JPH10166119A - 連続鋳造における鋳型内電磁攪拌方法 - Google Patents

連続鋳造における鋳型内電磁攪拌方法

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JPH10166119A
JPH10166119A JP33250796A JP33250796A JPH10166119A JP H10166119 A JPH10166119 A JP H10166119A JP 33250796 A JP33250796 A JP 33250796A JP 33250796 A JP33250796 A JP 33250796A JP H10166119 A JPH10166119 A JP H10166119A
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JP
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mold
meniscus
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flow
discharge port
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JP33250796A
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Akito Kiyose
明人 清瀬
Kensuke Okazawa
健介 岡澤
Ikuo Sawada
郁夫 沢田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲げ部を有する連続鋳造装置において、スラ
ブの連続鋳造を行なうに当たり、ストランドプール深部
への溶鋼流を抑制し、鋳片内部の非金属介在物や気泡を
低減する。 【解決手段】 鋳片の引き抜き方向に推力を発生する電
磁攪拌装置を、その上端が浸漬ノズルからの吐出流速が
1/2になる位置以上、即ち、L+3d・sin θ以上
(ただし、L:メニスカスから吐出口の中心までの距
離、d:浸漬ノズルの吐出口の直径、θ:浸漬ノズルか
らの吐出角度)かつメニスカスからの距離が700mm以
下の位置に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スラブの連続鋳造
において、非金属介在物(以下、介在物と略記する)や
気泡の少ない鋳片を製造するための鋳型内電磁攪拌方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スラブの連続鋳造は、通常、タンディッ
シュから流路が逆Y字型の浸漬ノズルを介して鋳型内に
注入された溶鋼を鋳型により周辺から冷却し、凝固シェ
ルを形成、成長させつつ下方に引き抜いて行われる。溶
鋼は浸漬ノズルから鋳型の狭面に向かって吐出される。
ストランドプール内の溶鋼流動を模式的に図3に示す。
浸漬ノズル2から吐出された溶鋼は、鋳型1の狭面に沿
って形成される凝固シェルに衝突し、上方に向かう反転
流7と下方に向かう侵入流8とに分岐される。侵入流8
は、鋳造条件によって異なるが通常メニスカス4から3
m〜5m程度に及ぶ。この侵入流によって介在物や浸漬
ノズル内に吹き込まれたアルゴンガス気泡がストランド
プールの深部にまで運ばれ、湾曲部で鋳片のL面側(鋳
片上面側)凝固界面に捕捉される。この部位が鋳片での
介在物集積帯となり、材質上問題となる。
【0003】このような問題を解決するため、鋳型部及
び鋳型近傍に電磁攪拌装置を設置し溶鋼に推力を与える
方法が知られている。例えば、特開昭47−33027
号公報には、鋳型の下、二次冷却帯の湾曲部内側の広面
に電磁攪拌装置を設置し、鋳片内の未凝固溶鋼を引き抜
き方向と直角の方向、あるいは、引き抜き方向とは逆向
きの推力を与えて介在物集積帯を消滅させる方法が開示
されている。
【0004】また、特開平2−89547号公報には、
鋳型を構成する4面の内少なくとも湾曲部内側の広面の
浸漬ノズル吐出口近傍に、引き抜き方向に推力を発生す
る電磁攪拌装置を設置し、内側広面により形成される凝
固シェルに沿って引き抜き方向の溶鋼流を形成させて、
介在物の集積を抑制する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭47−3
3027号公報に記載の方法では、鋳型の下、二次冷却
帯の湾曲部内側の広面に電磁攪拌装置を設置するが、こ
の部位には、引き抜かれてくる鋳片のバルジングを抑え
るため、支持ロールが密に設けられている。このため、
電磁攪拌装置を、支持ロール群の上面側に設置するか、
あるいは、支持ロールに代えて設置するかであるが、前
者の場合は、鋳片との間にロールがあるため、効率の良
い攪拌は望めず、また、後者の場合も、電磁攪拌装置に
バルジングを抑制する機構を設けて設置しなければなら
ず、いずれの設置の方法も攪拌効率良く電磁攪拌装置を
設置することは困難であるという問題がある。
【0006】また、特開平2−89547号公報に開示
されている方法は、浸漬ノズルの吐出口近傍に電磁攪拌
装置を設置し、引き抜き方向に電磁力を作用させ、メニ
スカスから3〜5mの介在物が集積する位置での介在物
の澱みを拡散させ、介在物集積帯をほぼ消滅させること
を狙ったものである。
【0007】ところで、本発明者らは、数値流体シミュ
レーションにより、凝固シェル前面に引き抜き方向の電
磁力を作用させた時のストランドプール内の溶鋼流動を
計算し、電磁力印加による集積帯消滅効果について研究
した結果、鋳型内電磁攪拌によって生じた下降流は、介
在物集積帯まで到達せず、介在物の澱みを拡散させるこ
とはできないこと、および、引き抜き方向の電磁力印加
により、侵入流が抑制されるため集積帯が低減すること
を見出した。さらに、浸漬ノズルからの吐出流のどの位
置に電磁力を作用させるか、が侵入流抑制効果に重大な
影響を及ぼすことを見い出した。
【0008】上記特開平2−89547号公報に開示さ
れている方法、すなわち、吐出口近傍に電磁力を印加す
る方法の場合、侵入流を減少する効果はあるものの、吐
出口から噴出した強い流れに電磁力による流れをぶつけ
るため、ストランドプール内の流れが不安定になり、侵
入流抑制効果も不安定であることがわかった。さらに、
通常のスラブの連続鋳造の場合、吐出口がメニスカスか
ら200mm程度の深さになるよう浸漬ノズルを浸漬する
ので、吐出口近傍に電磁力を作用させる場合は、電磁力
印加位置がメニスカスに近くなる。そのため、メニスカ
ス流速が増大し、介在物の起源となるモールドパウダー
の溶鋼中への削り込みが多くなることも判明した。
【0009】以上のように、従来の方法は、侵入流を抑
制し、鋳片での介在物の集積帯を低減するには十分な方
法とは言いがたい。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を有利に解決するために発明されたものでその要旨
は、湾曲部を有する連続鋳造装置を用いて、スラブの連
続鋳造を行なうに当たり、溶鋼流路が逆Y字型の浸漬ノ
ズルを溶鋼に浸漬し、鋳型の狭面に向かって溶鋼を吐出
するとともに、鋳片の引き抜き方向に推力を発生する電
磁攪拌装置を、浸漬ノズルの吐出口の直径をd(mm)、
メニスカスから吐出口の中心までの距離をL(mm)、浸
漬ノズルからの吐出角度を下向きにθ(゜)とした時、
メニスカスから電磁攪拌装置の上端までの距離がL+3
d・sin θ以上700mm以下になるように、鋳型を構成
する四面の内、広面の少なくとも上面側に設置すること
を特徴とする連続鋳造における鋳型内電磁攪拌方法であ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、鋳片の引き抜き
方向に推力を発生する電磁力を印加し、鋳片の広面側の
凝固シェル前面に下降流を付与することにより、メニス
カスでの溶鋼流速の増大を抑制しつつ、侵入流を減速す
るものである。つまり、凝固シェル前面に下降流を付与
すると、物質収支上、ストランドプールの厚み中心部で
の下降流が減速されることを利用している。
【0012】侵入流の抑制に対して影響を及ぼす因子と
しては、電磁力印加位置(引き抜き方向の位置、鋳片幅
方向の位置、鋳型を構成する四面の内電磁攪拌装置を設
置する面)、溶鋼に作用させる体積力、電磁力の浸透深
さ、浸漬ノズルの吐出口の位置(以下、吐出深さと記
す)、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流速と吐出角度、鋳片
の幅と厚みなどが考えられる。
【0013】電磁力を印加した時のストランドプール内
の溶鋼流動の支配因子を数値流体シミュレーションによ
り検討した結果、上記因子の内、引き抜き方向での電磁
力を印加する位置が極めて重要であることを見出した。
特に、浸漬ノズルから吐出された流れ、いわゆる吐出流
のどの部分に電磁力を作用させるかが重要である。
【0014】鋳型厚み中心断面を模式的に示した図1に
おいて、浸漬ノズル2の吐出口3から吐出流6に沿って
距離x(mm)の位置での吐出流速は、吐出口3の直径を
d(mm)とすると、吐出口での吐出流速の1.5d/x
倍となる。なお、ここで、吐出口3が円形でない場合
は、面積が吐出口の面積と等しい円の直径をdの値とし
て用いる。吐出流の流速が吐出口での流速の1/2以下
になる位置よりも下に電磁力を印加させると安定した侵
入流抑制効果が得られることがわかった。逆に、吐出流
の流速が吐出口での流速の1/2以下になる位置よりも
上に電磁力を印加させると鋳型内の溶鋼流動が不安定に
なり、侵入流抑制効果も不安定になる。さらに、通常、
スラブの連続鋳造においては、メニスカス4から浸漬ノ
ズルの吐出口までの距離は200mm前後であり、吐出流
の流速が吐出口での流速の1/2以下になる位置よりも
上に電磁力を印加させると、メニスカスの流速が大きく
なり、介在物生成の原因となるモールドパウダーの巻き
込みが発生しやすくなる。
【0015】メニスカスから吐出流の流速が吐出口での
流速の1/2以下になる位置までの距離は、メニスカス
4から吐出口3の中心までの距離をL(mm)、浸漬ノズ
ル2からの吐出角度を下向きにθ(゜)とするL+3d
・sin θで表される。したがって、安定した侵入流抑制
効果を得るためには、メニスカスから電磁力印加位置ま
での距離はL+3d・sin θ以上でなければならない。
ただし、電磁力印加位置をメニスカスから遠ざけすぎる
と、侵入流の抑制効果が小さくなるため、上限は700
mmが望ましい。
【0016】以上より、メニスカスから電磁力印加位置
の上端までの距離をL+3d・sinθ以上700mm以下
に限定する。なお、スラブの連続鋳造においては、通
常、Lは100〜300mm、dは50〜120mm、θは
10゜〜45゜であり、これらの値の範囲において、本
発明の方法は有効である。
【0017】電磁攪拌装置は、ストランドプール内に局
所的な速い流れを形成させない観点から、鋳片幅方向に
左右対称に、鋳片全幅をカバーするように設置すること
が望ましい。また、広面の内、L面側(鋳片上面側)と
F面側(鋳片下面側)の両方に設置するのが、望ましい
が、少なくともL面側に設置すればよい。
【0018】電磁攪拌により溶鋼に作用される体積力
は、小さすぎると、侵入流の抑制効果を発現できず、大
きすぎると、メニスカス流速を大きくしたり、メニスカ
スの変動を増大させるので、1000N/m3 〜500
00N/m3 が望ましい。また、電磁攪拌装置の引き抜
き方向の長さは短すぎると侵入流の抑止効果が小さく、
長すぎると、鋳型自体を長くしなければならないので、
300〜600mmが望ましい。
【0019】本発明の方法は、湾曲部を有する連続鋳造
機、すなわち、湾曲型連続鋳造機、垂直曲げ型連続鋳造
機のいずれにも適用でき、その効果は同等である。
【0020】
【実施例】鋼の連続鋳造を想定し、次の条件でストラン
ドプール内の溶鋼流動並びに介在物の挙動をシミュレー
ション計算した。 (試験条件) ・連鋳機のプロファイル:垂直部2.5m、曲げ部の曲
率半径10m ・鋳片のサイズ:厚み240mm×幅1400mm ・鋳造速度:1.5m/min ・浸漬ノズル:流路は逆Y字形に形成、下向き25゜の
角度で溶鋼を吐出 ・浸漬ノズルの吐出口直径:90mm ・溶鋼の吐出方向:浸漬ノズルから鋳型の狭面に向かっ
て吐出 ・浸漬ノズルの吐出口中心からメニスカスまでの距離:
200mm ・リニアモーター型電磁攪拌装置:鋳型の広面に鋳片幅
方向に左右対称に設置 ・電磁攪拌装置の引き抜き方向の長さ:500mm ・溶鋼に作用する体積力:10000N/m3 ・体積力の作用範囲:鋳片表面から厚み方向に90mmの
範囲
【0021】以上の条件において、電磁力を印加しない
場合、および、メニスカスから電磁力印加位置の上端ま
での距離を0mm、200mm、350mm、650mm、80
0mmにそれぞれ変更して電磁力を印加した場合につい
て、ストランドプール内の溶鋼流動を計算し、介在物の
挙動を計算した。鋳片のC断面でL面から30〜60mm
の範囲に存在する介在物の個数を比較した。なお、ここ
で、メニスカスから電磁力印加位置の上端までの距離が
350mmと650mmの場合が、本発明の方法である。図
2に、電磁力を印加しない場合を1とした介在物個数に
及ぼすメニスカスから電磁力印加位置上端までの距離の
影響を示す。本発明の方法を用いることにより、介在物
の個数は、比較例の1/2以下に減少させることができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上の本発明の方法により、垂直曲げ型
連続鋳造機による鋼の連続鋳造において、集積帯部の介
在物が少ない清浄性に優れる鋳片を容易に製造すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳型厚み中心断面を示す図である。
【図2】介在物の個数に及ぼすメニスカスから電磁力印
加位置上端までの距離の影響を示す図である。
【図3】電磁力を印加しない場合のストランドプール内
溶鋼流動を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 鋳型 2 浸漬ノズル 3 浸漬ノズルの吐出口 4 メニスカス 5 電磁力印加位置 6 浸漬ノズルからの吐出流 7 反転流 8 侵入流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湾曲部を有する連続鋳造装置を用いて、
    スラブの連続鋳造を行なうに当たり、溶鋼流路が逆Y字
    型の浸漬ノズルを溶鋼に浸漬し、鋳型の狭面に向かって
    溶鋼を吐出するとともに、鋳片の引き抜き方向に推力を
    発生する電磁攪拌装置を、浸漬ノズルの吐出口の直径を
    d(mm)、メニスカスから吐出口の中心までの距離をL
    (mm)、浸漬ノズルからの吐出角度を下向きにθ(゜)
    とした時、メニスカスから電磁攪拌装置の上端までの距
    離がL+3d・sin θ以上700mm以下になるように、
    鋳型を構成する四面の内、広面の少なくとも上面側に設
    置することを特徴とする連続鋳造における鋳型内電磁攪
    拌方法。
JP33250796A 1996-12-12 1996-12-12 連続鋳造における鋳型内電磁攪拌方法 Withdrawn JPH10166119A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080354A (ja) * 2001-09-06 2003-03-18 Kawasaki Steel Corp 鋼の連続鋳造方法及び装置
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