JP4427875B2

JP4427875B2 - Metal continuous casting method

Info

Publication number: JP4427875B2
Application number: JP2000207972A
Authority: JP
Inventors: 祐司三木; 秀次竹内
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: CN1768983A; CN100372634C; JP2002028762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面欠陥の少ない鋳片を得る金属の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造において、溶融金属（溶湯）を鋳型に注入する際には、浸漬ノズルを用いる場合が多い。この場合、溶湯表面の流速が大きすぎると溶湯上部のモールドフラックスを巻き込んだり、また、溶湯表面の流速が小さすぎると、その位置で溶湯が淀んで偏析し、最終的に表面偏析となることがあった。かかる表面欠陥を軽減する手段として、鋳型内溶湯に静磁界および／または移動磁界（交流移動磁界）を印加して溶湯の流速を制御する方法が知られている。
【０００３】
しかし、静磁界で溶湯流を制動（電磁ブレーキ）しようとする際には、特に、溶湯の淀み位置での偏析が、また、移動磁界で溶湯を攪拌（電磁攪拌）しようとする際には、流速が大きい位置でのモールドフラックスの巻き込み（フラックス巻き込み）が、それぞれ発生し易いという問題があった。
この問題に対処すべく、磁場のかけ方を工夫した提案が幾つかなされている。例えば、特開平９−182941号公報には、移動磁界による溶湯の攪拌方向を周期的に反転させて、攪拌部より下方への介在物の拡散を防ぐ方法が開示され、また、特開平８−187563号公報には、鋳型振動に応じて高周波電磁力の大きさを変化させてブレークアウトを防止する方法が開示され、また、特開平８−267197号公報には、電磁制動力切り換え時の磁束密度変化率に傾斜をもたせて溶鋼流動の変化を小さくし介在物欠陥を防止する方法が開示され、また、特開平８−155605号公報には、鋳型厚み方向に連続する低電気伝導層を介して10〜1000Hzの水平方向移動磁界を印加して溶湯にピンチ力を加えて鋳型と溶湯間の接触圧を低減する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、何れの方法においても、移動磁界により大きなマクロ溶湯流動が誘起され、あるいは、静磁界の小さいところで溶湯流速が大きくなり、フラックス巻き込みや表面偏析を十分に防止できるまでに至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の限界を打破し、フラックス巻き込みや表面偏析のほとんどない鋳片が得られる金属の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意実験、調査、検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
１）静磁界による溶湯流動制御は、フラックス巻き込み防止および介在物侵入防止に極めて有効であるが、磁場が強いときには、図１左半分に示すように、流速が小さくなり溶湯表面での凝固によって偏析を引き起こす。
【０００７】
２）移動磁界による溶湯流動制御では、図１右半分に示すように、溶湯流速が大きくなるため、フラックス巻き込みが発生しやすい。
すなわち、溶湯表面で流速の小さな領域が発生し、そこで半凝固状態になると偏析が発生し、最終的に製品欠陥を引き起こすが、これを回避するために大きなマクロ流動を与えると、フラックス巻き込みが助長され、新たな欠陥が引き起こされる。
【０００８】
３）フラックス巻き込みを抑制しつつ溶湯表面での半凝固を防止するためには、静磁界を間欠的に印加する方法が極めて効果的である。
本発明は、かかる知見を基になされたものである。
すなわち、本発明は、鋳造厚み方向に静磁界を印加しながら鋳造する金属の連続鋳造方法において、オン時間ｔ1 ＝0.10〜30秒、オフ時間ｔ0 ＝0.10〜30秒として前記静磁界を間欠印加することを特徴とする金属の連続鋳造方法である。ここに、間欠印加とは、印加（オン）と無印加（オフ）を交互に繰り返すことを意味する。
【０００９】
前記静磁界は溶湯表面に印加するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、フラックス巻き込みを防止するために鋳型厚み方向に静磁界を作用させながら鋳造するが、従来のような定常的に一定磁場をかけ続ける（オン状態を保持する）ことは行わず、図２に示すように、磁場のオン／オフを交互に繰り返す間欠印加を行うものとする。ここに、オン時間をｔ1 、オフ時間をｔ0 と記す。
【００１１】
かくすることにより、オン／オフ時に、磁場の作用領域で渦電流のベクトルが大きく変化し、当該領域で溶湯のミクロな流れが発生する。このミクロな流れによって、溶湯表面近くの半凝固を防止して表面偏析をほぼ完全になくすことができる。
このように、本発明によれば、フラックス巻き込みと表面偏析とを両方とも防止しうるのであるが、その効果の程は、オン時間ｔ1 とオフ時間ｔ0 のとり方によって変わる。すなわち、ｔ1 およびｔ0 が短すぎると交流磁界を印加している状態に近づくため、溶湯表面流速を十分低減することができず、フラックス巻き込みが発生するようになり、また、ｔ0 が長すぎると溶湯の流速が大きくなって、フラックス巻き込み防止効果が不十分となり、また、ｔ1 が長すぎると溶鋼流速が小さくなりすぎて表面偏析が目立つようになる。
【００１２】
そこで、フラックス巻き込みと表面偏析を両方とも十分に抑制できるｔ0 とｔ1 の範囲を実験により求めたところ、ｔ0 ＝0.10〜30秒、ｔ1 ＝0.10〜30秒という結果が得られた。すなわち、本発明では、ｔ0 ＝0.10〜30秒、ｔ1 ＝0.10〜30秒として間欠印加する。
また、本発明の効果は、静磁界を溶湯表面に印加した場合に最も顕著に現れるので、そのようにするのが好ましいが、溶湯内部に印加した場合でも、その影響力が内部溶湯流れを介して表面の溶湯流れに伝達される場合には、同様の効果が期待される。
【００１３】
以上に述べたように、本発明によれば、表面偏析がなくフラックス巻き込みも少ない高品質の金属鋳片を鋳造することができるようになる。
【００１４】
【実施例】
転炉−ＲＨ処理にて溶製した極低炭素Alキルド溶鋼（代表化学組成を表１に示す）約300tonを、連続鋳造機にて、図３に示すように、浸漬ノズル３を用いて鋳型１に鋳込み速度４〜５ton/min で鋳込み、幅1500〜1700mm、厚み220mm のスラブを鋳造するにあたり、鋳型１の溶湯表面２相当位置を含む部位に鋳型１を挟んで対設した電磁コイル４により鋳造厚み方向（紙面直交方向）に最大磁束密度0.3 Ｔの静磁界を種々の条件で印加しながら鋳造する実験を行った。
【００１５】
【表１】

【００１６】
この実験では、静磁界印加条件毎に、表面偏析、フラックス性表面欠陥、介在物量の３項目を以下の要領で調査した。
〔表面偏析〕スラブ研削後、エッチングを行い目視観察によって１ｍ²当たりの偏析個数をカウント
〔フラックス性表面欠陥〕冷間圧延後のコイルの表面欠陥を目視検査し、欠陥サンプルを採取後、欠陥部を分析することによってモールドフラックスの巻き込みによる欠陥個数をカウント
〔介在物量〕鋳片の1/4 厚み部位からスライム抽出法によって介在物を抽出し、その重量を測定
結果を静磁場印加条件と併せて表２に示す。なお、上記３項目の評価値は何れも指数（全条件中のワーストデータに対する比を10倍した数値）で表示した。
【００１７】
【表２】

【００１８】
表２より、静磁場を間欠印加した本発明の実施例では、表面偏析がなくなり、フラックス性表面欠陥と介在物量が低減した。なかでも、オフ時間ｔ0 およびオン時間ｔ1 を0.10〜30秒とした実施例１〜６では、フラックス性表面欠陥と介在物量がより一層低減した。また、静磁場を一定強さで印加する比較例では、静磁界の強さを増すとフラックス性表面欠陥および介在物量は減少するが表面偏析が増加するというジレンマに陥るのに対し、静磁場を間欠印加する本発明では、かかるジレンマはなく、表面偏析、フラックス性表面欠陥および介在物量を共に減少させうることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、表面偏析がなく、モールドフラックス起因の表面欠陥および内部介在物の少ない金属鋳片を鋳造でき、高品質の金属製品の製造が可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラックス巻き込みと表面偏析の発生機構を示す模式図である。
【図２】本発明の骨子を示す模式図である。
【図３】静磁界印加鋳造実験要領を示す模式図である。
【符号の説明】
１鋳型
２溶湯表面
３浸漬ノズル
４電磁コイル
５凝固シェル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for continuously casting a metal to obtain a slab having few surface defects.
[0002]
[Prior art]
In continuous casting, an immersion nozzle is often used when pouring molten metal (molten metal) into a mold. In this case, if the flow rate on the surface of the melt is too large, the mold flux at the top of the melt may be involved, and if the flow rate on the surface of the melt is too small, the melt will stagnate and segregate at that position, eventually resulting in surface segregation. there were. As a means for reducing such surface defects, a method is known in which a static magnetic field and / or a moving magnetic field (alternating magnetic field) is applied to the molten metal in the mold to control the flow rate of the molten metal.
[0003]
However, when attempting to brake the molten metal flow (electromagnetic brake) with a static magnetic field, particularly when segregation occurs at the stagnation position of the molten metal, and when attempting to stir the molten metal (electromagnetic stirring) with a moving magnetic field, There is a problem that mold flux entrainment (flux entrainment) easily occurs at a position where the flow velocity is large.
In order to deal with this problem, there have been some proposals that devised how to apply a magnetic field. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-182941 discloses a method of periodically inverting the stirring direction of a molten metal by a moving magnetic field to prevent the diffusion of inclusions below the stirring portion. Japanese Patent No. 187563 discloses a method for preventing breakout by changing the magnitude of the high-frequency electromagnetic force in accordance with mold vibration, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-267197 discloses a magnetic flux when switching electromagnetic braking force. A method of preventing the inclusion defect by reducing the change in molten steel flow by inclining the density change rate is disclosed, and Japanese Patent Laid-Open No. 8-155605 discloses a method in which a low electrical conductive layer is continuous in the mold thickness direction. A method of reducing the contact pressure between the mold and the melt by applying a horizontal moving magnetic field of 10 to 1000 Hz and applying a pinch force to the melt is disclosed.
[0004]
However, in any of the methods, a large macro melt flow is induced by the moving magnetic field, or the melt flow velocity increases at a small static magnetic field, and the flux entrainment and surface segregation cannot be sufficiently prevented.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a continuous casting method of a metal that breaks the limitations of the prior art and obtains a slab having almost no flux entrainment or surface segregation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive experiments, investigations, and examinations to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
1) Melt flow control using a static magnetic field is extremely effective in preventing flux entrainment and inclusion intrusion, but when the magnetic field is strong, as shown in the left half of FIG. cause.
[0007]
2) In molten metal flow control by a moving magnetic field, as shown in the right half of FIG.
In other words, a region with a small flow velocity occurs on the surface of the molten metal, where segregation occurs when it is in a semi-solid state, eventually causing product defects. However, if a large macro flow is applied to avoid this, flux entrainment is promoted. And a new defect is caused.
[0008]
3) In order to prevent semi-solidification on the surface of the molten metal while suppressing entrainment of flux, a method of applying a static magnetic field intermittently is extremely effective.
The present invention has been made based on such knowledge.
That is, according to the present invention, in the continuous casting method of a metal cast while applying a static magnetic field in the casting thickness direction, the static magnetic field is intermittently applied with an on time t1 = 0.10 to 30 seconds and an off time t0 = 0.10 to 30 seconds. This is a method for continuously casting a metal. Here, intermittent application means that application (on) and non-application (off) are repeated alternately.
[0009]
Before Kisei field is preferably applied to the surface of the molten metal.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, casting is performed while applying a static magnetic field in the mold thickness direction in order to prevent entrainment of the flux. However, the constant magnetic field is not constantly applied (maintaining the ON state) as in the prior art. As shown in FIG. 2, it is assumed that intermittent application is performed by alternately turning on / off the magnetic field. Here, the on time is denoted by t1, and the off time is denoted by t0.
[0011]
By doing so, at the on / off time, the vector of the eddy current greatly changes in the magnetic field action region, and a micro flow of the molten metal is generated in the region. By this micro flow, semi-solidification near the molten metal surface can be prevented and surface segregation can be almost completely eliminated.
Thus, according to the present invention, both the flux entrainment and the surface segregation can be prevented, but the degree of the effect varies depending on how the on-time t1 and the off-time t0 are taken. That is, if t1 and t0 are too short, it approaches the state in which an alternating magnetic field is applied, so that the melt surface flow velocity cannot be reduced sufficiently and flux entrainment occurs, and if t0 is too long, The flow rate of the steel increases and the effect of preventing the entrainment of the flux becomes insufficient. If t1 is too long, the molten steel flow rate becomes too small and surface segregation becomes conspicuous.
[0012]
Therefore, when the range of t0 and t1 that can sufficiently suppress both flux entrainment and surface segregation was experimentally obtained, the results were t0 = 0.10 to 30 seconds and t1 = 0.10 to 30 seconds. That is, in the present invention, t0 = 0.10 to 30 seconds, you intermittently applied as t1 = 0.10 to 30 seconds.
Further, since the effect of the present invention is most noticeable when a static magnetic field is applied to the surface of the molten metal, it is preferable to do so. However, even when it is applied to the inside of the molten metal, the influence thereof flows through the internal molten metal flow. The same effect is expected when it is transmitted to the molten metal flow on the surface.
[0013]
As described above, according to the present invention, it is possible to cast a high quality metal slab having no surface segregation and little flux entrainment.
[0014]
【Example】
About 300 tons of ultra-low carbon Al killed molten steel (typical chemical composition shown in Table 1) melted by converter-RH treatment is cast in a continuous casting machine using an immersion nozzle 3 as shown in FIG. 1 is cast at a casting speed of 4 to 5 ton / min, and when casting a slab having a width of 1500 to 1700 mm and a thickness of 220 mm, an electromagnetic coil 4 is provided with a mold 1 sandwiched between parts of the mold 1 including a position corresponding to the molten metal surface 2. An experiment was conducted in which casting was performed while applying a static magnetic field having a maximum magnetic flux density of 0.3 T under various conditions in the casting thickness direction (direction perpendicular to the paper surface).
[0015]
[Table 1]

[0016]
In this experiment, for each static magnetic field application condition, three items of surface segregation, flux surface defects, and amount of inclusions were investigated as follows.
[Surface segregation] After slab grinding, etching is performed, and the number of segregations per 1 m ² is counted by visual observation. [Flux surface defect] The surface defect of the coil after cold rolling is visually inspected, and a defect sample is collected. The number of defects due to entrainment of mold flux is counted. [Inclusion amount] Inclusions are extracted from the 1 / 4-thickness portion of the slab by the slime extraction method, and the measurement results are combined with the static magnetic field application conditions. Table 2 shows. In addition, all the evaluation values of the above three items are expressed as an index (a numerical value obtained by multiplying the ratio to the worst data in all conditions by 10).
[0017]
[Table 2]

[0018]
From Table 2, in the embodiment of the present invention was intermittently applying a static magnetic field gets rid surface segregation was reduced interposed amount with the flux surface defects. In particular, in Examples 1 to 6 in which the off time t0 and the on time t1 were 0.10 to 30 seconds, the flux surface defects and the amount of inclusions were further reduced. Moreover, in the comparative example in which the static magnetic field is applied at a constant strength, increasing the strength of the static magnetic field causes a dilemma that the amount of surface defects and inclusions decreases but the surface segregation increases. In the present invention in which intermittent application is performed, it can be seen that there is no such dilemma and that both surface segregation, flux surface defects and the amount of inclusions can be reduced.
[0019]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, there is no surface segregation, and it is possible to cast a metal slab having few surface defects and internal inclusions due to mold flux, and it is possible to produce a high-quality metal product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the mechanism of flux entrainment and surface segregation.
FIG. 2 is a schematic view showing the gist of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a casting test procedure for applying a static magnetic field.
[Explanation of symbols]
1 Mold 2 Molten surface 3 Immersion nozzle 4 Electromagnetic coil 5 Solidified shell

Claims

In a continuous casting method of a metal cast while applying a static magnetic field in the casting thickness direction, the static magnetic field is intermittently applied with an on time t1 = 0.10 to 30 seconds and an off time t0 = 0.10 to 30 seconds. Continuous casting method.

The method of claim 1, wherein the static magnetic field is applied to a molten metal surface.