JPH01289543A - 鋼の連続鋳造方法 - 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］ この発明はスラブ連続鋳造において、鋳型内の溶鋼の流
動を調整し介在物の浮上しやすくすることによって表面
性状の良好なスラブを製造する鋼の連続鋳造方法に関す
る。

［従来の技術］ 第６図はスラブの連続鋳造機の鋳型の溶湯表面の要部を
示す図である。第７図は湯面波動の概略図である。この
図を参照して従来の技術を説明する。鋳型１内の溶湯８
の表面には、溶湯８の酸化防止と保温、凝固シェル９と
鋳型１との間の潤滑、非金属介在物の吸着等の役目を持
つモールドパウダー５がある。このモールドパウダー５
の湯面８側は溶湯の熱で溶融状態になっており、その大
気側は粉状パウダーとなって溶湯８表面を覆っている。

溶融パウダー６は凝固シェル９と鋳型１との間に流入し
て潤滑剤の役目を果たす、従って溶融パウダー６は消耗
するので一定厚のモールドパウダー５を維持するため、
前記溶融パウダー６の消耗量に見合うだけ補給される。

第７図に示すように鋳型１中夫に鉛直に設けられた浸漬
ノズル２の先端に設けられた吐出孔３は、鋳型１短辺に
対向して開口している。溶湯はこの吐出孔３がら鋳型内
に吐出される。溶湯の吐出流４は鋳型１短辺方向にハの
字型になって鋳型内に注入される。

この溶湯の吐出流４が、短辺に衝突して上下の２つの流
れ反転流１１と侵入流１２に分かれ、短辺面の凝固シェ
ル９に沿って上昇する反転流１１は鋳型１の上部短辺面
付近の湯面変動１０の原因となる。この湯面波動を渦流
距離計１５により測定し、その電圧値をフィルターを通
して高周波数成分（ここでは１０Ｈｚ以上の周波数成分
）を除去後、ミリボルト計で測定した。この渦流距離計
１５の設置位置は第７図に示すように、短辺面から５０
ｍｍ、湯面から５０ｍｍである。第８図は約１分間の湯
面レベルの経時変化を示す図である。約１分間の中で、
最大の湯面レベルの変化を湯面波動高さ１０ｈとした。

上矢印は上昇方向を意味し、上矢印は下降方向を示す、
第９図は湯面波動高さと熱延板表面欠陥との関係を示す
図である。この図から明らかなように湯面波動高さ１０
が４ｍｍ〜８ｍｍの範囲で熱延板の表面欠陥の発生率が
少ない、この湯面変動が大きい場合溶融パウダー６が、
溶湯変動により溶湯側に巻き込まれ懸濁する。溶湯中に
巻き込まれた溶融パウダー６は、溶湯と溶融パウダー６
の比重差ににより浮上してしまうが、一部凝固シエル９
に捕捉される。

一方湯面変動が小さい場合には、溶湯表面への新しい溶
湯の供給が少ないので、モールドパウダー５の溶融性も
悪い、従って溶融パウダー６に溶湯中の介在物の溶解吸
着性が悪くなり、介在物は凝固シェル９に捕捉され鋳片
の内質欠陥となると考えられる。ここで示した湯面波動
高さ１０の適正範囲は４ｍｍ〜８ｍｍという値は連続鋳
造操業の経験によって得られた値であり、この範囲に入
るように浸漬ノズル２の形状、浸漬ノズル２の吐出角度
、浸漬ノズル２の詰まり、鋳型１の幅等を規制していた
。

しかしながら、最近の連続鋳造機の生産性の向上のため
、１）一つのタンデイツシュ及び浸漬ノズルで数チャー
ジ連続して連続鋳造を行う多連続鋳造技術、２）鋳造中
の鋳型幅の変更、３）長造速度が低速から高速に変わる
等の操業条件が変わってきた。この結果、最初の操業条
件に適した浸漬ノズルの吐出孔の形状や吐出角度では満
足できない操業条件が発生するようになり、湯面変動高
さ最適範囲に制御できなくなった。湯面変動高さをコン
トロールする技術として、 １）直流磁場による吐出流にブレーキを掛ける方法（＊
１：以下従来方法１という）で、鋳型長辺面の冷却箱内
に２対の直流磁石を設置し、浸漬ノズルから吐出流に対
して直流磁場を作用させ、流動する溶湯内に発生する誘
導電流と直流磁場とにより、溶湯の流動とは逆方向に発
生する電磁力により溶湯の流動を制御するものである。

２）前湯面位置に直流磁場を印加する方法（＊２：以下
従来方法２という）で、湯面位置に直流磁場を配置し、
湯面に水平に直流磁場を印加することにより、磁場内の
湯面変動高さを制御するものである。

例えば （＊１）永井ら＝６８．鉄と鋼（１９８２）　、　５２
７０鈴木ら：６８．鉄と鋼（１９８２）　、　５９２（
＊２）小環らニア２．鉄と鋼（１９８６）　、　３７１
８［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら従来方法１では、浸漬ノズルと短辺面との
途中の吐出流に直角に直流磁場を印加して流体にブレー
キを掛ける方法であるが、浸漬ノズルから吐出された後
の流体は拡散して行くため、広い範囲に直流磁場を印加
する必要がある。このため設備が大型になりコストが高
くなること、又は、磁束密度を上げることが困難である
。

従来方法２では、湯面波動に直接直流磁場を印加するた
め、波動抑制効果は大きいが、湯面波動の最も激しい位
置は短辺面から１００ｍｍの範囲である。この位置に直
流磁場を印加するため、長辺面に磁場発生装置を設置し
て、スラブ厚み方向に直流磁束方向を選ぶのが最も効果
的であるが、この場合、スラブの幅変更によって磁石を
移動させる必要が発生するため、設備が大掛かりとなる
。

この発明は、係る事情に鑑みてなされたものであって、
設備が単純で、電磁石の移動の必要もない永久磁石もし
くは電磁石を短辺面に組み込んで短辺面の凝固シェルに
沿って流動する流体にブレーキを掛けることによって、
湯面波動を抑制し、パウダー巻き込みを防止し、かつ、
侵入深さも浅くして、介在物の浮上をしやすくすること
により、健全なスラブを製造する方法を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明の鋼の連続鋳造方法は、タンデッシュから浸漬
ノズルを通して溶鋼を鋳型内に鋳造する連続鋳造方法に
おいて、相対向する短辺面鋳型の上端から５０〜３００
ｍｍの範囲と５００〜６５０ｍｍの範囲との２ケ所の位
置に、磁束方向がスラブの厚み方向になるように永久磁
石又は、電磁石を設置し、直流磁場を溶鋼に印加しなが
ら鋳造することを特徴とする。

［作用］ この発明は連続鋳造の吐出流の衝突点より上側（衝突点
と場面との間）と下側（衝突点と鋳型下端の間）に１個
又は数個の永久磁石もしくは電磁石を磁束方向がスラブ
厚み方向に向くように短辺鋳型の背面に設置している。

より上向きの反転流に垂直な磁場を与えることによりブ
レーキ力を発生させ反転流の上向きの運動エネルギーを
減衰させ湯面波動を抑制させる。一方、短辺面凝固シェ
ルに沿って下向きに流れる侵入流は、侵入流に乗った介
在物をストランドの奥深く押し込むため、湯面への浮上
分離を難しくさせているが、前記の装置を設置すること
により電磁力は侵入流に対しブレーキ力となって働くた
め侵入流の深さを浅くできる。この結果介在物はストラ
ンドの奥深く入ることがなく浮上し易くなる。短辺面鋳
型の上端から５０ｍｍ未満は電磁石の設置ができない、
短辺面鋳型の上端から３００ｍｍ超〜５００ｍｍ未満は
この部分に浸漬ノズルの吐出流が鋳型壁に衝突する所で
あり反転流及び侵入流はコントロールできない、短辺面
鋳型の上端から６５０ｍｍ超えると侵入流の流速が遅く
なるため、発生する電磁力が小さくなりブレーキの効果
が少なくなる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。

先ず、流体に電磁力を作用させた場合の流体の流動につ
いての考え方を説明する。直流磁場の磁束方向を良電導
体の流体に垂直に印加すると流体内には、（１）式に基
づく起電力Ｅが発生する。

Ｅ＝ＶｘＢ＝ＶＹ−Ｂｚ ■　＝　流体の速度（ｍ／就） Ｂ　：　磁束密度 Ｂｚ：　厚み方向の磁束密度 この起電力により流体内に渦電流Ｉが流れ渦電流Ｉと印
加磁場との相互作用により流体の運動方向と逆方向に体
積力Ｆが働く。

Ｆ＝−ＩＸＢ−一σＶＹ−Ｂ２２ σ　：　流体の比電気抵抗 （１）式により、体積力の大きさはＶＹとＢｚ２に依存
する。

溶鋼の連続鋳造においては、低速鋳造の場合はＶＹが小
さいため、溶鋼に働くブレーキ力は小さいが、高速鋳造
になる程、ＶＹが大きくなるのでブレーキ力は大きく作
用する。第１図は本発明の実施例の短辺鋳型銅板部の概
要図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面断面図である。

１は鋳型短辺の銅板、２２は鋳型短辺の銅板の押さえ板
、２３は永久磁石又は電磁石、２４は冷却溝である。即
ち、鋳型短辺の銅板１の寸法は厚みは３０ｍｍ〜４０ｍ
ｍ、幅は２２８ｍｍ、長さは９５０ｍｍである。鋳型短
辺の銅板１の裏面側には長さ方向に幅：５ｍｍ、深さ１
５ｍｍの鋳型短辺の冷却するための冷却溝２４が切削さ
れている。

冷却溝２４内には冷却水が流れされている。鋳型短辺の
銅板１の背面側にはステンレス製の鋳型短辺の銅板の押
さえ板２２で冷却水の漏れを防いでいる。鋳型短辺の銅
板の押さえ板２２には永久磁石２３（磁極の大きさ５０
ｍｍＸ５０ｍｍ）が設置できるような溝が切削されてお
り、磁極（Ｎ極とＳ極）とが鋳型短辺の銅板２１の幅方
向に配置した。永久磁石２３の取付は位置は鋳型短辺の
銅板１の長さ方向の位置は鋳型短辺の銅板１の上端から
２５０ｍｍと６５０ｍｍの位置である。永久磁石２３の
磁束密度の測定の場所は鋳型短辺の銅板２１の表面であ
る。

（実施例１） 第２図は本発明の一実施例の短辺鋳型銅板部の断面図で
、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は（ａ＞のＸ−Ｙ断面図
である。鋳型短辺の銅板１の上端から２５０ｍｍと６５
０ｍｍの位置に馬蹄形の永久磁石２３を組み込んだ、永
久磁石２３の磁極の大きさは、５０ｍｍＸ５０ｍｍの角
である。磁束密度５００〜６０００ガウスまでの範囲の
永久磁石２３を鋳型短辺の銅板１に組み込み鋳造を行い
、鋳型短辺の銅板１の表面から５０ｍｍで、溶湯の表面
から５Ｑｍｍ離れた位置に渦流距離計１５を設置し湯面
波動を測定し、前述したように高周波成分を除去した後
、１分間の最大湯面レベルの変化を２０回測定し、その
中の最大値を最大湯面波動高さ（ｍａｘ、Ｈ）とした。

この時の鋳造条件は、スラブ寸法が、幅１０００ｍｍ、
厚み２２０ｍｍ、引き抜き速度２．５ｍ／ｍｉｎ、浸漬
ノズル２の吐出孔角度は下向き２５度である。

第３図は永久磁石の磁束密度と最大湯面波動高さの関係
を示す図である。

この図から明らかなように適正範囲の最大湯面波動高さ
である４〜８ｍｍにするには永久磁石の磁束密度は１３
００〜５０００ガウスを印加する必要がある。

（実施例２） 第４図は引き抜き速度と最大湯面波動高さの関係を示す
図である。この時の鋳造条件は実施例１の鋳型を用いて
、永久磁石２３の磁束密度は３０００ガウス、スラブ寸
法が幅１０００ｍｍ、厚み２２０　ｍ　ｍ、浸漬ノズル
２の吐出孔角度は下向き２５度である。この図で○は永
久磁石を使用しなかったもので、・は永久磁石を使用し
た場合を示す、この図から明らかなように永久磁石を使
用しなかったものは、引き抜き速度１．８ｍ／ｍｉｎ以
上の場合には適正範囲の最大湯面波動高さを越えてしま
うが、永久磁石を使用した場合は、１．２ｍ／ｍｉｎ〜
２．５ｍ／ｍｉｎの引き抜き速度の範囲では適正範囲の
最大湯面波動高さの範囲内に充分コントロールされてい
る。

（実施例３） 実施例１の鋳型を用いて、鋳造条件は永久磁石２３の磁
束密度は２０００ガウス、引き抜き速度２、Ｑｍ／ｍｉ
ｎ、スラブ寸法が幅１０００ｍｍ厚み２２０ｍｍ、浸漬
ノズル２の吐出孔角度は下向き２５度である。第５図は
スラブ厚み方向の介在物指数を示すグラフ図である。こ
の図では上表面をスラブ上面側とし、下表面側をスラブ
上面側とした。介在物指数の計算方法は次の通りである
。

介在物指数：光学順微鏡で４００倍で、６０点観察しア
ルミナ性介在物の個数をカウントし、最大値（従来方法
の１１５位置の介在物）を１．０として、他の位置を指
数化した。この図でＯは永久磁石を使用しなかったもの
で、・は永久磁石を使用した場合を示す、この図から明
らかなように介在物分布は磁場なし、磁場あって同じ傾
向を示しているがピーク値が１／２以下に減少している
。磁場印加により侵入流の深さが浅くなり、介在物浮上
が促進されていることを示している。

第１表に熱延板表面欠陥発生率を調査したものについて
、その時の操業条件をまとめたものである。

この表から明らかなように、永久磁石を使用したこの発
明は、永久磁石を使用しなかった従来法に比較すると熱
延板表面欠陥発生率は１１５〜１／１０低減している。

この発明では永久磁石の例で示しが、電磁石の場合も同
じ結果であった。

［発明の効果］ この発明によれば、以上のように構成されているので浸
漬ノズルからの吐出流が短辺面凝固シェルに衝突し、そ
の後吐出流は短辺面凝固シェルに沿って上昇する反転流
と下降する侵入流とに分かれる０反転流と侵入流の流速
を抑制して反転流に起因して発生する鋳型内の湯面波動
を小さくし、かつ短辺面凝固シェルに沿って下向きに流
れる侵入流は、前記の装置を設置することにより電磁力
は侵入流に対しブレーキ力となって働くため侵入流の深
さを浅くできる。この結果介在物はストランドの奥深く
入ることがなく浮上し易くなり、表面疵発生率が減少す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の短辺鋳型銅板部の概要図、第
２図は本発明の一実施例の短辺鋳型銅板部の断面図、第
３図に永久磁石の磁束密度と最大湯面波動高さの関係を
示すグラフ図、第４図は引き抜き速度と最大湯面波動高
さの関係を示すグラフ図、第５図はスラブ厚み方向の介
在物指数を示すグラフ図、第６図はスラブの連続鋳造機
の鋳型の溶湯表面の要部を示す図、第７図は湯面波動の
概略図、第９図は湯面波動高さと熱延板表面欠陥との関
係を示すグラフ図である。 １・・・鋳型短辺の銅板、２２・・・鋳型短辺の銅板の
押さえ板、２３・・・永久磁石又は電磁石、２４・・・
冷却溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タンデッシュから浸漬ノズルを通して溶鋼を鋳型内に
   鋳造する連続鋳造方法において、相対向する短辺面鋳型
   の上端から５０〜３００ｍｍの範囲と５００〜６５０ｍ
   ｍの範囲との２ヶ所の位置に、磁束方向がスラブの厚み
   方向になるように永久磁石又は、電磁石を設置し、直流
   磁場を溶鋼に印加しながら鋳造することを特徴とする鋼
   の連続鋳造方法。