JP2005230847A - 溶融金属の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内鋳造方向の磁束密度の分布に応じて、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を調整することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【選択図】 図1
Description
この流入の際に発生する動圧によって、メニスカスや凝固シェル先端が変形する。この変形が、鋳型オシレーションの周期で繰り返されて、鋳片表面に、オシレーションマーク(周期的な皺)が形成されるが、適切な深さの周期的なオシレーションマークは、鋳造操業や鋳片の表面品質の安定化に寄与する。
例えば、(特許文献1)には、溶融金属を潤滑剤とともに一定周期で振動する水冷鋳型に注入し、鋳片を、連続的に下方に引き抜く連続鋳造方法において、鋳型周りに設けた電磁コイルに交流電流を連続的に通電し、発生する電磁力を利用して、鋳型内の溶融金属を凸状に盛り上げて、鋳片の表面性状を改善する方法が記載されている。
さらに、(特許文献3)には、連鋳鋳型を取り囲むように配置したソレノイド状電磁コイル、又は、連鋳鋳型の側壁に埋設したソレノイド状電磁コイルに交流電流を通電し、凝固を開始しようとする溶融金属に、電磁力を、溶融金属が鋳型壁から離れる方向に印加しつつ連続鋳造して、鋳片の表面品質を改善する方法が記載されている。
(1)鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内鋳造方向の磁束密度の分布に応じて、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を調整することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
(2)鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内鋳造方向の磁束密度が最大値となる位置より、溶融金属注入ノズルの吐出孔を下方に調整することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
(3)溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる2孔部を備えるとともに、各孔部の中心線が水平面となす角度が60度以下である溶融金属注入ノズルを用いること特徴とする(1)または(2)記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(4)ノズル直下の鉛直下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させるスリット部を備える溶融金属注入ノズルを用いることを特徴とする(1)または(2)記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(5)溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる2孔部を備えるとともに、各孔部の中心線が水平面となす角度が60度以下であって、さらにノズル直下の鉛直下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させるスリット部とを連続して備える溶融金属注入ノズルを用いることを特徴とする(1)または(2)記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(6)溶融金属のメニスカスへオイルを前記鋳型上部から供給することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(7)電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(8)鋳型を振動させずに、電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
その結果、鋳型内鋳造方向の磁束密度が最大値となる位置と電磁コイルの中心は一致しないことが判明し、この磁束密度が最大値となる位置と、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置には、潤滑改善効果と鋳片表面性状改善効果を安定して得ることのできる適正な関係があることが判明した。
本発明者らは、鋳型内鋳造方向の磁束密度の分布に着目し、この磁束密度の分布に応じて、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を調整することを基本思想としている。すなわち、磁束密度が最大値となる位置で電磁力が働くため、この位置よりも溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を下方に調整することにより、溶融金属注入ノズルからの吐出流と、電磁力により溶融金属内に誘起される溶融金属の流動が干渉することはない。
従って、上記の通り、鋳型内鋳造方向の磁束密度が最大値となる位置と電磁コイルの中心は一致しないことから、磁束密度が最大値となる位置に基き、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を設定することが重要である。
また、鋳型内鋳造方向の磁束密度の分布を調査したところ、磁束密度が最大値となる位置は、通常は電磁コイルの中心位置よりも上方または下方へずれていることが判明した。
図1に、鋳型3を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル4に交流を通電し、タンディッシュ1から溶融金属注入ノズル2を介して、溶鋼吐出流8aとして鋳型内へ供給した溶鋼5に電磁力9を印加して、鋳型内の溶鋼メニスカス形状10aを変化させながら、パウダー7を供給しつつ、凝固シェル6を引き出し、鋳造を行う連続鋳造の態様を示す。また、電磁力9により、溶鋼内には、攪拌流11a、12が誘起される。
その際に、鋳型内の鋳造方向の磁束密度の分布に基き、磁束密度が最大値となる位置15よりも、溶融金属注入ノズルの吐出孔の上端14を下方に調整していることで、溶鋼吐出流8aと攪拌流11aが干渉しないで、鋳型内の溶鋼メニスカス形状10aが安定的に保たれ、潤滑改善効果と鋳片表面性状改善効果を鋳型周方向に安定して得ることができる。溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置については、溶融金属注入ノズルの浸漬深さを調整することで実施できる。
また、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置は、磁束密度が最大値となる位置15よりも下方で、電磁コイルの中心位置までの範囲に設定すると、溶鋼の顕熱が初期凝固部に供給され易くなるため、鋳片表面性状が改善される傾向を示すことがあるため好ましい。
その1つの形態として、溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる2孔部を備えるとともに、各孔部の中心線が水平面となす角度θが60度以下である溶融金属注入ノズルが挙げられる。この様に相対する方向への2孔部としているのは、対称的な流れを形成できるため、安定した流動とすることができるためである。
また、施工上可能であれば、対称的な流れを形成できる方向に吐出させる様に、複数(3孔以上)の孔部を備えることでも良く、コストや手間等を考慮して、適宜設定するものである。
このノズルにより、メニスカス部に溶鋼の顕熱が初期凝固部に供給され、鋳片表面性状が改善されると共に、溶鋼吐出流速を低減でき、均一な流れとすることができる。
また、誘導加熱により溶鋼を加熱することができるため、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善することもできる。
また、上記と同様に、誘導加熱により溶鋼を加熱でき、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善することができる。
そして、本発明においては、上記に記載した様な、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善する手段を、適宜、併用して用いることができる。
以下、本発明の実施例について説明するが、実施例で用いる条件は1条件例であり、本発明は該条件に限定されるものではない。
鋳型内寸法:900mm(長辺)×220mm(短辺)、高さ800mm
鋳型振動ストローク:6mm、
鋳型振動数:120サイクル/min、
鋳造速度:1m/min、
湯面レベル:コイル上端(鋳型上端から100mm)、
磁場条件:単相交流200Hzの0.05秒印加と0.05秒無印加
また、潤滑材としてC−Ca−SiO2−Al2O3−Na系のパウダーを供給して、溶融金属注入ノズルの浸漬深さを変化させることにより、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を調整して、低炭素鋼の溶鋼を連続鋳造した。尚、溶融金属注入ノズルは図1に示す様な、2孔部を備え、各孔部の中心線が水平面となす角度が30度のものを用いた。
図3から、鋳型内鋳造方向の電磁力が最大値となる位置Lpeよりも、溶融金属注入ノズルの吐出孔上端の位置Lnの方が上方にある[1]および[2]の場合、すなわち(Ln−Lpe)が負の値の場合は、鋳片表面のオシレーションマーク深さが大きいという問題があった。
これに対し、鋳型内鋳造方向の電磁力が最大値となる位置Lpeよりも、溶融金属注入ノズルの吐出孔上端の位置Lnの方が下方にある[3]〜[5]の場合、すなわち(Ln−Lpe)が正の値の場合は、鋳片表面のオシレーションマーク深さを小さくすることができ、良好な品質のものが得られた。
2…浸漬ノズル
3…鋳型
4…ソレノイド式電磁コイル
5…溶鋼
6…凝固シェル
7…パウダー
8…溶鋼吐出流
9…電磁力
10…溶鋼のメニスカス
11…攪拌流
12…攪拌流
13…鋳造方向の磁束密度
14…浸漬ノズルの吐出孔の上端の位置
15…鋳造方向の磁束密度が最大となる位置
16…ソレノイド式電磁コイルの中心の位置
17…浸漬ノズルの2孔部の中心線
Claims (8)
- 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内鋳造方向の磁束密度の分布に応じて、溶融金属注入ノズルの吐出孔の位置を調整することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内鋳造方向の磁束密度が最大値となる位置より、溶融金属注入ノズルの吐出孔を下方に調整することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
- 溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる2孔部を備えるとともに、各孔部の中心線が水平面となす角度が60度以下である溶融金属注入ノズルを用いること特徴とする請求項1または2記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- ノズル直下の鉛直下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させるスリット部を備える溶融金属注入ノズルを用いることを特徴とする請求項1または2記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる2孔部を備えるとともに、各孔部の中心線が水平面となす角度が60度以下であって、さらにノズル直下の鉛直下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させるスリット部とを連続して備える溶融金属注入ノズルを用いることを特徴とする請求項1または2記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 溶融金属のメニスカスへオイルを前記鋳型上部から供給することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型を振動させずに、電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
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