JPH0362502B2 - - Google Patents

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JPH0362502B2
JPH0362502B2 JP58008318A JP831883A JPH0362502B2 JP H0362502 B2 JPH0362502 B2 JP H0362502B2 JP 58008318 A JP58008318 A JP 58008318A JP 831883 A JP831883 A JP 831883A JP H0362502 B2 JPH0362502 B2 JP H0362502B2
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electromagnetic stirring
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crystals
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Kenzo Ayada
Jun Myazaki
Takahiko Fujimoto
Hitoshi Nakada
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水平連鋳によつて得られる鋳片の品
質を改善する為の電磁攪拌方法に関し、殊に中心
部における等軸晶の生成量を増大してミクロキヤ
ビテイーや中心偏析を抑制し、内部品質を高める
ことのできる電磁攪拌方法に関するものである。
水平連鋳の開発及び実用化は急速に進められて
おり、通常の垂直ベンデイング型や湾曲型等の縦
型連鋳における2次冷却帯攪拌と同様の目的、即
ち等軸晶帯の増加や中心偏析の改善等を図る目的
で電磁攪拌を適用することも検討されている。電
磁攪拌による鋳片の品質改善効果には表面品質改
善と内部品質改善に分けられ、このうち後者の場
合は、外周面側から成長してくる柱状晶の先端を
溶鋼の攪拌流により切断して多量の等軸晶核を生
成せしめ、中心部の凝固組織を等軸晶化して中心
部のミクロキヤビテイーや中心偏析を改善しよう
とするものである。
ところで電磁攪拌により生成した等軸晶核は重
力によつて沈降するが、通常の縦型連鋳機や湾曲
型連鋳機の場合は鋳片を下向きに引抜いていくの
で、等軸晶核は該引抜方向であつて且つ鋳片断面
のほぼ中心部に沈降しやすい。しかし水平連鋳の
場合は鋳片を横方向へ引抜いていくので、等軸晶
核は下面側へ集中する様に沈降し、例えば第1図
(通常の水平連鋳の1段攪拌で得た鋳片の横断面
略図)に示す如く等軸晶が引抜時における下面側
へ集中し、上面側は柱状晶のみとなる傾向があ
り、品質上大きな問題となつている(図中Aは柱
状晶形成ゾーン、Bは等軸晶形成ゾーン、破線W
は電磁攪拌を行なつた時の凝固シエル厚を示す)。
ちなみに柱状晶が良く発達した場合、中心偏析が
増大することは既に確認されており、例えばこの
様な鋳片を圧延して溶接用鋼材とした場合には偏
析部分に溶接欠陥ができ、線材にした場合、カツ
ピー破断を生じて細く伸線できず又冷延薄板材に
適用すると、特にステンレス鋼の場合に顕著であ
るが鋼板表面の皮膚に微細な波うち状の疵(リジ
ングと呼ばれる)が発生することがある。しかも
鋳片横断面の上下方向で凝固組織が不均一となる
ので、上記の様な欠陥が製品の一方側へ片寄つて
現われるという不均一さにも見舞われる。
こうした問題を回避する方法として特開昭57−
75258号が提案された。この方法は、リニアモー
タ型電磁攪拌コイルを用いて等軸晶核をクレータ
エンド方向へ送り、等軸晶形成ゾーンを拡大する
と共に、縦型連鋳々片に近い均一な凝固組織を得
ようとするものである。しかしながらこの方法で
は、リニアモータ型という構造上の特殊性からコ
イル長を長くしなければならず、この間でスプレ
ー冷却を均一に行なうことが困難であるので、冷
却の不均一によつて鋳片に表面割れや変形が起こ
り易くなる。しかもリニアモータ型コイルは回転
磁界型コイルに比べて撹拌効率が悪く、回転磁界
型コイルと同程度の撹拌効率を得る為には大型の
コイルを使用しなければならないので、設備費が
高騰するという問題もある。
本発明はこうした事情に着目してなされたもの
であり、その目的は、回転磁界型電磁撹拌装置を
用いて等軸晶生成率を増大すると共に均一な凝固
組織を確保することができ、しかも冷却不均一等
の問題を生じさせることのない様な技術を確立し
ようとするものである。
しかしてこの様な目的を達成し得た本発明に係
る電磁撹拌方法の構成とは、水平連鋳の操業にお
いて、少なくとも2つの電磁撹拌装置を直列に配
置して未凝固溶湯に電磁撹拌力を作用させる方法
であつて、配置する電磁撹拌装置を回転磁界型と
すると共に、電磁撹拌装置相互の間隔[L(cm)]
を次式が満足される様に設定し、上流側電磁撹拌
により生成しその下流側で沈降した等軸晶を、下
流側電磁撹拌により再分散させることによつて上
面側の等軸晶率を20%以上となる様にしたところ
に要旨を有するものある。
L≦V(10×W+4) ……[] 但しV:鋳片引抜速度(cm/sec) W:1段目の電磁撹拌装置の後端部におけ
る液芯径(cm) L:50cm以上 以下実施例図面を参照しながら本発明の構成及
び作用効果を詳細に説明する。
まず第2図は本発明の実施例を示す概略縦断面
説明図であり、タンデイツシユ1に投入された溶
鋼Mは、タンデイツシユノズル2とフイードノズ
ル6から水冷鋳型3を経て、外周面側から順次凝
固しつつ図面右方向へ間欠的に引抜かれていく。
実施例では水冷鋳型3の中に、引抜鋳片を取りま
く様に1段目の電磁攪拌装置(以下特記しない限
り回転磁界型のものを意味する)4を配置し、そ
の下流側に適当な間隔[L(cm)]をおいて2段目
の電磁攪拌装置5を配置したが、さらに第3図に
示すように水冷鋳型3の下流側に1段目の電磁攪
拌装置4を配置し、その下流側に適当な間隔〔L
(cm)〕をおいて2段目の電磁攪拌装置5を配置し
てもよい。そして1段目の電磁攪拌装置4では、
外周側から成長してくる柱状晶の先端を未凝固溶
鋼の攪拌流により切断して多量の等軸晶核を生成
させる。生成した等軸晶核は、電磁攪拌装置4の
影響を受けなくなつた時点以降、前述の如く重力
によつて沈降する。このままの状態で鋳片を引抜
くと、下面側の柱状晶は、沈降した等軸晶に阻害
されてそれ以上成長しないが、上面側柱状晶の先
端には成長を阻害する結晶核が存在しないので、
中心方向へ成長していく。その結果、第1図に示
した如く等軸晶Bは鋳片断面の下面側のみに分布
し、上面側は殆んどが柱状晶Aとなる。そこで本
発明においては、1段目の電磁攪拌装置4の下流
側に2段目の電磁攪拌装置5を配置し、上面側で
成長しかけている柱状晶の先端を切断すると共
に、沈降している前記等軸晶核を再び分散させ
る。この時点においては、外面側からの散水冷却
によつて中心部の溶鋼も相当降温しており、等軸
晶核を含む溶鋼全体の粘性が高まつているので、
該電磁攪拌装置5を通過した後は等軸晶核の沈降
は極めて緩慢となつている。その為上面側の柱状
晶の成長は溶鋼中に再分散されてその先端を覆う
等軸晶核に阻害されて頓座し、やがて完全凝固し
た鋳片の断面は、例えば第4図に示す如く等軸晶
Bの形成ゾーンが上面側に拡大されると共に、柱
状晶Aの形成ゾーンは著しく縮小してくる。
本発明者等はこうした2段電磁攪拌による等軸
晶ゾーン拡大効果について更に詳細な検討を行な
つたところ、1段目の電磁攪拌装置4の後端部に
おける液芯径に応じて、1段目から2段目の電磁
攪拌装置へ至るまでの時間を下記〔〕式が満足
される様に設定してやれば、上記の効果が確実に
発揮されることを知つた。
T≦10×W+4 …〔〕 式中T:鋳片が1段目電磁攪拌装置から2段目
電磁攪拌装置へ至るまでに要する時間(sec) W:1段目電磁攪拌装置の後端部における液芯
径(cm) ちなみに第5図は、0.6%C鋼溶湯を用いて150
mm〓の鋳片を1.0m/minの速度で引抜く際に、水
冷鋳型内に1段目の電磁攪拌装置を配置し、鋳型
出口以降に設置する2段目電磁攪拌装置の位置を
変えて前記時間(T)を種々変更した場合におけ
る鋳片の等軸晶率(鋳片縦断面に占める等軸晶生
成ゾーン巾の比率)を測定した結果のグラフであ
る。但しこの場合の1段目電磁攪拌装置後端部に
おける液芯径は11.6(cm)であつた。
このグラフからも明らかな様に、等軸晶率は、
時間(T)が120〔即ち(10×11.6×4)〕secを越
えると急激に減少しており、等軸晶率を高める為
には時間(T)を120(sec)以下にすべきである
ことが分かる。
又第6図は、0.6%C鋼溶湯を用いて110mm〓の
鋳片を2.0m/minで引抜く際に、水冷鋳型内に
1段目の電磁攪拌装置を配置し、鋳型出口以降に
設置する2段目電磁攪拌装置の位置を変えて前記
時間(T)を種々変更した場合における等軸晶率
の変化を示したものである。この場合の1段目電
磁攪拌装置後端部における液芯径は8.6(cm)であ
つた。
この実験結果では、時間(T)が90〔即ち(10
×8.6+4〕secを越えると等軸晶率が急激に減少
している。
これらの実験結果からも明らかな様に、前記液
芯径(W)との関連において前記時間(T)を前
記〔〕式が満足される様に設定してやれば、等
軸晶率を確実に高めることができ、特に上面側の
等軸晶率を20%以上に確保できることが理解され
る。ここで前記時間(T)は、1段目電磁攪拌装
置と2段目電磁攪拌装置との間隔(L)(cm)を
引抜速度(V)で除した値と同一であるから、前
記〔〕式より下記〔〕式を導くことができ、
更にこの式を変形すると前記〔〕式を得ること
ができる。
T=L/V≦(10×W+4) …〔〕 即ち前記液芯径に応じて両装置間の間隔(L)
を適正に調整することにより、高レベルの等軸晶
率を安定して得ることができる。
第7図は、高炭素鋼62A(0.61%C−0.2%Si−
0.50%Mn−0.022%P−0.031%S−0.013%Al)
を用いて150mm〓及び110mm〓の鋳片を水平連鋳する
に当り、等軸晶率増加傾向におよぼす前記時間
(T)の最大値(T)と液芯径(W)の関係を求
めた実験グラフである。この図からは、等軸晶率
増大効果を得る為の前記経過時間(T)の最大値
(T′)が前記液芯径(W)に比例していることが
確認される。
尚前記間隔(L)が(10×W+4)を越えた場
合に等軸晶率増大効果を得ることができない理由
は次の様に考えることができる。即ち前記間隔
(L)が長くすぎると、1段目電磁攪拌と2段目
電磁攪拌の時間間隔が長すぎる為に、1段目の攪
拌で生じた等軸晶核が沈降してしまい溶湯上面側
からの柱状晶の成長が進みすぎ、再攪拌による柱
状晶の切断がより困難になることと等軸晶の分散
領域が狭隘になつてその増大効果が得られなくな
る為と考えられる。ちなみに第8図は、前記間隔
(L)が長すぎた場合に得られる鋳片の断面模式
図であり、上面側からの柱状晶Aの成長が進みす
ぎている為、等軸晶Bの生成は第1図の従来例と
同様下面側のみに起こつている。
ところで図示例では断面が円形の鋳片を製造す
る場合を代表的にとりあげたが、鋳片の断面形状
は勿論これに限定される訳ではなく、正方形断面
や長方形断面の鋳片を連続鋳造する場合にも同様
に適用することができ、この場合の液芯径(W)
は鋳片内未凝固溶湯の最短断面長さを基準とすれ
ばよい。
前述の様に本発明では、1段目電磁攪拌装置に
より生成しその下流側で沈降した等軸晶を、2段
目電磁攪拌により再分散させることによつて等軸
晶率の増大を図るものであり、こうした作用から
すれば、1段のみの電磁攪拌装置を設けてその攪
拌力を強化すると共に攪拌装置長さを長くするこ
とによつても同様の効果が得られると考えられ
る。事実確認実験の結果では本発明にほぼ匹敵す
る等軸晶率増大効果を得ることができた。しかし
この方法では攪拌力の強化によつて攪拌を行なつ
たために形成される負偏析帯(ホワイトバンドと
も呼ばれる)が増大する傾向があり、鋳片の均質
性をかえつて阻害することが確認された。従つて
本発明では少なくとも2組の電磁攪拌装置を直列
配置することが不可欠となるが、鋳片安定引抜き
の為の各種ロールが鋳片引抜き方向に沿つて多数
列設されていることから、電磁攪拌装置はそれら
の間を縫つて配置されることとなり、従つて電磁
攪拌装置相互の間隔Lは50cm以上となるのが一般
的である。
尚図では2組の電磁攪拌装置を用いる例を示し
たが、鋳片断面が大きい場合等では3組以上の電
磁攪拌装置を使用することによつて等軸晶率を高
めることが望ましい。この場合各電磁攪拌装置間
の間隔(L)が前記〔〕式を満足される様に設
定すべきであることは言うまでもない。
本発明は概略以上の様に構成されており、鋳片
中心部における等軸晶率を縦型連鋳々片と同程度
まで高め得ると共に、その下面側への片寄りをな
くして凝固組織の均質化を図ることができ、水平
連鋳々片の品質を大幅に高め得ることになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の1段電磁攪拌法を用いて得た水
平連鋳々片を示す断面模式図、第2図は本発明の
実施例を示す概略縦断面図、第3図は本発明の応
用例を示す概略縦断面図、第4図は本発明で得た
鋳片を例示する断面模式図、第5,6図は時間
(T)と等軸晶率の関係を示すグラフ、第7図は
等軸晶率増大効果が得られる経過時間(T)の最
大値(T′)と液芯径(W)の関係を示すグラフ、
第8図は1段目と2段目の攪拌の距離が長すぎた
場合の鋳片の断面模式図である。 A…柱状晶、B…等軸晶、M…溶湯、1…タン
デイツシユ、2…タンデイツシユノズル、3…水
冷鋳型、4…1段目電磁攪拌装置、5…2段目電
磁攪拌装置、6…フイードノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水平連鋳の操業において、少なくとも2つの
    電磁撹拌装置を直列に配置して未凝固溶湯に電磁
    撹拌力を作用させる方法であつて、配置する電磁
    撹拌装置を回転磁界型とすると共に、電磁撹拌装
    置相互の間隔[L(cm)]を次式が満足される様に
    設定し、上流側電磁撹拌により生成しその下流側
    で沈降した等軸晶を、下流側電磁撹拌により再分
    散させることによつて上面側の等軸晶率を20%以
    上となる様にしたことを特徴とする水平連鋳にお
    ける電磁撹拌方法。 L≦V(10×W+4) 但しV:鋳片引抜速度(cm/sec) W:1段目の電磁撹拌装置の後端部におけ
    る液芯径(cm) L:50cm以上
JP58008318A 1983-01-20 1983-01-20 水平連鋳における電磁撹拌方法 Granted JPS59133957A (ja)

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