JP3262280B2 - 連続鋳造機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、型の中で金属が少なくも部分的に固化する
熔融金属、特に熔鋼の鋳造製品への連続鋳造用の連続鋳
造機械であって、熔融金属の浴を形成している注湯手段
の出口ポートを通って内部に熔融金属が注がれる型を備
えている連続鋳造機械、かかる連続鋳造機械に適した
型、及びその運転方法に関する。

背景技術 本明細書において言及される連続鋳造機械は、厚さ約
250mmのスラブを鋳造するための公知の連続鋳造機械、
又は厚さが約150mm以下、例えば50−100mmの範囲のスラ
ブを鋳造するための薄スラブ鋳造機械のいずれでもよ
い。

薄スラブ鋳造機械、特に金属を型の中に注ぐ速度の高
い機械に限定されないが、型の中における熔融金属の不
安定な流れ及び／又は非対称的な流れの問題が生ずる。
最も一般的には、熔融金属は、タンディシュから、タン
ディシュに連結された注湯手段としての埋設入口ノズル
を通って型の中に注がれ、型の中に達する。ノズルの中
心線は、一般に型の中心線と一致する。

参照される連続鋳造機械の形式は、本技術において、
例えばWO95/20445号より知られる。かかる連続鋳造機械
用に適する型及びノズルはWO95/20443号より知られる。
ノズルの更なる実施例がEP0685282号より知られる。

特に、型に入った後の熔融金属が、大きさ及び形の等
しくない複数の再循環を形成することが示された。出口
ポートが１個のノズルの場合に、ノズルの両端の垂直面
内に２個の再循環、大きい再循環と小さい再循環とが生
ずる。この再循環はメニスカス部に伸びて、２個の再循
環に各について異なった妨害を生ずる。２個の再循環に
ついて、浴の表面に浮いている鋳造用粉体への循環熔融
金属による熱の伝達、従って鋳造用粉体の温度は異な
る。このため、熔融金属から型の冷却された壁への熱伝
導に対する鋳造用粉体の効果は一様でない。同じことが
型の壁と金属との間の鋳造用粉体の潤滑効果についても
言える。再循環は鋳造粉体及びその他の介在物の熔融金
属の浴の中への捕捉も起こす可能性がある。生ずる影響
は、表面及び本体の欠陥を別にしても、薄いスラブ鋳造
品では温度が一様でなく、また各再循環の位置が予測で
きないため、温度分布が予測できず、結局はスラブが不
均一な厚さとなり、言い換えれば形状欠陥が生ずること
である。

連続的な、又は半連続的な処理で鋼が鋳造され、熱間
圧延され、そしてある場合にはフェライト圧延される現
在の製鋼プラントにおいては、鋳造スラブの形状の修正
の可能性はないか又は非常に限定される。従って、この
種のプラントにおける形状の管理は特別な問題である。

型の中における不安定かつ非対称的な流れの問題は薄
いスラブの鋳造に関しては説明されているが、問題は厚
いスラブの鋳造機械においても生ずる。

従来技術において考えられた解決の方向はノズル及び
その出口ポートの形状であった。ノズル出口ポートの形
状、ノズルの長手方向中心線とのその角度関係、及びノ
ズル底部の形状についての多くの提案がなされた。薄い
スラブにおいては、これは漏斗状の型を必要とする。

この方向に従った場合は、上述の諸問題の満足な解決
法、特に鋳造製品の種々の鋼の等級及び大きさに関連し
た種々の鋳造条件に適した解決には至らなかった。

発明の開示 本発明の目的は、これらの問題を取り除き又は少なく
とも大きく減らしかつその他の利点を得ることのできる
連続鋳造機械を提供することである。

この目的は、型の中における熔融金属の流れのパター
ンが型の少なくとも１個の対称面に関して基本的に対称
的であるように、型に入った後の熔融金属の流れを管理
し及び／又は舵取りを行ないかつ熔融金属に作用する制
御手段の設けられることを特徴とする連続鋳造機械によ
り達成される。

本発明は次の考えから出発する。即ち、型の中におけ
る熔融金属の流れ及びその挙動は、熔融金属の温度及び
化学成分、ノズル形状の不規則性及び摩耗や詰まりによ
るその寿命中における形状の変化、型の冷却された壁の
温度勾配、型の形状の偏差のような多くの要因に依存す
るために、希望の対称性及び安定性を得ることが非常に
困難であるという考えである。これらの要因の総てが型
の中に流れに影響を与え、かつこれら要因の各が予測又
は管理が困難であるため、ノズルの形状の選択により流
れを予測し或いは管理することは困難である。

本発明により、熔融金属がノズルを通って型の中に入
った後で熔融金属の流れの管理及び／又は舵取りをする
ことにより、対称的な流れを起こし、言い換えると、型
の内部における、最終的には鋳造スラブの未固化部分に
おける対称的でかつ基本的に同様な再循環を起こす制御
手段が提供される。

本発明によれば、熔融金属の流れの非対称又は不安定
な挙動は、ノズル及びその出口ポートの形状に選択によ
り、及び型の中、最終的には鋳造スラブの未固化部分に
おける熔融金属の流れに影響を与えることにより修正さ
れるとは基本的に考えられない。

本発明の簡単な無接点式でかつ信頼し得る実施例は、
制御手段が少なくとも１個の磁気制動装置、好ましくは
１個の電磁制動装置を備えることを特徴とする。

熔融金属に舵取り作用又は制動作用を加えるための電
磁制動は本技術において公知であり装置の信頼し得る部
品として証明されている。例えば、EP 0040383号及びEP
0092126号において開示された公知の応用においては、
熔融金属の浴の撹拌のために電磁制動が使用される。

電磁式撹拌装置は、固化した樹枝状結晶間の液体金属
を撹拌し、これらの結晶を長軸に沿って再熔融させて等
軸結晶を形成するために使用される。入口ノズルの出口
ポートから出る液体金属の速度は鋳造速度の10ないし10
0倍である。型に入ってくる液体金属のこの高速な流れ
を制動して流入する液体金属の深い侵入を防いで望まし
くない介在物の深い侵入を防止するために電磁式制動が
使用される。電磁式撹拌又は制動の有益な効果にも拘わ
らず、型の中の液体金属の流れは不安定性及び非対称性
の見地から受け入れ難い。これらの望ましくない現象
は、実際運転のため電磁式の制動及び撹拌では防止でき
ない。

静的な電磁制動は適切であるが、獲得し得る大きい磁
気誘導並びに特に直流又は低周波で作動する電磁式ブレ
ーキにおける誘導コイルの電流変化による磁気誘導の制
御の簡単さのため、電磁式ブレーキの使用が好まれる。

本発明により、電磁力の場の生成によるこの実施例に
おける制御手段は、型の中における液体金属の周期的な
振動現象及び非対称の流れを効果的に妨げ、通常の連続
鋳造機械については2.0m/sec以上、薄いスラブの鋳造に
ついては4.0m/sec以上の高速鋳造の条件でも極めて安定
して浴の表面が得られ、型の中に固化金属の非常にしっ
かりしかつ均一な固化したシェルを残す。何かの理由で
流れの中に非対称ができたときは、流れている金属の速
度が不揃いとなる。制動効果は速度に依存するため、こ
の効果が、より高速の流れを妨害することにより非対称
を修正する。このため、制御手段は、再循環を基本的に
等しくさせかつ安定化させる。連続鋳造機械の生産性、
換言すれば経済性は、鋳造速度に依存し、本発明を使用
してかなり大きくすることができる。

本発明の非常に効果的な実施例は、磁気制動装置が２
組の磁気制動極を備え、これらが間隔を空けられ、かつ
出口ポートを通って型の中に入ってくる熔融金属の流れ
の方向に対して基本的に直角方向に作動することを特徴
とする。

この実施例においては、主流の本質的な部分は２組の
極の間の空間を妨害されずに通過できる。流れの外側部
分は磁気ブレーキにより制動される。流れの非対称性が
速度の不揃を限定するため、及び制動効果はブレーキを
通過する熔融金属の速度に依存するため、制動は均等化
効果を有し、非対称の発生を防ぎかつ生じた非対称を修
正する。この実施例は構成が極めて単純であるため設置
及び運転が容易である。極の各組は型に入ってくる熔融
金属の流れに直角な磁場の主分布を有することが好まし
い。

簡単でかつ一般的な用途に適した本発明の実施例は、
制御手段が注湯手段の出口ポートに関して対称的に置か
れることを特徴とする。

制御手段は本発明の実施例において非常に効果的に作
動し、制御手段は出口ポートを通って型の中に入ってく
る熔融金属の流れの方向と基本的に直角の方向で伸び
る。

多少の再循環量及び型の側壁に沿った流れを許すため
に、更なる実施例は、制御手段が型の幅の1/8から7/8の
間の範囲内で作動することを特徴とする。この実施例
は、メニスカス部への熔融金属の十分な流れを許すと同
時に残りの流れを安定化する。

平行な形状の型及び漏斗状の型の双方において、制御
手段が型に入ってくる金属の流れを少なくも２個の分流
に分けるためるため及び一方の分流から第２の分流への
流れを妨害するための分離手段を備えることを特徴とす
ることにより驚くほど良好な効果が得られた。

この制御手段は、熔融金属の主流を一般に等しい大き
さの再循環する２個の分流に分割する。非対称は、一方
の再循環の大きさが他方の再循環と異なることを意味
し、従って非対称は熔融金属が制御手段を通過すること
を意味する。かかる通過は制御手段により妨害されるの
で、再循環、従って型の中の流れは基本的に等しくかつ
安定である。

好ましくは、分離手段は少なくも１組の磁極を有し、
より好ましくは１組の電磁極を持つ。非常に効果的な実
施例においては、分離手段は鋳造方向の長さがこれに直
角な方向、即ち型の幅の1.5倍から10倍まで長い。

制御手段は熔融金属の流れの方向に関して主に直角に
伸びることが好ましい。好ましくは、制御手段は、最長
の側の部分の上方のみ、即ち型の幅、好ましくはその1/
8から7/8の間の上方のみで作動し、各極は、型に入って
くる熔融金属の流れの方向に直角な磁場の強さの主分布
を得ることが好ましい。磁気ブレーキのようなかかる制
御手段は、その制動作用の速度依存性のため、主流を制
動しかつ等化させると同時に希望の熱伝達のためにメニ
スカス部に伸びる可能性を循環流に与える。磁気ブレー
キの外側端部において生ずる高速でかつ妨害している循
環はブレーキを通過して効果的に制動され減速する。

一般に、型の中の対称的な流れの結果として、発生し
た再循環の速度及び型のメニスカス部における速度の両
者は、従来技術において知られる状況と比較して比較的
低い。

メニスカス部における速度を更に低下させるために、
本発明による連続鋳造機械の別の実施例は、連続鋳造機
械に、型の中の熔融金属のメニスカス部において流れて
いる熔融金属の速度を低下させるための制動手段が設け
られていることを特徴とする。

ある種の用途においては、主としてメニスカス部にお
ける妨害及び熔融金属内の鋳造用粉体の粒子の捕捉を防
ぐために、メニスカス部における更に低い速度が要求さ
れる。この実施例により、メニスカス部における速度
は、制御手段の等化及び安定化の効果に本質的に影響を
与えることなしに低くさせることができる。

非常に効果的で信頼できかつ運転の容易な制動手段
は、型の少なくも１個の対称面に関して対称的に位置決
めされた少なくとも２個の磁気ブレーキ、好ましくは電
磁ブレーキであって、熔融金属のメニスカス部に向けら
れた金属の流れに作動する前記ブレーキを備えることを
特徴とする。型の中で生じている再循環は型の短い壁の
近くに上方に向けられる。速度の比較的高いこの位置に
制動手段を置くことにより、磁気ブレーキによる特に効
果的な制動効果が得られる。

制御手段の位置は型に関して変え得ることが好まし
い。この実施例により、使用される型及びノズルに依存
して最適の位置に制御手段を置くことができる。鋳造中
に、処理条件を変えるために位置を調製することさえ可
能である。

制動手段の位置は、型に関して変え得ることが好まし
い。更にこの実施例により、型、ノズル及び処理条件に
依存する制動手段の最適の位置は、これを処理条件が変
動したときも選定し維持することができる。

本発明は、本発明による制御手段の設けられた型にお
いて、その更なる実施例において、及びかかる制御手段
とともに運転するに適した型においても具体化される。

本発明は、本発明による連続鋳造機械を使った鋳鋼方
法及びその実施例においても実施される。

好ましい実施例においては、この方法は、制御手段及
び／又は制動手段の作動及び／又は位置がメニスカス域
における熔融金属の温度に依存して選定されることを特
徴とする。

更なる実施例は、制御手段及び／又は制動手段の作動
及び／又は位置が型におけるノズルの流れ特性に依存し
て選ばれることを特徴とする。

例及び図面の説明 本発明の目的及びその他の利点が、種々の実施例の以
下の説明及び付属図面を参照し説明される試験結果（こ
れは本発明を限定するものではない）により示されるで
あろう。表V_meanは、メニスカス部における平均測定速
度を意味する。

各図面において、同様な番号は、同様な項目又は対応
した機能を有する項目を指す。各図面において点線及び
矢印は熔融金属の流れの方向を示す。

図面は、熔融金属を模擬するために水が使用された型
の水モデル模擬において行われた実験の結果を示す。か
かるモデル化が型における熔鋼の実際の挙動の良好な再
現を与えることは本技術において公知である。水モデル
は、図１−６における、寸法が幅1500mm及び厚さ100mm
の長方形断面を持つ。

図１は従来技術の装置において生ずるような流れのパ
ターンを示す。この流れは極めて非対称である。測定さ
れた速度が次表に示される。

図２は、型に制御手段が取り付けられたときの流れの
パターンを示し、この制御手段は、例えばメッシュ型の
制限体により模擬される磁気ブレーキである。文字Ａ
は、入口ノズルの出口ポートと制御手段との間の距離を
示す。水の一部は制御手段を通過し制動され、一部は上
向きに曲げられて浴の表面への希望の熱の流れを起こ
す。制御手段の端部において、小さい再循環が生じ、こ
れが制御手段により効果的に制動をかけられる。

結果は次表に纏められ、これが対称性への大きな改善
が得られたことを示す。

図３は、本発明の別の実施例により得られた流れのパ
ターンを示す。磁気ブレーキは、熔融金属の流れの方向
と基本手に直角な方向で間隔を空けられた２組の極を備
える。流れの中心線はブレーキを通過し妨害されない。
再循環の生ずる側方部分は制動され対称的になるように
均等化されかつ再循環の速度は比較的低い。測定結果が
次表に示される。

図４は、制御手段が妨害物として作用するメッシュ型
の制御手段により模擬されるような垂直方向に置かれた
磁気ブレーキで具体化される分離手段を備える更なる実
施例を示す。

驚くことに、その実施例は非常に効果的であることが
証明された。作動は次のように考えられる。即ち、制御
手段が主流を２個の分流に分割する。各分流は再循環を
形成する。主流が２個の対称的に作動している再循環に
分割されると、不安定及び非対称は制御手段の妨害効果
により塞がれる。この分割の再循環を開始させこれが主
流の浴の中に深く入ることを防ぎ、これにより望ましく
ない介在物が浴内に深く入って、鋼のような固化した金
属内に捕捉され含まれることを限定する。

この実施例の作動は、いずれの方向においても入口ノ
ズルに関する制御手段の位置については比較的鈍感であ
ることが見いだされた。従って、この実施例も非常に効
果的である。

得られた結果は次表に示される。

図５に示されるような実施例により更なる改善を得る
ことができる。この図は、浴のメニスカス部において流
れている水の速度を下げるための制動手段を示す。図４
より見られるように、表面における速度は比較的高い。
かかる高速はメニスカス部における妨害を生じ、鋼の浴
の場合におけるように熔融している粉体粒子を捕捉する
ことがあり得る。図５の実施例により、浴の表面におけ
る速度は、これを、メニスカス部の固化の危険なしに安
全な値に下げることができる。測定結果は次表に示され
る。

図４の実施例の驚くべき効果を図６の実施例により得
られた結果により示すことができる。図６においては、
図５の実施例のブレーキが１個だけ作動し、これが型の
右側と左側との間の非常に異なった条件を導く。この大
きな妨害にも拘わらず、２個の再循環はノズル及び型の
中心線を通る対称面に関して対称的に回転する。浴の表
面における測定された速度は次表の通りである。

図７は、分岐したノズル及び漏斗状の型に適用された
場合の本発明の別の実施例を示す。鋳造速度は8m/minに
上げられた。ノズルにある２個の主流の各に対して、メ
ッシュ型の制御手段による模擬が提供された。主流の方
向に関する制御手段の角度を選ぶことにより、上向きの
流れと下向きの流れの成分の相対的な値を選ぶことがで
きる。更に、磁気ブレーキの制動効果を選定することに
より流量の制御が可能である。この実施例のこの性能は
メニスカス部の波高を測定することにより測定された。
波高は左側と右側について等しく、かつ3mmの低さにす
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コルネリセン，マルクス・コルネリス・ マリア オランダ・エヌエル―1901ビーゼツト カストリクム・ウイレムアレクサンダー ジンゲル２ (72)発明者 フリンキング，フエルデイナンド・ヘン ドリク オランダ・エヌエル―1921ダブリユーシ ー アケルスロート・ホーカンブ51 (72)発明者 キム，ジヨングキユン キユングブク・ジガク―ドングナムクポ ハングシテイ・ナクオンアパートメント ８―803 (72)発明者 キム，サングジヨーン キユングブク・デユホードングブクポハ ングシテイ・ダエリムアパートメント 102―409 (56)参考文献 特開 平４−84650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130752（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−90176（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−290219（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−187557（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−294053（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266010（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−17356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/115 B22D 11/11 B22D 11/04 311

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長い側と短い側とを有し、熔融金属が注湯
   手段の出口ポートを通って注がれて熔融金属の浴を形成
   する型と、少なくも１個の磁気制動装置とを具備し、 該型において、金属の少なくも一部分が固化され、該型
   から、金属の少なくも一部分が、鋳造方向に移動せしめ
   られ、 該磁気制動装置が、該型の長い側の両方に、主として鋳
   造方向に出口ポートを通って型に入ってくる熔融金属の
   流れの方向と基本的に直角な方向で作用する組として磁
   気制動用の極を備えている 熔融金属、特に熔鋼を鋳造スラブ製品に連続鋳造するた
   めの連続スラブ鋳造機械において、 該磁気制動装置が、制動方式において、対称的な流れの
   パターンの流れの成分に実質的に制動をかけることな
   く、型の長い側を横切る型の対称面に関して基本的に対
   称である型内の熔融金属の流れのパターンから逸れた型
   内の熔融金属の流れの成分に作用するような位置に位置
   決めされた磁気制動装置である ことを特徴とする連続鋳造機械。
2. 【請求項２】磁気制動装置が電磁制動装置よりなる請求
   項１の連続鋳造機械。
3. 【請求項３】磁気制動装置が、間隔を空けられかつ注湯
   手段の出口ポートに関して対称的に位置決めされた２組
   の磁気制動用の極を備える請求項１又は２の連続鋳造装
   置。
4. 【請求項４】磁気制動装置が出口ポートを通って型に入
   ってくる熔融金属の流れの方向に基本的に直角な方向で
   伸びる請求項１〜３のいずれか１の連続鋳造機械。
5. 【請求項５】磁気制動装置が型の幅の1/8から7/8の間の
   範囲内で作動する請求項１〜４のいずれか１の連続鋳造
   機械。
6. 【請求項６】長い側と短い側とを有し、熔融金属が注湯
   手段の出口ポートを通って注がれて熔融金属の浴を形成
   する型と、少なくも１個の磁気制動装置とを具備し、 該型において、金属の少なくも一部分が固化され、該型
   から、金属の少なくも一部分が、鋳造方向に移動せしめ
   られ、 該磁気制動装置が、該型の長い側の両方に、主として鋳
   造方向に出口ポートを通って型に入ってくる熔融金属の
   流れの方向と基本的に直角な方向で作用する組として磁
   気制動用の極を備えている 熔融金属、特に熔鋼を鋳造スラブ製品に連続鋳造するた
   めの連続スラブ鋳造機械において、 該磁気制動装置が、制動方式において、対称的な流れの
   パターンの流れの成分に実質的に制動をかけることな
   く、型の長い側を横切る型の対称面に関して基本的に対
   称である型内の熔融金属の流れのパターンから免れた型
   内の熔融金属の流れの成分に作用するような位置に位置
   決めされており、 磁気制動装置が、該型に入る熔融金属の流れの方向に延
   びており、これにより、該型に入る金属の流れを２つの
   分流に分離し、一方の分流から第２の分流へ流れること
   を妨げる分離手段として作用する ことを特徴とする連続鋳造機械。
7. 【請求項７】連続鋳造機械に、更に、型の熔融金属の浴
   のメニスカス部において流れている熔融金属の速度を低
   下させるための制動手段が設けられる請求項１〜６のい
   ずれか１の連続鋳造機械。
8. 【請求項８】制動手段が型の少なくも１個の対称面に関
   して対称的に位置決めされかつ熔融金属のメニスカス部
   に向けられた金属の流れを妨げる少なくも２個の磁気ブ
   レーキを備える請求項７の連続鋳造機械。
9. 【請求項９】制動手段の位置が型に関して可変である請
   求項７又は８の連続鋳造機械。
10. 【請求項１０】磁気制動装置の位置が型に関して可変で
    ある請求項１〜９のいずれか１の連続鋳造機械。
11. 【請求項１１】請求項１−10のいずれか１の連続鋳造機
    械を使用する鋼のような金属の鋳造方法。
12. 【請求項１２】磁気制動装置の作動及び／又は位置が、
    メニスカス域における熔融金属の温度に依存して選定さ
    れる請求項11の方法。