JPS62254954A - 連続鋳造における鋳型内溶鋼流動の抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造における鋳型内溶鋼流動の制御方法
に関し、特に低炭素Ａ１キルド鋼を連続鋳造（彎曲型ス
ラブ連鋳）する場合において、スループットを上げて高
速鋳造をしても、介在物の集積捕捉やパウダーおよび気
泡の巻込みなどを増大させてＵＴ大欠陥フレクなどの製
品欠陥を招くことがないように、磁極ブレーキ（ＥＭＢ
Ｒ）を利用して鋳型内へのノズルからの溶鋼吐出流を制
御することとしたその改良方法についての８１１である
。

（従来の技術） 一般に、上述した製品欠陥を防止する技術としては、■
炉外精練による溶鋼清浄化の強化、■タンディツシュの
シール強化による再酸化の防止、■溶鋼鋳込み温度の上
昇による介在物の浮上促進、■大容量タンディツシュに
よる取鍋スラグやタンディツシュパウダーの巻込み防止
、■彎曲型スラブ連鋳機において垂直部を採用すること
による鋳型内での介在物浮上促進、■浸漬ノズルの形態
を改善することによる介在物やパウダーの巻き込みの防
止、■浸漬ノズルの吐出口前方に邪魔板を設けて、介在
物を捕捉したり吐出噴流が溶鋼プール中に深く侵入した
りするのを防止する手段などが知られている。

しかし、これらの既知の方法は、要求される製品の品質
レベルや要求生産量に対応した生産プロセスにおいて、
溶鋼中での清浄性を向上させるには限界があって、溶鋼
の洗浄化に対して完全なものとはなり得ない。また、鋳
型内にまで持込まれた介在物や巻き込まれたモールドパ
ウダーは単位時間当たりのスループットがある限界値を
超えると完全な浮上は不可能となって鋼中に捕捉される
結果となネ。

これに対して従来、それ以前の既知技術が抱える欠点を
克服する方法として、スラブ連鋳機の鋳型に電磁石を設
置し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出噴流に対してそれに垂
直な方向の磁界を付与し、もって溶鋼中に誘導される電
流と磁界との相互作用によって生ずるローレンツ力で溶
鋼流動を制動し、前記吐出噴流か溶鋼プール中に深く侵
入するのを抑制し、それによってモールドパウダーの巻
込みを防止するとともに溶鋼中に持ち込まれた介在物の
浮上を促進するという方法が提案された。

（Ｊ、Ｎａｇａｉ　、に、５ｕｚｕｋｉ　＋　Ｓ、にｏ
ｚｉｍａ　ａｎｄ　Ｓ、Ｋａｌｌｂｅｒｇ　＋Ｉｒｏｎ
　　５ｔｅｅｌ　　Ｅｎｇ、　　Ｍａｙ　　（１９８４
）　　ｐ、４Ｌ　　ｐ、４７）。

この方法においては、ローレンツ力による溶鋼の制動作
用は流速に比例するため吐出力が大きい高速鋳造時はど
効果を発揮すると云われている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術である静磁界付与による溶鋼制動法は、モ
ールドパウダーの巻込みに起因するＵＴ大欠陥著しく軽
減するとともに彎曲型連鋳機において度々経験するとこ
ろのＡ集積帯における介在物捕捉をも著しく減少する点
で優れた技術であるということができる。

ところが、低Ｃ−Ａｌキルド鋼の連続鋳造の場合、ノズ
ル詰まりを防止する目的で上ノズルおよびスライディン
グノズルから静ガスを吹き込んでいるため、このＡｒガ
スが気泡となって溶鋼噴出流に巻込まれ、溶鋼プール中
に深く侵入して微細なＡ　Ｉ！、０１粒とともに鋳片中
に捕捉される。このＡ　１２０２粒を含有する気泡熱延
および冷延段階で圧着せず、冷延にひきつづく連続焼鈍
中にフクレ疵となって出現し、かなりの頻度で製品不良
を生じさせていた。このフレク疵の発生に対しては、従
来の上記溶鋼制動法（ＥＭＢＲ法）を用いても、出現の
頻度はかなり軽減するものの完全に無くすことはできな
い。

それはＥＭＢＲ法による溶鋼吐出噴流の制動力が不充分
であって、ＥＭＢＲを印加してもなお溶鋼吐出噴流か気
泡を伴ったまま溶鋼プール中に侵入し微細なＡ　ｊ！　
ｚＯｉ粒とともに鋳片中に捕捉されるためと考えられる
。

一般に、一様磁束中を横切って速度■で運動する流体（
導体）に誘導される電流１と、該流体に働く制動力Ｆは
、それぞれ次式で与えられる。

１＝σ（Ｖ　Ｘ　Ｂ　）　　　　　　　　　　　　＋１
１Ｆ’＝ＪｘＢ＝ｙ　（ＶｘＢ）ｘＢ　　　　　（２）
ここでσ：電気伝導度 Ｂ：磁束密度 従って、より一層制動力を増加しようとすれば、磁束密
度Ｂを増加させなければならない。そして通常静磁界を
得る際に磁石を用いる場合は、対向磁極間距離を一定に
して磁束密度を大きくしようとすると、磁極（面積）を
大きくすることが必要である。

また、定常状態においては、流体（導体）中での誘導電
流は連続していることが必要であり、流体中で閉回路を
形成して流れなければならない。

さらに、該誘導電流は磁束の向きに垂直な面内で流れな
ければならない。すなわち、一般に対向する磁極に挟ま
れた空間においては、鋳型の厚さ方向に沿う磁束の向き
はほぼ一定である。また、ノズル吐出口から噴出する溶
鋼吐出流は、−ｉに幅方向に凸状の流速分布を有してい
るが、この溶鋼流が静磁場に突入すると、磁場入側での
磁束密度勾配の影響により所謂ハルトマン流となって鋳
型の厚さ方向で該流速分布は均一化されることになる。

従って鋳型の厚さ方向に沿うほぼ一定の磁束と、同じく
厚さ方向に沿う溶鋼の均一速度分布のために磁束に平行
な面内における誘導電流は一方向にのみ誘導されてこの
面内で閉回路を形成することができない。要するに、誘
導電流は第１図に示すように磁束の向きに対し垂直な面
内で形成しなければならないのである。なお、図示の符
号１は浸漬ノズル、１ａはノズル吐出口、２は磁極、３
は溶鋼、４は鋳型、５はメニスカスである。

さて、上述したように磁束密度の増大を果たすには、磁
極２の面積を大きくすればよいが、それでは第２図に示
すように、誘導電流ｉの閉回路は流路距離がどんどん大
きくなり、抵抗が増加して誘導電流ｉは期待したほど大
きくはならない。

しかも第３図に示すように、鋳型４の幅寸法に比較して
磁極面積が大き過ぎたり、磁極２の位置が溶鋼メニスカ
ス（第３図ｃ）５や鋳型短片（第３図ｂ）に掛るように
配置されている場合には、誘導電流の閉回路の形成が著
しく限外され、ＥＭＢＲによる溶鋼制動効果が極端に減
殺されてしまう。

（問題点を解決するための手段） 以上説明したような従来技術が現在抱えている問題点に
対し本発明者らはＥＭＢＲの基本原理に立返し以下に述
べるような着想の下に本発明を完成するに至った。

一般に、溶鋼の流れ（吐出噴流）に鎖交する磁束の向き
は、右向きでも左向きでも溶鋼流に対し同一方向の制動
力を発生する。しかも、この磁束の向きが反転すると誘
導電流の向きも反転する。

このような原理を利用して以下に述べるように構成する
と、誘導電流に近距離閉回路を形成させることができる
。すなわち、第４図に示すことから明らかなように、ノ
ズル吐出口１ａからでた溶Ｗ４流は、先ず、溶鋼流の進
行方法に向かって左から右に向かう磁束旧（静磁場）を
通過するので下向きの誘導電流ｉが生じ、この誘導電流
ｉと磁束Ｂとの相互作用により制動力［を受けて減速す
ることになるから制動抑制される。こうして吐出流が減
速した溶鋼流はひきつづき次の磁極間隙（静磁場）に入
り、右から左に向かう磁束Ｂ′を通過して上向きの誘導
雷２Ｉｔｒ’を生じ、この誘導電流ｉ・′と磁束Ｂ′　
との相互作用により制動力１を受けてさらに減速される
。このようにして、溶鋼吐出流の方向に並ぶ２対の磁極
間でそれぞれ誘導された電流ｉ、ｉ’　は、向きが反対
で容易に近距離閉回路を形成し易＜　、ＥＭＢＲの効果
を有効に実現することが可能である。

すなわち、かような着想を実現するための本発明は、ス
ラブの連続鋳造に際し、鋳型外に磁極を配設し、浸漬ノ
ズルから鋳型内に吐出する溶鋼噴流に対して垂直方向の
静磁界を付与することにより生ずるローレンツ力で溶鋼
の流動を制動抑制するようにした鋳型内溶鋼流動の制御
方法において、前記吐出する溶鋼噴流が逐次に遭遇する
垂直方向の静磁界の向きを、溶鋼流の進行方法に沿って
交互に変化させるように複数の磁極を配設して鋳造する
ことを特徴とする連続鋳造における鋳型内溶鋼流動の制
御方法を要旨構成とする。

なお、並列させる磁極対の配置は、あまり離れると最短
距離で個別に閉回路を構成して第４図に示すような閉回
路を構成しなくなるので接近していることが望ましく、
また第４図に示すようにコの字形磁極鉄芯にすることが
必須ではないが、コの字形にするのは望ましい態様であ
る。

（作　用） 本発明においてノズル吐出口１ａからの溶鋼流に付与す
るための静磁界を発生させる磁極については、磁束の向
きが交互に反転するように配置した一対のものを多数段
にわたって列設することが可能である。しかしながら、
スラブ連鋳機の鋳型４の厚さと幅から、効果的な磁極２
の寸法を選定するならば、ノズルエを挾む片側に２対の
磁極を配設して２段の磁束を供給することが適当と考え
られる。

このようにして、例えば厚さ２２０鶴、幅８５０〜１５
５０ｍｍのスラブ断面を有するスラブ連鋳機の場合につ
いて、配置すべきＥＭＢＲの好適配置の図を第５図に示
した。この場合磁極鉄芯２ａの断面積１５０×１５０鰭
、対向する磁極２，２′間距離２６０　ｍｍ、隣接する
磁極間距離３５０鰭、対向する磁極間中心での磁束密度
Ｂ最大１２００ガウスである。

なお比較のために従来型のＥＭＢＲの構成図を第６図に
示すが、この場合の磁極鉄心２ａの断面積３００Ｘ３０
０　＋ｎ、対向する磁極間距離２６０　嘗■、隣接する
磁極間距離８５０１、対向する磁極間中心での磁束密度
Ｂ最大３５００ガウスである。

（実施例） ｌ スラブ断面寸法２２０　ｘ（８５０〜１５５０）　ｔｓ
の彎曲型（半径１２．５ｍ）スラブ連鋳機において、片
側の更１ストランドに第６図に示した従来型のＥＭＢＲ
を配置し、もう片方の隘２ストランドには第５図にしめ
したＥＭＢＲを配置した。

２５０を上底吹き転炉で吹錬し、その後脱ガス処理をし
た極低炭素Ａｆキルド鋼（Ｃ＜０．００３０％）を、ス
ループット２．８〜３．５ｔ／ｍｉｎ、パックスガス（
Ａｒ）吹込み量（８〜１０１　／ｗｉｎ）　、浸漬ノズ
ル逆Ｙ４″型、スラブ幅１０２５〜１５５０＋ｍの条件
で約８００ヒート鋳造し、連続焼鈍後のライン検査でフ
クレの発生率を比較した。その結果を表１に示す。

朶Ｌ−１ 実施例１と同じ仕様で電縫管素材を各ストランドとも約
５０ヒート鋳造し、造管後のパイプシーム部欠陥発生率
を比較した。第７図にこの結果を示す。またこの欠陥部
位を冶金的に調査した結果、その多くが連鋳パウダー系
の介在物であることが判明した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明溶鋼流動側の外方法によれば
、低炭素＾ｌキルド鋼の如きものを高速鋳造する場合で
あっても、ｔｌＴ欠陥、ブリスター、フレク等の製品欠
陥を著しく減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａｌ、　（ｂ）は、ＥＭＢＩ？の原理図、第
２図の＋ａｌ、　（ｂ）は、ＩＩ！ＭＢＲの磁極の大き
さが異なる場合の誘導電流の流れを示す説明図、第３図
の（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ）は、磁極の配置が異なる
場合の誘導電流の流れを示す説明図、 第４図および第５図の（ａ）、　（ｂ）は、本発明方法
にかかる磁極配置の一例を示す部分切欠き斜視図および
路線図、 第６図の（ａｌ、　（ｂｌは、従来例の磁極配置例の説
明図、 第７図は、実施例２のＵＴ欠陥発生率を説明するグラフ
である。 １・・・浸漬ノズル　　　　１ａ・・・ノズル吐出口２
・・・磁極　　　　　　　２ａ・・・磁極鉄心２ｂ・・
・磁極コイル　　　　３・・・溶鋼４・・・鋳型　　　
　　　　５・・・メニスカス第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 （ａし くｂ） 第３図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） （Ｃ） 第４図 第５図 （ａ７ （ｂ） 第６図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スラブの連続鋳造に際し、鋳型外に磁極を配設し、
   浸漬ノズルから鋳型内に吐出する溶鋼噴流に対して垂直
   方向の静磁界を付与することにより生ずるローレンツ力
   で溶鋼の流動を制動抑制するようにした鋳型内溶鋼流動
   の制御方法において、 前記吐出する溶鋼噴流が逐次に遭遇する垂 直方向の静磁界の向きを、溶鋼流の進行方法に沿って交
   互に変化させるように複数の磁極を配設して鋳造するこ
   とを特徴とする連続鋳造における鋳型内溶鋼流動の制御
   方法。