JPS6247103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブルームの連続鋳造において、未凝
固溶鋼に電磁撹拌による溶鋼流動を与えて鋳片の
凝固組織の等軸晶化を促進せしめ、鋳片中心偏析
やセンターポロシテイー等の軸心部欠陥を減少さ
せるに際して、電磁撹拌装置の設置位置を最適な
位置に選定することにより、電磁撹拌による等軸
晶帯の生成を最も効率的に行わしめる方法に関す
るものである。

一般に、ブルーム鋳片の中心偏析やセンターポ
ロシテイー等の軸心部欠陥を低減させて内部性状
の良好な鋳片を得るためには、鋳片凝固組織を等
軸晶化させることが必須である。

鋳片凝固組織の等軸晶化を促進させる方法とし
ては、従来より、鋳片鋳造時の溶鋼温度のコント
ロール、即ち、低温鋳造法が有力な手段であつ
た。しかしながら、溶鋼温度の低下は、鋳造操業
上ノズル詰りの問題があると共に鋳片内介在物浮
上分離の面でも問題があり、その適用上限界があ
つた。

最近、電磁撹拌技術の適用が盛んであり、電磁
撹拌による未凝固溶鋼の流動が等軸晶の生成に対
して著しい効果のあることが知られている。従来
電磁撹拌条件と鋳片凝固組織の等軸晶化の関係に
対して、幾つかの角度から触れられている。今ま
でに知られている事実を以下に要約する。

(1) 鋳片の等軸晶は、比較的小さな撹拌力によつ
て生成するが、等軸晶率は撹拌力に対して比例
的に増加せず、飽和する傾向がある。

(2) 撹拌力を増加するとホワイトバンド（負偏析
帯）が形成され、その負偏析度は撹拌力の増加
と共に比例的に増大する。

(3) したがつて、上記(1)、(2)の結果から、ホワト
イバンドの形成を抑制し、且つ所定の等軸晶帯
の生成を確保するには、適正な撹拌力の範囲が
ある。

(4) 電磁撹拌装置を複数配置した多段撹拌を実施
すると、未凝固溶鋼が受ける撹拌時間が長くな
り、等軸晶帯が増加する。

(5) 電磁撹拌装置の取付位置（撹拌位置）につい
ては凝固シエルの薄い上部撹拌が適するという
考え方や、凝固末期等軸晶域での撹拌が有効で
あるという考え方もあり、未だ定説はない。

以上のように、従来の電磁撹拌技術は撹拌力や
撹拌時間等に関するものが主流であり、撹拌位置
に関する技術は定説に到つていない。

ブルームの連続鋳造において、電磁撹拌装置の
設置位置の決定は種々の鋳造条件下で高い等軸晶
率を確保するための重要な要因である。即ち、鋳
片横断面サイズ（例えば165mm□〜340mm□）や鋳
造速度（例えば1.8ｍ／min〜0.6ｍ／min）が異
なる連続鋳造機においては、電磁撹拌装置の設置
位置は各々の鋳造条件に応じた最適位置に決定さ
れるべきである。最適位置での電磁撹拌の適用
は、比較的小さな電磁撹拌力で最大の等軸晶率の
確保を可能ならしめると同時にホワイトバンドの
形成も最低に抑制せしめ、且つ該電磁撹拌装置の
電源容量や磁束密度を小さく設計する事をも可能
ならしめるから、撹拌位置の決定は技術的に極め
て重要である。

本発明は、撹拌位置を鋳片横断面面積凝固率
（η）を40〜60％の範囲内に定めることによつ
て、ある一定の撹拌力で最大の等軸晶帯を生成せ
しめることを見い出したものである。

次に、第１図により面積凝固率の定義を説明す
る。

第１図ａは連続鋳造装置の電磁撹拌装置周辺の
縦断面図であり、ｂはａのＡ−Ａ部横断面図であ
る。

第１図に於て、１は溶鋼流、２は鋳型、３は未
凝固溶鋼、４は凝固シエル、５は電磁撹拌により
流動している溶鋼、６は電磁撹拌装置である。
又、第１図ｂにおける、ａは溶鋼の長辺長さ、ｂ
は同短辺長さ、Ｄは凝固シエル厚みである。

ここで、鋳片横断面面積凝固率をηとすると、
ηは次式により求まる。

η（％）＝２（ａ＋ｂ）・Ｄ−４Ｄ^２／ａ・ｂ×100…
…(1) この鋳片横断面面積凝固率ηを40〜60％となる
よう電磁撹拌装置の位置を設定するのが最適であ
る。

以下にその理由を説明する。

本発明者らは、鋳造組織の等軸晶化に影響する
電磁撹拌および鋳造因子として、結晶核生成の促
進および生成した結晶核の再溶解防止が、広い等
軸晶帯の生成に必要であるとして、以下の項目を
考えた。

(イ) 撹拌力Ｈ（磁束密度に関連した溶鋼流束、動
圧など） (ロ) 未凝固率100−η (ハ) 撹拌位置での溶鋼温度Ｔ (ニ) 凝固形態（包晶反応有無） (ホ) マシーンタイプ（等軸晶帯の分布に影響） 連続鋳造機や鋼種が決まれば、等軸晶化に影響
する因子は、上記(イ)、(ロ)および(ハ)である。これら
の中で、撹拌力の等軸晶化に対する影響は、前述
したように撹拌力を増加しても等軸晶率が比例的
に増加せず飽和する傾向が明らかである。

今、等軸晶化に対する撹拌位置の影響を明らか
にするため、各鋳片サイズおよび各鋳造条件につ
いて撹拌力を等軸晶率が飽和するある一定の値に
固定して考えると、等軸晶化に影響を与える因子
は、結局前記(ロ)および(ハ)に絞られる。

さて、撹拌位置は、鋳片サイズや鋳造速度並び
に２次冷却条件等と共に、撹拌部の未凝固率
（100−η）を求める。撹拌部の溶鋼温度条件が適
正であれば、等軸晶率は未凝固率が高いところで
撹拌する程高くなる。

一方、撹拌部での溶鋼温度が低い程等軸晶率が
高いが、溶鋼温度は凝固率（η）が高い程低下す
る。

以上の２点から、等軸晶率(E)は未凝固率（100
−η）および凝固率（η）の各々に一次に比例す
るとしてよい。

よつて、 Ｅ＝ｋ・η・（100−η） ……(2) 但しｋは正の定数 となりＥをηで微分すれば、η＝50（％）の点で
最大の等軸晶率が得られる。

本発明は、以上の基本的考え方に基づき、鋳片
の凝固率（η）が50％の位置に電磁撹拌装置を設
置せしめて等軸晶を効率的に生成せしめるもので
ある。実際には、鋳造速度が操業上変化し、凝固
率に換算して±10％の変動がある。従つて、撹拌
位置を凝固率範囲40〜60％と定めた。凝固率が60
％超の場合は撹拌位置が連続鋳造機の下部になり
過ぎ、また溶鋼粘性の増加分も寄与して撹拌流速
が低下し、高い等軸晶率は得られない。また、40
％未満の場合は、溶鋼温度の高い位置での撹拌と
なるため高い等軸晶率は得られない。

次に本発明の実施例について示す。鋳片サイズ
247mm×300mmのブルーム連続鋳造機に電磁撹拌装
置を設置して機械構造用鋼S45Cを鋳造速度1.2
ｍ／minで鋳造した。電磁撹拌装置は、メニスカ
スより1.4ｍ、2.4ｍ、2.6ｍ、3.1ｍ、4.6ｍ、6.0ｍ
および6.7ｍに設置位置を変えて鋳造した。尚、
撹拌力はホワイトバンド部の負偏析が問題となら
ない程度の比較的小さな値に規制した。

実施結果を第２図に示す。第２図に示すように
凝固率40〜60％の範囲で高い等軸晶率が得られ
た。

更に、鋳造速度を変えて種々の撹拌位置につい
て、実験を実施した結果を第３図に示す。同図よ
り、鋳造速度に依らず、撹拌位置での凝固率が40
〜60％の範囲内で高い等軸晶率の得られることが
確認された。

以上のように、本発明を採用することにより、
電磁撹拌による鋳造組織の等軸晶化に際しては、
比較的小さな撹拌エネルギーで最大の等軸晶率が
得られると共に、ホワイトバンドの形成は全く問
題のないレベルに抑制することが可能となつた。
また、小断面ブルームの高速鋳造時においても高
い等軸晶率の確保が可能となり、本発明によるブ
ルーム鋳片の品質向上、生産性向上等に対する効
果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳片横断面面積凝固率の定義を示す
説明図、第２図、第３図は本発明の実施例の結果
を示す図である。 １は溶鋼流、２は鋳型、３は未凝固溶鋼、４は
凝固シエル、５は電磁撹拌により流動した溶鋼、
６は電磁撹拌装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブルームの連続鋳造において、未凝固溶鋼に
   電磁撹拌による流動を与えて鋳片凝固組織の等軸
   晶化を促進せしめるに際して、電磁撹拌装置の設
   置位置をブルーム鋳片の横断面面積凝固率（η）
   が下記の式を満足するように定めることを特徴と
   するブルームの連続鋳造における電磁撹拌法。 η＝２（ａ＋ｂ）・Ｄ−４Ｄ^２／ａ・ｂ×100＝40〜60
   （％） 但し、 ａ…ブルーム鋳片の長辺の長さ（mm） ｂ…ブルーム鋳片の短辺の長さ（mm） Ｄ…電磁撹拌設置位置におけるブルーム鋳片の凝
   固シエル厚（mm）