JPH02235560A - 連続鋳造の際の凝固工程の監視方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による方法に
関する。

（従来の技術） メルトから金属棒を連続的に製造する上方連続鋳造とも
称される鋳造プロセスは例えば西独国特許明細書３０４
９３５３から公知である。水冷された金型の特定の部分
、例えば金型の内方にある凝固する金属柱が特別の誘導
コイル、いわゆるレビテーション（浮揚）コイルによっ
て同心的に取り囲まれている。このレビテーションコイ
ルは一般に複数の例えば重ねて配設されている６個の巻
線群から成り、巻線群は、レビテーションコイルの内方
にレビテーションコイルが三和電源によって励磁される
や否や上方に向かって運動する交番磁界が形成されるよ
うに相互に接続されている。レビテーションコイルの磁
界は金属メルト中に渦電流を誘導する。レビテーション
コイルによって発生された磁気誘導のラジアル方向及び
アキシャル方向の成分は、渦電流が流れる液体又は既に
凝固した金属上にア−キシャル方向（上方）及びラジア
ル方向の力を発生させる。これらの力によって金型壁に
接するメルト及び棒材外皮の圧力が最小にされかつ小さ
い摩擦力によって鋳造速度の増大が達成されることがで
きる。

鋳造プロセスの摩擦のない進行のため、鋳造パラメータ
の即座の変更によって凝固工程に応答するために連続鋳
造金型の内方での凝固波面の目標位置からの偏倚を検出
することができることが必要である。

（発明の課題） 従って本発明は、鋳造工程の間簡単な方法でかつ充分な
精度をもって凝周波面の位置及び広がりが表示されるこ
とができるような測定方法を提供することを課題とする
。

（課題の解決のための手段） この課題は信号が連続鋳造金型のまわりに同心的に配設
されているセンサコイルから測定変換器に供給されかつ
評価されることによって解決される。本発明の有利なだ
の構成は他の請求項から得られる。

本発明は、金属の電導度はメルトの状態から固体の状態
への移行の際及び温度と共に上昇するという認識を基礎
とする。純粋金属では電導度は凝固点ではメルトの状態
よりも明らかに高い値に飛躍的に上昇する。合金では電
導度は同様に金属合金の凝固の際に使用される温度範囲
で上昇する。

メルトの温度は連続鋳造金型の内方で進行する熱吸収に
基づいて高さの上昇と共に減少する。その都度達する高
さ位置に依存して凝固される金属の割合も最終的に中央
の金属柱が凝固するまで高められる。金属の進行する冷
却及び凝固の間の位相割合の変化に相応して電導度の分
布は特に中央の金属柱の内方で特に変化する。それによ
って金型の各横断平面に棒の運動方向に対して垂直に特
徴的な電導度分布を設定することが可能となる。

比較的高い鋳造速度の結果として冷却及びメルトの凝固
の範囲が金型の内方で広がる。この範囲の長さは例えば
円形の中実棒材の鋳造の際に棒材直径の数倍となる。電
導度分布はこれに相応して金型の長さに渡ってゆっくり
と変化する。上方連続鋳造の本質的な特徴は、殆ど金型
全長がレビテ一ションコイルによって取り囲まれている
ことである。励磁体周波数は磁界の浸透深さと捧材半径
とが等しいオーダになるように選ばれている。それによ
って、凝固が行われかつ鋳造プロセスの制御にとって興
味のある棒材横断面の外方範囲が励磁磁界によって充分
に浸透されることが確保される。その際渦電流によって
二次磁界が生成され、二次磁界は金属柱の内方の電導度
分布についての情報を送ることができる。

連続鋳造金型は、熱交換器がリング状に配設されている
、例えば管状体から成る。熱交換器のよび金型の壁が比
較的薄くかつ高い熱伝導度ではレビテーションコイルの
磁界をできる限り僅がしか弱めない材料から作られるの
で、二次磁界は僅かにしか弱められない。例えば既に凝
固した金属の金属メルトの中央の柱のまわりに同軸的に
配設されているセンサコイルは二次磁界についての信号
（測定電圧）を測定変換器に送る。この信号の相応した
評価の後に凝固波面の位置及び広がりについての情報を
つくりかつ鋳造プロセスの間直接凝固工程を制御するこ
とを可能にする。棒横断面の表面範囲における著しい不
均一性の現象において注目されることができる凝固工程
における変動及び変化は棒材が金型の出口範囲に達する
既に前の段階で認識される。

特別の有利にセンサコイルはレビテーションコイルの内
方及び連続鋳造金型の外方に位置する。

センサコイルの巻線は、レビテーションコイルの内径と
連続鋳造金型の外径との間の大きささの直径を有する。

しかしセンサコイルはレビテーションコイルと熱交換器
壁との間の空間に又は金型外被に配設されることができ
る。

殊にセンサコイルは絶縁されたワイヤの１つ又は複数の
巻線から成る。好適な実施形態においてはワイヤは熱交
換器壁の外表面上にスパイラル状に複数の壱回で一層又
は多層にできる限り狭く巻付けられている。各センサコ
イルの両ワイヤ端は測定変換器に案内され測定変換器は
運転中ワイヤ端に生じる電圧信号を好適な方法で処理す
る。

各センサコイルにおいてレビテーションコイルの交番磁
界によって誘導された電圧は周波数、レビテーションコ
イルを流下する電流の電流強さ及び中央の金属柱の内方
の電導度分布の関数である。更に誘導された電圧はセン
サコイル及びレビテーションコイルの寸法及びその配列
に依存する。

原則的に流体又は固体金属柱の冷却は電導度の増大に繋
がる。この＠導度増大は等しい励磁磁界強さでの測定電
圧振幅の降下によって示される。

しかし単一のセンサコイルしか使用されない場合、測定
信号の変化の原因は明確に表示されない。

従って特に少な《とも２つのセンサコイルが重ねて配設
されておりかつそれぞれ測定変換器に供給される測定電
圧が相互に対照される。基準信号としてその際金属の溶
融状態において生じる測定電圧が合理的に選択される。

凝固が始まる温度の上方の温度での棒材の一層の冷却は
通常の方法で鋳造プロセスの際に生じる温度変化の際に
センサコイルでの電圧振幅の比較的僅かな降下にのみ繋
がり、一方凝固の全経過は電圧振幅の明確な降下によっ
て表される。連続鋳造金型の内方でのメルトの冷却及び
凝固の間の電導度分布によって凝固波面の位置及び広が
りが充分な精度を以て決定されることができるために重
ねて配設されているセンサコイルにおける測定電圧の波
形が得られる。鋳造プロセスの間の均一な凝固工程はこ
の方法で直ちに認識される。

凝固工程の全障害は特徴的信号曲線によって確定される
ことができる。

鋳造方向における目標位置からの凝固波面の許容できな
い移動は、鋳造方向において広く配設されているセンサ
コイルから測定変換器に供給される測定電圧が高い値を
有することで認識されることができる。連続鋳造金型の
内方の所定の位置で標準運転状態から逸脱した薄い被覆
の早期の付着は故障の個所のためのセンサコイルにおけ
る例えば測定電圧の明確な下降によって表される。本発
明による方法の他の利点は、複数のセンサコイルの測定
信号の比較から生じる例えば引っ掻きのような鋳物傷が
、捧材が金型を離れかつ傷を伴う棒材が多量に作られる
前に表示されることができることにある。

図示の実施形態に基づいて本発明を次に詳しく説明する
。

（実施例） 図は立形に配設されており、液状金属２の冷却のために
熱交換器３によってリング状に取り囲まれているリング
状に配設されている連続鋳造金型１の横断面図を示す。

冷却材は大きな流動速度で冷却剤流入部４に連続的に供
給され、熱交換器３を流過しかつ冷却剤流入部４で熱交
換器３の上部部分において再び排出される。６はレビテ
ーションコイルを表し、その巻回は冷却剤流入部４と冷
却荊流出部５の間の連続鋳造金型１の軸線に対して略垂
直に配設されておりかつ図示しない三和電源と接続して
いる。レビテーションコイル６の交番磁界は液状金属２
において渦電流を誘導し、渦電流は金属柱７及び液状金
属に上方へ向かう持ち上げ力を作用する。熱交換器３と
レビテーションコイル６との間の空間にセンサコイル８
が、熱交換器３の外壁に対して等しい距離に重ねて配設
されている。例えば６個のセンサコイル８が示され、そ
の測定電圧波形は凝固波面９０曲面についての充分な情
報を可能にする。凝固波面９の位置及び広がりの表示の
精度についての高い要請のために、少なくともｌｃｍの
間隔でセンサコイル８を設けることが有利である。

レビテーションコイル６及びセンサコイル８は円筒状連
続鋳造金型１のまわりに同心の位置を有し、その内径は
略２０ｍｍである。センサコイル８はレビテーションコ
イル６の内方でそれぞれ、等しい位相によって励磁され
る各巻回群の中央の巻回が位置する高さに配設されてい
る。レビテーションコイル６の直径は略４１ｍｍであり
、一方励磁位相の巻回は２４ｍｍの高さを有する。励磁
周波数は２０００サイクルである。細い絶縁された銅線
から巻きつけられた８個の巻回から成る６個のセンサコ
イル８の各々は略３５ｎ＋ｍの直径を有する。

センサコイルの各信号が測定変換器に供給されると、基
準値として相応した信号が空気を基礎として設定される
場合、等しい方向の測定電圧の次の実効値が得られる。

空気　　　　　　　　　　　１００％ 液状銅メルト　　略ｌ２５０゜Ｃ　　９７・９％凝固し
た銅　　　略１０００℃　８２・９％連続的に純粋の銅
から成る線が作られる鋳造プロセスの間、凝固波面９の
周囲の実効値は８６％〜９５％の範囲にある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施形態を示す図である。 図中符号 １　・・・・連続鋳造金型 ６　・・・・レビテーションコイル ８　・・・・センサコイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造金型により金属を連続鋳造する際の凝固工
   程の監視方法にして、連続鋳造金型は交番磁界を発生す
   るレビテーションコイルによって取り囲まれており、そ
   の際液状金属メルトは下方から連続鋳造金型中に導入さ
   れかつ凝固金属製造物として上方範囲から引き出される
   、前記方法において、 信号が連続鋳造金型のまわりに同心的に配設されている
   センサコイルから測定変換器に供給されかつ評価される
   ことを特徴とする前記方法。 ２、センサコイルがレビテーションコイルの内方に位置
   する請求項１記載の凝固工程の監視方法。 ３、センサコイルが連続鋳造金型とレビテーシヨンコイ
   ルとの間に位置する、請求項１記載の凝固工程の監視方
   法。 ４、センサコイルが熱交換器の直ぐ近くに配設されてい
   る請求項３記載の凝固工程の監視方法。 ５、少なくとも２つのセンサコイルからっ信号が評価さ
   れる、請求項１から４までのうちのいずれか一記載の凝
   固工程の監視方法。 ６、センサコイルが鋳造方向において略等しい相互間隔
   を有する、請求項１から５までのうちのいずれか一記載
   の凝固工程の監視方法。 ７、レビテーションコイル（６）によって取り囲まれて
   いる長い連続鋳造金型（１）による連続鋳造の際の凝固
   工程の監視装置において、 連続鋳造金型（１）とレビテーションコイル（６）との
   間にセンサコイル（８）が位置し、センサコイルは連続
   鋳造金型（１）のまわりに同心的に配設されておりそし
   てその際センサコイル（８）から測定変換器に供給され
   た信号が評価可能であることを特徴とする前記装置。