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JP2003290877A - Continuous casting method of molten metal - Google Patents

Continuous casting method of molten metal

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JP2003290877A
JP2003290877A JP2002098691A JP2002098691A JP2003290877A JP 2003290877 A JP2003290877 A JP 2003290877A JP 2002098691 A JP2002098691 A JP 2002098691A JP 2002098691 A JP2002098691 A JP 2002098691A JP 2003290877 A JP2003290877 A JP 2003290877A
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JP
Japan
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molten metal
flow
mold
immersion nozzle
discharge
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JP2002098691A
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Japanese (ja)
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Takehiko Fuji
健彦 藤
Masahiro Tani
雅弘 谷
Hiroshi Harada
寛 原田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属に交流電磁場を付与しつつ連続鋳造
するに際し、交流磁場によって溶融金属に誘起される流
れと、浸漬ノズルからの吐出流との干渉による鋳片の表
面性状ならびに鋳片内質の変動を解消する。 【解決手段】 浸漬ノズルから鋳型内に溶融金属を供給
し、鋳型内の溶融金属に交流磁場を付与しつつ連続鋳造
する方法において、前記浸漬ノズルは、溶融金属を相対
する鋳型壁面方向から鉛直下方方向にかけて吐出させる
2孔部と、ノズル直下の鉛直下方方向から相対する鋳型
壁面方向にかけて吐出させるスリット部とを連続して備
えると共に、このスリット部とこの2孔部との面積比
と、鋳造条件とを特定の関係を満たすようにする。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface property of a slab due to interference between a flow induced in a molten metal by an AC magnetic field and a discharge flow from an immersion nozzle in continuous casting while applying an AC electromagnetic field to the molten metal. Also eliminates fluctuations in the slab internals. SOLUTION: In a method of supplying molten metal into a mold from an immersion nozzle and continuously casting the molten metal in the mold while applying an alternating magnetic field, the immersion nozzle is configured to vertically lower the molten metal from a direction of a corresponding mold wall surface. And a slit portion for discharging from the vertically downward direction directly below the nozzle toward the opposite mold wall surface, and an area ratio between the slit portion and the two-hole portion, and a casting condition. And satisfy a particular relationship.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の連続鋳
造方法に関し、特に、鋳型内の溶融金属に交流電磁場を
付与し、溶融金属を凸状に盛り上げつつ連続鋳造する技
術に関する。 【0002】 【従来の技術】連続鋳造において、オシレーションマー
ク、初期凝固を制御して鋳片の表面性状を改善する方法
がこれまで多く提案されているが、磁場を利用するもの
として、特開昭58−32824号公報には、溶融金属
2を潤滑剤4と共に一定の周期で振動する水冷鋳型1に
注入し、連続的に下方に引き抜く連続鋳造方法におい
て、図4に示すように鋳型の周りに設けた電磁コイル5
に交流電流を連続通電し、交流磁場によって発生する電
磁力を利用して、溶融金属2を凸状に盛り上げることに
よって、鋳片の表面性状を改善する方法が開示されてい
る。 【0003】また、特開昭64−83348号公報に
は、電磁コイルによって鋳型内の溶融金属に電磁力を与
える際に、交流磁場をパルス状に印加することによって
電磁力を間歇的に付与し、パウダーキャステイングにお
いて、更に表面性状の改善を図る方法が開示されてい
る。さらに、再公表公報(WO96/05926)には、図
5に示すような連続鋳造鋳型壁1を取り囲むように設置
されたソレノイド状電磁コイル5に交流電流を通電し、
鋳型内の凝固しつつある溶融金属2に、誘導電流20と
誘導磁場21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22を印加しながら、溶
融金属を凸状に盛り上げて、連続鋳造する方法におい
て、通電する交流電流の振幅または波形を波形発生装置
24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。 【0004】このように、溶融金属に交流磁場を付与し
つつ連続鋳造することによって、鋳片の表面性状を改善
する技術が多く開発されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上述のように、鋳型内
の溶融金属に交流磁場を付与することにより、溶融金属
を凸状に盛り上げる方向の電磁力を作用させることがで
きる一方、この交流磁場により、鋳型内の溶融金属に
は、図6に示すように、コイルの垂直中心位置より上方
では、鋳型壁に添って下降し、コイルの垂直中心位置よ
り下方では、鋳型壁に沿って上昇する方向の流れ11が
誘起される(以下、誘起流とする)。 【0006】一方、2孔の吐出口を有する通常の浸漬ノ
ズル6から吐出された溶融金属の流れ、吐出流7は、相
対する鋳型壁に向かい、引き抜き方向に流れる下降流9
と上方に反転して流れる上昇流10に分岐する。この上
昇流10と、交流磁場により生じた誘起流11とが干渉
し、メニスカス近傍において溶鋼の流れに乱れが生じ
る。この流れの乱れは、メニスカス近傍の熱流を変動さ
せ凝固界面を不安定にして、鋳片の表面性状を劣化させ
たり、あるいはパウダーなどの巻き込みを助長して内質
欠陥を招くなど、鋳片品質欠陥を引き起こす原因のひと
つとなる。 【0007】連続鋳造用鋳型内の溶融金属の流れが、鋳
片品質に大きな影響を与えることは良く知られており、
例えば、注入ノズルから吐出した溶融金属の流れが内在
する介在物を溶融金属プールの奥深くまで持ち込み、こ
れが凝固シェルに捕捉されて鋳片内部欠陥の原因となっ
ている。このため、溶融金属の流れを制御してこれらの
欠陥を防止する技術が多く提案されている。例えば、特
開平2−284750号公報には、注入ノズルより下方
に設けたコイルにより直流磁界を溶融金属に作用させ、
その位置で溶鋼流にブレーキを作用させて溶鋼の下降流
を減速させる方法が開示されている。また、特開平9−
285854号公報には、図7に示すように、浸漬ノズ
ル6をスリット状吐出口30を備えたものとし、浸漬ノ
ズルからの吐出流が下向き吐出口を中心に鉛直方向から
相対する鋳型短辺へ向けて広がる連続した扇状の流れ2
9が得られるようにするとともに、電磁コイル27と組
み合わせることによって溶鋼の流れを制御することが開
示されている。 【0008】しかしながら、特開平9−285854号
公報の技術は、溶融金属の下降流に対する直流磁場によ
る制御であり、交流磁場を付与した場合の誘起流と反転
上昇流とに関するものではない。 【0009】本発明は、交流磁場を付与して溶融金属を
連続鋳造する際、浸漬ノズルからの吐出流による上昇流
と交流磁場による誘起流との干渉による流れの乱れを制
御し、鋳片表面性状の変動を解消しうる、連続鋳造方法
を提供しようとするものである。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためのものであって、その内容は、以下のとお
りである。 【0011】一定の周期で振動される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より溶融金属を注
入し、水冷鋳型の周囲に設けた通電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方法において、前記浸漬
ノズルは、溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直下
方方向にかけて吐出させる2孔部と、ノズル直下の鉛直
下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させる
スリット部とを連続して備えると共に、このスリット部
と2孔部との吐出断面積の比を、式(1)の関係として
鋳造することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。 【0012】 (2√2・T・VcCOSθ/V0√S1)−1 < β …(1) 但し、β:スリット部と2孔部との吐出断面積の比 T:鋳造空間の厚さ(m) Vc:鋳造速度(m/s) θ:2孔部の中心線が水平面となす角度(度) S1:2孔部の吐出断面積(m2) V0:通電コイルの電磁力によって誘起される溶鋼の流
れ速度(m/s) なお、左辺が0以下の場合はβ=0、すなわち、スリッ
ト部は設けないものとする。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例の図面を用
いて詳細に説明する。図1は、本発明の方法を実施する
ための連続鋳造装置の概略を示す断面図である。水冷鋳
型1の周りには、交流電流を通電するための通電コイル
5が、その上端がほぼメニスカス3の位置となるよう
に、水冷鋳型に埋設するようにして設けられている。鋳
造においては、水冷鋳型の上方のタンデイッシュ(図示
せず)から浸漬ノズル6を介して溶融金属が水冷鋳型内
に供給される。なお、浸漬ノズルからの溶融金属の吐出
方向、あるいは浸漬ノズルの吐出口の方向は、通常、水
冷鋳型の水平断面の形状が長方形である場合は、その短
辺側であり、ほぼ正方形である場合は、何れかの辺側と
する。なお、以下においては、水冷鋳型の水平断面形状
は長方形である鋳型として説明する。水冷鋳型1内の溶
融金属2の表面には潤滑材としてパウダー4が供給さ
れ、溶融金属は、水冷鋳型1によりオッシレーションを
受けつつ冷却され凝固しつつ、鋳片として下方に引き抜
かれる。このとき、通電コイル5には、数10〜数10
0Hzの交流電流が通電されることにより、鋳型内に誘
導磁場Bが生成され、これによって誘導電流Jが誘起され
る。この誘導電流Jと誘導磁場Bの作用により溶融金属2
に電磁力Fが水冷鋳型の中心に向かう方向に作用し、メ
ニスカス3近傍において溶融金属を凸状に盛り上げ、水
冷鋳型との潤滑を円滑に維持しつつ凝固が進行する。 【0014】その結果、鋳片のオッシレーションマーク
等を軽減し、表面性状を向上させることができるのであ
るが、図1に示すように、このコイルへの交流電流の通
電によって、鋳型内の溶融金属には、コイルの垂直中心
位置より上方では、下降し、一方、コイルの垂直中心位
置より下方では、上昇する方向の流れ11(誘起流)が
誘起される。 【0015】一方、浸漬ノズル6からの溶融金属の吐出
流7は、鋳型の短辺側の壁面付近でその流れ方向を下方
に転じ、大部分が下降流9となるが、吐出流の一部は、
上方に反転して上昇流10となり、コイルへの交流電流
の通電により生じた上記の誘起流11と干渉し、上述の
ように、メニスカス近傍において流れに乱れが生じてい
る。 【0016】発明者らは、この誘起流11とこの上昇流
10との干渉によるメニスカス近傍の流れの乱れによる
鋳片の表面性状の変動を抑制し、表面性状の優れた鋳片
を得るための方法を検討した。 【0017】すなわち、鋳造条件から決まる短辺側の上
昇流を、電磁力による誘起流に対して一定以下とする必
要があるとの知見に基づき、ノズルの形状、鋳造条件な
どと、鋳片の表面性状との関係を詳細に検討した結果、
本発明をなしたものである。 【0018】本発明では、まず、浸漬ノズル6の溶融金
属の吐出部を、図2(a)に示すように、溶融金属を相
対する鋳型壁面方向から壁面下方方向にかけて吐出させ
る2孔部12と、ノズル直下の鉛直方向から相対する壁
面方向にかけて吐出させるスリット部13とを備える共
に、スリット部13を2孔部12に連続して設けた構成
とするものである。すなわち、浸漬ノズルの2孔部に連
続してスリットを設けた構造とすることによって、図1
に示すように、浸漬ノズルの直下から鉛直下方に向かう
溶鋼の流れ、下降流8を生成させ、これによって、2孔
部からの吐出流7の割合を制限し、この2孔部から短辺
側(壁面)に向かう吐出流により生成する上昇流10を緩
和することができ、この上昇流と、上述の誘起流11と
の干渉を抑制することができる。 【0019】さらに、このように構成した浸漬ノズルに
おいて、上述のように誘起流と干渉する上昇流の強さを
一定以下にするために、鋳造速度Vc、鋳造空間の厚さ
T、などの鋳造条件に応じて、上記の浸漬ノズルの2孔
部とスリット部の吐出流の配分を決定すればよい。すな
わち、スリット部と2孔部との吐出断面積の比β(=ス
リット部の吐出断面積/2孔部の吐出断面積)が、ノズ
ル2孔部の吐出角度および吐出断面積、電磁力による誘
起流の速さV0などとの関係において、式(1)を満たすよ
うにするものである。 【0020】 (2√2・T・VcCOSθ/V0√S1)−1 < β …(1) なお、(1)式において、左辺が0以下の場合は、β=
0すなわちスリット部は設けないものとする。 【0021】式(1)において、βは、図2(C)示す
ように浸漬ノズル6の吐出部、すなわち、スリット部の
吐出断面積S2と2孔部の吐出断面積S1との比(S2
/S1)である。2孔部の形状は、円形、楕円形、矩形、
多角形など特に制限されるものではないが、吐出流によ
る溶融金属プール内の流れの乱れを少なくする観点から
は、円形、楕円形などが好ましい。その断面積S1は、
吐出口部(孔)の形状に応じて求めることができ、ま
た、スリット部の吐出断面積S2は、各矩形断面積の和
として求めることができる。 【0022】なお、スリットは、図2(a)に示すよう
に、2孔部に連続して設けられ、かつスリットの厚さ方
向の中心線と浸漬ノズルの2孔部の中心線とは、ほぼ同
一方向となるように設けられるものとし、鋳造時におい
ては、鋳型の長辺に平行になるように設置されるものと
する。 【0023】また、図2(b)に示すように、θは、2
孔部の中心線が水平面となす角度(度)、すなわち吐出
角であり、通常、−15〜55度、好ましくは0〜45
度である。 【0024】また、Tは、鋳造空間の厚さ(m)であ
り、この場合は鋳型厚さ(鋳型短辺の長さ)である。水
平断面形状が正方形の鋳型の場合は、何れかの辺の長さ
である。Vcは、鋳造速度(m/s)であり、鋳造する
溶融金属の種類、溶融金属の温度、鋳片のサイズなどの
操業条件等を勘案して決められる。 【0025】V0は、通電コイルの電磁力によって誘起
される溶鋼の流れ(誘起流)11の速度(m/s)であ
る。一般に合金は連続鋳造のような比較的凝固速度が速
いとき、樹枝状に凝固(デンドライト)し、そのデンド
ライトは凝固成長中に流れの上流側に傾き、その角度は
合金成分、流速で決まることが知られている。したがっ
てこの誘起流の速度V0は、この方法により求めること
ができる。なお、数値計算によっても求めることができ
る。 【0026】図1に示すように、コイルの垂直方向中心
位置の上方と下方とで互いに相反する方向の流れとなる
が、(1)式におけるV0は、上方、下方のいずれかの
誘起流の速度でも良いし、両者の平均速度としても良
い。本発明においては、この流れの速度は、コイルの高
さ位置近傍で測定した速度とすることが好ましい。すな
わち、コイルの下端から上端にかけての範囲で速度を測
定することにより、誘起流の速度測定において、浸漬ノ
ズルからの吐出流や、溶融金属プール表面の変動の影響
を受けることなく評価できるようにするためである。 【0027】例えば、Voを、通電コイルの3/4高さ相
当、鋳型(長辺)幅の1/2、かつ鋳型壁から1cm内
側の位置において、上述の方法により測定ないしは計算
により求めることも好ましい。 【0028】 【実施例】幅が1500mm、高さが880mm、厚み
250mmの鋳型のメニスカス部に、高さ150mmの
ソレノイドコイルを、その上端がメニスカス位置になる
ようにセットし、また、メニスカスから300mm深さ
となる外径150mm、内径90mmの浸漬ノズルで、ノ
ズル吐出口の性状を変えたものを用いて鋳造を行った。
ノズルは、図2に示す形状とし、ノズルの吐出口部は、
鋳型空間の短辺側に向かう直径60mm、吐出角度θが
15度、30度、45度を有する2孔部を有するもの3本、およ
び、さらにそれぞれの下端に、鋳型長辺方向に平行とな
るように、2孔部に連続して設けた厚さaの異なるスリ
ットを有するもの9本を用いた。 【0029】表1に、ノズルの2孔部の吐出角θと、こ
れに設けたスリット厚さaを示す。 【0030】 【表1】 【0031】電磁コイルには、溶融金属の盛り上がり
が、20mmとなるように周波数150Hzの正弦波交
流を通電し、鋳造速度は1.5m/mimとして、低炭
素アルミキルド鋼を鋳造した。なお、このとき、通電コ
イルの3/4高さ近傍に相当する鋳片デンドライト傾角
から測定した流速Voは0.2m/sであった。 【0032】これらのノズルを用いて鋳造した鋳片の表
面性状を測定し、その測定結果を、許容レベルの粗さで
規格化した表面粗度として図3に示す。 【0033】図3から判るように、黒丸で示したスリッ
ト1を設けたものは、何れも式(1)の関係を満たして
おらず、許容レベルで規格化した表面粗度を大きく超え
るものが多く、ばらつきも大きい。 【0034】一方、本発明の関係を満たす、黒四角で示
したスリット2を設けたもの、黒菱で示したスリット3
を設けたものは、いずれも許容レベルを下回っており、
そのばらつきも小さいことがわかる。 【0035】また、本発明の関係を満たしている中で
も、特に、式(1)の関係を大きく満たしている黒菱で
示したスリット3を設けたものは、同じく式(1)の関
係を満たしている黒四角で示したスリット2を設けたも
のに比べてさらに安定した表面性状を有していることが
わかる。 【0036】 【発明の効果】本発明によれば、溶融金属に交流電磁場
を付与しつつ連続鋳造するに際し、交流磁場によって溶
融金属に誘起される流れと、浸漬ノズルからの吐出流と
の干渉が解消され、表面性状ならびに鋳片内質にも優れ
た鋳片を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for continuously casting molten metal, and more particularly, to applying an alternating-current electromagnetic field to a molten metal in a mold to raise the molten metal to a convex shape. The technology relates to continuous casting while casting. 2. Description of the Related Art In continuous casting, many methods have been proposed to improve the surface properties of a slab by controlling the oscillation mark and initial solidification. Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-32824 discloses a continuous casting method in which a molten metal 2 is injected together with a lubricant 4 into a water-cooled mold 1 vibrating at a constant cycle and continuously drawn downward, as shown in FIG. Electromagnetic coil 5 provided in
A method for improving the surface properties of a cast slab by continuously supplying an alternating current to the molten metal 2 and using the electromagnetic force generated by the alternating magnetic field to build up the molten metal 2 in a convex shape. Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-83348 discloses that when an electromagnetic force is applied to a molten metal in a mold by an electromagnetic coil, an alternating magnetic field is applied in a pulsed manner to intermittently apply the electromagnetic force. A method of further improving the surface properties in powder casting is disclosed. Further, in the re-publication publication (WO96 / 05926), an alternating current is applied to the solenoid-shaped electromagnetic coil 5 installed so as to surround the continuous casting mold wall 1 as shown in FIG.
A molten metal is raised to a convex shape while applying an electromagnetic force 22 acting on the solidifying molten metal 2 in a direction determined by the direction of the induced current 20 and the induced magnetic field 21 to separate the molten metal 2 from the mold wall. In the method of continuous casting, a method is disclosed in which the initial solidification is stabilized and the slab surface properties are improved by periodically changing the amplitude or waveform of an energized alternating current by a waveform generator 24. . As described above, many techniques for improving the surface properties of a slab by continuously casting a molten metal while applying an AC magnetic field to the molten metal have been developed. [0005] As described above, by applying an alternating magnetic field to the molten metal in the mold, an electromagnetic force in the direction of raising the molten metal in a convex shape can be applied. Due to this AC magnetic field, the molten metal in the mold is lowered along the mold wall above the vertical center position of the coil and along the mold wall below the vertical center position of the coil as shown in FIG. Then, a flow 11 in the upward direction is induced (hereinafter referred to as an induced flow). On the other hand, the flow of the molten metal and the discharge flow 7 discharged from the ordinary immersion nozzle 6 having two discharge ports are directed to the opposite mold wall, and the downward flow 9 flowing in the drawing direction.
Branching into an upward flow 10 that reverses upward. The upward flow 10 and the induced flow 11 generated by the AC magnetic field interfere with each other, and the flow of the molten steel is disturbed near the meniscus. This turbulence in the slab causes the heat flow in the vicinity of the meniscus to fluctuate, destabilizing the solidification interface, deteriorating the surface properties of the slab, or promoting entrainment of powder, etc., resulting in defects in the slab. This is one of the causes of defects. It is well known that the flow of molten metal in a continuous casting mold has a great effect on slab quality.
For example, inclusions in which the flow of the molten metal discharged from the injection nozzle is carried deep into the molten metal pool, are caught by the solidified shell, and cause internal defects in the slab. For this reason, many techniques for controlling the flow of the molten metal to prevent these defects have been proposed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-284750, a DC magnetic field is applied to a molten metal by a coil provided below an injection nozzle,
A method is disclosed in which a brake is applied to the molten steel flow at that position to reduce the descending flow of the molten steel. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
In Japanese Patent Publication No. 285854, as shown in FIG. 7, the immersion nozzle 6 is provided with a slit-shaped discharge port 30 and the discharge flow from the immersion nozzle is directed from the vertical direction to the short side of the mold facing the downward discharge port. Continuous fan-shaped flow 2 spreading toward
9 is obtained, and the flow of molten steel is controlled by combining with the electromagnetic coil 27. However, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-285854 is to control the downward flow of the molten metal by a DC magnetic field, and does not relate to the induced flow and the inverted upward flow when an AC magnetic field is applied. According to the present invention, when a molten metal is continuously cast by applying an AC magnetic field, flow turbulence due to interference between an ascending flow due to a discharge flow from an immersion nozzle and a flow induced by an AC magnetic field is controlled, and An object of the present invention is to provide a continuous casting method capable of eliminating a change in properties. [0010] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has the following contents. A molten metal is injected from a dipping nozzle into a water-cooled mold having a pair of long sides and a pair of short sides vibrated at a constant cycle, and an alternating magnetic field generated by an energizing coil provided around the water-cooled mold. In the method of solidifying the molten metal by applying electromagnetic force in a direction to separate the molten metal from the mold wall, and continuously drawing the molten metal downward, the immersion nozzle is configured to vertically move the molten metal from the direction of the opposite mold wall surface. A two-hole portion to be discharged in the downward direction, and a slit portion to be discharged from the vertically downward direction directly below the nozzle toward the opposite mold wall surface are continuously provided, and the ratio of the discharge cross-sectional area of the slit portion to the two-hole portion is determined. A continuous casting method of molten metal, characterized by casting according to the relationship of formula (1). (2√2 · T · Vc COS θ / V 0 √S 1 ) −1 <β (1) where β: ratio of the discharge cross-sectional area between the slit portion and the two-hole portion T: thickness of the casting space (M) Vc: Casting speed (m / s) θ: Angle (degree) between the center line of the two holes and the horizontal plane S 1 : Discharge cross-sectional area of the two holes (m 2 ) V 0 : Electromagnetic force of energizing coil In addition, when the left side is 0 or less, β = 0, that is, no slit portion is provided. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings of embodiments. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a continuous casting apparatus for performing the method of the present invention. Around the water-cooled mold 1, an energizing coil 5 for supplying an alternating current is provided so as to be buried in the water-cooled mold such that the upper end thereof is substantially at the position of the meniscus 3. In casting, a molten metal is supplied from a tundish (not shown) above the water-cooled mold through the immersion nozzle 6 into the water-cooled mold. Note that the direction of discharge of the molten metal from the immersion nozzle, or the direction of the discharge port of the immersion nozzle, is usually on the short side when the shape of the horizontal cross section of the water-cooled mold is rectangular, and is substantially square. Is on either side. In the following, description will be made assuming that the horizontal cross-sectional shape of the water-cooled mold is a rectangular mold. Powder 4 is supplied as a lubricant to the surface of the molten metal 2 in the water-cooled mold 1, and the molten metal is cooled down while being oscillated by the water-cooled mold 1, solidified, and drawn down as a slab. At this time, several tens to several tens
When an alternating current of 0 Hz is applied, an induced magnetic field B is generated in the mold, and an induced current J is induced. By the action of the induced current J and the induced magnetic field B, the molten metal 2
The electromagnetic force F acts in the direction toward the center of the water-cooled mold, and the molten metal is raised in the vicinity of the meniscus 3 so that solidification proceeds while maintaining smooth lubrication with the water-cooled mold. As a result, the oscillation marks and the like of the slab can be reduced and the surface properties can be improved. However, as shown in FIG. In the metal, a flow 11 (induced flow) in a rising direction is induced below the vertical center position of the coil while falling below the vertical center position of the coil. On the other hand, the molten metal discharge flow 7 from the immersion nozzle 6 changes its flow direction downward near the wall surface on the short side of the mold, and mostly becomes a downward flow 9, but a part of the discharge flow Is
The flow is reversed upward and becomes an ascending flow 10, which interferes with the above-described induced flow 11 generated by the application of the alternating current to the coil, and as described above, the flow is disturbed near the meniscus. The present inventors have proposed a method for suppressing the fluctuation of the surface properties of a slab due to the disturbance of the flow near the meniscus due to the interference between the induced flow 11 and the ascending flow 10 to obtain a slab having excellent surface properties. The method was examined. That is, based on the knowledge that the rising flow on the short side determined by the casting conditions needs to be equal to or less than the induced flow due to the electromagnetic force, the shape of the nozzle, the casting conditions, etc. After examining the relationship with the surface properties in detail,
The present invention has been made. In the present invention, first, as shown in FIG. 2 (a), the discharge portion of the molten metal of the immersion nozzle 6 has a two-hole portion 12 for discharging the molten metal from the opposite mold wall surface direction to the lower wall surface direction. And a slit portion 13 for discharging from a vertical direction immediately below the nozzle to a wall direction opposite thereto, and the slit portion 13 is provided continuously to the two hole portions 12. In other words, by adopting a structure in which slits are continuously provided at two holes of the immersion nozzle, FIG.
As shown in the figure, a flow of molten steel flowing from directly below the immersion nozzle to vertically downward, a descending flow 8 is generated, thereby limiting the ratio of the discharge flow 7 from the two holes, and the short side from the two holes. The upward flow 10 generated by the discharge flow toward the (wall surface) can be reduced, and interference between the upward flow and the above-described induced flow 11 can be suppressed. Further, in the immersion nozzle configured as described above, the casting speed Vc, the casting space thickness T, and the like are set in order to reduce the strength of the upward flow that interferes with the induced flow as described above. The distribution of the discharge flow at the two holes and the slit of the immersion nozzle may be determined according to the conditions. That is, the ratio β (= discharge cross-sectional area of the slit portion / discharge cross-sectional area of the two-hole portion) of the discharge cross-sectional area of the slit portion and the two-hole portion is determined by the discharge angle and the discharge cross-sectional area of the nozzle two-hole portion, The relationship is to satisfy Expression (1) in relation to the speed V 0 of the induced flow. (2√2 · T · Vc COS θ / V 0 √S 1 ) −1 <β (1) In the equation (1), when the left side is 0 or less, β =
0, that is, no slit portion is provided. In the equation (1), β is a ratio (S2) between the discharge cross-sectional area S2 of the discharge part of the immersion nozzle 6, ie, the slit part and the discharge cross-sectional area S1 of the two hole part, as shown in FIG.
/ S1). The shape of the two holes is circular, elliptical, rectangular,
Although not particularly limited, such as a polygon, a circle, an ellipse, and the like are preferable from the viewpoint of reducing disturbance of the flow in the molten metal pool due to the discharge flow. The cross-sectional area S1 is
It can be obtained according to the shape of the discharge port (hole), and the discharge cross-sectional area S2 of the slit can be obtained as the sum of the respective rectangular cross-sectional areas. As shown in FIG. 2 (a), the slit is provided continuously at the two holes, and the center line in the thickness direction of the slit and the center line of the two holes of the immersion nozzle are: It shall be provided so that it may become substantially the same direction, and shall be installed so that it may become parallel to the long side of a casting mold at the time of casting. As shown in FIG. 2B, θ is 2
The angle (degree) between the center line of the hole and the horizontal plane, that is, the discharge angle, is usually -15 to 55 degrees, preferably 0 to 45 degrees.
Degrees. T is the thickness (m) of the casting space, in this case, the mold thickness (the length of the short side of the mold). In the case of a mold having a square horizontal cross section, the length is any side. Vc is a casting speed (m / s) and is determined in consideration of operating conditions such as the type of molten metal to be cast, the temperature of the molten metal, and the size of the slab. V 0 is the velocity (m / s) of the flow (induced flow) 11 of the molten steel induced by the electromagnetic force of the energizing coil. In general, when the alloy has a relatively high solidification rate such as continuous casting, it solidifies in a dendritic manner (dendrites), and the dendrites incline to the upstream side of the flow during solidification growth, and the angle is determined by the alloy components and flow velocity. Are known. Therefore, the velocity V 0 of the induced flow can be obtained by this method. In addition, it can also be obtained by numerical calculation. As shown in FIG. 1, but the opposite direction of flow to each other in the upper and lower vertical center position of the coil, V 0 is, upward, either induced flow downward in (1) Or the average speed of both. In the present invention, the velocity of this flow is preferably a velocity measured near the height of the coil. In other words, by measuring the velocity in the range from the lower end to the upper end of the coil, in the measurement of the velocity of the induced flow, it is possible to evaluate without being affected by the discharge flow from the immersion nozzle or the fluctuation of the molten metal pool surface. That's why. For example, Vo may be measured or calculated by the above-described method at a position equivalent to 3/4 height of the current-carrying coil, 1/2 of the width of the mold (long side), and 1 cm inside the mold wall. preferable. EXAMPLE A solenoid coil having a height of 150 mm was set on a meniscus portion of a mold having a width of 1500 mm, a height of 880 mm and a thickness of 250 mm so that the upper end thereof was located at the meniscus position. Casting was performed using an immersion nozzle having an outer diameter of 150 mm and an inner diameter of 90 mm, which had a different depth, with a different nozzle outlet.
The nozzle has the shape shown in FIG.
The diameter 60 mm toward the short side of the mold space, the discharge angle θ is
Three having two holes having angles of 15 degrees, 30 degrees, and 45 degrees, and a thickness a continuously provided at the lower end of each of the two holes so as to be parallel to the long side direction of the mold. Nine slits having different slits were used. Table 1 shows the discharge angles θ of the two holes of the nozzle and the thickness a of the slit provided in the nozzle. [Table 1] A low-carbon aluminum-killed steel was cast at a casting speed of 1.5 m / mim by applying a sine wave alternating current at a frequency of 150 Hz to the electromagnetic coil so that the rise of the molten metal became 20 mm. At this time, the flow velocity Vo measured from the slab dendrite inclination angle corresponding to the vicinity of the 通電 height of the energizing coil was 0.2 m / s. The surface properties of the slab cast using these nozzles were measured, and the measurement results are shown in FIG. 3 as the surface roughness standardized to an allowable level of roughness. As can be seen from FIG. 3, none of the slits 1 indicated by black circles satisfy the relationship of the equation (1), and the surface roughness greatly exceeds the surface roughness standardized at an allowable level. Many and large variations. On the other hand, the slits 2 indicated by black squares and the slits 3 indicated by black diamonds, which satisfy the relationship of the present invention, are provided.
Are below the acceptable level,
It can be seen that the variation is small. Further, among the relations satisfying the relation of the present invention, those provided with the slits 3 indicated by black diamonds which largely satisfy the relation of the equation (1) also satisfy the relation of the equation (1). It can be seen that the surface has more stable surface properties as compared with those provided with the slits 2 indicated by black squares. According to the present invention, during continuous casting while applying an alternating current electromagnetic field to the molten metal, interference between the flow induced in the molten metal by the alternating magnetic field and the discharge flow from the immersion nozzle. Thus, it is possible to obtain a slab excellent in surface properties and slab quality.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の連続鋳造方法の実施例を示す概略図で
あり、(a)は上面図、(b)は断面図である。 【図2】本発明の実施例のノズル形状を示す概略図であ
り、(a)、(b)は断面図、(C)はノズルの吐出断
面積の形状を示す模式図である。 【図3】本発明の実施例におけるノズルのスリット厚み
a、吐出角θと、許容レベルで規格化した鋳片表面粗度
との関係を示す図である。 【図4】電磁力を付与して連続鋳造する従来の方法の一
例を示す断面概略図。 【図5】電磁力を付与して連続鋳造する従来の他の例を
示す断面概略図。 【図6】電磁力を付与して連続鋳造する従来の他の例の
概略図であり、(a)は上面図、(b)は断面図であ
る。 【図7】電磁ブレーキを使用した連続鋳造技術を示す概
略図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。 【符号の説明】 1…水冷鋳型 2…溶融金属 3…メニスカス 4…パウダー 5…通電コイル 6…浸漬ノズル 7…2孔部からの吐出流 8…スリット部からの吐出流 9…下降流 10…上昇流 11…誘起流 12…ノズルの2孔部 13…ノズルのスリット部 20…誘導電流 21…誘導磁場 22…電磁力 23…電磁力誘起流れ 24…波形発生装置 25…電源装置 26…励磁電流 27…電磁コイル 28…電磁コイル上端 29…分散化した溶鋼下降流のフローパターン 30…スリット状吐出口 S1…2孔部の吐出断面積 S2…スリット部の吐出断面積 θ…吐出角 a…スリット幅 T…鋳型の短辺長さ B…誘導磁場 F…電磁力 J…誘導電流
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a continuous casting method according to the present invention, wherein (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view. FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams showing the shape of a nozzle according to an embodiment of the present invention, wherein FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a slit thickness a and a discharge angle θ of a nozzle and a slab surface roughness standardized at an allowable level in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional method for performing continuous casting by applying an electromagnetic force. FIG. 5 is a schematic sectional view showing another conventional example of continuous casting by applying an electromagnetic force. FIGS. 6A and 6B are schematic views of another conventional example of continuous casting by applying an electromagnetic force, wherein FIG. 6A is a top view and FIG. 6B is a cross-sectional view. FIGS. 7A and 7B are schematic views showing a continuous casting technique using an electromagnetic brake, wherein FIG. 7A is a cross-sectional view and FIG. 7B is a top view. [Description of Signs] 1 ... water-cooled mold 2 ... molten metal 3 ... meniscus 4 ... powder 5 ... energizing coil 6 ... immersion nozzle 7 ... discharge flow from two holes 8 ... discharge flow 9 from slit part 9 ... descending flow 10 ... Ascending flow 11 ... Induced flow 12 ... Nozzle 2 hole 13 ... Nozzle slit 20 ... Induced current 21 ... Induced magnetic field 22 ... Electromagnetic force 23 ... Electromagnetic force induced flow 24 ... Waveform generator 25 ... Power supply device 26 ... Exciting current 27 ... Electromagnetic coil 28 ... Electromagnetic coil upper end 29 ... Dispersed flow pattern of molten steel descending flow 30 ... Slit-shaped discharge port S1 ... Discharge cross-sectional area of two holes S2 ... Discharge cross-sectional area of slit part θ ... Discharge angle a ... Slit Width T: short side length of mold B: induction magnetic field F: electromagnetic force J: induction current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 寛 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4E004 AA09 AD01 FB04 FB06 MB12 MC05 NA02 NB01 NC01    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Hiroshi Harada             20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation             Company Technology Development Division F-term (reference) 4E004 AA09 AD01 FB04 FB06 MB12                       MC05 NA02 NB01 NC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 一定の周期で振動される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より溶融金属を
注入し、水冷鋳型の周囲に設けた通電コイルによって発
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方法において、前記浸
漬ノズルは、溶融金属を相対する鋳型壁面方向から鉛直
下方方向にかけて吐出させる2孔部と、ノズル直下の鉛
直下方方向から相対する鋳型壁面方向にかけて吐出させ
るスリット部とを連続して備えると共に、この2孔部と
スリット部との吐出断面積の比を、式(1)の関係とし
て鋳造することを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。 (2√2・T・VcCOSθ/V0√S1)−1 < β …(1) 但し、β:スリット部と2孔部との吐出断面積の比 T:鋳造空間の厚さ(m) Vc:鋳造速度(m/s) θ:2孔部の中心線が水平面となす角度(度) S1:2孔部の吐出断面積(m2) V0:通電コイルの電磁力によって誘起される溶鋼の流
れ速度(m/s) なお、左辺が0以下の場合はβ=0、すなわち、スリッ
ト部は設けないものとする。
Claims: 1. A molten metal is injected from an immersion nozzle into a water-cooled mold having a pair of long sides and a pair of short sides vibrated at a constant cycle and provided around the water-cooled mold. In the method of solidifying the molten metal by applying an electromagnetic force in a direction to separate the molten metal from the mold wall by an alternating magnetic field generated by the energized coil, and continuously drawing the molten metal downward, the immersion nozzle includes: A two-hole portion that discharges from the opposite mold wall surface direction to the vertically downward direction, and a slit portion that discharges from the vertically downward direction directly below the nozzle to the opposite mold wall direction, and the two-hole portion and the slit portion Wherein the ratio of the cross-sectional area of the molten metal to the molten metal is cast as a relation of the formula (1). (2√2 · T · Vc COS θ / V 0 √S 1 ) -1 <β (1) where β: ratio of the discharge cross-sectional area between the slit portion and the two holes T: thickness of the casting space (m) Vc: Casting speed (m / s) θ: Angle (degree) between the center line of the two holes and the horizontal plane S 1 : Discharge cross-sectional area of the two holes (m 2 ) V 0 : Induced by the electromagnetic force of the conducting coil Note that when the left side is 0 or less, β = 0, that is, no slit portion is provided.
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