JPS589751A - スラブの連続鋳造における電磁撹拌装置 - 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】 本発明は溶融金属の連続鋳造、特に溶鋼の連続鋳造にお
いて、鋳片の巾対厚みが倍以上であるスラブ、特に広巾
のスラブを対象とする溶湯の電磁攪拌装置に関するもの
である。本発明の第１の目的は、鋼の連続鋳造において
、リムド、セミキルド鋼を鋳造する場合に湯面附近に均
一な流れを作用させてスキンホールの少ない健全な材料
を提供することにある。また第２の目的は注入される溶
湯の介在物の浮上をたすけ、かつ湯面に均一な温度で溶
湯な作用させて欠陥の減少を図ることにある。

一般に、従来から連続鋳造に電磁攪拌を適用することに
ついての考え方はかなり発表されているが、ブルーム、
ビレットに適用しようとする考えが多い。スラブを想定
したものとしては最近で、特開昭４７−５５５４号で一
軸方向に平行流を与えて凝固組織を改善することが提唱
され、米国特許第３．６５６，５３７号はスラブ進行方
向に直角に、つまりスラブ巾方向に流湯流を形成させる
ことを目的としている。次に、特開昭４７−３３０２７
号は−曲型連鋳設備２次冷却帯の上面側に電磁装置を設
けて攪拌し、介在物の浮上をたすけようとするものであ
る。而してこれらの方法で電磁攪拌を行なう目的の第１
は、凝固末端の偏析を減少させることおよび凝固組織を
柱状晶から等軸晶にかえることにある（ただ特開昭４７
−３３０２７号のごとく介在物の浮上をたすけようとす
るものもある）。

本発明は米国特許第３，６５６，５３７号に似て、進行
方向に直角に磁界を作用させるが、目的および実施様態
がこれと異なり、究極的には湯面に均一な流れを形成さ
せ、凝固開始時の殻に洗滌流を作用させて気泡や介在物
の耐着を防ぎ、特にリムド鋼、セミキルド鋼にすぐれた
表面を賦辱することを目的としているという点で基本的
に異なっている。

さて、発明者らは高さが巾の４倍ある１８−８ステンレ
ス製の槽内に蒼鉛−鉛一錫よりなる低融点合金を入れ、
巾方向に移動磁界を発生するコイルを置き溶湯の流動状
況を把握すべく電磁攪拌を行なってみた。その結果コイ
ルの位置、即ちコイルが配置される高さ方向の位置が変
ると、湯面位置及びコイル位置近傍においてすら溶湯の
流速が大巾に変ることを知見した。

本発明は本発明者の電磁攪拌における従来の知見及びこ
こに述べた流速のコイル位置による依存性の発見に基づ
き、これらからスラブ連続鋳造において最適なる流動状
態（流速など）が得られるように検討されたものである
。

まず第１図シまコイル位置とこの溶湯の流動状況、特に
流速との関係を把握するための低融点合金による模型実
験槽の図であり、菖さ３ｍ、断面２００關Ｘ　１０００
　、ｍｒｘの鋳型に相当する槽り中に低融点合金Ｅを入
れ、槽は二重シェルとし水蒸気により加熱を行なって低
融点合金を溶解している。コイルは槽の高さ方向の中心
Ｃにおき、高さＨを変え測定点Ａ、Ｂにピトー管をおい
て速度を測定する。

この図からスラブの巾方向に一方向の電磁攪拌流を作用
させた場合、基本的には、槽の巾と同一の　　：深さ付
近に大きな循環流が形成されること、及びコイルの位置
′が巾寸法よりも浅い位置になると、著しい流れの干渉
が生じて湯面およびコイル位置においてすら流速が低下
することが判る。

而して測定点Ａ、Ｂにおいて測定される流速と、コイル
位置の高さ方向の変更との関係は第２図イ、口の通りで
あることが判った。本発明者は特願昭４８−８００４８
号において［スラブの連続鋳造における電磁攪拌装置］
を提出し、複数個のコイルを用いてスラブ面内に強制的
に循環流を形成する効果を認めていたが、コイル１個で
あってもスラブ形状とマツチした場合にほぼ良好な循環
流が形成しうろことをこのようにして発見した。

また本発明者は特願昭４８−４０６４２号において［リ
ムド鋼及びセミキルド鋼の連続鋳造方法」を提出し、こ
のような鋼が回転磁界の作用下で特に容易に製造しうろ
こと、またスラブにおいて移動磁界においてもかなり良
好なものを製造しうるが完全に良好とはいえないことを
示した。今前述の知見にもとづいて一つの完全な方案な
提示することができるようになった◎ 本発明は基本的には移動磁界を発生するコイルを、鋳型
に十分接して巾方向に移動磁界が作用するようにかつ鋳
片中をＬとすると、コイル位置を湯面から７の深さに取
りつけることを原則とする。

当然ながら取付範囲がある程度の巾を有するので取付位
置を７とすると攪拌流は巾中心に対して対称になる。こ
のため流れが一つの回転流を形成する場合は多少深くて
もよいが、二つの回転流となる場合は互の干渉があり余
り深くはできない＠本発明で下限が０．７に限定される
理由は、第２図から明らかである。即ち０．７７未満（
７００％未満）にコイルが設置された場合、流速が著し
く低下し均一な流れが形成され難（、さらに第２図口の
ようにＢ点での測定では、一部が渦により反流さえ形成
されることが知見されているからである。

また、上限の１．３−を超えるとピンホールが発生し、
これが成品の疵となって残るおそれがある。

このようにコイル位置を特定位置に設置すると、湯面附
近に均一な流れが作用する。このような流れが作用する
条件下で鋳造した場合、この流れが作用している範囲の
凝固シェルは均一に洗滌されるためと思われるが、内面
の介在物や気泡性欠陥が非常に少ないことが分った。

上記の基礎調査を実機に適用すべく、巾２２００關まで
の鋳造が可能である連続鋳造機に長さ２１００玉、３相
６極の直線移動磁界を発生する・電磁コイルを取りつけ
ることとした。この種のコイルは既によく知られている
ものである。しかし、コイル取付のためにはコイルは鋳
片に十分近づけて配置される必要があるため、従来通常
鋳片の支持はガイドロールを用いていたものが異なる構
造のもので支持する必要が生じた。また、一般にスラブ
は巾が太いに変わるため、それに応じてコイル取付位置
が変えられ随意に変えることが可能なものとした。この
ような条件を満足させるため、コイル前面は非磁性鋼の
スキッド、または非磁性鋼で形成された水冷鋳型（冷却
板）が水冷された純銅鋳型の下方に置かれる。コイル本
体は鋳型振動機をＸＴ　　□ 支持する梁又はスプレーゾーンにより吊り下げられ、且
つ鋳型の寸法に応じて取付位置はスクリュウにより上下
される。第３図はそのような実施例即ち、１は通常のタ
ンディツシュ、２はタンディツシュカー、３は振動装置
、４は鋳型振動機フレーム、５は鋳型、６はスクリュウ
など電磁攪拌昇降装置、７は電磁攪拌装置、８は１０に
示すガイドローラのエプロンフレーム、９は非磁性鋼冷
却スキッド、そして１１は鋳片を示している。

而して本発明を厚み１５０〜２５０　Ｈｌ　ｘ巾１５０
０〜２０００＋ｍの彎曲型広巾スラブ連続鋳造設備に取
付けた。鋳型長さは７００１１１！で、鋳型に接して１
８−８ステンレス製の厚み１５朋、巾４５朋、長さ８０
゜顛のスキッド９が２０１１間隔で配列されている。

このギャップの間は、スプレーノズル（図示しない）に
より水が噴射されている。本スキッド９の支持体は全体
として剛性をもつ支持機構をもち、鋳型５とは直結され
ずスプレーゾーンとともに、鋳型の厚みに応じて位置の
調整が可能である。電磁攪拌装置７はスプレーゾーンの
フレーム８に架けられ、本スキッド９０８０ＯＮ１Ｌの
長さ全域で移動可能なようにスクリュウなどの昇降装置
６をもっている。

上記の設備を用いてリムド鋼を鋳造する場合、本発明の
電磁攪拌装置７により移動磁界をスラブ巾方向にそって
かつスラブ手中づつ作用させ溶鋼を攪拌すると、第４図
に示す如く対称流が形成される。本発明に用いたコイル
は３相６極のコイルであり、対称流が生ずるように結線
される。なお、図中１２は湯面を示す。

この結果当然攪拌流は各々第５図に示されるようになる
が、この攪拌流の特質を生かして鋳造を行なうために当
然新しく工夫が必要となった。特に一方向流を形成する
とスラブに対し、熱の場が非対称となることが問題であ
る。第５図はそのような注意がなされた注入方案乞示し
ている。

第５図は第４図に対する注入方案を示しており、図中１
２−１は湯の盛り上がり部、１３は注入流、１４はスカ
ム、１５は溶湯、１６はノシウダー、１７は浸漬ノズル
である。第５図では注入流位置は二つつ循環流の中央部
にしかも浸漬ノズルを使って注入を行なった。この注入
方式で実際にリムド鋼の注入を行なった。設備について
は既述した通りである。さて、酸素上吹転炉により次の
成分の二種の鋼を製造した。

ＣＳｉ　　Ｍｎ　　Ｐ　　　Ｓ　　Ａｌ　　０（１）は
アルミキルド鋼、　（ＩＩ）はシリコンセミキルド鋼で
ある。通常の注入では世はアルミナクラスターによるス
リパー疵が発生する。（Ｕ）は表面に径０．５ｍｉ＋程
度の細いピンホールが発生し使用にたえない。

両鋼種を厚み２００襲、巾１８８０顛のスラブ鋳型で第
５図の注入方案により溶湯Ｙ　”ウダースラグで被覆し
、０．１８　ｒｒ１／ｍｉｎの鋳込速度で鋳造した。得
られた薄板を検査したところアルミナクラスターにもと
づ（ことが知られているスリノ（−疵は大巾に減少でき
、表面状況が非常に良好となった。また、〔■〕の鋼な
＠遺したスラブは端部のみにわずかなピンホールの発生
はあったが、薄板とした段階で十分使用に耐えることが
分った。

本実験においてコイルを湯面下１０３０　ｘｙｉ　（１
，Ｉ　Ｘ一）、１２２０　ｍ＊　（１，３Ｘ　　）、１
４１０　朋（１−５Ｘ　２　）２ ０３条件で設置した。第１と第２の条件では薄板の欠陥
は大差なかったが、第３の条件つまり１．５×互の場合
には薄板の両端部および中央部にピンホール起因の疵の
増加がみられた。

このように本発明によればキルド鋼の表層介在物を減少
するとともに、セミキルド鋼のピンホール除去も可能に
する。

本発明の効果はまずリムド鋼、セミキルド鋼等の製造を
可能ならしめた点を挙げることができる。

リムド、セミキルド鋼を電磁攪拌を用いて実施しようと
する考えはあったが、具体的に本発明で湯面附近に均一
な攪拌流を形成できるようになって始めてすぐれた材質
のものができることとなった。

本発明においてはコイルを鋳型下におくことができる。

これによって強い攪拌流が形成される。

一部の提案にみられるように（例えば特開昭４７−２６
３３２号）、鋳型を電磁コイルの場にすることは不可能
である。その理由は連続鋳造においては鋳型に高い熱負
荷がかかるため鋼のように熱伝導度の高い材質以外は使
用することはできず、このような材料は同７時に高い電
気伝導度を有するため攪拌を起すべく誘起される誘導電
流は殆んど鋳型中で消耗してしまうためである。このた
めこのような方法ではリムド、セミキルド鋼の鋳込や介
在物減少に効果ある０、２〜０．５　ｍ／ｓ以上の攪拌
流を形成することができない。本発明はこのような電気
的な問題と流体的な形状上の問題を解決して得られたす
ぐれた方案である。

なお、本発明に用いたような進行磁界を誘起する電磁コ
イルは、既に多くの文献でよく知られているものなので
詳細な説明は省いである。

本発明の実施態様 （１）　　多相交流による進行磁界を発生するコイルを
鋳片の直行方向と直角に設置し、このコイルの湯面から
の位置は、鋳片の中寸法りに対して（０，７〜１．３　
）　Ｘ−’であることによって、湯面附近に強い均一な
攪拌流を作用させることを特徴とする、スラブの連続鋳
造における電磁攪拌装置の配置方法・ （２）　　（１）の実施形態を実現可能なようにスラブ
巾に応じてコイル位置を変更できるように設置されてい
ることを特徴とする電磁攪拌装置を有するスラブの連続
鋳造設備。

（３）　　コイル寸法は適用されるスラブの最大中Ｌｍ
ａｘ以内であり、鋳造毎−のスラブ巾りに応じてほぼ対
称な％Ｌの区間で移動磁界を形成するように結線の変更
が可能なような電磁攪拌を用いる（１）の方法または（
２）の装置。

（４）電磁コイルは水冷された純銅製冷却面を有する鋳
型の下部におかれ、鋳片とコイル本体との間に直接また
は間接的に水冷される非磁性鋼のシューが置かれ、コイ
ルが可及的に鋳片との距離が短縮されるよう設置せられ
たこと゛を特徴とする前記（２）の装置。

（５１（１）の方法において一方向循環流を適用しつつ
鋳造する場合に、溶湯注入流は非対称に上流側におくこ
とを特徴とする注入方法。

【図面の簡単な説明】

第１図イ、口は本発明者がコイル位置と溶湯の流動状況
との関係を把握するため製作した低融点合金による模型
実験槽の平面図と正面図、第２図イ、口は第１図の測定
点Ａ、Ｈにおける流速とコイル位置高さ方向の変更との
関係を示す図表、第３図は本発明の実施例を示す説明図
、第４図は鋳型中に応じて攪拌流を変えることを説明す
るための略図、第５図は第４図の攪拌流を得るための注
入方式を示す断面説明図、第６図は本発明によって得ら
れたスラブのマクロ組織図である。 Ａ、Ｂ・・測定点、Ｃ・・コイル位置、Ｄ・・槽、Ｅ・
・低融点合金、１・・タンディツシュ、２・・タンディ
ツシュカー、３・・振動装置、４・・フレーム、５・・
鋳型、６・・昇降装置、７・・を磁［Ｐ装置、８・・エ
プロンフレーム、９・・スキッド、１０・・ガイドロー
ラ、１１・・鋳片、１２・・湯面、１３・・注入流、１
４・・スカム、１５−・溶湯、１６・・パウダー、１７
・・浸漬ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　スラブの連続鋳造において移動磁界を発生す
   る電磁コイルでスラブ手中３ＡＬに対しスラブ巾方向に
   移動する移動磁界を作用させるにあたり、前記電磁コイ
   ルの中心位置がそれぞれ鋳型内溶湯の湯面下（０，７〜
   １．３　）　Ｘ−であるように設置することを特徴とす
   る連続鋳造における電磁攪拌装置。 （２１％許請求の範囲第１項の電磁攪拌装置において、
   移動磁界を発生する電磁コイルは鋳型に十分接して取付
   けられるとともに、且つこの電磁コイルは、鉤片サイズ
   により限定される条件に基づいてスラブ進行方向への取
   付は位置を変更できるように移動可能に取付けられてい
   ることを特徴とするスラブの連続鋳造における電磁攪拌
   装置。