JP4256800B2 - 溶融金属の連続鋳造方法及び装置 - Google Patents
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Description
この流入の際に発生する動圧によって、メニスカスや凝固シェル先端が変形する。この変形が、鋳型オシレーションの周期で繰り返されて、鋳片表面に、オシレーションマーク(周期的な皺)が形成されるが、適切な深さの周期的なオシレーションマークは、鋳造操業や鋳片の表面品質の安定化に寄与する。
例えば、(特許文献1)には、溶融金属を潤滑剤とともに一定周期で振動する水冷鋳型に注入し、鋳片を、連続的に下方に引き抜く連続鋳造方法において、鋳型周りに設けた電磁コイルに交流電流を連続的に通電し、発生する電磁力を利用して、鋳型内の溶融金属を凸状に盛り上げて、鋳片の表面性状を改善する方法が記載されている。
さらに、(特許文献3)には、連鋳鋳型を取り囲むように配置したソレノイド状電磁コイル、又は、連鋳鋳型の側壁に埋設したソレノイド状電磁コイルに交流電流を通電し、凝固を開始しようとする溶融金属に、電磁力を、溶融金属が鋳型壁から離れる方向に印加しつつ連続鋳造して、鋳片の表面品質を大幅に改善する方法が記載されている。
また、(特許文献4)の方法では、表面性状の改善を図ることができる場合があるものの、必ずしも十分ではない。
(1)鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、電磁力の溶融金属内への浸透深さに応じて、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離が調整された装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
(2)鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離Lmin(m)が、以下の(式1)及び(式2)を満足することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
δ=1/(πfσμ)1/2 … (式1)
Lmin ≧1.07δ … (式2)
ここで、δ:電磁力の溶融金属内への浸透深さ(m)
f:磁場の搬送波の周波数(Hz)
σ:溶融金属の電気伝導度(S/m)
μ:溶融金属の透磁率(H/m)
(3)溶融金属のメニスカスへオイルを前記鋳型上部から供給することを特徴とする(1)または(2)記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(4)電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(5)鋳型を振動させずに、電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
(6)鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルと、鋳型内溶鋼に浸漬される様に配置された溶融金属注入ノズルを有する溶融金属の連続鋳造装置において、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離Lmin(m)が、上記の(式1)及び(式2)を満足する様に設置されたことを特徴とする溶融金属の連続鋳造装置。
本発明者らは、鋳型内の溶融金属の盛上りと電磁力により溶融金属内に誘起される溶融金属の流動が、溶融金属注入ノズル近傍だけ不均一になる原因として、溶融金属注入ノズル近傍ではない領域と比較して、溶融金属注入ノズル近傍の鋳型内壁との最短距離が短いため、両者の間で溶融金属の流動状態に差異が生じる場合があることによるものと考えた。そこで、溶融金属注入ノズル近傍の領域と、溶融金属注入ノズル近傍ではない領域とで、溶融金属の流動状態をほぼ均一にさせるには、溶融金属注入ノズルが障害にならない様に、溶融金属注入ノズルと鋳型内壁との最短距離が、最低限必要な距離を確保することが重要であることが判明した。
図1に、鋳型3を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル4に交流を通電し、タンディッシュ1から溶融金属注入ノズル2を介して、溶鋼吐出流8として鋳型内へ供給した溶鋼5に電磁力9を印加して、鋳型内の溶鋼メニスカス形状を変化させながら、パウダー7を供給しつつ、凝固シェル6を引き出し、鋳造を行う連続鋳造の態様を示す。この電磁力9により、溶鋼内には攪拌流が誘起される。
図2の場合、溶融金属注入ノズルの断面が円形なので、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル2間の最短距離Lminは、鋳型長辺と平行な接線の接点と鋳型長辺との最短距離となる。
δ=1/(πfσμ)1/2 … (式1)
ここで、δ:電磁力の溶融金属内への浸透深さ(m)
f:磁場の搬送波の周波数(Hz)
σ:溶融金属の電気伝導度(S/m)
μ:溶融金属の透磁率(H/m)
上記(式1)からもわかる様に、電磁力の溶融金属内への浸透深さδは、磁場の搬送波の周波数fが高くなるとともに小さくなる。溶融金属が溶鋼の場合についての例を図3に示すが、磁場の搬送波の周波数fが高くなるにつれて、電磁力の溶融金属内への浸透深さδは小さくなることがわかる。
Lmin ≧1.07δ … (式2)
これは、実際のLminは、計算上求まるδより多少短い距離でも、鋳型内での溶鋼の流動をほぼ均一にすることができるということを意味している。
また、Lminの値の上限値は特に規定するものではなく、鋳片のサイズや種類によって適宜設定すれば良いが、通常は高々500mm程度であることが多い。
図4の場合、溶融金属注入ノズルの断面がほぼ長方形で、かつ鋳型長辺と対面するノズル面は鋳型長辺と平行なので、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル2間の最短距離Lminは、鋳型長辺と対面するノズルと鋳型長辺との最短距離となる。
この様な装置は、使用する溶融金属の物性や、印加する電磁力の周波数等の操業条件を考慮して、使用する鋳型サイズに基き、溶融金属注入ノズルのサイズを適宜設定することで、調整することができるが、特にこれに限定するものではない。
また、誘導加熱により溶鋼を加熱することができるため、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善することもできる。
また、上記と同様に、誘導加熱により溶鋼を加熱でき、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善することができる。
そして、本発明においては、上記に記載した様な、鋳型壁面と凝固シェルの間の潤滑をより改善する手段を、適宜、併用して用いることができる。
1850mm(長辺側)×400mm(短辺側)、高さ100mmの電磁コイルを鋳型内に埋設し、以下の条件で連続鋳造を行った。
鋳型内寸法:900mm(長辺)×220mm(短辺)、高さ800mm、
鋳型振動ストローク:6mm、
鋳型振動数:120サイクル/min、
鋳造速度:1m/min、
湯面レベル:コイル上端(鋳型上端から100mm)、
磁場条件:単相交流200Hzの0.05秒印加と0.05秒無印加の磁場条件、
単相交流60Hzの0.05秒印加と0.05秒無印加の磁場条件下、
溶融金属注入ノズルの外径:120mm、90mm
また、潤滑材としてC−Ca−SiO2−Al2O3−Na系のパウダーを供給して、低炭素鋼の溶鋼を連続鋳造した。
尚、溶融金属注入ノズルは図2に示す様な、断面が円形のものを用いた。
尚、いずれの条件も、
溶融金属の電気伝導度σは7.22×105(S/m)
溶融金属の透磁率μは1.26×10-6(H/m)を用いた。
2 浸漬ノズル
3 鋳型
4 ソレノイド式電磁コイル
5 溶鋼
6 凝固シェル
7 パウダー
8 溶鋼吐出流
9 電磁力
10 鋳型銅板
11 鋳型ステンレス板
12 攪拌流
Claims (6)
- 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、電磁力の溶融金属内への浸透深さに応じて、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離が調整された装置を用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルに交流を通電し、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加し、メニスカス形状を変化させながら鋳造を行なう溶融金属の連続鋳造方法において、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離Lmin(m)が、以下の(式1)及び(式2)を満足することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
δ=1/(πfσμ)1/2 … (式1)
Lmin ≧ 1.07δ … (式2)
ここで、δ:電磁力の溶融金属内への浸透深さ(m)
f:磁場の搬送波の周波数(Hz)
σ:溶融金属の電気伝導度(S/m)
μ:溶融金属の透磁率(H/m) - 溶融金属のメニスカスへオイルを前記鋳型上部から供給することを特徴とする請求項1または2記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型を振動させずに、電磁コイルに通電する交流電流を周期的に変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型を取り囲むように配置したソレノイド式電磁コイル、または、鋳型壁内に埋設したソレノイド式電磁コイルと、鋳型内溶鋼に浸漬される様に配置された溶融金属注入ノズルを有する溶融金属の連続鋳造装置において、鋳型内壁と溶融金属注入ノズル間の最短距離Lmin(m)が、上記の(式1)及び(式2)を満足する様に設置されたことを特徴とする溶融金属の連続鋳造装置。
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