JP2000317593A - 溶鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大幅な改造をせず、鋳片の割れ等を防止し、
凝固殻に捕捉される気泡を抑制して膨れ欠陥やスリバー
疵等を抑制する溶鋼の連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 鋳型１１に注湯した溶鋼１２を、鋳型１
１と支持セグメント１６、１７からの散水により冷却し
て溶鋼１２を凝固させながら、溶鋼１２に電磁攪拌によ
る攪拌流を付与して鋳片１５を製造する溶鋼の連続鋳造
方法において、鋳片１５の湾曲部１８の外側上部領域に
近接して配置した電磁攪拌装置２０、２１によって、鋳
片１５の湾曲部１８の内側上部領域に中央から短辺に向
かう攪拌流を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼を鋳造して鋳
片を製造する際に、鋳片に発生する気泡や介在物等の欠
陥を防止する溶鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鋼は、転炉や電気炉等の精錬炉
で溶製され、フェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）、フェロマ
ンガン（Ｆｅ−Ｍｎ）等の合金鉄や脱酸剤を添加して、
成分調整が行われた後、タンディッシュに取付けた浸漬
ノズルを介して鋳型に注湯される。そして、この溶鋼
は、鋳型と、その下部に設けた支持セグメントからの散
水により冷却され、凝固しながら連続して引き抜かれて
鋳片が製造される。しかし、溶鋼中には、酸化物である
Ａｌ₂ Ｏ₃ 等が含有されており、鋳造時に浸漬ノズルに
付着したり堆積し、浸漬ノズルの詰まりや閉鎖等を生じ
る。この浸漬ノズルの詰まりや閉鎖を防止するために、
タンディッシュのノズルや浸漬ノズルからアルゴンガス
を内部の溶鋼に吹き込んで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の付着や堆積
を防止している。しかし、図５に示すように、アルゴン
ガスの気泡５１は、鋳型５２内に浸漬した浸漬ノズル５
３の吐出口５４からの溶鋼５５の溶鋼流（図中実線矢
印）に随伴して、深部に侵入し、図中破線矢印で示すよ
うに、湾曲（湾曲部５６）の位置で浮上し、凝固殻５７
に捕捉されて気泡５１の集積部を湾曲部５６の内側上部
領域に形成する。この集積部は、鋳片５８が圧延等によ
り薄板に加工され、焼鈍工程等で軟化した際に膨れ易く
なり、薄板の製品にみみず膨れ状の欠陥が発生したり、
気泡５１の破裂による表面の剥離等の欠陥が生じる。更
に、溶鋼５５に含まれる介在物も気泡５１と同様の現象
により集積帯を形成し、鋳片５８に含有した水素ガスが
拡散して介在物の集積帯に集まり、この水素ガスによっ
て、薄板等の膨れ欠陥となったり、圧延時に表面に露出
してスリバー疵となる等の問題がある。

【０００３】この対策として、鋳型の湯面から下方に
２．５ｍ程度の垂直部を設け、浸漬ノズルの吐出口から
の溶鋼の溶鋼流に随伴して、深部に侵入した気泡や介在
物を浮力を利用して湯面に浮上させて除去する方法が行
われている。更に、特開昭４９−５２７２５号公報に記
載されているように、鋳片の未凝固の範囲に、鋳片の引
き抜き方向に対して直角の攪拌流（旋回流）を付与して
気泡や介在物を浮上させて除去することが行われてい
る。また、特開昭５８−１００９５５号公報には、鋳型
の外側に複数の電磁コイルを配置して、鋳型の長辺の内
側に沿った旋回流の他に、長辺の両面に中央から短辺に
向かう攪拌流を付与したり、短辺側から中央に向かう攪
拌流を付与して、気泡や介在物の浮上を促進することが
提案されている。更に、特開平１−５２７２５号公報に
は、鋳型内の溶鋼に上向きの攪拌流を付与するように電
磁攪拌を行い、表面及び内部品質に優れた鋳片を製造す
ることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳型の
湯面から下方に２．５ｍ程度を垂直部とした連続鋳造方
法では、垂直部に連続する位置で鋳片を垂直から水平方
向に曲げる必要があり、この曲げ部で脆弱な凝固殻に割
れが発生し易くなる。この凝固殻の割れ（内部割れ）を
防止するには、鋳造速度を大幅に遅く制限するか、ある
いは高炭素鋼等の割れ性の高い鋼の鋳造を行わない等の
条件が必要である。しかも、既設の湾曲型の装置を垂直
部を備えた連続鋳造装置に改造する場合は、鋳型、支持
セグメント等を含め、大幅な改造となり、工事期間が長
く、改造費用も増加する。更に、特開昭４９−５２７２
５号公報では、電磁攪拌により形成された鋳片の引き抜
き方向に対して直角の旋回流によって、気泡の浮上が阻
害され、結局旋回流の下方の鋳片の凝固殻に気泡が捕捉
され、膨れ欠陥やスリバー疵が発生する等の問題があ
る。

【０００５】また、特開昭５８−１００９５５号公報に
おいて、長辺に沿って中央から短辺に向かう攪拌流を付
与した場合では、攪拌流が短辺に衝突し、短辺の内側に
沿った下向流が発生し、この下向流に随伴して気泡が鋳
片の深部に侵入して凝固殻に捕捉される。また、長辺に
沿って短辺から中央に向かう前記と逆の攪拌流を付与し
た場合は、攪拌流が中央で衝突し、中央に下向流が発生
し、この下向流に随伴して気泡が鋳片の深部に侵入して
凝固殻に捕捉され、いずれの電磁攪拌においても問題が
ある。更に、特開平１−５２７２５号公報では、鋳型内
の溶鋼に上向きの攪拌流を付与するため、溶鋼のマスバ
ランスから湾曲部下面に沿って下向流が発生し、この下
向流に気泡が随伴して鋳片の深部に侵入するのを助長す
る。このように、従来の電磁攪拌を用いた連続鋳造は、
そのいずれにおいても、鋳片の凝固殻に捕捉される気泡
を抑制することができず、膨れ欠陥やスリバー疵等を防
止できないか、あるいは垂直な鋳片を湾曲にする必要が
あり、割れ等が発生したり、大幅な改造を伴う等の問題
がある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、大幅な改造をせずに鋳片の割れ等を防止し、凝固殻
に捕捉される気泡を抑制して膨れ欠陥やスリバー疵等を
抑制する溶鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る溶鋼の連続鋳造方法は、鋳型に注湯した溶鋼を、該
鋳型と支持セグメントからの散水により冷却して前記溶
鋼を凝固させながら、該溶鋼に電磁攪拌による攪拌流を
付与して鋳片を製造する溶鋼の連続鋳造方法において、
前記鋳片の湾曲部の外側上部領域に近接して配置した電
磁攪拌装置によって、前記鋳片の湾曲部の内側上部領域
に中央から両側短辺側に向かう攪拌流を付与する。この
方法により、鋳片の湾曲部の内側上部領域の中央（鋳片
幅中央）から両側短辺に向かう攪拌流によって、湾曲部
の内側下部領域や中心部に気泡を集め、気泡の浮力を利
用して浮上させ、凝固殻に捕捉されるのを防止できる。

【０００８】ここで、更に、別の電磁攪拌を前記鋳片の
湾曲部の外側下部領域に近接して配置し、該湾曲部の内
側下部領域に両側短辺側から幅中央に向かう攪拌流を発
生させても良い。これにより、鋳片の湾曲部の内側上部
領域に、中央から両側短辺側に向かう強い流れを形成で
き、湾曲部の内側上部領域の凝固殻の周辺に集まる気泡
を洗い流し、しかも、短辺側に集まる気泡を鋳片の湾曲
部の内側下部領域の中央部に移動させ、浸漬ノズルの吐
出口から下方に向かった溶鋼が反転して幅中央に形成さ
れる上昇流に乗せて気泡を浮上させて除去することがで
きる。

【０００９】更に、前記溶鋼の電磁攪拌は、前記鋳型内
の湯面から下方２．５ｍの範囲で行なうことができる。
これにより、気泡が溶鋼中に浮遊している範囲で、鋳片
の幅中央から両側短辺側に向かう流れを付与でき、気泡
を効率良く浮上させて除去することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の第１の実施の形態に
係る溶鋼の連続鋳造方法に適用される連続鋳造装置の要
部断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図、図３は本発
明の第２の実施の形態に係る溶鋼の連続鋳造方法に適用
される連続鋳造装置の要部断面図、図４は図３のＢ−Ｂ
断面矢視図である。まず、本発明の第１の実施の形態に
係る溶鋼の連続鋳造方法に適用される連続鋳造装置１０
について説明する。図１、図２に示すように、連続鋳造
装置１０は、鋳型１１内の溶鋼１２に浸漬された吐出口
１３を設けた浸漬ノズル１４と、鋳片１５を支持しなが
ら図示しない冷却水ノズルから散水して冷却する支持セ
グメント１６、１７と、鋳片１５の湾曲部１８の外側上
部領域にある支持セグメント１６に近接して配置され、
凝固殻１９の内側の溶鋼１２に中央から両側短辺側に向
かう攪拌流（図中の実線矢印で示す）を付与する電磁攪
拌装置２０、２１を備えている。

【００１１】次に、連続鋳造装置１０を用いた溶鋼の連
続鋳造方法について説明する。炭素濃度が０．１０重量
％の溶鋼１２を、浸漬ノズル１４の吐出口１３から鋳型
１１内に注湯しながら、鋳型１１と支持セグメント１
６、１７に付設した冷却水ノズルからの散水により冷却
し、凝固殻１９を形成しながら鋳片１５として図示しな
いピンチロールにより引き抜きを行う。鋳型１１への溶
鋼１２の注湯時には、浸漬ノズル１４の内部に４リット
ル／分のアルゴンガスを吹き込み、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の付着
やノズル詰まりを防止し、鋳型１１への注湯量を安定さ
せ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の付着物の剥離による介在物の欠陥の
発生も抑制した。浸漬ノズル１４から吹き込まれたアル
ゴンガスの一部は、気泡２２を形成して深部に侵入す
る。浮力により浮上した気泡２２が凝固殻１９に捕捉さ
れないように、鋳片１５の湾曲部１８の外側上部領域に
近接して載置した電磁攪拌装置２０、２１をにより、厚
み１５ｍｍの凝固殻１９の内側の溶鋼１２に５〜９０ｍ
ｍＦｅの推力（５〜３０ｍｍ／秒程度の流れ）で、凝固
殻１９の内面に沿って鋳片１５の中央から両側短辺側に
向かう攪拌流を付与した。攪拌流は、電磁攪拌装置２
０、２１に位相の異なる３相交流を通し、フレミングの
法則で知られる移動磁界を溶鋼１２に作用させることに
より推力を付与した。その推力の強さは、電磁攪拌装置
２０、２１に流す電流値をかえることにより調整した。
そして、攪拌流は、図２中の実線矢印で表す流れとな
り、気泡２２が捕捉されようとしている凝固殻１９から
この流れ方向に洗い流して、気泡２２をそれ自体の浮力
によって浮上（図１中点線で示す）させ、湯面の溶融パ
ウダー２３に捕捉した。

【００１２】更に、鋳片１５の短辺に衝突し、反転して
湾曲部１８の下面（Ｆ面）２４ｂの中央側に向かう流れ
（図２中破線矢印で示す）を生じるが、湾曲部１８の上
面（Ｌ面）２４ａに沿って中央から短辺に向かう攪拌流
よりも弱くなっているので、気泡２２の浮上を阻害しな
い。なお、電磁攪拌装置２０、２１の推力が５ｍｍＦｅ
未満になると、凝固殻１９から気泡２２を洗い流すこと
が困難になり、推力が９０ｍｍＦｅを超えると、短辺か
ら反転した下面（Ｆ面）２４ｂに沿って中央側に向かう
流れが強くなり過ぎて、下向流が生じ、気泡２２を深部
に押し流すため気泡２２を除去できない。更に、電磁攪
拌装置２０、２１は、鋳型１１内の湯面から下方２．５
ｍの範囲に配置することが好ましい。この理由は、湯面
から２．５ｍを超えた下方位置では、気泡２２が溶鋼１
２中に侵入し浮遊している範囲を外れてしまい、攪拌流
によって洗い流す効果が大幅に減少するからである。湯
面より下方０．２ｍ〜２．５ｍの範囲のいずれかの位置
に電磁攪拌装置２０、２１を配置するとより良い結果が
得られる。

【００１３】次に、本発明の第２の実施の形態に係る溶
鋼の連続鋳造方法に適用される連続鋳造装置３０ついて
説明する。図３、図４に示すように、連続鋳造装置３０
が、前記の連続鋳造装置１０と異なる点は、支持セグメ
ント１７すなわち鋳片の湾曲部１８の外側下部領域に近
接して、鋳片１５の湾曲部１８の内側下部領域の両側短
辺から中央に向かう攪拌流を付与する電磁攪拌装置３１
と３２を更に配置したことである。すなわち、湾曲部１
８の上面（Ｌ面）２４ａ側の支持セグメント１６に近接
して電磁攪拌装置２０と２１を、湾曲部１８の下面（Ｆ
面）２４ｂ側の支持セグメント１７に近接して電磁攪拌
装置３１と３２を配置している。なお、連続鋳造装置１
０と同じ構成については同一符号を付して説明する。

【００１４】次に、連続鋳造装置３０を用いた溶鋼の連
続鋳造方法について説明する。炭素濃度が０．１０重量
％の溶鋼１２を、浸漬ノズル１４の吐出口１３から鋳型
１１内に注湯しながら、鋳型１１と支持セグメント１
６、１７に設けた冷却水ノズルから散水して冷却し、凝
固殻１９を形成しながら鋳片１５として図示しないピン
チロールにより引き抜きを行った。鋳型１１への溶鋼１
２の注湯は、浸漬ノズル１４の内部に４リットル／分の
アルゴンガスを吹き込み、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の付着やノズル
詰まりを防止した。次に、電磁攪拌装置２０と２１及び
電磁攪拌装置３１と３２を用いて、それぞれ、鋳片１５
の湾曲部１８の内側上部領域及び内側下部領域（厚み１
５ｍｍの凝固殻１９の内側の溶鋼１２）に５〜９０ｍｍ
Ｆｅの推力を付与した。この推力による攪拌は、上面
（Ｌ面）２４ａに沿って、電磁攪拌装置２０と２１によ
り鋳片１５の中央から両側短辺に向かう攪拌流を付与
し、下面（Ｆ面）２４ｂに沿って、電磁攪拌装置３１と
３２により、鋳片１５の両側短辺から中央に向かう攪拌
流を付与した。この攪拌流は、図４中の矢印で表す流れ
となり、気泡２２は、捕捉されようとしている凝固殻１
９からこの流れ方向に洗い流され、気泡２２自体の浮力
によって浮上（図３中点線で示す）し、溶融パウダー２
３に捕捉できた。特に、この攪拌により、鋳片１５の短
辺側に押し流された気泡２２や短辺に衝突して反転した
際に形成される下向流等を下面（Ｆ面）２４ｂに沿って
中央に向かう流れによって抑制することができる。しか
も、鋳片１５の中心部には、浸漬ノズル１４の吐出口１
３からの溶鋼１２の下方流が反転して形成される上昇流
があり、この上昇流の近傍に気泡２２を集め、上昇流を
利用して気泡２２を容易に浮上させることができる。

【００１５】

【実施例】次に、溶鋼の連続鋳造方法の実施例について
説明する。湾曲型連続鋳造装置を用い、厚さ２５０ｍ
ｍ、幅１０００ｍｍの鋳片を１．２ｍ／分の速度で鋳造
し、鋳型による冷却と支持セグメントの冷却水ノズルか
らの散水により冷却しながら、湾曲部の外側上部領域と
外側下部領域に近接して、電磁攪拌装置を配置して攪拌
を行い、鋳造時に浸漬ノズルからアルゴンガスを３リッ
トル／分を溶鋼に吹き込んだ場合について、湾曲部上面
（Ｌ面）の気泡指数と品質欠陥指数を調査した。表１に
示すように、実施例１は、湾曲部上面側に高さが３００
ｍｍ、幅が７００ｍｍ、湾曲部下面（Ｆ面）側に高さが
１５０ｍｍ、幅が６００ｍｍの電磁攪拌装置を、メニス
カス（湯面）の下方０．４５ｍの位置にそれぞれ二個ず
つ配置し、湾曲部の内側上部領域に３Ｈｚ、湾曲部の内
側下部領域に１５Ｈｚ、電流値を４５０アンペアにして
３２ｍｍＦｅの推力を付与して溶鋼を攪拌した。その結
果、Ｌ面の気泡個数指数は、従来の気泡の個数を指数１
とした場合に比べ０．２９と大幅に減少しており、品質
欠陥指数（ブローホール）も同様に０．７０と良好であ
り、総合評価として良い（○）が得られた。実施例２
は、湾曲部上面側に高さが３００ｍｍ、幅が７００ｍ
ｍ、湾曲部下面側に高さが１５０ｍｍ、幅が６００ｍｍ
の電磁攪拌装置を、メニスカス（湯面）の下方１．５ｍ
の位置にそれぞれ二個ずつ配置し、湾曲部の内側上部領
域に３Ｈｚ、湾曲部の内側下部領域に１５Ｈｚ、電流値
を４５０アンペアにして４５ｍｍＦｅの推力を付与して
溶鋼を攪拌した。その結果、Ｌ面の気泡個数指数は、従
来の気泡の個数を指数１とした場合に比べて０．１１と
大幅に減少しており、品質欠陥指数（ブローホール）も
同様に０．５５と極めて良好であり、総合評価として優
れた（◎）が得られた。なお、湯面の下方２．５ｍの位
置の湾曲部上面側に高さが３００ｍｍ、幅が７００ｍｍ
の電磁攪拌装置を配置して、前記と同様に３Ｈｚ、電流
値を４５０アンペアにして４５ｍｍＦｅの推力で溶鋼を
攪拌した場合も行ったがＬ面の気泡個数指数及び品質欠
陥指数（ブローホール）について良い結果が得られた。

【００１６】

【表１】

【００１７】これに対し、電磁攪拌を行わない従来例で
は、Ｌ面に気泡が捕捉されており、Ｌ面の気泡個数指数
が１と悪く、品質欠陥指数（ブローホール）についても
１と極めて悪くなり、総合評価は悪い（×）であった。

【００１８】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、電磁攪拌装置は湾曲部の外側上部領域、あ
るいは湾曲部の外側上部領域と外側下部領域に、複数の
電磁攪拌装置を用いて多段に配置しても良い。また、本
実施の形態について凝固殻に捕捉される気泡を抑制する
場合について説明したが、溶鋼の中に混在する介在物に
ついても気泡と同様の効果を発現できる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１〜３記載の溶鋼の連続鋳造方法
は、鋳片の湾曲部の外側上部領域に近接して配置した電
磁攪拌装置によって、鋳片の湾曲部の内側上部領域に中
央から両側短辺側に向かう攪拌流を付与するので、設備
の大幅な改造をせずに、鋳片の曲げによる割れ等を防止
し、鋳片の湾曲部の内側上部の凝固殻に捕捉される気泡
を浮力を利用して除去でき、膨れ欠陥やスリバー疵等を
抑制することができる。

【００２０】特に、請求項２記載の溶鋼の連続鋳造方法
は、鋳片の湾曲部の外側上部領域だけでなく、外側下部
領域にも近接して電磁攪拌装置を配置し、鋳片の湾曲部
の内側下部領域に両側短辺側から幅中央に向かう攪拌流
を発生させるので、鋳片内部に中央から短辺側に向かう
攪拌流により、凝固殻に集まる気泡を洗い流しながら、
短辺側に集まる気泡を鋳片の中心部に移動させて、溶鋼
の反転した上昇流に乗せて浮上させて除去でき、膨れ欠
陥やスリバー疵等を確実に防止して、良製品歩留りを向
上することができる。

【００２１】請求項３記載の溶鋼の連続鋳造方法は、溶
鋼の電磁攪拌は、鋳型内の湯面から下方２．５ｍの範囲
で行われるので、気泡が溶鋼中に浮遊している範囲に攪
拌流を付与でき、気泡を効率良く浮上させて気泡や介在
物に起因した欠陥を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶鋼の連続鋳
造方法に適用される連続鋳造装置の要部断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａの断面矢視図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る溶鋼の連続鋳
造方法に適用される連続鋳造装置の要部断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂの断面矢視図である。

【図５】従来の湾曲型連続鋳造装置の全体図である。

【符号の説明】

１０：連続鋳造装置、１１：鋳型、１２：溶鋼、１３：
吐出口、１４：浸漬ノズル、１５：鋳片、１６：支持セ
グメント、１７：支持セグメント、１８：湾曲部、１
９：凝固殻、２０：電磁攪拌装置、２１：電磁攪拌装
置、２２：気泡、２３：溶融パウダー、２４ａ：上面
（Ｌ面）、２４ｂ：下面（Ｆ面）、３０：連続鋳造装
置、３１：電磁攪拌装置、３２：電磁攪拌装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型に注湯した溶鋼を、該鋳型と支持セ
   グメントからの散水により冷却して前記溶鋼を凝固させ
   ながら、該溶鋼に電磁攪拌による攪拌流を付与して鋳片
   を製造する溶鋼の連続鋳造方法において、前記鋳片の湾
   曲部の外側上部領域に近接して配置した電磁攪拌装置に
   よって、前記鋳片の湾曲部の内側上部領域に中央から両
   側短辺側に向かう攪拌流を付与することを特徴とする溶
   鋼の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶鋼の連続鋳造方法にお
   いて、更に、別の電磁攪拌を前記鋳片の湾曲部の外側下
   部領域に近接して配置し、該湾曲部の内側下部領域に両
   側短辺側から幅中央に向かう攪拌流を発生させることを
   特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の溶鋼の連続鋳造方
   法において、前記溶鋼の電磁攪拌は、前記鋳型内の湯面
   から下方２．５ｍの範囲で行われることを特徴とする溶
   鋼の連続鋳造方法。