JP2000351048A - 金属の連続鋳造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 鋳片表面および内部の欠陥を格段に低減で
きる金属の連続鋳造方法および装置を提供する。 【解決手段】 金属の連続鋳造方法において、連続鋳造
用鋳型１内の溶融金属10に、直流コイル14にて静磁場を
印加し、かつこれに重畳して交流コイル15にて鋳造方向
に移動する移動磁界を印加しながら鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属、主として鋼
の連続鋳造方法および装置に関し、とくに、鋳片への気
泡、介在物の捕捉を防止し、表面欠陥や内部欠陥の少な
い鋳片を製造できる金属の連続鋳造方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金属とくに鋼の連続鋳造工程では、鉄鋼
製品の欠陥を防止するために、大容量タンディッシュを
採用して介在物の浮上分離を促進する方法や、浸漬ノズ
ル形状を改善して介在物、パウダの巻き込みを防止する
方法などが採用されてきた。しかし、これらの方法は、
鋳片表面および内部の品質とくに清浄度を十分に高める
には不完全なものであった。

【０００３】この不完全さを克服し、鋳片品質をさらに
改善するために、静磁場（直流静磁場）印加により溶鋼
流れを制動する方法（文献：日本鉄鋼協会編，第153,15
4 回西山記念技術講座(1994)p108〜109 参照、以下、方
法Ａと称する）、あるいは移動磁界（交流移動磁界）印
加により溶鋼を積極的に移動させる（攪拌する）方法
（同文献同頁参照、以下、方法Ｂと称する）が開発され
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、方法Ａ、方法
Ｂはそれぞれある程度の鋳片の品質改善効果を示すもの
の、その効果は十分とはいえず、今後ますます厳しくな
るであろう要求品質レベルに対応することは非常に困難
である。そこで、本発明は、鋳片表面および内部の欠陥
を格段に低減でき、方法Ａ、方法Ｂでの到達限界を超え
る鋳片品質が得られる金属の連続鋳造方法および装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、方法Ａ、方法Ｂに対し、以下の考察を
加えた。すなわち、方法Ａは、浸漬ノズルからの溶鋼流
動を静磁場により制動するというものであり、溶鋼湯面
の流速を低減し、モールドパウダの巻き込みを防止する
のに有効であるとともに、下降流速を低減し、介在物、
気泡の侵入深さを浅くするのにも有効である。しかし、
溶鋼バルク以外に凝固界面（凝固シェル界面の意、以下
同じ）での流速をも低減してしまうため、凝固界面での
気泡、介在物が凝固シェルに捕捉されやすくなるという
欠点がある。

【０００６】方法Ｂは、移動磁界により凝固界面で溶鋼
流動を生じさせ、Washing 効果を発揮させて凝固シェル
への気泡、介在物の捕捉を防止することができるが、凝
固界面以外の溶鋼バルクが流動し、溶鋼湯面での流動が
激しくなってモールドパウダの巻き込みが生じ、また、
移動磁界では、吐出流の下降流速を十分低減し難く、溶
鋼バルク深部への介在物侵入を防止することができない
という欠点がある。

【０００７】よって、方法Ａと方法Ｂとを組み合わせる
ことにより、互いの欠点が補完され、従来にない高レベ
ルの鋳片品質が得られることが予想される。本発明は、
上記考察に基づいてさらに実験・検討を重ねて完成され
たもので、その要旨とするところは以下に記載の金属の
連続鋳造方法および装置にある。 （１）金属の連続鋳造方法において、連続鋳造用鋳型内
の溶融金属に静磁場と鋳造方向に移動する移動磁界とを
重畳印加しながら鋳造することを特徴とする金属の連続
鋳造方法。

【０００８】（２）金属の連続鋳造装置において、連続
鋳造用鋳型内の溶融金属に、静磁場を印加する直流コイ
ルと、鋳造方向に移動する移動磁界を印加する交流コイ
ルと、これらが共通に巻かれた鉄心とを有することを特
徴とする金属の連続鋳造装置。溶鋼のスループットによ
り異なるが、鋳型１ストランドあたりのスループットが
２〜７トン／min 程度では、前記静磁場の強さは、鋳型
厚み中央において0.05〜0.8 Ｔが好ましく、前記移動磁
界の周波数、鋳型長辺溶鋼面位置での実効強さは、それ
ぞれ0.1 〜10Hz、0.02〜0.2 Ｔが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明実施形態の例を示
す鋳造厚み方向断面模式図であり、図２は本発明に用い
て好適な電磁石の例を示す立体模式図である。図１、図
２において、１は鋳型（連続鋳造用鋳型、鋳型銅板）、
２はバックアッププレート、３は浸漬ノズル、４は吐出
口、５は固体パウダ、６は溶融パウダ、７は湯面（溶鋼
湯面）、８はメニスカス、９は凝固シェル（鋳片）、10
は溶鋼（溶融金属）、11は介在物、12は気泡、13は鉄
心、14は直流通電用の直流コイル、15は交流通電用の交
流コイルである。図１の上下方向が鋳造方向である。図
１では右半分のみ図示しているが左半分は右半分と左右
対称形である。

【００１０】電磁石は、上下一対の幹極をもつ鉄心13の
各幹極の先端部をさらに上下方向で三つの支極に分け、
各支極に交流コイル15を巻き、各幹極に直流コイル14を
巻いて構成されている。この例では、直流コイル14に直
流通電することにより鋳造方向（鋳型高さ方向）の二箇
所に静磁場が印加される。印加方向は鋳造厚み方向であ
る。また、交流コイル14に三相交流を異支極異相で通電
することにより鋳造方向（向きは上向きでも下向きでも
よい）に移動する移動磁界（以下、垂直移動磁界と称す
る）が印加される。

【００１１】静磁場の印加により、浸漬ノズル３からの
吐出流に基づく湯面７の流動を低減し、湯面７からの固
体パウダ５、溶融パウダ６の巻き込みを抑制するととも
に、下降流速も低減させることができ、介在物11、気泡
12の侵入深さを浅くし、鋳片の表面および内部品質を向
上させることができる。さらに、垂直移動磁界の印加に
より、凝固シェル９と溶鋼10の界面（凝固界面）での上
向きあるいは下向きの溶鋼流動が活性化され、十分なWa
shing 効果を奏することができて、気泡、介在物の鋳片
への捕捉を防止でき、表面品質を向上させることができ
る。垂直移動磁界は、表皮効果により溶鋼バルク中心部
ではその電磁攪拌力が減衰するから、そこでは静磁場に
よる電磁制動力が主体的に作用し、電磁制動力による湯
面流動抑制の効果や下降流速低減の効果が削がれること
はない。

【００１２】本例の装置は、図２のような電磁石を、図
１のようにその上下の幹極部位を鋳型高さ方向の二箇所
に外接させる形で、鋳型に配設して構成した、いわゆる
２段印加方式のものであり、また幹極が鋳造幅全体を覆
ういわゆる全幅印加方式のものであるが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、印加段数は適宜１段、ある
いは３段以上としてもよく、印加幅は適宜幅の一部分あ
るいは複数の部分としてもよい。

【００１３】溶鋼のスループットにより異なるが、鋳型
１ストランドあたりのスループットが２〜７トン／min
程度では、静磁場の強さは、0.05〜0.8 Ｔが好ましい。
0.05Ｔ未満では溶鋼流動を十分制動することが困難であ
り、0.8 Ｔ超では凝固界面の溶鋼流動を抑制しすぎて、
Washing 効果が十分ではない。また、垂直移動磁界の周
波数は、0.1 〜10Hzが好ましい。0.1 Hz未満では交流磁
場が鋳片厚み方向に広く拡がり、効果的に凝固界面近傍
のみを流動させることが困難であり、10Hz超では鋳型銅
板を磁場が透過しにくくなり、大容量の電源を必要とす
ることとなり、設備費的に不利である。

【００１４】また、垂直移動磁界の実効強さは、0.02〜
0.2 Ｔが好ましい。0.02Ｔ未満では凝固界面の溶鋼流動
が不十分であり、0.2 Ｔ超では溶鋼流動が激しすぎ、溶
鋼湯面からのパウダ巻込み、湯面変動など鋳片表面性状
を悪化させることとなる。

【００１５】

【実施例】表１に示した条件で、１チャージ280 トンの
溶鋼の連続鋳造実験を行った。この実験では、２ストラ
ンドのうち１ストランドを図１に示した構造に改造し、
これに以下の方法１〜４を順次適用した。溶鋼の鋼種は
極低炭アルミキルド鋼（Ｃ：20〜28ppm 、Al:0.04 〜0.
05％）であった。 方法１：静磁場も垂直移動磁界も印加しない 方法２：静磁場と垂直移動磁界をともに印加する（本発
明） 方法３：静磁場は印加せず、垂直移動磁界は印加する 方法４：静磁場は印加し、垂直移動磁界は印加しない 各方法で鋳造して得られた鋳片を、通常の熱延−冷延工
程で0.8mm 厚の冷延板となし、表面欠陥発生率と内部欠
陥発生率を調べた。表面欠陥は主としてスリバーおよび
へげとして観察されるものであり、内部欠陥はＭＴ欠陥
（磁気探傷で検知される欠陥）として検出される直径10
0 μｍ以上の介在物性または気泡性のものである。これ
らの欠陥発生率は冷延板製品コイルの所定長さ当たりの
欠陥検出数で評価される。

【００１６】調査結果を表２に示す。なお、各方法の欠
陥発生率は、欠陥種ごとに方法１の値を1.0 としてこれ
との比（指数）で示した。表２に示すように、垂直移動
磁界のみ印加した方法３では、垂直移動磁界も静磁場も
印加しない方法１に比し、表面欠陥発生率が方法１の20
％程度にまで低減するが、内部欠陥発生率は方法１の85
％とあまり低減しない。また、静磁場のみ印加した方法
４では、表面欠陥発生率が方法１の30％程度、内部欠陥
発生率が方法１の25％程度にまで低減する。しかしなが
ら従来の到達品質レベルはここまでが限度である。

【００１７】しかるに、本発明に係る方法２では、表
面、内部の欠陥発生率がそれぞれ方法１の７％、５％に
まで低減するという予想外に良好な結果となった。すな
わち、垂直移動磁界と静磁場を複合して印加する本発明
により、垂直移動磁界、静磁場をそれぞれ単独で印加す
る従来の方法では到達できなかった極めて高レベルの鋳
片品質が得られた。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】なお、上記実施の形態および実施例におい
ては、鋼の鋳造への適用例を用いて本発明を説明した
が、本発明は、鋼以外の金属の鋳造に適用されても上記
と同様の鋳片品質改善効果を得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】かくして本発明によれば、鋳片の表面お
よび内部の品質が大幅に改善され、品質良好な冷延板を
得ることができ、製品歩留りが向上するとともに、鋳片
の無手入れ化および下工程である圧延工程への直送が可
能となるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の例を示す鋳造厚み方向断面模
式図である。

【図２】本発明の実施に好適な電磁石の例を示す立体模
式図である。

【符号の説明】 １ 鋳型（連続鋳造用鋳型、鋳型銅板） ２ バックアッププレート ３ 浸漬ノズル ４ 吐出口 ５ 固体パウダ ６ 溶融パウダ ７ 湯面（溶鋼湯面） ８ メニスカス ９ 凝固シェル（鋳片） 10 溶鋼（溶融金属） 11 介在物 12 気泡 13 鉄心 14 直流コイル 15 交流コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属の連続鋳造方法において、連続鋳造
   用鋳型内の溶融金属に静磁場と鋳造方向に移動する移動
   磁界とを重畳印加しながら鋳造することを特徴とする金
   属の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 金属の連続鋳造装置において、連続鋳造
   用鋳型内の溶融金属に静磁場を印加する直流コイルと、
   前記溶融金属に鋳造方向に移動する移動磁界を印加する
   交流コイルと、これらが共通に巻かれた鉄心とを有する
   ことを特徴とする金属の連続鋳造装置。