JP3520841B2 - 金属の連続鋳造方法 - Google Patents
金属の連続鋳造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面欠陥の少ない
金属鋳片の連続鋳造方法に関する。
金属鋳片の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造において、溶融金属（溶湯）を
鋳型に注入する際には、浸漬ノズルを用いる場合が多
い。この場合、溶湯表面の流速が大きすぎると溶湯上部
のモールドフラックスを巻き込んだり、また、溶湯表面
の流速が小さすぎると、その位置で溶湯が淀んで偏析
し、最終的に表面偏析となることがあった。かかる表面
欠陥を軽減する手段として、鋳型内溶湯に静磁界および
／または移動磁界（交流移動磁界）を印加して溶湯の流
速を制御する方法が知られている。
鋳型に注入する際には、浸漬ノズルを用いる場合が多
い。この場合、溶湯表面の流速が大きすぎると溶湯上部
のモールドフラックスを巻き込んだり、また、溶湯表面
の流速が小さすぎると、その位置で溶湯が淀んで偏析
し、最終的に表面偏析となることがあった。かかる表面
欠陥を軽減する手段として、鋳型内溶湯に静磁界および
／または移動磁界（交流移動磁界）を印加して溶湯の流
速を制御する方法が知られている。
【０００３】しかし、静磁界で溶湯流を制動（電磁ブレ
ーキ）しようとする際には、特に、溶湯の淀み位置での
偏析が、また、移動磁界で溶湯を攪拌（電磁攪拌）しよ
うとする際には、流速が大きい位置でのモールドフラッ
クスの巻き込み（フラックス巻き込み）が、それぞれ発
生し易いという問題があった。この問題に対処すべく、
磁場のかけ方を工夫した提案が幾つかなされている。例
えば、特開平９−182941号公報には、移動磁界による溶
湯の攪拌方向を周期的に反転させて、攪拌部より下方へ
の介在物の拡散を防ぐ方法が開示され、また、特開平８
−187563号公報には、鋳型振動に応じて高周波電磁力の
大きさを変化させてブレークアウトを防止する方法が開
示され、また、特開平８−267197号公報には、電磁制動
力切り換え時の磁束密度変化率に傾斜をもたせて溶鋼流
動の変化を小さくし介在物欠陥を防止する方法が開示さ
れ、また、特開平８−155605号公報には、鋳型厚み方向
に連続する低電気伝導層を介して10〜1000Hzの水平方向
移動磁界を印加して溶湯にピンチ力を加えて鋳型と溶湯
間の接触圧を低減する方法が開示されている。
ーキ）しようとする際には、特に、溶湯の淀み位置での
偏析が、また、移動磁界で溶湯を攪拌（電磁攪拌）しよ
うとする際には、流速が大きい位置でのモールドフラッ
クスの巻き込み（フラックス巻き込み）が、それぞれ発
生し易いという問題があった。この問題に対処すべく、
磁場のかけ方を工夫した提案が幾つかなされている。例
えば、特開平９−182941号公報には、移動磁界による溶
湯の攪拌方向を周期的に反転させて、攪拌部より下方へ
の介在物の拡散を防ぐ方法が開示され、また、特開平８
−187563号公報には、鋳型振動に応じて高周波電磁力の
大きさを変化させてブレークアウトを防止する方法が開
示され、また、特開平８−267197号公報には、電磁制動
力切り換え時の磁束密度変化率に傾斜をもたせて溶鋼流
動の変化を小さくし介在物欠陥を防止する方法が開示さ
れ、また、特開平８−155605号公報には、鋳型厚み方向
に連続する低電気伝導層を介して10〜1000Hzの水平方向
移動磁界を印加して溶湯にピンチ力を加えて鋳型と溶湯
間の接触圧を低減する方法が開示されている。
【０００４】しかしながら、何れの方法においても、移
動磁界により大きなマクロ溶湯流動が誘起され、あるい
は、静磁界の小さいところで溶湯流速が大きくなり、フ
ラックス巻き込みを十分に防止できるまでに至っていな
い。
動磁界により大きなマクロ溶湯流動が誘起され、あるい
は、静磁界の小さいところで溶湯流速が大きくなり、フ
ラックス巻き込みを十分に防止できるまでに至っていな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の限界を打破し、フラックス巻き込み、表面近くで捕
捉される気泡や非金属介在物、および表面偏析の極めて
少ない鋳片が得られる金属の連続鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。
術の限界を打破し、フラックス巻き込み、表面近くで捕
捉される気泡や非金属介在物、および表面偏析の極めて
少ない鋳片が得られる金属の連続鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意調査を重ねた結果、以下の知見を得
た。 １）静磁界による溶湯流動制御は、モールドフラックス
の巻き込み防止および介在物の侵入に極めて有効である
が、磁場が強いときには、流速が小さくなり溶湯表面で
の半凝固によって表面偏析５を引き起こす（図１参
照）。
的を達成すべく鋭意調査を重ねた結果、以下の知見を得
た。 １）静磁界による溶湯流動制御は、モールドフラックス
の巻き込み防止および介在物の侵入に極めて有効である
が、磁場が強いときには、流速が小さくなり溶湯表面で
の半凝固によって表面偏析５を引き起こす（図１参
照）。
【０００７】２）移動磁界による溶湯流動制御では、表
面偏析５や、凝固界面での異物（気泡や非金属介在物
４）捕捉を防止できるが、溶湯流速２が大きくなるた
め、モールドフラックスの巻き込みが発生しやすく、巻
き込まれるモールドフラックス３の量が増えやすい。
（図１参照） ３）フラックス巻き込みを抑制しつつ、溶湯表面での半
凝固、凝固界面での異物捕捉を防止するためには、溶湯
にマクロな流動は誘起せず振動のみ誘起する電磁力を作
用させる方法が極めて効果的であり、このような電磁力
は、移動せずに振動する交流磁場（以下、非移動振動磁
界という）により生み出すことができる。
面偏析５や、凝固界面での異物（気泡や非金属介在物
４）捕捉を防止できるが、溶湯流速２が大きくなるた
め、モールドフラックスの巻き込みが発生しやすく、巻
き込まれるモールドフラックス３の量が増えやすい。
（図１参照） ３）フラックス巻き込みを抑制しつつ、溶湯表面での半
凝固、凝固界面での異物捕捉を防止するためには、溶湯
にマクロな流動は誘起せず振動のみ誘起する電磁力を作
用させる方法が極めて効果的であり、このような電磁力
は、移動せずに振動する交流磁場（以下、非移動振動磁
界という）により生み出すことができる。
【０００８】本発明は、かかる知見を基になされたもの
である。すなわち、本発明は、金属の連続鋳造方法にお
いて、鉄心にコイルを装着してなる電磁石を鋳型厚両側
で対向させて鋳型幅方向に配列し、かつコイルを同方向
に巻いた電磁石を互いに対向する位置に配置し、コイル
を逆方向に巻いた電磁石を互いに隣り合う位置に配置し
て、各コイルに単相交流電流を通電することによって鋳
型内溶湯に非移動振動磁界を印加して同溶湯に振動のみ
を励起することを特徴とする金属の連続鋳造方法であ
る。
である。すなわち、本発明は、金属の連続鋳造方法にお
いて、鉄心にコイルを装着してなる電磁石を鋳型厚両側
で対向させて鋳型幅方向に配列し、かつコイルを同方向
に巻いた電磁石を互いに対向する位置に配置し、コイル
を逆方向に巻いた電磁石を互いに隣り合う位置に配置し
て、各コイルに単相交流電流を通電することによって鋳
型内溶湯に非移動振動磁界を印加して同溶湯に振動のみ
を励起することを特徴とする金属の連続鋳造方法であ
る。
【０００９】前記鉄心は、個々に分離した単鉄心でもよ
く、また、コイル装着部としての櫛歯部を有する櫛状鉄
心でもよい。前記単相交流電流は、周波数0.10〜60Hzの
ものが好ましい。
く、また、コイル装着部としての櫛歯部を有する櫛状鉄
心でもよい。前記単相交流電流は、周波数0.10〜60Hzの
ものが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明では、連続鋳造中の鋳型内
溶湯に非移動振動磁界を印加して同溶湯に振動のみを励
起するようにした。非移動磁界であるため、移動磁界に
おけるような溶湯バルク流（マクロな流動）は生起しな
いから、フラックス巻き込みは発生し難い。また、振動
磁界であるため、凝固界面付近で溶湯の微小振動が生起
し、この微小振動によって凝固界面への異物（気泡や非
金属介在物）捕捉が防止できるとともに、表面偏析の原
因となるメニスカス（溶湯表面）付近での不均一凝固も
抑制できる。
溶湯に非移動振動磁界を印加して同溶湯に振動のみを励
起するようにした。非移動磁界であるため、移動磁界に
おけるような溶湯バルク流（マクロな流動）は生起しな
いから、フラックス巻き込みは発生し難い。また、振動
磁界であるため、凝固界面付近で溶湯の微小振動が生起
し、この微小振動によって凝固界面への異物（気泡や非
金属介在物）捕捉が防止できるとともに、表面偏析の原
因となるメニスカス（溶湯表面）付近での不均一凝固も
抑制できる。
【００１１】非移動振動磁界は、例えば図２に示すよう
に、鉄心８にコイル９を装着してなる電磁石７を鋳型６
の厚さ方向両側で対向させて鋳型６の幅方向に配列し、
各コイル９に単相交流電流を通電してつくることができ
る。なお、図２、図３において、20は磁力線である。図
２の例は、対向する二コイル９，９を互いに同じ向き
(x,xまたはy,y)に巻き、かつ同じ配列内で隣り合う二コ
イル９，９を互いに逆向き(x,y) に巻いて、単相交流電
流を通電するもので、同じ配列内で隣り合う二つの電磁
石７，７間で磁力の向きが時間によって反転するため、
溶湯には鋳型幅方向の振動流10のみが励起され、バルク
流は生じない。
に、鉄心８にコイル９を装着してなる電磁石７を鋳型６
の厚さ方向両側で対向させて鋳型６の幅方向に配列し、
各コイル９に単相交流電流を通電してつくることができ
る。なお、図２、図３において、20は磁力線である。図
２の例は、対向する二コイル９，９を互いに同じ向き
(x,xまたはy,y)に巻き、かつ同じ配列内で隣り合う二コ
イル９，９を互いに逆向き(x,y) に巻いて、単相交流電
流を通電するもので、同じ配列内で隣り合う二つの電磁
石７，７間で磁力の向きが時間によって反転するため、
溶湯には鋳型幅方向の振動流10のみが励起され、バルク
流は生じない。
【００１２】
【００１３】これに対し、移動磁界は、例えば図３に示
すように、鉄心８にコイル９を装着してなる電磁石７を
鋳型６の厚さ方向両側で対向させて鋳型６の幅方向に配
列し、各コイル９に三相交流電流を通電してつくられ
る。u,v,w は三相交流電流の相異なる三位相である。左
側６コイルと右側６コイルとは互いに逆向き(x,y) に巻
かれている。このようにしてつくられる移動磁界では、
磁力の向きが一定（鋳型幅の一端から他端に向かう向
き）となるため、溶湯には鋳型６壁に沿って水平旋回す
るバルク流12が生起し、フラックス巻き込みを抑制する
のが難しい。
すように、鉄心８にコイル９を装着してなる電磁石７を
鋳型６の厚さ方向両側で対向させて鋳型６の幅方向に配
列し、各コイル９に三相交流電流を通電してつくられ
る。u,v,w は三相交流電流の相異なる三位相である。左
側６コイルと右側６コイルとは互いに逆向き(x,y) に巻
かれている。このようにしてつくられる移動磁界では、
磁力の向きが一定（鋳型幅の一端から他端に向かう向
き）となるため、溶湯には鋳型６壁に沿って水平旋回す
るバルク流12が生起し、フラックス巻き込みを抑制する
のが難しい。
【００１４】ところで、本発明では、電磁石の鉄心は、
図２のように個々に分離した単鉄心でもよいが、例えば
図４に示すように、コイル９装着部としての櫛歯部14を
有する櫛状鉄心13でもよい。この場合は、鋳型６厚両側
に１個ずつの櫛状鉄心13を設け、各櫛歯部14にコイル９
を装着すればよいから、電磁石の製作が容易になるとい
う利点がある。
図２のように個々に分離した単鉄心でもよいが、例えば
図４に示すように、コイル９装着部としての櫛歯部14を
有する櫛状鉄心13でもよい。この場合は、鋳型６厚両側
に１個ずつの櫛状鉄心13を設け、各櫛歯部14にコイル９
を装着すればよいから、電磁石の製作が容易になるとい
う利点がある。
【００１５】また、本発明では、コイルに流す単相交流
電流は、周波数0.10〜60Hzのものが好ましい。というの
は、周波数0.10Hz以上とすれば表皮効果が大きくなり、
凝固界面近傍に振動を集中させることができて、より大
きい異物捕捉防止効果が得られるが、周波数60Hz超では
振動付勢力が溶湯の粘性抵抗に近くなり、溶湯の振動が
弱まって異物捕捉防止効果が減衰するからである。
電流は、周波数0.10〜60Hzのものが好ましい。というの
は、周波数0.10Hz以上とすれば表皮効果が大きくなり、
凝固界面近傍に振動を集中させることができて、より大
きい異物捕捉防止効果が得られるが、周波数60Hz超では
振動付勢力が溶湯の粘性抵抗に近くなり、溶湯の振動が
弱まって異物捕捉防止効果が減衰するからである。
【００１６】以上に述べたように、本発明によれば、表
面偏析がなく、鋳片に捕捉される異物（気泡、非金属介
在物）が少なく、フラックス巻き込みも少ない高品質の
金属鋳片を鋳造することができるようになる。なお、電
磁石の設置場所は、溶湯表面に近い位置が望ましいが、
ノズル吐出孔よりも下の位置であっても類似の効果が得
られる。
面偏析がなく、鋳片に捕捉される異物（気泡、非金属介
在物）が少なく、フラックス巻き込みも少ない高品質の
金属鋳片を鋳造することができるようになる。なお、電
磁石の設置場所は、溶湯表面に近い位置が望ましいが、
ノズル吐出孔よりも下の位置であっても類似の効果が得
られる。
【００１７】
【実施例】転炉−ＲＨ処理にて溶製した極低炭素Alキル
ド溶鋼（代表化学組成を表１に示す）約300tonを、連続
鋳造機にて、浸漬ノズルを用いて鋳型に速度４〜５ton/
min で鋳込み、幅1500〜1700mm、厚み220mm のスラブを
鋳造するにあたり、鋳型の溶湯表面相当位置を含む部位
に図２〜図３の何れかの形態で電磁石を配設し、その各
コイルに種々の周波数の三相交流電流または単相交流電
流を通電して、最大磁束密度0.1 Ｔの移動磁界または三
相あるいは非移動振動磁界を印加しながら、あるいは磁
界を印加せずに、鋳造する実験を行った。
ド溶鋼（代表化学組成を表１に示す）約300tonを、連続
鋳造機にて、浸漬ノズルを用いて鋳型に速度４〜５ton/
min で鋳込み、幅1500〜1700mm、厚み220mm のスラブを
鋳造するにあたり、鋳型の溶湯表面相当位置を含む部位
に図２〜図３の何れかの形態で電磁石を配設し、その各
コイルに種々の周波数の三相交流電流または単相交流電
流を通電して、最大磁束密度0.1 Ｔの移動磁界または三
相あるいは非移動振動磁界を印加しながら、あるいは磁
界を印加せずに、鋳造する実験を行った。
【００１８】
【表１】
【００１９】この実験では、静磁界印加条件毎に、表面
偏析、フラックス性表面欠陥、気泡・介在物量の３項目
を以下の要領で調査した。 〔表面偏析〕スラブ研削後、エッチングを行い目視観察
によって１ｍ2 当たりの偏析個数をカウント 〔フラックス性表面欠陥〕冷間圧延後のコイルの表面欠
陥を目視検査し、欠陥サンプルを採取後、欠陥部を分析
することによってモールドフラックスの巻き込みによる
欠陥個数をカウント 〔気泡・介在物量〕鋳片の1/4 厚み部位からスライム抽
出法によって非金属介在物を抽出し、その重量を測定
（気泡については、鋳片表層部をスライスし、透過Ｘ線
によって気泡個数を調査） 結果を磁場印加条件と併せて表２に示す。なお、上記３
項目の評価値は何れも指数（全条件中のワーストデータ
に対する比を10倍した数値）で表示した。
偏析、フラックス性表面欠陥、気泡・介在物量の３項目
を以下の要領で調査した。 〔表面偏析〕スラブ研削後、エッチングを行い目視観察
によって１ｍ2 当たりの偏析個数をカウント 〔フラックス性表面欠陥〕冷間圧延後のコイルの表面欠
陥を目視検査し、欠陥サンプルを採取後、欠陥部を分析
することによってモールドフラックスの巻き込みによる
欠陥個数をカウント 〔気泡・介在物量〕鋳片の1/4 厚み部位からスライム抽
出法によって非金属介在物を抽出し、その重量を測定
（気泡については、鋳片表層部をスライスし、透過Ｘ線
によって気泡個数を調査） 結果を磁場印加条件と併せて表２に示す。なお、上記３
項目の評価値は何れも指数（全条件中のワーストデータ
に対する比を10倍した数値）で表示した。
【００２０】
【表２】
【００２１】表２からわかるように、非移動振動磁界を
印加した本発明の実施例では、表面偏析、モールドフラ
ックス巻き込みによる欠陥、気泡・非金属介在物を顕著
に低減することができた。なお、実施例１では0.05Hzと
周波数が低すぎるため、一部でマクロな流動が励起さ
れ、フラックス性表面欠陥が僅かに増加した。
印加した本発明の実施例では、表面偏析、モールドフラ
ックス巻き込みによる欠陥、気泡・非金属介在物を顕著
に低減することができた。なお、実施例１では0.05Hzと
周波数が低すぎるため、一部でマクロな流動が励起さ
れ、フラックス性表面欠陥が僅かに増加した。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、鋳片に捕捉される気泡
・非金属介在物、および鋳片表面偏析、ならびにモール
ドフラックス起因の表面欠陥および内部介在物の少ない
金属鋳片を鋳造でき、高品質の金属製品の製造が可能に
なるという優れた効果を奏する。
・非金属介在物、および鋳片表面偏析、ならびにモール
ドフラックス起因の表面欠陥および内部介在物の少ない
金属鋳片を鋳造でき、高品質の金属製品の製造が可能に
なるという優れた効果を奏する。
【図１】フラックス巻き込み、表面偏析、異物捕捉の発
生機構を示す模式図である。
生機構を示す模式図である。
【図２】非移動振動磁界のつくり方の例を示す模式図で
ある。
ある。
【図３】移動振動磁界のつくり方の例を示す模式図であ
る。
る。
【図４】櫛状鉄心の例を示す模式図である。
１ 溶湯注入ノズル（浸漬ノズル）
２ 溶湯流速
３ 巻き込まれるモールドフラックス
４ 非金属介在物
５ 表面偏析
６ 鋳型
７ 電磁石
８ 鉄心
９ コイル
10 鋳型幅方向の振動流
11 鋳型厚方向の振動流
12 バルク流
13 櫛状鉄心
14 櫛歯部
20 磁力線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−239505（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−274350（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−100665（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−262651（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−90169（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 11/115
B22D 11/04 311
B22D 11/11
Claims (3)
- 【請求項１】 金属の連続鋳造方法において、鉄心にコ
イルを装着してなる電磁石を鋳型厚両側で対向させて鋳
型幅方向に配列し、かつコイルを同方向に巻いた電磁石
を互いに対向する位置に配置し、コイルを逆方向に巻い
た電磁石を互いに隣り合う位置に配置して、各コイルに
単相交流電流を通電することによって鋳型内溶湯に非移
動振動磁界を印加して同溶湯に振動のみを励起すること
を特徴とする金属の連続鋳造方法。 - 【請求項２】 前記鉄心は、個々に分離した単鉄心、ま
たはコイル装着部としての櫛歯部を有する櫛状鉄心であ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記単相交流電流は、周波数 0.10 〜 60Hz
のものであることを特徴とする請求項１または２に記載
の方法。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207973A JP3520841B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属の連続鋳造方法 |
| CA2325808A CA2325808C (en) | 2000-07-10 | 2000-11-14 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| CA002646757A CA2646757A1 (en) | 2000-07-10 | 2000-11-14 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| TW089124284A TW555604B (en) | 2000-07-10 | 2000-11-16 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| CNB001284843A CN1258414C (zh) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | 金属的连铸方法及其装置 |
| US09/714,161 US6712124B1 (en) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| DE60017885T DE60017885T2 (de) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen |
| EP00125142A EP1172158B1 (en) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| KR1020000068490A KR100740814B1 (ko) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | 금속의 연속 주조 방법 및 그 장치 |
| EP04025797A EP1508389A3 (en) | 2000-07-10 | 2000-11-17 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
| US10/766,910 US7628196B2 (en) | 2000-07-10 | 2004-01-30 | Method and apparatus for continuous casting of metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207973A JP3520841B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属の連続鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002028763A JP2002028763A (ja) | 2002-01-29 |
| JP3520841B2 true JP3520841B2 (ja) | 2004-04-19 |
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ID=18704640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000207973A Expired - Fee Related JP3520841B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属の連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520841B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118090A (ja) * | 2007-02-13 | 2007-05-17 | Jfe Steel Kk | 鋼の連続鋳造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4348988B2 (ja) * | 2003-04-11 | 2009-10-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
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