JPH0557404A

JPH0557404A - 鋼板の連続鋳造装置

Info

Publication number: JPH0557404A
Application number: JP22605991A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sato; 俊雄佐藤; Akira Yada; 明矢田; Shunichi Sugiyama; 峻一杉山; Masayuki Nakada; 正之中田; Takashi Osako; 隆志大迫; Kentaro Mori; 健太郎森
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量の高周波コイルを備えない鋳造装置で
表面性状が良好な鋼板が得られる。【構成】双ロ−ル式鋼板の連続鋳造装置であって、冷
却ロ−ルと堰及び溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った
堰の外側に高周波コイルを備えると共に、この高周波波
コイルに近接して磁場増幅板を配設し、この磁場増幅板
には誘導電流の通電を阻止する溝や間隙等の部分を堰側
から外側に向けて筋状に設けている。このため、誘導電
流は上記の溝や間隙等の部分によってその流れが阻止さ
れ、磁場増幅板の周辺を高密度で流れるので、堰側周辺
（３重点部近傍）に強い磁気圧力が集中的に印加されて
そこに空間が形成され、３重点部近傍では溶鋼の凝固が
起こらなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の連続鋳造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼から鋼板を直接且つ連続的に鋳造す
る装置としては、例えば、特開昭６３−８０９４５号公
報に提案された技術がある。図９（ａ），（ｂ）は上記
従来術を示し、（ａ）図は部分切欠き正面図、（ｂ）図
は要部の斜視図である。この装置は、所謂、双ロ−ル式
連続鋳造装置であって、互いに平行で且つ水平に近接配
置された一対の冷却ロ−ル１ａ，１ｂと、この２基の冷
却ロ−ル１ａ，１ｂによって形成された谷状空間に溶鋼
２を溜めるための端部堰３，３及び頂部堰４，４によっ
て要部が構成されている。端部堰３及び頂部堰４は、冷
却ロ−ル１ａ，１ｂとの間に僅かな間隙を設けて配置さ
れており、冷却ロ−ル１ａ，１ｂは図示されない駆動手
段によって駆動され、対向する外周面がそれぞれ下降す
る方向に回転するようになっている。

【０００３】そして、冷却ロ−ル１ａ，１ｂの外周面に
沿う端部堰３の近接部及び端部堰３の下部には、高周波
コイル５が埋設されている。

【０００４】このように構成された装置において、冷却
ロ−ル１ａ，１ｂを起動し、高周波コイル５に通電した
後、堰で囲われた冷却ロ−ル１ａ，１ｂ上の谷状空間に
溶鋼２を供給すると、冷却ロ−ル１ａ，１ｂの外周面に
溶鋼２が凝固し、凝固シェル６，６が生成する。凝固シ
ェル６，６は冷却ロ−ル１ａ，１ｂの回転に伴って順次
下方に移動し、冷却ロ−ル１ａ，１ｂの近接部において
圧着されて１枚の鋼板７となる。この鋼板７は連続的に
送り出され、巻取機（図示せず）によって巻き取られ
る。

【０００５】上記の装置において、高周波コイル５は、
次のような問題を防止するために備えている。

【０００６】高周波コイル５がないと下記のような問題
が起こる。頂部堰４に生成した凝固シェル８又は端部堰
３に生成した凝固シェルは、次第に成長し、冷却ロ−ル
１ａ，１ｂに生成した凝固シェル６と固着し繋がってし
まう。この２つの凝固シェルが繋がると、一方の凝固シ
ェル６が冷却ロ−ル１ａ，１ｂの回転に伴って移動する
するので、その固着部は切断される。このような状況が
繰り返されると鋳造された鋼板７の表面や側部に凹凸が
でき、その表面性状は非常に悪くなる。又、冷却ロ−ル
１ａ，１ｂと端部堰３及び頂部堰４との間には僅かな間
隙があるが、この間隙に溶鋼２が差し込むと、そこに凝
固シェルが生成し、この凝固シェルも冷却ロ−ル１ａ，
１ｂの凝固シェル６と固着して繋がる。そして、上記同
様に鋼板７の表面性状を著しく悪くしたり、ブレークア
ウトを起こしたりする。

【０００７】このように、冷却ロ−ル１ａ又は冷却ロ−
ル１ｂ、端部堰３又は頂部堰４、及び溶鋼２の３者が接
する部分（以下、３重点部と言う）に凝固シェルが生成
すると上述のような種々の問題が引き起こされる。

【０００８】この問題に対処し、上記従来技術では高周
波コイル５を備えている。図１０は高周波コイルの作用
に係る説明図である。高周波コイル５に電流が流れる
と、溶鋼中には図中矢印の方向に磁界Ｈが生じ逆位相の
渦電流が誘起する。これによって、磁気圧力Ｆが発生
し、３重点部の溶鋼は堰４から離される方向に働く力を
受ける。このため、高周波コイル５に通電する電流の値
を或る値以上にすれば、磁気圧力Ｆは３重点部における
溶鋼の静圧より大きくなり、３重点部に溶鋼が存在しな
い空間（溶鋼と３重点部が非接触の状態）を作ることが
出来る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、高周波コイルに通電して磁界を発生させ
ても、磁場が拡散してしまうので、その効率は非常に悪
い。このため、表面性状が良好な鋼板を鋳造するために
必要な磁気圧力を発生させるためには、高周波電源の容
量を非常に大きなものにしなければならない。又、熱負
荷が大きい３重点部近傍の堰に大容量の高周波コイルが
埋め込まれていると、誘導電流による熱応力によって、
堰が破損する（割れが生ずる）と言う問題も発生する。

【００１０】本発明は、大容量の高周波コイルを備える
ことなく、表面性状が良好な鋼板を鋳造することができ
る鋼板の連続鋳造装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明においては、冷却ロ−ルと堰及び
溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った堰の外側に誘導電
流を発生させるための高周波コイルを備え、この高周波
コイルに近接して磁場増幅板を配設し、この磁場増幅板
には冷却箱を付設すると共に高周波コイルから発生する
誘導電流の通電を阻止する部分を堰側から外側に向けて
筋状に設けている。

【００１２】誘導電流の通電を阻止するために上記磁場
増幅板に設ける筋状の部分の形態としては少なくとも一
条の溝であってもよく、或いは少なくとも一条の間隙
（切れ目）であってもよい。

【００１３】そして、磁場増幅板は、必ずしも単一の部
材で配設する必要はなく、冷却箱の上板を磁場増幅板と
して兼用にすることもできる。即ち、冷却ロ−ルと堰及
び溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った堰の外側に誘導
電流を発生させるための高周波コイルを備え、この高周
波コイルに近接して冷却箱を配設し、この冷却箱の上板
に高周波コイルから発生する誘導電流の通電を阻止する
部分を堰側から外側に向けて筋状に設けた構成にしても
よい。

【００１４】以下、高周波コイルに近接して配設された
磁場増幅板及び上記冷却箱の上板を一括して磁場増幅板
と言う。

【００１５】磁場増幅板の材質としては、例えば、銅や
アルミニウムのような電気伝導度が大きい金属が適して
いる。

【００１６】金属板の近傍に高周波コイルを配置しこれ
に高周波電流を通電すると、相互誘導作用によって誘導
電流が流れ、そこに磁気圧力が生ずる。そして、本発明
のように、磁場増幅板である金属板に溝や間隙を設けて
あると、この部分が誘導電流の通電を阻止する部分にな
るので、誘導電流は磁場増幅板の周辺を流れる。このた
め、磁場増幅板の堰側周辺（３重点部近傍）には誘導電
流が高密度で流れ、これによって３重点部に対し強い磁
気圧力が集中的に印加されるようになる。

【００１７】従って、磁場増幅板は３重点部にできるだ
け近い位置に沿った配置にすることが望ましい。

【００１８】磁場増幅板に設ける溝の深さは、次の
（１）式によって求めたδの約２倍以上であるのがよ
い。即ち、磁場は表皮から板厚方向に向かって指数的に
減衰するため、深さが上記値以上の溝を設けてあれば、
誘導電流の流れは大部分が阻止される（通電は実質的に
阻止される）。又、間隙を設けた場合の磁場増幅板の厚
さは、δの約０．３倍以上であるのが望ましい。

【００１９】δ＝｛２／（ωσμ）｝^1/2 …（１）但し、ω；高周波電流の角周波数 σ；磁場増幅板の電気伝導度 μ；磁場増幅板の透磁率本発明の磁場増幅板については、単独で配置され単に冷
却箱と接触しているだけの場合と、冷却箱の上板と兼用
にした構成の場合とがある。しかし、いずれの場合であ
っても、溝の深さや板厚を上記の範囲にしておけばよ
い。

【００２０】まず、単独で配置された磁場増幅板におい
ては、磁場増幅板と冷却箱が接触していても、その間の
電気的な接触抵抗は非常に大きいので、誘導電流の殆ど
は冷却箱を流れることなく、磁場増幅板の中を流れる。
このため、冷却箱の存在は、特に考慮する必要はない。
磁場増幅板の板厚が０．３δより薄くなると、通電抵抗
が増大し、磁場が作用する領域が狭くなるので（磁場の
作用は板の厚さ分及びその周辺だけにしか及ばないの
で）、３重点部に生成させる空間（溶鋼が存在しない空
間）が小さくなり、その必要領域が確保できない。

【００２１】一方、磁場増幅板が冷却箱の上板と兼用に
なっている場合、磁場増幅板と冷却箱は電気的に導通し
ているため、これに設ける溝の深さは、磁場増幅板から
冷却箱に流れる電流のリークを十分に少なくするように
考慮した寸法にする必要がある。しかし、上述のよう
に、磁場は表皮から板厚方向に向かって指数的に減衰す
るので、溝の深さがδの２倍以上であれば、誘導電流の
大部分の流れを阻止することができる。

【００２２】又、本発明においては、磁場増幅板に冷却
箱を付設しているが、これは、高周波コイルに通電する
と、磁場増幅板は誘導電流によって加熱されるので、非
常な高温になってしまい、その連続使用が不可能になっ
てしまうためである。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示し、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。図１に
おいて、図９と同じ部分については同一の符号を付し説
明を省略する。１ａ，１ｂは冷却ロ−ル、３は端部堰、
４は頂部堰である。本実施例においては、端部堰３の外
側の３重点部近傍に沿って磁場増幅板９ａが配置され、
又、頂部堰４側にも、その３重点部の近傍に沿って磁場
増幅板９ｂが配置されている。磁場増幅板９ａ，９ｂの
上には、端部堰３，３及び頂部堰４，４を囲み、且つ端
部堰３，３及び頂部堰４，４に近接した位置に高周波コ
イル５が備えられている。そして、磁場増幅板９ａ，９
ｂの下面には、磁場増幅板９ａ，９ｂとそれぞれ密着し
て一体構造になっている冷却箱が取り付けられている。
この冷却箱は、銅製の水冷構造で、端部堰３側の磁場増
幅板９ａには冷却箱１０が取り付けられ、頂部堰４側の
磁場増幅板９ｂには冷却箱１１が取り付けられており、
磁場増幅板９ａ，９ｂは下面から冷却される。上記磁場
増幅板９ａ，９ｂは特別の形状をなしており、この形状
については後述する。

【００２４】図２は本発明の他の実施例を示し、（ａ）
は正面図、（ｂ）は側面図である。図２において、図９
及び図１と同じ部分については同一の符号を付し説明を
省略する。この実施例は端部堰３だけを設けた場合であ
り、端部堰３の外側の３重点部近傍に沿って磁場増幅板
９ａが配置されている。磁場増幅板９ａの上方には、端
部堰３に近接した位置に高周波コイル５が備えられてい
る。そして、磁場増幅板９ａの下面には、磁場増幅板９
ａと密着して一体構造になっている冷却箱１０が取り付
けられている。上記磁場増幅板９ａの形状についても後
述する。

【００２５】図３は図１の連続鋳造装置における磁場増
幅板の配置及び形状を示す図、図４は図２の連続鋳造装
置における磁場増幅板の配置及び形状を示す図である。

【００２６】図３において、９ａは端部堰側の磁場増幅
板、９ｂは頂部堰側の磁場増幅板であり、１ａ，１ｂは
冷却ロ−ル、３は端部堰、４は頂部堰を示す。磁場増幅
板９ａ，９ｂには、内側（堰３，４側）から外側に達す
る溝１２が設けられており、２区画に区画されている。
そして、それぞれの区画の中には凹部１３が形成されて
いる。又、磁場増幅板９ａ，９ｂには、上記凹部１３か
ら内側（堰３，４側）に達する溝１４が設けられてい
る。

【００２７】図４において、９ａは端部堰側の磁場増幅
板であり、１ａ，１ｂは冷却ロ−ル、３は端部堰を示
す。この磁場増幅板９ａは、図３における端部堰側の磁
場増幅板９ａと同じであるので、説明を省略する。

【００２８】図５〜図７は磁場増幅板の各種実施例を示
した図である。なお、端部堰側の磁場増幅板と頂部堰側
の磁場増幅板との間には基本的な差異がないので、端部
堰側に配設された磁場増幅板を例に挙げた。各図におい
て、３は端部堰を示す。

【００２９】図５は図４の形状の磁場増幅板の拡大図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＶ−Ｖ
矢視図である。この磁場増幅板９ａでは、磁場増幅板９
ａを２つに区画する溝１２及び凹部１３から内側（堰３
側）に達する溝１４の深さｄは前記（１）式によって求
めたδの２倍以上程度にする。そして、凹部１３の深さ
も溝１２及び溝１４の深さｄと同じにする。又、溝１２
及び溝１４の幅ｗ₁は上記δの０．５〜３倍程度にする
のがよい。更に、凹部１３と堰３側端部との間隔Ｂは上
記δにの５〜３０倍程度にするのがよい。

【００３０】図６は磁場増幅板の他の実施例を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるVI−VI矢視図
である。この磁場増幅板は、間隙１５が設けられて端部
堰３の長手方向に２区画に分割されており、各区画の中
には切り欠き部１６が設けられている。そして、それぞ
れの区画には切り欠き部１６から内側（堰３側）に達す
る間隙１７が設けられ、上記各区画が開環した形状にな
っている。この磁場増幅板９ａの厚さｔは前記（１）式
によって求めたδの０．３倍以上にする。しかし、間隙
１５の幅ｗ₂及び間隙１７の幅ｗ₂は、図５に設ける溝
の深さｗ₁と同じ程度でよい。

【００３１】図７は磁場増幅板の更に他の実施例を示す
図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における V
II−VII 矢視図である。この実施例では、冷却箱の上板
が磁場増幅板と兼用になっており、冷却箱１０の上板に
は、図５と同様に、磁場増幅板９ａを２つに区画する溝
１２と凹部１３及び凹部１３から内側（堰３側）に達す
る溝１４が設けられている。そして、溝１２、溝１４、
凹部１３の深さや溝１２、溝１４の幅は図５の場合と同
じである。

【００３２】上記図５〜図７の磁場増幅板においては、
磁場増幅板を区画する溝１２や間隙１５の数、凹部１３
や切り欠き部１６から内側（堰３側）に達する溝１４や
間隙１７の数が１条の場合についてのみ説明したが、溝
や間隙の数は磁場増幅板の大きさによって決められるも
のであり、その数は特定されない。

【００３３】上記図５の形状の磁場増幅板を備えた図１
又は図２の装置において、高周波コイルに通電すると、
磁場増幅板には相互誘導作用によって誘導電流が流れ
る。この際の誘導電流の流れを図８によって説明する。
図８は図５の磁場増幅板における誘導電流の流れを示し
た図である。誘導電流は、溝１２、１４及び凹部１３の
箇所でその流れが阻止されるので、図中、矢印で示した
ように、溝１２、１４と凹部１３で区画された領域の周
辺を流れる。このため、磁場増幅板９ａの内側（堰３
側）に流れる誘導電流の密度が大きくなり、３重点部に
大きな磁気圧力が極めて正確に作用する。

【００３４】なお、磁場増幅板９ａにおける凹部１３と
堰３側端部との間隔Ｂが、前記（１）式で求めたδの５
倍未満であると、誘導電流同士が反発してその流れが悪
くなる。又、上記間隔Ｂが上記δの３０倍を超えると、
電流の流れる領域が拡がり過ぎるため、誘導電流の密度
が小さくなる。このように、上記何れの場合にあっても
３重点部における磁気圧力が低下する。

【００３５】上述のように構成された装置においては、
高周波コイル５に大電流を通電しなくても、３重点部に
空間が形成され、表面性状が良好な鋼板を製造すること
ができる。更に、３重点部では、渦電流の発生に伴う加
熱が同時に効率よく行われるため、３重点部近傍での溶
鋼の凝固が防止され、製造される鋼板の表面性状は一層
改善される。

【００３６】次に、図５の磁場増幅板を備え図１の構成
による実施例の装置おける電磁圧力と、磁場増幅板を有
しない従来の装置における電磁圧力をそれぞれシミュレ
ーションによって求めた。この結果、３重点における電
磁圧力の値はそれぞ次の通りであり、実施例における電
磁圧力は従来技術の場合の１２倍になった。なお、電磁
圧力は溶鋼柱換算で表した。

【００３７】実施例の装置の電磁圧力約 120 ｃｍ従来の装置の電磁圧力約 10 ｃｍ各条件は次のごとくに設定した。

【００３８】実施例の条件高周波電流 3000 Ａ周波数 3000 Ｈｚ磁場増幅板の材料高純度銅磁場増幅板の厚さ 4.0 ｍｍ磁場増幅板の溝の深さ 2.0 ｍｍ磁場増幅板の溝の幅 2.0 ｍｍ磁場増幅板の比透磁率 1 磁場増幅板の電気伝導度 3.4×10⁷Ω^-1ｍ^-1 従来技術の条件高周波電流 3000 Ａ周波数 3000 Ｈｚ

【００３９】

【発明の効果】本発明においては、冷却ロ−ルと堰及び
溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った堰の外側に誘導電
流を発生させるための高周波コイルを備えると共に、こ
の高周波コイルに近接して磁場増幅板を配設し、この磁
場増幅板には誘導電流の通電を阻止する溝や間隙等の部
分を堰側から外側に向けて筋状に設けている。

【００４０】本発明を使用すれば、誘導電流は上記の溝
や間隙等の部分によってその流れが阻止され、磁場増幅
板の周辺を高密度で流れるので、堰側周辺（３重点部近
傍）に強い磁気圧力が集中的に印加される。このため、
高周波電源を大容量にすることなく、安定した状態で、
表面性状が良好な鋼板を鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】図１の連続鋳造装置における磁場増幅板の配置
及び形状を示す図である。

【図４】図２の連続鋳造装置における磁場増幅板の配置
及び形状を示す図である。

【図５】本発明の装置に備える磁場増幅板の一実施例を
示し、図４に配設された磁場増幅板の拡大図である。

【図６】磁場増幅板の他の実施例を示す図である。

【図７】磁場増幅板の更に他の実施例を示し、冷却箱の
上板を磁場増幅板と兼用にした場合の構成を示す図であ
る。

【図８】本発明の磁場増幅板における誘導電流の流れを
示す図である。

【図９】従来の双ロ−ル式鋼板の連続鋳造装置を示す図
である。

【図１０】高周波コイルの作用に係る説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ冷却ロ−ル２溶鋼３端部堰４頂部堰５高周波コイル６冷却ロ−ルに生成した凝固シェル７鋼板８堰に生成した凝固シェル９ａ，９ｂ磁場増幅板１０，１１冷却箱１２内側（堰側）から外側に達して設けられ、磁場増
幅板を区画する溝１３磁場増幅板に設けられた凹部１４凹部から内側（堰側）に達して設けられた溝１５磁場増幅板を堰の長手方向に分割する間隙１６磁場増幅板の中に設けた切り欠き部１７切り欠き部から内側（堰側）に達して設けられた
間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田正之東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大迫隆志東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者森健太郎東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが水平で互いに平行に配設され
対向する外周面がそれぞれ内側に移動する方向に回転す
る一対の冷却ロ−ルと、この一対の冷却ロ−ルと共に溶
鋼を溜める湯溜り部を区画形成する堰を有する双ロ−ル
式連続鋳造装置において、前記冷却ロ−ルと前記堰及び
溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った前記堰の外側に誘
導電流を発生させるための高周波コイルが備えられ、こ
の高周波コイルに近接して磁場増幅板が配設され、この
磁場増幅板には冷却箱が付設されると共に前記高周波コ
イルから発生する誘導電流の通電を阻止する部分が前記
堰側から外側に向けて筋状に設けられていることを特徴
とする鋼板の連続鋳造装置。
【請求項２】磁場増幅板に設ける誘導電流の通電を阻
止するための筋状の部分が少なくとも一条の溝であるこ
とを特徴とする請求項１記載の鋼板の連続鋳造装置。
【請求項３】磁場増幅板に設ける誘導電流の通電を阻
止するための筋状の部分が少なくとも一条の間隙である
ことを特徴とする請求項１記載の鋼板の連続鋳造装置。
【請求項４】それぞれが水平で互いに平行に配設され
対向する外周面がそれぞれ内側に移動する方向に回転す
る一対の冷却ロ−ルと、この一対の冷却ロ−ルと共に溶
鋼を溜める湯溜り部を区画形成する堰を有する双ロ−ル
式連続鋳造装置において、前記冷却ロ−ルと前記堰及び
溶鋼が接する３重点部の近傍に沿った前記堰の外側に誘
導電流を発生させるための高周波コイルが備えられ、こ
の高周波コイルに近接して冷却箱が配設され、この冷却
箱の上板には前記高周波コイルから発生する誘導電流の
通電を阻止する部分が前記堰側から外側に向けて筋状に
設けられていることを特徴とする鋼板の連続鋳造装置。