JP2005305536A - 溶融金属の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一定周期で振動される1対の長辺と1対の短辺からなる水冷鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、水冷鋳型の周囲に設けた電磁コイルによって発生した交流磁場により溶融金属を鋳型壁から引き離す方向に電磁力を作用させつつ凝固させ、下方に連続的に引き抜いて溶融金属を連続鋳造するに際し、溶融金属を鋳型壁から引き離す方向に作用する電磁力の鋳片引抜方向の分布の基となる磁場勾配を制御することにより、攪拌流の攪拌領域及び攪拌流速を所定の範囲に設定すること。
【選択図】 図1
Description
また、(特許文献2)には、電磁コイルにより鋳型内の溶融金属に電磁力を付与する際、交流磁場の付与により電磁力を間欠的に印加し、凝固シェルと鋳型壁の間へのパウダーの流れ込みを一層推進し、さらに、表面性状の改善を図る方法が記載されている。
更に、(特許文献3)には、連続鋳造鋳型壁を取り囲むように設置されたソレノイド状電磁コイルに交流電流を通電し、鋳型内の凝固しつつある溶融金属に、誘導電流と誘導磁場の方向から決まる鋳型壁から溶融金属側に引き離す方向に作用する電磁力を印加しながら、溶融金属を凸状に盛り上げて連続鋳造するに際し、通電する交流電流の振幅または波形を波形発生装置により周期的に変化させることによって、初期の凝固を安定させ、鋳片表面性状を改善する方法が開示されている。
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決することを課題とし、交流磁場による電磁力だけで効果的な鋳型内溶融金属の攪拌が可能で、充分な深さまでの鋳片表面性状を改善することができる連続鋳造方法を提供するものである。
また、上記の鋳造方法においては、鋳型内における所定部位の溶融金属の攪拌は、下記の式(1)(2)(3)を同時に満足させることにより行うことが好ましい。
0.5≦Zbmax/Tm≦2 (1)
但し、Zbmax :電磁力無印加時の溶融金属湯面と鋳型内磁束密度鉛直方向成分の
最大値位置の距離
Tm :鋳造厚みの1/2
0.25≦B1′2/L1≦2 (2)
但し、B1′ :磁束密度の鉛直方向成分を湯面から鋳型空間内の最大の磁束密度を取
る位置まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁束密
度の鉛直成分で無次元化した値
L1 :Zbmax/Tm(無次元値)
0.1≦B2′2/L2 (3)
但し、B2′ :磁束密度の鉛直方向成分を鋳型空間内の最大の磁束密度をとる位置か
ら鋳型下端まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁
束密度の鉛直成分で無次元化した値
L2 :鋳型内の磁束密度の鉛直成分の最大値位置と鋳型下端間の距離を
Tmで除した無次元値
以上の式を満足することで、最適な溶融金属の攪拌流が得られる。
本発明者らは、軟接触鋳造の際に発生する次のような現象を効果的に利用することを見出した。すなわち、図1は、鋼の如き溶融金属の連続鋳造方式の一般的な態様を示すもので、一定周期で振動される1対の長辺と1対の短辺からなる水冷鋳型2内に浸漬ノズル1を介して溶融金属を注入して凝固させ、下方に連続的に引き抜いて溶融金属を連続鋳造するものである。浸漬ノズル1を介して鋳型2内に注入された溶融金属3に、鋳型2を包囲するように配置したソレノイド型電磁コイル4に交流を通電することで交流磁場を付与することで、鋳型内の溶融金属3に対し溶融金属を鋳型壁から引き離す方向に電磁力5を作用させ、溶融金属を凸状に盛り上げメニスカス形状を変化させる。一方、前記の交流磁場により、鋳型内の溶融金属には、コイル4の垂直中心位置付近に存在する磁束密度の最大位置Zbmaxよりも上方では、鋳型壁に沿って下降する方向の攪拌流6が、コイル4の垂直中心位置付近に存在する磁束密度の最大位置Zbmaxよりも下方では、鋳型壁に沿って上昇する方向の攪拌流7が誘起される。なお、8はメニスカス部に供給される潤滑用のパウダー、9は下方に引き抜かれる鋳片であり、10は凝固シェルである。
0.5≦Zbmax/Tm≦2 (1)
但し、Zbmax :電磁力無印加時の溶融金属湯面と鋳型内磁束密度鉛直方向成分の
最大値位置の距離
Tm :鋳造厚みの1/2
なお、上下限値は最も安定した渦と考えられる断面が円に近くなる1を基準にそこからの渦の変形度合いを示すもので、この上下限値が安定な渦の条件となる。この範囲を外れると、湯面の乱れが発生し、安定な鋳片品質が得られない。
図2(a)に横軸に電磁力の強さB2、縦軸に溶融金属の深さ方向の距離zをとった場合の電磁力の推移とその磁場勾配を模式的に示した。垂直中心位置付近に存在する磁束密度の最大位置Zbmaxより上方の溶融金属攪拌領域では上記の如く、下向きの攪拌流6が生じているが、このときの磁場勾配11は、下記の(2)式によって制御される。
0.25≦B1′2/L1≦2 (2)
但し、B1′ :磁束密度の鉛直方向成分を湯面から鋳型空間内の最大の磁束密度を取
る位置まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁束密
度の鉛直成分で無次元化した値
L1 :Zbmax/Tm(無次元値)
この磁場勾配11は、パウダーの挙動などを考慮して適正な流速を維持するべく決められるが、これは従来から実施されてきたものである。しかし、垂直中心位置付近に存在する磁束密度の最大位置Zbmaxから下方の磁場勾配12は、従来では全く考慮されてはいなかったもので、適当に設定されており、そこには攪拌流7を制御しようとする意図は見られなかった。この攪拌領域における制御は、従来では別途設けた電磁攪拌設備に依存することが主流であった。
このために、図2(b)に示すような傾斜を緩やかにした磁場勾配13を採用することにより、所定の攪拌流を生成する。この攪拌流は、電磁力の最大値と勾配によって支配されるが、電磁力の最大値は、軟接触状態を生じる湯面形状の安定性から上限がある。そこで、本発明では、図2(a)(b)の如く、電磁力の強さは同じであっても、磁場勾配を制御することにより、攪拌領域と攪拌流速を所望の範囲とすることを狙いとする。
0.1≦B2′2/L2 (3)
但し、B2′ :磁束密度の鉛直方向成分を鋳型空間内の最大の磁束密度をとる位置か
ら鋳型下端まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁
束密度の鉛直成分で無次元化した値
L2 :鋳型内の磁束密度の鉛直成分の最大値位置と鋳型下端間の距離を
Tmで除した無次元値
鋳片表面の状態は、いずれもオッシレーションマークの無い平滑面であったが、鋳片表層20mmの深さまでの鋳片を観察して評価した100μm以上の径の介在物個数は、B2′2/L2が0.1以上で水平旋回電磁攪拌の鋳片表層10mmまでの品質と同等以上となった。
3 溶融金属 4 ソレノイド式電磁コイル
5 電磁力 6、7 攪拌流
8 パウダー 9 鋳片
10 凝固シェル 11〜13 磁場勾配
Claims (2)
- 一定周期で振動される1対の長辺と1対の短辺からなる水冷鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、水冷鋳型の周囲に設けた電磁コイルによって発生した交流磁場により溶融金属を鋳型壁から引き離す方向に電磁力を作用させつつ凝固させ、下方に連続的に引き抜いて溶融金属を連続鋳造するに際し、溶融金属を鋳型壁から引き離す方向に作用する電磁力の鋳片引抜方向の分布の基となる磁場勾配を制御することにより、攪拌流の攪拌領域及び攪拌流速を所定の範囲に設定することを特徴とする、溶融金属の連続鋳造方法。
- 鋳型内における所定部位の溶融金属の攪拌は、下記の式(1)(2)(3)を同時に満足させることにより行うことを特徴とする、請求項1記載の溶融金属の連続鋳造方法。
0.5≦Zbmax/Tm≦2 (1)
但し、Zbmax :電磁力無印加時の溶融金属湯面と鋳型内磁束密度鉛直方向成分の
最大値位置の距離
Tm :鋳造厚みの1/2
0.25≦B1′2/L1≦2 (2)
但し、B1′ :磁束密度の鉛直方向成分を湯面から鋳型空間内の最大の磁束密度を取
る位置まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁束密
度の鉛直成分で無次元化した値
L1 :Zbmax/Tm(無次元値)
0.1≦B2′2/L2 (3)
但し、B2′ :磁束密度の鉛直方向成分を鋳型空間内の最大の磁束密度をとる位置か
ら鋳型下端まで2乗して積分し平方根をとり、鋳造空間内の最大の磁
束密度の鉛直成分で無次元化した値
L2 :鋳型内の磁束密度の鉛直成分の最大値位置と鋳型下端間の距離を
Tmで除した無次元値
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JP2009066620A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Nippon Steel Corp | 鋼の連続鋳造方法 |
CN110243923A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-17 | 中国石油大学(华东) | 基于交流电磁场的腐蚀缺陷可视化成像及评估方法 |
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