JPH04138843A - 金属の連続鋳造装置および鋳造方法 - Google Patents

金属の連続鋳造装置および鋳造方法

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JPH04138843A
JPH04138843A JP26082990A JP26082990A JPH04138843A JP H04138843 A JPH04138843 A JP H04138843A JP 26082990 A JP26082990 A JP 26082990A JP 26082990 A JP26082990 A JP 26082990A JP H04138843 A JPH04138843 A JP H04138843A
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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、熔融金属の連続鋳造に際して、凝固鋳片の
表面欠陥の発生を防止するとともに鋳造操業の安定な立
上りと鋳造の高速化を実現するための金属の連続鋳造装
置および鋳造方法に関する。
(従来の技術) 連続鋳造鋳片の品質向上と鋳造速度の高速化のために、
鋳造時にii磁力を利用する方法が種々提案されている
(特開昭52−32824号公報、特開昭62−230
459号公報など)。
特開昭52−32824号公報の方法は、第1図に示す
ように鋳型1を包囲するように配置され、耐火物7で電
気的に絶縁された通電コイル2に交流電流を供給して溶
融金属4のメニスカス部を湾曲させ、潤滑剤(パウダー
)6の鋳型面への流入を円滑にすると共に初期凝固にお
ける鋳型と鋳片の接触圧を軽減することにより表面性状
の向上を図るものである。
しかし、この方法では低周波の交流電流が鋳型内を通過
するために潤滑剤6が溶融金属4中に巻き込まれるとい
う新たな問題が発生するとともに、蒲スラブの長辺側で
は磁場が33遇するために電磁効果が期待できないとい
う問題も存在する。
特開昭62−230459号公報に開示されている鋳造
法は潤滑剤を使用しない方法である。第2図はその説明
図で、左側半分は磁場を利用しない場合、右側半分は磁
場を印加した場合である。この方法の基本的な考え方は
、浸漬ノズル3から鋳型1に注入された溶融金属4のメ
ニスカス部を、通電コイル2によるピンチ力で湾曲させ
、鋳型1による一次冷却領域(図中りで示す)を可能な
限り狭く、即ちht<h、とじて、冷却水8による二次
冷却のみで鋳造を行うことにより、鋳造に伴う鋳片5の
抜熱速度の変動を回避して鋳肌品質の改善を図るもので
ある。この方法は、比較的密度が小さく、かつ熱伝導と
電気伝導に優れている融点の低いアルミニウムなどの鋳
造には優れた鋳肌品質改善効果を発揮するものと思われ
るが、熱伝導変と電気伝導度が低く、しかも高融点で密
度が大きい鉄などの鋳造に対しては鋳型の焼き付きが問
題になるとともに、仮に鋳造が可能だとしてもブレーク
アウトが発生するので鋳造速度を高めるのは難しいと考
えられる。
(発明が解決しようとするill!!り鋳型内に浸漬ノ
ズルから溶融金属を供給し、鋳型と鋳片の間隙に潤滑剤
を流入させながら凝固鋳片を引抜く電磁力利用の連続鋳
造において、通常用いられる鋳型の外周に通電コイルを
配置した装置では、鋳型内で磁場が減衰するので、溶融
金属の鋳型内表面メニスカス形状を11節して、潤滑剤
の流入量を制御することは困難である。
本発明の目的は、鋳型内の溶融金属に電磁力を効率的に
作用させ、溶融金属の一次冷却領域における潤滑剤の供
給量(流入量、即ち、消費量)の制御性を向上させるこ
とにより、高速鋳造でも表面性状の良好な鋳片を安定し
て製造することができる連続鋳造装置および鋳造方法を
捉供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者は、上記課題を解決する手段について種々検討
を重ねた結果、下記の知見を得た。即ち、(a)  熱
伝導廣と電気伝導度が低くしかも高融点で密度が大きい
鉄などを高速鋳造して、安定して良好な鋳片を製造する
には、内部水冷構造でしがも一次冷却領域の長い鋳型構
造と潤滑方法が必要である。
(ロ)その際、溶融金属と潤滑剤の界面形状を電磁力を
利用して15M5すると、鋳型と鋳片の間隙に流入する
潤滑剤量を制御することができ、潤滑剤消費量の制御性
が向上する。その結果、表面性状の良好な鋳片を安定し
て製造することができる。
(C)シかし、前記第1図に示すような装置では、鋳型
内で磁場が減衰して溶融金属に到達しないので効果的で
ない。
(d)  鋳型の上部に鋳造方向に沿う複数のスリ・ン
トを設けその周囲に通電コイルを多重に巻く構造の場合
は、鋳型のスリット部分を介して誘導電流が鋳型の内面
に侵入し、溶融金属に効率よくピンチ力が作用して、メ
ニスカス部を大きく湾曲させることができる。さらに、
コイルに供給する高周波電流の実効値を変化させると、
溶融金属と潤滑剤との界面形状を調節することができる
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、そ
の要旨は次の(1)および(2)の連続鋳造装置と(3
)の鋳造方法にある。
(1)液体金属を鋳型に供給する耐火物製浸漬ノズルと
、液体金属を凝固させる内部水冷構造の金属製冷却鋳型
と、この鋳型を周回して高周波を流を通す通電コイルを
備えた金属の連続鋳造装置であって、前記鋳型は、その
上部に鋳造方向に延びる複数のスリットにより分割され
た内部冷却可能な構造のセグメント部分を有し、前記通
電コイルはこのセグメント部分を周回して配置されてい
ることを特徴とする金属の連続鋳造装置。
(2)鋳型のセグメント部分の最上端部に、内部冷却可
能な構造の平板状の金属製フランジが機械的に結合され
ており、このフランジの外周側は一体構造であり、内周
側は前記鋳型のスリットの延長線上にスリットが設けら
れており、該スリットの下側部分を周回するように通電
コイルが配置されていることを特徴とする上記(1)の
金属の連続鋳造装置。
(3)上記(1)または(2)の鋳造装置を用いる鋳造
方法であって、鋳造速度の変動に応じて通電コイルに供
給する高周波it流の実効値を制御することを特徴とす
る金属の連続鋳造方法。
(作用) 以下、本発明の連続鋳造装置および鋳造方法を図面を用
いて説明する。
第3図の(a)およびら)は、それぞれ本発明鋳造装置
の172垂直断面図および水平断面図である。
図示のように、この鋳造装置では鋳型1の上部に内部水
冷構造で、かつ鋳造方向に沿うスリットICにより分割
されたセグメント部分1aが形成されており、その周囲
に通電コイル2が多重に巻かれている。鋳型1には、そ
の内部に浸漬した給湯ノズル3を介して溶融金属4が供
給される。
溶融金属40表面には粉体状の潤滑剤6が上方から供給
され、溶湯と接触する潤滑剤6の一部は溶融して液体状
となり、鋳型と凝固シェル5の間隙に流入し、やがて固
化して凝固潤滑剤6−1が形成される。なお図において
1bはセグメント部分1aの冷却水入口、2aは通電コ
イル2の冷却水入口である。
このような連続鋳造装置を使用して鋳造を行う場合、鋳
型を上下に微小振動(オツシレーション)させて潤滑剤
の流入を促進しつつ、給湯ノズルから連続的に溶湯を供
給して凝固鋳片を連続的に引き抜いて行く、このとき、
高周波磁場を用いない、または高周波磁場を用いたとし
ても、鋳造方向に沿うスリットが鋳型に配置されていな
い第4図に示すような構造の従来の鋳型による鋳造法の
場合は、第5図の(a)に詳しく示すように、潤滑剤・
溶融金属の界面と固化した潤滑剤のなす角θは比較的大
きく、おおむね80°〜90°である。
一方、本発明の鋳造装置においてコイルに高周波電流を
供給した場合は、第3図(a)に示すようにピンチ力F
が溶湯の表面近傍に発生するため潤滑剤6と溶融金属4
の界面が大きく湾曲し、第5図(ロ)に示すとおり、角
θを小さくすることができる。
即ち、本発明装置の場合は、潤滑剤・溶融金属の界面と
固化した潤滑剤との隙間が大きく、かつ深くなるので潤
滑剤の流入量を増やすことができるのである。
さらに、通電コイルに供給する高周波電流の実効値を変
えることにより、鋳造速度、鋼種、潤滑剤の物性値に応
じて、潤滑剤が鋳片と鋳型の間隙に適正量流入できるよ
うに角θを調節することができる。特に鋳造装置のスタ
ートから定常鋳込状態に至る過程において、鋳造速度の
増加とともに潤滑剤の種類を変えて、その物性値の変化
により潤滑剤の流入量を変える従来の操業法と同じ効果
が、高周波電流に供給する電流を変えるという簡単かつ
敏速な操作で得られる。
第6図に示すのは、本発明による別の連続鋳造装置で、
(a)は1/2縦断面図、わ)は同じく水平断面図であ
る。この装置では、鋳型の特に上部における熱膨張によ
る変形を防止するため、鋳型のセグメント部分の最上端
部に、内部冷却可能な構造の平板状の金属製フランジ1
dが機械的に結合されている。leは冷却水の供給口で
ある。このフランジの外周側は連続した一体構造であり
、内周側は前記鋳型のスリットの延長線上にスリットが
設けられており、該スリットの下側部分(垂直部分)を
周回するようにi11!コイル2が配置されている。
このような装置による鋳造操作も前記第3図の装置の場
合と同じである。
第3図または第6図に例示する本発明装置において、ス
リットICに湯差しが起きるおそれがある場合は、スリ
ット部分に耐火物等の絶縁物を充填すればよい、このよ
うにしても、機能上は何の障害もない。
第3図および第6図に示した装置は、鋳型の水平断面が
長方形のものであるが、これは正方形、円形、その他の
形状であってもよいことは言うまでもない。
以下、実施例により本発明の鋳造装置および鋳造方法を
さらに詳しく説明する。
〔実施例1〕 第3図(alおよび(b)に示した本発明装置を用いて
、角断面の鋳片を製造した。鋳造装置の諸元および鋳造
条件は下記の逼りである。
■ 鋳型:内寸法80g+鵬×15011II、肉I3
0翔−1長さ1000m霞 ■ スリット: I!0.1mm 、長さ150m+*
 、個数32本■ 給湯ノズル:内径301IIIl ■ 通電コイル:外径20mm、肉厚1醜−1巻き数4
■ 通電コイルに流れる電流の実効値: 20000A
■ 高周波1tfLの周波数: 20Hz■ 鋼種 C
=0.2%、Mn=0.4%、St −0,3%、P=
0.02%、S=0.02%の炭素鋼■ 鋳片の大きさ
:80IIIl×1501■ 鋳造速度: 2.2m+
/sin [相] t@綱湯温度 1520°C ■ 溶融パウダーのプール厚:】0−■@ パウダーの
組成:下記第1表のとおり鋳造に際しては鋳型と通電コ
イルに常温の冷却水を供給しつつ、鋳型の下方から80
mmX150m+s。
長さ70mmのダミーパーを供給ノズルの下端部まで挿
入した。そのあと溶鋼を給湯ノズルを介して鋳型内に給
湯して凝固シェルを形成させつつ2.2s+/winの
速度で40秒間連続して引き抜いた。その際、鋳型近傍
における潤滑剤熔融パウダーと溶鋼の界面形状を観察す
るために磁気共鳴の緩和時間差を検出して画像処理を行
った結果、界面と固化した潤滑剤の成す角θは10”〜
20°になっていることが確認された。前述の如く、従
来法は角θが80゜〜90°であり、本発明の実施によ
り、潤滑剤の鋳型と鋳片との間隙への流入が促進される
ことがわかった。鋳造終了後、鋳片の表面および内部を
検査したところ、コールドシャットに起因する表面欠陥
は従来の50に程度であり、偏析や割れなどの内部欠陥
もない品質の良好な鋳片であった。
〔実施例2〕 第6図(alおよび(blに示した装置(フランジId
の厚さは30mm、スリットの輻および長さはそれぞれ
1mmおよび100+gv+ )を使用して実施例1と
同し条件で鋳造した。熱膨張に起因する鋳型の変形は実
施例1の装置に比較して115に減少し、表面欠陥のほ
とんど認められない良好な鋳片が得られた。
[実施例3] 実施例2と同し装置を用いて次の連続鋳造を実施した。
即ち、連続鋳造の立上り期において、10秒間で鋳造速
度を2.2m/sinの所定速度まで高め、この間鋳造
速度に比例して通電コイルに供給する高周波電流実効値
をOAから20000 Aに増加した。
その外の鋳造条件は実施例2と同じである。
この場合、パウダーは鋳造開始から終了まで同一種類の
ものを使用したが、何らの欠陥もない鋳片が得られた。
つまり、従来法のように、低速鋳込時には低速用パウダ
ーを、高速鋳込時には高速用パウダーを使用する潤滑剤
変更操作を行わなくても、本発明の実施により鋳造速度
に応じた適正量の潤滑剤消費が実現されており、その結
果、表面欠陥の全く存在しない鋳片が得られたのである
(発明の効果) 上述のとおり、本発明の連続鋳造装置および鋳造方法に
よれば、通電コイルに流す高周波電流の実効価を変える
ことにより、鋳型と溶融金属の間隔に潤滑剤が流入する
角度を制御できるので、鋳造速度に応じて潤滑剤が適正
に供給され表面欠陥の少ない鋳片を安定して製造するこ
とができる。
この方法によれば、特殊なパウダーを使用しなくても高
速連続鋳造が可能になる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、潤滑剤を使用する従来のtM1作用を利用し
た鋳造装置を示すN断面図である。 第2図は、潤滑剤を使用しない従来のt磁作用を利用し
た鋳造装置を示す縦断面図である。 第3図は、本発明の電磁作用を利用する鋳造装置の一例
を示す図で、(a)は1/2縦断面図、b)は水平断面
図である。 第4図は、潤滑剤を使用して!磁作用を利用しない従来
の鋳造装置を示す1/2縦断面図である。 第5図(a)および働)は、それぞれ第3図および第4
図の一部を拡大した図である。 第6図は、内周側にスリットを設けた7ランジ導体を鋳
型最上端に機械的に結合した本発明の鋳造装置を示す図
で、(alは1/2縦断面図、ら)は同じく水平断面図
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体金属を鋳型に供給する耐火物製浸漬ノズルと
    、液体金属を凝固させる内部水冷構造の金属製冷却鋳型
    と、この鋳型を周回して高周波電流を通す通電コイルを
    備えた金属の連続鋳造装置であって、前記鋳型は、その
    上部に鋳造方向に延びる複数のスリットにより分割され
    た内部冷却可能な構造のセグメント部分を有し、前記通
    電コイルはこのセグメント部分を周回して配置されてい
    ることを特徴とする金属の連続鋳造装置。
  2. (2)鋳型のセグメント部分の最上端部に、内部冷却可
    能な構造の平板状の金属製フランジが機械的に結合され
    ており、このフランジの外周側は一体構造であり、内周
    側は前記鋳型のスリットの延長線上にスリットが設けら
    れており、該スリットの下側部分を周回するように通電
    コイルが配置されていることを特徴とする請求項(1)
    の金属の連続鋳造装置。
  3. (3)請求項(1)または(2)の鋳造装置を用いる鋳
    造方法であって、鋳造速度の変動に応じて高周波電流の
    実効値を制御することを特徴とする金属の連続鋳造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0515949A (ja) * 1991-03-22 1993-01-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属の連続鋳造装置および鋳造方法
JP2010207843A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Nippon Steel Corp 溶融金属の連続鋳造方法
WO2013137607A1 (ko) * 2012-03-13 2013-09-19 한국생산기술연구원 슬릿이 비등간격으로 형성된 전자기 주조용 도가니 {crucible for electromagnetic casting with slits at non equal intervals}

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02147150A (ja) * 1988-11-29 1990-06-06 Kobe Steel Ltd 連続鋳造用鋳型

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