JPS5954451A - 連続鋳造された金属スラブの電磁撹拌方法 - 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、連続鋳造された金属スラブにスチールスラブ
の電磁撹拌に関するものである。一層正確には本発明は
、スラブを鋳造するための連続鋳造機の一次冷却帯にお
ける溶融金属の電磁撹拌作業に関するものである。

知られているとおり電磁撹拌作業は、鋳造品を一つ又は
一つ以上の可動磁界にさらすことから成り、磁界は所定
の方向へ摺動し、溶融金属への磁界の作用によって磁界
の移動コースおよび方向と同一に溶融金属を移動させる
。

スラブのように細長い部分を有する連続鋳造品の場合に
は、製品の大きな面に平行な水平並進移動によって上記
したとおり溶融金属を移動させることが知られている。

可動磁界は、好ましくは鋳造品に極めて接近して配置さ
れた多相静電誘導子によって一般につくりだされる。多
相電磁誘導子は異なった設計のもの、例えばリニヤ誘導
モータ固定子に類似のモノボルク誘電子であることがで
き、この誘電子は、スラブを保持し鋳造中スラブを案内
するためのローラの後方か、又は一つ又は一つ以上のこ
れらのローラの代わりに（仏国特許第２，０６８，３０
８号、独国特許第２，４０１，１４５号）或いは２つの
連続的なロ−ラの間で利用できるようにされた空間に（
仏国特許第２，１８７，４６８号）配置される。誘電子
は、この目的のために管状になされた一つ又は一つ以上
のローラ内に導かれた円筒構造を有するものとして提案
されている（英国特許第１，４０５，３１２号）。

鋳造中溶融金属の制御撹拌の利点（長い間に亘って認識
された利点）は、撹拌されない製品に関して撹拌された
製品の内質の改良にある。軸線方向のマクロ偏析の実質
的な減少と同じく中火ポロシティーの減少を特徴とする
この改良された質は、凝固組織に対する撹拌の好ましい
影響による。この撹拌は、相関的に一層広範囲にわたる
いわゆる“等軸”型の非配向凝固組織をもった中央領域
の形成および発展のために、周囲結晶性“玄武岩質”型
成長（デンドライト成長）の早い妨害となってあられれ
る。

しかしながら広範囲な等軸領域と小さな軸線方向偏析と
の間の原因と結果の関係は以降問題とならないけれども
、発明者によって行われた数多くの金属組織学的観察か
ら、軸線方向の偏析が良く発展した等軸領域にもかかわ
らず比較的大きく残っていることがわかった。このとき
生じる問題であって本発明が解決しようとしている問題
は、非常に幅広い中央等軸領域と組み合わさった軸線方
向マクロ偏析の最低のレベルを得るために最適の型式の
撹拌が存在するかどうか、および任意の場合に通常の電
磁撹拌技術よりもマクロ偏析を一層実質的に減少させる
ことかできる最適の型式の撹拌が存在するかどうかを知
ることである。

本発明の目的は、最小の撹拌誘電子よって上述の結果を
達成することである。

これらの目的を達成するために本発明は、スラブの抽出
方向でインゴット鋳型の下流に位置した液体プールの部
分において、スラブは、スラブの大きな面の幅を横切っ
て摺動し且つ溶融金属の駆動移動をつくりだす少なくと
も一つの可動磁界にさらされる、連続鋳造された金属ス
ラブを電磁撹拌するための方法であって、複数の磁界が
、インゴット鋳型内の金属の自由面の下方約３、４メー
トルとプール深さの底から約３メー１ルとの間で凝固長
さの部分に亘って溶融金属を撹拌するため摺動するよう
に使用され、前記磁界が、約１乃至２メートルの分離の
距離によって凝固長さに沿って互いに関して互い違いに
された電磁誘導子によってつくりだされ、任意の誘導子
によってつくられた磁界が、凝固長さに沿って各側に互
い違いにされた最も接近した誘導子によってつくられた
磁界の力量と向かい合った方向に摺動することを特徴と
する方法を提供する。

深さが“凝固長さ“を決定するプール深さは、インゴッ
ト鋳型内の金属の自由面のレベルと、鋳造品のすべての
横断面が凝固される（プール深さの囲い）鋳造品の抽出
方向における下流のレベルとの間の距離として定義され
る。

最小の電磁誘導子を使用する特別な実施例に従うと、こ
れらの電磁誘導子は凝固長さに沿って他の形状に配置さ
れる。任意の誘導子はスラブの大きな面上に配置され、
これに向かい合って凝固長さに沿って各側に互い違いに
された最も接近した誘導子が配置される。

好ましい実施例に従うと、インゴット鋳型に最も接近し
た電磁誘導子は、連続鋳造機の曲率の中央に向かい合っ
て鋳造品の外側の面部ら大きな面上に配置されている。

既に疑いもなく理解されるように本発明はその基本的な
ラインおいて、誘導子の間の間隔に溶融金属の無効な再
循環領域が存在することなく、プール深さの実質的全体
の至る所に薄布される対流移動をつくりだすことができ
るように、凝固長さの主要部に亘って鋳造金属に伝達さ
れた電磁撹拌エネルギーを分配することから成る。

そんなわけで以下の理由から液体プールの全体的な高さ
に亘って撹拌することは必要ではない。

−一方ではプール深さの閉鎖端に接辺させて磁界を作川
させることは無益である。なぜならはこの位置において
金属は、非常に高い電磁力をもってすら対流移動をつく
りだすことは不可能であるために、質量中にすでに充分
にセットされているからである。

−他方では凝固長さに亘ってすなわちインゴット紡型に
すぐ接近させてあまりにも高く撹拌させることは望まし
くない。なぜならばインゴット鋳型内への溶融金属の流
れは、インゴット鋳型高さの約２又は３倍に等しい距離
だけ液体プールの中へ延び且つ乱すのが勧められない好
ましい対流移動をつくりだすからである。

それ故本発明に従って電磁撹拌にさらされるべき凝固長
さの部分は、インゴット鋳型中の金属の自由面下方約３
乃至４メートルにおける上限と、プール深さの閉鎖点か
ら約２乃至３メートルに位置した下限との間に配置され
ることが容易に理解されるであろう。

このような撹拌を提供する誘電子の位置を決定するため
に、プール深さの任意のレベルにおける磁界の直接的な
駆動作用が溶融金属の“無効な”再循環移動を引きおこ
し（間接的な駆動）、流れラインをループ状にすること
を確実にし、この流れラインは、直接駆動領域から約２
乃至３メートルの距離をおいて直接駆動領域の各側に延
びることを考慮すべきである。

この情報を考慮すればインゴット鋳型に最も接近した磁
界の作用は、溶融金属の自由面の下方約５乃至７メート
ルでおこなわれ、プール深さの底に接近した最後の磁界
の作用は、前記底の上方約４乃至５メー１ルの距離でお
こなわれるのが良い。

もちろん無効な再循環領域から直接駆動領域を分離する
平均的な距離は主として、溶融金属がさらされる電磁力
、即ち金属に作用する磁界の強さに依存する。なぜなら
ば磁界の摺動強さ（即ち誘導子における電流の周波数）
は約１から５Ｈｚまで必然的に小さく、誘導子の活性面
と溶融金属との間で磁界の希薄化を制限することができ
る。

しかしながら現在利用できる技術を考慮すれば、通常の
作業状態の下で連続鋳造設備に使用できる電磁誘導子は
、溶融金属の直接駆動領域と約２メートルである再循環
領域との間で隔置するために、十分に強力な磁界を出す
ことができる。

無効な再循環領域が位置する凝固長さに亘ったレベルを
容易に探知することができることを説明することが有用
である。実際これらの領域は、鋳造金属の残部より明る
い相のリングの形式で（負の偏析領域又は“ホワイトバ
ンド”と称される）凝固バーの横断面に亘って通常の金
属組織学的観察にあらわれ、この明るい相は、摺動磁界
の直接駆動のレベルにおいて形成された主要な負の偏析
リングの明るさより実質的に一層ぼやけている。

これらの異なった負の偏析領域が製品内に位置している
製品の表面に関した深さは、連続鋳造機の局部的な作動
状態、特にインゴット鋳型へ供給される金属の最初の過
熱、鋳造品の抽出速度、鋳造品の凝固率即ち冷却システ
ムの調整に依存する。

これらの異なったパラメータの知識によって、溶融金属
の直接循環および再循環が磁界の作用によっておこる凝
固長さに亘って、負の偏析領域の位置の深さをレベルに
容易に結びつけることができる。

同一のパラメータによって、本発明に従う撹拌にさらさ
れる凝固長さの部分を構成する情報および下方制限レベ
ルを、全ての場合においてかなり接近させることができ
ることを強調すべきである。例えばスラブの抽出速度に
関する限り、約０．７メートル／分から３メートル／分
以上までの範囲が良く、異なった設備では、或いは等級
の異なったスチールを鋳造するとき１乃至５の比率の範
囲内で変化する。例として最小の数の撹拌誘導子を使用
し且つ低い抽出速度（０．７ｍ／分）でスラブを連続鋳
造するようになった本発明の方法の特徴的な形状を説明
する。液体プールは約１２メートルまで減少した凝固長
さを有している。

この例の説明を添付図面を参照しておこなう。

第１図および第２図にはインゴット鋳型１、このインゴ
ット鋳型には溶融金属流れを供給するノズル２が概略的
に示されており、スラブ３は鋳造され、凝固した外相４
および溶融状態のコア５を有している。線６は、鋳造品
の大きな面の成長する凝固前部を結ぶことによってプー
ル深さの囲いを構成する。凝固長さ“Ｈ”即ちプール深
さの囲い６からインゴット鋳型内の溶融金属の面７を分
離する距離は、スラブの小さな左手面上に配置されたマ
ークによって第１図からメートルで直接読みとることが
できる。図面において摺動する磁界の直接作用領域は、
ハンチングで示された２つの領域９および１０によって
示されている。説明したようにこれらの領域は溶融金属
の直接駆動領域を構成し、その流れラインは第１図にお
いて太めの線で示されたループ１３によって表されてい
る。スラブの幅に亘って作用する磁界の摺動方向は、第
１図の直接駆動領域９、１０の左側に矢印によって示さ
れ、第２図においては慣用的な記号によって示されてい
る。

本発明の実施は何ら特別な問題を生しさせず、第２図に
極めて概略的に示されているように円筒形状の摺動する
磁界の電砺誘導子を使用することかでき、この電磁誘導
子は、この目的のために管状にされている鋳造スラブを
支持し案内するためのローラの内部に配置されている。

かくてローラおよび内部誘導子によって形成された組立
体は、用語“撹拌ローラ”によって考慮される技術分野
で通常示された容易に手にはいる機能的な組立体である
。これらの撹拌ローラは、本発明の一部分を形成しない
のでここでは詳細に説明しない。望むならはこれらの設
計および技術を詳細に説明するためにＩＲＳＩＤによる
英国特許出願第１，４０５，３１２号をを参照するのが
良い。

図面を不必要に複雑にしないように、撹拌ローラは第１
図に示されていない。第２図においては、スラブの大き
な面に沿って通常隔置されているすべての他の普通のロ
ーラを除いて、撹拌ローラ１１、１１’、および１２、
１２’のみが示されている。

本発明に従って凝固長さに亘って磁界の作用の分配の最
小形状例は、鋳造金属の自由面７から６メートルの平均
距離でインゴット鋳型の下流においてスラブの外側の面
上に第１対の撹拌ローラ１１、１１′を配置し、１．５
メートルの平均距離で第１対ノ撹拌ローラ１１、１１’
に関して底部に向かってずらしてスラブの内側の面上に
第２対のローラ１２、１２′を配置することを特徴とす
る。更に第１対の撹拌ローラ１１、１１′によってつく
られた磁界の摺動方向は、第２対の撹拌ローラ１２、１
２’によってつくられた磁界の摺動方向と向かい合って
いる。

かくて２つのレベル９、１０に作用する摺動する磁界に
よって生ぜしめられた電磁撹拌は、凝固長さの主要部に
亘って、即ち約３．５メートルマークのところにある上
限レベルと１０メートルマ−クに接近した下限レベルと
の間の部分に亘って発展する三重の“０”又は“蝶の羽
”の形状の対流を溶融金属内につくりだす。一層正確に
はこの“蝶の羽”運動は、比較的激しい循環で誘導子の
間の間隔に中央体１３を有している。なぜならば循環は
、向かい合った方向への２つの直接駆動領域９、１０と
、この中央体１３の各側で約３．５メートルおよび１０
ｍのレベルだけそれぞれ上方および下方へ延びる無効な
再循環領域１４．１５との組み合わさった効果によって
つくりだされる。

金属組織学的解析によって、連続的に鋳造され且つ上述
の方法で撹拌された製品は、凝固長さに亘って約３．５
ｍのレベルに相当するスキン深さで初まる非常に幅広い
等軸凝固を有することかわかる。更に同じくこれらの解
析によって、鋳造品のコアが実際マクロ偏析現象を有さ
ないことがわかる。これらの結果は第３図に直接示され
、第３図においてスラブの軸線は１６で示され、更に鋳
造軸線と合わさり、この写真においてはたやすく見出す
ことができない配向玄武岩凝固１８のフランジによって
各側に縁をつけられた幅広い等軸凝固領域が１７で示さ
れている。しかしながらお互いに接近して位置し且つ直
接駆動領域９および１０において撹拌作用によって形成
された負の偏析現象を特徴とする明るい２つの同心リン
グ１９および２０を、等軸領域１７内に明瞭に見ること
ができる。

これらのリングのまわりで且つこれらのリングから一定
の距離をおいて、他の負の偏析リング２１をみることが
できる。この偏析リング２１はコントラストが極めて薄
く、第１図における上方再循環領域１４の存在をこの位
置において示す。低い再循環領域１５に相当する負の偏
析リングは、金属組織学的断面図においてはみることが
できない。液相中の固相の割合がが非常に高く、かたい
骨格を形成し、その結果負の偏析の形成の原因となる溶
融金属の強制対流による凝固前部の掃除はこの点におい
てもはや効果のない領域がこのレベルにおいてみいださ
れる。

本発明は前述の例に限定されるものではなく、添付図面
に開示された特徴が関係する範囲まで数多くの変形例お
よび均等物に及ぶことはいうまでもない。しかしながら
これらの直接駆動領域の間の間隔において無効な再循環
領域の形成を避けるために、磁界の摺動の力量が連続的
な直接的駆動領域の一方から他方へ逆にされるとするな
らば、これは特に、摺動する磁界の数即ち凝固長さに亘
って隔置される直接駆動領域の数の場合である。

同じく第２図から明らかなように、撹拌誘導子の五点形
配置は、利用できる誘導子の数が限定される場合に意義
を有する。そうでないならば、凝固長さの同一のレベル
においてスラブの各々の大きな面上に誘導子を使用する
ことが可能であり、この場合に重要な事項はもちろん、
対をなす誘導子によってつくられる磁界が同一のレベル
において同一の方向へ互いに摺動することである。

同じく２つの電磁誘導子１１、１１’および１２、１２
’を対にすることによって直接駆動領域９、および１０
がそれぞれつくられるという事実は、本発明の範囲を制
限するものではない。事実これらの配置は、各直接駆動
領域に対し２５０ＫＶＡの値の電磁力で試験する間作動
するように説明され、一方利用できる誘導子の各１１上
の力はせいぜい１２５ＫＶＡであった。

かくして本発明を理解するために、１１、１１’又は１
２、１２’のようにブルームの同一面上の対をなす誘導
子ユニットおよび／又はスラブの２つの向かい合った面
上の凝固長さの同一のレベルで対をなす誘導子ユニット
が同一の誘導子を形成することが考慮される。なぜなら
ば誘導子ユニットは、溶融金属の同一の直接駆動領域を
つくりだすようになっているからである。特に磁界の摺
動方向はこれらの誘導子ユニットの場合一様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スラブの大きな面に平行な長さ方向の中間断
面図における連続鋳造スラブを示す。 第２図は、スラブの小さな側面に平行な断面における第
１図に類似した図である。 第３図は、凝固ブルームの断面の中央部のバウマンプリ
ンティング（Ｂａｕｍａｎｎ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ）であ
る。 （主な参照番号） １．．．インゴット鋳型、２．．．ノズル、３．．．ス
ラブ、４．．．外相、 ５．．．コア、 ９、１０．．．直接駆動領域、 １１、１１’．．．第１対の撹拌ローラ、１２、ｌ２’
．．．第２対の撹拌ローラ、出願人　アンスチチュ　ド
ゥ　ルセルシュドゥ　ラ　シデルルジー　フランセーズ
（イルシッド） 代理人　弁理士　新居　正彦 レノ　ノ　シー）−ルル−／−ソーラ〉′−１シース（
ｆルユ・、１−） 代１１１リ　（−’ｌ！　ｌ　　新１？　　１彦Ｔ、”
−、Ｙ’、”ｉｓＩ市ｊに−Ｖ！Ｆ（ツノｉす’Ｉ１１
’　）！’ｌ’　Ｉ■”Ｌ＞　ｉ’ｌ、　　ン１１′：
　　用人殿１　、　　’＋１（’ｌ　ｆハ、（制、　　
昭和５）（弓１’Ｒ旨′１１９１′ｉ第１０８ｔＨ２号
２゜発明の）冒（１・　　連Ｕ註４′−造された金属ス
ー゛ノフの？１１句月Ｖ月′）゛刀ｌ去 （（、１市１１６　・１　ド冑ｊ 串イ′Ｉとの門１午　勃胎出１９１１人（１所　　゛１
ノンス国７ＦＩＩ０５　　リン／、ルマン′、Ａ：ノー
【・　−１−＞−ノクス　リ−１ゾレシタンルースー・
ルト　１２（５ 名称　　アンスチチブー　トウ　ルソ、丁フルら・ブ、
　Ｉウラ　ンデルルンー　フランセース（イルｆ・ノＦ
’）４、代理人 （１：ｉ’Ｊｉ　　■１０２ 中東部１代＋１ｉＥＩ　ＶＯめ１）町３−３、ニー　了
　−・・月・〔−一　Ｉ　ヒ　ル゛Ｈ）Ｉｔ２５７一

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）スラブの抽出方向でインゴット紡型の下流に位置
   したプール深さの部分において、スラブは、スラブの大
   きな面の幅を横切って摺動し且つ熔融金属の駆動移動を
   つくりだす少なくとも一つの可動磁界にさらされる、連
   続鋳造された金属スラブの電磁撹拌方法であって、 複数の摺動する磁界が、インゴット鋳型内の金属の自由
   面の下方約３乃至４メートルと、プール深さの底から約
   ２乃至３メートルとの間で、凝固長さの部分に亘って溶
   融金属を撹拌させることができるように作用し、前記磁
   界は、約１乃至２メートルの分離の距離によって凝固長
   さに沿ってお互いに関して互い違いにされた電磁誘導子
   によってつくりだされ、誘導子は、任意の誘導子によっ
   てつくられた磁界が各側に互い違いにされ最も接近した
   誘導子によってつくられた磁界の方向と向かい合った方
   向に摺動するように調整されることを特徴とする、連続
   鋳造された金属スラブの電磁撹拌方法。
2. （２）インゴット鋳型に最も接近した誘導子の作用は、
   鋳型内の溶融金属の自由面の下方約５乃至７ｍのところ
   でおこなわれ、プール深さの底に最も接近した誘導子の
   作用は前記底から約４乃至６ｍのところでおこなわれる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の電磁撹
   拌方法。
3. （３）凝固長さに沿って互い違いにされた誘導子は、ス
   ラブの２つの大きな面の各側に五点形に配列されること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電磁撹拌方法
   。
4. （４）インゴット鋳型に最も接近した誘導子が、スラブ
   の外側の面上に配置されることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の電磁撹拌方法。
5. （５）溶融金属を撹拌させるために知られているように
   、円筒形状の多相電磁誘導子が、スラブを支持し案内す
   るための管状のローラの内部に長さ方向に配置されるこ
   とを特徴とする、前記した特許請求の範囲のうちのいず
   れか１項に記載の電磁撹拌方法。