JP7031517B2 - Continuous casting method - Google Patents

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Description

本発明は、連続鋳造方法に関する。 The present invention relates to a continuous casting method.

連続鋳造では、タンディッシュに一旦貯留された溶融金属(例えば、溶鋼)を、浸漬ノズルを介して鋳型内に上方から注入し、そこで外周面が冷却され凝固した鋳片を鋳型の下端から引き抜くことにより、連続的に鋳造が行われる。鋳片のうち外周面の凝固した部位は、凝固シェルと呼ばれる。 In continuous casting, molten metal (for example, molten steel) once stored in the tundish is injected into the mold from above via a dipping nozzle, where the outer peripheral surface is cooled and the solidified slab is pulled out from the lower end of the mold. Therefore, casting is continuously performed. The solidified portion of the outer peripheral surface of the slab is called a solidified shell.

ここで、溶融金属中には、浸漬ノズルの吐出孔の詰まり防止のために溶融金属とともに供給される不活性ガス(例えばArガス)のガス気泡や、非金属介在物等が含まれており、鋳造後の鋳片にこれらの不純物が残存していると、製品の品質を劣化させる原因となる。一般的に、これらの不純物の比重は溶融金属の比重よりも小さいため、連続鋳造中に溶融金属内で浮上して除去されることが多い。従って、鋳造速度を増加させると、この不純物の浮上分離が十分に行われなくなり、鋳片の品質は低下する傾向がある。このように、連続鋳造においては、生産性と鋳片の品質との間には、トレードオフの関係、すなわち、生産性を追求すると鋳片の品質が悪化し、鋳片の品質を優先すると生産性が低下する関係がある。 Here, the molten metal contains gas bubbles of an inert gas (for example, Ar gas) supplied together with the molten metal to prevent clogging of the discharge hole of the immersion nozzle, non-metal inclusions, and the like. If these impurities remain in the slab after casting, it causes deterioration of the quality of the product. In general, since the specific gravity of these impurities is smaller than the specific gravity of the molten metal, they are often floated and removed in the molten metal during continuous casting. Therefore, when the casting speed is increased, the floating separation of the impurities is not sufficiently performed, and the quality of the slab tends to deteriorate. In this way, in continuous casting, there is a trade-off relationship between productivity and slab quality, that is, when productivity is pursued, slab quality deteriorates, and when slab quality is prioritized, production is performed. There is a relationship that reduces sex.

近年、自動車用外装材等の一部の製品に求められる品質は年々厳しくなっている。従って、連続鋳造では、品質を確保するために生産性を犠牲にして操業が行われている傾向にある。かかる事情に鑑みれば、連続鋳造においては、鋳片の品質を確保しつつ生産性をより向上させる技術が求められていた。 In recent years, the quality required for some products such as automobile exterior materials has become stricter year by year. Therefore, in continuous casting, there is a tendency that operations are carried out at the expense of productivity in order to ensure quality. In view of such circumstances, in continuous casting, a technique for further improving productivity while ensuring the quality of slabs has been required.

一方、鋳片の品質には、連続鋳造中における鋳型内での溶融金属の流動が大きく影響していることが知られている。従って、鋳型内の溶融金属の流動を適切に制御することにより、所望の鋳片の品質を保ちつつ、高速安定操業を実現する、すなわち生産性を向上させることが可能になる可能性がある。 On the other hand, it is known that the quality of slabs is greatly affected by the flow of molten metal in the mold during continuous casting. Therefore, by appropriately controlling the flow of the molten metal in the mold, it may be possible to realize high-speed stable operation while maintaining the desired quality of the slab, that is, to improve the productivity.

鋳型内の溶融金属の流動を制御するために、当該鋳型内の溶融金属に電磁力を付与する電磁力発生装置を用いる技術が開発されている。なお、本明細書では、鋳型及び電磁力発生装置を含む鋳型周辺の部材群のことを、便宜的に鋳型設備ともいう。 In order to control the flow of the molten metal in the mold, a technique using an electromagnetic force generator that applies an electromagnetic force to the molten metal in the mold has been developed. In this specification, the group of members around the mold including the mold and the electromagnetic force generator is also referred to as a mold facility for convenience.

具体的には、電磁力発生装置としては、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置が広く用いられている。ここで、電磁ブレーキ装置は、溶融金属に静磁場を印可することにより、当該溶融金属中に制動力を発生させて、当該溶融金属の流動を抑制する装置である。一方、電磁撹拌装置は、溶融金属に動磁場を印可することにより、当該溶融金属中にローレンツ力と呼ばれる電磁力を発生させ、当該溶融金属に対して、鋳型の水平面内において旋回するような流動パターンを付与する装置である。 Specifically, as the electromagnetic force generator, an electromagnetic brake device and an electromagnetic agitation device are widely used. Here, the electromagnetic braking device is a device that suppresses the flow of the molten metal by applying a static magnetic field to the molten metal to generate a braking force in the molten metal. On the other hand, the electromagnetic agitator generates an electromagnetic force called Lorentz force in the molten metal by applying a dynamic magnetic field to the molten metal, and the molten metal is swirled in the horizontal plane of the mold. It is a device that gives a pattern.

電磁ブレーキ装置は、浸漬ノズルから噴出する吐出流の勢いを弱めるような制動力を溶融金属中に発生させるように設けられることが一般的である。ここで、浸漬ノズルからの吐出流は、鋳型の内壁に衝突することにより、上方向(すなわち、溶融金属の湯面が存在する方向)へ向かう上昇流及び下方向(すなわち、鋳片が引き抜かれる方向)へ向かう下降流を形成する。従って、電磁ブレーキ装置によって吐出流の勢いが弱められることにより、上昇流の勢いが弱められ、溶融金属の湯面の変動が抑制され得る。また、吐出流が凝固シェルに衝突する勢いも弱められるため、当該凝固シェルの再溶解によるブレイクアウトを抑制する効果も発揮され得る。このように、電磁ブレーキ装置は、高速安定鋳造を目的とした場合によく用いられている。更に、電磁ブレーキ装置によれば、吐出流によって形成される下降流の流速が抑制されるため、溶融金属中の不純物の浮上分離が促進され、鋳片の内部品質(以下、内質ともいう)を向上させる効果を得ることが可能になる。 The electromagnetic brake device is generally provided so as to generate a braking force in the molten metal that weakens the force of the discharge flow ejected from the immersion nozzle. Here, the discharge flow from the immersion nozzle collides with the inner wall of the mold, so that the upward flow (that is, the direction in which the molten metal surface is present) and the downward direction (that is, the slab is pulled out). Form a downward flow toward (direction). Therefore, by weakening the momentum of the discharge flow by the electromagnetic brake device, the momentum of the ascending flow can be weakened and the fluctuation of the molten metal level can be suppressed. Further, since the momentum of the discharge flow colliding with the solidified shell is weakened, the effect of suppressing the breakout due to the remelting of the solidified shell can be exhibited. As described above, the electromagnetic brake device is often used for the purpose of high-speed stable casting. Further, according to the electromagnetic brake device, since the flow velocity of the downward flow formed by the discharge flow is suppressed, the floating separation of impurities in the molten metal is promoted, and the internal quality of the slab (hereinafter, also referred to as internal quality) is promoted. It becomes possible to obtain the effect of improving.

一方で、電磁ブレーキ装置の短所としては、凝固シェル界面での溶融金属の流速が低速になるため、鋳片の表面品質が悪化する場合があることが挙げられる。また、吐出流によって形成される上昇流が湯面まで到達し難くなるため、湯面温度が低下することにより皮張りが発生し、内質欠陥を発生させることも懸念される。 On the other hand, the disadvantage of the electromagnetic braking device is that the flow velocity of the molten metal at the solidified shell interface becomes low, so that the surface quality of the slab may deteriorate. In addition, since it becomes difficult for the ascending flow formed by the discharge flow to reach the molten metal surface, there is a concern that the temperature of the molten metal decreases, causing skin tension and causing internal defects.

電磁撹拌装置は、上記のように溶融金属に対して所定の流動パターンを付与する、すなわち、溶融金属内に旋回流を発生させる。これにより、凝固シェル界面での溶融金属の流動が促進されるため、上述したArガス気泡や非金属介在物等の不純物が、凝固シェルに捕捉されることが抑制され、鋳片の表面品質を向上させることができる。一方、電磁撹拌装置の短所としては、旋回流が鋳型内壁に衝突することにより、上述した浸漬ノズルからの吐出流と同様に、上昇流及び下降流が発生するため、当該上昇流が湯面で溶融パウダー等を巻き込み、当該下降流が不純物を鋳型下方へ押し流すことにより、鋳片の内質を悪化させる場合があることが挙げられる。 The electromagnetic agitator imparts a predetermined flow pattern to the molten metal as described above, that is, generates a swirling flow in the molten metal. As a result, the flow of the molten metal at the solidified shell interface is promoted, so that impurities such as the above-mentioned Ar gas bubbles and non-metal inclusions are suppressed from being trapped by the solidified shell, and the surface quality of the slab is improved. Can be improved. On the other hand, the disadvantage of the electromagnetic agitator is that when the swirling flow collides with the inner wall of the mold, ascending and descending flows are generated in the same manner as the discharge flow from the immersion nozzle described above, so that the ascending flow is on the molten metal surface. It may be mentioned that the internal quality of the slab may be deteriorated by entraining molten powder or the like and causing the downward flow to push impurities downward from the mold.

以上説明したように、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置には、鋳片の品質(本明細書では、表面品質及び内質を意味する)を確保する観点から、それぞれ長所と短所が存在する。従って、鋳片の表面品質及び内質をともに向上させることを目的として、鋳型に対して電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を両方設けた鋳型設備を用いて、連続鋳造を行う技術が開発されている。例えば、特許文献1には、鋳型の長辺鋳型板の外側面において、上部に電磁撹拌装置を設け、下方に電磁ブレーキ装置を設けた鋳型設備が開示されている。 As described above, the electromagnetic brake device and the electromagnetic agitator have advantages and disadvantages from the viewpoint of ensuring the quality of the slab (meaning the surface quality and the internal quality in the present specification). Therefore, for the purpose of improving both the surface quality and the internal quality of the slab, a technique for performing continuous casting using a mold facility equipped with both an electromagnetic brake device and an electromagnetic agitation device for the mold has been developed. .. For example, Patent Document 1 discloses a mold facility having an electromagnetic agitator on the upper side and an electromagnetic brake device on the lower side of the long side mold plate of the mold.

特開2008-137031号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-137031

ここで、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置は、単純に両方の装置を設置すれば簡単に両方の装置の長所が得られるというものではない。例えば上述した凝固シェル界面での溶融金属の流速に及ぼす影響からも分かるように、これらの装置は互いの効果を打ち消すように影響を及ぼす面も持ち合わせている。従って、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を両方用いた連続鋳造では、これらの装置をそれぞれ単体で使用した場合よりも鋳片の品質が悪化してしまう場合も少なくない。 Here, the electromagnetic brake device and the electromagnetic agitation device do not mean that the advantages of both devices can be easily obtained by simply installing both devices. For example, as can be seen from the effect on the flow velocity of the molten metal at the solidified shell interface described above, these devices also have an effect of canceling each other's effects. Therefore, in continuous casting using both an electromagnetic brake device and an electromagnetic agitation device, the quality of the slab is often deteriorated as compared with the case where each of these devices is used alone.

例えば、特許文献1と同様に、上部に電磁撹拌装置を設け、下方に電磁ブレーキ装置を設けた構成について考える。当該構成では、電磁ブレーキ装置により、吐出流を鋳型上方へ跳ね上げることが図られる。電磁ブレーキ装置により跳ね上げられた吐出流の流速が過剰に大きい場合には、鋳型上部における電磁撹拌による旋回流の形成が阻害される恐れがある。従って、この場合には、電磁撹拌による鋳片の表面品質の向上の効果を好適に得ることができない。一方、吐出流が電磁ブレーキ装置により跳ね上げられずに下降する場合には、電磁ブレーキによる鋳片の内質向上の効果を得ることが難しくなる。 For example, as in Patent Document 1, consider a configuration in which an electromagnetic agitator is provided in the upper part and an electromagnetic brake device is provided in the lower part. In this configuration, the electromagnetic brake device can bounce the discharge flow upward to the mold. If the flow velocity of the discharge flow bounced up by the electromagnetic brake device is excessively large, the formation of a swirling flow due to electromagnetic agitation in the upper part of the mold may be hindered. Therefore, in this case, the effect of improving the surface quality of the slab by electromagnetic agitation cannot be suitably obtained. On the other hand, when the discharge flow descends without being flipped up by the electromagnetic brake device, it becomes difficult to obtain the effect of improving the internal quality of the slab by the electromagnetic brake.

このように、電磁ブレーキ装置及び電磁撹拌装置を両方用いる場合においては、鋳片の品質をより向上させるために、両者の長所が効果的に発揮されるように、両装置の構成や駆動方法等を工夫する必要がある。そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋳片の品質をより向上させることが可能な、新規かつ改良された連続鋳造方法を提供することにある。 In this way, when both the electromagnetic brake device and the electromagnetic agitation device are used, in order to further improve the quality of the slab, the configuration and driving method of both devices, etc., so that the advantages of both devices can be effectively exhibited. It is necessary to devise. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved continuous casting method capable of further improving the quality of slabs. There is something in it.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電磁撹拌装置によって鋳型内の溶融金属に対して水平面内において旋回流を発生させるような電磁力を付与するとともに、前記電磁撹拌装置よりも下方に設置される電磁ブレーキ装置によって前記鋳型内への浸漬ノズルからの前記溶融金属の吐出流に対して前記吐出流を制動する方向の電磁力を付与しながら連続鋳造を行う連続鋳造方法であって、前記浸漬ノズルには、前記鋳型の鋳型長辺方向における両側に前記溶融金属の吐出孔が一対設けられ、前記電磁ブレーキ装置は、前記鋳型における一対の長辺鋳型板の各々の外側面にそれぞれ設置され、且つ、前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの両側に前記長辺鋳型板と対向して一対設けられるティース部を備える鉄芯と、前記ティース部の各々に巻回されるコイルと、を備え、前記電磁ブレーキ装置の前記コイルに対して直流電流を印加することにより磁界を発生させることによって、前記吐出流に対して前記吐出流を制動する方向の電磁力を付与し、前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記鋳型長辺方向に沿って前記浸漬ノズルから前記鋳型の短辺鋳型板へ向かう方向を第1方向の正方向とし鉛直上向きの方向を第2方向の正方向とした場合に、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(1)及び下記式(2)により与えられる、連続鋳造方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to a certain viewpoint of the present invention, an electromagnetic force is applied to the molten metal in the mold so as to generate a swirling current in the horizontal plane by the electromagnetic stirring device, and the electromagnetic stirring device is used. A continuous casting method in which continuous casting is performed while applying an electromagnetic force in a direction for braking the discharge flow to the discharge flow of the molten metal from the immersion nozzle in the mold by an electromagnetic braking device installed below. The immersion nozzle is provided with a pair of molten metal discharge holes on both sides of the mold in the long side direction of the mold, and the electromagnetic braking device is outside each of the pair of long side mold plates in the mold. An iron core provided on each side surface and provided with a pair of teeth portions facing the long side mold plate on both sides of the immersion nozzle in the mold long side direction, and wound around each of the teeth portions. A coil is provided, and by applying a DC current to the coil of the electromagnetic braking device to generate a magnetic field, an electromagnetic force in a direction for braking the discharge flow is applied to the discharge flow. On each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold, the direction from the immersion nozzle to the short side mold plate of the mold along the long side direction of the mold is the positive direction of the first direction and is vertically upward. When the direction is the positive direction of the second direction, the positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic braking device can be determined by the continuous casting method given by the following formulas (1) and (2). Provided.

Figure 0007031517000001
Figure 0007031517000001

ただし、
x0:前記吐出孔によって前記浸漬ノズルの内周面に形成された開口部の下端部の前記第1方向における座標
y0:前記吐出孔によって前記浸漬ノズルの内周面に形成された開口部の下端部の前記第2方向における座標
x1:前記ティース部の中央部の前記第1方向における座標
y1:前記ティース部の中央部の前記第2方向における座標
x2:前記ティース部の前記浸漬ノズル側端部の上端部の前記第1方向における座標
y2:前記ティース部の前記浸漬ノズル側端部の上端部の前記第2方向における座標
α:前記吐出孔の下部の前記第1方向に対する傾斜角。
However,
x0: Coordinates in the first direction of the lower end of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle by the discharge hole y0: The lower end of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle by the discharge hole. Coordinates x1 in the second direction of the portion 1: Coordinates in the first direction of the central portion of the teeth portion y1: Coordinates x2 of the central portion of the teeth portion in the second direction: The dipping nozzle side end portion of the teeth portion Coordinates y2 of the upper end portion in the first direction: Coordinates α in the second direction of the upper end portion of the immersion nozzle side end portion of the teeth portion: Inclinement angle of the lower portion of the discharge hole with respect to the first direction.

前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(3)及び下記式(4)により与えられてもよい。 The positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic brake device on each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold is given by the following equations (3) and (4). May be good.

Figure 0007031517000002
Figure 0007031517000002

前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(5)及び下記式(6)により与えられてもよい。 The positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic brake device on each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold is given by the following equations (5) and (6). May be good.

Figure 0007031517000003
Figure 0007031517000003

以上説明したように本発明によれば、連続鋳造において、鋳片の品質をより向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to further improve the quality of slabs in continuous casting.

本実施形態に係る連続鋳造機の一構成例を概略的に示す側断面図である。It is a side sectional view schematically showing one configuration example of the continuous casting machine which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る鋳型設備のY-Z平面での断面図である。It is sectional drawing in the YY plane of the mold equipment which concerns on the same embodiment. 鋳型設備の、図2に示すA-A断面での断面図である。It is sectional drawing of the mold equipment in the cross section AA shown in FIG. 鋳型設備の、図3に示すB-B断面での断面図である。It is sectional drawing of the mold equipment in the BB cross section shown in FIG. 鋳型設備の、図3に示すC-C断面での断面図である。It is sectional drawing of the mold equipment in the CC cross section shown in FIG. 電磁ブレーキ装置によって溶鋼の吐出流に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the direction of the electromagnetic force applied to the discharge flow of molten steel by an electromagnetic brake device. 数値解析シミュレーションによって得られた吐出流の跳ね上げ挙動の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows the state of the flip-up behavior of a discharge flow obtained by a numerical analysis simulation schematically. 溶鋼の吐出流の吐出時における主たる流れの軌道について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the trajectory of the main flow at the time of discharge of the discharge flow of molten steel. 凝固シェルの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the casting speed (m / min) and the distance (mm) from the molten steel surface when the thickness of a solidified shell is 4 mm or 5 mm. スループット(ton/min)及び電磁ブレーキの磁束密度(T)の組み合わせの各々についての鋳片の品質の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the quality of a slab for each combination of a throughput (ton / min) and a magnetic flux density (T) of an electromagnetic brake. 値h1及び値h2の組み合わせの各々についての鋳片の品質の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the quality of a slab for each combination of a value h1 and a value h2.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

なお、本明細書に示す各図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合がある。各図面において図示される各部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の部材間における大小関係を正確に表現するものではない。 In each drawing shown in the present specification, the sizes of some constituent members may be exaggerated for the sake of explanation. The relative size of each member shown in each drawing does not necessarily accurately represent the magnitude relationship between the actual members.

また、以下では、一例として、溶融金属が溶鋼である実施形態について説明する。ただし、本発明はかかる例に限定されず、本発明は、他の金属に対する連続鋳造に対して適用されてもよい。 Further, in the following, as an example, an embodiment in which the molten metal is molten steel will be described. However, the present invention is not limited to such an example, and the present invention may be applied to continuous casting on other metals.

<1.連続鋳造機の構成>
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機1の構成及び連続鋳造方法について説明する。図1は、本実施形態に係る連続鋳造機1の一構成例を概略的に示す側断面図である。
<1. Configuration of continuous casting machine>
First, with reference to FIG. 1, the configuration of the continuous casting machine 1 and the continuous casting method according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a configuration example of a continuous casting machine 1 according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機1は、連続鋳造用の鋳型110を用いて溶鋼2を連続鋳造し、スラブ等の鋳片3を製造するための装置である。連続鋳造機1は、鋳型110と、取鍋4と、タンディッシュ5と、浸漬ノズル6と、二次冷却装置7と、鋳片切断機8と、を備える。 As shown in FIG. 1, the continuous casting machine 1 according to the present embodiment is an apparatus for continuously casting molten steel 2 using a mold 110 for continuous casting to manufacture slabs and other slabs 3. The continuous casting machine 1 includes a mold 110, a ladle 4, a tundish 5, a dipping nozzle 6, a secondary cooling device 7, and a slab cutting machine 8.

取鍋4は、溶鋼2を外部からタンディッシュ5まで搬送するための可動式の容器である。取鍋4は、タンディッシュ5の上方に配置され、取鍋4内の溶鋼2がタンディッシュ5に供給される。タンディッシュ5は、鋳型110の上方に配置され、溶鋼2を貯留して、当該溶鋼2中の介在物を除去する。浸漬ノズル6は、タンディッシュ5の下端から鋳型110に向けて下方に延び、その先端は鋳型110内の溶鋼2に浸漬されている。当該浸漬ノズル6は、タンディッシュ5にて介在物が除去された溶鋼2を鋳型110内に連続供給する。 The ladle 4 is a movable container for transporting the molten steel 2 from the outside to the tundish 5. The ladle 4 is arranged above the tundish 5, and the molten steel 2 in the ladle 4 is supplied to the tundish 5. The tundish 5 is arranged above the mold 110 to store the molten steel 2 and remove inclusions in the molten steel 2. The immersion nozzle 6 extends downward from the lower end of the tundish 5 toward the mold 110, and the tip thereof is immersed in the molten steel 2 in the mold 110. The immersion nozzle 6 continuously supplies the molten steel 2 from which inclusions have been removed by the tundish 5 into the mold 110.

鋳型110は、鋳片3の幅及び厚さに応じた四角筒状であり、例えば、一対の長辺鋳型板(後述する図2等に示す長辺鋳型板111に対応する)で一対の短辺鋳型板(後述する図4等に示す短辺鋳型板112に対応する)を両側から挟むように組み立てられる。長辺鋳型板及び短辺鋳型板(以下、鋳型板と総称することがある)は、例えば冷却水が流動する水路が設けられた水冷銅板である。鋳型110は、かかる鋳型板と接触する溶鋼2を冷却して、鋳片3を製造する。鋳片3が鋳型110下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部3bの凝固が進行し、外殻の凝固シェル3aの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル3aと未凝固部3bを含む鋳片3は、鋳型110の下端から引き抜かれる。 The mold 110 has a square tubular shape according to the width and thickness of the slab 3, and is, for example, a pair of long-side mold plates (corresponding to the long-side mold plates 111 shown in FIG. 2 and the like described later) and a pair of short sides. It is assembled so as to sandwich the side mold plate (corresponding to the short side mold plate 112 shown in FIG. 4 described later) from both sides. The long-side mold plate and the short-side mold plate (hereinafter, may be collectively referred to as a mold plate) are, for example, water-cooled copper plates provided with a water channel through which cooling water flows. The mold 110 cools the molten steel 2 in contact with the mold plate to produce the slab 3. As the slab 3 moves downward to the mold 110, solidification of the internal unsolidified portion 3b progresses, and the thickness of the solidified shell 3a of the outer shell gradually increases. The slab 3 including the solidified shell 3a and the unsolidified portion 3b is pulled out from the lower end of the mold 110.

なお、以下の説明では、上下方向(すなわち、鋳型110から鋳片3が引き抜かれる方向)を、Z軸方向とも呼称する。Z軸方向のことを鉛直方向とも呼称する。また、Z軸方向と垂直な平面(水平面)内における互いに直交する2方向を、それぞれ、X軸方向及びY軸方向とも呼称する。また、X軸方向を、水平面内において鋳型110の長辺と平行な方向(すなわち、鋳型幅方向又は鋳型長辺方向)として定義し、Y軸方向を、水平面内において鋳型110の短辺と平行な方向(すなわち、鋳型厚み方向又は鋳型短辺方向)として定義する。X-Y平面と平行な方向のことを水平方向とも呼称する。また、以下の説明では、各部材の大きさを表現する際に、当該部材のZ軸方向の長さのことを高さともいい、当該部材のX軸方向又はY軸方向の長さのことを幅ともいうことがある。 In the following description, the vertical direction (that is, the direction in which the slab 3 is pulled out from the mold 110) is also referred to as the Z-axis direction. The Z-axis direction is also referred to as a vertical direction. Further, the two directions orthogonal to each other in the plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction are also referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. Further, the X-axis direction is defined as a direction parallel to the long side of the mold 110 in the horizontal plane (that is, the mold width direction or the mold long side direction), and the Y-axis direction is parallel to the short side of the mold 110 in the horizontal plane. (Ie, the mold thickness direction or the mold short side direction). The direction parallel to the XY plane is also called the horizontal direction. Further, in the following description, when expressing the size of each member, the length of the member in the Z-axis direction is also referred to as a height, and is the length of the member in the X-axis direction or the Y-axis direction. May also be called width.

ここで、図1では図面が煩雑になることを避けるために図示を省略しているが、本実施形態では、鋳型110の長辺鋳型板の外側面に電磁力発生装置が設置される。そして、当該電磁力発生装置を駆動させながら連続鋳造を行う。当該電磁力発生装置は、電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を備えるものである。本実施形態では、当該電磁力発生装置を駆動させながら連続鋳造を行うことにより、鋳片の品質を確保しつつ、より高速での鋳造が可能になる。当該電磁力発生装置の構成については、図2~図8を参照して後述する。 Here, although the illustration is omitted in FIG. 1 in order to avoid complication of the drawing, in the present embodiment, the electromagnetic force generator is installed on the outer surface of the long side mold plate of the mold 110. Then, continuous casting is performed while driving the electromagnetic force generator. The electromagnetic force generating device includes an electromagnetic stirring device and an electromagnetic braking device. In the present embodiment, continuous casting is performed while driving the electromagnetic force generator, so that casting can be performed at a higher speed while ensuring the quality of the slab. The configuration of the electromagnetic force generator will be described later with reference to FIGS. 2 to 8.

二次冷却装置7は、鋳型110の下方の二次冷却帯9に設けられ、鋳型110下端から引き抜かれた鋳片3を支持及び搬送しながら冷却する。この二次冷却装置7は、鋳片3の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール(例えば、サポートロール11、ピンチロール12及びセグメントロール13)と、鋳片3に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル(図示せず)とを有する。 The secondary cooling device 7 is provided in the secondary cooling zone 9 below the mold 110, and cools the slab 3 drawn from the lower end of the mold 110 while supporting and transporting it. The secondary cooling device 7 includes a plurality of pairs of support rolls (for example, support rolls 11, pinch rolls 12 and segment rolls 13) arranged on both sides of the slab 3 in the thickness direction, and cooling water for the slab 3. It has a plurality of spray nozzles (not shown) for injecting water.

二次冷却装置7に設けられる支持ロールは、鋳片3の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片3を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片3を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯9において凝固途中の鋳片3のブレイクアウトやバルジングを防止できる。 The support rolls provided in the secondary cooling device 7 are arranged in pairs on both sides of the slab 3 in the thickness direction, and function as a support and transport means for transporting the slab 3 while supporting it. By supporting the slab 3 from both sides in the thickness direction by the support roll, it is possible to prevent breakout and bulging of the slab 3 during solidification in the secondary cooling zone 9.

支持ロールであるサポートロール11、ピンチロール12及びセグメントロール13は、二次冷却帯9における鋳片3の搬送経路(パスライン)を形成する。このパスラインは、図1に示すように、鋳型110の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯9において、当該パスラインが垂直である部分を垂直部9A、湾曲している部分を湾曲部9B、水平である部分を水平部9Cと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機1は、垂直曲げ型の連続鋳造機1と呼称される。なお、本発明は、図1に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機1に限定されず、湾曲型又は垂直型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。 The support roll 11, the pinch roll 12, and the segment roll 13, which are the support rolls, form a transport path (pass line) for the slab 3 in the secondary cooling zone 9. As shown in FIG. 1, this path line is vertical just below the mold 110, then curves in a curved line, and finally becomes horizontal. In the secondary cooling zone 9, the portion where the pass line is vertical is referred to as a vertical portion 9A, the curved portion is referred to as a curved portion 9B, and the horizontal portion is referred to as a horizontal portion 9C. The continuous casting machine 1 having such a pass line is referred to as a vertical bending type continuous casting machine 1. The present invention is not limited to the vertical bending type continuous casting machine 1 as shown in FIG. 1, and can be applied to various other continuous casting machines such as the curved type and the vertical type.

サポートロール11は、鋳型110の直下の垂直部9Aに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3を支持する。鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3は、凝固シェル3aが薄い状態であるため、ブレイクアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔(ロールピッチ)で支持する必要がある。そのため、サポートロール11としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図1に示す例では、垂直部9Aにおける鋳片3の両側に、小径のロールからなる3対のサポートロール11が、比較的狭いロールピッチで設けられている。 The support roll 11 is a non-driven roll provided in the vertical portion 9A directly below the mold 110, and supports the slab 3 immediately after being pulled out from the mold 110. Since the solidified shell 3a is in a thin state, the slab 3 immediately after being pulled out from the mold 110 needs to be supported at a relatively short interval (roll pitch) in order to prevent breakout and bulging. Therefore, as the support roll 11, it is desirable to use a roll having a small diameter capable of shortening the roll pitch. In the example shown in FIG. 1, three pairs of support rolls 11 made of small-diameter rolls are provided on both sides of the slab 3 in the vertical portion 9A at a relatively narrow roll pitch.

ピンチロール12は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片3を鋳型110から引き抜く機能を有する。ピンチロール12は、垂直部9A、湾曲部9B及び水平部9Cにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片3は、ピンチロール12から伝達される力によって鋳型110から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール12の配置は図1に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。 The pinch roll 12 is a drive type roll that is rotated by a drive means such as a motor, and has a function of pulling out the slab 3 from the mold 110. The pinch roll 12 is arranged at an appropriate position in the vertical portion 9A, the curved portion 9B, and the horizontal portion 9C, respectively. The slab 3 is pulled out from the mold 110 by the force transmitted from the pinch roll 12 and conveyed along the pass line. The arrangement of the pinch roll 12 is not limited to the example shown in FIG. 1, and the arrangement position may be arbitrarily set.

セグメントロール13(ガイドロールともいう)は、湾曲部9B及び水平部9Cに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片3を支持及び案内する。セグメントロール13は、パスライン上の位置によって、及び、鋳片3のF面(Fixed面、図1では左下側の面)とL面(Loose面、図1では右上側の面)のいずれに設けられるかによって、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。 The segment roll 13 (also referred to as a guide roll) is a non-driving roll provided on the curved portion 9B and the horizontal portion 9C, and supports and guides the slab 3 along the pass line. Depending on the position on the pass line, the segment roll 13 may be on either the F surface (Fixed surface, the lower left surface in FIG. 1) or the L surface (Lose surface, the upper right surface in FIG. 1) of the slab 3. They may be arranged with different roll diameters and roll pitches depending on whether they are provided.

鋳片切断機8は、上記パスラインの水平部9Cの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片3を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片14は、テーブルロール15により次工程の設備に搬送される。 The slab cutting machine 8 is arranged at the end of the horizontal portion 9C of the pass line, and cuts the slab 3 conveyed along the pass line to a predetermined length. The cut plate-shaped slab 14 is conveyed to the equipment in the next process by the table roll 15.

以上、図1を参照して、本実施形態に係る連続鋳造機1の全体構成について説明した。なお、本実施形態では、鋳型110に対して後述する構成を有する電磁力発生装置が設置され、当該電磁力発生装置を用いて連続鋳造が行われればよく、連続鋳造機1における当該電磁力発生装置以外の構成は、一般的な従来の連続鋳造機と同様であってよい。従って、連続鋳造機1の構成は図示したものに限定されず、連続鋳造機1としては、あらゆる構成のものが用いられてよい。 As described above, with reference to FIG. 1, the overall configuration of the continuous casting machine 1 according to the present embodiment has been described. In this embodiment, an electromagnetic force generator having a configuration described later is installed on the mold 110, and continuous casting may be performed using the electromagnetic force generator, and the electromagnetic force is generated in the continuous casting machine 1. The configuration other than the apparatus may be the same as that of a general conventional continuous casting machine. Therefore, the configuration of the continuous casting machine 1 is not limited to the one shown in the figure, and any continuous casting machine 1 may be used.

<2.電磁力発生装置の構成>
続いて、図2~図8を参照して、上述した鋳型110に対して設置される電磁力発生装置の構成について詳細に説明する。
<2. Configuration of electromagnetic force generator>
Subsequently, with reference to FIGS. 2 to 8, the configuration of the electromagnetic force generator installed on the mold 110 described above will be described in detail.

図2~図5は、本実施形態に係る鋳型設備の一構成例を示す図である。図2は、本実施形態に係る鋳型設備10のY-Z平面での断面図である。図3は、鋳型設備10の、図2に示すA-A断面での断面図である。図4は、鋳型設備10の、図3に示すB-B断面での断面図である。図5は、鋳型設備10の、図3に示すC-C断面での断面図である。なお、鋳型設備10は、Y軸方向において、鋳型110の中心に対して対称な構成を有するため、図2、図4及び図5では、一方の長辺鋳型板111に対応する部位のみを図示している。また、図2、図4及び図5では、理解を容易にするため、鋳型110内の溶鋼2も併せて図示している。 2 to 5 are views showing a configuration example of the mold equipment according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 according to the present embodiment in the YY plane. FIG. 3 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 in the cross section taken along the line AA shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 in the BB cross section shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 in the CC cross section shown in FIG. Since the mold equipment 10 has a configuration symmetrical with respect to the center of the mold 110 in the Y-axis direction, only the portion corresponding to one of the long side mold plates 111 is shown in FIGS. 2, 4 and 5. Shows. Further, in FIGS. 2, 4 and 5, the molten steel 2 in the mold 110 is also shown for ease of understanding.

図2~図5を参照すると、本実施形態に係る鋳型設備10は、鋳型110の長辺鋳型板111の外側面に、バックアッププレート121を介して、2つの水箱130、140と、電磁力発生装置170と、が設置されて構成される。 Referring to FIGS. 2 to 5, in the mold equipment 10 according to the present embodiment, two water boxes 130 and 140 and electromagnetic force are generated on the outer surface of the long side mold plate 111 of the mold 110 via the backup plate 121. The device 170 and the device 170 are installed and configured.

鋳型110は、上述したように、一対の長辺鋳型板111で一対の短辺鋳型板112を両側から挟むように組み立てられる。鋳型板111、112は銅板からなる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、鋳型板111、112は、一般的に連続鋳造機の鋳型として用いられる各種の材料によって形成されてよい。 As described above, the mold 110 is assembled so that the pair of short-sided mold plates 112 are sandwiched between the pair of long-sided mold plates 111 from both sides. The mold plates 111 and 112 are made of a copper plate. However, this embodiment is not limited to such an example, and the mold plates 111 and 112 may be formed of various materials generally used as a mold for a continuous casting machine.

ここで、本実施形態では、鉄鋼スラブの連続鋳造を対象としており、その鋳片サイズは、幅(すなわち、X軸方向の長さ)800~2300mm程度、厚み(すなわち、Y軸方向の長さ)200~300mm程度である。つまり、鋳型板111、112も、当該鋳片サイズに対応した大きさを有する。すなわち、長辺鋳型板111は、少なくとも鋳片3の幅800~2300mmよりも長いX軸方向の幅を有し、短辺鋳型板112は、鋳片3の厚み200~300mmと略同一のY軸方向の幅を有する。 Here, in the present embodiment, continuous casting of steel slabs is targeted, and the slab size thereof is about 800 to 2300 mm in width (that is, length in the X-axis direction) and thickness (that is, length in the Y-axis direction). ) About 200 to 300 mm. That is, the mold plates 111 and 112 also have a size corresponding to the slab size. That is, the long-side mold plate 111 has a width in the X-axis direction that is at least longer than the width of the slab 3 of 800 to 2300 mm, and the short-side mold plate 112 has a Y that is substantially the same as the thickness of the slab 3 of 200 to 300 mm. Has an axial width.

また、詳しくは後述するが、本実施形態では、電磁力発生装置170による鋳片3の品質向上の効果をより効果的に得るために、Z軸方向の長さが可能な限り長くなるように鋳型110を構成する。一般的に、鋳型110内で溶鋼2の凝固が進行すると、凝固収縮のために鋳片3が鋳型110の内壁から離れてしまい、当該鋳片3の冷却が不十分になる場合があることが知られている。そのため、鋳型110の長さは、溶鋼湯面から、長くても1000mm程度が限界とされている。本実施形態では、かかる事情を考慮して、溶鋼湯面から鋳型板111、112の下端までの長さが1000mm程度となるように、当該鋳型板111、112を形成する。 Further, as will be described in detail later, in the present embodiment, in order to more effectively obtain the effect of improving the quality of the slab 3 by the electromagnetic force generator 170, the length in the Z-axis direction is set to be as long as possible. The mold 110 is configured. Generally, when solidification of the molten steel 2 progresses in the mold 110, the slab 3 may be separated from the inner wall of the mold 110 due to solidification shrinkage, and the slab 3 may be insufficiently cooled. Are known. Therefore, the length of the mold 110 is limited to about 1000 mm at the longest from the molten steel surface. In the present embodiment, in consideration of such circumstances, the mold plates 111 and 112 are formed so that the length from the molten steel surface to the lower ends of the mold plates 111 and 112 is about 1000 mm.

バックアッププレート121、122は、例えばステンレスからなり、鋳型110の鋳型板111、112を補強するために、当該鋳型板111、112の外側面を覆うように設けられる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の外側面に設けられるバックアッププレート121のことを長辺側バックアッププレート121ともいい、短辺鋳型板112の外側面に設けられるバックアッププレート122のことを短辺側バックアッププレート122ともいう。 The backup plates 121 and 122 are made of stainless steel, for example, and are provided so as to cover the outer surfaces of the mold plates 111 and 112 in order to reinforce the mold plates 111 and 112 of the mold 110. Hereinafter, for the sake of distinction, the backup plate 121 provided on the outer surface of the long side mold plate 111 is also referred to as the long side backup plate 121, and the backup plate 122 provided on the outer surface of the short side mold plate 112 is short. It is also called a side backup plate 122.

電磁力発生装置170は、長辺側バックアッププレート121を介して鋳型110内の溶鋼2に対して電磁力を付与するため、少なくとも長辺側バックアッププレート121は非磁性体(例えば、非磁性のステンレス等)によって形成され得る。ただし、長辺側バックアッププレート121の、後述する電磁ブレーキ装置160の鉄芯(コア)162(以下、電磁ブレーキコア162ともいう)のティース部164と対向する部位には、電磁ブレーキ装置160の磁束密度を確保するために、磁性体の軟鉄124が埋め込まれる。 Since the electromagnetic force generator 170 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 via the long side backup plate 121, at least the long side backup plate 121 is a non-magnetic material (for example, non-magnetic stainless steel). Etc.). However, the magnetic flux of the electromagnetic brake device 160 is located on the long side backup plate 121 at a portion facing the teeth portion 164 of the iron core (core) 162 (hereinafter, also referred to as the electromagnetic brake core 162) of the electromagnetic brake device 160 described later. In order to secure the density, the magnetic soft iron 124 is embedded.

長辺側バックアッププレート121には、更に、当該長辺側バックアッププレート121と垂直な方向(すなわち、Y軸方向)に向かって延伸する一対のバックアッププレート123が設けられる。図3~図5に示すように、この一対のバックアッププレート123の間に電磁力発生装置170が設置される。このように、バックアッププレート123は、電磁力発生装置170の幅(すなわち、X軸方向の長さ)、及びX軸方向の設置位置を規定し得るものである。換言すれば、電磁力発生装置170が鋳型110内の溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、バックアッププレート123の取り付け位置が決定される。以下、区別のため、当該バックアッププレート123のことを、幅方向バックアッププレート123ともいう。幅方向バックアッププレート123も、バックアッププレート121、122と同様に、例えばステンレスによって形成される。 The long-side backup plate 121 is further provided with a pair of backup plates 123 extending in a direction perpendicular to the long-side backup plate 121 (that is, in the Y-axis direction). As shown in FIGS. 3 to 5, an electromagnetic force generator 170 is installed between the pair of backup plates 123. In this way, the backup plate 123 can define the width (that is, the length in the X-axis direction) of the electromagnetic force generator 170 and the installation position in the X-axis direction. In other words, the mounting position of the backup plate 123 is determined so that the electromagnetic force generator 170 can apply the electromagnetic force to the desired range of the molten steel 2 in the mold 110. Hereinafter, for the sake of distinction, the backup plate 123 is also referred to as a backup plate 123 in the width direction. The widthwise backup plate 123, like the backup plates 121 and 122, is also made of, for example, stainless steel.

水箱130、140は、鋳型110を冷却するための冷却水を貯水する。本実施形態では、図示するように、一方の水箱130を長辺鋳型板111の上端から所定の距離の領域に設置し、他方の水箱140を長辺鋳型板111の下端から所定の距離の領域に設置する。このように、水箱130、140を鋳型110の上部及び下部にそれぞれ設けることにより、当該水箱130、140の間に電磁力発生装置170を設置する空間を確保することが可能になる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の上部に設けられる水箱130のことを上部水箱130ともいい、長辺鋳型板111の下部に設けられる水箱140のことを下部水箱140ともいう。 The water boxes 130 and 140 store cooling water for cooling the mold 110. In the present embodiment, as shown in the figure, one water box 130 is installed in a region of a predetermined distance from the upper end of the long side mold plate 111, and the other water box 140 is placed in a region of a predetermined distance from the lower end of the long side mold plate 111. Install in. By providing the water boxes 130 and 140 in the upper part and the lower part of the mold 110, respectively, it is possible to secure a space for installing the electromagnetic force generator 170 between the water boxes 130 and 140. Hereinafter, for the sake of distinction, the water box 130 provided at the upper part of the long side mold plate 111 is also referred to as an upper water box 130, and the water box 140 provided at the lower part of the long side mold plate 111 is also referred to as a lower water box 140.

長辺鋳型板111の内部、又は長辺鋳型板111と長辺側バックアッププレート121との間には、冷却水が通過する水路(図示せず)が形成される。当該水路は、水箱130、140まで延設されている。図示しないポンプによって、一方の水箱130、140から他方の水箱130、140に向かって(例えば、下部水箱140から上部水箱130に向かって)、当該水路を通過して冷却水が流される。これにより、長辺鋳型板111が冷却され、当該長辺鋳型板111を介して鋳型110内部の溶鋼2が冷却される。なお、図示は省略しているが、短辺鋳型板112に対しても、同様に、水箱及び水路が設けられ、冷却水が流動されることにより当該短辺鋳型板112が冷却される。 A water channel (not shown) through which cooling water passes is formed inside the long side mold plate 111 or between the long side mold plate 111 and the long side backup plate 121. The waterway extends to water boxes 130 and 140. A pump (not shown) causes cooling water to flow from one water box 130, 140 toward the other water box 130, 140 (eg, from the lower water box 140 toward the upper water box 130) through the channel. As a result, the long side mold plate 111 is cooled, and the molten steel 2 inside the mold 110 is cooled via the long side mold plate 111. Although not shown, the short-side mold plate 112 is similarly provided with a water box and a water channel, and the short-side mold plate 112 is cooled by flowing cooling water.

電磁力発生装置170は、電磁撹拌装置150と、電磁ブレーキ装置160と、を備える。図示するように、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160は、水箱130、140の間の空間に設置される。当該空間内で、電磁撹拌装置150が上方に、電磁ブレーキ装置160が下方に設置される。なお、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における設置位置については、下記[2-2.電磁力発生装置の設置位置の詳細]で詳細に説明する。 The electromagnetic force generator 170 includes an electromagnetic stirring device 150 and an electromagnetic braking device 160. As shown in the figure, the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 are installed in the space between the water boxes 130 and 140. In the space, the electromagnetic stirring device 150 is installed above and the electromagnetic braking device 160 is installed below. The heights of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160, and the installation positions of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the Z-axis direction are described in the following [2-2. Details of the installation position of the electromagnetic force generator] will be explained in detail.

電磁撹拌装置150は、鋳型110内の溶鋼2に対して、動磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。電磁撹拌装置150は、自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)の電磁力を溶鋼2に付与するように駆動される。図4には、電磁撹拌装置150によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を、模擬的に太線矢印で示している。ここで、図示を省略している長辺鋳型板111(すなわち、図示する長辺鋳型板111に対向する長辺鋳型板111)に設けられる電磁撹拌装置150は、その自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向に沿って、図示する方向とは逆向きの電磁力を付与するように駆動される。このように、一対の電磁撹拌装置150が、水平面内において旋回流を発生させるように駆動される。電磁撹拌装置150によれば、このような旋回流を生じさせることにより、凝固シェル界面における溶鋼2が流動され、凝固シェル3aへの気泡や介在物の捕捉を抑制する洗浄効果が得られ、鋳片3の表面品質を良化させることができる。 The electromagnetic stirring device 150 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 by applying a dynamic magnetic field to the molten steel 2. The electromagnetic agitator 150 is driven so as to apply an electromagnetic force in the width direction (that is, the X-axis direction) of the long-side mold plate 111 on which it is installed to the molten steel 2. In FIG. 4, the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic agitator 150 is shown by a thick arrow in a simulated manner. Here, the electromagnetic stirring device 150 provided on the long-sided mold plate 111 (that is, the long-sided mold plate 111 facing the long-sided mold plate 111 shown) is a long-sided mold plate 111 on which it is installed. Along the width direction of the mold plate 111, it is driven so as to apply an electromagnetic force in the direction opposite to the direction shown in the drawing. In this way, the pair of electromagnetic agitators 150 are driven to generate a swirling flow in the horizontal plane. According to the electromagnetic agitator 150, by generating such a swirling flow, the molten steel 2 at the interface of the solidified shell is flowed, and a cleaning effect of suppressing the trapping of air bubbles and inclusions in the solidified shell 3a is obtained, and casting is performed. The surface quality of the piece 3 can be improved.

電磁撹拌装置150の詳細な構成について説明する。電磁撹拌装置150は、ケース151と、当該ケース151内に格納される鉄芯(コア)152(以下、電磁撹拌コア152ともいう)と、当該電磁撹拌コア152に導線が巻回されて構成される複数のコイル153と、から構成される。 The detailed configuration of the electromagnetic agitator 150 will be described. The electromagnetic agitation device 150 is configured by winding a lead wire around a case 151, an iron core (core) 152 (hereinafter, also referred to as an electromagnetic agitation core 152) housed in the case 151, and the electromagnetic agitation core 152. It is composed of a plurality of coils 153.

ケース151は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース151の大きさは、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース151のX軸方向の幅W4、すなわち電磁撹拌装置150のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向のいずれの位置においても電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定される。例えば、W4は1800mm~2500mm程度である。また、電磁撹拌装置150では、コイル153からケース151の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース151の材料としては、例えば非磁性体ステンレス又はFRP(Fiber Reinforced Plastics)等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な部材が用いられる。 The case 151 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 151 is such that the electromagnetic stirring device 150 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 153 provided inside is arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be determined as appropriate to obtain. For example, the width W4 in the X-axis direction of the case 151, that is, the width W4 in the X-axis direction of the electromagnetic agitator 150 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 at any position in the X-axis direction. To obtain, it is determined to be larger than the width of the slab 3. For example, W4 is about 1800 mm to 2500 mm. Further, in the electromagnetic stirring device 150, an electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 153 through the side wall of the case 151, so that the material of the case 151 is, for example, non-magnetic stainless steel or FRP (Fiber Reinforced Plastics). ) And other non-magnetic members that can secure strength are used.

電磁撹拌コア152は、略直方体形状を有する中実の部材であり、ケース151内において、その長手方向が長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)と略平行になるように設置される。電磁撹拌コア152は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。 The electromagnetic stirring core 152 is a solid member having a substantially rectangular parallelepiped shape, and is installed in the case 151 so that the longitudinal direction thereof is substantially parallel to the width direction (that is, the X-axis direction) of the long side mold plate 111. Will be done. The electromagnetic stirring core 152 is formed, for example, by laminating electromagnetic steel sheets.

電磁撹拌コア152に対して、X軸方向を巻回軸方向として導線が巻回されることにより、コイル153が形成される(すなわち、電磁撹拌コア152をX軸方向に磁化するようにコイル153が形成される)。当該導線としては、例えば断面が10mm×10mmで、内部に直径5mm程度の冷却水路を有する銅製のものが用いられる。電流印加時には、当該冷却水路を用いて当該導線が冷却される。当該導線は、絶縁紙等によりその表層が絶縁処理されており、層状に巻回することが可能である。例えば、一のコイル153は、当該導線を2~4層程度巻回することにより形成される。同様の構成を有するコイル153が、X軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。 A coil 153 is formed by winding a conducting wire around the electromagnetic stirring core 152 with the X-axis direction as the winding axis direction (that is, the coil 153 so as to magnetize the electromagnetic stirring core 152 in the X-axis direction). Is formed). As the conducting wire, for example, a copper conductor having a cross section of 10 mm × 10 mm and an internal cooling water channel having a diameter of about 5 mm is used. When a current is applied, the conductor is cooled using the cooling water channel. The surface layer of the conductor is insulated with insulating paper or the like, and the conductor can be wound in a layered manner. For example, one coil 153 is formed by winding the conducting wire in about 2 to 4 layers. Coil 153 having a similar configuration is provided in parallel at a predetermined interval in the X-axis direction.

複数のコイル153のそれぞれには、図示しない電源装置が接続される。当該電源装置によって、電流の位相が複数のコイル153の配列順に適宜ずれるように、当該複数のコイル153に対して交流電流が印加されることにより、溶鋼2に対して旋回流を生じさせるような電磁力が付与され得る。電源装置の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、コイル153のそれぞれに印加される電流量や、コイル153のそれぞれに印加される交流電流の位相等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。 A power supply device (not shown) is connected to each of the plurality of coils 153. By the power supply device, an alternating current is applied to the plurality of coils 153 so that the phases of the currents are appropriately shifted in the order of arrangement of the plurality of coils 153, thereby causing a swirling flow in the molten steel 2. Electromagnetic force can be applied. The drive of the power supply device can be appropriately controlled by operating a control device (not shown) including a processor or the like according to a predetermined program. The control device appropriately controls the amount of current applied to each of the coils 153, the phase of the alternating current applied to each of the coils 153, and the like, and controls the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2. obtain.

電磁撹拌コア152のX軸方向の幅W1は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W1は1800mm程度である。 The width W1 of the electromagnetic agitation core 152 in the X-axis direction is such that the electromagnetic agitation device 150 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 153 is in an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be determined as appropriate so that it can be placed. For example, W1 is about 1800 mm.

電磁ブレーキ装置160は、鋳型110内の溶鋼2に対して静磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。ここで、図6は、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2の吐出流に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。図6では、鋳型110近傍の構成の、X-Z平面での断面を概略的に図示している。また、図6では、電磁撹拌コア152、及び後述する電磁ブレーキコア162のティース部164の位置を模擬的に破線で示している。 The electromagnetic brake device 160 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 by applying a static magnetic field to the molten steel 2 in the mold 110. Here, FIG. 6 is a diagram for explaining the direction of the electromagnetic force applied to the discharge flow of the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160. FIG. 6 schematically shows a cross section of the configuration near the mold 110 in the XX plane. Further, in FIG. 6, the positions of the electromagnetic stirring core 152 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake core 162, which will be described later, are shown by simulated broken lines.

図6に示すように、浸漬ノズル6には、鋳型長辺方向(すなわちX軸方向)における両側に溶鋼2の吐出孔61が一対設けられる。吐出孔61は、短辺鋳型板112と対向し、浸漬ノズル6の内周面側から外周面側へ亘ってこの方向に進むにつれて下方に傾斜して設けられる。電磁ブレーキ装置160は、浸漬ノズル6の吐出孔61からの溶鋼2の流れ(吐出流)を制動する方向の電磁力を、吐出流に対して付与するように駆動される。図6には、吐出流の方向を模擬的に細線矢印で示すとともに、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を模擬的に太線矢印で示している。電磁ブレーキ装置160によれば、このような吐出流を制動する方向の電磁力を生じさせることにより、下降流が抑制され、気泡や介在物の浮上分離を促進する効果が得られ、鋳片3の内質を良化させることができる。 As shown in FIG. 6, the immersion nozzle 6 is provided with a pair of discharge holes 61 of the molten steel 2 on both sides in the mold long side direction (that is, the X-axis direction). The discharge hole 61 faces the short side mold plate 112, and is provided so as to be inclined downward as it advances in this direction from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side of the immersion nozzle 6. The electromagnetic brake device 160 is driven so as to apply an electromagnetic force in a direction for braking the flow (discharge flow) of the molten steel 2 from the discharge hole 61 of the immersion nozzle 6 to the discharge flow. In FIG. 6, the direction of the discharge flow is shown by a thin arrow in a simulated manner, and the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160 is shown by a thick arrow in a simulated manner. According to the electromagnetic brake device 160, by generating an electromagnetic force in a direction for braking such a discharge flow, a downward flow is suppressed, an effect of promoting floating separation of bubbles and inclusions is obtained, and the slab 3 is obtained. It is possible to improve the internal quality of.

電磁ブレーキ装置160の詳細な構成について説明する。電磁ブレーキ装置160は、ケース161と、当該ケース161内に格納される電磁ブレーキコア162と、当該電磁ブレーキコア162に導線が巻回されて構成される複数のコイル163と、から構成される。 The detailed configuration of the electromagnetic brake device 160 will be described. The electromagnetic brake device 160 includes a case 161, an electromagnetic brake core 162 housed in the case 161 and a plurality of coils 163 configured by winding a conducting wire around the electromagnetic brake core 162.

ケース161は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース161の大きさは、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース161のX軸方向の幅W4、すなわち電磁ブレーキ装置160のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向の所望の位置において電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定される。図示する例では、ケース161の幅W4は、ケース151の幅W4と略同様である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、電磁撹拌装置150の幅と電磁ブレーキ装置160の幅は異なっていてもよい。 The case 161 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 161 is such that the electromagnetic braking device 160 can apply an electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, the coil 163 provided inside is arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. It can be determined as appropriate to obtain. For example, the width W4 in the X-axis direction of the case 161, that is, the width W4 in the X-axis direction of the electromagnetic brake device 160 may apply an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 at a desired position in the X-axis direction. As such, it is determined to be larger than the width of the slab 3. In the illustrated example, the width W4 of the case 161 is substantially the same as the width W4 of the case 151. However, this embodiment is not limited to such an example, and the width of the electromagnetic stirring device 150 and the width of the electromagnetic braking device 160 may be different.

また、電磁ブレーキ装置160では、コイル163からケース161の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース161は、ケース151と同様に、例えば非磁性体ステンレス又はFRP等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な材料によって形成される。 Further, in the electromagnetic brake device 160, since the electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 163 through the side wall of the case 161, the case 161 is, for example, non-magnetic stainless steel or FRP, as in the case 151. It is made of a non-magnetic material that can ensure strength.

電磁ブレーキコア162は、本発明に係る電磁ブレーキ装置の鉄芯の一例に相当する。電磁ブレーキコア162は、略直方体形状を有する中実の部材であってコイル163がそれぞれ巻回される一対のティース部164と、同じく略直方体形状を有する中実の部材であって当該一対のティース部164を連結する連結部165と、から構成される。電磁ブレーキコア162は、連結部165から、Y軸方向であって長辺鋳型板111に向かう方向に突出するように一対のティース部164が設けられて構成される。電磁ブレーキコア162は、例えば、磁気特性の高い軟鉄を用いて形成されてもよいし、電磁鋼板を積層することにより形成されてもよい。 The electromagnetic brake core 162 corresponds to an example of an iron core of the electromagnetic brake device according to the present invention. The electromagnetic brake core 162 is a solid member having a substantially rectangular parallelepiped shape and a pair of teeth portions 164 around which the coil 163 is wound, and a pair of solid members having a substantially rectangular parallelepiped shape. It is composed of a connecting portion 165 that connects the portions 164 and a connecting portion 165. The electromagnetic brake core 162 is configured by providing a pair of tooth portions 164 so as to project from the connecting portion 165 in the Y-axis direction toward the long side mold plate 111. The electromagnetic brake core 162 may be formed, for example, by using soft iron having high magnetic properties, or by laminating electromagnetic steel sheets.

具体的には、ティース部164は、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の両側に長辺鋳型板111と対向して一対設けられ、このような電磁ブレーキ装置160が、鋳型110における一対の長辺鋳型板111の各々の外側面にそれぞれ設置される。ティース部164の設置位置は、溶鋼2に対して電磁力を付与したい位置、すなわち浸漬ノズル6の一対の吐出孔61からの吐出流がそれぞれコイル163によって磁場が印加される領域を通過するような位置に設けられ得る(図6も参照)。なお、ティース部164の浸漬ノズル6に対する相対的な設置位置については、下記[2-1.浸漬ノズルと電磁ブレーキ装置のティース部との位置関係の詳細]で詳細に説明する。 Specifically, a pair of teeth portions 164 are provided on both sides of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold so as to face the long side mold plates 111, and such an electromagnetic brake device 160 is provided with a pair of long sides of the mold 110. It is installed on each outer surface of the mold plate 111. The installation position of the teeth portion 164 is such that the position where the electromagnetic force is to be applied to the molten steel 2, that is, the discharge flow from the pair of discharge holes 61 of the immersion nozzle 6 passes through the region where the magnetic field is applied by the coil 163, respectively. Can be provided in position (see also FIG. 6). The relative installation position of the tooth portion 164 with respect to the immersion nozzle 6 is described in the following [2-1. Details of the positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic brake device] will be described in detail.

電磁ブレーキコア162のティース部164に対して、Y軸方向を巻回軸方向として導線が巻回されることにより、コイル163が形成される(すなわち、電磁ブレーキコア162をY軸方向に磁化するようにコイル163が形成される)。当該コイル163の構造は、上述した電磁撹拌装置150のコイル153と同様である。 A coil 163 is formed (that is, the electromagnetic brake core 162 is magnetized in the Y-axis direction) by winding a conductor wire around the tooth portion 164 of the electromagnetic brake core 162 with the Y-axis direction as the winding axis direction. The coil 163 is formed so as to be formed). The structure of the coil 163 is the same as that of the coil 153 of the electromagnetic stirring device 150 described above.

コイル163のそれぞれには、図示しない電源装置が接続される。当該電源装置によって、各コイル163に直流電流が印加されることにより、溶鋼2に対して吐出流の勢いを弱めるような電磁力が付与され得る。なお、当該電源装置の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、各コイル163に印加する電流量等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。 A power supply device (not shown) is connected to each of the coils 163. By applying a direct current to each coil 163 by the power supply device, an electromagnetic force that weakens the momentum of the discharge flow can be applied to the molten steel 2. The drive of the power supply device can be appropriately controlled by operating a control device (not shown) including a processor or the like according to a predetermined program. The control device can appropriately control the amount of current applied to each coil 163 and control the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2.

電磁ブレーキコア162のX軸方向の幅W0、ティース部164のX軸方向の幅W2、及びX軸方向におけるティース部164間の距離W3は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W0は1600mm程度、W2は500mm程度、W3は350mm程度である。 The width W0 in the X-axis direction of the electromagnetic brake core 162, the width W2 in the X-axis direction of the teeth portion 164, and the distance W3 between the teeth portions 164 in the X-axis direction are set with respect to the desired range of the molten steel 2 by the electromagnetic stirring device 150. It can be appropriately determined so that the electromagnetic force can be applied, that is, the coil 163 can be arranged at an appropriate position with respect to the molten steel 2. For example, W0 is about 1600 mm, W2 is about 500 mm, and W3 is about 350 mm.

ここで、例えば上記特許文献1に記載の技術のように、電磁ブレーキ装置としては、単独の磁極を有し、鋳型幅方向に一様な磁場を生じさせるものが存在する。かかる構成を有する電磁ブレーキ装置では、幅方向に一様な電磁力が付与されることとなるため、電磁力が付与される範囲を詳細に制御することができず、適切な鋳造条件が限られるという欠点がある。 Here, for example, as in the technique described in Patent Document 1, there is an electromagnetic brake device that has a single magnetic pole and generates a uniform magnetic field in the mold width direction. In an electromagnetic brake device having such a configuration, a uniform electromagnetic force is applied in the width direction, so that the range in which the electromagnetic force is applied cannot be controlled in detail, and appropriate casting conditions are limited. There is a drawback.

これに対して、本実施形態では、上記のように、2つのティース部164を有するように、すなわち2つの磁極を有するように、電磁ブレーキ装置160が構成される。かかる構成によれば、例えば、電磁ブレーキ装置160を駆動する際に、これら2つの磁極がそれぞれN極及びS極として機能し、鋳型110の幅方向(すなわち、X軸方向)の略中心近傍の領域において磁束密度が略ゼロとなるように、上記制御装置によってコイル163への電流の印加を制御することができる。この磁束密度が略ゼロである領域は、溶鋼2に対して電磁力がほぼ付与されない領域であり、電磁ブレーキ装置160による制動力から解放されたいわば溶鋼流れの逃げが確保され得る領域である。かかる領域が確保されることにより、より幅広い鋳造条件に対応することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the electromagnetic brake device 160 is configured to have two teeth portions 164, that is, to have two magnetic poles. According to such a configuration, for example, when driving the electromagnetic brake device 160, these two magnetic poles function as N pole and S pole, respectively, and are near the substantially center in the width direction (that is, the X-axis direction) of the mold 110. The application of the current to the coil 163 can be controlled by the above control device so that the magnetic flux density becomes substantially zero in the region. The region where the magnetic flux density is substantially zero is a region where an electromagnetic force is hardly applied to the molten steel 2, and is a region where the escape of the molten steel flow can be ensured so to be released from the braking force by the electromagnetic braking device 160. By securing such a region, it becomes possible to correspond to a wider range of casting conditions.

上記のように、本実施形態では、上述した電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160を備える電磁力発生装置170を用いた連続鋳造方法を実施することができる。 As described above, in the present embodiment, the continuous casting method using the electromagnetic force generator 170 including the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 described above can be carried out.

本実施形態に係る連続鋳造方法では、電磁撹拌装置150によって鋳型110内の溶鋼2に対して水平面内において旋回流を発生させるような電磁力を付与するとともに、電磁撹拌装置150よりも下方に設置される電磁ブレーキ装置160によって鋳型110内への浸漬ノズル6からの溶鋼2の吐出流に対して当該吐出流を制動する方向の電磁力を付与しながら連続鋳造が行われる。具体的には、電磁ブレーキ装置160のティース部164に巻回されるコイル163に対して直流電流を印加することにより磁界を発生させることによって、吐出流に対して吐出流を制動する方向の電磁力が付与される。 In the continuous casting method according to the present embodiment, the electromagnetic stirring device 150 applies an electromagnetic force that generates a swirling flow in the horizontal plane to the molten steel 2 in the mold 110, and is installed below the electromagnetic stirring device 150. Continuous casting is performed while applying an electromagnetic force in a direction for braking the discharge flow of the molten steel 2 from the immersion nozzle 6 into the mold 110 by the electromagnetic brake device 160. Specifically, the electromagnetic force in the direction of braking the discharge flow with respect to the discharge flow by generating a magnetic field by applying a direct current to the coil 163 wound around the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160. Power is given.

さらに、本実施形態に係る連続鋳造方法では、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が所定の関係を満たした上で連続鋳造が行われる。本実施形態では、このように浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164の位置関係が所定の関係を満たすことによって、鋳片3の品質をより向上させることが可能となる。 Further, in the continuous casting method according to the present embodiment, continuous casting is performed after the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 satisfies a predetermined relationship. In the present embodiment, the quality of the slab 3 can be further improved by satisfying the predetermined relationship between the immersion nozzle 6 and the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 in this way.

[2-1.浸漬ノズルと電磁ブレーキ装置のティース部との位置関係の詳細]
続いて、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係について詳細に説明する。
[2-1. Details of the positional relationship between the immersion nozzle and the teeth of the electromagnetic brake device]
Subsequently, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 will be described in detail.

上述したように、電磁ブレーキ装置160及び電磁撹拌装置150を両方用いた連続鋳造では、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2の吐出流がどのように跳ね上げられるか(換言すると、吐出流の跳ね上げ挙動)が鋳片3の品質に大きな影響を与える。 As described above, in continuous casting using both the electromagnetic brake device 160 and the electromagnetic agitation device 150, how the discharge flow of the molten steel 2 is flipped up by the electromagnetic brake device 160 (in other words, the discharge flow jumping behavior). ) Has a great influence on the quality of the slab 3.

そこで、本件発明者は、実際の操業での鋳造条件を模擬した数値解析シミュレーションを行うことによって、電磁ブレーキ装置160による吐出流の跳ね上げ挙動について詳細に調査した結果、以下に説明する各種の知見を見出した。 Therefore, the inventor of the present invention investigated in detail the flip-up behavior of the discharge flow by the electromagnetic brake device 160 by performing a numerical analysis simulation simulating the casting conditions in actual operation, and as a result, various findings described below. I found.

図7は、数値解析シミュレーションによって得られた吐出流の跳ね上げ挙動の様子を模式的に示す図である。図7では、各跳ね上げ挙動を示す吐出流の軌跡として、電磁ブレーキ装置160から電磁力を付与された前後において吐出流が辿った軌跡T11,T12,T13がそれぞれ示されている。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the state of the flip-up behavior of the discharge flow obtained by the numerical analysis simulation. In FIG. 7, as the loci of the discharge flow showing each flip-up behavior, the trajectories T11, T12, and T13 followed by the discharge flow before and after the electromagnetic force is applied from the electromagnetic brake device 160 are shown, respectively.

なお、図7及び後述する図8では、理解を容易にするために、鋳型長辺方向(すなわち、X軸方向)における浸漬ノズル6の中心軸の一側のみを図示している。なお、鋳型設備10は、鋳型長辺方向において、浸漬ノズル6の中心軸に対して対称な構成を有する。また、図7及び後述する図8では、鋳型長辺方向に沿って浸漬ノズル6から短辺鋳型板112へ向かう方向を正方向とするX’軸と、鉛直上向きの方向を正方向とするY’軸とを有するX’Y’座標系が定義されている。X’Y’座標系の原点は、溶鋼湯面と浸漬ノズル6の中心軸との交点に設定されている。X’軸方向及びY’軸方向は、本発明に係る第1方向及び第2方向の一例にそれぞれ相当する。また、X’座標及びY’座標は、本発明に係る第1方向における座標及び第2方向における座標の一例にそれぞれ相当する。 In FIG. 7 and FIG. 8 described later, only one side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold (that is, the X-axis direction) is shown for ease of understanding. The mold equipment 10 has a configuration symmetrical with respect to the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. Further, in FIG. 7 and FIG. 8 described later, an X'axis having a positive direction from the immersion nozzle 6 toward the short-side mold plate 112 along the long-side direction of the mold and a Y-axis having a vertical upward direction as a positive direction. An XY'coordinate system with an'axis'is defined. The origin of the X'Y'coordinate system is set at the intersection of the molten steel surface and the central axis of the immersion nozzle 6. The X'axis direction and the Y'axis direction correspond to examples of the first direction and the second direction according to the present invention, respectively. Further, the X'coordinate and the Y'coordinate correspond to an example of the coordinate in the first direction and the coordinate in the second direction according to the present invention, respectively.

図7に例示される軌跡T11は、電磁ブレーキ装置160のティース部164をX’-Y’平面へ投影した領域の上辺において浸漬ノズル6側端部から比較的離れた位置に吐出流が入射する場合における吐出流の跳ね上げ挙動に相当する。 In the locus T11 exemplified in FIG. 7, the discharge flow is incident at a position relatively distant from the immersion nozzle 6 side end portion on the upper side of the region where the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is projected onto the X'-Y'plane. It corresponds to the flip-up behavior of the discharge flow in the case.

この場合、吐出流は、電磁ブレーキ装置160によって跳ね上げられ得るものの、溶鋼湯面まで上昇せずに短辺鋳型板の内壁に衝突する。この際、吐出流は比較的高温かつ高速であるので、凝固シェル3aの再溶融によるブレイクアウトが生じ得る。 In this case, the discharge flow may be bounced up by the electromagnetic brake device 160, but does not rise to the molten steel surface and collides with the inner wall of the short side mold plate. At this time, since the discharge flow is relatively high temperature and high speed, breakout may occur due to remelting of the solidified shell 3a.

さらに、吐出流は、短辺鋳型板の内壁に衝突することにより、上方向へ向かう上昇流及び下方向へ向かう下降流を形成する。このような下降流によりガス気泡や非金属介在物等の不純物が鋳型下方へ押し流されることによって、鋳片3の内質が悪化し得る。また、この場合に形成される上昇流の流速は比較的大きいので、鋳型上部における電磁撹拌による旋回流の形成が阻害され、電磁撹拌による鋳片3の表面品質の向上の効果を好適に得ることができない恐れがある。 Further, the discharge flow collides with the inner wall of the short side mold plate to form an upward flow and a downward flow. Impurities such as gas bubbles and non-metal inclusions are pushed downward from the mold by such a downward flow, so that the internal quality of the slab 3 may be deteriorated. Further, since the flow velocity of the ascending flow formed in this case is relatively large, the formation of a swirling flow by electromagnetic agitation is hindered in the upper part of the mold, and the effect of improving the surface quality of the slab 3 by electromagnetic agitation can be suitably obtained. May not be possible.

図7に例示される軌跡T12は、電磁ブレーキ装置160のティース部164をX’-Y’平面へ投影した領域の浸漬ノズル6側の辺に対して吐出流が入射する場合における吐出流の跳ね上げ挙動に相当する。 The locus T12 exemplified in FIG. 7 is a bounce of the discharge flow when the discharge flow is incident on the side of the immersion nozzle 6 in the region where the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is projected onto the X'-Y'plane. Corresponds to raising behavior.

この場合、吐出流は、電磁ブレーキ装置160により浸漬ノズル6側へ押し返され、上方には跳ね上げられずに下降する。ゆえに、短辺鋳型板の内壁への吐出流の衝突は生じないものの、比較的多量の不純物が鋳型下方へ押し流されることによって、鋳片3の内質が著しく悪化し得るので、電磁ブレーキによる鋳片3の内質向上の効果を得ることが難しくなる。 In this case, the discharge flow is pushed back toward the immersion nozzle 6 by the electromagnetic brake device 160, and descends without being flipped upward. Therefore, although the discharge flow does not collide with the inner wall of the short-side mold plate, the internal quality of the slab 3 can be significantly deteriorated by the relatively large amount of impurities being swept downward from the mold. It becomes difficult to obtain the effect of improving the internal quality of piece 3.

図7に例示される軌跡T13は、電磁ブレーキ装置160のティース部164をX’-Y’平面へ投影した領域に対して吐出流が入射する位置及び方向が適切である場合における吐出流の跳ね上げ挙動に対応する。 The locus T13 exemplified in FIG. 7 is a bounce of the discharge flow when the position and direction in which the discharge flow is incident on the region where the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is projected onto the X'-Y'plane are appropriate. Corresponds to the raising behavior.

この場合、吐出流は、電磁ブレーキ装置160によって跳ね上げられて、短辺鋳型板の内壁に衝突せずに溶鋼湯面まで上昇する。それにより、ブレイクアウトの発生が抑制されつつ、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の両装置の長所が得られるので、鋳片3の品質をより向上させることができる。 In this case, the discharge flow is bounced up by the electromagnetic brake device 160 and rises to the molten steel surface without colliding with the inner wall of the short side mold plate. As a result, the advantages of both the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 can be obtained while suppressing the occurrence of breakout, so that the quality of the slab 3 can be further improved.

このように、数値解析シミュレーションによれば、電磁ブレーキ装置160による吐出流の跳ね上げ挙動は、吐出流の吐出時における軌道(換言すると、電磁ブレーキ装置160により付与される電磁力の影響を受ける前における吐出流の軌道)に特に大きく影響されることが見出された。ゆえに、吐出流の吐出時における軌道を適切に設定することによって、吐出流の跳ね上げ挙動が適正化されて、鋳片3の品質をより向上させることが可能になると考えられる。 As described above, according to the numerical analysis simulation, the flip-up behavior of the discharge flow by the electromagnetic brake device 160 is before being affected by the trajectory at the time of discharge of the discharge flow (in other words, the electromagnetic force applied by the electromagnetic brake device 160). It was found that it was particularly greatly affected by the trajectory of the discharge flow in. Therefore, it is considered that by appropriately setting the trajectory of the discharge flow at the time of discharge, the flip-up behavior of the discharge flow is optimized and the quality of the slab 3 can be further improved.

ここで、本件発明者は、溶鋼2の吐出流の吐出時における主たる流れの軌道が浸漬ノズル6の吐出孔61の位置及び形状に依存することを数値解析シミュレーションによって見出した。 Here, the present inventor has found by numerical analysis simulation that the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharge flow of the molten steel 2 depends on the position and shape of the discharge hole 61 of the immersion nozzle 6.

図8は、溶鋼2の吐出流の吐出時における主たる流れの軌道について説明するための図である。図8では、吐出流の吐出時における主たる流れの軌道が直線L10によって示されている。 FIG. 8 is a diagram for explaining the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharge flow of the molten steel 2. In FIG. 8, the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharged flow is shown by a straight line L10.

具体的には、数値解析シミュレーションによれば、吐出流の吐出時における主たる流れは、吐出孔61によって浸漬ノズル6の内周面に形成された開口部の下端部P0を通り、下端部P0と吐出孔61によって浸漬ノズル6の外周面に形成された開口部の下端部P0’との間の部分に沿った方向に延びて形成されることが見出された。これは、浸漬ノズル6内の溶鋼2の流れは乱流を形成しているものの、吐出時において溶鋼2には鉛直下向きに慣性力が掛かっていることに起因するものと考えられる。なお、本明細書では、吐出孔61によって浸漬ノズル6の内周面に形成された開口部の下端部P0と吐出孔61によって浸漬ノズル6の外周面に形成された開口部の下端部P0’との間の部分を、吐出孔61の下部とも呼称する。 Specifically, according to the numerical analysis simulation, the main flow of the discharge flow at the time of discharge passes through the lower end portion P0 of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61, and becomes the lower end portion P0. It was found that the discharge hole 61 extends in the direction along the portion between the lower end portion P0'of the opening formed on the outer peripheral surface of the immersion nozzle 6. It is considered that this is because the flow of the molten steel 2 in the immersion nozzle 6 forms a turbulent flow, but an inertial force is applied to the molten steel 2 vertically downward at the time of ejection. In the present specification, the lower end portion P0 of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61 and the lower end portion P0'of the opening formed on the outer peripheral surface of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61. The portion between and the lower portion of the discharge hole 61 is also referred to as a lower portion.

よって、吐出流の吐出時における主たる流れの軌道を示す直線L10は、X’Y’座標系において下記式(7)によって表される。 Therefore, the straight line L10 indicating the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharged flow is represented by the following equation (7) in the X'Y'coordinate system.

Figure 0007031517000004
Figure 0007031517000004

なお、式(7)において、αは、吐出孔61の下部のX’軸方向に対する傾斜角(0°<α<90°)である。また、b0は、直線L10のY’切片であり、下記式(8)によって表される。 In the equation (7), α is an inclination angle (0 ° <α <90 °) with respect to the X'axis direction of the lower part of the discharge hole 61. Further, b0 is a Y'intercept of the straight line L10 and is represented by the following formula (8).

Figure 0007031517000005
Figure 0007031517000005

なお、式(8)において、x0は吐出孔61によって浸漬ノズル6の内周面に形成された開口部の下端部P0のX’座標であり、y0は吐出孔61によって浸漬ノズル6の内周面に形成された開口部の下端部P0のY’座標である。 In the formula (8), x0 is the X'coordinate of the lower end P0 of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61, and y0 is the inner circumference of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61. It is the Y'coordinate of the lower end P0 of the opening formed in the surface.

さらに、本件発明者は、電磁ブレーキ装置160による吐出流の跳ね上げ挙動を適正化するために吐出流の吐出時における軌道が満たすべき条件を数値解析シミュレーションによって見出した。 Furthermore, the present inventor has found by numerical analysis simulation the conditions that the trajectory at the time of discharging the discharge flow should be satisfied in order to optimize the flip-up behavior of the discharge flow by the electromagnetic brake device 160.

具体的には、数値解析シミュレーションによれば、吐出流の吐出時における主たる流れの軌道が電磁ブレーキ装置160のティース部164の浸漬ノズル6側端部の上端部P2より上方を通過し、かつ、ティース部164の中央部P1より下方を通過する場合に、吐出流の跳ね上げ挙動が適正化されることが見出された。 Specifically, according to the numerical analysis simulation, the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharge flow passes above the upper end portion P2 of the immersion nozzle 6 side end portion of the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160, and It has been found that the flip-up behavior of the discharge flow is optimized when passing below the central portion P1 of the teeth portion 164.

吐出流の吐出時における主たる流れの軌道が電磁ブレーキ装置160のティース部164の浸漬ノズル6側端部の上端部P2より上方を通過する場合は、図8に示すように直線L10上においてX’座標が上端部P2のX’座標x2と一致する点を点P4とすると、点P4のY’座標y4から上端部P2のY’座標y2を減じて得られる値h2が下記式(9)を満たす場合に相当する。 When the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharge flow passes above the upper end portion P2 of the immersion nozzle 6 side end portion of the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160, X'on the straight line L10 as shown in FIG. Assuming that the point whose coordinates match the X'coordinate x2 of the upper end portion P2 is the point P4, the value h2 obtained by subtracting the Y'coordinate y2 of the upper end portion P2 from the Y'coordinate y4 of the point P4 is the following equation (9). Corresponds to the case of satisfying.

Figure 0007031517000006
Figure 0007031517000006

また、吐出流の吐出時における主たる流れの軌道がティース部164の中央部P1より下方を通過する場合は、図8に示すように直線L10上においてX’座標が中央部P1のX’座標x1と一致する点を点P3とすると、点P3のY’座標y3から中央部P1のY’座標y1を減じて得られる値h1が下記式(10)を満たす場合に相当する。 Further, when the trajectory of the main flow at the time of discharging the discharged flow passes below the central portion P1 of the teeth portion 164, the X'coordinate is the X'coordinate x1 of the central portion P1 on the straight line L10 as shown in FIG. Assuming that the point corresponding to is the point P3, the value h1 obtained by subtracting the Y'coordinate y1 of the central portion P1 from the Y'coordinate y3 of the point P3 corresponds to the case where the following equation (10) is satisfied.

Figure 0007031517000007
Figure 0007031517000007

式(9)及び式(10)に式(8)を代入することによって、下記式(1)及び下記式(2)が得られる。なお、下記式(1)及び下記式(2)における左辺は、それぞれ値h1及び値h2に相当する。 By substituting the equation (8) into the equations (9) and (10), the following equations (1) and (2) can be obtained. The left side of the following equation (1) and the following equation (2) corresponds to the value h1 and the value h2, respectively.

Figure 0007031517000008
Figure 0007031517000008

本実施形態に係る連続鋳造方法では、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係は、式(1)及び式(2)により与えられる。上記位置関係が式(1)及び式(2)により表される関係を満たした上で連続鋳造が行われることにより、ブレイクアウトの発生が抑制されつつ、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の両装置の長所が得られるように、吐出流の跳ね上げ挙動を適正化することができる。ゆえに、鋳片3の品質をより向上させることができる。 In the continuous casting method according to the present embodiment, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold is the equation (1) and the equation. It is given by (2). By performing continuous casting after the above positional relationship satisfies the relationship represented by the formulas (1) and (2), the occurrence of breakout is suppressed, and the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 The flip-up behavior of the discharge flow can be optimized so that the advantages of both devices can be obtained. Therefore, the quality of the slab 3 can be further improved.

好ましくは、本実施形態に係る連続鋳造方法では、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が下記式(3)及び下記式(4)により与えられる。上記位置関係が式(3)及び式(4)により表される関係を満たした上で連続鋳造が行われることにより、後述されるように、鋳片3の品質をより向上させる効果をより効果的に奏することができる。 Preferably, in the continuous casting method according to the present embodiment, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is as follows (3) on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. ) And the following formula (4). By performing continuous casting after the above positional relationship satisfies the relationship represented by the formulas (3) and (4), the effect of further improving the quality of the slab 3 is more effective, as will be described later. Can be played as a target.

Figure 0007031517000009
Figure 0007031517000009

より好ましくは、本実施形態に係る連続鋳造方法では、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が下記式(5)及び下記式(6)により与えられる。上記位置関係が式(5)及び式(6)により表される関係を満たした上で連続鋳造が行われることにより、後述されるように、鋳片3の品質をより向上させる効果をより一層効果的に奏することができる。 More preferably, in the continuous casting method according to the present embodiment, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is as follows on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. It is given by 5) and the following formula (6). By performing continuous casting after the above positional relationship satisfies the relationship represented by the formulas (5) and (6), the effect of further improving the quality of the slab 3 is further enhanced, as will be described later. It can be played effectively.

Figure 0007031517000010
Figure 0007031517000010

[2-2.電磁力発生装置の設置位置の詳細]
電磁力発生装置170においては、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における設置位置を適切に設定することにより、鋳片3の品質をさらに向上させることができる。ここでは、電磁力発生装置170における、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の適切な高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における適切な設置位置について説明する。
[2-2. Details of the installation position of the electromagnetic force generator]
In the electromagnetic force generator 170, the height of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160, and the installation positions of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the Z-axis direction are appropriately set, so that the slab 3 is formed. The quality can be further improved. Here, an appropriate height of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the electromagnetic force generator 170, and an appropriate installation position of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the Z-axis direction will be described.

電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160においては、それぞれ、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さが大きいほど、電磁力を付与する性能が高いと言える。例えば、電磁ブレーキ装置160の性能は、電磁ブレーキコア162のティース部164のX-Z平面での断面積(Z軸方向の高さH2×X軸方向の幅W2)と、印可する直流電流の値と、コイル163の巻き数と、に依存する。従って、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160をともに鋳型110に対して設置する場合には、限られた設置空間において、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の設置位置、より詳細には電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さの割合をどのように設定するかが、鋳片3の品質を向上させるために各装置の性能をより効果的に発揮させる観点から、非常に重要である。 In the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160, it can be said that the larger the height of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162, the higher the performance of applying the electromagnetic force. For example, the performance of the electromagnetic brake device 160 is the cross-sectional area (height in the Z-axis direction H2 × width W2 in the X-axis direction) of the teeth portion 164 of the electromagnetic brake core 162 in the XZ plane and the DC current to be applied. It depends on the value and the number of turns of the coil 163. Therefore, when both the electromagnetic agitation device 150 and the electromagnetic brake device 160 are installed on the mold 110, the installation positions of the electromagnetic agitation core 152 and the electromagnetic brake core 162, more specifically, the electromagnetic agitation, in a limited installation space. How to set the height ratio of the core 152 and the electromagnetic brake core 162 is very important from the viewpoint of more effectively exerting the performance of each device in order to improve the quality of the slab 3. ..

ここで、上記特許文献1にも開示されているように、従来、連続鋳造において電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を両方用いる方法は提案されている。しかしながら、実際には、電磁撹拌装置と電磁ブレーキ装置を両方組み合わせても、電磁撹拌装置又は電磁ブレーキ装置をそれぞれ単体で使用した場合よりも、鋳片の品質が悪化してしまう場合も少なくない。これは、単純に両方の装置を設置すれば、簡単に両方の装置の長所が得られるというものではなく、各装置の構成や設置位置等によっては、それぞれの長所を打ち消し合ってしまうことが生じ得るからである。上記特許文献1においても、その具体的な装置構成は明示されておらず、両装置のコアの高さも明示されていない。つまり、従来の方法では、電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を両方設けることによる鋳片の品質向上の効果を十分に得られない可能性がある。 Here, as disclosed in Patent Document 1, conventionally, a method of using both an electromagnetic agitator and an electromagnetic brake device in continuous casting has been proposed. However, in reality, even if both the electromagnetic agitator and the electromagnetic brake device are combined, the quality of the slab is often deteriorated as compared with the case where the electromagnetic agitator or the electromagnetic brake device is used alone. This does not mean that the advantages of both devices can be easily obtained by simply installing both devices, and depending on the configuration and installation position of each device, the advantages of each may cancel each other out. Because you get. Also in the above-mentioned Patent Document 1, the specific device configuration thereof is not specified, and the heights of the cores of both devices are not specified. That is, in the conventional method, there is a possibility that the effect of improving the quality of the slab by providing both the electromagnetic agitator and the electromagnetic brake device cannot be sufficiently obtained.

これに対して、本実施形態では、以下に説明するように、高速の鋳造であっても鋳片3の品質がより一層確保され得るような、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の適切な高さの割合を規定する。これにより、上述した電磁力発生装置170の構成と併せて、鋳片3の品質を確保しつつ生産性を向上させる効果をさらに効果的に得ることが可能になる。 On the other hand, in the present embodiment, as described below, the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 are suitable so that the quality of the slab 3 can be further ensured even in high-speed casting. Specify the ratio of height. This makes it possible to more effectively obtain the effect of improving productivity while ensuring the quality of the slab 3, in addition to the configuration of the electromagnetic force generator 170 described above.

ここで、連続鋳造における鋳造速度は、鋳片サイズや品種により大きく異なるが、一般的に0.6~2.0m/min程度であり、1.6m/minを超える連続鋳造は高速鋳造と言われる。従来、高い品質が要求される自動車用外装材等については、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造では、品質を確保することが困難であるため、1.4m/min程度が一般的な鋳造速度である。そこで、ここでは、一例として、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造においても従来のより遅い鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを具体的な目標として設定し、当該目標を満たし得るような、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さの割合について、詳細に説明する。 Here, the casting speed in continuous casting varies greatly depending on the slab size and type, but is generally about 0.6 to 2.0 m / min, and continuous casting exceeding 1.6 m / min is called high-speed casting. Will be. Conventionally, for automobile exterior materials that require high quality, it is difficult to ensure quality in high-speed casting where the casting speed exceeds 1.6 m / min, so about 1.4 m / min is used. This is a general casting speed. Therefore, here, as an example, even in high-speed casting in which the casting speed exceeds 1.6 m / min, the quality of the slab 3 equal to or higher than that in the case of continuous casting at a slower casting speed than the conventional one is ensured. Will be set as a specific target, and the ratio of the heights of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 so as to satisfy the target will be described in detail.

上述したように、本実施形態では、鋳型110のZ軸方向の中央部に電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160を設置する空間を確保するために、鋳型110の上部及び下部に、それぞれ水箱130、140を配置する。ここで、溶鋼湯面よりも上方に電磁撹拌コア152が位置してもその効果を得ることができない。従って、電磁撹拌コア152は溶鋼湯面よりも下方に設置されるべきである。また、吐出流に対して効果的に磁場を印加するためには電磁ブレーキコア162は浸漬ノズル6の吐出孔付近に位置することが好ましい。上記のように水箱130、140を配置した場合には、一般的な配置では、浸漬ノズル6の吐出孔は下部水箱140よりも上方に位置することになるため、電磁ブレーキコア162も下部水箱140よりも上方に設置されるべきである。従って、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162を設置することにより効果が得られる空間(以下、有効空間ともいう)の高さH0は、溶鋼湯面から下部水箱140の上端までの高さとなる(図2参照)。 As described above, in the present embodiment, in order to secure a space for installing the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 in the central portion of the mold 110 in the Z-axis direction, the water boxes 130 are placed at the upper and lower portions of the mold 110, respectively. , 140 are placed. Here, even if the electromagnetic stirring core 152 is located above the molten steel surface, the effect cannot be obtained. Therefore, the electromagnetic agitation core 152 should be installed below the molten steel surface. Further, in order to effectively apply a magnetic field to the discharge flow, the electromagnetic brake core 162 is preferably located near the discharge hole of the immersion nozzle 6. When the water boxes 130 and 140 are arranged as described above, in a general arrangement, the discharge hole of the immersion nozzle 6 is located above the lower water box 140, so that the electromagnetic brake core 162 is also located above the lower water box 140. Should be installed above. Therefore, the height H0 of the space where the effect can be obtained by installing the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 (hereinafter, also referred to as an effective space) is the height from the molten steel surface to the upper end of the lower water box 140 (hereinafter, also referred to as an effective space). See Figure 2).

本実施形態では、当該有効空間を最も有効に活用するために、電磁撹拌コア152の上端が溶鋼湯面と略同じ高さになるように、当該電磁撹拌コア152を設置する。このとき、電磁撹拌装置150の電磁撹拌コア152の高さをH1、ケース151の高さをH3とし、電磁ブレーキ装置160の電磁ブレーキコア162の高さをH2、ケース161の高さをH4とすると、下記数式(11)が成立する。 In the present embodiment, in order to make the most effective use of the effective space, the electromagnetic stirring core 152 is installed so that the upper end of the electromagnetic stirring core 152 is substantially the same height as the molten steel surface. At this time, the height of the electromagnetic stirring core 152 of the electromagnetic stirring device 150 is H1, the height of the case 151 is H3, the height of the electromagnetic brake core 162 of the electromagnetic braking device 160 is H2, and the height of the case 161 is H4. Then, the following mathematical formula (11) is established.

Figure 0007031517000011
Figure 0007031517000011

換言すれば、上記数式(11)を満たしつつ、電磁撹拌コア152の高さH1と電磁ブレーキコア162の高さH2との割合H1/H2(以下、コア高さ割合H1/H2ともいう)を規定する必要がある。以下、高さH0~H4についてそれぞれ説明する。 In other words, while satisfying the above formula (11), the ratio H1 / H2 (hereinafter, also referred to as core height ratio H1 / H2) between the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 is obtained. Need to be specified. Hereinafter, the heights H0 to H4 will be described respectively.

(有効空間の高さH0について)
上述したように、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160においては、それぞれ、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162の高さが大きいほど、電磁力を付与する性能が高いと言える。従って、本実施形態では、両装置がその性能をより発揮できるように、有効空間の高さH0ができるだけ大きくなるように鋳型設備10を構成する。具体的には、有効空間の高さH0を大きくするためには、鋳型110のZ軸方向の長さを大きくすればよい。一方、上述したように、鋳片3の冷却性を考慮して、溶鋼湯面から鋳型110の下端までの長さは1000mm程度以下であることが望ましい。そこで、本実施形態では、鋳片3の冷却性を確保しつつ、有効空間の高さH0をできるだけ大きくするために、溶鋼湯面から鋳型110の下端までが1000mm程度になるように鋳型110を形成する。
(About the height H0 of the effective space)
As described above, in the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160, it can be said that the larger the height of the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162, the higher the performance of applying the electromagnetic force. Therefore, in the present embodiment, the mold equipment 10 is configured so that the height H0 of the effective space is as large as possible so that both devices can more exert their performance. Specifically, in order to increase the height H0 of the effective space, the length of the mold 110 in the Z-axis direction may be increased. On the other hand, as described above, in consideration of the cooling property of the slab 3, it is desirable that the length from the molten steel surface to the lower end of the mold 110 is about 1000 mm or less. Therefore, in the present embodiment, in order to make the height H0 of the effective space as large as possible while ensuring the cooling property of the slab 3, the mold 110 is set so that the distance from the molten steel surface to the lower end of the mold 110 is about 1000 mm. Form.

ここで、十分な冷却能力が得られるだけの水量を貯水し得るように下部水箱140を構成しようとすると、過去の操業実績等に基づいて、当該下部水箱140の高さは少なくとも200mm程度は必要となる。従って、有効空間の高さH0は、800mm程度以下である。 Here, if the lower water box 140 is to be configured so as to store enough water to obtain a sufficient cooling capacity, the height of the lower water box 140 needs to be at least about 200 mm based on past operation results and the like. Will be. Therefore, the height H0 of the effective space is about 800 mm or less.

(電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置のケースの高さH3、H4について)
上述したように、電磁撹拌装置150のコイル153は、電磁撹拌コア152に、断面のサイズが10mm×10mm程度の導線を2~4層巻回することにより形成される。従って、コイル153まで含めた電磁撹拌コア152の高さは、H1+80mm程度以上となる。ケース151の内壁と電磁撹拌コア152及びコイル153との間の空間を考慮すると、ケース151の高さH3は、H1+200mm程度以上となる。
(About the heights H3 and H4 of the case of the electromagnetic agitator and the electromagnetic brake device)
As described above, the coil 153 of the electromagnetic stirring device 150 is formed by winding 2 to 4 layers of a conducting wire having a cross-sectional size of about 10 mm × 10 mm around the electromagnetic stirring core 152. Therefore, the height of the electromagnetic stirring core 152 including the coil 153 is about H1 + 80 mm or more. Considering the space between the inner wall of the case 151 and the electromagnetic stirring core 152 and the coil 153, the height H3 of the case 151 is about H1 + 200 mm or more.

電磁ブレーキ装置160についても同様に、コイル163まで含めた電磁ブレーキコア162の高さは、H2+80mm程度以上となる。ケース161の内壁と電磁ブレーキコア162及びコイル163との間の空間を考慮すると、ケース161の高さH4は、H2+200mm程度以上となる。 Similarly, for the electromagnetic brake device 160, the height of the electromagnetic brake core 162 including the coil 163 is about H2 + 80 mm or more. Considering the space between the inner wall of the case 161 and the electromagnetic brake core 162 and the coil 163, the height H4 of the case 161 is about H2 + 200 mm or more.

(H1+H2が取り得る範囲)
上述したH0、H3、H4の値を上記数式(11)に代入すると、下記数式(12)が得られる。
(Range that H1 + H2 can take)
By substituting the above-mentioned values of H0, H3, and H4 into the above formula (11), the following formula (12) is obtained.

Figure 0007031517000012
Figure 0007031517000012

つまり、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162は、その高さの和H1+H2が500mm程度以下になるように構成される必要がある。以下、上記数式(12)を満たしつつ、鋳片3の品質向上の効果が十分に得られるような、適切なコア高さ割合H1/H2を検討する。 That is, the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 need to be configured so that the sum H1 + H2 of their heights is about 500 mm or less. Hereinafter, an appropriate core height ratio H1 / H2 will be examined so that the effect of improving the quality of the slab 3 can be sufficiently obtained while satisfying the above formula (12).

(コア高さ割合H1/H2について)
本実施形態では、電磁撹拌の効果がより確実に得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の範囲を規定することにより、コア高さ割合H1/H2の適切な範囲を設定する。
(About core height ratio H1 / H2)
In the present embodiment, an appropriate range of the core height ratio H1 / H2 is set by defining the range of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 so that the effect of the electromagnetic stirring can be obtained more reliably.

上述したように、電磁撹拌では、凝固シェル界面における溶鋼2を流動させることにより、凝固シェル3aへの不純物の捕捉を抑制する洗浄効果が得られ、鋳片3の表面品質を良化させることができる。一方、鋳型110の下方に向かうにつれて、鋳型110内での凝固シェル3aの厚みは大きくなっていく。電磁撹拌の効果は、凝固シェル3aの内側の未凝固部3bに対して及ぼされるものであるから、電磁撹拌コア152の高さH1は、鋳片3の表面品質をどの程度の厚みまで確保する必要があるかによって決定され得る。 As described above, in electromagnetic agitation, by flowing the molten steel 2 at the interface of the solidified shell, a cleaning effect of suppressing the trapping of impurities in the solidified shell 3a can be obtained, and the surface quality of the slab 3 can be improved. can. On the other hand, the thickness of the solidified shell 3a in the mold 110 increases toward the lower side of the mold 110. Since the effect of the electromagnetic agitation is exerted on the unsolidified portion 3b inside the solidification shell 3a, the height H1 of the electromagnetic agitation core 152 ensures the surface quality of the slab 3 to what thickness. It can be determined by what is needed.

ここで、表面品質が厳格な品種では、鋳造後の鋳片3の表層を数ミリ研削する工程が実施されることが多い。この研削深さは、2mm~5mm程度である。従って、このような厳格な表面品質が求められる品種では、鋳型110内において凝固シェル3aの厚みが2mm~5mmよりも小さい範囲において電磁撹拌を行っても、その電磁撹拌により不純物が低減されている鋳片3の表層は、その後の研削工程によって除去されてしまうこととなる。換言すれば、鋳型110内において凝固シェル3aの厚みが2mm~5mm以上となっている範囲において電磁撹拌を行わないと、鋳片3における表面品質向上の効果を得ることができない。 Here, in varieties with strict surface quality, a step of grinding the surface layer of the slab 3 after casting by several millimeters is often performed. This grinding depth is about 2 mm to 5 mm. Therefore, in the varieties that require such strict surface quality, even if electromagnetic stirring is performed in the mold 110 in a range where the thickness of the solidified shell 3a is smaller than 2 mm to 5 mm, impurities are reduced by the electromagnetic stirring. The surface layer of the slab 3 will be removed by the subsequent grinding process. In other words, unless electromagnetic stirring is performed in the range where the thickness of the solidified shell 3a is 2 mm to 5 mm or more in the mold 110, the effect of improving the surface quality of the slab 3 cannot be obtained.

凝固シェル3aは、溶鋼湯面から徐々に成長し、その厚みは下記数式(13)で示されることが知られている。ここで、δは凝固シェル3aの厚み(m)、kは冷却能力に依存する定数、xは溶鋼湯面からの距離(m)、Vcは鋳造速度(m/min)である。 It is known that the solidified shell 3a gradually grows from the molten steel surface, and its thickness is expressed by the following mathematical formula (13). Here, δ is the thickness (m) of the solidified shell 3a, k is a constant depending on the cooling capacity, x is the distance from the molten steel surface (m), and Vc is the casting speed (m / min).

Figure 0007031517000013
Figure 0007031517000013

上記数式(13)から、凝固シェル3aの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を求めた。図9にその結果を示す。図9は、凝固シェル3aの厚みが4mm又は5mmとなる場合の、鋳造速度(m/min)と溶鋼湯面からの距離(mm)との関係を示す図である。図9では、横軸に鋳造速度を取り、縦軸に溶鋼湯面からの距離を取り、凝固シェル3aの厚みが4mmとなる場合、及び凝固シェル3aの厚みが5mmとなる場合における、両者の関係をプロットしている。なお、図9に示す結果を得る際の計算では、一般的な鋳型に対応する値として、k=17とした。 From the above formula (13), the relationship between the casting speed (m / min) and the distance (mm) from the molten steel surface was obtained when the thickness of the solidified shell 3a was 4 mm or 5 mm. The result is shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the casting speed (m / min) and the distance (mm) from the molten steel surface when the thickness of the solidified shell 3a is 4 mm or 5 mm. In FIG. 9, the horizontal axis is the casting speed, the vertical axis is the distance from the molten steel surface, and the thickness of the solidified shell 3a is 4 mm, and the thickness of the solidified shell 3a is 5 mm. The relationship is plotted. In the calculation for obtaining the result shown in FIG. 9, k = 17 was set as the value corresponding to the general template.

例えば、図9に示す結果から、研削される厚みが4mmよりも小さく、凝固シェル3aの厚みが4mmまでの範囲で溶鋼2を電磁撹拌すればよい場合であれば、電磁撹拌コア152の高さH1を200mmとすれば、鋳造速度3.5m/min以下での連続鋳造において電磁撹拌の効果が得られることが分かる。研削される厚みが5mmよりも小さく、凝固シェル3aの厚みが5mmまでの範囲で溶鋼2を電磁撹拌すればよい場合であれば、電磁撹拌コア152の高さH1を300mmとすれば、鋳造速度3.5m/min以下での連続鋳造において電磁撹拌の効果が得られることが分かる。なお、この鋳造速度の「3.5m/min」という値は、一般的な連続鋳造機において、操業上及び設備上可能な最大の鋳造速度に対応している。 For example, from the results shown in FIG. 9, if the thickness to be ground is smaller than 4 mm and the molten steel 2 can be electromagnetically agitated within the range where the thickness of the solidified shell 3a is up to 4 mm, the height of the electromagnetic agitation core 152 is high. It can be seen that if H1 is 200 mm, the effect of electromagnetic stirring can be obtained in continuous casting at a casting speed of 3.5 m / min or less. If the thickness to be ground is smaller than 5 mm and the molten steel 2 should be electromagnetically agitated within the range where the thickness of the solidified shell 3a is up to 5 mm, if the height H1 of the electromagnetic agitation core 152 is set to 300 mm, the casting speed It can be seen that the effect of electromagnetic stirring can be obtained in continuous casting at 3.5 m / min or less. The value of "3.5 m / min" of this casting speed corresponds to the maximum casting speed possible in terms of operation and equipment in a general continuous casting machine.

ここで、上述したように、一例として、鋳造速度が1.6m/minを超えるような高速鋳造においても従来のより遅い鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等の鋳片3の品質を確保することを目標とする場合について考える。鋳造速度が1.6m/minを超える場合に、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るためには、図9から、電磁撹拌コア152の高さH1を少なくとも約150mm以上にしなければならないことが分かる。 Here, as described above, as an example, even in high-speed casting in which the casting speed exceeds 1.6 m / min, the quality of the slab 3 equivalent to that in the case of continuous casting at a slower casting speed than the conventional one is ensured. Consider the case where the goal is to do. In order to obtain the effect of electromagnetic agitation even if the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm when the casting speed exceeds 1.6 m / min, from FIG. 9, the height H1 of the electromagnetic agitation core 152 is at least about 150 mm. It turns out that we have to do the above.

以上検討した結果から、本実施形態では、例えば、比較的高速である鋳造速度1.6m/minを超える連続鋳造において、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果が得られるように、電磁撹拌コア152の高さH1が約150mm以上になるように、当該電磁撹拌コア152を構成する。 From the results of the above examination, in the present embodiment, for example, in continuous casting at a relatively high speed of more than 1.6 m / min, the effect of electromagnetic stirring can be obtained even if the thickness of the solidified shell 3a is 5 mm. In addition, the electromagnetic stirring core 152 is configured so that the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 is about 150 mm or more.

電磁ブレーキコア162の高さH2については、上述したように、当該高さH2が大きいほど電磁ブレーキ装置160の性能は高い。従って、上記数式(12)から、H1+H2=500mmである場合において、上記の電磁撹拌コア152の高さH1の範囲に対応するH2の範囲を求めればよい。すなわち、電磁ブレーキコア162の高さH2は、約350mmとなる。 As for the height H2 of the electromagnetic brake core 162, as described above, the larger the height H2, the higher the performance of the electromagnetic brake device 160. Therefore, from the above mathematical formula (12), when H1 + H2 = 500 mm, the range of H2 corresponding to the range of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 may be obtained. That is, the height H2 of the electromagnetic brake core 162 is about 350 mm.

これらの電磁撹拌コア152の高さH1及び電磁ブレーキコア162の高さH2の値から、本実施形態におけるコア高さ割合H1/H2は、例えば、下記数式(14)となる。 From the values of the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162, the core height ratio H1 / H2 in the present embodiment is, for example, the following mathematical formula (14).

Figure 0007031517000014
Figure 0007031517000014

まとめると、本実施形態において、例えば、鋳造速度1.6m/minを超える場合であっても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とする場合には、電磁撹拌コア152の高さH1と電磁ブレーキコア162の高さH2が、上記数式(14)を満たすように、当該電磁撹拌コア152及び当該電磁ブレーキコア162が構成される。 In summary, in the present embodiment, for example, even when the casting speed exceeds 1.6 m / min, the quality of the slab 3 equal to or higher than that in the case of continuous casting at a lower casting speed than the conventional one is ensured. When the target is to be achieved, the electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 are arranged so that the height H1 of the electromagnetic stirring core 152 and the height H2 of the electromagnetic brake core 162 satisfy the above equation (14). It is composed.

なお、コア高さ割合H1/H2の好ましい上限値は、電磁ブレーキコア162の高さH2が取り得る最小値によって規定され得る。電磁ブレーキコア162の高さH2が小さくなるほどコア高さ割合H1/H2は大きくなるが、電磁ブレーキコア162の高さH2が小さ過ぎれば、電磁ブレーキが有効に機能せず、電磁ブレーキによる鋳片3の内質向上の効果が得られ難くなるからである。電磁ブレーキの効果が十分に発揮され得る電磁ブレーキコア162の高さH2の最小値は、鋳片サイズや品種、鋳造速度等の鋳造条件に応じて異なる。従って、電磁ブレーキコア162の高さH2の最小値、すなわちコア高さ割合H1/H2の上限値は、例えば実機試験、又は実際の操業での鋳造条件を模擬した数値解析シミュレーション等に基づいて規定され得る。 The preferable upper limit value of the core height ratio H1 / H2 can be defined by the minimum value that the height H2 of the electromagnetic brake core 162 can take. The smaller the height H2 of the electromagnetic brake core 162, the larger the core height ratio H1 / H2. However, if the height H2 of the electromagnetic brake core 162 is too small, the electromagnetic brake does not function effectively and the slab by the electromagnetic brake is used. This is because it becomes difficult to obtain the effect of improving the internal quality of 3. The minimum value of the height H2 of the electromagnetic brake core 162 in which the effect of the electromagnetic brake can be fully exerted differs depending on the casting conditions such as the slab size, the type, and the casting speed. Therefore, the minimum value of the height H2 of the electromagnetic brake core 162, that is, the upper limit of the core height ratio H1 / H2 is defined based on, for example, an actual machine test or a numerical analysis simulation simulating casting conditions in actual operation. Can be done.

以上、電磁力発生装置170における、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の適切な高さ、並びに電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160のZ軸方向における適切な設置位置について説明した。なお、以上の説明では、上記数式(14)に示す関係性を得る際に、上記数式(12)からH1+H2=500mmとして、これらの関係性を得ていた。ただし、本実施形態はかかる例に限定されない。上述したように、装置の性能をより発揮するためにはH1+H2はできるだけ大きい方が好ましいため、上記の例ではH1+H2=500mmとしていた。一方、例えば水箱130、140、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160を設置する際の作業性等を考慮して、Z軸方向においてこれら部材の間に隙間が存在した方が好ましい場合も考えられる。このように作業性等の他の要素をより重視する場合には、必ずしもH1+H2=500mmでなくてもよく、例えばH1+H2=450mm等、H1+H2を500mmよりも小さい値として、コア高さ割合H1/H2を設定してもよい。 The appropriate heights of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the electromagnetic force generator 170, and the appropriate installation positions of the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160 in the Z-axis direction have been described above. In the above description, when the relationship shown in the above formula (14) is obtained, these relationships are obtained by setting H1 + H2 = 500 mm from the above formula (12). However, this embodiment is not limited to such an example. As described above, in order to further exhibit the performance of the device, it is preferable that H1 + H2 is as large as possible. Therefore, in the above example, H1 + H2 = 500 mm. On the other hand, for example, in consideration of workability when installing the water boxes 130 and 140, the electromagnetic agitator 150 and the electromagnetic brake device 160, it may be preferable that there is a gap between these members in the Z-axis direction. .. When other factors such as workability are more important, the core height ratio H1 / H2 does not necessarily have to be H1 + H2 = 500 mm, and H1 + H2 is set to a value smaller than 500 mm, for example, H1 + H2 = 450 mm. May be set.

また、以上の説明では、鋳造速度が1.6m/minを超える場合に、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るための条件として、図9から、電磁撹拌コア152の高さH1の最小値約150mmを求め、このときのコア高さ割合H1/H2の値である0.43を、当該コア高さ割合H1/H2の下限値としていた。ただし、本実施形態はかかる例に限定されない。目標とする鋳造速度がより速く設定される場合には、コア高さ割合H1/H2の下限値も変化し得る。つまり、実際の操業において目標とする鋳造速度において、凝固シェル3aの厚みが研削工程で除去される厚みに対応する所定の厚みになっても電磁撹拌の効果が得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の最小値を図9かから求め、そのH1の値に対応するコア高さ割合H1/H2を、コア高さ割合H1/H2の下限値とすればよい。 Further, in the above description, when the casting speed exceeds 1.6 m / min, the electromagnetic agitation core 152 is shown in FIG. 9 as a condition for obtaining the effect of the electromagnetic agitation even if the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm. The minimum value of the height H1 of about 150 mm was obtained, and 0.43, which is the value of the core height ratio H1 / H2 at this time, was set as the lower limit value of the core height ratio H1 / H2. However, this embodiment is not limited to such an example. If the target casting speed is set faster, the lower limit of the core height ratio H1 / H2 may also change. That is, in the electromagnetic stirring core 152, the effect of electromagnetic stirring can be obtained even if the thickness of the solidified shell 3a becomes a predetermined thickness corresponding to the thickness removed in the grinding process at the casting speed targeted in the actual operation. The minimum value of the height H1 may be obtained from FIG. 9, and the core height ratio H1 / H2 corresponding to the value of H1 may be set as the lower limit value of the core height ratio H1 / H2.

一例として、作業性等を考慮してH1+H2=450mmとし、より速い鋳造速度2.0m/minにおいても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とした場合における、コア高さ割合H1/H2の条件を求めてみる。まず、図9かから、鋳造速度が2.0m/min以上である場合に、例えば凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果を得るための条件を求める。図9かを参照すると、鋳造速度が2.0m/minのときには、溶鋼湯面からの距離が約175mmの位置で、凝固シェルの厚みが5mmになる。従って、マージンを考慮すれば、凝固シェル3aの厚みが5mmになっても電磁撹拌の効果が得られるような電磁撹拌コア152の高さH1の最小値は、200mm程度と求められる。このとき、H1+H2=450mmから、H2=250mmとなるため、コア高さ割合H1/H2に求められる条件は、下記数式(15)で表される。 As an example, in consideration of workability and the like, H1 + H2 = 450 mm, and even at a faster casting speed of 2.0 m / min, the quality of the slab 3 equal to or higher than that in the case of continuous casting at a lower casting speed than the conventional one is achieved. Let's find the condition of the core height ratio H1 / H2 when the goal is to secure it. First, from FIG. 9, when the casting speed is 2.0 m / min or more, the conditions for obtaining the effect of electromagnetic stirring even if the thickness of the solidified shell 3a becomes 5 mm are obtained. Referring to FIG. 9, when the casting speed is 2.0 m / min, the thickness of the solidified shell is 5 mm at a position of about 175 mm from the molten steel surface. Therefore, considering the margin, the minimum value of the height H1 of the electromagnetic agitation core 152 so that the effect of the electromagnetic agitation can be obtained even when the thickness of the solidified shell 3a is 5 mm is required to be about 200 mm. At this time, since H1 + H2 = 450 mm and H2 = 250 mm, the conditions required for the core height ratio H1 / H2 are expressed by the following mathematical formula (15).

Figure 0007031517000015
Figure 0007031517000015

つまり、本実施形態において、例えば、鋳造速度2.0m/minにおいても従来のより低速の鋳造速度で連続鋳造を行った場合と同等以上の鋳片3の品質を確保することを目標とする場合には、少なくとも上記数式(15)を満たすように、電磁撹拌コア152及び電磁ブレーキコア162を構成すればよい。なお、コア高さ割合H1/H2の上限値については、上述したように、実機試験、又は実際の操業での鋳造条件を模擬した数値解析シミュレーション等に基づいて規定すればよい。 That is, in the present embodiment, for example, when the goal is to ensure the quality of the slab 3 equal to or higher than that in the case of continuous casting at a lower casting speed than the conventional one even at a casting speed of 2.0 m / min. The electromagnetic stirring core 152 and the electromagnetic brake core 162 may be configured so as to satisfy at least the above equation (15). As described above, the upper limit of the core height ratio H1 / H2 may be specified based on an actual machine test, a numerical analysis simulation simulating casting conditions in an actual operation, or the like.

このように、本実施形態では、鋳造速度を増加させた場合であっても従来のより低速での連続鋳造と同等以上の鋳片の品質(表面品質及び内質)を確保することが可能なコア高さ割合H1/H2の範囲は、その目標とする鋳造速度の具体的な値、及びH1+H2の具体的な値に応じて、変化し得る。従って、コア高さ割合H1/H2の適切な範囲を設定する際には、実際の操業時の鋳造条件や、連続鋳造機1の構成等を考慮して、目標とする鋳造速度、及びH1+H2の値を適宜設定し、そのときのコア高さ割合H1/H2の適切な範囲を、以上説明した方法によって適宜求めればよい。 As described above, in the present embodiment, even when the casting speed is increased, it is possible to secure the quality (surface quality and internal quality) of the slab equal to or higher than that of the conventional continuous casting at a lower speed. The range of the core height ratio H1 / H2 can vary depending on the specific value of the target casting speed and the specific value of H1 + H2. Therefore, when setting an appropriate range of the core height ratio H1 / H2, the target casting speed and H1 + H2 are set in consideration of the casting conditions at the time of actual operation, the configuration of the continuous casting machine 1, and the like. The value may be appropriately set, and an appropriate range of the core height ratio H1 / H2 at that time may be appropriately obtained by the method described above.

以上説明した本実施形態に係る連続鋳造方法による鋳片3の品質向上効果について確認するために行った実機試験1及び実機試験2の結果について説明する。各実機試験では、上述した本実施形態に係る電磁力発生装置170と同様の構成を有する電磁力発生装置を実際に操業に用いている連続鋳造機(図1に示す連続鋳造機1と同様の構成を有するもの)に設置し、各種鋳造条件を様々に変更しながら連続鋳造を行った。そして、鋳造後に得られた鋳片3について、表面品質及び内質を目視及び超音波探傷検査によってそれぞれ調査した。 The results of the actual machine test 1 and the actual machine test 2 conducted to confirm the quality improvement effect of the slab 3 by the continuous casting method according to the present embodiment described above will be described. In each actual machine test, a continuous casting machine (similar to the continuous casting machine 1 shown in FIG. 1) in which an electromagnetic force generator having the same configuration as the electromagnetic force generator 170 according to the above-described embodiment is actually used for operation. It was installed in a structure), and continuous casting was performed while changing various casting conditions. Then, the surface quality and the internal quality of the slab 3 obtained after casting were inspected visually and by ultrasonic flaw detection, respectively.

[実機試験1]
まず、実機試験1では、電磁ブレーキ装置160により発生させる磁界の磁束密度(電磁ブレーキの磁束密度)の大きさの適切な範囲を調査するために、鋳造条件のうち、鋳型幅、鋳造速度、電磁ブレーキの磁束密度、溶鋼湯面に対する浸漬ノズル6の底面の深さ、及びスループット(具体的には、浸漬ノズル6の一対の吐出孔61から吐出される溶鋼2の流量の合計値)を様々に変更しながら連続鋳造を行った。主な鋳造条件は、以下の通りである。なお、溶鋼湯面に対するティース部164の上端の深さ、及び溶鋼湯面に対する浸漬ノズル6の底面の深さは、それぞれティース部164の上端及び浸漬ノズル6の底面のY’座標に相当する。
[Actual machine test 1]
First, in the actual machine test 1, in order to investigate an appropriate range of the magnitude of the magnetic flux density of the magnetic field generated by the electromagnetic brake device 160 (magnetic flux density of the electromagnetic brake), among the casting conditions, the mold width, the casting speed, and the electromagnetic wave are used. The magnetic flux density of the brake, the depth of the bottom surface of the immersion nozzle 6 with respect to the molten steel surface, and the throughput (specifically, the total value of the flow rates of the molten steel 2 discharged from the pair of discharge holes 61 of the immersion nozzle 6) are various. Continuous casting was performed while changing. The main casting conditions are as follows. The depth of the upper end of the teeth portion 164 with respect to the molten steel surface and the depth of the bottom surface of the immersion nozzle 6 with respect to the molten steel surface correspond to the Y'coordinates of the upper end of the teeth portion 164 and the bottom surface of the immersion nozzle 6, respectively.

(鋳片)
鋳片サイズ(鋳型のサイズ):幅1050mm~1630mm、厚み250mm
鋳造速度:0.8m/min~2.6m/min
(電磁撹拌装置)
電磁撹拌コアのサイズ:幅(W1)1928mm、高さ(H1)250mm
コイルに印加する交流電流:680A、1.5Hz
(電磁ブレーキ装置)
溶鋼湯面に対するティース部の上端の深さ:-516mm
ティース部のサイズ:幅(W2)550mm、高さ(H2)200mm
ティース部間の距離(W3):370mm
電磁ブレーキの磁束密度:0T~0.48T
(浸漬ノズル)
浸漬ノズルのサイズ:外径φ152mm、内径φ87mm
溶鋼湯面に対する浸漬ノズルの底面の深さ(底面深さ):-390mm~-320mm
吐出孔の下部のX’軸方向に対する傾斜角(α):45°
スループット:1.81ton/min~6.60ton/min
(Cast)
Cast size (mold size): width 1050 mm to 1630 mm, thickness 250 mm
Casting speed: 0.8m / min to 2.6m / min
(Electromagnetic agitator)
Electromagnetic stirring core size: width (W1) 1928 mm, height (H1) 250 mm
Alternating current applied to the coil: 680A, 1.5Hz
(Electromagnetic brake device)
Depth of the upper end of the tooth part with respect to the molten steel surface: -516 mm
Size of teeth: width (W2) 550 mm, height (H2) 200 mm
Distance between teeth (W3): 370 mm
Magnetic flux density of electromagnetic brake: 0T to 0.48T
(Immersion nozzle)
Immersion nozzle size: outer diameter φ152 mm, inner diameter φ87 mm
Depth of the bottom surface of the dipping nozzle with respect to the molten steel surface (bottom depth): -390 mm to -320 mm
Tilt angle (α) with respect to the X'axis direction at the bottom of the discharge hole: 45 °
Throughput: 1.81 ton / min to 6.60 ton / min

なお、実機試験1では、溶鋼湯面に対する浸漬ノズル6の底面の深さ(底面深さ)が様々に変更されることによって、式(10)により表される値h1(=y3-y1)は-158mm~-88mmの範囲で変更され、式(9)により表される値h2(=y4-y2)は17mm~87mmの範囲で変更された。 In the actual machine test 1, the value h1 (= y3-y1) represented by the equation (10) is obtained by variously changing the depth (bottom depth) of the bottom surface of the immersion nozzle 6 with respect to the molten steel surface. It was changed in the range of -158 mm to -88 mm, and the value h2 (= y4-y2) represented by the formula (9) was changed in the range of 17 mm to 87 mm.

実機試験1の結果を図10に示す。図10はスループットP(ton/min)及び電磁ブレーキの磁束密度Q(T)の組み合わせの各々についての鋳片3の品質の評価結果を示す図である。図10では、鋳片の表面品質について、欠陥がほぼ発見されず又は欠陥は発見されたものの手入れが不要なレベルであり、且つ、鋳片の内質について、超音波探傷検査による大型の介在物(直径0.4mm程度)のスラブ1枚に対しての検出数が20個未満であった場合には「○」を、鋳片の表面品質について、欠陥が発見され手入れが必要である場合、又は、鋳片の内質について、大型の介在物のスラブ1枚に対しての検出数が20個以上であった場合には「×」を付すことにより表現している。 The result of the actual machine test 1 is shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing the evaluation results of the quality of the slab 3 for each combination of the throughput P (ton / min) and the magnetic flux density Q (T) of the electromagnetic brake. In FIG. 10, the surface quality of the slab is at a level where almost no defects are found or defects are found but maintenance is not required, and the internal quality of the slab is a large inclusion by ultrasonic flaw detection inspection. If the number of detections per slab (diameter of about 0.4 mm) is less than 20, "○" is displayed. If a defect is found in the surface quality of the slab and maintenance is required, maintenance is required. Alternatively, the internal quality of the slab is expressed by adding an "x" when the number of detected pieces per slab of a large inclusion is 20 or more.

図10を参照すると、スループットPと磁束密度Qの関係が下記式(16)により表される関係を満たす場合に鋳片3の品質の評価結果が「○」となり、下記式(16)により表される関係を満たさない場合に鋳片3の品質の評価結果が「×」となることが確認された。 Referring to FIG. 10, when the relationship between the throughput P and the magnetic flux density Q satisfies the relationship expressed by the following formula (16), the evaluation result of the quality of the slab 3 becomes “◯”, which is shown by the following formula (16). It was confirmed that the quality evaluation result of the slab 3 was "x" when the relationship was not satisfied.

Figure 0007031517000016
Figure 0007031517000016

これは、スループットPに対する磁束密度Qの相対的な大きさが溶鋼2の吐出流の跳ね上がり挙動に対して以下のように影響を与えることによるものと考えられる。スループットPに対する磁束密度Qの相対的な大きさが過剰に大きい場合(具体的には、Q≧0.06P+0.12となる場合)、電磁ブレーキ装置160により跳ね上げられた吐出流の流速が過剰に大きくなりやすくなり、さらに電磁撹拌により撹拌されにくい浸漬ノズル6の近傍へ向けて吐出流が上昇しやすくなる。それにより、鋳型110上部における電磁撹拌による旋回流の形成が阻害され、電磁撹拌による鋳片3の表面品質の向上の効果が好適に得られにくくなる。一方、スループットPに対する磁束密度Qの相対的な大きさが過剰に小さい場合(具体的には、Q≦0.06P-0.07となる場合)、吐出流が電磁ブレーキ装置160により跳ね上げられずに下降しやすくなる。それにより、電磁ブレーキによる鋳片の内質向上の効果が好適に得られにくくなる。 It is considered that this is because the relative magnitude of the magnetic flux density Q with respect to the throughput P affects the jumping behavior of the discharge flow of the molten steel 2 as follows. When the relative magnitude of the magnetic flux density Q with respect to the throughput P is excessively large (specifically, when Q ≧ 0.06P + 0.12), the flow velocity of the discharge flow bounced up by the electromagnetic braking device 160 is excessive. Further, the discharge flow tends to increase toward the vicinity of the immersion nozzle 6 which is difficult to be agitated by electromagnetic stirring. As a result, the formation of a swirling flow by electromagnetic agitation is hindered in the upper part of the mold 110, and it becomes difficult to suitably obtain the effect of improving the surface quality of the slab 3 by electromagnetic agitation. On the other hand, when the relative magnitude of the magnetic flux density Q with respect to the throughput P is excessively small (specifically, when Q≤0.06P-0.07), the discharge flow is bounced up by the electromagnetic brake device 160. It becomes easy to descend without. As a result, it becomes difficult to suitably obtain the effect of improving the internal quality of the slab by the electromagnetic brake.

以上のように、実機試験1によれば、スループットPと磁束密度Qの関係が式(16)により表される関係を満たした上で連続鋳造を行うことが好ましいことが確認された。 As described above, according to the actual machine test 1, it was confirmed that it is preferable to perform continuous casting after satisfying the relationship expressed by the equation (16) between the throughput P and the magnetic flux density Q.

[実機試験2]
次に、実機試験2では、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が鋳片3の品質に与える影響を調査するために、鋳造条件のうち、鋳型幅、鋳造速度、電磁ブレーキの磁束密度、溶鋼湯面から浸漬ノズル6の底面までの深さ、吐出孔61の下部のX’軸方向に対する傾斜角α及びスループットを様々に変更しながら連続鋳造を行った。主な鋳造条件は、以下の通りである。なお、溶鋼湯面に対するティース部164の上端の深さ、及び溶鋼湯面に対する浸漬ノズル6の底面の深さは、それぞれティース部164の上端及び浸漬ノズル6の底面のY’座標に相当する。
[Actual machine test 2]
Next, in the actual machine test 2, in order to investigate the influence of the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 on the quality of the slab 3, among the casting conditions, the mold width and the casting speed are used. Continuous casting was performed while variously changing the magnetic flux density of the electromagnetic brake, the depth from the molten steel surface to the bottom surface of the immersion nozzle 6, the inclination angle α of the lower part of the discharge hole 61 in the X'axis direction, and the throughput. The main casting conditions are as follows. The depth of the upper end of the teeth portion 164 with respect to the molten steel surface and the depth of the bottom surface of the immersion nozzle 6 with respect to the molten steel surface correspond to the Y'coordinates of the upper end of the teeth portion 164 and the bottom surface of the immersion nozzle 6, respectively.

(鋳片)
鋳片サイズ(鋳型のサイズ):幅1290mm又は1650mm、厚み250mm
鋳造速度:1.0m/min~2.6m/min
(電磁撹拌装置)
電磁撹拌コアのサイズ:幅(W1)1928mm、高さ(H1)250mm
コイルに印加する交流電流:680A、1.5Hz
(電磁ブレーキ装置)
溶鋼湯面に対するティース部の上端の深さ:-516mm
ティース部のサイズ:幅(W2)550mm、高さ(H2)200mm
ティース部間の距離(W3):370mm
電磁ブレーキの磁束密度:0.15T~0.45T
(浸漬ノズル)
浸漬ノズルのサイズ:外径φ152mm、内径φ87mm
溶鋼湯面に対する浸漬ノズルの底面の深さ(底面深さ):-420mm~-320mm
吐出孔の下部のX’軸方向に対する傾斜角(α):35°~45°
スループット:2.26ton/min~6.93ton/min
(Cast)
Shard size (mold size): width 1290 mm or 1650 mm, thickness 250 mm
Casting speed: 1.0 m / min to 2.6 m / min
(Electromagnetic agitator)
Electromagnetic stirring core size: width (W1) 1928 mm, height (H1) 250 mm
Alternating current applied to the coil: 680A, 1.5Hz
(Electromagnetic brake device)
Depth of the upper end of the tooth part with respect to the molten steel surface: -516 mm
Size of teeth: width (W2) 550 mm, height (H2) 200 mm
Distance between teeth (W3): 370 mm
Magnetic flux density of electromagnetic brake: 0.15T to 0.45T
(Immersion nozzle)
Immersion nozzle size: outer diameter φ152 mm, inner diameter φ87 mm
Depth of the bottom surface of the dipping nozzle with respect to the molten steel surface (bottom depth): -420 mm to -320 mm
Tilt angle (α) of the lower part of the discharge hole with respect to the X'axis direction: 35 ° to 45 °
Throughput: 2.26 ton / min to 6.93 ton / min

実機試験2では、スループットPと磁束密度Qの関係が式(16)により表される関係を満たすように鋳造条件を設定した。また、実機試験2では、溶鋼湯面に対する浸漬ノズル6の底面の深さ(底面深さ)が様々に変更されることによって、吐出孔61によって浸漬ノズル6の内周面に形成された開口部の下端部P0のX’座標x0及びY’座標y0が様々に変更された。また、それに伴い、式(10)により表される値h1(=y3-y1)及び式(9)により表される値h2(=y4-y2)が様々に変更された。なお、鋳型設備10は、鋳型長辺方向(すなわち、X軸方向)において、浸漬ノズル6の中心軸に対して対称な構成を有するため、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、各鋳造条件についてのx0、y0、α、h1及びh2の値は共通する。 In the actual machine test 2, the casting conditions were set so that the relationship between the throughput P and the magnetic flux density Q satisfied the relationship expressed by the equation (16). Further, in the actual machine test 2, the depth (bottom depth) of the bottom surface of the immersion nozzle 6 with respect to the molten steel surface is variously changed, so that the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle 6 by the discharge hole 61. The X'coordinate x0 and Y'coordinate y0 of the lower end P0 of the above have been changed in various ways. In addition, the value h1 (= y3-y1) represented by the formula (10) and the value h2 (= y4-y2) represented by the formula (9) have been variously changed accordingly. Since the mold equipment 10 has a configuration symmetrical with respect to the central axis of the immersion nozzle 6 in the mold long side direction (that is, the X-axis direction), each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the mold long side direction. In, the values of x0, y0, α, h1 and h2 for each casting condition are common.

実機試験2の結果を表1、表2及び図11に示す。表1では、鋳型幅が1290mmである鋳造条件の各々についての鋳片3の品質の評価結果が示されている。表2では、鋳型幅が1650mmである鋳造条件の各々についての鋳片3の品質の評価結果が示されている。表1及び表2では、鋳片の表面品質について、目視により欠陥がほぼ発見されなかった場合には「○」を、欠陥は発見されたものの手入れが不要なレベルであった場合には「△」を、欠陥が発見され手入れが必要であった場合には「×」を付すことにより表現している。また、表1及び表2では、鋳片の内質について、超音波探傷検査により大型の介在物(直径0.4mm程度)が全く検出されなかった場合には「○」を、スラブ1枚に対して検出数が20個未満であった場合には「△」を、スラブ1枚に対して検出数が20個以上であった場合には「×」を付すことにより表現している。 The results of the actual machine test 2 are shown in Table 1, Table 2 and FIG. Table 1 shows the evaluation results of the quality of the slab 3 for each of the casting conditions in which the mold width is 1290 mm. Table 2 shows the evaluation results of the quality of the slab 3 for each of the casting conditions in which the mold width is 1650 mm. In Tables 1 and 2, regarding the surface quality of the slab, "○" is given when almost no defects are found by visual inspection, and "△" is given when defects are found but maintenance is not required. Is expressed by adding an "x" when a defect is found and maintenance is required. Further, in Tables 1 and 2, when no large inclusions (diameter of about 0.4 mm) are detected by ultrasonic flaw detection inspection on the internal quality of the slab, "○" is added to one slab. On the other hand, when the number of detections is less than 20, "Δ" is added, and when the number of detections is 20 or more for one slab, "x" is added.

図11は、値h1及び値h2の組み合わせの各々についての鋳片3の品質の評価結果を示す図である。具体的には、図11は、表1及び表2に示される種々の鋳造条件について、値h1及び値h2の組み合わせに着目し、h1-h2平面上に鋳片3の品質の評価結果と対応する印をプロットしたものである。図11では、鋳片3の表面品質の評価結果が「○」であり内質の評価結果が「○」であった場合に「○」を、鋳片3の表面品質の評価結果が「△」であり内質の評価結果が「○」であった場合に「△」を、鋳片3の表面品質の評価結果が「○」であり内質の評価結果が「△」であった場合に「□」を、鋳片3の表面品質の評価結果が「×」であった場合に「×」を、鋳片3の内質の評価結果が「×」であった場合に「*」を付すことにより表現している。 FIG. 11 is a diagram showing the evaluation results of the quality of the slab 3 for each of the combinations of the values h1 and the value h2. Specifically, FIG. 11 focuses on the combination of the values h1 and h2 for the various casting conditions shown in Tables 1 and 2, and corresponds to the evaluation result of the quality of the slab 3 on the h1-h2 plane. It is a plot of the marks to be used. In FIG. 11, when the evaluation result of the surface quality of the slab 3 is “○” and the evaluation result of the internal quality is “○”, “○” is displayed, and the evaluation result of the surface quality of the slab 3 is “Δ”. When the evaluation result of the internal quality is "○", "△" is displayed, and when the evaluation result of the surface quality of the slab 3 is "○" and the evaluation result of the internal quality is "△". "□", "×" when the evaluation result of the surface quality of the slab 3 is "x", and "*" when the evaluation result of the internal quality of the slab 3 is "x". It is expressed by adding.

Figure 0007031517000017
Figure 0007031517000017

Figure 0007031517000018
Figure 0007031517000018

表1、表2及び図11を参照すると、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(1)及び式(2)により表される関係を満たす場合、鋳片3の表面品質及び内質の評価結果のいずれもが少なくとも「△」となることが確認された。一方、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が上記の関係を満たさない場合、鋳片3の表面品質及び内質の評価結果の少なくとも一方が「×」となることが確認された。ゆえに、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(1)及び式(2)により表される関係を満たした上で連続鋳造を行うことによって、鋳片3の品質をより向上させることができることが確認された。 Referring to Table 1, Table 2 and FIG. 11, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is set in the equation (1) and on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. It was confirmed that both the evaluation results of the surface quality and the internal quality of the slab 3 were at least "Δ" when the relationship represented by the formula (2) was satisfied. On the other hand, when the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 does not satisfy the above relationship, at least one of the evaluation results of the surface quality and the internal quality of the slab 3 may be "x". confirmed. Therefore, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold is expressed by the equations (1) and (2). It was confirmed that the quality of the slab 3 can be further improved by performing continuous casting after filling.

また、表1、表2及び図11を参照すると、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(3)及び式(4)により表される関係を満たす場合、鋳片3の表面品質の評価結果は少なくとも「△」であるものの内質の評価結果が「○」となることが確認された。ゆえに、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(3)及び式(4)により表される関係を満たした上で連続鋳造を行うことによって、鋳片3の品質をより向上させる効果をより効果的に奏することができることが確認された。 Further, referring to Table 1, Table 2 and FIG. 11, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is set in the equation (3) on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. ) And the relationship expressed by the formula (4), it was confirmed that the evaluation result of the surface quality of the slab 3 was at least "Δ", but the evaluation result of the internal quality was "◯". Therefore, on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is expressed by the equations (3) and (4). It was confirmed that the effect of further improving the quality of the slab 3 can be more effectively achieved by performing continuous casting after filling.

また、表1、表2及び図11を参照すると、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160とのティース部164の位置関係が式(5)及び式(6)により表される関係を満たす場合、鋳片3の表面品質及び内質の評価結果のいずれもが「○」となることが確認された。ゆえに、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(5)及び式(6)により表される関係を満たした上で連続鋳造を行うことによって、鋳片3の品質をより一層向上させる効果をより効果的に奏することができることが確認された。 Further, referring to Table 1, Table 2 and FIG. 11, the positional relationship of the teeth portion 164 between the immersion nozzle 6 and the electromagnetic brake device 160 on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold is the equation (5). ) And the relationship expressed by the formula (6), it was confirmed that both the evaluation results of the surface quality and the internal quality of the slab 3 were “◯”. Therefore, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold is expressed by the equations (5) and (6). It was confirmed that the effect of further improving the quality of the slab 3 can be more effectively achieved by performing continuous casting after filling.

<3.まとめ>
以上説明したように、本実施形態に係る連続鋳造方法では、電磁撹拌装置150によって鋳型110内の溶鋼2に対して水平面内において旋回流を発生させるような電磁力を付与するとともに、電磁撹拌装置150よりも下方に設置される電磁ブレーキ装置160によって鋳型110内への浸漬ノズル6からの溶鋼2の吐出流に対して当該吐出流を制動する方向の電磁力を付与しながら連続鋳造を行う。具体的には、電磁ブレーキ装置160のティース部164に巻回されるコイル163に対して直流電流を印加することにより磁界を発生させることによって、吐出流に対して吐出流を制動する方向の電磁力を付与する。また、鋳型長辺方向における浸漬ノズル6の中心軸の各側において、浸漬ノズル6と電磁ブレーキ装置160のティース部164との位置関係が式(1)及び式(2)により与えられる。それにより、ブレイクアウトの発生が抑制されつつ、電磁撹拌装置150及び電磁ブレーキ装置160の両装置の長所が得られるように、吐出流の跳ね上げ挙動を適正化することができる。ゆえに、鋳片3の品質をより向上させることができる。
<3. Summary>
As described above, in the continuous casting method according to the present embodiment, the electromagnetic stirring device 150 applies an electromagnetic force such as to generate a swirling flow in the horizontal plane to the molten steel 2 in the mold 110, and the electromagnetic stirring device. Continuous casting is performed while applying an electromagnetic force in a direction for braking the discharge flow of the molten steel 2 from the immersion nozzle 6 into the mold 110 by an electromagnetic brake device 160 installed below the 150. Specifically, the electromagnetic force in the direction of braking the discharge flow with respect to the discharge flow by generating a magnetic field by applying a direct current to the coil 163 wound around the teeth portion 164 of the electromagnetic brake device 160. Give power. Further, the positional relationship between the immersion nozzle 6 and the tooth portion 164 of the electromagnetic brake device 160 is given by the equations (1) and (2) on each side of the central axis of the immersion nozzle 6 in the long side direction of the mold. As a result, it is possible to optimize the flip-up behavior of the discharge flow so that the advantages of both the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic braking device 160 can be obtained while suppressing the occurrence of breakout. Therefore, the quality of the slab 3 can be further improved.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or applications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.

1 連続鋳造機
2 溶鋼
3 鋳片
3a 凝固シェル
3b 未凝固部
4 取鍋
5 タンディッシュ
6 浸漬ノズル
10 鋳型設備
61 吐出孔
110 鋳型
111 長辺鋳型板
112 短辺鋳型板
121、122、123 バックアッププレート
130 上部水箱
140 下部水箱
150 電磁撹拌装置
151 ケース
152 電磁撹拌コア
153 コイル
160 電磁ブレーキ装置
161 ケース
162 電磁ブレーキコア
163 コイル
164 ティース部
165 連結部
170 電磁力発生装置
1 Continuous casting machine 2 Molten steel 3 Shards 3a Solidification shell 3b Unsolidified part 4 Ladle 5 Tandish 6 Immersion nozzle 10 Mold equipment 61 Discharge hole 110 Mold 111 Long side mold plate 112 Short side mold plate 121, 122, 123 Backup plate 130 Upper water box 140 Lower water box 150 Electromagnetic stirring device 151 Case 152 Electromagnetic stirring core 153 Coil 160 Electromagnetic brake device 161 Case 162 Electromagnetic brake core 163 Coil 164 Teeth part 165 Connection part 170 Electromagnetic force generator

Claims (3)

電磁撹拌装置によって鋳型内の溶融金属に対して水平面内において旋回流を発生させるような電磁力を付与するとともに、前記電磁撹拌装置よりも下方に設置される電磁ブレーキ装置によって前記鋳型内への浸漬ノズルからの前記溶融金属の吐出流に対して前記吐出流を制動する方向の電磁力を付与しながら連続鋳造を行う連続鋳造方法であって、
前記浸漬ノズルには、前記鋳型の鋳型長辺方向における両側に前記溶融金属の吐出孔が一対設けられ、
前記電磁ブレーキ装置は、前記鋳型における一対の長辺鋳型板の各々の外側面にそれぞれ設置され、且つ、前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの両側に前記長辺鋳型板と対向して一対設けられるティース部を備える鉄芯と、前記ティース部の各々に巻回されるコイルと、を備え、
前記電磁ブレーキ装置の前記コイルに対して直流電流を印加することにより磁界を発生させることによって、前記吐出流に対して前記吐出流を制動する方向の電磁力を付与し、
前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記鋳型長辺方向に沿って前記浸漬ノズルから前記鋳型の短辺鋳型板へ向かう方向を第1方向の正方向とし鉛直上向きの方向を第2方向の正方向とした場合に、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(1)及び下記式(2)により与えられる、
連続鋳造方法。
Figure 0007031517000019
ただし、
x0:前記吐出孔によって前記浸漬ノズルの内周面に形成された開口部の下端部の前記第1方向における座標
y0:前記吐出孔によって前記浸漬ノズルの内周面に形成された開口部の下端部の前記第2方向における座標
x1:前記ティース部の中央部の前記第1方向における座標
y1:前記ティース部の中央部の前記第2方向における座標
x2:前記ティース部の前記浸漬ノズル側端部の上端部の前記第1方向における座標
y2:前記ティース部の前記浸漬ノズル側端部の上端部の前記第2方向における座標
α:前記吐出孔の下部の前記第1方向に対する傾斜角。
The electromagnetic agitator applies an electromagnetic force to the molten metal in the mold to generate a swirling flow in the horizontal plane, and the electromagnetic brake device installed below the electromagnetic agitator applies the electromagnetic force to the molten metal in the mold. A continuous casting method in which continuous casting is performed while applying an electromagnetic force in a direction for braking the discharged metal to the discharged flow of the molten metal from the nozzle.
The immersion nozzle is provided with a pair of molten metal discharge holes on both sides of the mold in the long side direction of the mold.
The electromagnetic brake device is installed on each outer surface of each pair of long-side mold plates in the mold, and is provided on both sides of the dipping nozzle in the mold long-side direction so as to face the long-side mold plate. An iron core having a tooth portion to be formed and a coil wound around each of the teeth portions are provided.
By generating a magnetic field by applying a direct current to the coil of the electromagnetic braking device, an electromagnetic force in a direction for braking the discharge flow is applied to the discharge flow.
On each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold, the direction from the immersion nozzle to the short side mold plate of the mold along the long side direction of the mold is the positive direction of the first direction and is vertically upward. When the direction is the positive direction of the second direction, the positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic braking device is given by the following equations (1) and (2).
Continuous casting method.
Figure 0007031517000019
However,
x0: Coordinates in the first direction of the lower end of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle by the discharge hole y0: The lower end of the opening formed on the inner peripheral surface of the immersion nozzle by the discharge hole. Coordinates x1 in the second direction of the portion 1: Coordinates in the first direction of the central portion of the teeth portion y1: Coordinates x2 of the central portion of the teeth portion in the second direction: The dipping nozzle side end portion of the teeth portion Coordinates y2 of the upper end portion in the first direction: Coordinates α in the second direction of the upper end portion of the immersion nozzle side end portion of the teeth portion: Inclinement angle of the lower portion of the discharge hole with respect to the first direction.
前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(3)及び下記式(4)により与えられる、
請求項1に記載の連続鋳造方法。
Figure 0007031517000020
The positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic brake device on each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold is given by the following equations (3) and (4).
The continuous casting method according to claim 1.
Figure 0007031517000020
前記鋳型長辺方向における前記浸漬ノズルの中心軸の各側において、前記浸漬ノズルと前記電磁ブレーキ装置の前記ティース部との位置関係は、下記式(5)及び下記式(6)により与えられる、
請求項2に記載の連続鋳造方法。
Figure 0007031517000021
The positional relationship between the immersion nozzle and the tooth portion of the electromagnetic brake device on each side of the central axis of the immersion nozzle in the long side direction of the mold is given by the following equations (5) and (6).
The continuous casting method according to claim 2.
Figure 0007031517000021
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