內(nèi)，在將各齒部的寬度設(shè)為W、鑄模寬度設(shè)為L時(shí)，為了將2個(gè)齒部形成一體而實(shí)施了繞線的電磁線圈的各長邊的齒部數(shù)量n滿足下記(3)式，其中上述寬度W、L的單位是mm，(L-80)/(3W+400)《n《(L+200)/(3W+200).(3)。在本發(fā)明中，在能夠兼用電磁制動(dòng)和電磁攪拌的兼用線圈中，使電磁攪拌時(shí)的彎月面下的電磁力大于浸漬噴嘴的噴出孔位置的電磁力。因而，在彎月面下，能夠形成良好的鋼水的攪拌流。另外，能夠簡單地決定兼用線圈的基本形狀，從而能夠大幅度縮短設(shè)計(jì)兼用線圈所需的時(shí)間。圖1是表示本發(fā)明的電磁場解析的計(jì)算模型的圖，圖1的(a)是表示整體圖像的圖，圖1的(b)是水平剖視圖，圖1的(c)是垂直剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的、彎月面下的電磁力與噴出孔位置的電磁力之比(電磁力)與從芯上端到銅鑄模上端的距離的關(guān)系的圖。圖3是表示本發(fā)明的、電磁力比為2.0倍以上的從芯上端到銅鑄模上端的距離與頻率的關(guān)系的圖。圖4是表示本發(fā)明的兼用線圈的形狀參數(shù)的圖。圖5是表示齒部寬度與鑄模厚度方向中央處的、本發(fā)明的磁通密度的關(guān)系的圖。圖6是表示彎月面的鑄模長邊附近的、本發(fā)明的流速分布的圖。圖7是表示本發(fā)明的電流相位圖案X或Y的情況下的彎月面下或浸漬噴嘴的噴出孔位置處的流速分布的圖。圖8是表示距彎月面下和浸漬噴嘴的噴出孔位置處的鑄模長邊壁面10mm的位置的、本發(fā)明的水平方向流速的圖。圖9是表示應(yīng)用線性線圈的情況下的流動(dòng)解析結(jié)果的圖。圖10是表示在本發(fā)明的電流相位圖案Y的條件下的長邊附近的流速分布的圖。圖11是表示將本發(fā)明的兼用線圈應(yīng)用于鑄模寬度為1100mm、澆鑄速度為2.0m/min的電磁攪拌的情況下的流動(dòng)解析結(jié)果的圖。圖12是表示本發(fā)明的電磁制動(dòng)時(shí)的磁化方式的圖，圖12的(a)表示NNSS方式，圖12的(b)表示NSNS方式。圖13是示意地表示通常的連續(xù)鑄造法中的鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)狀態(tài)的縱剖視圖。圖14是說明本發(fā)明的兼用線圈的形狀的圖，圖14的(a)是水平剖視圖，圖14的(b)是垂直剖視圖。圖15的(a)是說明彎月面下的流動(dòng)分布的圖，圖15的(b)是說明浸漬噴嘴的噴出孔位置的流動(dòng)分布的圖。圖16是將電磁攪拌線圈沿長邊方向分割為2個(gè)的情況下的說明圖。附圖標(biāo)記說明1、浸漬噴嘴；la、噴出孔；2、鋼水；2a、上升流；2b、下降流；3、鑄模；3a、短邊；3b、長邊；5、PAI型線圈；5a、齒部；5b、芯；5C、內(nèi)側(cè)繞線；5d、外側(cè)繞線。具體實(shí)施例方式在使用能夠兼用電磁制動(dòng)和電磁攪拌這兩種功能的兼用線圈進(jìn)行的連續(xù)鑄造過程中，存在不加速浸漬噴嘴的噴出孔位置的鋼水流而欲在彎月面下獲得良好的鋼水?dāng)嚢枇鬟@樣的問題。本發(fā)明通過付與彎月面下的電磁力大于噴出孔位置的電磁力的電磁力分布來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例下面，使用圖1圖12說明從構(gòu)思本發(fā)明到解決問題的過程和用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。像之前說明的那樣，在以往的兼用線圈中，無法解決不想加速浸漬噴嘴的噴出孔位置的鋼水流但對彎月面下的鋼水流施加大的電磁力而欲獲得良好的鋼水?dāng)嚢枇鬟@樣的問題。無法解決問題的理由在于，利用以往的兼用線圈產(chǎn)生的電磁力在垂直方向上大小相等。即，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)彎月面下的電磁力大于噴出孔位置的電磁力的電磁力分布的兼用線圈，就能夠解決該問題。因此，發(fā)明人考慮能夠使彎月面下的電磁力大于噴出孔位置的電磁力的兼用線圈。另外，考慮利用考慮到作為目標(biāo)的鑄模寬度的數(shù)學(xué)計(jì)算式來求得以往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定的兼用線圈的齒部的個(gè)數(shù)和寬度。發(fā)明人由電磁場解析的數(shù)值解析而摸索出使彎月面下的電磁力大于噴出孔位置的電磁力的條件。結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整從芯上端部到上方的銅鑄模上端的長度和電流頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)彎月面下的電磁力為噴出孔位置的電磁力的2倍以上的電磁力分布。圖1表示電磁場解析的計(jì)算模型。圖1的(a)表示整體圖，圖1的(b)表示水平剖視圖，圖1的(c)表示垂直剖視圖。在銅鑄模3的外側(cè)，將非磁性不銹鋼做成支承板7來設(shè)置，將芯5b的上端做成與彎月面相同的高度。繞線5c、5d的寬度為50mm。如上所述，本案發(fā)明的電磁線圈在銅鑄模3的各長邊3b具有2n個(gè)(n是2以上的自然數(shù))齒部5a。而且，分別對這些各齒部5a在外側(cè)實(shí)施繞線5c，而且對實(shí)施了這些繞線5c的齒部5a進(jìn)一步在每2個(gè)的外側(cè)實(shí)施繞線5d而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體。分別對各齒部5a的外側(cè)實(shí)施繞線5c，但將作為該繞線5c的線圈稱為勵(lì)磁線圈。另外，對實(shí)施了這些繞線5c的齒部5a進(jìn)一步在每2個(gè)的外側(cè)實(shí)施繞線5d，但也將其稱作勵(lì)磁線圈。因而，將這些3個(gè)勵(lì)磁線圈形成一體而成的構(gòu)件是指1個(gè)電磁線圈、即pai型線圈5。對繞線5c、5d的各勵(lì)磁線圈施加45000安培匝數(shù)(ampereturn，以下稱作AT)的電流，芯5b作為層疊電磁鋼板而成的構(gòu)件而進(jìn)行數(shù)值解析。之后的電磁攪拌的數(shù)值解析條件以該條件為基本，僅記述變更部位。將圖1的(c)所示的芯5b的上端到銅鑄模3的上端的距離設(shè)為h(mm)。另外，將電流頻率設(shè)為f(Hz)。圖2表示改變這些h和f后的情況下的、彎月面下的電磁力與噴出孔位置的電磁力之比(之后的電磁力比是指該比)。在此，對電磁力在彎月面下或噴出孔位置的各個(gè)面內(nèi)的鑄模長邊壁面的長邊方向上的電磁力成分進(jìn)行了評價(jià)。另外，浸漬噴嘴的噴出孔位置是距彎月面270mm的下游側(cè)位置。由圖2可知，h越小f越大，彎月面下的電磁力與噴出孔位置的電磁力之比越大。于是，對該電磁力比為2倍的h與f的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果可獲得圖3所示的關(guān)系。只要是圖3中的斜線部區(qū)域，就能夠使彎月面下的電磁力為浸漬噴嘴的噴出孔位置的電磁力的2倍以上。由下記(1)式、(2)式這2條直線定義該區(qū)域。1.8<f<3.0時(shí)，h《102f_185...(1)3.0《f《5.0時(shí)，h《18f+68.(2)接著，對兼用線圈的齒部寬度和PAI型線圈的個(gè)數(shù)的決定方法進(jìn)行說明。通常，連續(xù)鑄造用鑄模成為鑄模短邊能沿鑄坯寬度方向運(yùn)動(dòng)、在鑄造過程中也能夠調(diào)整鑄模長度(之后稱作鑄模寬度)的構(gòu)造。因而，在鑄造過程中也能夠澆鑄不同扁鋼坯(slab)寬度的鑄坯。該鑄模寬度的變化為500mm左右，兼用線圈最好能夠適應(yīng)鑄模寬度的變化。在設(shè)計(jì)兼用線圈的情況下，以往，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)由對象鑄模的寬度、厚度、高度等來選擇齒部的個(gè)數(shù)和寬度，通過數(shù)值解析來驗(yàn)證是否妥當(dāng)。但是，在該數(shù)值解析中需要長時(shí)間的計(jì)算，并且，鑄模寬度有時(shí)也發(fā)生變化，因此，在兼用線圈的最佳設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行長時(shí)間的研究。發(fā)明人通過反復(fù)開發(fā)兼用線圈，發(fā)現(xiàn)能夠由下記(3)式來整理最適合作為目標(biāo)的鑄模尺寸的齒部的個(gè)數(shù)和寬度。(L-80)/(3W+400)《n《(L+200)/(3W+200)(3)在此，L是鑄模寬度(mm)，W是齒部的寬度(mm)，n是PAI型線圈的數(shù)量。齒部寬度W為80200mm左右，最好為120170mm。圖4表示應(yīng)由兼用線圈的設(shè)計(jì)決定的因素、即形狀參數(shù)。下面，說明導(dǎo)出上述(3)式的過程。首先，為了確保電磁制動(dòng)性能，需要一定程度的齒部寬度。圖5表示齒部寬度與鑄模厚度方向中央處的磁通密度的關(guān)系。圖5表示使銅鑄模3的厚度為40mm、支承板7的厚度為70mm、鑄模的厚度方向長度t(參照圖4)為270mm或300mm的情況下的數(shù)值解析結(jié)果。為了確保電磁制動(dòng)性能，需要至少2000高斯(Gauss)以上、最好為2500Gauss以上的磁通密度。因此，由圖5可知，兼用線圈的齒部寬度W為至少80mm以上、最好為120mm以上較佳。接著，由電磁攪拌性能來整理兼用線圈的形狀。在兼用線圈中，將n個(gè)PAI型線圈以磁軛部在長邊側(cè)連續(xù)的方式并列設(shè)置。在PAI型線圈的齒部的間隔D與齒部的寬度W相等的情況下，電磁制動(dòng)性能和電磁攪拌性能的平衡較佳。因此，在鑄模長邊中，n個(gè)PAI型線圈所占的寬度為3Wn。在該3Wn中加上PAI型線圈之間的距離M和從最外側(cè)的齒部端到鑄模短邊的距離S而成的值與鑄模寬度L相等，可獲得下記(4)式。3Wn+M(n-l)+2S=L..(4)在對于n整理該(4)式時(shí)，成為下記(5)式。n=(L+M-2S)/(3W+M).(5)為了了解電磁攪拌充分發(fā)揮作用的W、M、S的范圍，發(fā)明人進(jìn)行了下記表1所示的8個(gè)例子的流動(dòng)解析。流動(dòng)解析將澆鑄速度做成1.6m/min來計(jì)算。對電磁攪拌時(shí)的勵(lì)磁線圈電流相位進(jìn)行若干研究，結(jié)果，下記表2、3所示的組合良好。將表2稱作電流相位圖案X，表3稱作電流相位圖案Y。下記表2、3中的A、B、C表示互相的相位差為120度的3相交流電流的各相位。在該表2、3中，表示對與圖4中所示的勵(lì)磁線圈編號相當(dāng)?shù)母鲃?lì)磁線圈施加的電流相位的組合。對于形狀參數(shù)的研究計(jì)算采用表2所示的電流相位圖案X。電流頻率f為4.0Hz，從電磁線圈的芯上端到銅鑄模上端的距離h為100mm。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>作為流動(dòng)解析的結(jié)果，圖6表示彎月面的鑄模長邊附近的流速分布。由圖6可確認(rèn)，在例子1例子8中，鑄模長邊附近的鋼水均流動(dòng)。因此可以說，齒部的寬度W為120mm170mm的情況下，能夠電磁攪拌鑄模內(nèi)的鋼水。但是，為了提高鑄坯的質(zhì)量，在鑄模的角部流速反轉(zhuǎn)(例子1、2)、浸漬噴嘴附近的流速為10cm/s以下(例子6、8)是不好的。因此，除表1中的不佳的線圈形狀(例子1、2、6、8)之外，S為240mm以下，M為400mm以下較佳。在此，在例子5中M為500mm較佳，但在例子8中M為500mm不佳，因此，M為400mm以下。另外，在PAI型線圈之間需要用于繞線的空間，由于該空間需要最低為200mm，因此，M的范圍為200mm400mm。將這些值代入上述(5)式，獲得上述(3)式。下面，對根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計(jì)兼用線圈的例子進(jìn)行說明。作為對象的鑄模厚度t為270mm，鑄模寬度L為1100mm、1620mm。將適當(dāng)?shù)腤、M、S的值代入上述(3)式和(4)式時(shí)，S《200、200《M《400這樣的條件能夠像下記表4那樣地簡單地進(jìn)行限定。在表4的判定欄中，記號0是指較佳的判定結(jié)果，記號X是指不佳的判定結(jié)果。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表4可知，在L=1620mm、1100mm的任一情況下，都能獲得良好的判定結(jié)果的兼用線圈的形狀參數(shù)為n=2個(gè)、W=140mm、這種情況下的M為260mm380mm較佳。之后，由通過數(shù)值解析進(jìn)行的詳細(xì)研究，將兼用線圈的最佳的形狀參數(shù)決定為n=2、W=140mm、M=320mm、h=100mm。圖7、圖8表示使用該兼用線圈以澆鑄速度1.6m/min電磁攪拌鑄模內(nèi)鋼水的情況下的流動(dòng)解析結(jié)果。圖7表示使從PAI型線圈的芯上端到銅鑄模上端的距離h及頻率f為滿足權(quán)利要求2的條件h=100mm、f=4.OHz、以表2、3所示的電流相位圖案X、Y進(jìn)行流動(dòng)解析的結(jié)果。圖7的(a)表示電流相位圖案X的條件下的彎月面下的流速分布，圖7的(b)表示電流相位圖案X的條件下的浸漬噴嘴的噴出孔位置的流速分布。另外，圖7的(c)表示電流相位圖案Y的條件下的彎月面下的流速分布，圖7的(d)表示電流相位圖案Y的條件下的浸漬噴嘴的噴出孔位置的流速分布。另外，圖8的(a)、(b)表示距作為圖7的(a)中的A-A'線及圖7的(b)中的B-B，線表示的鑄模長邊壁面10mm的位置的水平方向的流速分布。圖8的(a)表示電流相位圖案X的條件下的水平方向的流速分布，圖8的(b)表示電流相位圖案Y的條件下的水平方向的流速分布。由圖7的(a)(d)可知，電流相位圖案X與電流相位圖案Y均在彎月面下形成渦流。但是，電流相位圖案Y(圖7的(d))的逆向區(qū)域的流動(dòng)良好。其原因在于，因相鄰的PAI型線圈相互間干涉而產(chǎn)生的電磁力在電流相位圖案Y的情況下適合電磁攪拌。由圖8的(a)、(b)能夠確認(rèn)在本發(fā)明中，在大部分區(qū)域彎月面下的流速大于浸漬噴嘴的噴出孔位置處的流速，能夠攪拌至鑄模的角部。圖9表示與本發(fā)明相比而應(yīng)用上述專利文獻(xiàn)6等所公開的線性線圈的情況下的流動(dòng)解析結(jié)果。但是，未應(yīng)用專利文獻(xiàn)6所公開的對左右電磁線圈的電磁力付與差值這樣的技術(shù)，左右電磁線圈的電流值作為相同的值來計(jì)算。為了與圖7、圖8所示的本發(fā)明的計(jì)算結(jié)果相比較，彎月面下的鑄模長邊附近的流速是與圖7、圖8相同程度的55cm/s左右，作為線性線圈的電流條件，電流為40000AT，頻率為3.0Hz。由圖9的(c)能夠確認(rèn)，在線性線圈的情況下，浸漬噴嘴的噴出孔位置處的順向區(qū)域的流速大幅度加速，并且，在彎月面下的鑄模角部流速反轉(zhuǎn)。這樣，在線性線圈的情況下，不進(jìn)行對左右電磁線圈的電流進(jìn)行調(diào)整等的處理時(shí)，噴出流過度加速，從而發(fā)生拉漏，而且，在彎月面下無法攪拌至鑄模的角部，因此，存在質(zhì)量變差這樣的問題。另外，圖10表示在本發(fā)明的電流相位圖案Y的條件下使電流頻率f為1.0Hz、2.0Hz、3.0Hz的情況下的鑄模長邊附近的流速分布。在滿足本發(fā)明的權(quán)利要求2的頻率為3.0Hz的情況下，彎月面下的電磁力為浸漬噴嘴的噴出孔位置的電磁力的2倍以上(參照圖3)。因而，如圖10的(c)所示，能夠連鑄模的角部流速都未反轉(zhuǎn)地在彎月面下攪拌。相對于此，圖10的(a)所示的頻率f為1.0Hz的情況、及圖10的(b)所示的頻率為2.0Hz的情況是不滿足本發(fā)明的權(quán)利要求2的條件的情況。因而，由于彎月面下的電磁力未達(dá)到浸漬噴嘴的噴出孔位置的電磁力的2倍以上(參照圖3)，因此，在彎月面下的鑄模角部流速反轉(zhuǎn)，攪拌不充分而質(zhì)量變差。S卩，在本發(fā)明中，通過使彎月面下的電磁力為浸漬噴嘴的噴出孔位置的電磁力的2倍以上，即使不調(diào)整左右電磁線圈的電流，也不會(huì)過度加快噴出孔位置的流速。另外，即使在彎月面下，也能夠直到鑄模的角部都不使流速反轉(zhuǎn)地進(jìn)行攪拌。圖11表示將圖1所示的本發(fā)明的兼用線圈應(yīng)用于鑄模寬度L為1100mm、澆鑄速度為2.0m/min的電磁攪拌的情況下的流動(dòng)解析結(jié)果。圖11的(a)是表示彎月面下的流速分布的圖，圖11的(b)是表示浸漬噴嘴的噴出孔位置的流速分布的圖，圖11的(c)是表示彎月面下和浸漬噴嘴的噴出孔位置處的距鑄模長邊面10mm的位置的水平方向流速的圖。由圖11的(a)能夠確認(rèn)，在鑄模寬度為1100mm的情況下，在彎月面下能獲得渦流。另外，由圖11的(b)能夠確認(rèn)，與鑄模寬度為1620mm的情況同樣，不過度加快浸漬噴嘴的噴出孔位置的流速就能夠在彎月面下攪拌至鑄模的角部。下記表5表示將本發(fā)明的兼用線圈作為電磁制動(dòng)而應(yīng)用于鑄模寬度為1620mm和1100mm的情況的實(shí)施例。電磁制動(dòng)性能能夠以與不實(shí)施電磁制動(dòng)的情況相比、彎月面下的最大流速和流速變動(dòng)小出多少程度來評價(jià)。由于該最大流速小出5cm/s以上，流速變動(dòng)小出10cm/s以上，因此，可以說充分起到了電磁制動(dòng)的作用。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>圖1的兼用線圈的電磁制動(dòng)時(shí)的磁通密度產(chǎn)生方法基本上是圖12的(a)所示的NNSS方式，但也可以是圖12的(b)所示的使磁通密度產(chǎn)生方向交替的NSNS方式。發(fā)明人在上述專利文獻(xiàn)3中公開有，只要能獲得相同程度的磁通密度，作為電磁制動(dòng)性能，能夠更有效地抑制最大流速的NSNS方式就好于在流速變動(dòng)抑制的方面優(yōu)良的NNSS方式。在PAI型線圈的數(shù)量n為4個(gè)以上的情況下，通過將2個(gè)齒部形成一體地磁化，能夠交替產(chǎn)生大的磁通密度。但是，在圖1所示的n=2的情況下，為了實(shí)施交替產(chǎn)生磁通密度的NSNS方式，僅磁化1個(gè)齒部，因此，與將2個(gè)齒部形成一體地磁化的情況相比，磁通密度顯著地降低。另外，在NNSS方式中，在n=2的情況下施加54000AT的電流，能夠獲得3000Gauss以上的磁通密度。但是，在NSNS方式中，即使施加54000AT的電流，也僅能獲得1060Gauss的磁通密度。由表5，在NNSS方式的情況下，與未實(shí)施電磁制動(dòng)的情況相比，最大流速降低5cm/s左右，流速變動(dòng)降低16cm/s左右。另一方面，在NSNS方式的情況下，無論磁通密度有多小，最大流速都會(huì)降低8cm/s左右，流速變動(dòng)會(huì)降低12cm/s左右。因此能夠確認(rèn)，無論磁化方式是NNSS方式，還是NSNS方式，本發(fā)明的兼用線圈的電磁制動(dòng)都具有充分的性能。本發(fā)明當(dāng)然并不限定于上述例子，不言而喻，只要是各權(quán)利要求所述的技術(shù)思想的范疇，就也可以適當(dāng)?shù)刈兏鼘?shí)施方式。例如，a)在上述本發(fā)明中，對浸漬噴嘴位于鑄模中心的情況進(jìn)行了說明，但浸漬噴嘴也可以不必位于鑄模中心，b)即使交流電流不是3相，只要電流相位差為90度120度，就也可以是更多的多相交流。工業(yè)實(shí)用性以上的本發(fā)明只要是使用浸漬噴嘴進(jìn)行的連續(xù)鑄造，就也能夠在使用彎曲型、垂直型等任何的樣式連續(xù)鑄造時(shí)應(yīng)用。另外，不僅能夠應(yīng)用于扁鋼坯的連續(xù)鑄造，也能夠應(yīng)用于鋼錠(bloom)的連續(xù)鑄造。權(quán)利要求一種鋼的連續(xù)鑄造方法，該鋼的連續(xù)鑄造方法通過向配置在鑄模長邊的外周的電磁線圈通入直流電流或3相交流電流，選擇性地對鑄模內(nèi)的鋼水實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌而連續(xù)鑄造鋼，其特征在于，上述電磁線圈在各長邊具有2n個(gè)齒部，其中n是2以上的自然數(shù)；分別對各上述齒部的外側(cè)實(shí)施繞線，而且對實(shí)施了這些繞線的齒部進(jìn)一步在每2個(gè)齒部的外側(cè)實(shí)施繞線而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體；并且，將具有這些各齒部的作為磁性體的電磁線圈的芯部配置在從彎月面到浸漬噴嘴的噴出孔位置的鉛直方向的范圍內(nèi)；在電磁攪拌鑄模內(nèi)的鋼水時(shí)，使在彎月面下的鋼水中感應(yīng)的電磁力為在浸漬噴嘴的噴出孔位置感應(yīng)的電磁力的2倍以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼的連續(xù)鑄造方法，其特征在于，在電磁攪拌鑄模內(nèi)的鋼水時(shí)，從上述芯部的上端到鑄模上端的距離h與對上述電磁線圈施加的3相交流電流的頻率f的關(guān)系滿足下記(1)式及(2)式，其中上述距離h的單位是mm，上述頻率f的單位是Hz，1.8<f<3.0時(shí)，h《102f-185...(1)3.0《f《5.0時(shí)，h《18f+68.(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼的連續(xù)鑄造方法，其特征在于，上述自然數(shù)n是2;勵(lì)磁線圈13、勵(lì)磁線圈46、勵(lì)磁線圈79、勵(lì)磁線圈1012分別構(gòu)成1個(gè)電磁線圈，勵(lì)磁線圈1、4、7、10分別是為了將2個(gè)齒部形成一體而實(shí)施了繞線的勵(lì)磁線圈；在具有勵(lì)磁線圈13的電磁線圈和具有勵(lì)磁線圈46的電磁線圈按順序配置在一方長邊側(cè)、另一方長邊側(cè)的具有勵(lì)磁線圈79、1012的電磁線圈面向具有勵(lì)磁線圈13、46的電磁線圈地配置的情況下，在A、B及C為3相交流電流中具有120度的相位差的各相位時(shí)，按照上述勵(lì)磁線圈的順序?qū)υ谏鲜龈麟姶啪€圈的各齒部實(shí)施了繞線的勵(lì)磁線圈1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11及12施加_C、+B、+A、+C、_B、_A、_C、+A、+B、+C、_A及_B，或者施力口_C、+B、+A、_B、+A、+C、+B、_C、_A、+C、_A及_B。4.一種鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置，該鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置通過向配置在鑄模長邊的外周的電磁線圈通入直流電流或3相交流電流，選擇性地對鑄模內(nèi)的鋼水實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌而連續(xù)鑄造鋼，其特征在于，該流動(dòng)控制裝置具有電磁線圈、直流電源和3相交流電源；電磁線圈在各長邊具有2n個(gè)齒部，其中n是2以上的自然數(shù)；分別對各上述齒部的外側(cè)實(shí)施繞線，而且對實(shí)施了這些繞線的齒部進(jìn)一步在每2個(gè)齒部的外側(cè)實(shí)施繞線而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體，在各長邊配置有n個(gè)該纏繞成一體的齒部；并且，將具有這些各齒部的作為磁性體的電磁線圈的芯部配置在從彎月面到浸漬噴嘴的噴出孔位置的鉛直方向的范圍內(nèi)；在將各齒部的寬度設(shè)為W、鑄模寬度設(shè)為L時(shí)，為了將2個(gè)齒部形成一體而實(shí)施了繞線的電磁線圈的各長邊的齒部數(shù)量n滿足下記(3)式，其中上述寬度W、L的單位是mm，(L-80)/(3W+400)《n《(L+200)/(3W+200).(3)。全文摘要本發(fā)明提供鋼的連續(xù)鑄造方法及鑄模內(nèi)鋼水的流動(dòng)控制裝置。在電磁制動(dòng)、電磁攪拌兼用線圈中使彎月面下的電磁攪拌性能優(yōu)先。該方法通過向配置在鑄模長邊的外周的電磁線圈通入直流電流或3相交流電流，選擇性地對鑄模內(nèi)的鋼水實(shí)施電磁制動(dòng)或電磁攪拌而連續(xù)鑄造鋼。電磁線圈(5)在各長邊具有2n個(gè)齒部(5a)，分別對各齒部(5a)的外側(cè)實(shí)施繞線(5c)，并且在每2個(gè)的外側(cè)實(shí)施繞線(5d)而將該每2個(gè)齒部纏繞成一體。將具有各齒部(5a)的電磁線圈(5)的芯部(5b)配置在從彎月面到浸漬噴嘴(1)的噴出孔(1a)位置的鉛直方向的范圍內(nèi)。在電磁攪拌鑄模(3)內(nèi)的鋼水(2)時(shí)，使在彎月面下的鋼水(2)中感應(yīng)的電磁力為在浸漬噴嘴(1)的噴出孔(1a)位置感應(yīng)的電磁力的2倍以上。在彎月面下也能夠形成良好的攪拌流。文檔編號B22D11/11GK101720262SQ20088001868公開日2010年6月2日申請日期2008年4月17日優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日發(fā)明者岡田信宏,川本正幸,高谷幸司申請人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社