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

摘要

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。

说明书

技术领域

本发明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发明。

背景技术

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”(EMRS：Electromagnetic 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”(EMLS：Electromagnetic 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。

本发明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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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，可以促进结晶器内钢水液面上的钢水更新，同时由于结晶器内钢水液面的钢水流速也增加，所以可以兼顾防止结皮和防止夹杂物附着。

具体用于对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力的附加磁场的方法是诱导钢水流动的附加方法，要使沿结晶器长边方向水平移动的磁场从浸入式水口一侧向结晶器短边一侧的方向移动，也就是向与从浸入式水口流出的方向相同的方法移动，对钢水流施加加速力，在本文中把此附加方法称为“EMLA”、“EMLA模式”或“采用EMLA模式的磁场附加”(EMLA：Electromagnetic level accelerating)。

采用此EMLA模式的磁场附加使钢水流加速，钢水流与铸件短边面冲击，此后沿短边面分成上下分支，向上侧的分支在钢水液面形成从结晶器短边一侧向浸入式水口方向的表面钢水流，结果形成所谓的“流出的钢水流→短边一侧上升的钢水流→表面钢水流→合并成流出的钢水流”的循环流动。本发明人等确认了此循环流动具有足够的防止夹杂物附着的流速。因此作为防止夹杂物附着在凝固壳上的手段，也可以用EMLA替代上述的EMRS。

另一方面，众所周知结晶器内钢水液面上的钢水流速越增加越容易产生结晶器保护渣的卷入，因此本发明人等进行了改变结晶器内钢水液面上钢水流速的试验，研究了卷入结晶器保护渣的临界流速(下面称为“卷入结晶器保护渣的临界流速”)。其结果，确认了结晶器内钢水液面上结晶器短边附近的钢水流速超过0.32m/秒的话发生结晶器保护渣的卷入。也就是确认了卷入结晶器保护渣的临界流速为0.32m/秒。

此外确认了结晶器内钢水液面上钢水流速在卷入结晶器保护渣的临界流速和附着夹杂物的临界流速之间的话，铸件的质量稳定，特别是结晶器短边附近的钢水流速在0.25m/秒时，卷入结晶器保护渣最少，而且附着在凝固壳上的夹杂物最少。换句话说，确认了优选使结晶器内钢水液面上结晶器短边附近的钢水流速保持在0.25m/秒。下面在本发明中把质量上最好的此流速值称为“最佳流速值”。

从这些结果认识到设置钢水流速的临界值，在结晶器内钢水液面的钢水流速比卷入结晶器保护渣的临界流速快的情况下，用EMLS模式附加磁场，防止结晶器保护渣卷入，在结晶器内钢水液面的钢水流速比附着夹杂物的临界流速慢的情况下，采用EMRS模式或EMLA模式附加磁场，保持凝固界面上钢水流速，防止夹杂物附着，这样可以在很宽的铸造速度范围内铸造表面质量优良的铸件。此外，认识到在结晶器内钢水液面的钢水流速小于液面结皮的临界流速的情况下，用EMLA模式附加磁场，使结晶器内钢水液面的钢水更新，同时利用保持结晶器内钢水液面的钢水流速，在很宽的铸造速度范围，可以得到更优良的表面质量的铸件。

此外，还认识到即使结晶器内钢水液面的钢水流速在最佳流速值和卷入结晶器保护渣的临界流速之间，利用EMLS模式附加磁场，通过使钢水表面流速在最佳流速值附近，可以铸造表面质量更优良的铸件，同样即使结晶器内钢水液面的钢水流速在附着夹杂物的临界流速和最佳流速值之间，利用EMLS模式或EMLA模式磁场附加，通过使钢水表面流速在最佳流速值附近，可以铸造表面质量更优良的铸件。

求解在不附加磁场状态下结晶器内钢水液面的钢水流速的方法有多种，这种情况下希望引用手嵨等(铁和钢，79(1993)，p576)提出的表示结晶器内液面变动试验式的液面波动指数(下面称为“F值”)。F值用下述(5)式表示，从F值求出的液面波动的大小可以知道与结晶器内钢水液面的钢水流速存在比例关系。因此在计算钢水液面上的钢水流速时利用F值，在书桌上可以推断钢水流速值。

因此，作为表示结晶器内钢水液面中钢水流速公式使用下述的(4)式。按铸造条件通过计算下述(4)式，可以推断结晶器内钢水液面上的钢水流速的值。再有(4)式是作为表示结晶器短边附近的钢水流速的公式提出的。

$>>u>=>k>·>\rho >·>>Q>L>>·>Ve>·>>>(>1>->sin>\theta >)>>2>>·>>1>D>>->->->>(>4>)>>>s>$

其中在(4)式和(5)式中，u为结晶器内钢水液面上钢水流速、也就是表面钢水流速(m/秒)、k为系数、ρ为钢水密度(kg/m³)、Q_L为单位时间的钢水注入量(m³/秒)、Ve为流出的钢水流冲击结晶器短边面一侧时的速度(Mm/秒)、θ为流出的钢水流冲击结晶器短边面一侧位置与水平方向形成的角度(deg)、D为从流出的钢水流与结晶器短边冲击的位置到结晶器钢水液面的距离(m)。此外，(5)式是从“冲击结晶器短边面的流出的钢水流分离成上下2个方向形成的上升流的动量使结晶器内钢水液面隆起和液面波动”的试验结果导出的试验公式，按下述方法导出。

也就是从下部有2个流出孔的浸入式水口向单侧结晶器短边流出的钢水注入量为Q_L/2。此外，设向结晶器短边面的冲击速度为Ve的话，冲击时流出的钢水流具有的动量为ρQ_LVe/2。冲击后的钢水流以(1-sinθ)/2向上方、(1+sinθ)/2向下方的比例分配。因此冲击后向上方的钢水流的动量用(ρQ_LVe/2)×(1-sinθ)/2表示。冲击时具有的动量上升，到达钢水液面前衰减。因此，认为钢水流到达钢水液面时具有的动量是冲击时具有的动量的1/Dⁿ(一般n大约为1)。从而钢水上升流在结晶器内钢水液面位置具有用上述(5)式表示的动量。速度(Ve)、角度(θ)和距离(D)可以用另外的回归方程式求出。

为了确定(4)式的正确性，在实际设备上实际测试了结晶器内钢水液面上结晶器短边附近的钢水流速。其结果示于图2。图2为表示在实际设备上实测的结晶器短边附近的结晶器内钢水液面流速和此时从铸造条件计算的F值的关系的图。此测定为用流出孔角度为向下45°、流出孔形状为88mm方孔的坑形底浸入式水口，以1.4m/分～2.1m/分的铸造速度铸造厚220mm、宽1550mm～1600mm的铸件时的结果。从图2可以看出，在实际设备的测试结果中，在F值和结晶器短边附近的结晶器钢水液面流速中具有很好的比例关系。也就是可以用(4)式推断结晶器钢水表面流速。因此本发明人等确认了在F值和钢水表面流速(u)之间具有“钢水表面流速u(m/秒)＝0.074×F值”的关系，此关系适合所有的铸造条件。

从此关系可以使上述的卷入结晶器保护渣的临界流速(＝0.32m/秒)、最佳流速值(＝0.25m/秒)、附着夹杂物的临界流速(＝0.20m/秒)和液面结皮的临界流速(＝0.10m/秒)都用F值表示，对应于卷入结晶器保护渣的临界流速的F值(下面称为“卷入结晶器保护渣的临界F值”)为4.3、对应于最佳流速值的F值(下面称为“最佳F值”)为3.4、对应于附着夹杂物的临界流速的F值(下面称为“附着夹杂物的临界F值”)为2.7、对应于液面结皮的临界流速的F值(下面称为“液面结皮的临界F值”)为1.4。从而即使不用上述(4)式把F值换算成钢水的流速，直接用F值也可以控制结晶器内钢水的流动。

要利用移动磁场控制结晶器内钢水的流动，有必要使磁场的强度为规定的强度，在本发明中设定如下的磁场强度。

使结晶器内的钢水在水平方向回转的移动磁场、也就是EMRS的强度可以用以下的方法求出。

作用在单位体积上的洛伦兹力F用下述(6)式表示。但是在(6)式中，σ为钢水的电传导率、R为钢水与磁场的相对速度、B为磁通密度。

F∝σ.R.B²                       (6)

体积Z的钢水在洛伦兹力作用时做的功Q用下述(7)式表示。但是在(7)式中τ为移动磁场发生装置的极距，f为向移动磁场发生装置输入的电流频率，ρ为钢水的密度。

Q＝F.ρ.Z＝σ.2τ.f.B².ρ.Z      (7)

忽略了损耗，假设全部转换成钢水的动能的话，可以用下述(8)式得到做的功Q，用此(8)式对钢水和磁场的相对流速求解的话，得到下述(9)式。

1/2.ρ.Z.R²＝σ.2τ.f.B².ρ.Z    (8)

$>>R>=>>4>·>\tau >·>\sigma >·>f>>·>B>->->->>(>9>)>>>s>$

实际上在移动磁场的移动速度和驱动的钢水移动速度之间，存在有滑动，考虑到这一点设置各装置确定的系数γ的话，(9)式用下述的(1)式表示。也就是以EMRS模式附加移动磁场的情况下，希望用下述的(1)式确定的磁通密度B附加移动磁场。

此外，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力的移动磁场强度、也就是EMLA的强度可以用以下的方法求出。

在钢水和磁场的相对速度R的条件下附加磁通密度B的磁场时，作用在密度为ρ电传导率为σ的钢水中、单位钢水体积的洛伦兹力F用如上所述的上述(6)式表示。用下述的(10)式表示此洛伦兹力F仅附加时间Δt期间的情况下的钢水速度变化量的绝对值Δu。

Δu＝(σ.R.B²/ρ).Δt              (10)

其中，设不附加EMLA状态下的钢水液面流速为u₀、设从浸入式水口的流出口流出的钢水流的线速度沿结晶器宽度方向的平均值为U₀，设附加EMLA后的钢水液面流速为u₁、流出的钢水流的线速度沿结晶器宽度方向的平均值为U₁，此外设EMLA磁场移动速度为L，从流出的钢水流看的磁场的相对速度为(L-U₀)。此时，用EMLA的钢水液面流速的速度变化率Av可以用下述(11)式表示。

Av＝u₁/u₀∝(U₀+ΔU)/U₀

＝1+(σ/ρ).(L-U₀)/U₀.B².Δt       (11)

其中用流出的钢水流的流速U₀和结晶器宽度W代表时间Δt的话，速度变化率变成下述(12)式。

Av＝1+(σ/ρ).(L-U₀)/U₀.B².(W/U₀)  (12)

进而，设ε＝(σ/ρ).W的话，速度变化率Av变成下述(2)式。也就是在用EMLA模式附加移动磁场的情况下，希望附加用下述(2)式确定的磁通密度B附加移动磁场。

Av＝1+ε.(L-U₀)/U₀².B²             (2)

本发明人等研究了(2)式在实际设备上实际上是否成立。研究是分段改变向EMLA提供的电流，同时用上述测定钢水流速的方法，也就是把Mo-ZrO₂金属陶瓷细棒浸入到钢水中，此细棒承受来自钢水流的力，利用从倾斜的角度求出钢水流速的方法进行。此时的铸造条件是铸件厚250mm、铸件宽1186mm、铸造速度为1.2m/分、向浸入式水口内吹Ar气的量为1.2Nl/分、使用流出孔角度为向下25°的一边为85mm方孔的浸入式水口。

图3表示此结果得到的EMLA的输入电流和钢水表面流速关系，另外，使纵轴为(2)式的速度变化率Av，使横轴为(L-U₀)/U₀².B²，图4表示研究两者关系的结果。其中，U₀在从F值计算钢水表面流速u的过程中使用，可以用后述的(13)式求出的流出的钢水流的流速在结晶器宽度方向平均求出。

如图4所示，图4中的曲线在直线的上方，所以可以看出(2)式的关系在实际设备的EMLA附加中也成立。图4中近似直线部分的斜率相当于(2)式的ε。因此用多种结晶器宽度进行了相同的试验，分别求出各结晶器宽度的ε的话，从(2)式可以计算出对应于需要的速度变化率Av的EMLA的磁通密度B。

此外，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力的移动磁场，即EMLS的强度希望使用本发明人在日本专利第3125665号公开的下述(3)式。但是(3)式中Rv为用正值表示从结晶器短边一侧向浸入式水口一侧的钢水流速，用负值表示其相反方向的钢水流速，是以不附加移动磁场进行铸造时的结晶器内钢水表面流速作为分母，以附加磁通密度B的移动磁场时的结晶器内钢水表面流速为分子时的比，β为系数、B为移动磁场的磁通密度(特斯拉)、V₀为从浸入式水口流出口流出的钢水流的线速度(m/秒)。

Rv＝1-β.B⁴/V₀             (3)

这种情况下要代入(3)式Rv分子的附加EMLS后的目标流速，希望引用本发明人在日本专利第3125664号公开的流速。也就是用正值表示从结晶器短边一侧向浸入式水口一侧的钢水流速，用负值表示相反方向的钢水流速时，把从浸入式水口到距结晶器短边一侧为结晶器宽度的1/4的铸件厚度中心位置的钢水液面的钢水流速控制在-0.07m/秒到0.05m/秒的范围内。

其中要注意的是附加EMLS后上述位置的钢水流速为从-0.07m/秒到0.05m/秒，单独作为流速值在卷入结晶器保护渣的临界流速以下，也在不附加磁场情况下的附着夹杂物的临界流速和液面结皮的临界流速以下。可是发明者确认了作为附着夹杂物部位的凝固界面的流速仅仅保持防止夹杂物所必须的流速，以及仅仅保持向结晶器内钢水液面提供必须的热量，在钢水液面就不产生结皮。

其原因是在附加EMLS的情况下，与不附加磁场的情况相比，结晶器内钢水流动形式有很大不同。具体说如图5所示，在不附加磁场的情况下，形成由流出的钢水流4形成的液面正下方的钢水流21和伴随此钢水流形成的沿凝固界面的界面钢水流22，而在附加EMLS的情况下，附加EMLS前的流出的钢水流4形成的原来的液面正下方的钢水流21和由附加EMLS驱动的钢水流形成的液面正下方的钢水流23方向相反，这些钢水流要平衡，两者的流速降低，在距结晶器短边结晶器宽度1/4的铸件厚度中心位置25的液面正下方的钢水流速变为0m/秒左右。

此时，因附加EMLS减速的流出的钢水流4沿结晶器长边面发散，产生沿凝固界面的界面钢水流24，保持在凝固界面的钢水流速，还保持向钢水液面提供热量。图5为示意表示结晶器内钢水流动的图，(A)为表示不附加磁场状态的图，(B)为表示附加EMLS状态的图。图中标号11为浸入式水口。

本发明是以上述研究结果为基础的发明，第1个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是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。

第2个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是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，使结晶器内钢水在水平方向上回转，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。

第3个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第2个发明中附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向上回转时，使此移动磁场的磁通密度为用(1)式确定的磁通密度。

第4个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是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，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力，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。

第5个发明的控制结晶器内钢水流动方是在第4个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力时，使此移动磁场的磁通密度为用(2)式确定的磁通密度。

第6个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第1至第5个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力时，使此移动磁场的磁通密度为用(3)式确定的磁通密度。

第7个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第1至第6个发明中，规定上述卷入结晶器保护渣的临界流速为0.32m/秒，上述附着夹杂物的临界流速为0.20m/秒。

第8个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是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而且在液面结皮的临界流速以上的情况下，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，在结晶器内钢水液面的钢水流速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。

第9个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第8个发明中附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向上回转时，使此移动磁场的磁通密度为用(1)式确定的磁通密度。

第10个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第8个或第9个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力时，使此移动磁场的磁通密度为用(2)式确定的磁通密度。

第11个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第8至第10个发明的任一个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力时，使此移动磁场的磁通密度为用(3)式确定的磁通密度。

第12个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第8至第11个发明中，规定上述卷入结晶器保护渣的临界流速为0.32m/秒，上述液面结皮的临界流速为0.10m/秒，上述液面结皮的临界流速为0.10m/秒。

第13个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在结晶器内钢水液面的钢水流速超过卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在结晶器内钢水液面的钢水流速小于上述最佳流速值的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转。

第14个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在结晶器内钢水液面的钢水流速超过卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在结晶器内钢水液面的钢水流速小于上述最佳流速值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。

第15个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第13或第14个发明中，规定上述最佳流速为0.25m/秒。

第16个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在结晶器内钢水液面的钢水流速超过卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在结晶器内钢水液面的钢水流速小于上述最佳流速值而且在液面结皮的临界流速以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转，在结晶器内钢水液面的钢水流速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。

第17个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第16个发明中，规定上述最佳流速为0.25m/秒，上述液面结皮的临界流速为0.10m/秒。

第18个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第1至第17个发明中附加移动磁场，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时，用正值表示从结晶器短边一侧向浸入式水口一侧的钢水流速，用负值表示其相反方向的钢水流速时，规定从浸入式水口到距结晶器短边一侧为结晶器宽度的1/4的铸件厚度中心位置的钢水液面的钢水流速在-0.07m/秒到0.05m/秒的范围内。

第19个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第1至第18个发明中在附加移动磁场时，用上述(4)式推断不附加磁场状态的结晶器内钢水液面的钢水流速，按推断的钢水流速附加移动磁场。

第20个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第19个发明中反复用上述(4)式推断结晶器内钢水液面的钢水流速，每次按推断的钢水流速附加移动磁场。

第21个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过卷入结晶器保护渣的临界F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于附着夹杂物临界F值的情况下，附加移动磁场，使结晶器内的钢水在水平方向回转。

第22个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第21个发明中附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向上回转时，使此移动磁场的磁通密度为用(1)式确定的磁通密度。

第23个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过卷入结晶器保护渣的临界F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于附着夹杂物临界F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。

第24个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第23个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力时，使此移动磁场的磁通密度为用(2)式确定的磁通密度。

第25个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第21至第24个发明的任一个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力时，使此移动磁场的磁通密度为用(3)式确定的磁通密度。

第26个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第21至第25个发明的任一个发明中，规定上述卷入结晶器保护渣的临界F值为4.3，上述卷入结晶器保护渣的临界F值为2.7。

第27个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过卷入结晶器保护渣的临界F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于附着夹杂物临界F值而且在液面结皮的临界F值以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向上回转，在上述F值小于液面结皮的临界F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。

第28个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第27个发明中附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向上回转时，使此移动磁场的磁通密度为用(1)式确定的磁通密度。

第29个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第27或第28个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力时，使此移动磁场的磁通密度为用(2)式确定的磁通密度。

第30个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第27至第29个发明的任一个发明中附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力时，使此移动磁场的磁通密度为用(3)式确定的磁通密度。

第31个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第27至第30个发明的任一个发明中，规定上述卷入结晶器保护渣的临界F值为4.3，上述卷入结晶器保护渣的临界F值为2.7，上述液面结皮的临界F值为1.4。

第32个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过对应于卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的最佳F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于上述最佳F速值的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转。

第33个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过对应于卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的最佳F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于上述最佳F速值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。

第34个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第32或第33个发明中，规定上述最佳F值为3.4。

第35个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是对板坯连铸机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，其特征是在从铸造条件得到的上述(5)式所示的F值超过对应于卷入结晶器保护渣最少而且附着在凝固壳上的夹杂物最少的最佳流速值的最佳F值的情况下，附加移动磁场，对从浸入式水口流出的钢水流施加制动力，在上述F值小于最佳F速值而且在液面结皮的临界F值以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转，在上述F值小于液面结皮的临界F值的情况下，对从浸入式水口流出的钢水流施加加速力。

第36个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第35个发明中，规定上述最佳F值为3.4，上述液面结皮的临界F值为1.4。

第37个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第21至第36个发明的任一个发明中附加移动磁场，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时，用正值表示从结晶器短边一侧向浸入式水口一侧的钢水流速，用负值表示其相反方向的钢水流速时，规定从浸入式水口到距结晶器短边一侧为结晶器宽度的1/4的铸件厚度中心位置的钢水液面的钢水流速在-0.07m/秒到0.05m/秒的范围内。

第38个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第21到第37个发明的任一个发明中，用上述(5)式反复计算F值，每次按计算的F值附加规定的移动磁场。

第39个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是具有获得作为铸造条件的铸件厚度、铸件宽度、铸造速度、向钢水流出孔内吹入惰性气体的量和浸入式水口形状等至少5个条件的第1工序；按得到的铸造条件计算出结晶器内钢水液面的钢水流速的第2工序；把计算出的钢水流速与卷入结晶器保护渣的临界流速和附着夹杂物的临界流速进行对比，判断得到的钢水流速是否超过卷入结晶器保护渣的临界流速和是否低于附着夹杂物的临界流速的第3工序；和在得到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，在得到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，使结晶器内钢水在水平方向回转的第4工序；对板坯连铸机结晶器内钢水附加规定的移动磁场，控制结晶器内钢水流动。

第40个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是具有获得作为铸造条件的铸件厚度、铸件宽度、铸造速度、向钢水流出孔内吹入惰性气体的量和浸入式水口形状等至少5个条件的第1工序；按得到的铸造条件计算出结晶器内钢水液面的钢水流速的第2工序；把计算出的钢水流速与卷入结晶器保护渣的临界流速和附着夹杂物的临界流速进行对比，判断得到的钢水流速是否超过卷入结晶器保护渣的临界流速和是否低于附着夹杂物的临界流速、以及是否低于液面结皮的临界流速的第3工序；和在得到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，在得到的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速而且在液面结皮的临界流速以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转的，在得到的钢水流速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的第4工序；对板坯连铸机结晶器内钢水附加规定的移动磁场，控制结晶器内钢水流动。

第41个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是在第39或第40个发明中，在铸造中反复实施从上述第1工序到第4工序，对此时的铸造条件附加最合适的移动磁场。

第42个发明的控制结晶器内钢水流动装置是具有获得作为铸造条件的铸件厚度、铸件宽度、铸造速度、向钢水流出孔内吹入惰性气体的量和浸入式水口形状等至少5个条件的铸造条件取得手段；按得到的铸造条件计算出结晶器内钢水液面的钢水流速的计算手段；把计算出的钢水流速与卷入结晶器保护渣的临界流速和附着夹杂物的临界流速进行对比，判断得到的钢水流速是否超过卷入结晶器保护渣的临界流速和是否低于附着夹杂物的临界流速的判断手段；在得到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，在得到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，使结晶器内钢水在水平方向回转的控制手段；按从此控制手段的输出，产生规定磁场的移动磁场发生装置。

第43个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是具有获得作为铸造条件的铸件厚度、铸件宽度、铸造速度、向钢水流出孔内吹入惰性气体的量和浸入式水口形状等至少5个条件的铸造条件取得手段；按得到的铸造条件计算出结晶器内钢水液面的钢水流速的计算手段；把计算出的钢水流速与卷入结晶器保护渣的临界流速和附着夹杂物的临界流速、液面结皮的临界流速进行对比，判断得到的钢水流速是否超过卷入结晶器保护渣的临界流速、是否低于附着夹杂物的临界流速和是否低于液面结皮的临界流速的判断手段；在得到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，在得到的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速而且在液面结皮的临界流速以上的情况下，附加移动磁场，使结晶器内钢水在水平方向回转的，在得到的钢水流速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的控制手段；按从此控制手段的输出，产生规定磁场的移动磁场发生装置。

第44个发明的控制结晶器内钢水流动的方法是利用在第1到第41个发明的任一个发明所述的流动控制方法，对结晶器内钢水的流动进行控制，同时把中间包内的钢水注入到结晶器内，把在结晶器内形成的凝固壳向下拉出，制造板坯铸件。

附图说明

图1为表示用流体数值模拟沿结晶器厚度中心的宽度方向的结晶器内钢水液面流速曲线的图。

图2为表示在实际设备上测定的结晶器短边附近结晶器内钢水液面流速和此铸造条件下的F值的关系的图。

图3为表示在实际设备上测定的钢水表面流速和向EMLA输入电流的关系的图。

图4为把图3的曲线改成(2)式的参数的曲线的图。

图5为示意表示结晶器内钢水流动的图，(A)为表示不附加磁场的状态的图，(B)为表示附加EMLS状态的图。

图6为实施本发明时使用的板坯连铸机的简图，是结晶器部位的简要斜视图。

图7为实施本发明时使用的板坯连铸机的简图，是结晶器部位的简要正视图。

图8为实施本发明时使用的板坯连铸机的简图，是用于控制附加磁场的磁场控制装置的简要结构图。

图9为表示从结晶器正上方看在EMLS模式中的磁场移动方向的图。

图10为表示从结晶器正上方看在EMRS模式中的磁场移动方向的图。

图11为表示从结晶器正上方看在EMLA模式中的磁场移动方向的图。

图12为表示本发明的实施方式的示例的图，是在用F值的结晶器短边附近的钢水表面流速小于附着夹杂物的临界流速时，以EMRS模式附加的情况下的流程图。

图13为表示本发明的实施方式的示例的图，是在用F值的结晶器短边附近的钢水表面流速小于附着夹杂物的临界流速时，以EMLA模式附加的情况下的流程图。

图14为表示本发明的实施方式的示例的图，是在用F值的结晶器短边附近的钢水表面流速小于附着夹杂物的临界流速时，以EMLA模式附加磁场，在用F值的结晶器短边附近的钢水表面流速小于附着夹杂物的临界流速而且在液面结皮的临界流速以上时，以EMRS模式附加的情况下的流程图。

图15为表示本发明的实施方式示例的图，是以EMLS模式附加的情况下表示确定磁通密度方法的流程图。

图16为表示本发明的实施方式示例的图，是以EMLA模式附加的情况下表示确定磁通密度方法的流程图。

图17为表示本发明的实施方式示例的图，是以EMRS模式附加的情况下表示确定磁通密度方法的流程图。

图18为表示本发明的控制结晶器内钢水流动的方法的示意图。

图19为把实施例的试验条件叠加在图18上的示意图。

图20为表示实施例的水平A-1中的铸件的显微镜检查结果的图。

图21为表示实施例的水平A-2中的铸件的显微镜检查结果的图。

图22为表示实施例的水平A-3中的铸件的显微镜检查结果的图。

图23为表示实施例的水平B-1中的铸件的显微镜检查结果的图。

图24为表示实施例的水平B-2中的铸件的显微镜检查结果的图。

图25为表示实施例的水平B-3中的铸件的显微镜检查结果的图。

图26为表示实施例的水平B-4中的铸件的显微镜检查结果的图。

图27为表示实施例的水平C-1中的铸件的显微镜检查结果的图。

图28为表示实施例的水平D-1中的铸件的显微镜检查结果的图。

图29为表示实施例的水平D-2中的铸件的显微镜检查结果的图。

图30为表示实施例的水平D-3中的铸件的显微镜检查结果的图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图6～图8为实施本发明时使用的板坯连铸机的简图，图6为结晶器部位的简要斜视图，图7为结晶器部位的简要正视图，图8为用于控制附加磁场的磁场控制设备的简要结构图。

在图6～图8中，在具有相对的结晶器长边7、装在此结晶器长边7内的相对的结晶器短边8的结晶器6的上面规定位置设置有中间包9，在此中间包9的底部有上水口16，连接在上水口16的下面配置有由固定板17、滑动板18和整流水口19构成的滑动水口10，连接在在滑动水口10的下面设置有在下部有一对流出孔12的浸入式水口11，构成从中间包9向结晶器6的钢水流出孔20。为了防止氧化铝附着在浸入式水口11的内壁面上，从上水口16、固定板17、浸入式水口11等向钢水流出孔20内喷吹Ar气和氮气等惰性气体。

在结晶器长边7的背面以浸入式水口11为边界，在结晶器长边7的宽度方向左右分成2个合计4个的移动磁场发生装置13配置成使此铸造方向的中心位置在流出孔12的正下方位置，相对夹持住结晶器长边7。各移动磁场发生装置13分别与电源28连接，此外电源28与控制磁场移动方向和磁场强度的控制装置27连接，根据从控制装置27输入的磁场移动方向和磁场强度，从电源28提供的电力，可以分别控制由移动磁场发生装置13附加的磁场强度和磁场方向。控制装置27与控制连续铸造操作的过程控制装置26连接，根据从过程控制装置26送出的操作信息，控制附加磁场的时间等。

利用此移动磁场发生装置13附加的磁场是移动磁场，在以用于对从浸入式水口11流出的钢水流4施加制动力的EMLS模式附加磁场的情况下，如图9所示，使移动磁场的移动方向从结晶器短边8一侧向浸入式水口11一侧，另一方面，在以用于诱导钢水使其沿凝固界面在水平方向回转的EMRS模式附加磁场的情况下，如图10所示，移动磁场的移动方向沿相对的结晶器长边7方向相反，此外在以用于对从浸入式水口11流出的钢水流4施加加速力的EMLA模式附加磁场的情况下，如图11所示，使移动磁场的移动方向从浸入式水口11一侧向结晶器短边8一侧。在图10中为移动磁场按顺时针方向回转的模式，但磁场按逆时针方向移动的情况效果也相同。此外图9、图10、图11是从结晶器6正上方看表示EMLS、EMRS和EMLA模式的磁场移动方向的图，图中的箭头表示磁场的移动方向。

在结晶器6的下方设置有用于支撑铸造的铸件5的多根导向辊(图中没有表示)和在结晶器6下方设置有用于向结晶器6的下方牵引铸件5的多根夹持辊14。在图7中只画了一个夹持辊14，省略了其他的夹持辊。

在这样结构的连铸机中，铸件5表层的夹杂物少，要铸造质量优良的铸件5，按如下进行。

把钢水1从钢包(图中没有表示)注入中间包9，在中间包9内的钢水量达到规定的量后，打开滑动板18，钢水1通过钢水流出孔20注入到结晶器6内。钢水1从浸入到结晶器6内钢水1中的流出孔12成为向结晶器短边8流出的钢水流4，注入到结晶器6内。注入到结晶器6内的钢水1因结晶器6而被冷却，形成凝固壳2。边向结晶器6内注入规定量的钢水1，边驱动夹持辊14，开始牵引具有外壳为凝固壳2、内部为未凝固的钢水1的铸件5。牵引开始后控制钢水液面3的位置在结晶器6内大体一定的位置，同时增加铸造速度达到规定的铸造速度。在结晶器6内的钢水液面3的上面添加结晶器保护渣15。结晶器保护渣熔融，起到防止钢水1氧化的作用和流到凝固壳2和结晶器6之间起到润滑剂的作用。

该铸造时，在各种铸造条件下要确定钢水液面3上结晶器短边附近的钢水流速。确定钢水流速的方法之一是根据铸造条件用上述(4)式推断钢水液面3上的钢水流速。这种情况下，由于可以在桌子上推断，没有必要实际测定，由于可以迅速对应各种铸造条件，希望采用确定钢水流速的方法。

其他的方法是在钢水液面3上实际测定钢水流速的方法。铸造条件确定的话，在钢水液面3上的钢水流速大体是一定的，所以可以预先对在各种铸造条件下实际测定钢水液面3上的钢水流速，可以从此铸造条件来确定。这种情况下，也可以实时获取钢水流速的实测值，把获取的测定值作为钢水流速。钢水流速的实际测定可以把耐火材料的细棒浸入到钢水液面3中，从此细棒受到的动能进行测定。

在钢水液面3上的结晶器短边附近的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速的情况下，具体说小于0.20m/秒的情况下，以EMRS或EMLA模式附加移动磁场，另一方面，钢水液面3中结晶器短边附近的钢水流速超过卷入结晶器保护渣临界流速的情况下，具体说超过0.32m/秒的情况下，以EMLS模式附加移动磁场。

进而，在钢水液面3上的结晶器短边附近的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速的情况下，附加移动磁场的方法细分为2种情况，希望是此钢水流速小于液面结皮的临界流速的情况下，具体说小于0.10m/秒的情况下，以EMLA模式附加移动磁场，在此钢水流速小于附着夹杂物的临界流速而且在液面结皮的临界流速以上的情况下，具体说在0.10m/秒以上、小于0.20m/秒的情况下，以EMRS模式附加移动磁场。

在附加移动磁场，使结晶器6内的钢水1在水平方向回转的情况下，按上述(1)式设定移动磁场的磁通密度，在附加移动磁场，对从浸入式水口11流出的钢水流4施加加速力的情况下，按上述(2)式设定移动磁场的磁通密度，在附加移动磁场，对从浸入式水口11流出的钢水流4施加制动力的情况下，按上述(3)式设定移动磁场的磁通密度。使附加移动磁场后的钢水液面3上的钢水流速的目标值为0.25m/秒。

图12～图17表示根据F值这样附加移动磁场时的流程图。图12为采用F值的结晶器短边附近的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速时，以EMRS模式磁场附加情况下的流程图(流程图A-1)，图13为采用F值的结晶器短边附近的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速时，以EMLA模式磁场附加情况下的流程图(流程图A-2)，图14为采用F值的结晶器短边附近的钢水流速小于液面结皮的临界流速时，以EMLA模式磁场附加，采用F值的结晶器短边附近的钢水流速小于附着夹杂物的临界流速而且在液面结皮的临界流速以上时，以EMRS模式磁场附加情况下的流程图(流程图A-3)，图15为表示确定以EMLS模式磁场附加情况下的磁通密度方法的流程图(流程图B)，图16为表示确定以EMLA模式磁场附加情况下的磁通密度方法的流程图(流程图C)，图17为表示确定以EMRS模式磁场附加情况下的磁通密度方法的流程图(流程图D)。

如图12～14所示，以包括铸件厚度、铸件宽度、铸造速度、向钢水流出孔20内吹入Ar气等惰性气体的量和使用的浸入式水口11形状等的铸造条件信息为基础，用上述(5)式求出在此铸造条件下的F值，从用上述(4)式求出的F值计算出结晶器短边附近的钢水表面流速。把计算得到的钢水表面流速与卷入结晶器保护渣临界流速、附着夹杂物的临界流速和液面结皮的临界流速进行比较，对应于流速分类把移动磁场分成EMLS模式、EMLA模式、EMRS模式。以EMLS模式附加磁场的情况下，按图15的流程图B计算出需要的磁通密度，确定并附加规定的电流值，以EMLA模式附加磁场的情况下，按图16的流程图C计算出需要的磁通密度，确定并附加规定的电流值，以EMRS模式附加磁场的情况下，按图17的流程图D计算出需要的磁通密度，确定并附加规定的电流值。

这种情况下，铸造条件保存在过程控制装置26的信息被输入到控制装置27，在控制装置27中进行从计算F值工序到计算生成规定磁通密度的电流值的工序，电源28按从控制装置27输入的磁场模式和电流值向移动磁场发生装置13提供电力。铸造中，控制装置27定期或在铸造条件变更时按上述流程图求出移动磁场的种类和磁通密度，每次把移动磁场的种类和电流值传给电源28。因此，即使铸造条件变更，都能够以适合的模式附加移动磁场。

在图12～14中把F值换算成钢水表面流速，但如前所述，由于F值和钢水流速是一一对应关系，不换算成钢水表面流速，用F值也能进行控制。此外，在图15中，描述为“利用从F值的回归方程式求1/4宽度位置的液面正下方的钢水流速”，但上述(4)式是结晶器短边附近的钢水流速，在求1/4宽度位置的液面正下方的钢水流速的情况下，可以用改变(4)式的系数k来求解，1/4宽度位置的液面正下方的钢水流速与结晶器短边附近的钢水流速有上述图1所示的相关关系，1/4宽度位置的液面正下方的钢水流速也可以从F值求解。

用上述说明的附加磁场的方法在结晶器短边附近的钢水流速在附着夹杂物的临界流速以上、卷入结晶器保护渣临界流速以下范围不附加磁场，但希望即使在此范围内也附加移动磁场。

也就是如上所述，结晶器内钢水液面上的钢水流速存在有铸件质量最佳的流速值(＝0.25m/秒)，一般希望控制在此最佳流速值。因此结晶器内钢水液面上的结晶器短边附近的钢水流速在附着夹杂物的临界流速以上、最佳流速值以下的情况下，为了使钢水表面流速达到最佳流速值，以EMRS模式或EMLA模式磁场附加，另一方面，结晶器内钢水液面上的结晶器短边附近的钢水流速在最佳流速值以上、卷入结晶器保护渣临界流速以下的情况下，为了使钢水表面流速达到最佳流速值，以EMLS模式磁场附加。这种情况下，要使结晶器内钢水液面上的结晶器短边附近的钢水流速在最佳流速值附近，同时减小附加的磁通密度。用磁附加方法按F值进行控制的情况下，也可以实施用“卷入结晶器保护渣的临界流速”替换成“最佳流速值”的流程图。

图18为表示用这样的考虑方法实施结晶器内钢水流动控制方法的示意图。在钢水液面3上的结晶器短边附近的钢水流速在0.20m/秒以上、0.32m/秒以下范围的情况下，没有必要附加移动磁场，但如前所述，为了使钢水流速的目标值为最佳流速值的0.25m/秒，如图18所示，在钢水液面3的结晶器短边附近的钢水流速在0.20m/秒以上到小于0.25m/秒范围的情况下，也可以以EMRS模式或EMLA模式附加磁场，在超过0.25m/秒到小于0.32m/秒范围的情况下，也可以以EMLS模式磁场附加。这种情况下，随着钢水流速靠近目标值的0.25m/秒，使磁场强度减小。

采用这样边控制结晶器6内的钢水流动边连续铸造钢水1，即使在很宽范围的铸造速度下不仅脱氧产物和Ar气的气泡少，结晶器保护渣15的卷入也非常少，可以稳定铸造洁净的、高质量的铸件5。

在上述说明中例举了由2块板构成的滑动水口，用3块板构成的滑动水口也适用于上述的发明。

实施例

使用图6～图8所示的板坯连铸机，在使铸造速度变化4个水平的条件下，用附加EMRS模式的磁场、附加EMLS模式的磁场、附加EMLA模式的磁场、不附加磁场的4种条件进行铸造，研究了附加磁场对铸件表面质量的影响。表2表示使用的连铸机的规格，表3表示使用的移动磁场发生装置的各参数。铸造使用C：0.03～0.05质量％、Si：0.03质量％以下、Mn：0.2～0.3质量％、P：0.020质量％以下、sol.Al：0.03～0.06质量％、N：0.003～0.006质量％的低碳Al镇静钢。

表2

    项目    规格    连铸机型式    直弧型    垂直部分长度    2.5m    钢包钢水容量    300吨    中间包钢水容量    80吨    铸件厚度    235mm    铸件宽度    700～1650mm    铸造速度    最大3.0m/min    浸入式水口    向下25度、流出孔80mmφ

表3

    磁场形式    直线电机型    电源容量    2000KVa-AC/Strand    电压    Max 430V    电流    Max 2700A    频率    0～2.6Hz

结晶器内钢水液面的结晶器短边附近的钢水流速(u)用上述(4)式推断。可是要从(4)式求结晶器钢水液面的钢水流速，如上所述，必须求出速度(Ve)、角度(θ)和距离(D)，在本实施例中是按如下方式求出的。

速度(Ve)是用把关于钢水流出轨迹的水力学模型试验中的结果进行多元回归分析得到的下述(13)式求解。其中在(13)式中，W为铸件宽度(mm)、Q_L为单位时间的钢水注入量(m³/秒)、d为流出孔直径(m)、α为浸入式水口的流出角度(deg)、Q_g为向钢水流出孔喷吹的Ar气量(Nm³/秒)、A1、B₁、l、m、n、p为常数，其值示于表4。

Ve＝A₁·(W/2)¹·Q_L^m·d^p·(1/cosα)ⁿ·exp(B₁·Q_g)(13)

表4

常数  a₁  a₂  b₁  b₂  c₁  c₂  d₁  d₂数值  0.0389  -0.3202  0.0078  0.0305  18.37  107.33  -0.1980  -2.0679常数  ζ₁  ζ₂  ξ₁¹  ξ₁²  ξ₁³  ξ₁⁴  ξ₂¹  ξ₂²数值  1.0  0.0120  -1.5893  1.1371  1.195  1.633  -1.5662  1.1647常数  ξ₂³  ξ₂⁴  A₁  B₁  l  M  N  p数值  0.726  2.186  0.3716  100.9  -0.651  0.745  -0.507  -1.165

此外，角度(θ)和距离(D)从钢水流出孔的轨迹求出。这种情况下首先用把关于钢水流出轨迹的水力学模型试验中的结果进行多元回归分析得到的下述(14)式求解。其中在(14)式中，y为把浸入式水口流出孔作为原点的垂直方向距离(m)、x为把浸入式水口流出孔作为原点的水平方向距离(m)、α为浸入式水口的流出角度(deg)、S为平均流出孔直径(m)、a₁、a₂、b₁、b₂、c₁、c₂、d₁、d₂、为其值示于表4的常数，G₁和G₂为用下述(15)式确定的数值。其中在(15)式中，Q_L为单位时间的钢水注入量(m³/秒)、Q_g为向钢水流出孔喷吹的Ar气量(Nm³/秒)、ζ₁、ζ₂、ξ₁¹、ξ₁²、ξ₁³、ξ₁⁴、ξ₂¹、ξ₂²、ξ₂³、ξ₂⁴为常数，其值示于表4。

y＝(a₁+b₁α+c₁S+d₁αS)G₁x₂-(a₂+b₂α+c₂S+d₂αS)G₂x    (14)

$>>>G>i>>=>exp>>(>->>\zeta >i>>·sup>>Q>Lsup>>\xi >i>1sup>sup>>·sup>>Q>gsup>>\xi >i>2sup>sup>>·>>Ssup>>\xi >i>3sup>\; >·>>>(>90>->\alpha >>)>sup>>\xi >i>4sup>\; >)>>->->->>(>15>)>>>s>$

(14)式得到的钢水流出轨迹的x＝W/2位置的微分值求出角度(θ)，根据(14)式得到的钢水流出轨迹的x＝W/2位置的y值求出距离(D)。把这些计算方法表示在下面的(16)式和(17)式中。其中(17)式中的h为从结晶器内钢水液面到流出孔上端的距离(m)。

$>>\theta >=>Arc>tan>>(>->>dy>dx>>>|>>x>=>w>/>2>>>)>>->->->>(>16>)>>>s>$

D＝y|_x＝w/2+h                      (17)

从这样求出的速度(Ve)、角度(θ)和距离(D)、铸造条件和钢水密度(70000kg/m³)计算出钢水流速(u)。常数k为0.036。

表5表示试验No.1～11的各试验铸造的铸造条件。如表5所示，试验条件根据铸造条件主要分成A、B、C、D的4个水平，水平A是结晶器内钢水液面的钢水流速过大，超过卷入结晶器保护渣临界流速的情况，相反水平B和水平D是结晶器内钢水液面的钢水流速过小，小于附着夹杂物的临界流速的情况，特别是水平D是也小于液面结皮的临界流速的情况。

以水平A、水平B和水平D的各水平分别设置有(1)：以本发明为基础，选择最合适的移动磁场的模式和强度的情况(试验No.1、试验No.5、试验No.10；此时，附加磁场后的结晶器内钢水液面上的钢水流速的目标值为0.25m/秒)；(2)：附加与最佳移动磁场模式不同模式的移动磁场的情况(试验No.2、试验No.4、试验No.6、试验No.9)；(3)：不附加移动磁场的情况(试验No.3、试验No.7、试验No.11)的3种情况。图19表示了把这些条件与上述图18重叠的示意图。水平C(试验No.8)为结晶器钢水液面的钢水流速在适宜的范围，不附加移动磁场。

表5

   试   验   No.  试验  水平       铸件 铸造速度  (m/min)  F  值  钢水  流速  (m/s)               磁场  厚度  (mm)  宽度  (mm)   模式  磁通密   度(T)  频率  (Hz)   1  A-1   235  1550    2.0  6.1  0.45   EMLS   0.09   1.0   2  A-2   EMRS   0.10   2.6   3  A-3   不附加   -   -   4  B-1   235  1550    1.0  1.5  0.10   EMLS   0.09   1.0   5  B-2   EMRS   0.10   2.6   6  B-3   EMLA   0.15   1.0   7  B-4   不附加   -   -   8  C-1   235  1550    1.5  3.6  0.25   不附加   -   -   9  D-1   235  1550    0.6  0.8  0.06   EMRS   0.10   2.6   10  D-2   EMLA   0.15   1.0   11  D-3   不附加   -   -

把铸造后的铸件从长边表面切削1mm，浸蚀处理后用光学显微镜进行观察，统计直径60μm以上的夹杂物的个数。此外，从夹杂物显微镜观察时的颜色、形状分别判断脱氧产物(氧化铝)、结晶器保护渣、分类统计个数。显微镜的视场为每次试验3600mm²。

图20～图30表示此显微镜检查的结果。如这些图所示，在以水平A附加EMLS的试验No.1(水平A-1)中，夹杂物个数最少，而且没有判定为结晶器保护渣的夹杂物。认为这是由于利用EMLS把钢水液面流速控制在卷入结晶器保护渣临界流速以下的目标值。另一方面，其他2个试验(水平A-2、A-3)中存在判定为结晶器保护渣的夹杂物，由于这些夹杂物的尺寸也大到100μm以上，所以可以看出轧制后生成分层等的表面缺陷的可能性增加。

在水平B中在附加EMRS的试验No.5(水平B-2)中，夹杂物的个数最少。这是由于利用WMRS把钢水液面流速控制在附着夹杂物的临界流速以上的目标值。此外，在附加EMLA的试验No.6(水平B-3)中也与试验No.5相同，夹杂物个数少。但是在EMLA的情况下由于使流出的钢水流加速，附加强度过大的话，卷入结晶器保护渣频数增加，所以必须对应于F值调节附加EMLA的强度，与EMRS相比操作麻烦。另一方面，附加EMLS的试验No.4(水平B-1)和不附加任何移动磁场的试验No.7(水平B-4)中由于考虑到凝固界面流速过小，夹杂物的个数增加。

在水平D中在附加EMLA的试验No.10(水平D-2)中，夹杂物的个数最少。这是由于利用EMLA使结晶器内钢水液面的钢水更新，同时通过使结晶器钢水液面的流速增加，防止了结皮和防止了夹杂物附着。附加EMRS的试验No.9(水平D-1)中，夹杂物的总数少，观察到因结皮造成的夹入结晶器保护渣形成的大型结晶器保护渣类夹杂物。在不附加磁场的试验No.11(水平D-3)中，由于凝固界面流速过小，夹杂物个数增加。

在试验No.8(水平C-1)中，由于钢水液面流速在卷入结晶器保护渣临界流速以下，而且在附着夹杂物的临界流速以上，是不附加EMLS、EMRS、EMLA中任何一种的条件，可以看出夹杂物的个数少。

根据本发明，可以在很宽的铸造速度范围铸造表层夹杂物少的、高质量的铸件。其结果可以不对铸件进行修整进行直接轧制，可以实现降低修整铸件的费用、节省轧制加热炉的燃料单位消耗、减少从铸造到轧制的准备时间。在降低钢铁产品的制造成本方面本发明有极大的贡献，此外在利用本发明的EMLS、EMRS、EMLA各模式的附加磁场，通过切换磁场的移动方向，可以用1个移动磁场发生装置实现，所以可以降低用于控制钢水流动的磁场发生装置的设备费用。