JP2651754B2 - 複層鋳片の連続鋳造鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型内の静磁場により
溶融金属の混合を防止し、かつ外層部の厚みを容易に変
更可能とする複層鋳片の連続鋳造鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に複層鋳片における外層厚みは、最
終製品での必要厚みを考慮して決定されるが、機能上外
層側溶鋼コストは内層に比較して高価なことが多く、鋳
造段階で要求される外層厚みも一定ではない。

【０００３】従来の複層鋳片の鋳造方法として、例えば
特開昭６３−１０８９４７号公報や、特願平２−１３０
１８５号で提案されるように、電磁ブレーキと２本ノズ
ル，又は１本ノズルと添加材との組み合わせにより複層
鋳片を製造する技術が提案されている。しかし上述の理
由から、複層鋳片の外層厚みを変更する技術は、生産効
率，および設備メンテナンスの点からも待望の技術であ
るにかかわらず、この点に着目した技術の開示は今まで
に行われていない。

【０００４】図９に２本ノズル方式による複層鋳片の鋳
造の模式図を示す。

【０００５】図において、別々に溶製された組成の異な
る溶鋼は、それぞれの鍋１１ａ，１１ｂからタンディッ
シ１２ａ，１２ｂ，注入ノズル１ａ，１ｂを介して鋳型
３０に注入される。

【０００６】注入されたそれぞれの溶鋼は、電磁ブレー
キ５により鋳型内にて上下に分離されて凝固を開始す
る。１次メニスカス１６は通常の連続鋳造に於ける大気
と接する湯面であり、２次メニスカス１７は外層と内層
の分離位置，即ち内層の凝固開始点に相当するものであ
る。従って、鋳片の外層厚み１４ｂはこれら２つのメニ
スカスの間で成長する凝固シェル厚で決定される。なお
図において、１４ａは外層溶鋼プール，１５ａは内層溶
鋼プールである。

【０００７】図１０に１本の注入ノズルと添加材による
複層鋳片の鋳造の模式図を示す。

【０００８】これは先ず、溶鋼鍋１１からタンディッシ
ュ１２，注入ノズル１を介して溶鋼が鋳型３０に注入さ
れ、ついで電磁ブレーキ５の下方の溶鋼に添加材１３を
投入し、微小成分の異なる複層鋳片を製造するものであ
る。

【０００９】他方、内外層の明確な境界を有する複層鋳
片を得る方法としては、湯面下凝固を利用して初期凝固
位置を制御する技術が特開平２−５５６４１号公報に報
告されている。しかしながら、鋳造中における外層厚み
を適宜変更する方法に関する技術については、従来は報
告されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなプロセス
にて、外層厚みを変更しようとする場合の問題点につい
て以下に説明する。

【００１１】先ず１次メニスカスレベルを変更する方法
として、図１１に１次メニスカスレベルを変更すること
により、外層厚みを変更する方法を模式図に示す。図中
の破線は、１次メニスカスが１６ａのレベルにある場
合、実線はそのレベルが１６ａより上方の１６にある場
合の外層用溶鋼鍋１１ａ，外層用タンディッシュ１２
ａ，注入ノズル１ａ，及び外層溶鋼の凝固シェルの、そ
れぞれの生成曲線１４ｂ−１，１５ｂ−１を示す。

【００１２】ここで、１次メニスカスのレベル１６ａを
１６の位置に上げれば外層厚みは厚くなり、下げれば薄
くなるが、１次メニスカス１６の変化代に対する凝固厚
みの変動代は、鋼の場合せいぜい数％である。例えば鋳
造速度０．８ｍ／ｍｉｎにおいて、１次メニスカスレベ
ルを１００ｍｍ変えたとしても、凝固厚みは１〜２ｍｍ
程度しか変わらない。

【００１３】従って外層厚みを数ｍｍ変えようとすれ
ば、注入ノズル１ａが長くなることによる耐火物コスト
の増加のみならず、タンディッシュ１２ａ，及び鍋１１
ａの昇降ストロークの増加等、周辺の設備仕様に与える
影響が、特に設備改造の場合等において増大する。

【００１４】また１次メニスカスレベルを大きく変化さ
せることは、操業の安定性，鋳片品質の確保，湯面レベ
ルセンサーの追随性等の点からも好ましいものではな
い。

【００１５】つぎに鋳造速度を変更する方法として、外
層厚みは鋳造速度を早くすれば薄く、遅くすれば厚くで
きるが、前記と同様に数ｍｍの外層厚みの差を持たせよ
うとすれば、１：２くらいの速度比を必要とし、鍋の出
鋼スケジュールへの影響や溶鋼の温度低下といった問題
を引き起こし、操業の安定性を著しく損なったものとな
る。

【００１６】また次に２次メニスカスレベルを変更する
方法として、１次メニスカスレベルを一定に保ち、２次
メニスカスレベルすなわち静磁場帯を発生させる電磁石
位置を変化させれば、外層厚みを変更可能である。

【００１７】しかしこの場合、鋳型と電磁石とをそれぞ
れ別個に支持する必要があるが、２種類の溶融金属を分
離させる電磁石は通常３０００〜５０００ｇａｕｓｓの
磁束密度が要求されるため、磁石本体が大型となり、周
辺装置例えばタンディシュカー，鋳型振動装置等との取
り合い上設置スペースが制約され、電磁石本体の高さを
遠隔で変更する機構を組み込むことが困難である。

【００１８】本発明は上記課題を解決し、安定した操業
状態を確保しつつ、外層厚みの変更を可能し、特にスペ
ースの制約上からも、鋳型と電磁石を一体構造とせざる
を得ない場合に適する複層鋳片の連続鋳造鋳型を提供す
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする。

【００２０】その１は、断面長方形の連続鋳造鋳型内
に、溶融金属噴出部の高さを異にして２本の注入ノズル
を挿入し、該鋳型の長辺側にこの長辺幅とほぼ等しい幅
を有する電磁石の磁極を対向させて前記溶融金属噴出部
の間に静磁場帯を形成し、該静磁場帯の上下に組成の異
なる金属を供給して鋳造を行うようにした連続鋳造鋳型
において、前記磁極の先端に高さ方向に移動可能な可動
磁極を設けたことを特徴とする複層鋳片の連続鋳造鋳型
である。

【００２１】その２は、断面長方形の連続鋳造鋳型内に
１本の注入ノズルを挿入し、該ノズルの溶融金属噴出部
より下方位置で鋳型長辺側の中央部に、長辺幅の４０〜
８０％の幅に亙り静磁場帯を形成するように電磁石の磁
極を対向させて設置し、鋳型長辺側両端部の非静磁場帯
域より添加材を投入して鋳造を行うようにした連続鋳造
鋳型において、前記磁極の先端に高さ方向に移動可能な
可動磁極を設けたことを特徴とする複層鋳片の連続鋳造
鋳型である。

【００２２】また前記連続鋳造鋳型において、可動磁極
の透磁率を電磁石磁極よりも高い材料を使用するもので
ある。

【００２３】

【作用】本発明は、１次メニスカスレベル，あるいは鋳
造速度を変更することなく、２次メニスカスの位置を変
えることにより、外層厚みの変更を可能とするものであ
る。即ち特にスペースの制約上から、鋳型と電磁石を一
体構造とせざるを得ない場合にも、電磁石本体の位置を
変更することなく、磁束分布のみを鋳型外部から制御可
能とすることにより２次メニスカスの位置を変え、容易
に外層厚みの変更を実現するものである。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００２５】図１は鋳型の中央部付近の要部を示す断面
図，図２は鋳型の両側付近の断面図，図３は鋳型の平面
図を示し、図１は図３のＣ−Ｃ，図２は同様にＢ−Ｂの
断面を示す図面である。また図４は図２のＡ−Ａ部断面
図である。

【００２６】鋳型構造は、溶鋼に接する銅板２によって
断面長方形に形成され、これら銅板２を鋳型フレーム３
およびタイロッド４により強固に固定されて鋳型を形作
っている。

【００２７】鋳型３０の上下方向のほぼ中央部には、鋳
型の長辺側にこの長辺幅とほぼ等しい幅を有する電磁石
の磁極１０を対向して設けられ、鋳型内に２次メニスカ
ス１７を形成する静磁場帯を生じさせる。なお５は鋳型
を囲繞するヨーク，９は電磁石のコイルである。

【００２８】なおこの電磁石の構造としては、図１２に
示す片ヨーク型，図１３に示す環状ヨーク型があるが、
周辺の状況に応じて適宜選択すればよい。

【００２９】この磁極１０先端の鋳型３０との間に、高
さ方向に移動可能とした可動磁極１０ａが挿着されてい
る。この可動磁極１０ａは図７に示すＴ溝２０ａにより
鋳型両端部にて支持され、且つこの溝に案内されて上下
にしゅう動する。なお図７の右側の図は電磁石が通電状
態、左側の図は電磁石が非通電状態を表している。

【００３０】可動磁極１０ａにはそれぞれ両端部の２か
所にラック８が取り付けられ、ピニオンギヤ７および同
期軸１８を介して駆動軸１９に連結しており、一対の可
動磁極１０ａは水平を維持しながら外部より駆動制御し
て磁極１０と鋳型３０との間を昇降する。なお図におい
て６はギヤボックス，２０はベベルギヤボックスであ
る。

【００３１】図５は可動磁極１０ａが磁極１０のほぼ中
心位置にある場合の、水平方向から見た溶鋼内に生ずる
磁力線分布２１を示す。また図６にそれぞれの場合の縦
方向の磁束密度分布を示す。

【００３２】図６において、可動磁極１０ａがほぼ中心
位置１０ａ−１にある場合の磁束密度分布は分布曲線２
２−１のようにほぼ中心位置で最大となる。つぎに可動
磁極１０ａを上方の１０ａ−２に移動させた場合の磁束
密度分布は、分布曲線２２−２のように可動磁極１０ａ
の移動に伴って上方に移動し、また可動磁極１０ａを下
方の１０ａ−３に移動させた場合の磁束密度分布は、分
布曲線２２−３のように下方に移動する。

【００３３】このように電磁石本体を固定させたまま
で、可動磁極１０ａを上下に移動させることにより磁束
密度分布の最大値を移動させる、即ち電磁石本体を上下
動させることと同様の効果を生ずるものである。

【００３４】この場合可動磁極１０ａと磁極１０とを透
磁率の同じ材料を使用すれば、可動磁極１０ａと磁極１
０とが重畳する面積が減少するために、発生する磁束密
度分布の分布曲線２２−２，２２−３は２２−１に対し
て最大値の低下，可動磁極１０ａの移動量との位置ずれ
等を伴う。そこで本発明では、可動磁極１０ａの透磁率
を磁極１０より大な材料を使用してこの欠点を補うもの
である。

【００３５】例えば高透磁率材料として、Ｈｉｐｅｒｃ
ｏ、Ｐｅｒｍｅｎｄｕｒとアームコ鉄との組合せ等があ
る。

【００３６】このようにして、可動磁極１０ａを上方に
移動させることにより磁束密度分布の位置を変えて２次
メニスカス１７を上方に押し上げれば、薄い外層シェル
が形成され、また可動磁極１０ａを下方に移動させるこ
とにより、厚い外層シェルが形成される。

【００３７】図８に上記鋳型３０に対して可動磁極１０
ａを移動させた場合の、２００ｍｍ厚鋳片の外層シェル
のクラッド比と鋳造速度との関係を示す。

【００３８】クラッド比は鋳片厚みに対する外層厚みの
比であり、一般に圧延比が大きいほど鋳片段階で要求さ
れるクラッド比も大きくなるが、１０％程度が標準とな
っている。

【００３９】一方可動磁極１０ａの鋳型にたいする位置
は、注入ノズルの１次メニスカス１６からの浸漬深さを
２００ｍｍ，可動磁極１０ａの磁極高さ４００ｍｍ程度
を考慮すると、１次メニスカス１６と磁極中心の距離は
４００ｍｍが可動磁極１０ａの上限に近い。また鋳型の
実用上の長さ１２００〜１３００ｍｍと可動磁極１０ａ
の磁極高さ４００ｍｍ程度から、下限は７００ｍｍ程度
になる。従って可動磁極１０ａの移動ストロークｈは、
上記範囲の中心である５５０ｍｍの位置を基準として±
１５０ｍｍが実用的である。

【００４０】図８から判る如く、可動磁極１０ａ中心と
１次メニスカスの距離を５５０ｍｍにてクラッド比１０
％としたとき、得られるクラッド比は従来方法では８．
２〜１２．３％であるのに対し、本発明では６．５〜１
４．５％と許容範囲が大幅に増加した。ここで鋳造可能
な速度の上下限はそれぞれ鋳片の品質，鍋の出鋼時間か
ら定まるものである。

【００４１】本発明は、２本の注入ノズルを有する連続
鋳造鋳型のみならず、前記図１０に示した１本の注入ノ
ズルを有する連続鋳造鋳型に対しても適用可能である。
この場合は、前記図１〜図４に示した連続鋳造鋳型にお
いて、長辺幅の４０〜８０％の幅に亙り静磁場帯を形成
するように、電磁石の磁極面１０および可動磁極１０ａ
を対向させて設置し、鋳型長辺側両端部の非静磁場帯域
より添加材１３を投入して鋳造を行う。このようにすれ
ば、静磁場帯を乱すことなく内層の溶融金属に添加材１
３を投入して連続鋳造作業を継続できる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように構成される本発明は、下記
の如き効果を奏する。

【００４３】電磁石の先端に可動磁極を取り付けるのみ
で、容易に２次メニスカスの位置を変更することが可能
となり、電磁石の支持構造が簡単となり、鋳型に対する
負荷が軽減され、装置全体の小型化を図り得る。

【００４４】同一の鋳型にて、従来に比して複層鋳片の
大幅な外層厚みの変更が可能となり、外層厚みの変更に
際してそれぞれ電磁石位置の異なる鋳型を保有する必要
がなく、従って設備費やメンテナンス費用の削減が可能
となる。

【００４５】外層用注入ノズルを長くしたり、また鍋，
タンディッシュの昇降ストローク延長等が不要となり、
耐火物コストや設備改造費等が削減できる。

【００４６】鋳造時間等の変動がないので、溶鋼の温度
低下によるノズル詰まり，鍋の出鋼スケジュール変更に
対する影響が緩和される。

【００４７】１次メニスカス，鋳造速度の変動の最小化
が図れるため、安定した操業条件、および良質の鋳片品
質が得られる。

【００４８】外層厚み変更時間が短くなり、多品種少量
の鋼種を連続して生産する際の歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の連続鋳造鋳型の中央部付近の要
部（図３Ｃ−Ｃ断面位置）を示す縦断面図である。

【図２】鋳型の両側付近（図３Ｂ−Ｂ断面位置）の縦断
面図である。

【図３】連続鋳造鋳型の全体平面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ位置における水平断面図である。

【図５】可動磁極が磁極のほぼ中心位置にある場合の溶
鋼内に生ずる磁力線分布を示す図面である。

【図６】可動磁極を移動させた場合の縦方向の磁束密度
分布の移動の状態を説明する図面である。

【図７】可動磁極を支持するＴ溝の形状と作用を説明す
る図面である。

【図８】鋳造速度，可動磁極位置とクラッド比の関係を
示す図面である。

【図９】従来の２本ノズル方式による複層鋳片の鋳造を
示す模式図である。

【図１０】従来の１本ノズルと添加材による複層鋳片の
鋳造を示す模式図である。

【図１１】従来の１次メニスカスレベル変更により外層
厚みを変更する方式の模式図である。

【図１２】静磁場帯を発生させる電磁石の構造例を示す
図面である。

【図１３】静磁場帯を発生させる電磁石の他の構造例を
示す図面である。

【符号の説明】

１ 注入ノズル １ａ 外層用注入ノズル １ｂ 内層用注入ノズル ２ 銅板 ３ 鋳型フレーム ４ タイロッド ５ ヨーク ６ ギヤボックス ７ ピニオンギヤ ８ ラック ９ コイル １０ 電磁石磁極 １０ａ 可動磁極 １３ 添加材 １４ａ 外層溶鋼プール １４ｂ 内層溶鋼プール １５ａ 外層溶鋼シェル １５ｂ 内層溶鋼シェル １６ １次メニスカス １７ ２次メニスカス １８ 同期軸 １９ 駆動軸 ２０ ベベルギヤボックス ２０ａ Ｔ溝 ２１ 磁力線 ２２−１，２２−２，２２−３ 磁力の分布曲線 ３０ 鋳型

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面長方形の連続鋳造鋳型内に、溶融金
   属噴出部の高さを異にして２本の注入ノズルを挿入し、
   該鋳型の長辺側にこの長辺幅とほぼ等しい幅を有する電
   磁石の磁極を対向させて前記溶融金属噴出部の間に静磁
   場帯を形成し、該静磁場帯の上下に組成の異なる金属を
   供給して鋳造を行うようにした連続鋳造鋳型において、
   前記磁極の先端に高さ方向に移動可能な可動磁極を設け
   たことを特徴とする複層鋳片の連続鋳造鋳型。
2. 【請求項２】 断面長方形の連続鋳造鋳型内に１本の注
   入ノズルを挿入し、該ノズルの溶融金属噴出部より下方
   位置で鋳型長辺側の中央部に、長辺幅の４０〜８０％の
   幅に亙り静磁場帯を形成するように電磁石の磁極を対向
   させて設置し、鋳型長辺側両端部の非静磁場帯域より添
   加材を投入して鋳造を行うようにした連続鋳造鋳型にお
   いて、前記磁極の先端に高さ方向に移動可能な可動磁極
   を設けたことを特徴とする複層鋳片の連続鋳造鋳型。
3. 【請求項３】 可動磁極の透磁率を、電磁石磁極よりも
   高い材料を使用した請求項１または２記載の複層鋳片の
   連続鋳造鋳型。