JP2020078815A - Continuous casting method - Google Patents

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信太郎 大賀
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信宏 岡田
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Abstract

To provide a new and improved continuous casting method that can stably secure quality of a casted piece for high-tensile steel even if improving productivity of the casted piece.SOLUTION: In the continuous casting method in which casted pieces for high-tensile steel are continuously casted, an alternate-current magnetic field is applied to molten steel in a casting mold using an electromagnetic agitation core arranged outside a long-side surface of an upper part of the casting mold, while a static magnetic field is applied to the molten steel using an electromagnetic brake core, arranged outside a long-side surface of a lower part of the casting mold, whose plurality of magnetic poles oppose to the long side surface, where magnetic flux densities of the alternate-current magnetic field by the electromagnetic agitation core are set to 0.05T or more and 0.2T or less and magnetic flux densities of the static magnetic field by the electromagnetic brake core are set to 0.1T or more and 0.4T or less, and an immersion nozzle is arranged at a position opposing to a space between the plurality of magnetic poles.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、連続鋳造方法に関する。   The present invention relates to a continuous casting method.

連続鋳造では、タンディッシュに一旦貯留された溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型内に上方から注入し、そこで外周面が冷却され凝固した鋳片を鋳型の下端から引き抜くことにより、連続的に鋳造が行われる。鋳片のうち外周面の凝固した部位は、凝固シェルと呼ばれる。   In continuous casting, molten steel once stored in the tundish is poured from above into the mold through a dipping nozzle, where the outer peripheral surface is cooled, and the solidified slab is pulled out from the lower end of the mold to continuously cast it. Is done. The solidified portion of the outer peripheral surface of the cast piece is called a solidified shell.

ここで、溶鋼中には、浸漬ノズルの吐出孔の詰まり防止のために溶鋼とともに供給される不活性ガス(例えばArガス)のガス気泡や、非金属介在物等が含まれており、鋳造後の鋳片にこれらの不純物が残存していると、製品の品質を劣化させる原因となる。一般的に、これらの不純物の比重は溶鋼の比重よりも小さいため、連続鋳造中に溶鋼内で浮上して除去されることが多い。従って、鋳造速度を増加させる(すなわち、スループットを高める)と、この不純物の浮上分離が十分に行われなくなり、鋳片の品質は低下する傾向がある。このように、連続鋳造においては、生産性と鋳片の品質との間には、トレードオフの関係、すなわち、生産性を追求すると鋳片の品質が悪化し、鋳片の品質を優先すると生産性が低下する関係がある。   Here, the molten steel contains gas bubbles of an inert gas (for example, Ar gas) that is supplied together with the molten steel to prevent clogging of the discharge hole of the immersion nozzle, non-metallic inclusions, etc. If these impurities remain in the slab, the quality of the product may be deteriorated. Generally, the specific gravity of these impurities is smaller than the specific gravity of the molten steel, so that it is often floated and removed in the molten steel during continuous casting. Therefore, when the casting speed is increased (that is, the throughput is increased), the floating separation of the impurities is not sufficiently performed, and the quality of the cast piece tends to deteriorate. Thus, in continuous casting, there is a trade-off relationship between the productivity and the quality of the slab, that is, if the productivity is pursued, the quality of the slab deteriorates, and if the quality of the slab is prioritized, There is a relationship that decreases the sex.

ところで、溶鋼の鋳片から作製される鋼材の一種である高張力鋼は、自動車用外装材、足回り等の様々な自動車用部品に使用される。このような高張力鋼に求められる品質は年々厳しくなっており、上述した不純物に影響される内部品質の他、表面品質に関しても高い品質が求められている。高張力鋼は、合金成分を多く含んでいる。このため、高張力鋼用の鋳片を連続鋳造する場合には、以下の理由により、鋳片に割れが生じやすい。すなわち、溶鋼は合金成分を多く含むため、包晶反応を伴って溶鋼の凝固が進む。ここで、包晶反応は、液相中にまず脆弱なδ相が析出し、このδ相と液相の界面がγ相に変態する反応である。δ相からγ相への変態は体積収縮を伴う。したがって、凝固シェルの一部はこのような包晶反応により体積収縮が生じ、このような体積収縮によって鋳型から離れる可能性がある。そして、鋳型から離れた部分は鋳型から熱を奪われにくくなるので、冷却されにくくなる。したがって、この部分で凝固シェルの厚みが薄くなる。すなわち、凝固シェルの不均一凝固が生じうる。このような不均一凝固が生じると、溶鋼の凝固収縮時に生じる各種応力(熱応力、変態応力)が大きくなり、かつ、応力が凝固シェルの薄い部分に集中する。この結果、凝固シェルの薄い部分で割れが発生する。さらに、溶鋼は脆弱な固液共存状態を経て凝固する。固液共存状態となっている領域、すなわち固液共存領域は脆弱なため微小な応力でも割れが発生する。そして、溶鋼は合金成分を多く含むため、固液共存状態の温度域が広い。すなわち、固液共存領域が存在する時間が長く割れが生じやすい。例えば、凝固シェルには、薄く、かつ固液共存状態となっている部分があり、この部分で割れが生じやすい。   By the way, high-strength steel, which is a type of steel material produced from molten steel slabs, is used for various automobile parts such as automobile exterior materials and suspensions. The quality required for such a high-strength steel is becoming stricter year by year, and in addition to the above-mentioned internal quality affected by impurities, high quality is also required for the surface quality. High-strength steel contains many alloy components. Therefore, when continuously casting a slab for high-strength steel, the slab is likely to crack for the following reasons. That is, since molten steel contains a large amount of alloy components, solidification of molten steel proceeds with peritectic reaction. Here, the peritectic reaction is a reaction in which a brittle δ phase is first precipitated in the liquid phase, and the interface between the δ phase and the liquid phase is transformed into the γ phase. The transformation from the δ phase to the γ phase is accompanied by volume contraction. Therefore, a part of the solidified shell undergoes volume contraction due to such a peritectic reaction, and such volume contraction may cause separation from the mold. Then, since the part away from the mold is less likely to be deprived of heat from the mold, it is less likely to be cooled. Therefore, the thickness of the solidified shell becomes thin in this portion. That is, non-uniform solidification of the solidified shell may occur. When such non-uniform solidification occurs, various stresses (thermal stress, transformation stress) generated during solidification contraction of molten steel increase, and the stress concentrates on the thin portion of the solidification shell. As a result, cracking occurs in the thin portion of the solidified shell. Further, molten steel solidifies through a brittle solid-liquid coexisting state. Since the region in the solid-liquid coexisting state, that is, the solid-liquid coexisting region is fragile, cracking occurs even with a small stress. Since the molten steel contains a large amount of alloy components, the temperature range of the solid-liquid coexisting state is wide. That is, the time during which the solid-liquid coexisting region exists is long and cracks are likely to occur. For example, the solidified shell has a thin portion that is in a solid-liquid coexisting state, and cracks easily occur at this portion.

凝固シェルの割れが残存したまま鋳片を圧延すると割れが表面疵となり、表面品質が低下する。このため、鋳片の段階で割れを切削する必要がある。しかし、この処理では、歩留まりあるいは作業効率が低下する。また、連続鋳造中に割れが拡大すると、シェルが破断しブレイクアウトが発生する可能性もある。   If the slab is rolled while the cracks in the solidified shell remain, the cracks cause surface defects and the surface quality deteriorates. Therefore, it is necessary to cut the cracks at the stage of casting. However, in this process, the yield or work efficiency is reduced. Further, if the cracks expand during continuous casting, the shell may break and breakout may occur.

凝固シェルの割れは、凝固シェルの不均一凝固に起因して生じる。凝固シェルの不均一凝固によって大きな応力が発生し、この応力が凝固シェルの薄い部分に集中し、割れが発生するからである。凝固シェルの不均一凝固は、鋳型内での溶鋼の温度変動(すなわち、溶鋼温度分布の変化)あるいは湯面変動が大きいほど促進される傾向がある。   Cracking of the solidified shell occurs due to uneven solidification of the solidified shell. This is because the non-uniform solidification of the solidified shell causes a large stress, and this stress concentrates on the thin portion of the solidified shell, causing cracking. The non-uniform solidification of the solidified shell tends to be promoted as the temperature variation of the molten steel in the mold (that is, the variation of the molten steel temperature distribution) or the variation of the molten metal level increases.

従って、高張力鋼用の鋳片の連続鋳造では、品質を確保するために生産性を犠牲にして操業が行われている傾向にある。すなわち、浸漬ノズルから噴出する吐出流が溶鋼の温度変動及び湯面変動に大きな影響を与える。具体的には、吐出流の勢いが大きいほど、浸漬ノズル近傍の温度と鋳型近傍の温度との差が大きくなり(すなわち、温度変動が大きくなり)、湯面変動が大きくなる。このため、浸漬ノズルから噴出する吐出流の流速を低下させる(すなわち、鋳造速度を低下させる)ことで、溶鋼の温度変動及び湯面変動を抑えている。かかる事情に鑑みれば、高張力鋼用の鋳片の連続鋳造においては、鋳片の品質を確保しつつ生産性をより向上させる技術が求められていた。   Therefore, in continuous casting of slabs for high-strength steel, there is a tendency that the productivity is sacrificed in order to ensure quality. That is, the discharge flow ejected from the immersion nozzle has a great influence on the temperature fluctuation and the molten metal level fluctuation of the molten steel. Specifically, the greater the force of the discharge flow, the greater the difference between the temperature near the immersion nozzle and the temperature near the mold (that is, the greater the temperature fluctuation), and the greater the fluctuation in the molten metal level. For this reason, the flow velocity of the discharge flow ejected from the immersion nozzle is reduced (that is, the casting speed is reduced) to suppress the temperature variation and molten metal level variation of the molten steel. In view of such circumstances, in continuous casting of a slab for high-strength steel, there has been a demand for a technique for improving the productivity while ensuring the quality of the slab.

上述したように、高張力鋼用の鋳片の品質には、連続鋳造中における鋳型内での溶鋼の温度変動及び湯面変動が大きく影響していることが知られている。そして、このような溶鋼の温度変動及び湯面変動は、鋳型内での溶鋼の流動状態に影響を受ける。従って、鋳型内の溶鋼の流動を適切に制御することにより、所望の鋳片の品質を保ちつつ、高速安定操業を実現する、すなわち生産性を向上させることが可能になる可能性がある。   As described above, it is known that the quality of the slab for high-strength steel is greatly affected by the temperature fluctuation and molten metal level fluctuation of the molten steel in the mold during continuous casting. Then, such temperature fluctuations and molten metal level fluctuations of the molten steel are affected by the flow state of the molten steel in the mold. Therefore, by appropriately controlling the flow of the molten steel in the mold, it may be possible to realize high-speed stable operation, that is, improve productivity, while maintaining the desired quality of the ingot.

鋳型内の溶鋼の流動を制御するために、当該鋳型内の溶鋼に電磁力を付与する電磁力発生装置を用いる技術が開発されている。なお、本明細書では、鋳型及び電磁力発生装置を含む鋳型周辺の部材群のことを、便宜的に鋳型設備ともいう。   In order to control the flow of molten steel in a mold, a technique using an electromagnetic force generator that applies an electromagnetic force to the molten steel in the mold has been developed. In this specification, the group of members around the mold including the mold and the electromagnetic force generator is also referred to as mold equipment for convenience.

具体的には、電磁力発生装置としては、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置が広く用いられている。ここで、電磁ブレーキ装置は、溶鋼に静磁場を印可することにより、当該溶鋼中に制動力を発生させて、当該溶鋼の流動を抑制する装置である。一方、電磁撹拌装置は、溶鋼に動磁場を印可することにより、当該溶鋼中にローレンツ力と呼ばれる電磁力を発生させ、当該溶鋼に対して、鋳型の水平面内において旋回するような流動パターンを付与する装置である。   Specifically, an electromagnetic brake device and an electromagnetic stirring device are widely used as the electromagnetic force generator. Here, the electromagnetic brake device is a device that applies a static magnetic field to the molten steel to generate a braking force in the molten steel and suppress the flow of the molten steel. On the other hand, the electromagnetic stirrer generates an electromagnetic force called Lorentz force in the molten steel by applying a dynamic magnetic field to the molten steel, and gives the molten steel a flow pattern that swirls in the horizontal plane of the mold. It is a device that does.

電磁ブレーキ装置は、浸漬ノズルから噴出する吐出流の勢いを弱めるような制動力を溶鋼中に発生させるように設けられることが一般的である。ここで、浸漬ノズルからの吐出流は、鋳型の内壁に衝突することにより、上方向(すなわち、溶鋼の湯面が存在する方向)へ向かう上昇流及び下方向(すなわち、鋳片が引き抜かれる方向)へ向かう下降流を形成する。従って、電磁ブレーキ装置によって吐出流の勢いが弱められることにより、上昇流の勢いが弱められ、溶鋼の湯面変動が抑制され得る。さらに、上昇流は、メニスカス付近で幅方向(例えば、長辺または短辺方向)の流れとなり、この幅方向の流れ(すなわち反転流)が電磁撹拌装置による撹拌流(旋回流)を乱す可能性がある。つまり、電磁撹拌流を阻害し、電磁撹拌の効果を打ち消す可能性がある。電磁ブレーキ装置は、このような上昇流の勢いを弱めることができるので、電磁撹拌による効果をより効果的に発揮させることができる。また、吐出流が凝固シェルに衝突する勢いも弱められるため、当該凝固シェルの再溶解によるブレイクアウトを抑制する効果も発揮され得る。さらに、吐出流の勢いが弱められるので、溶鋼の温度変動の抑制も期待できる。このように、電磁ブレーキ装置は、高速安定鋳造を目的とした場合によく用いられている。つまり、電磁ブレーキ装置を用いることで、吐出流の勢いを高めても溶鋼の温度変動及び湯面変動を抑制することが期待できるので、凝固シェルの不均一凝固の抑制が期待できる。更に、電磁ブレーキ装置によれば、吐出流によって形成される下降流の流速が抑制されるため、溶鋼中の不純物の浮上分離が促進され、鋳片の内部品質(以下、内質ともいう)を向上させる効果を得ることが可能になる。   The electromagnetic brake device is generally provided so as to generate a braking force in molten steel that weakens the force of the discharge flow ejected from the immersion nozzle. Here, the discharge flow from the immersion nozzle collides with the inner wall of the mold, and thus, the upward flow (that is, the direction in which the molten metal surface exists) and the downward flow (that is, the direction in which the slab is pulled out) ) Forms a descending flow toward. Therefore, the force of the upward flow is weakened by weakening the force of the discharge flow by the electromagnetic brake device, and fluctuations in the molten steel level can be suppressed. Furthermore, the upward flow becomes a flow in the width direction (for example, the long side or the short side direction) near the meniscus, and this flow in the width direction (that is, reverse flow) may disturb the stirring flow (swirl flow) by the electromagnetic stirring device. There is. That is, there is a possibility that the electromagnetic stirring flow is obstructed and the effect of electromagnetic stirring is canceled. Since the electromagnetic brake device can reduce the force of such an upward flow, the effect of electromagnetic stirring can be more effectively exhibited. Further, since the force of the discharge flow colliding with the solidified shell is also weakened, the effect of suppressing breakout due to remelting of the solidified shell can be exerted. Further, since the force of the discharge flow is weakened, it can be expected to suppress the temperature fluctuation of the molten steel. As described above, the electromagnetic brake device is often used for the purpose of high-speed stable casting. That is, by using the electromagnetic brake device, it is expected that the temperature variation and molten metal level variation of the molten steel can be suppressed even if the momentum of the discharge flow is increased, so that the uneven solidification of the solidification shell can be expected to be suppressed. Further, according to the electromagnetic brake device, since the flow velocity of the downward flow formed by the discharge flow is suppressed, the floating separation of impurities in the molten steel is promoted, and the internal quality (hereinafter also referred to as the internal quality) of the cast piece is improved. It is possible to obtain the effect of improving.

一方で、電磁ブレーキ装置の短所としては、凝固シェル界面での溶鋼の流速が低速になるため、凝固シェル内に不純物が補足され、表面品質が悪化する場合があることが挙げられる。また、吐出流によって形成される上昇流が湯面まで到達し難くなるため、湯面温度が低下することにより皮張りが発生し、内質欠陥を発生させることも懸念される。   On the other hand, a disadvantage of the electromagnetic brake device is that the flow velocity of the molten steel at the interface of the solidified shell becomes low, so that impurities may be trapped in the solidified shell and the surface quality may deteriorate. Further, since it is difficult for the upward flow formed by the discharge flow to reach the surface of the molten metal, the temperature of the molten metal lowers, causing skinning, which may cause internal defects.

電磁撹拌装置は、上記のように溶鋼に対して所定の流動パターンを付与する、すなわち、溶鋼内に撹拌流を発生させる。これにより、凝固シェル界面での溶鋼の流動が促進されるため、上述したArガス気泡や非金属介在物等の不純物が、凝固シェル内に捕捉されることが抑制され、鋳片の表面品質を向上させることができる。さらに、撹拌により溶鋼の温度が均一化されるので、溶鋼の温度変動の抑制が期待できる。したがって、電磁撹拌装置を用いることで、吐出流の勢いを高めても溶鋼の温度変動を抑制することが期待できるので、凝固シェルの不均一凝固の抑制が期待できる。一方、電磁撹拌装置の短所としては、撹拌流が鋳型内壁に衝突することにより、上述した浸漬ノズルからの吐出流と同様に、上昇流及び下降流が発生するため、当該上昇流が湯面でパウダーを巻き込み、当該下降流が不純物を鋳型下方へ押し流すことにより、鋳片の内質を悪化させる場合があることが挙げられる。   The electromagnetic stirring device imparts a predetermined flow pattern to the molten steel as described above, that is, generates a stirring flow in the molten steel. This promotes the flow of molten steel at the interface of the solidified shell, so that the impurities such as Ar gas bubbles and non-metallic inclusions described above are suppressed from being trapped in the solidified shell, and the surface quality of the slab is improved. Can be improved. Further, since the temperature of the molten steel is made uniform by stirring, it is expected that the temperature fluctuation of the molten steel can be suppressed. Therefore, the use of the electromagnetic stirrer can be expected to suppress the temperature fluctuation of the molten steel even if the force of the discharge flow is increased, and thus the suppression of non-uniform solidification of the solidified shell can be expected. On the other hand, the disadvantage of the electromagnetic stirrer is that when the stirring flow collides with the inner wall of the mold, an upward flow and a downward flow occur similarly to the discharge flow from the immersion nozzle described above, so that the upward flow is on the molten metal surface. It may be mentioned that the powder may be entrained and the descending flow may cause impurities to flow downward in the mold, thereby deteriorating the quality of the slab.

以上説明したように、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置には、鋳片の品質を確保する観点から、それぞれ長所と短所が存在する。従って、鋳片の表面品質及び内質をともに向上させることを目的として、鋳型に対して電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を両方設けた鋳型設備や、鋳型に対して複数の電磁撹拌装置を設けた鋳型設備を用いて、連続鋳造を行う技術が開発されている。   As described above, the electromagnetic brake device and the electromagnetic stirrer have respective advantages and disadvantages from the viewpoint of ensuring the quality of the slab. Therefore, for the purpose of improving both the surface quality and the internal quality of the slab, the mold equipment provided with both the electromagnetic brake device and the electromagnetic stirring device for the mold, and a plurality of electromagnetic stirring devices for the mold were provided. Techniques for continuous casting have been developed using casting equipment.

例えば、特許文献1には、鋳型上部(より詳細にはメニスカス近傍)に電磁撹拌装置を設けるとともに、鋳型よりも下方に電磁ブレーキ装置を設けた鋳型設備が開示されている。特許文献1には、かかる構成により、電磁撹拌装置によって鋳片の表面品質が向上し得るとともに、電磁ブレーキ装置によって高速鋳造を行う際に顕著となり得る鋳片内への介在物の侵入が低減され得る(すなわち、内質が向上し得る)効果が得られると記載されている。また、例えば、特許文献2には、上下方向に2段の電磁撹拌装置を設けた鋳型設備が開示されている。特許文献2には、かかる構成により、メニスカス近傍の溶鋼に電磁力を作用させる上段の電磁撹拌装置によって鋳片の表面品質が向上し得るとともに、浸漬ノズルからの吐出流に電磁力を作用させる下段の電磁撹拌装置によって鋳片の内質が向上し得る効果が得られると記載されている。また、特許文献3には、高張力鋼用の鋳片を連続鋳造する方法が記載されている。この方法では、浸漬ノズルの下方に静磁界を印加し、該当磁界の上流側を電磁撹拌しつつTiもしくはNbもしくはVを含む合金を添加する。   For example, Patent Document 1 discloses a mold facility in which an electromagnetic stirrer is provided above the mold (more specifically, near the meniscus) and an electromagnetic brake device is provided below the mold. According to Patent Document 1, with such a configuration, the surface quality of the slab can be improved by the electromagnetic stirrer, and the intrusion of inclusions into the slab, which can be remarkable when high-speed casting is performed by the electromagnetic brake device, is reduced. It is described that the effect of obtaining (that is, improving the internal quality) is obtained. Further, for example, Patent Document 2 discloses a mold facility in which two stages of electromagnetic stirring devices are provided in the vertical direction. According to Patent Document 2, the surface quality of the slab can be improved by the electromagnetic stirrer in the upper stage that applies electromagnetic force to the molten steel in the vicinity of the meniscus, and the lower stage that applies electromagnetic force in the discharge flow from the immersion nozzle. It is described that the effect of improving the quality of the slab can be obtained by the electromagnetic stirrer. Further, Patent Document 3 describes a method of continuously casting a slab for high-strength steel. In this method, a static magnetic field is applied below the immersion nozzle, and an alloy containing Ti, Nb, or V is added while electromagnetically stirring the upstream side of the magnetic field.

特開平6−226409号公報JP-A-6-226409 特開2000−61599号公報JP, 2000-61599, A 特開平8−257702号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-257702

しかしながら、特許文献1に開示されている鋳型設備では、電磁ブレーキ装置の下端が鋳型よりも下方に位置している。電磁ブレーキにより生じる電磁力(制動力)は溶鋼の流速に応じて作用するため、かかる設置位置では、電磁ブレーキ装置を浸漬ノズルの吐出孔付近に設置した場合に比べて、溶鋼に作用する電磁力が非常に小さくなることが懸念される。つまり、特許文献1に記載されている、高速鋳造時における電磁ブレーキ装置による鋳片の内質向上の効果は、限定的なものである可能性がある。この点について、本発明者らが一般的な鋳造条件(鋳片サイズや品種、浸漬ノズルの位置等)を仮定して数値解析シミュレーション等を行い検討した結果、特許文献1に記載の位置に電磁ブレーキ装置を設置した場合において、生産性向上のために鋳造速度を増加させた場合には、介在物の侵入を好適に防止できるのは鋳造速度が1.6m/min程度までであり、鋳造速度が1.6m/min程度を超えると介在物の侵入を効果的に防止することが困難であるといった問題が生じ得ることが新たに判明した。   However, in the mold equipment disclosed in Patent Document 1, the lower end of the electromagnetic brake device is located below the mold. Since the electromagnetic force (braking force) generated by the electromagnetic brake acts according to the flow velocity of the molten steel, the electromagnetic force acting on the molten steel at this installation position is greater than when the electromagnetic brake device is installed near the discharge hole of the immersion nozzle. It is feared that will become very small. That is, the effect of improving the internal quality of the slab by the electromagnetic brake device at the time of high-speed casting, which is described in Patent Document 1, may be limited. Regarding this point, the inventors conducted a numerical analysis simulation and the like under the assumption of general casting conditions (such as a slab size and product type and the position of the dipping nozzle), and as a result examined, electromagnetic waves were placed at the position described in Patent Document 1. When the casting speed is increased to improve productivity when the brake device is installed, the intrusion of inclusions can be suitably prevented only at a casting speed of up to about 1.6 m/min. It has been newly found that when the value exceeds 1.6 m/min, it is difficult to effectively prevent the intrusion of inclusions.

また、特許文献2に開示されている鋳型設備では、電磁ブレーキ装置を用いずに、電磁撹拌装置によって吐出流に上向きの力を作用させることにより、吐出流の勢いを低減させている。しかしながら、電磁撹拌により生じる電磁力は吐出流の流速変動に関係なく作用するため、電磁撹拌装置によって吐出流の流速を安定的に制御することは困難であると考えられる。本発明者らによる検討の結果、特許文献2に記載の鋳型設備を用いて鋳型内の溶鋼の流動を制御しようとすると、上述した電磁撹拌装置による吐出流の制御の困難性に起因して、当該溶鋼の流動は不安定になりやすく、鋳片の内質が変動しやすいという問題が生じ得ることが新たに判明した。   Further, in the mold equipment disclosed in Patent Document 2, the force of the discharge flow is reduced by applying an upward force to the discharge flow by the electromagnetic stirring device without using the electromagnetic brake device. However, since the electromagnetic force generated by the electromagnetic stirring acts regardless of fluctuations in the flow rate of the discharge flow, it is considered difficult to stably control the flow rate of the discharge flow by the electromagnetic stirring device. As a result of the study by the present inventors, when trying to control the flow of molten steel in the mold using the mold equipment described in Patent Document 2, due to the difficulty of controlling the discharge flow by the electromagnetic stirring device described above, It has been newly found that there is a problem that the flow of the molten steel is likely to be unstable and the quality of the slab tends to fluctuate.

また、本発明者が特許文献1、3に開示されているような鋳型設備について検討したところ、当該鋳型設備を用いて高張力鋼用の鋳片の連続鋳造を行う場合、高張力鋼の鋳片に適した磁束密度の範囲が存在することが判明した。つまり、このような磁束密度の範囲内で鋳型設備を駆動させることで、溶鋼の温度変動及び湯面変動を抑制することができる。しかしながら、特許文献1、3では、高張力鋼用の鋳片に適した磁束密度の範囲について何ら言及されていない。したがって、特許文献1、3に開示された技術では、溶鋼の温度変動及び湯面変動を抑制することができず、ひいては、高張力鋼の内質及び表面品質が低下する可能性があった。   Further, when the present inventor examined mold equipment as disclosed in Patent Documents 1 and 3, when performing continuous casting of a slab for high-strength steel using the mold equipment, casting of high-strength steel was performed. It has been found that there is a range of magnetic flux densities suitable for the strip. That is, by driving the mold equipment within such a range of the magnetic flux density, it is possible to suppress the temperature fluctuation and molten metal level fluctuation of the molten steel. However, Patent Documents 1 and 3 make no mention of a range of magnetic flux density suitable for a slab for high-strength steel. Therefore, with the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 3, it is not possible to suppress the temperature fluctuation and molten metal level fluctuation of the molten steel, and there is a possibility that the internal quality and surface quality of the high-strength steel may deteriorate.

さらに、特許文献1、3に開示された電磁ブレーキ装置は、単独の磁極を有する。つまり、特許文献1、3では、単独の磁極が鋳型の長辺面外側に設けられており、当該磁極は、幅方向(つまり、長辺面の長さ方向)の両端に亘って伸びている。このような磁極から発生する磁場は、磁束密度が磁極の幅方向中央部分で最大となる特徴を有する。一方で、浸漬ノズルは、磁極の幅方向中央部分に対向する位置に配置されることが多い。したがって、電磁ブレーキ装置から発生する磁場の磁束密度を高めた場合、浸漬ノズル周囲の磁束密度が極端に高くなる。このため、浸漬ノズルの吐出孔近傍で、静磁場による制動力が過大となり、吐出流は幅方向に広がることなくノズル近傍で上昇流となりやすい。この上昇流は、上述したように、メニスカス付近で幅方向の流れとなり、この幅方向の流れ(すなわち反転流)が電磁撹拌装置による撹拌流を乱す可能性がある。つまり、幅方向の流れが電磁撹拌流を阻害し、電磁撹拌の効果を打ち消す可能性がある。したがって、電磁ブレーキ装置による磁束密度を高めた場合、鋳型内の偏流がかえって助長され、電磁撹拌の効果が打ち消される可能性があった。つまり、電磁撹拌の効果と電磁ブレーキの効果とが打ち消しあい、この結果、鋳片の品質が低下する可能性があった。具体的には、溶鋼の温度変動及び湯面変動が促進され、結果として凝固シェルの不均一凝固が促進される可能性があった。   Further, the electromagnetic brake devices disclosed in Patent Documents 1 and 3 have a single magnetic pole. That is, in Patent Documents 1 and 3, a single magnetic pole is provided outside the long side surface of the mold, and the magnetic pole extends over both ends in the width direction (that is, the length direction of the long side surface). .. The magnetic field generated from such a magnetic pole has a characteristic that the magnetic flux density becomes maximum in the central portion in the width direction of the magnetic pole. On the other hand, the immersion nozzle is often arranged at a position facing the central portion in the width direction of the magnetic pole. Therefore, when the magnetic flux density of the magnetic field generated from the electromagnetic brake device is increased, the magnetic flux density around the immersion nozzle becomes extremely high. For this reason, the braking force due to the static magnetic field becomes excessive near the discharge holes of the immersion nozzle, and the discharge flow is likely to rise in the vicinity of the nozzle without spreading in the width direction. As described above, this upward flow becomes a flow in the width direction near the meniscus, and this flow in the width direction (that is, the reverse flow) may disturb the stirring flow by the electromagnetic stirring device. In other words, the flow in the width direction may interfere with the electromagnetic stirring flow and cancel the effect of electromagnetic stirring. Therefore, when the magnetic flux density by the electromagnetic brake device is increased, the uneven flow in the mold is rather promoted and the effect of electromagnetic stirring may be canceled. That is, the effect of the electromagnetic stirring and the effect of the electromagnetic brake cancel each other out, and as a result, the quality of the cast piece may deteriorate. Specifically, the temperature fluctuation and molten metal level fluctuation of the molten steel are promoted, and as a result, the non-uniform solidification of the solidified shell may be promoted.

このように、高張力鋼用の鋳片の品質を確保しつつ生産性を向上させることを可能とするような連続鋳造方法については、いまだ検討の余地がある。そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高張力鋼用の鋳片の生産性を向上させた場合であっても、安定的に鋳片の品質を確保することが可能な、新規かつ改良された連続鋳造方法を提供することにある。   As described above, there is still room for study on the continuous casting method that can improve the productivity while ensuring the quality of the slab for high-strength steel. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to stably cast a slab for high-strength steel even if the productivity is improved. It is an object of the present invention to provide a new and improved continuous casting method capable of ensuring the quality of pieces.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、C:0.05質量%以上0.5%質量%以下、Si:0.005質量%以上2.0質量%以下、Mn:0.3質量%以上2.5質量%以下、P:0.01質量%以上0.05質量%以下、S:0.015質量%以下、N:0.005質量%以下からなる元素群を含む溶鋼を連続鋳造する連続鋳造方法であって、鋳型上部の長辺面外側に設置された電磁撹拌コアを用いて鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加する一方で、鋳型下部の長辺面外側に設置され、複数の磁極が長辺面に対向する電磁ブレーキコアを用いて溶鋼に静磁場を印加し、電磁撹拌コアによる交流磁場の磁束密度を0.05T以上0.2T以下、電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.1T以上0.4T以下とし、複数の磁極間の空間に対向する位置に浸漬ノズルを配置することを特徴とする、連続鋳造方法が提供される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, C: 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, Si: 0.005% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mn: 0.3 mass% or more and 2.5 mass% or less, P: 0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less, S: 0.015 mass% or less, N: 0.005 mass% or less A continuous casting method for continuously casting molten steel containing, while applying an AC magnetic field to the molten steel in the mold using an electromagnetic stirring core installed on the outside of the long side of the upper mold, outside the long side of the lower mold The static magnetic field is applied to the molten steel by using the electromagnetic brake core that is installed at the multiple magnetic poles facing the long side surface, and the magnetic flux density of the alternating magnetic field by the electromagnetic stirring core is 0.05T or more and 0.2T or less. A static casting magnetic field having a magnetic flux density of 0.1 T or more and 0.4 T or less and disposing an immersion nozzle at a position facing a space between a plurality of magnetic poles is provided.

ここで、溶鋼は、さらに、任意成分として、Ti:0.003質量%以上0.2質量%以下、Nb:0.003質量%以上0.1質量%以下、V:0.002質量%以上0.1質量%以下、Cr:0.1質量%以上0.8質量%以下、Cu:0.1質量%以上0.6質量%以下、Mo:0.05質量%以上0.6質量%以下、B:0.0004質量%以上0.005質量%以下からなる元素群から選択されるいずれか1種以上を含んでいてもよい。   Here, the molten steel further includes, as optional components, Ti: 0.003 mass% or more and 0.2 mass% or less, Nb: 0.003 mass% or more and 0.1 mass% or less, V: 0.002 mass% or more. 0.1 mass% or less, Cr: 0.1 mass% or more and 0.8 mass% or less, Cu: 0.1 mass% or more and 0.6 mass% or less, Mo: 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less Hereinafter, B: 0.0004% by mass or more and 0.005% by mass or less may be included any one or more selected from the group of elements.

また、電磁撹拌コアの高さH1、及び電磁ブレーキコアの高さH2が、下記数式(101)に示す関係を満たしていてもよい。   Further, the height H1 of the electromagnetic stirring core and the height H2 of the electromagnetic brake core may satisfy the relationship shown in the following mathematical expression (101).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

また、電磁撹拌コアの高さH1、及び電磁ブレーキコアの高さH2が、下記数式(103)に示す関係を満たしていてもよい。   Further, the height H1 of the electromagnetic stirring core and the height H2 of the electromagnetic brake core may satisfy the relationship shown in the following mathematical expression (103).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

以上説明したように本発明によれば、連続鋳造において、高張力鋼用の鋳片の生産性を向上させた場合であっても鋳片の品質を確保することが可能になる。具体的には、連続鋳造中に溶鋼の温度変動及び湯面変動を抑えることができる。この結果、凝固シェルの不均一凝固を抑制することができ、割れの発生を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to ensure the quality of the slab in continuous casting even if the productivity of the slab for high-strength steel is improved. Specifically, it is possible to suppress temperature fluctuations and molten metal level fluctuations of molten steel during continuous casting. As a result, the uneven solidification of the solidified shell can be suppressed, and the occurrence of cracks can be suppressed.

本実施形態に係る連続鋳造機の一構成例を概略的に示す側断面図である。It is a side sectional view showing roughly an example of 1 composition of a continuous casting machine concerning this embodiment. 本実施形態に係る鋳型設備のY−Z平面での断面図である。It is sectional drawing in the YZ plane of the mold equipment which concerns on this embodiment. 鋳型設備の、図2に示すA−A断面での断面図である。It is sectional drawing in the AA cross section shown in FIG. 2 of casting equipment. 鋳型設備の、図3に示すB−B断面での断面図である。It is sectional drawing in the BB cross section shown in FIG. 3 of casting equipment. 鋳型設備の、図3に示すC−C断面での断面図である。It is sectional drawing in CC cross section shown in FIG. 3 of casting equipment. 電磁ブレーキ装置によって溶鋼に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the direction of the electromagnetic force given to molten steel by an electromagnetic brake device. 凝固シェルの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a casting speed (m/min) and the distance (mm) from a molten steel molten metal surface when the thickness of a solidification shell becomes 4 mm or 5 mm. 数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度が1.4m/minである場合における、コア高さ割合H1/H2とピンホール指数との関係を示すグラフ図である。It is a graph figure which shows the relationship between core height ratio H1/H2 and a pinhole index in case the casting speed is 1.4 m/min obtained by the numerical analysis simulation. 数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度が2.0m/minである場合における、コア高さ割合H1/H2とピンホール指数との関係を示すグラフ図である。It is a graph figure which shows the relationship between core height ratio H1/H2 and a pinhole index in case the casting speed is 2.0 m/min obtained by the numerical analysis simulation. 数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度と内質指数との関係を示すグラフ図である。It is a graph figure which shows the relationship between a casting speed and an internal quality index obtained by numerical analysis simulation.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.

なお、本明細書に示す各図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合がある。各図面において図示される各部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の部材間における大小関係を正確に表現するものではない。   It should be noted that in the drawings shown in this specification, the size of some of the constituent members may be exaggerated for the sake of explanation. The relative size of each member illustrated in each drawing does not always accurately represent the magnitude relationship between the actual members.

本発明者らは、連続鋳造において、電磁ブレーキ装置と電磁撹拌装置とを組み合わせた鋳型設備を用いて鋳型内の溶鋼の流動を安定させることにより、鋳片の品質を確保しつつ生産性を向上させることを試みた。しかしながら、これらの装置は、単純に両方の装置を設置すれば簡単に両方の装置の長所が得られるというものではなかった。例えば上述したように、電磁ブレーキ装置によって発生した過剰な上昇流が電磁撹拌流を阻害することがあり、これらの装置は互いの効果を打ち消すように影響を及ぼす面も持ち合わせている。従って、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を両方用いた連続鋳造では、これらの装置をそれぞれ単体で使用した場合よりも鋳片の品質(表面品質及び内質)が悪化してしまう場合も少なくない。   In the continuous casting, the present inventors improve productivity while securing the quality of the slab by stabilizing the flow of molten steel in the mold by using a mold facility that combines an electromagnetic brake device and an electromagnetic stirring device. I tried to let you. However, these devices have not been able to easily obtain the advantages of both devices by simply installing both devices. For example, as described above, the excessive upward flow generated by the electromagnetic brake device may hinder the electromagnetic stirring flow, and these devices also have the effect of canceling each other's effects. Therefore, in continuous casting using both the electromagnetic brake device and the electromagnetic stirrer, the quality (surface quality and internal quality) of the slab often deteriorates as compared with the case where these devices are used alone.

そこで、発明者らは、数値解析シミュレーションや実機試験を繰り返し行い、鋭意検討した結果、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を用いた連続鋳造において、鋳片の品質を向上させる効果をより効果的に発揮させ、生産性を向上させた場合であっても鋳片の品質を確保することを可能とするためには、これらの装置の構成及び設置位置を適切に規定することが重要であることを見出すに至った。さらに、高張力鋼用の鋳片の連続鋳造を行う場合、電磁撹拌流装置及び電磁ブレーキ装置の磁束密度に関する好適な範囲が存在する。以下、本実施形態について説明する。   Therefore, the inventors repeatedly performed numerical analysis simulations and actual machine tests, and as a result of diligent studies, as a result, in the continuous casting using the electromagnetic brake device and the electromagnetic stirrer, more effectively exhibit the effect of improving the quality of the slab. In order to ensure the quality of the slab even when productivity is improved, it is important to properly define the configuration and installation position of these devices. Came to. Furthermore, when performing continuous casting of a slab for high-strength steel, there is a suitable range for the magnetic flux density of the electromagnetic stirring flow device and the electromagnetic brake device. The present embodiment will be described below.

(1.連続鋳造機の構成)
図1を参照して、本発明の好適な一実施形態に係る連続鋳造機の構成、及び連続鋳造方法について説明する。図1は、本実施形態に係る連続鋳造機の一構成例を概略的に示す側断面図である。
(1. Structure of continuous casting machine)
A configuration of a continuous casting machine and a continuous casting method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a configuration example of a continuous casting machine according to this embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機1は、連続鋳造用の鋳型110を用いて溶鋼2を連続鋳造し、スラブ等の鋳片3を製造するための装置である。連続鋳造機1は、鋳型110と、取鍋4と、タンディッシュ5と、浸漬ノズル6と、二次冷却装置7と、鋳片切断機8と、を備える。   As shown in FIG. 1, the continuous casting machine 1 according to the present embodiment is an apparatus for continuously casting a molten steel 2 using a continuous casting mold 110 to produce a slab 3 or other slab. The continuous casting machine 1 includes a mold 110, a ladle 4, a tundish 5, a dipping nozzle 6, a secondary cooling device 7, and a cast piece cutting machine 8.

取鍋4は、溶鋼2を外部からタンディッシュ5まで搬送するための可動式の容器である。取鍋4は、タンディッシュ5の上方に配置され、取鍋4内の溶鋼2がタンディッシュ5に供給される。タンディッシュ5は、鋳型110の上方に配置され、溶鋼2を貯留して、当該溶鋼2中の介在物を除去する。浸漬ノズル6は、タンディッシュ5の下端から鋳型110に向けて下方に延び、その先端は鋳型110内の溶鋼2に浸漬されている。当該浸漬ノズル6は、タンディッシュ5にて介在物が除去された溶鋼2を鋳型110内に連続供給する。   The ladle 4 is a movable container for transporting the molten steel 2 from the outside to the tundish 5. The ladle 4 is arranged above the tundish 5, and the molten steel 2 in the ladle 4 is supplied to the tundish 5. The tundish 5 is arranged above the mold 110, stores the molten steel 2, and removes inclusions in the molten steel 2. The immersion nozzle 6 extends downward from the lower end of the tundish 5 toward the mold 110, and its tip is immersed in the molten steel 2 in the mold 110. The immersion nozzle 6 continuously supplies the molten steel 2 from which inclusions have been removed by the tundish 5 into the mold 110.

鋳型110は、鋳片3の幅及び厚さに応じた四角筒状であり、例えば、一対の長辺鋳型板(後述する図2に示す長辺鋳型板111に対応する)で一対の短辺鋳型板(後述する図4〜図6に示す短辺鋳型板112に対応する)を両側から挟むように組み立てられる。長辺鋳型板及び短辺鋳型板(以下、鋳型板と総称することがある)は、例えば冷却水が流動する水路が設けられた水冷銅板である。鋳型110は、かかる鋳型板と接触する溶鋼2を冷却して、鋳片3を製造する。鋳片3が鋳型110下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部3bの凝固が進行し、外殻の凝固シェル3aの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル3aと未凝固部3bを含む鋳片3は、鋳型110の下端から引き抜かれる。   The mold 110 has a rectangular tubular shape corresponding to the width and thickness of the slab 3, and includes, for example, a pair of long-side mold plates (corresponding to a long-side mold plate 111 shown in FIG. 2 described later). The mold plate (corresponding to the short-side mold plate 112 shown in FIGS. 4 to 6 described later) is assembled so as to sandwich it from both sides. The long-side mold plate and the short-side mold plate (hereinafter, may be collectively referred to as a mold plate) are, for example, water-cooled copper plates provided with water passages through which cooling water flows. The mold 110 cools the molten steel 2 that is in contact with the mold plate to manufacture the cast slab 3. As the cast slab 3 moves downward in the mold 110, the solidification of the unsolidified portion 3b inside proceeds, and the thickness of the solidified shell 3a of the outer shell gradually increases. The cast piece 3 including the solidified shell 3a and the unsolidified portion 3b is pulled out from the lower end of the mold 110.

なお、以下の説明では、上下方向(すなわち、鋳型110から鋳片3が引き抜かれる方向)を、Z軸方向とも呼称する。また、Z軸方向と垂直な平面(水平面)内における互いに直交する2方向を、それぞれ、X軸方向及びY軸方向とも呼称する。また、X軸方向を、水平面内において鋳型110の長辺と平行な方向として定義し、Y軸方向を、水平面内において鋳型110の短辺と平行な方向として定義する。また、以下の説明では、各部材の大きさを表現する際に、当該部材のZ軸方向の長さのことを高さともいい、当該部材のX軸方向又はY軸方向の長さのことを幅ともいうことがある。   In the following description, the up-down direction (that is, the direction in which the cast piece 3 is pulled out from the mold 110) is also referred to as the Z-axis direction. Further, two directions orthogonal to each other in a plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction are also referred to as an X-axis direction and a Y-axis direction, respectively. Further, the X-axis direction is defined as a direction parallel to the long side of the mold 110 in the horizontal plane, and the Y-axis direction is defined as a direction parallel to the short side of the mold 110 in the horizontal plane. In the following description, when expressing the size of each member, the length of the member in the Z-axis direction is also referred to as the height, and the length of the member in the X-axis direction or the Y-axis direction. Is sometimes referred to as width.

ここで、図1では図面が煩雑になることを避けるために図示を省略しているが、本実施形態では、鋳型110の長辺鋳型板の外側面(すなわち、長辺面外側)に電磁力発生装置が設置される。当該電磁力発生装置は、電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を備えるものである。本実施形態では、当該電磁力発生装置を駆動させながら連続鋳造を行うことにより、鋳片の品質を確保しつつ、より高速での鋳造が可能になる。当該電磁力発生装置の構成及び鋳型110に対する設置位置等については、図2〜図5を参照して後述する。   Here, although illustration is omitted in FIG. 1 to avoid complication of the drawing, in the present embodiment, the electromagnetic force is applied to the outer surface of the long side mold plate of the mold 110 (that is, the outer side of the long side surface). A generator is installed. The electromagnetic force generation device includes an electromagnetic stirring device and an electromagnetic brake device. In the present embodiment, continuous casting is performed while driving the electromagnetic force generator, so that it is possible to perform casting at a higher speed while ensuring the quality of the slab. The configuration of the electromagnetic force generator, the installation position with respect to the mold 110, and the like will be described later with reference to FIGS. 2 to 5.

二次冷却装置7は、鋳型110の下方の二次冷却帯9に設けられ、鋳型110下端から引き抜かれた鋳片3を支持及び搬送しながら冷却する。この二次冷却装置7は、鋳片3の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール(例えば、サポートロール11、ピンチロール12及びセグメントロール13)と、鋳片3に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル(図示せず)とを有する。   The secondary cooling device 7 is provided in the secondary cooling zone 9 below the mold 110, and cools the cast slab 3 drawn from the lower end of the mold 110 while supporting and transporting the slab 3. The secondary cooling device 7 includes a plurality of pairs of support rolls (for example, support rolls 11, pinch rolls 12 and segment rolls 13) arranged on both sides of the slab 3 in the thickness direction, and cooling water for the slab 3. And a plurality of spray nozzles (not shown) for ejecting.

二次冷却装置7に設けられる支持ロールは、鋳片3の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片3を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片3を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯9において凝固途中の鋳片3のブレイクアウトやバルジングを防止できる。   The support rolls provided in the secondary cooling device 7 are arranged in pairs on both sides of the slab 3 in the thickness direction, and function as a support/conveying unit that conveys the slab 3 while supporting it. By supporting the slab 3 from both sides in the thickness direction by the support rolls, breakout and bulging of the slab 3 during solidification in the secondary cooling zone 9 can be prevented.

支持ロールであるサポートロール11、ピンチロール12及びセグメントロール13は、二次冷却帯9における鋳片3の搬送経路(パスライン)を形成する。このパスラインは、図1に示すように、鋳型110の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯9において、当該パスラインが垂直である部分を垂直部9A、湾曲している部分を湾曲部9B、水平である部分を水平部9Cと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機1は、垂直曲げ型の連続鋳造機1と呼称される。なお、本発明は、図1に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機1に限定されず、湾曲型又は垂直型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。   The support roll 11, the pinch roll 12, and the segment roll 13, which are support rolls, form a transport path (pass line) for the cast slab 3 in the secondary cooling zone 9. This pass line is vertical just below the mold 110, then curved in a curvilinear manner and finally horizontal, as shown in FIG. In the secondary cooling zone 9, a portion where the pass line is vertical is referred to as a vertical portion 9A, a curved portion is referred to as a curved portion 9B, and a horizontal portion is referred to as a horizontal portion 9C. The continuous casting machine 1 having such a pass line is called a vertical bending type continuous casting machine 1. The present invention is not limited to the vertical bending type continuous casting machine 1 as shown in FIG. 1, but can be applied to various other continuous casting machines such as a curved type or a vertical type.

サポートロール11は、鋳型110の直下の垂直部9Aに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3を支持する。鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3は、凝固シェル3aが薄い状態であるため、ブレイクアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔(ロールピッチ)で支持する必要がある。そのため、サポートロール11としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図1に示す例では、垂直部9Aにおける鋳片3の両側に、小径のロールからなる3対のサポートロール11が、比較的狭いロールピッチで設けられている。   The support roll 11 is a non-drive type roll provided in the vertical portion 9A immediately below the mold 110, and supports the slab 3 immediately after being pulled out from the mold 110. Since the solidified shell 3a of the cast slab 3 immediately after being pulled out from the mold 110 is in a thin state, it is necessary to support it at a relatively short interval (roll pitch) in order to prevent breakout and bulging. Therefore, as the support roll 11, it is desirable to use a roll having a small diameter that can reduce the roll pitch. In the example shown in FIG. 1, three pairs of support rolls 11 having small diameter rolls are provided on both sides of the slab 3 in the vertical portion 9A at a relatively narrow roll pitch.

ピンチロール12は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片3を鋳型110から引き抜く機能を有する。ピンチロール12は、垂直部9A、湾曲部9B及び水平部9Cにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片3は、ピンチロール12から伝達される力によって鋳型110から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール12の配置は図1に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。   The pinch roll 12 is a drive type roll that is rotated by a drive unit such as a motor, and has a function of pulling out the slab 3 from the mold 110. The pinch rolls 12 are arranged at appropriate positions in the vertical portion 9A, the curved portion 9B, and the horizontal portion 9C, respectively. The slab 3 is pulled out from the mold 110 by the force transmitted from the pinch roll 12 and is conveyed along the pass line. The arrangement of the pinch rolls 12 is not limited to the example shown in FIG. 1, and the arrangement position may be set arbitrarily.

セグメントロール13(ガイドロールともいう)は、湾曲部9B及び水平部9Cに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片3を支持及び案内する。セグメントロール13は、パスライン上の位置によって、及び、鋳片3のF面(Fixed面、図1では左下側の面)とL面(Loose面、図1では右上側の面)のいずれに設けられるかによって、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。   The segment roll 13 (also referred to as a guide roll) is a non-drive type roll provided in the curved portion 9B and the horizontal portion 9C, and supports and guides the slab 3 along the pass line. The segment roll 13 depends on the position on the pass line, and on either the F surface (Fixed surface, the lower left surface in FIG. 1) or the L surface (Loose surface, the upper right surface in FIG. 1) of the slab 3. They may be arranged with different roll diameters and roll pitches depending on whether they are provided.

鋳片切断機8は、上記パスラインの水平部9Cの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片3を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片14は、テーブルロール15により次工程の設備に搬送される。   The slab cutting machine 8 is arranged at the end of the horizontal portion 9C of the pass line and cuts the slab 3 conveyed along the pass line into a predetermined length. The cut plate-shaped slab 14 is conveyed by the table roll 15 to the equipment for the next step.

以上、図1を参照して、本実施形態に係る連続鋳造機1の全体構成について説明した。なお、本実施形態では、鋳型110に対して上述した電磁力発生装置が設置され、当該電磁力発生装置を用いて連続鋳造が行われればよく、連続鋳造機1における当該電磁力発生装置以外の構成は、一般的な従来の連続鋳造機と同様であってよい。従って、連続鋳造機1の構成は図示したものに限定されず、連続鋳造機1としては、あらゆる構成のものが用いられてよい。   The overall configuration of the continuous casting machine 1 according to the present embodiment has been described above with reference to FIG. In the present embodiment, the electromagnetic force generator described above is installed in the mold 110, and continuous casting may be performed using the electromagnetic force generator. Other than the electromagnetic force generator in the continuous casting machine 1. The configuration may be similar to a typical conventional continuous casting machine. Therefore, the configuration of the continuous casting machine 1 is not limited to that shown in the figure, and any configuration of the continuous casting machine 1 may be used.

(2.電磁力発生装置)
(2−1.電磁力発生装置の構成)
図2〜図5を参照して、上述した鋳型110に対して設置される電磁力発生装置の構成について詳細に説明する。図2〜図5は、本実施形態に係る鋳型設備の一構成例を示す図である。
(2. Electromagnetic force generator)
(2-1. Configuration of electromagnetic force generator)
With reference to FIGS. 2 to 5, the configuration of the electromagnetic force generation device installed on the mold 110 described above will be described in detail. 2 to 5 are diagrams showing a configuration example of the mold equipment according to the present embodiment.

図2は、本実施形態に係る鋳型設備10のY−Z平面での断面図である。図3は、鋳型設備10の、図2に示すA−A断面での断面図である。図4は、鋳型設備10の、図3に示すB−B断面での断面図である。図5は、鋳型設備10の、図3に示すC−C断面での断面図である。なお、鋳型設備10は、Y軸方向において、鋳型110の中心に対して対称な構成を有するため、図2、図4及び図5では、一方の長辺鋳型板111に対応する部位のみを図示している。また、図2、図4及び図5では、理解を容易にするため、鋳型110内の溶鋼2も併せて図示している。   FIG. 2 is a cross-sectional view on the YZ plane of the mold equipment 10 according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 taken along the line AA shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the mold facility 10 taken along the line BB shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 taken along the line C-C shown in FIG. 3. Since the mold equipment 10 has a configuration symmetrical with respect to the center of the mold 110 in the Y-axis direction, in FIGS. 2, 4 and 5, only the portion corresponding to one long side mold plate 111 is shown. Shows. Further, in FIGS. 2, 4 and 5, the molten steel 2 in the mold 110 is also shown in order to facilitate understanding.

図2〜図5を参照すると、本実施形態に係る鋳型設備10は、鋳型110の長辺鋳型板111の外側面(すなわち、長辺面の外側)に、バックアッププレート121を介して、2つの水箱130、140と、電磁力発生装置170と、が設置されて構成される。   Referring to FIG. 2 to FIG. 5, the mold equipment 10 according to the present embodiment includes two molds on the outer side surface (that is, the outer side of the long side surface) of the long side mold plate 111 of the mold 110 via the backup plate 121. The water boxes 130 and 140 and the electromagnetic force generator 170 are installed and configured.

鋳型110は、上述したように、一対の長辺鋳型板111で一対の短辺鋳型板112を両側から挟むように組み立てられる。鋳型板111、112は銅板からなる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、鋳型板111、112は、一般的に連続鋳造機の鋳型として用いられる各種の材料によって形成されてよい。   As described above, the mold 110 is assembled such that the pair of long side mold plates 111 sandwich the pair of short side mold plates 112 from both sides. The mold plates 111 and 112 are made of copper plates. However, the present embodiment is not limited to this example, and the mold plates 111 and 112 may be formed of various materials generally used as a mold of a continuous casting machine.

ここで、本実施形態では、鉄鋼スラブの連続鋳造を対象としており、その鋳片サイズは、例えば幅(すなわち、X軸方向の長さ)800〜2300mm程度、あるいは1000〜1800mm程度、厚み(すなわち、Y軸方向の長さ)150〜300mm程度、あるいは200〜270mm程度である。つまり、鋳型板111、112も、当該鋳片サイズに対応した大きさを有する。すなわち、長辺鋳型板111は、少なくとも鋳片3の幅(例えば800〜2300mm)よりも長いX軸方向の幅を有し、短辺鋳型板112は、鋳片3の厚み(例えば200〜300mm)と略同一のY軸方向の幅を有する。   Here, in the present embodiment, continuous casting of a steel slab is targeted, and its slab size is, for example, width (that is, length in the X-axis direction) of about 800 to 2300 mm, or about 1000 to 1800 mm, and thickness (that is, , Y-axis direction) about 150 to 300 mm, or about 200 to 270 mm. That is, the mold plates 111 and 112 also have a size corresponding to the size of the cast piece. That is, the long side mold plate 111 has a width in the X-axis direction that is at least longer than the width of the slab 3 (for example, 800 to 2300 mm), and the short side mold plate 112 has a thickness of the slab 3 (for example, 200 to 300 mm). ) Has the same width in the Y-axis direction as

また、詳しくは後述するが、本実施形態では、電磁力発生装置170による鋳片3の品質向上の効果をより効果的に得るために、Z軸方向の長さが可能な限り長くなるように鋳型110を構成する。一般的に、鋳型110内で溶鋼2の凝固が進行すると、凝固収縮のために鋳片3が鋳型110の内壁から離れてしまい、当該鋳片3の冷却が不十分になる場合があることが知られている。そのため、鋳型110の長さは、溶鋼湯面から、長くても1000mm程度が限界とされている。本実施形態では、かかる事情を考慮して、溶鋼湯面から鋳型板111、112の下端までの長さが1000mm程度となるように、当該1000mmよりも十分に大きいZ軸方向の長さを有するように、当該鋳型板111、112を形成する。   Further, as will be described later in detail, in the present embodiment, in order to more effectively obtain the effect of improving the quality of the cast slab 3 by the electromagnetic force generator 170, the length in the Z-axis direction is made as long as possible. The mold 110 is constructed. Generally, when solidification of the molten steel 2 proceeds in the mold 110, the slab 3 may be separated from the inner wall of the mold 110 due to solidification shrinkage, which may result in insufficient cooling of the slab 3. Are known. Therefore, the length of the mold 110 is limited to about 1000 mm at the longest from the surface of the molten steel. In the present embodiment, in consideration of such circumstances, the length in the Z-axis direction is sufficiently larger than 1000 mm so that the length from the molten steel surface to the lower ends of the mold plates 111 and 112 is about 1000 mm. Thus, the mold plates 111 and 112 are formed.

バックアッププレート121、122は、例えばステンレスからなり、鋳型110の鋳型板111、112を補強するために、当該鋳型板111、112の外側面を覆うように設けられる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の外側面に設けられるバックアッププレート121のことを長辺側バックアッププレート121ともいい、短辺鋳型板112の外側面に設けられるバックアッププレート122のことを短辺側バックアッププレート122ともいう。   The backup plates 121 and 122 are made of, for example, stainless steel, and are provided to cover the outer surfaces of the mold plates 111 and 112 in order to reinforce the mold plates 111 and 112 of the mold 110. Hereinafter, for the sake of distinction, the backup plate 121 provided on the outer surface of the long side template plate 111 is also referred to as the long side backup plate 121, and the backup plate 122 provided on the outer surface of the short side template plate 112 is short. Also referred to as the side backup plate 122.

電磁力発生装置170は、長辺側バックアッププレート121を介して鋳型110内の溶鋼2に対して電磁力を付与するため、少なくとも長辺側バックアッププレート121は非磁性体(例えば、非磁性のステンレス等)によって形成され得る。ただし、長辺側バックアッププレート121の、後述する電磁ブレーキ装置160の鉄芯(コア)162(以下、電磁ブレーキコア162ともいう)の端部164と対向する部位には、電磁ブレーキ装置160の磁束密度を確保するために、磁性体の軟鉄124が埋め込まれる。   Since the electromagnetic force generator 170 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 via the long side backup plate 121, at least the long side backup plate 121 is made of a non-magnetic material (for example, non-magnetic stainless steel). Etc.). However, the magnetic flux of the electromagnetic brake device 160 is provided at a portion of the long side backup plate 121 that faces an end portion 164 of an iron core (core) 162 (hereinafter, also referred to as an electromagnetic brake core 162) of the electromagnetic brake device 160 described later. In order to secure the density, magnetic soft iron 124 is embedded.

長辺側バックアッププレート121には、更に、当該長辺側バックアッププレート121と垂直な方向(すなわち、Y軸方向)に向かって延伸する一対のバックアッププレート123が設けられる。図3〜図5に示すように、この一対のバックアッププレート123の間に電磁力発生装置170が設置される。このように、バックアッププレート123は、電磁力発生装置170の幅(すなわち、X軸方向の長さ)、及びX軸方向の設置位置を規定し得るものである。換言すれば、電磁力発生装置170が鋳型110内の溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、バックアッププレート123の取り付け位置が決定される。以下、区別のため、当該バックアッププレート123のことを、幅方向バックアッププレート123ともいう。幅方向バックアッププレート123も、バックアッププレート121、122と同様に、例えばステンレスによって形成される。   The long side backup plate 121 is further provided with a pair of backup plates 123 extending in a direction perpendicular to the long side backup plate 121 (that is, the Y-axis direction). As shown in FIGS. 3 to 5, the electromagnetic force generator 170 is installed between the pair of backup plates 123. Thus, the backup plate 123 can define the width (that is, the length in the X-axis direction) of the electromagnetic force generator 170 and the installation position in the X-axis direction. In other words, the mounting position of the backup plate 123 is determined so that the electromagnetic force generator 170 can apply the electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2 in the mold 110. Hereinafter, for the sake of distinction, the backup plate 123 is also referred to as a width direction backup plate 123. Similarly to the backup plates 121 and 122, the widthwise backup plate 123 is also made of stainless steel, for example.

水箱130、140は、鋳型110を冷却するための冷却水を貯水する。本実施形態では、図示するように、一方の水箱130を長辺鋳型板111の上端から所定の距離の領域に設置し、他方の水箱140を長辺鋳型板111の下端から所定の距離の領域に設置する。このように、水箱130、140を鋳型110の上部及び下部にそれぞれ設けることにより、当該水箱130、140の間に電磁力発生装置170を設置する空間を確保することが可能になる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の上部に設けられる水箱130のことを上部水箱130ともいい、長辺鋳型板111の下部に設けられる水箱140のことを下部水箱140ともいう。   The water boxes 130 and 140 store cooling water for cooling the mold 110. In the present embodiment, as shown in the figure, one water box 130 is installed in a region of a predetermined distance from the upper end of the long side template plate 111, and the other water box 140 is a region of a predetermined distance from the lower end of the long side template plate 111. To install. As described above, by providing the water boxes 130 and 140 on the upper part and the lower part of the mold 110, respectively, it is possible to secure a space for installing the electromagnetic force generation device 170 between the water boxes 130 and 140. Hereinafter, for the sake of distinction, the water box 130 provided on the upper side of the long side template plate 111 is also referred to as an upper water box 130, and the water box 140 provided on the lower side of the long side template plate 111 is also referred to as a lower water box 140.

長辺鋳型板111の内部、又は長辺鋳型板111と長辺側バックアッププレート121との間には、冷却水が通過する水路(図示せず)が形成される。当該水路は、水箱130、140まで延設されている。図示しないポンプによって、一方の水箱130、140から他方の水箱130、140に向かって(例えば、下部水箱140から上部水箱130に向かって)、当該水路を通過して冷却水が流される。これにより、長辺鋳型板111が冷却され、当該長辺鋳型板111を介して鋳型110内部の溶鋼2が冷却される。なお、図示は省略しているが、短辺鋳型板112に対しても、同様に、水箱及び水路が設けられ、冷却水が流動されることにより当該短辺鋳型板112が冷却される。   A water channel (not shown) through which cooling water passes is formed inside the long side template plate 111 or between the long side template plate 111 and the long side backup plate 121. The water channel extends to the water boxes 130 and 140. By a pump (not shown), the cooling water flows from the one water box 130, 140 toward the other water box 130, 140 (for example, from the lower water box 140 toward the upper water box 130) through the water channel. As a result, the long side mold plate 111 is cooled, and the molten steel 2 inside the mold 110 is cooled via the long side mold plate 111. Although not shown, a water box and a water channel are similarly provided for the short side mold plate 112, and the short side mold plate 112 is cooled by flowing cooling water.

電磁力発生装置170は、電磁撹拌装置150と、電磁ブレーキ装置160と、を備える。図示するように、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160は、水箱130、140の間の空間に設置される。当該空間内で、電磁撹拌装置150が上方に、電磁ブレーキ装置160が下方に設置される。つまり、電磁撹拌装置150は、鋳型上部の長辺面外側に設置され、電磁ブレーキ装置160は、鋳型下部の長辺面外側に設置される。なお、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における設置位置については、下記(2−2.電磁力発生装置の設置位置の詳細)で詳細に説明する。   The electromagnetic force generation device 170 includes an electromagnetic stirring device 150 and an electromagnetic braking device 160. As illustrated, the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic brake device 160 are installed in the space between the water boxes 130 and 140. In the space, the electromagnetic stirring device 150 is installed above and the electromagnetic brake device 160 is installed below. That is, the electromagnetic stirring device 150 is installed outside the long side surface of the upper part of the mold, and the electromagnetic brake device 160 is installed outside the long side surface of the lower part of the mold. The heights of the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160, and the installation positions of the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 in the Z-axis direction are described below (details of installation position of 2-2. electromagnetic force generating device). ) Will be described in detail.

電磁撹拌装置150は、鋳型110内の溶鋼2に対して、動磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。電磁撹拌装置150は、自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)の電磁力を溶鋼2に付与するように駆動される。図4には、電磁撹拌装置150によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を、模擬的に太線矢印で示している。ここで、図示を省略している長辺鋳型板111(すなわち、図示する長辺鋳型板111に対向する長辺鋳型板111)に設けられる電磁撹拌装置150は、その自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向に沿って、図示する方向とは逆向きの電磁力を付与するように駆動される。このように、一対の電磁撹拌装置150が、水平面内において撹拌流(旋回流)を発生させるように駆動される。電磁撹拌装置150によれば、このような撹拌流を生じさせることにより、凝固シェル界面における溶鋼2が流動され、凝固シェル3aへの気泡や介在物の捕捉を抑制する洗浄効果が得られ、鋳片3の表面品質を良化させることができる。さらに、溶鋼2が撹拌されることにより溶鋼2の温度が均一化されるので、溶鋼2の温度変動が抑制される。これにより、凝固シェルの不均一凝固が抑制されるので、鋳片の割れが抑制される。すなわち、鋳片の表面品質が改善される。   The electromagnetic stirring device 150 applies an electromagnetic field to the molten steel 2 in the mold 110 to apply an electromagnetic force to the molten steel 2. The electromagnetic stirrer 150 is driven so as to apply the electromagnetic force in the width direction (that is, the X-axis direction) of the long side template plate 111 on which it is installed to the molten steel 2. In FIG. 4, the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic stirrer 150 is schematically shown by a thick line arrow. Here, the electromagnetic stirrer 150 provided on the long-sided mold plate 111 (that is, the long-sided mold plate 111 facing the long-sided mold plate 111 shown in the drawing) is the long side on which the electromagnetic stirring device 150 is installed. It is driven along the width direction of the mold plate 111 so as to apply an electromagnetic force in a direction opposite to the illustrated direction. In this way, the pair of electromagnetic stirring devices 150 are driven so as to generate a stirring flow (swirl flow) in the horizontal plane. According to the electromagnetic stirring device 150, by generating such a stirring flow, the molten steel 2 at the interface of the solidified shell is made to flow, and a cleaning effect of suppressing trapping of air bubbles and inclusions in the solidified shell 3a is obtained. The surface quality of the piece 3 can be improved. Furthermore, since the temperature of the molten steel 2 is made uniform by stirring the molten steel 2, the temperature fluctuation of the molten steel 2 is suppressed. As a result, uneven solidification of the solidified shell is suppressed, and thus cracking of the slab is suppressed. That is, the surface quality of the slab is improved.

電磁撹拌装置150の詳細な構成について説明する。電磁撹拌装置150は、ケース151と、当該ケース151内に格納される鉄芯(コア)152(以下、電磁撹拌コア152ともいう)と、当該電磁撹拌コア152に導線が巻回されて構成される複数のコイル153と、から構成される。   The detailed configuration of the electromagnetic stirring device 150 will be described. The electromagnetic stirring device 150 is configured by a case 151, an iron core (core) 152 (hereinafter, also referred to as an electromagnetic stirring core 152) stored in the case 151, and a conductive wire wound around the electromagnetic stirring core 152. And a plurality of coils 153.

ケース151は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース151の大きさは、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース151のX軸方向の幅W4、すなわち電磁撹拌装置150のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向のいずれの位置においても電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定される。例えば、W4は1800mm〜2500mm程度である。また、電磁撹拌装置150では、コイル153からケース151の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース151の材料としては、例えば非磁性体ステンレス又はFRP(Fiber Reinforced Plastics)等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な部材が用いられる。   The case 151 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 151 is such that the electromagnetic stirring device 150 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 153 provided inside is arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be appropriately determined so as to obtain. For example, the width W4 of the case 151 in the X-axis direction, that is, the width W4 of the electromagnetic stirrer 150 in the X-axis direction applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 at any position in the X-axis direction. In order to obtain, it is decided to be larger than the width of the slab 3. For example, W4 is about 1800 mm to 2500 mm. Further, in the electromagnetic stirrer 150, an electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 153 through the side wall of the case 151, so that the material of the case 151 is, for example, non-magnetic stainless steel or FRP (Fiber Reinforced Plastics). ) And the like, which are non-magnetic and can secure strength.

電磁撹拌コア152は、略直方体形状を有する中実の部材であり、ケース151内において、その長手方向が長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)と略平行になるように設置される。電磁撹拌コア152は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。   The electromagnetic stirring core 152 is a solid member having a substantially rectangular parallelepiped shape, and is installed in the case 151 such that its longitudinal direction is substantially parallel to the width direction of the long-side mold plate 111 (that is, the X-axis direction). To be done. The electromagnetic stirring core 152 is formed, for example, by stacking electromagnetic steel plates.

電磁撹拌コア152に対して、X軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル153が形成される。当該導線としては、例えば断面が10mm×10mmで、内部に直径5mm程度の冷却水路を有する銅製のものが用いられる。電流印加時には、当該冷却水路を用いて当該導線が冷却される。当該導線は、絶縁紙等によりその表層が絶縁処理されており、層状に巻回することが可能である。例えば、一のコイル153は、当該導線を2〜4層程度巻回することにより形成される。同様の構成を有するコイル153が、X軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。   A coil 153 is formed by winding a conductive wire around the X-axis direction as a central axis around the electromagnetic stirring core 152. As the conductive wire, for example, a copper wire having a cross section of 10 mm×10 mm and a cooling water channel having a diameter of about 5 mm is used. When a current is applied, the conductor is cooled using the cooling water channel. The surface of the conductive wire is insulated with an insulating paper or the like, and can be wound in layers. For example, the one coil 153 is formed by winding the conductive wire in about 2 to 4 layers. Coils 153 having the same configuration are provided in parallel with each other at a predetermined interval in the X-axis direction.

コイル153のそれぞれには、図示しない交流電源が接続される。当該交流電源によって、電磁撹拌コア152から鋳型内の溶鋼2に交流磁場を印加する。具体的には、隣り合うコイル153における電流の位相が適宜ずれるように当該コイル153に対して電流を印加することにより、溶鋼2に対して撹拌流を生じさせるような電磁力が付与され得る。なお、当該交流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、コイル153のそれぞれに印加する電流量や、コイル153のそれぞれに電流を印加するタイミング等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この交流電源の駆動方法としては、一般的な電磁撹拌装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。   An AC power supply (not shown) is connected to each of the coils 153. An AC magnetic field is applied from the electromagnetic stirring core 152 to the molten steel 2 in the mold by the AC power source. Specifically, by applying a current to the coils 153 so that the phases of the currents in the adjacent coils 153 are appropriately deviated, an electromagnetic force that causes a stirring flow can be applied to the molten steel 2. The driving of the AC power supply can be appropriately controlled by a control device (not shown) including a processor or the like operating according to a predetermined program. The controller appropriately controls the amount of current applied to each of the coils 153, the timing of applying the current to each of the coils 153, and the like, and can control the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2. As a method of driving the AC power supply, various known methods used in a general electromagnetic stirring device may be applied, and therefore detailed description thereof will be omitted here.

電磁撹拌コア152のX軸方向の幅W1は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W1は1800mm程度である。   The width W1 of the electromagnetic stirring core 152 in the X-axis direction is set so that the electromagnetic stirring device 150 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 153 is at an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be appropriately determined so that it can be arranged. For example, W1 is about 1800 mm.

電磁ブレーキ装置160は、鋳型110内の溶鋼2に対して静磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。ここで、図6は、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。図6では、鋳型110近傍の構成の、X−Z平面での断面を概略的に図示している。また、図6では、電磁撹拌コア152、及び後述する電磁ブレーキコア162の端部164の位置を模擬的に破線で示している。   The electromagnetic brake device 160 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 by applying a static magnetic field to the molten steel 2 in the mold 110. Here, FIG. 6 is a diagram for explaining the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160. FIG. 6 schematically shows a cross section of the configuration near the mold 110 in the XZ plane. Further, in FIG. 6, the positions of the electromagnetic stirring core 152 and the end portion 164 of the electromagnetic brake core 162, which will be described later, are schematically shown by broken lines.

図6に示すように、浸漬ノズル6には、短辺鋳型板112に対向する位置に一対の吐出孔が設けられ得る。これらの吐出孔から溶鋼2が鋳型110内に吐出される。溶鋼2の吐出流は、短辺側に向かって進み、短辺側に形成されたシェルに衝突する。その後、吐出流は、上方向(すなわち、溶鋼の湯面が存在する方向)へ向かう上昇流及び下方向(すなわち、鋳片が引き抜かれる方向)へ向かう下降流を形成する。電磁ブレーキ装置160は、浸漬ノズル6の当該吐出孔からの溶鋼2の流れ(吐出流)を抑制する方向の電磁力を、当該溶鋼2に対して付与するように駆動される。図6には、吐出流の方向を模擬的に細線矢印で示すとともに、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を模擬的に太線矢印で示している。電磁ブレーキ装置160によれば、このような吐出流を抑制する方向の電磁力を生じさせることにより、下降流が抑制され、気泡や介在物の浮上分離を促進する効果が得られ、鋳片3の内質を良化させることができる。さらに、吐出流の勢いが弱められるので、溶鋼2の温度変動が抑制される。さらに、吐出流に起因する上昇流の勢いが弱められるので、溶鋼の湯面変動が抑制される。したがって、凝固シェルの不均一凝固が抑制され、ひいては鋳片の表面品質が改善される。   As shown in FIG. 6, the immersion nozzle 6 may be provided with a pair of discharge holes at positions facing the short side template plate 112. Molten steel 2 is discharged into the mold 110 through these discharge holes. The discharge flow of the molten steel 2 advances toward the short side and collides with the shell formed on the short side. After that, the discharge flow forms an upward flow in the upward direction (that is, the direction in which the molten metal surface exists) and a downward flow in the downward direction (that is, the direction in which the slab is pulled out). The electromagnetic brake device 160 is driven so as to apply to the molten steel 2 an electromagnetic force in a direction that suppresses the flow (discharging flow) of the molten steel 2 from the discharge hole of the immersion nozzle 6. In FIG. 6, the direction of the discharge flow is simulated by thin arrows, and the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160 is simulated by thick arrows. According to the electromagnetic brake device 160, the downward flow is suppressed by generating the electromagnetic force in the direction of suppressing the discharge flow, and the effect of promoting the floating separation of the bubbles and inclusions is obtained, and the slab 3 is obtained. The internal quality of can be improved. Furthermore, since the force of the discharge flow is weakened, the temperature fluctuation of the molten steel 2 is suppressed. Further, since the momentum of the upward flow due to the discharge flow is weakened, fluctuations in the molten metal level are suppressed. Therefore, the uneven solidification of the solidified shell is suppressed, and the surface quality of the slab is improved.

電磁ブレーキ装置160の詳細な構成について説明する。電磁ブレーキ装置160は、ケース161と、当該ケース161内にその一部が格納される電磁ブレーキコア162と、当該電磁ブレーキコア162のケース161内の部位に導線が巻回されて構成される複数のコイル163と、から構成される。   The detailed configuration of the electromagnetic brake device 160 will be described. The electromagnetic brake device 160 includes a case 161, an electromagnetic brake core 162, a part of which is stored in the case 161, and a plurality of conductive wires wound around a portion of the electromagnetic brake core 162 inside the case 161. Coil 163 of

ケース161は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース161の大きさは、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース161のX軸方向の幅W4、すなわち電磁ブレーキ装置160のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向の所望の位置において電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定される。図示する例では、ケース161の幅W4は、ケース151の幅W4と略同様である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、電磁撹拌装置150の幅と電磁ブレーキ装置160の幅は異なっていてもよい。   The case 161 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 161 is such that the electromagnetic brake device 160 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 163 provided inside is arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be appropriately determined so as to obtain. For example, the width W4 of the case 161 in the X-axis direction, that is, the width W4 of the electromagnetic braking device 160 in the X-axis direction can apply an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 at a desired position in the X-axis direction. Thus, the width is determined to be larger than the width of the slab 3. In the illustrated example, the width W4 of the case 161 is substantially the same as the width W4 of the case 151. However, the present embodiment is not limited to such an example, and the width of the electromagnetic stirring device 150 and the width of the electromagnetic braking device 160 may be different.

また、電磁ブレーキ装置160では、コイル163からケース161の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース161は、ケース151と同様に、例えば非磁性体ステンレス又はFRP等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な材料によって形成される。   Further, in the electromagnetic brake device 160, an electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 163 through the side wall of the case 161, so that the case 161 is similar to the case 151, for example, non-magnetic stainless steel or FRP. It is formed of a material that is non-magnetic and that can ensure strength.

電磁ブレーキコア162は、略直方体形状を有する中実の部材であってコイル163が設けられる一対の端部164と、同じく略直方体形状を有する中実の部材であって当該一対の端部164を連結する連結部165と、から構成される。電磁ブレーキコア162は、連結部165から、Y軸方向であって長辺鋳型板111に向かう方向に突出するように一対の端部164が設けられて構成される。一対の端部164が設けられる位置は、溶鋼2に対して電磁力を付与したい位置、すなわち浸漬ノズル6の一対の吐出孔からの吐出流がそれぞれコイル163によって磁場が印加される領域を通過するような位置に設けられ得る(図6も参照)。電磁ブレーキコア162は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。   The electromagnetic brake core 162 is a solid member having a substantially rectangular parallelepiped shape, and a pair of end portions 164 on which the coil 163 is provided, and a solid member having a substantially rectangular parallelepiped shape and having the pair of end portions 164. And a connecting portion 165 for connecting. The electromagnetic brake core 162 is provided with a pair of end portions 164 so as to project from the connecting portion 165 in the Y-axis direction and toward the long side template plate 111. The position where the pair of end portions 164 is provided is a position where electromagnetic force is desired to be applied to the molten steel 2, that is, the discharge flows from the pair of discharge holes of the immersion nozzle 6 pass through the regions where the magnetic field is applied by the coil 163. Can be provided in such a position (see also FIG. 6). The electromagnetic brake core 162 is formed, for example, by stacking electromagnetic steel plates.

電磁ブレーキコア162の端部164に対して、Y軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル163が形成される。当該コイル163の構造は、上述した電磁撹拌装置150のコイル153と同様である。各端部164について、それぞれ、複数のコイル163が、Y軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。   A coil 163 is formed by winding a conductive wire around the end 164 of the electromagnetic brake core 162 with the Y-axis direction as the central axis. The structure of the coil 163 is similar to the coil 153 of the electromagnetic stirring device 150 described above. For each end 164, a plurality of coils 163 are provided in parallel with each other at a predetermined interval in the Y-axis direction.

コイル163のそれぞれには、図示しない直流電源が接続される。当該直流電源によって、各コイル163に直流電流を印加することにより、溶鋼2に対して吐出流の勢いを弱めるような電磁力が付与され得る。つまり、各端部164が磁極となり、一方の端部164がN極、他方の端部164がS極となる。したがって、2つの磁極が長辺面に対向することとなる。さらに、2つの磁極間の空間164aに対向する位置に浸漬ノズル6が配置される(図6参照)。なお、他方の長辺にも同様の電極ブレーキコア162が配置されるので、磁極は合計2対配置されることになる。また、当該直流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、各コイル163に印加する電流量等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この直流電源の駆動方法としては、一般的な電磁ブレーキ装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。   A DC power supply (not shown) is connected to each of the coils 163. By applying a DC current to each coil 163 by the DC power supply, an electromagnetic force that weakens the force of the discharge flow can be applied to the molten steel 2. That is, each end 164 serves as a magnetic pole, one end 164 serves as an N pole, and the other end 164 serves as an S pole. Therefore, the two magnetic poles face the long side surface. Further, the immersion nozzle 6 is arranged at a position facing the space 164a between the two magnetic poles (see FIG. 6). Since a similar electrode brake core 162 is arranged on the other long side, a total of two pairs of magnetic poles are arranged. Further, the driving of the DC power supply can be appropriately controlled by a control device (not shown) including a processor or the like operating according to a predetermined program. The amount of current applied to each coil 163 is appropriately controlled by the control device, and the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 can be controlled. As a method for driving the DC power supply, various known methods used in a general electromagnetic brake device may be applied, and therefore detailed description thereof will be omitted here.

電磁ブレーキコア162のX軸方向の幅W0、端部164のX軸方向の幅W2、及びX軸方向における端部164間の距離W3は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W0は1600mm程度、W2は500mm程度、W3は350mm程度である。   The width W0 of the electromagnetic brake core 162 in the X-axis direction, the width W2 of the end portion 164 in the X-axis direction, and the distance W3 between the end portions 164 in the X-axis direction with respect to the desired range of the molten steel 2 by the electromagnetic stirring device 150. Can be appropriately determined so that the electromagnetic force can be applied by the magnetic field, that is, the coil 163 can be arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. For example, W0 is about 1600 mm, W2 is about 500 mm, and W3 is about 350 mm.

ここで、例えば上記特許文献1、3に開示された電磁ブレーキ装置は、単独の磁極を有する。単独の磁極が鋳型の長辺面外側に設けられており、当該磁極は、幅方向(つまり、長辺面の長さ方向)の両端に亘って伸びている。このような磁極から発生する磁場は、磁束密度が磁極の幅方向中央部分で最大となる特徴を有する。したがって、電磁ブレーキ装置から発生する磁場の磁束密度を高めた場合、浸漬ノズル周囲の磁束密度が極端に高くなる。このため、浸漬ノズルの吐出孔近傍で、静磁場による制動力が過大となり、吐出流は幅方向に広がることなくノズル近傍で上昇流となりやすい。この上昇流は、上述したように、メニスカス付近で幅方向の流れとなり、この幅方向の流れ(すなわち反転流)が電磁撹拌装置による撹拌流を乱す可能性がある。この結果、電磁撹拌の効果と電磁ブレーキの効果とが打ち消しあい、鋳片の品質が低下する可能性があった。具体的には、溶鋼の温度変動及び湯面変動が促進され、結果として凝固シェルの不均一凝固が促進される可能性があった。   Here, for example, the electromagnetic brake devices disclosed in Patent Documents 1 and 3 have a single magnetic pole. A single magnetic pole is provided outside the long side surface of the mold, and the magnetic pole extends over both ends in the width direction (that is, the length direction of the long side surface). The magnetic field generated from such a magnetic pole has a characteristic that the magnetic flux density becomes maximum in the central portion in the width direction of the magnetic pole. Therefore, when the magnetic flux density of the magnetic field generated from the electromagnetic brake device is increased, the magnetic flux density around the immersion nozzle becomes extremely high. For this reason, the braking force due to the static magnetic field becomes excessive near the discharge holes of the immersion nozzle, and the discharge flow is likely to rise in the vicinity of the nozzle without spreading in the width direction. As described above, this upward flow becomes a flow in the width direction near the meniscus, and this flow in the width direction (that is, the reverse flow) may disturb the stirring flow by the electromagnetic stirring device. As a result, the effect of the electromagnetic stirring and the effect of the electromagnetic brake cancel each other out, and there is a possibility that the quality of the cast piece may deteriorate. Specifically, the temperature fluctuation and molten metal level fluctuation of the molten steel are promoted, and as a result, the non-uniform solidification of the solidified shell may be promoted.

これに対して、本実施形態では、上記のように、2つの端部164を有するように、すなわち2つの磁極を有するように、電磁ブレーキ装置160が構成される。さらに、2つの磁極間の空間164aに対向する位置に浸漬ノズル6が配置される。かかる構成によれば、例えば、電磁ブレーキ装置160を駆動する際に、これら2つの磁極がそれぞれN極及びS極として機能し、鋳型110の幅方向(すなわち、X軸方向)の略中心近傍の領域の磁束密度が他の領域の磁束密度よりも低下するように、上記制御装置によってコイル163への電流の印加を制御することができる。したがって、浸漬ノズルの吐出孔近傍で、静磁場による制動力を低減することができるので、過剰な上昇流の発生を抑制することができる。この結果、電磁ブレーキによって電磁撹拌の効果が損なわれにくくなり、ひいては、電磁ブレーキの効果及び電磁撹拌の効果をより高めることができる。したがって、より幅広い鋳造条件に対応することが可能となる。さらに、電磁撹拌の効果をより効果的に得られることから温度変動がさらに抑制される。さらに、上昇流に起因する湯面変動及び温度変動が抑制される。したがって、凝固シェルの不均一凝固が抑制され、ひいては、鋳片の表面品質が改善される。   On the other hand, in the present embodiment, as described above, the electromagnetic brake device 160 is configured to have the two end portions 164, that is, to have the two magnetic poles. Further, the immersion nozzle 6 is arranged at a position facing the space 164a between the two magnetic poles. With this configuration, for example, when the electromagnetic brake device 160 is driven, these two magnetic poles function as an N pole and an S pole, respectively, and are located near the approximate center of the mold 110 in the width direction (that is, the X axis direction). The application of the current to the coil 163 can be controlled by the control device so that the magnetic flux density of the region becomes lower than the magnetic flux densities of the other regions. Therefore, since the braking force due to the static magnetic field can be reduced in the vicinity of the discharge hole of the immersion nozzle, it is possible to suppress the generation of excessive upflow. As a result, the effect of electromagnetic stirring is less likely to be impaired by the electromagnetic brake, and the effect of electromagnetic braking and the effect of electromagnetic stirring can be further enhanced. Therefore, it is possible to meet a wider range of casting conditions. Furthermore, since the effect of electromagnetic stirring can be obtained more effectively, the temperature fluctuation is further suppressed. Further, fluctuations in the molten metal surface and fluctuations in temperature due to the upward flow are suppressed. Therefore, non-uniform solidification of the solidified shell is suppressed, which in turn improves the surface quality of the slab.

なお、図示する構成例では、電磁ブレーキ装置160は磁極を2つ有するように構成されているが、本実施形態はかかる例に限定されない。電磁ブレーキ装置160は、3つ以上の端部164を有し、3つ以上の磁極を有するように構成されてもよい。この場合、各端部164のコイル163に印加する電流量がそれぞれ適宜調整されることにより、電磁ブレーキに係る溶鋼2への電磁力の印加を更に詳細に制御することが可能となる。磁極が3つ以上存在する場合であっても、複数の磁極間の空間に対向する位置に浸漬ノズル6を配置することが好ましい。   In the illustrated configuration example, the electromagnetic brake device 160 is configured to have two magnetic poles, but the present embodiment is not limited to this example. The electromagnetic braking device 160 may have more than two ends 164 and may be configured to have more than two magnetic poles. In this case, by appropriately adjusting the amount of current applied to the coil 163 of each end 164, it is possible to control the application of the electromagnetic force to the molten steel 2 related to the electromagnetic brake in more detail. Even when there are three or more magnetic poles, it is preferable to arrange the immersion nozzle 6 at a position facing the space between the magnetic poles.

(2−2.電磁力発生装置の設置位置の詳細)
電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における設置位置について説明する。
(2-2. Details of installation position of electromagnetic force generator)
The heights of the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160, and the installation positions of the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 in the Z-axis direction will be described.

電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160においては、それぞれ、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さが大きいほど、電磁力を付与する性能が高いと言える。例えば、電磁ブレーキ装置160の性能は、電磁ブレーキコア162の端部164のX−Z平面での断面積(Z軸方向の高さH2×X軸方向の幅W2)と、印可する直流電流の値と、コイル163の巻き数と、に依存する。従って、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160をともに鋳型110に対して設置する場合には、限られた設置空間において、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の設置位置、より詳細には電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さの割合をどのように設定するかが、鋳片3の品質を向上させるために各装置の性能をより効果的に発揮させる観点から、非常に重要である。   In the electromagnetic stirrer 150 and the electromagnetic brake device 160, it can be said that the higher the height of the electromagnetic stirrer core 152 and the electromagnetic brake core 162, respectively, the higher the performance of applying the electromagnetic force. For example, the performance of the electromagnetic brake device 160 is determined by the cross-sectional area (height H2 in the Z-axis direction×width W2 in the X-axis direction) of the end 164 of the electromagnetic brake core 162 in the XZ plane and the applied DC current. It depends on the value and the number of turns of the coil 163. Therefore, when both the electromagnetic stirrer 150 and the electromagnetic brake device 160 are installed on the mold 110, the installation positions of the electromagnetic stirrer core 152 and the electromagnetic brake core 162, more specifically, the electromagnetic stirrer in a limited installation space. How to set the height ratio of the core 152 and the electromagnetic brake core 162 is very important from the viewpoint of more effectively exhibiting the performance of each device in order to improve the quality of the cast slab 3. ..

ここで、上記特許文献1、3にも開示されているように、従来、連続鋳造において電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を両方用いる方法は提案されている。しかしながら、実際には、電磁撹拌装置と電磁ブレーキ装置を両方組み合わせても、電磁撹拌装置又は電磁ブレーキ装置とをそれぞれ単体で使用した場合よりも、鋳片の品質が悪化してしまう場合も少なくない。これは、単純に両方の装置を設置すれば、簡単に両方の装置の長所が得られるというものではなく、各装置の構成や設置位置等によっては、それぞれの長所を打ち消し合ってしまうことが生じ得るからである。それぞれの長所が打ち消し合ってしまうと、溶鋼の温度変動及び湯面変動が促進され、ひいては、凝固シェルの不均一凝固が促進される可能性がある。上記特許文献1、3においても、その具体的な装置構成は明示されておらず、両装置の鉄芯(コア)の高さも明示されていない。つまり、従来の方法では、電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を両方設けることによる鋳片の品質向上の効果を十分に得られるとは言えなかった。   Here, as disclosed in Patent Documents 1 and 3 above, conventionally, a method of using both an electromagnetic stirring device and an electromagnetic brake device in continuous casting has been proposed. However, in practice, even if both the electromagnetic stirrer and the electromagnetic brake device are combined, the quality of the slab often deteriorates as compared with the case where the electromagnetic stirrer or the electromagnetic brake device is used alone. .. This does not mean that the advantages of both devices can be easily obtained by simply installing both devices, and the advantages of each device may cancel each other out depending on the configuration and installation position of each device. Because you get it. If the respective merits are canceled out, the temperature fluctuation of the molten steel and the fluctuation of the molten metal surface are promoted, which may promote the non-uniform solidification of the solidified shell. In the above-mentioned Patent Documents 1 and 3, the specific device configuration is not specified, and the heights of the iron cores of both devices are not specified. That is, it cannot be said that the conventional method can sufficiently obtain the effect of improving the quality of the cast product by providing both the electromagnetic stirring device and the electromagnetic brake device.

これに対して、本実施形態では、以下に説明するように、高速の鋳造であっても鋳片3の品質が確保され得るような、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の適切な高さの割合を規定する。これにより、鋳片3の品質を確保しつつ生産性を向上させることが可能になる。   On the other hand, in the present embodiment, as described below, appropriate heights of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 are ensured so that the quality of the slab 3 can be ensured even in high-speed casting. Stipulate the ratio of. This makes it possible to improve the productivity while ensuring the quality of the slab 3.

ここで、連続鋳造における鋳造速度は、鋳片サイズや品種により大きく異なるが、一般的に0.6〜2.3m/min程度であり、1.6m/minを超える連続鋳造は高速鋳造と言われる。従来、高い品質が要求される自動車用外装材等については、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造では、品質を確保することが困難であるため、1.3〜1.4m/min程度が一般的な鋳造速度である。   Here, the casting speed in continuous casting varies greatly depending on the slab size and product type, but is generally about 0.6 to 2.3 m/min, and continuous casting exceeding 1.6 m/min is called high speed casting. Be seen. Conventionally, for automobile exterior materials and the like which are required to have high quality, it is difficult to secure quality by high speed casting such that the casting speed exceeds 1.6 m/min. /Min is a general casting speed.

そこで、本実施形態では、上記の事情に鑑みて、例えば、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造においても、従来のより遅い鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを具体的な目標として設定する。以下、当該目標を満たし得るような、本実施形態における電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さの割合について、詳細に説明する。   Therefore, in the present embodiment, in view of the above circumstances, for example, even in high-speed casting where the casting speed exceeds 1.6 m/min, it is equal to or more than the case where continuous casting is performed at a slower casting speed than in the past. Securing the quality of the slab 3 is set as a specific target. Hereinafter, the height ratios of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 in this embodiment that can satisfy the target will be described in detail.

上述したように、本実施形態では、鋳型110のZ軸方向の中央部に電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160を設置する空間を確保するために、鋳型110の上部及び下部に、それぞれ水箱130、140を配置する。ここで、溶鋼湯面よりも上方に電磁撹拌コア152が位置してもその効果を得ることができない。従って、電磁撹拌コア152は溶鋼湯面よりも下方に設置されるべきである。また、吐出流に対して効果的に磁場を印加するためには電磁ブレーキコア162は浸漬ノズル6の吐出孔付近に位置することが好ましい。上記のように水箱130、140を配置した場合には、浸漬ノズル6の吐出孔は下部水箱140よりもの上方に位置することになるため、電磁ブレーキコア162も下部水箱140よりも上方に設置されるべきである。従って、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162を設置することにより効果が得られる空間(以下、有効空間ともいう)の高さH0は、溶鋼湯面から下部水箱140の上端までの高さとなる(図2参照)。   As described above, in the present embodiment, in order to secure a space for installing the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic brake device 160 in the central portion of the mold 110 in the Z-axis direction, the water box 130 is provided above and below the mold 110, respectively. , 140 are arranged. Here, even if the electromagnetic stirring core 152 is located above the molten steel surface, the effect cannot be obtained. Therefore, the electromagnetic stirring core 152 should be installed below the molten steel level. Further, in order to effectively apply a magnetic field to the discharge flow, the electromagnetic brake core 162 is preferably located near the discharge hole of the immersion nozzle 6. When the water boxes 130 and 140 are arranged as described above, since the discharge holes of the immersion nozzle 6 are located above the lower water box 140, the electromagnetic brake core 162 is also installed above the lower water box 140. Should be. Therefore, the height H0 of the space (hereinafter, also referred to as an effective space) in which the effect is obtained by installing the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 is the height from the molten steel surface to the upper end of the lower water box 140 ( See FIG. 2).

本実施形態では、当該有効空間を最も有効に活用するために、電磁撹拌コア152の上端が溶鋼湯面と略同じ高さになるように、当該電磁撹拌コア152を設置する。このとき、電磁撹拌装置150の電磁撹拌コア152の高さをH1、ケース151の高さをH3とし、電磁ブレーキ装置160の電磁ブレーキコア162の高さをH2、ケース161の高さをH4とすると、下記数式(1)が成立する。ここで、電磁撹拌コア152の高さH1は、電磁撹拌コア152の上端から下端までの長さ(すなわちZ軸方向の長さ(鋳造方向距離))であり、ケース151の高さH3は、ケース151の上端から下端までの長さ(すなわちZ軸方向の長さ)である。電磁ブレーキコア162の高さは、電磁ブレーキコア162の上端から下端までの長さ(すなわちZ軸方向の長さ)であり、ケース161の高さH4は、ケース161の上端から下端までの長さ(すなわちZ軸方向の長さ)である。   In this embodiment, in order to make the most effective use of the effective space, the electromagnetic stirring core 152 is installed so that the upper end of the electromagnetic stirring core 152 is substantially at the same height as the molten steel surface. At this time, the height of the electromagnetic stirring core 152 of the electromagnetic stirring device 150 is H1, the height of the case 151 is H3, the height of the electromagnetic brake core 162 of the electromagnetic braking device 160 is H2, and the height of the case 161 is H4. Then, the following mathematical expression (1) is established. Here, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is the length from the upper end to the lower end of the electromagnetic stirring core 152 (that is, the length in the Z-axis direction (distance in the casting direction)), and the height H3 of the case 151 is The length from the upper end to the lower end of the case 151 (that is, the length in the Z-axis direction). The height of the electromagnetic brake core 162 is the length from the upper end to the lower end of the electromagnetic brake core 162 (that is, the length in the Z-axis direction), and the height H4 of the case 161 is the length from the upper end to the lower end of the case 161. (That is, the length in the Z-axis direction).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

換言すれば、上記数式(1)を満たしつつ、電磁撹拌コア152の高さH1と電磁ブレーキコア162の高さH2との割合H1/H2(以下、コア高さ割合H1/H2ともいう)を規定する必要がある。以下、高さH0〜H4についてそれぞれ説明する。   In other words, the ratio H1/H2 between the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 (hereinafter, also referred to as core height ratio H1/H2) is satisfied while satisfying the above formula (1). Need to be specified. The heights H0 to H4 will be described below.

(有効空間の高さH0について)
上述したように、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160においては、それぞれ、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さが大きいほど、電磁力を付与する性能が高いと言える。従って、本実施形態では、両装置がその性能をより発揮できるように、有効空間の高さH0ができるだけ大きくなるように鋳型設備10を構成する。具体的には、有効空間の高さH0を大きくするためには、鋳型110のZ軸方向の長さを大きくすればよい。一方、上述したように、鋳片3の冷却性を考慮して、溶鋼湯面から鋳型110の下端までの長さは1000mm程度以下であることが望ましい。そこで、本実施形態では、鋳片3の冷却性を確保しつつ、有効空間の高さH0をできるだけ大きくするために、溶鋼湯面から鋳型110の下端までが1000mm程度になるように鋳型110を形成する。
(About the height H0 of the effective space)
As described above, in the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160, it can be said that the larger the height of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162, respectively, the higher the performance of applying the electromagnetic force. Therefore, in the present embodiment, the mold equipment 10 is configured so that the height H0 of the effective space is as large as possible so that both devices can exhibit their performance more. Specifically, in order to increase the height H0 of the effective space, the length of the mold 110 in the Z-axis direction may be increased. On the other hand, as described above, in consideration of the cooling property of the slab 3, it is desirable that the length from the molten steel surface to the lower end of the mold 110 is about 1000 mm or less. Therefore, in the present embodiment, in order to maximize the height H0 of the effective space while ensuring the cooling property of the slab 3, the mold 110 is set so that the distance from the molten steel surface to the lower end of the mold 110 is about 1000 mm. Form.

ここで、十分な冷却能力が得られるだけの水量を貯水し得るように下部水箱140を構成しようとすると、過去の操業実績等に基づいて、当該下部水箱140の高さは少なくとも200mm程度は必要となる。従って、有効空間の高さH0は、800mm程度以下である。   Here, if it is attempted to configure the lower water box 140 so as to store a sufficient amount of water to obtain a sufficient cooling capacity, the height of the lower water box 140 needs to be at least about 200 mm based on past operation results and the like. Becomes Therefore, the height H0 of the effective space is about 800 mm or less.

(電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置のケースの高さH3、H4について)
上述したように、電磁撹拌装置150のコイル153は、電磁撹拌コア152に、断面のサイズが10mm×10mm程度の導線を2〜4層巻回することにより形成される。従って、コイル153まで含めた電磁撹拌コア152の高さは、H1+80mm程度以上となる。ケース151の内壁と電磁撹拌コア152及びコイル153との間の空間を考慮すると、ケース151の高さH3は、H1+200mm程度以上となる。
(About the heights H3 and H4 of the electromagnetic stirrer and electromagnetic brake device cases)
As described above, the coil 153 of the electromagnetic stirrer 150 is formed by winding 2 to 4 layers of conductive wire having a cross-sectional size of about 10 mm×10 mm around the electromagnetic stirrer core 152. Therefore, the height of the electromagnetic stirring core 152 including the coil 153 is about H1+80 mm or more. Considering the space between the inner wall of the case 151 and the electromagnetic stirring core 152 and the coil 153, the height H3 of the case 151 is about H1+200 mm or more.

電磁ブレーキ装置160についても同様に、コイル163まで含めた電磁ブレーキコア162の高さは、H2+80mm程度以上となる。ケース161の内壁と電磁ブレーキコア162及びコイル163との間の空間を考慮すると、ケース161の高さH4は、H2+200mm程度以上となる。   Similarly, in the electromagnetic brake device 160, the height of the electromagnetic brake core 162 including the coil 163 is about H2+80 mm or more. Considering the space between the inner wall of the case 161, the electromagnetic brake core 162, and the coil 163, the height H4 of the case 161 is about H2+200 mm or more.

(H1+H2が取り得る範囲)
上述したH0、H3、H4の値を上記数式(1)に代入すると、下記数式(2)が得られる。
(H1+H2 range)
Substituting the values of H0, H3, and H4 described above into the above equation (1), the following equation (2) is obtained.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

つまり、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162は、その高さの和H1+H2が500mm程度以下になるように構成される必要がある。以下、上記数式(2)を満たしつつ、鋳片3の品質向上の効果が十分に得られるような、適切なコア高さ割合H1/H2を検討する。   That is, the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 need to be configured such that the sum H1+H2 of their heights is about 500 mm or less. Hereinafter, an appropriate core height ratio H1/H2 will be examined so that the effect of improving the quality of the slab 3 can be sufficiently obtained while satisfying the above formula (2).

(コア高さ割合H1/H2について)
本実施形態では、電磁撹拌の効果がより確実に得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の範囲を規定することにより、コア高さ割合H1/H2の適切な範囲を設定する。
(About core height ratio H1/H2)
In the present embodiment, an appropriate range of the core height ratio H1/H2 is set by defining the range of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 so that the effect of electromagnetic stirring can be obtained more reliably.

上述したように、電磁撹拌では、凝固シェル界面における溶鋼2を流動させることにより、凝固シェル3aへの不純物の捕捉を抑制する洗浄効果が得られ、鋳片3の表面品質を良化させることができる。一方、鋳型110の下方に向かうにつれて、鋳型110内での凝固シェル3aの厚みは大きくなっていく。電磁撹拌の効果は、凝固シェル3aの内側の未凝固部3bに対して及ぼされるものであるから、電磁撹拌コア152の高さH1は、鋳片3の表面品質をどの程度の厚みまで確保する必要があるかによって決定され得る。   As described above, in the electromagnetic stirring, by flowing the molten steel 2 at the interface of the solidified shell, a cleaning effect of suppressing the capture of impurities in the solidified shell 3a can be obtained, and the surface quality of the slab 3 can be improved. it can. On the other hand, the thickness of the solidified shell 3a in the mold 110 increases as the mold 110 moves downward. Since the effect of electromagnetic stirring is exerted on the unsolidified portion 3b inside the solidified shell 3a, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 secures the surface quality of the slab 3 up to what thickness. It can be determined by what is needed.

ここで、表面品質が厳格な品種では、鋳造後の鋳片3の表層を数ミリ研削するという工程が実施されることが多い。この研削深さは、2mm〜5mm程度である。従って、このような厳格な表面品質が求められる品種では、鋳型110内において凝固シェル3aの厚みが2mm〜5mmよりも小さい範囲において電磁撹拌を行っても、その電磁撹拌により不純物が低減されている鋳片3の表層は、その後の研削工程によって除去されてしまうこととなる。換言すれば、鋳型110内において凝固シェル3aの厚みが2mm〜5mm以上となっている範囲において電磁撹拌を行わないと、鋳片3における表面品質向上の効果を得ることができない。   Here, in a product having a strict surface quality, a process of grinding the surface layer of the cast slab 3 by several millimeters is often performed. This grinding depth is about 2 mm to 5 mm. Therefore, in such a variety requiring a strict surface quality, even if electromagnetic stirring is performed in the mold 110 in a range where the thickness of the solidified shell 3a is smaller than 2 mm to 5 mm, impurities are reduced by the electromagnetic stirring. The surface layer of the slab 3 will be removed by the subsequent grinding process. In other words, the effect of improving the surface quality of the cast slab 3 cannot be obtained unless electromagnetic stirring is performed within the range in which the thickness of the solidified shell 3a is 2 mm to 5 mm or more in the mold 110.

凝固シェル3aは、溶鋼湯面から徐々に成長し、その厚みは下記数式(3)で示されることが知られている。ここで、δは凝固シェル3aの厚み(m)、kは冷却能力に依存する定数、xは溶鋼湯面からの距離(m)、Vcは鋳造速度(m/min)である。   It is known that the solidified shell 3a gradually grows from the surface of the molten steel and its thickness is represented by the following mathematical expression (3). Here, δ is the thickness (m) of the solidified shell 3a, k is a constant depending on the cooling capacity, x is the distance from the molten steel surface (m), and Vc is the casting speed (m/min).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

上記数式(3)から、凝固シェル3aの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を求めた。図7にその結果を示す。図7は、凝固シェル3aの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を示す図である。図7では、横軸に鋳造速度を取り、縦軸に溶鋼湯面からの距離を取り、凝固シェル3aの厚みが4mmとなる場合、及び凝固シェル3aの厚みが5mmとなる場合における、両者の関係をプロットしている。なお、図7に示す結果を得る際の計算では、一般的な鋳型に対応する値として、k=17とした。   From the formula (3), the relationship between the casting speed (m/min) and the distance from the molten steel surface (mm) when the thickness of the solidified shell 3a was 4 mm or 5 mm was obtained. The result is shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the casting speed (m/min) and the distance (mm) from the molten steel surface when the thickness of the solidified shell 3a is 4 mm or 5 mm. In FIG. 7, the horizontal axis represents the casting speed, the vertical axis represents the distance from the molten steel surface, and the solidification shell 3a has a thickness of 4 mm and the solidification shell 3a has a thickness of 5 mm. The relationship is plotted. In the calculation for obtaining the results shown in FIG. 7, k=17 was set as a value corresponding to a general template.

例えば、図7に示す結果から、研削される厚みが4mmよりも小さく、凝固シェル3aの厚みが4mmまでの範囲で溶鋼2を電磁撹拌すればよい場合であれば、電磁撹拌コア152の高さH1を200mmとすれば、鋳造速度3.5m/min以下での連続鋳造において電磁撹拌の効果が得られることが分かる。研削される厚みが5mmよりも小さく、凝固シェル3aの厚みが5mmまでの範囲で溶鋼2を電磁撹拌すればよい場合であれば、電磁撹拌コア152の高さH1を300mmとすれば、鋳造速度3.5m/min以下での連続鋳造において電磁撹拌の効果が得られることが分かる。なお、この鋳造速度の「3.5m/min」という値は、一般的な連続鋳造機において、操業上及び設備上可能な最大の鋳造速度に対応している。   For example, from the results shown in FIG. 7, when the thickness of the ground metal is less than 4 mm and the molten steel 2 may be electromagnetically stirred within the range of the thickness of the solidified shell 3a up to 4 mm, the height of the electromagnetic stirring core 152 may be increased. It can be seen that when H1 is 200 mm, the effect of electromagnetic stirring can be obtained in continuous casting at a casting speed of 3.5 m/min or less. When the thickness to be ground is smaller than 5 mm and the molten steel 2 may be electromagnetically stirred within the range where the thickness of the solidified shell 3a is up to 5 mm, if the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is 300 mm, the casting speed is It can be seen that the effect of electromagnetic stirring can be obtained in continuous casting at 3.5 m/min or less. The value of "3.5 m/min" of the casting speed corresponds to the maximum casting speed that is possible in operation and equipment in a general continuous casting machine.

ここで、上述したように、本実施形態では、例えば、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造においても、従来のより遅い鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等の鋳片3の品質を確保することを目標としている。鋳造速度が1.6m/minを超える場合に、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るためには、図7から、電磁撹拌コア152の高さH1を少なくとも約150mm以上にしなければならないことが分かる。   Here, as described above, in the present embodiment, for example, even in high-speed casting where the casting speed exceeds 1.6 m/min, a slab equivalent to that obtained when continuous casting is performed at a slower casting speed than in the past The goal is to ensure quality of 3. In order to obtain the effect of electromagnetic stirring even when the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm when the casting speed exceeds 1.6 m/min, from FIG. 7, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is at least about 150 mm. You can see that we have to do this.

以上検討した結果から、本実施形態では、例えば、比較的高速である鋳造速度1.6m/minを超える連続鋳造において、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果が得られるように、電磁撹拌コア152の高さH1が約150mm以上になるように、当該電磁撹拌コア152を構成する。   From the results of the above examination, in the present embodiment, for example, in continuous casting at a relatively high casting speed of 1.6 m/min, the effect of electromagnetic stirring is obtained even when the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm. In addition, the electromagnetic stirring core 152 is configured such that the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is about 150 mm or more.

電磁ブレーキコア162の高さH2については、上述したように、当該高さH2が大きいほど電磁ブレーキ装置160の性能は高い。従って、上記数式(2)から、H1+H2=500mmである場合において、上記の電磁撹拌コア152の高さH1の範囲に対応するH2の範囲を求めればよい。すなわち、電磁ブレーキコア162の高さH2は、約350mmとなる。   Regarding the height H2 of the electromagnetic brake core 162, as described above, the performance of the electromagnetic brake device 160 is higher as the height H2 is larger. Therefore, from the above formula (2), when H1+H2=500 mm, the range of H2 corresponding to the range of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 may be obtained. That is, the height H2 of the electromagnetic brake core 162 is about 350 mm.

これらの電磁撹拌コア152の高さH1及び電磁ブレーキコア162の高さH2の値から、本実施形態におけるコア高さ割合H1/H2は、例えば、下記数式(4)となる。   From the values of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162, the core height ratio H1/H2 in the present embodiment is, for example, the following mathematical expression (4).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

まとめると、本実施形態では、鋳造速度1.6m/minを超える場合であっても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とする場合には、例えば、電磁撹拌コア152の高さH1と電磁ブレーキコア162の高さH2が、上記数式(4)を満たすように、当該電磁撹拌コア152及び当該電磁ブレーキコア162が構成される。   In summary, in the present embodiment, even if the casting speed exceeds 1.6 m/min, it is necessary to secure the quality of the cast slab 3 which is equal to or higher than that in the case where continuous casting is performed at a lower casting speed than the conventional one. When the target is set, for example, the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 are set so that the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 satisfy the mathematical expression (4). Composed.

なお、コア高さ割合H1/H2の好ましい上限値は、電磁ブレーキコア162の高さH2が取り得る最小値によって規定され得る。電磁ブレーキコア162の高さH2が小さくなるほどコア高さ割合H1/H2は大きくなるが、電磁ブレーキコア162の高さH2が小さ過ぎれば、電磁ブレーキが有効に機能せず、電磁ブレーキによる鋳片3の品質、特に内質向上の効果が得られなくなるからである。電磁ブレーキの効果が十分に発揮され得る電磁ブレーキコア162の高さH2の最小値は、鋳片サイズや品種、鋳造速度等の鋳造条件に応じて異なる。従って、電磁ブレーキコア162の高さH2の最小値、すなわちコア高さ割合H1/H2の上限値は、例えば下記実施例1〜3に示すような、実際の操業での鋳造条件を模擬した数値解析シミュレーション及び実機試験等に基づいて規定され得る。   A preferable upper limit value of the core height ratio H1/H2 can be defined by the minimum value that the height H2 of the electromagnetic brake core 162 can take. The smaller the height H2 of the electromagnetic brake core 162, the larger the core height ratio H1/H2. However, if the height H2 of the electromagnetic brake core 162 is too small, the electromagnetic brake does not function effectively, and the slab produced by the electromagnetic brake is reduced. This is because the effect of improving the quality of No. 3, in particular, the internal quality cannot be obtained. The minimum value of the height H2 of the electromagnetic brake core 162 at which the effect of the electromagnetic brake can be sufficiently exerted differs depending on the casting conditions such as the slab size and product type and the casting speed. Therefore, the minimum value of the height H2 of the electromagnetic brake core 162, that is, the upper limit value of the core height ratio H1/H2 is a numerical value simulating the casting conditions in the actual operation as shown in Examples 1 to 3 below. It can be specified based on analysis simulation and actual machine test.

以上、本実施形態に係る鋳型設備10の構成について説明した。なお、以上の説明では、上記数式(4)に示す関係性を得る際に、上記数式(2)からH1+H2=500mmとして、これらの関係性を得ていた。ただし、本実施形態はかかる例に限定されない。上述したように、装置の性能をより発揮するためにはH1+H2はできるだけ大きい方が好ましいため、上記の例ではH1+H2=500mmとしていた。一方、例えば水箱130、140、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160を設置する際の作業性等を考慮して、Z軸方向においてこれら部材の間に隙間が存在した方が好ましい場合も考えられる。このように作業性等の他の要素をより重視する場合には、必ずしもH1+H2=500mmでなくてもよく、例えばH1+H2=450mm等、H1+H2を500mmよりも小さい値として、コア高さ割合H1/H2を設定してもよい。   The configuration of the mold equipment 10 according to the present embodiment has been described above. In the above description, when obtaining the relationship shown in the mathematical expression (4), these relationships were obtained from the mathematical expression (2) as H1+H2=500 mm. However, the present embodiment is not limited to this example. As described above, it is preferable that H1+H2 is as large as possible in order to maximize the performance of the apparatus. Therefore, in the above example, H1+H2=500 mm. On the other hand, in consideration of workability when installing the water boxes 130, 140, the electromagnetic stirrer 150, and the electromagnetic brake device 160, for example, it may be preferable that a gap be present between these members in the Z-axis direction. .. In this way, when other factors such as workability are emphasized, H1+H2=500 mm does not necessarily have to be set. May be set.

また、以上の説明では、鋳造速度が1.6m/minを超える場合に、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るための条件として、図7から、電磁撹拌コア152の高さH1の最小値約150mmを求め、このときのコア高さ割合H1/H2の値である0.43を、当該コア高さ割合H1/H2の下限値としていた。ただし、本実施形態はかかる例に限定されない。目標とする鋳造速度がより速く設定される場合には、コア高さ割合H1/H2の下限値も変化し得る。つまり、実際の操業において目標とする鋳造速度において、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果が得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の最小値を図7から求め、そのH1の値に対応するコア高さ割合H1/H2を、コア高さ割合H1/H2の下限値とすればよい。   Further, in the above description, when the casting speed exceeds 1.6 m/min, as a condition for obtaining the effect of electromagnetic stirring even when the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm, as shown in FIG. The minimum value of the height H1 of about 150 mm was obtained, and 0.43, which is the value of the core height ratio H1/H2 at this time, was set as the lower limit value of the core height ratio H1/H2. However, the present embodiment is not limited to this example. When the target casting speed is set higher, the lower limit of the core height ratio H1/H2 may also change. That is, the minimum value of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is obtained from FIG. 7 so that the effect of electromagnetic stirring can be obtained even when the thickness of the solidified shell 3a is 5 mm at the casting speed targeted in the actual operation. The core height ratio H1/H2 corresponding to the value of H1 may be set as the lower limit value of the core height ratio H1/H2.

一例として、作業性等を考慮してH1+H2=450mmとし、より速い鋳造速度2.0m/minにおいても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とした場合における、コア高さ割合H1/H2の条件を求めてみる。まず、図7から、鋳造速度が2.0m/min以上である場合に、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るための条件を求める。図7を参照すると、鋳造速度が2.0m/minのときには、溶鋼湯面からの距離が約175mmの位置で、凝固シェルの厚みが5mmになる。従って、マージンを考慮すれば、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果が得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の最小値は、200mm程度と求められる。このとき、H1+H2=450mmから、H2=250mmとなるため、コア高さ割合H1/H2に求められる条件は、下記数式(5)で表される。   As an example, considering workability and the like, H1+H2=450 mm, and even at a higher casting speed of 2.0 m/min, the quality of the cast slab 3 which is equal to or higher than that when continuous casting is performed at a lower casting speed of the related art is achieved. The condition of the core height ratio H1/H2 in the case of securing the target will be calculated. First, from FIG. 7, when the casting speed is 2.0 m/min or more, the condition for obtaining the effect of electromagnetic stirring even when the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm is obtained. Referring to FIG. 7, when the casting speed is 2.0 m/min, the solidified shell has a thickness of 5 mm at a position where the distance from the molten steel surface is about 175 mm. Therefore, in consideration of the margin, the minimum value of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 that can obtain the effect of electromagnetic stirring even when the thickness of the solidified shell 3a is 5 mm is required to be about 200 mm. At this time, since H1+H2=450 mm to H2=250 mm, the condition required for the core height ratio H1/H2 is represented by the following mathematical expression (5).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

つまり、本実施形態において、鋳造速度2.0m/minにおいても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とする場合には、少なくとも上記数式(5)を満たすように、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162を構成すればよい。なお、コア高さ割合H1/H2の上限値については、上述したように、実際の操業での鋳造条件を模擬した数値解析シミュレーション及び実機試験等に基づいて規定すればよい。   That is, in the present embodiment, in the case of aiming to secure the quality of the cast slab 3 which is equal to or higher than that in the case where continuous casting is performed at a lower casting speed of the related art even at the casting speed of 2.0 m/min, The electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 may be configured to satisfy at least the above mathematical expression (5). The upper limit of the core height ratio H1/H2 may be specified based on the numerical analysis simulation simulating the casting conditions in the actual operation and the actual machine test as described above.

このように、本実施形態では、鋳造速度を増加させた場合であっても従来のより低速での連続鋳造と同等以上の鋳片の品質(表面品質及び内質)を確保することが可能なコア高さ割合H1/H2の範囲は、その目標とする鋳造速度の具体的な値、及びH1+H2の具体的な値に応じて、変化し得る。従って、コア高さ割合H1/H2の適切な範囲を設定する際には、実際の操業時の鋳造条件や、連続鋳造機1の構成等を考慮して、目標とする鋳造速度、及びH1+H2の値を適宜設定し、そのときのコア高さ割合H1/H2の適切な範囲を、以上説明した方法によって適宜求めればよい。   As described above, in the present embodiment, it is possible to secure the quality (surface quality and internal quality) of the slab that is equal to or higher than that of the conventional continuous casting at a lower speed even when the casting speed is increased. The range of the core height ratio H1/H2 can be changed according to the specific value of the target casting speed and the specific value of H1+H2. Therefore, when setting an appropriate range of the core height ratio H1/H2, the target casting speed and H1+H2 of H1+H2 should be considered in consideration of the casting conditions during actual operation, the configuration of the continuous casting machine 1, and the like. The value may be appropriately set, and an appropriate range of the core height ratio H1/H2 at that time may be appropriately obtained by the method described above.

後述の実施例を踏まえると、H1/H2は以下の数式(101)に示す関係を満たすことが好ましく、以下の数式(103)を満たすことがより好ましい。   Considering the examples described below, it is preferable that H1/H2 satisfy the relationship shown in the following expression (101), and more preferably the following expression (103).

Figure 2020078815
Figure 2020078815

(3.連続鋳造方法)
次に、上述した連続鋳造機1を用いた連続鋳造方法について説明する。本実施形態では、連続鋳造機1を用いて高張力鋼用の鋳片の連続鋳造を行う。なお、高張力鋼は、例えば引張強さが490MPa以上となる鋼材であるが、これに限定されない。ここで、引張強さは、JIS Z2241「金属材料引張試験方法」に準拠して測定される値である。すなわち、溶鋼2は、C:0.05質量%以上0.5%質量%以下、Si:0.005質量%以上2.0質量%以下、Mn:0.3質量%以上2.5質量%以下、P:0.01質量%以上0.05質量%以下、S:0.015質量%以下、N:0.005質量%以下からなる元素群を含む。さらに、溶鋼2は、任意成分として、Ti:0.003質量%以上0.2質量%以下、Nb:0.003質量%以上0.1質量%以下、V:0.002質量%以上0.1質量%以下、Cr:0.1質量%以上0.8質量%以下、Cu:0.1質量%以上0.6質量%以下、Mo:0.05質量%以上0.6質量%以下、B:0.0004質量%以上0.005質量%以下からなる元素群から選択されるいずれか1種以上を含んでいてもよい。ここで、各成分の質量%は、溶鋼2の総質量に対する質量%を意味するものとする。溶鋼の残部は鉄及び不可避的不純物である。
(3. Continuous casting method)
Next, a continuous casting method using the above continuous casting machine 1 will be described. In this embodiment, the continuous casting machine 1 is used to continuously cast a slab for high-strength steel. High-strength steel is a steel material having a tensile strength of 490 MPa or more, for example, but is not limited to this. Here, the tensile strength is a value measured according to JIS Z2241 "Metallic material tensile test method". That is, the molten steel 2 is C: 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, Si: 0.005% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mn: 0.3% by mass or more and 2.5% by mass or less. Hereinafter, an element group including P: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less, S: 0.015% by mass or less, and N: 0.005% by mass or less is included. Further, the molten steel 2 has, as optional components, Ti: 0.003 mass% or more and 0.2 mass% or less, Nb: 0.003 mass% or more and 0.1 mass% or less, V: 0.002 mass% or more and 0.1% or less. 1 mass% or less, Cr: 0.1 mass% or more and 0.8 mass% or less, Cu: 0.1 mass% or more and 0.6 mass% or less, Mo: 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less, B: It may contain any one or more selected from the element group consisting of 0.0004% by mass or more and 0.005% by mass or less. Here, the mass% of each component means the mass% with respect to the total mass of the molten steel 2. The balance of molten steel is iron and inevitable impurities.

(C:0.05質量%以上0.5%質量%以下)
Cは高張力鋼の強度を確保するために必要な元素で、その効果を得るため溶鋼2に0.05質量%以上添加する。一方、Cの含有量が0.5質量%を超えると溶接性の低下が顕著であるため、Cの含有量を0.5質量%以下とする。
(C: 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less)
C is an element necessary to secure the strength of the high-strength steel, and is added to molten steel 2 in an amount of 0.05 mass% or more in order to obtain the effect. On the other hand, if the C content exceeds 0.5 mass %, the weldability is significantly deteriorated, so the C content is set to 0.5 mass% or less.

(Si:0.005質量%以上2.0質量%以下)
Siは鋼を強化する作用があるため、高張力鋼の必要強度に応じて溶鋼2に添加される。Siの含有量は、0.005質量%以上となる。一方、Si含有量が多すぎると成形性が悪化するので、Siの含有量を2.0質量%以下とする。
(Si: 0.005 mass% or more and 2.0 mass% or less)
Since Si has the effect of strengthening the steel, it is added to the molten steel 2 depending on the required strength of the high-strength steel. The Si content is 0.005 mass% or more. On the other hand, if the Si content is too high, the formability deteriorates, so the Si content is set to 2.0% by mass or less.

(Mn:0.3質量%以上2.5質量%以下)
Mnは鋼を強化する作用があるため、高張力鋼の必要強度に応じて溶鋼2に0.3質量%以上添加する。一方、Mn含有量が多すぎると成形性が悪化し、合金コストも高価になるため、Mnの含有量を2.5質量%以下とする。
(Mn: 0.3 mass% or more and 2.5 mass% or less)
Since Mn has a function of strengthening steel, 0.3 mass% or more is added to the molten steel 2 depending on the required strength of the high-strength steel. On the other hand, if the Mn content is too large, the formability is deteriorated and the alloy cost becomes high. Therefore, the Mn content is set to 2.5 mass% or less.

(P:0.01質量%以上0.05質量%以下)
Pは鋼を強化する作用があるため、高張力鋼の必要強度に応じて溶鋼2に添加される。Pの含有量は0.01質量%以上となる。一方、Pの含有量が多すぎると粒界偏析による脆化が発生するため、Pの含有量を0.05質量%以下とする。
(P: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less)
Since P has the effect of strengthening the steel, it is added to the molten steel 2 according to the required strength of the high-strength steel. The content of P is 0.01% by mass or more. On the other hand, if the content of P is too large, embrittlement occurs due to the segregation of grain boundaries, so the content of P is set to 0.05% by mass or less.

(S:0.015質量%以下)
Sは不純物として鋼中に存在する。S含有量が多すぎると脆化の原因となるので少ないほど好ましく、Sの含有量が0.015%を超えると脆化が著しい。このため、Sの含有量を0.015質量%以下とする。
(S: 0.015 mass% or less)
S is present in steel as an impurity. If the S content is too large, it causes embrittlement, so the smaller the content, the better. If the S content exceeds 0.015%, the embrittlement becomes remarkable. Therefore, the content of S is set to 0.015 mass% or less.

(N:0.005質量%以下)
Nは成形性を低下させるので少ないほど好ましく、Nの含有量が0.005質量%を超えるとNの影響が著しくなる。このため、Nの含有量は0.005質量%以下とする。
(N: 0.005 mass% or less)
N is preferable because it lowers the moldability, and when the content of N exceeds 0.005 mass %, the effect of N becomes remarkable. Therefore, the content of N is set to 0.005 mass% or less.

(Ti:0.003質量%以上0.2質量%以下)
TiはCと結合して炭化物として析出することにより、高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じて溶鋼2に0.003質量%以上添加してもよい。一方、Tiの含有量が0.2質量%を超えると連続鋳造中にTiがパウダーと反応して異物となりやすくなる。このため、Ti含有量を0.2質量%以下とする。
(Ti: 0.003 mass% or more and 0.2 mass% or less)
Ti has the effect of increasing the strength of high-strength steel by combining with C and precipitating as carbide. Therefore, 0.003 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.2 mass %, Ti easily reacts with the powder during continuous casting to become foreign matter. Therefore, the Ti content is 0.2 mass% or less.

(Nb:0.003質量%以上0.1質量%以下)
NbはNbCとして析出することで高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じて溶鋼2に0.003質量%以上添加しても良い。一方、Nbの含有量が0.1質量%を超えると耐力を上昇させ伸びが低下するため成形性が悪化する。このため、Nbの含有量を0.1質量%以下とする。
(Nb: 0.003 mass% or more and 0.1 mass% or less)
Nb has the effect of increasing the strength of high-strength steel by precipitating as NbC. Therefore, 0.003 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, when the content of Nb exceeds 0.1% by mass, the yield strength is increased and the elongation is decreased, so that the formability is deteriorated. Therefore, the content of Nb is set to 0.1% by mass or less.

(V:0.002質量%以上0.1質量%以下)
VはCと結合して炭化物として析出することで高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じ溶鋼2に0.002質量%以上添加してもよい。一方、Vの含有量が0.1質量%を超えると鋳片の表面割れが顕著となる。このため、0.1質量%以下とする。
(V: 0.002 mass% or more and 0.1 mass% or less)
V has the effect of increasing the strength of high-strength steel by combining with C and precipitating as carbide. Therefore, 0.002 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, when the V content exceeds 0.1% by mass, surface cracking of the cast becomes significant. Therefore, the content is 0.1 mass% or less.

(Cr:0.1質量%以上0.8質量%以下)
Crは高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じ溶鋼2に0.1質量%以上添加してもよい。一方、Crの含有量が0.8質量%を超えるとその効果が飽和してくる。このため、Crの含有量を0.8質量%以下とする。
(Cr: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less)
Cr has the effect of increasing the strength of high-strength steel. Therefore, 0.1 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.8 mass %, the effect becomes saturated. Therefore, the content of Cr is set to 0.8% by mass or less.

(Cu:0.1質量%以上0.6質量%以下)
Cuは高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じ溶鋼2に0.1質量%以上添加してもよい。一方、Cuは希少金属であるためコストの観点からCuの含有量を0.6質量%以下とする。
(Cu: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less)
Cu has the effect of increasing the strength of high-strength steel. Therefore, 0.1 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, since Cu is a rare metal, the Cu content is set to 0.6 mass% or less from the viewpoint of cost.

(Mo:0.05質量%以上0.6質量%以下)
Moは高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じ溶鋼2に0.05質量%以上添加してもよい。一方、Moは希少金属であるためコストの観点からMoの含有量を0.6質量%以下とする。
(Mo: 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less)
Mo has the effect of increasing the strength of high-strength steel. Therefore, 0.05 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, since Mo is a rare metal, the Mo content is set to 0.6 mass% or less from the viewpoint of cost.

(B:0.0004質量%以上0.005質量%以下)
固溶Bは高張力鋼の強度を高める効果がある。そのため、必要に応じ溶鋼2に0.0004質量%以上添加してもよい。一方、Bの含有量が0.005質量%以上となると鋳片の表面割れが顕著となる。このため、Bの含有量を0.005質量%以下とする。
(B: 0.0004 mass% or more and 0.005 mass% or less)
Solid solution B has the effect of increasing the strength of high-strength steel. Therefore, 0.0004 mass% or more may be added to the molten steel 2 if necessary. On the other hand, when the B content is 0.005% by mass or more, surface cracking of the slab becomes significant. Therefore, the content of B is set to 0.005 mass% or less.

連続鋳造を行う際、電磁撹拌装置150(すなわち、電磁撹拌コア152)による交流磁場の磁束密度(以下、単に「電磁撹拌強度」とも称する)を0.05T以上0.2T以下とする。電磁撹拌強度が0.05T未満となる場合、撹拌流が不十分で溶鋼温度の均一化が図れない。このため、凝固シェルの不均一凝固が促進され、割れが発生する可能性がある。電磁撹拌強度が0.2Tより大きい場合、撹拌流による湯面変動が大きくなる。このため、凝固シェルの不均一凝固が促進され、割れが発生する可能性がある。このことから、電磁撹拌強度は0.05T以上0.2T以下が適正である。なお、特に断りが無い限り、電磁撹拌強度及び後述の電磁ブレーキ強度の単位「T」はテスラを意味するものとする。   When performing continuous casting, the magnetic flux density of the alternating magnetic field by the electromagnetic stirring device 150 (that is, the electromagnetic stirring core 152) (hereinafter, also simply referred to as “electromagnetic stirring strength”) is set to 0.05 T or more and 0.2 T or less. When the electromagnetic stirring strength is less than 0.05 T, the stirring flow is insufficient and the molten steel temperature cannot be made uniform. Therefore, uneven solidification of the solidified shell is promoted, and cracks may occur. When the electromagnetic stirring strength is larger than 0.2T, the fluctuation of the molten metal surface due to the stirring flow becomes large. Therefore, uneven solidification of the solidified shell is promoted, and cracks may occur. From this, it is appropriate that the electromagnetic stirring strength is 0.05 T or more and 0.2 T or less. Unless otherwise specified, the unit "T" of the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength, which will be described later, means Tesla.

一方、電磁ブレーキ装置160(すなわち、電磁ブレーキコア162)による静磁場の磁束密度(以下、単に「電磁ブレーキ強度」とも称する)を0.1T以上0.4T以下とする。電磁ブレーキ強度が0.1T未満となる場合、吐出流の制動が十分でなく、短辺側で発生する上昇流により湯面変動が起こる。このため、凝固シェルの不均一凝固が促進され、割れが発生する可能性がある。電磁ブレーキ強度が0.4Tより大きい場合、制動力が過大で吐出流がノズル近傍へ多く集まるため、ノズル近傍のシェル厚みが薄くなる可能性がある。すなわち、吐出流によって鋳片幅方向の凝固シェルの不均一凝固が促進され、割れが発生する可能性がある。さらに、吐出流が過度に制動されるので、幅方向中央での上昇流が形成される。この上昇流により、湯面変動が大きくなる。このため、凝固シェルの不均一凝固が促進され、割れが発生する可能性がある。このことから、電磁ブレーキ強度は0.1T以上0.4T以下が適正である。   On the other hand, the magnetic flux density of the static magnetic field by the electromagnetic brake device 160 (that is, the electromagnetic brake core 162) (hereinafter, also simply referred to as “electromagnetic brake strength”) is set to 0.1 T or more and 0.4 T or less. When the electromagnetic brake strength is less than 0.1T, the discharge flow is not sufficiently braked, and the molten metal level changes due to the upward flow generated on the short side. Therefore, uneven solidification of the solidified shell is promoted, and cracks may occur. When the electromagnetic brake strength is greater than 0.4T, the braking force is excessive and the discharge flow is concentrated in the vicinity of the nozzle, so that the shell thickness near the nozzle may be thin. That is, the discharge flow promotes non-uniform solidification of the solidified shell in the width direction of the slab, which may cause cracking. Further, since the discharge flow is excessively damped, an upward flow is formed at the center in the width direction. Due to this upward flow, the fluctuation of the molten metal level becomes large. Therefore, uneven solidification of the solidified shell is promoted, and cracks may occur. From this, it is appropriate that the electromagnetic brake strength is 0.1 T or more and 0.4 T or less.

ここで、電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度は、鋳型110を溶鋼の存在しない冷間状態として測定されたコア中心部(すなわち、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の中心部)の磁束密度である。なお、電磁撹拌コア152による磁場は交流磁界であるので、磁束密度の時間変化の最大値を電磁撹拌強度の値とする。なお、電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度と、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160への印加条件(電流、周波数)との相関は予め特定できるので、実際の操業では、各装置への印加条件を調整することで、電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度を調整すれば良い。   Here, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength are the magnetic flux densities of the core center portion (that is, the center portions of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162) measured in the cold state in which the molten steel does not exist in the mold 110. .. Since the magnetic field generated by the electromagnetic stirring core 152 is an alternating magnetic field, the maximum value of the temporal change in magnetic flux density is taken as the value of electromagnetic stirring strength. Note that the correlation between the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength and the application conditions (current, frequency) to the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic brake device 160 can be specified in advance, so in actual operation, the application conditions to each device can be changed. By adjusting, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength may be adjusted.

上記の操業条件以外は従来の連続鋳造方法と同様に連続鋳造を行えば良い。後述する実施例で示される通り、本実施形態による連続鋳造方法によれば、高張力鋼用の鋳片の生産性を高めた場合であっても、安定的に鋳片の品質を確保することが可能となる。なお、上述したように、溶鋼2中には、Nb、Ti、及びVのうち1種以上が含まれることがあり、この場合、鋳片の結晶粒界にNbC、TiN、またはVN等の介在物が多く析出する。このような介在物が結晶粒界に析出した場合、結晶粒界に応力が集中し、割れが発生する可能性がある。なお、このような割れは、鋼の脆化温度域において歪みが加わることで発生する。そこで、溶鋼2にNb、Ti、及びVのうち1種以上が含まれる場合、曲げ、矯正時の鋳片温度を二次冷却時に調整すればよい。これにより、割れを抑制することができる。   Continuous casting may be performed in the same manner as the conventional continuous casting method except for the above operating conditions. As shown in Examples described later, according to the continuous casting method according to the present embodiment, even if the productivity of the slab for high-strength steel is enhanced, the quality of the slab is stably ensured. Is possible. As described above, the molten steel 2 may contain one or more of Nb, Ti, and V. In this case, NbC, TiN, VN, or the like intervenes in the crystal grain boundaries of the slab. A lot of things are deposited. When such inclusions precipitate at the crystal grain boundaries, stress may concentrate at the crystal grain boundaries and cracks may occur. It should be noted that such cracking occurs when strain is applied in the embrittlement temperature range of steel. Therefore, when the molten steel 2 contains one or more of Nb, Ti, and V, the slab temperature during bending and straightening may be adjusted during secondary cooling. Thereby, cracking can be suppressed.

本実施形態による鋳型設備10を連続鋳造に適用することにより鋳造速度を増加させても鋳片の表面品質が確保され得ることを確認するために、数値解析シミュレーションを行った。当該数値解析シミュレーションでは、図2〜図5を参照して説明した本実施形態に係る電磁力発生装置170が設置された鋳型設備10を模した計算モデルを作成し、連続鋳造中における溶鋼内の当該溶鋼及びArガス気泡の挙動を計算した。数値解析シミュレーションの条件は以下の通りである。なお、実施例2も同様の条件で数値解析シミュレーションを行った。   A numerical analysis simulation was performed in order to confirm that the surface quality of the slab can be ensured even if the casting speed is increased by applying the mold equipment 10 according to the present embodiment to continuous casting. In the numerical analysis simulation, a calculation model imitating the mold equipment 10 in which the electromagnetic force generator 170 according to the present embodiment described with reference to FIGS. The behavior of the molten steel and Ar gas bubbles was calculated. The conditions of the numerical analysis simulation are as follows. In addition, also in Example 2, a numerical analysis simulation was performed under the same conditions.

(数値解析シミュレーションの条件)
電磁撹拌装置の電磁撹拌コアの幅W1:1900mm
電磁撹拌装置の電流印加条件:680A、3.0Hz
電磁撹拌装置のコイルの巻き数:20ターン
電磁ブレーキ装置の電磁ブレーキコアの幅W2:500mm
電磁ブレーキ装置の電磁ブレーキコア間の距離W3:350mm
電磁ブレーキ装置の電流印加条件:900A
電磁ブレーキ装置のコイルの巻き数:120ターン
鋳造速度:1.4m/min又は2.0m/min
鋳型幅:1600mm
鋳型厚み:250mm
Arガスの吹き込み量:5NL/min
(Conditions for numerical analysis simulation)
Width W1 of the electromagnetic stirring core of the electromagnetic stirring device: 1900 mm
Current application condition of electromagnetic stirring device: 680 A, 3.0 Hz
Number of windings of coil of electromagnetic stirrer: 20 turns Width of electromagnetic brake core of electromagnetic brake device W2: 500 mm
Distance W3 between the electromagnetic brake cores of the electromagnetic brake device: 350 mm
Current application condition of electromagnetic brake device: 900A
Number of turns of coil of electromagnetic brake device: 120 turns Casting speed: 1.4 m/min or 2.0 m/min
Mold width: 1600 mm
Mold thickness: 250 mm
Blow-in amount of Ar gas: 5 NL/min

表面品質の評価では、上記の条件の下で流体シミュレーションを行い、連続鋳造機1の溶鋼中における溶鋼の流速、溶鋼の凝固速度、及びArガス気泡の分布を計算し、凝固シェルに捕捉されるArガス気泡を評価した。具体的には、Arガス気泡が凝固シェルに捕捉される確率Pを、下記数式(6)に示す関数によって算出した。ここで、Cは定数、Uは凝固界面における溶鋼流速である。 In the evaluation of the surface quality, a fluid simulation is performed under the above conditions, the flow rate of molten steel in the molten steel of the continuous casting machine 1, the solidification rate of the molten steel, and the distribution of Ar gas bubbles are calculated and trapped in the solidified shell. Ar gas bubbles were evaluated. Specifically, the probability P g of Ar gas bubbles being trapped in the solidified shell was calculated by the function shown in the following mathematical expression (6). Here, C 0 is a constant and U is the molten steel flow velocity at the solidification interface.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

また、このときのArガス気泡が凝固シェルに捕捉される速度ηを、下記数式(7)を用いて算出した。ここで、nは凝固シェル界面におけるArガス気泡の個数密度、Rは凝固シェルの凝固速度である。 Further, the rate η g at which the Ar gas bubbles were captured by the solidified shell at this time was calculated using the following mathematical expression (7). Here, n g is the number density of the Ar gas bubbles in the solidified shell interface, the R s is the solidification speed of the solidified shell.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

そして、凝固シェル中のArガス気泡の個数密度Sを、下記数式(8)を用いて算出した。ここで、Uは凝固シェルの鋳片の引き抜き方向への移動速度である。 Then, the number density S g of Ar gas bubbles in the solidified shell was calculated using the following mathematical expression (8). Here, U s is the moving speed of the solidified shell in the drawing direction of the cast piece.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

上記数式(8)から算出された、凝固シェル内のArガス気泡の個数密度Sを時間平均して、鋳片表層から4mmの範囲内に捕捉される直径1mmのArガス気泡の個数をピンホール指数として算出した。ピンホール指数が小さいほど、鋳片の表面品質が高いと言える。なお、以上説明した数値解析シミュレーションによる鋳片の表面品質の評価方法の詳細については、本願出願人による先行出願である特開2015−157309号公報を参照することができる。 The number density S g of Ar gas bubbles in the solidified shell calculated from the above formula (8) is time-averaged, and the number of Ar gas bubbles with a diameter of 1 mm captured within a range of 4 mm from the surface layer of the slab is pinned. It was calculated as a Hall index. It can be said that the smaller the pinhole index, the higher the surface quality of the slab. For details of the method for evaluating the surface quality of a cast piece by the numerical analysis simulation described above, reference can be made to JP-A-2015-157309, which is a prior application by the applicant of the present application.

なお、表面品質の評価においては、電磁撹拌コア152の高さH1及び電磁ブレーキコア162の高さH2については、上記数式(2)に示す関係性を踏まえて、H1+H2=500mmとなるような、下記表1に示す8通りの組み合わせでシミュレーションを行った。   In the evaluation of the surface quality, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 are set to H1+H2=500 mm in consideration of the relationship shown in the above formula (2). The simulation was performed with eight combinations shown in Table 1 below.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

また、比較のために、従来の連続鋳造方法の一例として、電磁撹拌装置150のみが設置された場合における鋳片の表面品質についても評価した。評価対象とした従来の連続鋳造方法は、図2〜図5に示す鋳型設備10において電磁ブレーキ装置160が取り除かれたものを用いた連続鋳造方法に対応する。また、当該従来の連続鋳造方法についての計算では、電磁撹拌コア152の高さH1は250mmで固定した。従来の連続鋳造方法については、電磁ブレーキ装置160が設置されないこと及び電磁撹拌コア162の高さH1を250mmで固定したこと以外は、以上説明した計算方法と同様の方法によって、ピンホール指数を計算した。   In addition, for comparison, as an example of the conventional continuous casting method, the surface quality of the slab when only the electromagnetic stirring device 150 is installed was also evaluated. The conventional continuous casting method used as the evaluation target corresponds to the continuous casting method using the mold equipment 10 shown in FIGS. 2 to 5 from which the electromagnetic brake device 160 is removed. Moreover, in the calculation of the conventional continuous casting method, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 was fixed at 250 mm. Regarding the conventional continuous casting method, the pinhole index is calculated by the same method as the above-described calculation method except that the electromagnetic brake device 160 is not installed and the height H1 of the electromagnetic stirring core 162 is fixed at 250 mm. did.

表面品質についての数値解析シミュレーション結果を、図8及び図9に示す。図8は、数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度が1.4m/minである場合における、コア高さ割合H1/H2とピンホール指数との関係を示すグラフ図である。図9は、数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度が2.0m/minである場合における、コア高さ割合H1/H2とピンホール指数との関係を示すグラフ図である。図8及び図9では、横軸にコア高さ割合H1/H2を取り、縦軸にピンホール指数を取り、両者の関係をプロットしている。また、図8及び図9では、上記の従来の連続鋳造方法におけるピンホール指数の値を、横軸に平行な破線の直線で示している。   Numerical analysis simulation results for surface quality are shown in FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the core height ratio H1/H2 and the pinhole index obtained by the numerical analysis simulation when the casting speed is 1.4 m/min. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the core height ratio H1/H2 and the pinhole index, obtained by the numerical analysis simulation, when the casting speed is 2.0 m/min. In FIGS. 8 and 9, the horizontal axis represents the core height ratio H1/H2 and the vertical axis represents the pinhole index, and the relationship between the two is plotted. Further, in FIG. 8 and FIG. 9, the value of the pinhole index in the above-mentioned conventional continuous casting method is shown by a broken straight line parallel to the horizontal axis.

図8を参照すると、鋳造速度が1.4m/minである場合には、従来の連続鋳造方法におけるピンホール指数は40程度である。一方、本実施形態に係る連続鋳造方法においては、コア高さ割合H1/H2が0.82以上である場合には、従来の連続鋳造方法と同等以下のピンホール指数が得られている。特に、コア高さ割合H1/H2が1.0以上になると、ピンホール指数が従来の連続鋳造方法よりも低下する。そして、ピンホール指数は、コア高さ割合H1/H2の値が大きくなるほど低下する。すなわち、電磁撹拌コア152の高さH1が、電磁ブレーキコア162の高さH2に対して大きくなるほど、ピンホール指数が低下し、鋳片3の表面品質は良化すると考えられる。   Referring to FIG. 8, when the casting speed is 1.4 m/min, the pinhole index in the conventional continuous casting method is about 40. On the other hand, in the continuous casting method according to the present embodiment, when the core height ratio H1/H2 is 0.82 or more, a pinhole index equal to or less than that of the conventional continuous casting method is obtained. In particular, when the core height ratio H1/H2 becomes 1.0 or more, the pinhole index becomes lower than that in the conventional continuous casting method. The pinhole index decreases as the core height ratio H1/H2 increases. That is, it is considered that as the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 becomes larger than the height H2 of the electromagnetic brake core 162, the pinhole index decreases and the surface quality of the cast slab 3 improves.

図9を参照すると、鋳造速度を2.0m/minまで増加させた場合には、従来の連続鋳造方法におけるピンホール指数は80程度まで悪化する。一方、本実施形態に係る連続鋳造方法において、コア高さ割合H1/H2が約0.70〜約2.70である場合には、ピンホール指数が従来の連続鋳造方法と同等以下にまで低下する。特に、コア高さ割合H1/H2が約1.0〜約1.5である場合には、ピンホール指数が40程度まで低減しており、鋳造速度を2.0m/minまで増加させた場合であっても、従来の連続鋳造方法によって鋳造速度1.4m/minで連続鋳造を行った場合と同等の表面品質を得ることができることが分かる。   Referring to FIG. 9, when the casting speed is increased to 2.0 m/min, the pinhole index in the conventional continuous casting method deteriorates to about 80. On the other hand, in the continuous casting method according to the present embodiment, when the core height ratio H1/H2 is about 0.70 to about 2.70, the pinhole index decreases to the same level as or lower than that of the conventional continuous casting method. To do. Especially, when the core height ratio H1/H2 is about 1.0 to about 1.5, the pinhole index is reduced to about 40, and the casting speed is increased to 2.0 m/min. However, it can be seen that even with the conventional continuous casting method, it is possible to obtain the same surface quality as in the case where continuous casting is performed at a casting speed of 1.4 m/min.

以上の結果から、上記数値解析シミュレーション条件に対応する鋳造条件において、コア高さ割合H1/H2を約0.70〜約2.70の間のいずれかの値にすれば、少なくとも鋳造速度1.4m/min〜2.0m/minでの連続鋳造において、従来の連続鋳造方法と同等以上の鋳片の表面品質を確保することが可能になることが分かった。特に、コア高さ割合H1/H2を約1.0〜約1.5にすれば、鋳造速度を2.0m/minまで増加させた場合であっても、従来のより低速(具体的には、鋳造速度1.4m/min)での連続鋳造方法と同等以上の鋳片の表面品質を確保することが可能になることが分かった。   From the above results, under the casting conditions corresponding to the above numerical analysis simulation conditions, if the core height ratio H1/H2 is set to any value between about 0.70 and about 2.70, at least the casting speed 1. It has been found that in continuous casting at 4 m/min to 2.0 m/min, it is possible to secure the surface quality of the slab that is equal to or higher than that of the conventional continuous casting method. In particular, if the core height ratio H1/H2 is set to about 1.0 to about 1.5, even if the casting speed is increased to 2.0 m/min, a lower speed than the conventional one (specifically, It was found that it is possible to secure the surface quality of the slab that is equal to or higher than that of the continuous casting method at a casting speed of 1.4 m/min).

本実施形態による鋳型設備10を連続鋳造に適用することにより鋳造速度を増加させても鋳片の内質が確保され得ることを確認するために、数値解析シミュレーションを行った。内質については、上述した表面品質の評価時と同様のシミュレーション方法において、Ar気泡ではなく、鋳片の代表的な不純物介在物であるアルミナが、当該鋳片に残存する値を評価した。具体的には、垂直曲げ式の連続鋳造機1を仮定し、連続鋳造中におけるアルミナ粒子の挙動をシミュレーションによって解析し、その垂直部より下方まで沈降するアルミナ粒子はそのまま鋳片に残留するとみなして、鋳片の所定の体積中のアルミナ粒子の個数を内質指数として算出した。この際、連続鋳造機1の垂直部長さを3mとした。また、アルミナ粒子の直径は0.4mmとし、アルミナ粒子の比重は3990kg/mとした。内質指数が小さいほど、鋳片の内質が高いと言える。 A numerical analysis simulation was performed in order to confirm that the internal quality of the slab can be ensured even if the casting speed is increased by applying the mold facility 10 according to the present embodiment to continuous casting. Regarding the internal quality, a value similar to the above-described simulation method used for evaluating the surface quality was evaluated by the same simulation method as that used for evaluating the surface quality, but the value of alumina, which is a typical impurity inclusion in the slab, remaining in the slab. Specifically, assuming a vertical bending type continuous casting machine 1, the behavior of alumina particles during continuous casting is analyzed by simulation, and it is considered that the alumina particles settled below the vertical portion remain in the slab as they are. The number of alumina particles in a predetermined volume of the slab was calculated as the internal quality index. At this time, the vertical length of the continuous casting machine 1 was set to 3 m. The diameter of the alumina particles was 0.4 mm, and the specific gravity of the alumina particles was 3990 kg/m 3 . It can be said that the smaller the quality index, the higher the quality of the slab.

なお、内質の評価においては、電磁撹拌コアの高さH1及び電磁ブレーキコアの高さH2については、上記数式(2)に示す関係性を踏まえて、H1+H2=450mmとなるような、下記表2に示す4通りの組み合わせでシミュレーションを行った。   In the evaluation of the internal quality, regarding the height H1 of the electromagnetic stirring core and the height H2 of the electromagnetic brake core, H1+H2=450 mm as shown in the following table in consideration of the relationship shown in the above mathematical expression (2). The simulation was performed with four combinations shown in 2.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

また、内質についても、比較のために、従来の連続鋳造方法の一例として、電磁撹拌装置150のみが設置された場合における内質についても評価した。評価対象とした従来の連続鋳造方法は、上述した表面品質の評価時と同様に、図2〜図5に示す本実施形態に係る鋳型設備10において電磁ブレーキ装置160が取り除かれたものを用いた連続鋳造方法である。また、電磁撹拌装置150の電磁撹拌コア152の高さH1は250mmに固定している。   In addition, regarding the internal quality, for comparison, the internal quality in the case where only the electromagnetic stirring device 150 was installed was also evaluated as an example of a conventional continuous casting method. As the conventional continuous casting method used as the evaluation target, the one in which the electromagnetic brake device 160 is removed in the mold equipment 10 according to the present embodiment shown in FIGS. It is a continuous casting method. Further, the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 of the electromagnetic stirring device 150 is fixed to 250 mm.

内質についての数値解析シミュレーション結果を、図10に示す。図10は、数値解析シミュレーションによって得られた、鋳造速度と内質指数との関係を示すグラフ図である。図10では、横軸に鋳造速度を取り、縦軸に内質指数を取り、上記表2に示す各コア高さ割合H1/H2の値に対応する、鋳造速度及び内質指数の関係をプロットしている。また、図10では、上記の従来の連続鋳造方法による結果を併せてプロットしている。   FIG. 10 shows the result of numerical analysis simulation for the inner quality. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the casting speed and the internal quality index, which is obtained by the numerical analysis simulation. In FIG. 10, the horizontal axis represents the casting speed and the vertical axis represents the internal quality index. The relationship between the casting speed and the internal quality index corresponding to the core height ratios H1/H2 shown in Table 2 above is plotted. is doing. Moreover, in FIG. 10, the result by the above-mentioned conventional continuous casting method is also plotted together.

図10を参照すると、従来の連続鋳造方法では、一般的な鋳造速度1.4m/minの場合における内質指数は約40であり、当該内質指数は、鋳造速度が増加するにつれて著しく増加している(すなわち、鋳造速度が増加するにつれて鋳片の内質が著しく悪化している)。   Referring to FIG. 10, in the conventional continuous casting method, the internal quality index at a general casting speed of 1.4 m/min is about 40, and the internal quality index significantly increases as the casting speed increases. (Ie, the internal quality of the slab is significantly deteriorated as the casting speed is increased).

一方、本実施形態に係る連続鋳造方法では、コア高さ割合H1/H2が1.5以下である場合には、鋳造速度を2.0m/min程度まで増加させても、内質指数が40よりも小さく抑えられており、従来の連続鋳造方法において鋳造速度が1.4m/minである場合よりも良好な内質を得ることができる。コア高さ割合H1/H2が2.0の場合でも、鋳造速度が2.4m/minの場合には,内質指数が約60であり、従来の連続鋳造方法において鋳造速度が1.6m/minである場合と同等の内質が確保できる。以上の結果から、鋳造速度を高速にしても従来と同等以下の鋳片の内質を確保するためには、コア高さ割合H1/H2を2.0以下、より好ましくは1.5以下とすればよい。   On the other hand, in the continuous casting method according to the present embodiment, when the core height ratio H1/H2 is 1.5 or less, the internal quality index is 40 even if the casting speed is increased to about 2.0 m/min. It is suppressed to be smaller than that of the conventional continuous casting method, and it is possible to obtain a better internal quality than in the case where the casting speed is 1.4 m/min in the conventional continuous casting method. Even when the core height ratio H1/H2 is 2.0, the internal quality index is about 60 when the casting speed is 2.4 m/min, and the casting speed is 1.6 m/min in the conventional continuous casting method. It is possible to secure the same internal quality as in the case of min. From the above results, the core height ratio H1/H2 is set to 2.0 or less, and more preferably 1.5 or less in order to secure the internal quality of the cast slab that is equal to or lower than the conventional value even if the casting speed is high. do it.

以上の結果から、上記数値解析シミュレーション条件に対応する鋳造条件において、コア高さ割合H1/H2を約1.5以下のいずれかの値にすれば、鋳造速度2.0m/minでの連続鋳造において、鋳造速度1.4m/minでの従来の連続鋳造方法と同等以下の鋳片の内質を確保することが可能になることが分かった。また、コア高さ割合H1/H2を約2.0以下のいずれかの値にすれば、鋳造速度2.4m/minでの連続鋳造において、鋳造速度1.6m/minでの従来の連続鋳造方法と同等以下の鋳片の内質を確保することが可能になることが分かった。   From the above results, under the casting conditions corresponding to the numerical analysis simulation conditions, if the core height ratio H1/H2 is set to any value of about 1.5 or less, continuous casting at a casting speed of 2.0 m/min In the above, it was found that it is possible to secure the internal quality of the slab that is equal to or lower than that of the conventional continuous casting method at a casting speed of 1.4 m/min. Further, if the core height ratio H1/H2 is set to any value of about 2.0 or less, in continuous casting at a casting speed of 2.4 m/min, conventional continuous casting at a casting speed of 1.6 m/min will be performed. It has been found that it is possible to secure the internal quality of the slab that is equal to or less than the method.

本実施形態の効果を更に確認するために、実機試験を行った。当該実機試験では、実際に操業に用いている連続鋳造機に、図2〜図5を参照して説明した本実施形態に係る電磁力発生装置170を設置し、当該連続鋳造機1を用いて、コア高さ割合H1/H2、及び鋳造速度を様々に変化させながら、実際に連続鋳造を行った。鋳型110は銅製水冷式(水冷銅鋳型)で高さ(鋳型の上端から下端までの長さ)が900mmであり、矩形断面を有する。連続鋳造機1は垂直曲げ式とした。二次冷却の比水量は1.5〜2.5L/kg−steelとした。浸漬ノズル6のアルゴンガスの吹き込み量は7NL/minとした。電磁撹拌コア152の上端を鋳型の上端から100mmの位置に配置し、電磁ブレーキコア162の上端を電磁撹拌コアの下端から150mmの位置に配置した。そして、鋳造された鋳片の表面品質及び内質を目視及び超音波探傷検査によってそれぞれ調査した。具体的には、鋳片表面を探傷可能なように平滑に研削し(1−2mm程度)、表面に存在する気泡欠陥や介在物欠陥を目視で調査した。また、超音波探傷検査では、鋳片の表面から厚み中心に向かった超音波のエコーから気泡欠陥や介在物欠陥を検出した。また、比較のため、電磁撹拌装置のみを設置した従来の連続鋳造方法についても、連続鋳造を行い、その鋳片の品質を同様の方法によって調査した。従来の連続鋳造方法は、上述した数値解析シミュレーション時と同様に、図2〜図5に示す本実施形態に係る鋳型設備10において電磁ブレーキ装置160が取り除かれたものを用いた連続鋳造方法である。また、従来の連続鋳造方法における鋳造速度は1.4m/min、電磁撹拌装置150の電磁撹拌コア152の高さH1は200mmとした。   In order to further confirm the effect of this embodiment, an actual machine test was conducted. In the actual machine test, the electromagnetic force generator 170 according to the present embodiment described with reference to FIGS. 2 to 5 is installed in the continuous casting machine actually used for the operation, and the continuous casting machine 1 is used. , The core height ratio H1/H2, and the casting speed were variously changed, and continuous casting was actually performed. The mold 110 is a copper water-cooled type (water-cooled copper mold), has a height (the length from the upper end to the lower end of the mold) of 900 mm, and has a rectangular cross section. The continuous casting machine 1 was a vertical bending type. The specific water amount for secondary cooling was set to 1.5 to 2.5 L/kg-steel. The amount of argon gas blown into the immersion nozzle 6 was set to 7 NL/min. The upper end of the electromagnetic stirring core 152 was placed 100 mm from the upper end of the mold, and the upper end of the electromagnetic brake core 162 was placed 150 mm from the lower end of the electromagnetic stirring core. Then, the surface quality and internal quality of the cast slab were examined by visual inspection and ultrasonic flaw detection, respectively. Specifically, the surface of the slab was ground smoothly so as to allow flaw detection (about 1-2 mm), and bubble defects and inclusion defects existing on the surface were visually inspected. Also, in the ultrasonic flaw detection, bubble defects and inclusion defects were detected from the echo of the ultrasonic waves directed from the surface of the slab toward the center of thickness. Further, for comparison, continuous casting was also performed for the conventional continuous casting method in which only an electromagnetic stirring device was installed, and the quality of the cast piece was investigated by the same method. The conventional continuous casting method is a continuous casting method using the mold equipment 10 according to the present embodiment shown in FIGS. 2 to 5 from which the electromagnetic brake device 160 is removed, as in the case of the numerical analysis simulation described above. .. Further, the casting speed in the conventional continuous casting method was 1.4 m/min, and the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 of the electromagnetic stirring device 150 was 200 mm.

また、浸漬ノズルについては、本実施形態及び従来の連続鋳造方法とも、その吐出孔が下向き45°のものを用い、吐出孔上端の溶鋼湯面からの深さは270mmとした。   As for the immersion nozzle, both in the present embodiment and in the conventional continuous casting method, the discharge hole used had a downward angle of 45°, and the depth from the molten steel surface at the upper end of the discharge hole was 270 mm.

結果を、下記表3に示す。表3では、鋳片の品質については、従来の連続鋳造方法における品質を基準として、当該従来の連続鋳造方法よりも良い品質(つまり、欠陥が少ない)が得られた場合には「○」、当該従来の連続鋳造方法と同程度の品質(つまり、欠陥の数が同程度)が得られた場合には「△」、当該従来の連続鋳造方法よりも悪い品質(つまり、欠陥の数が多い)が得られた場合には「×」を付すことにより表現している。   The results are shown in Table 3 below. In Table 3, with respect to the quality of the slab, when the quality (that is, the number of defects) obtained is better than that of the conventional continuous casting method on the basis of the quality of the conventional continuous casting method, "○", If a quality comparable to the conventional continuous casting method (that is, the number of defects is similar) is obtained, it is “△”, and a quality worse than that of the conventional continuous casting method (that is, the number of defects is large). ) Is obtained, it is expressed by adding "x".

Figure 2020078815
Figure 2020078815

本実施例では、鋳造速度を2.0m/minまで増加させた場合であっても、従来のより低速(具体的には、鋳造速度1.6m/min)での連続鋳造方法よりも優れた鋳片の品質(表面品質及び内質)を確保することが可能なコア高さ割合H1/H2の範囲を調査した。表3に示す結果から、上記実機試験に対応する鋳造条件においては、コア高さ割合H1/H2の値を約0.80〜約2.33にすることにより、鋳造速度を2.0m/minまで増加させた場合であっても、より低速での従来の連続鋳造方法よりも優れた鋳片の品質を確保することが可能になることが分かった。換言すれば、本実施例の結果から、本発明を適用し、コア高さ割合H1/H2の値を約0.80〜約2.33にすることにより、鋳片の品質を確保しつつ、鋳造速度を2.0m/minまで増加させ、生産性を向上させることが可能になることが示された。また、同様に、表3に示す結果から、上記実機試験に対応する鋳造条件においては、コア高さ割合H1/H2の値を約1.00〜約2.00にすることにより、鋳造速度を2.2m/minまで増加させた場合であっても、より低速での従来の連続鋳造方法よりも優れた鋳片の品質を確保することが可能になることが分かった。   In this example, even when the casting speed was increased to 2.0 m/min, it was superior to the conventional continuous casting method at a lower speed (specifically, the casting speed was 1.6 m/min). The range of the core height ratio H1/H2 that can secure the quality (surface quality and internal quality) of the cast piece was investigated. From the results shown in Table 3, under the casting conditions corresponding to the actual machine test, the casting speed was 2.0 m/min by setting the value of the core height ratio H1/H2 to about 0.80 to about 2.33. It has been found that it is possible to ensure a better quality of the slab than that of the conventional continuous casting method at a lower speed even when it is increased. In other words, from the results of this example, the present invention is applied, and the value of the core height ratio H1/H2 is set to about 0.80 to about 2.33, while ensuring the quality of the slab, It was shown that it is possible to increase the casting speed to 2.0 m/min and improve the productivity. Similarly, from the results shown in Table 3, under the casting conditions corresponding to the actual machine test, by setting the value of the core height ratio H1/H2 to about 1.00 to about 2.00, the casting speed was It has been found that even when the speed is increased to 2.2 m/min, it becomes possible to secure the quality of the ingot which is superior to the conventional continuous casting method at a lower speed.

実施例4では、高張力鋼の連続鋳造方法に関する実機試験を行った。当該実機試験では、実際に操業に用いている連続鋳造機に、図2〜図5を参照して説明した本実施形態に係る電磁力発生装置170を設置し、当該連続鋳造機1を用いて、電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度等を様々に変更して高張力鋼の連続鋳造を行った。ここで、鋳型は銅製水冷式(水冷銅鋳型)で高さ(鋳型の上端から下端までの長さ)が900mmの矩形断面を有する。連続鋳造機1の形式は垂直曲げ式とした。Cの質量%が0.12〜0.17質量%、Siの質量%が0.1〜0.2質量%、Mnの質量%が0.5〜0.8質量%、Pの質量%が0.02〜0.025%、Sの質量%が0.007〜0.009質量%、Nの質量%が0.002〜0.0035質量%、Tiの質量%が0.01%〜0.02質量%、Nbの質量%が0.01〜0.02質量%、残部が鉄及び不可避的不純物となる溶鋼を用いた。二次冷却の比水量は1.5〜2.5L/kg−steelとした。浸漬ノズルのアルゴンガスの吹き込み量は7NL/minとした。電磁撹拌コア152の上端を鋳型110の上端から100mmの位置に配置し、電磁撹拌コア152の高さH1は250mmとした。電磁ブレーキコア162の上端を鋳型110の上端から500mmの位置に配置し、電磁ブレーキコア162の高さH2は200mmとした。したがって、コア高さ割合H1/H2は、250/200=1.25となり、数式(101)の条件を満たす。   In Example 4, an actual machine test was performed on a continuous casting method for high-strength steel. In the actual machine test, the electromagnetic force generator 170 according to the present embodiment described with reference to FIGS. 2 to 5 is installed in the continuous casting machine which is actually used for the operation, and the continuous casting machine 1 is used. The high-strength steel was continuously cast by changing the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength. Here, the mold is a copper water-cooled type (water-cooled copper mold) and has a rectangular cross section with a height (the length from the upper end to the lower end of the mold) of 900 mm. The type of the continuous casting machine 1 was a vertical bending type. The mass% of C is 0.12 to 0.17 mass%, the mass% of Si is 0.1 to 0.2 mass%, the mass% of Mn is 0.5 to 0.8 mass%, and the mass% of P is 0.02-0.025%, S mass% is 0.007-0.009 mass%, N mass% is 0.002-0.0035 mass%, Ti mass% is 0.01%-0. The molten steel used was 0.02 mass%, Nb mass% was 0.01 to 0.02 mass%, and the balance was iron and unavoidable impurities. The specific water amount of the secondary cooling was set to 1.5 to 2.5 L/kg-steel. The amount of argon gas blown into the immersion nozzle was 7 NL/min. The upper end of the electromagnetic stirring core 152 was arranged at a position 100 mm from the upper end of the mold 110, and the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 was set to 250 mm. The upper end of the electromagnetic brake core 162 was arranged at a position of 500 mm from the upper end of the mold 110, and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 was 200 mm. Therefore, the core height ratio H1/H2 is 250/200=1.25, which satisfies the condition of Expression (101).

さらに、連続鋳造後の鋳片を冷間で目視観察し、鋳片表面の割れの有無を調査した。割れがなければ◎、圧延時に疵にならない軽微な割れがある場合は○、圧延時に疵となる割れがあるが手入れ可能な場合は△、圧延時に疵となる割れが多数あり手入れできない場合は×と分類した。   Furthermore, the slab after continuous casting was visually observed in the cold, and the presence or absence of cracks on the surface of the slab was investigated. If there is no crack, ◎, if there is a minor crack that does not cause a flaw during rolling, ○, if there is a crack that causes a flaw during rolling but is maintainable, △; Classified as.

(発明例1)
発明例1は、以下の各発明例、比較例のベースとなるものである。発明例1では、鋳片厚み、鋳片幅を薄板向け連鋳機で一般的なサイズである250mm厚、1250mm幅とした。鋳造速度は、湯面変動が鋳片の表面割れに影響を及ぼし始める1.5m/minとした。電磁撹拌強度、電磁ブレーキ強度はあらかじめ実施した流動解析(実施例1に示した数値解析シミュレーション。条件も実施例1と同様とした)を基に設定し、鋳型内の湯面変動および温度変動が小さくなる条件である電磁撹拌強度0.1T、電磁ブレーキ強度0.15Tとした。電磁ブレーキコア数(すなわち、長辺面に対向する磁極の数)は、吐出孔付近の静磁場強度を効果的に小さくできる2個(長辺面の片面あたり2個。すなわち、両面で2対)とした。これらの条件はいずれも本実施形態の範囲内であり、鋳片の表面割れも無かった。
(Invention Example 1)
Invention Example 1 is the basis of the following invention examples and comparative examples. In Inventive Example 1, the cast piece thickness and cast piece width were set to 250 mm thickness and 1250 mm width, which are general sizes in a continuous casting machine for thin plates. The casting speed was set to 1.5 m/min when fluctuations in the molten metal surface began to affect the surface cracks of the slab. The electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were set on the basis of the flow analysis (the numerical analysis simulation shown in Example 1; the conditions were the same as in Example 1) performed in advance, and fluctuations in the molten metal level and temperature in the mold were determined. The electromagnetic stirring strength of 0.1 T and the electromagnetic brake strength of 0.15 T, which are the conditions to be small, were set. The number of electromagnetic brake cores (that is, the number of magnetic poles facing the long side surface) is two (two per one side of the long side surface, that is, two pairs on both sides) that can effectively reduce the static magnetic field strength near the discharge hole. ). All of these conditions were within the range of the present embodiment, and there was no surface crack of the slab.

(発明例2)
発明例2では、発明例1に対し鋳片幅を大きくし、電磁撹拌および電磁ブレーキ強度を発明例1と同様とした。発明例2の条件は、スループットの増大により湯面変動が大きくなる条件であるが、鋳片の表面割れはなかった。
(Invention Example 2)
In Invention Example 2, the slab width was made larger than that in Invention Example 1, and the electromagnetic stirring and the electromagnetic brake strength were the same as in Invention Example 1. The condition of Inventive Example 2 is a condition in which the fluctuation of the molten metal surface becomes large as the throughput increases, but there was no surface cracking of the cast slab.

(発明例3)
発明例3では、発明例1に対し電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲内で共に大きくした。発明例3では、発明例1よりも電磁撹拌による湯面変動と電磁ブレーキによる温度変動がやや大きくなっており、軽微な割れが見られたが圧延には影響ないレベルであった。
(Invention Example 3)
In Invention Example 3, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were both increased within the range of the present embodiment as compared with Invention Example 1. In Invention Example 3, the fluctuations in the molten metal surface due to electromagnetic stirring and the fluctuations in temperature due to the electromagnetic brake were slightly larger than those in Invention Example 1, and slight cracks were observed, but at a level that does not affect rolling.

(発明例4)
発明例4では、発明例1に対し電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲内で共に小さくした。発明例4では、吐出流の影響により湯面変動がやや大きくなり軽微な割れが見られたが、圧延には影響のないレベルであった。
(Invention Example 4)
In Invention Example 4, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were both reduced within the range of the present embodiment as compared with Invention Example 1. In Invention Example 4, the fluctuation of the molten metal surface was slightly increased due to the influence of the discharge flow and slight cracks were seen, but the level was not affected by rolling.

(発明例5)
発明例5では、発明例1に比べ鋳造速度が大きくした。さらに、本実施形態の範囲内で電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を強くした。発明例5ではスループットが増加しているが、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を高めることにより湯面変動および温度変動は抑制されており、表面割れは見られなかった。
(Invention Example 5)
Inventive Example 5 has a higher casting speed than Inventive Example 1. Further, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were increased within the range of this embodiment. Although the throughput was increased in Inventive Example 5, the level fluctuation and the temperature fluctuation were suppressed by increasing the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength, and no surface crack was observed.

(発明例6)
発明例6では、発明例1に比べ鋳造速度と鋳片幅を大きくした。さらに、本実施形態の範囲内で電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を強くした。発明例6では、スループットが増加しているが、発明例5と同様に電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度が高くなっているので、湯面変動および温度変動は抑制されており、表面割れは見られなかった。
(Invention Example 6)
In Invention Example 6, the casting speed and the slab width were increased as compared with Invention Example 1. Further, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were increased within the range of this embodiment. In the invention example 6, the throughput is increased, but since the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength are high as in the invention example 5, the fluctuation of the molten metal surface and the fluctuation of the temperature are suppressed, and the surface crack is observed. There wasn't.

(発明例7)
発明例7では、発明例1に比べ鋳造速度をさらに大きくした。発明例7では、スループットが大きく増加しているため吐出流による湯面変動の影響がやや出ているが、表面割れは軽微で圧延には影響のないレベルであった。
(Invention Example 7)
In Invention Example 7, the casting speed was further increased as compared with Invention Example 1. In Inventive Example 7, since the throughput greatly increased, the influence of the melt level fluctuation due to the discharge flow was slightly present, but the surface cracking was slight and the level did not affect the rolling.

(発明例8)
発明例8では、発明例1に比べ鋳片幅を大きく、鋳造速度をさらに大きくした。発明例8では、スループットが大きく増加しているため発明例7と同様に吐出流による湯面変動の影響で軽微な割れが見られたが、圧延には影響ないレベルであった。
(Invention Example 8)
In Invention Example 8, the width of the slab was larger than that of Invention Example 1, and the casting speed was further increased. In Inventive Example 8, since the throughput was greatly increased, slight cracks were seen due to the influence of the melt level fluctuation due to the discharge flow, as in Inventive Example 7, but the level was not affected by rolling.

(比較例1)
比較例1では、電磁撹拌装置150のみを鋳型に設置した。つまり、電磁ブレーキ装置160を鋳型に設置しなかった。比較例1では、吐出流による湯面変動が大きくなり割れが多数発生した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, only the electromagnetic stirring device 150 was installed in the mold. That is, the electromagnetic brake device 160 was not installed in the mold. In Comparative Example 1, the fluctuation of the molten metal surface due to the discharge flow was large and many cracks were generated.

(比較例2)
比較例2では、電磁撹拌装置150と電磁ブレーキ装置160を鋳型110に設置した。ただし、電磁ブレーキコア162を両面で1対とした。つまり、各長辺面に単極の電磁ブレーキコア162を設置した。比較例2では、幅方向中央部分での磁場が大きいため、吐出流が過度に制動され幅方向中央での上昇流が形成された結果、湯面変動が大きくなり割れが発生した。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, the electromagnetic stirrer 150 and the electromagnetic brake device 160 were installed in the mold 110. However, the electromagnetic brake core 162 is a pair on both sides. That is, the unipolar electromagnetic brake core 162 is installed on each long side surface. In Comparative Example 2, since the magnetic field in the central portion in the width direction was large, the discharge flow was excessively braked and an upward flow was formed in the central portion in the width direction. As a result, the fluctuation of the molten metal surface became large and cracking occurred.

(比較例3)
比較例3では、電磁撹拌装置150と電磁ブレーキ装置160を鋳型に設置した。ただし、電磁撹拌強度を本実施形態の範囲未満の0.04Tとした。このため、撹拌力が不十分で、温度変動の抑制が十分でなかったため割れが発生した。
(Comparative example 3)
In Comparative Example 3, the electromagnetic stirrer 150 and the electromagnetic brake device 160 were installed in the mold. However, the electromagnetic stirring strength was set to 0.04T, which is less than the range of this embodiment. Therefore, the stirring force was insufficient and the temperature fluctuation was not sufficiently suppressed, so that cracking occurred.

(比較例4)
比較例4では、電磁撹拌装置150と電磁ブレーキ装置160を鋳型に設置し、電磁撹拌強度を本実施形態の範囲内の値とした。ただし、電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲より小さい0.08Tとした。比較例4では、電磁ブレーキ強度が本実施形態の範囲より小さいため、吐出流の制動が不十分で、湯面変動による表面割れが多数発生した。
(Comparative example 4)
In Comparative Example 4, the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 were installed in the mold, and the electromagnetic stirring strength was set to a value within the range of this embodiment. However, the electromagnetic brake strength was set to 0.08T, which is smaller than the range of this embodiment. In Comparative Example 4, since the electromagnetic brake strength was smaller than the range of this embodiment, braking of the discharge flow was insufficient, and many surface cracks occurred due to fluctuations in the molten metal level.

(比較例5)
比較例5では、電磁撹拌強度を本実施形態の範囲より大きい0.3Tとした。比較例5では、撹拌流が強すぎて湯面変動が大きくなった結果、割れが多数発生した。
(Comparative example 5)
In Comparative Example 5, the electromagnetic stirring strength was set to 0.3 T, which is higher than the range of this embodiment. In Comparative Example 5, as a result of the stirring flow being too strong and the fluctuation in the molten metal surface becoming large, many cracks occurred.

(比較例6)
比較例6では、電磁撹拌強度を0.25Tと比較例5に比べ低下させたが、依然本実施形態の範囲より大きい。このため、撹拌流がやや強く湯面変動による表面割れが発生した。
(Comparative example 6)
In Comparative Example 6, the electromagnetic stirring strength was 0.25T, which was lower than that of Comparative Example 5, but it was still higher than the range of this embodiment. For this reason, the stirring flow was rather strong and surface cracking occurred due to fluctuations in the molten metal level.

(比較例7)
比較例7では、電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲より大きい0.5Tとした。比較例7では、比較例2と同様に吐出流が過度に制動され、幅方向中央での上昇流が形成された結果、湯面変動が大きくなり割れが発生した。
(Comparative Example 7)
In Comparative Example 7, the electromagnetic brake strength was set to 0.5T, which is larger than the range of this embodiment. In Comparative Example 7, as in Comparative Example 2, the discharge flow was excessively damped, and an upward flow was formed at the center in the width direction. As a result, the fluctuation of the molten metal surface became large and cracking occurred.

結果を表4にまとめて示す。発明例1〜8では鋳造の品質が良好となったが、比較例1〜7では鋳造の品質に問題が見受けられた。   The results are summarized in Table 4. Inventive Examples 1 to 8 had good casting quality, but Comparative Examples 1 to 7 had problems in casting quality.

Figure 2020078815
Figure 2020078815

(4.補足)
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(4. Supplement)
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1 連続鋳造機
2 溶鋼
3 鋳片
3a 凝固シェル
3b 未凝固部
4 取鍋
5 タンディッシュ
6 浸漬ノズル
10 鋳型設備
110 鋳型
111 長辺鋳型板
112 短辺鋳型板
121、122、123 バックアッププレート
130 上部水箱
140 下部水箱
150 電磁撹拌装置
151 ケース
152 電磁撹拌コア
153 コイル
160 電磁ブレーキ装置
161 ケース
162 電磁ブレーキコア
163 コイル
164 端部
165 連結部
170 電磁力発生装置

1 Continuous casting machine 2 Molten steel 3 Slab 3a Solidified shell 3b Unsolidified part 4 Ladle 5 Tundish 6 Immersion nozzle 10 Mold equipment 110 Mold 111 Long side mold plate 112 Short side mold plate 121, 122, 123 Backup plate 130 Upper water box 140 Lower Water Box 150 Electromagnetic Stirring Device 151 Case 152 Electromagnetic Stirring Core 153 Coil 160 Electromagnetic Brake Device 161 Case 162 Electromagnetic Brake Core 163 Coil 164 End 165 Connection Part 170 Electromagnetic Force Generator

Claims (4)

C:0.05質量%以上0.5%質量%以下、Si:0.005質量%以上2.0質量%以下、Mn:0.3質量%以上2.5質量%以下、P:0.01質量%以上0.05質量%以下、S:0.015質量%以下、N:0.005質量%以下からなる元素群を含む溶鋼を連続鋳造する連続鋳造方法であって、
鋳型上部の長辺面外側に設置された電磁撹拌コアを用いて鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加する一方で、鋳型下部の長辺面外側に設置され、複数の磁極が前記長辺面に対向する電磁ブレーキコアを用いて前記溶鋼に静磁場を印加し、
前記電磁撹拌コアによる交流磁場の磁束密度を0.05T以上0.2T以下、前記電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.1T以上0.4T以下とし、
前記複数の磁極間の空間に対向する位置に浸漬ノズルを配置することを特徴とする、連続鋳造方法。
C: 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, Si: 0.005% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mn: 0.3% by mass or more and 2.5% by mass or less, P: 0. A continuous casting method for continuously casting a molten steel containing an element group consisting of 01 mass% or more and 0.05 mass% or less, S: 0.015 mass% or less, and N: 0.005 mass% or less,
While applying an AC magnetic field to the molten steel in the mold using the electromagnetic stirring core installed on the outside of the long side of the upper part of the mold, it is installed on the outside of the long side of the lower part of the mold, and a plurality of magnetic poles are provided on the long side. Applying a static magnetic field to the molten steel using opposing electromagnetic brake cores,
The magnetic flux density of the AC magnetic field by the electromagnetic stirring core is 0.05T or more and 0.2T or less, and the magnetic flux density of the static magnetic field by the electromagnetic brake core is 0.1T or more and 0.4T or less,
A continuous casting method, wherein an immersion nozzle is arranged at a position facing a space between the plurality of magnetic poles.
前記溶鋼は、さらに、任意成分として、Ti:0.003質量%以上0.2質量%以下、Nb:0.003質量%以上0.1質量%以下、V:0.002質量%以上0.1質量%以下、Cr:0.1質量%以上0.8質量%以下、Cu:0.1質量%以上0.6質量%以下、Mo:0.05質量%以上0.6質量%以下、B:0.0004質量%以上0.005質量%以下からなる元素群から選択されるいずれか1種以上を含むことを特徴とする、請求項1記載の連続鋳造方法。   The molten steel further contains, as optional components, Ti: 0.003 mass% or more and 0.2 mass% or less, Nb: 0.003 mass% or more and 0.1 mass% or less, V: 0.002 mass% or more and 0.1% or less. 1 mass% or less, Cr: 0.1 mass% or more and 0.8 mass% or less, Cu: 0.1 mass% or more and 0.6 mass% or less, Mo: 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less, B: The continuous casting method according to claim 1, further comprising at least one selected from an element group consisting of 0.0004 mass% or more and 0.005 mass% or less. 前記電磁撹拌コアの高さH1、及び前記電磁ブレーキコアの高さH2が、下記数式(101)に示す関係を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載の連続鋳造方法。
Figure 2020078815
3. The continuous casting method according to claim 1, wherein the height H1 of the electromagnetic stirring core and the height H2 of the electromagnetic brake core satisfy the relationship represented by the following mathematical expression (101).
Figure 2020078815
前記電磁撹拌コアの高さH1、及び前記電磁ブレーキコアの高さH2が、下記数式(103)に示す関係を満たすことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の連続鋳造方法。
Figure 2020078815
The height H1 of the electromagnetic stirring core and the height H2 of the electromagnetic brake core satisfy the relationship shown in the following mathematical formula (103), The continuous according to any one of claims 1 to 3, Casting method.
Figure 2020078815
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