JPH07227656A - 交流磁場を用いた連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、連続鋳造において交流磁場を用い
て鋳型内の初期凝固を安定化し、高表面品質の鋳片を製
造する連続鋳造方法を提供する。 【構成】 連続鋳造用鋳型２と、鋳型に電磁力を与える
電磁コイル７と、鋳型に縦方向の振動を与える加振機構
とを備えた連続鋳造装置を用い、浸漬ノズル１にはその
外周面に２個以上かつ偶数個の耐火物製ボード１０を液
面レベルからノズルの溶融金属吐出孔までの間に垂直に
設け、電磁コイル７に商用周波の交流電流を印加して磁
場を発生させ、かつ鋳型に上下方向の振動を与えながら
浸漬ノズル１から溶融金属を鋳型内に注入し、溶融金属
の初期凝固安定化を図りながら連続鋳造する。 【効果】 オッシレーションマークの観察もなく、常に
周方向に均一かつ平滑な表面性状の鋳片を、多種の金属
に対しても製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属の連続鋳造に
おいて、商用周波数の交流磁場を用いて連鋳鋳型内にお
ける初期凝固を安定化することで、高表面品質の鋳片を
製造する連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属の連続鋳造にあたっては、従来
より鋳型の外側に配置した電磁コイルによって鋳型内の
溶融金属に磁場を付与し、溶融金属にピンチ力を作用さ
せることが行われている。

【０００３】即ち、電磁コイルに交流電流を印加すると
交流磁場が生じ、溶融金属内に周方向の渦電流が発生す
る。この渦電流と外部磁場との相互作用によって溶融金
属を絞り込む方向にピンチ力が作用する。その結果湯面
では、溶融金属の中央部が周囲に比べて盛り上がり、ド
ーム状に湾曲した形状になる。

【０００４】この作用によってメニスカス周辺部と鋳型
内壁との間の隙間が拡大するので、溶融金属と鋳型壁面
との境界にパウダーが流入し易くなる。従ってこのピン
チ力の作用によって、良好な鋳片表面品質が得られる。

【０００５】また、潤滑パウダーの流入を促進するため
に、一般に鋳型に上下振動を印加する。この上下振動に
よって、鋳片表面にはオッシレーションマークと呼ばれ
る周方向に伸びる筋状の窪みが生ずる。

【０００６】この技術については例えば特公昭５７−２
１４０８号公報に開示されている。しかし前述のピンチ
力が作用すると、鋳型の振動が凝固を開始したシェル表
面に影響を及ぼし難くなり、オッシレーションマークの
深さが浅くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように電磁力を鋳
型内に作用させた場合、ある一定の値以上の電磁力を印
加すると、最初の数分間は鋳片表面に部分的にオッシレ
ーションマークが残留するが、その後、周方向に均一な
オッシレーションマークが殆ど観察されない状態とな
る。

【０００８】鋳造中のメニスカスの状態を調査したとこ
ろ、電磁力を印加した後しばらくは盛り上がりが数秒周
期で変動する動きを示すが、その後全く変動しなくなる
ことにその原因があることが判った。

【０００９】さらに数秒周期の非定常な運動がなくなる
理由としては、先ず図１（ａ）に示すように、メニスカ
ス２１の盛り上がり周辺部と鋳型との間に発生した隙間
部で、図１（ｂ）に示すように溶融した潤滑用パウダー
２２が再凝固してパウダーリム２３を形成する。

【００１０】これが図１（ｃ）に示すように、電磁力印
加後の一定時間の内に成長して、その成長後はメニスカ
スの盛り上がりを抑えこみ、図１（ｄ）に示すように、
数秒周期の不規則な運動を抑制するようになるためと判
った。なお２４はメニスカスドームの等高線である。

【００１１】このように湯面盛り上がりに変動が生じ、
鋳片表面の周方向に発生する不均一な凹凸が、得られる
鋳片の歩留を低下させる原因となっている。そしてこの
ような非定常鋳片では、再凝固したパウダーがパウダー
リム２３を形成し、このパウダーリムが成長し終わるま
では不均一な凹凸が発生することになる。

【００１２】本発明は上記課題を解決し、交流磁場を用
いて初期凝固を安定化することで、高表面品質の鋳片を
製造する連続鋳造方法を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続鋳造用鋳
型と、該鋳型を囲繞するように配置され注入された溶融
金属に交流の電磁力を付与する電磁コイルと、一定の周
期で鋳型に縦方向の振動を付与する加振機構とを備えた
連続鋳造装置を用い、かつ浸漬ノズルにはその外周面に
少なくとも２個以上かつ偶数個の耐火物製ボードを液面
レベルからノズルの溶融金属吐出孔までの間に対称にな
るように垂直に設け、前記電磁コイルに商用周波数の交
流電流を印加して交流磁場を発生させ、かつ一定の周期
で鋳型に上下方向の振動を付与しながら前記浸漬ノズル
を通して溶融金属を鋳型内に注入し、溶融金属の初期凝
固安定化を図りながら連続鋳造することを特徴とする交
流磁場を用いた連続鋳造方法である。

【００１４】

【作用】本発明で使用する浸漬ノズルとしては、例えば
図２に示すように浸漬ノズル１の外周面に少なくとも２
個以上かつ偶数個の耐火物製ボード１０を、液面レベル
（メニスカス）からノズルの溶融金属吐出孔までの間
に、ノズル中心線に対して対称になるように垂直に設け
た構造とするものである。

【００１５】鋳型内に溶融金属を注入した際にメニスカ
ス形状が数秒周期で変化するのは、鋳型内で注入した溶
融金属の対称性が崩れていることによるもので、この対
称性を確保するために、浸漬ノズルのノズル中心線に対
して対称にメニスカスからノズル吐出孔位置までボード
を設ける。また、対称性を保持するため、ボードの個数
は少なくとも２個以上で２ｎ個である必要がある。ボー
ドの個数は多いほうが望ましいが、操業性との兼ね合い
で最大８個程度で十分である。

【００１６】このようにして、浸漬ノズルの外周面のノ
ズルの中心線に対して対称にメニスカスからノズル吐出
孔位置まで耐火物製のボードを２ｎ個設けることで、鋳
型内でのメニスカス形状を鋳造初期から対称に保つこと
ができ、前記のような電磁力によるメニスカス盛り上が
りの非定常な動きを抑制すると同時に、一定の周期で鋳
型に上下方向の振動を付与することにより、円滑に鋳片
が引き抜かれるとともにオッシレーションマークの観察
もなく、常に周方向に均一かつ平滑な鋳片表面状態を得
ることができる。

【００１７】

【実施例】図３に本発明による連続鋳造方法の実施例を
示す。下端に流出口を有する外径７０ｍｍの浸漬ノズル
１を鋳型の中央位置に設ける。この浸漬ノズル１より内
径２００ｍｍの円形断面を有する水冷された鋳型２内に
溶鋼３を注入する。注入された溶鋼３は、鋳型２により
冷却され、鋳型内壁に接する面より順次凝固し、こうし
て凝固したシェル４は鋳型２より下方に引き抜かれる。

【００１８】しかしながらここでは、融点１１００℃の
溶融したパウダー５が凝固シェル４と鋳型２との間に存
在し、潤滑の役目を果たす。鋳型２は、この潤滑剤とし
ての溶融したパウダー５を均一に凝固シェル４と鋳型２
との間に送り込むため、図３（ａ）に示すように、１分
間に１５０サイクルの振動数および１６ｍｍの振幅でも
って正弦波状に振動６を与えられており、電磁力を印加
しない場合には平均深さ３００μｍのオッシレーション
マーク１１を形成する。

【００１９】本発明では、図３（ｂ）に示すように、鋳
型２の外周に電磁コイル７が配置されており、空芯時の
コイル上端および断面中心における磁束密度が１５００
Ｇａｕｓｓとなるような電磁ピンチ力８を付与して、溶
融金属メニスカスを高さ約５ｃｍのドーム９の状態に保
つ。

【００２０】またこのドーム９を安定な状態に保つた
め、ノズル１の外面にメニスカスからノズル吐出孔位置
までの間に設けられた耐火物製のボード１０がノズル中
心線に対して対称となるように４個設けられており、ボ
ード１０と鋳型２の内壁との間は２０ｍｍのクリアラン
スを設けた。

【００２１】このようにして鋳造を行うことにより、引
き抜き速度２ｍ／分で、鋳片表面に１００μｍ以上のオ
ッシレーションマークの残存する面積が無くなり、表面
状態の良好な鋳片を得た。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の連続鋳造方
法によれば、浸漬ノズルの外周面に耐火物製のボードを
設けることで、鋳型内でのメニスカス形状を鋳造初期か
ら対称に保つことができ、さらに電磁力によるメニスカ
ス盛り上がりの非定常な動きを抑制すると同時に一定の
周期で鋳型に上下方向の振動を付与することにより、円
滑に鋳片が引き抜かれるとともにオッシレーションマー
クの観察もなく、常に周方向に均一かつ平滑な表面性状
の鋳片を多種の金属に対しても製造することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）図はメニスカスの非定常な運動
と非定常鋳片の生成原因を説明する略側断面図である。

【図２】本発明に使用する耐火物製ボードの一例を示す
（ａ）側断面図および（ｂ）平面図である。

【図３】（ａ）図は比較例としての連続鋳造方法，
（ｂ）図は本発明の実施例の連続鋳造方法を示す側断面
図である。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル ２ 鋳型 ３ 溶鋼 ４ 凝固シェル ５ 溶融したパウダー ６ 振動 ７ 電磁コイル ８ 電磁ピンチ力 ９ ドーム １０ 耐火物製ボード １１ オッシレーションマーク ２１ メニスカス ２２ 潤滑用パウダー ２３ パウダーリム ２４ メニスカスドームの等高線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造用鋳型と、該鋳型を囲繞するよ
   うに配置され注入された溶融金属に交流の電磁力を付与
   する電磁コイルと、一定の周期で鋳型に縦方向の振動を
   付与する加振機構とを備えた連続鋳造装置を用い、かつ
   浸漬ノズルにはその外周面に少なくとも２個以上かつ偶
   数個の耐火物製ボードを液面レベルからノズルの溶融金
   属吐出孔までの間に対称になるように垂直に設け、前記
   電磁コイルに商用周波数の交流電流を印加して交流磁場
   を発生させ、かつ一定の周期で鋳型に上下方向の振動を
   付与しながら前記浸漬ノズルを通して溶融金属を鋳型内
   に注入し、溶融金属の初期凝固安定化を図りながら連続
   鋳造することを特徴とする交流磁場を用いた連続鋳造方
   法。