JP2000246396A - 溶融金属の連続鋳造方法 - Google Patents
溶融金属の連続鋳造方法Info
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- JP2000246396A JP2000246396A JP11054155A JP5415599A JP2000246396A JP 2000246396 A JP2000246396 A JP 2000246396A JP 11054155 A JP11054155 A JP 11054155A JP 5415599 A JP5415599 A JP 5415599A JP 2000246396 A JP2000246396 A JP 2000246396A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、複層鋳片の製造方法に関し、特
に、溶質元素の混合ならびに凝固を溶融金属表面の波動
と電磁力によって調整し複層鋳片を製造する溶融金属の
連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造装置で複層鋳片を製
造するに際し、溶融金属と潤滑剤をともに注入する水冷
鋳型内の溶融金属の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤
に溶質元素を付与し、さらに鋳型下部に設置した電磁石
にて水平方向の成分に均一な静磁場を付与することによ
り、潤滑剤に包含された溶質元素を溶融金属表面の波動
により溶融金属と混合並びに凝固させて表層部を形成さ
せるとともに、下部の溶融金属プールでは溶質元素の混
入を該電磁石により防止しつつ内層部を形成させること
を特徴とする。
に、溶質元素の混合ならびに凝固を溶融金属表面の波動
と電磁力によって調整し複層鋳片を製造する溶融金属の
連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造装置で複層鋳片を製
造するに際し、溶融金属と潤滑剤をともに注入する水冷
鋳型内の溶融金属の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤
に溶質元素を付与し、さらに鋳型下部に設置した電磁石
にて水平方向の成分に均一な静磁場を付与することによ
り、潤滑剤に包含された溶質元素を溶融金属表面の波動
により溶融金属と混合並びに凝固させて表層部を形成さ
せるとともに、下部の溶融金属プールでは溶質元素の混
入を該電磁石により防止しつつ内層部を形成させること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複層鋳片の製造方
法に関し、特に、溶質元素の混合ならびに凝固を溶融金
属表面の波動と電磁力によって調整し複層鋳片を製造す
る溶融金属の連続鋳造方法に関する。
法に関し、特に、溶質元素の混合ならびに凝固を溶融金
属表面の波動と電磁力によって調整し複層鋳片を製造す
る溶融金属の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】その内層と表層において、組成の異なる
複層材を製造するためには、これまで、複層鋼板が、圧
延、接合工程等によって製造されていたが、製造工程の
簡略化、およびコスト面からの有利性を有する点から鋳
造工程による製造方法が注目されてきた。元来、成分元
素は溶融状態において混合され易く、これらを隔絶して
凝固するには各成分を独立層として凝固されれば、これ
が最も効率よい方法となる。この分野の公知技術とし
て、例えば特公平３−２０２９５号公報には、複合する
２成分系の各々を隔絶した複合層として凝固させるため
に、鋳型下部の電磁石の上下に配設した２本の注入ノズ
ルにより組成の異なる溶融金属を別個に注入してそれぞ
れ凝固させて複層鋳片を製造する技術が開示されてい
る。
複層材を製造するためには、これまで、複層鋼板が、圧
延、接合工程等によって製造されていたが、製造工程の
簡略化、およびコスト面からの有利性を有する点から鋳
造工程による製造方法が注目されてきた。元来、成分元
素は溶融状態において混合され易く、これらを隔絶して
凝固するには各成分を独立層として凝固されれば、これ
が最も効率よい方法となる。この分野の公知技術とし
て、例えば特公平３−２０２９５号公報には、複合する
２成分系の各々を隔絶した複合層として凝固させるため
に、鋳型下部の電磁石の上下に配設した２本の注入ノズ
ルにより組成の異なる溶融金属を別個に注入してそれぞ
れ凝固させて複層鋳片を製造する技術が開示されてい
る。
【０００３】また、本出願人は先に出願した特願平６−
３０４０１７号において、鋳型を包囲して配置した電磁
コイルにより電磁力を付与して、鋳型内の溶融金属に対
し、脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造する方法
を記載した。しかし、上記のいずれの方法においても、
設備コストが大きく、かつ鋳造後の鋳片における酸化物
の大きさの分布においてバラツキが大きい等の問題があ
った。
３０４０１７号において、鋳型を包囲して配置した電磁
コイルにより電磁力を付与して、鋳型内の溶融金属に対
し、脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造する方法
を記載した。しかし、上記のいずれの方法においても、
設備コストが大きく、かつ鋳造後の鋳片における酸化物
の大きさの分布においてバラツキが大きい等の問題があ
った。
【０００４】そこで、複合鋳片をコスト的に有利な方法
で、かつ鋳片品質を安定して製造可能な方法の技術開発
が望まれている。
で、かつ鋳片品質を安定して製造可能な方法の技術開発
が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本発明では電磁力によって、溶融金属表面に波動を発生
させ、この状態において潤滑剤に溶質元素を含有させて
鋳造する鋳型上部での鋳片表層部を形成する。これと同
時に、複層鋳片の内層として異なる組成を有する溶湯を
鋳造することを可能とする技術を検討し、前記表層部と
内層部の異なる組成からなる複層鋳片を効率良く製造可
能とする鋳造方法を提供する。
本発明では電磁力によって、溶融金属表面に波動を発生
させ、この状態において潤滑剤に溶質元素を含有させて
鋳造する鋳型上部での鋳片表層部を形成する。これと同
時に、複層鋳片の内層として異なる組成を有する溶湯を
鋳造することを可能とする技術を検討し、前記表層部と
内層部の異なる組成からなる複層鋳片を効率良く製造可
能とする鋳造方法を提供する。
【０００６】さらに、前記表層部と内層を隔絶して各々
独立に形成する手段として、その境界を電磁力による水
平磁場で遮蔽することを可能とする鋳造技術を提供する
ことにある。
独立に形成する手段として、その境界を電磁力による水
平磁場で遮蔽することを可能とする鋳造技術を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成する本
発明の要旨は次のとおりである。 （１）溶融金属の連続鋳造装置で複層鋳片を製造するに
際し、溶融金属と潤滑剤をともに注入する水冷鋳型内の
溶融金属の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に溶質元
素を付与し、さらに鋳型下部に設置した電磁石にて水平
方向の成分に均一な静磁場を付与することにより、潤滑
剤に包含された溶質元素を溶融金属表面の波動により溶
融金属と混合並びに凝固させて表層部を形成させるとと
もに、下部の溶融金属プールでは溶質元素の混入を該電
磁石により防止しつつ内層部を形成させることを特徴と
する複層鋳片の連続鋳造方法。
発明の要旨は次のとおりである。 （１）溶融金属の連続鋳造装置で複層鋳片を製造するに
際し、溶融金属と潤滑剤をともに注入する水冷鋳型内の
溶融金属の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に溶質元
素を付与し、さらに鋳型下部に設置した電磁石にて水平
方向の成分に均一な静磁場を付与することにより、潤滑
剤に包含された溶質元素を溶融金属表面の波動により溶
融金属と混合並びに凝固させて表層部を形成させるとと
もに、下部の溶融金属プールでは溶質元素の混入を該電
磁石により防止しつつ内層部を形成させることを特徴と
する複層鋳片の連続鋳造方法。
【０００８】（２）鋳型壁を取り囲むように配設あるい
は鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅また
は波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群Ｉ
ａ，Ｉｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属
に電磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせるこ
とを特徴とする（１）記載の連続鋳造方法。 （３）ノズルの吐出孔位置がソレノイド型電磁コイルの
下端より下部に位置することを特徴とする（１）または
（２）記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
は鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅また
は波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群Ｉ
ａ，Ｉｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属
に電磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせるこ
とを特徴とする（１）記載の連続鋳造方法。 （３）ノズルの吐出孔位置がソレノイド型電磁コイルの
下端より下部に位置することを特徴とする（１）または
（２）記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、電磁力により溶融金
属表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に溶質元素を付与
する。すると、潤滑剤と溶融金属の界面に存在する溶質
元素が大量かつ均一に溶融金属に混入し、凝固シェルを
形成する。この溶質元素は電磁石のブレーキ作用によっ
て作られる静磁場の界面の下方には混入されない。従っ
て、界面から下の下部のプールでは、上部のプールとは
異なる成分となり、その凝固シェルが先の上部プールに
て既に形成された凝固シェルの内側に形成される。な
お、電磁コイルはジュール熱により上部プールの温度補
償作用ももたらす。なお、溶質元素としては、Ｃ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｎ等が挙げられる。
属表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に溶質元素を付与
する。すると、潤滑剤と溶融金属の界面に存在する溶質
元素が大量かつ均一に溶融金属に混入し、凝固シェルを
形成する。この溶質元素は電磁石のブレーキ作用によっ
て作られる静磁場の界面の下方には混入されない。従っ
て、界面から下の下部のプールでは、上部のプールとは
異なる成分となり、その凝固シェルが先の上部プールに
て既に形成された凝固シェルの内側に形成される。な
お、電磁コイルはジュール熱により上部プールの温度補
償作用ももたらす。なお、溶質元素としては、Ｃ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｎ等が挙げられる。
【００１０】本発明の電磁力の発生状況について説明す
る。本発明は、溶融金属の連続鋳造において、図２の電
磁力発生原理の概要図に示されるとおり、連鋳鋳型を取
り囲むように配置されたソレノイド型電磁コイル５、ま
たは鋳型の側壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに交
流電流を通電し、鋳型内に注入され凝固を開始せんとす
る溶融金属に電磁力８を印加しながら連続鋳造するもの
で、誘導電流１０と誘導磁場９の方向から前記電磁力８
の方向が決まり、本発明においては常に溶融金属を鋳型
１に対して、鋳型壁から引き離そうとする方向に作用す
る。その際に、通電する交流電流をパルス状とし、メニ
スカス形状を変化させるに必要な電磁力印加のための大
電流通電の前後に、メニスカス形状を変化させるのとは
異なる機能を有する小電流通電を組み合わせたり、メニ
スカス形状を変化させるに必要な電磁力印加のための大
電流通電の後に、メニスカス形状を変化させるのとは異
なる機能を得るための小電流通電を設けてもよく、これ
らを一対もしくは複数対印加した後に非通電期とする構
成をとることによって、連続通電もしくは周期的に変化
させた通電の際に発生する溶融金属の初期凝固不安定性
を抑制し、潤滑改善効果を安定して得ることも可能であ
る。さらに本発明においては、鋳型の上部組成と下部組
成を異なる複合鋳片とするために、潤滑剤４内に混合し
た溶質元素を溶融金属に混入せしめ、電磁コイル５の下
部に設けた電磁石２に水平磁界３を付与して、上下の溶
湯の混合を防止している。この時注湯ノズル７は内層を
形成する組成であって好ましくは電磁コイル５および電
磁石２の下部より下方に吐出孔位置を有する様にする。
以上のように構成することによって、上部組成が表層を
下部組成が内層を形成する複合鋳片を製造することが可
能となる。
る。本発明は、溶融金属の連続鋳造において、図２の電
磁力発生原理の概要図に示されるとおり、連鋳鋳型を取
り囲むように配置されたソレノイド型電磁コイル５、ま
たは鋳型の側壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに交
流電流を通電し、鋳型内に注入され凝固を開始せんとす
る溶融金属に電磁力８を印加しながら連続鋳造するもの
で、誘導電流１０と誘導磁場９の方向から前記電磁力８
の方向が決まり、本発明においては常に溶融金属を鋳型
１に対して、鋳型壁から引き離そうとする方向に作用す
る。その際に、通電する交流電流をパルス状とし、メニ
スカス形状を変化させるに必要な電磁力印加のための大
電流通電の前後に、メニスカス形状を変化させるのとは
異なる機能を有する小電流通電を組み合わせたり、メニ
スカス形状を変化させるに必要な電磁力印加のための大
電流通電の後に、メニスカス形状を変化させるのとは異
なる機能を得るための小電流通電を設けてもよく、これ
らを一対もしくは複数対印加した後に非通電期とする構
成をとることによって、連続通電もしくは周期的に変化
させた通電の際に発生する溶融金属の初期凝固不安定性
を抑制し、潤滑改善効果を安定して得ることも可能であ
る。さらに本発明においては、鋳型の上部組成と下部組
成を異なる複合鋳片とするために、潤滑剤４内に混合し
た溶質元素を溶融金属に混入せしめ、電磁コイル５の下
部に設けた電磁石２に水平磁界３を付与して、上下の溶
湯の混合を防止している。この時注湯ノズル７は内層を
形成する組成であって好ましくは電磁コイル５および電
磁石２の下部より下方に吐出孔位置を有する様にする。
以上のように構成することによって、上部組成が表層を
下部組成が内層を形成する複合鋳片を製造することが可
能となる。
【００１１】以下に、本発明について、実施例に基づい
てさらに詳述する。
てさらに詳述する。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例として、下記試験条件によっ
て複層鋳片を鋳造した。 試験条件 鋳造材料：低炭素鋼 鋳型サイズ：２５０mm×１０００mm、８００mm高 鋳型振動：ストローク６mm、サイクル１５０cpm 引抜き速度：１ｍ／min 潤滑剤：Ｃ−Ｃａ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｎａ系、粘
度１ポアズ 添加剤：炭素、潤滑剤に粒子で添加 電磁コイル：高さ１００mm、コイル上端は湯面レベル
（鋳型上端から１００mm）に一致 磁場条件：単相交流６０Hz、１２００ガウス（最大実効
値） Ｉ．連続磁場、II．０．１sec 印加と０．１sec 無印加
の繰返し、III ．電磁力印加なし。
て複層鋳片を鋳造した。 試験条件 鋳造材料：低炭素鋼 鋳型サイズ：２５０mm×１０００mm、８００mm高 鋳型振動：ストローク６mm、サイクル１５０cpm 引抜き速度：１ｍ／min 潤滑剤：Ｃ−Ｃａ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｎａ系、粘
度１ポアズ 添加剤：炭素、潤滑剤に粒子で添加 電磁コイル：高さ１００mm、コイル上端は湯面レベル
（鋳型上端から１００mm）に一致 磁場条件：単相交流６０Hz、１２００ガウス（最大実効
値） Ｉ．連続磁場、II．０．１sec 印加と０．１sec 無印加
の繰返し、III ．電磁力印加なし。
【００１３】均一電磁石：コア高さ２００mm、コイル上
端は湯面レベルから３００mm下端、最大磁束密度３００
０ガウス 複層鋳片の組成：表１による。
端は湯面レベルから３００mm下端、最大磁束密度３００
０ガウス 複層鋳片の組成：表１による。
【００１４】
【表１】
【００１５】上記の試験条件によって、鋳型上部電磁力
の印加の場合と無印加の場合について、連続鋳造複層鋳
片の０．０８％以上の表層鋳片厚み（mm）の関係を測定
した。その結果を図１（ａ）および図１（ｂ）に示す。
試験片は図１（ｂ）に示すように、複層鋳片の横断面の
ＡＢＣＤの周方向位置に対応して、炭素０．０８％以上
の表層厚み（mm）を測定した。図１は鋳型上部の電磁力
印加条件Ｉ，II，III（印加なし）によるそれぞれの表
層厚み変化をプロットしたものである。この図から、上
部電磁力として周期的に変化させて、０．１sec 印加と
０．１sec 無印加の繰返しの場合に、鋳片全周にわたっ
てほゞ均一な表層厚みを呈することがわかる。また、上
部電磁力なしの場合には、一定炭素を含有する表層鋳片
厚みはかなりバラツイテいることがわかる。
の印加の場合と無印加の場合について、連続鋳造複層鋳
片の０．０８％以上の表層鋳片厚み（mm）の関係を測定
した。その結果を図１（ａ）および図１（ｂ）に示す。
試験片は図１（ｂ）に示すように、複層鋳片の横断面の
ＡＢＣＤの周方向位置に対応して、炭素０．０８％以上
の表層厚み（mm）を測定した。図１は鋳型上部の電磁力
印加条件Ｉ，II，III（印加なし）によるそれぞれの表
層厚み変化をプロットしたものである。この図から、上
部電磁力として周期的に変化させて、０．１sec 印加と
０．１sec 無印加の繰返しの場合に、鋳片全周にわたっ
てほゞ均一な表層厚みを呈することがわかる。また、上
部電磁力なしの場合には、一定炭素を含有する表層鋳片
厚みはかなりバラツイテいることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、組成の異なる表層およ
び内層を有する複層鋳片を電磁攪拌装置と電磁石とを組
合わせて、連続鋳造鋳型に設けることによって、効率よ
く複層鋳片を製造することが可能となる。
び内層を有する複層鋳片を電磁攪拌装置と電磁石とを組
合わせて、連続鋳造鋳型に設けることによって、効率よ
く複層鋳片を製造することが可能となる。
【図１】本発明の実施例１に係る鋳片表層でのバラツキ
を示し、（ａ）周方向の炭素０．０８％以上の表層鋳片
厚み、（ｂ）鋳片周方向位置を示す図である。
を示し、（ａ）周方向の炭素０．０８％以上の表層鋳片
厚み、（ｂ）鋳片周方向位置を示す図である。
【図２】本発明に係る複層鋳片製造装置の一例を示す図
である。
である。
１…鋳型 ２…電磁石 ３…水平磁界 ４…パウダー ５…電磁コイル ６…電磁場印加メニスカス ７…注湯用ノズル ８…電磁力 ９…誘導磁場 １０…誘導電流 １１…オシレーション １２…凝固シェル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２２Ｄ 27/20 Ｂ２２Ｄ 27/02 Ｗ 27/20 Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】 溶融金属の連続鋳造装置で複層鋳片を製
造するに際し、溶融金属と潤滑剤をともに注入する水冷
鋳型内の溶融金属の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤
に溶質元素を付与し、さらに鋳型下部に設置した電磁石
にて水平方向の成分に均一な静磁場を付与することによ
り、潤滑剤に包含された溶質元素を溶融金属表面の波動
により溶融金属と混合並びに凝固させて表層部を形成さ
せるとともに、下部の溶融金属プールでは溶質元素の混
入を該電磁石により防止しつつ内層部を形成させること
を特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。 - 【請求項２】 鋳型壁を取り囲むように配設あるいは鋳
型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅または波
形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群Ｉａ，Ｉ
ｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電磁
力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを特
徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。 - 【請求項３】 ノズルの吐出孔位置がソレノイド型電磁
コイルの下端より下部に位置することを特徴とする請求
項１または２記載の複層鋳片の連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054155A JP2000246396A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054155A JP2000246396A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000246396A true JP2000246396A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12962671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11054155A Withdrawn JP2000246396A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000246396A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003080354A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-18 | Kawasaki Steel Corp | 鋼の連続鋳造方法及び装置 |
| WO2006041203A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Nippon Steel Corporation | 電磁攪拌コイル |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP11054155A patent/JP2000246396A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003080354A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-18 | Kawasaki Steel Corp | 鋼の連続鋳造方法及び装置 |
| WO2006041203A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Nippon Steel Corporation | 電磁攪拌コイル |
| JP2006110598A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Nippon Steel Corp | 電磁攪拌コイル |
| JP4519600B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2010-08-04 | 新日本製鐵株式会社 | 電磁攪拌コイル |
| US8047265B2 (en) | 2004-10-15 | 2011-11-01 | Nippon Steel Corporation | Electromagnetic stirrer coil |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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