JP5070734B2 - Steel continuous casting method - Google Patents
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Description
本発明は、鋳型内の溶鋼にリニア型の移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼流動を制御しながら鋳造する鋼の連続鋳造方法に関するものである。 The present invention relates to a continuous casting method of steel in which a linear moving magnetic field is applied to molten steel in a mold to control the flow of molten steel in the mold.
連続鋳造機で鋳造される鋼のスラブ鋳片（以下、単に「鋳片」とも記す）に要求される品質の１つとして、鋳片の非金属介在物（以下、「介在物」と記す）の含有量が少ないことが挙げられる。鋳片に捕り込まれる介在物には、（１）：金属Ａｌなどによる溶鋼の脱酸工程で発生し、溶鋼中に懸濁しているアルミナなどの脱酸生成物、（２）：タンディッシュや浸漬ノズルで溶鋼内に吹き込まれるＡｒガスなどの不活性ガスのガス気泡、（３）：鋳型内の溶鋼湯面上に散布したモールドパウダーが溶鋼中に巻込まれて懸濁したもの、などがある。これらは何れも薄鋼板製品において表面欠陥となるため、何れも少なくすることが重要である。 Non-metallic inclusions (hereinafter referred to as “inclusions”) of slabs as one of the qualities required for steel slab slabs (hereinafter simply referred to as “slabs”) cast by a continuous casting machine It is mentioned that there is little content of. Inclusions trapped in the slab include (1): deoxidation products such as alumina generated in the deoxidation process of molten steel with metallic Al and suspended in the molten steel, (2): tundish and Gas bubbles of inert gas such as Ar gas blown into the molten steel with an immersion nozzle, (3): Mold powder sprayed on the molten steel surface in the mold is suspended in the molten steel, etc. . Since these all cause surface defects in thin steel sheet products, it is important to reduce them all.
しかも、近年、連続鋳造機の生産性を向上させるために、鋳造速度即ち鋳型内への溶鋼の供給速度を増加させた高速鋳造化が推進されている。このような高速鋳造操業では、鋳型内への溶鋼の供給量の増加に伴って鋳型内に注入される溶鋼の吐出流速が増加するために、即ち鋳型内における溶鋼の運動エネルギーが増加するために、溶鋼中に巻込まれるモールドパウダーの発生頻度が高くなるとともに、浸漬ノズルからの吐出流が鋳型短辺側の凝固シェルに衝突した後に分岐して下流側に向かって流れる侵入流の侵入深さが増大し、この侵入流に随伴して未凝固層の深くまで侵入する脱酸生成物が多くなり、これにより鋳片に捕捉される脱酸生成物も多くなり、全体的に鋳片の介在物含有量が増加する傾向となる。 Moreover, in recent years, in order to improve the productivity of a continuous casting machine, high-speed casting has been promoted by increasing the casting speed, that is, the supply speed of molten steel into the mold. In such a high-speed casting operation, the discharge flow rate of the molten steel injected into the mold increases as the amount of molten steel supplied into the mold increases, that is, the kinetic energy of the molten steel in the mold increases. The frequency of occurrence of mold powder wound in the molten steel is increased, and the intrusion depth of the intrusion flow that branches off after the discharge flow from the immersion nozzle collides with the solidified shell on the short side of the mold and flows toward the downstream side is increased. Increasing the amount of deoxidation product that penetrates deeply into the unsolidified layer accompanying this intrusion flow, thereby increasing the amount of deoxidation product trapped in the slab, and overall inclusions in the slab The content tends to increase.
そのため、高速鋳造時のスラブ鋳片の介在物を低減することを目的にして、鋳型内溶鋼の運動エネルギーを低減する手段として、鋳型内の溶鋼に磁場（「磁界」ともいう）を印加し、印加した磁場と移動する溶鋼とで誘導電流を生じさせ、この誘導電流と印加した磁場とが作用して溶鋼に生じる電磁気力を利用し、鋳型内における溶鋼の運動エネルギーを制御する方法が、広く採用されている。 Therefore, for the purpose of reducing inclusions in the slab slab during high speed casting, as a means of reducing the kinetic energy of the molten steel in the mold, a magnetic field (also referred to as “magnetic field”) is applied to the molten steel in the mold, There is a wide range of methods for controlling the kinetic energy of molten steel in the mold by generating an induced current between the applied magnetic field and the moving molten steel and using the electromagnetic force generated in the molten steel by the action of the induced current and the applied magnetic field. It has been adopted.
例えば、特許文献１には、鋳型の長辺方向に沿って水平に移動する磁場（リニア型移動磁場）を、鋳型短辺側から浸漬ノズル側に向かう方向、つまり浸漬ノズルからの溶鋼の吐出方向と反対方向に移動させ、浸漬ノズルからの吐出流に制動力を与えながらスラブ鋳片を連続鋳造する方法が提案されている。また、特許文献２には、鋳型内の溶鋼湯面に一方向に循環する溶鋼流を形成するように、リニア型移動磁場を印加する方法が提案されている。
ところで、鋳型内の溶鋼湯面は、鋳型幅つまり鋳片幅によって定まる固有の周波数、例えば鋳型幅を１／２波長とする或いは１波長とするなどの固有の周波数で湯面変動する場合がある。この湯面変動は「定在波」と称されている。定在波が発生すると共振した状態になることから、鋳型内の湯面変動は極端に大きくなり、従って、モールドパウダーの巻き込みなどの品質面のみならず、操業の安定性の面からも定在波を抑制することが必要不可欠となる。 By the way, the molten steel surface in the mold may fluctuate at a specific frequency determined by the mold width, that is, the slab width, for example, a specific frequency such that the mold width is ½ wavelength or 1 wavelength. . This hot water level fluctuation is called “standing wave”. When standing waves are generated, the mold will resonate and the fluctuation of the molten metal surface in the mold will become extremely large.Therefore, it will not only be in terms of quality such as mold powder entrainment but also in terms of operational stability. It is essential to suppress the waves.
この定在波は、鋳型内溶鋼にリニア型移動磁場を印加した場合、印加する移動磁場の周波数によっては、その発生が助長されることを本発明者等は見出した。つまり、印加するリニア型移動磁場の周波数が定在波の周波数と同一或いはその近傍であるときには、リニア型移動磁場を印加することで、定在波の発生が助長されることを知見した。そして、鋳造速度を高速化するほど、定在波の発生が助長されることも知見した。 The present inventors have found that, when a linear moving magnetic field is applied to molten steel in a mold, generation of this standing wave is promoted depending on the frequency of the moving magnetic field to be applied. That is, it has been found that when the frequency of the applied linear moving magnetic field is the same as or close to the frequency of the standing wave, the generation of the standing wave is promoted by applying the linear moving magnetic field. It was also found that the higher the casting speed, the more the generation of standing waves is promoted.
しかしながら、前述した特許文献１及び特許文献２に開示されるように、従来、印加する移動磁場の周波数と、鋳片幅によって定まる定在波の周波数とを関連させ、移動磁場印加による定在波の助長を防止するべく、印加する移動磁場の周波数を鋳片幅に応じて設定することは、何ら提案されていない。
However, as disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳型内の溶鋼にリニア型移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼流動を制御するに際し、鋳片幅によって定まる定在波の発生を抑えながら、移動磁場による溶鋼流動制御を行うことのできる、鋼の連続鋳造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to determine whether the flow of the molten steel in the mold is controlled by applying a linear moving magnetic field to the molten steel in the mold and is determined by the width of the slab. It is an object of the present invention to provide a continuous casting method of steel capable of performing molten steel flow control by a moving magnetic field while suppressing generation of waves.
上記課題を解決するための第１の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、磁場の移動方向が鋳型幅方向であるリニア型移動磁場発生装置を用い、長辺及び短辺を有する矩形状鋳型の中央部に設置された浸漬ノズルから鋳型内に供給された溶鋼にリニア型移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼流動を制御しながら鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、前記移動磁場の周波数を、スラブ鋳片を鋳造する鋳型の幅寸法に基づき、下記の（１）式を用いて求められる周波数の範囲内とし、鋳型幅によって定まる定在波を防止することを特徴とするものである。但し、（１）式において、ｆm はリニア型移動磁場の周波数（Ｈｚ）、ｇは重力加速度（ｍ／秒2）、πは円周率（−）、Ｌは鋳型幅（ｍ）である。 The continuous casting method of steel according to the first invention for solving the above-mentioned problems uses a linear type moving magnetic field generator in which the moving direction of the magnetic field is the mold width direction, and uses a rectangular mold having a long side and a short side. A continuous casting method of steel in which a linear type moving magnetic field is applied to molten steel supplied into a mold from an immersion nozzle installed in a central portion while controlling the flow of molten steel in the mold, and the frequency of the moving magnetic field Is based on the width dimension of the mold for casting the slab slab , and is within the frequency range obtained by using the following equation (1) to prevent standing waves determined by the mold width. is there. In Equation (1), f m is the frequency (Hz) of the linear moving magnetic field, g is the gravitational acceleration (m / sec 2 ), π is the circumference (−), and L is the mold width (m). .
第２の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１の発明において、前記リニア型移動磁場を印加して前記浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流を制動するまたは加速する際には、鋳型幅１／４の鋳型短辺寄りの位置における溶鋼湯面直下の溶鋼流速が、鋳型短辺から浸漬ノズルに向けた溶鋼流を正で表し、浸漬ノズルから鋳型短辺に向けた溶鋼流を負で表したときに、−０．０７ｍ／秒から０．０５ｍ／秒の範囲内に維持されるように、リニア型移動磁場の磁場強度を調整することを特徴とするものである。 In the continuous casting method for steel according to the second invention, in the first invention, when the linear moving magnetic field is applied to brake or accelerate the discharge flow of the molten steel discharged from the immersion nozzle, The molten steel flow velocity immediately below the molten steel surface at a position near the mold short side with a width of 1/4 indicates the molten steel flow from the short mold side to the immersion nozzle as positive, and the molten steel flow from the immersion nozzle toward the short mold side is negative. In this case, the magnetic field strength of the linear moving magnetic field is adjusted so as to be maintained in a range of −0.07 m / sec to 0.05 m / sec.
第３の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１の発明において、前記リニア型移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回攪拌する際には、鋳型内の凝固シェルと溶鋼との界面における溶鋼流速が０．１ｍ／秒以上に維持されるように、リニア型移動磁場の磁場強度を調整することを特徴とするものである。 In the continuous casting method of steel according to the third invention, in the first invention, when the molten steel in the mold is swirled in the horizontal direction by applying the linear moving magnetic field, the solidified shell and molten steel in the mold The magnetic field strength of the linear type moving magnetic field is adjusted so that the molten steel flow velocity at the interface with is maintained at 0.1 m / second or more.
第４の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記鋳型幅が１２５０ｍｍ以上であることを特徴とするものである。 A steel continuous casting method according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the mold width is 1250 mm or more.
本発明によれば、鋳型内溶鋼にリニア型移動磁場を印加して溶鋼を連続鋳造するに当たり、鋳片幅によって定まる定在波の周波数を回避した範囲の周波数を有する移動磁場を印加するので、定在波の発生を抑制しつつ移動磁場による鋳型内溶鋼流動の制御を行うことができる。その結果、定在波に起因する鋳型内湯面変動量を大幅に減少させることが可能となり、移動磁場印加による効果に加えて定在波に起因する鋳型内湯面変動の低減効果が重なり、脱酸生成物、Ａｒガスなどの不活性ガスのガス気泡、及びモールドパウダーの巻き込みのない、清浄な鋳片を安定して鋳造することができ、工業上有益な効果がもたらされる。 According to the present invention, when continuously casting molten steel by applying a linear moving magnetic field to the molten steel in the mold, a moving magnetic field having a frequency in a range that avoids a standing wave frequency determined by the slab width is applied. It is possible to control the molten steel flow in the mold by the moving magnetic field while suppressing the generation of standing waves. As a result, the amount of fluctuation in the mold surface caused by the standing wave can be greatly reduced, and in addition to the effect of applying the moving magnetic field, the effect of reducing the fluctuation in the mold surface caused by the standing wave overlaps with the deoxidation. It is possible to stably cast a clean slab without a product, a gas bubble of an inert gas such as Ar gas, and a mold powder, and an industrially beneficial effect is obtained.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
先ず、連続鋳造機の鋳型内溶鋼湯面における定在波について説明する。一般に、水槽中の水面における固有振動の周波数は、例えばH.Lamb（“Hydrodynamics”.6thEd.,Dover,New York,(1932)）によれば、下記の（２）式で表される。但し、（２）式において、ｆ0は固有振動の周波数（Ｈｚ）、ｇは重力加速度（ｍ／秒2 ）、πは円周率（−）、λは固有振動の波長（ｍ）、ｈは水槽の深さ（ｍ）である。 First, the standing wave on the molten steel surface in the mold of the continuous casting machine will be described. In general, the frequency of the natural oscillation of the water surface in the water tank can be represented for example H.Lamb ( "Hydrodynamics" .6 th Ed ., Dover, New York, (1932)) in accordance with, the following equation (2) . In equation (2), f 0 is the natural vibration frequency (Hz), g is the gravitational acceleration (m / sec 2 ), π is the circular ratio (−), λ is the natural vibration wavelength (m), h Is the depth (m) of the aquarium.
水槽中の水面における固有振動では、水面の水槽内壁に接する位置は必ず振動の自由端となるので、採り得る波長（λ）は、鋳型幅をＬ（ｍ）とすれば下記の（３）式で表される。但し、（３）式においてｎはモード次数（−）である。 In the natural vibration of the water surface in the water tank, the position of the water surface in contact with the inner wall of the water tank is always the free end of vibration. Therefore, the wavelength (λ) that can be taken is the following formula (3) when the mold width is L (m): It is represented by In equation (3), n is the mode order (−).
更に、鋳型の場合、水槽の深さ（ｈ）が鋳型幅（Ｌ）に置き換えられる（Ｈ≒Ｌ）とすると、上記の（２）式は下記の（４）式に書き直される。つまり、鋳型内の溶鋼湯面における定在波の周波数（ｆ0 ）は（４）式で表される。 Further, in the case of the mold, if the depth (h) of the water tank is replaced with the mold width (L) (H≈L), the above equation (2) is rewritten as the following equation (4). That is, the frequency (f 0 ) of the standing wave on the surface of the molten steel in the mold is expressed by equation (4).
図１に、連続鋳造機の鋳型内溶鋼湯面における定在波の波形を模式的に示す。図１中に破線で示す波形が定在波であり、また図中に示すｎはモード次数である。図１からも明らかなように、モード次数（ｎ）＝１の場合の定在波の波長（λ）が鋳型幅（Ｌ）の２倍となる。 In FIG. 1, the waveform of the standing wave in the molten steel surface in a mold of a continuous casting machine is typically shown. A waveform indicated by a broken line in FIG. 1 is a standing wave, and n shown in the drawing is a mode order. As is clear from FIG. 1, the wavelength (λ) of the standing wave when the mode order (n) = 1 is twice the mold width (L).
次に、鋳型内溶鋼にリニア型の移動磁場を印加する方法を説明する。図２及び図３は、本発明が適用される、リニア型移動磁場発生装置を備えたスラブ連続鋳造機の鋳型部の概略図であり、図２は概略斜視図、図３は概略正面図である。 Next, a method for applying a linear moving magnetic field to the molten steel in the mold will be described. 2 and 3 are schematic views of a mold part of a slab continuous casting machine equipped with a linear moving magnetic field generator to which the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic perspective view, and FIG. 3 is a schematic front view. is there.
図２〜図３において、相対する鋳型長辺４と、この鋳型長辺４の内側に内装された、相対する鋳型短辺５とから、水平断面が矩形状の鋳型１が構成されており、鋳型長辺４と鋳型短辺５とに囲まれて形成される鋳型１の内面空間の所定位置には、鋳型１の上方所定位置に配置されるタンディッシュ（図示せず）の底部に取り付けられた浸漬ノズル２が挿入されている。浸漬ノズル２の下部には、溶鋼７を鋳型短辺５の方向に向かって吐出するための一対の吐出孔６が備えられている。浸漬ノズル２には、浸漬ノズル内壁面へのアルミナ付着を防止するために、Ａｒガスや窒素ガスなどの不活性ガスが吹き込まれる。
In FIG. 2 to FIG. 3, a
鋳型長辺４の背面には、浸漬ノズル２を境として鋳型長辺４の幅方向左右で２つに分割された合計４基のリニア型の移動磁場発生装置３が、その鋳造方向の中心位置を吐出孔６の直下位置として、鋳型長辺４を挟んで対向して配置されている。それぞれの移動磁場発生装置３は電源（図示せず）と結線され、また、電源は、磁場の移動方向、周波数（ｆm ）及び磁場強度を制御する制御装置（図示せず）と接続されており、制御装置から入力される磁場移動方向、周波数（ｆm）及び磁場強度に基づいて電源から供給される電力により、移動磁場発生装置３から印加される磁場強度、周波数（ｆm ）及び磁場移動方向がそれぞれ個別に制御されるようになっている。
On the back side of the mold
この移動磁場発生装置３により印加される磁場はリニア型の移動磁場であり、鋳造速度が速くて鋳型内の溶鋼流動を抑制したい場合には、浸漬ノズル２からの溶鋼７の吐出流８に制動力を与えるべく、移動磁場の移動方向を鋳型短辺５の側から浸漬ノズル２の側とする。一方、鋳造速度が遅くて鋳型内の溶鋼流動を促進したい場合には、浸漬ノズル２からの吐出流８に加速力を与えるべく、移動磁場の移動方向を浸漬ノズル２の側から鋳型短辺５の側とする。また、凝固シェル１０と溶鋼７との界面の溶鋼流速を増速させて、気泡や介在物の凝固シェル１０への捕捉を抑制したい場合には、鋳型長辺４の同一背面側の移動磁場発生装置３の移動磁場の移動方向を同一方向とし、且つ、鋳型長辺４を挟んで対向する移動磁場発生装置３の移動磁場の移動方向を逆方向として、鋳型内の溶鋼７が水平方向に旋回するように印加する。本発明では、これらの３種類の印加方法でリニア型の移動磁場を印加する。図２では、磁場が鋳型短辺５から鋳型１の中央部の浸漬ノズル２に向かって移動する状態を示しており、図２において、ＦX は溶鋼７の吐出流８に作用する電磁力を表し、ＶX は移動磁場の移動速度を表し、ＢYは移動磁場の磁束密度を表している。
The magnetic field applied by the moving
移動磁場発生装置３には、図２に示すように複数の電磁コイル（但し図３では図示せず）が幅方向に並んで設置されており、隣り合う電磁コイルに流す電流の位相をずらすことにより、リニア型の移動磁場を発生させている。その磁場の移動速度（ＶX ）は、電磁コイルのポールピッチ（τ）と周波数（ｆm）とから、下記の（５）式によって表される。電磁コイルのポールピッチ（τ）とは、Ｓ極からＮ極までの距離である。
In the moving
ローレンツの法則により、発生する誘導電流（ＪZ ）は下記の（６）で表される。但し、（６）式において、σは溶鋼の電気伝導度、ＶX は移動磁場の移動速度、ＢYは移動磁場の磁束密度である。 According to Lorentz's law, the generated induced current (J Z ) is expressed by the following (6). In equation (6), σ is the electric conductivity of the molten steel, V X is the moving speed of the moving magnetic field, and BY is the magnetic flux density of the moving magnetic field.
電磁力（ＦX ）は下記の（７）式で表され、主に磁場の移動方向と同じ向きに電磁力（ＦX ）が作用する。 The electromagnetic force (F X ) is expressed by the following equation (7), and the electromagnetic force (F X ) acts mainly in the same direction as the moving direction of the magnetic field.
前述したように、鋳造速度が速く、鋳型１における溶鋼流動を抑制したい場合には、磁場を両方の鋳型短辺５から浸漬ノズル２の方向に移動させ、電磁力（ＦX ）によって浸漬ノズル２から吐出される溶鋼７の吐出流８を減速させる。逆に、鋳造速度が遅く、鋳型１における溶鋼流動を促進させたい場合には、磁場を浸漬ノズル２から鋳型短辺５の方向に移動させ、電磁力（ＦX）によって浸漬ノズル２から吐出される溶鋼７の吐出流８を加速させる。鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回させる場合には、鋳型長辺４の内壁面に、対向する鋳型長辺４の内壁面の電磁力（ＦX）とは逆方向の電磁力（ＦX ）を形成し、溶鋼を旋回攪拌する。つまり、リニア型の移動磁場を印加する場合、何れの場合も、（７）式に示すように、移動磁場の周波数（ｆm）の周期で鋳型内の溶鋼７に電磁力（ＦX ）が作用することになる。
As described above, when the casting speed is high and the flow of molten steel in the
本発明者等は、このようにして構成される連続鋳造機において、リニア型移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼流動を制御するに当たり、鋳型内の溶鋼湯面９における定在波を抑制するべく検討した。その結果、印加するリニア型移動磁場の周波数（ｆm ）が定在波の周波数（ｆ0 ）と同一或いはその近傍であるときには、リニア型移動磁場を印加することで定在波の発生が助長されることを知見した。そして、鋳造速度を高速化するほど、定在波の発生が助長されることも知見した。逆に、リニア型移動磁場の周波数（ｆm）が定在波の周波数（ｆ0 ）と離れていれば、定在波は助長されないことを知見した。
In the continuous casting machine configured as described above, the inventors suppress the standing wave on the
図４は、水モデル実験及び実機の連続鋳造機において発生した定在波の周波数（ｆ0 ）とそのときの鋳型幅（Ｌ）との関係を示す図である。尚、図４に示す曲線は、モード次数（ｎ）を１、２、３、４として算出した鋳型幅（Ｌ）と定在波の周波数（ｆ0）との関係を表す曲線である。図４に示すように、定在波として明確に確認されるのは、モード次数（ｎ）がｎ＝１，２の場合である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the water model experiment and the frequency (f 0 ) of the standing wave generated in the actual continuous casting machine and the mold width (L) at that time. The curve shown in FIG. 4 is a curve representing the relationship between the mold width (L) calculated with the mode order (n) being 1, 2, 3, 4 and the standing wave frequency (f 0 ). As shown in FIG. 4, it is clearly confirmed as a standing wave when the mode order (n) is n = 1,2.
つまり、リニア型移動磁場を印加する際に、リニア型移動磁場の周波数（ｆm ）を、モード次数（ｎ）が１及び２の場合の定在波の周波数（ｆ0）から回避すればよいことが分かる。また、図４に示すように、定在波は、鋳型幅（Ｌ）つまり鋳片幅が１２５０ｍｍ以上の広幅の場合に発生しやすく、特に、鋳片幅が１２５０ｍｍ以上のスラブ鋳片を鋳造する際に、リニア型移動磁場の周波数に留意すればよいことが分かる。 That is, when applying the linear moving magnetic field, the frequency (f m ) of the linear moving magnetic field may be avoided from the frequency (f 0 ) of the standing wave when the mode order (n) is 1 and 2. I understand that. Further, as shown in FIG. 4, the standing wave is likely to occur when the mold width (L), that is, the slab width is 1250 mm or more, and in particular, casts a slab slab having a slab width of 1250 mm or more. At this time, it can be seen that the frequency of the linear type moving magnetic field should be noted.
鋳型幅（Ｌ）が１２５０ｍｍ以上になると、図４に示すように、モード次数（ｎ）が１の場合の定在波の周波数（ｆ0 ）は１Ｈｚ未満となり、従って、移動磁場の周波数（ｆm）を定在波の周波数（ｆ0 ）よりも小さい側で回避しようとすると、移動磁場の周波数（ｆm ）は０．５Ｈｚ程度よりも更に低い、極めて低い周波数となってしまう。移動磁場による電磁力（ＦX）は移動磁場の周波数（ｆm ）の周期で溶鋼７に作用することから、周波数（ｆm ）が低くなり過ぎると、浸漬ノズル２の吐出孔６から鋳型短辺５に到るまでの期間に移動磁場が印加されないままの吐出流８が発生することになる。この場合には、電磁力（ＦX）が間歇的に作用することになり、鋳型内溶鋼の流動制御が極めて困難となる。従って、吐出流８が吐出孔６から鋳型短辺５に至るまでの期間に少なくとも１周期以上の移動磁場による電磁力（ＦX）を吐出流８に作用させる必要がある。
When the mold width (L) is 1250 mm or more, as shown in FIG. 4, the frequency (f 0 ) of the standing wave when the mode order (n) is 1 is less than 1 Hz. If it is attempted to avoid m ) on the side smaller than the frequency (f 0 ) of the standing wave, the frequency (f m ) of the moving magnetic field is much lower than about 0.5 Hz. The electromagnetic force (F X ) due to the moving magnetic field acts on the
そこで、本発明では、移動磁場の周波数（ｆm ）を、定在波の周波数（ｆ0 ）よりも大きい側とすることによって、定在波の周波数（ｆ0 ）を回避するようにした。また、移動磁場の周波数（ｆm）を前述した（４）式により算出される周波数（ｆ0 ）の近傍とした場合には、定在波の防止は完全ではなく、従って、定在波を確実に防止するために、（４）式により算出される周波数（ｆ0）に１Ｈｚを加えた周波数（ｆ0 ＋１）よりも高い周波数を、移動磁場の周波数（ｆm ）とすることとした。 Therefore, in the present invention, the frequency of the moving magnetic field (f m), by a larger side than the standing wave of the frequency (f 0), and so as to avoid the frequency (f 0) of the standing wave. Further, when the frequency (f m ) of the moving magnetic field is set in the vicinity of the frequency (f 0 ) calculated by the above-described equation (4), the standing wave is not completely prevented. In order to prevent it reliably, a frequency higher than the frequency (f 0 +1) obtained by adding 1 Hz to the frequency (f 0 ) calculated by the equation (4) is set as the frequency (f m ) of the moving magnetic field. .
これらの観点にそって移動磁場の周波数（ｆm ）を設定すると、移動磁場の周波数（ｆm ）は、前述した（４）式にｎ＝２を代入して算出される周波数（ｆ0）に１Ｈｚを加えた値よりも大きくすること、つまり下記の（１）式の範囲にする必要があることが分かる。即ち、移動磁場発生装置３から印加するリニア型移動磁場の周波数（ｆm）を下記の（１）式の範囲内にすることで、定在波の発生を抑制しつつ移動磁場による鋳型内溶鋼流動の制御を行うことができる。
Frequency of moving magnetic field along these viewpoints Setting (f m), the frequency of the moving magnetic field (f m) is the aforementioned (4) frequency that is calculated by substituting n = 2 in formula (f 0) It can be seen that it is necessary to make the value larger than the value obtained by adding 1 Hz to the above, that is, the range of the following expression (1). That is, by setting the frequency (f m ) of the linear type moving magnetic field applied from the moving
この場合に、リニア型の移動磁場を印加して吐出流８を制動する或いは加速する際には、印加する移動磁場の強度の目安として、溶鋼湯面９の直下の溶鋼流速を、鋳型短辺５から浸漬ノズル２に向けた溶鋼流を正で表し、浸漬ノズル２から鋳型短辺５に向けた溶鋼流を負で表したときに、鋳型幅１／４の鋳型短辺寄りの位置における溶鋼湯面直下の溶鋼流速が−０．０７ｍ／秒から０．０５ｍ／秒の範囲内に維持されるように、移動磁場の強度を調整することが好ましい。溶鋼湯面直下の溶鋼流速をこのように制御することで、溶鋼湯面９の上に添加したモールドパウダー１１の巻き込みが防止されると同時に、鋳型内の湯面変動が防止され、モールドパウダー１１の巻き込みのない清浄な鋳片を製造することができる。
In this case, when the
また、リニア型の移動磁場を印加して鋳型内の溶鋼７を水平方向に旋回攪拌する場合には、凝固シェル１０と溶鋼７との界面の溶鋼流速が０．１ｍ／秒以上となるように、移動磁場の強度を調整することが好ましい。凝固シェル１０と溶鋼７との界面の溶鋼流速を０．１ｍ／秒以上とすることで、凝固シェル１０へのガス気泡及び介在物の捕捉が抑制され、ガス気泡及び介在物の少ない清浄な鋳片を鋳造することができる。
Further, when the
このように、本発明によれば、印加するリニア型移動磁場の周波数（ｆm ）を、鋳型幅（Ｌ）に応じて（１）式を満足する範囲内とするので、定在波の発生を抑制しつつ移動磁場による鋳型内溶鋼流動の制御を行うことができる。その結果、定在波に起因する鋳型内湯面変動量を大幅に減少させることが可能となり、移動磁場印加による効果に加えて定在波に起因する鋳型内湯面変動の低減効果が重なり、脱酸生成物、Ａｒガスなどの不活性ガスのガス気泡、及びモールドパウダーの巻き込みのない、清浄な鋳片を鋳造することができる。 As described above, according to the present invention, the frequency (f m ) of the applied linear type moving magnetic field is set within the range satisfying the expression (1) according to the mold width (L). It is possible to control the molten steel flow in the mold by the moving magnetic field while suppressing the above. As a result, the amount of fluctuation in the mold surface caused by the standing wave can be greatly reduced, and in addition to the effect of applying the moving magnetic field, the effect of reducing the fluctuation in the mold surface caused by the standing wave overlaps with the deoxidation. It is possible to cast a clean slab without the product, gas bubbles of an inert gas such as Ar gas, and mold powder.
本発明の効果を確認するために、図２に示すスラブ連続鋳造機を用いてアルミキルド鋼の鋳造試験を実施した。試験では、鋳片のサイズを、厚みが２２０ｍｍ、幅が１８００ｍｍとし、定常鋳造時の溶鋼の鋳造量を約５．７トン／分として鋳造した。用いた浸漬ノズルは、ノズル孔の底部が凹状形状である所謂「プール付き」の２孔ノズルで、吐出角度が下向き２５度、ノズル内径が９０ｍｍの浸漬ノズルである。この浸漬ノズルにアルミナ付着防止のために９ＮＬ／分のＡｒガスを吹き込んで鋳造した。移動磁場発生装置は、３相交流のリニア型移動磁場発生装置であり、電磁コイルのポールピッチ（τ）は０．７２ｍであり、電磁コイルの中心位置が溶鋼湯面から３８０ｍｍ離れた位置になるように設置した。 In order to confirm the effect of the present invention, a cast test of aluminum killed steel was performed using a slab continuous casting machine shown in FIG. In the test, the slab was cast with a thickness of 220 mm, a width of 1800 mm, and a casting amount of molten steel during steady casting of about 5.7 tons / min. The immersion nozzle used is a so-called “with pool” two-hole nozzle in which the bottom of the nozzle hole has a concave shape. The immersion nozzle was cast by blowing Ar gas at 9 NL / min to prevent alumina adhesion. The moving magnetic field generator is a three-phase alternating current linear moving magnetic field generator. The pole pitch (τ) of the electromagnetic coil is 0.72 m, and the center position of the electromagnetic coil is 380 mm away from the molten steel surface. Was installed.
試験は、磁場の移動方向を鋳型短辺から浸漬ノズルに向かう方向とし、印加する移動磁場の周波数（ｆm ）を１Ｈｚ及び２Ｈｚの２水準で実施し、鋳型の１／４幅位置における表面流速がゼロ近傍（絶対値で０．０５ｍ／秒以下）になるように磁場強度を調整した。 In the test, the moving direction of the magnetic field is set to the direction from the short side of the mold to the immersion nozzle, the frequency (f m ) of the moving magnetic field to be applied is set at two levels of 1 Hz and 2 Hz, and the surface flow velocity at the 1/4 width position of the mold. Was adjusted to be near zero (0.05 m / second or less in absolute value).
この場合、鋳型の１／４幅位置における表面流速を測定する方法として、図５に示す方法を用いた。即ち、図５に示すように、鋳型短辺５から鋳型幅の１／４だけ離れた位置に、長さ４１０ｍｍ、直径２０ｍｍのモリブデン−ジルコニア系サーメット製の浸漬棒１２を、その下端部が鋳型内の溶鋼中に浸漬され、その上端部付近が支点となって鋳型の幅方向に回転可能となるように取り付けた。浸漬棒１２の溶鋼中における浸漬深さは約１００ｍｍとした。このようにして鋳型内の溶鋼７に浸漬棒１２を浸漬すると、浸漬棒１２の浸漬部分は、溶鋼湯面９の直下の溶鋼流により、その上端部付近の支点を中心として回転し、浸漬棒１２に働く重力と溶鋼湯面直下の溶鋼流による力が釣合った位置で停止する。停止した位置における鉛直線となす角度（θ）から表面流速を求めることができる。本実施例では表面流速がゼロ近傍になるように調整するので、浸漬棒１２がほぼ鉛直になるように磁場強度を調整した。尚、図５に示す連続鋳造機では浸漬棒以外の構成は図３に示す連続鋳造機と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。
In this case, the method shown in FIG. 5 was used as a method of measuring the surface flow velocity at the 1/4 width position of the mold. That is, as shown in FIG. 5, a
移動磁場の周波数（ｆm ）を１Ｈｚとして鋳造した場合には、２０ｍｍ程度の溶鋼湯面の変動があり、この湯面変動を周波数解析した結果、周波数１．０１に大きなピークが観察された。一方、移動磁場の周波数（ｆm）を２Ｈｚとして鋳造した場合には、湯面変動は５ｍｍ程度であり、周波数解析を行っても特別なピークは観察されなかった。 When casting was performed at a moving magnetic field frequency (f m ) of 1 Hz, there was a fluctuation of the molten steel surface of about 20 mm. As a result of frequency analysis of this molten metal surface fluctuation, a large peak was observed at a frequency of 1.01. On the other hand, when the frequency (f m ) of the moving magnetic field was cast at 2 Hz, the molten metal surface fluctuation was about 5 mm, and no special peak was observed even when frequency analysis was performed.
前述した（４）式を用いてこの鋳造条件におけるモード次数（ｎ）が２の場合の定在波の周波数（ｆ0 ）を求めると、周波数（ｆ0 ）は０．９３となる。これらから、移動磁場の周波数（ｆm）が、モード次数（ｎ）が２の場合の定在波の周波数（ｆ0 ）と近接した場合には定在波による湯面変動が発生し、一方、移動磁場の周波数（ｆm）を前述した（１）式を満足する範囲とすることで、定在波に起因する湯面変動の発生しないことが確認できた。 When the frequency (f 0 ) of the standing wave when the mode order (n) under this casting condition is 2 using the above-described equation (4), the frequency (f 0 ) is 0.93. From these, when the frequency (f m ) of the moving magnetic field is close to the frequency (f 0 ) of the standing wave when the mode order (n) is 2, the molten metal surface fluctuation due to the standing wave occurs, It was confirmed that the molten metal surface fluctuation caused by the standing wave did not occur by setting the frequency (f m ) of the moving magnetic field within the range satisfying the above-described equation (1).
１ 鋳型
２ 浸漬ノズル
３ 移動磁場発生装置
４ 鋳型長辺
５ 鋳型短辺
６ 吐出孔
７ 溶鋼
８ 吐出流
９ 溶鋼湯面
１０ 凝固シェル
１１ モールドパウダー
１２ 浸漬棒
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