结晶器内钢水的流动控制方法和流动控制装置以及连铸件的制造方法制造方法及图纸

在结晶器内钢水液面的钢水流速（ｕ）超过卷入结晶器保护渣的临界流速０．３２ｍ／秒的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，控制钢水流速（ｕ）为规定的钢水流速，在钢水流速（ｕ）小于附着夹杂物的临界流速０．２０ｍ／秒而且在液面结皮的临界流速０．１０ｍ／秒以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内的钢水在水平方向回转，控制钢水流速（ｕ）在０．２０ｍ／秒～０．３２ｍ／秒以下的范围，在钢水流速（ｕ）小于液面结皮的临界流速的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力，控制上述钢水流速（ｕ）在０．２０ｍ／秒～０．３２ｍ／秒以下的范围。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及板坯连铸机中结晶器内钢水的流动控制方法和流动控制装置，以及用此来制造板坯铸件方法的专利技术。
技术介绍
作为用板坯连铸机铸造的钢的板坯铸件(以下简称“铸件”)要求的质量之一，可以例举铸件表层的夹杂物量要少。存在于表层的夹杂物有(1)在用Al等进行钢水脱氧工序中产生而悬浮在钢水中的脱氧产物；(2)中间包或用浸入式水口向钢水中喷吹的Ar气的气泡；(3)散布在结晶器钢水液面上的结晶器保护渣卷入钢水中悬浮的物质等。这些都会在钢铁制品中形成表面缺陷，尽可能减少是非常重要的。其中，作为减少脱氧产物和Ar气的气泡的方法，广泛采用在结晶器内的钢水中附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转，使钢水界面上的钢水具有一定流速，清洗凝固界面，防止夹杂物滞留的方法。用于使结晶器内在水平方向回转的具体的磁场附加方法是将沿结晶器长边方向水平移动的磁场，沿相对的长边面分别以相反方向移动，诱导沿凝固界面在水平方向回转的钢水流动的附加方法，在本文中，把此附加方法称为“EMRS”、“EMRS模式”或“EMRS模式磁场附加”(EMRSElectromagnetic rotative stirring)。作为这种技术的示例，可以举出特开平5-329594号公报和特开平5-329596号公报等。可是采用EMRS模式的磁场附加中，由于在结晶器内的钢水液面也产生旋转流动，在增加铸造速度的情况下，从浸入式水口流出的钢水本身流速增加，结晶器内钢水液面位置的钢水流速也变快，所以在此状态下以EMRS模式附加的话，使结晶器内钢水液面上的钢水流速变得更大，有时会发生结晶器保护渣被卷入的情况。另一方面，结晶器保护渣的卷入由于是在结晶器内钢水液面的钢水流速快的情况下产生的，作为减少结晶器保护渣的卷入的方法，采用附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流给予制动力，由此降低结晶器内钢水液面的钢水流速的方法。具体用于对从浸入式水口流出的钢水流给予制动力的附加磁场的方法是这样的附加方法，使沿结晶器长边方向水平移动的磁场，从结晶器短边一侧向浸入式水口一侧方向移动，也就是向从浸入式水口流出的方向的相反方向移动，诱导钢水流动，以对流出的钢水流产生制动力的附加方法，在本文中把这种附加方法称为“EMLS”、“EMLS模式”或“EMLS模式磁场附加”(EMLSElectromagnetic level stabilizer/slowing-down)。在以EMLS模式附加磁场的情况下，即使铸造速度快的情况下，也就是即使在单位时间钢水注入量多的情况下，也能使结晶器内钢水液面的钢水流速衰减，所以能防止卷入结晶器保护渣。例如特开昭63-16840号公报和特开昭63-16841号公报等就是这种技术的示例。可是在铸造速度不快、不产生因结晶器钢水液面的钢水流造成卷入结晶器保护渣的铸造条件下，由于沿凝固界面的钢水流速也小，所以在这种情况下以EMLS模式附加磁场的话，沿凝固界面的钢水流速更小，有时更容易附着脱氧产物和Ar气的气泡。这样存在的问题是用现有的EMLS模式或EMRS模式的任何一种控制结晶器内钢水流动的方法中，在宽的铸造速度范围内总能得到良好表面质量的铸件是困难的。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供在钢连续铸造中无论在什么样的铸造速度下，都可以得到铸件表层的夹杂物量少、质量优良的铸件的，控制结晶器内钢水流动的方法和控制流动的装置，以及提供利用它们来制造连铸件的制造方法。
技术实现思路
本专利技术人对要解决的上述课题进行了专心的研究。下面详细说明研究的内容。首先，对现有问题进行了整理。其结果发现在高的铸造速度下用EMRS模式附加磁场的效果减少，相反在低的铸造速度下用EMLS模式附加磁场的效果减少。在这里，研究了针对卷入结晶器内的结晶器保护渣等现象判断是否要附加移动磁场中，需要用结晶器内钢水液面的什么位置的钢水流速进行判断的问题。为此对结晶器内钢水液面上钢水的流速进行了研究。其结果示于图1。图1为表示在表1所示的条件1～3的3种铸造条件下铸造铸件厚220mm、铸件宽1000mm的板坯铸件时，用流体数值模拟求出的铸件厚度中心部位、也就是铸件厚度中心沿铸件宽度方向的结晶器液面的钢水流速的分布的图。这种情况下条件1～3都没有附加磁场。此外，在图1中一并表示了在实际设备上在条件2和条件3的铸造条件下，在铸件宽度方向3个不同点实测的钢水液面上钢水流速的结果。图中符号●为条件2，符号○为条件3。在实际设备上测定钢水的流速，采用把Mo-ZrO2金属陶瓷细棒浸入到结晶器内钢水液面中，以棒的上端为转动支点，此细棒承受来自钢水流的力，利用从倾斜的角度计算力的平衡，求出钢水流速的方法进行(参考铁和钢，86(2000)，p271)。此外，在表1中一并表示了后面要介绍的F值。表1 如图1所示，流体数值模拟的结果和实际设备测定流速的结果非常一致，根据数值模拟的结果可以看出，在铸件宽度方向上的钢水液面流速在距结晶器短边50mm～100mm左右位置(下面称为“结晶器短边附近”)速度最快。此外，可以看出铸造速度也就是单位时间钢水铸造流量增加或减少的话，结晶器短边附近的钢水液面流速成比例增加或减少，同样结晶器宽度方向的其他位置的钢水流速也增加或减少。这样在结晶器内钢水液面上的结晶器短边附近钢水的流速随铸造条件的不同发生很大变化，所以可以作为用于了解结晶器内钢水流动强度的指标。因此，认识到在不附加磁场的状态下，以结晶器短边附近的结晶器内液面钢水流速为指标，完全可以判断是否要附加移动磁场。可以看出，在以EMRS模式附加磁场的情况下，一般越使凝固界面上的钢水流速增加，EMRS模式的清洗效果造成的防止夹杂物附着的效果越大。也就是越是利用EMRS使凝固界面的流速增加，存在于凝固壳上的夹杂物的尺寸越小和个数越少。因此，本专利技术人等进行了变更结晶器钢水液面上钢水流速的试验，测定了存在于凝固壳上的夹杂物量，研究了不附着夹杂物的临界流速(下面称为“附着夹杂物的临界流速”)。其结果，确认了使结晶器钢水液面上结晶器短边附近钢水流速保持在0.2.m/秒以上的话，在凝固壳上不存在形成一般钢铁产品表面缺陷原因的直径在100μm以上的夹杂物。也就是确认了附着夹杂物的临界流速为0.20m/秒。但是在铸造速度低、从浸入式水口流出的钢水量少的情况下，本来向结晶器内钢水液面提供新的钢水(刚从中间包提供的温度高的钢水)的量变少。利用EMRS使钢水在水平方向旋转，促进结晶器内钢水液面附近的钢水更新的效果小，相反促进结晶器内钢水液面上的钢水温度均匀降低。因此铸造速度在低于某个限度以下的情况下，会担心在结晶器内钢水液面上产生结皮，以及随之产生的夹入保护渣。因此，本专利技术人等进行了改变结晶器内钢水液面上钢水流速的试验，研究了产生结皮的临界流速(下面称为“液面结皮的临界流速”)。其结果，可以看出在结晶器内钢水液面上结晶器短边附近的钢水流速小于0.10m/秒的情况下，即使用EMRS模式磁场附加，在结晶器钢水液面诱发产生结皮的倾向高。也就是确认了液面结皮的临界流速为0.10m/秒。在这种情况下，希望附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。对钢水流施加加速力，使流出的流速增加，钢水流与结晶器短边冲击后，使向结晶器内钢水液面的上升的钢水量增加，可以促进结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对板坯连铸机的结晶器内钢水附加移动磁场，控制结晶器内钢水流动的方法，其特征在于，在结晶器内钢水液面的钢水流速超过卷入结晶器保护渣的临界流速的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，控制结晶器内钢水液面的钢水流速为规定的钢水流速，在结晶器内钢水液面的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水流动增加，控制结晶器内钢水液面的钢水流速在附着夹杂物的临界流速以上、卷入结晶器保护渣的临界流速以下的范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：久保田淳，水冈诚史，近藤恒雄，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]