JPH0413445A - 溶融金属の連続鋳造方法 - 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］ 本発明は溶融金属の連続鋳造に関し、表面性状の優れた
鋳片を連続鋳造する方法に関する。

［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
に向がう方向、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（ｇ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、メニスヵ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。

また、特願昭６２−２４１８８６号　　においては、パ
ウダーの供給を促進するために、電磁コイルを付勢する
電流を１分間に１００回程度の周期でパルス状に断続し
、湯面を振動させることを開示している。

［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。

これについては、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原因として考えられている。

なお、特願昭６２−２４１８８６号のように湯面を振動
させると、パウダーの供給は容易になるが、オツシレー
ションマークの発生はかえって顕著になる場合がある。

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Ｗ題とする。

［ＩＩ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
充填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設備の制御おいて：
所定のピンチ力を溶鋼に付与するのに必要な第１のレベ
ルと、前記ピンチ力によって溶鋼に生じた周辺部の変形
状態を少なくとも一時的に維持するのに必要な第２のレ
ベルとの間で、前記電磁コイルに流す電流を周期的に変
動させる。

［作用コ ピンチ力を付与するための電磁コイルを備える鋳造設備
において、一定の電流（交流の場合は実効値が一定）を
流す場合、湯面は最初に中央部からゆっくりと盛り上が
り、しばらくすると（例えば２秒程度後で）、場面の中
央付近から沸き出すような流動が溶鋼中に現われ、以後
、湯面には波立ちが生じ湯面形状は比較的不安定な状態
を維持する。

本発明においては、電磁コイル手段に流す電流を第ルベ
ルと第２レベルとの間で周期的に変動させることによっ
て、湯面での溶鋼の沸き出しのような流動を抑え、湯面
性状を安定化する。つまり、比較的大きな第ルベルの電
流を流しく大きなピンチ力を発生させて）、最初に湯面
の盛り上がりが生じたら、湯面で溶鋼の沸き出しが初ま
る前に電流を減らし、溶鋼の流動を止める。但し、電流
が零になればピンチ力が零になって湯面形状が比較的短
い時間内にドーム形から平面に戻るので、それを防止す
るために、第２のレベル以上の電流は継続的に流し、鋳
型とメニスカス周辺部との接触面が変化しないように場
面形状を維持する。

また、電流を長い時間低いレベルに維持するとピンチ力
が小さいので第２のレベル以上であっても湯面形状が維
持できなくなるので、時間の経過とともに再び電流を増
大させ、次に湯面で流動が生じる前に再び電流を減らし
、この制御を周期的に繰り返す。これによって、湯面で
の流動（沸き出し）の発生を防止し、かつ湯面形状（特
に鋳型の周辺部）を所定のドーム形に維持して、少なく
とも湯面と鋳型壁との接触部分の接触角を小さい状態に
保持することができる。従って、オツシレーションマー
クを鋳片の全面に旦って均一に減らすことができる。

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

［実施例］ 第３図に、実施例の連続鋳造設備の縦断面の概略が示し
である。鋳型１はこの例では円筒形状になっており、内
径は約１９０ｍｍになっている。

鋳型の内部に溶鋼が注入される。鋳型の外、側には、そ
れを取り囲む形で、円筒形状の電磁コイルしくソレノイ
ドコイル）が配置しである。この電磁コイルＬには、鋳
型を周回する方向に巻線が巻回されており、それに交流
電流を通電することによって、鋳型内の溶鋼を鋳型の中
央部に向かって絞る方向の力、つまりピンチ力を付与す
ることができる。この電磁コイルに常時定格電流を通電
する場合、鋳型内の溶鋼２の上面（メニスカス）は、ピ
ンチ力によって左側に示すようにドーム形状に変形する
。またその変形の後で、溶鋼中に上向きの流動が発生し
、この流動は下から沸き出すように湯面に現われ、従っ
て場面性状を不安定にする。

このような溶鋼の沸き出しを防止するために、この実施
例では第３図中の下方に示すように、電磁コイルＬを付
勢する電流レベルの強弱を周期的に変化させる。つまり
、左側に示すようにメニスカス形状の変化が完了した後
、溶鋼中の上向きの流動が湯面に達する前に、電流レベ
ルを弱くして流動を止め、溶鋼の沸き出しく湯面での波
立ち等）を防止する。この場合、第３図中の右側に示す
ように、湯面は重力によって平担な形状に戻ろうとする
が、この時にもある程度の電流（９０〜１０％）は電磁
コイルしに通電されているので、湯面の周辺部では定格
電流を通電する時と同様に、鋳型壁と溶鋼との間に空間
ができるように変形状態が維持されている。この部分の
変形状態を維持することによって、鋳型壁と溶鋼表面と
の接触部の角度が小さい状態に維持されるので、鋳型の
上下振動を受けても、深いオツシレーションマークが鋳
片表面に生成しにくい。上向きの流動が充分におさまっ
た後、再び電流値を増大させてピンチ力を大きくシ、そ
れによって発生する上向きの流動が湯面に達する前に再
び電流レベルを低減し、以降、この変化を周期的に繰り
返す。なお第３図では分かり易いように電流をパルス状
に変化させる例を示しであるが、実施例では第１図の最
下部に示すように正弦波形になるように電流の実効値を
変化させている。

第３図の装置の電磁コイルの通電電流を制御する電気回
路を第２図に示し、この回路の各部の信号波形を第１図
に示す。第２図を参照すると、電磁コイルは、サイリス
タＳＣＲを介して、交流電流（６０Ｈｚ）に接続されて
いる。従って、サイリスタＳＣＲのトリガ信号を制御す
ることによって、各電源波形の通電位相を変化させ、電
磁コイルに流す電流の実効値を任意に調整することがで
きる。

ゼロクロス検出回路１３は、電源電圧波形が零レベルを
横切る時にそれを検知してパルス信号を出力する回路で
ある。一方のカウンタ１１は、電源電圧波形の各々のゼ
ロクロスタイミングでクリアされ、発振器１０が常時８
力するクロックパルスＣＬＫ　（６ＫＨｚ）を計数する
ように構成されている。従って、カウンタ１１が出力す
る計数値は、電源波形のゼロクロス位置からの位相角と
一致する。もう一方のカウンタ１８は、ゼロクロス信号
Ｐｚを２分周した信号を常時計数するものであり、１２
０進カウンタを構成している。つまり、カウンタ１８は
繰り返し周波数が６０Ｈｚのパルスを計数するので、計
数値は、０，１，２．・・１１８．１１９．０．１．２
．・・・、　１１８．１１９．０　、　１　。

２となり、０−１１９の数値が順番に、また同一の数値
が２秒の周期で同じパターンで繰り返し出力されること
になる。

カウンタ１８の計数値は、ＲＯＭ　（読み呂し専用メモ
リ）１７のアドレス端子に印加される。このＲＯＭは、
Ｏ〜１１９のアドレスを有しており、第１図に電流Ｉｅ
として示す疑似正弦波パターンの一周期分の各角度にお
ける電流値をＯ〜１１９の各アドレスに予め記憶してい
る。従って、カウンタ１８が出力する数値に従って、つ
まり時間の経過とともに、第１図に示すＩｅのようなパ
ターンの数値を順次に出力する。

ＲＯＭ１７の出力する値は、もう１つのＲＯＭ１４のア
ドレス端子に印加される。ＲＯＭ１４は、電流の実効値
（Ｉ　ｅ）を通電位相角Ｔｄに変換する機能を有してい
る。通電位相角Ｔｄは、第１図に示すように、電流を流
し始め−る位相の、ゼロクロス点からの時間に対応して
いる。ＲＯＭ１４は、電流の実効値の必要な範囲の全て
の値について、それに対応する通電位相角Ｔｄの値を予
め各々異なるアドレスに記憶しており、Ｉｅの値をアド
レス端子に印加することによって、それに対応するＴｄ
の値をそのアドレスから読み出して直ちに出力端子に出
力する。

比較器１２は、カウンタエ１の出力する値Ｎｔ（現在の
位相）とＲＯＭ１４の出力する通電位相角Ｔｄとを比較
し、両者が一致した時に、ゲート回路１９を開いて、ト
リガ信号ＰｔをサイリスタＳＣＲに印加する。サイリス
タＳＣＲは、電源波形の各半サイクルにおいて、トリガ
信号が印加されてから次のゼロクロス位置まで通電状態
を維持する。従って、電磁コイルＬを流れる電流■の瞬
時値変化は第１図に示すような波形になり、その実効値
の変化は第１図の最下部に示すＩｅのような正弦波状に
なる。この実施例では、電流実効値ｒｅの最小値を定格
値（最大値）の３０％に設定してあり、この正弦波形の
周期は２秒に設定されている。

ここで、実施例と従来例とを対比した実験の結果につい
て説明する。この実験の条件は次の通り。

鋼種　：５ＵＳ３０４ 磁束密度：　０　、１０００，２０００，３０００．４
０００　　［ガウスコ鋳造速度：　　２０００ｍｍ／分 実施例の条件：電流Ｉｅを第１図のように変化（周期が
２秒の正弦波、最小値は定格の３０％）従来例の条件：
電気コイルの電流は常時１００％実験の結果を第４ａ図
及び第４ｂ図に示す。第４ａ図は各磁束密度の条件にお
いて鋳造した鋳片の表面のオンシレージョンマーク（Ｏ
Ｓ　Ｍ）の深さを示し、第４ｂ図は各磁束密度の条件に
おいて鋳造したオンシレージョンマークの谷部の偏析の
深さを示している。また、本発明例の結果が黒丸で示し
てあり、従来例の結果が白丸で示しである。

第４ａ図及び第４ｂ図にいずれの結果からも、実施例の
ように電流Ｉｅを変動させることが極めて有効であるこ
とが分かる。

なお上記実施例においては、実効値電流Ｔｅの変化パタ
ーンを正弦波にしたが、例えば第３図に示されるような
別の波形に変更してもよい。但し、電流の最／Ｊ％値を
小さくしすぎれば、メニスカス形状の変化が大きいので
Ｕ型壁面とメニスカス周辺部との接触部分の変化が大き
くなってオンシレージョンマークが発生し易くなるし、
Ｉｅの変化周期が大きくなりすぎると、湯面中央部での
溶鋼の沸き出しが生じ易くなるので、これらの設定に関
してはその時の状況に適合するように注意して設定する
必要がある。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、電磁コイルを付勢する電
流レベルに変動を与えることによって、湯面での溶鋼の
沸き出しを防止することができるので、湯面での波立ち
や場面変動をなくして湯面性状を安定化させ、オンシレ
ージョンマーク等の発生を鋳片の全体に旦って均一に低
減することができる。特に、電気コイルを付勢する電流
レベルの最低値が第２のレベル（実施例では定格の３０
％）以上に維持されるので、メニスカス周辺部と鋳型壁
面との接触部分での形状変化が少なく、電流変動がオシ
レーションマークに悪影響を及ぼす恐れはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図の電気回路各部の信号波形を示すタイ
ミングチャートである。 第２図は、第３図の電気コイルＬの通電電流を制御する
電気回路の構成を示すブロック図である。 第３図は、本発明を実施する一形式の連続鋳造設備の主
要部を示す縦断面図である。 第４ａ図及び第４ｂ図は、実施例と従来例の実験結果の
特性を示すグラフである。 １０：発振器　　　　１１，１８：カウンタ１２：比較
器 １３：ゼロクロス検出回路 １４．１７：ＲＯＭ　　１９：ゲート回路ＳＣＲ：サイ
リスタ　し：電磁コイル

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設備の制御お
   いて： 所定のピンチ力を溶鋼に付与するのに必要な第１のレベ
   ルと、前記ピンチ力によって溶鋼に生じた周辺部の変形
   状態を少なくとも一時的に維持するのに必要な第２のレ
   ベルとの間で、前記電磁コイルに流す電流に周期的な変
   動を与えることを特徴とする、溶融金属の連続鋳造方法
   。