特許 7573263 気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-17

(45)【発行日】2024-10-25

(54)【発明の名称】気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び除去方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/11 20060101AFI20241018BHJP

   B22D 11/04 20060101ALI20241018BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20241018BHJP

   B22D 27/02 20060101ALI20241018BHJP

   B22D 27/20 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

B22D11/11 D

B22D11/04 311J

B22D11/11 C

B22D11/11 B

B22D1/00 K

B22D27/02 U

B22D27/20 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020150503

(22)【出願日】2020-09-08

(65)【公開番号】P2022045031

(43)【公開日】2022-03-18

【審査請求日】2023-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】504174135

【氏名又は名称】国立大学法人九州工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(74)【代理人】

【氏名又は名称】来田 義弘

(72)【発明者】

【氏名】河野 晴彦

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０１０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１３６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３７８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２７４８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０６７６４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－０５１９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２００７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１４２０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６４９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００

Ｂ２２Ｄ １／００

Ｂ２２Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

収容体に入れられて流れが生じている導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を取り除く除去装置であって、
前記収容体を間に挟んで鉛直方向に非平行な向きに間隔を空けて配された対となる印加部を有し、該対となる印加部の一方から他方に向けた直流磁場を発生させて、前記導電性流体中に該導電性流体の流れを抑制するブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段が異なる高さに少なくとも２つ配置され、
各該ブレーキ発生手段について、前記ブレーキ領域を設けるオン状態と該ブレーキ領域を設けないオフ状態とを切り替える制御手段が設けられ、
前記制御手段は、前記導電性流体の前記収容体への供給によって該収容体内の前記導電性流体に流れが生じている状態で、前記各ブレーキ発生手段の前記オン状態と前記オフ状態の切り替えを繰り返し行うことを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去装置。

【請求項2】

請求項１記載の気泡又は介在物もしくは双方の除去装置において、前記制御手段は、少なくとも一つの前記ブレーキ発生手段が前記オン状態で、残りの前記ブレーキ発生手段が前記オフ状態となる制御を、前記オン状態にする前記ブレーキ発生手段を変えて繰り返し行うことを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の気泡又は介在物もしくは双方の除去装置において、前記ブレーキ発生手段は、２つあって、
前記制御手段は、一方の前記ブレーキ発生手段を前記オン状態とし、他方の前記ブレーキ発生手段を前記オフ状態とした状態と、前記一方のブレーキ発生手段を前記オフ状態とし、前記他方のブレーキ発生手段を前記オン状態とした状態とを交互に繰り返すことを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去装置。

【請求項4】

請求項１又は２記載の気泡又は介在物もしくは双方の除去装置において、前記ブレーキ発生手段は、３つあって、
前記制御手段は、最も低い位置に配された前記ブレーキ発生手段を前記オン状態にし、他の２つの前記ブレーキ発生手段を前記オフ状態にした後、真ん中の前記ブレーキ発生手段を前記オン状態にし、他の２つの前記ブレーキ発生手段を前記オフ状態にし、次に、最も高い位置に配された前記ブレーキ発生手段を前記オン状態にし、他の２つの前記ブレーキ発生手段を前記オフ状態にする処理を繰り返すことを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去装置。

【請求項5】

収容体に入れられて流れが生じている導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を取り除く除去方法であって、
前記収容体を間に挟んで鉛直方向に非平行な向きに間隔を空けて配された対となる印加部を有し、該対となる印加部の一方から他方に向けた直流磁場を発生させて、前記導電性流体中に該導電性流体の流れを抑制するブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段を、異なる高さに少なくとも２つ配置し、
前記導電性流体の前記収容体への供給によって該収容体内の前記導電性流体に流れが生じている状態で、各前記ブレーキ発生手段について、前記ブレーキ領域を設けるオン状態と該ブレーキ領域を設けないオフ状態とを繰り返し切り替えることを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去方法。

【請求項6】

請求項５記載の気泡又は介在物もしくは双方の除去方法において、少なくとも一つの前記ブレーキ発生手段が前記オン状態で、残りの前記ブレーキ発生手段が前記オフ状態となる制御を、前記オン状態にする前記ブレーキ発生手段を変えて繰り返し行うことを特徴とする気泡又は介在物もしくは双方の除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電性流体から気泡及び／又は介在物を取り除く除去装置及び除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶鋼から鋳片を生産する技術において、各メーカーは生産性の向上及び品質レベルの向上にしのぎを削っている。一般的に生産性の向上と品質レベルの向上はトレードオフの関係にあり、その２つを同時に達成することは容易ではない。
連続鋳造工程では、鋳型に注がれた溶鋼が温度の低下によって凝固し始めるため、高品質な製品を生産する点においては、鋳型内の溶鋼の流れを制御することが重要である。

【0003】

溶鋼の流れの制御には電磁ブレーキを利用することができ、その具体例が、特許文献１～６に記載されている。
例えば、特許文献１には、直流磁場印加装置を設けて鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキを生じさせ、鋳型の下方に交流移動磁場装置を設けて鋳型内に溶鋼の上昇流を生じさせる技術が記載されている。

【0004】

また、溶鋼の制御についての解析結果が非特許文献１、２に開示されている。非特許文献１には、鋳型内の溶鋼の下降流に対して静磁場を作用させることにより流れが抑制される効果をシミュレーションによって評価した結果が記載されている。そして、非特許文献２には、浸漬ノズルから注入される溶鋼の流れ及び電磁攪拌流を考慮したメニスカスの流動制御についてのシミュレーション結果が報告されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－２１２７２３号公報

【文献】特開２０００－２７３５８１号公報

【文献】特開２００１－４７１９５号公報

【文献】特開２００２－４５９５５号公報

【文献】特開２００２－２３９６９１号公報

【文献】特開平８－２２４６４３号公報

【非特許文献】

【0006】

【文献】森下雅史、外３名、「スラブ幅方向に静磁場を印加した連続鋳造機内の溶鋼流動挙動に関する基礎検討」、鉄と鋼 Ｖｏｌ．８７（２００１）Ｎｏ．４、ｐ１６７－１７４

【文献】中島潤二、外１名、「連続鋳造鋳片品質向上のための非金属介在物低減技術の開発」、新日鉄技報 第３９４号（２０１２）、ｐ４２－４７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、溶鋼の流れを計算する従来のシミュレーションは、その大半が溶鋼を単一の流体と見なして行ったものであり、溶鋼に含まれる気泡や介在物の除去に資する研究例は極めて少ない。気泡や介在物については、浮力による上昇により溶鋼の自由表面から除去されることから、溶鋼の下降を抑制する電磁ブレーキによって、効果的に溶鋼から除去されているものと考えられていた。

【0008】

しかしながら、本発明者らによる検証により、直流磁場を利用した電磁ブレーキを用いることで、溶鋼の流れと共に気泡及び介在物の上昇が著しく抑制され、その上昇の抑制は、密度が同じであれば、気泡又は介在物が微細であるほど顕著となることが明らかになった。従って、微細な気泡や介在物を含んだ状態で溶鋼が固化するという課題が存在する。
そして、近年求められているスループットの増加により、溶鋼の下降速度は速まる傾向がある。従って、溶鋼の下降の速さに対する気泡及び介在物の上昇の速さの相対値は低下していることとなり、上記課題はより顕在化するものと考えられる。

【0009】

また、上記課題は、溶鋼に限ったものではなく、導電性流体全般に共通するものである。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、電磁ブレーキを作用させた導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を安定的に取り除く除去装置及び除去方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記目的に沿う第１の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去装置は、収容体に入れられて流れが生じている導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を取り除く除去装置であって、前記収容体を間に挟んで鉛直方向に非平行な向きに間隔を空けて配された対となる印加部を有し、該対となる印加部の一方から他方に向けた直流磁場を発生させて、前記導電性流体中に該導電性流体の流れを抑制するブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段が異なる高さに少なくとも２つ配置され、各該ブレーキ発生手段について、前記ブレーキ領域を設けるオン状態と該ブレーキ領域を設けないオフ状態とを切り替える制御手段が設けられ、前記制御手段は、前記導電性流体の前記収容体への供給によって該収容体内の前記導電性流体に流れが生じている状態で、前記各ブレーキ発生手段の前記オン状態と前記オフ状態の切り替えを繰り返し行う。ここで、収容体とは導電性流体が内側に入れられているものであり、収容体には底が有るタイプ及び底が無いタイプが存在し、これは以下の発明においても同様である。また、「介在物」とは、導電性流体より単位体積当たりの質量（以下、「密度」とも言う）が小さい介在物、即ち、導電性流体中で浮力により上昇する介在物を意味し、これは以下の発明においても同様である。なお、以下、単に「介在物」と記載する際には、導電性流体より密度が小さい介在物を意味するものとする。

【0011】

前記目的に沿う第２の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去方法は、収容体に入れられて流れが生じている導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を取り除く除去方法であって、前記収容体を間に挟んで鉛直方向に非平行な向きに間隔を空けて配された対となる印加部を有し、該対となる印加部の一方から他方に向けた直流磁場を発生させて、前記導電性流体中に該導電性流体の流れを抑制するブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段を、異なる高さに少なくとも２つ配置し、前記導電性流体の前記収容体への供給によって該収容体内の前記導電性流体に流れが生じている状態で、各前記ブレーキ発生手段について、前記ブレーキ領域を設けるオン状態と該ブレーキ領域を設けないオフ状態とを繰り返し切り替える。

【0012】

本発明者は、電磁場下における導電性流体の流れと気泡の相互作用を計算可能な数値解析コード（数値解析実行ファイル）を開発し（以下、当該数値解析コードを、単に「解析コード」とも言う）、解析コードを用いて、導電性流体中の気泡の動きを解析した。解析コードによる解析スキームは、流れ場及び電磁場の式の離散化に有限要素法を適用し、変形する自由表面の形状をレベルセット法を用いて計算するものである。本解析スキームで用いた流れ場及び電磁場の支配方程式を以下に示す。

【0013】

【数1】

【0014】

【数2】

【0015】

【数3】

【0016】

【数4】

【0017】

【数5】

【0018】

上記の式１及び式２はそれぞれ非圧縮性流体の運動方程式及び非圧縮性流体の連続の式であり、式３は電荷保存則を示し、式４はオームの法則を示す。式５はレベルセット関数Ｆの移流方程式であり、気液界面（自由表面）の運動学的条件を表す。なお、式１～式５において、物理量には無次元化を適用し、ｖ、ｐ、Ψ、Ｊ、Ｂはそれぞれ、速度、圧力、電位、電流密度及び磁束密度であり、無次元数Ｇ、Γ、Ｈａはそれぞれ、ガリレイ数、表面張力数及びハルトマン数である。そして、ρ_Ｈ、μ_Ｈ、σ_Ｈは、位置に依存する値で、それぞれ密度、粘性係数及び電気伝導率の比を表わし、ｅ_ｚはｚ軸の正方向の基本ベクトルを意味し、ｎは気相から液相へ向かう界面上の外向き単位法線ベクトルを意味し、κはｎの界面上における発散値を意味し、δ_εは近似デルタ関数を意味する。また、式１のＨａ^２Ｊ×Ｂの直前のμに類似の文字は気体の粘性係数に対する流体の粘性係数の割合を意味する。なお、式１はレイノルズ数を１として導出されたものである。

【0019】

また、解析コードによって解析する解析モデルＭは、図１に示すように、気泡Ｐを含む導電性流体Ｑからなり、気泡Ｐの初期形状を球形とし、気泡Ｐの代表長さＬを気泡Ｐの直径と定める。解析モデルＭは５Ｌ×５Ｌ×１０Ｌの寸法を有し、等分割直交格子により形成されているものとし、直流磁場は水平方向（ｙ方向）に印加されているとする。
解析コードによる解析によって、ハルトマン数（Ｈａ）が０、２５、５０である３つの解析モデルＭを対象に、所定時間経過した際の気泡Ｐの高さ位置及び気泡Ｐの形状を求めた結果を図２に示す。

【0020】

図２に示す結果より、ハルトマン数の増加に伴い、気泡Ｐの上昇が遅くなり、気泡Ｐが球形に近づくことが分かる。気泡Ｐの上昇がハルトマン数の増加に伴い遅くなるのは、導電性流体Ｑの流れを抑制する電磁ブレーキ（ｖ×Ｂ×Ｂ）が、気泡Ｐの浮力による上向きの流れ場と逆向き（下向き）に作用すること、並びに、電磁ブレーキによる導電性流体Ｑの流れの抑制度がＨａ^２の大きさに応じて大きくなること（式１参照）に起因する。そして、気泡Ｐがハルトマン数の増加に伴い球形に近くなるのは、気泡Ｐの上昇の抑制によって、気泡Ｐに作用する表面張力の影響が大きくなることが要因である。

【0021】

そして、一様な磁場において、大きさの異なる２つの気泡Ｐ１、Ｐ２（気泡Ｐ１、Ｐ２の半径ｒはそれぞれ０．５Ｌ、０．２５Ｌ）が導電性流体Ｑ内で上昇する様子を解析コードでシミュレーションした結果（２つの気泡Ｐ１、Ｐ２の重心位置の時間的変化）を図３に示す。図３に示す結果より、気泡Ｐ１は気泡Ｐ２に比べ速く上昇することが確認できる。気泡Ｐ１、Ｐ２は、大きいほど大きい浮力が作用して、速く上昇することが分かる。このため、導電性流体Ｑの自由表面に到達するまでに要する時間は、小さい気泡Ｐ２が大きい気泡Ｐ１に比べて長くなる。

【0022】

図２、図３に示す結果より、直流磁場の印加によって導電性流体の流れを制御する場合、導電性流体中で直流磁場により流れが抑制される領域（以下、「ブレーキ領域」とも言う）においては、ブレーキ領域に位置する気泡の上昇が大きく抑制され、特に、微細な気泡はブレーキ領域内に留まる時間が長くなることが確認できた。なお、これは介在物についても同様であり、密度が同じ介在物であれば、小さいものが大きいものに比べ、ブレーキ領域内に留まる時間が長くなる。
以上の結果を踏まえ、上述した第１の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び第２の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去方法によって、直流磁場による電磁ブレーキの効果を維持しつつ気泡及び介在物を安定的に除去できることを、図４に示す気泡・介在物除去装置１０を例に説明する。

【0023】

気泡・介在物除去装置１０を用いて気泡Ｐ’が取り除かれる導電性流体Ｑ’は、図４に示すように、複数の気泡Ｐ’を含んで、収容体１１に入れられている。
気泡・介在物除去装置１０は、収容体１１の近傍の異なる高さに配置されたブレーキ発生手段１２、１３と、ブレーキ発生手段１２、１３の動作を制御する図示しない制御手段とを備えている。本例においては、ブレーキ発生手段１２がブレーキ発生手段１３より低い位置に配されている。

【0024】

ブレーキ発生手段１２は収容体１１を間に挟んで間隔を空けて配された対となるコイル（印加部の一例）１４、１５を有し、ブレーキ発生手段１３は収容体１１を間に挟んで間隔を空けて配された対となるコイル（印加部の一例）１６、１７を有する。制御手段はブレーキ発生手段１２、１３に印加可能であり、ブレーキ発生手段１２は、制御手段により印加されてコイル１４からコイル１５に向けた直流磁場Ｓを発生させて、導電性流体Ｑ’中に導電性流体Ｑ’の流れを抑制するブレーキ領域を設ける。

【0025】

ブレーキ発生手段１３も、図５（Ａ）に示すように、制御手段により印加されてコイル１６からコイル１７に向けた直流磁場Ｓを発生させて、導電性流体Ｑ’中に導電性流体Ｑ’の流れを抑制するブレーキ領域を設ける。ここで、ブレーキ領域とは、導電性流体Ｑ’において、直流磁場Ｓが生じている領域である。なお、本例において、コイル１４、１５は同一高さに配置され水平方向の直流磁場Ｓを発生させ、コイル１６、１７は同一高さに配置され水平方向の直流磁場Ｓを発生させる。

【0026】

図４に示すように、ブレーキ発生手段１３がブレーキ領域を設けておらず、ブレーキ発生手段１２がブレーキ領域を設けている状態で、コイル１４、１５が設けられた高さ位置、即ち、ブレーキ発生手段１２によって設けられたブレーキ領域に在る気泡Ｐ’は、浮力による上昇が抑制されている。以下、ブレーキ発生手段１２、１３が、ブレーキ領域を設けている状態（直流磁場Ｓを生じさせている状態）をオン状態と言い、ブレーキ領域を設けていない状態（直流磁場Ｓを生じさせていない状態）をオフ状態と言う。

【0027】

ブレーキ発生手段１２、１３がそれぞれオン状態及びオフ状態である状況から、図５（Ａ）に示すように、ブレーキ発生手段１２、１３がそれぞれオフ状態及びオン状態に切り替えられることによって、コイル１４、１５が設けられた高さ位置で上昇が抑制されていた気泡Ｐ’は上昇の抑制が解除され浮力により上昇する。上昇した気泡Ｐ’は、図５（Ｂ）に示すように、コイル１６、１７が配された高さ位置まで上昇し、コイル１６、１７の配置高さで、ブレーキ発生手段１３により設けられたブレーキ領域によって上昇速度が低下する。

【0028】

そして、ブレーキ発生手段１２、１３がそれぞれ、図５（Ｃ）に示すように、オン状態及びオフ状態に切り替えられると、コイル１６、１７の配置高さに在った気泡Ｐ’は、上昇の抑制が解除されて上昇する。このように、ブレーキ発生手段１２、１３は一方がオン状態、他方がオフ状態となるように、それぞれオン状態及びオフ状態が切り替えられる。
その結果、気泡・介在物除去装置１０は、気泡Ｐ’をブレーキ領域で留める時間を低減して、導電性流体Ｑ’から気泡Ｐ’を安定的に取り除くことが可能である。

【0029】

また、気泡・介在物除去装置１０において、収容体１１内の導電性流体Ｑ’中に介在物が存在している場合、気泡・介在物除去装置１０は、ブレーキ発生手段１２、１３のオン状態及びオフ状態の切り替えによって、介在物をブレーキ領域で留めた時間を短縮し、介在物を導電性流体Ｑ’の表面まで効率的に浮上させることができる。導電性流体Ｑ’の表面に浮上した介在物は容易に取り除くことができるため、気泡・介在物除去装置１０は、導電性流体から介在物を安定的に取り除くことを可能とする。

【発明の効果】

【0030】

第１の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び第２の発明に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去方法は、ブレーキ発生手段が異なる高さに少なくとも２つ配置され、各ブレーキ発生手段について、オン状態とオフ状態とを切り替えるので、電磁ブレーキを作用させた導電性流体から気泡及び介在物の一方又は双方を安定的に取り除くことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】気泡の移動が解析される解析モデルの説明図である。

【図2】ハルトマン数が異なる同解析モデルの解析結果を示す説明図である。

【図3】大きさが異なる気泡の上昇のシミュレーション結果を示す説明図である。

【図4】本発明の気泡又は介在物もしくは双方の除去装置を示す説明図である。

【図5】（Ａ）～（Ｃ）は、同除去装置によって気泡を上昇させる様子を示す説明図である。

【図6】本発明の一実施の形態に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去装置が用いられる連続鋳造設備の説明図である。

【図7】同除去装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図６、図７に示すように、本発明の一実施の形態に係る気泡又は介在物もしくは双方の除去装置（以下、「気泡・介在物除去装置３０」という）は、連続鋳造設備３１に設けられた鋳型（収容体の一例）３２を間に挟んで水平方向（鉛直方向に非平行な向きの一例）に間隔を空けて配された対となるコイル（印加部）１４、１５を有するブレーキ発生手段１２と、鋳型３２を間に挟んで水平方向に間隔を空けて配された対となるコイル（印加部）１６、１７を有するブレーキ発生手段１３と、ブレーキ発生手段１２、１３を制御する制御手段３３とを備えている。コイル１４、１５、１６、１７は図示しない支持部材に固定されている。

【0033】

なお、気泡・介在物除去装置３０において、気泡・介在物除去装置１０と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
連続鋳造設備３１は、溶鋼Ｑ’’（導電性流体の一例）の流れに沿って鋳型３２の上流側に設けられた取鍋３４及びタンディッシュ３５と、鋳型３２から送り出された凝固する工程を経た溶鋼Ｑ’’を所定の経路に沿って搬送する複数のロール３６を備えている。

【0034】

鋳型３２には、タンディッシュ３５から浸漬ノズル３７を介して溶鋼Ｑ’’が供給され、鋳型３２内の溶鋼Ｑ’’に流れを生じさせている。浸漬ノズル３７は、溶鋼Ｑ’’と共に不活性ガスを鋳型３２内に注入するため、鋳型３２内の溶鋼Ｑ’’は、気泡Ｐ’’を含んだ状態にある。溶鋼Ｑ’’内には、溶鋼Ｑ’’中で浮力により上昇する介在物（例えば、スラグ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２）Ｔが存在している。

【0035】

ブレーキ発生手段１２は、同一高さ位置に配されたコイル１４、１５が、印加されてコイル１４からコイル１５に向けた水平方向の直流磁場Ｓを発生させ、溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けて、鋳型３２内の溶鋼Ｑ’’の流れを抑制する。ブレーキ発生手段１２より高い位置に配されたブレーキ発生手段１３は、同一高さに配されたコイル１６、１７が、印加されてコイル１６からコイル１７に向けた水平方向の直流磁場Ｓを発生させ、溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けて、鋳型３２内の溶鋼Ｑ’’の流れを抑制する。
従って、本実施の形態では、溶鋼Ｑ’’中に溶鋼Ｑ’’の流れを抑制するブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段１２、１３が異なる高さに２つ配置されていることとなる。

【0036】

コイル１４、１５（即ち、ブレーキ発生手段１２）及びコイル１６、１７（即ち、ブレーキ発生手段１３）は、図７に示すように、制御手段３３に接続されている。制御手段３３は、例えば電気回路によって構成でき、ブレーキ発生手段１２、１３それぞれに電圧を印加すること、及び、印加する電圧の大きさを調整することができる。ブレーキ発生手段１２、１３はそれぞれ、制御手段３３に印加されて溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けるオン状態となり、制御手段３３から印加されないことにより溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けないオフ状態となる。よって、制御手段３３は、ブレーキ発生手段１２、１３についてオン状態とオフ状態とを切り替えることとなる。

【0037】

制御手段３３は、ブレーキ発生手段１２、１３をそれぞれオン状態及びオフ状態として、鋳型３２のコイル１４、１５の高さ位置にブレーキ領域を設けた状態と、ブレーキ発生手段１２、１３をそれぞれオフ状態及びオン状態として、鋳型３２のコイル１６、１７の高さ位置にブレーキ領域を設けた状態とを交互に繰り返す。これによって、溶鋼Ｑ’’中の気泡Ｐ’’及び介在物Ｔを溶鋼Ｑ’’の表面まで効率的に浮上させ、気泡Ｐ’’及び介在物Ｔを溶鋼Ｑ’’から安定的に取り除けるようにする。
ここで、気泡・介在物除去装置３０は、実質的に介在物が無い溶鋼に対しては、溶鋼から気泡のみを取り除き、実質的に気泡が無い溶鋼に対しては、溶鋼から介在物のみを取り除く。

【0038】

また、気泡・介在物除去装置３０を用いて溶鋼Ｑ’’から気泡Ｐ’’ 及び介在物Ｔの一方もしくは双方を取り除く除去方法は以下に記すものとなる。即ち、当該除去方法は、鋳型３２を間に挟んで鉛直方向に非平行な向き（例えば、水平方向）に間隔を空けて配された対となるコイル１４、１５を有し、対となるコイル１４、１５の一方から他方に向けた直流磁場Ｓを発生させて溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段１２と、鋳型３２を間に挟んで鉛直方向に非平行な向き（例えば、水平方向）に間隔を空けて配された対となるコイル１６、１７を有し、対となるコイル１６、１７の一方から他方に向けた直流磁場Ｓを発生させて溶鋼Ｑ’’中にブレーキ領域を設けるブレーキ発生手段１３とを異なる高さに配置し、各ブレーキ発生手段１２、１３について、オン状態とオフ状態とを切り替える。

【0039】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、異なる高さに配置されたブレーキ発生手段を３つ以上設けてもよい。３つのブレーキ発生手段を設ける場合、例えば、最も低い位置に配されたブレーキ発生手段のみをオン状態とした後に、真ん中のブレーキ発生手段のみをオン状態とし、その後、最も高い位置に配されたブレーキ発生手段のみをオン状態とする処理を繰り返すことで、導電性流体中の気泡及び介在物を安定的に取り除くことができる。

【0040】

また、直流磁場は、鉛直方向のものでなければ、水平方向のものである必要はなく、例えば、水平方向に対して傾斜した方向のものであってもよい。
そして、気泡又は介在物もしくは双方の除去装置は、連続鋳造設備以外の設備に設けてもよい。連続鋳造設備以外で当該除去装置を設けることができる例として、チョクラルスキー法によってシリコンの単結晶インゴットを製造する設備が挙げられる。当該設備においては、導電性流体にシリコン融液が採用され、収容体としてシリコン融液を収容する坩堝が採用される。

【符号の説明】

【0041】

１０：気泡・介在物除去装置、１１：収容体、１２、１３：ブレーキ発生手段、１４、１５、１６、１７：コイル、３０：気泡・介在物除去装置、３１：連続鋳造設備、３２：鋳型、３３：制御手段、３４：取鍋、３５：タンディッシュ、３６：ロール、３７：浸漬ノズル、Ｍ：解析モデル、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ’、Ｐ’’：気泡、Ｑ、Ｑ’：導電性流体、Ｑ’’：溶鋼、Ｓ：直流磁場、Ｔ：介在物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】