JP4653625B2 - 溶融金属の連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

本発明は鋳型上部に電磁撹拌用コイル、鋳型下部に電磁制動装置及び前記電磁撹拌コイルと前記電磁制動装置の間に磁束遮蔽板を配置する溶融金属の連続鋳造用鋳型に関するものである。

溶融された溶鋼から鋼片を生産する連続鋳造設備では、レードル内溶鋼はタンディッシュ及びその底部に設けられた浸漬ノズルを介して鋳型内に供給され、冷却された鋳型壁との接触によって凝固シェルが形成されたストランドとし、鋳型から引き抜かれる。鋳型内における凝固シェル形成段階で、鋳型内溶鋼湯面の温度不均一に起因する鋳片縦割れ防止や非金属物質の浮上促進の目的で電磁撹拌装置が一般的に適用されている。

また、湯面のパウダー巻き込みや浸漬ノズル吐出流の下降流を抑制し、非金属物質の浮上を促進するため鋳型下部には電磁制動装置が設置される。更には電磁撹拌装置と電磁制動装置の間に磁束遮蔽板を設置し、相互の磁気干渉を低減することによりそれぞれの装置の効果を最大限に発揮させる装置が特許文献１に提唱されている。

さらには磁気干渉低減に最も効率が良い材料として電磁鋼板を使用することが特許文献２に開示されている。

当該磁束遮蔽板は電磁撹拌コイルから誘導加熱され、高温になるため冷却の必要があり、磁束遮蔽板に冷却孔を通す構造、あるいは冷却溝を加工して蓋を溶接する構造、さらには電磁撹拌コイル収納室下部プレートの一部として磁束遮蔽板が配置された場合は収納室本体内に冷却水を給水して直接磁束遮蔽板が冷却される構造が特許文献３に提唱されている。

電磁撹拌コイル収納室周りの冷却構造については冷却パネルを冷却壁に張設し、かつ該冷却パネルに複数の凹部を設け、凹部の底に冷却パネルを冷却壁に固定するための孔を穿設した構造が特許文献４に提唱されている。

図３（ａ）は従来方式の鋳型の側断面図、（ｂ）は従来方式の鋳型における冷却パネルの例を示す断面図である。

鋳型４の長辺にそって電磁撹拌コイル２を収納する電磁撹拌コイル収納室１が設置される。電磁撹拌コイル２は鋳型４の上部の溶鋼面３近くに設置され、電磁制動装置１０は鋳型４の下部に設置され、それらの間に磁束遮蔽板７が設置される。磁束遮蔽板７には冷却のため冷却孔１１が形成されている。

電磁撹拌コイル収納室１を構成する下部プレート１２は、冷却パネル８を孔部８ａにてステンレス鋼冷却壁５に溶接固定する構造となっている。
特開２００１−２１９２５５号公報 特開２００３−０６２６４６号公報 特開２００４−３２２１４５号公報 特開２００２−１４３９８９号公報

上記電磁撹拌コイルは収納室の鋳型の長さ及び幅方向のほぼ全域に渡って設けられており、特許文献３に開示されている技術は、φ１２ｍｍ程度の孔を約２ｍの長さにわたり加工する必要があり製作コストが高くなること、さらには管内腐食から水路の詰りの可能性が高く長期的な設備の信頼性に欠けるという課題があった。また、電磁撹拌コイルそのものは通電によるジュール発熱があるためコイル内冷却孔に通水して冷却しているが、その冷却水は一般に電気伝導度の低い清水が用いられ、磁束遮蔽板用冷却水は冷却水の汚染防止の観点からコイル冷却水とは別系統とせざるを得ず、管理が複雑になるといった問題もあった。電磁撹拌コイル収納室下部プレートの一部として磁束遮蔽板を配置しコイル収納室本体内に冷却水を給水して磁束遮蔽板を冷却する構造の場合も同様の問題が指摘される。更にこの場合は構造上収納室上部にエアー溜りが発生することが多く、収納室上部天井板がコイルからの誘導電流にて異常発熱すること及びコイル全体の耐水絶縁が時間と共に劣化しコイル寿命が低下するという別の問題もあり、コイル収納室全体に通冷却却する構造は近年適用されなくなっている。

電磁撹拌コイル収納室はコイルからの誘導発熱低減のため一般に非磁性のステンレス鋼材で構成されるが、コイル本体との空間距離が充分確保できないため、局部的には冷却の必要がある。特許文献４に開示されている技術は、狭隘なスペースを効率的に利用した構造の例であるが、この場合の冷却パネルはコイル収納室と同一材質のステンレス鋼板を使用したものである。磁束遮蔽板をコイル収納室下部プレートの一部として構成すると、冷却パネルは磁束遮蔽板に直接溶接固定する必要があり、異種金属の接合であり、かつ冷却水が接触するため錆発生と同時に電位差腐食による設備耐久性が低下する心配があった。磁束遮蔽板側に防錆処理を施工する場合、施工後に冷却パネルを溶接するため、溶接入熱により磁束遮蔽板の母材が表面に露出しない処理方法も必要となる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、鋳型上部に電磁撹拌用コイルを収納する収納室を配し、鋳型下部に電磁制動装置を配し、前記電磁撹拌コイルと前記電磁制動装置の間に前記コイル収納室下部プレートの一部として配置された磁束遮蔽板を具備する溶融金属の連続鋳造用鋳型において、前記磁束遮蔽板を効果的に冷却すると共に十分な設備耐久性を確保した構造を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の連続鋳造用鋳型は、鋳型上部に電磁撹拌用コイルを収納する電磁撹拌コイル収納室全体の冷却水通水が不要な電磁撹拌用コイル収納室を配し、下部に電磁制動装置を配し、前記電磁撹拌コイルと前記電磁制動装置の間に前記コイル収納室下部プレートの一部として配置された磁束遮蔽板を具備する溶融金属の連続鋳造用鋳型において、炭素鋼からなる前記磁束遮蔽板に厚み３〜４ｍｍのステンレス鋼板を加工した冷却パネルを前記コイル収納室側に張設すると共に、前記冷却パネルに対向し且つ冷却水に接触する磁束遮蔽板表面に３０〜５０μｍの厚みのＮｉメッキにて防錆処置を施し、前記冷却パネルに複数の凹部を配すると共に、該凹部の底に該パネルを磁束遮蔽板に固定するための孔を穿設し、冷却パネルを磁束遮蔽板に前記孔を介して溶接結合することにより冷却パネルと磁束遮蔽板の間に冷却水を供給する空間が形成され、さらに前記コイル収納室の天井が複数の凹部を配した冷却パネルを備えたプレート冷却壁であることを特徴とする。

本発明による電磁撹拌コイル、電磁制動装置及び磁束遮蔽板を具備した連続鋳造用鋳型において、電磁コイル収納室下部プレートを磁束遮蔽板にて置き換え、防錆処理後に冷却パネルを張設する冷却構造を採用することにより、磁束遮蔽板を効果的に冷却し、磁束吸収能の向上が図れると共に生産設備としての十分な耐久性を確保した装置の提供を可能とする。

以下、本発明の連続鋳造用鋳型を図に示す例により説明する。図１（ａ）は本発明による鋳型の側断面図、（ｂ）は図１（ａ）及び図３（ａ）のＡ−Ａ矢視平面図、図２（ａ）は本発明における冷却パネルの例を示す断面図、（ｂ）は同パネルの平面図である。

本例は鋳片９の断面が比較的薄い長方形の場合であるが、図のように電磁撹拌コイル２は鋳型４の幅方向より数百ｍｍ長く設置され、鋳型４の長辺にそって電磁撹拌コイル収納室１が設置される。電磁撹拌コイル２は鋳型４の上部の溶鋼面３近くに設置され、電磁制動装置１０は鋳型４の下部に設置され、それらの間に磁束遮蔽板７が設置される。

本発明装置では、電磁撹拌コイル収納室１を構成していた従来のＳＵＳ製の下部プレート１２（図３）を磁束遮蔽板７にて置き換えることにより、下部プレート１２厚み分の磁束遮蔽板７の厚み増加が可能であり、磁気吸収能力も向上させることが可能となる。また、冷却パネル８を採用することにより電磁撹拌コイル収納室全体の冷却水通水も不要になり、電磁撹拌コイル耐水絶縁の低下の問題もなくなる。

図２に示すように、冷却壁５ｂは冷却パネル構造であり、冷却パネル８がステンレス鋼板、磁束遮蔽板７は炭素鋼の組合せになる構造である。このため防錆処理をした防錆皮膜６を形成し、電位差腐食及び水路目詰まりを防ぎ、設備耐久性を確保するものである。

冷却パネル８は孔部８ａにて磁束遮蔽板７に溶接固定する構造となっており、防錆皮膜６は溶接の入熱により母材である磁束遮蔽板７が冷却水接触面に露出しないことが必須の条件である。また、処理をする際に過大な入熱を与え、磁束遮蔽板７が変形することを防止することが必要である。

上記の点を鑑み、メッキ、溶射、溶接肉盛等の候補から検討を重ねた結果、Ｎｉメッキが最適であるとの結論を得た。Ｎｉメッキ厚みは過小であると母材の露出が発生し、過大であるとコストが増大するため必要最小な適正な厚みが存在する。これらはテストピースにて溶着試験を実施した結果から３０〜５０μが最適であることがわかった。

冷却パネル８は厚み３〜４ｍｍのステンレス鋼板を加工したものであり、孔８ａを介して磁束遮蔽板７に溶接固定する。この溶接電流値についても各種水準をテストした結果、１２５Ａ〜１５０Ａが適正な値である。冷却パネル８と磁束遮蔽板７の間に形成された空間８ｂには、冷却パネルの端面より冷却水が供給される。

（ａ）は本発明による鋳型の側断面図、（ｂ）は図１（ａ）及び図３（ａ）のＡ−Ａ矢視平面図である。 （ａ）は本発明における冷却パネルの例を示す断面図、（ｂ）は同パネルの平面図である。 （ａ）は従来方式の鋳型の側断面図、（ｂ）は従来方式の鋳型における冷却パネルの例を示す断面図である。

符号の説明

１：電磁撹拌コイル収納室
２：電磁撹拌コイル
３：溶鋼表面
４：鋳型
５：冷却壁
５ａ：ＳＵＳプレート冷却壁
５ｂ：磁束遮蔽板冷却面
６：皮膜
７：磁束遮蔽板
８：冷却パネル
８ａ：孔
８ｂ：空間
８ｃ：スペーサ
９：鋳片
１０：電磁制動装置
１１：冷却孔
１２：下部プレート

Claims (1)

1. 鋳型上部に電磁撹拌用コイルを収納する電磁撹拌コイル収納室全体の冷却水通水が不要な電磁撹拌用コイル収納室を配し、下部に電磁制動装置を配し、前記電磁撹拌コイルと前記電磁制動装置の間に前記コイル収納室下部プレートの一部として配置された磁束遮蔽板を具備する溶融金属の連続鋳造用鋳型において、
   炭素鋼からなる前記磁束遮蔽板に厚み３〜４ｍｍのステンレス鋼板を加工した冷却パネルを前記コイル収納室側に張設すると共に、前記冷却パネルに対向し且つ冷却水に接触する磁束遮蔽板表面に３０〜５０μｍの厚みのＮｉメッキにて防錆処置を施し、前記冷却パネルに複数の凹部を配すると共に、該凹部の底に該パネルを磁束遮蔽板に固定するための孔を穿設し、冷却パネルを磁束遮蔽板に前記孔を介して溶接結合することにより冷却パネルと磁束遮蔽板の間に冷却水を供給する空間が形成され、さらに前記コイル収納室の天井が複数の凹部を配した冷却パネルを備えたプレート冷却壁であることを特徴とする溶融金属の連続鋳造用鋳型。

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