JPH0220349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造モールド内の溶融金属の撹
拌方法に関するものであり、出銑された溶融金属
は鋳造用ノズルを経て前記モールド内に供給され
る。本発明は、またこの方法を実施するための装
置に関するものである。

（従来の技術） 第１図及び第２図では、従来技術での連続鋳造
時のモールド内の溶湯金属の流れが示されてい
る。

また特公昭54―19377号公報には、溶融金属の
電磁撹拌方法と装置が開示されている。この従来
技術においては、鋳片の凝固過程で、溶融金属を
電磁撹拌する領域に隣接する領域において、溶融
金属の流動を電磁誘導により制止し、溶融金属を
外部の流動を遮断した撹拌領域内で流れが閉曲線
を描くように撹拌している。更に詳述すると、こ
の従来技術は、通常の交流電磁撹拌器の上側と下
側とに静止磁界を発生させる２つの装置を備えて
いる。これは、交流電磁撹拌器によつて撹拌され
る領域を、上側と下側に備えた静止磁界を発生さ
せる装置が発生する静止磁界によつて区分して、
この領域をそれ以外の領域からの影響から遮断す
ることを意図するものである。この従来技術にお
いて、上述した交流電磁撹拌器及び上側と下側の
静止磁界を発生させる装置はすべて、モールド内
の溶融金属に対して磁界を投射するように備えら
れているのではなくて、モールドの底から排出さ
れたスラブの内部の未凝固領域に投射するように
備えられている。

（発明が解決しようとする課題） 第１図及び第２図は従来技術におけるモールド
内の溶融金属の流れを示した図であり、鋳造ノズ
ル１１からモールド内に供給された溶融金属の大
部分（第１図で参照番号５及び第２図で参照番号
９で示す部分）は鋳造ストランドの未凝固領域に
深く進入し、結果としてスラグの一部は表面７に
浮上できずストランドの凝固内側面に付着する場
合があつた。

また従来の技術を含めて、従来の連続鋳造技術
においては、モールド内の溶融金属から、溶融金
属の表面にあまり熱が伝導されないという、よく
知られた現象が起つている。かような現象が生ず
ると、溶融金属の表面は凝固しやすくなつてく
る。そして、この表面の近くに存在していたスラ
グがモールドの銅製の壁とシエル、すなわち溶融
金属の凝固部分との間に捉えられる可能性が大と
なる。かくて、スラグを捉えたところのシエルの
厚さは必然的に薄くなつてしまい、モールドの底
からスラブが排出される時、その薄くなつたシエ
ルの部分が破壊されてしまう恐れが出てくる。鋳
造用ノズルも溶融金属を冷却させてしまう作用を
行なうから、上述したような凝固は、鋳造用ノズ
ルの近くの領域の表面において顕著に行なわれ
る。溶融金属の表面が波打ちながら凝固される場
合にモールドの壁とシエルとの間にスラグが捉え
られる可能性は大となる。

上述したことを第５図の説明図を用いて平易に
説明する。第５図のａにおいて、モールドの壁２
９ｂ内に溶融金属本体４１が入れられている状態
が部分的に原理図で示されている。溶融金属の表
面にはスラブ３１が浮いており、この表面の部分
３０ａは凝固してしまつている。そして、スラブ
部分４０が凝固された表面の部分３０ａの上に乗
つている（すなわち、浮いているのではない）。
この状態から連続鋳造が進行し、モールドの底か
らスラブが引き出されるに従つて、第５図のｂで
示したように、シエル３０とモールドの壁２９ｂ
との間にスラグ部分４０が捉えられる。従つて、
符号４２で示した部分のシエル３０の厚さが薄く
なつてしまう。連続鋳造がさらに進行すると、薄
くなつたシエル３０の部分４２のところが、モー
ルドの底から排出されるが、その時、第５図のｃ
で示すように部分４２の厚さが薄いところが破壊
されて、内側の未凝固金属がそこを通つて外部に
漏洩してしまうという事故が生ずる恐れが出てく
るのである。

本発明はこのような従来技術における課題を克
服することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の撹拌方法は、後に説明する実施例の符
号を付記して示すと、巾広の側壁２９ａと巾の狭
い端壁２９とを有する連続鋳造モールド４５であ
つて、その中には下端に出口１１ａを備えた鋳造
用ノズル１１を通して前記モールド４５の上方か
ら注入される溶融金属によつて維持されている溶
融金属本体４１が収容されており、前記側壁２９
ａ及び端壁２９は80mmまでの厚さを有し且つ銅を
含む材料で成る前記モールド４５内の溶融金属の
撹拌方法において、前記出口１１ａは前記モール
ドの銅製の壁２９，２９ａの間に位置していて前
記端壁２９の方に向いているとともに、該出口１
１ａは前記溶融金属本体４１の上方部分内に浸入
されていて、該出口１１ａは前記端壁２９の方に
向かつて移動する溶融金属の流れ１０を注入し、
前記側壁２９ａを通して該側壁２９ａの外側から
前記溶融金属本体４１内へ前記溶融金属の流れ１
０を横断して少なくとも１つの静止磁界１９を前
記流れに投射し前記流れ１０がこの静止磁界１９
内に入つた時に過電流ブレーキと同様な作用をも
つて前記流れ１０の速度及び運動量を急激に減少
せしめ、前記静止磁界１９に向かつて移動する前
記流れの部分が前記静止磁界１９内の前記流れの
部分に対して押すことにより、この流れの部分を
より小さな流れに分割し、この小さな流れが前記
溶融金属本体４１を撹拌する、ことを特徴とす
る。また、本発明の撹拌装置は、この撹拌方法を
実施するための、静止磁界を発生させる手段を備
えることを特徴とするものである。

（発明の作用及び効果） 本発明によれば、静止磁界によつて鋳造用ノズ
ルから注入された溶融金属の流れに対して、ブレ
ーキがかけられ、この流れの速度及び運動量が急
激に減少させられる。そうするとこの流れが必然
的により小さい流れに分割され、スラグの一部が
ストランドの凝固内側面に付着するのが防止され
る。そして、この小さな流れが溶融金属を良好に
撹拌する。注入される溶融金属の流れはかように
制動されるので、溶融金属の表面が大きく波打つ
のは制限されるし、一方、鋳造用ノズルから注入
されたばかりの溶融金属はモールド内の未凝固領
域内に深く進入することは阻止され、比較的、溶
融金属の表面の近くにとどまり且つ、この表面に
向かう流れの部分が生ずるから、熱が溶融金属の
表面により多量に伝達させることになると共に、
スラグの一部がストランドの凝固内側面に付着す
る欠点が解消される。かくて、表面が凝固されて
しまうのが阻止される。それ故、第５図のａで示
した溶融金属の表面の一部分３０ａが凝固してし
まうという問題は無くなる。それで、スラグ部分
４０がシエル３０とモールドの壁２９ｂとの間に
捉えられるという可能性が無くなるのである。第
５―ａ図の部分３０ａが凝固されてしまわない
で、溶融状態にあるならば、溶融金属の表面上に
浮いているスラグ部分は（あくまでも、この表面
上に浮いており）シエル３０とモールドの壁２９
ｂとの間に捉えられる筈はないことは、一見して
理解できる。

本発明によれば、かようにして、モールド内の
溶融金属の表面をわずかに波打たせるだけに留め
るとともに、溶融金属の表面に熱を伝達してこの
表面が凝固するのを阻止することによつて、スラ
グ部分をシエルとモールドの壁との間に捉えるこ
とが無いようにし、これによつて、シエルの厚さ
が薄くなつてそこで破壊が生じてしまうという問
題が生じるのを防止しているのである。

（実施例） 第３図を参照すると、本発明の撹拌装置の一実
施例を示す縦断面図が概略的に示されている。第
４図は第３図の―断面図であるが、これもま
た概略的に示されている。

第３図及び第４図を参照して、連続鋳造モール
ド４５は巾広の側壁２９ａと巾の狭い端壁２９と
を有している。鋳造用ノズル１１は下端に出口１
１ａを備えて、モールド４５のほぼ中央に垂直に
配置されている。出口１１ａに連通する垂直孔１
１ｂが鋳造用ノズル１１の軸線に沿つて設けられ
ている。モールド４５の内には溶融金属本体４１
が入つているが、この本体４１は鋳造用ノズル１
１の垂直孔１１ｂ及び出口１１ａを通つて１〜
1.5ｍ／秒程度の進入速度で注入される溶融金属
によつて一定の高さに維持されている。モールド
４５の底は開かれていて、ここを通つて外側の凝
固されたシエル３０を有するスラブ４１ａがモー
ルド４５から排出される。モールド４５の側壁２
９ａ及び端壁２９の厚さは80mm以下とされ、且つ
銅製で成る。溶融金属本体４１の表面上にはスラ
グ３１が浮いている。鋳造用ノズル１１の出口１
１ａは銅製で成る側壁２９ａ及び端壁２９の間に
位置していて、溶融金属本体４１の表面より下方
にあり、溶融金属中に浸入されている。この出口
１１ａは図示のように２個備えられ、それぞれ両
側の端壁２９の方に向いていて、溶融金属を端壁
２９の方に流すように注入する。モールド４５の
側壁２９の背面には背面板３２が備えられ、その
背面板３２に冷却水を収容する冷却ボツクス３
３，３４，３５，３６及び静止磁界発生器１２′，
１２′ａ；１２，１２ａ；１４，１４ａが備えら
れている。静止磁界発生器１２′，１２′ａの構造
が第４図に示されている。他の静止磁界発生器の
構造もみなこれと同様のものであるから、静止磁
界発生器１２′，１２′ａについて説明するにとど
める。静止磁界発生器１２′，１２′ａは、それぞ
れコイル２０，２３；２２，２４を巻回された一
対の磁極２５，２７；２６，２８と、磁極２５，
２６を連結するヨーク３７と、磁極２７，２８を
連結するヨーク３７とを有している。コイル２
０，２３は直列に接続され、これに直流電流を流
すと矢印Ｂの方向に磁極２５，２７間に磁界１９
が発生する。コイル２２，２４は直列に接続さ
れ、これに直流電流を流すと矢印B′の方向に磁
極２８，２６間に磁界１９ａが発生する。これら
磁界１９，１９ａは鋳造用ノズル１１の出口１１
ａ，１１ａから注入された溶融金属の流れ１０，
１０ａを横断するように発生される。かくて、溶
融金属の流れ１０，１０ａが磁界１９，１９ａ内
に入つた時に、過電流ブレーキと同様な作用をも
つて、流れ１０，１０ａの速度及び運動量は急激
に減少せしめられる。磁界１９，１９ａに向かつ
て移動する流れの部分が、磁界１９，１９ａ内で
既に速度を減少されている流れの部分に衝突する
のであるから第３図に矢印１３をもつて示したよ
うに流れ１０が小さな流れ成分に分割される。そ
して、流れ１０の主要部も、符号１０ｌ，１０
ｍ，１０ｎ，１０ｐで示したような小さな流れに
分岐される。流れ１０が流れ成分１３に分割され
る理由は次の通りである。

第３図において、静止磁界発生器１２によつて
静止磁界１９が紙面の前方から後方へ向かつて発
生され、溶融金属の流れ１０が第３図の鎖線で示
すように運動すると、これは電導体が磁界を横切
つて移動しているのと同じ現象となるから、フレ
ーミングの右手の法則によつて、磁界１９及び流
れ１０の方向に直角な方向に電流が流れる。この
電流の方向は、人さし指の方向の磁界１９の方向
に、親指を流れ１０の方向にして中指の方向にな
るから、第３図において発生される電流の方向
は、左上から右下に向かう斜めの方向である。か
ように、電流が発生され、そして、前述した方向
に磁界１９が存在しているのであるから、今度は
フレーミングの左手の法則によつて流れ１０の方
向に対して反対方向に力が働いて、流れ１０の速
度を減速させようとする。すなわち、人さし指を
磁界１９の方向に向け、発生された電流（左上か
ら右下に向かう斜めの方向の電流）の方向を中指
の方向に置いて親指の方向を見れば明らかなよう
に、発生される力は、流れ１０の方向とは反対方
向の力であることが明らかである。かようにし
て、磁界１９があることにより、溶融金属の流れ
１０の速度は減速され、流れ１０に対して制動が
かけられたような状態になる。これは、回転する
銅板、鉄板などに直流電磁石を対向させて配置
し、回転する際に生ずる過電流損によつて回転体
のエネルギーを失わせる過電流ブレーキと同様の
現象であると考えてよい。

かように流れ１０に対して反対方向の力が作用
するのであるから、流れ１０はすべてがすなおに
真直ぐな方向に流れることはできず、流れ成分１
３がかなり発生されることになるわけである。こ
れは、ある流れに対して制動しようとするものが
あると、その流れは制動するものに対して横方向
に逃げる流れ成分を作らざるを得ない、すなわ
ち、流れが割れる、という例えによつて容易に理
解することのできる現象であろう。

前記磁極２５，２７；２６，２８は未凝固領域
内への溶融金属の流れと鋭角をなすように配設さ
れるのが好ましい。また、未凝固領域内に流入す
る溶融金属の流れの停止を所望の如く制御するた
めに、幾つかの静止磁界が順々に配設されること
も好ましい。また、幾つかの静止磁界が順々に未
凝固領域内に流入する溶融金属の流れの方向にお
いてか、または静止磁界が作用した時の溶融金属
の流れの新たな方向において配設されるようにす
ることも好ましい。また、静止磁界の強さを周期
的に変化させて流れの主要な部分のより大きな体
積部分にわたつて減速させ且つ進入の深さを減少
するようにすることもできる。

前述した静止磁界を発生させる手段は、上述し
たような直流コイルを有する電磁撹拌器であつて
も良く、又は永久磁石であつても良い。

本発明においては、第６図に示すように、モー
ルド４５の底から引出されたスラグ４１ａのシエ
ル３０の内側にあつて未だ凝固していない部分の
溶融金属を撹拌するために、連続鋳造技術におい
て通常採用されている多相交流式撹拌器４４を付
加して別に備えることもできる。しかし、この多
相交流式撹拌器４４は本発明に必須の静止磁界を
発生させる手段とは全く違つた作用効果を行なう
ものであつて、多相交流式撹拌器４４はスラブ４
１ａ内側の溶融金属部分を従来技術と同様の目的
でただ撹拌するに過ぎないものである。かような
多相交流式撹拌器はモールド４５のところにも備
え得る。また、モールド４５のところ及びモール
ド４５の下流の双方に備えることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ従来技術での連
続鋳造時のモールド内の溶融金属の流れの状態を
説明するための説明図、第３図は本発明の一実施
例の撹拌装置の線図的に画いた縦断面図、第４図
は第３図の―線に沿う断面図、第５図は従来
技術の欠点を説明するための説明図、第６図は、
スラブ内の未凝固金属を撹拌するための多相交流
式撹拌器をモールドから引出されたスラブに近接
して配置した構成を示す概約図である。 １１…鋳造用ノズル、１１ａ…出口、１２′，
１２′ａ；１２，１２ａ；１４，１４ａ…静止磁
界発生器、２９…端壁、２９ａ…側壁、４１…溶
融金属本体、４５…連続鋳造モールド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巾広の側壁２９ａと巾の狭い端壁２９とを有
   する連続鋳造モールド４５であつて、その中には
   下端に出口１１ａを備えた鋳造用ノズル１１を通
   して前記モールド４５の上方から注入される溶融
   金属によつて維持されている溶融金属本体４１が
   収容されており、前記側壁２９ａ及び端壁２９は
   80mmまでの厚さを有し且つ銅を含む材料で成る前
   記モールド４５内の溶融金属の撹拌方法におい
   て、前記出口１１ａは銅製の前記モールドの壁２
   ９，２９ａの間に位置していて前記端壁２９の方
   に向いているとともに、前記溶融金属本体４１の
   上方部分内に浸入されていて、前記端壁２９の方
   に向かつて移動する溶融金属の流れ１０を注入
   し、前記側壁２９ａを通して該側壁２９ａの外側
   から前記溶融金属本体４１内へ前記溶融金属の流
   れ１０を横断して少なくとも１つの静止磁界１９
   を前記流れに投射し前記流れ１０が静止磁界１９
   内に入つた時に渦電流ブレーキと同様な作用をも
   つて前記流れ１０の速度及び運動量を急激に減少
   せしめ、前記静止磁界１９に向かつて移動する前
   記流れの部分が前記静止磁界１９内の前記流れの
   部分に対して作用することにより、この流れの部
   分をより小さな流れに分割し、この小さな流れが
   前記溶融金属本体４１を撹拌する、ことを特徴と
   する撹拌方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の撹拌方法にお
   いて、静止磁界１９は、実質上水平方向に延在し
   且つ該静止磁界内での溶融金属の流れ１０と鋭角
   をなし、それにより溶融金属のより小さな流れを
   溶融金属本体の上方位置に向かつて上方に流動さ
   せ且つ溶融金属本体の上方位置に熱を供給する撹
   拌方法。 ３ 特許請求の範囲第１項及び第２項のいずれか
   一項に記載の撹拌方法において、未凝固領域内に
   流入する溶融金属の流れを所望の如く制御するた
   めに、鋳造方向に沿つて順々に幾つかの静止磁界
   が発生されている、撹拌方法。 ４ 連続鋳造モールド内の溶融金属の撹拌装置で
   あつて、巾広い側壁２９ａと巾の狭い端壁２９と
   を有し、上方から注がれる溶融金属本体４１を収
   容するようにされたモールド４５を有し、該モー
   ルド４５は該モールド４５内に溶融金属が注入さ
   れる鋳造用ノズル１１を含み、該ノズル１１の下
   端には出口１１ａが備えられ、前記側壁２９ａ及
   び端壁２９は銅を含む材料で成つている前記撹拌
   装置において、 前記出口１１ａは前記モールドの銅製の壁２
   ９，２９ａの間に位置していて前記端壁２９の方
   に向いているとともに、前記溶融金属本体４１の
   上方部分内に浸入されていて、前記端壁の方に向
   かつて移動する溶融金属の流れを注入し、 側壁２９ａを貫通して該側壁２９ａの外側から
   前記溶融金属本体４１内へ前記溶融金属の流れ１
   ０を横断して静止磁界１９を発生させる、該側壁
   の外側に配置された少なくとも１つの静止磁界発
   生手段１２′，１２′ａが設けられていることを特
   徴とする撹拌装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の装置におい
   て、 前記静止磁界を発生させる手段が直流コイルを
   有する電磁撹拌器であるか、又は永久磁石である
   撹拌装置。 ６ 特許請求の範囲第４項あるいは第５項に記載
   の装置において、静止磁界を発生させる手段は２
   つまたはそれ以上の撹拌器で成り、該撹拌器は相
   互に平行をなす磁界を発生し且つ鋳造方向に順々
   に配設されている撹拌装置。