JP2021000652A - 連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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を用いて高合金鋼用の鋳片の連続鋳造を行う。すなわち、溶鋼2は、C:0.1質量%以下、Mn:0.05質量%以上3.0質量%以下、Si:0.4質量%以上4.0質量%以下、Al:0.01質量%以上3.0質量%以下からなる元素群を含む。高合金鋼の用途等に応じてさらに他の元素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。
C含有量が多いと鋼材の成形性が悪化するのでC含有量は0.1質量%以下とする。C含有量の下限値は特に制限されないが、含有量があまりに低すぎると鋼材の強度が低下することから、C含有量は0.005質量%以上であってもよい。
Mnは鋼材の電気抵抗を高めて鉄損を低減する作用があるため、溶鋼2に0.05質量%以上添加する。一方、Mn含有量が多すぎるとγ相が出やすくなり、磁気特性が悪化するため、Mn含有量は3.0質量%以下とする。
Siは鋼材の電気抵抗を高めて鉄損を低減する作用があるため、溶鋼2に0.4質量%以上添加する。一方、Si含有量が多すぎると磁束密度が小さくなるため、Si含有量は4.0質量%以下とする。
AlはSiと同じく電気抵抗を高めて鉄損を低減する作用があるため、溶鋼2に0.01質量%以上添加する。一方、Al含有量が多すぎると磁束密度が小さくなるため、Al含有量は3.0質量%以下とする。
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
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(スラブ厚み)、鋳片幅(スラブ幅)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、浸漬ノズルからの吐出流が撹拌に悪影響を及ぼし始めるとされる1.3m/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、鋳型内における溶鋼の流動が均一になる条件である0.15T、0.3T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。この条件は本実施形態の範囲内であり、ディプレッション指数は0であり良好であった。
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条件を実施例1と同様とした。発明例2ではスループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、ディプレッション指数は0であり良好であった。
発明例3では、発明例1に対し電磁撹拌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でも発明例1と同様にディプレッションは発生せず、電磁撹拌および電磁ブレーキの効果が打ち消しあう状況は見られなかった。
発明例4では、発明例1に対し電磁撹拌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、ディプレッション指数は発明例1に比べやや悪化したものの、製品への影響のないレベルであった。
発明例5では、発明例1に対し鋳造速度を大きくした。発明例5ではスループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、ディプレッション指数は発明例1に比べやや悪化したものの、製品への影響のないレベルであった。
発明例6では、発明例1に比べ鋳造速度及び鋳片幅を大きくした。さらに、発明例1に対し電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲内で大きくした。発明例6ではスループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、ディプレッション指数は発明例1に比べやや悪化したものの、製品への影響のないレベルであった。
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ではスループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、ディプレッション指数は発明例1に比べやや悪化したものの、製品への影響のないレベルであった。
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。さらに、発明例1に対し電磁ブレーキ強度を本実施形態の範囲内で大きくした。発明例8ではスループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、ディプレッション指数は発明例1に比べやや悪化したものの、製品への影響のないレベルであった。
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、短辺側での吐出流の反転流が湯面変動を引き起こし、ディプレッション指数が悪化して、不合格となるレベルであった。
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の電磁ブレーキ強度は0.2Tであり、発明例1等の電磁ブレーキ強度よりも小さくなっている。しかしながら、比較例2では、電磁ブレーキコア162が単極となっている。したがって、比較例2では、本発明例1等のように電磁ブレーキコア162を2対とした場合と比べ、幅方向中央部分での磁場が大きくなり、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と考えられる。この結果、湯面変動が大きくなり、ディプレッション指数が不合格レベルとなった。
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、湯面変動を抑制するのに十分な撹拌流が溶鋼に与えられず、ディプレッション指数が悪化し、不合格となるレベルとなった。
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0.15T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も小さい0.08Tとした。このため、比較例4では、吐出流により形成される反転流の抑制が不十分で、湯面変動を引き起こし、ディプレッション指数が悪化して、不合格となるレベルとなった。
比較例5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よりも大きい0.3Tとした。このため、比較例5では、撹拌が強すぎ、これが湯面変動を引き起こしため、ディプレッション指数が悪化して、不合格となるレベルとなった。
比較例6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0.15T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も大きい0.5Tとした。このため、浸漬ノズル6の近傍に溶鋼が集積することで鋳片の幅方向中央部分での湯面変動が大きくなり、ディプレッション指数が悪化して、不合格となるレベルとなった。
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。
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
Claims (3)
- C:0.1質量%以下、Mn:0.05質量%以上3.0質量%以下、Si:0.4質量%以上4.0質量%以下、Al:0.01質量%以上3.0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0.25T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。
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