JPH0523804A - 鋼のスラブ用鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、鋳型内の溶鋼に電磁力を印加し
て、湯面の波動を抑制することを目的とする。 【構成】 鋳型内の溶鋼流を減速調整するリニア移動磁
場型電磁撹拌装置を用い、磁束の分布がモールドの中心
の浸漬ノズル吐出孔に対称で、磁場の移動方向が、鋳型
の２つの短片からモールド中心の浸漬ノズルに向かう方
向で、移動磁場の波動の周期の下限を、浸漬ノズルから
吐出する溶鋼流の断片が磁場作用域を通過する時間を、
そのリニア移動磁場型電磁撹拌装置の磁場の波動の１周
期とする、移動磁場の波動の周期以上の所定の周期と
し、移動磁場の波動の周期の上限を、リニア移動磁場型
電磁撹拌装置の発生する磁束密度が、その装置を構成す
るモールド水冷凾部材とモールド銅板と溶鋼とによる減
衰後の作用域において、溶鋼に制動力を与える力に充分
な磁束密度となる、移動磁場の波動の周期以下とするこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳型内の溶鋼に電磁
力を印加して、湯面の波動を抑制する連続鋳造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常、連続鋳造においては、溶鋼の酸化
防止のために、浸漬ノズルを用いて溶鋼を大気から遮断
しつつ鋳型内に注入する。スラブ連続鋳造用の浸漬ノズ
ルは、その下端にて左右に開口する１対の吐出口を有す
る。これら吐出口から実質的に左右均等に鋳型中央から
周辺へ向かって溶鋼が吐出される。

【０００３】ところで、連鋳機の生産性を向上させるた
めに、鋳造速度すなわち鋳型内への溶鋼注入速度を増加
させることが近年の連続鋳造における課題となってい
る。しかし、注入速度を１．５ｍ／分を超えて増加させ
ると、鋳型内の溶鋼が激しく擾乱され、湯面上の波長
が、浸漬ノズル部をシーソーの支点になるような数ｍの
波長のものから、短い数cmの波長のものまで、種々の波
動が発生し、湯面の波動が大きくなる。このような湯面
の波動はモールドパウダーの溶鋼中への巻き込みを生じ
る。また、鋳型内溶鋼の激しい擾乱は、前記の巻き込ま
れたモールドパウダーや、精錬工程で生じた溶鋼中の非
金属介在物が鋳型内で湯面に向かって浮上することを阻
害し、結果として鋳型内の溶鋼中からこれらの介在物が
取り除かれることを困難にする。このようにして鋳片中
に取り込まれた介在物は、最終工程を経た製品の表面や
内部の欠陷として顕在化し製品の品位を著しく低下させ
る。

【０００４】上記のような介在物の取り込みを防止する
ために、鋳型に磁場発生装置を設け、浸漬ノズルから吐
出する溶湯流を、鋳型短辺側から浸漬ノズル側へ鋳型幅
方向に沿って押し戻す向きに電磁誘導力を印加して溶鋼
吐出流の勢いを弱める。これにより、湯面の波動の低減
と、鋳型内溶鋼の擾乱の抑制を図る技術が開発されてい
る（例えば、特公昭６４−１０３０５）。そして、この
湯面変動量を５mm程度以下にすることが、通常操業の目
標とされてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】当技術に係わる磁場発
生装置は、前述のようにリニア移動磁場式であるので、
その運転に際しては、適当な電流値と、周波数を決めな
くてはならない。このうち周波数の決定は従来以下のよ
うに行っていた。つまり、溶鋼吐出流の減衰率を高める
には溶鋼吐出流にはたらくローレンツ力を高めなくては
ならない。そのためには、溶鋼吐出流と、鋳型の短辺側
から浸漬ノズル側に向かって移動する磁束との相対速度
を高めなくてはならない。したがって磁束の移動速度、
すなわち周波数を高めなくてはならない。しかし、周波
数を高めると鋳型枠を構成するステンレス・鋳型銅板お
よび溶鋼の透磁率が低下し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出
流に有効に作用する磁束密度が低下する。そこで、これ
ら２つの条件を満足する最適な周波数を０．５Hzとし
た。

【０００６】図１は上記の通り、磁場発生装置の電流周
波数が０．５Hzの条件で、磁場移動方向を短辺から浸漬
ノズルへ向かう向きとして、その電流値を変化させたと
きの鋳型内湯面の波動の大きさを表したものである。こ
こで、波動の大きさは、鋳型短辺から４０mm、鋳型内長
辺から４０mmそれぞれ離れた位置で、１０分間の湯面波
動振幅量の平均値で表した（ここで湯面波動振幅量とは
図２に示すように、周期約１〜２秒の短周期波と周期約
１０秒〜１５の長周期波で概ね構成される鋳型短辺近傍
湯面変動波形の内、長周期波高が極大・極小を示す時刻
にそれぞれ最も近い時刻での短周期波高の極大・極小間
の波高差３２をいう）。鋳造速度が比較的遅く、鋳型幅
の狭い条件（図中の白抜き逆三角および白抜き四角）で
は磁場発生装置の電流値を増すとともに、湯面波動の抑
制効果は大きくなる。しかし鋳造速度が比較的速く、鋳
型幅の広い条件（図中の黒三角および黒四角）では、磁
場発生装置の電流値を増し過ぎると、湯面波動の抑制効
果は小さくなり、却って湯面波動を助長する結果となっ
ている。

【０００７】本発明は、上記に代表される問題の解決、
つまり「スラブ連続鋳造において浸漬ノズルの下部の二
股の溶鋼吐出孔から鋳型内に流入した溶鋼流が鋳型内溶
鋼湯面に与える湯面波動を鋳型に設置されたリニア磁界
発生装置を用いて電磁制動力により抑制する方法」すな
わち、広い鋳造条件で、湯面波動を抑制するための、磁
界発生装置の電流周波数の設定と鋳造条件との関係を示
す操業方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁場発生
装置はリニア移動磁場式であり、磁束は鋳片引き抜き方
向と直交する方向に鋳型短片側から浸漬ノズル側へ向か
って移動する。あるいは、磁束は浸漬ノズルの下部の二
股の溶鋼吐出孔から流入する溶鋼流に向かう角度で、す
なわち、鋳片引抜き方向と直交する面から傾いた方向を
鋳型短辺側から浸漬ノズル側に向かって移動する。従っ
て、鋳型内のある一点に於ける磁束密度は周期的に変化
する。つまり、浸漬ノズルから吐出する溶湯流は、時間
的に常に、一定の磁束密度の磁束と交叉するわけではな
く、浸漬ノズルから溶湯流のある断片が吐出された時刻
の違いによって、リニア移動磁場の印加領域を通過し終
わるまでに、その溶湯流の断片が受ける電磁力の大きさ
の合計量に違いが生じる。

【０００９】発明者らは、浸漬ノズルから吐出された溶
湯流のある断片がリニア移動磁場の印加領域の通過に要
する時間と、浸漬ノズルから吐出された溶湯流のその断
片がリニア移動磁場の印加領域を通過中に、磁束がこの
溶湯流と交叉する回数は、鋳型幅、鋳型幅と鋳造速度に
よってきまる時間当たりの溶鋼吐出量、浸漬ノズルから
の溶鋼吐出角度、浸漬ノズルの吐出口の浸漬深さ、およ
び磁場発生装置の電流周波数で決まること。そしてこの
浸漬ノズルから吐出された溶湯流のその断片がリニア移
動磁場の印加領域を通過中に、磁束がこの溶湯流と交叉
する回数によって、上記のような「浸漬ノズルから溶湯
流のある断片が吐出された時刻の違いによって、リニア
移動磁場の印加領域を通過し終わるまでに、その溶湯流
の断片が受ける電磁力の大きさの合計量に違いが生じ
る」現象の程度の大小が決まることを見出した。

【００１０】このような現象を小さくするためには、浸
漬ノズルから吐出された溶湯流のどの断片も、リニア移
動磁場の印加領域を通過中に、移動する磁束とかならず
同程度の回数交叉するようにすることである。そのため
には２つの方法が考えられる。 第１は、浸漬ノズルか
ら吐出された溶湯流のどの断片も、できるだけ長い時間
リニア移動磁場の印加領域内を流れるようにする方法で
ある。そのためには鋳造速度を減じて浸漬ノズルから吐
出された溶湯流の流速を減じたり、浸漬ノズルの吐出角
度を浅くして、浸漬ノズルから吐出された溶湯流がリニ
ア移動磁場の印加領域の中を磁束の移動方向と平行に流
れるようにすることが必要である。しかし、鋳造速度を
減じると連鋳機の生産能率が下がるし、浸漬ノズルの吐
出角度を浅くすると溶湯流によるモールドパウダーの巻
込み等が生じ、鋳片への介在物取り込みをもたらす。し
たがってこの方法は得策ではない。

【００１１】第２は磁場発生装置の電流周波数を増して
磁束の移動速度を増すことによって、浸漬ノズルから吐
出された溶湯流のどの断片もリニア移動磁場の印加領域
を通過中に、なるべく同程度の回数だけ磁束と交叉する
ようにすることである。この第２の方法によれば、鋳造
速度や浸漬ノズルの吐出角度から直接の制約を受けな
い。但し、磁場発生装置の電流周波数を増すと、透磁率
が低下し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に有効に作用す
る磁束密度が低下する。したがってこの電流周波数は、
浸漬ノズルから吐出された溶湯流のどの断片もリニア移
動磁場の印加領域を通過中になるべく同程度の回数だけ
磁束と交叉するに必要な最低の周波数であることが望ま
しい。

【００１２】第２の方法は、発明者らが連続鋳造機での
実験により発見した方法であるが、磁場発生装置の電流
周波数を選択してリニア磁界の移動速度を調整すること
により、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流のどの断片も
リニア磁界の印加領域を通過中に、少なくとも１回、移
動磁束と交差させるに必要な最低の周波数以上の周波数
に設定する方法である。すなわち、浸漬ノズルから吐出
された溶鋼流のどの断片もリニア磁界の印加領域を通過
中に少なくともリニア磁界の１周期以上の磁束密度の制
動作用を受けるので、溶鋼流に制動された部分と制動さ
れない部分の偏りができない。選択する周波数が最低の
周波数あるいはその整数倍であれば、溶鋼流のどの断片
も等しく制動作用を受けるので、鋳型内溶鋼湯面の波動
量はさらに減少する。

【００１３】この第２の方法によれば、鋳造速度や浸漬
ノズルの吐出角度から直接の制約を受けないで湯面波動
量を減少させることができる。ただし、磁場発生装置の
電流周波数を増すと、透磁率が低下し、鋳型内の磁束密
度が低下するので、この電流周波数は以下に述べる方法
で求めた必要な最低の周波数あるいはその２倍、３倍な
どの整数倍の周波数であることが望ましい。この整数倍
値は、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流の断片に移動磁
束が作用する制動力は磁束密度の二乗と周波数との積に
比例して大きくなるので、この積の値が最大となる倍数
値に選択することが効果的である。発明者らは、この第
２の方法に於て必要とされる最低限の電流周波数を、次
のようにしてもとめた。

【００１４】まず、本発明に係わる磁場発生装置に於
て、リニア移動磁場の印加領域を電流周波数Ｆ［Hz］で
移動する磁束が周期的に通過する時間間隔Ｐ［sec ］
は、下記（２）式で表せる。 Ｐ＝１／（Ｎ・Ｆ） …（２） ただし、式（２）中の符号Ｎは、磁場発生装置の極数を
意味する。

【００１５】一方、図３は磁束の移動方向が鋳片引抜き
方向と直交する方向である場合を例示するが、図３に示
すように、浸漬ノズルの吐出孔２９の下向き角度αが大
きいときは、吐出孔２９から吐出された溶鋼流の微小断
片がリニア移動磁場の印加領域に進入して逸脱するま
で、つまり図３のリニア移動磁場の印加領域の下端３４
に要する時間、すなわち有効制動時間Ｔ［sec ］は下記
（３）式で表せる。 Ｔ＝（Ｗ−Ｄ）／（Ｖ・sin θ） …（３）

【００１６】他方、浸漬ノズルの吐出孔２９の下向き角
度αが小さいとき、あるいは浸漬ノズルの吐出孔２９か
ら吐出される溶鋼流の方向と磁束の移動方向の相対角度
が小さいときは、吐出孔２９から吐出される溶湯流がリ
ニア移動磁界の上側、下側に抜け出る以前に鋳型の短辺
側の凝固殻に到達する。このような場合は、溶鋼流の断
片が浸漬ノズルの吐出孔２９を出て、鋳型の短辺側の凝
固殻に到達するまでの時間が有効制動時間Ｔ［sec ］と
なり、下記（３）式または（４）式により時間Ｔをそれ
ぞれ求めることができる。 Ｔ＝Ａ／（２Ｖ・cos θ） …（４）

【００１７】ただし、上記（３）式および（４）式にお
いて、Ｖは浸漬ノズルから吐出する溶湯流がリニア移動
磁場の印加領域（ここで印加領域とは、鋳型の厚み方向
中心で測った磁束密度の時間平均が最大値をしめす位置
を中心として、その最大値の１／２の磁束密度を時間平
均値として持つ領域をいう。）を通過する際の平均流速
［ｍ/sec］、θは浸漬ノズルから吐出する溶湯流がリニ
ア移動磁場の印加領域を通過する際に水平線となす角度
［rad ］、Ｗはリニア移動磁場の印加領域の鋳型高さ方
向の幅［ｍ］、Ｄは浸漬ノズル吐出口上端がリニア移動
磁場の印加領域にある場合は、浸漬ノズル吐出口上端か
らリニア移動磁場の印加領域の上端までの距離［ｍ］、
それ以外の場合はＤ＝０［ｍ］、Ａは鋳造幅［ｍ］をそ
れぞれ意味する。

【００１８】なお、Ｖ，θの値は実際の連続鋳造機で直
接測定することは、大変困難である。そこで、発明者ら
は、１／３スケールの鋳型水モデルで実際の鋳造を再現
し、Ｖ，θを測定した。但し、Ｖ，θは磁場発生装置に
よる吐出流の制動効果が加味されたものではない。

【００１９】上記（２），（３），（４）式から、浸漬
ノズルから吐出された溶鋼流のどの断片も、磁場の印加
領域を通過中に交叉する磁束の合計された量が同一にな
るために必要な最低の電流周波数Ｆは、Ｐ＝Ｔの関係か
ら下記（５）式または（６）式のように表すことができ
る。浸漬ノズルから吐出する溶鋼流がリニア移動磁界の
下側に抜け出る場合は、下記（５）式を用いる。 Ｆ＝（Ｖ・sin θ）／｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）｝ …（５） 浸漬ノズルから吐出する溶鋼流がリニア移動磁界の上
側、下側に抜け出ない場合は、下記（６）式を用いる。 Ｆ＝（２Ｖ・cos θ）／（Ｎ・Ａ） …（６） 図３は、上記（５）式中の記号を説明するための模式図
で、磁束の移動方向が鋳片引抜き方向と直交する方向で
ある場合を例示する。

【００２０】図４は、磁場発生装置の電流周波数を発明
者らが連続鋳造機で測定し、測定値から計算して求めた
鋳型内での磁束密度の時間平均の最大値との関係であ
る。電流周波数が増すと、鋳型枠を構成するステンレス
・鋳型銅板および溶鋼の透磁率が低下し、磁束密度が低
下する。それぞれの連続鋳造機の鋳型内の磁束密度値
は、実際設備の構造、性能の違いにより、必ずしも図４
と同じものとはならない。発明者らの実験によれば、少
なくとも１２００ガウスの鋳型内の磁束密度値を使用す
ることが浸漬ノズルから吐出された溶鋼流の流速を有効
に制動するために必要であるので、図４の例では、２．
８Hz以下の電流周波数を選択してリニア磁界の移動速度
を調整する。

【００２１】この（５）式あるいは（６）式で決まる値
を最低値として、また最高値を、透磁率の低下が浸漬ノ
ズルからの溶鋼吐出流に有効に作用する磁束密度の著し
い低下をきたさないような値とするような電流周波数の
範囲において磁場発生装置を運転することが、鋳造速度
が比較的速く鋳型幅の広い条件においても、鋳型内の湯
面波動をよく抑制するための、磁場発生装置の電流周波
数の設定方法であることを発見者らは見出したわけであ
る。

【００２２】さらに、発明者らは、Ｖ，θの値が実際の
連続鋳造操業で直接測定できないので、必要な最低の周
波数あるいはその整数倍の周波数が直ちに求められない
ことの不便を解決する方法を見出した。

【００２３】連続鋳造の鋳造幅をＡ［ｍ］、鋳造厚みを
Ｂ［ｍ］、鋳造速度をＣ［ｍ／秒］、浸漬ノズルの吐出
孔の孔径面積をＳ［ｍ² ］として、これらの値に基づき
下記（６）式または（７）式により算出した有効制動パ
ラメ−タＥを用いて、鋳造条件の広い範囲、すなわち、
鋳造幅を0.7 〜2.6 ｍ、鋳造厚みを0.1 〜0.3 ｍ、鋳造
速度を毎分0.6 〜5.0 ｍ、浸漬ノズルの溶鋼吐出角度α
を下向き６０°から上向き１５°までとし、鋳造能力を
最大１５トン／min ・ストランドまでの操業に対し、前
述の水モデルでの実験と連続鋳造機での鋳造の実験を行
った。

【００２４】その結果、有効制動パラメ−タＥと浸漬ノ
ズルの溶鋼吐出角度αおよび求める必要な最低の周波
数、あるいはその整数倍の周波数Ｆとの関係が、図１３
および図１４に示すように整理されるという知見を得
た。有効制動パラメ−タＥは、浸漬ノズルの溶鋼吐出角
度αに応じて下記（６）式または（７）式により求ま
る。 −２５°≧α≧−６０°のときは、 Ｅ＝Ａ・Ｂ・Ｃ／｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）・Ｓ｝ …（６） ＋１５°≧α＞−２５°のときは、 Ｅ＝４・Ｂ・Ｃ・（cos α）² ／（Ｎ・Ａ・Ｓ） …（７）

【００２５】ただし、Ａは連続鋳造の鋳造幅（ｍ）、Ｂ
は鋳造厚み（ｍ）、Ｃは鋳造速度（ｍ／秒）、Ｓは浸漬
ノズルの吐出孔の孔径面積（ｍ² ）をそれぞれ表わす。
なお、孔径面積Ｓは吐出孔の吐出方向軸に直交する断面
の面積に相当し、この断面形状は円、楕円、正方形、矩
形、卵形、等をなす。図１３において、浸漬ノズルの溶
鋼吐出孔の角度αに応じて、図中に示す各直線は下式
（８）で表わされる。 Ｆ＝ｊＥ＋ｋ …（８）

【００２６】ただし、上記（８）式において、−３５°
≧α≧−６０°のときはｊ＝０．３０，ｋ＝０、−２５
°≧α＞−３５°のときはｊ＝０．２８，ｋ＝０、＋１
５°≧α＞−２５°のときは、ｊ＝０．２６，ｋ＝０と
する。

【００２７】

【作用】本発明は、スラブ連続鋳造の鋳造条件の広い範
囲において、鋳型内の湯面波動をよく抑制するために、
鋳型に設置されたリニア磁界発生装置を使用した電磁制
動力を用いる方法、鋳造条件に応じた最適の周波数を明
らかにしている。さらに、鋳造条件から有効制動パラメ
−タＥを計算することにより、浸漬ノズルの溶鋼吐出角
度αに応じて、最適の周波数を選択する手法を提供す
る。

【００２８】本発明の開示した手法で選択した電流周波
数で運転するリニア磁界発生装置の移動磁束は浸漬ノズ
ルの下部の二股の溶鋼吐出孔から鋳型内に流入した溶鋼
流のどの断片にも乱れのない電磁制動力を与えるので、
溶鋼流が鋳型内の溶鋼湯面に与える湯面波動を良く抑制
する。

【００２９】鋳造中に鋳型幅を変更して鋳造を継続する
連続鋳造の操業においても、本発明を用いれば、広い鋳
造幅から狭い鋳造幅まで希望の鋳造速度を維持していな
がら、安定した鋳造と安定したスラブの品質を容易に得
ることができる。

【００３０】

【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明の実施
例を説明する。

【００３１】図５は、この発明にかかる連続鋳造方法に
使用された湯面制御装置を示す縦断面図である。連続鋳
造の鋳型１０の上部にタンディッシュ２が設けられ、図
示しない取鍋から溶鋼の供給を受けるようになってい
る。タンディッシュ２は、耐火物３で内張され、外側が
鉄皮４で覆われている。スライディングノズル５がタン
ディッシュ２の底部に設けられている。スライディング
ノズル５は鉄皮４に固定された固定プレート６及びこれ
に対して摺動するスライディングプレート７を有してお
り、スライディングプレート７を摺動させることにより
ノズル５が開閉するようになっている。

【００３２】浸漬ノズル８が、スライディングプレート
７の下面に取り付けられている。浸漬ノズル８の下端部
は鋳型１０内の溶鋼１に浸漬され、その左右１対の吐出
口９から溶鋼１が吐出するようになっている。

【００３３】湯面センサー１４が、鋳型内の湯面に対面
配置され、湯面の位置及びその変化が検出されるように
なっている。湯面センサー１４はスライディングノズル
開度制御装置１６の監視入力側に接続されている。また
湯面センサー１４とは別に、鋳型短辺近傍に湯面センサ
ー１７が両短辺側に１個ずつ計２個取り付けられてい
る。この湯面センサー１７は、スライディングノズル開
度制御装置１６には接続されておらず、本発明に係わる
磁場発生装置の湯面波動抑制効果を観察するためのもの
である。また、鋳型の両側の長辺面銅板の背後に磁場発
生装置１８が取付けられている。表１は本発明の実施を
試みた鋳造に供した溶鋼の成分である。表２は本発明の
実施を試みた鋳造の操業条件である。

【００３４】表３は本発明の実施を試みた鋳造に於て使
用した、本発明に係わる磁場発生装置の仕様である。た
だし記号Ｂは鋳型の厚み方向中心で測った磁束密度の時
間平均が最大値を示す点での時間平均値における磁束密
度を示す。記号Ｗは鋳型の厚み方向中心で測った磁束密
度の時間平均が最大値をしめす位置を中心として、その
最大値の１／２の磁束密度を時間平均値として持つ領域
の鋳型高さ方向の幅を示す。図６は、本発明に係わる磁
場発生装置のコイルの配置図である。 （第１実施例）次に上記磁場発生装置を用いて鋳型内の
湯面を制御する方法について、表２に掲げた鋳造の操業
条件で説明する。

【００３５】最初に、表２に掲げた鋳造の操業条件での
Ｖおよびθを、１／３スケールの鋳型水モデルで測定
し、測定値を実機スケールに換算した結果、Ｖ＝１．１
５ｍ/sec，θ＝０．７０rad という値を得た。そこで、
浸漬ノズルから吐出された溶湯流の微小断片がリニア移
動磁場の印加領域に進入して逸脱するまでに要する有効
制動時間Ｔ［sec ］は、（３）式を用いた計算により、 Ｔ＝０．５６ （sec ） …（９）

【００３６】と算出される。従って、鋳造速度が比較的
速く鋳型幅の広い条件においても、鋳型内の湯面波動を
よく抑制するためには、本発明の係わる磁場発生装置に
於て、リニア移動磁場の印加領域を磁束が周期的に通過
する時間間隔Ｐ［sec ］を、（９）式で求めたＴ以下に
する必要がある。その時の磁場発生装置の電流周波数Ｆ
は（５）式より、 Ｆ＝０．８９ （Hz） …（１０） 以上にする必要がある。

【００３７】上記の結果を用いて、本発明に係わる磁場
発生装置に於て、鋳造速度が比較的速く鋳型幅の広い条
件で鋳型内の湯面波動を抑制する連鋳操業を行った結果
が図７である。

【００３８】図７の横軸は時刻を表している。紙面の右
から左に向かって時間が流れている。縦軸は図５の湯面
センサー１７で測定した鋳型短辺近傍の湯面高さを表し
ている。図７に於ける操業条件は第２表の通りである。
図７は本発明に係わる磁場発生装置を運転しない場合の
例であり、鋳型短辺近傍の湯面は大きく波動しているこ
とがわかる。この湯面の変動を抑制するために、以下の
ように磁場発生装置を運転した。

【００３９】また、図８は、電流周波数０．５Hz、電流
値１０８０Ａで磁場発生装置を運転した場合である。こ
の周波数は（１０）式で求めた『鋳造速度が比較的速く
鋳型幅の広い条件においても、鋳型内の湯面波動をよく
抑制するための周波数の下限Ｆ』よりも低い。実際、図
８に見られるように、鋳型短辺近傍湯面波動の抑制効果
はほとんど無く、却って鋳型短辺近傍湯面波動を助長し
ている。

【００４０】次に、図９は、電流周波数１．０Hz、電流
値１０８０Ａで磁場発生装置を運転した場合である。こ
の周波数は（１０）式で求めた『鋳造速度が比較的速く
鋳型幅の広い条件においても、鋳型内の湯面波動をよく
抑制するための周波数の下限Ｆ』よりも高い。実際、図
９に見られるように、鋳型短辺近傍湯面波動の抑制効果
が大きいことがわかる。

【００４１】さらに、図１０は、電流周波数２．０Hz、
電流値１０８０Ａで磁場発生装置を運転した場合であ
る。この周波数は（１０）式で求めた『鋳造速度が比較
的速く鋳型幅の広い条件においても、鋳型内の湯面波動
をよく抑制するための周波数の下限Ｆ』よりも高い。実
際、図１０に見られるように、鋳型短辺近傍湯面波動の
抑制効果が大きいことがわかる。

【００４２】図１１は、図７乃至図１０に示した結果を
まとめて、横軸に電流周波数をとり、縦軸に鋳型短辺近
傍の湯面波動量をとって表したグラフ図である。上記
（１０）式で求めた鋳型内の湯面変動を抑制するための
周波数下限値（０．８９Hz）より大きい周波数で湯面波
動が抑制されている。 （第２実施例）

【００４３】図１２は磁場発生装置の電流値を変化させ
た時の、鋳型短辺近傍湯面波動の抑制効果の変化を表し
たものである。図１２に示す結果を得るための鋳造条件
は、表２に示す通りである。図中にて、黒丸および黒四
角は、鋳造速度が比較的遅く鋳型幅の狭い条件での例で
あり、磁場発生装置の周波数が０．５Hz，１．０Hzの両
方において、電流値に見合った鋳型短辺近傍湯面波動の
抑制効果が得られている。この鋳造条件では、Ｖ＝０．
６７ｍ/sec，θ＝０．４３rad ，Ｗ＝０．４８ｍで、
（４）式で求められる下限の電流周波数Ｆは０．４３H
z、有効制動パラメ−タＥは１．２である。一方、図中
にて白丸および白四角は、それぞれ図８、図９と同じデ
ータを示し、鋳造速度が比較的速く鋳型幅の広い鋳造条
件で、有効制動パラメ−タＥは２．６である。このう
ち、白丸は下限の電流周波数Ｆ＝０．８９Hzよりも低い
電流周波数＝０．５Hzの場合であり、電流値を増すと却
って鋳型短辺近傍湯面波動を助長する結果となることが
わかる。これに対して、白四角は下限の電流周波数Ｆ＝
０．８９Hzよりも高い電流周波数＝１．０Hzの場合であ
り、電流値に見合った鋳型短辺近傍湯面波動の抑制効果
が得られることがわかる。

【００４４】図１３は、鋳造幅、鋳造厚み、鋳造速度、
浸漬ノズルの種類などの鋳造条件を広く変えて、鋳型内
の湯面波動を抑制するための電流周波数の下限値を連続
鋳造機において鋳造し、観察して求めた結果を示す。電
流周波数は縦軸に、鋳造条件は横軸の有効制動パラメ−
タＥおよび図中の浸漬ノズルの吐出孔の吐出方向軸が水
平面となす角度αで表わされている。

【００４５】浸漬ノズルから吐出する溶鋼流がリニア移
動磁界の下側に抜け出る場合、すなわち、−２５°≧α
≧−６０°では、有効制動パラメ−タＥ＝Ａ・Ｂ・Ｃ／
｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）・Ｓ｝で表わされる。一方、浸漬ノズ
ルから吐出する溶鋼流がリニア移動磁界の上側、下側に
抜け出ない場合、すなわち、＋１５°≧α＞−２５°で
は、有効制動パラメ−タＥ＝４・Ｂ・Ｃ・（cos α）²
／（Ｎ・Ａ・Ｓ）で表有効制動パラメ−タＥの小さな値
１〜２は鋳造幅が比較的狭いかあるいは、鋳造速度が遅
い鋳造条件を代表し、湯面波動を抑制するための電流周
波数の下限値を示す線は０．８Hz以下にあるが、鋳造幅
が広くあるいは、鋳造速度が速くなるに従って、パラメ
−タＥの値が３〜４に増加するとともに、湯面波動を抑
制するための電流周波数の下限値は右上がりの直線で大
きくなり、下限の電流周波数Ｆが高くなることがわかっ
た。ただし、透磁率低下の許容し得る電流周波数の上限
は鋳造幅や鋳造速度に関係なく一定である。

【００４６】図１３に図１２に示された鋳造例を併せて
記入した。図１３中の黒丸、黒四角、白丸、白四角は、
図１２の黒丸、黒四角、白丸、白四角とそれぞれ同じ意
味である。白丸で表わされる鋳造幅１５５０mm、鋳造速
度２．０ｍ／分の例は浸漬ノズルの吐出孔の角度αが４
５度で示される下限の電流周波数の直線より下側に位置
するので、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流の断片に電
磁制動力を受けた部分と、これを受けない部分の偏りが
生じたため、鋳型内の湯面波動量が大きくなる結果であ
った。黒四角で表わされる鋳造幅９５０mm、鋳造速度
１．６ｍ／分の例は下限の電流周波数値は０．４３Hzで
あるが、２倍の１．０Hzの電流周波数を使用している。

【００４７】浸漬ノズルから吐出する溶鋼流が、リニア
移動磁界の上側、下側に抜け出ない場合は−２５°≧α
≧−６０°の鋳造例を図１３に併せて記入した。図中の
二重丸は、鋳造幅2100mm、鋳造厚み250mm 、鋳造速度毎
分２ｍを浸漬ノズルの溶鋼吐出角度αが下向き１５°で
鋳造した例で、有効制動パラメ−タＥは1.1 の値、電流
周波数の下限値は0.40Hzである。この基準の電流周波数
でも湯面波動の抑制効果はあったが、周波数をさらに増
加しても磁束密度の二乗と周波数の積の値の増加が期待
できる範囲であるので、３倍の周波数の1.2Hz を用いて
鋳造したところ、湯面波動はさらに良く抑制された。同
じく図中の白三角は、鋳造幅700mm 、鋳造厚み250mm 、
鋳造速度毎分３ｍと毎分１．５ｍを浸漬ノズルの溶鋼吐
出角度αが下向き５°で鋳造した例で、有効制動パラメ
−タＥは5.0 と2.5 の値で、電流周波数の下限値は1.30
Hzと0.65Hzである。鋳造速度毎分３ｍでは２倍の周波数
2.60Hz、鋳造速度毎分１．５ｍでは0.65Hzで湯面波動を
良く抑制できた。

【００４８】図１４にはこの関係を取り上げて、下限の
電流周波数の直線、その整数倍の電流周波数を表わす直
線と共に示した。黒四角の例では１．０Hzの電流周波数
を使用しているので、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流
の断片はリニア移動磁場の印加領域を通過中、どの断片
も等しく２回電磁制動力を受けるので、鋳型内の湯面波
動量は満足すべき程度に抑制された。このように、周波
数の選択は下限の電流周波数に限らず、下限の電流周波
数以上の周波数、下限の電流周波数の２倍、３倍の周波
数でも、透磁率低下の許容し得る電流周波数の上限以下
であれば、鋳型内の湯面波動の抑止の効果を得ることが
できる。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明における電流周
波数の範囲内で、磁場発生装置を運転することにより、
鋳造速度が比較的速く鋳型幅の広い条件においても、鋳
型内の湯面波動をよく抑制することができる。そして、
鋳型内の湯面の波動によって生じるモールドパウダーの
溶鋼中への巻き込みを防止する。また、鋳型内の湯面の
波動と共に生じる鋳型内溶鋼の激しい擾乱を防止するの
で、巻き込まれたモールドパウダーや、精練工程で生じ
た溶鋼中の非金属介在物が鋳型内で湯面に向かって浮上
することを妨げることが無く、結果として鋳型内の溶鋼
中からこれらの介在物が取り除かれることを容易にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁場発生装置の電流周波数が０．５Hzの条件
で、その電流値を変化させたときの鋳型内短辺近傍湯面
の波動の大きさを表わすグラフ図である。

【図２】湯面波動振幅量の定義を説明するためのグラフ
図である。

【図３】（４）式中の記号を説明するために、鋳型の一
部を長辺面側から見た模式図である。

【図４】磁場発生装置の電流周波数と計算によって求め
た鋳型内での磁束密度の時間平均の最大値との関係を示
すグラフ図である。

【図５】この発明にかかる連続鋳造方法に使用された湯
面制御装置を示す縦断面図である。

【図６】本発明の実施例に係る磁場発生装置のコイルを
鋳型上面側から見て示す配線図である。

【図７】本発明の実施例に係る磁場発生装置に於て、鋳
造速度が比較的速く鋳型幅の広い条件で鋳型内短辺近傍
の湯面波動を抑制する連鋳操業を行った結果をそれぞれ
示すグラフ図である。

【図８】本発明の実施例に係る磁場発生装置に於て、鋳
造速度が比較的速く鋳型幅の広い条件で鋳型内短辺近傍
の湯面波動を抑制する連鋳操業を行った結果をそれぞれ
示すグラフ図である。

【図９】本発明の実施例に係る磁場発生装置に於て、鋳
造速度が比較的速く鋳型幅の広い条件で鋳型内短辺近傍
の湯面波動を抑制する連鋳操業を行った結果をそれぞれ
示すグラフ図である。

【図１０】本発明の実施例に係る磁場発生装置に於て、
鋳造速度が比較的速く鋳型幅の広い条件で鋳型内短辺近
傍の湯面波動を抑制する連鋳操業を行った結果をそれぞ
れ示すグラフ図である。

【図１１】図６の結果を横軸に電流周波数をとり、縦軸
に鋳型短辺近傍の湯面波動量をとって表わすグラフ図で
ある。

【図１２】磁場発生装置の電流値を変化させた時の、鋳
型短辺近傍湯面波動の抑制効果の変化を表わすグラフ図
である。

【図１３】鋳型内の湯面波動を抑制するための電流周波
数の下限値、鋳造条件から算出した有効制動パラメ−タ
Ｅおよび浸漬ノズルの吐出孔の角度αの関係を示す実験
結果を示すグラフ図。

【図１４】鋳型内の湯面波動を抑制するための電流周波
数の下限値を示す直線、その整数倍の電流周波数を表わ
す直線と実験例を示すグラフ図である。

【符号の説明】

２ タンディッシュ ３ 耐火物 ４ 鉄皮 ５ スライディングノズル、 ６ 固定プレート ７ スライディングプレート ８ 浸漬ノズル ９ 吐出口 １０ 鋳型 １４ 湯面センサー １６ 制御装置 １７ 湯面センサー １８ 磁場発生装置 ２０ 鋳型上端 ２１ 湯面 ２２ 鋳型下端 ２３ Ｗ：リニア移動磁場の印加領域の鋳型高さ方向
の幅 ２４ 磁場発生装置のコイルの高さ方向の幅 ２５ Ｄ：浸漬ノズル吐出口上端がリニア移動磁場の
印加領域にある場合の、浸漬ノズル吐出口上端からリニ
ア移動磁場の印加領域の上端までの距離 ２６ 浸漬ノズルの吐出孔の吐出方向軸が水平面とな
す角度α［度］ ２７ Ｖ：浸漬ノズルから吐出する溶湯流がリニア移
動磁場の印加領域（ここで印加領域とは、鋳型の厚み方
向中心で測った磁束密度の時間平均が最大値をしめす位
置を中心として、その最大値の１／２の磁束密度を時間
平均値として持つ領域をいう）を通過する際の平均流速 ２８ 磁場発生装置のコイル ２９ 浸漬ノズルの吐出口 ３０ 鋳型短辺近傍湯面波動の短周期波 ３１ 鋳型短辺近傍湯面波動の長周期波 ３２ 鋳型短辺近傍湯面波動振幅量 ３３ リニア移動磁場の印加領域の上端 ３４ リニア移動磁場の印加領域の下端 ３５ 浸漬ノズルの吐出孔の孔径面積Ｓ：、吐出孔の
吐出方向軸に垂直な断面の形状、すなわち、円、楕円、
正方形、矩形、卵形、などの面積である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖本 一生 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 森 孝志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内の溶鋼流を減速調整するリニア移
   動磁場型電磁撹拌装置を用い、 磁束の分布がモールドの中心の浸漬ノズル吐出孔に対称
   で、 磁場の移動方向が、鋳型の２つの短片からモールド中心
   の浸漬ノズルに向かう方向で、 移動磁場の波動の周期の下限を、 浸漬ノズルから吐出する溶鋼流の断片が磁場作用域を通
   過する時間を、 そのリニア移動磁場型電磁撹拌装置の磁場の波動の１周
   期とする、 移動磁場の波動の周期以上の所定の周期とし、 移動磁場の波動の周期の上限を、 リニア移動磁場型電磁撹拌装置の発生する磁束密度が、 その装置を構成するモールド水冷凾部材とモールド銅板
   と溶鋼とによる減衰後の作用域において、 溶鋼に制動力を与える力に充分な磁束密度となる、 移動磁場の波動の周期以下とすることを特徴とする鋼の
   スラブ用鋳片の製造方法。
2. 【請求項２】 移動磁場の波動の周期の下限の決定法に
   おいて、リニア移動磁場の周波数Ｆを下記（イ）式また
   は（ロ）式で求められる値以上とし、かつ、電流値を所
   定の範囲でそれぞれ調節することにより鋳型内で浸漬ノ
   ズルの溶鋼の吐出流に前記電磁制動力を生じさせること
   を特徴とする請求項１記載の鋼のスラブ用鋳片の製造方
   法。浸漬ノズルから吐出される溶鋼流がリニア移動磁界
   の下側に抜け出る場合は、下記（イ）式により周波数Ｆ
   を求める、 Ｆ＝（Ｖ・sin θ）／｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）｝ …（イ） 浸漬ノズルから吐出される溶鋼流がリニア移動磁界の上
   側または下側に抜け出ない場合は、下記（ロ）式により
   周波数Ｆを求める、 Ｆ＝（２Ｖ・cos θ）／（Ｎ・Ａ） …（ロ） ここで、上記（イ）式および（ロ）式において、Ｆは、
   リニア移動磁場を発生させる電流周波数［Hz］、Ｖは、
   浸漬ノズルから吐出する溶湯流がリニア移動磁場の印加
   領域を通過する際の平均流速［ｍ／秒］、θは、浸漬ノ
   ズルから吐出する溶湯流がリニア移動磁場の印加領域を
   通過する際に、水平線となす角度［rad ］、Ｗは、リニ
   ア移動磁場の印加領域の鋳型高さ方向の幅［ｍ］、Ｄ
   は、浸漬ノズル吐出口上端がリニア移動磁場の印加領域
   にある場合は、浸漬ノズル吐出口上端からリニア移動磁
   場の印加領域の上端までの距離［ｍ］に相当し、それ以
   外はＤ＝０［ｍ］、Ｎは、磁場発生装置の極数、Ａは鋳
   造幅、をそれぞれ表わす。
3. 【請求項３】 リニア移動磁場の移動磁場の波動周期の
   周波数の下限を、下記（ハ）式または（ニ）式で求めら
   れる有効制動パラメ−タＥと、浸漬ノズルの吐出孔の吐
   出方向軸が水平面となす角度αと、リニア移動磁場の周
   波数Ｆと、が下記（ホ）式の関係にあり、この（ホ）式
   の関係から求められる周波数Ｆの値以上の値とし、か
   つ、電流値を所定の範囲でそれぞれ調節することにより
   鋳型内で浸漬ノズルの溶鋼の吐出流に前記電磁制動力を
   生じさせることを特徴とする請求項１記載の鋼のスラブ
   用鋳片の製造方法。−２５°≧α≧−６０°のときは、
   下記（ハ）式により有効制動パラメ−タＥを求める、 Ｅ＝Ａ・Ｂ・Ｃ／｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）・Ｓ｝ …（ハ） ＋１５°≧α＞−２５°のときは、下記（ニ）式により
   有効制動パラメ−タＥを求める、 Ｅ＝４・Ａ・Ｂ・Ｃ・（cos α）² ／（Ｎ・Ａ・Ｓ）…（ニ） ここで、上記（ハ）式および（ニ）式において、Ａは連
   続鋳造の鋳造幅（ｍ）、Ｂは鋳造厚み（ｍ）、Ｃは鋳造
   速度（ｍ／秒）、Ｓは浸漬ノズルの吐出孔の孔径面積
   （ｍ² ）をそれぞれ表わす、 なお、孔径面積Ｓは吐出孔の吐出方向軸に直交する断面
   の面積に相当し、この断面形状は円、楕円、正方形、矩
   形、卵形、等をなす、 周波数Ｆは下記（ホ）式により求める、 Ｆ＝ｊＥ＋ｋ …（ホ） ここで、上記（ホ）式において、 −３５°≧α≧−６０°のときは、ｊ＝０．３０，ｋ＝
   ０ −２５°≧α＞−３５°のときは、ｊ＝０．２８，ｋ＝
   ０ ＋１５°≧α＞−２５°のときは、ｊ＝０．２６，ｋ＝
   ０ とする。
4. 【請求項４】 リニア移動磁場の移動磁場の波動周期の
   周波数の下限を、下記（ハ）式または（ニ）式で求めら
   れる有効制動パラメ−タＥと、浸漬ノズルの吐出孔の吐
   出方向軸が水平面となす角度αと、リニア移動磁場の周
   波数Ｆと、が下記（ホ）式の関係にあり、この（ホ）式
   の関係から求められる最低の周波数Ｆの値またはその整
   数倍の値とし、かつ、電流値を所定の範囲でそれぞれ調
   節することにより鋳型内で浸漬ノズルの溶鋼の吐出流に
   前記電磁制動力を生じさせることを特徴とする請求項１
   記載の鋼のスラブ用鋳片の製造方法。 −２５°≧α≧−６０°のときは、下記（ハ）式により
   有効制動パラメ−タＥを求める、 Ｅ＝Ａ・Ｂ・Ｃ／｛Ｎ・（Ｗ−Ｄ）・Ｓ｝ …（ハ） ＋１５°≧α＞−２５°のときは、下記（ニ）式により
   有効制動パラメ−タＥを求める、 Ｅ＝４・Ａ・Ｂ・Ｃ・（cos α）² ／（Ｎ・Ａ・Ｓ）…（ニ） ここで、上記（ハ）式および（ニ）式において、Ａは連
   続鋳造の鋳造幅（ｍ）、Ｂは鋳造厚み（ｍ）、Ｃは鋳造
   速度（ｍ／秒）、Ｓは浸漬ノズルの吐出孔の孔径面積
   （ｍ² ）をそれぞれ表わす、 なお、孔径面積Ｓは吐出孔の吐出方向軸に直交する断面
   の面積に相当し、この断面形状は円、楕円、正方形、矩
   形、卵形、等をなす、 周波数Ｆは下記（ホ）式により求める、 Ｆ＝ｊＥ＋ｋ …（ホ） ここで、上記（ホ）式において、 −３５°≧α≧−６０°のときは、ｊ＝０．３０，ｋ＝
   ０ −２５°≧α＞−３５°のときは、ｊ＝０．２８，ｋ＝
   ０ ＋１５°≧α＞−２５°のときは、ｊ＝０．２６，ｋ＝
   ０ とする。