JPH0413442A - 溶融金属の連続鋳造装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は溶融金属の連続鋳造に関し、特に、溶鋼に対し
てピンチ力を付与するために鋳型の外側に配置された電
磁コイルによって溶鋼に磁束を供給する設備に関する。

［従来の技術］ 溶融金属の連続鋳造設備においては、従来より、鋳型の
外側に配置した電磁コイルによって、鋳型内の溶鋼にピ
ンチ力と呼ばれる力を与えることが行なわれている。即
ち、電磁コイルに印加する交流電流により生じた交流磁
場によって溶鋼内の周方向に向かう渦電流が発生し、こ
の渦電流と外部磁界との相互作用によって、溶鋼が中心
側に向かう方向、即ち溶鋼を絞り込む方向にピンチ力を
与える。その結果、湯面では溶鋼の中央部が周囲に比べ
て盛り上がり、ドーム状に湾曲した湯面形状になる。こ
れによって、メニスカス周辺部の落ち込んだ部分と鋳型
内壁面との間の開口が広がるので、この部分にパウダー
が集積し、溶鋼と鋳型内壁面との境界にパウダーが流入
し易くなる。

このようなピンチ力の作用によって、高速鋳造を行なう
場合でも、比較的良好な鋳片表面品質が得られ、生産性
が向上する。

また一般に、鋳型の上下振動によって鋳片の表面（＆８
型壁と接触した部分）にはオツシレーションマーク（周
方向に延びるすし状の窪み）が生じ易いが、ピンチ力が
作用する場合には、メニスカスと鋳型との接触角が小さ
くなるので、オツシレーションマークの深さが浅くなり
、望ましい表面品質が得られる。

この種の技術については、例えば特公昭５７−２１４０
８号公報に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述のようなピンチ力を与える場合において
も、鋳片の表面で部分的にオツシレーションマークが顕
著に現われたり、オツシレーションマークの谷部に成分
偏析等の欠陥が生じる場合がある。

これの原因としては、ピンチ力が作用する時に、湯面（
溶鋼の上面）の形状が不安定になり、湯面に波立ちや湯
面レベルの変動が生じることが考えられている。

そこで本発明においては、ピンチ力が作用する時の湯面
の形状を安定化し、鋳片の表面品質を更に改善すること
を課題とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、溶鋼が
注入される鋳型の外側にそれを囲む形で配置された電磁
コイルを備え、鋳型内の溶鋼に電磁力を付与しながら鋳
造を実施する、溶融金属の連続鋳造装置において：前記
鋳型の、前記電磁コイルと対向する外周壁部分に、磁性
体で構成される凸部を形成するとともに、該凸部では鋳
型の高さ方向の電磁コイル中央部と対向する部分を電磁
コイルの上下端部と対向する部分よりも外側に突出する
形状に構成する。

［作用］ 本発明者の実施した実験（溶鋼のかわりに水銀、鋳型の
かわりに透明なビー力を使用）によれば、従来装置の環
境では、電磁コイルを付勢してピンチ力を付与した状態
では、第４ａ図に示すように、溶鋼（実際は水銀）中に
電磁コイルの高さ方向の中央部から上方に向かう流動と
下方に向かう流動の両方が確認された。そして、上方に
向かう流動が湯面に波立ちや場面変動を及ぼすものと考
えられる。

ところで、従来より使用されている電磁コイルは、正確
に円筒形状になるように均一に巻線が巻かれた構成にな
っており、高さ方向（コイルの巻線周方向と直交する方
向）のどの位置においても、コイルの巻線の周回数は実
質上同一になっている。

このような電磁コイルを円筒形状の鋳型を囲むように配
置した装置において、鋳型内部の高さ方向の磁束密度分
布を測定したところ、第３図に示す結果が得られた。つ
まり、コイルの中央部が最も磁束密度が大きく、両端部
に近づくにつれて磁束密度が小さくなる。また、溶鋼に
作用するピンチ力の大きさは、溶鋼中の渦電流の大きさ
と磁束密度の大きさの両者に比例する。従って従来の装
置では、電磁コイルの中央部分の高さで最も大きな力が
溶鋼に作用し、その位置から上及び下に離れるにつれて
力が小さくなる。このため、力の大きな中央部分から力
の小さな上下の両方向に向かう第４ａ図に示すような流
動が発生するものと考えられる。

しかし本発明においては、鋳型外壁の電磁コイルと対向
する部分に、磁性体で構成される凸部を形成するととも
に、該凸部では鋳型の高さ方向の電磁コイル中央部と対
向する部分を電磁コイルの上下端部と対向する部分より
も外側に突出する形状に構成しである。一般に磁束は磁
気抵抗が同一であれば最も距離の近い通路を通る性質が
ある。

従って、鋳型壁（一般に銅で構成される）中の電気コイ
ルと対向する部分においては、中央部の外側に突出した
部分が最も磁束が通り易く、その上下部分では比較的磁
束が通りにくい。しかし電気コイルから出入りする磁束
の総量は一定であるので、鋳型壁を通る磁束が増加する
ため鋳型内部の溶鋼中を通る磁束が減小する。このため
、鋳型内部の溶鋼中においては、電磁コイルの高さ方向
の中央部で、磁束密度が上下部分よりも低下し、その結
果磁束密度の高さ方向の分布が第２図のように均一にな
る。これにより、高さ方向の位置に応じたピンチ力の分
布も均一化し、上向きの溶鋼流動を抑えることができる
ので、第４ｂ図に示すように湯面の形状及び湯面レベル
を安定化することができる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照した
実施例説明により明らかになろう。

［実施例コ 第１図に実施例の連続鋳造装置の鋳型部分の縦断面を示
す。この例では、鋳型３は概略で円筒形状に構成されて
いる。鋳型３の材質は銅である。

第１図を参照すると、鋳型の外側にそれを囲む形で２つ
の電磁コイル１及び２が配置されている。

電磁コイル１及び２は、−殻内な円筒形状のコイルであ
り、コイル巻線（４，５）の周方向の巻回数がどの高さ
位置でも同一になるように構成しである。２つの電磁コ
イル１，２は、互いに隣り合うように上下に重ねて配置
されている。この例では、鋳型３の内径は約１９０ｍｍ
である。電磁コイル１及び２は鋳型３内部に充填される
溶鋼６にピンチ力を付与するために使用される。なおこ
れらの電磁コイルは単一のもので構成することもできる
。

鋳型３の周壁は、電磁コイル１，２と対向する部分が特
殊な形状になっている。具体的に言えば２つの電磁コイ
ル１，２で構成されるコイル全体に関してその高さ方向
の中央部に対向する部分、つまり電磁コイル１の下端と
電磁コイル２の上端とに対向する部分が外側に膨らんで
おり、この突出部３ａでは鋳型の肉厚が厚くなっている
。またこの突出部３ａは鋳型３の全周に渡って均一に形
成されており、かつその外表面は第１図に示されるよう
に高さ方向に対して滑らかな曲線を描く形状に構成され
ている。

電磁コイル１及び２はそれぞれ１本のコイル巻線４及び
５で構成されており、電磁コイル１及び２の両端は交流
電源に対して並列に接続されている。

連続鋳造に実施例の鋳型３を用いた場合と従来の鋳型を
用いた場合との差を明らかにするための実験を実施した
。この実験の条件は次の通りである。

鋼種　　：５ＵＳ３０４　　（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）磁束
密度：　０　、１０００．２０００．３０００．４００
０　（ガウス）鋳造速度：２０００ｍｍ／分 突出部３ａの厚み：９ｍｍ（最大） 鋳型壁３の厚み：６ｍｍ 従来の鋳型壁厚み：６ｍｍ この実験の結果を第５ａ図及び第５ｂ図に示す。

即ち、第５ａ図はオツシレーションマークの深さを各々
の磁束密度において測定した結果であり、第５ｂ図は鋳
片の成分偏析の深さを各々の磁束密度において測定した
結果を示しており、黒丸が本発明例の電磁コイルの場合
を示し、白丸が従来の電磁コイルの場合を示している。

いずれの結果からも、特に磁束密度が大きい条件におい
て本発明例の鋳型の方が、はるかに好ましい鋳造結果が
得られることが分かる。

変形実施例を第６ａ図及び第６ｂ図にそれぞれ示す。こ
れらの実施例においては、鋳型３Ｂ自体には一般の鋳型
と同様に周壁厚が均一なものを用いである。そのかわり
、第６ａ図及び第６ｂ図の実施例では、それぞれ、環状
の導電体（銅で構成）７及び８を鋳型３Ｂの外周を囲む
形で配置しである。第６ａ図の例では、磁性体７の断面
の厚みが一定であり、磁性体７によって鋳型の外周に段
差が形成されている。これによって前記実施例の第１図
の突出部３ａと同様の作用が生じるので、溶鋼中の磁束
密度分布を均一化することができる。

この例では磁束密度分布は、第１図の実施例のように平
担にはならないが、溶鋼中の上方向の流動を防止するの
には充分な効果がある。第６ｂ図の実施例では、磁性体
８の厚みを中央部分が大きく両端に向かって徐々に小さ
くなるように形成しであるので、第１図の実施例と同様
に磁束密度の分布を平担にすることができる。

［発明の効果］ 以上のとおり本発明によれば、鋳型の電磁コイル（１，
２）と対向する部分に、凸部（３ａ、７゜８）を形成す
るので、鋳型内での磁束密度分布を従来よりも平担にす
ることができ、それによって鋳片上でのオツシレーショ
ンマークや成分偏析の発生を抑え、鋳造の品質を大幅に
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の鋳造設備の主要部を示す縦断面図であ
る。 第２図及び第３図は、それぞれ実施例及び従来例の電気
コイルを用いた場合の磁束密度の分布状態を示すグラフ
である。 第４ａ図及び第４ｂ図は、それぞれ従来例及び実施例の
溶鋼の流動状態を示す縦断面図である。 第５ａ図及び第５ｂ図は実験の結果を示すグラフである
。 第６ａ図及び第６ｂ図は、各々本発明の変形実施例を示
す縦断面図である。 １．２：電磁コイル　　３：鋳型

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶鋼が注入される鋳型の外側にそれを囲む形で配置され
   た電磁コイルを備え、鋳型内の溶鋼に電磁力を付与しな
   がら鋳造を実施する、溶融金属の連続鋳造装置において
   ： 前記鋳型の、前記電磁コイルと対向する外周壁部分に、
   導電体で構成される凸部を形成するとともに、該凸部で
   は鋳型の高さ方向の電磁コイル中央部と対向する部分を
   電磁コイルの上下端部と対向する部分よりも外側に突出
   する形状に構成したことを特徴とする、溶融金属の連続
   鋳造装置。