CN102196871A - 钢的连续铸造用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种钢的连续铸造装置，具备钢液铸造用的铸型、浸渍喷嘴、电磁搅拌装置以及电磁制动装置。并且，在各长边壁上，在至少与上述浸渍喷嘴对置的位置上，形成有向上述电磁搅拌装置侧弯曲的弯曲部。并且，俯视时的上述弯曲部的顶部与上述浸渍喷嘴之间的水平距离为35mm以上且小于50mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢的连续铸造装置，向铸型内供给钢液而制造铸片。
本申请基于2008年11月04日在日本申请的专利申请2008-282981号，主张其优先权并将其内容援用于本申请。
背景技术
在钢的连续铸造工艺中，以提高所铸造的铸片的品质为目的，例如对排出到铸型内的钢液施加直流磁场。已知在该直流磁场中的钢液的排出流周围，产生与主流逆向的逆流。
在通常的钢液的连续铸造中，例如如图7所示，使用向铸型101内排出钢液100的浸渍喷嘴102。在浸渍喷嘴102侧面的下端附近，形成有两处相对于水平方向朝下的排出孔103。并且，为了对浸渍喷嘴102内进行清洗，而在吹入非氧化性气体、例如Ar气体(氩气)的同时，从排出孔103向铸型101内排出钢液100。在例如通过电磁制动装置(未图示)对从该排出孔103排出的钢液100的排出流104施加了直流磁场的情况下，在排出流104的周围产生逆向的逆流105。结果，排出流104所含的Ar气体气泡106，由于该逆流105而难以较深地侵入到铸型101内的钢液100中。结果，在钢液100所铸造的铸片的内部，能够减少Ar气体气泡106的个数。
但是，Ar气体气泡106，乘着沿着浸渍喷嘴102上升的逆流105而集中到浸渍喷嘴102周围并上浮到弯液面107，因此有时通过弯液面107不能完全除去。在该情况下，Ar气体气泡106的一部分会被在铸型101内侧面所形成的凝固外壳108捕捉。结果，钢液100所铸造的铸片表层的Ar气体气泡106的个数增加。
因此，为了防止Ar气体气泡106被铸型101的凝固外壳108捕捉，而提出在铸型101上部的弯液面107附近对钢液100进行电磁搅拌。通过该电磁搅拌，例如如图8所示，在弯液面107附近的钢液100形成搅拌流109，因此被凝固外壳108捕捉的Ar气体气泡106减少(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-271710号公报
发明的概要
发明所要解决的技术问题
但是，即使在上述那样的并用电磁搅拌的情况下，也不能充分减少铸片表层的Ar气体气泡106的个数。关于该原因，本发明人通过调查发现：在铸型101的长边壁101a与浸渍喷嘴102之间的区域110中，Ar气体气泡106被长边壁101a的凝固外壳108捕捉。如上所述，Ar气体气泡106依然乘着逆流105而沿着浸渍喷嘴102上升，但Ar气体气泡106的一部分在上升过程中扩散。结果，例如如图9所示，由于长边壁101a与浸渍喷嘴102之间较窄，所以Ar气体气泡106会被长边壁101a的凝固外壳108捕捉。此外，例如如图8所示，长边壁101a与浸渍喷嘴102之间较窄，所以即使通过电磁搅拌来形成搅拌流109，钢液100也难以在区域110中流动。结果，处于区域110的钢液100中的Ar气体气泡106变得容易被长边壁101a的凝固外壳108捕捉。
如此，由于区域110的Ar气体气泡106残留在铸片表层，而成为铸片的强度降低、铸片的表面瑕疵的原因，所以铸片品质存在改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种钢的连续铸造用装置，能够减少连续铸造的铸片所含的Ar气体气泡，提高铸片品质。
用于解决技术问题的手段
为了实现解决上述技术问题而实现所述目的，本发明采用了以下的手段。即，
(1)本发明的钢的连续铸造装置，具备：钢液铸造用的铸型，具有一对长边壁及一对短边壁；浸渍喷嘴，向该铸型内排出钢液；电磁搅拌装置，沿着各上述长边壁配置，对上述铸型内的上述钢液的上部进行搅拌；以及电磁制动装置，配置在该电磁搅拌装置的下方，将在沿着各上述长边壁的铸型宽度方向上具有同样的磁通密度分布的直流磁场，赋予到沿着各上述短边壁的铸型厚度方向上；在各上述长边壁上，在至少与上述浸渍喷嘴对置的位置上，形成有向上述电磁搅拌装置侧弯曲的弯曲部，俯视时的上述弯曲部的顶部与上述浸渍喷嘴之间的水平距离为35mm以上且小于50mm。
根据上述(1)所述的钢的连续铸造用装置，在铸型的长边壁上，至少在与浸渍喷嘴对置的位置上形成有弯曲部，所以能够在弯曲部和浸渍喷嘴之间形成弯曲区域。该弯曲区域与以往的在平坦壁体和浸渍喷嘴之间形成的区域相比，能够变宽弯曲了的量，所以沿着浸渍喷嘴的外周上升的钢液中的Ar气体气泡能够扩散的区域变宽。
然而，本发明人通过调查发现：仅通过形成弯曲区域，不能抑制Ar气体气泡被铸型的长边壁的凝固外壳捕捉。具体而言，在俯视的情况下，当弯曲部的顶部与浸渍喷嘴之间的水平距离小于35mm时，钢液难以在弯曲区域中流动，钢液中的Ar气体气泡容易被凝固外壳捕捉。此外，当上述水平距离为50mm以上时，难以确保弯曲区域中钢液的均匀流动，而在钢液的流速较慢的区域中，钢液中的Ar气体气泡容易被凝固外壳捕捉。关于这一点，根据本发明，由于弯曲区域形成为上述水平距离为35mm以上且小于50mm，所以即使沿着浸渍喷嘴上升的钢液中的Ar气体气泡扩散，Ar气体气泡也能够上浮到弯液面。因此，能够抑制Ar气体气泡被铸型的长边壁的凝固外壳捕捉。此外，由于通过弯曲区域能够确保上述水平距离，所以在该弯曲区域中，通过电磁搅拌装置形成的钢液的搅拌流容易流动。结果，在铸型上部，Ar气体气泡被搅拌，能够进一步抑制被凝固外壳捕捉。如此，由于能够抑制凝固外壳捕捉Ar气体气泡，所以能够减少铸片所含的Ar气体气泡，能够提高铸片品质。
(2)在上述(1)所述的钢的连续铸造装置中，上述弯曲部也可以将各上述长边壁整体向外侧弯曲而构成弯曲部。或者，优选上述弯曲部形成在各上述长边壁的各内侧面，各上述长边壁的各外侧面为平坦面。
在上述(2)中，在各上述长边壁的内侧面形成了上述弯曲部的情况下，弯曲部和电磁搅拌装置之间的距离比弯曲部以外的各长边壁和电磁搅拌装置之间的距离短。于是，处于弯曲部和浸渍喷嘴之间的弯曲区域中的钢液容易被搅拌。因此，能够对弯曲区域的钢液中的Ar气体气泡充分地进行搅拌，所以即使Ar气体气泡沿着浸渍喷嘴的外周上浮，也能够进一步抑制弯曲区域的Ar气体气泡被凝固外壳捕捉。
发明的效果：
根据本发明，能够减少铸片所含的Ar气体气泡，能够提高铸片品质。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的连续铸造装置的铸型附近的概略构成的俯视截面图。
图2是表示相同连续铸造装置的相同铸型附近的概略构成的图，是图1的A-A向视的纵截面图。
图3是表示相同连续铸造装置的相同铸型附近的概略构成的图，是图1的B-B向视的纵截面图。
图4是说明使相同连续铸造装置的电磁搅拌装置工作时的、铸型上部的钢液流动的图，是与图1相当的俯视截面图。
图5是说明使相同连续铸造装置的电磁制动装置工作时的直流磁场的图，是与图1相当的俯视截面图。
图6是说明使相同电磁制动装置工作时的直流磁场、感应电流、逆流的流动的图，是与图2的上部分相当的截面图。
图7是以往的连续铸造装置的铸型附近的概略构成的纵截面图。
图8是表示相同铸型附近的概略构成的图，是图7的C-C向视的俯视截面图。
图9是表示相同铸型附近的概略构成的图，是图7的D-D向视的纵截面图。
具体实施方式
以下，对本发明的钢的连续铸造用装置的一个实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的钢的连续铸造装置1的铸型附近的构成的俯视截面图，图2及图3是表示相同连续铸造装置1的相同铸型附近的构成的纵截面图。
如图1所示，连续铸造装置1例如具有俯视截面为长方形的铸型2。该铸型2具有一对长边壁2a和一对短边壁2b。长边壁2a包括设置在内侧的铜板3a和设置在外侧的不锈钢制箱4a。此外，短边壁2b包括设置在内侧的铜板3b和设置在外侧的不锈钢制箱4b。另外，在本实施方式中，短边壁2b的长度Lf(铸造厚度)例如为50mm～300mm程度。
另一方面，作为所要求的铸片宽度，如果是薄宽度铸片则为50mm～80mm程度，如果是中厚宽度铸片则为80mm～150mm程度，如果是通常宽度的铸片则为150mm～300mm程度。
此外，将沿着长边壁2a的水平方向(图1～图3中X方向)称作铸型宽度方向，将沿着短边壁2b的水平方向(图1～图3中Y方向)称作铸型厚度方向。
在长边壁2a的铜板3a内侧面的沿着铸型宽度方向的中央部，形成有朝向不锈钢制箱4a侧(铸型2外侧)弯曲了的弯曲部5。
弯曲部5形成在与铸型2内所设置的浸渍喷嘴6(后述)对置的位置上。此外，在通过图2及图3所示的纵截面图观察的情况下，弯曲部5形成为从铜板3a的上端朝向下方且与浸渍喷嘴6重叠。弯曲部5的下端位置，可以与浸渍喷嘴6的下端位置为相同高度，或者也可以形成在比浸渍喷嘴6的下端位置靠下方的位置。另外，弯曲部5例如通过将铜板3a的内侧面切削为凹曲面状来形成。并且，在该弯曲部5和浸渍喷嘴6之间，如图1所示那样形成弯曲区域7。
另外，俯视铸型2时的弯曲部5的弯曲顶部与浸渍喷嘴6之间的水平距离L1，从确保后述的Ar气体气泡11不被凝固外壳26捕捉的距离的观点出发，优选设为规定距离以上、例如推荐为35mm以上。其理由为，当水平距离L1小于35mm时，钢液8难以在弯曲区域7中流动，钢液8中的Ar气体气泡11变得容易被凝固外壳26捕捉。此外，推荐水平距离L1小于50mm。其理由为，当水平距离L1为50mm以上时，在弯曲区域7中难以确保钢液8的均匀流动，钢液8的流速变慢，钢液8中的Ar气体气泡11变得容易被凝固外壳26捕捉。
此外，弯曲部5的弯曲距离L2(弯曲部5中的上述弯曲顶部与两端部之间的最短水平距离、且为形成弯曲部5时的削入深度)，只要能够确保上述水平距离L1为规定距离、则不特别规定，并且对应于浸渍喷嘴6的外径尺寸以及铸型2的厚度尺寸而适当决定。但是，从在拉拔铸片时使其难以受到变形的观点出发，弯曲部5的弯曲距离L2越小越优选。另外，在本实施方式中，上述水平距离L1与弯曲距离L2之差(L1-L2)小于规定距离(例如小于40mm)。此外，长边壁2a的铜板3a的外侧面3a1和不锈钢制箱4a的两侧面4a1形成为平坦。
如图2及图3所示，在铸型2内的上部设置有浸渍喷嘴6。浸渍喷嘴6的下部浸渍在铸型2内的钢液8内。在浸渍喷嘴6侧面的下端附近，形成有两处向铸型2内朝向斜下方排出钢液8的排出孔9。这些排出孔9形成为与铸型2的短边壁2b对置。从各排出孔9排出的排出流10中含有用于清洗浸渍喷嘴6内的Ar气体气泡11等。
如图1～图3所示，在铸型2的长边壁2a的不锈钢制箱4a内，在弯液面12附近的高度位置上，例如设置有电磁搅拌线圈等的一对电磁搅拌装置20。该电磁搅拌装置20被配置为与不锈钢制箱4a的两侧面4a1平行。
如图4所示，通过该电磁搅拌装置20的电磁搅拌，能够使铸型2内的处于弯液面12附近的钢液8在水平面内回转(即、使俯视时的钢液8以浸渍喷嘴6为中心回转)，而形成搅拌流21。然而，弯曲区域7形成为，与以往的由俯视时成为直线状的平坦壁体形成的区域相比，扩大了弯曲了的量。因此，不会如以往那样钢液的流动在长边壁和浸渍喷嘴之间停滞，而搅拌流21沿着长边壁2a及短边壁2b的内侧面在浸渍喷嘴6的周围回转。此外，俯视铸型2时的弯曲部5的上述弯曲顶部与电磁搅拌装置20之间的距离D1，变得比弯曲部5以外的铜板3a的内侧面与电磁搅拌装置20之间的距离D2短。结果，弯曲区域7在作为搅拌流21的流路不会变窄的基础上，处于该弯曲区域7的钢液8接近电磁搅拌装置20，所以与以往相比变得容易进行搅拌。
如图2所示，在电磁搅拌装置20的下方，例如设置有一对电磁石等的电磁制动装置22。电磁制动装置22的中心线位置(最大磁通密度的位置)位于浸渍喷嘴6的排出孔9的下方。
如图5所示，电磁制动装置22设置在铸型2的长边壁2a外侧。如图5及图6所示，电磁制动装置22对于刚从排出孔9排出之后不久的钢液8的排出流10，将沿着铸型2的长边壁2a内侧面的、遍及铸型宽度方向(图5中X方向)具有大致同样磁通密度分布的直流磁场23，赋予到沿着铸型2的短边2b内侧面的铸型厚度方向(图5中Y方向)上。如图6所示，通过该直流磁场23和从排出孔9排出的钢液8的排出流10，在沿着铸型2的长边壁2a内侧面的铸型宽度方向(图6中X方向)上产生感应电流24。此外，通过该感应电流24和直流磁场23，在排出流10附近形成与该排出流10逆向的逆流25。逆流25以与排出流10的排出角度大致相同的角度朝向浸渍喷嘴6碰撞，并进一步沿着浸渍喷嘴6的外周面上升到弯液面12。
另外，如图2及图3所示，在铸型2的内侧面形成有钢液8被冷却而凝固了的凝固外壳26。
本实施方式的连续铸造装置1如上地构成。接着，对使用了该连续铸造装置1的钢液8的连续铸造方法进行说明。
首先，在向浸渍喷嘴6内吹入Ar气体的同时从浸渍喷嘴6的排出孔9向铸型2内排出钢液8。钢液8从排出孔9朝向斜下方排出，所以形成从排出孔9朝向铸型2的短边壁2b的排出流10。在排出流10中含有Ar气体气泡11，Ar气体气泡11在铸型2内的钢液8中浮游。
在从浸渍喷嘴6排出钢液8的同时，使电磁制动装置22工作。通过由该电磁制动装置22形成的直流磁场23，形成与排出流10的流动逆向的逆流25。该逆流25在与浸渍喷嘴6碰撞之后，朝向弯液面12上升。并且，在钢液8中浮游的Ar气体气泡11也乘着逆流25而上浮到弯液面12附近。
在上述电磁制动装置22工作的同时，也使电磁搅拌装置20工作。通过该电磁搅拌装置20的电磁搅拌，在铸型2内的弯液面12附近的钢液8中形成搅拌流21。并且，乘着逆流25上浮到弯液面12附近的Ar气体气泡11，由于搅拌流21而在浸渍喷嘴6周围回转，不会被铸型2的凝固外壳26捕捉，例如被具有熔融氧化物的连续铸造粉末(未图示)取入而除去。
如此地除去了Ar气体气泡11的钢液8，之后凝固而被铸造成铸片。
根据以上说明的本实施方式，通过在铸型2的长边壁2a的上部中央位置上形成弯曲部5，由此在弯曲部5和浸渍喷嘴6之间形成有弯曲区域7。通过该弯曲区域7确保上述水平距离L1，所以即使乘着逆流25而沿着浸渍喷嘴6上升的Ar气体气泡11扩散，Ar气体气泡11也能够上浮到弯液面12。因此，Ar气体气泡11能够远离在铸型2的长边壁2a内侧面所形成的凝固外壳26，能够抑制被凝固外壳26捕捉。即，如图2及图3，弯曲部5是从浸渍喷嘴6的下方位置朝向铅垂方向上方扩口地扩展的弯曲凹面，所以在浸渍喷嘴6和各长边壁2a之间，形成有两个从浸渍喷嘴6的下方位置朝向铅垂方向上方扩口地扩展的形状的弯曲区域7。
并且，通过形成这种弯曲区域7来确保上述水平距离L1，所以在该弯曲区域7中，通过电磁搅拌装置20形成的搅拌流21容易流动。结果，在铸型2上部，Ar气体气泡11被搅拌，能够进一步抑制被凝固外壳26捕捉。如此能够抑制Ar气体气泡11被凝固外壳26捕捉，所以能够减少铸片所含的Ar气体气泡11，并能够提高铸片品质。
此外，弯曲部5形成在长边壁2a的铜板3a的内侧面，铜板3a的外侧面形成为平坦面，所以弯曲部5的弯曲顶部与电磁搅拌装置20之间的距离D1，比弯曲部5以外的铜板2a的内侧面与电磁搅拌装置20之间的距离D2短。结果，弯曲区域7的钢液8虽然作为搅拌流21的流路变窄，但同时变得容易被搅拌。因此，能够在铸型2内充分搅拌处于弯曲区域7的钢液8中的Ar气体气泡11，所以即使Ar气体气泡11沿着浸渍喷嘴6的外周面上浮，也能够进一步抑制弯曲区域7的Ar气体气泡11被凝固外壳26捕捉。
此外，通过电磁制动装置22施加直流磁场23，对于从排出孔9排出到铸型2内的排出流10附近，形成与其逆向的逆流25。由此，排出流10中的Ar气体气泡11不会较深地进入铸型2内的钢液8中。结果，能够减少铸片内部所含的Ar气体气泡11。
实施例1
以下，对使用了本发明的钢的连续铸造装置时的、除去钢液中所含的Ar气体气泡的效果进行说明。在本实施例中，作为钢的连续铸造装置使用了之前图1～图3所示的连续铸造装置1。另外，在本实施例中，对Ar气体气泡之外的、钢液中所包含的夹杂物的除去效果也进行了评价。
作为连续铸造装置1的铸型2，使用了宽度尺寸为1200mm、高度尺寸为900mm、厚度尺寸为250mm的铸型。在铸型2的下方，从上起依次设有长度尺寸为2.5m的垂直部(未图示)、弯曲半径为7.5m的弯曲部(未图示)。
电磁搅拌装置20的高度尺寸为150mm、推力为100mmFe，其上端设置在与弯液面12相同的高度位置。
电磁制动装置22的中心线位置(即最大磁通密度的位置)设置在从弯液面12起为500mm深度的位置。
钢液8使用低碳铝镇静钢，在铸造速度2m/分(0.033m/秒)的条件下进行钢的铸造。
浸渍喷嘴6使用外径为150mm、内径为90mm的喷嘴。浸渍喷嘴6的排出孔9的中心位置被设置为，与从弯液面12起为300mm深度的位置相等。在浸渍喷嘴6上，圆形的排出孔9以朝向铸型2的短边壁2b侧的方式形成有两处。排出孔9的直径为60mm，排出孔9的排出角度θ在图2的纵截面中观察的情况下为从水平面朝下30度。此外，两个排出孔9的排出方向，在对其俯视时，以浸渍喷嘴6的中心线为中心而相互成为180度的逆向。
在以上说明的连续铸造装置1中，作为铸型2的弯曲部5的弯曲顶部与浸渍喷嘴6之间的水平距离L1，在30mm、35mm、40mm、45mm、50mm的5种条件下进行了钢的铸造。
此外，在水平距离L1为30mm的情况下，使弯曲部5的弯曲距离L2改变为0mm、5mm，在水平距离L1为35mm以上的情况下，对应于水平距离L1的变化，使弯曲距离L2改变为5mm、10mm、15mm、20mm。另外，弯曲距离L2为0mm表示在铸型2的长边壁2a上未形成弯曲部5的状态。
并且，在所铸造的铸片中，对从其表面起深度为50mm的表层所包含的、具有100μm以上的直径的Ar气泡11和夹杂物的个数进行了计测。这是为了确认从铸片的表面起深度为50mm的表层所含的具有100μm以上的直径的Ar气泡和夹杂物、对铸片品质产生影响的情况。
表1表示在以上条件下进行了铸造的结果。在表1中，Ar气体气泡个数指标为，将水平距离L1为30mm、弯曲距离L2为0mm(即不形成弯曲部5)时的Ar气体气泡的个数设为1，而表示各条件下的Ar气体气泡的个数的比率。此外，夹杂物个数指标为，将水平距离L1为30mm、弯曲距离L2为0mm时的夹杂物的个数设为1，而表示各条件下的夹杂物的个数的比率。
如表1所示，可知：在水平距离L1为30mm的情况下，即使将弯曲距离L2设为5mm而形成弯曲部5，Ar气体气泡个数指标及夹杂物个数指标也均依然为1，不能减少Ar气体气泡和夹杂物的个数。
此外，在水平距离L1为50mm的情况下，即使将弯曲距离L2设为20mm而形成弯曲部5，Ar气体气泡个数指标也极其接近于1，并且夹杂物个数指标变得大于1。因此，可知不能充分减少Ar气体气泡和夹杂物的个数。
与此相对，在将水平距离L1设为35mm、40mm、45mm且形成了弯曲部5的情况下，Ar气体气泡个数指标及夹杂物个数指标均小于1，可知Ar气体气泡及夹杂物的个数减少。因此，可知当使用本发明的连续铸造装置来铸造钢液时，能够适当除去Ar气体气泡和夹杂物，能够提高铸片品质。
[表1]
另外，本发明的技术范围不仅限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主要内容的范围内，还包括对上述实施方式施加了各种变更的方式。即，本实施方式中所列出的具体的处理或构成等只是一例，能够进行适当变更。
例如，在本发明的钢的连续铸造装置中，也可以使各上述长边壁2a的整体向铸型2外侧弯曲而形成上述弯曲部5。
工业实用性
根据本发明，提供一种钢的连续铸造用装置，能够减少连续铸造的铸片所含的Ar气体气泡，能够提高铸片品质。
符号的说明：
1连续铸造装置
2铸型
2a长边壁
2b短边壁
3a、3b铜板
4a、4b不锈钢制箱
5弯曲部
6浸渍喷嘴
7弯曲区域
8钢液
9排出孔
10排出流
11Ar气体气泡
12弯液面
20电磁搅拌装置
21搅拌流
22电磁制动装置
23直流磁场
24感应电流
25逆流
26凝固外壳
Claims (2)
1.一种钢的连续铸造装置，其特征在于，具备：
钢液铸造用的铸型，具有一对长边壁及一对短边壁；
浸渍喷嘴，向该铸型内排出钢液；
电磁搅拌装置，沿着各上述长边壁配置，对上述铸型内的上述钢液的上部进行搅拌；以及
电磁制动装置，配置在该电磁搅拌装置的下方，将在沿着各上述长边壁的铸型宽度方向上具有同样的磁通密度分布的直流磁场，赋予到沿着各上述短边壁的铸型厚度方向上，
在各上述长边壁上，在至少与上述浸渍喷嘴对置的位置上，形成有向上述电磁搅拌装置侧弯曲的弯曲部，
俯视时的上述弯曲部的顶部与上述浸渍喷嘴之间的水平距离为35mm以上且小于50mm。
2.根据权利要求1所述的钢的连续铸造用装置，其特征在于，
上述弯曲部形成在各上述长边壁的各内侧面，
各上述长边壁的各外侧面为平坦面。
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