JP2633768B2 - 連続鋳造モールド内溶鋼流動制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造モールド内溶鋼
流動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造に際し、鋳片の未凝固部分を電
磁撹拌することによって、鋳片内部の偏析を軽減し、良
好な鋳片を得ることは、一般に行われている。例えば特
公昭６４−１０３０５号公報では鋳型の少なくとも１方
の長辺側のメニスカス近傍に、２つの電磁撹拌装置を対
向して設置し、長辺側に設置した電磁撹拌装置によっ
て、鋳型内溶鋼に巾方向の中心に向う流れを付与し、浸
漬ノズルからの溶鋼流の鋳型内溶鋼への浸透深さを浅く
して、良好な品質の鋳片を製造することが開示されてい
る。

【０００３】又特開昭６４−２７７１号公報では浸漬ノ
ズルの左右吐出孔からの溶鋼吐出流の強さに応じて移動
磁界を作用させて適正な大きさの湯面変動を実現して異
常な湯面変動にともなうモールドパウダー巻込み及び鋳
片の表面割れによる表面欠陥を防止することが開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】連続鋳造モールド内の
溶鋼の流動は鋳片品質を左右する重要な要素である。本
発明はモールド内のメニスカス流速を制御して表面性状
の優れた鋳片を得る連続鋳造モールド内溶鋼流動制御方
法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、連続鋳
造モールドの溶鋼にノズルを浸漬して連続鋳造するに当
たり、ノズル吐出孔角度が水平方向を０°とした時に上
向き２２．５°〜下向き９０°のノズルを、浸漬深さが
５０mm〜４００mmの範囲に設けて、モールド幅方向に２
分割以上に区分されたコイルにより、下記式により定ま
る移動磁界で、鋳造鋼種、鋳造幅、鋳造速度、浸漬ノズ
ル形状等の操業条件に応じて、（ａ）モールドの中心か
ら一方の短辺方向に向かって電磁力を印加する、（ｂ）
モールドの一方の短辺のみから中心に向かって電磁力を
印加する、（ｃ）モールドの一方の短辺側と中心の間に
おいて、両長辺側で相対する方向の電磁力を印加する、
又は（ｄ）モールドの両長辺側で、相対する方向の電磁
力を印加する、のいずれかを選択して、メニスカス部の
溶鋼流速を１０cm/sec〜６０cm/secとすることを特徴と
する連続鋳造モールド内溶鋼流動制御方法である。

【０００６】以下本発明を詳述する。図１は本発明に係
る連続鋳造用の鋳型要部を見易くするため一部破断して
示した図である。鋳型は長辺鋳型銅板１−１，１−２と
短辺鋳型銅板１−３，１−４からなり、図示しないタン
ディッシュに取付けられた浸漬ノズル２の下部が挿入さ
れている。この浸漬ノズル２の下部に設けられた吐出孔
は鋳型短辺方向に対向して浸漬ノズルの両側に１個ずつ
開口しているが格別限定されない。この浸漬ノズルを介
してタンディッシュから鋳型内に溶鋼３が注入される
が、浸漬ノズルから吐出した吐出流５は短辺方向に向か
い短辺に当たって上、下に別れ、上方に向かった溶鋼流
は吐出反転流ａとなりメニスカス流６を形成する。一方
下方に向かった溶鋼流ｂは下降流となる。

【０００７】本発明は鋳型の相対向する長辺側面１−
１，１−２の外側にモールド幅方向に２分割以上に区分
された撹拌用コイル７−１，７−２が設けられ移動磁界
を発生する。又鋳型から離れた制御室１０に移動磁界の
方向を変える相順切換器と電流制御器が設けられ、交流
電源に導通される。図３のＬはコイルのポールピッチで
ある。

【０００８】本発明者らの実験によると浸漬ノズルから
注湯された溶鋼の凝固シェルへの衝突強さを確保しつ
つ、かつ吐出反転流により形成されるメニスカス流を一
定範囲に制御することは鋳片の表面性状向上に極めて有
効なる知見を得た。即ち本発明においては５０≦Ｌ×ｆ
≦４００００（ただしコイルピッチ：Ｌmm、磁界周波
数：ｆHzとする）を満足する移動磁界を溶鋼に印加して
１０cm/sec〜６０cm/secのメニスカス流速を得るもので
あるが、これは次の理由による。

【０００９】即ちモールド内溶鋼に移動磁界を印加する
とき、磁界移動速度Ｖは（１）式で表される。 Ｖ＝Ｃ₁ ×Ｌ×ｆ＋Ｃ₂ …………………（１） （Ｌ：コイルのポールピッチ、ｆ：磁界周波数、Ｃ₁ ，
Ｃ₂ ：調整係数） 又、メニスカス流速Ｖｐによって磁界移動速度を決定す
るため、磁界移動速度ＶはＶｐの関数となる。このと
き、関数は１次式（２）、又は２次式（３）で考える。 Ｖ＝ｆ（Ｖｐ）＝Ｃ₃ ×Ｖｐ＋Ｃ₄ …………………（２） ＝Ｃ₃ ×Ｖｐ² ＋Ｃ₄ ×Ｖｐ＋Ｃ₅ …………………（３）

【００１０】（１）式と（２）式又は（３）式を連立さ
せてＶｐについて解くと、（４）式又は（５）式とな
る。 Ｖｐ＝Ｃ₆ ×Ｌ×ｆ＋Ｃ₇ …………………（４） ＝Ｃ₆ ×Ｌ^0.5 ×ｆ^0.5 ＋Ｃ₇ …………………（５） 又、Ｖ＝ｆ（Ｖｐ）を高次式で表す場合を考えるとＶｐ
は一般的には（６）式のようになる（Ｃ₇ ＝１／次
数）。 Ｖｐ＝Ｃ₆ ×Ｌ^C7×ｆ^C7＋Ｃ₈ …………………（６） このとき、Ｌ，ｆと同様にＶｐに影響を与えるコイル電
流Ｉの変動は、Ｃ₆ ，Ｃ₈ の変化範囲に含まれる。実際
には０〜２５００mAの範囲で操業を行った。

【００１１】ここで、メニスカス流速Ｖｐの適正値範囲
（Ｖｐ_min ，Ｖｐ_max ）と（６）式より（７）式が得ら
れる。 Ｖｐ_min ≦Ｃ₆ ×Ｌ^C7×ｆ^C7＋Ｃ₈ ≦Ｖｐ_max …………………（７） これを変形すると（８）式が得られる。 Ｃ₉ ≦Ｌ×ｆ≦Ｃ₁₀ …………………（８）

【００１２】以上の導出より、Ｖ＝ｆ（Ｖｐ）の次数を
問わず（８）式は得られることが明白なため、Ｃ₉ ，Ｃ
₁₀を得るために図５のように横軸をＬ×ｆ、縦軸をＶｐ
という１次式前提で示す。

【００１３】図５により、モールド電磁撹拌装置のコイ
ルピッチと磁界周波数の積Ｌ×ｆを５０≦Ｌ×ｆ≦４０
０００（Ｌ：コイルピッチ（mm）、ｆ：磁界周波数（H
z））とすれば、メニスカス流速を適正に制御すること
が可能となる。

【００１４】又実験によると凝固シェルの表層を洗い流
し、介在物や偏析を除去するために、ある程度の溶鋼吐
出流速は必要である。さらに、メニスカスでの介在物捕
捉防止のためにはメニスカス流のコントロールが必要で
ある。

【００１５】即ち、溶鋼吐出流をメニスカスからの距離
別にみると図６となる。即ちメニスカスから３００mmを
臨界点とすることができる。従って、メニスカス流のみ
が存在するメニスカスから直下３００mm下までの範囲に
コイル中心を設置し、メニスカス流のみをコントロール
する。メニスカス流速が１０cm/sec未満の場合、メニス
カス流速が小さくなることにより、メニスカス部への熱
の供給量が減少してよどんだ状態となり、例えばパウダ
ーが凝固した固まりが生成して溶鋼中に巻き込まれ、凝
固シェルに捕捉されて鋳片表面欠陥の原因となったり、
あるいはメニスカス部の溶鋼が凝固し皮が張ったような
状態となり、操業トラブルの原因となる。また逆にメニ
スカス流速が６０cm/sec超では、溶鋼湯面の波立ちが大
きくなると共に、パウダーの削り込みが発生し、パウダ
ー性表面欠陥の原因となる。従って、本発明はメニスカ
ス流速を１０〜６０cm/secの範囲に制御するものであ
る。

【００１６】このため電磁撹拌コイル中心は鋳造方向の
メニスカス〜直下３００mmに設置することが必要であ
る。メニスカス流速は、例えば溶鋼流中にサーモアロイ
製の円筒を装入し流れによる抵抗力Ｆを歪みゲージで測
定する。歪みと抵抗力は予め分銅を用いて検量線を引き
回帰式より定めることができる。

【００１７】本発明においてはノズル浸漬深さは浴面か
ら５０mm〜４００mmの範囲とする。即ち図７に示すよう
に５０mm未満では溶鋼表面に極端な波立ち現象Ｗがみら
れ、一方４００mm超では溶鋼表面に新たな溶鋼の供給が
なく、死に湯状態Ｚとなり、好ましくない。

【００１８】又ノズル吐出孔角度は上向き２２．５°〜
下向き９０°とする。即ち図８に示すように上向き４５
°〜上向き６７．５°では溶鋼表面に極端な波立ち現象
Ｗが生じて好ましくない。実験によると、浸漬ノズルに
設けられる吐出孔の数は本発明においては格別限定され
ない。又ノズル吐出孔の形状は丸、楕円、長方形又は正
方形のいずれも用いられる。

【００１９】本発明における撹拌パターンを図４に示
す。（ａ）はモールドの中心から一方の短辺方向にのみ
向かって電磁力を印加するもの、（ｂ）はモールドの一
方の短辺のみから中心に向かって電磁力を印加するも
の、（ｃ）はモールドの一方の短辺側と中心の間におい
て、両長辺側で相対する方向の電磁力を印加するもの、
（ｄ）はモールドの両長辺側で、相対する方向の電磁力
を印加するものである。なお、（ａ），（ｂ），（ｃ）
の撹拌パターンでは電磁力が直接溶鋼に印加されない領
域が存在するが、片側の電磁力の印加によって溶鋼流動
が誘起され、その流動の慣性力により、（ｄ）のような
全体に電磁力を印加したパターンと同様の流動状況にな
らないまでも、それに近い鋳片品質向上効果が得られ
る。 これらのパターンは、例えば鋳型内の偏流と称す
る、浸漬ノズルから出る溶鋼吐出流が鋳型の片側に多く
流れ出る現象が発生した場合に、その偏流に伴う溶鋼流
動を適正に抑制する手段として有効である。

【００２０】図２に示す制御部１０は、各コイル７−
１，７−２…を各別に移動磁界の方向と強さを５０≦Ｌ
×ｆ≦４００００の範囲に制御して、鋳造幅等のスラブ
形状や、鋳造鋼種、鋳造速度、浸漬ノズル形状、吐出孔
等の操業条件に応じて、図４に示す所望の撹拌パターン
を選択することができる。

【００２１】

【実施例】表１に示すモールド条件及び電磁撹拌条件に
よって連続鋳造して表面欠陥の発生率を調べた。図９に
比較例とともに示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】このときのコイル仕様及び能力を表２に示
す。

【００２４】

【表２】

【００２５】本発明によれば図９（ｂ）に示すように、
メニスカス流速１０〜６０cm/secの範囲内で表面欠陥の
発生率は５％以下であった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によると連続鋳造の鋳型内溶鋼の
メニスカス流速を制御するので、表面性状に優れた鋳片
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一部切欠き説明図である。

【図２】本発明の部分斜視図である。

【図３】本発明の部分平面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の撹拌パターンであ
る。

【図５】メニスカス流速とＬ×ｆとの関係の図表であ
る。

【図６】単位体積当りの溶鋼吐出流とメニスカスからの
距離との関係の図表である。

【図７】メニスカス流速のＥＭＳ制御可能範囲とノズル
浸漬深さとの関係の図表である。

【図８】メニスカス流速のＥＭＳ制御可能範囲とノズル
吐出孔角度との関係の図表である。

【図９】（ａ）と（ｂ）はメニスカス流速と表面欠陥発
生率との関係の図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−70354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−104763（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−28702（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−38303（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造モールドの溶鋼にノズルを浸漬
   して連続鋳造するに当たり、ノズル吐出孔角度が水平方
   向を０°とした時に上向き２２．５°〜下向き９０°の
   ノズルを、浸漬深さが５０mm〜４００mmの範囲に設け
   て、モールド幅方向に２分割以上に区分されたコイルに
   より、下記式により定まる移動磁界で、鋳造鋼種、鋳造
   幅、鋳造速度、浸漬ノズル形状等の操業条件に応じて、 （ａ）モールドの中心から一方の短辺方向に向かって電
   磁力を印加する、 （ｂ）モールドの一方の短辺のみから中心に向かって電
   磁力を印加する、 （ｃ）モールドの一方の短辺側と中心の間において、両
   長辺側で相対する方向の電磁力を印加する、又は （ｄ）モールドの両長辺側で、相対する方向の電磁力を
   印加する、のいずれかを選択して、 メニスカス部の溶鋼流速を１０
   cm/sec〜６０cm/secとすることを特徴とする連続鋳造モ
   ールド内溶鋼流動制御方法。