钢的连续铸造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供一种进一步抑制针孔性缺陷的钢的连续铸造方法。本发明专利技术为一种钢的连续铸造方法，其特征在于，在将使与铸模(11)的长边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在作为电磁搅拌装置(13)的结构要素的铁芯芯部(13a)存在的范围内平均化而得到的值设为Lx(N/m3)，将使与铸模(11)的短边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在铁芯芯部(13a)存在的范围内平均化而得到的值设为Ly(N/m3)的情况下，求得利用F＝Lx‑α·Ly计算得到的有效洛伦兹力密度F(N/m3)与电磁搅拌装置(13)的电流频率(Hz)之间的关系，使用从有效洛伦兹力密度F的最大值Fmax到0.9Fmax的范围的电磁搅拌电流的频率进行钢的连续铸造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种最佳地进行设于铸模的电磁搅拌装置的操作从而连续铸造钢的方法。
技术介绍
作为使利用连续铸造制造而成的铸坯表层的品质劣化的主要原因，可列举有针孔性缺陷。由于为了在连续铸造时抑制浸入式水口的封闭而被吹入到浸入式水口的Ar气体进入到铸模内的钢水中，并被凝固外壳捕捉，从而产生该针孔性缺陷。作为抑制所述针孔性缺陷的方法，在铸模设置电磁搅拌装置的方法较为有效。作为该电磁搅拌装置的操作因子，可列举有钢水流速、浸入式水口、钢水吞吐量(throughput)、洛伦兹力等。作为将这些操作因子设定在适当的范围内的技术，例如公开有下述的技术。例如，在专利文献1中公开有这样一种技术：为了降低所获得的铸坯的表面缺陷发生率，将弯月面位置上的电磁搅拌流速设为10cm/s～60cm/s。另外，在专利文献2中公开有这样一种技术：使用浸入式水口与铸模长边之间的距离、浸入式水口和钢水排出孔在铸造方向上的距离、钢水吞吐量、凝固界面中的磁通密度等参数，将由气泡附着于凝固外壳而引起的铸坯的表面缺陷设定在规定的值以下。而且，在专利文献2中，记载了通过变更浸入式水口的形状、铸模的形状从而控制浸入式水口与铸模长边之间的距离的技术。另外，在专利文献3中公开有这样一种技术：为了促进Ar气体的气泡的上浮而避免保护渣卷入到钢水中，以与铸模长边平行的方向上的电磁力的平
均值为3000N/m3～12000N/m3、与铸模短边平行的方向上的局部值为-2000N/m3～2000N/m3、垂直朝下的方向上的局部值为-1000N/m3～1000N/m3的方式施加电磁力。通过应用所述专利文献1～3中公开的技术，能够一定程度地抑制针孔性缺陷。然而，针孔性缺陷并没有完全消失。由于用户所要求的钢板的表面品质日益严格化，因此，需要进一步抑制针孔性缺陷的技术。在钢的连续铸造中，电磁搅拌装置为对于抑制针孔性缺陷最为有效的装置。在所述专利文献1～3所公开的技术中，也详细地研究了由电磁搅拌装置产生的电磁力、由电磁力产生的钢水流速的适当的范围。在此，电磁搅拌装置为使铸模内钢水中产生洛伦兹力从而使钢水流动的装置。该洛伦兹力仅产生在具有导电性的钢水中，而不产生在Ar气体的气泡等导电率极低的物质(通常被称为绝缘体的物质)中。因而，Ar气体的气泡相对于铸模内的钢水向相反方向移动。也就是说，如图8所示，在由电磁搅拌装置产生的电磁力中，还含有使Ar气体的气泡在铸坯表层集中而增加针孔性缺陷的负的成分。使该熔融金属中含有的Ar气体的气泡在铸坯表层集中的电磁力的成分被称为“电磁排斥力”、“电磁阿基米德力”，在非专利文献1中进行了详细说明。另外，图8中的附图标记1表示铸模壁面，附图标记2表示凝固外壳，附图标记3表示凝固界面，附图标记4表示Ar气体的气泡，另外，自纸面下侧朝向上侧的箭头表示洛伦兹力，自纸面上侧朝向下侧的箭头表示电磁排斥力。另外，在非专利文献2中，公开了一种考虑到作用于连续铸造中的钢水的洛伦兹力密度的热流体模拟。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平6-605号公报专利文献2：日本特开2007-216288号公报专利文献3：日本特开2010-240687号公报非专利文献非专利文献1：铁和钢，Vol.83(1997)，No.1，p.30～35非专利文献2：K.Takatani：ISIJ International，Vol.43，2003，No.6，p.915-922
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术要解决的问题点在于：在连续铸造钢时，在铸模内钢水的电磁搅拌过程中，在以往技术的情况下，没有着眼于由电磁搅拌装置产生的电磁排斥力而确定较佳的电磁搅拌条件的构思。用于解决问题的方案本专利技术的目的在于通过以能够尽可能地减小电磁搅拌铸模内钢水时产生的电磁排斥力的方式确定电磁搅拌装置的最佳的电流频率，从而进一步抑制针孔性缺陷。本专利技术是基于后述的专利技术人的研究结果而做成的，本专利技术为一种钢的连续铸造方法，其使用设于铸模的电磁搅拌装置，其特征在于，在将使与铸模长边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在作为所述电磁搅拌装置的结构要素的铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值设为Lx(N/m3)，将使与铸模短边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在所述铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值设为Ly(N/m3)的情况下，求得利用下述式计算得到的有效洛伦兹力密度F(N/m3)与电磁搅拌装置的电流频率(Hz)之间的关系，使用从所述有效洛伦兹力密度F的最大值Fmax到0.9Fmax的范围的电磁搅拌电流的频率。F＝Lx-α·Ly在此，在所述式中，α为表示电磁排斥力的不良影响程度的系数(＝3～7)。在所述本专利技术中，由于以能够尽可能地减小电磁搅拌铸模内钢水时产生的电磁排斥力的方式确定电磁搅拌装置的最佳的电流频率，因此，能够尽可能地抑制Ar气体的气泡在铸坯表层集中。专利技术的效果采用本专利技术，由于能够尽可能地抑制Ar气体的气泡在铸坯表层集中，因此，相比于使用了以往技术的钢的连续铸造方法，能够进一步抑制针孔性缺陷。附图说明图1是说明本专利技术的钢的连续铸造方法所使用的铸模和电磁搅拌装置的图，是从上方观察铸模的图。图2是表示由数值分析模拟获得的、铁芯芯部的铸坯拔出方向中心位置上的洛伦兹力密度的分布的图。图3是表示使与铸模长边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在电磁搅拌装置的铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值Lx与电流频率之间的关系的图。图4是表示使与铸模短边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在电磁搅拌装置的铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值Ly与电流频率之间的关系的图。图5是表示Ly/Lx与电流频率之间的关系的图。图6是表示利用数值分析调查由电流频率导致的凝固界面处的每单位面积的针孔个数(个/m2)的变化而得到的结果的图。图7是表示将表示电磁排斥力的不良影响程度的系数α设为5的情况下的、有效洛伦兹力密度F的频率依赖性的图。图8是说明电磁排斥力的图。具体实施方式在本专利技术中，通过以能够尽可能地减小电磁搅拌铸模内钢水时产生的电磁排斥力的方式确定电磁搅拌装置的最佳的电流频率，从而实现进一步抑制针孔性缺陷这样的目的。专利技术人详细地研究了在操作在铸模设有电磁搅拌装置的连续铸造机时铸模内产生的电磁排斥力，结果得出：通过抑制电磁排斥力能够降低针孔性缺陷。于是，对于通过抑制电磁排斥力从而使Ar气体气泡不靠近凝固界面附近的电磁力施加方法，专利技术人进一步进行了研究，结果明确了存在在施加电磁力时的适当的电流频率。在从上方观察铸模的情况下，进行所述研究时使用的铸模和电磁搅拌装置为图1所示的通常的形状和极性的、与专利文献3中说明的铸模和电磁搅拌装置相同的铸模和电磁搅拌装置。图1中的附图标记11是铜铸模(以下还简称为铸模。)，附图标记12是浸入式水口，附图标记13是电磁搅拌装置，附图标记13a是构成电磁搅拌装置13的铁芯芯部，附图标记13aa是形成于铁芯芯部13的齿部，附图标记13b是缠绕在铁芯芯部13a的外周的绕组。图2是表示利用数值分析模拟获得的、铁芯芯部的铸坯拔出方向中心位置上的、洛伦兹力密度的分布的图。在此，洛伦兹力密度是指每单位钢水体积的电磁力(N/m3)。图2所示的洛伦兹力密度的分布是以宽度1200mm×厚度250mm的铸坯尺寸，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢的连续铸造方法，其使用了设于铸模的电磁搅拌装置，其特征在于，在将使与铸模长边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在作为所述电磁搅拌装置的结构要素的铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值设为Lx，将使与铸模短边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在所述铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值设为Ly的情况下，求得利用下述式计算得到的有效洛伦兹力密度F与电磁搅拌装置的电流频率之间的关系，F＝Lx‑α·Ly，在此，α为表示电磁排斥力的不良影响程度的系数，α＝3～7，Lx和Ly的单位为N/m3，有效洛伦兹力密度F的单位为N/m3，电流频率的单位为Hz，使用从所述有效洛伦兹力密度F的最大值Fmax到0.9Fmax的范围的电磁搅拌电流的频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 JP 2014-0341301.一种钢的连续铸造方法，其使用了设于铸模的电磁搅拌装置，其特征在于，在将使与铸模长边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在作为所述电磁搅拌装置的结构要素的铁芯芯部存在的范围内平均化而得到的值设为Lx，将使与铸模短边平行的方向上的洛伦兹力密度成分在所述铁芯芯部存在的范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田信宏，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP