JP5047742B2 - Steel continuous casting method and continuous casting apparatus - Google Patents
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本発明は、鋼の連続鋳造方法及び連続鋳造装置に関する。 The present invention relates to a continuous casting method and continuous casting apparatus for steel.
鋼の連続鋳造において、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型内へ供給される溶鋼の質量流量を制御するために、通常、流量制御装置として、例えばストッパーやスライディングノズル(スライディングゲート)が用いられる。ストッパーは、例えば耐火物製の棒であり、例えば浸漬ノズルの上部に形成された溶鋼の流入口の上方に設けられる。そして、このストッパーを浸漬ノズルの流入口に対して上下させ、ストッパーと流入口との距離を変化させて開口面積を変化させることによって、浸漬ノズル内に流入する溶鋼の質量流量を制御する。また、スライディングノズルは、例えば貫通孔が形成された耐火物製の3枚のプレートを有し、これらのプレートが浸漬ノズルの流入口を覆うように3層に重ねられて設けられる。上下2枚のプレートは、その貫通孔が浸漬ノズルの上方に位置するように固定され、中間のプレートは水平方向に移動させることができる。そして、この中間のプレートを水平に移動させ、上方から見たプレートの貫通孔の開口面積を変化させることによって、浸漬ノズル内に流入する溶鋼の質量流量を制御するようになっている(非特許文献1)。 In continuous casting of steel, for example, a stopper or a sliding nozzle (sliding gate) is usually used as a flow rate control device in order to control the mass flow rate of molten steel supplied from a tundish into a mold via an immersion nozzle. The stopper is, for example, a rod made of refractory, and is provided, for example, above the inlet of molten steel formed on the top of the immersion nozzle. Then, the mass flow rate of the molten steel flowing into the immersion nozzle is controlled by moving the stopper up and down relative to the inlet of the immersion nozzle and changing the opening area by changing the distance between the stopper and the inlet. In addition, the sliding nozzle has, for example, three refractory plates in which through holes are formed, and these plates are provided in three layers so as to cover the inlet of the immersion nozzle. The upper and lower two plates are fixed so that the through holes are located above the immersion nozzle, and the intermediate plate can be moved in the horizontal direction. And the mass flow rate of the molten steel flowing into the immersion nozzle is controlled by moving the intermediate plate horizontally and changing the opening area of the through hole of the plate seen from above (non-patent) Reference 1).
前記したストッパーは、溶鋼の質量流量が比較的小さい場合に用いられる。また、前記したスライディングノズルは、溶鋼の質量流量の制御性がストッパーより高いため、溶鋼の質量流量が比較的大きい場合に用いられる。 The above-described stopper is used when the mass flow rate of the molten steel is relatively small. The sliding nozzle described above is used when the mass flow rate of the molten steel is relatively large because the controllability of the mass flow rate of the molten steel is higher than that of the stopper.
ストッパーを用いて溶鋼の質量流量を制御した場合、例えば図11(a)に示すように、ストッパー100が浸漬ノズル101の流入口102に対して偏心することがある。この場合、図11(a)及び図11(b)に示すように、浸漬ノズル101内に偏流が発生し、浸漬ノズル101の下部に形成された吐出孔103付近において渦が周期的に発生する。この渦は、浸漬ノズル101から吐出された溶鋼の吐出流中を捻りながら移動する。また、スライディングノズルを用いた場合、例えば図12(a)に示すように、スライディングノズル110は、常時全開で用いられるわけではなく、通常は中間のプレート111を水平に移動させた状態で用いられる。この場合、図12(a)及び図12(b)に示すように、浸漬ノズル112の流入口113に対して中間プレートの貫通孔114が偏心しているため、浸漬ノズル112内に偏流が発生し、浸漬ノズル112の下部に形成された吐出孔115付近において渦が周期的に発生する。
When the mass flow rate of the molten steel is controlled using a stopper, the
このように浸漬ノズル101、112から吐出された溶鋼の吐出流中に渦が発生すると、鋳型内の溶鋼の流動は周期的に変動する。これにより、鋳造される鋳片の品質が鋳片の長手方向に変動していた。また、溶鋼中に含まれる介在物が渦によって凝集して大型化するため、鋳片の品質が悪化していた。そこで、これらの問題に対処するため、浸漬ノズル101、112内に絞りや段差を設けて、浸漬ノズル101、112内の溶鋼の偏流を防止し、渦の発生を防止する方法が提案されている(特許文献1)。
When the vortex is generated in the discharge flow of the molten steel discharged from the
しかしながら、このように浸漬ノズル101、112内に絞りや段差を加工すると、浸漬ノズル101、112の製作コストが高くなるという問題があった。また、浸漬ノズル101、112内を流れる溶鋼中の介在物が、浸漬ノズル101、112内の段差部分に付着し凝集するために、浸漬ノズル101、112内の溶鋼の偏流を防止する効果が時系列的に変動し、鋳造される鋳片の品質にばらつきがあった。さらに、浸漬ノズル101、112の段差部分に凝集して大型化した介在物が鋳型内に流れて、鋳片の品質が悪化するおそれもあった。
However, when the apertures or steps are processed in the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、鋼の連続鋳造において、浸漬ノズル内の溶鋼に渦が発生するのを抑制し、鋳造される鋳片の品質変動を抑えて、鋳片の品質を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in continuous casting of steel, it is possible to suppress the generation of vortex in the molten steel in the immersion nozzle, to suppress the quality fluctuation of the cast slab, and to The purpose is to improve the quality.
前記の目的を達成するため、本発明は、浸漬ノズルによって鋳型内へ溶鋼を供給する鋼の連続鋳造方法において、前記浸漬ノズルにおける溶鋼の吐出孔と同じ高さにある当該浸漬ノズル内の溶鋼に対して、下記式(1)を満たすように静磁場を印加することを特徴としている。
BB 2≧C0Q/A・・・・(1)
但し、BB:静磁場の磁束密度(T)、C0:4×10 −6 、Q:浸漬ノズルに流入する溶鋼の質量流量(kg/秒)、A:浸漬ノズルの内断面積(m2)
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a method for continuously casting steel in which molten steel is supplied into a mold by an immersion nozzle. The molten steel in the immersion nozzle is at the same height as the discharge hole of the molten steel in the immersion nozzle. On the other hand, a static magnetic field is applied so as to satisfy the following formula (1).
B B 2 ≧ C 0 Q / A (1)
However, B B : Magnetic flux density of static magnetic field (T), C 0 : 4 × 10 −6 , Q: Mass flow rate of molten steel flowing into immersion nozzle (kg / sec), A: Inner cross-sectional area of immersion nozzle (m 2 )
なお、前記式(1)の定数C0は、固定数値の4×10−6である。この定数C0は、一般には溶融金属の種類によって決まるものであるが、本発明における溶融金属は溶鋼であり、浸漬ノズル内の溶鋼中に渦を生成しないように決定される。具体的に定数C0を導出するにあたっては、例えば実際の浸漬ノズルのアクリルモデルを作成して、浸漬ノズル内を外から直接観察できる状態にし、浸漬ノズル内に流入する溶鋼の流量を制御する流量制御装置を用いて浸漬ノズル内に低融点合金(融点が100℃以下の錫・鉛・ビスマス・カドミウム系合金(以下、「低融点合金」と記載する))を流入させる。浸漬ノズルの側面の下端近傍に2箇所に形成された吐出孔には配管を接続し、配管を流れる低融点合金を浸漬ノズルに循環させる。そして、吐出孔と同じ高さの浸漬ノズル内の低融点合金に対して、静磁場を印加する。低融点合金中には、適宜可視化粒子(例えばAl2O3粒子あるいはSiC粒子等)を添加して、浸漬ノズル内の低融点合金の流動を可視化し、浸漬ノズル内の渦の有無を判定する。この浸漬ノズル内の渦の有無の判定には、浸漬ノズル内の任意の2点に電極を配置し、静磁場と低融点合金の流動が干渉することによって発生する電磁場による電極間の電位差を測定し、その大きさを浸漬ノズルの吐出孔の上下で比較して渦の有無を判定してもよい。すなわち、吐出孔の上下で測定される電位差が正負反対向きであれば、渦が発生していると判定してもよい。この場合、例えばC.VIVES et al.: Metal. Trans., Vol16B, (1985), p377.に示されている、水銀や低融点合金の流速測定に使用される流速センサーを用いることができる。具体的には、この流速センサーは、金属棒の先端に円柱状の永久磁石を配置し、その永久磁石の側面に2本の銅線の電極を配置したものである。永久磁石は、金属棒と磁場が同軸になるように配置される。この流速センサーを2本の銅線を含む面が液体金属の流れに垂直になるように配置すると、永久磁石によって形成される磁場と液体金属の流れとの干渉により、2本の銅線間に電位差が発生する。そして、この電位差は液体金属の流速に比例する。この原理により、流速センサーを用いて液体金属の流速を測定することができる。以上の流速センサーを、本モデルの浸漬ノズル内に、2本の電極を含む面が浸漬ノズル軸に垂直となるように配置すれば、低融点合金の流速を直接測定できる。そして、低融点合金の流れの向きが変わる箇所において、流速センサーを浸漬ノズルの径方向に2箇所に設置し、低融点合金の流速を測定すれば、低融点合金の渦流の有無が測定できる。なお、浸漬ノズルの吐出孔の位置に静磁場を印加しない場合は、既述のように流速センサー内に永久磁石を設ける必要があるが、静磁場を印加する場合、この静磁場が永久磁石によって形成される磁場の代替となるため、流速センサー内に永久磁石を設ける必要はない。なお、静磁場を印加し、かつ、流速センサー内に永久磁石を設けた場合には、印加した静磁場と永久磁石によって形成される磁場との差を測定して、低融点合金の流れを評価することもできる。発明者らは、前記の浸漬ノズル内の電極間の電位差を測定して、浸漬ノズル内に渦が発生していない場合の定数C0を導出したところ、定数C0の固定数値である4×10−6を導出した。なお、このときの通常の操業の条件は、例えば鋳型の厚みが250mm、幅が1〜2mで、鋳造速度が0.017〜0.033m/秒で、内径が90mmの円形断面の浸漬ノズルを用いた。
Incidentally, the constant C 0 of the formula (1) is a 4 × 10 -6 fixed value. This constant C 0 is generally determined by the type of molten metal, but the molten metal in the present invention is molten steel, and is determined so as not to generate vortices in the molten steel in the immersion nozzle. Specifically, for deriving the constant C 0 , for example, an acrylic model of an actual immersion nozzle is created so that the inside of the immersion nozzle can be directly observed from the outside, and the flow rate for controlling the flow rate of the molten steel flowing into the immersion nozzle A low melting point alloy (tin, lead, bismuth, cadmium alloy having a melting point of 100 ° C. or lower (hereinafter referred to as “low melting point alloy”)) is caused to flow into the immersion nozzle using a control device. Piping is connected to the discharge holes formed at two locations near the lower end of the side surface of the immersion nozzle, and the low melting point alloy flowing through the piping is circulated through the immersion nozzle. And a static magnetic field is applied with respect to the low melting-point alloy in the immersion nozzle of the same height as a discharge hole. In the low melting point alloy, visualization particles (for example, Al 2 O 3 particles or SiC particles) are appropriately added to visualize the flow of the low melting point alloy in the immersion nozzle, and the presence or absence of vortices in the immersion nozzle is determined. . In order to determine the presence or absence of vortices in the immersion nozzle, electrodes are placed at two arbitrary points in the immersion nozzle, and the potential difference between the electrodes due to the electromagnetic field generated by the interference between the static magnetic field and the flow of the low melting point alloy is measured. And the magnitude | size may be compared by the upper and lower sides of the discharge hole of an immersion nozzle, and you may determine the presence or absence of a vortex. In other words, if the potential difference measured above and below the discharge hole is opposite in the positive and negative directions, it may be determined that a vortex is generated. In this case, for example, a flow rate sensor used for measuring the flow rate of mercury or a low melting point alloy shown in C.VIVES et al .: Metal. Trans., Vol16B, (1985), p377. Specifically, this flow rate sensor has a cylindrical permanent magnet disposed at the tip of a metal rod, and two copper wire electrodes disposed on the side of the permanent magnet. The permanent magnet is arranged so that the metal rod and the magnetic field are coaxial. When this flow rate sensor is arranged so that the surface containing the two copper wires is perpendicular to the flow of the liquid metal, the interference between the magnetic field formed by the permanent magnet and the flow of the liquid metal causes a gap between the two copper wires. A potential difference occurs. This potential difference is proportional to the flow rate of the liquid metal. Based on this principle, the flow rate of the liquid metal can be measured using a flow rate sensor. If the above flow rate sensor is arranged in the immersion nozzle of this model so that the surface including the two electrodes is perpendicular to the immersion nozzle axis, the flow rate of the low melting point alloy can be directly measured. And in the location where the flow direction of a low melting point alloy changes, if the flow rate sensor is installed in two places in the radial direction of the immersion nozzle and the flow rate of the low melting point alloy is measured, the presence or absence of the vortex flow of the low melting point alloy can be measured. In addition, when a static magnetic field is not applied to the position of the discharge hole of the immersion nozzle, it is necessary to provide a permanent magnet in the flow velocity sensor as described above. However, when a static magnetic field is applied, this static magnetic field is generated by the permanent magnet. There is no need to provide a permanent magnet in the flow sensor because it is an alternative to the magnetic field formed. In addition, when a static magnetic field is applied and a permanent magnet is provided in the flow velocity sensor, the flow of the low melting point alloy is evaluated by measuring the difference between the applied static magnetic field and the magnetic field formed by the permanent magnet. You can also We, by measuring the potential difference between the electrodes before Symbol immersion nozzle, when vortex derived constant C 0 if it was not generated in the immersion nozzle is a fixed
本発明によれば、浸漬ノズルの吐出孔と同じ高さの浸漬ノズル内の溶鋼に対して、静磁場を印加しているので、この静磁場と浸漬ノズル内を流れる溶鋼の流れによって、誘導電流が発生する。この誘導電流と静磁場によって、前記浸漬ノズル内の溶鋼の流れと逆向きの電磁力が作用する。そして、この逆向きの電磁力によって浸漬ノズル内の溶鋼の流れに見かけ上の圧力損失が与えられ、例えばストッパーやスライディングノズルなどの流量制御装置を用いて鋳型内への溶鋼の質量流量を制御した場合に、浸漬ノズルの吐出孔付近に渦が発生するのを抑えることができる。また、発明者らが調べたところ、この渦の発生を抑えるのに必要な静磁場の磁束密度BB 2の最小値は前記式(1)の右辺であることが分かった。本発明において印加される静磁場の磁束密度BB 2は前記式(1)を満たしているので、浸漬ノズル内に渦を発生させることがほとんどない。したがって、浸漬ノズルから鋳型内に吐出される溶鋼の吐出流を整流化することができ、鋳造される鋳片の品質変動を抑制することができる。 According to the present invention, since the static magnetic field is applied to the molten steel in the immersion nozzle having the same height as the discharge hole of the immersion nozzle, the induction current is induced by the flow of the static magnetic field and the molten steel flowing in the immersion nozzle. Will occur. Due to the induced current and the static magnetic field, an electromagnetic force opposite to the flow of the molten steel in the immersion nozzle acts. Then, an apparent pressure loss is given to the flow of the molten steel in the immersion nozzle by this reverse electromagnetic force, and the mass flow rate of the molten steel into the mold is controlled using a flow control device such as a stopper or a sliding nozzle. In this case, the generation of vortices in the vicinity of the discharge hole of the immersion nozzle can be suppressed. Further, as a result of investigations by the inventors, it has been found that the minimum value of the magnetic flux density B B 2 of the static magnetic field necessary for suppressing the generation of this vortex is the right side of the equation (1). Since the magnetic flux density B B 2 of the static magnetic field applied in the present invention satisfies the formula (1), vortices are hardly generated in the immersion nozzle. Therefore, the discharge flow of the molten steel discharged from the immersion nozzle into the mold can be rectified, and the quality fluctuation of the cast slab can be suppressed.
また、前記のように静磁場の印加により、浸漬ノズル内の渦の発生が抑制されるので、従来、この渦の乱流によって凝集して大型化していた溶鋼中の介在物の径を小さくすることができる。また、前記のように浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流も整流化されるので、鋳型内での溶鋼の乱流が抑えられ、乱流による介在物の凝集も抑制することができる。したがって、鋳型内に発生する介在物の径が小さくなり、鋳片の品質を向上させることができる。 In addition, since the generation of vortices in the immersion nozzle is suppressed by applying a static magnetic field as described above, the diameter of inclusions in molten steel that has been agglomerated and enlarged due to the turbulent flow of the vortices is reduced. be able to. Moreover, since the discharge flow of the molten steel from the immersion nozzle is also rectified as described above, the turbulent flow of the molten steel in the mold can be suppressed, and inclusions can be prevented from aggregating due to the turbulent flow. Therefore, the diameter of inclusions generated in the mold is reduced, and the quality of the slab can be improved.
前記浸漬ノズルの吐出孔の位置において、前記静磁場の磁束密度が最大値となるのが好ましい。これによって、前記式(1)を満たすように印加した静磁場を効率よく利用することができる。 It is preferable that the magnetic flux density of the static magnetic field has a maximum value at the position of the discharge hole of the immersion nozzle. Thereby, the static magnetic field applied so that the said Formula (1) may be satisfy | filled can be utilized efficiently.
別の観点による本発明は、前記鋼の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造装置であって、溶鋼を鋳造する鋳型と、当該鋳型内への溶鋼の質量流量を制御する流量制御装置と、前記鋳型内に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと、前記浸漬ノズルの吐出孔と同じ高さにある浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記式(1)を満たす静磁場を印加する電磁ブレーキ装置と、を有することを特徴としている。 The present invention according to another aspect is a continuous casting apparatus for carrying out the steel continuous casting method, a mold for casting molten steel, a flow rate control apparatus for controlling the mass flow rate of molten steel into the mold, An immersion nozzle that discharges molten steel into the mold, and an electromagnetic brake device that applies a static magnetic field that satisfies Equation (1) to the molten steel in the immersion nozzle at the same height as the discharge hole of the immersion nozzle; It is characterized by having.
前記浸漬ノズルの吐出孔から吐出された溶鋼に対してさらに静磁場を印加する他の電磁ブレーキ装置を有していてもよい。 You may have the other electromagnetic brake device which applies a static magnetic field further with respect to the molten steel discharged from the discharge hole of the said immersion nozzle.
前記電磁ブレーキ装置の上方に設けられ、前記鋳型内の溶鋼を攪拌する電磁攪拌装置を有していてもよい。 Wherein provided above the electromagnetic brake device may have a magnetic stirring device for stirring the solvent steel in said mold.
前記電磁ブレーキ装置が印加する静磁場が前記式(1)を満たすように、前記浸漬ノズルの吐出孔の高さを調整してもよい。 You may adjust the height of the discharge hole of the said immersion nozzle so that the static magnetic field which the said electromagnetic brake device applies satisfy | fills said Formula (1).
本発明によれば、浸漬ノズル内の溶鋼に渦が発生するのを抑制することができ、鋳造される鋳片の品質変動を抑制して、鋳片の品質を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that a vortex generate | occur | produces in the molten steel in an immersion nozzle, can suppress the quality fluctuation | variation of the cast slab, and can improve the quality of a slab.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置1の構成を示す長手方向の縦断面図であり、図2は、連続鋳造装置1の構成を示す短手方向の縦断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view in the longitudinal direction showing the configuration of the continuous casting apparatus 1 for steel according to the present embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view in the short direction showing the configuration of the continuous casting apparatus 1. .
連続鋳造装置1は、図1及び図2に示すように、例えば水平断面が長方形の鋳型2を有している。鋳型2内の上部には浸漬ノズル3が設けられ、浸漬ノズル3はその下部が鋳型2内の溶鋼4に浸漬している。浸漬ノズル3の上端は開口しており、溶鋼4が流入する流入口5が形成されている。浸漬ノズル3の側面の下端近傍には、鋳型2内へ斜め下向きに溶鋼4を吐出する吐出孔6が2箇所に形成されている。吐出孔6、6は、鋳型2の短辺2a側にそれぞれ形成されている。なお、浸漬ノズル3の材料には、例えば絶縁体の耐火物が用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the continuous casting apparatus 1 includes a
浸漬ノズル3の上部には、流量制御装置としてのスライディングノズル7が設けられている。スライディングノズル7の上部にはタンディッシュ(図示せず)が設けられ、スライディングノズル7によって、タンディッシュから浸漬ノズル3に流入する溶鋼4の質量流量が制御される。スライディングノズル7は、2枚の固定プレート8、8と1枚のスライディングプレート9を有している。固定プレート8、8とスライディングプレート9は、浸漬ノズル3の流入口5を覆うように3層に重ねられ、スライディングプレート9が固定プレート8、8の間に挟まれて設けられている。固定プレート8、8は浸漬ノズル3に対して固定して設けられ、スライディングプレート9は、鋳型2の厚み方向(短辺2a方向)に水平に移動できる。固定プレート8とスライディングプレート9の中央には、溶鋼を通過させて浸漬ノズル3の流入口5に流入させるための貫通孔8a、9aがそれぞれ形成されている。そして、スライディングプレート9を水平に移動させて、上方から見た貫通孔8a、9aの開口面積を変化させることにより、浸漬ノズル3内に流入する溶鋼4の質量流量が制御される。なお、固定プレート8とスライディングプレート9の材料には、例えば絶縁体の耐火物が用いられる。
Above the
鋳型2の長辺2bの外側で、かつ、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さには、例えば電磁石などの電磁ブレーキ装置10が設けられている。電磁ブレーキ装置10は、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対して、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)にほぼ均一な磁束密度分布を有する静磁場20を、鋳型2の厚み方向(短辺2a方向)に印加することができる。静磁場20は、その磁束密度が、下記式(1)を満たすように印加される。
BB 2≧C0Q/A・・・・(1)
但し、BB:静磁場20の磁束密度(T)、C0:定数(4×10−6)、Q:溶鋼4の質量流量(kg/秒)、A:浸漬ノズル3の内断面積(m2)
An
B B 2 ≧ C 0 Q / A (1)
However, B B : Magnetic flux density (T) of static
前記式(1)は、例えばスライディングプレート9を水平に移動させて、浸漬ノズル3に流入する溶鋼4が偏流した場合でも、浸漬ノズル3内の吐出孔6付近で溶鋼4の渦が発生しないようにするための静磁場20の最小限の磁束密度BB 2の条件式を示している。
The equation (1) indicates that, for example, even when the sliding plate 9 is moved horizontally and the
具体的には、下記式(2)に示すように、電磁ブレーキ装置10によって生じる電磁力(σvBB 2)が、偏流して浸漬ノズル3内に流入した溶鋼4の流れの慣性力(ρv2)よりも大きいことが必要である。ここで、溶鋼4の質量流速vを算出するにあたっては、溶鋼4の質量流量Qを溶鋼4の密度ρで除して体積流量とし、浸漬ノズル3の内断面積Aで除して溶鋼4の代表流速を算出する。浸漬ノズル3内に溶鋼4の渦が生じる場合には、溶鋼4は浸漬ノズル3内を偏心して流れ、その流速は偏流がない場合の流速と比べて増加するので、溶鋼4の質量流速vは、下記式(3)に示すように、前記の溶鋼4の代表流速に定数C1をかけて算出される。そして、下記式(2)と下記(3)を静磁場20の磁束密度BB 2について下記式(4)に示すように整理し、定数のC1/σを定数C0とすると、前記式(1)が導出される。
(σvBB 2)≧C1(ρv2)・・・・(2)
v=Q/ρA・・・・(3)
BB 2≧(C1/σ)・(Q/A)・・・・(4)
但し、σ:溶鋼4の電気伝導度(S/m)ρ:溶鋼4の密度(kg/m3)、v:溶鋼4の質量流速(m/秒)、C1:定数
Specifically, as shown in the following formula (2), the electromagnetic force (σvB B 2 ) generated by the
(ΣvB B 2 ) ≧ C 1 (ρv 2 ) (2)
v = Q / ρA (3)
B B 2 ≧ (C 1 / σ) (Q / A) (4)
Where σ: electric conductivity of molten steel 4 (S / m) ρ: density of molten steel 4 (kg / m 3 ), v: mass flow rate of molten steel 4 (m / sec), C 1 : constant
なお、前記式(1)の定数C0は、固定数値の4×10−6である。この定数C0は、発明者らが実際の連続鋳造装置1を用いてスライディングノズル7で溶鋼4の質量流量Qを制御し、浸漬ノズル3内の下部の吐出孔6付近において、溶鋼4の渦の発生の有無を調べることによって、この渦が発生しない場合の定数C0を導出した。
Incidentally, the constant C 0 of the formula (1) is a 4 × 10 -6 fixed value. This constant C 0 is determined by the inventors using the actual continuous casting apparatus 1 to control the mass flow rate Q of the
本実施の形態にかかる連続鋳造装置1は以上のように構成されており、次にこの連続鋳造装置1を用いて浸漬ノズル3内の溶鋼4を整流化し、溶鋼4を連続鋳造する方法について説明する。
The continuous casting apparatus 1 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a method for rectifying the
先ず、タンディッシュからスライディングノズル7を介して浸漬ノズル3内に、溶鋼4を流入させる。このとき、スライディングノズル7のスライディングプレート9を鋳型2の厚み方向(短辺2a方向)に水平に移動させて、溶鋼4の質量流量Qを所定の流量に制御する。そうすると、浸漬ノズル3の内部に、浸漬ノズル3の下部に形成された吐出孔6に向かう溶鋼4の偏流が形成される。
First, the
浸漬ノズル3内に溶鋼4を流入させると同時に、電磁ブレーキ装置10によって、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対して、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)にほぼ均一な磁束密度分布を有する静磁場20を鋳型2の厚み方向(短辺2a方向)に印加する。静磁場20は、その磁束密度が前記式(1)を満たすように印加される。図3に示すように、この静磁場20と溶鋼4の偏流21によって、誘導電流22が浸漬ノズル3内を吐出孔6、6の方向に一方向に流れる。この誘導電流22と静磁場20によって、溶鋼4の偏流21と逆向きの電磁ブレーキ力23が作用する。そして、この逆向きの電磁ブレーキ力23によって浸漬ノズル3内の偏流21に見かけ上の圧力損失が与えられ、浸漬ノズル3内の吐出孔6付近の溶鋼4の偏流21が整流化される。
At the same time as the
このように浸漬ノズル3内の吐出孔6付近で整流化された溶鋼4は、吐出孔6から鋳型2内に吐出され、鋳型2内で鋳片に鋳造される。
The
以上の実施の形態によれば、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対して、電磁ブレーキ装置10によって静磁場20を印加しているので、この静磁場20と浸漬ノズル3内を流れる溶鋼の偏流21によって、誘導電流22が発生し、この誘導電流22と静磁場20によって、浸漬ノズル3内の溶鋼4の偏流21と逆向きの電磁ブレーキ力23を作用させることができる。そして、この逆向きの電磁ブレーキ力23によって、例えばスライディングノズル7を用いて浸漬ノズル3内への溶鋼4の質量流量Qを制御した場合に、浸漬ノズル3の吐出孔6付近に渦が発生するのを抑えることができる。また、この渦の発生を抑えるのに必要な静磁場20の電磁密度BB 2の最小値は前記式(1)の右辺であり、本発明において印加される静磁場の磁束密度BB 2は前記式(1)を満たしているので、浸漬ノズル3内に渦を発生させることがほとんどない。したがって、浸漬ノズル3から吐出される溶鋼4の吐出流を整流化することができ、鋳造される鋳片の品質変動を抑制することができる。
According to the above embodiment, since the static
また、このように静磁場20を印加することにより、浸漬ノズル3内の渦の発生が抑制されるので、従来、この渦の乱流によって凝集して大型化していた溶鋼4中に含まれる介在物の径を小さくすることができる。また、浸漬ノズル3の吐出孔6から吐出される溶鋼4の吐出流も整流化されるので、鋳型2内での溶鋼4の乱流が抑えられ、乱流による介在物の凝集も抑制することができる。したがって、鋳型2内に発生する介在物の径が小さくなり、鋳片の品質を向上させることができる。
Moreover, since the generation of vortices in the
なお、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対して印加していた静磁場20を、図4に示すように、吐出孔6の上方の浸漬ノズル3内に印加してもよい。この場合、誘導電流22は、浸漬ノズル3が絶縁体であるために、浸漬ノズル3内を循環する。その結果、溶鋼4の偏流21と同一方向の平行流24が形成される。しかしながら、本実施の形態によれば、平行流24の形成と同時に、浸漬ノズル3内の溶鋼4の偏流21と逆向きの電磁ブレーキ力23が作用するので、偏流21を整流化することができる。
The static
以上の実施の形態において、電磁ブレーキ装置10は、その静磁場20の磁束密度BBが浸漬ノズル3の吐出孔6の位置において最大値となるように設置されるのが好ましい。これによって、前記式(1)を満たすように印加した静磁場20を効率よく利用することができ、電磁ブレーキ装置10の運転効率を向上させることができる。
In the above embodiment, the
以上の実施の形態において、流量制御装置としてスライディングノズル7が用いられていたが、図5に示すように、ストッパー30を用いてもよい。ストッパー30は、その先端が球形であり、浸漬ノズル31の上部の溶鋼4の流入口32の上方に設けられる。浸漬ノズル31の流入口32は、ストッパー30の先端に適合する形状となっている。そして、このストッパー30を浸漬ノズル31の流入口32に対して上下させ、ストッパー30と流入口32との距離を変化させて開口面積を変化させることにより、浸漬ノズル31内に流入する溶鋼4の質量流量を制御する。その他の構成は、上記の実施の形態の連続鋳造装置1と同一である。かかる場合、例えばストッパー30が浸漬ノズル31に対して偏心し、浸漬ノズル31内に溶鋼4の偏流が生じた場合でも、電磁ブレーキ装置10によって、浸漬ノズル31の吐出孔33と同じ高さの浸漬ノズル31内の溶鋼4に対して、静磁場20を印加することにより、溶鋼4の偏流を整流化することができる。
In the above embodiment, the sliding
以上の実施の形態において、電磁ブレーキ装置10は、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)にほぼ均一な磁束密度分布を有する静磁場20を印加していたが、図6に示すように、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対してのみ、局所的に静磁場40を印加する電磁ブレーキ41を用いてもよい。これによって、浸漬ノズル3外の溶鋼4に静磁場20を印加するのに必要な電磁力が不要になるので、浸漬ノズル3内の吐出孔6付近の溶鋼4を効率よく整流化することができる。
In the above embodiment, the
以上の実施の形態の連続鋳造装置1において、図7及び図8に示すように、電磁ブレーキ装置10の下方に、浸漬ノズル3の吐出孔6から鋳型2内に吐出された直後の溶鋼4に静磁場50を印加する他の電磁ブレーキ装置51が設けられていてもよい。かかる場合、他の電磁ブレーキ装置51によって、浸漬ノズル3の吐出孔6から鋳型2の短辺2a方向に吐出された溶鋼4の吐出流52に対して、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)にほぼ均一な磁束密度分布を有する静磁場50が鋳型2の厚み方向(短辺2a方向)に印加される。この静磁場50と吐出流52によって、誘導電流53が鋳型2の幅方向(長辺2b方向)に流れる。この誘導電流53と吐出流52によって、吐出流52と逆方向の対向流54が鋳型2内に形成される。対向流54は浸漬ノズル3に向かって流れ、浸漬ノズル3と衝突して上下流に分岐する。この上下流のうち、上昇流55は浸漬ノズル3に沿ってメニスカス56まで上昇する。そして上昇流55はメニスカス56近傍で水平方向に拡散し、この拡散流57は鋳型2の幅方向(長辺2b方向)に拡散する。本実施の形態によれば、他の電磁ブレーキ装置51によって静磁場50を印加して鋳型2内に対向流54が発生するので、溶鋼4中に含まれる介在物が鋳型2に深く侵入するのを抑制することができる。また、対向流54によってメニスカス56まで浮上した介在物をメニスカス56近傍で除去することができる。したがって、鋳片に含まれる介在物を減少させ、その品質を向上させることができる。なお、電磁ブレーキ装置10と他の電磁ブレーキ装置51は、一体型の構造であってもよい。
In the continuous casting apparatus 1 of the above embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the
以上の実施の形態の連続鋳造装置1において、図9に示すように、電磁ブレーキ装置10の上方の鋳型2の長辺2b側には、例えば電磁攪拌コイルなどの電磁攪拌装置60が設けられていてもよい。この電磁攪拌装置60の電磁攪拌によって、図10に示すように、鋳型2内の上部のメニスカス56近傍の溶鋼4を水平面内で旋回させて、旋回流61を形成することができる。これによって、メニスカス56近傍の溶鋼4に含まれる介在物が鋳型2の側面に付着するのを抑制することができる。したがって、鋳片に含まれる介在物を減少させ、その品質を向上させることができる。
In the continuous casting apparatus 1 of the above embodiment, as shown in FIG. 9, an
以上の実施の形態では、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対して静磁場20を印加するように電磁ブレーキ装置10を設置していたが、例えば電磁ブレーキ装置10が鋳型2に対して固定されている場合、浸漬ノズル3の浸漬深さを調整して、浸漬ノズル3の吐出孔6が電磁ブレーキ10と同じ高さになるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
以下、本発明の鋼の連続鋳造方法を用いた場合に、浸漬ノズル内の溶鋼に渦が発生するのを抑制する効果について、鋳造された鋳片に含まれる気泡と介在物の個数を計測した結果に基づいて説明する。本実施例を行うに際し、鋼の連続鋳造を行う装置として、先に図1及び図2に示した連続鋳造装置1を用い、電磁ブレーキ装置として、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)にほぼ均一な磁束密度分布を有する静磁場20を印加する電磁ブレーキ装置10と、浸漬ノズル3の吐出孔6と同じ高さの浸漬ノズル3内の溶鋼4に対してのみ、局所的に静磁場40を印加する電磁ブレーキ41の2種類の電磁ブレーキ装置を用いた。
Hereinafter, when the steel continuous casting method of the present invention was used, the number of bubbles and inclusions contained in the cast slab was measured for the effect of suppressing the generation of vortices in the molten steel in the immersion nozzle. It demonstrates based on a result. In carrying out the present embodiment, the continuous casting apparatus 1 previously shown in FIGS. 1 and 2 is used as an apparatus for continuous casting of steel, and the electromagnetic brake apparatus is used in the width direction of the mold 2 (
連続鋳造装置1の鋳型2には、幅が1200mm、高さが900mm、厚みが250mmの鋳型を用いた。鋳型2の下方には、長さが2.5mの垂直部(図示せず)と曲げ半径が7.5mの曲げ部(図示せず)が上からこの順で設けられている。浸漬ノズル3には、外径が150mmで、内径が90mmのノズルを用いた。浸漬ノズル3は、その吐出孔6の中心位置がメニスカスから300mm深さとなる位置に設けられている。浸漬ノズル3には円形の吐出孔6が鋳型2の短辺2a側に2箇所に形成され、浸漬ノズル3の内断面積Aは6362mm2(内径90mm)であり、吐出孔6の吐出角度は30度である。均一な静磁場20を印加する均一型の電磁ブレーキ装置10は、メニスカスから500mm深さとなる位置で最大磁束密度BBが0.5Tであって、浸漬ノズル3の吐出孔6の位置でその半分の0.25Tの磁束密度BBを発生できる。局所的に静磁場40を印加する局所型の電磁ブレーキ装置41は、鋳型2の幅方向(長辺2b方向)に浸漬ノズル3の中心で、かつ、鋳型2の深さ方向に吐出孔6の中心に設置されている。電磁ブレーキ装置41は、この中心位置から幅方向及び高さ方向に200mmの範囲で0.3Tの磁束密度BBを発生できる。溶鋼4には低炭アルミキルド鋼を用い、溶鋼4の鋳造速度としては、0.025m/秒と0.033m/秒の2通りの条件で鋼の鋳造を行った。
As the
以上の連続鋳造装置1を用いて鋼を鋳造し、鋳造される鋳片の全幅、鋳造方向の長さ100mm、表面からの深さ50mmの鋳片のサンプルを10本採取した。そして、これらの鋳片サンプルに含まれる100μm径以上の気泡と介在物の個数を計測し、その平均値と標準偏差を算出した。なお、本実施例において、定数C0は4×10−6としている。
Steel was cast using the above
溶鋼4の鋳造速度が0.025m/秒の場合の気泡と介在物の計測結果を表1に、鋳造速度が0.033m/秒の場合の気泡と介在物の計測結果を表2に示す。気泡と介在物の計測結果としては、電磁ブレーキ装置10、41による静磁場20、40が印加されずに鋳造した鋳片中の気泡と介在物の個数、及び気泡と介在物の粒径に対する個数の標準偏差をそれぞれ基準値(1.0)として、この基準値に対する気泡と介在物の個数の平均値指数と標準偏差指数が示されている。また、表1及び表2中には、静磁場20、40の磁束密度BB 2が前記式(1)を満たしているかどうかの評価についても示し、式(1)を満たしていれば“○”が示され、式(1)を満たしていなければ“×”が示されている。
Table 1 shows the measurement results of bubbles and inclusions when the casting speed of the
表1及び表2を参照すると、静磁場20、40の磁束密度BB 2が前記式(1)を満たしている場合、均一型の電磁ブレーキ装置10あるいは局所型の電磁ブレーキ装置41のいずれを用いても、平均値指数は0.3〜0.4であった。このことから、鋳片に含まれる気泡と介在物の個数が、静磁場20、40を印加しない場合に比べて、減少していることが分かった。また、標準偏差指数は0.2〜0.3であることから、気泡と介在物の粒径にばらつきが少なく、粒径の大きい気泡と介在物は鋳片内にほとんど存在しないことが分かった。したがって、本発明の鋼の連続鋳造方法を用いた場合、浸漬ノズル3内の溶鋼4の渦の発生を適正に抑制することができ、鋳片の品質を向上できることが分かった。
Referring to Tables 1 and 2, when the magnetic flux density B B 2 of the static
本発明は、鋼の連続鋳造方法及び連続鋳造装置に有用である。 The present invention is useful for a continuous casting method and continuous casting apparatus for steel.
1 連続鋳造装置
2 鋳型
3 浸漬ノズル
4 溶鋼
5 流入口
6 吐出孔
7 スライディングノズル
8 固定プレート
8a 貫通孔
9 スライディングプレート
9a 貫通孔
10 電磁ブレーキ装置
20 静磁場
21 偏流
22 誘導電流
23 電磁ブレーキ力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記浸漬ノズルにおける溶鋼の吐出孔と同じ高さにある当該浸漬ノズル内の溶鋼に対して、下記式(1)を満たすように静磁場を印加することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
BB 2≧C0Q/A・・・・(1)
但し、BB:静磁場の磁束密度(T)、C0:4×10 −6 、Q:浸漬ノズルに流入する溶鋼の質量流量(kg/秒)、A:浸漬ノズルの内断面積(m2) In a continuous casting method of steel in which molten steel is supplied into a mold by an immersion nozzle,
A continuous casting method of steel, wherein a static magnetic field is applied to the molten steel in the immersion nozzle at the same height as the discharge hole of the molten steel in the immersion nozzle so as to satisfy the following formula (1).
B B 2 ≧ C 0 Q / A (1)
However, B B : Magnetic flux density of static magnetic field (T), C 0 : 4 × 10 −6 , Q: Mass flow rate of molten steel flowing into immersion nozzle (kg / sec), A: Inner cross-sectional area of immersion nozzle (m 2 )
溶鋼を鋳造する鋳型と、
当該鋳型内への溶鋼の質量流量を制御する流量制御装置と、
前記鋳型内に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと、
前記浸漬ノズルの吐出孔と同じ高さにある浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記式(1)を満たす静磁場を印加する電磁ブレーキ装置と、
を有することを特徴とする、連続鋳造装置。 A continuous casting apparatus for carrying out the steel continuous casting method according to claim 1 or 2,
A mold for casting molten steel;
A flow rate control device for controlling the mass flow rate of molten steel into the mold,
An immersion nozzle for discharging molten steel into the mold,
An electromagnetic brake device that applies a static magnetic field that satisfies the formula (1) to the molten steel in the immersion nozzle at the same height as the discharge hole of the immersion nozzle;
A continuous casting apparatus characterized by comprising:
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