JPH1099949A - 鋼の電磁界鋳造方法 - Google Patents
鋼の電磁界鋳造方法Info
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- JPH1099949A JPH1099949A JP25961996A JP25961996A JPH1099949A JP H1099949 A JPH1099949 A JP H1099949A JP 25961996 A JP25961996 A JP 25961996A JP 25961996 A JP25961996 A JP 25961996A JP H1099949 A JPH1099949 A JP H1099949A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 介在物の集積に起因する表層部の欠陥がな
く、良好な表面性状を有する鋳片を製造する電磁界鋳造
方法を提供する。 【解決手段】 鋳型壁に所定間隔の縦方向スリットを形
成しかつその外周に電磁コイルを設置して初期凝固殻に
電磁力を作用させる電磁界鋳造方法において、鋳片寸法
の短辺の長さをＬ（ｃｍ），磁力線の浸透深さをδ（ｃ
ｍ），磁気透磁率をμ，溶湯の電気伝導度をσ（Ω-1／
ｃｍ）とするとき、周波数ｆ（Ｈｚ）が下式（１）及び
（２）を満足する値で、かつ２５０ｋＨｚ以下に制御し
て鋳造することを要旨とするものである。 【数１】
く、良好な表面性状を有する鋳片を製造する電磁界鋳造
方法を提供する。 【解決手段】 鋳型壁に所定間隔の縦方向スリットを形
成しかつその外周に電磁コイルを設置して初期凝固殻に
電磁力を作用させる電磁界鋳造方法において、鋳片寸法
の短辺の長さをＬ（ｃｍ），磁力線の浸透深さをδ（ｃ
ｍ），磁気透磁率をμ，溶湯の電気伝導度をσ（Ω-1／
ｃｍ）とするとき、周波数ｆ（Ｈｚ）が下式（１）及び
（２）を満足する値で、かつ２５０ｋＨｚ以下に制御し
て鋳造することを要旨とするものである。 【数１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力を作用させ
ながら鋼の連続鋳造を行う電磁界鋳造方法に関するもの
である。
ながら鋼の連続鋳造を行う電磁界鋳造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】鋼の連続鋳造法においては、連続鋳片の
初期凝固部に高周波磁界の電磁力を作用させ、電磁力の
ピンチ力とその加熱効果によって鋳片の表面性状を改善
する試みがなされている。この電磁界鋳造に用いる鋳型
の一例として、特開平4-178247号で開示された電磁界鋳
型の断面説明図を図１に示した。水冷鋳型１の鋳型壁３
には所定間隔の縦スリット４が入れられており、鋳型の
外周の高周波コイル２によって印加される高周波磁場が
鋳片に浸透しやすい様になっている。
初期凝固部に高周波磁界の電磁力を作用させ、電磁力の
ピンチ力とその加熱効果によって鋳片の表面性状を改善
する試みがなされている。この電磁界鋳造に用いる鋳型
の一例として、特開平4-178247号で開示された電磁界鋳
型の断面説明図を図１に示した。水冷鋳型１の鋳型壁３
には所定間隔の縦スリット４が入れられており、鋳型の
外周の高周波コイル２によって印加される高周波磁場が
鋳片に浸透しやすい様になっている。
【０００３】本願出願人は上記電磁界鋳型を用いた鋼の
電磁界鋳造方法について研究を重ねており、特開平2-14
7150号では鋳型と凝固殻の間にスラグ化したパウダーが
入り易く高速鋳造が可能な電磁界鋳造方法を、また特開
平4-178247号では所定間隔で縦方向スリットを鋳型壁に
設け電磁コイルに５〜２０ｋＨｚの周波数を付与するこ
とによって潤滑剤巻き込みによる介在物欠陥を防止する
電磁界鋳造方法を既に開示している。
電磁界鋳造方法について研究を重ねており、特開平2-14
7150号では鋳型と凝固殻の間にスラグ化したパウダーが
入り易く高速鋳造が可能な電磁界鋳造方法を、また特開
平4-178247号では所定間隔で縦方向スリットを鋳型壁に
設け電磁コイルに５〜２０ｋＨｚの周波数を付与するこ
とによって潤滑剤巻き込みによる介在物欠陥を防止する
電磁界鋳造方法を既に開示している。
【０００４】この様な電磁界鋳造法の利点は、以下の
〜等が挙げられる。 電磁界により発生するピンチ力が初期凝固殻に作用し
て溶鋼静圧を緩和する方向に働くので、鋳型振動に起因
する悪影響を排除でき、オシレーションマークと呼ばれ
る表面凸凹が形成されにくくなって鋳片の表面品質が良
好となる。 電磁界によるピンチ力が、鋳型と初期凝固殻の間に供
給されるパウダー状潤滑剤の流入路を拡大するので、鋳
型と初期凝固殻の摩擦力が減少して鋳片表面品質が良好
となる。 電磁力によって湯面が盛り上がり、さらに電磁力の加
熱効果で初期凝固は湯面下から始まるため、外部原因に
よる湯面変動の影響が初期凝固殻に及びにくくなり鋳片
表面品質が良好となる。 上記加熱効果とピンチ力によって、初期凝固殻が湯面
まで張り出すことがないので、ピンホールや介在物が張
り出した凝固殻の下に捕捉されることを防止できる。
〜等が挙げられる。 電磁界により発生するピンチ力が初期凝固殻に作用し
て溶鋼静圧を緩和する方向に働くので、鋳型振動に起因
する悪影響を排除でき、オシレーションマークと呼ばれ
る表面凸凹が形成されにくくなって鋳片の表面品質が良
好となる。 電磁界によるピンチ力が、鋳型と初期凝固殻の間に供
給されるパウダー状潤滑剤の流入路を拡大するので、鋳
型と初期凝固殻の摩擦力が減少して鋳片表面品質が良好
となる。 電磁力によって湯面が盛り上がり、さらに電磁力の加
熱効果で初期凝固は湯面下から始まるため、外部原因に
よる湯面変動の影響が初期凝固殻に及びにくくなり鋳片
表面品質が良好となる。 上記加熱効果とピンチ力によって、初期凝固殻が湯面
まで張り出すことがないので、ピンホールや介在物が張
り出した凝固殻の下に捕捉されることを防止できる。
【０００５】但し、従来の方法により鋳造された鋳片に
は、印加した電磁力の作用により表層部に介在物が集積
しており、圧延後の表層部に欠陥がみられ、改善の余地
を残していた。即ち、表層部に集積する介在物は、圧延
時に疵等の発生原因となることから、表層部に介在物が
集積しないような電磁界鋳造方法の開発が要望されてい
た。
は、印加した電磁力の作用により表層部に介在物が集積
しており、圧延後の表層部に欠陥がみられ、改善の余地
を残していた。即ち、表層部に集積する介在物は、圧延
時に疵等の発生原因となることから、表層部に介在物が
集積しないような電磁界鋳造方法の開発が要望されてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、介在物の集積に起因する
表層部の欠陥がなく、良好な表面性状を有する鋳片を製
造する電磁界鋳造方法を提供しようとするものである。
目してなされたものであって、介在物の集積に起因する
表層部の欠陥がなく、良好な表面性状を有する鋳片を製
造する電磁界鋳造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、鋳型壁に所定間隔の縦方向スリットを形成しか
つその外周に電磁コイルを設置して初期凝固殻に電磁力
を作用させる電磁界鋳造方法において、鋳片寸法の短辺
の長さをＬ（ｃｍ），磁力線の浸透深さをδ（ｃｍ），
磁気透磁率をμ，溶湯の電気伝導度をσ（Ω-1／ｃｍ）
とするとき、周波数ｆ（Ｈｚ）が下式（１）及び（２）
を満足する値で、かつ２５０ｋＨｚ以下に制御して鋳造
することを要旨とするものである。
明とは、鋳型壁に所定間隔の縦方向スリットを形成しか
つその外周に電磁コイルを設置して初期凝固殻に電磁力
を作用させる電磁界鋳造方法において、鋳片寸法の短辺
の長さをＬ（ｃｍ），磁力線の浸透深さをδ（ｃｍ），
磁気透磁率をμ，溶湯の電気伝導度をσ（Ω-1／ｃｍ）
とするとき、周波数ｆ（Ｈｚ）が下式（１）及び（２）
を満足する値で、かつ２５０ｋＨｚ以下に制御して鋳造
することを要旨とするものである。
【０００８】
【数２】
【０００９】
【発明の実施の形態】従来の電磁界鋳造方法により介在
物が鋳片の表層部に集積する理由は、以下の様に考えら
れる。即ち、高周波磁界は電気伝導度の高い溶鋼には作
用しやすいが、電気伝導度の低い介在物には作用しにく
いので溶鋼に働く高周波磁界のピンチ力が、介在物に対
しては見かけ上、溶鋼中から外側に向かって排出するよ
うな力として働く。このため介在物は、鋳片の表層部に
集められ圧延工程における疵の発生原因となっていたも
のである。
物が鋳片の表層部に集積する理由は、以下の様に考えら
れる。即ち、高周波磁界は電気伝導度の高い溶鋼には作
用しやすいが、電気伝導度の低い介在物には作用しにく
いので溶鋼に働く高周波磁界のピンチ力が、介在物に対
しては見かけ上、溶鋼中から外側に向かって排出するよ
うな力として働く。このため介在物は、鋳片の表層部に
集められ圧延工程における疵の発生原因となっていたも
のである。
【００１０】そこで本発明者らは、高周波磁界による電
磁力が浸透する深さを減少させることにより、電磁力の
作用を受けて集められる介在物の範囲を減少させるとい
う観点から、電磁界の印加条件の見直しを行い、本発明
に想到した。
磁力が浸透する深さを減少させることにより、電磁力の
作用を受けて集められる介在物の範囲を減少させるとい
う観点から、電磁界の印加条件の見直しを行い、本発明
に想到した。
【００１１】電磁力の溶湯中への浸透深さδは、以下の
（２）式により表されることが知られており、周波数ｆ
（Ｈｚ）を増加することにより浸透深さδ（ｃｍ）を小
さくできることが分かる。
（２）式により表されることが知られており、周波数ｆ
（Ｈｚ）を増加することにより浸透深さδ（ｃｍ）を小
さくできることが分かる。
【００１２】
【数３】
【００１３】図２は、μが真空の磁気透磁率の１であ
り、σが溶鋼の電気伝導度７．２２×１０3(Ω-1/cm)の
場合における周波数ｆと電磁力の浸透深さδの関係を示
すグラフである。周波数の増加と共に、浸透深さが浅く
なり、特に約２０ｋＨｚ以下の範囲でその影響は非常に
大きく、５０ｋＨｚを超えると効果は次第に飽和してい
るが、周波数が高い程浸透深さは浅くなることが分か
る。
り、σが溶鋼の電気伝導度７．２２×１０3(Ω-1/cm)の
場合における周波数ｆと電磁力の浸透深さδの関係を示
すグラフである。周波数の増加と共に、浸透深さが浅く
なり、特に約２０ｋＨｚ以下の範囲でその影響は非常に
大きく、５０ｋＨｚを超えると効果は次第に飽和してい
るが、周波数が高い程浸透深さは浅くなることが分か
る。
【００１４】従って、表層部における介在物の集積を防
ぐという観点からは、できるだけ周波数を高くして電磁
力の浸透深さを浅くし、電磁力により表層に移動する介
在物量を少なくすることが望ましい。
ぐという観点からは、できるだけ周波数を高くして電磁
力の浸透深さを浅くし、電磁力により表層に移動する介
在物量を少なくすることが望ましい。
【００１５】但し、周波数が増加するにつれ溶鋼と接す
る側の鋳型壁表面に高周波加熱による熱が集中し、鋳型
温度が局部的に上昇する。したがって、周波数の増加に
は上限があり、鋳型の耐熱温度により決まる。例えば、
銅または銅合金製の鋳型の場合には耐熱温度は３５０℃
程度であり、周波数の上限は２５０ｋＨｚにすることが
必要であり、２００ｋＨｚ以下であると望ましい。
る側の鋳型壁表面に高周波加熱による熱が集中し、鋳型
温度が局部的に上昇する。したがって、周波数の増加に
は上限があり、鋳型の耐熱温度により決まる。例えば、
銅または銅合金製の鋳型の場合には耐熱温度は３５０℃
程度であり、周波数の上限は２５０ｋＨｚにすることが
必要であり、２００ｋＨｚ以下であると望ましい。
【００１６】ところで、鋳片サイズの０．７％程度の厚
さに相当する表層部は、鋳片が冷却される過程で酸化さ
れてスケールとして脱落することが知られている。従っ
て、この厚さの範囲であれば、介在物が集積しても問題
ない。そこで、介在物の集積を防止する上では、鋳片サ
イズに応じて、許容する浸透深さの下限を設定し、その
下限を超える範囲で周波数をできるだけ低めに設定すれ
ば、鋳型に過度の熱負荷をかけることなく、しかも周波
数増加に伴う電源容量の増加も抑えることができる。そ
の為には、周波数の下限は、以下の（１）及び（２）式
を満足する様に設定すれば良い。尚、下記（１）式は、
後述する実施例の結果等から求めたものであり、鋳片サ
イズが大きくなるに従い、表層部における介在物の集積
量を増やすことなく電磁力の浸透深さを深くできること
を示す。
さに相当する表層部は、鋳片が冷却される過程で酸化さ
れてスケールとして脱落することが知られている。従っ
て、この厚さの範囲であれば、介在物が集積しても問題
ない。そこで、介在物の集積を防止する上では、鋳片サ
イズに応じて、許容する浸透深さの下限を設定し、その
下限を超える範囲で周波数をできるだけ低めに設定すれ
ば、鋳型に過度の熱負荷をかけることなく、しかも周波
数増加に伴う電源容量の増加も抑えることができる。そ
の為には、周波数の下限は、以下の（１）及び（２）式
を満足する様に設定すれば良い。尚、下記（１）式は、
後述する実施例の結果等から求めたものであり、鋳片サ
イズが大きくなるに従い、表層部における介在物の集積
量を増やすことなく電磁力の浸透深さを深くできること
を示す。
【００１７】
【数４】
【００１８】以下実施例によって本発明をさらに詳述す
るが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前
・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全
て本発明の技術範囲に包含される。
るが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前
・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全
て本発明の技術範囲に包含される。
【００１９】
【実施例】実施例１ １５０ｍｍ角断面のビレット連鋳機を用いて、以下の鋳
造条件で周波数を変化させて電磁界鋳造を行い、冷却過
程でスケールが脱落した後の鋳片表層部における介在物
の個数を測定した。鋳造に用いた炭素鋼の成分は表１に
示す。
造条件で周波数を変化させて電磁界鋳造を行い、冷却過
程でスケールが脱落した後の鋳片表層部における介在物
の個数を測定した。鋳造に用いた炭素鋼の成分は表１に
示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】鋳造速度は０．７〜３．０ｍ／ｍｉｎで鋳
造を行い、鋳型内の磁束密度は、最も磁束密度が高くな
るコイル中央部における空芯での磁束密度で、鋳造速度
０．７ｍ／ｍｉｎの場合に３００ガウス、鋳造速度３．
０ｍ／ｍｉｎの場合で３８０ガウスとし、周波数は１〜
３００ｋＨｚの範囲で変化させた。周波数と、鋳片表層
部（表面から０〜５ｍｍ深さ）における介在物の個数
と、鋳型温度との関係を調べた結果を図３に示す。
造を行い、鋳型内の磁束密度は、最も磁束密度が高くな
るコイル中央部における空芯での磁束密度で、鋳造速度
０．７ｍ／ｍｉｎの場合に３００ガウス、鋳造速度３．
０ｍ／ｍｉｎの場合で３８０ガウスとし、周波数は１〜
３００ｋＨｚの範囲で変化させた。周波数と、鋳片表層
部（表面から０〜５ｍｍ深さ）における介在物の個数
と、鋳型温度との関係を調べた結果を図３に示す。
【００２２】鋳型の温度が、銅及び銅合金の鋳型の耐熱
温度３５０℃を超える周波数は２５０ｋＨｚであり、ま
た介在物の数は、およそ８０ｋＨｚまでは急激に減少
し、８０ｋＨｚ以上ではほぼ０であるか、許容できる量
となっている。従って、鋳片の厚さが１５０ｍｍの場合
は、８０〜２５０ｋＨｚの周波数域を採用すべきことが
分かる。
温度３５０℃を超える周波数は２５０ｋＨｚであり、ま
た介在物の数は、およそ８０ｋＨｚまでは急激に減少
し、８０ｋＨｚ以上ではほぼ０であるか、許容できる量
となっている。従って、鋳片の厚さが１５０ｍｍの場合
は、８０〜２５０ｋＨｚの周波数域を採用すべきことが
分かる。
【００２３】実施例２ 次に３００ｍｍ角の鋳型を用いて上記表１に示す鋼種に
より同様の鋳造テストを行った。鋳造速度は０．７ｍ／
ｍｉｎであり、鋳型内の磁束密度は、最も磁束密度が高
くなるコイル中央部における空芯での磁束密度で３００
ガウスであった。結果は図４に示す。
より同様の鋳造テストを行った。鋳造速度は０．７ｍ／
ｍｉｎであり、鋳型内の磁束密度は、最も磁束密度が高
くなるコイル中央部における空芯での磁束密度で３００
ガウスであった。結果は図４に示す。
【００２４】鋳型の温度が、銅及び銅合金の鋳型の耐熱
温度３５０℃を超える周波数は２５０ｋＨｚであり、ま
た介在物の数は、およそ２０ｋＨｚまでは急激に減少
し、２０ｋＨｚ以上ではほぼ０か許容できる量となって
いる。従って、鋳片の厚さが３００ｍｍの場合は、２０
〜２５０ｋＨｚの周波数を採用すべきことが分かる。
温度３５０℃を超える周波数は２５０ｋＨｚであり、ま
た介在物の数は、およそ２０ｋＨｚまでは急激に減少
し、２０ｋＨｚ以上ではほぼ０か許容できる量となって
いる。従って、鋳片の厚さが３００ｍｍの場合は、２０
〜２５０ｋＨｚの周波数を採用すべきことが分かる。
【００２５】これらの結果から介在物の集積を防止でき
る周波数域の下限を求め、その周波数ｆを前記式（２）
に代入して浸透深さδを算出したところ、この浸透深さ
δと鋳片サイズＬの間には正の相関関係があることが分
かった。前記式（１）は、この浸透深さδと鋳片サイズ
Ｌの関係を示す条件式であり、δ／Ｌを１．４×１０ -2
以下とする周波数を用いて電磁界鋳造を行うことによ
り、介在物の集積を防止することができるのである。
る周波数域の下限を求め、その周波数ｆを前記式（２）
に代入して浸透深さδを算出したところ、この浸透深さ
δと鋳片サイズＬの間には正の相関関係があることが分
かった。前記式（１）は、この浸透深さδと鋳片サイズ
Ｌの関係を示す条件式であり、δ／Ｌを１．４×１０ -2
以下とする周波数を用いて電磁界鋳造を行うことによ
り、介在物の集積を防止することができるのである。
【００２６】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、介在物の集積に起因する表層部の欠陥がなく、良好
な表面性状を有する鋳片を製造する電磁界鋳造方法を提
供できることとなった。
で、介在物の集積に起因する表層部の欠陥がなく、良好
な表面性状を有する鋳片を製造する電磁界鋳造方法を提
供できることとなった。
【図１】電磁界鋳造における電磁界鋳型の断面説明図で
ある。
ある。
【図２】電磁界鋳造における周波数と浸透深さの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】１５０ｍｍ角鋳片の表層部における介在物個数
と鋳型温度に及ぼす周波数の影響を示すグラフである。
と鋳型温度に及ぼす周波数の影響を示すグラフである。
【図４】３００ｍｍ角鋳片の表層部における介在物個数
と鋳型温度に及ぼす周波数の影響を示すグラフである。
と鋳型温度に及ぼす周波数の影響を示すグラフである。
１ 水冷鋳型 ２ 電磁コイル ３ 鋳型壁 ４ 縦方向スリット ５ 浸漬ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】 鋳型壁に所定間隔の縦方向スリットを形
成し、かつその外周に電磁コイルを設置して初期凝固殻
に電磁力を作用させる電磁界鋳造方法において、 鋳片寸法の短辺の長さをＬ（ｃｍ），磁力線の浸透深さ
をδ（ｃｍ），磁気透磁率をμ，溶湯の電気伝導度をσ
（Ω-1／ｃｍ）とするとき、 周波数ｆ（Ｈｚ）が下式（１）及び（２）を満足する値
で、かつ２５０ｋＨｚ以下に制御して鋳造することを特
徴とする鋼の電磁界鋳造方法。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25961996A JP3310884B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 鋼の電磁界鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25961996A JP3310884B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 鋼の電磁界鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1099949A true JPH1099949A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3310884B2 JP3310884B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=17336601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25961996A Expired - Fee Related JP3310884B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 鋼の電磁界鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310884B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007000936A (ja) * | 1999-11-25 | 2007-01-11 | Usinor | 電磁場を用いる金属垂直連続鋳造方法とその実施のための鋳造設備 |
| JP2009018332A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 連続鋳造装置、鋳塊製造方法及び鋳塊 |
| CN112236249A (zh) * | 2018-06-07 | 2021-01-15 | 日本制铁株式会社 | 钢的薄板坯铸造中使用的连续铸造用设备及连续铸造方法 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25961996A patent/JP3310884B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007000936A (ja) * | 1999-11-25 | 2007-01-11 | Usinor | 電磁場を用いる金属垂直連続鋳造方法とその実施のための鋳造設備 |
| JP2009018332A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 連続鋳造装置、鋳塊製造方法及び鋳塊 |
| CN112236249A (zh) * | 2018-06-07 | 2021-01-15 | 日本制铁株式会社 | 钢的薄板坯铸造中使用的连续铸造用设备及连续铸造方法 |
| CN112236249B (zh) * | 2018-06-07 | 2022-08-02 | 日本制铁株式会社 | 钢的薄板坯铸造中使用的连续铸造用设备及连续铸造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3310884B2 (ja) | 2002-08-05 |
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