TW202000340A - 薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置及鑄模內流動控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明的鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置，是使用在彎液面部的短邊厚度為150mm以下，且鑄造寬度為2m以下的鋼之薄平板鑄造上，前述鑄模內流動控制裝置具備：直流磁場產生單元；及浸漬噴嘴，具有在底部形成為與吐出孔之底部連接並開口於外部的狹縫，前述吐出孔及前述狹縫存在於直流磁場帶，且前述直流磁場帶的磁通密度B(T)、及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(1)及式(2)， 0.35T≦B≦1.0T…式(1) L≧0.06m…式(2)。

Description

薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置及鑄模內流動控制方法

發明領域 本發明是有關於一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置及鑄模內流動控制方法。 本申請主張依據2018年6月7日於日本提出申請之特願2018-109150號、以及2018年11月9日於日本提出申請之特願2018-211091號之優先權，並在此援用其內容。

發明背景 已知有一種鑄造平板厚度為40~150mm之薄平板(薄鑄片)的薄平板鑄造方法。所鑄造之薄平板是在加熱後，以4段到7段左右之小規模的軋延機進行軋延。作為使用於薄平板鑄造的連續鑄造鑄模，已被採用的方法有：使用漏斗狀鑄模(漏斗(funnel)鑄模)的方法與使用矩形之平行鑄模的方法。漏斗狀鑄模是如下的鑄模：針對鑄模下端部的開口部(充填熔鋼與凝固殼的部分)是設成矩形，且針對鑄模彎液面(meniscus)部的開口部是將短邊部的開口寬度設成與鑄模下端部的短邊寬度相同，並且將插入浸漬噴嘴的部分的開口寬度擴大，而形成為開口部表面形狀在比浸漬噴嘴的下端更下方逐漸地變狹窄的漏斗狀之形狀。在薄平板的連續鑄造中，必須藉由高速鑄造來確保生產性，而變得在工業上可進行5~6m/分鐘，最高10m/分鐘的高速鑄造(參照非專利文獻1)。

在薄平板鑄造中，如上述地鑄造厚度一般是薄到150mm以下，另一方面鑄造寬度為1.5m左右，而使高寬比為較高。並且，因為是鑄造速度為高達5m/分鐘的高速鑄造，所以生產量也高。除此之外，因為讓對鑄模的熔鋼澆注變得容易，所以使用漏斗狀鑄模之情形很多，鑄模內流動會更加複雜化。因此，一般的作法是藉由將噴嘴形狀扁平化，又，將噴嘴吐出孔多孔化，且分割吐出流，來減低噴嘴吐出流速(參照專利文獻1)。此外，也有下述方法被提出：為了分別制動複數個噴嘴吐出流，而將複數個電磁鐵配置於鑄模長邊來制動流動(參照專利文獻2、3)。

在非薄平板鑄造之通常的連續鑄造中所使用的浸漬噴嘴，是有底圓筒狀的形狀，且在浸漬部的兩側面分別具有吐出孔。另一方面，已知有一種在浸漬噴嘴的底部，具有朝向下方而開口於外部之狹縫的噴嘴(參照專利文獻4、5)。狹縫是連接圓筒底部及左右之吐出孔的底部而開口。由於透過浸漬噴嘴而流出至鑄模內的熔液，除了左右的吐出孔之外也從此狹縫流出，因此可以相對地減低從吐出孔流出的熔液流速。然而，在非薄平板鑄造之通常的連續鑄造中，以防止浸漬噴嘴堵塞等為目的，而將Ar氣體吹入通過浸漬噴嘴的熔液中的結果，會讓向下吹入的氣泡和噴嘴吐出流一起從狹縫直接朝上方浮起，因而導致在噴嘴周圍沸騰，而無法順利地活用。

又，在非薄平板鑄造之通常的平板連續鑄造中，是使用鑄模內電磁攪拌，並在水平截面內形成有旋繞流。另一方面，在薄平板鑄造中，並未使用這種鑄模內電磁攪拌。這被認為是源自以下情形：因為鑄模厚度較薄，所以設想為旋繞流的形成較困難，並且為了高速鑄造已經對凝固殼前面賦與有充分的流動，若進一步在熔液面附近賦與旋繞流的話，會使鑄模內流動複雜化因而被考量為並不宜等。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：美國專利6152336號公報 專利文獻2：日本專利特開2001-47196號公報 專利文獻3：美國專利9352386號公報 專利文獻4：日本專利特開2001-205396號公報 專利文獻5：日本專利特開2007-105769號公報 非專利文獻

非專利文獻1：第5版鐵鋼便覽 第1卷製鐵/製鋼，第454~456頁 非專利文獻2：岡野忍等著「鐵與鋼」61(1975)，2982頁

發明概要 發明欲解決之課題 如前述，已有以下方法被提出：在薄平板鑄造中，藉由將噴嘴吐出孔多孔化，且分割吐出流而減低噴嘴吐出流速，並且將複數個電磁鐵配置於鑄模長邊來制動流動。然而，在分割噴嘴吐出流時，因為是亂流所以未必能形成有一定的流動模式。此外，若設置複數個電磁鐵而形成磁場，電磁鐵之端部的磁場會降低，且使磁場分布變得不均勻。因為流體容易穿過磁場較弱的部位，結果會難以讓流動分布穩定並減少。因此，仍然難以說可以解決在薄平板鑄造中如何形成噴嘴吐出流之方式。

於是，本發明的目的在於提供一種在鋼之薄平板鑄造中，可藉由穩定地控制鑄模內流動，並且有效地進行對鑄模內之彎液面的熱供給，而進行表面、內部品質皆優異之鑄片的鑄造的鑄模內流動控制裝置及鑄模內流動控制方法。 用以解決課題之手段

本發明的要旨是如以下所述。 (1)本發明之第一態樣是一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置，前述鑄模內流動控制裝置是使用在彎液面部的短邊厚度為150mm以下，且鑄造寬度為2m以下的鋼之薄平板鑄造上，其特徵在於： 具備：直流磁場產生單元，具有在鑄模寬度方向的總寬度中，賦與朝向鑄模厚度方向之直流磁場的磁芯；及 浸漬噴嘴，具有形成於前述鑄模寬度方向的兩側面的吐出孔、及在底部形成為與這些吐出孔之底部連接並開口於外部的狹縫，又，前述吐出孔及前述狹縫是存在於前述直流磁場產生單元之前述磁芯存在的高度區域即直流磁場帶，且前述直流磁場帶的磁通密度B(T)、及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(1)及式(2)。 0.35T≦B≦1.0T…式(1) L≧0.06m…式(2)

(2)在上述(1)所記載之鑄模內流動控制裝置中，亦可為：和開口於前述浸漬噴嘴之側面的部分之合計截面積相同截面積的圓當量直徑即前述吐出孔的吐出孔徑d(mm)、前述狹縫的狹縫厚度δ(mm)、及前述浸漬噴嘴的內徑D(mm)滿足下述式(3)及式(4)。 D/8≦δ≦D/3…式(3) δ≦d≦2/3×D…式(4) (3)在上述(1)或(2)所記載之鑄模內流動控制裝置中，亦可為：前述吐出孔是形成為吐出流相對於前述浸漬噴嘴的軸方向成為垂直方向。 (4)在上述(1)~(3)中任一項所記載之鑄模內流動控制裝置，亦可更具有可以對鑄模內之熔鋼表面賦與旋繞流的電磁攪拌單元。 (5)在上述(4)所記載之鑄模內流動控制裝置中，亦可將構成前述鑄模之長邊壁的銅板的厚度D_Cu (mm)、鑄片的厚度T(mm)、前述電磁攪拌單元的頻率f(Hz)、前述銅板之導電度σ_Cu (S/m)調整成滿足下述式(7A)、式(7B)。 D_Cu ＜√(2/(σ_Cu ωμ))…式(7A) √(1/(2σωμ))＜T…式(7B) 其中，ω=2πf：角速度(rad/sec)，μ=4π×10^-7 ：真空之磁導率(N/A² )，σ：熔鋼之導電度。

(6)本發明之第二態樣，是使用了上述(1)~(3)中任一項所記載之鑄模內流動控制裝置之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，且相對於浸漬噴嘴內平均流速V(m/s)而施加之直流磁場的磁通密度B(T)及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(5)及式(6)。 L≧L_C =(ρV)/(2σB² )…式(5) 0.1×B√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6) 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。

(7)本發明之第三態樣，是一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，其特徵在於：使用了上述(4)或(5)所記載之鑄模內流動控制裝置，又，前述薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法是：相對於浸漬噴嘴內平均流速V(m/s)而施加之直流磁場的磁通密度B(T)及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(5)、式(6)。 L≧L_C =(ρV)/(2σB² )…式(5) 0.1×B√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6) 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。

(8)在上述(7)所記載之鑄模內流動控制方法中，亦可將鑄模長邊的銅板厚度D_Cu 、鑄片厚度T、前述電磁攪拌單元的頻率f(Hz)、銅板導電度σ_Cu 調整成滿足下述式(7A)、式(7B)。 D_Cu ＜√(2/(σ_Cu ωμ))…式(7A) √(1/(2σωμ))＜T…式(7B) 其中，ω=2πf：角速度(rad/sec)，μ=4π×10^-7 ：真空之磁導率(N/A² )，σ：熔鋼之導電度(S/m)。 (9)在上述(8)所記載之鑄模內流動控制方法中，亦可使鑄模內熔鋼表面的熔鋼攪拌流速V_R 滿足下述式(8)。 V_R ≧0.1×B√((σDV)/ρ)…式(8) 其中，熔鋼攪拌流速V_R 是依據鑄片截面的枝晶傾角(dendrite angle)來決定。 發明效果

根據本發明，藉由在薄平板鑄造中，將浸漬噴嘴吐出流作為制動效率最高的噴嘴吐出流，而可進行噴嘴吐出流的制動，並使噴嘴吐出流的均勻分散化與對彎液面的熱供給變得可能。其結果，可進行表面、內部品質皆優異之鑄片的鑄造。亦即，可以在高生產量的條件下穩定地控制鑄模內流動，而可飛躍性地改善薄平板鑄造處理的生產性。並且，可進行高品質鑄片的製造。

用以實施發明之形態 首先，針對以下之點進行說明：在鑄模下端附近的未凝固熔鋼池中，形成朝向下方之熔鋼流速幾乎均勻(亦即適合於用於形成塞流(plug flow)的電磁制動)之噴嘴吐出流。 本發明的發明人們針對形成如二次冷卻區段之噴霧的平板狀的噴射流且可以涵蓋鑄模內總寬度來形成動量的噴嘴吐出流進行了探討。

如前述，在非薄平板鑄造之通常的連續鑄造中，以浸漬噴嘴的堵塞防止等為目的，而進行有將Ar氣體吹入通過浸漬噴嘴的熔液中之作法。其結果，除了設置於浸漬噴嘴之側面的吐出孔之外還於底部設置狹縫，並向下形成噴嘴吐出流的情況下，因為向下吹入的氣泡與噴嘴吐出流一起直接朝上方浮起，所以導致在噴嘴周圍沸騰，而無法順利地活用。相對於此，在彎液面部的短邊厚度為150mm以下的薄平板鑄造中，並未進行對通過浸漬噴嘴之熔液的Ar氣體吹入。因此，可以在毋須考慮Ar氣泡因噴嘴吐出流而分散的情形下，活用向下的噴嘴吐出流。本發明的發明人們首先著眼於此點，而設成在薄平板鑄造中，如圖2所示地在浸漬噴嘴2的底部設置狹縫4。亦即，浸漬噴嘴2的吐出孔3是設成在通常一般所使用之側面(鑄模寬度方向11兩側面)各自設置有吐出孔3之2孔，並且設置連接浸漬噴嘴2之底部與2個吐出孔3之底部且開口於外部的狹縫4，而使該2孔之吐出孔3(以下亦稱為「2孔部」)連續。藉此，可以形成如二次冷卻區段之噴霧的平板狀的噴射流且可以涵蓋鑄模內總寬度來形成動量的噴嘴吐出流。

對於在一個方向上流動的熔鋼，如圖3所示，當在熔鋼流24的流動方向上使直流磁場23以直角的方式作用時，會在流動熔鋼中產生感應電動勢25。在圖式中，於○中附加有×的記號，是顯示直流磁場23之磁力線的方向為在紙面上垂直地從紙面的表側朝向背側的情況。藉由感應電動勢25而讓感應電流26試圖於流動熔鋼中流動。此時，如圖3之(A2)，因為只要在熔鋼的周圍存在有導電體21，就會在導電體21內形成返回路徑28，所以實際上可讓感應電流26流動而獲得由電磁制動所造成的制動力27。然而，如圖3之(B2)所示，當熔鋼在如耐火物22之類的絕緣體的流路內流動時，即便在流動熔鋼中產生感應電動勢25，由於不存在讓感應電流的返回路徑流動的路線，因此感應電流無法流動，而導致消除制動力。亦即，一般而言因為浸漬噴嘴是以非導電性的耐火物所製成，所以即便使直流磁場作用於浸漬噴嘴內流動仍無法獲得電磁制動。很清楚的是，為了提高電磁制動效率必須考慮感應電流路徑形成。

因此，作為下一個著眼點，本發明的發明人們針對使電磁制動作用於浸漬噴嘴內之熔鋼流的手段進行了探討。思考如下的情況：相對於下述之構成a、b、c的浸漬噴嘴，使直流磁場作用於噴嘴吐出孔部。 構成a：圖4之(A)所示之在兩側面設置有噴嘴吐出孔3的浸漬噴嘴202。 構成b：圖4之(B)所示之在噴嘴底面設置有複數個噴嘴吐出孔3的浸漬噴嘴302。 構成c：圖4之(C)所示之包含噴嘴吐出孔3與噴嘴底部之狹縫4的浸漬噴嘴2。

在使用浸漬噴嘴202之構成a的情況下，即便使直流磁場23作用於吐出孔內部的流動熔鋼，仍然無法在噴嘴吐出孔部形成電流路徑，而成為在噴嘴外部形成電流路徑之情形。 在使用浸漬噴嘴302之構成b的情況下，與構成a同樣地在噴嘴吐出孔部並未形成電流路徑，又，在相鄰的噴嘴吐出孔間也未形成電流路徑。因此，成為在噴嘴外形成電流路徑之情形。 另一方面，在使用浸漬噴嘴2之構成c時，可以在包含噴嘴吐出孔3與狹縫4之整體皆形成噴嘴吐出流12。根據這種構成，由於可以在沒有噴嘴的限制的情形下形成電流路徑，因此可以在使直流磁場23作用於浸漬噴嘴2內的吐出流時誘發感應電流26，而可使制動力作用。

本發明之發明人們想到了以下作法：使用這種浸漬噴嘴2，並且設置可以涵蓋鑄模之總寬度來將均勻的直流磁場施加於厚度方向的直流磁場產生單元5。藉此，直流磁場產生單元5之存在有電磁鐵之鐵芯即磁芯6的高度區域即成為直流磁場帶7。因為浸漬噴嘴2是從2個吐出孔3與底部的狹縫4來形成噴嘴吐出流，所以是將浸漬噴嘴2的吐出孔3與狹縫4的部分配置於直流磁場產生單元5的直流磁場帶7內。使用具有這種吐出部之形狀的浸漬噴嘴2的結果，可以在直流磁場帶內形成平板狀的噴射流。從而，因為感應電流不僅在噴射域，還在涵蓋包含噴嘴吐出孔間之整體流動，所以可以效率極佳地進行制動。再者，浸漬噴嘴2之與其軸方向垂直的截面亦可為橢圓形或矩形。

又，本發明之發明人們就鑄模內流動控制方法發現到以下情形：如上述，除了形成為平板狀的噴射流且可以涵蓋鑄模內總寬度來形成動量的噴嘴吐出流之外，為了謀求噴嘴吐出流的制動，有效的作法是讓從浸漬噴嘴2之下端到磁芯6之下端為止的距離即噴嘴下磁芯距離L滿足以下的關係式。 L≧L_C =(ρV)/(2σB² )…式(5) 其中，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。

如後述，在具有2孔之吐出孔3與狹縫4的浸漬噴嘴2中，是讓吐出流的流速成為與浸漬噴嘴內平均流速V(浸漬噴嘴之鉛直方向直管部內的平均流速)幾乎相等的流速。具有流速V之流體的運動能量E可以表現為：E=(ρV² )/2…式(5A)。 又，對在磁通密度B的磁場內以流速V橫穿過之導電性流體施加的制動力F是成為F=σVB² …式(5B)。 可預想以下情形：若將藉由制動力F將流體的流速從流速V制動到流速零所需要的制動距離設為必要磁芯距離L_C ，便成為 L_C =E/F=(ρV)/(2σB² )…式(5C)。 於是，使用模擬了薄平板鑄造之鑄模內熔鋼池與浸漬噴嘴之模型實驗的裝置，進行了使用Sn-10%Pb合金液體來作為導電性流體並在噴嘴吐出流周圍施加直流磁場的實驗。具體而言，是使用如圖4(C)所示之施加有2孔的吐出孔3與狹縫4之浸漬噴嘴2、及如圖4(A)所示之不具有狹縫之通常的2孔的吐出孔的浸漬噴嘴202，並在磁通密度B=0.35T，且從浸漬噴嘴下端到磁芯下端為止的距離L=0.06m的條件下，對在從磁芯下端起到0.2m下方位置的短邊附近下降流速進行了調查。短邊附近下降流速是使用超音波都卜勒流速計(Ultrasonic wave Doppler current meter)進行測定。又，測定是針對各條件進行1分鐘，並以該時間平均值作為測定值。流速計是設置(set)在厚度中央且距離短邊的內壁20mm的位置。將液體的溫度設為220℃，且液體之導電度σ=2100000S/m，液體之密度ρ=7000kg/m³ 。以上述式(5C)所計算的L_C =0.018m，且L≧L_C 。針對2種浸漬噴嘴，將調查了有無磁通之影響的結果顯示於圖5。又，圖5之縱軸的「短邊流速比」是顯示將測定出的短邊附近下降流速除以平均流速(將平均流量除以池截面積之值)之值，並顯示有以下情形：只要短邊流速比為1，在磁芯下端附近下降流速便會在鑄模寬度方向上變得均勻。很清楚的是，藉由使用如圖4之(C)所示之浸漬噴嘴2，除了在未施加磁場的條件下仍然可以減低短邊下降流速以外，在為了滿足上述式(5)而施加有磁場的條件下，流速比幾乎為1，亦即形成有圖1之塞流29。根據上述結果，針對熔鋼之情況下的磁通密度B、噴嘴內平均流速V、與必要磁芯距離L_C 的關係而顯示成圖6。

接著，說明對鑄模內之彎液面的熱供給手段。 當對鑄模內的熔鋼池賦與直流磁場，且來自浸漬噴嘴的吐出流在此直流磁場中流動時，會在流動熔鋼中產生感應電動勢，而使感應電流在流動熔鋼中流動。由於感應電流必須成為閉迴路，因此是在流動熔鋼之外側的靜止熔鋼流動，而形成閉迴路的電流。在靜止熔鋼中所流動的感應電流與直流磁場的作用下，在靜止熔鋼中是讓力朝和吐出流相反方向作用，且在前述之噴射流的端部中是讓用於制動噴射流的感應電流在其周圍逆向地加速，而產生與吐出流逆向的流動。此流動一般稱為對向流。該對向流是沿著噴嘴吐出流而形成，並且當到達噴嘴側面後即沿著噴嘴側面朝上方流動。

於是，本發明之發明人們想到了如下的技術思想：以引起對向流的上升流作為對彎液面的熱供給手段來活用。 首先，進行低融點合金實驗，並進行了對向流的觀察。在前述之低融點合金實驗的條件下，詳細地觀察了藉由施加之磁場、噴嘴內流速、及對浸漬噴嘴內有無Ar氣體吹入而使噴嘴周圍之液面附近的狀況如何變化。其結果，在將施加之磁通密度提高後，已於一定條件下在噴嘴周圍的側面(2孔噴嘴正上方)觀察到上升流(對向流)。並且，在已進行Ar氣體吹入(液體金屬之10%的體積流量)的條件下會使對向流變得明顯。尤其是如下情形導致的緣故：與向下噴射流一起被吹入的Ar氣泡直接在噴嘴周圍浮起、及Ar氣泡與對向流一起浮起。因為在薄平板鑄造中並未將Ar氣體吹入噴嘴內，所以只需考慮由液體金屬的流動與磁場之相互作用所造成的流動即可。又，形成於噴嘴周圍的對向流會上升至彎液面為止，並於之後從噴嘴朝向短邊流動。 於是接下來，在實際之熔鋼之薄平板連續鑄造中，以從噴嘴朝向短邊的流動作為對向流，並測定其流速。在測定中，使用了以下的熔鋼流速計。流速計是將鉬金屬陶瓷棒浸漬於熔鋼中，並藉由黏貼於其端部的應變計來測定作用於浸漬部的慣性力並換算成流速。又，測定是針對各條件進行1分鐘，並以該時間平均值作為測定值。流速測定處是在距離噴嘴側面50mm的位置，將上述流速計從彎液面起浸漬至50mm深度並進行了測定。鑄模尺寸是鑄造寬度為1.2m，鑄造厚度(彎液面部的短邊厚度)為0.15m。浸漬噴嘴內平均流速V是設成1.0或1.6m/s。使磁場的磁通密度B在0.1~0.5T的範圍內變化，並針對有無Ar氣體吹入的條件與對向流的流速U的關係進行了調查。作為浸漬噴嘴2，使用了噴嘴內徑(浸漬噴嘴2之鉛直方向直管部的內徑)D、具有2孔的吐出孔3(孔徑d)與狹縫4(狹縫厚度δ)，且d/D=0.5，δ/D=0.2的浸漬噴嘴。將浸漬噴嘴2中的吐出流12與對向流13的關係示意圖顯示於圖7。將測定結果顯示於圖8。可知以下情形：對向流13的流速U是與噴嘴內平均流速V的平方根成比例，且與磁通密度B成比例而改變，此外，在已進行Ar氣體吹入的條件下會使對向流速變得更顯著。使噴嘴內徑D改變並進行實驗後的結果，已清楚以下情形：對向流的流速U是與噴嘴內徑D的平方根成比例。又，在浸漬噴嘴2之直管部的內周並非真圓的情況下(例如橢圓形或矩形)，是以具有相同截面積之圓當量直徑來作為浸漬噴嘴內徑D。 從這些結果可知，對向流的流速U可使用磁通密度B、噴嘴內平均流速V、噴嘴內徑D、液體金屬之密度ρ、及導電度σ，並藉由以下之式(6A)的aB√((σDV)/ρ)來決定。在此，a是參數，且已和實驗結果良好地對應為：在未進行Ar吹入的條件下是設為0.1，在進行Ar吹入的條件下是設為0.5。又，也可得知以下情形：藉由將對向流的流速U設為0.1m/s以上，可以將引起對向流的上升流作為對彎液面之熱供給手段來活用。 U=aB√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6A) 無Ar氣體吹入：a=0.1，有Ar氣體吹入：a=0.5 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。

由於在薄平板鑄造中並未進行Ar吹入，因此可以藉由施加已將a=0.1代入式(6A)之滿足以下的式(6)的磁通密度B，而在噴嘴周圍形成上升流。藉此，除了對彎液面之熱供給以外，還可藉由在噴嘴吐出流上方形成上升流而期待促進夾雜物的浮起。為了形成對向流而需要進行強磁場施加，在薄平板鑄造中，因為鑄造厚度較薄，所以將電磁鐵設置於構成長邊鑄模之銅板的背面時，因為該磁極間距離變短，因而是較佳的。又，施加之磁場的磁通密度的最大值是設為1T。 0.1×B√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6) 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。

如此，藉由控制噴嘴吐出流的形狀，且將前述噴嘴吐出孔配置於均勻磁場中，來將熔鋼供給至鑄模內，可以讓與噴嘴吐出流的制動同時地僅形成於噴射流端部的對向流僅形成於噴嘴側面，藉此將其作為對彎液面之熱供給手段及夾雜物浮起促進手段來活用。其結果，藉由將浸漬噴嘴吐出流形成為制動效率最高的噴嘴吐出流，可進行噴嘴吐出流的制動，且可做到由噴嘴吐出流之均勻分散化所帶來的鑄模內下降流速之均勻化、活用了對向流之對彎液面的熱供給、夾雜物的浮起促進。從而，可進行表面、內部品質皆優異之鑄片的鑄造。 又，本發明之發明人們也發現到以下情形：在將來自噴嘴吐出孔之吐出流形成為相對於浸漬噴嘴的軸方向成為大致垂直方向(85°~95°)的情況下，可以更理想地產生對向流，而宜作為對彎液面的熱供給手段及夾雜物浮起促進手段。

以下，針對根據上述之知識見解而作成之本發明的一個實施形態的鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置(以下，有時稱為本實施形態之鑄模內流動控制裝置)進行說明。 本實施形態之鑄模內流動控制裝置，是使用在彎液面部之短邊厚度為150mm以下，且鑄造寬度為2m以下的薄平板鑄造上。彎液面部之短邊厚度的下限並無特別限定，亦可超過100mm。 本實施形態之鑄模內流動控制裝置具有直流磁場產生單元5、及浸漬噴嘴2。 直流磁場產生單元5具有：在鑄模1之寬度方向總寬度上，賦與朝向鑄模1的厚度方向的直流磁場的磁芯6。 浸漬噴嘴2具有：吐出孔3，形成於鑄模1之寬度方向的兩側面；及狹縫4，在底部形成為與這些吐出孔3的底部連接並開口於外部。 浸漬噴嘴2的吐出孔3及狹縫4，是配置成存在於直流磁場產生單元5之磁芯6存在的高度區域內即直流磁場帶。

本實施形態中，在薄平板鑄造中，鑄造速度為3~5m/分鐘。由於浸漬噴嘴內徑D為100mm左右，此時，噴嘴內平均流速V為1.0m/s~2.0m/s，且通常為1.5m/s左右。由於熔鋼之導電度σ=650000S/m，熔鋼之密度ρ=7200kg/m³ ，因此為了滿足前述式(6)，施加之直流磁場的磁通密度B(T)只要成為0.35T以上即可。另一方面，磁通密度B的上限是成為1.0T左右。亦即，只要滿足下述式(1)即可。又，於磁通密度在下述式(1)之範圍內的條件下，只要從浸漬噴嘴下端到磁芯下端為止的的距離L(m)在0.06m以上，即可滿足前述式(5)。亦即，只要滿足下述式(2)即可。因此，在將熔鋼鑄造為薄平板的情況下的本發明之鑄模內流動控制裝置，是變得滿足以下的關係式。 0.35T≦B≦1.0T…式(1) L≧0.06m…式(2)

接著，針對較佳之浸漬噴嘴的形狀進行說明。 在此，為了調查狹縫4的厚度δ、浸漬噴嘴2內徑D、2孔部(吐出孔3)的吐出孔徑d、及來自吐出孔3及狹縫4之吐出流12的流速之較佳的關係，而進行了水模型實驗並進行探討。側面之吐出孔3的形狀是圓形+狹縫，求出圓形部與狹縫部合計的面積，並將相同截面積之圓當量直徑設為吐出孔徑d。又，在矩形之吐出孔的情況下，也同樣地應對處理即可。在實驗中，是觀察噴嘴吐出孔3、狹縫4周圍的流動狀況，並且進行了各個吐出孔、狹縫前面的流速測定。測定2孔部(吐出孔3)前面的流速Va與噴嘴下端之狹縫4前面的流速Vb。將浸漬噴嘴2之噴嘴內徑部分的水的平均流速設為V。其結果，狹縫厚度δ及2孔部之吐出孔徑d與噴嘴內徑D的關係可以藉由滿足以下的關係式，而穩定形成為平板狀的噴射流且涵蓋鑄模內總寬度來賦與動量的噴嘴吐出流。 D/8≦δ≦D/3…式(3) δ≦d≦2/3×D…式(4)

具體而言，首先，若狹縫厚度δ小於噴嘴內徑D的1/8，來自狹縫部整體的吐出流即無法充分地形成。另一方面，若狹縫厚度δ大於噴嘴內徑D的1/3，反而會使來自狹縫部的流動成為主要，並且會因2孔部的孔徑d而相反地產生吸入，使噴嘴吐出流變得有些不穩定。其次，針對2孔部的吐出孔徑，因為較佳的是平板狀之噴射流的兩端部的流速比狹縫部快，所以較佳的下限值必須比狹縫厚度的下限值更大。這是源自對短邊部之動量、熱供給之目的。另一方面，針對較佳的上限值，已知以下情形：若大於噴嘴內徑D的2/3，會在設置有狹縫的條件下產生吸入流，且噴嘴吐出流不穩定化。於是，依此，藉由滿足上述關係式，可以形成為平板狀噴射流且涵蓋鑄模內總寬度來賦與動量之較佳的噴嘴吐出流。 以d/D=0.4為固定並且使狹縫厚度比δ/D改變，而將Vb/V之關係描繪於圖9。並且，以δ/D=0.25為固定並使吐出孔徑比d/D改變，而將Va/V之關係描繪於圖10。只要Vb/V、Va/V皆在0.8~1.3的範圍內，便可以讓均勻的流動穩定地實現。如從圖9、10可清楚看出地，藉由滿足上述式(3)、式(4)，可以將Vb/V、Va/V皆設成在0.8~1.3的範圍內，因此較理想。

如前述，在本實施形態之鑄模內流動控制裝置中，是以引起對向流的上升流作為對彎液面的熱供給手段來活用。在以強磁場方式制動高速的噴嘴吐出流時，是將對向流沿著浸漬噴嘴側面而形成。此流動是沿著噴嘴側壁而上升，且在鑄模內之熔鋼表面，對向流13是如圖11之(A)所示，成為從浸漬噴嘴2朝向短邊的流動，且在彎液面是放射狀地散布。如前述，在實際的熔鋼之薄平板連續鑄造中，能夠以從噴嘴朝向短邊的流動為對向流，並測定其流速。 另一方面，在鑄模內表面的寬度中央，因為是與沿著浸漬噴嘴左右側面而上升的流動碰撞，所以是相同地如圖11之(A)所示地形成滯點(stagnation point)30。因為滯點30是成為熔鋼溫度降低或進行夾雜物捕捉的起點，因而不佳。 只要可以在鑄模內熔鋼表面形成熔鋼的旋繞流，便有消除滯點30的可能性。然而，如前述，在薄平板鑄造中，並未使用有一般之平板連續鑄造中所使用的鑄模內電磁攪拌。因此，進一步針對在彎液面部形成旋繞流的方法進行了探討。

本發明之發明人們針對用於在150mm以下之鑄片厚度的薄平板鑄造中，在鑄模內熔鋼表面部形成攪拌流16的條件進行了探討。 為此，重要的是，首先將藉由電磁攪拌單元8而形成之交流磁場的集膚深度設得比構成鑄模長邊壁17之銅板的厚度D_Cu 更大。該條件是以下述式(7A)所規定。亦即，重要的是，在導體中的電磁場的集膚深度成為比銅板厚度D_Cu 更大。 D_Cu ＜√(2/(σ_Cu ωμ))…式(7A)

以往，在鑄片厚度T為150mm以下的薄平板鑄造中，為了在鑄模內形成旋繞流，即便賦與電磁攪拌推力，仍然無法於鑄模內熔鋼形成旋繞流。對此，本發明之發明人們首次發現到以下情形：以使設置在對向之2片長邊壁17的每一個的背面的電磁攪拌單元與在鑄模內形成的電磁場不互相干渉的方式，設成讓電磁攪拌單元在熔鋼中形成之電磁力的集膚深度變得比鑄片厚度T更小之形式的頻率，藉此可在熔液面液位中形成旋繞流。此條件是以式(7B)所規定。此式是顯示了電磁力的集膚深度與鑄片厚度T之關係的算式，且電磁力的集膚深度是以導體中之電磁場的集膚深度的1/2來規定。這是如下的緣故：雖然電磁力是成為電流密度×磁通密度，但是因為電流密度、磁場對導體內部的侵入是以√(2/(σωμ))來記述，所以其積之電磁力的集膚深度便會成為1/2×√(2/(σωμ))，並以√(1/(2σωμ))來記述。 √(1/(2σωμ))＜T…式(7B) 在上述式(7A)、式(7B)中為ω=2πf：角速度(rad/sec)，μ：真空之磁導率(N/A² )，D_Cu ：鑄模銅板厚度(mm)，T：鑄片厚度(mm)，f：頻率(Hz)，σ：熔鋼之導電度(S/m)，σ_Cu ：銅板導電度(S/m)。 藉由以如式(7B)所規定之高的頻率來進行電磁攪拌而可首次在鑄片厚度為150mm以下的薄平板鑄造中，於鑄模內形成充分之流速的旋繞流。在以往的鑄模內電磁攪拌中，為了減低鑄模銅板的能量損失，一般的作法是使用低頻率。又，熔鋼之導電度與銅板之導電度，只要使用市售的導電率計(導電度計)來測定即可。

將電磁攪拌頻率對鑄模集膚深度與熔鋼電磁力集膚深度帶來的影響之一例顯示於圖12。當構成鑄模1之長邊壁的銅板的厚度D_Cu 為25mm時，只要將電磁攪拌頻率f設得比20Hz更小，即可以滿足式(7A)。當鑄模內鑄片厚度T為150mm時，只要將電磁攪拌頻率f設得比5Hz更大，即可以滿足式(7B)。 如此，藉由在薄平板鑄造中於鑄模內設置電磁攪拌單元，且進一步將施加於電磁攪拌單元之交流電流的頻率適當化，即便是在鑄片厚度為150mm以下的薄平板鑄造中仍可在熔液面液位附近形成旋繞流。藉此，可以消除滯點30的產生，並防止熔鋼溫度降低或成為夾雜物捕捉之起點的情形。

本發明之發明人們已如上述地，將用於在150mm以下之鑄片厚度的薄平板鑄造中，在彎液面部形成攪拌流的條件弄清楚。並且，製作幾個鑄模銅板材質、厚度不同之鑄模，並且在施加於電磁攪拌單元之交流電流的頻率不同的條件下進行了鑄造。除此之外，還針對所鑄造之鑄片的寬度中央部，從寬度方向中央部調查凝固組織，並測定從鑄片表面朝向內部成長之枝晶的傾角，亦即相對於長邊表面之垂直線的角度，並且使用非專利文獻2所記載之岡野的算式而求出了攪拌流速V_R 。此外，針對與對向流13之流速U的關係進行了調查。對向流13之流速U可以用前述式(6A)來求得。

在圖13(A)顯示了以下結果：使電磁攪拌的線圈電流改變，而分別以No.1到No.8來設定各種條件，並測定在電磁攪拌線圈之厚度方向中心(彎液面下75mm位置)的殼厚3mm之枝晶傾角。可知以下情形：只要是條件No.2、3、4，枝晶傾角即會連帶0°在內而正負變動，相對於此，若為條件No.1、5、6、7、8時，雖然有偏差但至少是朝一個方向傾斜。從枝晶傾角的平均值使用岡野等之算式求出凝固殼前面之攪拌流速V_R 並進行描繪，且將描繪後的結果顯示於圖13(B)。在此實驗中，雖然在式(6A)中設為a=0.1而求出之對向流13之流速U均為0.15m/s，但在條件1、5、6、7、8中，任一條件均是攪拌流速V_R 為與對向流速U同等、或成為其以上。從以上的結果可得知以下情形：針對攪拌流速V_R 與對向流速U的關係，可藉由滿足下述式(8)的關係，而使在彎液面部的旋繞流形成穩定化，並獲得理想的結果。 V_R ≧U=0.1×B√((σDV)/ρ)…式(8)

根據以上的結果，藉由讓對電磁攪拌單元通電之交流電流的頻率f與鑄模銅板之導電度σ_Cu 、長邊的銅板厚度D_Cu 、及鑄片厚度T之間的關係滿足式(7A)、式(7B)，並且滿足攪拌流速V_R 為與對向流速U同等或為其以上之條件、式(8)，而讓在彎液面部的旋繞流形成穩定化。 針對用於在鑄模內之熔鋼表面形成攪拌流的電磁攪拌單元8，只要鑄造方向中的磁芯厚度為100mm以上即較佳。並且，設為讓彎液面部14進入從磁芯上端到下端的範圍內之構成。由於彎液面部14通常是成為距離鑄模上端100mm的位置，因此磁芯的上端只要包含距離鑄模上端100mm位置並且從該位置起在上方即可。針對磁芯的下端位置，是設為不干涉配置於電磁攪拌單元8之下方的直流磁場產生單元5的位置而決定。 實施例

[實施例1] 使用具有圖1所示之鑄模內流動控制裝置的薄平板連續鑄造設備來連續鑄造低碳鋼。鑄模1的尺寸是1200mm寬、150mm厚，且為矩形鑄模形狀。以鑄模內之鑄造速度3m/分鐘來進行鑄造。圖1之(A)是包含鑄模內邊15之水平截面的示意圖，圖1之(B)是縱向截面的示意圖。如圖2所示，浸漬噴嘴2在浸漬噴嘴2之鑄模寬度方向11兩側面具有吐出孔3，並且具有將浸漬噴嘴2之底部與2個吐出孔3之底部連接且開口於外部的狹縫4(狹縫厚度δ)。噴嘴側面之吐出孔3的形狀是圓形+狹縫，並將和圓形部與狹縫部合計的面積相同截面積的圓當量直徑設為吐出孔徑d。在此是改變噴嘴形狀並進行鑄造。

如圖1所示，設置有直流磁場產生單元5。直流磁場產生單元5的磁芯6是以距離鑄模內熔液面液位(彎液面部14)300mm下方為高度方向中心而配置。藉此，可以在鑄模寬度方向11上施加具有均勻之磁通密度分布的直流磁場23，且為朝向鑄片之厚度方向的直流磁場23。在鑄模內之熔融金屬通過空間的直流磁場帶7可以施加最大0.8T的直流磁場23。直流磁場產生單元5之磁芯6的存在的高度區域即成為直流磁場帶7。因為此直流磁場產生單元5之磁芯6厚度為200mm，因此在鑄造方向上涵蓋距離熔液面液位(彎液面部14)200~400mm的範圍內可以將磁通密度幾乎相同的直流磁場23施加最大0.8T。再者，鑄模內熔液面液位一般是位於距離鑄模銅板上端100mm左右下方。

針對將熔鋼供給至鑄模內的浸漬噴嘴2的位置(浸漬噴嘴2之下端與磁芯6下端的距離L)，依條件改變並對結果進行比較。在浸漬噴嘴2的下端成為比磁芯6下端更下方的情況下，是將L之值顯示為負值。 因為鑄造條件是將浸漬噴嘴內徑D(直管部之朝向浸漬噴嘴的垂直方向的內徑)設為100mm，所以噴嘴內平均流速V是成為1.16m/s。在條件的選定以及結果的評價時，是設為熔鋼之導電度σ=650000S/m，且熔鋼的密度ρ=7200kg/m³ 。由於是薄平板鑄造且並未進行對浸漬噴嘴內之Ar氣體吹入，因此在式(6A)中使用了設為a=0.1之式(6)。

針對鑄片之夾雜物個數，是以鑄片表面的缺陷指數與鑄片內部之夾雜物指數2種來進行評價。 針對鑄片表面的缺陷指數，分別從鑄片的上表面、下表面切出了總寬度×鑄造方向長度200mm的試樣。然後，將總寬度×長度200mm的表面內之夾雜物從表面起每次1mm地磨削至厚度20mm為止。然後，調查100μm以上的夾雜物個數，並以將其個數總和指數化後之值作為缺陷指數。將在使用未設置狹縫之2孔噴嘴且未施加電磁力的條件下進行鑄造時之比較例(比較例No.8)的條件設為10，並以其比來顯示，而將缺陷指數6以下設為必要條件，缺陷指數5以下為良好，並將超過6設為不良。 針對鑄片內部的夾雜物指數，是連帶著上表面側1/4厚部的寬度中央而從左右1/4寬度部、1/2寬度部切出試樣，並以殘渣提取法來調查夾雜物個數。將在使用未設置狹縫之2孔噴嘴且未施加電磁力的條件(比較例No.8)下進行鑄造的條件設為10，並以其比來顯示，而將夾雜物指數6以下設為必要條件，夾雜物指數5以下為良好，並將超過6設為不良。 又，針對鑄造中之熔液面液位的變動或原料金屬結皮等之熔液面狀態也一併進行調查。

將結果顯示於表1。對超出本發明之鑄模內流動控制裝置所規定的範圍之數值(浸漬噴嘴條件、磁通密度B、噴嘴下磁芯距離L)附加底線。又，在超出本發明之鑄模內流動控制方法所規定之式(5)的情況下，是對「必要磁芯距離L_C 」之數值附加底線，於超出式(6)的情況下，是對「對向流速U」之數值附加底線。

[表1]

只要是滿足本發明之條件的實驗例皆顯示了良好的結果。雖然發明例No.4、5之狹縫厚度δ超出本發明的理想範圍，且發明例No.6、7是吐出孔徑超出本發明理想範圍，而皆為鑄造性變得稍微不穩定，但仍然可以發揮本發明的效果。

比較例No.8是作為用於說明本發明之效果之基準的例子，如上述，由於是使用未設置狹縫之2孔噴嘴且未施加電磁力的條件，因此熔液面變動很大。比較例9除了與比較例8相同地使用了未設置狹縫之2孔噴嘴以外，是作為磁通密度B、噴嘴下磁芯距離L皆滿足本發明所規定之要件的例子，但熔液面不穩定而未能獲得所期望的評價。 比較例10、比較例11、比較例12都是磁通密度於式(1)中已超出下限。因此，比較例10、11，是關於從浸漬噴嘴下端到磁芯下端為止之距離(噴嘴下磁芯距離)L的要件雖然滿足了式(2)，但卻未滿足流動控制方法的要件之式(5)的例子。比較例No.12之噴嘴下磁芯距離在式(2)、式(5)之任一式中皆未能確保。其結果，比較例10~12皆成為噴嘴吐出流的制動不充分的結果，並且對向流速U也不充分。 在比較例No.15中，是浸漬噴嘴之下端位置已超出磁芯上端之上方的條件。比較例No.16是浸漬噴嘴之下端位置已超出磁芯下端之下方的條件。在這些條件中，因為吐出孔及狹縫並未存在於磁芯所存在的高度區域即直流磁場帶，所以皆未能發揮本發明的效果。

[實施例2] 除了在前述實施例1所採用的條件以外，還藉由在鑄片厚度T=150mm的鑄模內彎液面部位配置電磁攪拌單元8，並於鑄模內熔鋼形成旋繞流，而在彎液面部形成攪拌流16，並確認效果。因此，鑄模銅板材質、鑄模銅板厚度D_Cu 是設為表2所示的條件，且在使對電磁攪拌單元通電之交流磁場的頻率f如表2地改變的條件下通電並進行鑄造。以式(7A)的右邊為「鑄模集膚深度」，以式(7B)的左邊為「熔鋼電磁力集膚深度」並顯示於表2。 浸漬噴嘴2、及直流磁場產生單元5的條件是採用表1之發明例13的條件。設成浸漬噴嘴內徑D=100mm、狹縫厚度δ=23mm、2孔噴嘴之吐出孔徑d=65mm、直流磁場產生單元所形成之磁通密度B=0.4T。形成為將a=0.1代入式(6A)所算出之對向流速U=0.12m/s。

採取以上述條件所鑄造出之鑄片的C截面凝固組織，測定在寬度中央部之殼厚3mm的枝晶傾角，並使用岡野等的算式從該傾角推定出攪拌流速V_R 。將其結果顯示在表2。 針對鑄片表面的缺陷指數，分別從鑄片的上表面、下表面切出總寬度×鑄造方向長度200mm之試樣，且將總寬度×長度200mm的表面內之夾雜物從表面起每次1mm地磨削至厚度20mm為止，並對100μm以上的夾雜物個數進行調查，而以將其個數總和指數化之值作為缺陷指數。將在使用2孔噴嘴且未施加電磁力的條件下進行鑄造的條件(表1的比較例No.8)設為10，並以其比來顯示，夾雜物指數5以下為良好，並將其以上設為不良。 針對鑄片內部的夾雜物指數，是連帶著上表面側1/4厚部的寬度中央而從左右1/4寬度部、1/2寬度部切出試樣，並以殘渣提取法來調查夾雜物個數。將在使用2孔噴嘴且未施加電磁力的條件下鑄造的條件(表1的比較例No.8)設為10，並以其比來顯示，夾雜物指數5以下為良好，並將其以上設為不良。又，針對鑄造中之熔液面液位的變動或流動狀態也一併進行調查。 表2之發明例No.A0是未進行鑄模內電磁攪拌的條件，並對應於表1之發明例No.13。

[表2]

其結果，在已進行鑄模內電磁攪拌之發明例No.A1~A5中，皆可以獲得良好的結果。其中尤以發明例No.A2，可以藉由設為如下的頻率f：鑄模集膚深度(式(7A)右邊)設得比鑄模銅板厚度D_Cu 更大，且熔鋼電磁力集膚深度(式(7B)左邊)設得比鑄片厚度T=0.15m更小，並進一步將攪拌流速V_R 設得比對向流速U更大，而在熔液面液位上有效率地形成旋繞流，且缺陷指數、夾雜物指數皆獲得最良好的結果。

如以上所述，藉由在薄平板鑄造中，也將浸漬噴嘴吐出流設成制動效率最高的噴嘴吐出流，而形成可進行噴嘴吐出流的制動，並使噴嘴吐出流的均勻分散化與對彎液面的熱供給變得可能。此外，可以藉由在彎液面附近賦與旋繞流，而在不會有在寬度中央部的停滯的情形下賦與旋繞流。其結果，可進行表面、內部品質皆優異之鑄片的鑄造。亦即，可以在高生產量的條件下穩定地控制鑄模內流動，而可飛躍性地改善薄平板鑄造處理的生產性。 產業上之可利用性

根據本發明，可以進行表面、內部品質皆優異之鑄片的鑄造。

1‧‧‧鑄模 2、202、302‧‧‧浸漬噴嘴 3‧‧‧噴嘴吐出孔 4‧‧‧狹縫 5‧‧‧直流磁場產生單元 6‧‧‧磁芯 7‧‧‧直流磁場帶 8‧‧‧電磁攪拌單元 11‧‧‧鑄模寬度方向 12‧‧‧噴嘴吐出流 13‧‧‧對向流 14‧‧‧彎液面部 15‧‧‧鑄模內邊 16‧‧‧攪拌流 17‧‧‧長邊壁 21‧‧‧導電體 22‧‧‧耐火物 23‧‧‧直流磁場 24‧‧‧熔鋼流 25‧‧‧感應電動勢 26‧‧‧感應電流 27‧‧‧制動力 28‧‧‧返回路徑 29‧‧‧塞流 B‧‧‧磁通密度 D‧‧‧噴嘴內徑 E‧‧‧運動能量 F‧‧‧制動力 L‧‧‧浸漬噴嘴之下端到磁芯之下端的距離 U‧‧‧對向流的流速 V‧‧‧噴嘴內平均流速 δ‧‧‧狹縫厚度

圖1是顯示具有本發明之一個實施形態之鑄模內流動控制裝置的薄平板連續鑄造設備的圖，(A)是平面示意圖，(B)是正面示意圖。 圖2是顯示浸漬噴嘴之一例的圖，(A)是A-A箭頭視角的正面截面圖，(B)是B-B箭頭視角的側面截面圖，(C)是C-C箭頭視角的平面截面圖。 圖3是顯示在磁場中流動之導電性流體中的感應電流之生成狀況的圖，(A1)(A2)是顯示導體內的流動，(B1)(B2)是顯示絕緣體內的流動之情況，(A1)(B1)是正面截面圖，(A2)(B2)是平面截面圖。 圖4是顯示在磁場中生成於浸漬噴嘴吐出流之感應電流的狀況的圖，(A)是在側面具有吐出孔的情況，(B)是在底部具有吐出孔的情況，(C)是具有側面的吐出孔與底部的狹縫之雙方的情況。 圖5是顯示在使用了導電性熔融金屬的鑄造試驗中，有無浸漬噴嘴的狹縫、有無直流磁場、及短邊流量比的關係的圖。 圖6是顯示直流磁場的磁通密度、噴嘴內流速、及必要磁芯距離的關係的圖。 圖7是是顯示來自具有狹縫的浸漬噴嘴的吐出流與對向流的關係的截面示意圖。 圖8是顯示在使用了導電性熔融金屬的鑄造試驗中，直流磁場的磁通密度、噴嘴內流速、有無Ar氣體吹入、及對向流速的關係的圖。 圖9是顯示狹縫厚度比(δ/D)與噴嘴流速比(Vb/V)的關係的圖。 圖10是顯示吐出孔徑比(d/D)與噴嘴流速比(Va/V)的關係的圖。 圖11是針對鑄模內電磁攪拌進行說明的圖，(A)是未進行鑄模內電磁攪拌時的鑄模內熔鋼表面，(B)是進行鑄模內電磁攪拌時的鑄模內熔鋼表面，(C)是(B)的正面截面圖。 圖12是顯示電磁攪拌頻率對鑄模集膚深度、與熔鋼電磁力集膚深度所帶來的影響的圖。 圖13是以電磁攪拌條件為橫軸來顯示對鑄模內攪拌流速所帶來的影響的圖，且為：(A)是縱軸為鑄片的枝晶傾角，(B)是縱軸為從枝晶傾角平均值所求出的攪拌流速。

1‧‧‧鑄模

2‧‧‧浸漬噴嘴

3‧‧‧噴嘴吐出孔

4‧‧‧狹縫

5‧‧‧直流磁場產生單元

6‧‧‧磁芯

7‧‧‧直流磁場帶

11‧‧‧鑄模寬度方向

12‧‧‧噴嘴吐出流

13‧‧‧對向流

14‧‧‧彎液面部

15‧‧‧鑄模內邊

23‧‧‧直流磁場

29‧‧‧塞流

L‧‧‧浸漬噴嘴之下端到磁芯之下端的距離

Claims (9)

1. 一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制裝置，是使用在彎液面部的短邊厚度為150mm以下，且鑄造寬度為2m以下的鋼之薄平板鑄造上，前述鑄模內流動控制裝置的特徵在於： 具備： 直流磁場產生單元，具有在鑄模寬度方向的總寬度中，賦與朝向鑄模厚度方向之直流磁場的磁芯；及 浸漬噴嘴，具有形成於前述鑄模寬度方向的兩側面的吐出孔、及在底部形成為與這些吐出孔之底部連接並開口於外部的狹縫， 前述吐出孔及前述狹縫是存在於前述直流磁場產生單元之前述磁芯存在的高度區域即直流磁場帶， 且前述直流磁場帶的磁通密度B(T)、及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(1)及式(2)， 0.35T≦B≦1.0T…式(1) L≧0.06m…式(2)。
2. 如請求項1之鑄模內流動控制裝置，其中和開口於前述浸漬噴嘴之側面的部分之合計截面積相同截面積的圓當量直徑即前述吐出孔的吐出孔徑d(mm)、前述狹縫的狹縫厚度δ(mm)、及前述浸漬噴嘴的內徑D(mm)滿足下述式(3)及式(4)， D/8≦δ≦D/3…式(3) δ≦d≦2/3×D…式(4)。
3. 如請求項1或2之鑄模內流動控制裝置，其中前述吐出孔是形成為吐出流相對於前述浸漬噴嘴的軸方向成為垂直方向。
4. 如請求項1至3中任一項之鑄模內流動控制裝置，其更具有可以對鑄模內之熔鋼表面賦與旋繞流的電磁攪拌單元。
5. 如請求項4之鑄模內流動控制裝置，其是將構成前述鑄模之長邊壁的銅板的厚度D_Cu (mm)、鑄片的厚度T(mm)、前述電磁攪拌單元的頻率f(Hz)、前述銅板之導電度σ_Cu (S/m)調整成滿足下述式(7A)、式(7B)， D_Cu ＜√(2/(σ_Cu ωμ))…式(7A) √(1/(2σωμ))＜T…式(7B) 其中，ω=2πf：角速度(rad/sec)，μ=4π×10^-7 ：真空之磁導率(N/A² )，σ：熔鋼之導電度(S/m)。
6. 一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，其特徵在於： 使用請求項1至3中任一項之鑄模內流動控制裝置， 前述薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法是：相對於浸漬噴嘴內平均流速V(m/s)而施加之直流磁場的磁通密度B(T)及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(5)及式(6)， L≧L_C =(ρV)/(2σB² )…式(5) 0.1×B√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6) 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。
7. 一種鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，其特徵在於： 使用請求項4或5之鑄模內流動控制裝置， 前述薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法是：相對於浸漬噴嘴內平均流速V(m/s)而施加之直流磁場的磁通密度B(T)及前述浸漬噴嘴之下端到前述磁芯之下端為止的距離L(m)滿足下述式(5)、式(6)， L≧L_C =(ρV)/(2σB² )…式(5) 0.1×B√((σDV)/ρ)≧0.1(m/s)…式(6) 其中，D：浸漬噴嘴內徑(m)，ρ：熔融金屬之密度(kg/m³ )，σ：熔融金屬之導電度(S/m)。
8. 如請求項7之鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，其是將鑄模長邊的銅板厚度D_Cu (mm)、鑄片厚度T(mm)、前述電磁攪拌單元的頻率f(Hz)、銅板導電度σ_Cu (S/m)調整成滿足下述式(7A)、式(7B)， D_Cu ＜√(2/(σ_Cu ωμ))…式(7A) √(1/(2σωμ))＜T…式(7B) 其中，ω=2πf：角速度(rad/sec)，μ=4π×10^-7 ：真空之磁導率(N/A² )，σ：熔鋼之導電度(S/m)。
9. 如請求項8之鋼之薄平板鑄造中的鑄模內流動控制方法，其中鑄模內熔鋼表面的熔鋼攪拌流速V_R (m/s)滿足下述式(8)， V_R ≧0.1×B√((σDV)/ρ)…式(8) 其中，熔鋼攪拌流速V_R (m/s)是依據鑄片截面的枝晶傾角來決定。

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