JP2610741B2 - 連続鋳造方法とその装置 - Google Patents

連続鋳造方法とその装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スラブの連続鋳造方法
とその装置に関し、鋳型内から凝固開始する凝固シェル
の表層における介在物を低減すると共に、内層における
介在物を同時に低減せしめ、清浄性及び表面性状に優れ
たスラグを連続鋳造するための方法と装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造鋳型内において、ノズルから吐
出された溶鋼は、モールド短辺面とA点において衝突
し、主として2つの強い流れを形成する(図5)。1つ
は、モールド短辺面A点より上部方向に反転したd1
主流幅を持った上昇流f1 であり、他方は、A点より下
部方向に向かうd2 の主流幅を持った下降流f2 であ
る。このことは、Navier−Stokes方程式を
解いて得られる流動解析においても種々の報告によって
実証されている(解析例:図6)。
【0003】上記メカニズムによって形成された2つの
流れのうち、下降流に含まれる介在物やガス気泡(それ
が意図的に溶鋼中に入れられたものか、自然に侵入した
ものかを問わず)は、その浮力によって一部は溶鋼表面
に浮上除去されるが、残りは浮上過程において、凝固シ
ェルに捕捉され、鋳片内層内に残留し、製品においてフ
クレ疵、ブローホール、微小ヘゲ等と呼ばれる欠陥に至
る。また、鋳型内溶鋼上表面から500mm下方に至るま
でに形成された凝固シェル内に捕捉された表層介在物
は、製品においてスリバーと呼ばれる欠陥に至る。従っ
て、連続鋳造に際しては、上記の鋳片内層及び表層に捕
捉される介在物をいかにして同時に低減せしめるかが課
題であった。
【0004】この課題解決を目的とし、鋳型内に磁石を
組み込んで電磁力を作用せしめる方法が従来より提案さ
れている。例えば、内層介在物の低減方法として、特公
平2−20349号あるいは特公平2−284780号
公報においては、鋳型に注入された溶鋼を挟んだ状態に
配置した永久磁石又は電磁石により、浸漬ノズルから鋳
型内に注入されている溶鋼噴流に静止磁界を作用させ、
注入流速を積極的に減速させることにより、微小介在物
や巻き込んだフラックスが溶鋼深部に潜入することを防
止し、浮力によって浮上することを促進することが提案
されている。
【0005】しかしながら、この発明は、以下の理由に
より実用上の問題を抱えていた。すなわち、吐出流F
は、モールド短辺面A点において分岐した上昇流f1
下降流f2 の合成吐出運動量を持っており、その吐出速
度を低減せしめるには過大な静磁場を必要とし、f2
発生を防ぎ得なかった。更に、この吐出流に直接静磁場
を作用させる方法では、反転上昇流f1 の流速をも減速
させてしまうため、後述するような、スリバー、ピンホ
ール等の欠陥低減のために必要な上昇反転流f1 の流速
を確保することができなかった。
【0006】また、表層介在物の低減方法としては、従
来、鋳型内に組み込まれた電磁撹拌装置により水平方向
や垂直方向に溶鋼を撹拌して、介在物の洗浄効果をうる
ことが知られている。例えば、特公平3−33055号
公報においては多相インダクタを電磁撹拌装置として鋳
型に収納し、3相又は2相交流を給電して溶鋼に電磁力
を付与し、0.1〜1.0m/sec 程度の水平流動を発
生させるものである。しかしながら、この発明において
は、電磁撹拌の流動の及ぶ極表面直下のみの改善であ
り、圧延時に製品欠陥とならない厚みまでの改善ではな
かった。
【0007】更に、表層及び内層介在物の同時低減を目
的として、特開昭61−140355号公報において
は、鋳型上方から吊した電磁撹拌コイルにより溶鋼を撹
拌する一方、鋳型内に組み込んだ静磁場発生装置により
吐出溶鋼噴流を制動し、スラブ表層及び内層のAl2
3 クラスターの少ない清浄スラブを得る提案がある。
【0008】しかしながら、この方法においても、内層
介在物低減に関しては前述の特公平2−20349号公
報あるいは特公平2−284750号公報の発明に付随
する課題を伴うと同時に、表層介在物低減に関しては、
鋳型上方から吊した電磁撹拌コイルによっては、溶鋼の
ごく上表面層にのみ撹拌流が発生するにすぎぬため、鋳
型内溶鋼上表面から500mm下方に至る長範囲の凝固シ
ェルへの介在物捕捉防止は困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
の持つ課題つまり凝固シェルの表層介在物の低減及び鋳
型内溶鋼上表面から500mm下方に至る長範囲の凝固シ
ェル内層の介在物低減を可能にした優れた連続鋳造方法
とその装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、スラブの連続
鋳造用鋳型上部に移動磁場を形成する磁石を配設して、
該鋳型のメニスカス表層部を流れる上昇反転流に移動磁
場を作用させると共に、上記鋳型のメニスカスから50
0mm以上下方に静磁場を形成する磁石を配設して鋳造ノ
ズルからの吐出流が前記鋳型短辺に当たって下降する溶
鋼流に静磁場を作用させることによって、前記メニスカ
スから500mm下方に至る範囲までの溶鋼を撹拌しつつ
連続鋳造するに際し、前記移動磁場における磁束密度を
400〜2000ガウスとすると共に、前記静磁場にお
ける磁束密度を1000〜7000ガウスとしたことを
特徴とする連続鋳造方法である。また本発明は、連続鋳
造用鋳型のメニスカス表層部を流れる上昇反転流に磁束
密度400〜2000ガウスの移動磁場を作用させる磁
石をスラブの連続鋳造用鋳型上部に配設すると共に、
造ノズルからの吐出流が鋳型短辺に当たって下降する溶
鋼流に磁束密度1000〜7000ガウスの静磁場を作
用させる磁石を上記鋳型のメニスカスから500mm以上
下方に配設して、前記連続鋳造用鋳型のメニスカスから
500mm下方に至る範囲までの溶鋼を撹拌しつつ連続鋳
造することを特徴とする連続鋳造装置である。
【0011】
【作用】本発明は、スラブの連続鋳造用鋳型下部もしく
は鋳型直下に磁石を配設して、鋳造ノズルからの吐出流
が鋳型短辺に当たり、これに沿って流れる下降流に静磁
場を作用すると共に、鋳型上部に磁石を配設して鋳型短
辺側に当たって上昇し、メニスカス表層部を流れる上昇
反転流に移動磁場を作用せしめて、短辺面に沿って上昇
する上昇流の流れを促進してここの表層介在物を低減せ
しめ、以て凝固シェルの内層、表層共に清浄性に優れた
スラブを確実に得るものである。
【0012】
【実施例】本実施例は、600〜2300mm幅、200
〜400mm厚のスラブを図1に示す湾曲型連続鋳造装置
に適用したものである。浸漬ノズル10は、内径90m
m、直径80mmで水平から下向き15度の吐出口12を
有し、ここから鋳型11の短辺側に溶鋼流が吐出され
る。鋳型11内の溶鋼メニスカスから吐出口12中心迄
の高さは100〜250mm、吐出口12から鋳型11の
短辺側に流れる溶鋼吐出流速は、吐出口片側当り、1.
27〜3.19m/sec 、鋳型内における凝固速度は2
0〜25mm/分、鋳造溶鋼の成分は表1の通りである。
【0013】
【表1】 鋳型11の下端縁もしくは直下に磁石14を配設する
(図1)。鋳型11の中心域は吐出口12を設ける浸漬
ノズル10がパウダー層15を介して位置し給湯される
が、注入された給湯の吐出流は一部は図1に示すように
水平断面中央から短辺側に形成される上方流17とな
り、大部分は短辺面に衝突した後、下降流18となる。
【0014】本発明者らの実験によると、この下降流は
短辺面において強く、ストランド内の均一流れの形成を
うるに至らないことを知った。従って鋳型下端縁あるい
は直下において、吐出噴流が短辺に衝突した後に形成さ
れた流れの強い短辺側の溶鋼の下降流18に静磁場を形
成することは、介在物を含む溶鋼の下降流速を低減せし
め、介在物の侵入を防ぐのに極めて有効であるのは言う
までもないが、この静磁場は下降流成分f 2 を減少させ
る反面、上昇流成分f 1 を増加させる効果のあることが
明らかになった。
【0015】本発明は、上記の静磁場用磁石に加え、電
磁撹拌装置13として多相インダクタを鋳型長辺側の
ニスカス近傍に組み込み、静磁場磁石により増幅された
上昇流と合わせてメニスカスから500mm以上の深さ以
上の静磁場磁石位置までを撹拌領域となるようにする。
この下方の鋳型内短辺に沿った溶鋼の下降流は静磁場を
受けるので、鋳型上部の該撹拌領域において電磁撹拌し
ても、ここからその下方にフラックスが巻き込まれるの
を確実に防止することができるので、例えば特開昭61
−140355号公報によって得たスラブよりも、極め
て清浄なスラブを得ることができる。
【0016】極表層系欠陥はスリバー欠陥として知られ
るが、本発明は鋳型上端縁に多相インダクタを配設し
て、鋳型内溶鋼上表面から500mm下方に至る範囲で、
水平方向への撹拌流(図2,17)を形成するので、凝
固シェルへの介在物捕捉を低減せしめることができる。
即ち介在物はスラブ表層域にとどまることなくスリバー
欠陥となる因子が除去される。本実施例における電磁撹
拌装置及び静磁場装置の使用条件は表2の通りである。
【0017】
【表2】 図3には、スラブ表層介在物状況をスラブ表面からの厚
み方向深さと介在物指数(スラブ長辺面各深さ位置切削
後の面のアルミナクラスター個数、単位個/m2 ×10
-2)の関係で電磁撹拌の有無別に示し、図4には、スラ
ブ内層集積帯〔:スラブ表面からの厚み方向に30〜4
0mm切削後のアルミナクラスター個数の指数〕の介在物
状況を鋳造速度と介在物指数との関係で静磁場装置の有
無別に示す。
【0018】この状況から明らかなように本発明を採用
すれば、スラブ表層は実用上問題とならない20以下の
介在物指数を得ると共に、スラブ内層集積帯も実用上問
題とならない0.1以下の介在物指数を得るものであ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば極表層系介在物及び内層
集積帯の介在物を同時に低減せしめることが可能なた
め、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の説明図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】介在物指数とスラブ表層からの深さの図表であ
る。
【図4】アルミナクラスター指数と鋳造速度の図表であ
る。
【図5】従来例の説明図である。
【図6】従来例の解析例の説明図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スラブの連続鋳造用鋳型上部に移動磁場
    を形成する磁石を配設して、該鋳型のメニスカス表層部
    を流れる上昇反転流に移動磁場を作用させると共に、上
    鋳型のメニスカスから500mm以上下方に静磁場を形
    成する磁石を配設して鋳造ノズルからの吐出流が前記鋳
    型短辺に当たって下降する溶鋼流に静磁場を作用させ
    ことによって、前記メニスカスから500mm下方に至る
    範囲までの溶鋼を撹拌しつつ連続鋳造するに際し、前記
    移動磁場における磁束密度を400〜2000ガウスと
    すると共に、前記静磁場における磁束密度を1000〜
    7000ガウスとしたことを特徴とする連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 連続鋳造用鋳型のメニスカス表層部を流
    れる上昇反転流に磁束密度400〜2000ガウスの
    動磁場を作用させる磁石をスラブの連続鋳造用鋳型上部
    に配設すると共に、鋳造ノズルからの吐出流が鋳型短辺
    に当たって下降する溶鋼流に磁束密度1000〜700
    0ガウスの静磁場を作用させる磁石を上記鋳型のメニス
    カスから500mm以上下方に配設して、前記連続鋳造用
    鋳型のメニスカスから500mm下方に至る範囲までの溶
    鋼を撹拌しつつ連続鋳造することを特徴とする連続鋳造
    装置。
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