JPH0371936B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電磁場鋳造装置に係り、特に電磁圧に
よる溶湯柱の保持が効果的に行なわれ得、磁場発
生用コイルに必要とされる供給電流の減少及び遮
蔽リングの省略による構造の簡略化が有効に図ら
れ得る電磁場鋳造装置に関するものである。

（従来技術） 金属、特にアルミニウム若しくはその合金の連
続鋳造法（半連続鋳造法をも含む。以下同じ）の
一種としての電磁場鋳造法は、良く知られている
ように、コイルによつて発生される交番磁場内に
配された、漸次下降せしめられる底台上に供給さ
れる溶湯の側周面を電磁圧によつて保持せしめ
て、コイル形状に対応した形状の溶湯柱を形成
し、該溶湯柱の下部に形成される凝固鋳塊部位に
冷却水を噴出せしめて、該凝固鋳塊部位を介し
て、かかる溶湯柱を連続的に冷却、凝固せしめる
ことにより、連続的に鋳塊を製造する手法であつ
て、平滑な鋳塊表面が得られると共に、組織的に
も優れた鋳塊を得ることができるところから、近
年、その採用が大いに期待されている。

ところで、このような電磁場鋳造法にあつて
は、コイルに供給される電流と溶湯柱中に発生す
る誘導電流との間に働く電磁気的な反発力（電磁
圧）によつて、かかる溶湯柱を所定形状に保持せ
しめるものであることから、形成される溶湯柱の
各部位に対して、その静液圧に均しい電磁圧を作
用せしめる必要がある。即ち、周知の如く、溶湯
柱の静液圧は、線形変化をして上方ほど小さくな
るところから、該溶湯柱の側周面を垂直に保持す
るためには、それに応じて作用せしめられる電磁
圧を上方ほど減少させる必要があるのである。

そこで、電磁場鋳造装置においては、一般に、
特公昭46−37267号公報等に示されている如く、
短尺な円筒型の内周面が溶湯柱に対向する面とさ
れた縦型形状のコイルを、溶湯柱の周囲に所定距
離を隔てて配すると共に、適当な導電率を有する
非磁性金属にて、上方ほど肉厚が増す形状をもつ
て形成された電磁遮蔽リングを、かかるコイルと
溶湯柱の間において、該コイルと同軸的に且つコ
イル高さの中央より上方に配置せしめてなる構造
とされており、該電磁遮蔽リングにてコイルから
発生される磁界を上方に行くに従つて大きな減衰
率をもつて減衰せしめて、溶湯柱に対して作用せ
しめられる電磁圧を、その側面の高さ方向に沿つ
て線形に変化させることにより、溶湯柱の各部位
に対してその静液圧と均しい電磁圧が作用せしめ
られるようになつている。

（解決課題） しかしながら、このような構造とされた電磁場
鋳造装置にあつては、コイルが、供給される大電
流によつて発熱し、また電磁遮蔽スクリーンも誘
導電流によつて発熱するために、それぞれ冷却水
を供給して冷却せしめる必要があつたのであり、
そのために装置の構造が複雑になると共に、通
常、それらコイルと電磁遮蔽スクリーンとが別体
にて形成されているために、鋳造開始の際におけ
るそれら両部材の正確なセツテイングが難しく且
つ面倒であるといつた問題を有していたのであ
る。

また、かかる電磁場鋳造装置においては、コイ
ルにて発生される磁界を、電磁遮蔽リングにて減
衰せしめることによつて、必要とする磁界を得る
構造とされているところから、かかるコイルにて
発生される磁界を有効に利用しているものとは言
い難く、それ故コイルに対して、溶湯柱の保持に
必要な電磁圧を発生するために理論上必要とされ
る以上の磁界を発生させる電流を給電せしめる必
要があつたのであり、コスト的な問題をも内在し
ていたのである。

そこで、本発明の目的とするところは、電磁圧
による溶湯柱の保持が効果的に出来、磁場発生用
コイルに供給する電流を減少せしめ、遮蔽リング
を省略し得る電磁場鋳造装置を提供することにあ
る。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背
景として為されたものであつて、その特徴とする
ところは、垂直方向に形成される金属溶湯柱を電
磁場にて保持しつつ、該溶湯柱の下部に形成され
る凝固鋳塊部位に冷却水を噴出せしめて、該凝固
鋳造部位を介して前記溶湯柱を連続的に冷却し、
凝固せしめることにより、連続的に鋳塊を製造す
る、前述の如き電磁場鋳造に用いられる装置にお
いて、該電磁場を発生せしめるコイル手段を、水
平方向の平坦面を有する横型板状コイルにて構成
すると共に、前記溶湯柱の周りに配置される筒状
の冷却水ジヤケツトの底壁部の少なくとも一部
を、該板状コイルにて形成して、該板状コイルの
内側の端面が前記溶湯柱に対向して位置せしめら
れるようにしたことにある。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、本発明の一実施例について、図面を参照しつ
つ、詳細に説明することとする。

先ず、第１図には、本発明に従う構造とされ
た、電磁場鋳造装置の概略が示されている。

この図において、１０は底台であつて、その上
方に配された注入ノズル１２を通じて、アルミニ
ウムやその合金等の金属溶湯１４が、該底台１０
上に供給され、それによつて溶湯柱１６が形成さ
れるようになつている。なお、この注入ノズル１
２には、図示はされていないが、フロート装置な
どの適当なレベル制御機構が設けられており、底
台１０上における湯面が一定のレベルに保持され
得るようになつている。

そして、この底台１０上に形成される溶湯柱１
６の周りには、その全に亘つて位置するように、
角型筒状断面の鋳造装置１８が配設されており、
後述するように、該鋳造装置１８のコイル２４に
て発生せしめられる電磁圧によつて、かかる溶湯
柱１６のうち、未だ溶融状態にある溶湯部位１４
の側面が保持され、コイル形状と相似形（本実施
例においては略矩形平面形状）の溶湯状１６が形
成されるようになつているのであり、更にこの溶
湯柱１６の下部に形成された凝固鋳造部位２０の
外表面に対して、鋳造装置１８から冷却水が放出
され、冷却、凝固せしめられると共に、この生成
鋳塊が底台１０の下降によつて連続的に下方に引
き抜かれることによつて、目的とする鋳塊が連続
的に得られるようになつているのである。

より詳細には、かかる鋳造装置１８は、第２図
に示されているように、冷却水ジヤケツト２２と
コイル２４とを含んで構成されており、全体とし
て筒状断面を有する矩形枠状の平面状態をもつて
形成されている。即ち、この鋳造装置１８を構成
する冷却水ジヤケツト２２は、下方に開口する略
コ字状断面の矩形枠形状を有していると共に、そ
の内周側壁部２６の溶湯柱１６に対向する内周面
上には、薄肉板状の耐火材２８が、全面に亘つて
取り付けられている。

また、コイル２４は、第３図にも示されている
ように、その断面が水平方向の平坦面を有する所
定厚さの横形板状を呈しており、全体として矩形
枠板形状をもつて形成されている。そして前記冷
却水ジヤケツト２２に対して、その下方開口部を
全周に亘つて覆蓋するように、コイル２４が一体
的に取り付けられていることによつて、かかる鋳
造装置１８の内部に、周方向に同一断面をもつて
連通する冷却水室３０が画成されている。なお、
本実施例におけるコイル２４にあつては、その給
電用ブスバー３２，３２が、絶縁層３３を挟ん
で、該コイル２４における水平方向の平坦面と同
一平坦面をもつて水平方向に延び出す状態で設け
られており、それによつて第２図に示される如
く、冷却水ジヤケツト２２に対する取付け時にお
いて、かかるブスバー３２，３２が、冷却水ジヤ
ケツト２２内を貫通することなく、その外周側壁
部３４の下端部から外方に取り出されるようにな
つている。

そして、このように冷却水ジヤケツト２２とコ
イル２４とによつて形成された鋳造装置１８内に
は、図示はされていないが、その壁部において冷
却水供給口が設けられており、該供給口を通じて
冷却水が供給されるようになつている一方、冷却
水ジヤケツト２２の内周側壁部２６の下方端縁部
と、コイル２４の内側先端周縁部との間に、冷却
水噴出口としての、所定角度下傾したスリツト３
６が、周方向に連続して形成されている。そし
て、それによつて、供給口を通じて鋳造装置１８
の冷却室３０内に導かれた冷却水が、第１図に示
されている如く、凝固鋳塊部位２０の外表面に対
して放出され、その冷却が行なわれるようになつ
ている。

なお、これら冷却水ジヤケツト２２及びコイル
２４の材質としては、特に限定されるものではな
く、従来と同様のものが何れも採用され得るもの
であり、例えば冷却水ジヤケツト２２にあつては
ポリ塩化ビニル等が、またコイル２４にあつては
銅などの導電材料が、それぞれ好適に用いられる
こととなる。

そして、このような構造とされた鋳造装置１８
は、第１図に示されているように、底台１０と同
心的にセツトせしめられるのであり、その鋳造時
において、コイル２４に対して大電流が給電され
ることにより、該底台１０に供給される溶融金属
１４に対して所定の電磁圧が作用せしめられ、そ
れによつて該溶融金属１４に対する凝固までの形
状の制御が為されるようになつているのであり、
また鋳造装置１８に設けられたスリツト３６か
ら、冷却水が所定の放出角度をもつて、溶湯柱１
６の凝固鋳塊部位２０の外表面に向かつて吹き出
されることによつて、該溶湯柱１６が連続的に冷
却、凝固せしめられ、以て底台１０の下降によつ
て目的とする鋳塊の連続製造が行なわれることと
なる。

ここにおいて、かかる鋳造装置１８を構成する
コイル２４は、第１図に示されているように、そ
の形状を保持せしめる金属溶湯１４の高さよりも
薄い部材厚をもつて形成されると共に、その配置
状態が、溶湯柱１６の外周面における金属溶湯１
４部位と凝固鋳塊部位２０との境界部分（凝固殻
先端）に対して、その高さ方向の略中央が、適当
な間隙をもつて対向せしめられるように調節され
ることとなる。

すなわち、このようなコイル２４の配置形態を
採用することによつて、該コイル２４に給電され
る所定大きさの電流にて惹起される、溶湯柱１６
の金属溶湯１４部位に対して作用せしめられる電
磁圧が、上方になる程小さくなるように、金属溶
湯１４部位側面の高さ方向に沿つて線形形態をも
つて分布せしめられるのであり、その結果、該金
属溶湯１４の各部位に対してこの静液圧と均しい
電磁圧が作用せしめられ得ることとなるのであ
る。

従つて、上述の如き構造とされた電磁場鋳造装
置にあつては、遮蔽リングを設ける必要がないの
であり、コイル２４に給電される電流にて発生さ
れる磁界が、そのような遮蔽リングにて減衰され
るようなことなく、溶湯柱１６の形状保持のため
に極めて有効に利用され得るものであるところか
ら、従来の遮蔽リングを備えた構造の装置に比し
て、少ない供給電流で必要な電磁圧を得ることが
できるのであり、鋳造コストの向上が有利に達成
され得るのである。

因みに、本発明者らが、遮蔽リングを備えた従
来の鋳造装置と、本実施例における鋳造装置１８
との比較実験を行つた結果、10mm（高さ）×40mm
（幅）の断面寸法を有するコイル２４が、溶湯柱
１６の外表面に対して10mm隔てて配置されてな
る、本実施例における鋳造装置１８を用いて、溶
湯高さが30mmの金属溶湯１４を所定形状に保持す
るための電磁力を得るために必要とされる、コイ
ル２４に対する供給電流は、溶湯柱１６に対して
30mm隔てて配置されたコイル５mm隔てて配置され
た遮蔽リングとを備えた従来の鋳造装置におい
て、同様の金属溶湯１４を保持するために必要と
される供給電流に比して、17％減となることが確
認されている。

また、かかる鋳造装置１８にあつては、その底
壁部がコイル２４にて構成されており、該コイル
２４の上側平坦面が、鋳造装置１８内において冷
却水に晒される構造とされているところから、か
かるコイル２４に対する冷却水系を別途設ける必
要がなく、溶湯柱１６の冷却に用いられる冷却水
にてその冷却が有効に行なわれ得るのであり、そ
れによつて鋳造装置の構造の簡略化および消費さ
れる冷却水量の削減が効果的に達成され得ること
となるのである。

さらに、このような鋳造装置にあつては、その
構造の簡素化およびコンパクト化が効果的に図ら
れ得ることから、装置の製作及びその設置が容易
で且つ製作費が安価であるといつた利点をも有し
ているのであり、またその多連装化も容易に実施
することが可能となるのである。

以上、本発明に従う構造とされた電磁場鋳造装
置の一実施例について詳述してきたが、これは文
字通りの例示であつて、本発明は、かかる具体例
にのみ限定して解釈されるものではない。

例えば、前記実施例における鋳造装置にあつて
は、矩形枠体形状をもつて形成されていたが、そ
の形状は、目的とする鋳塊の形状に応じて決定さ
れるべきのものであることは勿論である。

また、コイル２４の具体的な形状及び寸法、更
には溶湯柱１６に対する配設間隔や供給電流の大
きさ等は、コイル寸法や鋳塊寸法或いは供給電流
の大きさやその周波数などによつて相対的に決定
されるものであり、限定されるものではない。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業
者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、
またそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱
しない限りにおいて、何れも本発明の範囲内に含
まれるものであることは、言うまでもないところ
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての電磁場鋳造
装置を示す概略断面図であり、第２図はかかる装
置の要部拡大断面図であり、第３図はかかる装置
に用いられるコイルを示す斜視図である。 １０……底台、１４……金属溶湯、１６……溶
湯柱、１８……鋳造装置、２０……凝固鋳塊部
位、２２……冷却水ジヤケツト、２４……コイ
ル、３６……スリツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直方向に形成される金属溶湯柱を電磁場に
   て保持しつつ、該溶湯柱の下部に形成される凝固
   鋳塊部位に冷却水を噴出せしめて、該凝固鋳塊部
   位を介して前記溶湯柱を連続的に冷却し、凝固せ
   しめることにより、連続的に鋳塊を製造する電磁
   場鋳造に用いられる装置において、 該電磁場を発生せしめるコイル手段を、水平方
   向の平坦面を有する横型板状コイルにて構成する
   と共に、前記溶湯柱の周りに配置される筒状の冷
   却水ジヤケツトの底壁部の少なくとも一部を、該
   板状コイルにて形成して、該板状コイルの内側の
   端面が前記溶湯柱に対向して位置せしめられるよ
   うにしたことを特徴とする電磁場鋳造装置。