JP4263396B2

JP4263396B2 - 鋼の連続鋳造方法及び設備

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Publication number: JP4263396B2
Application number: JP2001366362A
Authority: JP
Inventors: 陽一伊藤; 祐司三木; 秀次竹内; 健二大島; 博英上原
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003164948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造方法及び設備に係り、特に、磁界印加による鋳型内溶鋼流動の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用鋼板を中心として、鋼製品の品質向上要求が厳しくなり、スラブ段階から清浄度の優れた高品質のスラブの要求が高まっている。スラブの欠陥には、介在物や気泡に起因するものや、溶鋼中の成分の偏析に起因するものがあり、鋳型内の流動は、これらと深い関係があるため、多くの研究、発明がなされてきた。その一つとして、磁界を用いた鋳型内流動制御方法が考えられている。
【０００３】
例えば、（Ａ）移動磁界に直流磁界を重畳したものとして、特開平１０−３０５３５３号公報には、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の磁極を鋳型長辺背面に配置し、（１）下側に配置した磁極に直流静磁界と交流移動磁界とが重畳された磁界とする、あるいは、（２）上側に配置した磁極に直流静磁界と交流移動磁界とが重畳された磁界とし、下側に配置した磁極に直流静磁界を印加する鋳型内溶鋼流動の制御方法が開示されている。
【０００４】
特許第３０６７９１６号公報には、複数個設置した電気コイルに適当なリニア駆動用交流電流と制動用直流電流を流すことにより、鋳型内溶鋼流動を制御する装置が開示されている。
【０００５】
特開平５−１５４６２３号公報には、位相が１２０度ずつずれた交流移動磁界と直流静磁界とを重畳する鋳型内流動制御方法が開示されている。
【０００６】
特開平６−１９０５２０号公報には、浸漬ノズル吐出孔の上方に置いた磁石により、幅方向全域に静磁界と高周波磁界を重畳して作用させると共に、吐出孔の下方に置いた磁石により、静磁界を作用させる鋼の鋳造方法が開示されている。
【０００７】
又、（Ｂ）上部直流磁界と下部移動磁界を組合せたものとして、特開昭６１−１９３７５５号公報には、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流を包囲する位置に静磁場をかけ、流速を低下させると共に、静磁場よりも下流位置に電磁撹拌装置を設置して水平方向に撹拌する電磁撹拌方法が開示されている。
【０００８】
又、（Ｃ）上部移動磁界と下部直流磁界を組合わせたものとして、特開平６−２２６４０９号公報には、湯面から吐出孔（下向き５０度以上）の間に極芯中心を設置した磁石により移動磁界を作用させると共に、極芯中心を浸漬ノズルより下部に設置した磁石により静磁場を作用させる鋳造方法が開示されている。
【０００９】
特開平９−２６２６５１号公報には、浸漬ノズル下端よりも上部に電磁撹拌用磁石を設置し、浸漬ノズル下端よりも下部に移動磁界と静磁界が印加できる磁石を設置し、鋼種や鋳造速度に応じて静磁場と移動磁場を使い分ける鋳造方法が開示されている。
【００１０】
特開２０００−２７１７１０号公報には、浸漬ノズル内にＡｒガスを吹き込みながら鋼を鋳造する時に、浸漬ノズルから出た直後の溶鋼流に磁束密度が０．１テスラ以上の静磁場を作用させ、その上部で電磁撹拌装置により連続的に撹拌、あるいは、撹拌方向を周期的に変化させる方法が開示されている。
【００１１】
特開昭６１−１４０３５５号公報には、鋳型長辺側に鋳型内に供給される溶鋼電流を制御するように配された静磁場を有し、上方に移動磁界発生装置を配して、溶鋼上表面を水平断面中央から短辺側へ流動させる鋳型及び鋳型上方の構造が開示されている。
【００１２】
特開昭６３−１１９９５９号公報には、モールド上部に、溶鋼に水平流動を生じさせる電磁撹拌装置、モールド下部に、浸漬ノズルからの吐出流を減速するための電磁ブレーキを設置して、浸漬ノズルから出る吐出流を制御する技術が開示されている。
【００１３】
特許第２８５６９６０号公報には、連続鋳型内の溶鋼湯面に静磁場を用い、連鋳用ノズルとしてストレートノズルを使用し、吐出口部に進行磁場を用い、その下部に静磁場を用いる鋳型内溶鋼流動制御技術が開示されている。
【００１４】
又、（Ｄ）直磁磁界を単独で印加するものとして、特開平３−２５８４４２号公報には、鋳型長辺側に対向して設置した、長辺とほぼ同じ長さの電磁石により静磁場を作用させる電磁ブレーキが開示されている。
【００１５】
特開平８−１９８４１号公報には、鋳型幅中央ないし鋳型短辺より内側の所定位置から両端部近傍にかけて、鋳型上方側へ曲げるか傾斜させた磁極を、幅中央部で浸漬ノズル吐出孔より下部に設置し、直流磁場あるいは低周波交流磁場を作用させることによって鋳型内の溶鋼流動を制御する方法が開示されている。
【００１６】
国際公開特許ＷＯ９５／２６２４３号公報には、鋳型全幅にわたって、ほぼ均一な磁束密度分布を有する直流磁場を、鋳型厚み方向に加えて、浸漬ノズルからの吐出流を制御することにより、メニスカス流速を０．２０〜０．４０ｍ／ｓに制御する技術が開示されている。
【００１７】
特開平２−２８４７５０号公報には、鋳片幅全体に鋳型厚み方向の均一な静磁界を、浸漬ノズル吐出孔の上部、下部に作用させ、溶鋼吐出流に効果的な制動力を与え、流れを均一化する技術が開示されている。
【００１８】
又、（Ｅ）直流磁界又は移動磁界を印加するものとして、特開平９−２６２６５０号公報には、浸漬ノズル吐出孔の下部に設けた複数のコイルに直流電流を流すことにより静磁界を印加したり、交流電流を流すことにより移動磁界を印加したりすることにより溶鋼流動を制御する鋳造方法が開示されている。
【００１９】
「材料とプロセス」vol3（１９９０）第２５６頁には、浸漬ノズルからの吐出流に交流移動磁場を作用させることにより、吐出溶鋼流を制動（ＥＭＬＳ）したり、加速（ＥＭＬＡ）したりする技術が開示されている。
【００２０】
又、（Ｆ）移動磁界のみを印加するものとして、特開平８−１９８４０号公報には、電磁誘導によって鋳型内の溶鋼流動を制御する際に、周波数１〜１５Ｈｚの静止交流磁場を溶鋼に印加する技術が開示されている。
【００２１】
「鉄と鋼」６６（１９８０）第７９７頁には、スラブ連鋳機において、電磁撹拌により鋳型壁に沿った水平方向の溶鋼旋回流を得る技術（Ｍ−ＥＭＳ）が開示されている。
【００２２】
しかしながら上記各公報に記載された技術では、モールドパウダーを巻込んだり、又、凝固界面への介在物、気泡の捕捉を防止できず、鋳片の表面品質が充分に向上しないという問題があった。
【００２３】
又、（Ｇ）振動磁界のみを印加するものとして、特許第２９１７２２３号公報には、時間的に移動しない低周波交流静止磁界を付与し、凝固直前に低周波電磁振動を励起させることによって、凝固前面の柱状デンドライトを破断させ、溶融金属中に浮遊させて、凝固組織の微細化、中心偏析の低減を目指す方法が開示されているが、鋳片の表面欠陥を低減する効果は小さい。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
近年の表面品質ニーズの高まり、コストダウンの要求から、更なる鋳片表面の品質改善技術並びに内部品質改善技術が望まれており、より効果的な鋳型内流動の制御が必要となっている。
【００２５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、モールドフラックスの巻き込みを抑制し、介在物、気泡の凝固核への捕捉を抑制して、鋳片の表面品質を向上できると共に、鋳片の内部品質をも向上できる、鋼の連続鋳造方法及び設備を提供することを目的とする。
【００２６】
【発明を解決するための手段】
本発明は、鋼の連続鋳造方法において、連続鋳造用鋳型の鋳型長辺を挟み対向する上下に複数段の電磁石コイルを配置すると共に、少なくとも一段には、鋳型長辺方向に３個以上の電磁石を配置し、隣り同士のコイルで発生する磁場を互いに反転させることで、溶鋼に位相が反転する振動磁界を作用させ、且つ、鋳型の厚み方向に静磁界を重畳することで、局所的な流動を誘起させることにより、前記課題を解決したものである。
【００２７】
又、前記連続鋳造方法において、前記隣り同士のコイルで発生する磁場を、隣り同士のコイルに位相が逆の交流電流を通電するか、あるいは、コイルの巻き線方向を逆にして同位相の交流電流を通電することで、反転させるようにしたものである。
【００２８】
又、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に振動磁界に静磁界を重畳して印加し、下段に静磁界を印加するようにしたものである。
【００２９】
又、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に静磁界を印加し、下段に振動磁界に静磁界を重畳して印加するようにしたものである。
【００３０】
又、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に振動磁界に静磁界を重畳して印加し、下段に交流移動磁界を印加するようにしたものである。
【００３１】
又、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に交流移動磁界を印加し、下段に振動磁界に静磁界を重畳して印加するようにしたものである。
【００３２】
又、鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上下段ともに振動磁界に静磁界を重畳して印加するようにしたものである。
【００３３】
又、最大の交流磁界の磁束密度を１０００ガウス以下、直流磁界を３０００ガウス以下とするか、及び／又は、振動磁界の周波数を１Ｈｚから８Ｈｚとしたものである。
【００３４】
本発明は、又、鋼の連続鋳造設備において、相対する長辺と短辺から構成され溶鋼を保持し凝固させる鋳型と、鋳型長辺を挟み対向して上下に配置された複数段の電磁石コイルと、少なくとも一段には、前記鋳型の長辺方向に３個以上の磁極を有し、隣接する磁極同士を互いに異なる極性で且つ該極性を所定の周期で反転させ、前記鋳型内の溶鋼にマクロ的な溶鋼流動のない振動磁界を発生させる振動磁界発生装置と、前記鋳型の短辺幅方向に直流磁界を発生させる直流磁界発生装置と、を備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００３５】
又、前記連続鋳造設備において、振動磁界発生装置が、前記鋳型の長辺方向に沿って３個以上の櫛歯を有する櫛歯状鉄芯と該各櫛歯に配設されたコイルとからなる電磁石、該コイルに所定の周波数、所定の位相の交流電流を供給する交流電源とからなるようにしたものである。
【００３６】
本発明では、製品品質の要求に応じた磁場技術を提案する。即ち、鋼材に対する要求は表面欠陥と内部欠陥に大きく分けられるが、本発明は、これら二つの欠陥の両方の発生を完全に抑制できるようにするものである。そのための技術として、本発明では鋳造方向（上下方向）に２段以上の磁場を利用する。
【００３７】
ところで、従来より鋳造方向に複数の磁場を鋳型に与える方法は過去多数報告されている。例えば、特開平２−２８４７５０号公報や特開平３−１４２０４９号公報では、鋳込み方向に２段の静磁場を加えている。又、特開平５−１７７３１７号公報や特開平５−２１２５１１号公報では、上極に移動磁場、下極に静磁場と異なる種類の磁場を鋳造方向に与える方法が提案されている。
【００３８】
本発明では、単に鋳造方向に複数の磁場を利用するのみでなく、複数段の電磁コイルの少なくとも一つに振動磁場と静磁場の両方を発生するコイルを有することに特徴がある。
【００３９】
この振動磁場と静磁場の両方を発生するコイルを用いることの有効性について、以下に説明する。
【００４０】
本発明では、鋳型の厚み方向の流速分布を規定する。即ち、厚み中央付近では流速を小さくしてモールドフラックスの巻き込みや介在物、気泡の下方への侵入を抑えつつ、鋳型壁面に近い凝固界面に局所的な流動を与えて、気泡、介在物の凝固シェルへの補足を防止して、鋳片の表面欠陥を低減する。
【００４１】
このための方法として、交流磁場の印加方法を工夫する必要があり、モデル実験及びシミュレーション計算を実施した結果、以下の結論に至った。
【００４２】
１．凝固界面にローレンツ力を集中させるためには、磁力線分布を制御する必要がある。
【００４３】
２．このための方法として、幅方向に交互に位相が反転する電磁石を配置して、交番させることが効果的である。厚み方向に磁界を振動させる場合には、電磁力を鋳型壁面、即ち、凝固界面に集中することができなくなるため、幅方向に磁界を振動させる必要がある。ここで、交互の電磁石に通電する電流の位相は実質反転する必要があり、そのためには、位相は１３０°以上異なることが必要である。
【００４４】
３．このためのコイル構造としては、図１に例示する如く、幅方向に３つ以上の磁極を有する櫛歯状鉄芯に交流コイル２４を巻き、且つ、隣り同士の電流の位相を実質反転させることで、幅方向の磁界を振動させることができる。図において、１０は鋳型、１２は浸漬ノズル、１４は溶鋼（斜線部は低速領域）である。
【００４５】
４．更に、直流コイル３４を設けて、静磁界を重畳させることにより、Ｆ＝Ｊ×Ｂ（ここにＦ：ローレンツ力、Ｊ：誘導電流、Ｂ：磁場）の磁場Ｂ項が大きくなるために、ローレンツ力Ｆを増加させることができるが、更に、ローレンツ力の向きが、重畳しない場合と大きく異なり、流動も変化して、幅方向及び鋳造方向の流動が大きくなるので、凝固界面に捕捉される気泡、介在物の洗浄効果が期待できる。
【００４６】
５．又、重畳することにより、厚み中央での流速を低減でき、モールドフラックスの巻き込みも防止できる。
【００４７】
図２（正面図）、図３（図２のIII−III線に沿う水平断面図）、図４（図２のIV−IV線に沿う垂直断面図）に、磁極２８の数が４個の場合について、本発明の振動磁界で誘起される、ある時点の溶湯流動を、電磁場解析と流動解析によって計算した例をもとにして、模式的に示す。又、図５（正面図）、図６（図５のVI−VI線に沿う水平断面図）、図７（図５のVII−VII線に沿う垂直断面図）に、次の時点の溶湯流動を模式的に示す。
【００４８】
本発明では、図８に示す如く、次式に示すローレンツ力Ｆに応じて発生する流れの向きが、印加電流Ｉと同じ周期で反転する。
【００４９】
Ｆ∝Ｊ×Ｂｔ …（１）
Ｂｔ＝Ｂｄｃ＋Ｂａｃ＞０ …（２）
ここで、Ｊは誘導電流、Ｂｔは合計磁場、Ｂｄｃは直流磁場、Ｂａｃは交流磁場である。
【００５０】
６．この際の交流電流の周波数は、低すぎると十分な流動が励起されず、高すぎると、溶鋼が電磁場に追随しなくなるので、１Ｈｚから８Ｈｚの範囲が適当である。
【００５１】
７．コイルの巻き方向を逆にすれば、電流の位相が同じでも、磁場の位相を反転することができる。
【００５２】
８．特許第２９１７２２３号には、時間的に移動しない低周波交流静止磁界を付与し、凝固前面に低周波電磁振動を励起させることによって、凝固前面の柱状デンドライトを破断させ、溶融金属中に浮遊させて、凝固組織の微細化、中心偏析の低減を目指す方法が開示されているが、デンドライトが破断するような大きな電磁力を付与すると、溶湯上面のモールドフラックスを巻き込んで、表面品質を劣化させてしまう。よって、交流振動磁界の磁束密度は１０００ガウス以下が望ましい。なお、コイル配置によっては、１０００ガウス以上でもデンドライトが破断しないようにできる場合がある。
【００５３】
９．更に、特許第２９１７２２３号の方法では、デンドライトの破断が起こって、柱状晶組織から等軸晶組織に変化してしまう。極低炭素鋼などでは、柱状晶組織のみの方が、圧延時に、集合組織として制御し易くなるため、等軸晶化することで、結晶方位を揃え難くなるという問題がある。このため、電磁力によって、凝固前面のデンドライトが破断しないことが重要である。
【００５４】
以上の知見から、鋳型長辺方向に磁界を振動させつつ、厚み方向に直流磁界を印加することにより、鋳型長辺方向及び鋳造方向に従来と大きく異なる流動を誘起させ、凝固界面のみを効率的に振動させて、気泡、介在物の捕捉を抑制し、鋳片の表面品質を大幅に向上させることができる。
【００５５】
なお、電磁石コイルを上下２段に配置する場合には、上下段の対向する磁石の位置は、鋳造条件により、最適な位置が変化するため限定はしないが、上段コイルは湯面から浸漬ノズルの吐出孔までの範囲にコイル鉄芯が存在するのが望ましく、下段コイルについては浸漬ノズル吐出孔より下方にあることが望ましい。
【００５６】
又、最大の交流磁界の磁束密度は１０００Gauss以下、直流磁界は３０００Gauss以下、振動磁界の周波数については１Ｈｚから８Ｈｚで実施するのが望ましい。
【００５７】
本発明によって、凝固界面のみを効率的に振動させて、気泡、介在物の凝固シェルへの補足を抑制でき、更には鋳型厚み中央付近の溶鋼の下降あるいは上昇流の大幅な抑制により、介在物や気泡の鋳型下部への侵入を防止できるので、鋳片の表面品質を大幅に向上させることができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００５９】
本発明の実施に好適な、鋼の連続鋳造設備の特徴をなす振動磁界を重畳して印加する電磁石コイルの一例を、該設備の水平断面の模式図で図９に示す。図において、１０が鋳型、１２が浸漬ノズル、２０が振動磁界発生装置、２２が櫛歯状鉄芯、２４がコイル、２６ａ、２６ｂが交流電源、２８が磁極、３０が静磁界発生装置である。
【００６０】
本発明では、相対する長辺と短辺からなる鋳型１０内の溶鋼に、上下方向（鋳込方向）に複数段に配置された電磁石コイルにより磁界を印加しながら連続鋳造する。そして、少なくとも一段に印加する磁界は、鋳型の長辺方向に振動する磁界（以下、振動磁界ともいう）と厚み方向の静磁界とする。印加する振動磁界は、鋳型の長辺方向を印加方向とする交流磁界で、その向きを周期的に反転させ、溶鋼のマクロ的流動を誘起することのない磁界である。
【００６１】
振動磁界は、例えば、図９に示すような振動磁界発生装置２０を使用して、発生させることができる。図９に示す振動磁界発生装置２０では、鋳型の長辺方向に３個以上（図では１２個）の櫛歯を有する櫛歯状鉄芯２２を用いて、これら櫛歯にコイル２４を配設して磁極２８とする。磁極２８は、隣接する磁極同士が互いに異なる極性（Ｎ、Ｓ極）を有するように、コイルの巻き方及びコイルに流す交流電流を調整する。隣接する磁極同士が互いに異なる極性（Ｎ、Ｓ極）とするためには、隣接する磁極同士のコイルの巻き方を反対方向としコイルに流す電流を同位相で所定の周波数を有する交流電流とするか、あるいは隣接する磁極同士のコイルの巻き方を同方向としコイルに流す電流を隣接する磁極同士で位相がずれた、所定の周波数を有する交流電流とするのが好ましい。隣接する磁極に流す交流の位相のずれは、実質的に位相が反転する、１３０°以上２３０°以下とするのが好ましい。
【００６２】
なお、交流電流の所定の周波数としては、１〜８Ｈｚとするのが好ましく、より好ましくは３〜６Ｈｚである。図９に示す例は、隣接する磁極で、コイルの巻き方を同方向としてコイルに流す交流電流を位相が異なる（実質的に位相が反転する）ものとする場合であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６３】
本発明では、隣接する磁極同士が互いに異なる極性を有するため、隣接する磁極間で溶鋼に作用する電磁力とその隣りの磁極間で溶鋼に作用する電磁力とは、その向きがほぼ反対となり、溶鋼のマクロな流動が誘起されることはない。又、本発明では、コイルに流す電流を交流電流とするため、各磁極の極性が所定の周期で反転し、鋳型の長辺幅方向で凝固界面近傍の溶鋼に振動を誘起させることができる。これにより、凝固界面への介在物、気泡の捕捉を抑制することができ、鋳片の表面品質を顕著に向上させることができる。
【００６４】
コイルに流す交流電流の周波数が１Ｈｚ未満では、低すぎて十分な流動が誘起されない。一方、８Ｈｚを超えると、溶鋼が振動磁界に追従しなくなり、磁界印加の効果が少なくなる。このため、コイルに流す交流電流の周波数を１〜８Ｈｚとし、振動磁界の振動周期を１／８〜１ｓとするのが好ましい。
【００６５】
なお、本発明では、印加する振動磁界の磁束密度は１０００ガウス以下とするのが好ましい。磁束密度が１０００ガウスを超えると、デンドライトを破断するだけでなく、湯面変動が大きくなり、モールドフラックスの巻き込みを助長するという問題がある。
【００６６】
又、本発明では、上記した振動磁界の印加に加えて、静磁界を印加する。静磁界は、図９に示すように、鋳型１０の長辺側に静磁界発生装置３０を設置し、鋳型の短辺方向（鋳型の厚さ方向）の向きに印加する。
【００６７】
鋳型の厚さ方向に静磁界を印加することにより、図９に破線領域で示す鋳型中央部付近の溶鋼流速を減少させることができ、モールドフラックスの巻き込みを防止できる。なお、振動磁界の印加に静磁界の印加を、重畳させることにより、Ｆ＝Ｊ×ＢにおけるＢ項を大きくできるため、更にローレンツ力を増加させることができるという効果もある。
【００６８】
又、本発明では、印加する静磁界の磁束密度は２００ガウス以上３０００ガウス以下とするのが好ましい。磁束密度が２００ガウス未満では溶鋼流速の低減効果が少なく、また３０００ガウスを超えると制動が大きすぎて不均一凝固を引き起こすという問題がある。
【００６９】
図９は、鋳型１０の長辺側に、振動磁界発生装置２０と、静磁界発生装置３０とを配設した例を示す。静磁界発生装置３０は、鋳型の長辺側に鋳型を挟んで一対の磁極を配し、流す電流を直流電流として直流電源３２からコイル３４に流し、鋳型の厚さ方向に静磁界を印加する。静磁界発生装置３０と振動磁界発生装置２０の設置位置は、垂直（上下）方向で同じ位置にしても、若干ずらすようにしてもよい。
【００７０】
【実施例】
次に、実施例に基づき、本発明について、更に詳細に説明する。
【００７１】
約３００トンの溶鋼を転炉で溶製し、ＲＨ処理によって極低炭素鋼のＡｌキルド鋼とし、連続鋳造機でスラブを鋳造した。代表的な溶鋼成分を表１に示す。
【００７２】
【表１】

【００７３】
なお、スラブの幅は１５００〜１７００ｍｍ、厚みは２２０ｍｍ、溶鋼のスループット量は４〜５トン／分の範囲とした。
【００７４】
又、コイル構造として、図１に示した如く、幅方向に１２等分した櫛歯状の鉄芯を用い、幅方向に交互に位相が反転する磁場を発生するように配置した。交流磁界による磁束は最大１０００ガウスとした。又、静磁界による磁束は最大３０００ガウスとした。
【００７５】
又、コイル設置位置は、上段コイルはメニスカスから浸漬ノズルの吐出孔の間に鉄芯が存在するよう、下段コイルは浸漬ノズル吐出孔より下方位置に鉄芯が存在するように配置した。
【００７６】
鋳型長辺に対向する上下２段のコイルは、実施例１〜５について、図１０〜図１４にそれぞれ模式図を示したように、
実施例１；上段：交流振動磁界＋直流磁界、下段：直流磁界
実施例２；上段：直流磁界、下段：交流振動磁界＋直流磁界
実施例３；上段：交流振動磁界＋直流磁界、下段：交流移動磁界
実施例４；上段：交流移動磁界、下段：交流振動磁界＋直流磁界
実施例５；上段：交流振動磁界＋直流磁界、下段：交流振動磁界＋直流磁界
とした。なお、図１０に示す１２Ａは浸漬ノズル１２の吐出口である。
【００７７】
又、比較例として、
比較例１；上下段とも電磁石コイル無し
比較例２；上段：コイル無し、下段：直流磁界
比較例３；上段：交流移動磁界、下段：コイル無し
の条件で鋳造を実施した。
【００７８】
表２に、実験条件及び実験結果をまとめて示す。
【００７９】
【表２】

【００８０】
鋳片の表面偏析は、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調査した。又、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による欠陥個数を調査した。介在物量は、鋳片の１／４厚みの位置からスライム抽出法によって介在物を抽出後、重量を測定した。表面偏析、モールドフラックス欠陥及び介在物量とも、指数化に際しては、全条件のうち、もっとも悪かったものを１０とし、それに対する線形な比で表示した。
【００８１】
表２からわかるように、比較例に示した従来法の場合、表面品質あるいは内部品質のいずれかが非常に優れた結果となっている場合もあるが、表面品質と内部品質の両立については達成できていない。
【００８２】
これに対して本発明の実施例によれば、表面欠陥並びに内部欠陥の両方が安定して優れた結果を達成できている。
【００８３】
製品品質の要求や製造コストに応じて、上下段のコイルの組合せを本発明の実施例に示した組合せの中から選択することで、より厳格な仕様に対しても問題の無い製品を製造可能となる。
【００８４】
なお、前記説明においては、極数が１２極の櫛歯状の鉄芯が用いられていたが、磁極数や鉄芯の形状はこれに限定されず、例えば鉄芯が分割されていてもかまわない。
【００８５】
又、具体例としては電磁石コイルが２段の設備を示したいが、３段以上であってもよい。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、捕捉される気泡、非金属介在物及び鋳片表面偏析、モールドフラックス起因の表面欠陥や内部介在物の少ない鋳片を鋳造でき、高品質の金属製品の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いられる電磁石と鋳型を模式的に示す水平断面図
【図２】本発明の原理を説明するための、磁場で誘起される、ある時点の溶湯流動の速度ベクトルの電磁場解析と流動解析による計算結果を模式的に示す正面図
【図３】図２のIII−III線に沿う水平断面図
【図４】図２のIV−IV線に沿う垂直断面図
【図５】本発明の原理を説明するための、磁場で誘起される、磁極が反転した次の時点の溶湯流動の速度ベクトルの電磁場解析と流動解析による計算結果を模式的に示す正面図
【図６】図５のVI−VI線に沿う水平断面図
【図７】図５のVII−VII線に沿う垂直断面図
【図８】本発明における印加電流と溶鋼流速の時間的な変化状態の例を示す線図
【図９】交流振動磁界に直流磁界を重畳して印加する連続鋳造設備の実施形態を模式的に示す水平断面図
【図１０】上段が交流振動磁界＋直流磁界、下段が直流磁界のコイル配置の模式図
【図１１】上段が直流磁界、下段が交流振動磁界＋直流磁界のコイル配置の模式図
【図１２】上段が交流振動磁界＋直流磁界、下段が交流移動磁界のコイル配置の模式図
【図１３】上段が交流移動磁界、下段が交流振動磁界＋直流磁界のコイル配置の模式図
【図１４】上下段とも交流振動磁界＋直流磁界のコイル配置の模式図
【符号の説明】
１０…鋳型
１２…浸漬ノズル
２０…振動磁界発生装置
２２…櫛歯状鉄芯
２４…交流コイル
２６ａ、２６ｂ…交流電源
２８…磁極
３０…静磁界発生装置
３２…直流電流
３４…直流コイル

Claims

連続鋳造用鋳型の鋳型長辺を挟み対向する上下に複数段の電磁石コイルを配置すると共に、
少なくとも一段には、鋳型長辺方向に３個以上の電磁石を配置し、隣り同士のコイルで発生する磁場を互いに反転させることで、溶鋼に位相が反転する振動磁界を作用させ、且つ、鋳型の厚み方向に静磁界を重畳することで、局所的な流動を誘起させることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
前記隣り同士のコイルで発生する磁場を、隣り同士のコイルに位相が逆の交流電流を通電するか、あるいは、コイルの巻き線方向を逆にして同位相の交流電流を通電することで、反転させることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に振動磁界に静磁界を重畳して印加し、下段に静磁界を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に静磁界を印加し、下段に振動磁界に静磁界を重畳して印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に振動磁界に静磁界を重畳して印加し、下段に交流移動磁界を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上段に交流移動磁界を印加し、下段に振動磁界に静磁界を重畳して印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
鋳型長辺を挟み対向する上下２段の電磁石コイルを配置し、上下段ともに振動磁界に静磁界を重畳して印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
最大の交流磁界の磁束密度が１０００ガウス以下、直流磁界が３０００ガウス以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
振動磁界の周波数が１Ｈｚから８Ｈｚであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
相対する長辺と短辺から構成され溶鋼を保持し凝固させる鋳型と、
鋳型長辺を挟み対向して上下に配置された複数段の電磁石コイルと、
少なくとも一段には、前記鋳型の長辺方向に３個以上の磁極を有し、隣接する磁極同士を互いに異なる極性で且つ該極性を所定の周期で反転させ、前記鋳型内の溶鋼にマクロ的な溶鋼流動のない振動磁界を発生させる振動磁界発生装置と、
前記鋳型の短辺幅方向に直流磁界を発生させる直流磁界発生装置と、
を備えることを特徴とする鋼の連続鋳造設備。
前記振動磁界発生装置が、前記鋳型の長辺方向に沿って３個以上の櫛歯を有する櫛歯状鉄芯と該各櫛歯に配設されたコイルとからなる電磁石、該コイルに所定の周波数、所定の位相の交流電流を供給する交流電源とからなることを特徴とする請求項１０に記載の鋼の連続鋳造設備。