JP2000246406A - 溶融金属の連続鋳造方法 - Google Patents
溶融金属の連続鋳造方法Info
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- JP2000246406A JP2000246406A JP11054142A JP5414299A JP2000246406A JP 2000246406 A JP2000246406 A JP 2000246406A JP 11054142 A JP11054142 A JP 11054142A JP 5414299 A JP5414299 A JP 5414299A JP 2000246406 A JP2000246406 A JP 2000246406A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、脱酸元素または酸化物の溶鋼中で
の微細化の鋳造方法に関し、特に、酸化物の粒径分布に
大きく影響する溶融金属表面の波動を電磁力によって調
整する溶融金属の連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造装置において、溶融
金属と潤滑剤をともに注入する水冷鋳型内の、溶融金属
の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少なくとも１ヶ
所から脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行う
ことを特徴とし、鋳型壁を取り囲むように配設あるいは
鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅または
波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群ｌａ，
ｌｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電
磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを
特徴とする。
の微細化の鋳造方法に関し、特に、酸化物の粒径分布に
大きく影響する溶融金属表面の波動を電磁力によって調
整する溶融金属の連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造装置において、溶融
金属と潤滑剤をともに注入する水冷鋳型内の、溶融金属
の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少なくとも１ヶ
所から脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行う
ことを特徴とし、鋳型壁を取り囲むように配設あるいは
鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅または
波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群ｌａ，
ｌｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電
磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脱酸元素または酸
化物の溶鋼中での微細化の鋳造方法に関し、特に、酸化
物の粒径分布に大きく影響する電磁力条件を最適とする
溶融金属の連続鋳造方法に関する。
化物の溶鋼中での微細化の鋳造方法に関し、特に、酸化
物の粒径分布に大きく影響する電磁力条件を最適とする
溶融金属の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼の析出物が鋼材値に大きく影響を及ぼ
し、これを冷却制御または加工条件によってコントロー
ルすることは広く行なわれている。この分野の公知技術
として、“新日鉄技報”第３５１号，１９９３，ＰＰ．
６４に、酸化物として、鋼中に微細な析出物を生成さ
せ、これを析出核として利用する技術が報告されてい
る。この場合、酸化物を微細に分散させるだけでなく、
その組成を同時に制御することが重要となる。特に、弱
脱酸系では二次脱酸生成物の晶出の影響が大きいため、
冷却速度の影響を強く受け、その結果、酸化物の粒径分
布も凝固時の冷却速度の影響を強く受けることになるこ
とが報告されている。
し、これを冷却制御または加工条件によってコントロー
ルすることは広く行なわれている。この分野の公知技術
として、“新日鉄技報”第３５１号，１９９３，ＰＰ．
６４に、酸化物として、鋼中に微細な析出物を生成さ
せ、これを析出核として利用する技術が報告されてい
る。この場合、酸化物を微細に分散させるだけでなく、
その組成を同時に制御することが重要となる。特に、弱
脱酸系では二次脱酸生成物の晶出の影響が大きいため、
冷却速度の影響を強く受け、その結果、酸化物の粒径分
布も凝固時の冷却速度の影響を強く受けることになるこ
とが報告されている。
【０００３】また、本出願人は先に出願した、特願平６
−３０４０１４号公報において、溶融金属を潤滑剤と共
に注入する水冷鋳型に、上下方向に一定周期の振動を付
与すると共に鋳型を包囲して配置した電磁コイルにより
鉛直面内に電磁力を付与して溶融金属の連続鋳造を行う
方法において、鋳型内の溶融金属に対し少なくとも１ヶ
所から脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行う
ことを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法を出願した。
−３０４０１４号公報において、溶融金属を潤滑剤と共
に注入する水冷鋳型に、上下方向に一定周期の振動を付
与すると共に鋳型を包囲して配置した電磁コイルにより
鉛直面内に電磁力を付与して溶融金属の連続鋳造を行う
方法において、鋳型内の溶融金属に対し少なくとも１ヶ
所から脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行う
ことを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法を出願した。
【０００４】上記の技術では、前者は、連続鋳造機より
上工程において強脱酸元素との組合せによる脱酸制御で
あり、後者は脱酸元素または酸化物を潤滑剤へ添加し、
ソレノイド型電磁コイルへの交流電流の通電によって、
生じる流動により溶融金属内へ分散させるものである。
しかし、これらの技術では、溶融金属へ大量の脱酸元素
または、潤滑剤を安定して分散させるのが難しいという
問題があった。
上工程において強脱酸元素との組合せによる脱酸制御で
あり、後者は脱酸元素または酸化物を潤滑剤へ添加し、
ソレノイド型電磁コイルへの交流電流の通電によって、
生じる流動により溶融金属内へ分散させるものである。
しかし、これらの技術では、溶融金属へ大量の脱酸元素
または、潤滑剤を安定して分散させるのが難しいという
問題があった。
【０００５】そこで、連続鋳造における溶融金属への大
量の脱酸元素または潤滑剤を安定に分散させるための、
酸化物の粒径分布を改善する連続鋳造技術の開発が望ま
れていた。
量の脱酸元素または潤滑剤を安定に分散させるための、
酸化物の粒径分布を改善する連続鋳造技術の開発が望ま
れていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本発明は、電磁力を用いて溶融金属表面に波動を発生さ
せることによって、連続鋳造における脱酸元素または酸
化物の溶鋼中での微細化技術を提供する。また、本発明
の他の目的は、前記電磁力をソレノイド状電磁コイルを
検討し、これに振幅または波形を周期的に変化させた電
流値群を通電し、前記脱酸元素または酸化物の添加剤の
均一化をはかり、かつ溶鋼中での微細化をはかることに
ある。
本発明は、電磁力を用いて溶融金属表面に波動を発生さ
せることによって、連続鋳造における脱酸元素または酸
化物の溶鋼中での微細化技術を提供する。また、本発明
の他の目的は、前記電磁力をソレノイド状電磁コイルを
検討し、これに振幅または波形を周期的に変化させた電
流値群を通電し、前記脱酸元素または酸化物の添加剤の
均一化をはかり、かつ溶鋼中での微細化をはかることに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の要旨は次のとおりである。 （１）溶融金属の連続鋳造装置において、溶融金属と潤
滑剤をともに注入する水冷鋳型内の、溶融金属の表面に
波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少なくとも１ヶ所から脱
酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行うことを特
徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
発明の要旨は次のとおりである。 （１）溶融金属の連続鋳造装置において、溶融金属と潤
滑剤をともに注入する水冷鋳型内の、溶融金属の表面に
波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少なくとも１ヶ所から脱
酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行うことを特
徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【０００８】（２）鋳型壁を取り囲むように配設あるい
は鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅また
波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群ｌａ，
ｌｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電
磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを
特徴とする（１）記載の連続鋳造方法。
は鋳型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅また
波形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群ｌａ，
ｌｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電
磁力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを
特徴とする（１）記載の連続鋳造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、電磁力により鋳
型内の溶融金属表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少
なくとも１ヶ所から脱酸元素もしくは酸化物を添加する
もので、その波動の作用によって、潤滑剤と溶融金属の
界面に存在する脱酸素元素または潤滑剤が大量かつ均一
に溶融金属に混入し、凝固組織が安定して微細化する。
なお、本発明では、Ａｌ，Ｔｉ等の脱酸元素又は酸化物
の添加量としては、０．０１〜０．０２重量％程度であ
れば十分である。
型内の溶融金属表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少
なくとも１ヶ所から脱酸元素もしくは酸化物を添加する
もので、その波動の作用によって、潤滑剤と溶融金属の
界面に存在する脱酸素元素または潤滑剤が大量かつ均一
に溶融金属に混入し、凝固組織が安定して微細化する。
なお、本発明では、Ａｌ，Ｔｉ等の脱酸元素又は酸化物
の添加量としては、０．０１〜０．０２重量％程度であ
れば十分である。
【００１０】また従来では、製鋼過程で５０μｍ以上の
非金属介在物は、製品欠陥や内部欠陥の原因となるた
め、できるだけ除去することが望ましいとされていた
が、本発明では、製鋼工程において数μｍ以下の小型酸
化物を鋼中に多数均一に分散せしめて、鋼の凝固後にこ
れら酸化物を核として硫化物や炭・窒化物等の析出物を
多数分散させることにより、鋼の材質制御を行わせて鋼
材の特性を飛躍的に向上させることが出来、いわゆる前
記公知技術のオキサイドメタラジーを連続鋳造技術にお
いて、実現可能とするものである。
非金属介在物は、製品欠陥や内部欠陥の原因となるた
め、できるだけ除去することが望ましいとされていた
が、本発明では、製鋼工程において数μｍ以下の小型酸
化物を鋼中に多数均一に分散せしめて、鋼の凝固後にこ
れら酸化物を核として硫化物や炭・窒化物等の析出物を
多数分散させることにより、鋼の材質制御を行わせて鋼
材の特性を飛躍的に向上させることが出来、いわゆる前
記公知技術のオキサイドメタラジーを連続鋳造技術にお
いて、実現可能とするものである。
【００１１】本発明は、溶融金属の連続鋳造において、
図３および図４の電磁力発生原理の概要図に示されると
おり、連続鋳型を取り囲むように配置されたソレノイド
型電磁コイル４、または鋳型の側壁に埋設したソレノイ
ド型電磁コイルに交流電流を通電し、鋳型内に注入され
凝固を開始せんとする溶融金属２に電磁力８を印加しな
がら連続鋳造するもので、誘導電流７と誘導磁場９の方
向から前記電磁力８の方向が決まり、本発明においては
常に溶融金属２を鋳型１に対して、鋳型壁から引き離そ
うとする方向に作用する。その際に、通電する交流電流
を周期的に変化させ、メニスカス形状を変化させるに必
要な電磁力印加のための大電流通電の前後に、メニスカ
ス形状を変化させるのとは異なる機能を有する小電流通
電を組み合わせたり、メニスカス形状を変化させるに必
要な電磁力印加のための大電流通電の後に、メニスカス
形状を変化させるのとは異なる機能を得るための小電流
通電を設けてもよく、これらを一対もしくは複数対印加
した後に非通電期とする構成をとることによって、連続
通電もしくは周期的に変化させる通電の際に発生する溶
融金属の初期凝固不安定性を規制し、潤滑改善効果を安
定して得ることも可能である。
図３および図４の電磁力発生原理の概要図に示されると
おり、連続鋳型を取り囲むように配置されたソレノイド
型電磁コイル４、または鋳型の側壁に埋設したソレノイ
ド型電磁コイルに交流電流を通電し、鋳型内に注入され
凝固を開始せんとする溶融金属２に電磁力８を印加しな
がら連続鋳造するもので、誘導電流７と誘導磁場９の方
向から前記電磁力８の方向が決まり、本発明においては
常に溶融金属２を鋳型１に対して、鋳型壁から引き離そ
うとする方向に作用する。その際に、通電する交流電流
を周期的に変化させ、メニスカス形状を変化させるに必
要な電磁力印加のための大電流通電の前後に、メニスカ
ス形状を変化させるのとは異なる機能を有する小電流通
電を組み合わせたり、メニスカス形状を変化させるに必
要な電磁力印加のための大電流通電の後に、メニスカス
形状を変化させるのとは異なる機能を得るための小電流
通電を設けてもよく、これらを一対もしくは複数対印加
した後に非通電期とする構成をとることによって、連続
通電もしくは周期的に変化させる通電の際に発生する溶
融金属の初期凝固不安定性を規制し、潤滑改善効果を安
定して得ることも可能である。
【００１２】前記図３は、本発明の装置の一例を示す概
要図である。本装置においては、電磁コイル４を駆動す
るための電源装置に、波形発生装置が設置されており、
これによって励磁電流をコイルに印加する。本発明の一
例として、励磁コイルに、周波数６０Hz、波高値３００
０Ａの交流電流を、０．５秒周期のパルス波形と乗積し
た。このような励磁を行った場合、鋳型内溶鋼に作用す
る電磁力は６０Hzの高周波成分は平均化され、０．２５
秒毎に電磁力が、ｏｎ−ｏｆｆすることとなる。
要図である。本装置においては、電磁コイル４を駆動す
るための電源装置に、波形発生装置が設置されており、
これによって励磁電流をコイルに印加する。本発明の一
例として、励磁コイルに、周波数６０Hz、波高値３００
０Ａの交流電流を、０．５秒周期のパルス波形と乗積し
た。このような励磁を行った場合、鋳型内溶鋼に作用す
る電磁力は６０Hzの高周波成分は平均化され、０．２５
秒毎に電磁力が、ｏｎ−ｏｆｆすることとなる。
【００１３】次に、電磁力による流動の影響について説
明する。前記図３および図４のように、電磁力によって
鋳型断面中心に向う流れができ、さらに、上下に循環す
る２つの渦巻が形成される。このような流れの状態下
で、本発明では鋳型内の溶鋼表面から溶鋼中へ、Ａｌ，
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｍｇ等の脱酸剤や、或いは直接酸化
物の粒子を添加する。精錬後の溶鋼中には酸素が残存し
ているので、前記の脱酸剤を投入することで酸化物を容
易に生成できるし、これが前記析出物の核生成サイトと
なる。
明する。前記図３および図４のように、電磁力によって
鋳型断面中心に向う流れができ、さらに、上下に循環す
る２つの渦巻が形成される。このような流れの状態下
で、本発明では鋳型内の溶鋼表面から溶鋼中へ、Ａｌ，
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｍｇ等の脱酸剤や、或いは直接酸化
物の粒子を添加する。精錬後の溶鋼中には酸素が残存し
ているので、前記の脱酸剤を投入することで酸化物を容
易に生成できるし、これが前記析出物の核生成サイトと
なる。
【００１４】この脱酸剤或いは酸化物は、少なくとも１
ヶ所添加すればよいが、できれば溶鋼表面に複数箇所均
等に添加することが好ましい。本発明のように電磁コイ
ルにより強制的な均一流れを溶鋼中に与える場合には、
有害な粗大な（１０μｍ〜３００μｍ程度の）酸化物粒
子は溶鋼中心から凝固シェル側へ向う流れに乗って進
み、流れが下方に反転する際に遠心力により溶鋼外に排
出され、潤滑剤中に捕捉される。また、有用な微小な
（数μｍ以下からサブミクロン程度の）酸化物粒子はそ
のまま流れに乗って溶鋼中に滞留し、凝固していく過程
で、凝固シェルに捕捉乃至は、凝固界面で析出すること
により、酸化物は微細かつ均一な分布に近付くことにな
る。
ヶ所添加すればよいが、できれば溶鋼表面に複数箇所均
等に添加することが好ましい。本発明のように電磁コイ
ルにより強制的な均一流れを溶鋼中に与える場合には、
有害な粗大な（１０μｍ〜３００μｍ程度の）酸化物粒
子は溶鋼中心から凝固シェル側へ向う流れに乗って進
み、流れが下方に反転する際に遠心力により溶鋼外に排
出され、潤滑剤中に捕捉される。また、有用な微小な
（数μｍ以下からサブミクロン程度の）酸化物粒子はそ
のまま流れに乗って溶鋼中に滞留し、凝固していく過程
で、凝固シェルに捕捉乃至は、凝固界面で析出すること
により、酸化物は微細かつ均一な分布に近付くことにな
る。
【００１５】以下に、本発明の実施例について説明す
る。
る。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例として、下記試験条件によっ
て鋳造したものである。 試験条件： 鋳造材料 ：アルミ弱脱酸鋼 鋳型サイズ：１５０mm×１５０mm，８００mm高 鋳型振動 ：ストローク６mm、サイクル１８０cpm （３Hz） 引抜き速度：２ｍ／min 潤滑剤 ：Ｃ−Ｃａ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｎａ系、粘度１ポアズ 添加剤 ：Ａｌ粉末０．０１wt％、潤滑剤表面に散布 電磁コイル：内寸２６０×２６０mm、外寸３４０×３４０mm、高さ１００mm 電磁コイル位置：コイル上端は場面レベル（鋳型上端から１００mm）に一致 磁場条件 ：単相交流６０Hz、１２００ガウス（最大実効値） Ａ；磁場なし、Ｂ；連続磁場、 Ｃ；０．１sec 印加と０．１sec 無印加の繰返し 以上の条件によって、電磁力の印加の場合と、無印加の
場合について、連続鋳造後の鋳片に存在する酸化物個数
および金属組織長径について測定した。その結果を図１
および図２に示す。
て鋳造したものである。 試験条件： 鋳造材料 ：アルミ弱脱酸鋼 鋳型サイズ：１５０mm×１５０mm，８００mm高 鋳型振動 ：ストローク６mm、サイクル１８０cpm （３Hz） 引抜き速度：２ｍ／min 潤滑剤 ：Ｃ−Ｃａ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｎａ系、粘度１ポアズ 添加剤 ：Ａｌ粉末０．０１wt％、潤滑剤表面に散布 電磁コイル：内寸２６０×２６０mm、外寸３４０×３４０mm、高さ１００mm 電磁コイル位置：コイル上端は場面レベル（鋳型上端から１００mm）に一致 磁場条件 ：単相交流６０Hz、１２００ガウス（最大実効値） Ａ；磁場なし、Ｂ；連続磁場、 Ｃ；０．１sec 印加と０．１sec 無印加の繰返し 以上の条件によって、電磁力の印加の場合と、無印加の
場合について、連続鋳造後の鋳片に存在する酸化物個数
および金属組織長径について測定した。その結果を図１
および図２に示す。
【００１７】図１においては、酸化物粒径（μｍ）と酸
化物個数指標の関係を示し、周期的に変化させた電流印
加Ｃでは、酸化物粒径は小さく、酸化物個数は多くなっ
ており、電流の連続印加より改善されている。無印加の
場合Ａでは酸化物は粒径分布は広くバラツキが大きいこ
とがわかる。図２では、金属組織は、図１の酸化物粒径
分布に対応して、無印加では大きくばらついているが、
連続印加でそれらは改善され、特に周期的に変化させた
電流のＣで、小さい組織粒でばらつきは著しく改善され
ている。
化物個数指標の関係を示し、周期的に変化させた電流印
加Ｃでは、酸化物粒径は小さく、酸化物個数は多くなっ
ており、電流の連続印加より改善されている。無印加の
場合Ａでは酸化物は粒径分布は広くバラツキが大きいこ
とがわかる。図２では、金属組織は、図１の酸化物粒径
分布に対応して、無印加では大きくばらついているが、
連続印加でそれらは改善され、特に周期的に変化させた
電流のＣで、小さい組織粒でばらつきは著しく改善され
ている。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造におけるオキ
サイドメタラジーが、実現でき、微細酸化物を分散させ
ることによって、これを析出核として組織の微細化がは
かれ、材質の改善が可能となる。
サイドメタラジーが、実現でき、微細酸化物を分散させ
ることによって、これを析出核として組織の微細化がは
かれ、材質の改善が可能となる。
【図１】本発明の実施例１に係る酸化物粒径と酸化物個
数指標との関係を示す図である。
数指標との関係を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る磁場条件と金属組織長
径の関係を示す図である。
径の関係を示す図である。
【図３】本発明に係る磁場印加の装置例を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る磁場印加による磁力の関係を示す
図である。
図である。
１…鋳型 ２…溶融金属 ３…パウダー ４…電磁コイル ５…オシレーション ６…電磁力誘起流れ ７…誘導電流 ８…電磁力 ９…誘導磁場 １０…注湯用ノズル １１…電磁力印加メニスカス １２…凝固シエル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 27/02 Ｗ
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融金属の連続鋳造装置において、溶融
金属と潤滑剤をともに注入する水冷鋳型内の、溶融金属
の表面に波動を生じさせ、かつ潤滑剤に少なくとも１ヶ
所から脱酸元素もしくは酸化物を添加しつつ鋳造を行う
ことを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。 - 【請求項２】 鋳型壁を取り囲むように配設あるいは鋳
型壁に埋設したソレノイド型電磁コイルに振幅または波
形を周期的に変化させた２つの水準の電流値群ｌａ，ｌ
ｂからなる交流電流を通電し、該鋳型内溶融金属に電磁
力を印加して溶融金属表面に波動を生じさせることを特
徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054142A JP2000246406A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054142A JP2000246406A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000246406A true JP2000246406A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12962320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11054142A Withdrawn JP2000246406A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 溶融金属の連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000246406A (ja) |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP11054142A patent/JP2000246406A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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