CN101678446A - 钢的连续铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢的连续铸造方法。其将对兼用线圈施加电流的方式具体化，在铸模(3)的各长边(3b)的外周以各长边相同个数且长边(3b)的外周共计(2n+2)个(n是自然数)的方式配置电磁线圈，该电磁线圈具有分别卷绕于2个磁极铁芯(5a)的外周部的2个励磁线圈(5b)和卷绕于2个磁极铁芯(5a)所合起来的外周部的1个励磁线圈(5c)。在电磁搅拌的情况下，对所有的电磁线圈中的各励磁线圈(5b、5c)通入电流相位差为90～120度的3相以上的多相交流电流。在电磁制动的情况下，对各电磁线圈中的、卷绕于上述励磁线圈(5c)或3个励磁线圈(5b、5c)通入直流电流而连续铸造钢。与供给到铸模(3)的钢水(2)的成分组成和供给量相对应地选择性地实施电磁制动或电磁搅拌。即使钢的种类、铸造条件发生变化，也能获得表面质量良好的铸坯，并且能抑制拉漏的发生，能进行为稳定的操作作业。

Description

钢的连续铸造方法

技术领域

本发明涉及使用能够选择性地实施电磁制动或电磁搅拌的电磁线圈装置一边控制铸模内钢水的流动一边连续铸造钢的方法。

背景技术

在通常的钢的连续铸造过程中，使用具有2个喷出孔的浸渍喷嘴向铸模内供给钢水。图2是示意地表示该通常的连续铸造法中的铸模内钢水的流动状态的纵剖视图。从浸渍喷嘴1的喷出孔1a喷出的钢水2在碰撞到铸模3的短边3a上的凝固壳(shell)2c之后分支为上升流2a和下降流2b。其中的上升流2a进而在弯月面(meniscus)下成为朝向浸渍喷嘴1去的水平流。另外，图2中的附图标记4表示保护渣。

该铸模内的钢水的流动控制在操作方面及铸坯的质量管理方面极为重要。作为实现该钢水的流动控制的方法，存在设计浸渍喷嘴的形状的方法、对铸模内的钢水施加电磁力的方法等。近年来，在这些方法中，广泛利用对钢水施加电磁力的方法。在对该钢水施加电磁力的方法中，存在对从浸渍喷嘴喷出的钢水流施加制动力的电磁制动、利用电磁力搅拌钢水的电磁搅拌这2种方法。

电磁制动和电磁搅拌各有优缺点，但在一般情况下，高速铸造时采用电磁制动，而在低速铸造时采用电磁搅拌。这些电磁制动装置和电磁搅拌装置均在铸模的铜板的背面设置有将线圈绕线于铁芯上而成的电磁线圈。这些具有电磁线圈的装置通常只具有电磁制动功能或电磁搅拌功能中的任一个单独功能。

因此，以前开发出能够选择性地实施电磁制动和电磁搅拌的电磁线圈装置(之后称作兼用线圈)，申请人提出了专利文献1、2。

专利文献1：日本特开2005-349454号公报

专利文献2：日本特开2007-007719号公报

该专利文献1、2的兼用线圈通过对配置在铸模的外周的电磁线圈供给直流或交流的电流，对铸模内的钢水选择性地实施电磁制动或电磁搅拌。

在该专利文献1、2中提出的兼用线圈使以往不可能的兼用电磁制动和电磁搅拌成为可能。

发明内容

本发明欲解决的问题在于，在使用申请人提出的能够兼用电磁制动和电磁搅拌这两种功能的兼用线圈连续铸造钢时，如何施加电流好，这是不明确的。

本发明的钢的连续铸造方法是如下的连续铸造钢的方法，其将对兼用线圈施加电流的方式具体化，在铸模长边的外周配置电磁线圈，并配置成在各长边为相同个数的电磁线圈且铸模长边的外周共计(2n+2)个电磁线圈，其中n是自然数，该电磁线圈具有2个磁极铁芯、分别卷绕于该磁极铁芯的外周部的2个励磁线圈和卷绕于2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个励磁线圈，在电磁搅拌铸模内的钢水的情况下，对所有的上述电磁线圈中的各励磁线圈通入电流相位差为90～120度的3相以上的多相交流电流，在对铸模内的钢水实施电磁制动的情况下，对上述各电磁线圈中的、卷绕于上述2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个上述励磁线圈通入直流电流，或对分别卷绕于该磁极铁芯的外周部的2个励磁线圈和卷绕于2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个励磁线圈这3个励磁线圈通入直流电流，来连续铸造钢，其最主要的特征在于，与供给到铸模的钢水的成分组成和供给量相对应地选择性地对铸模内的钢水实施电磁制动或电磁搅拌。

更具体来说，在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为0.07％以上且0.16％以下的情况下，在供给量为小于3ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，在供给量为大于等于3ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

此外，在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为大于0.0050％且小于0.07％的情况下，在供给量为小于4ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，在供给量为大于等于4ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

而且，在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为0.0050％以下的情况下，在供给量为小于5ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，在供给量为大于等于5ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

采用本发明的钢的连续铸造方法，即使钢的种类、铸造条件发生变化，也能稳定获得表面质量良好的铸坯。此外，能抑制拉漏(break-out)的发生，能进行为稳定的操作作业。

附图说明

图1是说明本发明方法所使用的兼用线圈的形状的图，图1的(a)是水平剖视图，图1的(b)是垂直剖视图。

图2是示意性地表示普通的连续铸造法的铸模内钢水的流动状态的纵剖视图。

附图标记说明

1、浸渍喷嘴；2、钢水；3、铸模；3a、短边；3b、长边；5、兼用线圈；5a、齿部；5b、内侧绕线；5c、外侧绕线；5d、芯。

具体实施方式

本发明在使用能够兼用电磁制动和电磁搅拌这两种功能的兼用线圈连续铸造钢时，与供给到铸模的钢水的成分组成和供给量相对应地将对兼用线圈施加电流的方式具体化。

实施例

下面，对用于实施本发明的最佳实施方式与从本发明的构思直到解决问题的过程一起，用图1进行说明。

发明人在使用专利文献2的兼用线圈连续铸造钢时，相对于铸造条件，对应该如何选择性地实施电磁制动或电磁搅拌进行了研究。

电磁制动具有如下的效果，即，缓和因不均匀凝固导致的纵裂纹、抑制凝固壳再熔解从而抑制产生拉漏。其理由在于，降低从浸渍喷嘴喷出的钢水流速，从而碰撞到凝固壳的钢水流速降低。

另一方面，电磁搅拌因为通过施加与凝固壳平行的钢水流而使弯月面下的钢水流速上升，防止气泡、夹杂物被捕集于凝固壳，所以具有防止铸坯表面缺陷的效果。

发明人根据铸造条件，在选择性地实施电磁制动或电磁搅拌时，改变对由作为钢的基础成分的碳浓度、铸造速度和铸模截面积决定的铸模的供给量进行了调查。不将铸造速度作为参数而规定供给量的理由为，自浸渍喷嘴喷出的流量是铸模内的钢水流动的主要参数，与拉拔速度相比，将钢水的流动控制的方法作为决定的参数是适当的。

以下，对发明人所进行的调查结果进行说明。

利用能够制造宽度为1500mm、厚度为270mm的铸坯的垂直弯曲型连续铸造机铸造了具有下记表1所示的化学组成的钢水。

表1

钢种	C	Mn	Si	P	S	AL	Ti	Nb
									A1(低碳钢)	0.0051	0.24	0.01	0.07	0.006	0.02	0.06	0.014
A2(低碳钢)	0.05	0.03	0.01	0.01	0.008	0.03	Tr	Tr
									A3(低碳钢)	0.06	0.14	Tr	0.01	0.002	0.03	Tr	Tr
B1(极低碳钢)	0.0050	0.05	0.03	0.01	0.003	0.02	Tr	Tr
									B2(极低碳钢)	0.0025	0.35	0.01	0.04	0.004	0.04	0.01	0.005
C1(亚包晶钢)	0.07	0.52	0.09	0.01	0.004	0.01	Tr	Tr
									C2(亚包晶钢)	0.1	1.1	0.05	0.02	0.004	0.01	Tr	Tr
C3(亚包晶钢)	0.16	0.45	0.2	0.02	0.012	0.05	0.01	0.017

(单位：质量％)

注)低碳钢、极低碳钢、亚包晶钢的剩余部分均为Fe和不可避免的杂质。

图1一并表示铸造所使用的兼用线圈和其有代表性的尺寸。图1中的附图标记5是连续配置在铸模3的各自的长边3b侧的2个兼用线圈，分别对2个齿部5a实施绕线5b，而且在2个齿部5a的外侧实施绕线5c而将该2个齿部5a缠绕成一体。另外，附图标记5d是上端做成与弯月面相同的高度的芯，附图标记6表示设置在铸模3的外侧的支承板。

此外，同时具有电磁制动和电磁搅拌这两个功能的兼用线圈的规格如下记所示，此外，铸造条件表示于下记表2中，铸造结果表示于下记表3中。

兼用线圈的规格

铸模的厚度方向中心部的电磁力：3000高斯(Gauss)

频率：4.0Hz

对各励磁线圈的施加电流：45000安培匝数(ampereturn)

交流电流的相位：120°相位的3相交流

表2

表3

钢种A组是碳浓度以质量％计为大于0.0050％且小于0.07％的低碳铝镇静钢，难以产生不均匀的凝固，铸坯的表面缺陷的检查基准程度不高。因而，即使以往以来不实施电磁制动、电磁搅拌，供给量只要是5.7ton/min的高速，就能够铸造(比较例23)。

可是，在不实施电磁制动的情况下，在供给量成为4ton/min以上时，拉漏发生率增加(比较例22、23)。另一方面，在供给量小于4ton/min的情况下，不实施电磁搅拌时，铸坯多发生表面缺陷(比较例21)。

对此，在供给量为4ton/min以上的情况下，通过实施电磁制动能够实现稳定的铸造(实施例2～4、14)。此外，在供给量小于4to n/min的情况下，通过实施电磁搅拌减少了铸坯的表面缺陷发生率(实施例1、13)。

钢种B组是碳浓度以质量％计为0.0050％以下的极低碳钢，难以产生不均匀的凝固，铸坯的表面缺陷的检查基准程度非常高。在不实施电磁搅拌、电磁制动时，供给量即使是小于5ton/min的情况下，铸坯也发生表面缺陷(比较例24)，供给量是5ton/min以上的情况下，铸坯多发生表面缺陷(比较例25)。

在该钢种B组中，供给量是小于5ton/min的情况下，实施电磁搅拌是有效的，特别是其作用较大(实施例5～7、15)。此外，供给量是5ton/min以上的情况下，实施电磁制动也是有效的(实施例8、16)。

钢种C组是碳浓度以质量％计为0.07％～0.16％的亚包晶钢，难以产生不均匀的凝固，表面缺陷的检查基准程度较低。在该钢种C组中，在不实施电磁搅拌、电磁制动时，若供给量是4ton/min以上，则会产生纵裂纹、再熔解，拉漏的发生率非常高(比较例27、28)。

在该钢种C组中，供给量是小于3ton/min的情况下，通过实施电磁搅拌(实施例17)，能降低其拉漏发生率；此外，供给量是3ton/min以上的情况下，通过实施电磁制动(实施例9～12、18)，能降低其拉漏发生率。

如上述结果那样，在低碳钢的情况下且其供给量为4ton/min以上时，在极低碳钢的情况下且其供给量为5ton/min以上时，在亚包晶钢的情况下且其供给量为3ton/min以上时，电磁制动发挥了较大的作用。特别是在容易发生不均匀的凝固、凝固壳再熔解的亚包晶钢中，电磁制动发挥了非常大的作用。

另一方面，在上述钢种中供给量小于上述值的情况下，电磁搅拌发挥了较大的作用。特别是在极低碳钢中，检查基准程度较高，但铸坯的表面缺陷发生率高，通过实施电磁搅拌获得了较大的效果。

当然，本发明不限于上述例子，只要是在各权利要求所记载的技术思想的范围内，当然可以对实施方式进行适当的变更。

例如，交流电流即使不是3相，只要电流相位差为90～120度，交流电流也可以为3相以上的多相交流电流。

工业实用性

以上的本发明只要是连续铸造，就也能够在使用弯曲型、垂直型等任何的方式连续铸造时应用。另外，不仅能够应用于扁钢坯(slab)的连续铸造，也能够应用于钢锭(bloom)的连续铸造。

Claims (4)

1.一种钢的连续铸造方法，其是如下的连续铸造钢的方法，在铸模长边的外周配置电磁线圈，并配置成在各长边为相同个数的电磁线圈且铸模长边的外周共计(2n+2)个电磁线圈，其中n是自然数，该电磁线圈具有2个磁极铁芯、分别卷绕于该磁极铁芯的外周部的2个励磁线圈和卷绕于2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个励磁线圈，

在电磁搅拌铸模内的钢水的情况下，对所有的上述电磁线圈中的各励磁线圈通入电流相位差为90～120度的3相以上的多相交流电流，

在对铸模内的钢水实施电磁制动的情况下，对上述各电磁线圈中的、卷绕于上述2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个上述励磁线圈通入直流电流，或对分别卷绕于该磁极铁芯的外周部的2个励磁线圈和卷绕于2个磁极铁芯所合起来的外周部的1个励磁线圈这3个励磁线圈通入直流电流，来连续铸造钢，其特征在于，

与供给到铸模的钢水的成分组成和供给量相对应地选择性地对铸模内的钢水实施电磁制动或电磁搅拌。

2.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，

在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为0.07％以上且0.16％以下的情况下，

在供给量为小于3ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，

在供给量为大于等于3ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

3.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，

在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为大于0.0050％且小于0.07％的情况下，

在供给量为小于4ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，

在供给量为大于等于4ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

4.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，

在供给到铸模的上述钢水的成分碳浓度以质量％计为0.0050％以下的情况下，

在供给量为小于5ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁搅拌，对上述电磁线圈施加上述3相以上的多相交流电流，

在供给量为大于等于5ton/min时，为了对铸模内的钢水实施电磁制动，对上述电磁线圈施加上述直流电流。

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