CN107107175A - 钢的连续铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的主要目的在于提供一种如下技术：能够利用电磁制动来抑制内部缺陷且避免因该电磁制动引起的表面缺陷的产生，与现有技术相比，提高铸坯的清洁度。本发明是一种钢的连续铸造方法，在该钢的连续铸造方法中，一边对从浸渍喷嘴的喷出孔喷出的喷出流施加电磁制动，一边向铸模内供给钢液，其中，将电磁制动的磁通密度(B)设为下述(式1)的范围。Bmin≤B≤Bmax…(式1)

Description

钢的连续铸造方法
技术领域
本发明涉及钢的连续铸造方法。
背景技术
钢的连续铸造可在将中间包内的钢液借助浸渍喷嘴向连续铸造设备的铸模内供给的同时进行。钢液从形成于浸渍喷嘴的下端部的喷出孔向铸模内喷出，在铸模内被冷却，在确保了不漏钢的程度的凝固壳厚的状态下从铸模出口拔出。凝固壳在拔出过程中利用喷射进行二次冷却，在完全凝固了之后被切断，成为铸坯。
作为使铸坯的清洁度提高的技术，在例如专利文献1中公开了如下技术：通过将电磁搅拌装置相对设置于铸模的长边侧弯液面附近，使回转流在铸模内的钢液的表面产生，利用该回转流的清洗效果来抑制成为铸坯缺陷的主要原因的夹杂物、气泡附着于铸模的表面的现象。另外，在专利文献2中公开了如下技术：使电磁制动作用于从浸渍喷嘴的喷出孔喷出的喷出流，抑制钢液的下降速度，确保钢液中的夹杂物上浮的时间。
不过，在上述专利文献1的技术中，电磁制动未作用于从浸渍喷嘴的喷出孔喷出来的喷出流，因此，喷出流的下降速度未被抑制。因此，存在如下问题：残存于钢液中的氧化铝等夹杂物、气泡未充分地上浮去除就直接进入铸坯的深部而成为内部缺陷的原因。该问题能够如上述专利文献2那样使电磁制动作用于喷出流来避免。
在使电磁制动作用到喷出流的情况下，如图3(铸模的主视剖视图)和图4(铸模的侧视剖视图)所示，产生沿着浸渍喷嘴2的上升流，该上升流在钢液的表面附近翻转而成为下降流。在此，尤其是，在用于制造厚度较薄的铸坯的铸模中，铸模的长边面之间的距离(D0)变近。因此，产生如下新的问题：上述下降流所运送的夹杂物、气泡与在构成铸模的长边的长边壁3a、3b之上形成的凝固壳8接触，在此易于被捕捉，成为表面缺陷的主要原因。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-183597号公报
专利文献2：日本特许第5245800号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种如下技术：解决上述的以往的问题点，能够利用电磁制动来抑制内部缺陷且避免因该电磁制动引起的表面缺陷的产生，与现有技术相比，提高铸坯的清洁度。
用于解决问题的方案
在解决上述问题的本发明中，一种钢的连续铸造方法，在该钢的连续铸造方法中，一边对从浸渍喷嘴的喷出孔喷出的喷出流施加电磁制动，一边向铸模内供给钢液，其中，将电磁制动的磁通密度(B)设为下述(式1)的范围。在此，电磁制动的磁通密度(B)是指电磁制动线圈中心处的磁通密度。
Bmin≤B≤Bmax…(式1)
其中，
[数1]
[数2]
D0＝在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、长边两端的作为在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度，其单位为m，
Dmax＝在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、长边中央的作为在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度的最大值，其单位为m，
H0＝从钢液表面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离，其单位为m，
HSEN＝从浸渍喷嘴底面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离，其单位为m，
v＝从浸渍喷嘴喷出来的钢液的流速，其单位为m/s，
θ＝以朝上为正、作为与水平线所成的角度求出的、钢液的喷出角度，其单位为°。
另外，在上述本发明中，能够使用在水平截面形状中具有短边和长边的矩形铸模作为铸模。
另外，在使用矩形铸模作为铸模的上述本发明中，优选上述钢液的流速v是0.685m/s～0.799m/s。由此，上升流整体上平缓地形成，容易抑制沿着凝固界面的下降流的形成。
另外，在上述本发明中，优选使用漏斗形铸模作为铸模，该漏斗形铸模在水平截面形状中具有短边和长边，且长边中央的在铸模内相对的长边之间的距离比长边两端的在铸模内相对的长边之间的距离长。
另外，在使用漏斗形铸模作为铸模的上述本发明中，优选Dmax/D0是1.16～1.24。由此，在夹杂物被下降流运送的情况，也容易使该夹杂物向凝固界面供给的频度降低。
另外，在使用漏斗形铸模作为铸模的上述本发明中，优选HSEN/H0是0.161～0.327。由此，上升流整体上平缓地形成，容易抑制沿着凝固界面的下降流的形成。
另外，在使用漏斗形铸模作为铸模的上述本发明中，优选上述钢液的流速v是0.441m/s～1.256m/s。由此，使铸模内的钢液流动稳定，容易地抑制钢液表面的变动。
另外，在上述本发明中，优选上述钢液的喷出角度θ是-45°～-5°。由此，使铸模内的钢液流动稳定，容易抑制钢液表面的变动。
发明的效果
在一边对从浸渍喷嘴的喷出孔喷出的喷出流施加电磁制动一边将钢液向铸模内供给的钢的连续铸造方法中，根据采用了将电磁制动的磁通密度(B)设为上述(式1)的范围的构成的本发明，享有抑制钢液的下降速度而使钢坯的内部缺陷减少这样的、电磁制动的效果，且即使是使用用于制造厚度较薄的铸坯的铸模的情况下，也能够有效地避免因电磁制动引起的表面缺陷的产生。
即、根据本发明，以按照上述(式1)将电磁制动设为适当的强度这样的极简便的方法就能够使铸模的内部缺陷和表面缺陷这两者可靠地减少，提高铸坯的清洁度。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的1个实施方式中的、用于表示连续铸造装置的铸模附近的结构的概略的平面的说明图。
图2是示意性地表示本发明的1个实施方式中的、用于表示连续铸造装置的铸模附近的结构的概略的正面截面的说明图。
图3是说明使电磁制动起作用之际的铸模内的钢液的流动状态的主视剖视图。
图4是说明使电磁制动起作用之际的铸模内的钢液的流动状态的侧视剖视图。
具体实施方式
以下表示本发明的优选实施方式。
在本实施方式中，如图1所示，在水平截面形状是大致长方形的铸模1的、长边和短边的大致中央附近配置有浸渍喷嘴2，如图2所示，在铸模1的构成长边的长边壁3的外侧，在比浸渍喷嘴2的下端靠下方的高度位置隔着铸模1而相对配置有电磁制动装置4。
在本实施方式中，如图1所示，使用了漏斗形铸模，该漏斗形铸模在水平截面形状中具有短边和长边，且长边中央的在铸模内相对的长边间距离(Dmax)比长边两端的在铸模内相对的长边间距离(D0)长。此外，在本发明中，也能够使用Dmax＝D0的矩形铸模。在此，通过设为Dmax>D0，除了能够使钢液表面附近的水平方向的回转流稳定之外，通过使凝固壳远离在钢液表面附近翻转而产生的下降流，能够减少夹杂物和气泡的捕捉机会。
在浸渍喷嘴2的、面对铸模1的短边壁7a、7b的部分分别形成有将钢液斜向下地向铸模1内喷出的喷出孔5。由于向浸渍喷嘴2内吹入了Ar气体，因此，从喷出孔5喷出来的喷出流6含有Ar气体的气泡、氧化铝、熔渣系的夹杂物。
为了避免这些Ar气体的气泡、氧化铝、熔渣系的夹杂物在铸模1内未被充分地上浮去除就直接进入钢坯的深部而成为内部缺陷的现象，在本实施方式中，在比浸渍喷嘴2的下端部靠下方的高度位置，隔着铸模1相对配置有电磁制动装置4。
电磁制动装置4由电磁铁等构成，能够在沿着铸模1的短边壁7a、7b的铸模厚度方向(图1的Y方向)上对刚刚从浸渍喷嘴2的喷出孔5喷出来之后的喷出流6施加直流磁场，该直流磁场在沿着铸模1的长边壁3a、3b的铸模宽度方向(图1的X方向)上具有大致一样的磁通密度分布。利用该直流磁场和喷出流沿着图1的X方向产生感应电流，在该感应电流和所述的直流磁场的作用下，在喷出流6的附近形成与喷出流6反向的相对流，钢液的下降速度被抑制。由此，能够避免残存于钢液中的氧化铝等夹杂物、气泡未被充分地上浮去除就直接进入钢坯的深部的现象。
此外，在现有技术中，在使电磁制动作用到喷出流的情况下，如图3和图4所示，产生沿着浸渍喷嘴2的上升流，该上升流在钢液的表面附近翻转而成为下降流。尤其是在D0是400mm以下程度的铸模中，存在如下问题：被该下降流运送的夹杂物、气泡与长边壁3a、3b上的凝固壳8接触而易于被捕捉，易于成为表面缺陷的主要原因。相对于此，本发明中，通过按照上述(式1)将电磁制动的磁通密度设为适当的强度，可抑制被下降流运送的夹杂物、气泡被长边壁3a、3b上的凝固壳8捕捉的现象。
上述(式1)是通过发明人的各种研究导出来的，通过构成上述(式1)的全部的要素的组合，第一次起到本发明的效果。在此，Bmin是电磁制动的磁通密度的适当的强度范围的下限值，若磁通密度低于该下限值，则无法完全防止夹杂物、气泡随着喷出流而进入下方。另外，Bmax是电磁制动的磁通密度的适当的强度范围的上限值，若磁通密度超过该上限值，则沿着浸渍喷嘴2的上升流过强，因此，与此相应地翻转的下降流也变强，被该下降流运送的夹杂物、气泡与凝固壳8的接触频度变高。其结果，易于产生表面缺陷。该Bmin和Bmax通过对铸模内的流动造成影响的各因素的组合来定义。
具体而言，通过将如下因素组合成满足上述(式1)，从而第一次能够使铸模的内部缺陷和表面缺陷这两者减少，提高铸坯的清洁度，这些因素是：在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、作为长边两端的在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度(D0)；在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、作为长边中央的在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度的最大值(Dmax)；从钢液表面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离(H0)；从浸渍喷嘴底面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离(HSEN)；从浸渍喷嘴喷出来的钢液的流速(v)；钢液的喷出角度(θ)。
HSEN的值越小，电磁制动对喷出流的制动力越大，因此，喷出流的下降速度被抑制，图3和图4所示的上升流的流速变大。其结果，该上升流在钢液的表面附近翻转而形成的下降流的流速也变大，因此，被该下降流运送的夹杂物、气泡与铸模的长边壁3a、3b上的凝固壳8接触而被捕捉并成为表面缺陷的概率变高。
另一方面，若HSEN的值大而接近H0，则除了电磁制动的效果变小之外，钢液表面的变动也变大。其结果，易于产生保护渣的卷入。
另外，若θ的值越大，则存在需要越大的由电磁制动产生的制动力、上升流也越大的倾向。
这样，上述(式1)的各变量的增减分别起到不同的作用，因此，以往，在将这些组合而构成的连续铸造设备中，每次变更铸模尺寸、铸造速度、浸渍喷嘴等，都难以确定电磁制动的最佳的强度。与此相对，根据本发明，以按照上述(式1)将电磁制动设为适当的强度这样的极简便的方法就能够使铸模的内部缺陷和表面缺陷这两者可靠地减少，提高铸坯的清洁度。
在本发明中，在铸模是Dmax＝D0的矩形铸模的情况下，优选从浸渍喷嘴喷出的钢液的流速v是0.685m/s～0.799m/s。通过使钢液流速v是0.685m/s以上，容易获得用于抑制夹杂物向凝固界面的捕捉的钢液流动。另外，通过使钢液流速v是0.799m/s以下，容易抑制钢液表面的变动。
另一方面，在本发明中，在铸模是漏斗形铸模的情况下，优选Dmax/D0是1.16～1.24。通过使Dmax/D0是1.16以上，上升流整体上平缓地形成，容易抑制沿着凝固界面的下降流的形成。另外，通过使Dmax/D0是1.24以下，容易缩小从铸模内拔出凝固壳之际的阻力。在铸模是漏斗形铸模的情况下，出于使上述的效果显著这样的观点考虑，更优选Dmax/D0是1.18～1.22。
另外，在铸模是漏斗形铸模的情况下，优选HSEN/H0是0.161～0.327。通过使HSEN/H0是0.161以上，容易使向钢液表面的热供给稳定。另外，通过使HSEN/H0是0.327以下，容易抑制钢液表面的变动。在铸模是漏斗形铸模的情况下，出于使上述的效果显著这样的观点考虑，更优选HSEN/H0是0.15～0.30。
另外，在铸模是漏斗形铸模的情况下，优选从浸渍喷嘴喷出的钢液的流速v是0.441m/s～1.256m/s。通过使钢液流速v是0.441m/s以上，可获得抑制夹杂物的捕捉的钢液流动，并且容易进行向钢液表面的热供给。另外，通过使钢液流速v是1.256m/s以下，容易抑制钢液表面的变动。在铸模是漏斗形铸模的情况下，出于使上述的效果显著这样的观点考虑，更优选钢液流速v是0.500m/s～1.100m/s。
另外，在铸模是漏斗形铸模的情况下，优选钢液的喷出角度θ是-45°～-5°。通过使钢液的喷出角度θ是-45°以上，容易进行向钢液表面的热供给。另外，通过使钢液的喷出角度θ是-5°以下，容易地抑制钢液表面的变动。在铸模是漏斗形铸模的情况下，出于使上述的效果显著这样的观点考虑，更优选钢液的喷出角度θ是-45°～-15°。
实施例
以下述表1所示的各条件的铸造条件进行钢的连续铸造，对制造出的线圈的品质进行了评价。对于线圈的品质评价，具体而言，针对各50个以上的线圈，通过目视检查对起皮缺陷(sliver defects)进行计数，利用该缺陷个数给予了如下的各评价：◎(缺陷个数≤0.5个/线圈)、○(0.5个/线圈＜缺陷个数≤1.0/线圈)、×(缺陷个数>1.0个/线圈)。
[表1]
实施例1、2、4、5、6、7、8、9、11、13、14、15、18、20、21、23、24是电磁制动磁通密度处于适当范围内且使用了漏斗形铸模的实施例。如这些实施例所示，在电磁制动磁通密度处于适当范围内、且使用了漏斗形铸模的情况下，不受其他铸造条件(铸造速度、铸造宽度、漏斗部的鼓起厚度和浸渍喷嘴条件)影响，都确认到呈现极良好◎的线圈品质。
实施例3、26都是电磁制动磁通密度处于适当范围内、但使用了没有漏斗部的矩形铸模的实施例。该条件下的线圈品质是良好○。
实施例10、17、19、27都是使用漏斗形铸模、且使电磁制动磁通密度处于适当范围内、且降低了铸造速度的例子。该条件下的线圈品质都是良好○。
实施例22是使用漏斗形铸模、且使电磁制动磁通密度处于适当范围内、且加快了铸造速度的例子。该条件下的线圈品质是良好○。
实施例25是使用漏斗形铸模、且使电磁制动磁通密度处于适当范围内、且增大喷出角度(-5°)的例子。该条件下的线圈品质是良好○。
比较例1～10都是电磁制动磁通密度没有处于适当范围内的例子。该条件下的线圈品质都是不良×。
比较例7、8和实施例12～16是使除了电磁制动磁通密度以外的其他条件统一、上述(式1)的电磁制动磁通密度的适当范围是657～4795(Gauss)的例子。
实施例13～15是电磁制动磁通密度处于适当范围且都远离上限值和下限值的例子，都确认到呈现极良好◎的线圈品质。
比较例7的电磁制动磁通密度比适当下限值小24％、比较例8的电磁制动磁通密度比适当上限值大4％。它们的线圈品质都是不良×。
使用了漏斗形铸模的实施例12是如下例子：电磁制动磁通密度处于适当范围内，但与实施例13～15的电磁制动磁通密度相比，靠近下限值。该条件下的线圈品质是良好○。
使用了漏斗形铸模的实施例16是如下例子：电磁制动磁通密度处于适当范围内，但与实施例13～15的电磁制动磁通密度相比，靠近上限值。该条件下的线圈品质是良好○。
附图标记说明
1、铸模；2、浸渍喷嘴；3、3a、3b、长边壁；4、电磁制动装置；5、喷出孔；6、喷出流；7a、7b、短边壁；8、凝固壳；9、电磁制动线圈中心。

Claims (8)

1.一种钢的连续铸造方法，在该钢的连续铸造方法中，一边对从浸渍喷嘴的喷出孔喷出的喷出流施加电磁制动，一边向铸模内供给钢液，其特征在于，
将电磁制动的磁通密度(B)设为下述(式1)的范围，
Bmin≤B≤Bmax…(式1)
其中，
<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>min</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>800</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>D</mi> <mi>max</mi> </msub> <msub> <mi>D</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>3</mn> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>H</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>v</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3000</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>D</mi> <mi>max</mi> </msub> <msub> <mi>D</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>3</mn> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>H</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>v</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow>
D0＝在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、作为长边两端的在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度，其单位为m，
Dmax＝在水平截面形状中具有短边和长边的铸模的、作为长边中央的在铸模内相对的长边之间的距离所计量的铸模厚度的最大值，其单位为m，
H0＝从钢液表面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离，其单位为m，
HSEN＝从浸渍喷嘴底面到电磁制动线圈中心的铅垂方向距离，其单位为m，
v＝从浸渍喷嘴喷出来的钢液的流速，其单位为m/s，
θ＝钢液的喷出角度，其单位为°。
2.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
使用在水平截面形状中具有短边和长边的矩形铸模作为所述铸模。
3.根据权利要求2所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
所述钢液的流速v是0.685m/s～0.799m/s。
4.根据权利要求1所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
使用漏斗形铸模作为所述铸模，该漏斗形铸模在水平截面形状中具有短边和长边，且长边中央的在铸模内相对的长边之间的距离比长边两端的在铸模内相对的长边之间的距离长。
5.根据权利要求4所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
所述Dmax/D0是1.16～1.24。
6.根据权利要求4或5所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
所述HSEN/H0是0.161～0.327。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
所述钢液的流速v是0.441m/s～1.256m/s。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的钢的连续铸造方法，其特征在于，
所述钢液的喷出角度θ是-45°～-5°。
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