JPS6247102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属ことに鋼の精製に関する。詳しく
は、溶湯を鋳型内で鋳造の軸のまわりに回転させ
ることを伴う連続鋳造法の分野に関する。 溶湯を鋳型内で鋳造の軸のまわりに回転させる
ことを伴う連続鋳造法は、従来の連続鋳造法に対
して、得られた半製品の品質の面（表面および表
層の下の清浄度の改善、内部のより高い健全さ、
偏析や巣の形成の著しい減少など）とともに、鋳
造それ自身の操作の進行においても有利であると
いわれる。すなわち、より高速度で鋳造すること
が可能になり、または分配器中における金属の過
熱のコントロールがさほど正確でなくてもよい。 鋳型中における金属の回転を実現する工業的方
法は、実際上二つ知られている。第一のものは、
順序からいつて、「遠心連続鋳造法（C.C.C.）」
であつて、この方法では回転は機械的手段によつ
て行なわれ、鋳型および抽出機の回転と、シユー
すなわち曲つたノズルの手段による溶湯の接線方
向への偏心した供給の組み合わせにより実施され
る。第二のものは「磁気回転連続鋳造法」、今日
ではむしろ「マグネトジル法」の名でよりよく知
られている方法である。この方法は、溶湯に、鋳
型をとりまく水冷室内に浸漬した、静止した多相
誘導装置により誘起される回転磁場を作用させる
ことから本質的に成つている。（フランス特許第
2315344号） これら二つの方法は、治金技術上は同様な結果
をもたらす。しかしながら、マグネトジル法は
C.C.C.法に対して、一方では鋳造機を構成する
部分（鋳型など）の回転をしないですむこと、他
方では溶湯に対する鋳型の性能に関して制約がな
いという点で、実質的に優越している。事実、金
属の回転に要する電磁気力は容易に調節でき、金
属を駆動するために十分なレベルにそれを選定す
ることができる。 原理的にいつて、マグネトジル法はC.C.C.法
とちがつて、溶湯の噴流を保護する長いチユーブ
によつて、スラグを形成する被覆粉末の存在下に
供給する方法をとることができる。このスラグ
は、「浸漬ノズルおよび被覆スラグを用いた鋳
造」の名でよく知られる旧来の連続鋳造技術にお
けるように、鋳型中の金属の自由な表面を保護す
る。このような構成の利点は、よく理解されるよ
うに、金属を回転させてしかもそれを再酸化から
守るということと、合金鋼またはたとえばアルミ
ニウムを高度に加えた鋼のようなデリケートまた
は鋳造困難とされている金属を良好な状態で鋳造
できることの両方を兼ねそなえていることにあ
る。 ところが経験によれば、一般的な尺度で、浸漬
ノズルによる鋳造の実際は、鋳造される金属の回
転とあまり調和しない。 事実、回転運動の結果、金属の自由な表面は凹
面形となり、その中心に被覆粉末が集まる傾向が
みられる。 この結果、二つの面で不都合が生じる。まず自
由な表面の周辺部分が露出し、これは追求してい
る結果を台なしにする。もう一つは鋳造製品の中
心部分に粉末やカスを巻き込むおそれがあり、こ
れは追求している結果を相反するものである。 本発明は、マグネトジル法において、この方法
が浸漬ノズルおよび被覆スラグを用いる鋳造法と
調和するような操作条件を定めることを目的とし
ている。 そのために本発明は、慣用されている浸漬ノズ
ルおよび被覆スラグの手法による金属の連続鋳造
法において、液状の金属を鋳造の軸のまわりに回
転する磁場の手段により鋳型の内部で回転させ、
液状の金属の回転する周辺の線速度を0.3〜0.8
ｍ／秒の範囲に固定し、ノズルを鋳型の軸と中心
を合わせ、ノズルの浸漬深さを少なくとも約３cm
に保ち、かつ下記の特性を有する被覆粉末を使用
する。 ●1000〜1200℃程度の溶融温度。 ●溶湯の温度あるいは1500℃の温度において0.3
〜３ポイズ程度の粘度、特に、鋳造される製品
の引出速度が１ｍ／分より高いか低いかに応じ
て、約0.3〜１ポイズの粘度または約１〜３ポ
イズの粘度。 好ましい実施態様に従えば、鋳型中の溶湯の自
由な表面を、金属を回転させるに先立つて被覆粉
末で被覆しておく。 本発明の理解のために、この方法の特徴ある操
作条件をより詳細に説明する。 １ ノズルは鋳型の軸上になければならず、この
軸は、理解されるように、回転の軸および鋳造
物の軸と一致する。こうしたことは、系を軸に
関して対称的に保ち、従つて回転運動を乱さな
いことによつて確保される。この点について、
噴流の偏心が、ノズルの端の損傷や小規模の製
品に固有のよく知られた困難さを招くという問
題に加えて、少なくとも金属の自由な表面を目
で見て判断できる程度に、回転運動の質を著し
く損うことを経験は示している。 ２ 確保すべき浸漬の深さは約３cmである。一時
的にこれより少ない値の深さにして試験したと
ころ、おおよそ１〜２cmの間で変動する値の場
合、被覆スラグおよび金属の自由な表面（すな
わち液の凹面）の中心部分に蓄積したカスが、
軸方向に鋳造製品の内部まで巻き込まれる結果
となつた。原則として本発明は、ノズルの最大
の浸漬深さに関しては何ら限定をおかない。し
かしながら、たとえば約10cmの近辺のようなあ
まり深すぎる浸漬は、液面の部分の液を新しく
する上で好ましくなく、とくに最も低い温度に
おいて固化し、ノズルの周囲の鋳型の壁につく
（「ビーズ」の形成）おそれが出てくることがわ
かつている。なお、マグネトジル法は、金属に
生じる対流の力のおかげで、上述したおそれを
減少できることが確かめられている。換言すれ
ば、従来の浸漬ノズルを用いた鋳造法よりは浸
漬の深さを増大することができる。許容される
最大の深さをあまり正確にコントロールしなく
てよいから、これはマグネトジル法のもう一つ
の利点ということができる。 ３ 被覆粉末に関しては、二つの特性が決定的な
因子となる。溶融温度、および液体としての粘
度である。あらゆる点からみて、スラグはテー
ブルクロスのようになつて液面にできるだけ結
びつくことが好ましい。そのためには、スラグ
は表面の金属の速度とできるだけ近い速度で回
転しなければならない。つまり、金属−スラグ
間の界面およびスラグ層内の摩擦は最少にすべ
きである。これは次の二つの条件により満足さ
れる。 被覆粉末は、溶融金属と接触したならば速や
かに均質な液相を形成すること。このために
は、溶融温度に関する値の範囲は、1000〜1200
℃であつて、引き出し速度が大きくなるにつれ
て低くすることが好ましい。この点に関して本
発明は、従来技術と差異はない。 液状のスラグは十分に流動的であること。壁
との間の潤滑剤としての役割も考えに入れる
と、スラグは、引き出しの速度が大きくなるほ
ど一層流動的でなければならないことがわか
る。この必要から、溶解した鋼の温度つまり約
1500℃において、粘度の許容される値の範囲
が、引き出しがおそいか速いかに従つて二つの
領域に分けられる。その境界は、およそ１ｍ／
分のあたりにある。それ以上の速度では、スラ
グの好ましい粘度は１〜0.3ポイズの間にあ
り、それ以下では約１〜３ポイズである。かか
る鋳造製品の引き出し速度と被覆粉末の溶融粘
度との関係は第１図のグラフに示すように、そ
れぞれを対数目盛で表示したとき、溶融粘度１
ポイズと引き出し速度１ｍ／分の点を中心とし
て、引き出し速度が大きいほど溶融粘度が低く
また引き出し速度が小さいほど溶融粘度が高い
右下りの直線を挾む帯域で表わされる。このグ
ラフによれば、この帯域の幅は溶融粘度で上下
にそれぞれ約３倍であることがわかるであろ
う。そしてこの範囲を外れると、鋳造製品の表
面が荒くなる。また、溶融温度と粘度とは、鋳
造製品の大きさに伴つてこの範囲内で上下する
ことが好ましい。 ４ 回転の周辺すなわち鋳型の壁に接しておかれ
た金属の回転の線速度に許容される領域は、
0.3〜0.8ｍ／秒の範囲の値である。この領域の
下限は、すなわち0.3ｍ／秒所望の治金技術上
の結果をすなわち鋳造される製品の良好な均質
性を確実に得るためには少なくともある大きさ
の回転を与えなければならないという事実によ
つて決定される。この領域の上限は、鋳型中の
金属の供給態様と直接結びついた理由によつて
規定される。すなわち、0.8ｍ／秒を超える値
では、液面はもはや完全には粉末で被覆され
ず、粉末は液面の中心部にたまつて、渦巻き現
象と呼ばれる現象のために、製品の内部に巻き
込まれる。 このようにして決定される領域内での速度の
最良の値は、この点に関して示した被覆粉末の
特性（溶融点、粘度）の範囲と無関係に選択さ
れることはないであろう。 上記の各値の選択は、鋳造される製品の大きさ
に従つて行なう。 確立された関係がない場合、ここで可能なすべ
ての規模に対応する最適の値を与えることは問題
にならない。問題は、理解されるように、実際上
は鋳造操作の領域だけであつて、これが慣用の作
業の過程において各因子の値を、その規模の鋳造
に最も適した範囲に決定することになる。 この問題を容易にするために、一般的な順序で
若干の例を示す。 与えられた回転の線速度に対しては、鋳造の規
模が小さい場合は角速度を用いる。これと関連し
て、鋳型中の金属の自由な表面は、上述した凹面
形状をとる。従つて、スラグがその表面を適切に
被覆するためには、より溶融しやすく、かつ粘度
の低い被覆粉末を使用する必要がある。 反対に、被覆粉末が与えられている場合（溶融
点および粘度が予め定められた値の領域内に固定
されている場合）は、回転の線速度は、許容され
る限界内において、鋳造の規模が大きくなるほど
低くなる。 回転の線速度と被覆粉末の特性との間にある関
係を考えれば、さきに説明した各構成を相互に組
合せた場合しか、所期の結果を与えないであろ
う。 しかしながら、回転の線速度と粉末の特性とに
関して可能な最良の選択を追求することは、最適
の結果を得ることを保証するものではあるが、本
発明の実施に不可欠な条件に関するものではな
い。事実、第一の成果すなわち浸漬ノズルと被覆
粉末とを用い、また金属を鋳型内で回転させて鋳
造を進め得ることは、前述した限界内の領域にあ
る値を採用する限り保証される。もちろん場合に
よつては、実施者にとつて、たとえば粉末の消費
の増大や、最適の基準が許すよりはずつと低い引
き出し速度といつた若干の拘束が直ちに課せられ
るということを忍ばねばならないかもしれない。 このように、上記の諸規定に従うならば、一方
で鋳造操作が良好な条件で進行し、回転の結果生
じる凹面形状にもかかわらず被覆粉末は金属の自
由な表面を均一におおい、他方で得られた半製品
は治金技術上の品質の面で、浸漬ノズルおよび被
覆粉末を用いる鋳造に固有の効果に加えて、回転
による特徴をすべて示す。 実施例として示す下記の説明をよみ、かつ添付
の図面を参照することによつて、本発明はよく理
解され、また別の局面や利点もより明確になるで
あろう。第２図は、鋼の円形の棒を連続的に鋳造
する装置の上部を、縦断面として示したものであ
る。 １は分配器を、２は連続鋳造の鋳型を示す。分
配器は溶鋼の湯３を容れ、その底部に開孔４があ
り、そこから液状の鋼が流出する。鋼の排出量は
ストツパー５によつてコントロールされ、その先
端６は上記開孔の弁座７と共働する。 分配器は、このようにして連続的に溶湯を噴流
として鋳型に供給し、それと同時に、鋳型の底か
らは部分的に凝固した鋼の棒を連続的に引き出
す。 よく知られた技術に従つて、鋳型は、二重壁で
あつて銅または銅合金の内壁１０が鋳造製品の通
路を画定する箱から構成されている。 この箱はチユーブ状の内側囲い１１を有し、こ
れは壁１０とともに、冷却水の循環のための環状
の空間１２を画定している。横方向の水を通さな
い隔壁１３が、冷却水が図に示したように入つて
出て行くための二つの重ねられた室１４および１
５に鋳型内部を区画している。マグネトジル法に
従つて、上方の室１５内を、鋳造される棒の周囲
をかこむ環状の静止した電磁誘導装置１６が占め
ている。この誘導装置は、壁１０の周囲に規則的
に分布している多数の内部電磁コイルのボビンか
ら構成されている。誘導装置は三相（より一般的
にいえば多相）の、図には示してない電流供給源
に接続されている。配線は、１７で示された鋳造
の軸に対して垂直であつてしかもその軸の周囲
を、コイルに供給される電流の周波数と強さに従
つて調節される角速度をもつて回転する磁場をつ
くり出すような、適宜の（かつよく知られた）方
法で行なう。 誘導装置１６はこのようにして、同期誘導回転
をするモーターのステーターの役をし、鋳造され
る棒のまだ液状の部分１８がローターとなる。 回転磁場の作用により、鋳型内に収容されてい
る液状の金属１８は、鋳造の軸１７の周囲で、磁
場の方向に（矢印で示したように）回転運動をさ
せられる。その結果、液状の金属の自由な表面に
おいて、図面においては多少誇張して示したよう
な凹面形状の液面１９が形成される。 前述したように、これ自体はすでに先行技術の
一部となつている。とりたてていえば、誘導装置
およびそれをそなえた鋳型の製作に関して、もし
所望なら、より詳細なことはたとえばフランス特
許第2315344号（IRSID）に報告されているので
参照されたい。 図面にみるとおり、溶湯の噴流８は、分配器１
の底部に連なり鋳型内の液状の金属中に達してい
る耐火物製の管すなわちノズル中に入る。このノ
ズルは、一端は分配器の開孔４に、また他端は鋳
型の軸１７上に、本発明の特徴の一つに従つて液
面１９の中心を通つて液状の金属中に貫入するよ
うに、その中心をおいている。それとともに、本
発明に従つて、その浸漬深さは５cm近辺である。 液面１９は被覆粉末の層２１でおおう。これは
溶融した鋼と接触すると、速やかに液状のスラグ
のフイルム２２を形成する。いうまでもなく、こ
の粉末は、本発明の目的にとつて適切な物理化学
的特性（溶融温度、粘度）に加えて、旧来の連続
鋳造に要求されるところに一般的に従つたよく知
られている性質をも有していて、多くの機能すな
わち、金属を周囲の雰囲気に対して熱的および化
学的に保護し、鋳型の潤滑剤となり、また表面に
出てくる介在物を捕捉するようにはたらかなけれ
ばならない。 以下、アルミニウムを加えた鋼のビレツトの鋳
造に関する量的な実例をあげて本発明を説明す
る。鋳造されたビレツトは直径120mmの円形断面
を有する。浸漬ノズル２０は溶融シリカ製で、こ
れは市場で「グラスロツク（glassrock）」の名で
よく知られている。その外径は70mm、内径は40mm
である。浸漬深さは、平均約５cmに保ち、一時的
な変動も１〜２cmまでに止めた。ビレツトの大き
さを考慮して、鋳造の速度（すなわち引き出し速
度）は常に2.2〜2.4ｍ／分に調節した。 誘導装置へは、三相で相と中性点間に180Aの
周波数３Hzの交流を供給した。 この条件で、鋼の回転の角速度は80回転／分で
あつて、これは周辺の線速度で0.5ｍ／秒であ
る。 添付の表は、使用した被覆粉末の特性を示
す。平均溶融温度は1050℃近辺で、1500℃におけ
る粘度は約0.4ポイズである。 鋳造の過程におけるこの粉末の消耗は、鋼トン
あたり0.5Kgであつた。 本発明の好ましい態様に従つて、誘導装置を作
用させずに鋳造を開始し、被覆粉末が鋼と接触し
て液状スラグのフイルム２２を形成するようにし
た。 この構成によつて鋳造の当初から効果的な保護
が行なわれ、最初の１メートルからすでに良好な
製品が得られた。 もちろん、これは本発明にとつて必須の特徴で
はない。事実、液状の鋼の回転をさせた後に液面
上に粉末を導入することもできる。その場合、し
かしながら、粉末が液面全体をおおわないうちに
中心部分に集まつてある温度（液状のフイルムの
形成に対応する温度）にさらされる傾向がある。
その間は液面の周辺部は露出したままであつて、
ノズルの浸漬深さが限界にあると、粉末の一部は
製品の軸に巻き込まれる。得られた製品の最初の
１メートルだけでなく開始時のビレツトのいくつ
かは、内部の清浄度に関しては残りの製品よりも
品質がよくないであろう。 異なつた大きさで、別の鋳造をいくつか行なつ
た。それらのうちの一つは、直径240mmの円形ブ
ルームの鋳造に関する。他の条件はすべて前と同
じにしたが、引き出し速度は0.8〜１ｍ／分の近
辺に保ち、鋼の回転の角速度は50回転／分とし
た。これは周辺部の線速度で0.6ｍ／秒に相当す
る。 使用した粉末の特性を、添付の表に示す。平
均溶融温度は1170℃、1500℃における粘度は1.6
ポイズである。 本発明の方法は、いうまでもないが、ここに示
した実施例に限定されるものではない。このこと
はとくに、円形の棒の鋳造に関するだけでなく、
回転体の断面を有しない製品、たとえば長方形の
断面のビレツトや正方形の断面のブルームのよう
な四角形の断面の製品、あるいはその他の製品で
あつてもその外側の寸法が予め定めたタイプの誘
導装置の使用と相容れる限りあてはまる。 このほか、本発明は種々の鋼だけでなく、連続
鋳造を行なうことのできるすべての金属に対して
適用される。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造製品の引き出し速度に対する被覆
粉末の溶融粘度の好適な範囲を示すグラフであ
り、第２図は鋼の円形の棒を連続的に鋳造する装
置の上部の縦断面図である。 １……分配器、２……鋳型、３……溶鋼、８…
…噴流、９……一部凝固した鋳造品、１６……電
磁誘導装置、１７……鋳造の軸、１９……液面、
２１……被覆粉末の層、２２……スラグのフイル
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 浸漬ノズルおよび被覆粉末を用い、鋳型内で
   溶湯が鋳造の軸のまわりを回転磁場の作用により
   回転するようにした鋼の連続鋳造法において、該
   ノズルを少くとも３cmの深さまで浸漬して維持し
   また鋳型内の溶鋼の回転速度を周辺線速度で0.3
   〜0.8ｍ／秒の範囲に維持すると共に、該被覆粉
   末として溶融温度が1000〜1200℃の範囲内にあり
   かつ1500℃における溶融粘度が鋳造速度が１ｍ／
   分より速いときには１ポアズ以下0.3ポアズまで
   でありまた鋳造速度が１ｍ／分より遅いときには
   １ポアズ以上３ポアズまでであるものを選択して
   使用することを特徴とする鋼の連続鋳造法。 ２ 溶鋼の回転をさせるに先立つて鋳型内の溶鋼
   上へ被覆粉末を導入して、粉末の層と溶鋼の表面
   との間に液状スラグ膜を形成させる、特許請求の
   範囲第１項記載の連続鋳造法。