[发明专利]钢的连续铸造方法及铸模内钢水的流动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用能够选择性地实施电磁制动或电磁搅拌的电磁线圈进行的钢的连续铸造方法、以及用于实施该连续铸造方法的铸模内钢水的流动控制装置。 

背景技术

在通常的钢的连续铸造过程中，使用具有2个喷出孔的浸渍喷嘴向铸模内供给钢水。图13是示意地表示该通常的连续铸造法中的铸模内钢水的流动状态的纵剖视图。从浸渍喷嘴1的喷出孔1a喷出的钢水2在碰撞到铸模3的短边3a上的凝固壳(shell)2c之后分支为上升流2a和下降流2b。其中的上升流2a进而在弯月面(meniscus)下成为朝向浸渍喷嘴1去的水平流。另外，图13中的附图标记4表示保护渣。 

该铸模内的钢水的流动控制在操作方面及铸坯的质量管理方面极为重要。作为实现该钢水的流动控制的方法，存在设计浸渍喷嘴的形状的方法、对铸模内的钢水施加电磁力的方法等。近年来，在这些方法中，广泛利用对钢水施加电磁力的方法。在对该钢水施加电磁力的方法中，存在对从浸渍喷嘴喷出的钢水流(之后称作喷出流)施加制动力的电磁制动、利用电磁力搅拌钢水的电磁搅拌这2种方法。 

电磁制动作为这样的目的来使用，即，防止随着因上述喷出流碰撞铸模短边上的凝固壳导致凝固壳再熔解而产生拉漏(break-out)，抑制质量降低，或者抑制弯月面下的钢水流速而增加铸造速度。另一方面，电磁搅拌众所周知有助于质量改善，主要用于铸造高质量材料。 

这些电磁制动装置及电磁搅拌装置分别构成为对磁芯实施绕线而成的电磁线圈装置。对于磁芯大多采用作为强磁性体的铁材料，也大多被称作铁芯。在本说明书中，之后简称作芯。在电磁制动中该芯大多采用软铁。另一方面，在采用交流电流的电磁搅拌中，为了减轻由电磁感应导致的铁损失而采用电磁钢板。 

通常，这些电磁线圈装置仅具有电磁制动或电磁搅拌中的任一个单独功能。因此，以前开发出能够实现兼用电磁制动和电磁搅拌这两种功能的电磁线圈装置(之后称作兼用线圈)。 

在专利文献1中公开有使例如奇数个(3个以上)齿部中的中央的齿部位于浸渍喷嘴的喷出部、对兼用线圈选择性地施加直流电流、多相交流电流或交直重叠电流的方法。利用该方法，能够选择性地实施电磁制动或者电磁搅拌。 

专利文献1：日本特开昭63-188461号公报 

但是，在专利文献1公开的技术中，由于在实施电磁制动的情况下磁通直接透过浸渍喷嘴，因此，大多产生被称作纵裂纹的铸造缺陷。另外，在实施电磁制动的情况下，基本上需要提高沿厚度方向贯穿铸模的磁通密度，因此，需要增大齿部的宽度。 

另一方面，在实施电磁搅拌的情况下，相对的铸模壁面附近的钢水流动为互相反向的流动、即形成涡流有助于质量改善。在这种情况下，由于沿铸模的厚度方向贯穿的磁通是不起作用的，因此无法增大齿部的宽度。 

这样，由于利用兼用线圈实现电磁搅拌比实现电磁制动难，因此，被设计为电磁搅拌性能优先。由于上述专利文献1中公开的兼用线圈形状是齿部宽度较细的线性线圈，因此适合电磁搅拌。但是，由于齿部的宽度较细，因此，无法充分确保电磁 制动性能。 

因此，申请人为了解决该问题而在专利文献2中提出了利用对齿部分别实施绕线、并且对2个齿部的外侧实施绕线而将2个齿部缠绕成一体的电磁搅拌线圈。 

专利文献2：日本特开昭60-44157号公报 

由于该电磁搅拌线圈的2个齿部和磁轭部与希腊文字的π(PAI)相似，因此被称作PAI型电磁搅拌线圈(以下称作PAI型线圈)。 

另外，发明人在专利文献3中提出了利用PAI型线圈的兼用线圈的技术。如上所述，该PAI型线圈对2个齿部的外侧实施绕线而将2个齿部缠绕成一体。因而，在实施电磁制动的情况下，通过将2个齿部一起磁化，能够解决齿部宽度较细这样的问题。 

专利文献3：日本特开2007-7719号公报 

本发明的兼用线圈形状也基本上与该专利文献3相同，图14表示该兼用线圈形状。 

图14是2个PAI型线圈5在铸模3的长边3b侧连续的构造。 

在这样的构造的情况下，根据作为目标的铸模3的尺寸而存在最适合的齿部5a个数和宽度。以往，这些个数和宽度根据经验来设定，并且进行通过数值解析来确认性能这样的作业。即，为了适当地选择这些齿部5a的个数和宽度，需要长期的经验和大量的时间。另外，图14中的附图标记5b是芯，附图标记5c是内侧的绕线，附图标记5d是外侧的绕线。