JP3237177B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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JP3237177B2
JP3237177B2 JP07858992A JP7858992A JP3237177B2 JP 3237177 B2 JP3237177 B2 JP 3237177B2 JP 07858992 A JP07858992 A JP 07858992A JP 7858992 A JP7858992 A JP 7858992A JP 3237177 B2 JP3237177 B2 JP 3237177B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続的に溶融金属を凝
固させる連続鋳造法において、鋳片中心部にみられる微
量元素の偏析を防止し、均質な製品を得るために、鋳片
内に残留する溶鋼の流動を制御する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、連続鋳造法により得られる鋳片
は、S、P、Mn 等の微量元素を含み、これらの元素
は、鋳片中心部に濃化し、中心偏析と呼ばれる領域を形
成し、製品の品質を低下させる大きな原因となってい
る。この偏析現象は、凝固末期における鋳片内の残溶鋼
が、鋳片の凝固収縮やバルジング(溶鋼静圧によりロー
ル間のシェルが膨張する現象)により流動することによ
って生じるとされている。
【0003】したがって、この現象を防止するために
は、ロール間のバルジングを小さくし、さらに、凝固収
縮に応じた量だけ鋳片を圧下すれば良く、この技術に関
し、多くの公知文献、例えば特開昭62−28056号
公報、特開昭53−102225号公報等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この未
凝固部分を圧下するのは、次の理由により極めて困難な
ことである。すなわち、図1に示すように従来のスラブ
型の連続鋳造機においては、通常二孔ノズルと呼ばれる
浸漬ノズル11より水冷鋳型12内へ溶融金属13を吐
出するため、大きな循環下降流14が凝固シェル15内
に形成される。この下降流により、スラブ内の均一な冷
却が不可能となり、図2に示すような先端(クレータエ
ンド)がフィシュテール状で断面がヘアピン状の未凝固
領域を形成することになる。
【0005】図2には、この未凝固領域をスラブ断面図
と同時に示すが、この断面図より明らかなように、未凝
固部が均一に存在しないため、均等な圧下が不可能とな
る。この不均一未凝固域形成の原因は、溶融金属の流
動、とくに鋳型の両短辺に沿う下降流に起因している。
【課題を解決するための手段】
【0006】上記の課題を解決するには、図2に示すよ
うな形状の不均一な未凝固領域の形成をコントロールし
てこれを均一にすればよい。そして浸漬ノズルからの吐
出流のうちの下降流を制御することができれば、未凝固
領域の形状コントロールが可能となる。
【0007】本発明はこの下降流制御手段として、電磁
力を用いることを特徴とする。電磁力印加の手段として
は、直流磁場による電磁ブレーキと、交流による移動磁
界を利用するものである。
【0008】
【作 用】次に本発明の作用について説明する。図3に
したがって、直流磁場を利用する場合を説明する。浸漬
ノズル1より供給された溶鋼2は、鋳型の短辺に向かう
吐出流3となるが、この部分に印加した静磁場4との相
互作用によりうず電流5を誘起し、ここに示すような電
流ループを形成する。この誘起された電流と印加磁場と
の相互作用により、吐出流と反対向きにローレンツ力6
が作用し、溶鋼流動に制動力を与えることになる。
【0009】その結果、図4に示すように、スラブ内を
下降する溶鋼の流れを幅方向および厚み方向において、
中心部で最も早くなるような流度分布を持つ流れに制御
することが可能になる。そして、凝固シェルはこの溶鋼
の流れに支配されて成長する。つまり、浸漬ノズルから
高い温度の溶鋼が供給され、流れの主流では溶鋼の持つ
熱量が多く、流れの少ない部分に比較して冷却されにく
い。その結果、流れの主流近傍の凝固シェル厚は、他の
領域に比較して薄くなる。従来の二孔ノズルを用いた一
般的なスラブ型連鋳機では、図2に示したように、浸漬
ノズルからの流れの主流は、短辺に沿った下降流になる
ため、図2の断面図に示したような未凝固領域が形成さ
れる。これに対して、図4に示すように流れの主流がス
ラブの中心部を下降する流れとなるように流動制御を行
えば、スラブ中央部の凝固シェルの厚みを薄くすること
が可能になる。なお、このような凝固シェル厚みの制御
は、鋳造条件ごとに、磁場の形式、磁場強度および磁場
印加の領域が凝固シェル厚みの及ぼす影響を予め調べて
おくことによって、生産現場で容易に実施できる。
【0010】また、図5には、交流による移動磁界の利
用例を示すが、移動磁界の方向に電磁力が働き、流動に
対し駆動と制動とを選択できる。図5に示すような方向
に移動磁界を与えると、図4に示すのと同様な未凝固領
域を形成させることが可能となる。以下に、クレーター
エンドの形状制御の態様について図8ないし図12を参
照してさらに説明する。
【0011】スラブ型連鋳機では、溶鋼の流動パターン
は図8に示すような流れとなる。ノズルからの吐出流
は、短辺側に下降流を形成し、中心部では上昇流を形成
している。この流動パターンにしたがって未凝固領域が
形成される。したがって、溶鋼の流量パターンを変化さ
せることによりクレータエンドの形状制御が可能とな
る。
【0012】制御方法その1: 電磁ブレーキによるノ
ズルからの溶鋼吐出流の制御 図9に示すように、一般的な電磁ブレーキによってノズ
ルからの吐出溶鋼流にブレーキング力を作動させて流動
パターンを制御し、クレータエンドの形状を下に凸とな
るようにすることができる。
【0013】制御方法その2: 電磁攪拌による流れの
均一化 図10に示すように、一般的な電磁攪拌を行なうと、短
辺下降流が均一化され、それにしたがいクレータエンド
の形状も均一化される。
【0014】 制御方法その3:移動磁場によるノズルからの溶鋼吐出
流の制御 図11、12に示すように、移動磁場を利用することに
より積極的に中心下降流を生起させる。この方法がもっ
とも流動制御の柔軟性に優れている。以上の流動制御に
よりクレーターエンド形状を制御して圧下を行う本発明
方法が容易に実施できる。即ち、図2の断面図に示した
形状の未凝固領域では、中心部に形成された凝固シェル
が未凝固部の圧下の妨げとなるのに対して、図4のb)の
断面図に示すような未凝固領域を持つ鋳片では、圧下が
円滑に行えるので、凝固収縮量に応じた圧下が可能にな
る。以下、凝固収縮に応じた圧下について補足的に説明
する。凝固末期における未凝固域の残溶鋼が鋳片の凝固
収縮やロール間でのバルジングにより流動するために偏
析が起きることは先に述べたとおりである。例えば、特
開昭53-102225号公報に開示されているように、モール
ドから下流側にいくに従って漸次鋳片が薄くなるように
ロールギャップを狭めて圧下する方法によれば、その圧
下量が凝固収縮量に対応するかぎり、未凝固領域内にあ
る残溶鋼の流動を防止し、偏析を抑制することができ
る。この技術は、正方形に近い断面形状を持つブルーム
型の連鋳機で採用されてきたものである。ブルームで
は、スラブの連続鋳造でみられるようなフィッシュテー
ル形のクレーターエンドにならないので、圧下は円滑に
行える。しかし、スラブでは、通常はフィッシュテール
形のクレータエンドになるので、本発明方法によるクレ
ータエンドの形状制御が必要になるのである。
【0015】
【実施例】図6に示す装置において、表1の条件で連続
鋳造を行った実施例の結果を図7に示す。図6は、長辺
1m、短L2mの横断面をもつ鋳型に溶鋼を流量Q ton
/minで連続的に鋳造する場合に、溶鋼に電磁石を印加
しない鋳型(a)、静磁場を印加する鋳型(b),移動
磁場を印加する鋳型(c)を用いて、凝固後の鋳片の中
心部(両短辺から等しい距離にある帯域で図7内の右上
の図に示される)においてCの偏析量を測定した。
【0016】なお、図6の(b)、(c)におけるa,
bはそれぞれ磁界発生用の磁石の有効(断)面積であ
り、x,yは、それぞれ磁石の中心が浸漬ノズルの中心
線および鋳型の上面から離れている距離を表す。また静
磁場における最大磁束密度は0.35テスラ、移動磁界
における最大磁束密度は0.17テスラであった。これ
らの条件は表1に示すとおりである。ここでは、スラブ
断面平均の温度が凝固開始温度になる位置からスラブ断
面平均の温度が凝固完了温度になる位置までの間で、圧
下ロールにより、二段階に圧下を加えた。圧下量の設定
値は、前段2.5mm、後段2.0mmとした。
【0017】
【表1】
【0018】図7の結果から明らかなように、直流磁場
あるいは交流磁場により流動制御を行い、未凝固領域の
形状を改善することにより、圧下を容易に行うことがで
き、中心偏析を大幅に改善することが可能であった。ち
なみに、ケース(a)では、許容圧下量は3.5mmで
あったが、ケース(b),(c)ではいずれも圧下量
4.5mmとすることができた。ケース(a)では、図
2に示すようにスラブ中心における凝固シェルが圧下の
妨げとなり、3.5mmの圧下しか行えなかったのに対
し、ケース(b),(c)では、圧下の妨げはなく、共
に4.5mmの圧下が可能になったのである。これが、
流動制御によりスラブ中心部の凝固シェル厚みを薄くな
るように制御したことの効果である。また中心部のC量
の偏析度が約1.4から1以下に低減したことが観察さ
れた。ここで偏析度は数1の式によって表される。
【0019】
【数1】(局所濃度−平均濃度)/平均濃度
【0020】
【発明の効果】上記したように、溶融金属を連続鋳造す
るに際し、電磁力により未凝固領域の形状を制御し、未
凝固領域の均一な圧下を可能とすることにより、中心部
に偏析のほとんどない良質で均質な鋳片を得ることが可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の連続鋳造機における溶鋼の流れを示す概
念図である。
【図2】従来の連続鋳造機における未凝固領域の形状を
示す図である。
【図3】静磁場と溶鋼金属との相互作用を示す図であ
る。
【図4】電磁力によって制御された溶融金属の流動と未
凝固領域の形状を示す図である。
【図5】交流による移動磁界を使用する溶融金属の流動
コントロールの状況を示す図である。
【図6】本発明の方法および比較例の方法に使用する装
置を示す図である。
【図7】鋳造されたビレットにおける厚み方向の位置と
炭素の偏析度との関係を示すグラフである。
【図8】スラブの連続鋳造装置における溶鋼の流動パタ
ーンを示す図である。
【図9】電磁ブレーキによるノズルからの溶鋼吐出流の
制御の態様を示す図である。
【図10】電磁攪拌による流れの均一化の態様を示す図
である。
【図11】1個の移動磁場によるノズルからの溶鋼吐出
流の制御の態様を示す図である。
【図12】複数個の移動磁場によるノズルからの溶鋼吐
出流の制御の態様を示す図である。
【符号の説明】
1 浸漬ノズル 2 溶融金属 3 吐出流 4 静磁場 5 うず電流 6 ローレンツ力
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−4943(JP,A) 特開 昭62−203648(JP,A) 特開 昭62−72458(JP,A) 特開 平3−243260(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/115 B22D 11/128 350 B22D 11/16 B22D 11/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳片を連続的に引き抜く溶融金属の連続
    鋳造方法において、鋳型内に連続的に供給される溶融金
    属の流動を電磁力により制御することにより、鋳片内の
    凝固ラインの形状をスラブ中央部のシェルの厚みを薄く
    するようにコントロールしつつ、未凝固鋳片を連続的に
    圧下して中心偏析を防止することを特徴とする連続鋳造
    方法。
JP07858992A 1992-02-28 1992-02-28 連続鋳造方法 Expired - Lifetime JP3237177B2 (ja)

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