JP2009090322A - Continuous casting machine and continuous casting method - Google Patents

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Mitsuhiro Otaki
大瀧光弘
Nobuhito Ishikawa
石川宣仁
Yoshimasa Minagawa
皆川吉正
Koichi Takahashi
高橋功一
Toshikazu Hisamoto
久本利一
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous casting machine which can attain both reduction of inclusions in a continuous casting product and flow control of a spout by a stopper. <P>SOLUTION: A cover jig 11 of a proper size is arranged at a proper position where a Karman's vortex is generated at a downstream side of the stopper 2 in a trough 6, by which even if the Karman's vortex is generated, it does not result in the harmful Karman's vortex which includes an oxide film of a molten metal surface, and various kinds of non-metallic inclusions floating in molten metal. As a result, it is prevented that the molten metal oxide film and the inclusions existing on the molten metal surface of the trough 6 are drawn into the spout 10, and that the inclusions are mixed in a final product by a negative pressure effect produced by inflow of the high-speed molten metal. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、非鉄金属、特にアルミニウムの連続鋳造における湯面制御、特にトラフから鋳型に注湯する際のストッパ・フロート制御をおこなう連続鋳造装置及び連続鋳造方法に関するものである。   The present invention relates to a continuous casting apparatus and a continuous casting method for controlling a molten metal surface in continuous casting of a non-ferrous metal, particularly aluminum, particularly a stopper / float control when pouring from a trough to a mold.

自動車や家電用薄板材に用いられるアルミニウム板材若しくはアルミニウム合金板の鋳造法として、取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉に注入された溶湯を、トラフを経て、ダミーバーによって下部まで連続的に引き抜く連続鋳造装置を用いた連続鋳造が行われている。   As a casting method for aluminum plates or aluminum alloy plates used in automobiles and household appliances, continuous casting is performed by continuously pulling the molten metal injected into the ladle or melting furnace or holding furnace to the lower part by a dummy bar through a trough. Continuous casting using an apparatus is performed.

この連続鋳造において鋳塊の下降に伴ってトラフから鋳型に溶湯を導入する際の流量制御の方法として、図17に示す様にスパウト100・フロート101による制御方法(図17(a))とともに、ストッパ102・フロート103による制御方法(図17(b))がある(軽金属基礎技術講座第五版(軽金属学会:2006年8月発行 アルミニウムの連続鋳造 図12掲示))。    In this continuous casting, as a method of controlling the flow rate when the molten metal is introduced from the trough into the mold as the ingot descends, as shown in FIG. 17, the control method (FIG. 17 (a)) using the spout 100 / float 101, There is a control method using the stopper 102 and the float 103 (FIG. 17B) (Light Metal Basic Technology Course Fifth Edition (Japan Society of Light Metals: August 2006, continuous casting of aluminum, FIG. 12)).

ストッパ102・フロート103による制御方法にはフロート部に注湯された溶湯がフロート部でもまれる際に酸化物を巻き込みやすいという品質上の問題があり、その対策として注湯速度/あるいは注湯量を小さくする必要があった。このため、大型のスラブを製造する際にはストッパ102・フロート103による制御方法が主に使用されている。   The control method using the stopper 102 and the float 103 has a quality problem that the molten metal poured into the float part is likely to entrain oxide when it gets into the float part. It was necessary to make it smaller. For this reason, when manufacturing a large slab, the control method by the stopper 102 and the float 103 is mainly used.

ストッパ102・フロート103による制御方法ではトラフ104に所定の深さの溶湯が溜まった状態で、円柱状に加工されたストッパ102による開度調整を行って溶湯量制御が行なわれる。
しかし、所定の深さの溶湯が溜まった状態でもトラフ104内の溶湯は流動しており、このためストッパ102の下流側の溶湯には、流動する液体の流れが円柱状の物体にさえぎられる際に、下流側に発生するカルマン渦が発生し、そのカルマン渦が溶湯表面の酸化物を巻き込むことがあった。巻き込まれた酸化物は鋳塊内部に点在し、最終製品における介在物となって、製品特性を劣化させる原因となっていた。
In the control method using the stopper 102 and the float 103, the molten metal amount is controlled by adjusting the opening degree by the stopper 102 processed into a columnar shape in a state where the molten metal having a predetermined depth is accumulated in the trough 104.
However, the molten metal in the trough 104 flows even when the molten metal of a predetermined depth is accumulated, and therefore, the molten liquid downstream of the stopper 102 has a flow when the flowing liquid is blocked by a cylindrical object. In addition, Karman vortices generated on the downstream side are generated, and the Karman vortices sometimes involve oxides on the surface of the melt. The oxides involved were scattered inside the ingot and became inclusions in the final product, causing deterioration of product characteristics.

このカルマン渦は、通常、湯面深さが小さい場合に流動方向の下流側に顕著に発生し、そのカルマン渦がスパウトに到達する場合に溶湯表面の酸化皮膜が介在物として巻き込まれる。したがって、この対策としては湯面深さを所定量維持することによってカルマン渦の発生とこれに起因する酸化皮膜の巻き込みを防止することが必要となる。   This Karman vortex is normally generated on the downstream side in the flow direction when the molten metal surface depth is small, and when the Karman vortex reaches the spout, an oxide film on the surface of the molten metal is engulfed as an inclusion. Therefore, as a countermeasure, it is necessary to prevent the generation of Karman vortex and the entrainment of the oxide film due to this by maintaining a predetermined amount of the molten metal surface depth.

しかし、定常状態における湯面深さを所定量維持することは容易にできても、非定常状態(スタート時や終了時)における湯面深さを所定深さに維持することは、作業者が常時監視する状態で操業する態勢をとる必要もあり、作業者の負荷が大きかった。   However, even if it is easy to maintain a predetermined amount of the molten metal surface depth in the steady state, it is possible for the operator to maintain the molten metal surface depth in the unsteady state (at the start or at the end) at the predetermined depth. It was necessary to be ready to operate with constant monitoring, and the load on the workers was heavy.

特許文献1にはトラフの底面に形成した溶湯の流出口を上下動により開閉するストッパ本体を回転自在に支持するとともに下流部に攪拌羽根を取り付け、該ストッパ本体の回転により溶湯にストッパ本体に沿う上昇流を生じさせ、タンディシュ湯面高さが下がった場合でもロングストッパ周辺の上昇流によりダンディシュ湯面の介在物がノズルに吸引されることを防止できる連続鋳造用ロングストッパが開示された。   In Patent Document 1, a stopper body that opens and closes a molten metal outlet formed on the bottom surface of the trough by a vertical movement is rotatably supported, and a stirring blade is attached to the downstream portion, and the molten metal follows the stopper body by the rotation of the stopper body. There has been disclosed a long stopper for continuous casting that can generate an upward flow and prevent inclusions on the surface of the Dandy surface due to the upward flow around the long stopper even when the height of the surface of the tundish decreases.

特開2002−11565号公報JP 2002-11565 A

しかし、特許文献1の対策は溶湯を敢えて攪拌するものであり、そのための連続鋳造装置の複雑化とコスト増は避けられず、また攪拌による動的エネルギを溶湯に加えることによる悪影響が予想される。
そこでストッパを一体型の流線形にすることによって円柱状の物体にさえぎられる際に、下流側に発生するカルマン渦を防止する手段も考えられる。しかし、ストッパの形状を流線形に加工するには費用がかかり、またハンドリングの上でも破損しやすいなどの欠点がある。
However, the measure of Patent Document 1 is to stir the molten metal, and the continuous casting apparatus for that purpose is intricately complicated and increased in cost, and adverse effects due to adding dynamic energy by stirring to the molten metal are expected. .
Therefore, a means for preventing Karman vortices generated on the downstream side when the stopper is blocked by a cylindrical object by making it an integral streamline is also conceivable. However, it is expensive to process the stopper shape into a streamline shape, and there are drawbacks such as easy breakage in handling.

本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、連続鋳造製品における介在物の低減とストッパ・スパウト流量制御を両立させることができる連続鋳造装置及び連続鋳造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a continuous casting apparatus and a continuous casting method capable of achieving both reduction of inclusions in a continuously cast product and control of a stopper / spout flow rate.

本発明の発明者らは、円柱型のストッパの、トラフにおける溶湯流動方向の下流側に生じるカルマン渦の発生箇所や巻き込み状況を詳細に検討し、溶湯表面を被覆するカバー冶具を設けることで、カルマン渦の発生を抑制できるとともに、溶湯表面の酸化皮膜や溶湯内に浮遊している各種非金属介在物の巻き込みを抑制できることを明らかにした。   The inventors of the present invention examine in detail the Karman vortex generation location and entrainment situation that occurs on the downstream side of the molten metal flow direction in the trough of the cylindrical stopper, and by providing a cover jig that covers the molten metal surface, It has been clarified that the generation of Karman vortex can be suppressed and the entrainment of oxide film on the surface of the melt and various non-metallic inclusions floating in the melt can be suppressed.

すなわち本発明の連続鋳造装置は、取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉からの溶湯が供給されるトラフと、そのトラフと鋳型間に配設される溶湯注入孔を有するスパウトと、溶湯注入孔の開口に着脱して閉塞・開放してスパウト通過溶湯量の制御を行うストッパとを有し、トラフにおける溶湯流動方向に沿ってストッパの少なくとも下流側溶融金属表面を被覆するカバー冶具を配置したことを特徴とする。 That is, the continuous casting apparatus of the present invention includes a trough to which molten metal from a ladle, a melting furnace or a holding furnace is supplied, a spout having a molten metal injection hole disposed between the trough and the mold, and a molten metal injection hole. It has a stopper that attaches and detaches to the opening and closes and opens to control the amount of molten metal passing through the spout, and a cover jig that covers at least the molten metal surface on the downstream side of the stopper is arranged along the molten metal flow direction in the trough. Features.

また本発明の連続鋳造方法は、取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉からの溶湯をトラフに供給し、トラフと鋳型間に配設されるスパウトの溶湯注入孔にストッパを着脱してスパウト通過溶湯量の制御を行い、トラフにおける溶湯流動方向に沿ってストッパの少なくとも下流側溶融金属表面をカバー冶具によって被覆することを特徴とする。 Further, the continuous casting method of the present invention supplies molten metal from a ladle, a melting furnace or a holding furnace to a trough, and attaches / detaches a stopper to a molten metal injection hole of a spout disposed between the trough and the mold, thereby passing the spout through molten metal. The amount is controlled, and at least the downstream molten metal surface of the stopper is covered with a cover jig along the molten metal flow direction in the trough.

前記カバー冶具を、以下(i)(ii)式で定義される領域を被覆するように配置することが好ましい。
(i)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向の距離L
r<L≦2r
(ii)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向と垂直方向の距離w
−0.5r≦w≦0.5r(但し、ストッパの中心を0とし、一の方向を正とし、反対方向を負とした場合)
The cover jig is preferably arranged so as to cover a region defined by the following formulas (i) and (ii).
(I) Distance L in the melt flow direction from the center of the stopper having a diameter of 2r
r <L ≦ 2r
(Ii) Distance w from the center of the stopper having a diameter of 2r in the direction perpendicular to the molten metal flow direction
-0.5r≤w≤0.5r (provided that the center of the stopper is 0, one direction is positive, and the opposite direction is negative)

前記カバー冶具は溶融金属と反応しない材質を用いて作製されるのが望ましい。   The cover jig is preferably made of a material that does not react with molten metal.

前記溶融金属をアルミニウムまたはアルミニウム合金としてもよい。   The molten metal may be aluminum or an aluminum alloy.

[作用]
本発明の連続鋳造装置及び連続鋳造方法によればストッパの少なくとも下流側溶融金属表面を被覆するカバー冶具を配置したことによって、湯面深さを所定深さ以上にすることで介在物の巻き込みが抑制される定常状態だけでなく、湯面深さが小さい場合に流動方向の下流側にカルマン渦が顕著に発生する湯面深さが150mmを下回る鋳造スタート時や終了時などの非定常状態においても、トラフ上の湯面からスパウト流入口まで到達するカルマン渦の発生を抑制でき、カルマン渦がスパウトに到達して溶湯表面の酸化皮膜が介在物として巻き込まれることを防止することができる。
[Action]
According to the continuous casting apparatus and continuous casting method of the present invention, inclusion of inclusions can be achieved by setting the depth of the molten metal surface to a predetermined depth or more by disposing a cover jig that covers at least the downstream molten metal surface of the stopper. Not only in a steady state to be suppressed, but also in an unsteady state such as at the start and end of casting when the molten metal surface depth is less than 150 mm where the Karman vortex is noticeably generated downstream in the flow direction when the molten metal surface depth is small In addition, the generation of Karman vortices reaching the spout inlet from the hot water surface on the trough can be suppressed, and the Kalman vortices can reach the spout and prevent the oxide film on the surface of the molten metal from being involved as inclusions.

本発明の連続鋳造装置及び連続鋳造方法によれば、酸化皮膜の巻き込みを抑制できるため、鋳塊品質が向上するとともに、加工後の製品品質も向上する。   According to the continuous casting apparatus and the continuous casting method of the present invention, the entrainment of the oxide film can be suppressed, so that the ingot quality is improved and the product quality after processing is also improved.

以下に本発明の連続鋳造装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図1に示す様に本発明の連続鋳造装置5では、溶湯は、まず図示しない取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉からトラフ6に供給される。
Hereinafter, the best mode for carrying out the continuous casting apparatus of the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 1, in the continuous casting apparatus 5 of the present invention, the molten metal is first supplied to the trough 6 from a ladle (not shown), a melting furnace or a holding furnace.

次いでトラフ6出口部分でトラフ6のすぐ下部にある水冷された鋳型7に接触した溶湯は急冷凝固し、凝固した鋳片8の先端が図示しないダミーバーで引き抜かれ、ダミーバーで引き抜かれた鋳片8は、鋳型7を経て凝固しながら連続的に引き抜かれる。トラフ6と鋳型7間には注入孔9を有するスパウト10が配設され、ストッパ2によってスパウト10通過溶湯量の制御が行われる。
係る本実施の形態の連続鋳造装置5では、ストッパ2は断面円形状とされ、トラフ6における溶湯流動方向に沿ってストッパ2の下流側溶融金属表面を被覆する様にカバー冶具11が配置される。
Next, the molten metal that has contacted the water-cooled mold 7 immediately below the trough 6 at the exit of the trough 6 is rapidly solidified, and the tip of the solidified slab 8 is pulled out by a dummy bar (not shown), and the slab 8 is pulled out by a dummy bar. Is continuously drawn through the mold 7 while solidifying. A spout 10 having an injection hole 9 is disposed between the trough 6 and the mold 7, and the amount of molten metal passing through the spout 10 is controlled by the stopper 2.
In the continuous casting apparatus 5 of this embodiment, the stopper 2 has a circular cross section, and the cover jig 11 is disposed so as to cover the molten metal surface on the downstream side of the stopper 2 along the molten metal flow direction in the trough 6. .

図2に示される様に、流体流れ1中の流体流れに垂直方向の円柱状ストッパ2後方におけるカルマン渦3の発生をきっかけとしてスパウト10内に流れ込む高速の溶湯による負圧効果と相俟ってカルマン渦糸4が発生し、トラフ湯面1aに存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト10内に引き込み最終的製品に介在物が混入される。   As shown in FIG. 2, coupled with the negative pressure effect due to the high-speed molten metal flowing into the spout 10 triggered by the generation of Karman vortex 3 behind the cylindrical stopper 2 in the direction perpendicular to the fluid flow in the fluid flow 1. Karman vortex 4 is generated, and the molten oxide film and inclusions present on the trough surface 1a are drawn into the spout 10 and inclusions are mixed into the final product.

このカルマン渦3の発生箇所は、溶湯流速、湯面高さや円柱状ストッパの直径に依存する。発明者らの検討した結果、溶湯面の酸化被膜や溶湯内に浮遊している各種非金属介在物を巻き込むような有害なカルマン渦3の発生箇所はストッパ2直径に比例しており、ストッパ2直径に対応した特定の領域の溶湯表面をカバー冶具11で被覆することで、上記酸化被膜や非金属介在物の巻き込みを防止できる。   The location where the Karman vortex 3 is generated depends on the molten metal flow velocity, the molten metal surface height, and the diameter of the cylindrical stopper. As a result of the examination by the inventors, the occurrence location of harmful Karman vortex 3 that entraps various nonmetallic inclusions floating in the oxide film on the molten metal surface or the molten metal is proportional to the diameter of the stopper 2. By covering the surface of the molten metal in a specific region corresponding to the diameter with the cover jig 11, it is possible to prevent the oxide film and the non-metallic inclusions from being involved.

この有害領域は、図3に示す領域αで最も顕著であり、この領域αは、ストッパ直径が2rである時に、ストッパ2下流側で、以下(i)(ii)式で定義される領域であった。
(i)ストッパ2中心からの溶湯流れ方向への距離L
r<L≦2r
(ii)ストッパ2中心からの溶湯流れ方向と垂直方向への距離w
−0.5r≦w≦0.5r
This harmful area is most prominent in the area α shown in FIG. 3. This area α is an area defined by the following equations (i) and (ii) on the downstream side of the stopper 2 when the stopper diameter is 2r. there were.
(I) Distance L from the center of the stopper 2 in the molten metal flow direction
r <L ≦ 2r
(Ii) The distance w from the center of the stopper 2 in the direction perpendicular to the molten metal flow direction
−0.5r ≦ w ≦ 0.5r

また図3に示す領域βで発生したカルマン渦によっても、ごくまれに酸化皮膜の巻き込みが発生する。この領域βは、ストッパ直径が2rである時に、ストッパ2下流側で、以下(iii)(iv)式で定義される領域である。
(iii)ストッパ2中心からの溶湯流れ方向への距離L
r<L<3r
(iv)ストッパ2中心からの溶湯流れ方向と垂直方向への距離w
−r≦w≦r
In addition, an oxide film is rarely involved by Karman vortices generated in the region β shown in FIG. This region β is a region defined by the following equations (iii) and (iv) on the downstream side of the stopper 2 when the stopper diameter is 2r.
(Iii) Distance L from the center of the stopper 2 in the molten metal flow direction
r <L <3r
(Iv) The distance w from the center of the stopper 2 in the direction perpendicular to the molten metal flow direction
-R ≦ w ≦ r

以上の検討から本発明の連続鋳造装置及び連続鋳造方法に用いられるストッパ2は断面円形状とされ、トラフ6における溶湯流動方向に沿って直径2rのストッパ2の少なくとも下流側溶融金属表面を被覆する様にカバー冶具11が配置される。このカバー冶具11は前記領域αを被覆するように配置される。 From the above examination, the stopper 2 used in the continuous casting apparatus and continuous casting method of the present invention has a circular cross section, and covers at least the downstream molten metal surface of the stopper 2 having a diameter of 2r along the molten metal flow direction in the trough 6. Similarly, the cover jig 11 is arranged. The cover jig 11 is disposed so as to cover the region α.

カバー冶具11の固定方法については、例えば図4に示す態様を採用することができる。 図4に示す態様にあっては、トラフ6のストッパ2下流側に、三角形あるいはU字型の係止凹部12を有する長尺状鉄板13を係止凹部12が上流側に向けて開口する様に配置する。一方、カバー冶具11にはその上面中央部に丸棒14を直立させて取り付け、長尺状鉄板13の係止凹部12の開口の上流側からその係止凹部12にカバー冶具11の丸棒14が挿入される様にカバー冶具11を配置する。
これ以外にも、三角形あるいはU字型の係止凹部12を有する図示しない防塵用トラフカバーをトラフ6に配置し、カバー冶具中央部に取り付けた丸棒14を、その、三角形あるいはU字型の係止凹部12に入るように配置することもできる。
About the fixing method of the cover jig 11, the aspect shown, for example in FIG. 4 is employable. In the embodiment shown in FIG. 4, a long iron plate 13 having a triangular or U-shaped locking recess 12 is provided downstream of the trough 6 on the stopper 2 so that the locking recess 12 opens toward the upstream side. To place. On the other hand, a round bar 14 is attached to the cover jig 11 in an upright central portion so that the round bar 14 of the cover jig 11 is inserted into the locking recess 12 from the upstream side of the opening of the locking recess 12 of the long iron plate 13. The cover jig 11 is arranged so that is inserted.
In addition to this, a dustproof trough cover (not shown) having a triangular or U-shaped locking recess 12 is arranged on the trough 6, and a round bar 14 attached to the center of the cover jig is connected to the triangular or U-shaped trough cover. It can also arrange | position so that the latching recessed part 12 may be entered.

カバー冶具11の形状としては溶湯流動方向に流れる形状の流線形が最も好ましい。しかし、加工のしやすさやハンドリングを考慮して、擬流線形、円形、四角形としても差し支えない。また、カバー冶具11に予めストッパ2を装入できる円形孔を貫通させ、ストッパ2をはめ込んで、ストッパ2周囲を被覆する形状とすることもできる。 The shape of the cover jig 11 is most preferably a streamlined shape that flows in the molten metal flow direction. However, in consideration of ease of processing and handling, it may be a pseudo-streamline shape, a circular shape, or a quadrangular shape. Alternatively, the cover jig 11 may have a shape that covers the periphery of the stopper 2 by penetrating a circular hole into which the stopper 2 can be inserted in advance and fitting the stopper 2.

カバー冶具11の材質は、溶湯と反応したり溶湯温度で変質したりせずかつ溶湯表面に浮くことができればよいので、溶湯密度よりも軽いことが好ましく、例えば溶融金属と反応しない市販の耐火物が使用できる。
また中央部を凹型にした舟形形状であって溶湯密度よりも重い材質の耐火物を使用することもできる。
係るカバー冶具11の材質としては、具体的にはアルミニウム溶湯に対しては珪酸カルシウム性耐火物、SiC系耐火物、窒化珪素系耐火物、アルミナ系耐火物、SiO2系耐火物、黒鉛などが使用でき、その他、溶湯の種類に応じて適宜の材質を選択して使い分けることができる。
The material of the cover jig 11 is preferably lighter than the molten metal density so long as it does not react with the molten metal or change in temperature at the molten metal and can float on the molten metal surface. For example, a commercially available refractory that does not react with molten metal. Can be used.
Moreover, the refractory material which is the boat-shaped shape which made the center part the concave shape, and is heavier than a molten metal density can also be used.
Specifically, the cover jig 11 is made of calcium silicate refractories, SiC refractories, silicon nitride refractories, alumina refractories, SiO2 refractories, graphite, etc. for molten aluminum. In addition, an appropriate material can be selected and used properly according to the type of molten metal.

また鋳造の対象となる溶融金属としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることができる。   The molten metal to be cast can be aluminum or an aluminum alloy.

以上の様にトラフ6内におけるストッパ2下流側におけるカルマン渦の発生箇所に、適正な大きさのカバー冶具11を、適正な位置に配置することで、カルマン渦が発生しても溶湯面の酸化皮膜や溶湯内に浮遊している各種非金属介在物を巻き込むような有害なカルマン渦には至らない。   As described above, the cover jig 11 having an appropriate size is disposed at an appropriate position at a position where the Karman vortex is generated on the downstream side of the stopper 2 in the trough 6, so that the surface of the molten metal is oxidized even if Karman vortex is generated. It does not lead to harmful Karman vortices that involve various non-metallic inclusions floating in the film or molten metal.

その結果、高速の溶湯が流れ込む込むことによる負圧効果によってトラフ6湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト10内に引き込み最終製品に介在物が混入されることが防止される。 As a result, the molten oxide film and inclusions present on the surface of the trough 6 are drawn into the spout 10 due to the negative pressure effect caused by the high speed molten metal flowing in, and inclusions are prevented from being mixed into the final product.

図5は本発明の一実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を模式的に示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を円形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の溶湯流における下流側とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として1.7程度とされる。
FIG. 5 schematically shows an installation mode of the cover jig 11 in the continuous casting apparatus according to the embodiment of the present invention.
In this embodiment, the cover jig 11 has a circular shape as viewed from above, and the arrangement position with respect to the stopper 2 is the downstream side of the molten metal flow of the stopper 2. In addition, the area of the molten metal surface coating region on the downstream side of the stopper 2 is about 1.7, where the region α is 1.

図6は本発明の他の実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を四角形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の溶湯流における下流側とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として1.2程度とされる。
FIG. 6 shows how the cover jig 11 is installed in a continuous casting apparatus according to another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the cover jig 11 has a quadrangular shape as viewed from the upper surface, and the arrangement position with respect to the stopper 2 is the downstream side of the molten metal flow of the stopper 2. Further, the area of the molten metal surface coating region on the downstream side of the stopper 2 is about 1.2, where the region α is 1.

図7は本発明のさらに他の実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を擬流線形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の溶湯流における下流側とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として2.5程度とされる。
FIG. 7 shows how the cover jig 11 is installed in a continuous casting apparatus according to still another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the shape of the cover jig 11 viewed from the upper surface is pseudo-streamline, and the arrangement position with respect to the stopper 2 is the downstream side of the molten metal flow of the stopper 2. In addition, the area of the molten metal surface coating region downstream of the stopper 2 is about 2.5, where the region α is 1.

図8は本発明の別の実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を円形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の周囲とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として5を越えるものとされる。
FIG. 8 shows an aspect of installation of the cover jig 11 in the continuous casting apparatus according to another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the cover jig 11 has a circular shape viewed from the upper surface, and the arrangement position based on the stopper 2 is the periphery of the stopper 2. In addition, the area of the molten metal surface coating region on the downstream side of the stopper 2 exceeds 5 with the region α being 1.

図9は本発明のさらに別の実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を楕円形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の周囲とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として5を越えるものとされる。
FIG. 9 shows how the cover jig 11 is installed in a continuous casting apparatus according to still another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the shape of the cover jig 11 viewed from the upper surface is an ellipse, and the arrangement position based on the stopper 2 is the periphery of the stopper 2. In addition, the area of the molten metal surface coating region on the downstream side of the stopper 2 exceeds 5 with the region α being 1.

図10は本発明のさらに別の実施の形態の連続鋳造装置におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態ではカバー冶具11は上面から視認した形状を菱形とし、ストッパ2を基準とした配置位置がストッパ2の周囲とされる。またストッパ2下流側における湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として5を越えるものとされる。
FIG. 10 shows how the cover jig 11 is installed in a continuous casting apparatus according to still another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the cover jig 11 has a rhombus shape as viewed from above, and the arrangement position with respect to the stopper 2 is the periphery of the stopper 2. In addition, the area of the molten metal surface coating region on the downstream side of the stopper 2 exceeds 5 with the region α being 1.

図11には本発明のさらに他の実施の形態の連続鋳造装置を示す。
上述の各実施の形態ではスパウト10の入口における流量制御の場合であったのに対し、この実施の形態では、スパウト10の出口における流量制御の場合のストッパ2下流側におけるカバー冶具11の設置の態様を示す。
この実施の形態でも前述の各実施の形態と同様にトラフ6内におけるストッパ2下流側におけるカルマン渦の発生箇所に、適正な大きさのカバー冶具11を、適正な位置に配置することで、ストッパ2の周囲では、カルマン渦流(カルマン流)の発生が抑制され、トラフ6の湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物がスパウト10内に引き込まれることが防止される共に適正なストッパ・スパウト流量制御が行われる。
FIG. 11 shows a continuous casting apparatus according to still another embodiment of the present invention.
In each of the above-described embodiments, the flow control is performed at the inlet of the spout 10, whereas in this embodiment, the cover jig 11 is installed downstream of the stopper 2 in the flow control at the outlet of the spout 10. An aspect is shown.
In this embodiment, similarly to each of the above-described embodiments, the cover jig 11 having an appropriate size is disposed at an appropriate position at a position where the Karman vortex is generated on the downstream side of the stopper 2 in the trough 6. 2, the generation of Karman vortex flow (Kalman flow) is suppressed, and the molten oxide film and inclusions existing on the molten metal surface of the trough 6 are prevented from being drawn into the spout 10 and an appropriate stopper / spout flow rate. Control is performed.

実施例
図3〜図10に示す本発明の実施の形態の連続鋳造装置を用いて、本発明の連続鋳造方法の実施例として5182合金の鋳塊(400mm厚×1600mm幅)を連続鋳造機で鋳造した。 このときトラフ6内における湯面深さは130mmとした。ストッパ(直径50mmφ)の下流側に配置したトラフ防塵カバーにU字溝を開け、溶湯表面カバー冶具11をそのU字溝に装入して、位置を固定した。
鋳造した後に、底部300mm、頭部200mmを切断し、その後長辺側表面を片側10mm面削し、ソーキングをした後に、熱間圧延後冷間圧延を行って、1.6mm厚の板とした。そのコイルの板からサンプル30cm×30cmを切り出し、水蒸気雰囲気で450℃×1Hの加熱を行ってふくれ欠陥の個数を調査した。
また、他の条件は実施例と同一として、以下に示す各比較例の連続鋳造方法を行い、実施例と同様にして、欠陥の個数を調査した。以上の実施例及び比較例の調査結果を表1に示す。
Example Using the continuous casting apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 to 10, as an example of the continuous casting method of the present invention, an ingot (400 mm thickness × 1600 mm width) of 5182 alloy was used with a continuous casting machine. Casted. At this time, the hot water surface depth in the trough 6 was 130 mm. A U-shaped groove was formed in the trough dustproof cover arranged on the downstream side of the stopper (diameter 50 mmφ), and the molten metal surface cover jig 11 was inserted into the U-shaped groove to fix the position.
After casting, the bottom 300 mm and the head 200 mm are cut, then the long side surface is shaved 10 mm on one side, and after soaking, cold rolling is performed after hot rolling to obtain a 1.6 mm thick plate. . A 30 cm × 30 cm sample was cut from the coil plate, and heated at 450 ° C. × 1 H in a steam atmosphere to investigate the number of blister defects.
In addition, the other conditions were the same as in the example, and the continuous casting method of each comparative example shown below was performed, and the number of defects was investigated in the same manner as in the example. Table 1 shows the results of the above examples and comparative examples.

図12は比較例1を示しカバー冶具11を用いることなく鋳造した。
図13は比較例2を示し円形のカバー冶具11をストッパ2の下流側であって、前記領域αを外れた位置に配置して鋳造を行った。
図14は比較例3を示し円形のカバー冶具11をストッパ2の下流側に湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として0.2程度となるものとして鋳造を行った。
図15は比較例4を示し三角形のカバー冶具11をストッパ2の下流側に湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として0.35程度となるものとして鋳造を行った。
図16は比較例5を示し円形のカバー冶具11をストッパ2の周囲に湯面被覆領域の面積が前記領域αを1として0.2程度となるものとして鋳造を行った。
FIG. 12 shows Comparative Example 1 and was cast without using the cover jig 11.
FIG. 13 shows Comparative Example 2 in which a circular cover jig 11 was placed on the downstream side of the stopper 2 at a position outside the region α, and casting was performed.
FIG. 14 shows Comparative Example 3 in which a circular cover jig 11 was cast on the downstream side of the stopper 2 assuming that the area of the molten metal surface coating area was about 0.2 with the area α being 1.
FIG. 15 shows Comparative Example 4 in which a triangular cover jig 11 was cast on the downstream side of the stopper 2 with the area of the molten metal surface coating area being about 0.35, where the area α was 1.
FIG. 16 shows Comparative Example 5 in which a circular cover jig 11 was cast around the stopper 2 assuming that the area of the molten metal surface coating area was about 0.2 with the area α being 1 as described above.

Figure 2009090322
Figure 2009090322

表1に示される様に各実施例では介在物個数(ふくれ欠陥個数/900cm)が0であるのに対し、何れの比較例も介在物個数(ふくれ欠陥個数/900cm)が20前後であり、本発明の連続鋳造方法によれば酸化皮膜の巻き込みを抑制でき、鋳塊品質向上に格段に優れることが認められる。 As shown in Table 1, in each example, the number of inclusions (the number of blister defects / 900 cm 2 ) is 0, whereas in each comparative example, the number of inclusions (the number of blister defects / 900 cm 2 ) is around 20. In addition, according to the continuous casting method of the present invention, it is recognized that the oxide film can be prevented from being involved, and the ingot quality is remarkably improved.

本発明の実施の形態にかかる連続鋳造装置の模式図である。It is a schematic diagram of the continuous casting apparatus concerning embodiment of this invention. (a)水モデル実験で観察されたストッパ周辺のカルマン流を示す説明図。(b)カルマン流から成長したカルマン渦糸を示す説明図である。(A) Explanatory drawing which shows the Kalman flow around the stopper observed in the water model experiment. (B) It is explanatory drawing which shows the Karman vortex grown from the Karman flow. 本発明の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is a partial expansion schematic diagram of the continuous casting apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる連続鋳造装置の他の部分拡大模式図である。It is the other partial expansion schematic diagram of the continuous casting apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is a partial expansion schematic diagram of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus concerning other embodiment of this invention. 本発明の比較例として行った連続鋳造に用いた連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the partial expansion schematic diagram of the continuous casting apparatus used for the continuous casting performed as the comparative example of this invention. 本発明の他の比較例として行った連続鋳造に用いた連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus used for the continuous casting performed as another comparative example of this invention. 本発明のさらに他の比較例として行った連続鋳造に用いた連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus used for the continuous casting performed as another comparative example of this invention. 本発明のまた別の比較例として行った連続鋳造に用いた連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus used for the continuous casting performed as another comparative example of this invention. 本発明のさらに別の比較例として行った連続鋳造に用いた連続鋳造装置の部分拡大模式図である。It is the elements on larger scale of the continuous casting apparatus used for the continuous casting performed as another comparative example of this invention. 連続鋳造装置を用いた連続鋳造における溶湯の流量制御方式に関し、(a)はスパウト・フロートによる制御方式、(b)はストッパ・フロートによる制御方式を示す。With respect to the molten metal flow rate control method in continuous casting using a continuous casting apparatus, (a) shows a control method using a spout / float, and (b) shows a control method using a stopper / float.

符号の説明Explanation of symbols

2・・・ストッパ、6・・・トラフ、10・・・スパウト、9・・・注入孔、11・・・カバー冶具。 2 ... stopper, 6 ... trough, 10 ... spout, 9 ... injection hole, 11 ... cover jig.

Claims (8)

取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉からの溶湯が供給されるトラフと、そのトラフと鋳型間に配設される溶湯注入孔を有するスパウトと、溶湯注入孔の開口に着脱して閉塞・開放する過程でスパウト通過溶湯量の制御を行うストッパとを有し、前記トラフにおける溶湯流動方向に沿って前記ストッパの少なくとも下流側溶融金属表面を被覆するカバー冶具を配置したことを特徴とする連続鋳造装置。 The trough to which the molten metal from the ladle, the melting furnace or the holding furnace is supplied, the spout having the molten metal injection hole disposed between the trough and the mold, and the opening and closing of the molten metal injection hole is attached and closed. And a stopper for controlling the amount of molten metal passing through the spout in the process, and a cover jig for covering at least the molten metal surface on the downstream side of the stopper is arranged along the molten metal flow direction in the trough. . 前記カバー冶具を、以下(i)(ii)式で定義される領域を被覆するように配置する請求項1に記載の連続鋳造装置。
(i)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向の距離L
r<L≦2r
(ii)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向と垂直方向の距離w
−0.5r≦w≦0.5r(但し、ストッパの中心を0とし、一の方向を正とし、反対方向を負とした場合)
The continuous casting apparatus according to claim 1, wherein the cover jig is disposed so as to cover a region defined by the following formulas (i) and (ii).
(I) Distance L in the melt flow direction from the center of the stopper having a diameter of 2r
r <L ≦ 2r
(Ii) Distance w from the center of the stopper having a diameter of 2r in the direction perpendicular to the molten metal flow direction
-0.5r≤w≤0.5r (provided that the center of the stopper is 0, one direction is positive, and the opposite direction is negative)
前記カバー冶具は溶融金属と反応しない材質を用いて作製される請求項1又は請求項2に記載の連続鋳造装置。 The continuous casting apparatus according to claim 1, wherein the cover jig is manufactured using a material that does not react with molten metal. 前記溶融金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項1〜請求項3のいずれか一に記載の連続鋳造装置。 The continuous casting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the molten metal is aluminum or an aluminum alloy. 取鍋あるいは、溶解炉もしくは保持炉からの溶湯をトラフに供給し、トラフと鋳型間に配設されるスパウトの溶湯注入孔の開口にストッパを着脱して前記開口を閉塞・開放する過程でスパウト通過溶湯量の制御を行い、前記トラフにおける溶湯流動方向に沿って前記ストッパの少なくとも下流側溶融金属表面をカバー冶具によって被覆することを特徴とする連続鋳造方法。 In the process of supplying molten metal from a ladle, melting furnace or holding furnace to the trough, and closing / opening the opening by attaching a stopper to the opening of the molten metal injection hole of the spout arranged between the trough and the mold. A continuous casting method characterized by controlling the amount of molten metal passing and covering at least the downstream molten metal surface of the stopper with a cover jig along the direction of molten metal flow in the trough. 前記カバー冶具を、以下(i)(ii)式で定義される領域を被覆するように配置する請求項5に記載の連続鋳造方法。
(i)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向の距離L
r<L≦2r
(ii)直径2rのストッパの中心からの溶湯流れ方向と垂直方向の距離w
−0.5r≦w≦0.5r(但し、ストッパの中心を0とし、一の方向を正とし、反対方向を負とした場合)
The continuous casting method according to claim 5, wherein the cover jig is disposed so as to cover a region defined by the following formulas (i) and (ii).
(I) Distance L in the melt flow direction from the center of the stopper having a diameter of 2r
r <L ≦ 2r
(Ii) Distance w from the center of the stopper having a diameter of 2r in the direction perpendicular to the molten metal flow direction
-0.5r≤w≤0.5r (provided that the center of the stopper is 0, one direction is positive, and the opposite direction is negative)
前記カバー冶具は溶融金属と反応しない材質を用いて作製される請求項5又は請求項6に記載の連続鋳造方法。 The continuous casting method according to claim 5 or 6, wherein the cover jig is manufactured using a material that does not react with molten metal. 前記溶融金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項5〜請求項7のいずれか一に記載の連続鋳造方法。







The continuous casting method according to any one of claims 5 to 7, wherein the molten metal is aluminum or an aluminum alloy.







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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102328070A (en) * 2011-10-21 2012-01-25 北京科技大学 Flow suppression ring for tundish stopper
CN105215303A (en) * 2015-10-30 2016-01-06 东北大学 The device and method that a kind of magnesium alloy slab DC casts
CN110997183A (en) * 2017-08-08 2020-04-10 株式会社Posco Nozzle with a nozzle body

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