JPH0413444A - 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、鋳造される
鋳片の品質の改善に関する。

［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
場によって溶鋼内に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（鋳型
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部分に成分
偏析等の欠陥が生じる場合がある。

これについては、ピンチ力が作用する時に、溶鋼中に上
方向に向かう流動が生し、それによって湯面（溶鋼の上
面）の形状が不安定になり、場面に波立ちなどが生じる
ことが、原因として考えられている。

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、鋳型内
に注入された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：前記鋳型を囲む
形で、該鋳型内の湯面近傍に配置され、交流電源に接続
されて、鋳型内の溶鋼に鋳型の中心側に向かう力を付与
する第１の電磁コイルフ及び前記第１の電磁コイルの下
方に、鋳型を囲む形で配置され、交流電源に接続されて
、鋳型内の溶鋼に鋳型の周方向に向かう回転力を付与す
る第２の電磁コイル；を設ける。

［作用コ 本発明者の実施した実験（溶鋼のかわりに水銀、鋳型の
かわりに透明など一カを使用）によれば、鋳型内の溶鋼
にピンチ力を付与するための電磁コイルを備える鋳造装
置において、電磁コイルを付勢してピンチ力を付与した
状態で、第５ａ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湯面変動を及ぼすものと
考えられる。

本発明においては、第１の電磁コイルが溶鋼に対してそ
れを中心方向に絞る力、つまりピンチ力を付与するよう
に作用するが、他方の第２の電磁コイルは、溶鋼に対し
てそれを水平面内で回転させる方向の力を発生する。従
って、溶鋼中には上下方向の流動と水平面内の回転方向
の流動とが同時に発生し全体の流動はそれらを合成した
ものになる。このため、ピンチ力による上方向の流動に
よって湯面に不安定な波立ちが現われようとする場合で
あっても、その表面の凹凸は水平方向に拡散されるので
、波立ちの程度は小さくなる。従って、湯面の形状が安
定化され、オソシレーションマークが低減される。

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主要部の縦断面を示す
。この実施例では、鋳型１は円筒形に構成されており、
内経は約１９０ｍｍになっている。

鋳型１の上部には、それを囲む形で第１組のコイル２が
配置されており、その下方には、遮蔽板８を挟んで第２
組のコイル６が鋳型１を囲むように配置されている。

第１組のコイル２は、２つの電磁コイル３及び４を上下
に重ねて構成されており、電磁コイル３゜４の各々の円
筒形状に形成されている。第１組のコイル２の高さは、
鋳型１内に注入された溶鋼９の湯面９ａが第１組のコイ
ルの上方あるいは内側に入るように位置決めされる。湯
面９ａは電磁力が作用しない時には平担であるが、第１
組のコイル２によってピンチ力、つまり、溶ｆｉ９を中
心側に向かって絞る方向の力を付与すると、第１図に示
すように中心部が盛り上がってドーム形状になる。

電磁コイル３を構成するコイルの巻線５は、第１図の断
面から明らかなように鋳型１の外周を周回する方向に巻
回されている。他方の電磁コイル４についても同様であ
る。これらの電磁コイル４は、交流電源に並列に接続さ
れている。従って、第１組のコイル２の作用については
、第２ａ図によって説明することができる。つまり、第
２ａ図に示すように、電磁コイル３，４を流れる電流は
鋳型１の外周を周回する方向に流れるので、それによっ
て溶鋼中に水平面内で周回する方向に渦電流が発生する
。この渦電流と電磁コイル３，４の発生する磁界との相
互作用によって、溶鋼中には鋳型１の半径方向の力（実
際には中心に向かう力）が発生する。

ここで渦電流の大きさをＪ、磁束密度の大きさをＢ、力
をＦとすれば、力Ｆの大きさはＦ＝Ｊ　ＸＢで表わすこ
とができる。また、電磁コイル３，４は交流電源によっ
て付勢されるので、電源の角速度をω、時間を１とし、 Ｂ＝ＢｍＳｉｎ　　ωし Ｊ　＝　Ｊ　ｍ　　５ｉｎ（ωを一ψ）と仮定すれば、 Ｆ　＝　Ｂ　ｍ　　Ｓｉｎ　　ωｔ−Ｊ　ｍ　　５ｉｎ
（ωｔ−ψ）＝　Ｂｍ・Ｊ　ｍ　　（Ｓｉｎ　　ωｔ　
＋５ｉｎ（ωｔ−ψ））＝　Ｂ＋ａ・Ｊ　ｒｎ　　（Ｃ
ｏｓ　　ψ　−Ｃｏ５（２（１）　を−φ））／２＝　
（１／２）　Ｂ　ｍ−Ｊ　＋ｒＣｏｓ　　φ−（１／２
）Ｂｍ・Ｊｍ−Ｃｏｓ（２ωｔ−φ）・・・（１）とな
る、第（１）式において右辺の第１項、つまり（１／２
）　Ｂ　ｍ・Ｊ　ｍ−ｃｏｓ　ψは時間の影響を受けな
いので直流成分であり、これによって常時一定の方向に
力が発生することが分かる。力Ｆの向きは、周方向のど
の位置においても溶鋼の中心方向であり、これによって
溶鋼を絞り込む方向の力、即ちピンチ力が発生する。

第１組のコイル２によって発生する磁界の大きさは、高
さ方向の中央部が最も大きく、上方向及び下方向に離れ
るにしたがって磁界は小さくなる。

このため、第１組のコイル２によって溶鋼９中に発生す
るピンチ力も、第１組のコイル２の中央部が最も大きく
、その上及び下では力が小さくなる。

その結果、溶鋼９内には、第１図中に矢印で示すように
、周辺部から中央に向かった後で上方向に向かう流れと
、周辺部から中央に向かった後で下方向に向かう流れと
が形成される。このうち、上方向の流動は、湯面９ａで
の波立ちをもたらし易く、湯面性状を不安定にする。

この波立ちを防止し湯面性状を安定化するために、この
実施例では、溶鋼９の内部に、第１図に矢印で示すよう
な周回方向の流動をも同時に発生させている。この周回
方向の流動は、下方の第２組のコイル６の作用によって
発生する。周回方向の流動を発生させるための作用は、
基本的には誘導電動機の場合と同じである。

第２組のコイル６は、誘導電動機の固定子巻線のように
上下方向に細長く形成された電磁コイル７を鋳型】の外
周に沿ってそれを囲むように多数配列して構成されてい
る。多数の電磁コイル７の各々は、３相交流電源に接続
できるように、３つおきに並列に接続されている。また
同相の電源に接続される隣接する電磁コイル間では互い
に向きが逆になるように接続しである。従って、電磁コ
イル７は、３相交流電源によって隣接するもの同志が互
いに６０度ずつの位相差をもって付勢される。

第２組のコイル６の作用は、第２ｂ図によって説明する
ことができる。つまり、第２ｂ図に示すように電磁コイ
ル７の各々の磁界は上下方向になり、多数の電磁コイル
７によって構成される第２組のコイル６の全体では、鋳
型を囲む方向の回転磁界を発生する。また、電磁コイル
７の各々の磁界によって、溶鋼９中には渦電流が発生す
る。この渦電流と前記回転磁界との作用によって、溶鋼
９内には回転磁界と同じ方向に、つまり水平面内で鋳型
壁に沿うように周回する力が働き、それによって周回方
向の流動が発生する。

周回方向の流動は、上方の湯面９ａにも影響を及ぼし、
周方向に溶鋼９を攪拌するように作用するので、湯面各
位置の高さは周方向に平担化される。従って、上方向の
流動が発生する場合でも、不安定な波立ちが湯面に生じ
にくい。

第１図に示す実施例では、第１組のコイル２による磁界
と第２組のコイル６による磁界とが干渉するのを防止す
るために、ステンレス製の遮蔽板８を両者の間に配置し
である。

第１図に示す実施例の装置と、第２組のコイル６を取外
した装置！（第３図参照）とで、鋳造の結果を対比する
ための実験を実施した。その結果を第５ａ図及び第５ｂ
図に示す。この例では、鋼種はＳＵＳ　３０４、平均磁
束密度は０，１０００゜２０００．３０００及び４００
０　（ガウス）、鋳造速度は２０００ｍｍ／分で実験し
た。第５ａ図は、各磁束密度の条件において発生したオ
ツシレーションマーク（ＯＳ　Ｍ）の深さを示し、第５
ｂ図は偏析の深さを示している。第１図の実施例の装置
の場合を黒丸で示し、第２組のコイル６を外した装置の
場合を白丸で示しである。第５ａ図と第５ｂ図のいずれ
の実験結果からも、第１コイル２と第２コイル６の両方
を用いた実施例の装置の方が優れていることが明らかで
ある。

なお上記実施例においては、ピンチ力を付与するための
コイル２を２つの電磁コイル３，４を組合せて構成して
いるが、単一の電磁コイルに置き替えてもよい。

［効果コ 以上のとおり、本発明によれば、第１の電磁コイル（２
）を設けることによってａ型内の溶鋼にピンチ力を付与
するので高速鋳造が可能であり、しかも第２の電磁コイ
ル（６）を設けて溶鋼に周方向の流動を与えるので、ピ
ンチ力によって生じる湯面の波立ち等を防止して場面性
状を安定化することができ、それによって鋳片品質を改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の鋳造装置の主要部を示す縦断面図で
ある。 第２ａ図及び第２ｂ図は、第１図の装置の各コイルの作
用に関する方向を示す斜視図である。 第３図は、周方向の流動を与えるコイルを取外した装置
を示す縦断面図である。 第４図は、第１組のコイルによる溶鋼中の磁束密度の分
布を示すグラフである。 第５ａ図及び第５ｂ図は、実施例の装置と従来の装置と
の鋳造品質を対比して示すグラフである。 １：鋳型 ２：第１組のコイル（第１の電磁コイル）３．４：電磁
コイル　　５：コイルの巻線６：第２組のコイル（第２
の電磁コイル）７：電磁コイル ８：遮蔽板（シールド部材） ９：溶鋼　　　　　　　９ａ：湯面 声１図 ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型内に注入された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： 前記鋳型を囲む形で、該鋳型内の湯面近傍に配置され、
   交流電源に接続されて、鋳型内の溶鋼に鋳型の中心側に
   向かう力を付与する第１の電磁コイル；及び 前記第１の電磁コイルの下方に、鋳型を囲む形で配置さ
   れ、交流電源に接続されて、鋳型内の溶鋼に鋳型の周方
   向に向かう回転力を付与する第２の電磁コイル； を備える、溶融金属の連続鋳造装置。
2. （２）前記第１の電磁コイルと前記第２の電磁コイルと
   の間に、磁性体でなるシールド部材が配置された、前記
   請求項１記載の溶融金属の連続鋳造装置。