JPH0819840A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メニスカスにおける溶鋼流変動を防止して、
鋳片全幅にわたって高品位を実現することができる連続
鋳造方法を提供する。 【構成】 連続鋳造用鋳型内の溶鋼の流動を電磁誘導に
よって制御する際に、周波数が１Ｈｚ以上で１５Ｈｚ以
下の磁界静止型交流磁界を溶鋼に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導によって鋳型
内で溶鋼の流動を制御する連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
から浸漬ノズルを通して鋳型内に注入される溶鋼は大き
な吐出速度を持っているため、脱酸生成物であるアルミ
ナを主体とする介在物を捕捉し、モールドパウダを巻込
む主要因となっている。このような異物混入による鋳片
品質の低下は鋳造速度の増大とともに顕著となる。この
防止対策として電磁誘導力を利用して溶鋼流動を制御し
ようとする技術が種々提案されている。

【０００３】特開平２−７５４５５号公報は、静磁場を
浸漬ノズルの吐出孔近傍に配置して、最適磁界強度にな
るように電磁力を制御し、溶鋼吐出流の勢いを抑制する
方法を開示している。しかし、この方法は、溶鋼流動を
効果的に制御するための電磁力範囲を規定するものでは
あるが、浸漬ノズルからの吐出流速は時間変動が大き
く、最適な電磁力範囲を一義的に決定することは非常に
困難である。

【０００４】特開平３−１４２０４９号公報および特開
平３−２５８４４２号公報は、電磁力が強すぎた場合の
溶鋼流の局部的な、まわりこみが発生するのを防止する
目的で鋳片の幅全体にわたって電磁界を作用させる方法
を開示している。しかし、この場合も、電磁力が強い場
合には、電磁界の谷間に沿って水平方向に溶鋼流が走
り、短片面に衝突した時点で溶鋼流は下降流となる。さ
らに、鋳片の端部の短片近傍では、鋳片と鋳型壁とは電
気的に絶縁状態にあるため、誘導電流が逆向きに流れ下
降流を加速する方向に電磁力が作用する。その結果、鋳
片幅方向中心部近傍の品質は向上するものの、短片近傍
の品質を劣化させる。

【０００５】特開平１−１５０４５０号公報は、静的な
誘導電流や磁気制動力を発生する直流磁場の代わりに、
浸漬ノズル下方の最適位置に直流磁界もしくは低周波交
流磁界を作用させ、効率よく溶鋼流動を制御する方法を
開示している。これによれば静的な誘導電流は存在しな
いため、鋳片短片近傍での下降流を助長するような現象
は低減される。しかしながら、交流磁界の場合は、与え
られた磁場の周波数に応じて、磁界の方向と誘導電流の
方向は１８０度変化するが、磁気制動力の方向は変化せ
ず、磁気制動力の絶対値は与えられた磁束密度の最大値
に比例した値からゼロまで変化する。したがって、１Ｈ
ｚ未満の低周波の場合は、溶鋼流の慣性力のため、磁気
制動された溶鋼流はその周波数で変動する。このため、
磁気制動力の変動がメニスニス部に及ぶような高速鋳造
の場合は、電磁力制御によって逆にモールドパウダの巻
込みを助長することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、低周波の交流磁
場を用いた流動制御方法として周波数０．１〜６０Ｈｚ
の範囲の移動磁界を用いる技術が数多く提案され、実用
化されている。この技術は、溶鋼の撹拌技術を流動制御
に適用したものであり、磁界の移動方向のみに限って制
動力は作用するが、他の方向には制動力は作用せず、流
動制御としては不十分なものである。さらに、電磁力が
強すぎる場合には、流れのまわりこみが発生したり、移
動磁界による付随流れを発生させるため、浸漬ノズルか
らの吐出流速と磁界強度とのバランスがくずれた場合に
は、パウダの巻込みを助長することになる。このように
移動磁界を用いる方法は、鋳型内での流動制御方法とし
ては最適な方法ではない。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、モールドパウダの巻込みを防止し、脱酸生成物
などの異物の浮上促進を目的とした鋳型内での溶鋼流動
制御方法に関するものであり、上記の従来技術の適用時
に見られるような、鋳型の短片面近傍での下降流を低減
し、さらに、メニスカスにおける溶鋼流変動を防止し
て、鋳片全幅にわたって高品位を実現することができる
連続鋳造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造方
法は、連続鋳造用鋳型内の溶鋼の流動を電磁誘導によっ
て制御する際に、磁界発生領域を移動させることなく所
定位置にとどめた状態で、周波数が１Ｈｚ以上で１５Ｈ
ｚ以下の交流磁界を溶鋼に印加することを特徴とする。

【０００９】本発明においては、鋳片の短片面近傍にお
ける下降流の低減と、その下降流を助長するような誘導
電流の発生を防止するために、１Ｈｚ以上から１５Ｈｚ
以下までの磁極静止型の交流磁界を浸漬ノズルの下方に
配置する。ここで「磁界静止型の交流磁界」とは、リニ
アモータ等に使用されるいわゆる移動磁界ではなく、時
間によって位相が変化しない磁界をいう。

【００１０】磁極は鋳型の厚み方向に対向させて少なく
とも鋳片の幅方向の７０％以上にわたって設置し、一段
の制御で不十分な場合は必要に応じて複数段の磁界を配
置してもよい。

【００１１】また、本発明では、従来技術である直流静
磁場方式に見られたような鋳片の短片面近傍における下
降流の助長作用が低減されるため、そこでの上昇流が増
大する場合があり、その場合に、モールドパウダの巻込
みを低減させるために、浸漬ノズルの吐出口より上方に
１Ｈｚの以上の磁界静止型の交流磁界もしくは、直流磁
界を設置してもよい。

【００１２】

【作用】鋳片の両端部での品質劣化を助長しない鋳型内
での溶鋼流動制御方法として、交流磁界の最適な周波数
を決定するために種々のテストを行った。その結果を図
１に示す。図１は横軸に印加電磁界の周波数（Ｈｚ）を
とり、縦軸に鋳型短辺近傍での湯面変動量をとって、印
加電磁界の周波数が湯面に及ぼす影響の程度について調
べた結果を示す特性線図である。図から明らかなよう
に、周波数が低いほど鋳型の幅方向端部近傍における湯
面の変動量は大きくなり、特に周波数が１Ｈｚ未満にな
ると、３〜１２mmという大きな液面変動が生じる。これ
に対して、１Ｈｚ以上の周波数では急激に湯面の変動量
は減少し、湯面は安定する。この傾向は周波数がさらに
増大しても変わらない。

【００１３】図２は、横軸に印加電磁界の周波数（Ｈ
ｚ）をとり、縦軸にモールドパウダ性介在物数指標をと
って、印加電磁界の周波数が鋳片品質に及ぼす影響の程
度について調べた結果を示す特性線図である。ここで
「モールドパウダ性介在物数指標」とは、電磁界の周波
数を種々変化させたときの鋳片端部（短片面から２８０
ｍｍまでの範囲に対して長辺面の表面から２０ｍｍ深さ
まで）に存在するモールドパウダ数をカウントし、これ
を指標化したものをいう。すなわち、磁場を印加しない
ときの平均レベルを基準とし、これをモールドパウダ性
介在物数指標１．０とした。図から明らかなように、鋳
片幅方向端部近傍のモールドパウダの巻込みは、周波数
が１Ｈｚ以上の交流磁界を流動溶鋼に印加することによ
って大幅に低減される。

【００１４】図３は横軸に鋳片幅中心からの距離（ｍ
ｍ）をとり、縦軸にモールドパウダ性介在物数指標をと
って、実施例の方法で製造した鋳片の品質と比較例のそ
れとを比べた結果を示す特性線図である。図中にて曲線
Ａ（白丸）は本実施例の結果を示し、曲線Ｂ（黒丸）は
比較例の結果を示す。鋳片の表面から２０ｍｍ深さまで
の介在物量の鋳片幅方向分布につきそれぞれ調べた。図
から明らかなように、最適条件下で鋳片幅方向の介在物
分布を見ると、実施例では比較例（従来方法）に比べて
介在物の集積が大幅に軽減しており、その傾向は、鋳片
端部において顕著である。これは、鋳片幅方向端部近傍
の異常下方流が解消されたことと、湯面変動量が大幅に
減少した結果と考えられる。

【００１５】なお、溶鋼に印加される磁場の周波数は、
現象的には上限はないが、１５Ｈｚを越えるとコイルの
インダクタンスによるインピーダンスが急激に増大し、
所定の磁界強度を得るために巨大な交流電源を必要と
し、また、銅製鋳型の背面に電磁石を配置するような場
合には、高周波ほど鋳型での減衰が大きくなり、エンジ
ニアリング的に問題が大きい。したがって、印加磁場の
周波数は１５Ｈｚ以下とすることが望ましい。

【００１６】

【実施例】以下、添付の図面および表を用いて本発明の
実施例について説明する。垂直曲げ型連続鋳造機は約
２．５ｍの垂直部分を有し、鋳型ユニットから凝固鋳片
がピンチローラによって下流側に間欠引抜きされるよう
になっている。鋳型ユニットの上方にはタンディッシュ
（図示せず）が設けられ、鋳型キャビティに浸漬ノズル
４を介して溶鋼が連続鋳造されるようになっている。

【００１７】図４及び図５に示すように、鋳型ユニット
は水冷の鋳型壁５を有し、この鋳型壁５の外側に１対２
組の磁極２がそれぞれ設けられている。各磁極２はリタ
ーンヨーク３によって連結され、１つの磁気回路が形成
されている。各磁極２は鋳型壁５の長辺面にそれぞれ対
面しており、交流電源（図示せず）から各磁極２のコイ
ル１に給電するとキャビティ内の溶鋼に誘導磁界が生じ
るようになっている。この磁極２はほぼ水平に設けられ
ている。鋳型壁５で取り囲まれたキャビティ内には浸漬
ノズル４が挿入され、下部の１対の吐出孔６から溶鋼が
吐出されるようになっている。鋳型内溶鋼の湯面上には
モールドパウダが浮んでいる。

【００１８】ここで、浸漬ノズル４の下端部が磁極２よ
り下方に位置しないように、浸漬ノズル４はレベル調整
がなされている。この場合に、浸漬ノズル４の吐出孔６
の下端から磁極２の幅中心までの距離Ｌが約２５０mmと
なるように、浸漬ノズル４を鋳型内に挿入した。なお、
磁極２によって得られる最大磁束密度は２８５０ガウス
（０．２８５テスラ）である。

【００１９】次に、上記の連続鋳造機を用いて溶鋼流動
を制御をしながら鋳造する場合について説明する。鋳造
開始とほぼ同時にコイル１に給電して磁界を形成する。
この磁界は浸漬ノズル４からの吐出溶鋼に作用して短辺
面に向かう流動力を弱めるので、吐出溶鋼は短辺面に衝
突して下降流を形成しなくなる。

【００２０】本発明の適用条件及びその結果を下記の表
１に実施例１〜４として示す。なお、従来方法を適用し
た比較例１〜３を併記した。低炭素アルミキルド鋼に対
して、鋳片サイズとして２２０×１６５０ｍｍ、鋳造速
度は毎分１．６ｍ（一部につき毎分１．８ｍ）とし、印
加磁場の周波数として１．０５Ｈｚ，１．５０Ｈｚ，
１．９５Ｈｚ，１３．５Ｈｚの適用試験を行った。な
お、印加磁場の周波数は、比較のため従来技術の範囲で
ある１Ｈｚ未満の０．２５Ｈｚと０．７５Ｈｚ、及び、
１５Ｈｚ以上とし、１６Ｈｚも併せて検討した。

【００２１】表１から明らかなように、実施例１及び２
の条件下では、最終製品である冷延鋼板における介在物
表面欠陥は大幅に減少しており、比較例１〜３に示す従
来技術における欠陥数に比べて１／３以下となってい
る。なお、比較例３の場合は、周波数が高すぎるので、
インピーダンスが増大してコイルに有効電流が流れず、
また、鋳型銅板での減衰が大きく磁界強度が不足した結
果、流動の制動力が不十分になった。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、鋳型端
部における異常下降流を防止しながら、かつ、メニスカ
スでの付随的な液面変動を生じさせないで鋳型内での溶
鋼流動制御が可能となり、その結果、モールドパウダー
の巻込みの防止と介在物の浮上促進が図られ、高い清浄
性を有する高品質の鋳片を安定して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】印加電磁界の周波数が湯面に及ぼす影響の程度
について調べた結果を示す特性線図である。

【図２】印加電磁界の周波数が鋳片品質に及ぼす影響の
程度について調べた結果を示す特性線図である。

【図３】実施例の方法で製造した鋳片の品質と比較例の
それとを比べた結果を示す特性線図である。

【図４】本発明の実施例に係る連続鋳造方法に用いられ
た装置を示す断面模式図である。

【図５】本発明の実施例に係る連続鋳造方法に用いられ
た装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１…励磁コイル、２…磁極、３…リターンヨーク、４…
浸漬ノズル、５…鋳型、６…吐出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 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 久保田 淳 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造用鋳型内の溶鋼の流動を電磁誘導
   によって制御する際に、周波数が１Ｈｚ以上で１５Ｈｚ
   以下の磁界静止型交流磁界を溶鋼に印加することを特徴
   とする連続鋳造方法。
2. 【請求項２】鋳型の厚み方向に磁極を対向させて浸漬ノ
   ズルの吐出孔より下方に少なくとも一対以上の電磁石を
   少なくとも鋳片幅方向の７０％以上にわたって配置する
   ことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】浸漬ノズルの吐出孔より下方と上方の両部
   位において、鋳型の厚み方向に磁極を対向させて電磁石
   を少なくとも鋳片幅方向の７０％以上にわたって配置す
   ることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。