JPH11285794A - 微細組織鋳片の製造方法 - Google Patents

微細組織鋳片の製造方法

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JPH11285794A
JPH11285794A JP9359798A JP9359798A JPH11285794A JP H11285794 A JPH11285794 A JP H11285794A JP 9359798 A JP9359798 A JP 9359798A JP 9359798 A JP9359798 A JP 9359798A JP H11285794 A JPH11285794 A JP H11285794A
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JP
Japan
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slab
cast slab
electromagnetic coil
mold
electromagnetic
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JP9359798A
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English (en)
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Toshiyuki Kajitani
敏之 梶谷
Masahiro Tani
雅弘 谷
Eiichi Takeuchi
栄一 竹内
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鋼の連続鋳造方法に関し、特に電
磁コイルに電流を印加することによって等軸晶を増大
し、鋳片の表層もしくは内部の組織を微細にする連続鋳
造方法を提供する。 【解決手段】 鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の
凝固界面における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内
で、鋳型内および鋳型から引き抜かれる鋳片を搬送する
経路に設置した電磁コイルに交流電流を流すことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造方法
に関し、特に、電磁力によって凝固核生成を促進させ、
鋳片の表層部組織を微細に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は、水冷されてい
る鋳型に溶鋼をタンディッシュから注入し、その際、潤
滑剤を投入し、鋳型に上下方向に一定周期の振動を付与
して溶鋼を凝固させながら下方に引抜き鋳片としてい
る。この鋳造では周囲から冷却されるために、最終凝固
位置である中心部においては、偏析による鋳片マクロ組
織が悪化する傾向にある。これの改善のために、最終凝
固位置に電磁撹拌を付与して改善する技術がある。さら
に、最近では凝固初期の前記潤滑剤の流入の際のメニス
カスや形状制御による鋳片表面性状の改善を目的とし
て、電磁コイルによるローレンツ力によって初期凝固を
制御する電磁撹拌技術も提案されている。
【0003】前者の技術として、例えば、特開平1−1
62548号公報には、溶湯に対して、電流値100〜
900Aを印加して、中心偏析を防止し、介在物レベル
の優れた鋳片を得る方法が開示されている。また、後者
の技術として国際公開No.WO96/05926号公
報には、連鋳鋳型壁を取り囲むように設置された電磁コ
イル、または鋳型の側壁に埋設した電磁コイルに交流電
流を通電し、通電する交流電流の振幅または波形を周期
的に変化させる溶融金属の連続鋳造方法およびその装置
が開示されている。
【0004】しかし、これらの技術は、表面ないし電磁
力印加部の組織微細化に関するものではない。そこで、
前記電磁力による組織微細化での応用技術開発が連続鋳
造製品の品質向上にとって重要との観点から望まれてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鋳片
の中心部でなく、電磁力印加部分の組織微細化を検討
し、そのための電磁力印加条件の最適化をはかり、微細
組織鋳片の製造方法を提供する。また、本発明の他の目
的は、鋳片の表面層における微細化を検討し、電磁コイ
ルの位置とその効果を最適化して微細組織鋳片の製造方
法を提供する。
【0006】さらに、本発明の別の目的は、前記電磁コ
イルに印加する電流波形条件を連続型および周期的な電
磁力の印加として、溶鋼流動による凝固核生成のための
最適条件を得て、微細組織鋳片の製造方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の要旨は次のとおりである。 (1)鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の凝固界面
における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内で、鋳型
から引き抜かれる鋳片を搬送する経路に設置した電磁コ
イルに、交流電流を流すことを特徴とする微細組織鋳片
の製造方法。
【0008】(2)鋼を連続鋳造する方法において、鋳
片の凝固界面における温度勾配が1〜100℃/mmの範
囲内で、メニスカスを位置を除く連続鋳造用鋳型内に設
置した電磁コイルに、交流電流を流すことを特徴とする
微細組織鋳片の製造方法。 (3)鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の凝固界面
における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内で、メニ
スカス位置の連続鋳造用鋳型内に設置した電磁コイル
に、交流電流を流すことを特徴とする微細組織鋳片の製
造方法。
【0009】(4)交流電流の周波数が下記の条件を満
足することを特徴とする(1)から(3)のいずれかに
記載の微細組織鋳片の製造方法。 1(Hz)≦f≦1/πμσ・d2 ここで;f:周波数、μ:透磁率、σ:電気伝導度、
d:コイル位置の凝固シエル厚 (5)(1)から(3)のいずれかにおいて、電磁コイ
ルを複数の組を独立して構成することを特徴とする微細
組織鋳片の製造方法。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、搬送経路内もしくは鋳
型内に電磁コイルを設置して、交流電流を印加する。こ
の時の電流条件は、下記式を満足するものである。 1(Hz)≦f≦1/πμσ・d2 ここで、d:コイル位置の凝固シェル厚、μ:透磁率、
σ:電気伝導度、f:周波数とする。
【0011】この時、シェル厚が厚い場合には、周波数
を小さくし、表皮深さを大とする必要がある。好ましく
は磁場強度で100gauss以上とする。本発明で
は、電流波形としては、連続印加、周期的な印加のどち
らでもよい。また、柱状晶/等軸晶の遷移は、温度勾配
Gによって決定されるので、Gが小さいほど等軸晶が発
生し易い。従って、鋳片表層に近い程、温度勾配が大き
いので等軸晶が発生し難いことになる。
【0012】しかし、そこに電磁気力を印加することに
より、温度勾配が大きいので等軸晶が発生し難いにもか
かわらず、電磁力の印加により、温度勾配が大きくても
等軸晶が発生する。この理由については次のように考え
られる。 交流周波数の2倍の周波数でローレンツ力が時間変
動するため、溶湯が振動し凝固核生成が促進される。
【0013】 電磁コイルに電流を流すことによって
生じるローレンツ力により溶鋼の流動が引き起こされ、
この流動により凝固核生成が促進される。 電磁気力による加熱効果により温度勾配が低減す
る。 〜の相乗効果で凝固核生成が促進されるため、粗大
な柱状晶の成長が抑制され微細な等軸晶が生成する。
【0014】また、本発明の周波数条件fが1(Hz)
未満では、電磁力の表皮深さが大き過ぎるため効率的に
〜の効果が得られない。一方、fが1/πμσ・d
2 超の場合には表皮深さが凝固シェル厚より小さいた
め、電磁力を印加しても微細組織とすることが難しい。
そのため、本発明では、1〜1/πμσ・d2 の範囲に
限定する。
【0015】さらに、温度勾配については、1℃/mm未
満では電磁力を印加しなくても等軸晶が生成し、100
℃/mm超では電磁力を印加しても難しい。そこで本発明
では1〜100℃/mmの範囲に限定する。なお、印加す
る電磁力の交流電流波形としては、特に限定するもので
なく、前述の連続印加でも周期的な印加でもよい。
【0016】図3は無印加での鋳片縦断面のマクロ組織
の概要図である。この通常材では鋳片7の表面近傍は柱
状晶8であって、中心部は等軸晶9が存在する。これに
電磁撹拌を印加した状態を図4に示す。この図では表面
近傍に、微細な等軸晶が出現する。図5は後述の実施例
によるピクリン酸エッチングによって、表面近傍を組織
観察したものである。(a)図は電磁力(鋳型)周期的
な印加(0.5sec on−off)の表層凝固組織、
(b)図は、電磁力(鋳型)連続印加時の表層凝固組
織、(c)図は無印加の表層凝固組織のスケッチであ
る。
【0017】また、ナイタルエッチングによって、同様
に表面近傍を組織観察したところ、電磁力の周期的な印
加(0.5sec)での表層オーステナイト組織、電磁力連
続印加の表層オーステナイト組織、無印加の表層オース
テナイト組織において、連続もしくは周期的な印加とし
て電磁力を印加したものでは、表層部の組織は微細にな
り、改善されることが確認された。
【0018】以下に、本発明について実施例に基づいて
さらに詳述する。
【0019】
【実施例】実施例1 本実施例の連続鋳造設備の概要を図1(a)に示す。こ
の図で、タンディッシュ1に保持された溶鋼は、鋳型2
に注入され下方に移行するとともに、連続鋳造ロール4
によって冷却搬送され鋳片7となる。
【0020】本実施例では、鋳型下部より500mm間隔
おいて、高さ100mmの電磁コイルを設け、次の鋳造お
よび印加条件で試験した。 鋳造条件:中炭素鋼(C:0.15%) 鋳片サイズ:160mm×160mm 引き抜き速度:1m/min 電磁コイル:内寸300×300mm, 外寸400mm×4
00mm 高さ100mm 電磁コイル位置:連続鋳造鋳型下端から500mm 磁場条件:交流60Hz 連続印加、周期的な印加(0.5sec 周期) 以上の条件による鋳片の微細組織を図1(c)に示す。
この図から、印加組織6は通常の無印加組織5に比較し
て微細化され改善されていることがわかる。
【0021】さらに、図1(d)には表面から25mm位
置における60Hz連続または間欠として印加した場合
のオーステナイトの長径と磁場強度の関係を示す。この
図から連続、間欠の場合においても100gauss以
上の場合に微細なオーステナイト組織を示している。実
施例2本実施例の連続鋳造設備の概要を図2(a)に示
す。この図で、タンディッシュ1に保持された溶鋼は、
鋳型2に注入され下方に移行するとともに、連続鋳造ロ
ール4によって冷却搬送され鋳片7となる。
【0022】本実施例では、鋳型内メニスカスにおい
て、高さ100mmの電磁コイルを設け、次の鋳造および
印加条件で試験した。 鋳造条件:中炭素鋼(C:0.15%) 鋳片サイズ:160mm×160mm 引き抜き速度:1m/min 電磁コイル:内寸260×260mm、外寸340mm×3
40mm 高さ100mm 電磁コイル位置:コイル上端は湯面レベル 磁場条件:交流60Hz,20kHz 潤滑剤:連鋳パウダー(C−CaO−SiO2 −Na2
O) 以上の条件による鋳片の微細組織を図2(c)に示す。
この図から、印加組織6は通常の無印加組織5に比較し
て微細化され改善されていることがわかる。
【0023】さらに、図2(d)には表面から1mm位置
における60Hzと20kHzとして印加した場合のオ
ーステナイトの長径と磁場強度の関係を示す。この図か
ら60Hz,20kHzの場合ともに、100gaus
s以上の場合に微細なオーステナイト組織を示してい
る。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造における、電
磁コイルを鋳型内もしくは鋳型下の鋳片搬送経路内に設
置することによって、表層ないし、電磁コイル位置の鋳
片組織を微細化することが可能となる。また、そのた
め、鋳片品質の向上と圧延素材としての製造工程の効率
化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る、(a)連続鋳造装
置、(b)無印加組織、(c)印加組織、(d)オース
テナイト細粒化を示す図である。
【図2】本発明の実施例2に係る、(a)連続鋳造装
置、(b)無印加組織、(c)印加組織、(d)オース
テナイト細粒化を示す図である。
【図3】従来の無印加鋳片のマクロ組織の概要を示す図
である。
【図4】本発明に係る組織微細化の概要図である。
【図5】本発明に係るピクリン酸エッチングの微細状況
を示し、(a)電磁力周期的印加、(b)電磁力連続印
加、(c)無印加を示す金属組織のスケッチである。
【符号の説明】
1…タンディッシュ 2…鋳型 3…電磁コイル 4…連続鋳造ロール 5…無印加組織 6…印加組織 7…鋳片 8…柱状晶 9…等軸晶

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の
    凝固界面における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内
    で、鋳型から引き抜かれる鋳片を搬送する経路に設置し
    た電磁コイルに、交流電流を流すことを特徴とする微細
    組織鋳片の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の
    凝固界面における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内
    で、メニスカス位置を除く連続鋳造用鋳型内に設置した
    電磁コイルに、交流電流を流すことを特徴とする微細組
    織鋳片の製造方法。
  3. 【請求項3】 鋼を連続鋳造する方法において、鋳片の
    凝固界面における温度勾配が1〜100℃/mmの範囲内
    で、メニスカス位置の連続鋳造用鋳型内に設置した電磁
    コイルに、交流電流を流すことを特徴とする微細組織鋳
    片の製造方法。
  4. 【請求項4】 交流電流の周波数が下記の条件を満足す
    ることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の
    微細組織鋳片の製造方法。 1(Hz)≦f≦1/πμσ・d2 ここで;f:周波数、μ:透磁率、σ:電気伝導度、
    d:コイル位置での凝固シェル厚
  5. 【請求項5】 請求項1から3のいずれかにおいて、電
    磁コイルを複数の組を独立して構成することを特徴とす
    る微細組織鋳片の製造方法。
JP9359798A 1998-04-06 1998-04-06 微細組織鋳片の製造方法 Pending JPH11285794A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009542439A (ja) * 2006-07-07 2009-12-03 ロテレツク 電磁撹拌で平らな金属製品を連続鋳造するための方法および実施装置
CN114833325A (zh) * 2022-05-12 2022-08-02 上海大学 一种模铸浇注金属凝固组织的变质处理系统及变质处理方法

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