JPH02224855A

JPH02224855A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH02224855A
Application number: JP28821988A
Authority: JP
Inventors: Tokiaki Nagamichi; 常昭長道; Takeshi Nakai; 中井　健
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1990-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、連続鋳造方法、詳しくは浸漬ノズル内の溶湯
流を整流して鋳型内溶湯の偏流を防止し、良好な品質の
鋳片を製造する連続鋳造方法に関する。

（従来の技術）連続鋳造法では、溶湯（溶融金属、以下、鋼の鋳造に関
しては溶鋼と記す）は、タンデイシュから浸漬ノズルを
経て鋳型内へ注入される。第１図は、その状態を示した
もので、図示のように、タンデイシュ（図示せず）から
排出された溶鋼１は、浸漬ノズル２内を流下し吐出口（
２ａ、　２ｂ）から鋳型３内に吐出される。吐出された
１１１１１は、短辺側鋳型３に衝突して上昇流１ａと下
降流１ｂに分かれる。その際、上昇流１ａが大き過ぎる
とメニスカス上のパウダー４が溶鋼中に巻き込まれ、介
在物となって鋳片の品質が低下する。上昇流１ａが小さ
いと、メニスカス部へ供給される熱量が不足し、パウダ
ーが未溶解になってピンホールが発生したり、メニスカ
ス部にデイツケルと称する凝固殻が形成され、ブレーク
アウトを引き起こすことがある。

このため、実操業では、パウダーの巻き込みやデイツケ
ル等が発生しないように、操業条件に合わせて浸漬ノズ
ルを選択したり、ノズルの浸漬深さを経験的に変えたり
している。

しかし、操業条件に通した浸漬ノズルを使用し、適正な
位置に配置しても、長期に鋳造を続けていると、吐出口
には溶鋼中に懸濁しているアルミナが付着したり、ノズ
ル内を流下する溶鋼により吐出口が溶損される。ノズル
左右の吐出口の形状が異なってくると、溶鋼吐出量が不
均一になって、鋳型内溶鋼に偏流を生じる。

例えば、第２図に示すように、吐出口２ａの溶損が吐出
口２ｂより大きくなると、吐出口２ａからの流出量が増
えて強い上昇流が生じ、場面が大きく変動してメニスカ
ス上のパウダー４を巻き込むことがある。また上記のよ
うに溶鋼吐出量が異なると、浸漬ノズルの左右でメニス
カス流が不均一になり、流れの強い方から弱い方に流れ
が生じ、浸漬ノズルの後方に渦５が形成され、この渦５
によりパウダー４が巻き込まれることもある。

以上のように、鋳造中に浸漬ノズルの吐出口が変形する
ことにより、鋳片品質に欠陥が生じたり、品質が安定し
ないという問題が生じている。

このような問題に対し、従来から種々の対策が講じられ
ている。その代表的なものとして、下記のようなものが
ある。

（１）レベル計で溶鋼表面を測定する方法（特開昭。

６２−１９７２５８号公報）。

複数の渦流式レベルを浸漬ノズルと鋳型短辺間に設置し
、これらのレベル計によって溶鋼表面の隆起状態を計測
して溶鋼の偏流の程度を推定し、偏流を解消するように
鋳造速度を低下してパウダーの巻き込みを防止する方法
である。しかし、−旦、浸漬ノズルにアルミナが付着し
偏流が生じると、これが消失するまで速度を下げて鋳造
しなければならず、１ｌｌｉ達鋳造には適しない。

（２）冷却水の温度差により溶鋼流制御用ストッパーを
移動する方法（特開昭５８−５３３６１号公報）。

鋳型短辺側の冷却水の温度差から溶鋼の偏流を検知し、
溶鋼ストッパーを鋳型水平方向に移動させ偏流を防止す
る方法である。この方法では、偏流を冷却水の温度差に
よって検知するため、小さな偏流は検出されず、また応
答性が低いなどの問題が指摘されている。

（３）電磁力を印加し溶鋼流を制御する方法（特開昭６
２−２５４９５号公報、特開昭６３−１６８４０号公報
等）。

鋳型の外側に磁極を配置し、浸漬ノズルから吐出される
溶鋼流に垂直方向の静磁界を与えてローレンツ力を生じ
させ、これにより溶鋼流を制御する、いわゆるＷ磁ブレ
ーキをかけて制動し、パウダーの巻き込みを防止する方
法である。しかし電磁ブレーキ装置は高価であり、また
維持費用が嵩むなどの問題がある。

（４）衝突板を設けて溶鋼流を制御する方法（特開昭５
７−７９０５５号公報）。

浸漬ノズルから吐出した溶鋼が鋳型短辺に当たって生じ
る反転流域に衝突板を挿入し、溶鋼流速を制御する方法
である。しかし、衝突板よってメニスカス部の溶鋼が淀
み、デイツケルと称する凝固殻が生成し、これによって
ブレークアウトが発生することがある。

（５）浸漬ノズル周辺に棒状体を配置して渦を制御する
方法（特開昭６２−２１２０４５号公報）。

浸漬ノズル周辺の渦発生部に複数の棒状体を配置し、渦
流を防止してパウダーの巻き込みを防止する方法である
。しかし、この方法では、却ってメニスカス部に不安定
な溶鋼流が生じ、効果がないという意見もある。

（６）鋳造条件に最適な浸漬ノズルを使用する方法。

操業条件（鋳造速度やスラブ幅など）に最も適した浸漬
ノズルを使用する方法である。しかし多連鋳の場合には
、浸漬ノズルの内面や吐出口にアルミナが付着し、最適
な形状と角度が保てなくなる。また、鋳造途中で輻変え
や引抜き速度の変更などが行われると、最適条件から大
きく外れることになる。

（７）浸漬ノズル内にＡｒガスを吹き込む方法。

Ａｒガスを浸漬ノズル内に吹き込み、アルミナがノズル
の内面や吐出口に付着するのを防止する方法である。し
かし、吹き込み量が多いとＡｒガスが溶鋼中から浮上し
溶鋼面から放出される時、場面変動を起こすでどの問題
がある。

以上のように、従来の方法には、それぞれ一長一短があ
って長期に安定して実施できるものは見あたらない。

（発明が解決しようとする！ＩＢ）この発明の目的は、連続鋳造によって起こる鋳片内部欠
陥（介在物）および鋼板の表面欠陥（圧延によりスリパ
ー疵、ヘゲ疵、膨れ疵等となって現れる）の根源となる
偏流を防止し、良好な品質の鋳片を製造できる連続鋳造
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、連続鋳造中に生じる偏流の解明と、その
防止を図るため、第３図に示すような水モデル装置を使
用し、下記の第４図〜第８図で示す結果の試験を行った
。なお、第３図において、ｌは溶湯の替わりに使用した
水、２は浸漬ノズル、２ａ、２ｂは吐出口、３は鋳型、
４はパウダーの替わりに使用した流動パラフィン、５ａ
、５ｂは湯面レベル計であり、ｈ、Ｈはレベル計５８お
よび５ｂと場面（水面）との距離、ａ、Ａ点は吐出口に
おける流速測定点、ｂ、Ｂ点は鋳型短辺近傍の流速測定
点、Ｃ１Ｃ点はノズル近傍の流速測定点である。

第４図〜第８図に示す結果から、■浸漬ノズル両側の場
面変動量の差（絶対値）が大きくなるほどパウダーの巻
き込み発生度数が増加する（第４図）、■ａ、Ａ点、ｂ
、Ｂ点、ｃ、Ｃ点のおける流速の比（Ｖ、／ＶＡ　、Ｖ
、／Ｖｌ　、ｖｃ／ｖｃ　）は常に変化しており、それ
らの変化はほぼ相似している（第５図）、■吐出口の流
速比（Ｖ、／Ｖ＾）が大きくなる（又は小さくなる）に
つれて場面変動差は増大する（第６図）、■流速比Ｖ、
／Ｖ、が１より大（又は小）になるに従い、１分間当た
りのパウダー巻き込み度数は増加する（第７図）、など
が明らかになった。

更に偏流原因の究明のため、第８図に示すようなスライ
ディングノズルを備えた水モデル装置を用いて試験を行
った。スライディングノズル１０は、上プレー）１０ａ
、スライディングプレート１０ｂ及び下プレート１０ｃ
から構成されている。スライディングノズル１０で流量
制御を行うには、スライディングプレート１０ｂを矢印
方向に摺動させて上下のプレート１０ａと１０ｂとの開
口部をずらし、その面積を増減させて制御する。

スライディングノズルの開口部が円形の場合には、第９
図に示すように、流体の自由表面が拡大するため、第８
図に示すように、溶鋼は浸漬ノズル２の内面に沿って旋
回しながら流下するため、溶鋼流にゆらぎ（揺らぎ）が
生じ、吐出された鋳型内で偏流が発生する。

上述した種々の試験結果から、浸漬ノズル内の溶鋼流を
整流すれば、溶鋼偏流を防止することができ、偏流に起
因する溶鋼変動、これにより生起されるパウダーの巻き
込みは防ぐことができる、との結論に達し、この発明を
完成するに到った。

即ち、本発明の要旨は「浸漬ノズルの外周に電磁力印加
装置を設け、浸漬ノズル内を流下する溶湯に１！磁力を
与えて整流することを特徴とする連続鋳造方法」および
「浸漬ノズルの内側に仕切り板を設け、浸漬ノズル内を
流下する溶湯を仕切り仮により整流することを特徴とす
る連続鋳造方法」にある。

（作用）以下、本発明の連続鋳造方法について図面を用いて説明
する。

第１０図は、第１発明の連続鋳造方法を実施する装置の
概略断面図であって、浸漬ノズルの外周に電磁力印加装
置を備えたものである０図において、２は浸漬ノズル、
１０はスライディングノズル装置、１１は電磁力印加装
置である。

このような構成からなる装置を使用して鋳造するには、
スライディング装置１０のスライディングプレート１０
ｂを矢印方向に摺動して開口し、溶鋼ｌを流下させる。

開口と同時に、１を磁力印加装置１１によって溶鋼流Ｉ
Ａに印加すると、図示のように溶鋼流ＩＡは柱状に整流
され、浸漬ノズル内面に接触せず、また回転流を生じる
ことなく流下して吐出口（２ａ、　２ｂ）で均等に２分
されて吐出されるため、鋳型内で偏流を生じるようなこ
とはない。

１を磁力印加の程度は、鋳造速度の大小、或いは鋳片幅
等に応じて増減させれば、適正な溶鋼整流を得ることが
できる。

ところで、電磁力印加により溶鋼流が柱状に整流される
のは次のような原理に基づいている。

即ち、第１１図（ａ）に示すように、ｔｉｍ力印加装置
（第１０図中の１１）のコイル１２に高周波電流Ｉが流
れると、コイル１２の相対する部分の１２ａと１２ｂに
は第１１　［ｉＪ　（ｂ）のように逆向きの電流■が流
れる。その時コイル１２ａと１２ｂの周りには、フレミ
ングの右手の法則によって下向きの磁界Ｈが生じ、これ
によって溶鋼流中に渦電流ｌが発生する。この渦電流ｉ
と磁界Ｈとの相互作用からフレミングの左手の法則によ
り電磁力Ｆが生じ、その力は溶鋼流の中心に向かう作用
をする。この電磁力Ｆで溶鋼流は支持されながらノズル
内を流下するため、その揺らぎは抑制されて柱状に形成
される。

第１２図は、第２発明の連続鋳造方法を実施する鋳造装
置め概略断面図であって、浸漬ノズル内２内に仕切り板
１３を設けたものである。

この方法で鋳造する場合は、スライディングプレート１
０ｂの開口により溶鋼１が流下すると、図示のように、
溶鋼流ＩＡは仕切り板１３により２分され、仕切り板１
３に沿って流れて整流されて吐出口２ａおよび２ｂから
吐出される。このように溶鋼流ＩＡは仕切り板１３の存
在によって、揺らぎや回転流を起こさないので鋳型内で
偏流を生じない。

仕切り板の厚さは、溶鋼流下量を制約しないように薄い
方がよく、５−一以下であることが望ましい、又その材
質は高温に耐えうる耐火物であればよいが、仕切り板に
ジルコニア耐火物を被覆すれば、熱溶損性を高めること
ができる。

（実施例）２ストランドの連続鋳造（湾曲半径１２−）で、本発明
法および従来法によって、厚さ２００ｍｍ、輻１２００
−のスラブを鋳造し、鋳片の内部欠陥と、この鋳片を圧
延した後の鋼板の表面欠陥を調べた。

鋳造に際し、第１ストランドで、第１０図に示す電磁力
印加装置を備えた浸漬ノズルを使用する場合（第１発明
の方法）と、第１２図に示す仕切り板を設けた浸漬ノズ
ルを使用する場合（第２発明の方法）の鋳造を行い、第
２ストランドでは、従来の浸漬ノズルを使用する鋳造を
行った。

この時、使用した溶鋼は低炭素アルミキルド鋼で、その
成分および鋳込温度を第１表に示す、第２表には浸漬ノ
ズルの諸元を示している。

第１発明の方法では、前記浸漬ノズルの外周に電磁力印
加装置を配置し、５０００ガウスの磁束密度を印加した
。また第２発明の方法ではノズル内に厚さ３■■のジル
コニア製の仕切り板を設けた浸漬ノズルを使用した。

第１３図に、鋳造時の場面変動量差と鋳片介在物発生率
との関係を示す０図中・印が第１発明法、Δ印が第２発
明法、０印が従来法の場合を示している。なお、欠陥発
生率とは、ｌチャージから鋳造されたスラブの全枚数で
、欠陥発生スラブを除した値である。

この図かられかるように、第１発明の方法によつて鋳造
した場合は、場面変動量差が最も小さ（介在物発生率が
低い８第２発明法の場合も、変動量差が減少し介在物発
生率の低減している。これに対して従来法では場面変動
量差が大きくばらつき、また欠陥発生率も著しく高い。

又、１本の浸漬ノズルで鋳込むことができる溶鋼量は、
従来法では５２０）、であったのに対し、第１発明の方
法では１８２０）、、第２発明の方法では１５８０ト、
と、従来法の３倍以上の溶鋼量を鋳込ことができた。

第１４図に、本実施例で鋳造した鋳片を圧延して鋼板を
製造し、磁粉探傷法によって鋼板の表面欠陥を調べた結
果を示す０図から、表面欠陥（スリパー疵、ヘゲ疵、膨
れ疵等）は、従来法の場合より本発明法の方が大きく改
善されていることが分かる。特に第１発明の方法により
製造された鋼板は場合は、改善効果が著しい、なお、第
１４図の表面欠陥指数とは、表面欠陥の発生により切り
捨てた鋼板のトン数を、そのチャージのスラブから圧延
した鋼板の総トンす数で割った値である。

本実施例では、スラブを鋳造する場合を説明したが、本
発明法ではスラブに限らず、ブルーム、ビレットを鋳造
する場合にも使用できる。

また、これまでの説明では、溶湯が鋼の場合について説
明したが、溶鋼の外に渦電流の発生する金属、例えばア
ルミニウムなどの鋳造にも通用できることは言うまでも
ない。

（以下、余白）（以下、余白）第１表第２表（発明の効果）以上説明したように、本発明の方法によれば、浸漬ノズ
ル内の溶鋼流を整流化することができるため、高速鋳造
の場合であっても鋳型自溶鋼の偏流を防止することが可
能になる。従って、偏流により生じていた場面変動が解
消され、これに起因するピンホールの発生やパウダー巻
き込みが無くなり、鋳片内部欠陥（介在物）あるいは表
面欠陥（鋼板表面のスリパー疵、ヘゲ疵など）の発生が
大幅に低減できる。またノズルの寿命が延長され鋳片製
造コストが低減できるなどの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶湯が浸漬ノズルを経て鋳型内に正常に鋳込
まれている場合を示す図、第２図は、吐出口がｆ９ｔｊｌされ鋳型内で偏流が生じ
ている状態を示す図、第３図は、水モデル試験で使用した鋳型の断面図、第４図は、場面変動量差とパウダー巻き込み発生度数と
の関係を示す図、第５図は、鋳型内の各点の流速比が時間経過と共に変化
することを示す図、第６図は、吐出口の流速比と場面変動量差との関係を示
す図、第７図は、吐出口流速比とパウダー巻き込み発生度数と
の関係を示す図、第８図は、浸漬ノズルで揺らぎが生じている状態を示す
図、第９図は、スライディングノズル装置の局部拡大図、第１０図は、本発明の第１発明の方法を実施する鋳造装
置（浸漬ノズルに電磁力印加装置を設置）の断面図、第１１図（萄および第１１図０））は、電磁力印荷装置
の印加により、溶鋼流が柱状に形成されることを説明す
る図、第１２図は、本発明の第２発明の方法を実施する鋳造装
置（浸漬ノズル内に仕切り板を設置）の断面図、第１３図は、場面変動量差と鋳片介在物欠陥発生度数と
の関係を示す図、第１４図は、本発明法および従来法により鋳造した鋳片
から製造した鋼板の表面欠陥の状態を示す図、である。１は溶湯（溶鋼）ｌａは上昇流、１ｂは下陵流、ＩＡは
溶鋼流、２は浸漬ノズル、２ａ、２ｂは吐出口、３は鋳
型、４はパウダー、５ａ、５ｂは渦流レベル計、１０は
スライディングノズル装置、１０ａは上プレート、１０
ｂはスライディングプレート、１０ｃは下プレート、１
１は電磁力印加装置、１２．１２ａ、１２ｂはコイル、
１３は仕切り板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）浸漬ノズルの外周に電磁力印加装置を設け、この
ノズル内を流下する溶湯に電磁力を与えて整流すること
を特徴とする連続鋳造方法。
（２）浸漬ノズルの内側に仕切り板を設け、このノズル
内を流下する溶湯を仕切り板により整流することを特徴
とする連続鋳造方法。