JP3055413B2 - Method and apparatus for continuous casting of molten metal - Google Patents

Method and apparatus for continuous casting of molten metal

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JP3055413B2
JP3055413B2 JP6308401A JP30840194A JP3055413B2 JP 3055413 B2 JP3055413 B2 JP 3055413B2 JP 6308401 A JP6308401 A JP 6308401A JP 30840194 A JP30840194 A JP 30840194A JP 3055413 B2 JP3055413 B2 JP 3055413B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属の連続鋳造、特に
鋼の連続鋳造における鋳造速度を大幅に向上させる方法
及びその装置に係り、その結果、連続鋳造機の能力を著
しく向上させる発明に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for greatly improving the casting speed in continuous casting of metal, particularly in continuous casting of steel, and consequently to an invention which significantly improves the performance of a continuous casting machine. .

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼の連続鋳造における鋳造速度を向上さ
せるための技術開発は、従来から種々行われてきた。し
かし、鋳造速度を増大させると、ブレークアウトの発生
頻度が高くなるため、その発生頻度を抑える技術開発が
中心的課題であった。その技術内容は、鋳型内の初期凝
固を円滑に行わせるための技術であって、大別すると下
記の2点を目的としていた。
2. Description of the Related Art Various techniques have been developed for improving the casting speed in continuous casting of steel. However, when the casting speed is increased, the frequency of breakouts increases. Therefore, the development of technology for suppressing the frequency of breakouts has been a central issue. The technical content is a technique for smoothly performing the initial solidification in the mold, and has roughly the following two purposes.

【0003】 モールドパウダー流入を増大させ、凝
固シェル(以下、単にシェルという)と鋳型壁との間の
摩擦を低減すること シェルを強化し、健全なシェル形成を促進すること
を中心的課題とした。
[0003] The central task is to increase the mold powder inflow and reduce the friction between the solidified shell (hereinafter simply referred to as a shell) and the mold wall. .

【0004】の摩擦を低減することは、鋳型の振動の
際に、シェルと鋳型壁間の潤滑を向上し、シェルに加わ
る引張応力を低減させることである。そのためには、モ
ールドパウダーの消費量を増大させることが重要であ
る。従来の研究(例えば、北川等、日本鋼管技術情報第
93巻(1982)第18頁)によると、単位鋳造表面
積当りのモールドパウダー消費量Q(kg/m2 )は下
式(1)により求められる。
[0004] Reducing the friction is to improve the lubrication between the shell and the mold wall and reduce the tensile stress applied to the shell during the vibration of the mold. For that purpose, it is important to increase the consumption of the mold powder. According to a conventional study (for example, Kitagawa et al., Japan Steel Pipe Technical Information Vol. 93 (1982), p. 18), the mold powder consumption Q (kg / m 2 ) per unit casting surface area is obtained by the following equation (1). Can be

【0005】Q=k・tp ・f/Vc−−−−(1) ここで、 tp = cos-1(−Vc/2πAf)/πf−−−(2) k:定数 tp :ポジティブストリップ時間 f:振動数(モールド) A:鋳型振動の振幅 Vc:鋳造速度[0005] Q = k · t p · f / Vc ---- (1) where, t p = cos -1 (-Vc / 2πAf) / πf --- (2) k: constant t p: positive Strip time f: Frequency (mold) A: Amplitude of mold vibration Vc: Casting speed

【0006】(2)式から、ポジティブストリップ(以
下PS)時間tp をできる限り大きくすればよいが、そ
のためには鋳型振幅Aを小さくし、振動数fを小さくす
ることが必要である。
[0006] From equation (2), may be as large as possible a positive strip (hereinafter PS) Time t p, To do this to reduce the mold amplitude A, it is necessary to reduce the frequency f.

【0007】一方、シェルを強化し、健全なシェルの形
成を促進するためには、実操業からの経験により鋳型振
動の中のネガティブストリップ(以下NSという)時間
比率(NSRという)(図7)が重要であることが判明
している。すなわち、シェル先端が高温であると、その
部分が脆弱であるため、シェルに対してNS期間に圧縮
力を加えることが必要である。
On the other hand, in order to strengthen the shell and promote the formation of a sound shell, the time ratio of the negative strip (hereinafter referred to as NS) in the mold vibration (referred to as NSR) in the mold vibration is shown in FIG. Has turned out to be important. That is, if the shell tip is hot, the portion is fragile, so it is necessary to apply a compressive force to the shell during the NS period.

【0008】ここで、NSRは下式で表すことができ
る。 NSR=1−{1/π・cos -1(−Vc/2 πAf)} = tN /( tp + tN ) ここで、tp :1サイクル中におけるポジティブストリ
ップの時間 tN :1サイクル中におけるネガティブストリップの時
Here, NSR can be expressed by the following equation. NSR = 1- {1 / π · cos -1 (-Vc / 2 πAf)} = t N / (t p + t N) where, t p: Time Positive strips during one cycle t N: 1 cycle Negative strip time

【0009】一般的には、ネガティブストリップ時間比
率30%以上は必要であり、これ以下であるとシェル先
端の脆弱部分が引抜きの途中で破断し、拘束性ブレーク
アウトが発生し易くなる。ところが、図7から判断でき
るように鋳造スピードが大きくなると、NSRを確保す
ることが困難になってくる。
Generally, a negative strip time ratio of 30% or more is required. If the time ratio is less than 30%, the fragile portion at the tip of the shell is broken in the middle of drawing, and constraining breakout tends to occur. However, as the casting speed increases as can be determined from FIG. 7, it becomes difficult to secure NSR.

【0010】すなわち、PS時間tpとは逆に振幅Aと
振動数fを大きくすることで鋳造速度Vcの上昇時にも
NSRの低減を防止できるが、鋳型振動系の剛性の面か
らA×fの値には上限がある。そこで、NSRを十分に
確保することはできなくなる問題あった。
That is, by increasing the amplitude A and the frequency f contrary to the PS time tp, the NSR can be prevented from being reduced even when the casting speed Vc is increased. Values have upper limits. Therefore, there is a problem that it is impossible to sufficiently secure the NSR.

【0011】一方、モールドパウダの物性もQの大小に
影響する。一般的にはパウダーの粘性係数(η)を小さ
くすることでQを大きくすることができるが、そのこと
によるQの増加はわずかであり、鋳造速度Vcの影響の
方がはるかに大きい。
On the other hand, the physical properties of the mold powder also affect the magnitude of Q. Generally, Q can be increased by decreasing the viscosity coefficient (η) of the powder, but the increase in Q is small and the effect of the casting speed Vc is much greater.

【0012】一般的には、Qの値が0.3kg/m2
下回ると、ブレークアウトの発生頻度が高まるので、こ
れ以上の値を確保しつつVcの向上を図る必要がある。
しかし、Vcの影響が大きいため、実操業ベースでNS
Rを30%以上を確保し、かつQを0.3kg/m2
確保しながらVc=3.0m/分以上に上昇させること
は困難であった。
In general, when the value of Q is less than 0.3 kg / m 2 , the frequency of breakout increases, so that it is necessary to improve Vc while securing a value higher than this.
However, because of the large influence of Vc, NS on an actual operation basis
It was difficult to increase Vc to 3.0 m / min or more while ensuring R of 30% or more and Q of 0.3 kg / m 2 .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来技術の項において
述べたごとく、高速鋳造時には鋳型内において シェルの摩擦を低減すること シェル先端の圧縮を強化すること の2点が重要となる。しかし、この点に関しては、上記
の通り、鋳型振動には限界があり、従って従来の技術開
発の方向に限界がある。そこで、本発明においては、鋳
型振動のみに頼らない新しい初期凝固シェルの制御技術
を課題とする。
As described in the section of the prior art, at the time of high speed casting, it is important to reduce the friction of the shell in the mold and to strengthen the compression of the shell tip. However, in this regard, as described above, there is a limit to mold vibration, and thus a limit to the direction of conventional technology development. Accordingly, an object of the present invention is to provide a new technique for controlling an initial solidified shell that does not rely only on mold vibration.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】発明者らは、高周波電磁
力を応用し、鋳型内メニスカス近傍で生成する初期凝固
シェルを鋳型壁から内部方向に湾曲させ、パウダーの流
入を増大させ、かつシエル先端の圧縮を強化させること
により、従来よりも高速な鋳造ができるとの着想を得
て、下記の様な発明をするに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors applied high-frequency electromagnetic force to bend the initial solidification shell generated near the meniscus in the mold inward from the mold wall, to increase the inflow of powder, and With the idea that casting at a higher speed can be performed at a higher speed than in the past by strengthening the compression at the tip, the following invention has been made.

【0015】(1)請求項1の発明は、下記の工程を備
えた溶融金属の連続鋳造方法である。 (a)鋳型上部がくし形であり、これに続く下部が一体
的に構成されている水冷の連続鋳造鋳型を用意し、
(b)鋳型振動を行いながら前記鋳型に溶融金属を注湯
し、形成された鋳片を連続的に下方に引出しながら、
(c)前記溶融金属のメニスカス水準近傍において鋳型
外部より上下二段に高周波電磁力を作用させ、メニスカ
ス近傍に生成している凝固シェルを内部方向に湾曲させ
ながら連続鋳造する。
(1) The first aspect of the present invention is a method for continuously casting molten metal, comprising the following steps. (A) Prepare a water-cooled continuous casting mold in which the upper part of the mold is comb-shaped and the lower part following this is integrally formed,
(B) Pouring molten metal into the mold while performing mold vibration, and continuously drawing out the formed slabs,
(C) A high-frequency electromagnetic force is applied to the molten metal in the vicinity of the meniscus level in the upper and lower stages from the outside of the mold to continuously cast the solidified shell formed in the vicinity of the meniscus while curving inward.

【0016】(2)請求項2の発明は、前記二段に作用
させる高周波電磁力のうち下側の電磁力は鋳型振動のポ
ジティブストリップの時期に作用させ、上側の電磁力は
ネガティブリップ時期に作用させる請求項1記載の溶融
金属の連続鋳造方法である。
(2) In the invention of claim 2, the lower electromagnetic force of the two-stage high-frequency electromagnetic force is applied at the time of the positive strip of the mold vibration, and the upper electromagnetic force is applied at the time of the negative lip. A method for continuous casting of molten metal according to claim 1, which is operated.

【0017】(3)請求項3の発明は、前記鋳型の鋳型
振動のネガティブリップ時間比率を25%以下とする請
求項1または2に記載された溶融金属の連続鋳造方法で
ある。
(3) The invention according to claim 3 is the method for continuously casting molten metal according to claim 1 or 2, wherein a negative lip time ratio of mold vibration of the mold is 25% or less.

【0018】(4)請求項4に記載の発明は、前記溶融
金属がFeを含有する合金である請求項1または2記載
の溶融金属の連続鋳造方法である。
(4) The invention according to claim 4 is the method for continuously casting molten metal according to claim 1 or 2, wherein the molten metal is an alloy containing Fe.

【0019】(5)請求項5に記載の発明は、下記の部
材を備えた連続鋳造用鋳型である。 (a)鋳型の上部がくし形状であって、下部が一体的に
構成され、それぞれの内部が水冷できるようになってい
る銅もしくは銅合金製の連続鋳造用鋳型と、(b)前記
鋳型の溶融金属のメニスカスに水準に相当する位置に、
その鋳型の中心軸を中心軸とする高周波コイルが該鋳型
の外周の上下方向に少なくとも二体備えられている。
(5) The invention according to claim 5 is a continuous casting mold provided with the following members. (A) a continuous casting mold made of copper or a copper alloy in which the upper part of the mold has a comb shape, the lower part is integrally formed, and the inside of each part can be water-cooled; (b) melting of the mold At the position corresponding to the level of the metal meniscus,
At least two high-frequency coils having the central axis of the mold as a central axis are provided in the vertical direction on the outer periphery of the mold.

【0020】[0020]

【作用】本発明は、全ての溶融金属の連続鋳造に適用で
きるが、Feを含む合金に適用すると特に効果がある。
この合金は融点が高いために通常鋳造速度を上げること
ができないためである。前述の課題を解決するため、請
求項に記載したように、本発明では鋳型内メニスカス
(湯面)近傍に電磁力、特に高周波磁界を印加する。図
1に示す通り、高周波磁界(1000Hz/sec超)
を印加すると溶融金属に誘導電流が発生し、この誘導電
流と印加された磁界との相互作用によりコイルと反発す
る方向にローレンツ力、即ち磁気圧力が発生する効果を
用いるものである。
The present invention can be applied to continuous casting of all molten metals, but is particularly effective when applied to an alloy containing Fe.
This is because this alloy has a high melting point and usually cannot increase the casting speed. In order to solve the above-mentioned problem, as described in the claims, in the present invention, an electromagnetic force, particularly a high-frequency magnetic field, is applied to a vicinity of a meniscus (fluid surface) in a mold. As shown in FIG. 1, high-frequency magnetic field (above 1000 Hz / sec)
Is applied, an induced current is generated in the molten metal, and the interaction between the induced current and the applied magnetic field is used to generate Lorentz force, that is, an effect of generating a magnetic pressure in a direction to repel the coil.

【0021】高周波磁界は、低周波磁界に比較して撹拌
力は十分小さく、磁気圧力の効果のみが期待される。た
だし、高周波磁界のみにより溶鋼を保持しつつ、凝固を
行わせることは拔熱の面から不可能である。そこで、従
来の振動鋳型との組み合わせで初期凝固制御させるもの
である。
The high-frequency magnetic field has a sufficiently small stirring force as compared with the low-frequency magnetic field, and only the effect of the magnetic pressure is expected. However, it is impossible to solidify while holding the molten steel only by the high-frequency magnetic field from the viewpoint of heat removal. Therefore, the initial solidification is controlled in combination with a conventional vibration mold.

【0022】すなわち、前述のパウダー流込み量の増
大、及び初期シェルの圧縮を2高周波磁界の印加により
補強するものである。なお、本発明で低周波磁界を用い
ないのは、前述のとおり、低周波磁界(1000Hz/
sec以下)の場合は、磁気圧力のみならず大きな撹拌
力を生ずるためであり、湯面の変動を助長するからであ
る。
That is, the above-mentioned increase in the amount of powder flowing in and the compression of the initial shell are reinforced by the application of two high-frequency magnetic fields. The reason why the low-frequency magnetic field is not used in the present invention is that the low-frequency magnetic field (1000 Hz /
In the case of (sec or less), not only the magnetic pressure but also a large stirring force is generated, and the fluctuation of the molten metal surface is promoted.

【0023】鋳型の外側から鋳型の内部に高周波磁力を
印加することは表皮効果のため一般的には困難である。
しかし、コールドクルーシブル型の鋳型構造を用いるこ
とで可能となる。すなわち、鋳型上部にタテ方向にスリ
ットを設けたくし型の鋳型を用いると溶融金属に高周波
磁力が効率よく印加できるようになる(図2b)。
It is generally difficult to apply a high-frequency magnetic force from the outside of the mold to the inside of the mold because of the skin effect.
However, it becomes possible by using a cold crucible type template structure. That is, if a comb-shaped mold having a slit in the vertical direction is provided on the upper part of the mold, high-frequency magnetic force can be efficiently applied to the molten metal (FIG. 2B).

【0024】この場合、外部から印加された高周波磁界
により、コイルから遠ざかる方向に磁気圧力が作用する
とネガティブストリップの際に、シェルの先端から溶鋼
がオーバーフローして新たなシェルが形成されるが、こ
の際電磁力が内向きに作用するため鋳型から離れた位置
にシェルが形成されるため、鋳型と凝固シェル間のパウ
ダー流入の間隔が広まり、ネガティブストリップ期に鋳
型移動によるシェルに加わる引張り応力が軽減される。
In this case, when a magnetic pressure acts in a direction away from the coil by a high-frequency magnetic field applied from the outside, the molten steel overflows from the tip of the shell in the case of a negative strip, and a new shell is formed. When the shell is formed at a position away from the mold due to the electromagnetic force acting inward, the gap between the powder and the solidified shell is widened, reducing the tensile stress applied to the shell due to mold movement during the negative strip period Is done.

【0025】さらに、本発明では、鋳型の振動挙動にあ
わせて高周波磁場による高周波磁力を印加させ、先述の
ネガティブストリップの有する機能とポジティブストリ
ップの有する機能を更に増強するものである。
Further, in the present invention, a high-frequency magnetic force by a high-frequency magnetic field is applied in accordance with the vibration behavior of the mold to further enhance the function of the negative strip and the function of the positive strip.

【0026】本発明の装置は、図2(b)に示すように
コールドクルーシブル型、即ち、くし型銅製もしくは銅
合金の鋳型の外側に水冷コイルを設置し、この水冷コイ
ルを、上部コイルと下部コイルの二つの部分に分けて設
ける。そして、メニスカスを下部コイルの上端付近に位
置させる。鋳型のPS期に対応するように、または連続
的に下部コイルに高周波電流を印加する。こうすること
で、PS期に流れ込むパウダー量を増加させることがで
きる。
As shown in FIG. 2 (b), the apparatus of the present invention has a water-cooling coil installed outside a cold-crucible type, that is, a comb-shaped copper or copper alloy mold. Provided in two parts of the coil. Then, the meniscus is positioned near the upper end of the lower coil. A high frequency current is applied to the lower coil corresponding to the PS phase of the mold or continuously. By doing so, the amount of powder flowing into the PS phase can be increased.

【0027】高周波磁場をPS期のみに印加するとオッ
シレーションマークの乱れを発生させることがないの
で、より望ましい。さらに、上部コイルにNS期に対応
する時期に高周波電流を印加することが望ましい。こう
することでNS期のシェル先端の内部方向への圧縮をさ
らに補強することができる。
It is more desirable to apply a high-frequency magnetic field only in the PS period, since oscillation of the oscillation mark will not be generated. Further, it is desirable to apply a high-frequency current to the upper coil at a time corresponding to the NS period. By doing so, the inward compression of the shell tip in the NS phase can be further reinforced.

【0028】[0028]

【実施例】以下実施例に基づいて発明を具体的に説明す
る。図2は本発明に係る鋳造装置である。図2(a)は
全体図で、図2(b)は鋳型18の構造を詳細に示す。
鋳型は内径100φ、外径160φ、長さ500mmL
の内部水冷式の銅製または銅合金製の鋳型であって、上
部はくし形の形状であり、その点ではコールドクルーシ
ブル型の鋳型である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments. FIG. 2 shows a casting apparatus according to the present invention. FIG. 2A is an overall view, and FIG. 2B shows the structure of the mold 18 in detail.
100mm inner diameter, 160mm outer diameter, 500mmL length
Is a water-cooled copper or copper alloy mold, the upper part of which is comb-shaped, in that respect a cold crucible mold.

【0029】このような形状の鋳型においてその直角方
向にコイルを設け外部より高周波磁界を印加すると、鋳
型内部の溶融金属に高周波磁力を効率よく導入できる。
上記鋳型は、それ自体で鋳型全体を構成するのではな
く、このくし形鋳型は、例えば鋼製の水箱を含む枠体内
に収容されている。また、実施例は円柱状鋳片を鋳造す
る例であるが、矩形条鋳片を鋳造する場合には矩形状鋳
型を用いればよい。
When a coil is provided in a direction perpendicular to the mold having such a shape and a high-frequency magnetic field is applied from outside, a high-frequency magnetic force can be efficiently introduced into the molten metal inside the mold.
The mold does not constitute the entire mold itself, but rather the comb mold is housed in a frame containing, for example, a steel water box. Further, although the embodiment is an example in which a cylindrical cast piece is cast, a rectangular mold may be used when casting a rectangular strip.

【0030】すなわち、水冷コイルは水平方向に巻かれ
ており、スリットは垂直方向に鋳型上端から約250m
mまで設けられている。鋳型の下部でコイルから十分離
れた部分(鋳型上端から250mmより下の部分)では
スリットは設けられておらず、鋳型の周方向には導通が
あってもかまわない。このスリットから溶融金属が外部
に漏れることはない。くし型のスリット部分には高い高
周波磁場が存在するためである。しかし、このスリット
間に例えば耐火物を挿入することは望ましい。
That is, the water-cooled coil is wound in the horizontal direction, and the slit is vertically about 250 m from the upper end of the mold.
m. A slit is not provided in a portion of the lower part of the mold sufficiently distant from the coil (a part below 250 mm from the upper end of the mold), and conduction may be provided in the circumferential direction of the mold. The molten metal does not leak to the outside from the slit. This is because a high high-frequency magnetic field exists in the comb-shaped slit portion. However, it is desirable to insert, for example, a refractory between the slits.

【0031】鋳型の下部にスリットを設けない理由は、
コイル近傍のくし型状鋳型の内部水冷された銅モールド
部を電気的に連結させるためである。また、この部分で
は磁場を印加されるメニスカス部からは十分離れている
ため磁場を印加させる必要ないためである。一方、磁場
を発生させる水冷銅コイルについては上部コイル44と
下部コイル42に分かれている。実施例として、上部コ
イルは2ターン、下部コイルも2ターンとした。
The reason for not providing a slit at the bottom of the mold is as follows.
This is for electrically connecting the water-cooled copper mold portion inside the comb mold near the coil. In addition, this portion is sufficiently away from the meniscus portion to which the magnetic field is applied, so that it is not necessary to apply the magnetic field. On the other hand, a water-cooled copper coil for generating a magnetic field is divided into an upper coil 44 and a lower coil 42. As an example, the upper coil had two turns, and the lower coil also had two turns.

【0032】上部コイル、下部コイルはそれぞれ別の電
源と連結されており、それぞれの電流の印加タイミング
を鋳型の振動時期に合わせて変えることが望ましい。コ
イルのターン数は理論的にはターン数が多い方が同一コ
イル電流で磁束密度が高くなるが、他方コイルのインピ
ーダンスが増えるので電源の二次電圧(コイル電圧)を
高くする必要が生じるという不利な点がある。従って、
実機においては巻数を増やすことで得られる効果と電圧
上昇という不利な点との総合的な観点から巻数を決定す
る。
The upper coil and the lower coil are connected to different power sources, respectively, and it is desirable to change the application timing of each current in accordance with the vibration timing of the mold. The number of turns of the coil is theoretically higher when the number of turns is larger, the magnetic flux density becomes higher at the same coil current. There is a point. Therefore,
In an actual machine, the number of turns is determined from the comprehensive viewpoint of the effect obtained by increasing the number of turns and the disadvantage of increasing the voltage.

【0033】図3に高周波磁場の印加方法の様態を示し
た。この装置では鋳型振動と上部コイルと下部コイルへ
の電流印加のタイミングを種々変化させることができ
る。図3で、(a)は鋳型振動波型であり、(b)〜
(e)に電流印加の態様を示した。(b)は下部コイル
のみに鋳型振動に拘わらず連続的に電流を印加した場
合、(c)は下部コイルのPS期のみ印加した場合、
(d)は上部コイルのみに鋳型振動に拘わらず連続的に
電流を印加した場合、(e)は上部コイルにNS期のみ
印加した場合である。表1には、これらの種々の組合せ
をまとめて示した。
FIG. 3 shows a mode of applying a high-frequency magnetic field. In this apparatus, it is possible to variously change the timing of mold vibration and current application to the upper coil and the lower coil. In FIG. 3, (a) is a mold vibration wave type, and (b) to
(E) shows the mode of current application. (B) is a case where current is continuously applied to only the lower coil irrespective of mold vibration, (c) is a case where current is applied only to the PS period of the lower coil,
(D) is a case where a current is continuously applied to only the upper coil irrespective of mold vibration, and (e) is a case where a current is applied to the upper coil only during the NS period. Table 1 summarizes these various combinations.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】印加した高周波電流は周波数10kHz、
電力300kWであり、上部の上部コイル、下部コイル
ともに8000Aのコイル電流値まで試験した。その他
の試験条件は表2に示すが主要な点について述べる。
The applied high-frequency current has a frequency of 10 kHz,
The test was performed at a power of 300 kW and a coil current value of 8000 A for both the upper and lower coils. Other test conditions are shown in Table 2, but the main points will be described.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】鋳型速度は4m/分の高速鋳造であり、鋳
型振動はサイン波で、ストローク±4mm、振動数18
0cpm、ネガティブストリップ時間比率は、 (NSR)=(tN /tp +tN )×100=15% とした。
The mold speed was high speed casting of 4 m / min, the mold vibration was a sine wave, a stroke ± 4 mm, and a vibration frequency of 18
0Cpm, negative strip time ratio was set to (NSR) = (t N / t p + t N) × 100 = 15%.

【0038】ここで、NSRを通常の操業でブレークア
ウトを回避するのに必要な30%より大幅に低下させた
理由は、敢えてこれを低下させ、初期シェルへの圧縮力
を小さくして不利な条件にしておき、その際の高周波磁
場印加の効果をより顕著にするためであった。鋳造を行
った鋼種はC=0.10%のアルミニウムキルド鋼であ
る。なお、本発明の方法はNSRが25%以下の場合に
おいてその効果を発揮する。即ち、従来よりも高速鋳造
する場合にその効果を発揮するためである。
Here, the reason why the NSR was significantly reduced to less than 30% necessary for avoiding breakout in normal operation is to reduce the NSR and reduce the compressive force on the initial shell, which is disadvantageous. This is for making the effect of applying a high-frequency magnetic field at that time more remarkable. The cast steel type is an aluminum killed steel of C = 0.10%. Note that the method of the present invention exhibits its effect when the NSR is 25% or less. That is, the effect is exhibited when casting at a higher speed than before.

【0039】前述の図2(a)に示すように、溶鋼は取
鍋よりタンディシュ(TD)12、浸漬ノズル14を経
由して鋳型18に注入される。浸漬ノズル14からの流
量を制御し、鋳型内湯面レベルは、下部コイル42上端
とし、±2〜3mmの精度の湯面制御を行った。また、
モールドパウダー16は表3に示すものを用いており、
パウダー流入量Qは鋳造終了時、鋳片を鋳型内に中止め
し、冷却後取り出して鋳片の表面に付着しているスラグ
厚みより計算で求めた。
As shown in FIG. 2A, molten steel is injected from a ladle through a tundish (TD) 12 and a dipping nozzle 14 into a mold 18. The flow rate from the immersion nozzle 14 was controlled, and the level of the molten metal in the mold was set to the upper end of the lower coil 42, and the level of the molten metal was controlled with an accuracy of ± 2 to 3 mm. Also,
The mold powder 16 shown in Table 3 is used.
At the end of casting, the powder inflow Q was determined by calculating the thickness of the slag attached to the surface of the slab by taking the slab out of the slab after cooling it.

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】図4は表1のcaseおよびに示す条
件での試験結果であり、下部コイルのみに電流を印加
し、コイル電流Iとパウダー消費量Qとの関係を示すも
のである。下部コイルに鋳型振動の全域に電流を印加し
た場合、電流Iを大きくすることで消費量Qが増大する
現象が確認された。
FIG. 4 shows the test results under the conditions shown in case 1 and in Table 1 and shows the relationship between the coil current I and the powder consumption Q by applying a current only to the lower coil. When a current was applied to the entire lower part of the mold during the vibration of the mold, it was confirmed that increasing the current I increased the consumption Q.

【0042】一方、下部コイルにPS期にのみ電流を印
加しても、ほぼ同様の効果が確認されており、連続的に
通電したものと大差ない結果となった。これは鋳型振動
の際、PS期に優先的にパウダーが鋳型と凝固させる間
に流入していることを示すものである。この際に下部コ
イルに通電することで内周(コイルから離れる方向)に
高周波磁力が作用し、溶湯を内方向に押し戻すことによ
って流入するパウダーの厚みが増すことによると考えら
れる。
On the other hand, even when a current was applied to the lower coil only during the PS period, almost the same effect was confirmed, and the result was not much different from that when the current was continuously supplied. This indicates that during the vibration of the mold, the powder preferentially flows during the PS phase during solidification with the mold. At this time, it is considered that high-frequency magnetic force acts on the inner periphery (in the direction away from the coil) by energizing the lower coil, and the thickness of the powder flowing in increases by pushing the molten metal back inward.

【0043】また、連続的に高周波磁力を印加したもの
がPS期のみのものと大差ない理由として、NS期に下
部コイルに通電してもすでにシェルがある程度強度を持
っており、これに内向に高周波磁力を作用させてもシェ
ルが移動せず、パウダー流入にはほとんど貢献しないた
めと考えられる。
Also, the reason why the continuous application of the high-frequency magnetic force is not so different from that in the PS phase alone, is that the shell already has some strength even when the lower coil is energized in the NS phase, It is considered that the shell did not move even when the high-frequency magnetic force was applied, and it hardly contributed to powder inflow.

【0044】図5は、同じく表1のcase及びに
示す条件での結果であるが、下部コイルに連続的に印加
したものは鋳片表面のオシレーションマーク(OSMと
いう)の乱れがコイル電流の増大に伴って大きくなって
いたが、PS期のみのものは、オシレーションマークの
乱れはほとんどない結果となった。
FIG. 5 also shows the results under the conditions shown in case 1 and 2 in Table 1. In the case where the coil was continuously applied, the disturbance of the oscillation mark (OSM) on the slab surface was caused by the disturbance of the coil current. Although it increased with the increase, in the case of only the PS phase, there was almost no disturbance of the oscillation mark.

【0045】一般的にスリット部において磁束密度が高
くなっていること、また、スリット部がOSMの形成さ
れる位置に対応していることからNS期にOSMが形成
され、この際、電磁力によるジュール熱により凝固遅れ
が生じていることによると考えられる。一方、PS期の
み印加したものは、OSM形成時(NS期)にはコイル
通電を行っていないため、NS期に均等にシェル形成が
なされてるためにオシレーションの乱れが少ない結果に
なったと考えられる。
In general, since the magnetic flux density is high in the slit portion and the slit portion corresponds to the position where the OSM is formed, the OSM is formed in the NS period. It is considered that the solidification delay was caused by Joule heat. On the other hand, in the case where only the PS period was applied, the coil was not energized at the time of forming the OSM (NS period), so that the shell was formed uniformly in the NS period, so that the oscillation was less likely to be disturbed. Can be

【0046】図6は、上部コイルの影響を示すものであ
る。上部コイルは上述のようにメニスカスより上に位置
することで、これによりメニスカスが斜め下方(鋳型内
部方向)に高周波磁力を受ける。これによって初期凝固
シェルの先端の脆弱な部分を斜め方向に押し曲げ、シェ
ル内に圧縮力が作用し、NSによる圧縮を補足する
FIG. 6 shows the effect of the upper coil. Since the upper coil is located above the meniscus as described above, the meniscus receives a high-frequency magnetic force obliquely downward (toward the mold). As a result, the fragile portion at the tip of the initially solidified shell is pushed and bent in an oblique direction, and a compressive force acts inside the shell to supplement the compression by NS.

【0047】上述の様に、鋳造速度4m/分でのNSR
が15%の条件ではシェル先端での圧縮が不足するた
め、OSM直下に微小な内部割れが多発する。これは鋳
造時のシェルの拘束に発展し得るものであり、従来はN
SRを大きくすることで防止していた。図6は、この問
題を上部コイルの電流を増大させることで防止できるこ
とを示すものであり、NS期に上部コイルに通電するこ
とでOSM下の内部割れ発生の頻度が大幅に低減できる
ことを示す。
As described above, NSR at a casting speed of 4 m / min.
However, under the condition of 15%, the compression at the shell tip is insufficient, so that minute internal cracks frequently occur immediately below the OSM. This can evolve into the constraint of the shell during casting, and conventionally N
This was prevented by increasing the SR. FIG. 6 shows that this problem can be prevented by increasing the current in the upper coil, and shows that the frequency of internal cracking under OSM can be significantly reduced by energizing the upper coil during the NS period.

【0048】一方、連続的に上部コイル通電したもの
は、コイル電流を増大してもほとんど効果がみられない
結果となった。これは連続的に通電することでPS期に
も上部コイルより斜め下方に高周波磁力が働き、メニス
カスの形状そのものが斜めになったまま凝固するので、
シェル先端には圧縮力が作用しないためであると考えら
れる。
On the other hand, when the upper coil was continuously energized, the effect was hardly observed even when the coil current was increased. This is because high-frequency magnetic force works obliquely downward from the upper coil in the PS phase by continuously energizing, and the meniscus shape solidifies while being oblique,
This is probably because no compression force acts on the shell tip.

【0049】以上の結果、上部、下部コイルにそれぞれ
5000A以上(NS期に上部コイルに、PS期に下部
コイルに)通電することで、4m/分の高速鋳造時にN
SR=15%という不安定な鋳造条件においてもブレー
クアウト発生頻度(B.O.の指数化した発生頻度)を
従来に対してを1/10にすることができるようになっ
た。
As a result, by supplying current of 5000 A or more to the upper and lower coils (the upper coil in the NS phase and the lower coil in the PS phase), N
Even under the unstable casting condition of SR = 15%, the frequency of breakout occurrence (frequency of occurrence indexed as BO) can be reduced to 1/10 of the conventional frequency.

【0050】なお、上部、下部コイルの設置位置は条件
を変えた試験を行っても同様な効果を得たが、上部コイ
ルをなるべくメニスカスに近い位置に設定した場合の方
がOSM直下の内部割れ発生防止に大きい効果がある。
The same effect was obtained by conducting a test in which the conditions of the upper and lower coils were changed under different conditions. However, when the upper coil was set as close to the meniscus as possible, the internal cracks immediately below the OSM were better. It has a great effect on preventing occurrence.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の方法及び装置により、従来より
も鋳造速度を上げてもブレイクアウトがほとんど発生せ
ず、従って鋳造の能率を著しく高めることができ、ま
た、表面性状の良好な鋳片の製造が可能となった。
According to the method and apparatus of the present invention, almost no breakout occurs even when the casting speed is increased more than before, so that the efficiency of casting can be remarkably increased and the slab having good surface properties can be obtained. Can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】溶融金属と印加した高周波電流との間に生ずる
電磁力を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an electromagnetic force generated between a molten metal and an applied high-frequency current.

【図2】本発明に係る電磁力を応用した鋳造方法の概略
と(a)と、鋳型とコイルの位置関係を示す図(b)で
ある。
FIGS. 2A and 2B are a schematic view of a casting method using an electromagnetic force according to the present invention, FIG. 2A and a view (b) showing a positional relationship between a mold and a coil.

【図3】本発明における鋳型振動と上部コイルと下部コ
イルへの電流印加のタイミングを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a mold vibration and a timing of applying a current to an upper coil and a lower coil in the present invention.

【図4】本発明における下部コイルへの印加電流とパウ
ダー消費量との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a current applied to a lower coil and a powder consumption according to the present invention.

【図5】本発明における下部コイルへの印加電流とOS
Mの乱れとの関係を示す図である。
FIG. 5 shows the current applied to the lower coil and the OS in the present invention.
It is a figure showing relation with disorder of M.

【図6】本発明における上部コイルへの印加電流とオッ
シレーションマーク直下の内部割れ発生頻度との関係を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the current applied to an upper coil and the frequency of occurrence of internal cracks immediately below an oscillation mark in the present invention.

【図7】従来の連続鋳造における鋳型振動と鋳造速度と
の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between mold vibration and casting speed in conventional continuous casting.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 溶融金属 4 電磁コイル 42 下部電磁コイル 44 上部電磁コイル 6 高周波電流 8 誘導電流 10 ローレンツ力 12 タンデッシュ 14 浸漬ノズル 16 パウダー 18 鋳型 2 molten metal 4 electromagnetic coil 42 lower electromagnetic coil 44 upper electromagnetic coil 6 high frequency current 8 induction current 10 Lorentz force 12 tundish 14 immersion nozzle 16 powder 18 mold

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B22D 27/02 B22D 27/02 V (72)発明者 西岡 信一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−115952(JP,A) 特開 昭64−83348(JP,A) 特開 平4−138843(JP,A) 特開 平4−178247(JP,A) 特開 平7−96360(JP,A) 特開 平4−13443(JP,A) 特開 平5−212512(JP,A) 特開 平3−90255(JP,A) 特開 平8−90183(JP,A) 特開 平4−13442(JP,A) 特開 平2−147150(JP,A) 特開 平8−132189(JP,A) 特開 平7−266004(JP,A) 特開 平6−246405(JP,A) 特開 平7−223060(JP,A) 特開 平6−320238(JP,A) 国際公開96/5926(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/115 B22D 11/04 311 B22D 11/16 105 B22D 27/02 B22D 11/07 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B22D 27/02 B22D 27/02 V (72) Inventor Shinichi Nishioka 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (56 References JP-A-5-111552 (JP, A) JP-A-64-83348 (JP, A) JP-A-4-138843 (JP, A) JP-A-4-178247 (JP, A) 7-96360 (JP, A) JP-A-4-13443 (JP, A) JP-A-5-212512 (JP, A) JP-A-3-90255 (JP, A) JP-A-8-90183 (JP, A) A) JP-A-4-13442 (JP, A) JP-A-2-147150 (JP, A) JP-A-8-132189 (JP, A) JP-A-7-266004 (JP, A) JP-A-6 -246405 (JP, A) JP-A-7-223060 (JP, A) JP-A-6-320238 (JP, A) WO 96/5926 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 11/115 B22D 11/04 311 B22D 11/16 105 B22D 27/02 B22D 11/07

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の工程を備えた溶融金属の連続鋳造
方法。 (a)鋳型上部がくし形であり、これに続く下部が一体
的に構成されている水冷の連続鋳造鋳型を用意し、
(b)鋳型振動を行いながら前記鋳型に溶融金属を注湯
し、形成された鋳片を連続的に下方に引出しながら、
(c)前記溶融金属のメニスカス水準近傍において鋳型
外部より上下二段に高周波電磁力を作用させ、メニスカ
ス近傍に生成している凝固シェルを内部方向に湾曲させ
ながら連続鋳造する。
1. A method for continuously casting molten metal, comprising the following steps. (A) Prepare a water-cooled continuous casting mold in which the upper part of the mold is comb-shaped and the lower part following this is integrally formed,
(B) Pouring molten metal into the mold while performing mold vibration, and continuously drawing out the formed slabs,
(C) A high-frequency electromagnetic force is applied to the molten metal in the vicinity of the meniscus level in the upper and lower stages from the outside of the mold to continuously cast the solidified shell formed in the vicinity of the meniscus while curving inward.
【請求項2】 前記二段に作用させる高周波電磁力のう
ち下側の電磁力は鋳型振動のポジティブストリップの時
期に作用させ、上側の電磁力はネガティブリップ時期に
作用させる請求項1記載の溶融金属の連続鋳造方法。
2. The melting device according to claim 1, wherein the lower electromagnetic force of the two-stage high-frequency electromagnetic force is applied at the time of the positive strip of the mold vibration, and the upper electromagnetic force is applied at the time of the negative lip. A continuous casting method for metal.
【請求項3】 前記鋳型の鋳型振動のネガティブリップ
時間比率を25%以下とする請求項1または2に記載さ
れた溶融金属の連続鋳造方法。
3. The continuous casting method for molten metal according to claim 1, wherein a negative lip time ratio of mold vibration of the mold is 25% or less.
【請求項4】 前記溶融金属がFeを含有する合金であ
る請求項1または2に記載された溶融金属の連続鋳造方
法。
4. The continuous casting method for a molten metal according to claim 1, wherein the molten metal is an alloy containing Fe.
【請求項5】 下記の部材を備えた連続鋳造用鋳型。 (a)鋳型の上部がくし形状であって、下部が一体的に
構成され、それぞれの内部が水冷できるようになってい
る銅もしくは銅合金製の連続鋳造用鋳型と、(b)前記
鋳型の溶融金属のメニスカス水準近傍に相当する位置
に、その鋳型の中心軸を中心軸とする高周波コイルが該
鋳型の外周の上下方向に少なくとも二体備えられてい
る。
5. A continuous casting mold comprising the following members. (A) a continuous casting mold made of copper or a copper alloy in which the upper part of the mold has a comb shape, the lower part is integrally formed, and the inside of each part can be water-cooled; (b) melting of the mold At a position corresponding to the vicinity of the metal meniscus level, at least two high-frequency coils having the central axis of the mold as a central axis are provided in the vertical direction on the outer periphery of the mold.
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