CN1196548C - 连铸坯的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种连铸坯的制造方法，在离连铸铸型内钢液面水平面一定距离的下方位置，沿着铸坯全宽、向铸坯厚度方向施加直流磁场的状态下，采用浸入式水口浇注钢液，该浸入式水口设有上部流出孔和下部流出孔，而且下部流出孔的方向和位置配置成满足下面(1)式，使上部流出孔的钢液供给速度比在上部熔池内因凝固而消费的速度小，同时将特定的溶质元素添加到上部熔池的钢液中，这样，不仅使向以直流磁场带为界、溶质元素浓度不同的上下熔池供给钢液的供给控制极为容易，而且稳定地制造铸坯表层部溶质元素浓度波动极小的复合铸坯。0＜h＜(1/2)·w·tanθ ……(1)式中，θ：下部流出孔向下的角度(°)w：铸型宽度方向的长度(m)h：从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离(m)。

Description

连铸坯的制造方法

技术领域

本发明涉及表层部的特定的溶质元素的浓度比铸坯内部的高、具有倾斜组成的连铸坯的制造方法。

背景技术

过去就提出了各种用连铸法制造表层部与内部的成分组成不同的铸坯的方法的方案。

例如，特公平3-20295号公报阐述了一种制造复合铸坯的方法，即在离连铸铸型内钢液面水平面一定距离的下方位置上，沿着铸坯整个宽度、在与铸造方向垂直的方向上施加直流磁通，以该直流磁通所形成的静磁场带为界，在其上下部位供给不同的金属，这样来制造复合铸坯。

另外，特开平7-51801号公报阐述了一种复合钢板的制造方法，即，将钢水与气体一起在垂直方向上浇入连铸用的铸型内，在该钢水浇入位置的上部、在铸型内的宽度方向全宽上施加直流磁场，使钢液的上升流减速，将与该钢液成分不同的元素添加到该直流磁场施加位置上部的钢液中，通过上过注入气体的上浮搅拌，使上部的钢液成为合金钢液，在钢表面形成合金钢的表层，这样，便形成复合钢板。

另外，特开平8-257692号公报揭示了这样一种制造铸坯的方法，即在离弯液面一定距离的下方，在铸型的整个宽度上施加直流磁场而形成制动区域，同时用具有水口流出孔的浸入式水口将一定成分的钢液浇入其上下部位，而且边用金属转将合金元素连续地供给制动区域上部的钢液熔池，边利用钢液浇入流进行搅拌，这样来制造表层的合金元素浓度均匀的铸坯。

但是，特公平3-20295号公报所述的方法存在下述问题：对铸坯的表层用钢液和内部用钢液分别进行精炼，是一种极烦杂的工艺，故易引起生产障碍，而且必须进行由各中间包独立地供给与磁场带上下部的凝固速度相对应的钢液量这样极难的控制，故难以稳定地进行制造，结果，使产品成品率降低。

关于这一点，特开平7-51801号公报所述的制造方法，由中间包供给的钢液是一种钢液，并且只对磁场带的下部供给钢液，以使铸型内钢液面水平面保持一定，故磁场带上部的凝固量的不足部分从磁场带下部自然流入，不需要进行上述那样的严格控制。

但是，在这种情况下，存在这样的问题，即从磁场带下部向上部流入的钢液流因直流磁场的影响而缓慢地流入，故仅靠气泡的搅拌效果不能消除添加溶质元素的部位与离开此处的部位的极大的浓度差。

特开平8-257692号公报所述的制造方法，是由在磁场带的上下具有流出孔的一根水口向上下熔池供给同样的钢液，不需要分别准备工种钢液这样烦杂的工艺。

但是，这种方法存在下述缺点：通过调整上下流出孔的内径之比来控制向上下熔池供给的钢液量比例，故由于钢液中的非金属夹杂物在流出孔上的附着等，向下部熔池供给的钢液减少，尽管减少量很少，在这种情况下，具有不同成分的上下钢液的交界部偏离磁场带，上部熔池内的合金成分流到下部熔池内，导致产品成品率显著降低。

反之，在向上部熔池流入的流量减少、或因操作时的故障等，铸造速度不得不降低的情况下，合金成分少的钢液从下部熔池流入上部熔池内。这时，从下部流入上部的钢液因受到从下方流出孔出来的浇注流的影响，沿着铸型内宽度方向的两端上升，故铸坯两端部的合金成分低，同样存在使产品成品率显著降低的问题。

本发明是有利于解决上述诸问题的方法，其目的在于提供一种连铸坯的有利的制造方法，该制造方法不仅使向上下熔池供给钢液的供给控制容易，而且可简便且适当地调整铸坯表层部的熔质元素的浓度。

发明内容

本发明的要点构成如下。

1.一种连铸坯的制造方法其特征为，在熔化金属连铸时，在铸造方向上离连铸铸型内的钢液面水平面一定距离的下方位置，在铸坯全宽上、朝着穿过铸坯厚度的方向施加直流磁场带的状态下，使用位于该直流磁场带内或该直流磁场带上部的钢液熔池内的浸入式水口浇入钢液，在该浸入式水口上设有上部流出孔和下部流出孔，而且下部流出孔的方向和位置配置成满足下面(1)式，使来自上部流出孔的钢液的供给速度Q′比在该直流磁场带高度中心的上部的钢液熔池内因凝固而消费的速度Q小，并且通过在该直流磁场带内或该直流磁场带上部的钢液内添加特定的溶质元素，这样来提高上部熔池内钢液的该溶质元素的浓度，调整铸坯表层部的溶质元素浓度；即：

           0＜h＜(1/2)·w·tanθ    ……(1)

式中，θ：下部流出孔向下的角度(°)

      w：铸型宽度方向的长度(m)

      h：从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离(m)

2.上述1所述的连铸坯制造方法，其特征为，采用上述的上部流出孔的方向和位置设计成满足下面(2)式的浸入式水口，即：

           h′＞(1/2)·w·tanθ′   ……(2)

式中，θ′：上部流出孔向下的角度(°)

      w：铸型宽度方向的长度(m)

      h′：从上部流出孔的中心到磁极高度中心的距离(m)

3.上述1或2所述的连铸坯制造方法，其特征为，采用上述的上部流出孔和下部流出孔的方向和位置设计成满足下面(3)式和(4)式的浸入式水口，即：

           0＜h≤1.5V·sinθ        ……(3)

           d≤0.5                   ……(4)

式中，h：从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离(m)

      V：下部流出孔的流出流股的平均流速(m/S)

      θ：下部流出孔向下的角度(°)

      d：从上部流出孔中心到下部流出孔中心的距离(m)

4.上述1、2或3所述的连铸坯制造方法，其特征为，采用上述的上部流出孔的钢液供给速度设计成满足下面(5)式的浸入式水口，即：

           0.3·Q≤Q′≤0.9·Q      ……(5)

式中，Q′：由上部流出孔供给的钢液的供给速度(ton/min)

      Q：在磁极高度中心上方的钢液熔池中进行凝固的钢液的

         消费速度(ton/min)

附图说明

图1是表示本发明的钢水浇注要领的一例(将下部流出孔设成垂直向下的单孔)的模式图。

图2是本发明中从水口流出的钢液喷流的周围所产生的感应电流的说明图。

图3是本发明中从水口流出的钢液喷流的周围所产生的电磁力的说明图。

图4是表示本发明中从磁场带的下部熔池向上部熔池流入钢液的分布之图。

图5是表示本发明中铸型内的溶质元素的浓度分布之图。

图6是表示本发明中与铸坯的铸造方向垂直的断面的溶质元素浓度分布之图。

图7是表示比较例的钢液浇注要领的一例(从上部流出孔流出的钢液流量低的场合)的模式图。

图8是比较例中从磁场带的下部熔池向上部熔池流入钢液的分布之图。

图9是表示比较例中铸型内的溶质元素的浓度分布之图。

图10是表示比较例中与铸坯的铸造方向垂直的断面的溶质元素浓度分布之图。

图11是表示按照本发明使Q′/Q变化而进行操作时铸坯表层的Ni浓度与内层的Ni浓度之比的图。

图12是表示按照本发明使Q′/Q变化而进行操作时铸坯表层的Ni浓度的波动之图。

图13是表示本发明的钢液浇注要领的另一例(将下部流出孔设成2孔类型的场合)的模式图。

图14是比较、表示本发明的实施例和比较例中铸坯表层的Ni浓度缺陷发生率的图。

图15是比较、表示本发明的实施例和比较例中铸坯内部缺陷发生率的图。

图16是比较、表示本发明的实施例和比较例中铸坯表层的Ni浓度波动之图。

图中符号的说明

1.铸型

2.浸入式水口

3.磁极

4.磁极的高度中心

5.浸入式水口的下部流出孔

6.浸入式水口的上部流出孔

7.从下部流出孔出来的喷流

8.从上部流出孔出来的喷流

9.从直流磁场带的下部熔池向上部熔池的倒流

10.溶质元素(金属丝)

11.溶质元素的添加位置

12.凝固壳

13.感应电流

14.直流磁场(磁场的方向)

15.电磁力

16.喷流部

17.铸型内溶质元素浓化的区域

18.铸型内溶质元素浓化程度低的区域

19.铸型内没有溶质元素浓化的区域

20.铸坯的表层(溶质元素浓化的部分)

21.铸坯的溶质元素浓度过渡层(溶质元素浓化程度低的部分)

22.铸坯的内层(没有溶质元素浓化的部分)

具体实施方式

以下，根据附图对本发明加以说明。

图1是以模式表示本发明的钢液浇注要领的一例。该例子是浸入式水口使用下部流出孔为单孔、上部流出孔为2孔的水口的情况，由下部流出孔供给的钢液基本上沿着垂直方向流出。

图中，符号1为铸型，符号2为浸入式水口，符号3为磁极，利用该磁极3可在铸坯的全宽上向铸坯的厚度方向施加直流磁场带。

符号4表示磁极的高度中心。另外，符号5表示浸入式水口2的下部流出孔，符号6a、6b分别表示浸入式水口2的上部流出孔，符号7表示从下部流出孔5出来的喷流，符号8a、8b表示从上部流出孔6a、6b出来的喷流，符号9表示从直流磁场带的下部熔池向上部熔池的倒流。符号10为溶质元素(金属丝)，符号11为溶质元素10的添加位置，符号12为凝固壳。

另外，图中，符号w为铸型的宽度，θ、θ′分别为浸入式水口2的下部、上部的流出孔5、6的角度(假设水平方向为0的向下的角度)，h为从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离，h′为从上部流出孔中心到磁极高度中心的距离，d为从上部流出孔到下部流出孔中心的距离，A为从铸型内钢液面水平面到磁极的高度中心的距离。

如图1所示，从浸入式水口2的下部流出孔5供给的钢液喷流7一旦流入磁场带的下部熔池，由于由上部流出孔6向上部熔池供给的钢液的供给速度Q′比在上部熔池内进行凝固而消费的钢液的消费速度Q小，故一旦流入下部熔池的钢液之中，按上部熔池中的不足部分自然地倒流到上部熔池中。

因此，本发明不存在与特开平7-51801号公报所述的方法同样的、关于钢液供给速度的控制问题。

另外，本发明中，由浸入式水口2的下部流出孔5供给的钢液喷流7穿过直流磁场带，故在喷流7的周围产生图2所示的感应电流13。结果，由于该感应电流13与直流磁场14的相互作用，产生图3所示的电磁力15。因此，在喷流部16产生与喷流7反向的所谓电磁制动力，即使在喷流部16的两侧也不可避免地产生这种感应电流13，故在两侧也产生同样的力，在喷流部16的两侧容易产生反向的流股。

如图4所示，结果，钢液从上述磁场带下部熔池向上部熔池的流入只在该喷流部16的两侧部位发生。

因此，钢液从下部熔池向上部熔池的流入限定在从下部流出孔5出来的喷流部16的两侧部位这一特定区域发生，集中在水口的两侧，但由于这里存在着上部流出孔6，故从下部熔池出来的流入钢液被指入上部流出孔6流出的喷流8内，与上部流出孔6供给的钢液一起向铸型的两端方向推压、流动，并与添加合金均匀地进行混合。

因此，本发明的铸型内的溶质元素浓度分布如图5所示，其结果，所得到的铸坯如图6所示。

图5中，符号17是铸型内溶质元素浓化的区域，符号18是溶质元素浓化程度低的区域，符号19是没有溶质元素浓化的区域，另外，图6中，符号20是铸坯表层溶质元素浓化的部分，符号21是铸坯的溶质元素浓度过渡层、是溶质元素的浓化程度低的部分，符号22是铸坯的内层、是没有溶质元素浓化的部分。

因此，按照本发明，钢液从下部熔池流入上部熔池的流入部位限定在喷流部的两侧部位这一特定的区域，流入钢液在水口附近与上部流出孔流出的喷流合流，故即使在上部流出孔上附着钢液中的非金属夹杂物，上部流出孔流出的流量比降低的情况下，只要增加从下部熔池流出的钢液流入量，溶质浓度低的区域不产生变化，故上部熔池内的溶质元素浓度分布不产生变化。

反之，即使下部流出孔的流量比降低的情况下，由于本来就存在从下部流入的钢液，故只要减少其流量，上部熔池内的溶质元素浓度分布依然不会产生变化。

并且，按照本发明，供给下部熔池的钢液从磁场带上部供给，故通过磁场带时减速，成为内部缺陷的原因的非金属夹杂物卷入到下方的卷入量也减少，内部质量也提高。

为了进行比较，如特开平8-257692号公报所述的方法那样，将浸入式水口的流出孔配置在磁场带的上下部熔池中供给钢液，在这种情况下，对供给下部熔池的钢液供给比例增加时的钢液流动进行了调查研究，其结果示于图7。

如该图所示，按照这种方法，由于下部流出孔5′流出的强喷流7′的影响，从下部流入的流入位置集中在铸型的两端部(参照图8)，故铸型内的溶质元素浓度分布如图9所示，在铸型两端出现溶质元素浓化程度低的区域，结果，如图10所示，在铸坯短边侧表层部形成合金浓度低的表层部。反之，供给上部熔池的钢液供给比例增加时，上部熔池内的溶质流到下部熔池内，表层的溶质浓度便降低。

为了避免产生上述问题，如果高精度地控制上部和下部的流出孔的流出量，则不会产生上述问题，但，对水口的流出量进行高精度控制，这在现实中是极为困难的。

这是由于因水口堵塞或铸型内偏流等而引起水口的流出量产生某种程度变化的缘故。

因此，按照比较例的方法对表层浓度进行控制，实际上可以说是极为困难的。

如上所述，在本发明中，必须适当地设置下部流出孔，使在供给下部熔池的钢液喷流的周围容易产生倒流。于是，关于这一点进行了种种研究，结果判明，必须使上下各流出孔的位置和流出角度及施加磁场的位置满足以下关系。

首先，下部流出孔必须满足下面(1)式的关系，并且最好满足下面(3)式的关系。

        0＜h＜(1/2)·w·tanθ     ……(1)

        0＜h≤1.5V·sinθ         ……(3)

式中，θ：下部流出孔向下的角度(°)

      w：铸型宽度方向的长度(m)

      h：从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离(m)

      V：下部流出孔的流出流股的平均流速(m/S)

在此，必须满足(1)式的理由是因为在不满足该条件的情况下，喷流在充分穿通磁场带之前碰撞到两端的壁面，不能充分引起从下部熔池产生倒流的缘故。

另外，最好为(3)式的理由是因为喷流大致与离流出孔的距离成反比地衰减，故若下部流出孔离磁极远，则穿通磁场带之前喷流扩散，若流出孔设在磁极中心的下方，则所产生的倒流因磁场中心上方的磁场作用而减速，仍然不能充分产生倒流的缘故。

在此，V是从下部流出孔流出的钢液量(m³/S)除以流出流股断面积的值。

另外，流出孔的形状必须设计成使喷流与上部熔池内的长边凝固面不接触的形状。

为了必须使上部流出孔流出的钢液流股不流入下部熔池内，最好要满足下面(2)式，另外，为了使来自下部熔池的流入钢液充分地吸入到上部流出孔流出的钢液流中，而不到达上部熔池内的凝固面，最好要满足下面(4)式。

        h′＞(1/2)·w·tanθ′    ……(2)

        d≤0.5                    ……(4)

式中，θ′：上部流出孔向下的角度(°)

      w：铸型宽度方向的长度(m)

      h′：从上部流出孔的中心到磁极高度中心的距离(m)

      d：从上部流出孔中心到下部流出孔中心的距离(m)

另外，来自上部流出孔的钢液的供给速度，考虑到来自上下流出孔的钢液的供给比例的变化，必须设定得比上部熔池中因凝固而消费的速度要小。但是，该钢液的供给速度小于上部熔池中钢液的消费速度的0.3倍的情况下，即使在满足上面(4)式的条件下，往往不能获得使由下部熔池供给的钢液和吸入添加的溶质元素两者进行混合所需要的充分的喷流速度。

因此，上部流出孔供给的钢液的供给速度Q′(ton/min)和在上方的钢液熔池中凝固的钢液的消费速度Q(ton/min)，最好要满足下面(5)式的关系。

        0.3·Q≤Q′≤0.9·Q      ……(5)

图11表示Q′/Q和表层Ni与内部Ni之比。这是按表层Ni与内部Ni之比为10而进行控制的例子，但实际上，Q′/Q超过0.9时，表层Ni与内部Ni之比降低。这是因为如上所述，来自上下流出孔的钢液的供给比例有变动，故Q′/Q超过0.9时，产生从上部熔池层流到下部熔池层内的缘故。

图12是Q′/Q和从表层部的数个部位取样所求出的最大Ni与最小Ni量之比。该比值越接近1，表示表层的溶质浓度的波动越小，但Q′/Q超过0.9或Q′/Q低于0.3时，表层的溶质浓度波动极大。

Q′/Q超过0.9时产生浓度差，这是因为从上部熔池层流到下部熔池层，引起局部流动的缘故。

Q′/Q低于0.3时，因为上部熔池内的循环混合而不能获得充分的喷流速度的缘故。

另外，搞清了特别是在满足上述(1)～(5)式的条件而进行操作的情况下，不使铸坯表层部的溶质元素浓度降低而且能够以高的成品率制造均匀的铸坯。

上述例子只对下部流出孔为朝下90°单孔情况的图进行了说明，但本发明局部地产生从下部熔池流入上部熔池的钢液流入部位是很重要的，因此，如图13所示，即使在通常的连铸中所用那样的下部流出孔为2孔的情况下，若满足上面(1)式的条件，也可形成所希望的局部流入部位。

为了进一步增大局部流入部位的形成效果和来自下部流出孔的喷流的衰减效果，最好下部流出孔的配置位置设在磁极中心的上方。

在此，关于施加磁场的强度，若过小，磁场的制动效果小，上部熔池和下部熔池的钢液会进行混合，另一方面若过强，则向上部熔池内的流入过强，向上部熔池供给超过需要量的钢液，故结果，在离开该流入位置的部位，上部熔池的钢液会流出来，因此，施加磁场设成不产生上部熔池和下部熔池的钢液混合及不产生合金元素的不均匀熔化的适当的强度是重要的，通常设为0.1～0.5T左右。

同样，若注入水口的Ar气流量过多，则流入上部熔池的Ar气过多，易产生气泡性缺陷，故最好Ar气流量设为20升/min以下。

施加的直流磁场带的宽度(高度方向)，若过小，则制动效果不足，若过大，则为产生磁场所需要的电源容量或线圈大小较大，设备成本增大，故磁极高度方向的宽度最好设为0.1～0.5m左右。

实施例

使用图1所示的连铸铸型，按下述条件(采用本发明的例子)制造连铸坯。

·铸型的内径尺寸

长边W＝0.4m，短边：0.11m

实施例1

·直流磁场施加位置(从铸型内钢液面水平面到磁极的高度中心的距离)

A：0.347m

·施加磁场的强度：0.3T

·磁场高度：0.15m

·浸入式水口

上部流出孔：2孔，孔的大小为10×10mm，流出角θ＝0°(水平)

下部流出孔：单孔，孔的大小为直径是28mm(圆形)流出角θ＝90°

            (垂直向下)

·下部孔浸入深度(从铸型内钢液面水平面到下部流出孔下端)为0.34m

·上部孔浸入深度(从铸型内钢液面水平面到上部流出孔中心)为0.177m

·浸入式水口内径为0.040m

·从下部流出孔到磁极的高度中心的距离h：0.007m

·从上部流出孔到磁极的高度中心的距离h′：0.170m

·铸造速度：1.6m/min  铸造量：0.49t/min

·上部孔的钢液供给速度Q′∶Q′＝0.76Q

(在磁极的高度中心的上部进行凝固的钢液的消费速度的0.76倍)

·溶质元素(纯Ni丝)

纯Ni丝的供给位置(从上部流出孔向两端方向的水平距离)：

0.1m

纯Ni丝的熔融位置(至上部流出孔的高度方向的距离)：0.12m

金属丝供给速度：3.5kg/分

另外，上述连铸机的凝固壳的成长厚度d(m)用下面(6)式求出便可知道。

        d＝0.022×(A/Vc)^0.5        …(6)

式中，A是从钢液面水平面到磁极的高度中心的距离(m)，Vc是铸造速度(m/min)。

因此，根据上述(6)式，知道上下熔池交界部的凝固壳厚度为10.2mm左右。

其结果，Q＝0.112t/min。关于Q′，根据水模型等为全部生产量的17.5％，故Q′＝0.0853t/min。因此，Q′＝0.76Q。

实施例2

·直流磁场施加位置(从铸型内钢液面水平面到磁极的高度中心的距离)

A：0.347m

·施加磁场的强度：0.3T

·浸入式水口

上部流出孔：2孔，孔的大小为10×10mm

            流出角θ＝0°(水平)

下部流出孔：单孔，孔的大小为直径是28mm(圆形)

            流出角θ＝90°(垂直向下)

·下部孔浸入深度(从铸型内钢液面水平面到下部流出孔下端)为0.290m

·上部孔浸入深度(从铸型内钢液面水平面到上部流出孔中心)为0.127m

·浸入式水口内径为0.040m(40mm)

·从下部流出孔到磁极的高度中心的距离h：0.057m

·从上部流出孔到磁极的高度中心的距离h′：0.220m

·铸造速度：1.2m/min铸造量：0.37t/min

·上部孔的钢液供给速度Q′∶Q′＝0.63Q

(在磁极的高度中心的上部进行凝固的钢液的消费速度的0.63倍)

·溶质元素(纯Ni丝)

纯Ni丝的供给位置(从上部流出孔向两端方向的水平距离)：

0.1m

纯Ni丝的熔融位置(至上部流出孔的高度方向的距离)：0.05m

金属丝供给速度：3.6kg/min

另外，上述连铸机的凝固壳的成长厚度d(m)，根据(6)式知道，在上下熔池交界部处的凝固壳厚度为11.8mm左右。

其结果，Q＝0.0965t/min。关于Q′，根据水模型，为全部生产量的16.5％，故Q′＝0.0611t/min。因此，Q′＝0.63Q。

另外，为了作比较，在将下部流出孔设置在磁场带的下方的条件下(特开平8-257692号公报揭示的方法中采用的例子)也制造了连铸坯。

这时的铸造条件为：

·直流磁场施加位置(从铸型内钢液面水平面到磁极的高度中心的距离)

A：0.347m

·施加磁场的强度：0.3T

·浸入式水口

上部流出孔：2孔，孔的大小为12.2×12.2mm

               流出角θ＝0°(水平)

下部孔：单孔，孔的大小为直径是28mm(圆形)

               流出角θ＝90°(垂直朝下)

·下部流出孔浸入深度(从钢液面水平面到下部流出孔下端)为0.547m

·上部流出孔浸入深度(从钢液面水平面到上部流出孔中心)为0.3m

·铸造速度为1.6m/min(铸造量为0.49t/min)

·上部流出孔的钢液供给量Q′∶Q

(与在磁极的高度中心的上部进行凝固的钢液的消费速度相等)

·从下部流出孔到磁极中心的距离h：-0.2m

·从上部流出孔到磁极的高度中心的距离h′：0.047m

除此以外，添加Ni的条件等与实施例1相同。

对采用本发明的例子和比较例的铸坯进行比较，调查其缺陷发生率的结果示于图14、图15。与过去例子作比较可知，在本发明例子中，表面浓度的波动小，不良品的发生率大幅度减少。

另外，作为混入夹杂物的原因的铸坯内部缺陷发生率也减少一半。

实施例3

铸型尺寸：长边＝1.2m，短边＝0.26m，高度＝0.9m

直流磁场施加位置(从铸型内钢液面水平面到磁极的高度中心的距离)

A：0.60m

磁极高度：0.2m

施加磁场的强度：0.3T

·浸入式水口  水口内径为90mm

上部孔：2孔、孔的大小为21×30mm

下部孔：2孔、孔的大小为直径是49mm(圆形)

·从下部流出孔到磁极的高度中心的距离h：0.10m

·从上部流出孔到磁极的高度中心的距离h′：0.30m(d＝0.2m)

铸造速度：1.6m/min

铸造量：3.5t/min

上部孔的钢液供给速度Q′∶Q′＝0.7Q

Ni丝供给位置(离上部流出孔的水平距离)：0.3m

Ni丝熔化位置(至上部流出孔中心的高度方向的距离)：0.1～0.2m

金属丝供给速度：15kg/min

改变水口流出孔的角度进行连铸，对其影响进行了调查。

下部流出孔：2孔

    流出孔θ＝0°(水平)，5°，10°，20°，60°(向下)

上部流出孔：2孔

    流出角θ′＝-10°(向上10°)

                  0°(水平)

                 25°，30°，60°(向下)

将所得到的结果示于图16。在此，图中的符号◎表示表层的Ni浓度的波动指数(最大Ni浓度/最小Ni浓度)为小于1.05，符号○为大于或等于1.05、小于1.10，符号△为大于或等于1.10、小于1.20，符号×为大于或等于1.20。

根据该图可清楚地知道，在满足上述(1)式的情况下，表层的溶质浓度的波动极小，若满足上述(2)式，则其波动进一步减小。

产业上利用的可能性

按照本发明，不仅使向以磁场带附近为界溶质元素浓度不同的上下熔池供给钢液的供给控制极为容易，而且可以稳定地制造铸坯表层部的溶质元素浓度波动极小的铸坯，进而可以显著提高产品成品率。并且，由于将钢液只供给磁场带的上方，故夹杂物不会卷入磁场带下方，还可大幅度减少铸坯内部缺陷。

Claims (5)

1.一种连铸坯的制造方法，其特征在于，在熔化金属连铸时，在铸造方向上离连铸铸型内的钢液面水平面一定距离的下方位置，在铸坯全宽上、朝着穿过铸坯厚度的方向施加直流磁场带的状态下，使用位于该直流磁场带内或该直流磁场带上部的钢液熔池内的浸入式水口浇入钢液，并且在该浸入式水口上设有上部流出孔和下部流出孔，而且下部流出孔的方向和位置配置成满足下面(1)式，使来自上部流出孔的钢液的供给速度Q′比在该直流磁场带高度中心的上部的钢液熔池内因凝固而消费的速度Q小，并且通过在该直流磁场带内或该直流磁场带上部的钢液内添加特定的溶质元素，这样来提高上部熔池内钢液的该溶质元素的浓度，调整铸坯表层部的溶质元素浓度；即：

           0＜h＜(1/2)·w·tanθ    ......(1)

式中，θ：下部流出孔的向下的角度，单位为度，

      w：铸型宽度方向的长度，单位为米，

      h：从下部流出孔中心到磁极高度中心的距离，单位为米。

2.根据权利要求1所述的连铸坯制造方法，其特征在于，采用浸入式水口，该浸入式水口设计成上述的上部流出孔的方向和位置满足下面(2)式，即：

        h′＞(1/2)·w·tanθ′    ......(2)

式中，θ′：上部流出孔向下的角度，单位为度，

      w：铸型宽度方向的长度，单位为米，

      h′：从上部流出孔到磁极高度中心的距离，单位为米。

3.  根据权利要求1或2所述的连铸坯制造方法，其特征在于，采用浸入式水口，该浸入式水口设计成上述的上部流出孔和下部流出孔的方向和位置满足下面(3)式和(4)式，即：

           0＜h≤1.5V·sinθ    ......(3)

              d≤0.5            ......(4)

式中，h：从下部流出孔中心到磁极中心的距离，单位为米，

      V：下部流出孔的流出流股的平均流速，单位为/米/秒，

      θ：下部流出孔向下的角度，单位为度，

      d：从上部流出孔中心到下部流出孔中心的距离，单位为

         米。

4.根据权利要求1或2所述的连铸坯制造方法，其特征在于，采用浸入式水口，该浸入式水口设计成上述上部流出孔的钢液供给速度满足下面(5)式，即：

         0.3·Q≤Q′≤0.9·Q    ......(5)

式中，Q′：由上部流出孔供给的钢液的供给速度，单位为吨/分，

      Q：在磁极高度中心上方的钢液熔池中进行凝固的钢液的

         消费速度，单位为吨/分。

5.根据权利要求3所述的连铸坯制造方法，其特征在于，采用浸入式水口，该浸入式水口设计成上述上部流出孔的钢液供给速度满足下面(5)式，即：

         0.3·Q≤Q′≤0.9·Q    ......(5)

式中，Q′：由上部流出孔供给的钢液的供给速度，单位为吨/分，

      Q：在磁极高度中心上方的钢液熔池中进行凝固的钢液的消费速度，单位为吨/分。

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