JPH08197211A - 溶融金属の連続鋳造方法及び連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼などの溶融金属の連続鋳造方法において、
鋳型と鋳片との潤滑を向上させ、表面欠陥の少ない鋳片
を製造する。 【構成】 鋳型内のメニスカス部に高周波磁場を印加し
つつ鋳造する溶融金属の連続鋳造方法において、前記鋳
型のメニスカス上部の内壁部に強磁性体が設置された鋳
型に鋳造するので、凝固シェル先端に磁場を集中させ鋳
型と鋳片との隙間を広げ、モールドパウダーが鋳型と鋳
片との隙間に流れ込み易くなり、かつ誘導ジュール加熱
によりオシレーションマークが浅くなり、鋳片の表面性
状を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融金属の連続鋳造にあ
たり、鋳型と鋳片との潤滑を向上させ、表面欠陥の少な
い鋳片を製造する溶融金属の連続鋳造方法及び連続鋳造
用鋳型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼などの連続鋳造方法は、鋳型内に潤滑
剤、例えば酸化物を主体とする連続鋳造用パウダー（以
下モールドパウダーという）を投入している。このモー
ルドパウダーは溶融して鋳片表面と鋳型内面との間隙に
流れ込み、鋳片の引抜きに際して鋳片表面と鋳型内面と
の潤滑を良好にして鋳片の鋳型による引抜き抵抗を軽減
すると共に鋳型壁の摩耗を軽減し、同時に鋳片表面をモ
ールドパウダー層で覆い鋳型内における鋳片表面に対す
る熱的諸刺激を緩和して鋳片表面欠陥の発生を抑制して
いる。

【０００３】又、鋳片の引抜きにあたり、鋳型は常時数
ミリもしくは十数ミリの上下振動を毎分数十回〜百数十
回も繰り返し、これによって鋳片の引抜きを容易にして
いるが、この鋳型振動（以下オシレーションともいう）
が鋳片の表面に溝型の残像（以下オシレーションマーク
という）を残し、鋳片の表面性状を阻害する因をなして
いる。

【０００４】モルドパウダーの鋳片表面と鋳型との間隙
への流れ込み現象、及びオシレーションマークの生成現
象の何れも、溶鋼やモールドパウダーの粘性、表面張力
等の物理的性質に規定されており、従来モールドパウダ
ーの物理的性質を様々に変更することが、鋳片と鋳型と
の潤滑向上策、及び鋳片表面性状の向上策として採用さ
れてきた。

【０００５】一方、操業条件としては溶鋼温度、オシレ
ーション条件（振動数、振幅、波形）及び鋳片の引抜き
速度が鋳片と鋳型との潤滑並びに鋳片表面性状への重要
な因子であることは既に良く知られているとおりであ
り、そのため、特公平４−７９７４４号公報で開示され
た非サイン波形を採用する方法等、主にオシレーション
条件の変更が対策として採用されてきた。

【０００６】しかしながらモールドパウダーの物理的性
質を様々に変更しても、モールドパウダーには鋳片と鋳
型との潤滑、鋳片表面性状向上の他にメニスカスでの保
温機能、溶融金属中の非金属介在物の捕捉機能等があ
り、これら全てを満足するには限界があり、又、操業条
件を変更しても生産性の劣化やオシレーション機構の機
械損耗上の問題がからみ、満足するまでに至っていな
い。

【０００７】そこでこれらの問題点を解決する方法とし
て電磁力を利用する方法が提案されている。

【０００８】特開昭５２−３２８２４号公報（引例１）
には、鋳造用鋳型に、これを包囲する如く電磁コイルを
設けて鋳型内のメニスカス部に３０〜１０００ガウスの
電磁力を付与して該メニスカス部を湾曲せしめ、凝固後
の鋳片の表面性状を改善させる方法が開示されている。

【０００９】又、特開平５−１１５９５２号公報（引例
２）には鋳型の内側にコイルを配置して、鋳型内の溶湯
表面（メニスカス）に鋳型の振動周期と同期して磁界強
度を変化する交番磁界を印加する方法が開示されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし引例１では印加
する磁界の周波数が５０〜１００００サイクルで、低周
波数側では鋳型内メニスカスが攪拌され、良好な表面性
状の鋳片は安定して得られなかった。

【００１１】又、引例２では磁界発生コイルをメニスカ
スに近接することができないため、凝固シュルにかかる
磁場が弱まり、適切な電磁力が得られない。

【００１２】本発明は以上のような現状に鑑みてなされ
たもので、メニスカスの凝固シェル先端に磁場を集中さ
せ、鋳型と鋳片との隙間を広げてやりモールドパウダー
が鋳型と鋳片表面との隙間に流れ込み易くし、かつ高周
波コイルを利用することにより鋳片の凝固シェル先端部
にジュール熱を発生させ、オシレーションマークを浅く
させ、鋳片の表面性状を向上させる溶融金属の連続鋳造
方法及び連続鋳造用鋳型を提供するものである。

【００１３】

【課題が解決するための手段】本発明の溶融金属の連続
鋳造方法は、鋳型の内側にコイルを設置し、鋳型内のメ
ニスカス部に上方から高周波磁場を印加しつつ鋳造する
溶融金属の連続鋳造方法において、前記鋳型のメニスカ
ス上部内壁部に強磁性体を配置して、高周波磁場を印加
することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の連続鋳造用鋳型は、鋳型の
メニスカス上部の内壁部に強磁性体が設置されているこ
とを特徴とする

【００１５】

【作用】高周波コイルを鋳型の内側に配置し、鋳型内メ
ニスカス部に電磁力、特に高周波磁界を印加すると溶融
金属に誘導電流が発生し、誘導電流と印加された磁界と
の相互作用によりメニスカスに磁気圧力が発生し、同時
に前記誘導電流によるジュール熱も発生する。そして、
強磁性体が鋳型のメニスカス上部の内壁部に設置されて
いるので、この磁気圧力及びジュール熱をメニスカスの
鋳片の凝固シェル先端部に強力に集中させることができ
る。

【００１６】強磁性体にて集中された高周波磁界によ
り、メニスカス部の凝固シェル先端部に誘導ジュール熱
が付与されて、オシレーションマークが形成される部位
が加熱される。この加熱により凝固シェルの凝固遅れが
発生して、オシレーションマークの深さが浅くなり、鋳
片の表面性状を向上する。更に、磁気圧力により凝固シ
ェル先端が鋳型内側に曲げられ、鋳型と凝固シェルとの
間のモールドパウダーの流入する間隔が広まり、モール
ドパウダーの消費量が増大して、モールドパウダーの潤
滑が向上し、凝固シェルにかかる鋳型との引抜き抵抗に
よる引張応力が軽減される。

【００１７】高周波磁界は低周波磁界に比較して攪拌力
は十分小さく、安定した磁気圧力の効果を期待できる。
本発明で低周波磁界を用いない理由は、低周波磁界の場
合には大きな攪拌力を生ずるために湯面の不安定性を助
長するからであり、これに対し高周波磁界の場合は攪拌
力は充分小さく、磁気圧力、誘導ジュール熱の両方の効
果が期待できるためである。

【００１８】

【実施例】次に本発明を図面に基づいて説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例に用い
られた連続鋳造鋳型の概要図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図であり、図において１は
銅製の鋳型、２は浸漬ノズル、３は高周波コイル、４は
強磁性体、５は溶鋼、６はモールドパウダー、７はタン
デッシュ、８は冷却水、９は凝固シェル、１０はメニス
カスである。

【００２０】溶鋼は取鍋よりタンディッシュ７に注入さ
れ、浸漬ノズル２を経由して冷却水８で水冷された鋳型
１（短辺巾が２５０ｍｍで、長辺巾が２０００ｍｍ）に
溶鋼５が注入される。また鋳型１のメニスカス１０上部
の内壁には強磁性体４が設置されている。この材料は、
純鉄やシリコンなどが考えられるが、本実施例では厚さ
１ｍｍの純鉄を鋳型面に張り付けた。

【００２１】本実施例では高周波コイル３は１ターンと
し、電源（図示せず）と連結されており、印加のタイミ
ングを鋳型の振動周期に合わせて変えることができる。

【００２２】高周波コイルのターン数は理論的にはター
ン数が多い方が同一高周波コイル電流で磁束密度が高く
なるが、ターン数が多い程高周波コイルのインピーダン
スが増えるので、電源の二次電圧（高周波コイル電流）
を高くする必要が生ずるという不利な点がある。従って
実機においては、ターン数を増やすことで得られる効果
と電圧上昇という不利な点との総合的に判断してターン
数を決めれば良い。

【００２３】電源の高周波発振器は周波数１０ＫHZ、３
００KWであり、最大高周波コイル電流値は８０００Ａで
ある。

【００２４】図３は、本発明の実施例に用いられた鋳型
の振動速度波形と高周波磁場の印加のパターンを示すグ
ラフ図で、（ａ）はサイン波形の鋳型振動速度であり、
（ｂ）は非サイン波形の鋳型振動速度で、（ｃ）は高周
波磁場の印加パターンの例である。図３（ａ）及び
（ｂ）で示すように、鋳型振動の１サイクル中で鋳造速
度より鋳型下降速度の速い時期をネガティブストリップ
（以下ＮＳという）期といい、鋳造速度より鋳型下降速
度の遅い時期をポジティブストリップ（以下ＰＳとい
う）期という。

【００２５】なお、高周波コイル電流印加パターンは下
記の４種類あり、その内容は ：高周波コイル電流をＰＳ期は弱く印加し、ＮＳ期は
強く印加したもの、 ：高周波コイル電流をＰＳ期は印加せず、ＮＳ期のみ
印加したもの、 ：高周波コイル電流をＰＳ期は強く印加し、ＮＳ期は
弱く印加したもの、 ：高周波コイル電流をＰＳ期のみ強く印加し、ＮＳ期
は印加しないもの、 であり、すべての電流印加パターンに強弱をつけている
が、連続的に印加するより磁界が強くなるためである。
図３の（ｃ）は上記の、の電流印加のパターンを示
したものである。

【００２６】使用した鋼種は炭素濃度が０．０４重量％
の低炭素鋼を用い、タンディッシュ内の溶鋼過熱度は、
各実施例とも２０℃〜３０℃となるように調整した。使
用したモールドパウダーは表１に示すような潤滑に有利
な低粘性・低融点モールドパウダーを使用した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表２は図３（Ｃ）に示す印加パターン
で、高周波コイル電流を６０００Ａの一定値の条件で実
施した結果である。鋳造振動波形は図３（ａ）及び
（ｂ）に示すサイン波形と非サイン波形（非サイン波形
の歪み率は全て４０％）を採用し、鋳造速度が１．４ｍ
／分〜４．０ｍ／分の範囲で、モールドパウダー消費
量、及び鋳片のオシレーションマーク深さの調査結果を
強磁性体を設置していない場合と比較として示してい
る。

【００２９】なお、モールドパウダー消費量は鋳造中に
使用したモールドパウダー消費量を鋳造した鋳片の表面
積で割ったものである。

【００３０】

【表２】

【００３１】これらの結果から、強磁性体を設置したも
のは種々の鋳造速度において、モールドパウダー消費量
が増加し、オシレーションマーク深さも減少し、表面性
状の良好な鋳片が得られた。特に鋳造速度３ｍ／分以上
の高速鋳造時においても０．２５Ｋｇ／ｍ² 以上のモー
ルドパウダー消費量が得られ、操業上のトラブルも無
く、安定した鋳造が得られた。

【００３２】図４の（ｃ）に示すに示す印加パターン
も、パターンと同様に良好な結果が得られた。しか
し、パターン及びパターンの高周波コイル電流をＰ
Ｓ期間に強く印加するパターンでは効果が少なかった。
これは、オシレーションマークはＮＳ期に生成するため
に、パターン及びパターンではオシレーションマー
ク生成時期の凝固シェル先端の誘導ジュール熱の加熱が
少ないこと、又、モールドパウダーは鋳片と鋳型間隙に
元来ＰＳ期に流入しており、パターン及びパターン
ではＮＳ期でのモールドパウダーの流入が期待できない
からである。

【００３３】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
に用いられた連続鋳造鋳型の概要図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図で、符号は実施例１
と同一である。実施例１では鋳型のメニスカスより上部
に強磁性体を張り付けているが、実施例２では図２に示
すように鋳型のメニスカスより上部に強磁性体（純鉄）
を鋳型に埋め込む装置である。この発明の実施例におい
ても、実施例１と同様な結果となった。

【００３４】

【発明の効果】本発明は鋳型のメニスカス上部内壁部に
強磁性体を設置し高周波磁場を印加して凝固シェル先端
に磁気圧力及びジュール熱を集中させることで、モール
ドパウダーの消費量を確保して鋳型と鋳片との安定した
潤滑を得ることができ、且つオシレーションマークの浅
い表面欠陥の少ない鋳片を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に用いられた連続鋳造用鋳型
の概要図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＸ−
Ｘ断面図である。

【図２】本発明の実施例２に用いられた連続鋳造用鋳型
の概要図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＸ−
Ｘ断面図である。

【図３】本発明の実施例１に用いられた鋳型の振動速度
波形と高周波磁場の印加のパターンを示すグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 高周波コイル ４ 強磁性体 ５ 溶鋼 ６ モールドパウダー ７ タンデッシュ ９ 凝固シェル １０ メニスカス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型の内側にコイルを設置し、鋳型内の
   メニスカス部に上方から高周波磁場を印加しつつ鋳造す
   る溶融金属の連続鋳造方法において、前記鋳型のメニス
   カス上部内壁部に強磁性体を配置して、高周波磁場を印
   加することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 鋳型のメニスカス上部の内壁部に強磁性
   体が設置されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。