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JP7617415B2 - Continuous casting method for carbon steel slabs - Google Patents
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Description

本発明は、断面矩形状をなす炭素鋼鋳片を連続的に鋳造する炭素鋼鋳片の連続鋳造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for continuously casting carbon steel slabs having a rectangular cross section.

断面矩形状をなす炭素鋼鋳片(以下、鋳片と称す)を連続的に鋳造する連続鋳造機においては、タンディッシュに一旦貯留された溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型内に上方から注入し、そこで外周面が冷却され凝固した鋳片を鋳型の下端から引き抜くことにより、連続的に鋳片の鋳造が行われる。鋳片のうち外周面の凝固した部位は、凝固シェルと呼ばれる。鋳型から引き抜かれた鋳片は、連続鋳造機内で冷却されながら搬送され、連続鋳造機の機端で所望の大きさにカットされる。
なお、浸漬ノズルには、鋳型の鋳型長辺方向の両側に、短辺壁に向けてそれぞれ開口する一対の吐出孔が形成されており、一対の短辺壁に向けて溶鋼を吐出するように構成されている。
In a continuous casting machine that continuously casts carbon steel slabs (hereinafter referred to as slabs) having a rectangular cross section, molten steel temporarily stored in a tundish is poured from above into a mold through an immersion nozzle, where the slab, whose outer circumferential surface has been cooled and solidified, is withdrawn from the bottom end of the mold, thereby continuously casting the slab. The part of the slab whose outer circumferential surface has solidified is called the solidified shell. The slab withdrawn from the mold is transported while being cooled in the continuous casting machine, and is cut to the desired size at the end of the continuous casting machine.
The submerged nozzle is formed with a pair of discharge holes on both sides of the long side of the mold, each opening toward the short side walls, and is configured to discharge molten steel toward the pair of short side walls.

また、鋳型の下方から引き抜かれた鋳片は、下方に向かって引き出された後に湾曲させられ、水平方向に向けて引き出されることになる。そして、連続鋳造鋳片が水平方向に向けて引き出される水平帯において、鋳片が完全に凝固するように構成されている。
ここで、鋳型から引き抜かれる鋳片は、鋳型から出た時点では完全に凝固しておらず内部に未凝固部を有している。このため、鋳型内の溶鋼の静圧によって鋳片が膨らむように変形するいわゆるバルジング変形を起こすおそれがある。このため、水平帯においては、上下に上下一対の圧下ロールによって鋳片を圧下する構成とされている。
In addition, the slab that is withdrawn from below the mold is curved after being drawn downward and then drawn horizontally. The slab is configured to completely solidify in the horizontal band along which the continuous cast slab is drawn horizontally.
Here, the slab that is pulled out of the mold is not completely solidified when it leaves the mold and has an unsolidified part inside. Therefore, there is a risk of the slab deforming in a bulging manner due to the static pressure of the molten steel in the mold. For this reason, the horizontal strip is configured to reduce the slab by a pair of reduction rolls, one above the other.

ここで、前述の連続鋳造機においては、浸漬ノズルの内部に介在物が堆積して詰まりが発生すると、溶鋼の供給を安定して供給できなくなり、鋳造を長時間安定して実施することができなくなる。そこで、従来は、浸漬ノズルの詰まりを防止するために、鋳型内に供給される溶鋼に対してアルゴンガス等の非酸化性ガスを吹き込んでいる。
また、鋳型内の溶鋼の上には、溶鋼の保温および凝固シェルと長辺壁および短辺壁との間の潤滑性を確保するために、鋳造パウダーが供給される。
このとき、吹き込まれるアルゴンガスの気泡、および、鋳造パウダーが、鋳型内で成長する凝固シェルに捕捉されると、鋳造された鋳片に表面欠陥が生じる。
In the above-mentioned continuous casting machine, if inclusions accumulate inside the submerged nozzle and cause clogging, it becomes impossible to stably supply molten steel, and casting cannot be performed stably for a long period of time. Therefore, in order to prevent clogging of the submerged nozzle, a non-oxidizing gas such as argon gas is conventionally blown into the molten steel being supplied into the mold.
In addition, casting powder is supplied above the molten steel in the mold to maintain the temperature of the molten steel and to ensure lubrication between the solidified shell and the long and short side walls.
At this time, if bubbles of the argon gas blown in and the casting powder are trapped in the solidified shell growing in the mold, surface defects will occur in the cast piece.

また、気泡、鋳造パウダーおよび介在物等が、浸漬ノズルからの吐出流によって鋳型内の下方位置にまで混入することがある。この場合、凝固シェルが十分に成長した位置で、これら気泡、鋳造パウダーおよび介在物等が捕捉され、鋳片の内部欠陥の一因となる。
上述のような表面欠陥および内部欠陥を防止する手段として、例えば特許文献1~3には、鋳型上方に電磁攪拌装置を設けるとともに、鋳型下方に電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造機が提案されている。
In addition, air bubbles, casting powder, inclusions, etc. may be mixed into the mold at a lower position by the discharge flow from the submerged entry nozzle. In this case, these air bubbles, casting powder, inclusions, etc. are captured at a position where the solidified shell has fully grown, and become a cause of internal defects of the cast slab.
As a means for preventing the above-mentioned surface defects and internal defects, for example, Patent Documents 1 to 3 propose a continuous casting machine equipped with an electromagnetic stirring device above the mold and an electromagnetic brake device below the mold.

電磁攪拌装置は、鋳型内の溶鋼に電磁力を印加して、鋳型内の溶鋼に旋回流を付与するものである。
鋳型内の溶鋼が旋回流を有する場合、凝固シェルとの界面近傍の溶鋼は速度境界層を有し、凝固シェルとの界面に近づくほど流速が遅くなる。このため、この速度境界層内に存在する気泡や鋳造パウダーは、凝固シェルとの界面から遠ざかる方向に力を受け、凝固シェルとの界面から遠ざかる方向の速度成分を有することとなる。溶鋼の流速が速いほど、気泡や鋳造パウダーが凝固シェルとの界面から遠ざかる速度成分も大きくなる。電磁攪拌装置を備えた連続鋳造機においては、このような原理に基づき、鋳型内の溶鋼中の気泡や鋳造パウダー等が凝固シェルに捕捉されるのを防止し、表面品質を向上させることが可能となる。
The electromagnetic stirrer applies an electromagnetic force to the molten steel in the mold, thereby imparting a swirling flow to the molten steel in the mold.
When the molten steel in the mold has a swirling flow, the molten steel near the interface with the solidified shell has a velocity boundary layer, and the flow velocity becomes slower as it approaches the interface with the solidified shell. Therefore, the bubbles and casting powder present in this velocity boundary layer are subjected to a force in a direction away from the interface with the solidified shell, and have a velocity component in a direction away from the interface with the solidified shell. The faster the flow velocity of the molten steel, the larger the velocity component of the bubbles and casting powder moving away from the interface with the solidified shell. Based on this principle, in a continuous casting machine equipped with an electromagnetic stirrer, it is possible to prevent the bubbles and casting powder in the molten steel in the mold from being captured by the solidified shell, and improve the surface quality.

電磁ブレーキ装置は、浸漬ノズルから噴出する溶鋼の吐出流に対して制動力を作用させるものである。
ここで、浸漬ノズルからの吐出流は、鋳型の短辺壁に衝突することにより、上方向へ向かう上昇流および下方向へ向かう下降流を形成する。電磁ブレーキ装置によって吐出流の勢いが弱められることにより、上昇流の勢いが弱められ、溶鋼の湯面変動が抑制される。また、吐出流が凝固シェルに衝突する勢いも弱められるため、当該凝固シェルの再溶解によるブレイクアウトを抑制する効果も得られる。このように、電磁ブレーキ装置は、高速安定鋳造を目的とした場合によく用いられている。さらに、電磁ブレーキ装置によれば、吐出流によって形成される下降流の流速が抑制されるため、溶鋼中の不純物の浮上分離が促進され、鋳片の内部品質を向上させることが可能になる。
The electromagnetic brake device applies a braking force to the discharge flow of molten steel ejected from the submerged entry nozzle.
Here, the discharge flow from the submerged nozzle collides with the short side wall of the mold, forming an upward ascending flow and a downward descending flow. The electromagnetic brake device weakens the momentum of the discharge flow, thereby weakening the momentum of the ascending flow and suppressing fluctuations in the molten steel surface. In addition, the force of the discharge flow colliding with the solidified shell is also weakened, which has the effect of suppressing breakouts caused by remelting of the solidified shell. Thus, electromagnetic brake devices are often used for high-speed stable casting. Furthermore, the electromagnetic brake device suppresses the flow rate of the descending flow formed by the discharge flow, promoting the floating and separation of impurities in the molten steel, making it possible to improve the internal quality of the cast slab.

特開平11-156502号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-156502 特開平05-154623号公報Japanese Patent Application Publication No. 05-154623 特開2020-078815号公報JP 2020-078815 A

ところで、家電、建材、自動車など向けの汎用の炭素鋼は、大量生産が求められており、連続鋳造においても効率的に鋳片を製造する必要がある。生産効率を向上させる手段としては溶鋼スループットの増加が考えられる。ここで、溶鋼スループットは、単位時間あたりに鋳造される鋳片の質量であり、ton/min単位の溶鋼スループット(ton/min)は、鋳型厚み(mm)×鋳型幅(mm)×鋳造速度(mm/min)×溶鋼密度(7.0×10-6kg/mm)/1000(kg/ton)で計算される。したがって、溶鋼スループットを高めるためには、例えば鋳造速度を高めればよい。鋳造速度は単位時間あたりに鋳造される鋳片の長さとして定義される。 Meanwhile, mass production of general-purpose carbon steel for home appliances, building materials, automobiles, etc. is required, and it is necessary to efficiently produce cast pieces in continuous casting. Increasing the molten steel throughput is considered as a means for improving production efficiency. Here, the molten steel throughput is the mass of cast pieces cast per unit time, and the molten steel throughput (ton/min) in ton/min is calculated by mold thickness (mm) × mold width (mm) × casting speed (mm/min) × molten steel density (7.0 × 10 -6 kg/mm 3 )/1000 (kg/ton). Therefore, in order to increase the molten steel throughput, for example, the casting speed may be increased. The casting speed is defined as the length of the cast pieces cast per unit time.

一方で炭素含有量が0.07質量%から0.3質量%である炭素鋼は、溶鋼からの冷却過程でδ相と液相が反応してγ相が生成する包晶反応が起こる範囲に含まれる。とりわけ炭素含有量が0.1質量%から0.18質量%の炭素鋼は亜包晶鋼と呼ばれ、δ相からγ相の変態が比較的高温で起こるため、変態時のひずみによるシェル変形が顕著となり、わずかな不均一凝固が助長されて鋳片表面の割れへと至ったり、不均一凝固を起因としたシェル変形により、鋳型から凝固シェルが乖離して抜熱不十分となり、再溶融性の疵が発生したりするおそれがあった。 On the other hand, carbon steel with a carbon content of 0.07% to 0.3% by mass falls within the range in which a peritectic reaction occurs, in which the δ phase reacts with the liquid phase to produce the γ phase during the cooling process from molten steel. In particular, carbon steel with a carbon content of 0.1% to 0.18% by mass is called hypoperitectic steel, and the transformation from the δ phase to the γ phase occurs at a relatively high temperature, so shell deformation due to strain during transformation becomes significant, promoting slight uneven solidification and leading to cracks on the surface of the cast slab, or shell deformation caused by uneven solidification can cause the solidified shell to detach from the mold, resulting in insufficient heat removal and the occurrence of remelting defects.

このような鋼種を、例えば3ton/min以上の高スループットで鋳造すると、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出溶鋼流量が大きくなり、凝固シェルへ衝突することにより不均一凝固がさらに顕著となり再溶融疵が多発したり、再溶融に至らないまでも厚みが不均一なシェルが形成され、これを起因とした表面割れが多発したりする。さらに、高スループット領域では、吐出流が短辺へ衝突したのち湯面方向へ向かう反転上昇流も増大し、この上昇流を起因とし湯面変動や溶鋼温度変動が顕著となる。湯面変動および温度変動により鋳型内での凝固開始点が大きくばらつくため、表面割れやシェルの再溶融の起因となる不均一凝固へつながる。 When such steel types are cast at a high throughput of, for example, 3 tons/min or more, the flow rate of molten steel discharged from the discharge hole of the submerged nozzle increases, and collision with the solidified shell causes uneven solidification to become even more pronounced, resulting in frequent remelting defects, or, even if remelting does not occur, a shell of uneven thickness is formed, which causes frequent surface cracks. Furthermore, in high throughput areas, the reverse upward flow toward the molten metal surface after the discharge flow collides with the short side also increases, and this upward flow causes significant fluctuations in the molten metal surface and temperature. Fluctuations in the molten metal surface and temperature cause large variations in the solidification start point in the mold, leading to uneven solidification that causes surface cracks and remelting of the shell.

さらに、炭素鋼の製品の向け先によっては鋳片の厚み中心部の二枚割れが原因で製品成型時の割れが発生する。二枚割れとは、鋳片の厚み中心の最終凝固部に生成する内部欠陥であり、鋳片幅方向に沿って線状に発生する中心偏析の一種である。この欠陥は鋳片断面の観察により筋状の模様が観察されるが、程度が悪くなると鋳片段階でも開口する。二枚割れは圧延工程を経ても中心偏析として残存し、例えば製品の絞り加工の絞り率が大きくなってくると偏析部の延性低下により割れが発生し問題となる。この二枚割れは、特に3ton/min以上の高スループット領域になると、鋳片温度が上昇したり、凝固シェル厚が薄くなることでバルジング量が大きくなり中心偏析が悪化したりして、発生しやすくなる。また、二枚割れは鋳片の幅方向の最終凝固位置の偏差が大きい場合にも発生しやすくなる。この幅方向の最終凝固位置の偏差は、高スループットの条件で拡大する傾向がある。 Furthermore, depending on the destination of the carbon steel product, cracks may occur during product molding due to a split in the center of the thickness of the slab. Splits are internal defects that occur in the final solidification part at the center of the thickness of the slab, and are a type of central segregation that occurs linearly along the width direction of the slab. This defect is observed as a streak pattern when observing the cross section of the slab, and if the degree is severe, it may open up even at the slab stage. Splits remain as central segregation even after the rolling process, and for example, when the reduction rate of the product's drawing process increases, cracks occur due to a decrease in ductility of the segregated part, which becomes a problem. This split is particularly likely to occur in the high throughput range of 3 ton/min or more, when the slab temperature rises or the solidified shell thickness becomes thin, which increases the amount of bulging and worsens the central segregation. Splits are also likely to occur when there is a large deviation in the final solidification position in the width direction of the slab. This deviation in the final solidification position in the width direction tends to increase under high throughput conditions.

ここで、上述の特許文献1,2においては、いずれも電磁ブレーキ装置の静磁場が1極であり、静磁場による制動力を大きくしていくと吐出孔に過大な制動力が作用してノズル近傍の上昇流が発生するため、高スループット領域において湯面変動が大きくなり、表面割れが発生するおそれがあった。
また、特許文献3においては、電磁撹拌装置の交流磁場と、電磁ブレーキ装置の複数に分割された静磁場によって溶鋼流動を制御できるため、これら電磁ツールの条件を適正化することで表面割れおよび再溶融性の疵を抑制することが可能となるが、高スループットの条件で鋳造した際には二枚割れが発生するおそれがあった。
In the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, the static magnetic field of the electromagnetic brake device is one-pole in both cases, and when the braking force due to the static magnetic field is increased, an excessive braking force acts on the discharge hole, generating an upward flow in the vicinity of the nozzle, which causes large fluctuations in the molten metal level in the high throughput region, and there is a risk of surface cracks occurring.
In addition, in Patent Document 3, the molten steel flow can be controlled by the alternating magnetic field of an electromagnetic stirring device and the multiple divided static magnetic fields of an electromagnetic braking device, and therefore it is possible to suppress surface cracks and remelting defects by optimizing the conditions of these electromagnetic tools. However, there is a risk of cracking into two pieces when casting under high throughput conditions.

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、炭素鋼鋳片を高スループットの条件で鋳造した場合であっても、鋳片の表面欠陥、および、二枚割れの発生を抑制することができ、表面品質および内部品質に優れた鋼鋳片を安定して連続鋳造することが可能な炭素鋼鋳片の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a method for manufacturing carbon steel slabs that can suppress the occurrence of surface defects and splitting of the slab even when the slab is cast under high throughput conditions, and that can stably and continuously cast steel slabs with excellent surface and internal quality.

上記課題を解決するために、本発明者は、以下のように鋭意検討を行った。
スループット上昇に伴う吐出流速の増加を抑制する対策としては、浸漬ノズルの吐出孔面積を大きくして線流速を小さくすることが考えられる。一方、吐出孔面積を大きくするとスループットを上昇させる過程において、吐出孔面積に対してスループットが小さくなることで吐出孔圧力が不安定化し、吐出流が偏流したり、吐出孔での負圧が発生し、品質が悪化したりする場合がある。さらに、開口面積が大きいとノズル強度が低下する場合があり、ノズル設計上の制約もある。
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive research as described below.
One possible measure to suppress the increase in the discharge flow rate that accompanies an increase in throughput is to increase the discharge hole area of the submerged nozzle to reduce the linear flow rate. On the other hand, if the discharge hole area is increased, the throughput becomes smaller relative to the discharge hole area in the process of increasing the throughput, which may cause the discharge hole pressure to become unstable, resulting in a biased discharge flow or negative pressure at the discharge hole, resulting in a deterioration in quality. Furthermore, a large opening area may reduce the nozzle strength, which places restrictions on the nozzle design.

そこで、3.00ton/min以上6.50ton/min以下の溶鋼スループットにおける鋳片の表面割れによる表面品質の低下を低減するため、電磁撹拌と電磁ブレーキを併用し、吐出流および鋳型内湯面変動の抑制を考えた。加えて、連続鋳造機の水平帯での鋳片の厚み方向のロール間隔を適正に設定することで、鋳片の厚み中心部の二枚割れ発生の防止を考えた。 Therefore, in order to reduce the deterioration of surface quality due to surface cracks in slabs at molten steel throughputs of 3.00 tons/min or more and 6.50 tons/min or less, we considered using electromagnetic stirring and electromagnetic brakes in combination to suppress the discharge flow and fluctuations in the molten metal surface in the mold. In addition, we considered preventing the occurrence of splits in the center of the thickness of the slab by appropriately setting the roll spacing in the thickness direction of the slab in the horizontal band of the continuous casting machine.

本発明に係る炭素鋼鋳片の連続鋳造方法は、鋳型の下方から引き出された断面矩形状をなす炭素鋼鋳片を湾曲させる湾曲帯と、前記炭素鋼鋳片を水平方向に搬送する水平帯とを有する連続鋳造機を用いた炭素鋼鋳片の連続鋳造方法であって、前記炭素鋼は、C:0.07質量%以上0.3質量%以下、Mn:0.01質量%以上1.5質量%以下、Si:0.001質量%以上0.3質量%以下、P:0.07質量%以下、S:0.02質量%以下、残部がFeおよび不純物とされた化学組成とされており、溶鋼スループットが3.00ton/min以上6.50ton/min以下の範囲内とされ、前記鋳型の上部の長辺面外側に設置された電磁撹拌コアを用いて前記鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加するとともに、前記鋳型の下部の長辺面外側に設置され、複数かつ異種の磁極が前記長辺面に対向する電磁ブレーキコアを用いて前記溶鋼に静磁場を印加し、前記電磁撹拌コアによる交流磁場の磁束密度を0.02T以上0.15T以下、前記電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.15T以上0.40T以下とし、前記水平帯においては、上下一対の圧下ロールによって前記炭素鋼鋳片の圧下を行う構成とされており、前記水平帯における圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内とすることを特徴としている。 The method for continuous casting of carbon steel slabs according to the present invention is a method for continuous casting of carbon steel slabs using a continuous casting machine having a curved band for curving a carbon steel slab having a rectangular cross section drawn from below a mold, and a horizontal band for transporting the carbon steel slab in a horizontal direction, the carbon steel having a chemical composition of C: 0.07% by mass to 0.3% by mass, Mn: 0.01% by mass to 1.5% by mass, Si: 0.001% by mass to 0.3% by mass, P: 0.07% by mass to 0.02% by mass to 0.3% by mass, S: 0.02% by mass to 0.3% by mass, the balance being Fe and impurities, the molten steel throughput is within the range of 3.00 ton/min to 6.50 ton/min, and the upper long side surface of the mold is An alternating magnetic field is applied to the molten steel in the mold using an electromagnetic stirring core installed on the outside, and a static magnetic field is applied to the molten steel using an electromagnetic brake core installed on the outside of the long side surface of the lower part of the mold and having multiple and different magnetic poles facing the long side surface, the magnetic flux density of the alternating magnetic field by the electromagnetic stirring core is 0.02 T to 0.15 T, and the magnetic flux density of the static magnetic field by the electromagnetic brake core is 0.15 T to 0.40 T, and in the horizontal band, the carbon steel cast piece is reduced by a pair of upper and lower reduction rolls, and the reduction taper amount in the horizontal band is within the range of 0.10 mm/m to 0.80 mm/m.

この構成の炭素鋼鋳片の連続鋳造方法においては、前記鋳型の下部の長辺面外側に設置され、複数かつ異種の磁極が前記長辺面に対向する電磁ブレーキコアを用いて前記溶鋼に静磁場を印加し、前記電磁撹拌コアによる交流磁場の磁束密度を0.02T以上0.15T以下、前記電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.15T以上0.40T以下としているので、鋳型内の溶鋼流動を適切に制御することができ、炭素鋼鋳片の表面割れおよび再溶融性の疵を抑制することが可能となる。
そして、水平帯における圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内としているので、前記電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.40T以下とした場合であっても、炭素鋼鋳片の水平帯におけるバルジング変形を抑制し、二枚割れの発生を十分に抑制することができる。
In the method for continuous casting of carbon steel slabs having this configuration, a static magnetic field is applied to the molten steel using an electromagnetic brake core that is installed on the outside of the long side face of the lower part of the mold and has a plurality of different magnetic poles facing the long side face, and the magnetic flux density of the AC magnetic field generated by the electromagnetic stirring core is set to 0.02 T or more and 0.15 T or less, and the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake core is set to 0.15 T or more and 0.40 T or less. Therefore, it is possible to appropriately control the flow of molten steel in the mold and to suppress surface cracks and remelting defects of the carbon steel slab.
Furthermore, since the rolling taper amount in the horizontal band is within the range of 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less, even if the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake core is set to 0.40 T or less, bulging deformation in the horizontal band of the carbon steel cast piece can be suppressed and the occurrence of splitting into two pieces can be sufficiently suppressed.

本発明によれば、炭素鋼鋳片を高スループットの条件で鋳造した場合であっても、鋳片の表面欠陥、および、二枚割れの発生を抑制することができ、表面品質および内部品質に優れた鋼鋳片を安定して連続鋳造することが可能な鋼鋳片の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing steel slabs that can suppress the occurrence of surface defects and splitting of the slab even when the slab is cast under high throughput conditions, and can stably and continuously cast steel slabs with excellent surface and internal quality.

本発明の実施形態である炭素鋼鋳片の連続鋳造方法を実施する連続鋳造機の一例を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a continuous casting machine for carrying out a method for continuously casting a carbon steel slab according to an embodiment of the present invention. 図1に示す連続鋳造機における鋳型設備のY-Z平面での断面図である。2 is a cross-sectional view of the mold equipment in the continuous casting machine shown in FIG. 1 in the YZ plane. 鋳型設備の、図2に示すA-A断面での断面図である。3 is a cross-sectional view of the mold facility taken along the line AA in FIG. 2. 鋳型設備の、図3に示すB-B断面での断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the mold facility taken along the line BB of FIG. 3 . 鋳型設備の、図3に示すC-C断面での断面図である。4 is a cross-sectional view of the mold facility taken along the line CC shown in FIG. 3. 電磁ブレーキ装置によって溶鋼の吐出流に作用する電磁力を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an electromagnetic force acting on a discharge flow of molten steel by an electromagnetic brake device. 水平帯に設けられたロールセグメント装置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a roll segment device installed on a horizontal band.

以下に、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片の連続鋳造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
また、本明細書に示す各図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合がある。各図面において図示される各部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の部材間における大小関係を正確に表現するものではない。
Hereinafter, a method for continuously casting a carbon steel slab according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.
In addition, in each drawing shown in this specification, the size of some of the components may be exaggerated for the purpose of explanation. The relative sizes of the components shown in each drawing do not necessarily accurately represent the size relationships between the actual components.

図1に、本実施形態である炭素鋼鋳片の連続鋳造方法を実施する連続鋳造機1の一例を示す。
図1に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機1は、連続鋳造用の鋳型110を用いて溶鋼2を連続鋳造し、断面矩形状の鋳片3を製造するための装置である。連続鋳造機1は、鋳型110と、取鍋4と、タンディッシュ5と、浸漬ノズル6と、二次冷却装置7と、鋳片切断機8と、を備える。
FIG. 1 shows an example of a continuous casting machine 1 for carrying out the method for continuously casting a carbon steel slab according to the present embodiment.
1, a continuous casting machine 1 according to this embodiment is an apparatus for continuously casting molten steel 2 using a continuous casting mold 110 to produce a slab 3 having a rectangular cross section. The continuous casting machine 1 includes the mold 110, a ladle 4, a tundish 5, a submerged nozzle 6, a secondary cooling device 7, and a slab cutter 8.

取鍋4は、溶鋼2を外部からタンディッシュ5まで搬送するための可動式の容器である。取鍋4は、タンディッシュ5の上方に配置され、取鍋4内の溶鋼2がタンディッシュ5に供給される。
タンディッシュ5は、鋳型110の上方に配置され、溶鋼2を貯留して、当該溶鋼2中の介在物を除去する。
浸漬ノズル6は、タンディッシュ5の下端から鋳型110に向けて下方に延び、その先端は鋳型110内の溶鋼2に浸漬されている。当該浸漬ノズル6は、タンディッシュ5にて介在物が除去された溶鋼2を鋳型110内に連続供給する。
The ladle 4 is a movable container for transporting the molten steel 2 from the outside to the tundish 5. The ladle 4 is disposed above the tundish 5, and the molten steel 2 in the ladle 4 is supplied to the tundish 5.
The tundish 5 is disposed above the mold 110, stores the molten steel 2, and removes inclusions from the molten steel 2.
The submerged nozzle 6 extends downward from the lower end of the tundish 5 toward the mold 110, and its tip is immersed in the molten steel 2 in the mold 110. The submerged nozzle 6 continuously supplies the molten steel 2 from which inclusions have been removed in the tundish 5 into the mold 110.

鋳型110は、鋳片3の幅および厚さに応じた四角筒状であり、例えば、一対の長辺鋳型板で一対の短辺鋳型板を両側から挟むように組み立てられる。長辺鋳型板および短辺鋳型板(以下、鋳型板と総称することがある)は、例えば冷却水が流動する水路が設けられた水冷銅板である。鋳型110は、かかる鋳型板と接触する溶鋼2を冷却して、鋳片3を製造する。鋳片3が鋳型110下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部3bの凝固が進行し、外殻の凝固シェル3aの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル3aと未凝固部3bを含む鋳片3は、鋳型110の下端から引き抜かれる。なお、鋳型110は振動させてもよい。 The mold 110 is a rectangular cylinder corresponding to the width and thickness of the slab 3, and is assembled, for example, by sandwiching a pair of short-side mold plates between a pair of long-side mold plates. The long-side mold plates and short-side mold plates (hereinafter sometimes collectively referred to as mold plates) are, for example, water-cooled copper plates with water channels through which cooling water flows. The mold 110 cools the molten steel 2 that comes into contact with the mold plates to produce the slab 3. As the slab 3 moves downward in the mold 110, the solidification of the internal unsolidified portion 3b progresses, and the thickness of the solidified shell 3a of the outer shell gradually increases. The slab 3 including the solidified shell 3a and unsolidified portion 3b is pulled out from the lower end of the mold 110. The mold 110 may be vibrated.

なお、以下の説明では、上下方向(すなわち、鋳型110から鋳片3が引き抜かれる方向)を、Z軸方向とも呼称する。Z軸方向のことを鉛直方向とも呼称する。また、Z軸方向と垂直な平面(水平面)内における互いに直交する2方向を、それぞれ、X軸方向およびY軸方向とも呼称する。また、X軸方向を、水平面内において鋳型110の長辺と平行な方向(すなわち、鋳型幅方向又は鋳型長辺方向)として定義し、Y軸方向を、水平面内において鋳型110の短辺と平行な方向(すなわち、鋳型厚み方向又は鋳型短辺方向)として定義する。X-Y平面と平行な方向のことを水平方向とも呼称する。 In the following description, the up-down direction (i.e., the direction in which the cast piece 3 is pulled out of the mold 110) is also referred to as the Z-axis direction. The Z-axis direction is also referred to as the vertical direction. The two directions that are perpendicular to each other in a plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction are also referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. The X-axis direction is defined as the direction parallel to the long side of the mold 110 in the horizontal plane (i.e., the mold width direction or mold long side direction), and the Y-axis direction is defined as the direction parallel to the short side of the mold 110 in the horizontal plane (i.e., the mold thickness direction or mold short side direction). The direction parallel to the X-Y plane is also referred to as the horizontal direction.

ここで、図1では図面が煩雑になることを避けるために図示を省略しているが、本実施形態では、鋳型110の長辺鋳型板の外側面に電磁力発生装置が設置される。そして、当該電磁力発生装置を駆動させながら連続鋳造を行う。当該電磁力発生装置は、電磁撹拌装置および電磁ブレーキ装置を備えるものである。本実施形態では、当該電磁力発生装置を駆動させながら連続鋳造を行うことにより、鋳片の品質を確保しつつ、より高速での鋳造が可能になる。当該電磁力発生装置の構成については、図2および図3を参照して後述する。 In FIG. 1, an electromagnetic force generating device is not shown to avoid cluttering the drawing, but in this embodiment, an electromagnetic force generating device is installed on the outer surface of the long side mold plate of the mold 110. Continuous casting is performed while driving the electromagnetic force generating device. The electromagnetic force generating device includes an electromagnetic stirring device and an electromagnetic brake device. In this embodiment, continuous casting is performed while driving the electromagnetic force generating device, which enables casting at a higher speed while ensuring the quality of the cast piece. The configuration of the electromagnetic force generating device will be described later with reference to FIG. 2 and FIG. 3.

二次冷却装置7は、鋳型110の下方の二次冷却帯9に設けられ、鋳型110下端から引き抜かれた鋳片3を支持および搬送しながら冷却する。この二次冷却装置7は、鋳片3の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール(例えば、サポートロール11、ピンチロール12、ガイドロール13、圧下ロール31)と、鋳片3に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル(図示せず)とを有する。 The secondary cooling device 7 is provided in the secondary cooling zone 9 below the mold 110, and supports and transports the slab 3 pulled out from the lower end of the mold 110 while cooling it. This secondary cooling device 7 has multiple pairs of support rolls (e.g., support rolls 11, pinch rolls 12, guide rolls 13, reduction rolls 31) arranged on both sides of the thickness of the slab 3, and multiple spray nozzles (not shown) that spray cooling water onto the slab 3.

二次冷却装置7に設けられる支持ロールは、鋳片3の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片3を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片3を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯9において凝固途中の鋳片3のブレイクアウトやバルジングを防止できる。 The support rolls provided in the secondary cooling device 7 are arranged in pairs on both sides of the thickness direction of the slab 3, and function as a support and transport means that supports and transports the slab 3. By supporting the slab 3 from both sides in the thickness direction with the support rolls, breakout and bulging of the slab 3 during solidification in the secondary cooling zone 9 can be prevented.

支持ロールであるサポートロール11、ピンチロール12、ガイドロール13、圧下ロール31は、二次冷却帯9における鋳片3の搬送経路(パスライン)を形成する。このパスラインは、図1に示すように、鋳型110の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯9において、当該パスラインが垂直である部分を垂直帯9A、湾曲している部分を湾曲帯9B、水平である部分を水平帯9Cと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機1は、垂直曲げ型の連続鋳造機1と呼称される。なお、本発明は、図1に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機1に限定されず、湾曲型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。 The support rolls 11, pinch rolls 12, guide rolls 13, and reduction rolls 31 form a transport path (pass line) for the cast slab 3 in the secondary cooling zone 9. As shown in FIG. 1, this pass line is vertical just below the mold 110, then curves in a curved shape, and finally becomes horizontal. In the secondary cooling zone 9, the vertical part of the pass line is called the vertical zone 9A, the curved part is called the curved zone 9B, and the horizontal part is called the horizontal zone 9C. A continuous casting machine 1 having such a pass line is called a vertical bending type continuous casting machine 1. Note that the present invention is not limited to the vertical bending type continuous casting machine 1 shown in FIG. 1, but can also be applied to various other continuous casting machines such as a curved type.

サポートロール11は、鋳型110の直下の垂直帯9Aに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3を支持する。鋳型110から引き抜かれた直後の鋳片3は、凝固シェル3aが薄い状態であるため、ブレイクアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔(ロールピッチ)で支持する必要がある。そのため、サポートロール11としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図1に示す例では、垂直帯9Aにおける鋳片3の両側に、小径のロールからなる3対のサポートロール11が、比較的狭いロールピッチで設けられている。 The support rolls 11 are non-driven rolls provided in the vertical band 9A directly below the mold 110, and support the slab 3 immediately after it has been pulled out of the mold 110. The slab 3 immediately after it has been pulled out of the mold 110 has a thin solidified shell 3a, and so must be supported at a relatively short interval (roll pitch) to prevent breakout and bulging. For this reason, it is desirable to use small-diameter rolls as the support rolls 11, which allow the roll pitch to be shortened. In the example shown in FIG. 1, three pairs of support rolls 11 made of small-diameter rolls are provided on both sides of the slab 3 in the vertical band 9A, with a relatively narrow roll pitch.

ピンチロール12は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片3を鋳型110から引き抜く機能を有する。ピンチロール12は、垂直帯9A、湾曲帯9Bおよび水平帯9Cにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片3は、ピンチロール12から伝達される力によって鋳型110から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール12の配置は図1に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。 The pinch rolls 12 are driven rolls that are rotated by a driving means such as a motor, and have the function of pulling the slab 3 out of the mold 110. The pinch rolls 12 are arranged at appropriate positions in the vertical band 9A, the curved band 9B, and the horizontal band 9C. The slab 3 is pulled out of the mold 110 by the force transmitted from the pinch rolls 12, and is transported along the pass line. The arrangement of the pinch rolls 12 is not limited to the example shown in FIG. 1, and the arrangement position may be set arbitrarily.

ガイドロール13は、湾曲帯9Bに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片3を支持および案内する。ガイドロール13は、パスライン上の位置によって、および、鋳片3のF面(Fixed面、図1では左下側の面)とL面(Loose面、図1では右上側の面)のいずれに設けられるかによって、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。 The guide rolls 13 are non-driven rolls provided on the curved band 9B, and support and guide the slab 3 along the pass line. The guide rolls 13 may be arranged with different roll diameters and roll pitches depending on their position on the pass line and whether they are provided on the F surface (Fixed surface, the surface on the lower left in FIG. 1) or the L surface (Loose surface, the surface on the upper right in FIG. 1) of the slab 3.

圧下ロール31は、水平帯9Cに設けられるロールであり、上記パスラインに沿って鋳片3を支持および案内するとともに、鋳片3を厚み方向に圧下する。
なお、水平帯9Cに配置される圧下ロール31を備えたロールセグメント装置30については、図7を参照して後述する。
The reduction rolls 31 are rolls provided in the horizontal band 9C, which support and guide the slab 3 along the pass line and reduce the slab 3 in the thickness direction.
The roll segment device 30 including the reduction rolls 31 arranged in the horizontal band 9C will be described later with reference to FIG.

鋳片切断機8は、上記パスラインの水平帯9Cの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片3を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片3は、テーブルロール15により次工程の設備に搬送される。 The billet cutter 8 is located at the end of the horizontal band 9C of the pass line, and cuts the billet 3 transported along the pass line to a specified length. The cut billet 3 in the form of a thick plate is transported to the equipment for the next process by the table rolls 15.

以上、図1を参照して、本実施形態に係る連続鋳造機1の全体構成について説明した。なお、本実施形態では、鋳型110に対して後述する構成を有する電磁力発生装置が設置され、当該電磁力発生装置を用いて連続鋳造が行われればよく、連続鋳造機1における当該電磁力発生装置以外の構成は、一般的な従来の連続鋳造機と同様であってよい。従って、連続鋳造機1の構成は図示したものに限定されず、連続鋳造機1としては、あらゆる構成のものが用いられてよい。 The overall configuration of the continuous casting machine 1 according to this embodiment has been described above with reference to FIG. 1. In this embodiment, an electromagnetic force generating device having the configuration described below is installed in the mold 110, and continuous casting is performed using this electromagnetic force generating device. The configuration of the continuous casting machine 1 other than the electromagnetic force generating device may be the same as that of a general conventional continuous casting machine. Therefore, the configuration of the continuous casting machine 1 is not limited to that shown in the figure, and any configuration may be used as the continuous casting machine 1.

続いて、図2~図5を参照して、上述した鋳型110に対して設置される電磁力発生装置の構成について詳細に説明する。図2~図5は、本実施形態に係る鋳型設備10の一構成例を示す図である。 Next, the configuration of the electromagnetic force generating device installed for the above-mentioned casting mold 110 will be described in detail with reference to Figures 2 to 5. Figures 2 to 5 are diagrams showing an example of the configuration of the casting mold equipment 10 according to this embodiment.

図2は、本実施形態に係る鋳型設備10のY-Z平面での断面図である。図3は、鋳型設備10の、図2に示すA-A断面での断面図である。図4は、鋳型設備10の、図3に示すB-B断面での断面図である。図5は、鋳型設備10の、図3に示すC-C断面での断面図である。なお、鋳型設備10は、Y軸方向において、鋳型110の中心に対して対称な構成を有するため、図2、図4および図5では、一方の長辺鋳型板111に対応する部位のみを図示している。また、図2、図4および図5では、理解を容易にするため、鋳型110内の溶鋼2も併せて図示している。 Figure 2 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 according to this embodiment in the Y-Z plane. Figure 3 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 taken along the A-A section shown in Figure 2. Figure 4 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 taken along the B-B section shown in Figure 3. Figure 5 is a cross-sectional view of the mold equipment 10 taken along the C-C section shown in Figure 3. Note that since the mold equipment 10 has a symmetrical configuration with respect to the center of the mold 110 in the Y-axis direction, Figures 2, 4, and 5 only show the portion corresponding to one of the long side mold plates 111. To facilitate understanding, Figures 2, 4, and 5 also show the molten steel 2 in the mold 110.

図2~図5を参照すると、本実施形態に係る鋳型設備10は、鋳型110の長辺鋳型板111の外側面(すなわち、長辺面の外側)に、バックアッププレート121を介して、2つの水箱130、140と、電磁力発生装置170と、が設置されて構成される。 Referring to Figures 2 to 5, the casting equipment 10 according to this embodiment is configured by installing two water boxes 130, 140 and an electromagnetic force generating device 170 on the outer surface (i.e., the outside of the long side surface) of the long side mold plate 111 of the casting mold 110 via a backup plate 121.

鋳型110は、上述したように、一対の長辺鋳型板111で一対の短辺鋳型板112を両側から挟むように組み立てられる。鋳型板111、112は銅板からなる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、鋳型板111、112は、一般的に連続鋳造機の鋳型として用いられる各種の材料によって形成されてよい。 As described above, the mold 110 is assembled by sandwiching a pair of short side mold plates 112 between a pair of long side mold plates 111. The mold plates 111 and 112 are made of copper plates. However, this embodiment is not limited to this example, and the mold plates 111 and 112 may be made of various materials that are generally used as molds for continuous casting machines.

ここで、本実施形態では、炭素含有量が0.07質量%以上0.3質量%以下の炭素鋼の鋳片3の連続鋳造を対象としており、鋳片サイズは、例えば幅(すなわち、X軸方向の長さ)800~2300mm程度、あるいは1000~1800mm程度、厚み(すなわち、Y軸方向の長さ)150~300mm程度、あるいは200~270mm程度である。つまり、鋳型板111、112も、当該鋳片サイズに対応した大きさを有する。すなわち、長辺鋳型板111は、少なくとも鋳片3の幅(例えば800~2300mm)よりも長いX軸方向の幅を有し、短辺鋳型板112は、鋳片3の厚み(例えば200~300mm)と略同一のY軸方向の幅を有する。もちろん、鋳片サイズはこの例に限定されない。 Here, in this embodiment, the subject is continuous casting of a slab 3 of carbon steel with a carbon content of 0.07% by mass or more and 0.3% by mass or less, and the slab size is, for example, about 800 to 2300 mm in width (i.e., length in the X-axis direction), or about 1000 to 1800 mm, and about 150 to 300 mm in thickness (i.e., length in the Y-axis direction), or about 200 to 270 mm. In other words, the mold plates 111 and 112 also have a size corresponding to the slab size. That is, the long side mold plate 111 has a width in the X-axis direction that is at least longer than the width of the slab 3 (e.g., 800 to 2300 mm), and the short side mold plate 112 has a width in the Y-axis direction that is approximately the same as the thickness of the slab 3 (e.g., 200 to 300 mm). Of course, the slab size is not limited to this example.

また、本実施形態では、電磁力発生装置170による鋳片3の品質向上の効果をより効果的に得るために、Z軸方向の長さが可能な限り長くなるように鋳型110を構成することが好ましい。一般的に、鋳型110内で溶鋼2の凝固が進行すると、凝固収縮のために鋳片3が鋳型110の内壁から離れてしまい、当該鋳片3の冷却が不十分になる場合があることが知られている。そのため、鋳型110の長さは、溶鋼湯面から、長くても1000mm程度が限界とされている。
本実施形態では、かかる事情を考慮して、溶鋼湯面から鋳型板111、112の下端までの長さが1000mm程度となるように、鋳型板111、112のZ軸方向の長さを当該1000mmよりも十分に大きくすることが好ましい。
In this embodiment, in order to more effectively obtain the effect of improving the quality of the slab 3 by the electromagnetic force generator 170, it is preferable to configure the mold 110 so that the length in the Z-axis direction is as long as possible. It is generally known that as solidification of the molten steel 2 progresses in the mold 110, the slab 3 may move away from the inner wall of the mold 110 due to solidification shrinkage, resulting in insufficient cooling of the slab 3. For this reason, the length of the mold 110 is limited to a maximum of about 1000 mm from the surface of the molten steel.
In this embodiment, taking such circumstances into consideration, it is preferable to make the length of the mold plates 111, 112 in the Z-axis direction sufficiently longer than 1000 mm so that the length from the molten steel surface to the lower end of the mold plates 111, 112 is approximately 1000 mm.

バックアッププレート121、122は、例えばステンレスからなり、鋳型110の鋳型板111、112を補強するために、当該鋳型板111、112の外側面を覆うように設けられる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の外側面に設けられるバックアッププレート121のことを長辺側バックアッププレート121ともいい、短辺鋳型板112の外側面に設けられるバックアッププレート122のことを短辺側バックアッププレート122ともいう。 The backup plates 121, 122 are made of, for example, stainless steel, and are provided to cover the outer surfaces of the mold plates 111, 112 in order to reinforce the mold plates 111, 112 of the mold 110. For the sake of distinction, the backup plate 121 provided on the outer surface of the long side mold plate 111 will be referred to as the long side backup plate 121, and the backup plate 122 provided on the outer surface of the short side mold plate 112 will be referred to as the short side backup plate 122.

電磁力発生装置170は、長辺側バックアッププレート121を介して鋳型110内の溶鋼2に対して電磁力を付与するため、少なくとも長辺側バックアッププレート121は非磁性体(例えば、非磁性のステンレス等)によって形成され得る。ただし、長辺側バックアッププレート121の、後述する電磁ブレーキ装置160の鉄芯(コア)162(以下、電磁ブレーキコア162ともいう)の端部164と対向する部位には、電磁ブレーキ装置160の磁束密度を確保するために、磁性体の軟鉄124が埋め込まれる。 Since the electromagnetic force generator 170 applies electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 via the long side backup plate 121, at least the long side backup plate 121 may be made of a non-magnetic material (e.g., non-magnetic stainless steel, etc.). However, in order to ensure the magnetic flux density of the electromagnetic brake device 160, magnetic soft iron 124 is embedded in the portion of the long side backup plate 121 that faces the end portion 164 of the iron core 162 (hereinafter also referred to as the electromagnetic brake core 162) of the electromagnetic brake device 160 described below.

長辺側バックアッププレート121には、更に、当該長辺側バックアッププレート121と垂直な方向(すなわち、Y軸方向)に向かって延伸する一対のバックアッププレート123が設けられる。図3~図5に示すように、この一対のバックアッププレート123の間に電磁力発生装置170が設置される。このように、バックアッププレート123は、電磁力発生装置170の幅(すなわち、X軸方向の長さ)、およびX軸方向の設置位置を規定し得るものである。換言すれば、電磁力発生装置170が鋳型110内の溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、バックアッププレート123の取り付け位置が決定される。以下、区別のため、当該バックアッププレート123のことを、幅方向バックアッププレート123ともいう。幅方向バックアッププレート123も、バックアッププレート121、122と同様に、例えばステンレスによって形成される。 The long side backup plate 121 is further provided with a pair of backup plates 123 extending in a direction perpendicular to the long side backup plate 121 (i.e., in the Y-axis direction). As shown in Figs. 3 to 5, an electromagnetic force generator 170 is installed between the pair of backup plates 123. In this way, the backup plate 123 can determine the width (i.e., length in the X-axis direction) of the electromagnetic force generator 170 and the installation position in the X-axis direction. In other words, the installation position of the backup plate 123 is determined so that the electromagnetic force generator 170 can apply electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2 in the mold 110. Hereinafter, for the sake of distinction, the backup plate 123 is also referred to as the width direction backup plate 123. The width direction backup plate 123 is also formed of, for example, stainless steel, like the backup plates 121 and 122.

水箱130、140は、鋳型110を冷却するための冷却水を貯水する。本実施形態では、図示するように、一方の水箱130を長辺鋳型板111の上端から所定の距離の領域に設置し、他方の水箱140を長辺鋳型板111の下端から所定の距離の領域に設置する。このように、水箱130、140を鋳型110の上部および下部にそれぞれ設けることにより、当該水箱130、140の間に電磁力発生装置170を設置する空間を確保することが可能になる。以下、区別のため、長辺鋳型板111の上部に設けられる水箱130のことを上部水箱130ともいい、長辺鋳型板111の下部に設けられる水箱140のことを下部水箱140ともいう。 The water boxes 130 and 140 store cooling water for cooling the mold 110. In this embodiment, as shown in the figure, one water box 130 is installed in an area a predetermined distance from the upper end of the long side mold plate 111, and the other water box 140 is installed in an area a predetermined distance from the lower end of the long side mold plate 111. By providing the water boxes 130 and 140 at the upper and lower parts of the mold 110, respectively, it is possible to secure a space between the water boxes 130 and 140 to install the electromagnetic force generator 170. Hereinafter, for the sake of distinction, the water box 130 provided at the upper part of the long side mold plate 111 is also referred to as the upper water box 130, and the water box 140 provided at the lower part of the long side mold plate 111 is also referred to as the lower water box 140.

長辺鋳型板111の内部、又は長辺鋳型板111と長辺側バックアッププレート121との間には、冷却水が通過する水路(図示せず)が形成される。当該水路は、水箱130、140まで延設されている。図示しないポンプによって、一方の水箱130、140から他方の水箱130、140に向かって(例えば、下部水箱140から上部水箱130に向かって)、当該水路を通過して冷却水が流される。これにより、長辺鋳型板111が冷却され、当該長辺鋳型板111を介して鋳型110内部の溶鋼2が冷却される。なお、図示は省略しているが、短辺鋳型板112に対しても、同様に、水箱および水路が設けられ、冷却水が流動されることにより当該短辺鋳型板112が冷却される。 A water channel (not shown) through which cooling water passes is formed inside the long side mold plate 111 or between the long side mold plate 111 and the long side backup plate 121. The water channel extends to the water boxes 130, 140. A pump (not shown) causes cooling water to flow through the water channel from one water box 130, 140 to the other water box 130, 140 (for example, from the lower water box 140 to the upper water box 130). This cools the long side mold plate 111, and the molten steel 2 inside the mold 110 is cooled through the long side mold plate 111. Although not shown, a water box and a water channel are also provided for the short side mold plate 112, and the short side mold plate 112 is cooled by the flow of cooling water.

電磁力発生装置170は、電磁撹拌装置150と、電磁ブレーキ装置160と、を備える。図示するように、電磁撹拌装置150および電磁ブレーキ装置160は、水箱130、140の間の空間に設置される。当該空間内で、電磁撹拌装置150が上方に、電磁ブレーキ装置160が下方に設置される。つまり、電磁撹拌装置150は、鋳型上部の長辺面外側に設置され、電磁ブレーキ装置160は、鋳型下部の長辺面外側に設置される。 The electromagnetic force generating device 170 includes an electromagnetic stirring device 150 and an electromagnetic brake device 160. As shown in the figure, the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic brake device 160 are installed in the space between the water boxes 130 and 140. In this space, the electromagnetic stirring device 150 is installed at the top, and the electromagnetic brake device 160 is installed at the bottom. In other words, the electromagnetic stirring device 150 is installed on the outside of the long side surface of the upper part of the mold, and the electromagnetic brake device 160 is installed on the outside of the long side surface of the lower part of the mold.

電磁撹拌装置150は、鋳型110内の溶鋼2に対して、交流磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。電磁撹拌装置150は、自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)の電磁力を溶鋼2に付与するように駆動される。図4には、電磁撹拌装置150によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を、模擬的に太線矢印で示している。ここで、図示を省略している長辺鋳型板111(すなわち、図示する長辺鋳型板111に対向する長辺鋳型板111)に設けられる電磁撹拌装置150は、その自身が設置される長辺鋳型板111の幅方向に沿って、図示する方向とは逆向きの電磁力を付与するように駆動される。 The electromagnetic stirring device 150 applies an alternating magnetic field to the molten steel 2 in the mold 110, thereby applying an electromagnetic force to the molten steel 2. The electromagnetic stirring device 150 is driven to apply an electromagnetic force to the molten steel 2 in the width direction (i.e., the X-axis direction) of the long side mold plate 111 on which it is installed. In FIG. 4, the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic stirring device 150 is shown by a bold arrow as a simulation. Here, the electromagnetic stirring device 150 provided on the long side mold plate 111 (i.e., the long side mold plate 111 facing the long side mold plate 111 shown in the figure), which is not shown in the figure, is driven to apply an electromagnetic force in the width direction of the long side mold plate 111 on which it is installed, in the opposite direction to the direction shown in the figure.

このように、一対の電磁撹拌装置150が、水平面内において撹拌流(旋回流)を発生させるように駆動される。電磁撹拌装置150によれば、このような撹拌流を生じさせることにより、湯面変動が抑制される。これにより、鋳造パウダーの巻き込みおよび流入不足が抑制される。さらに、凝固シェル界面における溶鋼2が流動するので、凝固シェル3aへの気泡や介在物の捕捉が抑制されるという洗浄効果も得られる。このため、鋳片3の表面品質を良化させることができる。 In this way, the pair of electromagnetic stirring devices 150 are driven to generate a stirring flow (swirling flow) in a horizontal plane. The electromagnetic stirring device 150 generates such a stirring flow, which suppresses fluctuations in the molten metal surface. This suppresses entrainment and insufficient inflow of casting powder. Furthermore, since the molten steel 2 at the solidified shell interface flows, a cleaning effect is obtained in which the capture of bubbles and inclusions in the solidified shell 3a is suppressed. This improves the surface quality of the cast slab 3.

電磁撹拌装置150の詳細な構成について説明する。電磁撹拌装置150は、ケース151と、当該ケース151内に格納される鉄芯(コア)152(以下、電磁撹拌コア152ともいう)と、当該電磁撹拌コア152に導線が巻回されて構成される複数のコイル153と、から構成される。 The detailed configuration of the electromagnetic stirring device 150 will be described. The electromagnetic stirring device 150 is composed of a case 151, an iron core 152 (hereinafter also referred to as the electromagnetic stirring core 152) stored in the case 151, and a plurality of coils 153 formed by winding a conductor around the electromagnetic stirring core 152.

ケース151は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース151の大きさは、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース151のX軸方向の幅W4、すなわち電磁撹拌装置150のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向のいずれの位置においても電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定されることが好ましい。例えば、W4は1800mm~2500mm程度である。また、電磁撹拌装置150では、コイル153からケース151の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース151の材料としては、例えば非磁性体ステンレス又はFRP(Fiber Reinforced Plastics)等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な部材が用いられることが好ましい。 The case 151 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 151 can be appropriately determined so that the electromagnetic stirring device 150 can apply electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, so that the coil 153 provided inside can be positioned at an appropriate position relative to the molten steel 2. For example, the width W4 of the case 151 in the X-axis direction, that is, the width W4 of the electromagnetic stirring device 150 in the X-axis direction, is preferably determined to be larger than the width of the slab 3 so that electromagnetic force can be applied to the molten steel 2 in the mold 110 at any position in the X-axis direction. For example, W4 is about 1800 mm to 2500 mm. In addition, in the electromagnetic stirring device 150, since the electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 153 through the side wall of the case 151, it is preferable to use a non-magnetic member that can ensure strength, such as non-magnetic stainless steel or FRP (Fiber Reinforced Plastics), as the material of the case 151.

電磁撹拌コア152は、略直方体形状を有する中実の部材であり、ケース151内において、その長手方向が長辺鋳型板111の幅方向(すなわち、X軸方向)と略平行になるように設置される。電磁撹拌コア152は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。 The electromagnetic stirring core 152 is a solid member having a roughly rectangular parallelepiped shape, and is installed in the case 151 so that its longitudinal direction is roughly parallel to the width direction (i.e., the X-axis direction) of the long side mold plate 111. The electromagnetic stirring core 152 is formed, for example, by laminating electromagnetic steel sheets.

電磁撹拌コア152に対して、X軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル153が形成される。当該導線としては、例えば断面が10mm×10mmで、内部に直径5mm程度の冷却水路を有する銅製のものが用いられる。電流印加時には、当該冷却水路を用いて当該導線が冷却される。当該導線は、絶縁紙等によりその表層が絶縁処理されており、層状に巻回することが可能である。例えば、一のコイル153は、当該導線を2~4層程度巻回することにより形成される。同様の構成を有するコイル153が、X軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。 A coil 153 is formed by winding a conductor around the electromagnetic stirring core 152 with the X-axis direction as the central axis. The conductor is, for example, made of copper and has a cross section of 10 mm x 10 mm and an internal cooling water channel with a diameter of about 5 mm. When a current is applied, the conductor is cooled using the cooling water channel. The surface of the conductor is insulated with insulating paper or the like, and it is possible to wind it in layers. For example, one coil 153 is formed by winding the conductor in about 2 to 4 layers. Coils 153 with similar configurations are arranged in parallel at a predetermined interval in the X-axis direction.

コイル153のそれぞれには、図示しない交流電源が接続される。当該交流電源によって、電磁撹拌コア152から鋳型内の溶鋼2に交流磁場を印加する。具体的には、隣り合うコイル153における電流の位相が適宜ずれるように当該コイル153に対して電流を印加することにより、溶鋼2に対して撹拌流を生じさせるような電磁力が付与され得る。
なお、当該交流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、コイル153のそれぞれに印加する電流量や、コイル153のそれぞれに電流を印加するタイミング等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この交流電源の駆動方法としては、一般的な電磁撹拌装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
An AC power supply (not shown) is connected to each of the coils 153. The AC power supply applies an AC magnetic field to the molten steel 2 in the mold from the electromagnetic stirring core 152. Specifically, by applying a current to the coils 153 so that the phases of the currents in the adjacent coils 153 are appropriately shifted, an electromagnetic force that generates a stirring flow in the molten steel 2 can be applied.
The driving of the AC power supply can be appropriately controlled by a control device (not shown) consisting of a processor or the like operating in accordance with a predetermined program. The control device appropriately controls the amount of current applied to each of the coils 153, the timing of applying the current to each of the coils 153, and the like, and can control the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2. As the method of driving the AC power supply can be any of various known methods used in general electromagnetic stirring devices, a detailed description thereof will be omitted here.

電磁撹拌コア152のX軸方向の幅W1は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル153が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W1は1800mm程度である。 The width W1 of the electromagnetic stirring core 152 in the X-axis direction can be appropriately determined so that the electromagnetic stirring device 150 can apply electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, i.e., so that the coil 153 can be positioned appropriately relative to the molten steel 2. For example, W1 is about 1800 mm.

電磁ブレーキ装置160は、鋳型110内の溶鋼2に対して静磁場を印加することにより、当該溶鋼2に対して電磁力を付与する。ここで、図6は、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。図6では、鋳型110近傍の構成の、X-Z平面での断面を概略的に図示している。また、図6では、電磁撹拌コア152、および後述する電磁ブレーキコア162の端部164の位置を模擬的に破線で示している。 The electromagnetic brake device 160 applies an electromagnetic force to the molten steel 2 in the mold 110 by applying a static magnetic field to the molten steel 2. Here, FIG. 6 is a diagram for explaining the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160. FIG. 6 shows a schematic cross section in the X-Z plane of the configuration in the vicinity of the mold 110. Also, FIG. 6 shows the positions of the electromagnetic stirring core 152 and the end 164 of the electromagnetic brake core 162 described later by dashed lines.

図6に示すように、浸漬ノズル6には、短辺鋳型板112に対向する位置に一対の吐出孔が設けられ得る。これらの吐出孔から溶鋼2が鋳型110内に吐出される。溶鋼2の吐出流は、鋳型110の短辺側に向かって進み、短辺側に形成された凝固シェル3aに衝突する。その後、吐出流は、上方向(すなわち、溶鋼の湯面が存在する方向)へ向かう上昇流(反転吐出流)を形成する。なお、凝固シェル3aに衝突した吐出流は、下方向(すなわち、鋳片が引き抜かれる方向)へ向かう下降流を形成する場合もある。電磁ブレーキ装置160は、浸漬ノズル6の当該吐出孔からの溶鋼2の流れ(吐出流)を抑制する方向の電磁力を、当該溶鋼2に対して付与するように駆動される。図6には、吐出流の方向を模擬的に細線矢印で示すとともに、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2に対して付与される電磁力の方向を模擬的に太線矢印で示している。 As shown in FIG. 6, the submerged nozzle 6 may be provided with a pair of discharge holes at positions facing the narrow side mold plate 112. The molten steel 2 is discharged from these discharge holes into the mold 110. The discharge flow of the molten steel 2 advances toward the narrow side of the mold 110 and collides with the solidified shell 3a formed on the narrow side. The discharge flow then forms an upward flow (reverse discharge flow) in the upward direction (i.e., in the direction in which the molten steel surface is present). The discharge flow that collides with the solidified shell 3a may also form a downward flow in the downward direction (i.e., in the direction in which the cast piece is withdrawn). The electromagnetic brake device 160 is driven to apply an electromagnetic force to the molten steel 2 in a direction that suppresses the flow (discharge flow) of the molten steel 2 from the discharge holes of the submerged nozzle 6. In FIG. 6, the direction of the discharge flow is shown as a simulated thin arrow, and the direction of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 by the electromagnetic brake device 160 is shown as a simulated thick arrow.

電磁ブレーキ装置160によれば、このような吐出流を抑制する方向の電磁力を生じさせることにより、吐出流が凝固シェル3aに衝突した際の衝撃を和らげることができる。これにより、凝固シェル3aの再溶融を抑制することができ、ひいては、表面疵およびブレイクアウトの発生を抑制することができる。さらに、吐出流に起因する反転吐出流の勢いが弱められるので、溶鋼2の湯面変動が抑制される。これにより、鋳造パウダーの巻き込みおよび流入不足が抑制される。さらに、吐出流が凝固シェル3aに衝突した際に生じる下降流も抑制されるので、気泡や介在物の浮上分離を促進することもできる。これらの結果、鋳片3の品質が向上する。 The electromagnetic brake device 160 generates an electromagnetic force in a direction that suppresses such a discharge flow, thereby softening the impact when the discharge flow collides with the solidified shell 3a. This suppresses remelting of the solidified shell 3a, and ultimately the occurrence of surface defects and breakouts. Furthermore, the momentum of the reverse discharge flow caused by the discharge flow is weakened, suppressing fluctuations in the molten steel 2 surface. This suppresses entrainment and insufficient inflow of casting powder. Furthermore, the downward flow that occurs when the discharge flow collides with the solidified shell 3a is also suppressed, which can promote floating and separation of bubbles and inclusions. As a result, the quality of the cast piece 3 is improved.

電磁ブレーキ装置160の詳細な構成について説明する。電磁ブレーキ装置160は、ケース161と、当該ケース161内にその一部が格納される電磁ブレーキコア162と、当該電磁ブレーキコア162のケース161内の部位に導線が巻回されて構成される複数のコイル163と、から構成される。 The detailed configuration of the electromagnetic brake device 160 will be described. The electromagnetic brake device 160 is composed of a case 161, an electromagnetic brake core 162, a part of which is stored inside the case 161, and a plurality of coils 163 formed by winding a conductor around a portion of the electromagnetic brake core 162 inside the case 161.

ケース161は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース161の大きさは、電磁ブレーキ装置160によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース161のX軸方向の幅W4、すなわち電磁ブレーキ装置160のX軸方向の幅W4は、鋳型110内の溶鋼2に対して、X軸方向の所望の位置において電磁力を付与し得るように、鋳片3の幅よりも大きくなるように決定される。図示する例では、ケース161の幅W4は、ケース151の幅W4と略同様である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、電磁撹拌装置150の幅と電磁ブレーキ装置160の幅は異なっていてもよい。 The case 161 is a hollow member having a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the case 161 can be appropriately determined so that the electromagnetic brake device 160 can apply electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, that is, so that the coil 163 provided inside can be positioned at an appropriate position relative to the molten steel 2. For example, the width W4 of the case 161 in the X-axis direction, i.e., the width W4 of the electromagnetic brake device 160 in the X-axis direction, is determined to be larger than the width of the slab 3 so that electromagnetic force can be applied to the molten steel 2 in the mold 110 at a desired position in the X-axis direction. In the illustrated example, the width W4 of the case 161 is substantially the same as the width W4 of the case 151. However, this embodiment is not limited to such an example, and the width of the electromagnetic stirring device 150 and the width of the electromagnetic brake device 160 may be different.

また、電磁ブレーキ装置160では、コイル163からケース161の側壁を通過して溶鋼2に対して電磁力が付与されるため、ケース161は、ケース151と同様に、例えば非磁性体ステンレス又はFRP等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な材料によって形成される。 In addition, in the electromagnetic brake device 160, electromagnetic force is applied to the molten steel 2 from the coil 163 through the side wall of the case 161, so the case 161, like the case 151, is made of a material that is nonmagnetic and has sufficient strength, such as nonmagnetic stainless steel or FRP.

電磁ブレーキコア162は、略直方体形状を有する中実の部材であってコイル163が設けられる一対の端部164と、同じく略直方体形状を有する中実の部材であって当該一対の端部164を連結する連結部165と、から構成される。電磁ブレーキコア162は、連結部165から、Y軸方向であって長辺鋳型板111に向かう方向に突出するように一対の端部164が設けられて構成される。一対の端部164が設けられる位置は、溶鋼2に対して電磁力を付与したい位置、すなわち浸漬ノズル6の一対の吐出孔からの吐出流がそれぞれコイル163によって磁場が印加される領域を通過するような位置に設けられ得る(図6も参照)。電磁ブレーキコア162は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。 The electromagnetic brake core 162 is a solid member having an approximately rectangular parallelepiped shape, and is composed of a pair of end portions 164 on which the coil 163 is provided, and a connecting portion 165, which is also a solid member having an approximately rectangular parallelepiped shape and connects the pair of end portions 164. The electromagnetic brake core 162 is configured such that the pair of end portions 164 are provided so as to protrude from the connecting portion 165 in the Y-axis direction toward the long side mold plate 111. The pair of end portions 164 can be provided at positions where it is desired to apply an electromagnetic force to the molten steel 2, that is, positions where the discharge flows from the pair of discharge holes of the submerged nozzle 6 each pass through an area where a magnetic field is applied by the coil 163 (see also FIG. 6). The electromagnetic brake core 162 is formed, for example, by stacking electromagnetic steel sheets.

電磁ブレーキコア162の端部164に対して、Y軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル163が形成される。当該コイル163の構造は、上述した電磁撹拌装置150のコイル153と同様である。各端部164について、それぞれ、複数のコイル163が、Y軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。 A coil 163 is formed by winding a conductor around the end 164 of the electromagnetic brake core 162 with the Y-axis direction as the central axis. The structure of the coil 163 is similar to the coil 153 of the electromagnetic stirring device 150 described above. For each end 164, multiple coils 163 are provided in parallel at a predetermined interval in the Y-axis direction.

コイル163のそれぞれには、図示しない直流電源が接続される。当該直流電源によって、各コイル163に直流電流を印加することにより、溶鋼2に対して吐出流の勢いを弱めるような電磁力が付与され得る。つまり、各端部164が磁極となり、一方の端部164がN極、他方の端部164がS極となる。したがって、2つの異種の(この例ではN極およびS極の合計2つの)磁極が長辺面に対向することとなる。さらに、2つの磁極間の空間164aに対向する位置に浸漬ノズル6が配置される(図6参照)。なお、他方の長辺にも同様の電磁ブレーキコア162が配置されるので、磁極は合計2対配置されることになる。また、当該直流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置(図示せず)が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、各コイル163に印加する電流量等が適宜制御され、溶鋼2に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この直流電源の駆動方法としては、一般的な電磁ブレーキ装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。 A DC power source (not shown) is connected to each of the coils 163. By applying a DC current to each coil 163 by the DC power source, an electromagnetic force that weakens the momentum of the discharge flow can be applied to the molten steel 2. That is, each end 164 becomes a magnetic pole, one end 164 becomes a north pole, and the other end 164 becomes a south pole. Therefore, two different magnetic poles (a total of two, a north pole and a south pole in this example) face the long side surface. Furthermore, the submerged nozzle 6 is arranged at a position facing the space 164a between the two magnetic poles (see FIG. 6). In addition, a similar electromagnetic brake core 162 is arranged on the other long side, so that a total of two pairs of magnetic poles are arranged. In addition, the drive of the DC power source can be appropriately controlled by a control device (not shown) consisting of a processor or the like operating according to a predetermined program. The control device appropriately controls the amount of current applied to each coil 163, and the strength of the electromagnetic force applied to the molten steel 2 can be controlled. The DC power supply can be driven by any of a variety of known methods used in typical electromagnetic brake devices, so detailed explanations will be omitted here.

電磁ブレーキコア162のX軸方向の幅W0、端部164のX軸方向の幅W2、およびX軸方向における端部164間の距離W3は、電磁撹拌装置150によって溶鋼2の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル163が溶鋼2に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、W0は1600mm程度、W2は500mm程度、W3は350mm程度であってもよい。 The width W0 of the electromagnetic brake core 162 in the X-axis direction, the width W2 of the ends 164 in the X-axis direction, and the distance W3 between the ends 164 in the X-axis direction can be appropriately determined so that the electromagnetic stirring device 150 can apply electromagnetic force to a desired range of the molten steel 2, i.e., so that the coil 163 can be positioned appropriately relative to the molten steel 2. For example, W0 may be approximately 1600 mm, W2 may be approximately 500 mm, and W3 may be approximately 350 mm.

ここで、例えば上記特許文献1、2に開示された電磁ブレーキ装置は、単独の磁極を有する。単独の磁極が鋳型の長辺面外側に設けられており、当該磁極は、幅方向(つまり、長辺面の長さ方向)の両端に亘って伸びている。このような磁極から発生する磁場は、磁束密度が磁極の幅方向中央部分で最大となる特徴を有する。したがって、電磁ブレーキ装置から発生する磁場の磁束密度を高めた場合、浸漬ノズル近傍の磁束密度が極端に高くなる。このため、浸漬ノズルの吐出孔近傍で、静磁場による制動力が過大となり、吐出流は幅方向に広がることなくノズル近傍で上昇流となりやすい。このような上昇流によって湯面の変動が大きくなる。そして、このような湯面の変動により鋳造パウダーの巻き込み等が発生しうる。なお、特許文献1、2に開示された電磁ブレーキ装置と本実施形態に係る電磁撹拌装置150とを併用しても、このような問題は十分に解消されない。特許文献1、2に開示された電磁ブレーキ装置によって発生した上昇流は強すぎるので、電磁撹拌装置150による電磁撹拌を行っても、当該電磁撹拌の効果が上昇流による大きな湯面変動で打ち消されてしまう。 Here, for example, the electromagnetic brake device disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a single magnetic pole. The single magnetic pole is provided on the outside of the long side surface of the mold, and the magnetic pole extends across both ends in the width direction (i.e., the length direction of the long side surface). The magnetic field generated from such a magnetic pole has a characteristic that the magnetic flux density is maximum at the center part of the magnetic pole in the width direction. Therefore, when the magnetic flux density of the magnetic field generated from the electromagnetic brake device is increased, the magnetic flux density near the submerged nozzle becomes extremely high. For this reason, the braking force due to the static magnetic field becomes excessive near the discharge hole of the submerged nozzle, and the discharge flow tends to become an upward flow near the nozzle without spreading in the width direction. Such an upward flow causes large fluctuations in the molten metal surface. And such fluctuations in the molten metal surface can cause the entrainment of casting powder. Note that even if the electromagnetic brake device disclosed in Patent Documents 1 and 2 is used in combination with the electromagnetic stirring device 150 according to this embodiment, such problems are not sufficiently solved. The upward flow generated by the electromagnetic brake device disclosed in Patent Documents 1 and 2 is too strong, so even if electromagnetic stirring is performed using the electromagnetic stirring device 150, the effect of the electromagnetic stirring is canceled out by the large fluctuations in the molten metal surface caused by the upward flow.

これに対して、本実施形態では、上記のように、2つの端部164を有するように、すなわち2つの磁極を有するように、電磁ブレーキ装置160が構成される。さらに、2つの磁極間の空間164aに対向する位置に浸漬ノズル6が配置される。かかる構成によれば、例えば、電磁ブレーキ装置160を駆動する際に、これら2つの磁極がそれぞれN極およびS極として機能し、鋳型110の幅方向(すなわち、X軸方向)の略中心近傍の領域の磁束密度が他の領域の磁束密度よりも低下するように、上記制御装置によってコイル163への電流の印加を制御することができる。したがって、浸漬ノズル6の吐出孔近傍で、静磁場による制動力を低減することができるので、過剰な上昇流の発生を抑制することができる。この結果、電磁ブレーキによって電磁撹拌の効果が損なわれにくくなり、ひいては、電磁ブレーキの効果および電磁撹拌の効果をより高めることができる。したがって、より幅広い鋳造条件に対応することが可能となる。 In contrast, in this embodiment, the electromagnetic brake device 160 is configured to have two ends 164, i.e., two magnetic poles, as described above. Furthermore, the submerged nozzle 6 is arranged at a position facing the space 164a between the two magnetic poles. With this configuration, for example, when the electromagnetic brake device 160 is driven, these two magnetic poles function as N and S poles, respectively, and the application of current to the coil 163 can be controlled by the above-mentioned control device so that the magnetic flux density in the region approximately near the center in the width direction (i.e., the X-axis direction) of the mold 110 is lower than the magnetic flux density in other regions. Therefore, the braking force due to the static magnetic field can be reduced near the discharge hole of the submerged nozzle 6, so that the generation of an excessive upward flow can be suppressed. As a result, the effect of electromagnetic stirring is less likely to be impaired by the electromagnetic brake, and the effect of the electromagnetic brake and the effect of the electromagnetic stirring can be further enhanced. Therefore, it is possible to respond to a wider range of casting conditions.

なお、図示する構成例では、電磁ブレーキ装置160は磁極を2つ有するように構成されているが、本実施形態はかかる例に限定されない。電磁ブレーキ装置160は、3つ以上の端部164を有し、3つ以上の異種の磁極を有するように構成されてもよい。この場合、各端部164のコイル163に印加する電流量がそれぞれ適宜調整されることにより、電磁ブレーキに係る溶鋼2への電磁力の印加を更に詳細に制御することが可能となる。
すなわち、磁極の数は浸漬ノズル6の近傍で生じる上昇流の程度等に応じて適宜調整されればよく、特に上限値の制限はない。磁極が3つ以上存在する場合であっても、複数の磁極間の空間に対向する位置に浸漬ノズル6を配置することが好ましい。また、この場合の磁極には、少なくともN極およびS極が少なくとも1つずつ含まれる。
In the illustrated configuration example, the electromagnetic brake device 160 is configured to have two magnetic poles, but the present embodiment is not limited to this example. The electromagnetic brake device 160 may be configured to have three or more end portions 164 and to have three or more different types of magnetic poles. In this case, the amount of current applied to the coil 163 of each end portion 164 is appropriately adjusted, respectively, thereby making it possible to control in more detail the application of the electromagnetic force to the molten steel 2 related to the electromagnetic brake.
That is, the number of magnetic poles may be appropriately adjusted depending on the level of the upward flow generated near the submerged nozzle 6, and there is no particular upper limit. Even if there are three or more magnetic poles, it is preferable to place the submerged nozzle 6 at a position facing the space between the magnetic poles. In this case, the magnetic poles include at least one N pole and one S pole.

電磁力発生装置の設置位置およびサイズは特に制限されず、例えば特許文献3に開示された設置位置を本実施形態に適用してもよい。例えば、電磁撹拌コア152の高さH1(電磁撹拌コア152の上端から下端までのZ軸方向の長さ)(mm)、および電磁ブレーキコア162の高さH2(電磁ブレーキコア162の上端から下端までのZ軸方向の長さ)(mm)が、以下の(1)式を満たし、さらに(2)式または(3)式を満たすように電磁力発生装置の設置位置およびサイズを設定してもよい。
(1)式:H1+H2≦500mm
(2)式:0.80<H1/H2<2.33
(3)式:1.00<H1/H2<2.00
The installation position and size of the electromagnetic force generating device are not particularly limited, and for example, the installation position disclosed in Patent Document 3 may be applied to this embodiment. For example, the installation position and size of the electromagnetic force generating device may be set so that the height H1 (the length in the Z-axis direction from the upper end to the lower end of the electromagnetic stirring core 152) (mm) and the height H2 (the length in the Z-axis direction from the upper end to the lower end of the electromagnetic brake core 162) (mm) satisfy the following formula (1) and further satisfy formula (2) or (3).
(1) Formula: H1+H2≦500mm
(2) Formula: 0.80<H1/H2<2.33
(3) Formula: 1.00<H1/H2<2.00

次に、水平帯9Cに配設された圧下ロール31を備えたロールセグメント装置30について、図7を参照して説明する。
このロールセグメント装置30は、鋳片3の上面側に配置され、複数の圧下ロール31が鋳片3の引抜方向にF間隔を開けて配設された上フレーム33と、鋳片3の下面側に配置され、複数の圧下ロール31が引抜方向Fに間隔を開けて配設された下フレーム34と、これら上フレーム33と下フレーム34とを連結する複数の支持部材35、36と、を有している。
なお、水平帯9Cには、上述のロールセグメント装置30が、鋳片3の引抜方向Fに沿って複数配列されている。
Next, the roll segment device 30 including the reduction rolls 31 disposed in the horizontal band 9C will be described with reference to FIG.
This roll segment device 30 has an upper frame 33 arranged on the upper surface side of the cast 3 and having a plurality of reduction rolls 31 arranged at intervals F in the drawing direction of the cast 3, a lower frame 34 arranged on the lower surface side of the cast 3 and having a plurality of reduction rolls 31 arranged at intervals F in the drawing direction F, and a plurality of support members 35, 36 connecting the upper frame 33 and the lower frame 34.
In addition, in the horizontal band 9C, a plurality of the above-mentioned roll segment devices 30 are arranged along the drawing direction F of the cast slab 3.

ここで、圧下ロール31の鋳片厚み方向のロール間隔は、水平帯9Cの入側から出側に向かうにしたがい、漸次小さくなるように構成されている。
そして、水平帯9Cの入側に位置するセグメントロールの鋳片厚み方向のロール間隔D1(mm)と、水平帯9Cの出側に位置するセグメントロールの鋳片厚み方向のロール間隔D2(mm)と、水平帯9Cの入側に位置するセグメントロールのメニスカスからの距離L1(m)、水平帯9Cの出側に位置するセグメントロールのメニスカスからの距離L2(m)から以下の(4)式によって圧下テーパー量(mm/m)が規定される。
(4)式:圧下テーパー量=(D1-D2)/(L2-L1)
本実施形態においては、この圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内としている。
なお、厚み方向のロール間隔の設定は水平帯のセグメントごとに行い、鋳造方向に沿って厚みが小さくなるような一定の圧下テーパー量を付与した。厚み方向のロール間隔はセグメントごとに小さくしていってもよいし、ロールごとに小さくしていってもよい。
Here, the roll gap of the reduction rolls 31 in the thickness direction of the slab is configured to become gradually smaller from the entry side to the exit side of the horizontal band 9C.
The reduction taper amount (mm/m) is determined by the following formula (4) based on the roll spacing D1 (mm) in the thickness direction of the slab of the segment roll located on the entry side of the horizontal band 9C, the roll spacing D2 (mm) in the thickness direction of the slab of the segment roll located on the exit side of the horizontal band 9C, the distance L1 (m) from the meniscus of the segment roll located on the entry side of the horizontal band 9C, and the distance L2 (m) from the meniscus of the segment roll located on the exit side of the horizontal band 9C.
(4) Formula: reduction taper amount = (D1 - D2) / (L2 - L1)
In this embodiment, the amount of reduction taper is set within the range of 0.10 mm/m to 0.80 mm/m.
The roll gap in the thickness direction was set for each horizontal strip segment, and a constant reduction taper was applied so that the thickness became smaller along the casting direction. The roll gap in the thickness direction may be decreased for each segment, or may be decreased for each roll.

次に、上述した連続鋳造機1を用いた炭素鋼鋳片の連続鋳造方法について説明する。本実施形態に係る炭素鋼鋳片の連続鋳造方法は、C:0.07質量%以上0.3質量%以下、Mn:0.01質量%以上1.5質量%以下、Si:0.001質量%以上0.3質量%以下、P:0.07質量%、S:0.02質量%以下、残部がFeおよび不純物とされた化学組成の炭素鋼鋳片3を3.00ton/min以上6.50ton/min以下の溶鋼スループットで連続鋳造する。なお、炭素鋼鋳片3は、炭素鋼の用途等に応じてさらに他の元素を含んでいてもよい。 Next, a method for continuously casting a carbon steel slab using the above-mentioned continuous casting machine 1 will be described. In the method for continuously casting a carbon steel slab according to this embodiment, a carbon steel slab 3 having a chemical composition of C: 0.07% by mass to 0.3% by mass, Mn: 0.01% by mass to 1.5% by mass, Si: 0.001% by mass to 0.3% by mass, P: 0.07% by mass, S: 0.02% by mass or less, the balance being Fe and impurities, is continuously cast at a molten steel throughput of 3.00 tons/min to 6.50 tons/min. The carbon steel slab 3 may further contain other elements depending on the application of the carbon steel, etc.

ここで、各成分の質量%は、炭素鋼鋳片3の質量(より厳密には、炭素鋼鋳片3の試料の総質量)に対する質量%を意味するものとする。不純物には不可避的不純物、すなわち溶鋼2の製造過程で不可避的に溶鋼2に混入した成分が含まれる。炭素鋼鋳片3の組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼成分は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。なお、Cは燃焼-赤外線吸収法を用いて測定してもよい。
炭素鋼における各元素の含有量を上述のように規定した理由を以下に示す。
Here, the mass % of each component means the mass % with respect to the mass of the carbon steel slab 3 (more strictly, the total mass of the sample of the carbon steel slab 3). The impurities include unavoidable impurities, that is, components that are inevitably mixed into the molten steel 2 during the production process of the molten steel 2. The composition of the carbon steel slab 3 may be measured by a general analytical method. For example, the steel components may be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). Note that C may be measured using a combustion-infrared absorption method.
The reasons for specifying the contents of each element in carbon steel as described above are as follows.

(C:0.07質量%以上0.3質量%以下)
炭素鋼の強度を確保するため、C含有量は0.07質量%以上とする。一方、C含有量が多いと炭素鋼の成形性が低下するのでC含有量は0.3質量%以下とする。
(C: 0.07% by mass or more and 0.3% by mass or less)
In order to ensure the strength of carbon steel, the C content is set to 0.07 mass% or more. On the other hand, if the C content is high, the formability of carbon steel decreases, so the C content is set to 0.3 mass% or less. do.

(Mn:0.01質量%以上1.5質量%以下)
Mnは炭素鋼を強化する作用があるため、Mnは炭素鋼の必要強度に応じて0.01質量%以上添加される。一方、Mn含有量が多すぎると成形性が低下するのでMn含有量は1.5質量%以下とする。
(Mn: 0.01% by mass or more and 1.5% by mass or less)
Since Mn has the effect of strengthening carbon steel, Mn is added in an amount of 0.01 mass% or more depending on the required strength of the carbon steel. On the other hand, if the Mn content is too high, the formability decreases, so the Mn content is 1.5 mass % or less.

(Si:0.001質量%以上0.3質量%以下)
Siは炭素鋼を強化する作用があるため、Siは炭素鋼の必要強度に応じて0.002質量%以上添加される。一方、Si含有量が多すぎると成形性が低下するのでSi含有量は0.3%質量%下とする。
(Si: 0.001% by mass or more and 0.3% by mass or less)
Since Si has the effect of strengthening carbon steel, Si is added in an amount of 0.002 mass% or more depending on the required strength of the carbon steel. On the other hand, if the Si content is too high, the formability decreases, so the Si content is reduced by 0.3% by mass.

(P:0.07質量%以下)
Pは炭素鋼を脆化させる作用があるため、0.07質量%以下に制限する。
(P: 0.07% by mass or less)
Since P has the effect of embrittling carbon steel, its content is limited to 0.07 mass % or less.

(S:0.02質量%以下)
Sは炭素鋼を脆化させる作用があるため、0.02質量%以下に制限する。
(S: 0.02% by mass or less)
S has the effect of embrittling carbon steel, so its content is limited to 0.02 mass % or less.

次に、スループットの規定理由を以下に説明する。なお、スループット(ton/min)は鋳型厚み(mm)×鋳型幅(mm)×鋳造速度(mm/min)×溶鋼密度(7.0×10-6kg/mm)/1000(kg/ton)で計算される。鋳片短辺への溶鋼流の衝突強度や湯面変動は、浸漬ノズル6の吐出孔からの溶鋼流速に大きく依存するが、これはスループットに比例するためこの指標を用いるのが適している。
スループットが、3.00ton/min未満であれば、浸漬ノズル6の吐出孔からの溶鋼流速が十分に小さく、電磁力を印加せずとも良好な鋳片を鋳造できる。一方、スループットが6.50ton/minを超える領域では溶鋼流速が極めて大きく、電磁力設備の制御範囲から逸脱し、品質が良好な鋳片を安定的に得るのが困難である。(現状の技術では非常に高価な別の設備が必要となり、コストに見合わない)
Next, the reason for specifying the throughput will be explained below. The throughput (ton/min) is calculated by mold thickness (mm)×mold width (mm)×casting speed (mm/min)×molten steel density (7.0×10 −6 kg/mm 3 )/1000 (kg/ton). The impact strength of the molten steel flow against the short side of the slab and the fluctuation of the molten steel level are greatly dependent on the molten steel flow rate from the discharge hole of the submerged nozzle 6, and since this is proportional to the throughput, it is appropriate to use this indicator.
If the throughput is less than 3.00 ton/min, the flow rate of the molten steel from the discharge hole of the submerged nozzle 6 is sufficiently small, and good quality slabs can be cast without applying electromagnetic force. On the other hand, in the range where the throughput exceeds 6.50 ton/min, the flow rate of the molten steel is extremely high, and goes beyond the control range of the electromagnetic force equipment, making it difficult to stably obtain good quality slabs (current technology requires very expensive separate equipment, which is not worth the cost).

ここで、上述の化学組成の炭素鋼鋳片を3.00ton/min以上6.50ton/min以下の高スループット条件で連続鋳造する際には、電磁撹拌装置150および電磁ブレーキ装置160によって、鋳型110内の溶鋼流動を制御する。
なお、特に断りが無い限り、後述する電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度の単位「T」はテスラを意味するものとする。
また、本実施形態では、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度は、冷間状態の溶鋼の存在しない鋳型内において、電磁撹拌コアおよび電磁ブレーキコアを稼働させた際の印加条件(電流、周波数)と当該コアの中心部の磁界強度の関係を測定した結果により決定した。なお、電磁撹拌強度については、交流磁界であるので磁束密度の時間変化の最大値を磁界強度の値とした。
When the carbon steel slab having the above-mentioned chemical composition is continuously cast under high throughput conditions of 3.00 tons/min to 6.50 tons/min, the molten steel flow in the mold 110 is controlled by the electromagnetic stirring device 150 and the electromagnetic brake device 160 .
Unless otherwise specified, the unit "T" for the electromagnetic stirring strength and electromagnetic braking strength described below means Tesla.
In this embodiment, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were determined by measuring the relationship between the application conditions (current, frequency) and the magnetic field strength at the center of the electromagnetic stirring core and the electromagnetic brake core when they were operated in a mold in which no molten steel was present in a cold state. Note that, since the electromagnetic stirring strength is an AC magnetic field, the maximum value of the time change in magnetic flux density was taken as the magnetic field strength.

電磁撹拌装置150(すなわち、電磁撹拌コア152)による交流磁場の磁束密度(以下、単に「電磁撹拌強度」とも称する)を0.02T以上0.15T以下とする。
電磁撹拌強度が0.02T未満となる場合には、撹拌による溶鋼温度の均一化が不十分となり、不均一凝固を起因とした鋳片割れが発生しやすくなる。一方、電磁撹拌強度が0.15Tより大きい場合には、撹拌流が過大となり、これによる湯面変動の影響が大きくなり不均一凝固を起因とした鋳片割れが発生する。このことから電磁撹拌強度は0.02T以上0.15T以下とする。
なお、より安定的に鋳片表面割れを抑制するために、電磁撹拌強度は、0.05T以上とすることが好ましい。また、電磁撹拌強度は、0.10T以下とすることが好ましい。
The magnetic flux density of the AC magnetic field generated by the electromagnetic stirring device 150 (i.e., the electromagnetic stirring core 152) (hereinafter, also simply referred to as "electromagnetic stirring intensity") is set to 0.02T or more and 0.15T or less.
When the electromagnetic stirring strength is less than 0.02 T, the molten steel temperature is not sufficiently uniformized by stirring, and the cast piece is likely to crack due to non-uniform solidification. On the other hand, when the electromagnetic stirring strength is more than 0.15 T, the stirring flow becomes excessive, which causes the molten steel surface to fluctuate significantly, and the cast piece is likely to crack due to non-uniform solidification. For this reason, the electromagnetic stirring strength is set to 0.02 T or more and 0.15 T or less.
In order to more stably suppress the occurrence of cracks on the surface of the cast slab, the electromagnetic stirring strength is preferably set to 0.05 T or more. Also, the electromagnetic stirring strength is preferably set to 0.10 T or less.

一方、電磁ブレーキ装置160(すなわち、電磁ブレーキコア162)による静磁場の磁束密度(以下、単に「電磁ブレーキ強度」とも称する)を0.15T以上0.40T以下とする。
電磁ブレーキ強度が0.15T未満となる場合には、吐出流の制動が十分でなく、短辺で発生する上昇流により湯面変動が発生し、表面品質が悪化する。さらに、程度が悪いと再溶融性の疵が発生する。一方、電磁ブレーキ強度が0.40Tより大きい場合には、ノズル近傍へ溶鋼が集中し、湯面変動が大きくなるため表面割れが発生する。このことから電磁ブレーキ強度は0.15T以上0.40T以下とする。
なお、より安定的に鋳片表面割れを抑制するために、電磁ブレーキ強度は、0.2T以上とすることが好ましい。
On the other hand, the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake device 160 (i.e., the electromagnetic brake core 162) (hereinafter, also simply referred to as "electromagnetic brake strength") is set to 0.15T or more and 0.40T or less.
If the electromagnetic brake strength is less than 0.15T, the discharge flow is not sufficiently braked, and the rising flow generated at the short side causes fluctuations in the molten steel level, deteriorating the surface quality. Furthermore, if the degree of this fluctuation is poor, remelting defects occur. On the other hand, if the electromagnetic brake strength is more than 0.40T, the molten steel concentrates near the nozzle, causing large fluctuations in the molten steel level and resulting in surface cracks. For this reason, the electromagnetic brake strength is set to 0.15T or more and 0.40T or less.
In order to more stably suppress the occurrence of cracks on the surface of the cast slab, the electromagnetic brake strength is preferably set to 0.2 T or more.

また、従来型の1極(単極)の電磁ブレーキコアを設置した条件では、電磁ブレーキ強度が0.2T以上になると浸漬ノズル6近傍での制動力が過剰に大きくなり、湯面変動が大きくなる現象が発生する。したがって、本実施形態のように電磁ブレーキ装置160が複数の磁極を有する場合、従来の単極型の電磁ブレーキ装置よりも幅広い磁束密度の範囲で鋳片の品質を向上させることができる。 In addition, when a conventional one-pole (single-pole) electromagnetic brake core is installed, when the electromagnetic brake strength is 0.2 T or more, the braking force near the submerged nozzle 6 becomes excessively large, causing large fluctuations in the molten metal surface. Therefore, when the electromagnetic brake device 160 has multiple magnetic poles as in this embodiment, it is possible to improve the quality of the slab over a wider range of magnetic flux density than with a conventional single-pole electromagnetic brake device.

次に、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度と炭素鋼鋳片3の厚み中心部の二枚割れの関係を述べる。
二枚割れは、鋳片3の幅方向の最終凝固位置の偏差が大きくなることで助長される。一方で、鋳型110内の流動、特に浸漬ノズル6の吐出孔からの溶鋼流動が強いと幅方向の最終凝固位置の偏差が形成される。ここで、電磁ブレーキ強度を0.40Tより大きくすることで、幅方向の最終凝固位置の偏差が十分小さくなり、二枚割れを防止できる。一方、電磁撹拌強度は、最終凝固位置の偏差への影響はほとんど見られなかった。ところで、上述のように、鋳片3の表面品質を良好とするには、電磁ブレーキ強度を0.15T以上0.40T以下にする必要があり、電磁ブレーキ強度の制御のみでは表面品質および二枚割れの両方を良好とするのは困難であることがわかる。
Next, the relationship between the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength and the occurrence of lamination at the center of the thickness of the carbon steel slab 3 will be described.
The splitting into two pieces is promoted by an increase in the deviation of the final solidification position in the width direction of the slab 3. On the other hand, when the flow in the mold 110, particularly the molten steel flow from the discharge hole of the submerged nozzle 6, is strong, a deviation of the final solidification position in the width direction is formed. Here, by making the electromagnetic brake strength larger than 0.40 T, the deviation of the final solidification position in the width direction is sufficiently small, and the splitting into two pieces can be prevented. On the other hand, the electromagnetic stirring strength had almost no effect on the deviation of the final solidification position. Incidentally, as described above, in order to improve the surface quality of the slab 3, the electromagnetic brake strength needs to be 0.15 T or more and 0.40 T or less, and it is found that it is difficult to improve both the surface quality and the splitting into two pieces by controlling the electromagnetic brake strength alone.

そこで、本実施形態においては、水平帯9Cにおいて、上下一対の圧下ロールによって鋳片3の圧下を行う構成とし、水平帯9Cにおける圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内とした。
ここで、圧下テーパー量が0.10mm/mより小さいと、鋳片3を十分に圧下することができず、二枚割れが発生する。一方で、圧下テーパー量が0.80mm/mより大きいと、圧下力および引き抜き力が過大となり、多大な設備投資が必要となる。
よって、水平帯9Cでの圧下テーパー量は0.10mm/m以上0.80mm/m以下が適正である。このような範囲で水平帯9Cでの圧下テーパー量を設定することで、電磁ブレーキ強度を表面品質が確保できる0.15T以上0.40T以下としても、二枚割れの発生が抑制できる。一方で、電磁ブレーキ強度が0.15Tより小さい場合には、表面品質の悪化に加え、最終凝固位置の偏差が大きくなるため、たとえ圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下としても許容できない二枚割れが発生するおそれがある。
なお、より安定的に二枚割れを抑制するために、水平帯9Cでの圧下テーパー量は、0.30mm/m以上とすることが好ましい。
In this embodiment, the horizontal band 9C is configured to reduce the slab 3 using a pair of upper and lower reduction rolls, and the reduction taper amount in the horizontal band 9C is set within the range of 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less.
If the reduction taper amount is less than 0.10 mm/m, the slab 3 cannot be sufficiently reduced, causing splitting into two pieces. On the other hand, if the reduction taper amount is more than 0.80 mm/m, the reduction force and the drawing force become excessively large, requiring a large investment in equipment.
Therefore, the appropriate taper amount for the reduction in the horizontal band 9C is 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less. By setting the taper amount for the reduction in the horizontal band 9C in this range, the occurrence of splitting in two can be suppressed even if the electromagnetic brake strength is set to 0.15 T or more and 0.40 T or less, which ensures surface quality. On the other hand, if the electromagnetic brake strength is less than 0.15 T, in addition to the deterioration of surface quality, the deviation of the final solidification position becomes large, so that even if the taper amount for the reduction is 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less, unacceptable splitting may occur.
In order to more stably suppress splitting into two pieces, the amount of reduction taper in the horizontal band 9C is preferably 0.30 mm/m or more.

以上のような構成とされた本実施形態である炭素鋼鋳片の連続鋳造方法によれば、鋳型110の下部の長辺面外側に設置され、複数かつ異種の磁極が前記長辺面に対向する電磁ブレーキコア162を用いて溶鋼2に静磁場を印加し、電磁撹拌コア152による交流磁場の磁束密度を0.02T以上0.15T以下、電磁ブレーキコア162による静磁場の磁束密度を0.15T以上0.40T以下としているので、鋳型内110の溶鋼流動を適切に制御することができ、鋳片3の表面割れおよび再溶融性の疵を抑制することが可能となる。
そして、水平帯9Cにおける圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内としているので、電磁ブレーキコア162による静磁場の磁束密度を0.40T以下とした場合であっても、鋳片3の水平帯9Cにおけるバルジング変形を抑制し、二枚割れの発生を十分に抑制することができる。
According to the method for continuous casting of carbon steel slabs of this embodiment configured as described above, a static magnetic field is applied to the molten steel 2 by using the electromagnetic brake core 162 which is installed on the outside of the long side face of the lower part of the mold 110 and has a plurality of different magnetic poles facing the long side face, and the magnetic flux density of the AC magnetic field generated by the electromagnetic stirring core 152 is set to 0.02 T or more and 0.15 T or less, and the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake core 162 is set to 0.15 T or more and 0.40 T or less. Therefore, the flow of molten steel in the mold 110 can be appropriately controlled and surface cracks and remelting defects in the slab 3 can be suppressed.
Furthermore, since the rolling taper amount in the horizontal band 9C is within the range of 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less, even if the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake core 162 is set to 0.40 T or less, bulging deformation in the horizontal band 9C of the cast piece 3 can be suppressed and the occurrence of splitting into two pieces can be sufficiently suppressed.

以上、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片の連続鋳造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図1に示す連続鋳造機を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、その他の構成の連続鋳造機等を用いてもよい。
The method for continuous casting of carbon steel slabs according to an embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited thereto and can be appropriately modified without departing from the technical spirit of the invention.
For example, in the present embodiment, the continuous casting machine shown in FIG. 1 is used, but the present invention is not limited to this, and continuous casting machines of other configurations may be used.

本実施例では、炭素鋼鋳片の連続鋳造方法に関する実機試験を行った。当該実機試験では、実際に操業に用いている連続鋳造機に、図2~図5を参照して説明した本実施形態に係る電磁力発生装置を設置した。なお、比較例2では、電磁ブレーキコアを単極としたものを用いた。
鋳型は銅製水冷式(水冷銅鋳型)で長さが900mm矩形断面を有する。連続鋳造機の形式は垂直曲げ式とした。
In this example, an actual machine test was carried out on a continuous casting method for carbon steel slabs. In this actual machine test, the electromagnetic force generator according to the present embodiment described with reference to Figures 2 to 5 was installed in a continuous casting machine actually used in operation. In Comparative Example 2, an electromagnetic brake core with a single pole was used.
The mold was made of copper and water-cooled (water-cooled copper mold), and had a rectangular cross section and a length of 900 mm. The continuous casting machine was of the vertical bending type.

そして、溶鋼スループット、電磁撹拌強度、および電磁ブレーキ強度等を様々に変更して炭素鋼鋳片の連続鋳造を行った。ここで、鋳型は銅製水冷式(水冷銅鋳型)で高さ(鋳型の上端から下端までの長さ)が900mmの矩形断面を有する。連続鋳造機の形式は垂直曲げ式とした。
また、C含有量が0.11質量%、Si含有量が0.05質量%、Mn含有量が1.0質量%、P含有量が0.03質量%、S含有量が0.002質量%、残部がFeおよび不純物の溶鋼を用いた。
二次冷却の比水量は1.5~2.5L/kg-steelとした。溶鋼スループット計算の際の比重は、7.0×10-6kg/mmとした。浸漬ノズルのアルゴンガスの吹き込み量は7NL/minとした。
Then, continuous casting of carbon steel slabs was performed by changing various parameters such as molten steel throughput, electromagnetic stirring strength, and electromagnetic brake strength. Here, the mold was a copper water-cooled type (water-cooled copper mold) with a rectangular cross section and a height (length from the upper end to the lower end of the mold) of 900 mm. The type of continuous casting machine was a vertical bending type.
Also, molten steel having a C content of 0.11 mass%, a Si content of 0.05 mass%, a Mn content of 1.0 mass%, a P content of 0.03 mass%, a S content of 0.002 mass%, and the balance being Fe and impurities was used.
The specific water amount for secondary cooling was 1.5 to 2.5 L/kg-steel. The specific gravity for calculating the molten steel throughput was 7.0×10 −6 kg/mm 3. The amount of argon gas blown from the submerged nozzle was 7 NL/min.

電磁撹拌コアの上端は鋳型の上端から100mmとし、電磁撹拌コア上端から下端までの高さ(鋳造方向距離)H1は250mmとした。電磁ブレーキコアの上端は鋳型の上端から500mmとし、電磁ブレーキコア上端から下端までの高さH2は200mmとした。また、鋳型を一定周期および振幅で上下に振動させた。
連続鋳造機内の鋳片二次冷却スプレーとして、気水混合のミストスプレーを用いた。水平帯の位置は、メニスカスから22mから42mとした。水平帯における厚み方向の圧下ロールのロール間隔の設定は水平帯のロールセグメントごとに行い、鋳造方向に沿って厚みが小さくなるような一定の圧下テーパー量を付与した。
The upper end of the electromagnetic stirrer core was 100 mm from the upper end of the mold, and the height (casting direction distance) H1 from the upper end to the lower end of the electromagnetic stirrer core was 250 mm. The upper end of the electromagnetic brake core was 500 mm from the upper end of the mold, and the height H2 from the upper end to the lower end of the electromagnetic brake core was 200 mm. The mold was vibrated up and down with a constant period and amplitude.
A mist spray of mixed air and water was used as a secondary cooling spray for the slab in the continuous casting machine. The horizontal band was located 22 to 42 m from the meniscus. The roll spacing of the reduction rolls in the thickness direction in the horizontal band was set for each roll segment of the horizontal band, and a constant reduction taper was applied so that the thickness became smaller along the casting direction.

鋳造後、トーチでカットした鋳片の表面を目視にて観察し、表面割れの有無および再溶融性の疵の有無を記録した。表面割れについては、割れが無ければ「A」、圧延時疵にならない長さ10mm未満の割れであれば「B」、手入れが必要な長さ10mm以上50mm未満の疵であれば「C」、手入れ不可能な長さ10mm以上の疵であれば「D」と評価した。
さらにトーチカット後の鋳片断面を観察し二枚割れの有無を調査した。二枚割れが無ければ「A」、製品成型時に問題とならない長さ50mm未満の極軽微な二枚割れであれば「B」、問題となる長さ50mm以上の二枚割れであれば「D」と評価した。
これらを併せて総合評価を行った。再溶融性の疵が無いこと、表面割れ評価がAまたはBであること、二枚割れ評価がAまたはBであること、のすべてを満たした場合を「合格」、いずれかを満たさない場合を「不合格」とした。
After casting, the surface of the slab cut with a torch was visually observed, and the presence or absence of surface cracks and remelting defects was recorded. Regarding surface cracks, the following evaluations were given: no cracks were given an "A", cracks less than 10 mm long that would not become rolling defects were given a "B", defects between 10 mm and 50 mm long that required maintenance were given a "C", and defects 10 mm or longer that could not be maintained were given a "D".
Furthermore, the cross section of the slab after torch cutting was observed to check for the presence or absence of cracks in two. If there were no cracks in two, they were rated as "A." If there were very slight cracks of less than 50 mm in length that would not cause a problem during product molding, they were rated as "B." If there were problematic cracks in length of 50 mm or more, they were rated as "D."
A comprehensive evaluation was performed by combining these. A sample that satisfied all of the following criteria was rated as "passed": no remelting defects, surface cracking rated as A or B, and bifurcation rated as A or B. A sample that did not satisfy any of the following criteria was rated as "failed."

(発明例1)
発明例1は、以下の各発明例、比較例のベースとなるものである。発明例1では、鋳片厚み、鋳片幅を薄板向け連鋳機で一般的なサイズである250mm厚、1100mm幅とした。鋳造速度は1.6m/minとした。このときの鋼スループットは3.08ton/minである。
電磁撹拌強度、電磁ブレーキ強度は、あらかじめ実施した流動解析を基に設定し、吐出流が抑制できる条件として、電磁撹拌強度を0.02T、電磁ブレーキ強度を0.20Tとした。電磁撹拌は交流磁場を溶鋼に印可することで行い、電磁ブレーキは静磁場を溶鋼に印可することで行った。電磁ブレーキコア数(すなわち、長辺面に対向する磁極の数)は、吐出孔付近の静磁場強度を小さくできる2個(長辺面の片面あたり2個。すなわち、両面で2対)とした。すなわち、N極、S極の磁極対が長辺面の両面のそれぞれに配置される。そして、水平帯における圧下テーパー量を0.15mm/mに設定した。
発明例1の操業条件は、本実施形態の範囲内であり、再溶融性疵、表面割れおよび二枚割れも発生しておらず良好で総合評価として合格であった。
(Example 1)
Example 1 is the basis for the following examples and comparative examples. In Example 1, the thickness and width of the slab were 250 mm and 1100 mm, which are typical sizes for continuous casters for thin plates. The casting speed was 1.6 m/min. The steel throughput was 3.08 ton/min.
The electromagnetic stirring strength and electromagnetic brake strength were set based on a flow analysis performed in advance, and the electromagnetic stirring strength was set to 0.02 T and the electromagnetic brake strength to 0.20 T as conditions for suppressing the discharge flow. Electromagnetic stirring was performed by applying an AC magnetic field to the molten steel, and electromagnetic braking was performed by applying a static magnetic field to the molten steel. The number of electromagnetic brake cores (i.e., the number of magnetic poles facing the long side faces) was set to two (two per long side face, i.e., two pairs on both sides) to reduce the static magnetic field strength near the discharge hole. In other words, a magnetic pole pair of N and S poles was arranged on each of the long side faces. The rolling taper amount in the horizontal band was set to 0.15 mm/m.
The operating conditions of Example 1 were within the range of the present embodiment, and no remelting defects, surface cracks, or splitting occurred, resulting in a good overall evaluation of passing.

(発明例2)
発明例2では、発明例1に対し鋳造速度を大きくした条件で、電磁撹拌および電磁ブレーキ強度条件は同様とした。また、圧下テーパー量についても発明例1と同じく0.15mm/mに設定した。
発明例2では、スループットの増大により湯面変動が大きくなりやすいが、再溶融性疵、表面割れ、二枚割れの発生はなく総合評価として合格であった。
(Example 2)
In Example 2, the casting speed was increased compared to Example 1, and the electromagnetic stirring and electromagnetic brake strength conditions were the same. The rolling taper amount was also set to 0.15 mm/m, the same as in Example 1.
In Example 2, the molten metal level tends to fluctuate greatly due to the increased throughput, but there was no remelting defect, surface crack, or splitting, and the overall evaluation was pass.

(発明例3)
発明例3では、発明例1に対し鋳片幅を大きくした。スループットの増加に伴い電磁撹拌および電磁ブレーキ強度を発明の範囲内で共に大きくした。圧下テーパー量については発明例1と同じく0.15mm/mに設定した。
発明例3においても、再溶融性疵、表面割れ、二枚割れの発生はなく総合評価として合格であった。
(Example 3)
In Example 3, the width of the slab was increased compared to Example 1. The electromagnetic stirring and electromagnetic brake strengths were both increased within the ranges of the invention in accordance with the increase in throughput. The reduction taper was set to 0.15 mm/m, the same as in Example 1.
Inventive Example 3 also had no remelting defects, surface cracks, or splitting into two, and was therefore generally acceptable.

(発明例4)
発明例4では、発明例1に対し鋳片幅と鋳造速度を大きくした。スループットの増加に伴い電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を発明の範囲内でさらに共に大きくした。圧下テーパー量については発明例1と同じく0.15mm/mに設定した。
発明例4では、スループットが高くなったが、再溶融性疵の発生、表面割れの発生は無かった。一方、中心の二枚割れに関しては、鋳造速度の増大によるロール間バルジング量の増加が影響し、極軽微なものが見られたが製品に影響を及ぼす程度ではなく、総合評価として合格であった。
(Example 4)
In Example 4, the width of the slab and the casting speed were increased compared to Example 1. With the increase in throughput, the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were both further increased within the range of the present invention. The reduction taper amount was set to 0.15 mm/m, the same as Example 1.
In Example 4, the throughput was high, but there was no occurrence of remelting defects or surface cracks. On the other hand, regarding the splitting in the center, due to the increase in the amount of inter-roll bulging caused by the increase in casting speed, very slight splitting was observed, but it was not to the extent that it affected the product, and the overall evaluation was acceptable.

(発明例5,6)
発明例5,6では、発明例1に対し鋳片幅をさらに大きくし、鋳造速度をさらに大きくした。溶鋼スループットは6.35ton/minで、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を発明の範囲内で増加させた。圧下テーパー量については発明例1と同じく0.15mm/mに設定した。
発明例5,6では、スループットが高くなったが、再溶融性疵、表面割れは発生していない。二枚割れについては発明例4と同様、極軽微なものが見られたが、総合評価として合格であった。
(Examples 5 and 6)
In Examples 5 and 6, the width of the slab was increased and the casting speed was increased compared to Example 1. The molten steel throughput was 6.35 ton/min, and the electromagnetic stirring strength and the electromagnetic brake strength were increased within the range of the invention. The reduction taper was set to 0.15 mm/m, the same as Example 1.
In Examples 5 and 6, the throughput was high, but no remelting defects or surface cracks occurred. As with Example 4, very slight cracks were observed, but the overall evaluation was acceptable.

(発明例7)
発明例7では、発明例1に対して鋳片幅をさらに大きくし、鋳造速度をさらに大きくした。溶鋼スループットは6.35ton/minで、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を発明例1と同等とした。圧下テーパー量については発明例1と同じく0.15mm/mに設定した。
発明例7では、再溶融性の疵は発生しなかったが、圧延時に疵とならない極軽微な表面割れが見られた。また、二枚割れについては発明例4と同様に、極軽微なものが見られたが、総合評価として合格であった。
(Example 7)
In Example 7, the slab width was made larger and the casting speed was made higher than those in Example 1. The molten steel throughput was 6.35 ton/min, and the electromagnetic stirring strength and electromagnetic brake strength were the same as those in Example 1. The reduction taper amount was set to 0.15 mm/m, the same as in Example 1.
In Example 7, no remelting defects were observed, but very slight surface cracks that would not become defects during rolling were observed. As with Example 4, very slight splitting was observed, but the overall evaluation was acceptable.

(発明例8)
発明例8では、鋳造速度、電磁撹拌強度および電磁ブレーキ強度を発明例6と同様として、圧下テーパー量を0.30mm/mと増加させた。
発明例8では、再溶融性の疵、表面割れは発明例6と同様発生していない。一方、二枚割れについては、圧下テーパー量を増加させた為、消失した。総合評価としては合格であった。
(Example 8)
In Example 8, the casting speed, electromagnetic stirring strength, and electromagnetic brake strength were the same as those in Example 6, but the rolling taper was increased to 0.30 mm/m.
In Example 8, remelting defects and surface cracks did not occur, similar to Example 6. On the other hand, the two-piece crack disappeared because the reduction taper amount was increased. The overall evaluation was pass.

(発明例9)
発明例9では、発明例11と同様の鋳造速度、電磁撹拌強度、電磁ブレーキ強度とし、圧下テーパー量を0.10mm/mと発明の範囲内で低減した。
発明例9では、再溶融性の疵や表面割れは発明例1と同様発生していない。二枚割れについては、圧下テーパー量を低減した影響で極軽微なものが見られたが、製品に影響を及ぼす程度でなく、総合評価として合格であった。
(Example 9)
In Example 9, the casting speed, electromagnetic stirring strength, and electromagnetic brake strength were the same as those in Example 11, but the rolling taper amount was reduced to 0.10 mm/m, within the range of the invention.
In Example 9, remelting defects and surface cracks did not occur, similar to Example 1. Regarding splitting, very slight splitting was observed due to the effect of reducing the amount of reduction taper, but it did not affect the product, and the overall evaluation was acceptable.

(発明例10)
発明例10では、発明例1と同様の鋳造速度、電磁撹拌強度、電磁ブレーキ強度とし、圧下テーパー量を0.80mm/mと発明の範囲内で増加した。
発明例10では、再溶融性の疵や表面割れは発明例1と同様発生していない。二枚割れについても発明例1と同様発生しておらず、総合評価として合格であった。
(Example 10)
In Example 10, the casting speed, electromagnetic stirring strength, and electromagnetic brake strength were the same as those in Example 1, but the rolling taper amount was increased to 0.80 mm/m, within the range of the invention.
In Example 10, remelting defects and surface cracks did not occur, similar to Example 1. Splitting into two also did not occur, similar to Example 1, and the overall evaluation was acceptable.

(比較例1)
比較例1では、電磁撹拌コアのみを設置し、電磁ブレーキを付与しなかった。圧下テーパー量については0.15mm/mに設定した。
この比較例1では、吐出流による凝固シェルの再溶解が発生した。また、表面割れについても発生した。二枚割れは発生しなかったが、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, only the electromagnetic stirring core was installed, and no electromagnetic brake was applied. The rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 1, remelting of the solidified shell occurred due to the discharge flow. Surface cracks also occurred. Although splitting into two pieces did not occur, the overall evaluation was unacceptable.

(比較例2)
比較例2では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを設置したものの、電磁ブレーキコアが1対で鋳片幅方向の静磁場を単極とした。圧下テーパー量については0.15mm/mに設定した。
この比較例2では、本発明例の電磁ブレーキコアが2対での結果と比較すると幅中央部分での磁場が大きいため、ノズル近傍での上昇流が発生し湯面変動を引き起こし、この近傍で手入れが必要な表面割れが見られた。一方、再溶融性の疵や二枚割れは発生しなかったが、総合評価は不合格であった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, although an electromagnetic stirring core and an electromagnetic brake core were provided, the electromagnetic brake core was a pair and the static magnetic field in the slab width direction was unipolar. The rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 2, the magnetic field in the width center portion was larger than in the results for the two pairs of electromagnetic brake cores of the present invention, so an upward flow occurred near the nozzle, causing fluctuations in the molten metal surface, and surface cracks requiring repair were observed in this vicinity. On the other hand, no remelting defects or splitting occurred, but the overall evaluation was unsuccessful.

(比較例3)
比較例3では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置した、電磁撹拌強度を0.01Tと発明の範囲外とした。電磁ブレーキ強度は0.20T、圧下テーパー量は0.15mm/mに設定した。
この比較例3では、電磁撹拌強度が低く、撹拌力が不十分で、湯面変動、温度不均一を抑制するのに十分な撹拌流が与えられず、凝固不均一起因の手入れ不可能な深い表面割れが発生した。再溶融性の疵および二枚割れの発生は無かったが、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, and the electromagnetic stirring strength was set to 0.01 T, which is outside the range of the present invention. The electromagnetic brake strength was set to 0.20 T, and the rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 3, the electromagnetic stirring strength was low, the stirring force was insufficient, and a sufficient stirring flow was not provided to suppress fluctuations in the molten metal surface and uneven temperature, and deep surface cracks that could not be repaired due to uneven solidification occurred. Although there was no remelting defect or splitting, the overall evaluation was unacceptable.

(比較例4)
比較例4では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁撹拌強度を0.18Tと発明の範囲外とした。電磁ブレーキ強度は0.20T、圧下テーパー量は0.15mm/mに設定した。
この比較例4では、電磁撹拌による湯面変動が大きくなり、特に、電磁撹拌の流速が大きくなるコーナー近傍での手入れ不可能な深い表面割れが発生した。再溶融性の疵、二枚割れの発生は無かったものの総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, and the electromagnetic stirring strength was set to 0.18 T, which is outside the range of the present invention. The electromagnetic brake strength was set to 0.20 T, and the rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 4, the fluctuation of the molten metal surface due to the electromagnetic stirring became large, and deep surface cracks that could not be repaired occurred especially near the corners where the flow rate of the electromagnetic stirring became high. Although there was no remelting defect or splitting, the overall evaluation was unacceptable.

(比較例5)
比較例5では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁ブレーキ強度を0.10Tと発明の範囲外とした。電磁撹拌強度は0.05T、圧下テーパー量は0.15mm/mに設定した。
この比較例5では、再溶融性疵が発生し、手入れが必要な表面割れも発生した。さらに、圧下テーパー量は十分であったものの、電磁ブレーキ強度が0.10Tと最終凝固位置の偏差が大きくなる条件となったため、二枚割れが発生し、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, and the electromagnetic brake strength was set to 0.10 T, which is outside the range of the present invention. The electromagnetic stirring strength was set to 0.05 T, and the rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 5, remelting defects occurred and surface cracks that required repair occurred. Furthermore, although the rolling taper amount was sufficient, the electromagnetic brake strength was 0.10 T, which was a condition that increased the deviation of the final solidification position, so that two-piece cracks occurred and the overall evaluation was unacceptable.

(比較例6)
比較例6では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁ブレーキ強度を0.50Tと発明の範囲外とした。電磁撹拌強度は0.05T、圧下テーパー量は0.15mm/mに設定した。
この比較例6では、電磁ブレーキ強度が大きいため、ノズル近傍に溶鋼が集積することで鋳片幅センターでの湯面変動が大きくなり、比較例2と同様に幅センター近傍での表面割れが散見された。再溶融性の疵や二枚割れは発生しなかったが、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, and the electromagnetic brake strength was set to 0.50 T, which is outside the range of the present invention. The electromagnetic stirring strength was set to 0.05 T, and the rolling taper amount was set to 0.15 mm/m.
In this Comparative Example 6, since the electromagnetic brake strength was large, the molten steel accumulated near the nozzle, which caused large fluctuations in the molten steel level at the width center of the slab, and surface cracks were observed in the vicinity of the width center as in Comparative Example 2. No remelting defects or splitting occurred, but the overall evaluation was unacceptable.

(比較例7)
比較例7は、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁撹拌強度と電磁ブレーキ強度については発明例1と同様とした。一方、圧下テーパー量を0.05mm/mと発明範囲より小さくした。
この比較例7では、再溶融性の疵および表面割れは発生しなかったものの、圧下テーパーの不足によりバルジング起因の二枚割れを抑え込み切れず、製品へ影響がある程度の二枚割れが発生した。そのため、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 7)
In Comparative Example 7, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, and the electromagnetic stirring strength and electromagnetic brake strength were the same as those in Invention Example 1. On the other hand, the rolling taper amount was set to 0.05 mm/m, which is smaller than the range of the invention.
In this Comparative Example 7, although there were no remelting defects or surface cracks, the insufficient reduction taper did not completely prevent the splitting caused by bulging, and splitting occurred to a degree that affected the product. Therefore, the overall evaluation was unsuccessful.

(比較例8)
比較例8では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁撹拌強度は発明例1と同様とし、電磁ブレーキ強度を0.45Tと発明の範囲より大きくした。圧下テーパー量は0.05mm/mと発明範囲より小さくした。
この比較例8では、再溶融性の疵は発生しなかったものの、電磁ブレーキ強度が大きいため、ノズル近傍での湯面変動が大きくなり、比較例2と同様に表面割れが散見された。二枚割れについては、圧下テーパー量が小さいものの電磁ブレーキが十分に大きく、幅方向の最終凝固位置の偏差が小さかったため製品に影響のある二枚割れは発生しなかった。総合評価としては不合格であった。
(Comparative Example 8)
In Comparative Example 8, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, the electromagnetic stirring strength was the same as in Invention Example 1, and the electromagnetic brake strength was set to 0.45 T, which is larger than the range of the invention. The rolling taper amount was set to 0.05 mm/m, which is smaller than the range of the invention.
In this Comparative Example 8, no remelting defects occurred, but because the strength of the electromagnetic brake was large, the molten metal level fluctuated greatly near the nozzle, and surface cracks were observed here and there as in Comparative Example 2. As for the splitting, although the reduction taper amount was small, the electromagnetic brake was sufficiently large and the deviation of the final solidification position in the width direction was small, so no splitting that would affect the product occurred. The overall evaluation was unsuccessful.

(比較例9)
比較例9では、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを2つ設置し、電磁撹拌強度は発明例1と同様とし、電磁ブレーキ強度を0.10Tと発明の範囲より小さくした。圧下テーパー量は0.05mm/mと発明範囲より小さくした。
この比較例9では、再溶融性の疵は発生しなかったものの、電磁ブレーキ強度が十分でないため短辺での上昇流が発生し、これに伴う表面割れが発生した。さらに、圧下テーパー量が十分でないため、二枚割れが発生し、総合評価として不合格であった。
(Comparative Example 9)
In Comparative Example 9, two electromagnetic stirring cores and two electromagnetic brake cores were installed, the electromagnetic stirring strength was the same as in Invention Example 1, and the electromagnetic brake strength was set to 0.10 T, which is smaller than the range of the invention. The rolling taper amount was set to 0.05 mm/m, which is smaller than the range of the invention.
In this Comparative Example 9, although no remelting defects occurred, an upward flow occurred on the short side due to insufficient electromagnetic brake strength, which resulted in surface cracks. Furthermore, because the reduction taper amount was insufficient, two-piece cracks occurred, resulting in an overall failure.

結果を表1にまとめて示す。発明例1~10では炭素鋼鋳片の品質が良好となったが、比較例1~9では炭素鋼鋳片の品質に問題が見受けられた。
以上の実験結果により、本実施形態に係る炭素鋼鋳片の連続鋳造方法によれば、炭素鋼鋳片を高スループットで連続鋳造する場合であっても、高品質の鋳片を安定して鋳造することができることがわかった。
The results are shown in Table 1. Inventive Examples 1 to 10, the quality of the carbon steel slabs was good, but in Comparative Examples 1 to 9, problems were observed in the quality of the carbon steel slabs.
From the above experimental results, it has been found that the method for continuous casting of carbon steel slabs according to this embodiment makes it possible to stably cast high-quality slabs even when continuously casting carbon steel slabs at a high throughput.

Figure 0007617415000001
Figure 0007617415000001

1 連続鋳造機
2 溶鋼
3 鋳片(炭素鋼鋳片)
9C 水平帯
10 鋳型設備
30 ロールセグメント装置
31 圧下ロール
110 鋳型
150 電磁撹拌装置
152 電磁撹拌コア
160 電磁ブレーキ装置
162 電磁ブレーキコア
170 電磁力発生装置
1 Continuous casting machine 2 Molten steel 3 Cast piece (carbon steel cast piece)
9C Horizontal belt 10 Mold equipment 30 Roll segment device 31 Reduction roll 110 Mold 150 Electromagnetic stirring device 152 Electromagnetic stirring core 160 Electromagnetic brake device 162 Electromagnetic brake core 170 Electromagnetic force generating device

Claims (1)

鋳型の下方から引き出された断面矩形状をなす炭素鋼鋳片を湾曲させる湾曲帯と、前記炭素鋼鋳片を水平方向に搬送する水平帯とを有する連続鋳造機を用いた炭素鋼鋳片の連続鋳造方法であって、
前記炭素鋼は、C:0.07質量%以上0.3質量%以下、Mn:0.01質量%以上1.5質量%以下、Si:0.001質量%以上0.3質量%以下、P:0.07質量%以下、S:0.02質量%以下、残部がFeおよび不純物とされた化学組成とされており、
溶鋼スループットが3.00ton/min以上6.50ton/min以下の範囲内とされ、
前記鋳型の上部の長辺面外側に設置された電磁撹拌コアを用いて前記鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加するとともに、前記鋳型の下部の長辺面外側に設置され、複数かつ異種の磁極が前記長辺面に対向する電磁ブレーキコアを用いて前記溶鋼に静磁場を印加し、
前記電磁撹拌コアによる交流磁場の磁束密度を0.02T以上0.15T以下、前記電磁ブレーキコアによる静磁場の磁束密度を0.15T以上0.40T以下とし、
前記水平帯においては、上下一対の圧下ロールによって前記炭素鋼鋳片の圧下を行う構成とされており、前記水平帯における圧下テーパー量を0.10mm/m以上0.80mm/m以下の範囲内とすることを特徴とする炭素鋼鋳片の連続鋳造方法。
A method for continuously casting a carbon steel slab using a continuous casting machine having a curved band for curving a carbon steel slab having a rectangular cross section drawn out from below a mold, and a horizontal band for transporting the carbon steel slab in a horizontal direction, comprising:
The carbon steel has a chemical composition of C: 0.07% by mass or more and 0.3% by mass or less, Mn: 0.01% by mass or more and 1.5% by mass or less, Si: 0.001% by mass or more and 0.3% by mass or less, P: 0.07% by mass or less, S: 0.02% by mass or less, and the balance being Fe and impurities,
The molten steel throughput is within a range of 3.00 tons/min to 6.50 tons/min,
Applying an AC magnetic field to the molten steel in the mold using an electromagnetic stirring core installed on the outside of the long side surface of the upper part of the mold, and applying a static magnetic field to the molten steel using an electromagnetic brake core installed on the outside of the long side surface of the lower part of the mold and having multiple and different magnetic poles facing the long side surface;
The magnetic flux density of the AC magnetic field generated by the electromagnetic stirring core is set to 0.02 T or more and 0.15 T or less, and the magnetic flux density of the static magnetic field generated by the electromagnetic brake core is set to 0.15 T or more and 0.40 T or less,
a pair of upper and lower reduction rolls are used to reduce the carbon steel slab in the horizontal band, and a reduction taper amount in the horizontal band is set within a range of 0.10 mm/m or more and 0.80 mm/m or less.
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