JPH0673727B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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JPH0673727B2
JPH0673727B2 JP2050118A JP5011890A JPH0673727B2 JP H0673727 B2 JPH0673727 B2 JP H0673727B2 JP 2050118 A JP2050118 A JP 2050118A JP 5011890 A JP5011890 A JP 5011890A JP H0673727 B2 JPH0673727 B2 JP H0673727B2
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清 蝦名
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正道 竹内
善則 尾上
孝彦 佐藤
研三 綾田
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電磁撹拌装置を備えた鋳型によってビレット又
はブルームを連続鋳造する方法に関し、詳細には鋳片の
中心偏析を改善することのできる連続鋳造方法に関する
ものである。
[従来の技術] 連続鋳造において、鋳片の内部品質を改善する目的で鋳
型内に電磁撹拌装置を内装せしめ、鋳型内の溶鋼を撹拌
することによって、鋳型内において鋳片の凝固前面にお
けるデンドライトを切断して等軸晶率を高め中心偏析を
改善することが知られ、かつ実施されている。この電磁
撹拌による中心偏析を改善するためには、後述する通り
鋳型内の溶鋼を強撹拌すること、及び鋳型内に供給され
る溶鋼の過熱度を精密にコントロールすることが有効で
あるとされている。
ところで、従来の電磁撹拌装置は、設備設計の段階にお
いて最適生産条件を設定した上で固定的に設置されるた
め、鋳造条件に制約を受けることがある。そのため本出
願人は連続鋳造装置における操業条件を調節することを
目的とし、実願平1−110682号において次の様な装置を
提案している。
第2図は電磁撹拌装置を備えた連続鋳造装置の例を示す
断面説明図である。連続鋳造装置2はタンディッシュ1
の下方に設けられ、浸漬ノズル4を介して該タンディッ
シュ1内の溶鋼A0を鋳型2内へ連続供給する様に構成さ
れる。該鋳型21の外周部には矢印Y1Y2方向に昇降自在
な電磁撹拌装置22が配設され、減速機23を介して駆動モ
ータ24によって上下移動される。
この装置によってタンディッシュ1内の溶鋼A0は浸漬ノ
ズル4の吐出口4aを通して鋳型21内へ流し込まれ、該鋳
型21において凝固シェルA1を形成しつつ鋳片が成形され
る。
[発明が解決しようとする課題] 前述の構成を有する鋳型を用いて連続鋳造を実施するに
際し、問題となるのは如何に最適な鋳造条件を付与せし
めるかにあり、これによって中心偏析の改善効果に差を
生じることになる。従来から鋳片における中心偏析を改
善するためには、鋳片の等軸晶率を高める必要があり、
この等軸晶率を高めるには次の,の条件を満たすこ
とが必須であると考えられていた。
タンディッシュ内の溶鋼過熱温度を低くする。
鋳型内の溶鋼を強撹拌する。
しかるに上記の条件を満たそうとすると、低温によっ
て浸漬ノズル詰まりを生じることがあり、操業の大幅な
悪化を引き起こす恐れがある。また第3図に示す様に過
熱温度が低いときには等軸晶率は高くなるものの、鋳型
内湯面(以下メニスカスともいう)上に浮上する介在物
(脱酸生成物)Bが少なくなり、介在物がそのまま鋳片
中に巻込まれて介在物系の表面皮下介在物欠陥を生じ易
いという不都合がある。
一方上記に示される強撹拌を行なうと、第4図に示す
様に等軸晶率は高くなるが、メニスカスに浮上した介在
物は溶融せずに鋳片中にそのまま巻込まれ易くなり、パ
ウダー巻込欠陥を多発することになる。
そこで本発明者らは、高い等軸晶率を確保でき、しかも
パウダー巻込欠陥等を引き起こすことなく溶鋼を強撹拌
することのできる連続鋳造方法を提供する目的で研究を
重ね、本発明を完成した。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成し得た本発明は、浸漬ノズルを介して溶
鋼を鋳型内へ供給し、前記浸漬ノズルの吐出口と溶鋼撹
拌中心までの垂直距離L1は、 α・Vc・S/d2<L1<α・Vc・S/d2 を満足する様に設定して溶鋼撹拌することを要旨とする
ものである。
[作用] 等軸晶の核は、凝固シェルの内面より生じるデンドライ
トを撹拌流で寸断するとによって増大し、さらにこの寸
断はデンドライト組織の細かい状態にあるメニスカス近
傍で行なわれ易い。従って高い等軸晶率を保持するため
には撹拌位置をメニスカス近傍とすることが望ましい。
ところが第5図に示すように、鋳型内の撹拌強度と等軸
晶率との間には限界が存在し、該図に示される様に、あ
る撹拌強度以上では等軸晶率の増大効果が飽和すること
になる。また撹拌強度を高くすると前述の第4図にも示
す様に、鋳型内メニスカスにおける溶鋼流速が増大する
ことから、鋳型の溶鋼表面に供給されるモールドパウダ
ーを巻き込むことによるノロカミ疵の発生原因ともな
り、この両者の関係において最適化条件の存在が知見さ
れる。
また鋳片における等軸晶率は、生成した等軸晶の量と浸
漬ノズルからの溶鋼吐出流によって再溶解してしまう等
軸晶の核量との差で決定される。一方鋳型内に収納され
た上方が自由表面である溶鋼に水平方向の旋回撹拌力を
作用させると、この旋回流によって鋳型内に上向きの反
転流が形成されることとなり、浸漬ノズルよりの吐出流
に該反転流を適正に組み合わせれば、吐出流の流速を弱
め、上述した等軸晶の核の再溶解を最小限に抑制できる
こととなる。すなわち上記吐出流の流速によって決まる
吐出流の広がり部位を電磁撹拌すれば、等軸晶生成量が
多く、しかも核の再溶解を最小に抑え、鋳片の等軸晶率
を高いものとすることができる。従って、上記知見に基
づいて鋳型内メニスカスにおける溶鋼流速と撹拌強度と
の関係について、鋳型内における電磁撹拌装置の設置位
置との関係を調べた結果、第6図に示すような結果を得
ることができた。縦軸に撹拌強度をとり、横軸にメニス
カスから撹拌中心までの垂直距離Lを取って、鋳型内メ
ニスカスにおける溶鋼流速を求めたもので、第7図にお
ける適正領域に対する撹拌位置(溶鋼供給点から電磁撹
拌コイルセンターまでの距離)を求めることができる。
換言すれば撹拌装置はメニスカス/溶鋼供給点から相当
の距離を有するとともに、撹拌位置において強撹拌する
ことが肝要であり、撹拌強度を一定として撹拌コイルセ
ンターを種々変更し、等軸晶率の変化を調べたところ第
8図に示される結果を得た。この結果から、特に本願発
明の好ましい過熱温度30〜40℃では、L1が170〜700mm、
より好ましくは170〜500mmであることがわかる。
さらに前記鋳型に対する溶鋼の供給速度、換言すれば前
記吐出流の流速と比例的に関連する鋳造速度Vc(m/mi
n)に着目したところ、電磁撹拌位置を設定するに当た
っては、L1を次の関係式で決定すればよいことがわかっ
た。すなわち浸漬ノズルの吐出口と電磁撹拌中心までの
垂直距離L1(単位:m)を第2図に示す様に[L−l]の
設定すると、α・Vc・S/d2<L1<α・Vc・S/d2で設
定される。
ただしSは鋳型の断面積(m2)、dは浸漬ノズルの内径
(m)、α1は浸漬ノズル形状、寸法等に基づく係
数であり、第8図に示す例の様な実験結果によって求め
られ、この場合αは0.0037,αは0.011〜0.0155とな
る。
他方タンディッシュ内の溶鋼の過熱温度は、介在物の浮
上効果と大きな関連性をもつものであり、高温になれば
なるほどその効果は大きくなるが、一般的に等軸晶率は
悪化するために、従来では30℃程度までと考えられてい
るのであるが、前述する鋳型内における上昇反転流によ
る溶鋼の冷却効果の増大が期待できることから、30℃以
上で一定とすることが好ましく、これによりメニスカス
温度を高く保って介在物の浮上及び溶出を促進し、介在
物成績及び表面品質に優れ、且つ等軸晶率の高いビレッ
ト又はブルームを鋳造できることとなる。さらに好まし
くは35〜45℃範囲内の一定過熱温度とすることが推奨さ
れる。
[実施例] 第2図において浸漬ノズル4の下向き吐出口4aと、電磁
撹拌装置22におえる撹拌中心C1の間の垂直距離L1を0.02
0,0.220,0.310mに変化させたときの各過熱温度における
等軸晶率を第1図のグラフに示す。尚上記距離L1はメニ
スカス5と撹拌中心C1間の距離Lより浸漬ノズル4の浸
漬深さlを引いた(減算した)値であり、lは0.18m、
該浸漬ノズル4の内径dは0.03m、鋳型21の断面積Sは
0.0256m2、鋳造速度Vcは1.6m/min、電磁撹拌強度は200A
とする。なお係数α1は第8図に示す実験データを
基礎にして夫々α=3.7×10-3=1.55×10-2に設
定する。
α・Vc・S/d2<L1<α・Vc・S/d2に上記値を代入す
ると、 0.186<L1<0.705(m) となり、上記したL1=0.220及び0.310(m)に設定した
ものが本発明の要件を満足する実施例となることが分か
る。
この結果第1図のグラフにより明らかな様に該実施例で
あれば、過熱温度が30℃以上となっても等軸晶率は著し
く低下することなく、中心偏析を安定して改善すること
ができた。このときの鋳片の介在物成績及び表面品質は
良好であった。上記タンディッシュ内の溶鋼を35〜45℃
の最適範囲内に制御する手段としては、加熱装置3(第
2図参照)としてプラズマ加熱装置、誘導加熱装置又は
抵抗加熱装置を用いる。
他方断面の一辺が300mm以下のビレット又はブルームを
製造するに際しては、長さ900mm以上のロングモールド
を用いることが推奨され、これによって電磁撹拌装置で
強撹拌を行なってもメニスカス表面への影響を低減で
き、パウダー巻込欠陥の発生を抑制することができる。
他方第7図に示す如くメニスカス表面を乱さずにメニス
カス表面流速を最適な範囲(介在物を適正量浮上させる
と共に、適正量溶融させる流速範囲)とするため、ノズ
ル吐出口から電磁撹拌装置中心C1までの距離L1は、前述
の式によって決定される適正位置範囲内とすることが好
ましい。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているので、高い等軸晶率
を保ちつつ、第9図に示す様に鋳片の介在物成績を高く
維持でき、中心偏析を改善して優れた品質の鋳片を連続
鋳造できる様になった。すなわち30℃以上の過熱温度の
溶鋼をパウダー巻込みを引き起こすことなく電磁撹拌装
置によって強撹拌し、高品質の鋳片を効率的に製造でき
る様になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例と比較例の等軸晶率の相違を例示
するグラフ、第2図は連続鋳造装置の例を示す断面説明
図、第3図は従来における過熱温度と等軸晶率及び介在
物生成の関係を示すグラフ、第4図は従来における撹拌
温度と等軸晶率とパウダー巻込欠陥の関係を示すグラ
フ、第5図は撹拌強度と等軸晶率の関係を示すグラフ、
第6図は撹拌強度とメニスカス−撹拌中心距離との関係
を示すグラフ、第7図はメニスカス流速と鋳片品質の関
係を示すグラフ、第8図は垂直距離L1と鋳片等軸晶率の
関係を例示するグラフ、第9図は溶鋼加熱温度と介在物
不良率の関係を示すグラフである。 1……タンディッシュ、2……連続鋳造装置 4……浸漬ノズル、4a……吐出口 21……鋳型、2a……電磁撹拌装置 C1……撹拌中心、A0……溶鋼 A1……凝固シェル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 正道 兵庫県神戸市灘区灘浜東町2 株式会社神 戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 尾上 善則 兵庫県神戸市灘区灘浜東町2 株式会社神 戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 佐藤 孝彦 兵庫県神戸市灘区灘浜東町2 株式会社神 戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 綾田 研三 兵庫県神戸市灘区灘浜東町2 株式会社神 戸製鋼所神戸製鉄所内 (56)参考文献 特公 昭64−10305(JP,B2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁撹拌装置を備えた鋳型を用い、該鋳型
    内の溶鋼に水平方向の旋回撹拌力を作用させてこれを撹
    拌しつつ連続鋳造する方法において、浸漬ノズルを介し
    て溶鋼を前記鋳型内へ供給すると共に、前記浸漬ノズル
    の吐出口と溶鋼撹拌中心までの垂直距離L1が α・Vc・S/d2<L1<α・Vc・S/d2 を満足する範囲とすることを特徴とする連続鋳造方法。 ただしVcは鋳造速度;m/min、Sは鋳型の断面積;m2、d
    は浸漬ノズル内径;m、α1は係数である。
  2. 【請求項2】前記浸漬ノズルが接続されたタンディッシ
    ュ内の溶鋼過熱温度を30℃以上の一定過熱度で鋳造する
    請求項(1)に記載の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】前記浸漬ノズルが接続されたタンディッシ
    ュ内の溶鋼過熱温度を35〜45℃の一定過熱度で鋳造する
    請求項(1)に記載の連続鋳造方法。
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