JP2002045953A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

鋼の連続鋳造方法

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JP2002045953A
JP2002045953A JP2000235716A JP2000235716A JP2002045953A JP 2002045953 A JP2002045953 A JP 2002045953A JP 2000235716 A JP2000235716 A JP 2000235716A JP 2000235716 A JP2000235716 A JP 2000235716A JP 2002045953 A JP2002045953 A JP 2002045953A
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steel
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molten steel
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Toshiaki Mizoguchi
利明 溝口
Masanobu Hayakawa
昌伸 早川
Makoto Tanaka
田中  誠
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鋳型内の溶鋼湯面変動や溶鋼温度
不均一による鋳型/ストランド間への鋳型パウダー不均
一流入で発生する鋳片表面割れを防止することが出来る
鋼の連続鋳造方法の提供を課題としている。 【解決手段】 鋼の連続鋳造機において、溶融金属を連
続して供給するための浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル
下端より少なくとも40mm以上下方に配置し、かつ鋳型内
で鋳片中心軸線を中心に旋回流を発生させる鋳型内電磁
攪拌の攪拌方向を順逆方向あるいは順々方向に適正範囲
で周期的に制御しながら鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬ノズルからの
溶鋼吐出流と電磁攪拌流との干渉防止、および鋳型内電
磁攪拌旋回流の順逆方向あるいは順々方向への周期的付
与により、溶鋼湯面変動を低減し、かつ鋳型内溶鋼温度
の均一化を図り、表面割れの極めて少ない鋳片表面性状
の優れた鋼を製造する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において、溶鋼は大気との
接触による酸化を防止するため、タンディッシュの底に
設けた浸漬ノズルを通して、鋳型内に供給される。浸漬
ノズル形状として、例えば矩形断面を有するスラブ鋳造
では、浸漬ノズル下端にて左右に開口する一対の吐出口
を有し、この吐出口からスラブ両エッジに向かってほぼ
均等に溶鋼が吐出される。
【0003】一方でストランド当たりの生産性向上に対
する要求は従来にも増して強くなっている。ストランド
当たりの生産性を向上させるためには、鋳造速度をさら
に増加させる必要があり、浸漬ノズルからの溶鋼吐出量
(すなわち、吐出速度)も必然的に増大する。溶鋼の吐
出量を増大させて生産性を向上させる場合、浸漬ノズル
吐出口から吐出した溶鋼吐出流はストランド内両短辺に
激しく衝突し、吐出流の一部が溶鋼メニスカスに向かう
上昇流となるため、溶鋼湯面変動を増大させる。さら
に、鋳型内の溶鋼温度ムラも拡大させることになる。
【0004】この鋳型内での溶鋼湯面変動と溶鋼温度ム
ラは鋳型/ストランド間に潤滑材として供給される鋳型
パウダーの不均一流入を発生させ、溶鋼メニスカス近傍
での初期凝固の不均一化、さらに不均一凝固部への何ら
かの拘束力の作用による鋳片表面割れへと発展させるこ
とになる。また、この不均一凝固や不均一凝固に起因す
る表面割れはδ/γ変態によるシェル変形を伴う中炭素
鋼ほど発生し易いことが知られている。
【0005】このような溶鋼湯面変動や温度ムラを低減
するために、例えば、特開平05-23804号公報や特開平06
-63712号公報には、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に電磁
攪拌装置によって溶鋼に形成される電磁攪拌流を衝突さ
せて、浸漬ノズルからの吐出流を抑制することにより、
湯面の乱れを解消し、鋳片品質を向上させる方法が開示
されている。しかし、これらの方法は浸漬ノズルからの
溶鋼吐出流と相対する向きの電磁攪拌流を衝突させるこ
とによって吐出流速の低減を図ろうとしており、鋳造速
度変動やノズル閉塞等で吐出流速が変化した場合には湯
面の乱れを却って助長する場合がある。また、湯面変動
低減と鋳型内温度分布均一化のための浸漬ノズル吐出口
と電磁コイルとの相対的位置関係は開示されていない。
【0006】一方、電磁攪拌による鋳片品質改善効果の
例として、特許公報第1687686 号に示されているよう
に、円柱または角柱ビレットの鋳片最終凝固部未凝固溶
鋼に5〜30秒毎に攪拌方向を周期的に変えて電磁攪拌を
加えることにより、鋳片のV偏析やポロシティを防止す
る方法が開示されている。また、特開平09-182941 号公
報では鋳型内での電磁攪拌による反転周期を1〜10秒と
し、かつ旋回流速を適正範囲に制御することにより、良
好な表層、内部品質を有する鋳片を得る方法が開示され
ている。しかしながら、これらの方法はいずれも鋳片の
中心偏析や介在物捕捉抑制に対する攪拌条件の開示であ
り、鋳型内溶鋼温度均一化のための磁場印加条件につい
ては触れられていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の連続鋳造法に見られる問題点を解決して、鋳型内
の溶鋼湯面変動や溶鋼温度不均一による鋳型/ストラン
ド間への鋳型パウダー不均一流入で発生する鋳片表面割
れを防止するための連続鋳造方法の提供を課題としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、下記を要旨とするものである。 (1)鋼の連続鋳造機において、溶融金属を連続して供
給するための浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル下端より
少なくとも40mm以上下方に配置し、かつ鋳型内で鋳片中
心軸線を中心に旋回流を発生させる鋳型内電磁攪拌の攪
拌方向を順逆方向に周期的に制御することを特徴とする
鋼の連続鋳造方法。 (2)鋼の連続鋳造機において、溶融金属を連続して供
給するための浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル下端より
少なくとも40mm以上下方に配置し、かつ鋳型内で鋳片中
心軸線を中心に旋回流を発生させる鋳型内電磁攪拌の攪
拌方向を順々方向に周期的に制御することを特徴とする
鋼の連続鋳造方法。 (3)浸漬ノズルの吐出口より下方1m以内に電磁ブレ
ーキを印加することを特徴とする(1)または(2)に
記載の鋼の連続鋳造方法。 (4)コイル電流増加時間t1(秒)、最大コイル電流保
持時間t2(秒)、コイル電流減少時間t3(秒)、および
コイル電流オフ時間t4(秒)で構成される攪拌半周期 t
p (秒)において、下記条件を満足するようにt1〜t4
設定することを特徴とする(1)、(2)または(3)
に記載の鋼の連続鋳造方法。 ( t1 + t3 ) ≦ 1.5t2 (1) 0 ≦ t4 ≦ 1 (2) 2.5 ≦ t1 + t2 + t3 + t4 = tp ≦ 15 (3) 攪拌サイクル数n= L / Vc / 2 tp ≧ 1 (4) ここで、L : 有効磁場長さ(=電磁コイル長さ+200m
m)、 Vc : 鋳造速度。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。本発明の第一の特徴は、鋼の連続鋳造機にお
いて、溶融金属を連続して供給するための浸漬ノズルの
吐出口を電磁コイル下端より少なくとも40mm以上下方に
配置し、かつ鋳型内で鋳片中心軸線を中心に旋回流を発
生させる鋳型内電磁攪拌の攪拌方向を順逆方向あるいは
順々方向に周期的に制御することである。
【0010】浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル下端より
少なくとも40mm以上下方に配置したのは、40mm未満とし
た場合、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流と電磁攪拌装置に
よって溶鋼に形成される電磁攪拌流の干渉により、湯面
に大きな乱れを発生させ、結果として、鋳型/ストラン
ド間への鋳型パウダーの不均一流入を助長するためであ
る。ここで、電磁攪拌コイル下端から浸漬ノズル吐出口
までの距離とは、<1>浸漬ノズル側壁に開口部が設けら
れている横出しタイプの場合は、電磁コイル下端から吐
出口上端までの距離、<2> ノズル底部に開口部が設けら
れている下出しタイプの場合は、電磁コイル下端から浸
漬ノズル先端までの距離を表すものである。
【0011】鋳型内電磁攪拌による溶鋼旋回流は攪拌方
向を順々方向あるいは順逆方向に周期的に付与する必要
がある。溶鋼を同一方向に連続して攪拌させた場合、浸
漬ノズルからの溶鋼吐出流速によっては旋回性が不十分
となり、溶鋼の淀み部が発生し、鋳型内温度分布が不均
一になる。その結果、鋳型パウダーの溶融状態が異な
り、鋳型/ストランド間への鋳型パウダー流入も不均一
になる。溶鋼旋回流の周期的付与はこの溶鋼淀み部の生
成を抑制する効果がある。
【0012】前記のノズル吐出口と電磁コイルの相対位
置と電磁攪拌装置による溶鋼旋回流の周期的付与は同時
に適用された状態で初めて鋳型内溶鋼温度が均一化さ
れ、初期凝固不均一度改善に対する顕著な効果が発揮さ
れる。
【0013】鋳型溶鋼湯面変動に対しては浸漬ノズル吐
出口下端より1m以内で電磁ブレーキを併用すると変動
抑制効果がさらに大きくなる。吐出口下端からの距離が
1mを超えると吐出流に対する電磁ブレーキの制動効果
がなくなるため、更なる湯面変動の抑制効果は期待でき
ない。
【0014】次に好ましい電磁攪拌条件を図をもって説
明する。図1と図2に示す如く、コイル電流増加時間t1
(秒)、最大コイル電流保持時間t2(秒)、コイル電流
減少時間t3(秒)、およびコイル電流オフ時間t4(秒)
で構成される攪拌半周期 tp(秒)において、下記(1)
〜(4) 式を満足するようにt1〜t4を設定する。 ( t1 + t3 ) ≦ 1.5t2 (1) 0 ≦ t4 ≦ 1 (2) 2.5 ≦ t1 + t2 + t3 + t4 = tp ≦ 15 (3) 攪拌サイクル数n= L / Vc / 2 tp ≧ 1 (4) ここで、L : 有効磁場長さ(=電磁コイル長さ+200m
m)、 Vc : 鋳造速度である。(1) 式あるいは (2)式の範
囲外ではt2が短く、あるいは溶鋼流速を付与しない時間
t4が長くなるため、十分な溶鋼攪拌が達成できず、鋳型
内溶鋼温度均一化効果が得られない。(3) 式で攪拌半周
期 tp が2.5 秒より小さい場合は溶鋼が追従せず、ま
た、15秒超では連続攪拌に近づくため、十分な攪拌によ
る鋳型内溶鋼温度均一化効果が得られない。また、(4)
式の範囲外においても同様に、n<1では凝固シェルが
有効磁場分布内を通過中に十分な攪拌がなされないた
め、鋳型内溶鋼温度は均一化せず、不均一凝固は改善さ
れない。
【0015】このように本発明では、浸漬ノズルからの
溶鋼吐出流と電磁攪拌流との干渉防止、および鋳型内電
磁攪拌旋回流の順逆方向あるいは順々方向への適正条件
での周期的付与により、溶鋼湯面変動を低減し、かつ鋳
型内溶鋼温度の均一化を図り、鋳型/ストランド間への
鋳型パウダー不均一流入で発生する鋳片表面割れ欠陥を
大幅に低減したものである。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。垂直
曲げ型連続鋳造機により、鋳片寸法が245mm 厚×1600mm
幅、鋳造速度0.5〜2m/min 、タンディッシュ内溶鋼温
度が1550℃、横出し2孔タイプの浸漬ノズルを使って鋳
型両短辺方向へ0.12wt%C鋼を供給しながら鋳造した。
電磁攪拌コイル下端から浸漬ノズル吐出口上端までの距
離、電磁攪拌モードは表1に示す条件とした。その後、
鋳片幅方向断面における最大凝固不均一度と目視による
スラブ表面割れ観察を行った。
【0017】電磁攪拌条件として、鋳造方向における有
効磁場長さ400mm の電磁攪拌コイルを用い、コイル上端
を溶鋼メニスカス位置と一致させた。電磁攪拌最大電流
値は600Aとした。電磁ブレーキ条件として、電磁ブレー
キコア高さを200mm 、静磁場磁束密度を1000ガウスとし
た。
【0018】最大凝固不均一度やスラブ表面割れ発生率
は表1に示す通りであり、本発明が凝固不均一度の低
減、ひいては表面割れ発生率を大幅に低減して優れた生
産性を示すものであることが確認できた。なお、表1に
おける*1〜*4の意味は下記の通りである。 *1:電磁攪拌コイル下端から浸漬ノズル吐出口上端ま
での距離 *2:吐出口下端から電磁ブレーキコア中心までの距離 *3:スラブ全幅に亘って、ホワイトバンドから得られ
る凝固シェル厚d、シェル厚標準偏差σ、および凝固不
均一度σ/dを幅方向100mm 間隔で算出。この凝固不均
一度のスラブ全幅における最大値を最大凝固不均一度と
した。 *4:目視観察による割れ発生スラブ枚数/全スラブ枚
数×100 (%)
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明の浸漬ノズルからの溶鋼吐出流と
電磁攪拌流との干渉によって発生する溶鋼湯面変動の防
止と適正条件での鋳型内電磁攪拌の周期的付与による鋳
型内溶鋼温度の均一化によって、表面割れの極めて少な
い鋳片表面性状の優れた鋳片の量産が可能となる。した
がって、歩留まり向上によるコスト改善、手入れ量低減
による生産性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の順逆攪拌での鋳型電磁コイル電流パタ
ーンを説明するための図である。
【図2】本発明の順々攪拌での鋳型電磁コイル電流パタ
ーンを説明するための図である。
フロントページの続き (72)発明者 田中 誠 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4E004 AA09 MB11 MB12 NA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼の連続鋳造機において、溶融金属を連
    続して供給するための浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル
    下端より少なくとも40mm以上下方に配置し、かつ鋳型内
    で鋳片中心軸線を中心に旋回流を発生させる鋳型内電磁
    攪拌の攪拌方向を順逆方向に周期的に制御することを特
    徴とする鋼の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 鋼の連続鋳造機において、溶融金属を連
    続して供給するための浸漬ノズルの吐出口を電磁コイル
    下端より少なくとも40mm以上下方に配置し、かつ鋳型内
    で鋳片中心軸線を中心に旋回流を発生させる鋳型内電磁
    攪拌の攪拌方向を順々方向に周期的に制御することを特
    徴とする鋼の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 浸漬ノズルの吐出口より下方1m以内に
    電磁ブレーキを印加することを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載の鋼の連続鋳造方法。
  4. 【請求項4】 コイル電流増加時間t1(秒)、最大コイ
    ル電流保持時間t2(秒)、コイル電流減少時間t
    3(秒)、およびコイル電流オフ時間t4(秒)で構成さ
    れる攪拌半周期 tp (秒)において、下記条件を満足す
    るようにt1〜t4を設定することを特徴とする請求項1、
    請求項2または請求項3に記載の鋼の連続鋳造方法。 ( t1 + t3 ) ≦ 1.5t2 (1) 0 ≦ t4 ≦ 1 (2) 2.5 ≦ t1 + t2 + t3 + t4 = tp ≦ 15 (3) 攪拌サイクル数n= L / Vc / 2 tp ≧ 1 (4) ここで、L : 有効磁場長さ(=電磁コイル長さ+200m
    m)、 Vc : 鋳造速度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011218409A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Nippon Steel Corp 金属の連続鋳造方法
WO2019164004A1 (ja) 2018-02-26 2019-08-29 日本製鉄株式会社 鋳型設備

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