JPH0538559A - 複式連鋳機における電磁攪拌方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、同一の引抜ロールにより複数の鋳
片を並列的に引き抜き、鋳造する複式連鋳機における電
磁攪拌方法および装置である。 【構成】 対向した両面に移動磁界を発生させる一対の
交流３相電磁誘導コイル１を配置し、コイルの一方側に
交流３相の相シフトを行う切替え手段５を取り付け、一
方側のコイルを２／３・πｒａｄ．シフトさせることに
より、モールドの幅方向の相互干渉磁束密度のＷ型分布
パターンをπ／３ｒａｄ．移動させ、３本の鋳片の鋳造
時に３本のモールド間または３本の鋳片間の磁束密度お
よび電磁攪拌流速を均一化させる。 【効果】 複式連鋳機設備の小型化と汎用化が達成さ
れ、さらには攪拌流速の均一化による中心偏析の改善に
より、鋳片の品質向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同一の引抜ロールによ
り複数の鋳片を並列的に引き抜き、鋳造する鋼の連鋳機
（以下これを複式連鋳機という）における電磁攪拌方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一貫製鉄所及び大規模の電炉製鋼工場に
おいては、通常複数の圧延工場を有しているため、要求
される圧延素材は、スラブ，ブルーム，ビレット等多種
になることが多い。それに加えて鋳片の生産効率向上の
ため、同一の引抜ロールにより複数の鋳片を同時に引抜
く鋳造方法が行なわれる。

【０００３】実例として、スラブ１本，ブルーム２本，
ビレット３本を同一の引抜ロールで鋳造を可能としてい
る複式連鋳機が運転されているが、異った鋳片本数の鋳
造を可能とすることにより、電磁攪拌装置もそれに対応
したものにならなければならない。

【０００４】本来の目的からいえば、それぞれの鋳片に
個別に電磁攪拌装置を取り付けることが望ましいが、一
つの鋳片毎に電磁攪拌装置を設置することは設備上問題
がある。すなわち鋳片間の距離を広げ、一つの鋳片毎に
電磁攪拌装置を設置できるようにすると、鋳片支持用ロ
ールを長くする必要があり、経済的に好しくない。

【０００５】また複式連鋳法においては、例えばスラブ
とブルーム，ビレットのように、異なる断面形状の鋳片
の形状に応じてスラブ１本，ブルーム２本，ビレット３
本といったように数を変えて鋳造する。このような場
合、個々の鋳片毎に電磁攪拌装置を、それらに応じたも
のに変更する必要が生じ、電磁攪拌装置の着脱に長時間
を要し、障害時間が増し、連鋳機の稼動率の低下を招
く。

【０００６】このような問題を解決するための手段とし
て、鋳片形状及び本数が変っても、同一電磁攪拌装置の
適用が可能な直線磁界移動型、即ちリニアモーター型の
電磁攪拌装置が多く採用されている。

【０００７】既に開示された特開昭５９−３３０６１
号，特開昭６１−４６３５８号，特開昭６２−２０３６
４８号の各公報には、対向コイルの組合せ及び特殊コイ
ルの発明により攪拌効率の向上、及び多様な攪拌パター
ンを可能としているが、これらはいずれも電磁攪拌装置
の巾方向の磁束密度分布パターンは、Ｗ型の巾方向中心
対称型のパターンである。

【０００８】また特開昭５７−３９０６５号公報（特公
昭６０−８８９９号）においては、３本以上の鋳片の場
合でも電磁攪拌装置巾方向の磁束密度分布のバランス
（均一化）を可能としている多極型であること、また磁
極の隣接ユニットは、互いに反対方向の回転磁界を形成
しているため攪拌効率が極端に悪くなる。

【０００９】特公昭５９−５２０１６号公報における磁
束密度分布，巾方向左右アンバランスの解消方法は、対
向コイルの移動磁界が平行移動あるいは逆方向移動の例
であるが、いずれも鋳片が２本の場合を対象にしてお
り、後述する本発明の逆方向移動のように、３本の鋳片
における磁束密度のアンバランス解消とはならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモーター
型電磁攪拌装置において、対向するコイルの磁界移動方
向を逆方向として、鋳片内溶鋼に回転流を与える方式で
あれば、同一引抜ロール内に２本の鋳片までは巾方向左
右対称の磁束密度分布特性で問題とならないが、図１
（Ａ），（Ｂ）に示すように、同一引抜ロール内に３本
以上の鋳片が存在する場合には、鋳片間の磁束密度レベ
ルに大きなアンバランスが生じる。

【００１１】このアンバランス量は、図１に示す電磁攪
拌装置の構成における磁束密度の実測値でみると、図２
に示す曲線２１（点線で示す）のようになる。すなわち
３本の３Ａ，３Ｂ及び３Ｃモールド（鋳片）間に磁束密
度の大きなアンバランスが生じていることが判る。

【００１２】磁束密度にほゞ比例して、本電磁攪拌装置
として最終的に必要な性能となる溶鋼の攪拌流速比でみ
ても、その比はＡ又はＢ鋳片：Ｃ鋳片＝１：２．２とな
り、大きなアンバランスとなっている。

【００１３】本発明は上記従来の欠点を解消し、リニア
モーター型電磁攪拌装置では最も攪拌効率が高いとされ
ている２極モーター型のままで、磁束密度分布パターン
を変え、鋳片間の磁束密度および電磁攪拌流速を均一化
させる複式連鋳機における電磁攪拌方法および装置を提
供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、複数の
モールドまたは複数の鋳片を挟んで対向した両面に移動
磁界を発生させる一対の交流３相電磁誘導コイルを配置
し、互いに逆方向に移動磁界を進行させることにより溶
鋼を回動させる複式連鋳機の電磁攪拌方法において、前
記電磁誘導コイルの一方側の交流３相電磁誘導コイルを
２／３・πｒａｄ．シフトさせることにより、モールド
または鋳片の幅方向の相互干渉磁束密度のＷ型分布パタ
ーンをπ／３ｒａｄ．移動させ、３本の鋳片の鋳造時に
３本のモールド間または３本の鋳片間の磁束密度および
電磁攪拌流速を均一化させることを特徴とする複式連鋳
機における電磁攪拌方法である。

【００１５】また本発明の装置は、複数のモールドまた
は複数の鋳片を挟んで対向した両面に移動磁界を発生さ
せる一対の交流３相電磁誘導コイルを配置し、該電磁誘
導コイルの一方側に交流３相の相シフトを行う切替え手
段を取り付けたことを特徴とする複式連鋳機における電
磁攪拌装置である。

【００１６】さらに上記電磁攪拌装置において、一方側
の交流３相電磁誘導コイルを２／３・πｒａｄ．シフト
させて捲線したものである。

【００１７】

【作用】以下本発明の方法および装置について、その作
用と共に詳細に説明する。

【００１８】図１（Ａ）は、本発明にかかる電磁攪拌装
置の適用状態を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、その
具体的な実施態様を示す斜視図である。

【００１９】図において、１，１ａ，１ｂは電磁攪拌コ
イルを示し、１ａはモールド２に電磁攪拌装置コイルを
適用した場合を示し、１ｂは鋳片に適用した場合を示し
ている。３はＡ，Ｂ，Ｃ各ストランドの鋳片で、図は３
本の鋳片３Ａ，３Ｂ，３Ｃを示している。４は引抜ロー
ルである。ここでＬ面とは、曲げ型連鋳機において鋳片
の上面側となる面を指し、Ｆ面とは鋳片の下面側となる
面を示している。

【００２０】本発明における電磁攪拌装置のコイルの極
数は、一般に攪拌力（流速）を得る上で最も効率がよい
とされている２極構成とし、対向配置とする。

【００２１】従来の逆方向移動磁界式リニアモーター型
電磁攪拌装置（以下回動式という）の磁束密度分布の実
測値は、図２の曲線２１（点線で示す）で示すように、
顕著なＷ型分布となっている。

【００２２】第１ステップとして、本発明者らは何故回
動式リニアモーター型電磁攪拌装置は、Ｗ型磁束密度分
布を示すのか解析を行なった。

【００２３】従来の２極モーター型電磁攪拌装置の磁極
の相順は、通常の回転型モーターの固定子をそのまま平
板状にしたものであり、２極電磁攪拌装置を対向配置の
回動式として使用することにより、４極モーターの固定
子と同じ構成としている。

【００２４】回転モーターイメージの相順を図５に示
す。図５において、１Ｆの部分はＦ面とも呼ばれる一方
の面の電磁攪拌装置のコイル、１Ｌの部分は１Ｆの面と
対向するＬ面とも呼ばれる他方面の電磁攪拌装置のコイ
ル部に相当するものとして示した。これを鋳片を挟んで
リニア・モーター型とした場合、その相順は図６に示す
ようになる。

【００２５】２極電磁攪拌装置の起磁力（磁束密度）
は、３相電源及び図６に示した相順により、電磁攪拌装
置に１周期の移動磁界を形成する。移動磁界を構成する
磁束密度の瞬時値ｂ（ガウス）は、その波高値をＢとし
て数１で表される。

【００２６】

【数１】 ｂ＝Ｂｃｏｓ（２πｆ・ｔ−π／τ・ｘ） ………………（１）

【００２７】その波高値Ｂの移動速度ｖは数２で表され
る。

【００２８】

【数２】 ｖ＝２τｆ ………………（２）

【００２９】ここで、ｆ；電源周波数，ｔ；時間，ｘ；
巾方向位置，τ；ポールピッチである。

【００３０】上記特性を有した電磁攪拌装置を、図１
（Ａ）に示したように３つのストランドからなる鋳型ま
たは鋳片引抜ラインに設置し、その時の磁束密度波高値
の移動パターンを図７に示した。

【００３１】図（Ａ）は各相のコイル配置を示し、
（Ｂ）は電源の相回転における移動磁界特性を示し、
（Ｃ）はその結果得られる磁束密度分布パターンを示
し、（Ｄ）は３つのストランドの配置をそれぞれ対応付
けて示している。

【００３２】図中、３１はＦ面の移動磁界特性，３２は
Ｌ面の移動磁界特性を示す曲線，また（Ｃ）図の３３は
磁束密度を示す曲線である。すなわち図７に示すよう
に、対向コイルそれぞれの移動磁界特性が相互干渉を受
けることになり、その移動磁界特性を重ね合せると、図
７（Ｃ）に示すＦ面，Ｌ面合成磁束密度分布パターンと
なる。

【００３３】図７から次の点が明らかである。

【００３４】 どの時間軸においても、Ｆ面，Ｌ面の
移動磁界特性（曲線３１、３２）の交点の位置は移動し
ない。

【００３５】 交点でのＦ面，Ｌ面の磁場は、常に同
極同レベルであることにより、この部分の磁束ベクトル
は反発し合い、有効な溶鋼攪拌力となり得ない。

【００３６】 上記交点間の中間点では、と正反対
にＦ面，Ｌ面の磁場は常に異極，同レベルとなり、この
部分の磁束ベクトルは吸引し合い、有効な溶鋼攪拌力と
なり、推力ベクトルが多くなる。

【００３７】 この結果、対向コイル移動磁界特性の
相互干渉により、磁束密度分布は山の部分と谷の部分を
生じ、Ｗ型分布特性を示すことになる。

【００３８】即ち磁束密度分布特性がＷ型となるのは、
対向コイルの移動磁界特性の相互干渉によるものであ
る。

【００３９】そこで本発明者らは、前記３本の鋳片の磁
束密度（攪拌力）のアンバランスの解消法を種々検討
し、３本の鋳片の磁束密度（攪拌力）がバランスする点
へ、Ｌ面，Ｆ面の移動磁界の相互干渉パターンであるＷ
型磁束密度を移動することを考えた。

【００４０】相互干渉Ｗ型磁束密度分布パターンを移動
させるには、Ｗ型磁束密度分布パターンの発生原理よ
り、対向コイルの片側コイルの３相電源を３相毎シフト
することにより、Ｗ型磁束密度分布パターンが移動する
ことを見出した。

【００４１】相シフトの考え方を図３により説明する。
図３（Ａ）に本発明における各相のコイル配置を示す。
ここでは、Ｌ面コイルのみ３相電源共に、それぞれ２π
／３ｒａｄ．シフトさせている。

【００４２】このように相シフトを行なうことにより、
対向コイルの移動磁界特性は図３（Ｂ）に示すようにな
り、その時の相互干渉磁束密度分布パターンは、図３
（Ｃ）のようになる。

【００４３】図３（Ｃ）に示す分布パターンは、図７
（Ｃ）に示す相シフト前の分布パターンに比較して、Ｗ
型磁束密度分布特性がπ／３ｒａｄ．左側へ移動してい
ることが判る。

【００４４】これは、片側（本例ではＬ側）の電源位相
を３相共に２π／３ｒａｄ．シフトしたことにより、対
向コイルの磁束密度分布特性の交点がπ／３ｒａｄ．移
動することによる。

【００４５】Ｌ側コイルのみの相シフトの具体的な手段
を以下に述べる。４図（Ａ）に相シフト前の３相電源と
各コイルの相関係を示し、図４（Ｂ）に相シフト後の３
相電源と各コイルの相関係を示す。

【００４６】相シフトは電源を３相共に移動することに
より可能となる。なお相シフト有，無の切換は、図４に
示す３相電源の切換部５に電磁接触器などの切替機構，
あるいは３本の鋳片専用に、片面の電磁攪拌装置の巻線
施工を予め相シフトさせた巻線として構成する手段を適
用することにより容易に可能となる。なお６ａ，６ｂは
それぞれＦ面，Ｌ面の３相の電源盤である。

【００４７】上記のようにして行なった相シフト後の攪
拌流速の鋳片間アンバランス解消の効果を、低融点合金
であるウッド・メタルの攪拌流速の実測により確認し
た。

【００４８】測定結果（相シフト前、後の攪拌流速）を
表１および図２に示す。図２の曲線１１（実線で示す）
は相シフト後の磁束密度の分布状態を示している。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１より、相シフト前，後のアンバランス
比は２．２→１．２となり、大きな効果が表われている
ことが判る。

【００５１】

【実施例】次に本発明の適用例を示す。

【００５２】鋳片断面サイズ１６２ｍｍ×１６２ｍｍの
ビレットを３本並列に鋳造する複式連鋳機に、本発明を
適用した電磁攪拌装置を設置した。なおこの複式連鋳機
においては、断面サイズ２５０ｍｍ×１１００ｍｍのス
ラブ１本、及び断面サイズ３５０ｍｍ×５６０ｍｍのブ
ルーム２本を鋳造することもある。

【００５３】このようなスラブ，ブルーム，ビレット兼
用複式連鋳機に上記のとおり電磁攪拌装置を設置し、
低，中炭Ａｌ−Ｓｉキルド鋼ビレットを３本並列に鋳造
した。

【００５４】鋳造速度は２．０４〜２．３３ｍ／ｍｉｎ
の範囲，鋳造温度はタンディッシ内溶鋼温度がｍ．ｐ＋
１０℃〜ｍ．ｐ＋４０℃の範囲である。

【００５５】使用した電磁攪拌装置は、２ポールのリニ
アモーター型であり、ポールピッチτ_P ＝７２０ｍｍ最
大電流８００Ａ×２である。

【００５６】設置位置は、連鋳機のモールドに１セッ
ト，モールド下のサポートロール直下（モールド天端か
ら４．０ｍ）の位置に１セット取付け、攪拌方法は、ビ
レットの場合は回転流動攪拌を実施した。

【００５７】以上の条件で鋳造した各鋳片の、鋳造中期
に相当する部分から、断面×（鋳造長手方向）５０ｍｍ
の試験片をガス切断により採取した。ガス切断面をフラ
イス盤にて１０〜１５ｍｍ切削後研磨を行なって鏡面に
し、サルファー・プリント及びマクロ腐蝕試験を行なっ
て、中心偏析及び負偏析状況などの鋳片内部性状の評価
を行なった。

【００５８】表２に、ビレット鋳造において本発明の
「対向コイル相シフト方式」をモールド電磁攪拌装置、
及びモールド天端から４．０ｍの電磁攪拌装置に適用し
た場合の鋳片性状について示す。表２においては、３本
のビレットを同一ピンチロールに並列に鋳造した際の、
各３本の鋳片（Ａ，Ｃ，Ｂビレット）の性状を対比させ
て示した。

【００５９】表２から判るように、３ビレット間にほと
んど差がなく、かつ充分に良好な性状が得られており、
中心偏析低減効果が充分発揮されている。なお表２に
て、中心偏析評点，負偏析評点は、共に評点の小さい程
良好である。

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】なお参考までに、本発明の「対向コイル相
シフト方式」適用前の流動攪拌を試験した結果につい
て、比較例として表３に示したが、いずれの場合もＣビ
レットが他のＡ，Ｂビレットより強い溶鋼流動を受けた
結果、中心偏析点は良いが負偏析点が悪くなり、また３
本のビレット間にばらつきが表らわれている。

【００６３】この中心偏析，負偏析両者を必要な範囲に
収めて管理しようとする場合には、他の鋳造条件による
バラツキも考慮すると、実際上使用できないことは明ら
かである。

【００６４】

【発明の効果】本発明を適用することにより、ビレット
鋳片間隔の短縮が可能となり、コンパクトな連鋳機とす
ることができ、ビレット３本鋳造時における鋳片相互間
の攪拌流速バランスを１．０〜１．２の範囲に確保する
ことができ、ビレットの中心偏析を問題のない程度まで
改善することができた。

【００６５】このように本発明によれば、複式連鋳機に
おいて鋳片の間隔を広げることなく電磁攪拌器を適用す
ることが可能となり、さらにモールド天端から４ｍのス
ラブ，ブルーム，ビレット共用体部の電磁攪拌機につい
ては、鋳片の形状が変更された際にも相互に共用して使
用することができる効果も有するものである。また電磁
攪拌装置の目的の１つである中心偏析の改善にも、十分
なる効果を有していることは実施例の結果からも明らか
である。

【００６６】以上のように本発明によれば、複式連鋳機
設備の小型化と汎用化が達成され、設備費の低減とその
効率的な運用、さらには攪拌流速の均一化による中心偏
析の改善により、鋳片の品質向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の電磁攪拌装置を示し、（Ａ）図
はその適用状態例を示す略平面図，（Ｂ）図は斜視図で
ある。

【図２】３本のビレットを同時鋳造する場合の、相シフ
ト前後の磁束密度の分布を比較して示した図面である。

【図３】本発明（相シフト後）における各相コイルの配
置例，磁束密度波高値の移動パターンおよび３本の鋳片
位置に対応する磁束密度の分布を示す図面である。

【図４】本発明の相シフト切替えの具体的手段を示し、
（Ａ）図は相シフト切替え前の状態，（Ｂ）図は相シフ
ト切替え後の状態を示す図面である。

【図５】回転モーターイメージの相順を示す説明図であ
る。

【図６】鋳片を挟んでリニアモーター型とした場合の相
順を示す説明図である。

【図７】従来（相シフト前）の各相コイルの配置例，磁
束密度波高値の移動パターンおよび３本の鋳片位置に対
応する磁束密度の分布を示す図面である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 電磁攪拌コイル ２ モールド ３ 鋳片 ４ 引抜ロール ５ ３相電源の切換部 ６ａ，６ｂ 電源盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 勝 北海道室蘭市仲町12 新日本製鐵株式会社 室蘭製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のモールドまたは複数の鋳片を挟ん
   で対向した両面に移動磁界を発生させる一対の交流３相
   電磁誘導コイルを配置し、互いに逆方向に移動磁界を進
   行させることにより溶鋼を回動させる複式連鋳機の電磁
   攪拌方法において、前記電磁誘導コイルの一方側の交流
   ３相電磁誘導コイルを２／３・πｒａｄ．シフトさせる
   ことにより、モールドまたは鋳片の幅方向の相互干渉磁
   束密度のＷ型分布パターンをπ／３ｒａｄ．移動させ、
   ３本の鋳片の鋳造時に３本のモールド間または３本の鋳
   片間の磁束密度および電磁攪拌流速を均一化させること
   を特徴とする複式連鋳機における電磁攪拌方法。
2. 【請求項２】 複数のモールドまたは複数の鋳片を挟ん
   で対向した両面に移動磁界を発生させる一対の交流３相
   電磁誘導コイルを配置し、該電磁誘導コイルの一方側に
   交流３相の相シフトを行う切替え手段を取り付けたこと
   を特徴とする複式連鋳機における電磁攪拌装置。
3. 【請求項３】 一方側の交流３相電磁誘導コイルを２／
   ３・πｒａｄ．シフトさせて捲線した請求項２記載の複
   式連鋳機における電磁攪拌装置。