JPH06304704A - 複層鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、複層鋳片を製造する際に生ずる
表層欠陥を防止し、表面性状の優れた複層鋳片を製造す
る連続鋳造方法を提供する。 【構成】 メニスカスＺ₀ よりも鋳造方向下方の位置に
直流磁場帯を形成し、この直流磁場帯の上下に挿入した
長さの異なる２本のノズル２，３によって、組成の異な
る溶融金属を供給して複層鋳片を形成する連続鋳造方法
において、上側の溶鋼プールに供給する表層用溶鋼のタ
ンディッシュ内温度を、液相線温度，鋳造速度および表
層厚み比率を用いて所定の温度範囲内に調整して溶鋼を
供給する複層鋳片の連続鋳造方法である。 【効果】 表層用溶鋼のタンディッシュ内温度を所定の
温度範囲内に調整して、表面性状の優れた複層鋼板の製
造が可能となり、鋳片品質の向上を図り得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融状態の２種類の鋼
から、直接内層と表層とからなる複層鋳片を連続的に製
造する連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造によって複合金属材を製造する
方法として、長さの異なる２本の浸漬ノズルをストラン
ド・プール内に挿入し、それぞれのノズルの吐出孔を鋳
造方向の異なる位置に設け、異なる種類の溶融金属を注
入する方法が、例えば特公昭４４−２７３６１号公報で
提案されている。

【０００３】しかし単に２本の浸漬ノズルでプール内の
鋳造方向の異なる位置で異種金属を注入しただけでは、
異種金属の鋳型内における吐出位置，または吐出パター
ンをいかに調整しようとも、鋳造が進行するにつれて異
種金属間での混合が進行し、そのため鋳片の表層と内層
が、同じ組成，すなわち注入した２種類の溶融金属の平
均組成に近い組成となってしまうことは避け難かった。

【０００４】そこで特公昭４９−４４８５９号公報で
は、鋳型に注入される異種の溶融金属間に耐火物製の隔
壁を設ける方法が提案されている。しかし混合をおさえ
るためには、十分な大きさの耐火物隔壁をプール内に挿
入する必要がある。そのために鋳造上の新たな問題が生
じる。

【０００５】例えば耐火物隔壁が大きくなるに伴い、そ
れが凝固中のシェルに接触する危険性が高くなる。すな
わちこの接触が発生すると、耐火物隔壁の一部がシェル
に捕捉されて破損したり、シェルが破れてブレークアウ
トを引き起こすことにもなり兼ねない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この耐
火物隔壁が持つ欠点を解消するために、鋳型内に注入さ
れた異種の溶鋼金属を仕切る手段として、静磁界を利用
した方法を開発し、これを特開昭６３−１０８９４７号
公報で提示した。

【０００７】この方法においては、鋳造方向に直角な方
向に鋳片全幅にわたって一様な密度の磁力線が延在する
ような静磁場を形成させ、この静磁場帯を境界としてそ
の上下に異種の溶融金属を供給している。この静磁場に
よって上下プール相互の混合が抑制される結果、上プー
ルの金属が表層に、下プールの金属が内層に分離，凝固
した複層鋳片を得ることができるようになった。

【０００８】この特開昭６３−１０８９４７号公報で提
案した方法によるとき、ストランド・プール中耐火物に
よる内部欠陥の発生等の問題がなくなり、表層と内層が
それぞれ注入した２種類の溶鋼組成から成る複層鋳片が
製造できるようになった。ところが、このようにして得
られる複層鋳片においては表層欠陥が発生することがあ
り、安定した表層品質を得る点で問題が残されていた。

【０００９】本発明は上記課題を解決し、表面性状の優
れた複層鋳片を製造する連続鋳造方法を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上側の溶鋼プ
ールに注入する表層用溶鋼の温度を特定の範囲内に調整
することにより、複層鋳片の表層欠陥の発生を防止する
ものであり、この目的を達成するための本発明は、連続
鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対し、そのメニスカスよ
りも鋳造方向下方の位置に、鋳片の厚みを横切る直流磁
場を印加して直流磁場帯を形成し、その直流磁場帯で区
分された上側の溶鋼プールと下側の溶鋼プールに長さの
異なる２本のノズルによってそれぞれ組成の異なる溶鋼
を供給して凝固，引抜きを行ない、表層と内層が組成の
異なる鋼により複層鋳片を形成する連続鋳造する方法に
おいて、上側の溶鋼プールに供給する表層用溶鋼のタン
ディッシュ内温度Ｔｔ₁ （℃）を、液相線温度ＴＬＬ₁
（℃），鋳造速度Ｖｃ（ｍ／分）および表層厚み比率Ｒ
（−）を用いて下記（３）式で示される範囲内に調整す
ることを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法である。

【００１１】

【数３】

【００１２】ここでＲは鋳片全厚Ｄ（ｍｍ）に占める表
層厚みｄ₁ （ｍｍ）の割合であり、（４）式で定義され
る。

【００１３】

【数４】 Ｒ＝２×ｄ₁ ／Ｄ ………（４）

【００１４】

【作用】鋳片幅方向に亘って鋳片を厚み方向に横切る直
流磁束が、鋳片幅方向に亘って延在する磁場帯によって
分断される連続ストランド・プール内の上部プールと下
部プールの各位置に、それぞれ異なる組成の溶鋼が所定
の比率の量供給される場合、一定の磁束密度以上の直流
磁界が作用している部分では溶鋼流動が抑制され、供給
した２種類の組成の溶融金属がプール内で分離し、この
状態を保ちつつ連続鋳造した場合、表層と内層がそれぞ
れの溶鋼組成から形成される複層鋳片が製造される。

【００１５】この状況は図１に示すような状態になって
いる。図１において、１は鋳型，２は表層用浸漬ノズ
ル，３は内層用浸漬ノズル，４は上部（表層用）溶鋼プ
ール，５は下部（内層用）溶鋼プール，６は境界層とな
る溶鋼プール滞留域，７は表層，８は内層，９は境界
層，１０は直流磁場発生装置，１１は鋳造方向の磁束密
度分布であり、また（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞ
れ本発明実施時の表層，内層および境界層の形成（ａ）
と、直流磁界の磁束密度分布（ｂ）およびプール内の成
分分布（ｃ）の関係を示している。

【００１６】すなわち一定値である溶鋼を滞留させるに
必要な最小磁束密度Ｂｃ以上の磁束密度の直流磁界を鋳
片幅にわたって均一に印加した場合、この直流磁界によ
って制動を受けている領域の上部および下部では注入流
によってそれぞれのプールは攪拌を受け、注入された溶
融金属の成分が維持されている。

【００１７】一方これらの均一濃度領域に挟まれた領
域，すなわち制動を受けている領域においては、２種類
の溶融金属が互いに拡散，混合した領域が存在し、濃度
勾配が形成されている。このプール内の鋳造方向の成分
濃度分布は図１中に示す表層溶質濃度Ｃ_A ，内層溶質濃
度Ｃ_B の通りである。このようなプールの構造を維持し
つつ連続鋳造した場合、結果として製造される鋳片は図
２のようになる。

【００１８】図２は、それぞれ製造された複層鋳片の鋳
造方向に垂直な断面（ａ）と鋳片厚み方向の成分分布
（ｂ）を示す図面であり、すなわち表層と内層の間に濃
度勾配をもった遷移層が存在するものの、一般にはこの
遷移層は薄いため、巨視的には表層と内層が明瞭に分離
した複層鋳片が得られるのである。

【００１９】鋳片の周方向で均一な表層厚み、明瞭な濃
度分離を有する複層鋳片はこのようにして製造されるわ
けであるが、上部プールに供給する溶鋼量と下部プール
に供給する溶鋼量の比率は図２に示す表層７と内層８の
断面積の比に相当するため、一般的には表層の厚みは鋳
片全厚みの１０〜２０％程度である事を考えると、上部
溶鋼プールに供給する溶鋼量は全体の約１０〜２０％と
かなり少ない。

【００２０】従って鋳片を１ｍ／分の速度で引き抜いた
場合、上部プールに供給する溶鋼は実際には０．１〜
０．２ｍ／分程度の極めて遅い速度で鋳造した場合と同
様な流動状況になっている。

【００２１】従来の連続鋳造技術において、鋳片の表面
品質を一定レベル以上にするためには、メニスカスを含
むプール内に所定の流速の溶鋼流動が必要とされてい
る。流動が不十分な場合、オッシレーション・マークが
深くなったり、ディッケルと呼ばれる部分的に凝固した
鋼が生成し、このディッケルはパウダーや介在物などを
巻き込んでいるため、凝固シェルに捕捉された場合には
重大な欠陥となる。鋳造速度が極端に遅い場合にも同様
の欠陥が発生することが知られている。

【００２２】本発明者らは、この問題に対処するため実
験を繰り返し調査したところ、上部溶鋼プールに供給す
る溶鋼の温度を一定の範囲に調整することによって、表
面品質を向上させることができることを見出した。すな
わち上側の溶鋼プールに供給する表層用溶鋼のタンディ
ッシュ内温度Ｔｔ₁ （℃）を、液相線温度ＴＬＬ
₁ （℃），鋳造速度Ｖｃ（ｍ／分）および表層厚み比率
Ｒを用いて、下記（５）式で示される範囲内に調整する
ことによって、プールのメニスカス近傍でのディッケル
などの異常凝固現象を防止し、表層品質の優れた複層鋳
片を製造することができることを見い出した。

【００２３】

【数５】

【００２４】なおここでＲは、鋳片全厚Ｄ（ｍｍ）に占
める表層厚みｄ₁ （ｍｍ）の割合で下記（６）式で定義
される。

【００２５】

【数６】 Ｒ＝２×ｄ₁ ／Ｄ ………（６）

【００２６】

【実施例】表１に示すように、表層がステンレス，内層
が普通鋼からなる複層鋳片を鋳造した。表層に相当する
溶鋼は連鋳ストランド・プールの上部に、内層に相当す
る溶鋼は連鋳ストランド・プールの下部にそれぞれ注入
した。鋳片形状は２５０ｍｍ（厚）×１０００ｍｍ
（幅）、鋳造速度は１ｍ／分とした。

【００２７】メニスカスから鋳造方向に１ｍの位置に磁
場の中心を持つ直流磁界を幅方向に均一に作用させ、所
定の注湯量でそれぞれ上部、下部プールに注入しつつ連
続鋳造した。この鋳造条件における凝固シェル厚みｄ
（ｍ）は、下記（７）式に従って成長することが判って
いる。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【数７】 ｄ＝０．０２０（Ｌ／Ｖｃ）^1/2 ………（７）

【００３０】ここでＬ（ｍ）は、メニスカスから直流磁
界帯の中心までの距離である。（７）式より、本実験条
件では表層の厚みｄ₁ は２０ｍｍであることが判る。従
って表層厚み率Ｒは前記（６）式より０．１６と求めら
れる。これらの値を（５）式に代入すると、タンディッ
シュ内の溶鋼の温度は下記（８）式の範囲にあること
が、良好な表層品質を得るために不可欠であることが予
測された。

【００３１】

【数８】 ＴＬＬ₁ ＋５≦Ｔｔ₁ ≦ＴＬＬ₁ ＋１１２ ………（８）

【００３２】連続鋳造を表層の溶鋼温度が、（１）タン
ディッシュ内でＴＬＬ₁ ＋８０℃の場合と、（２）ＴＬ
Ｌ₁ ＋０℃および（３）ＴＬＬ₁ ＋１５０℃の場合の３
条件について行ったところ、（１）の場合では極めて良
好な表層品質の複層鋳片が得られたのに対し、（２）の
場合ではオシレーション・マークの深い、かつ鋳片表面
直下にディッケルが多数発生した複層鋳片が得られた。
また（３）の場合、鋳型に凝固シェルが焼き付き、ブレ
ークアウトが発生した。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
側の溶鋼プールに供給する表層用溶鋼のタンディッシュ
内温度を、液相線温度，鋳造速度および表層厚み比率を
用いて所定の温度範囲内に調整して供給することによ
り、表面性状の優れた複層鋼板の製造が可能となり、複
層鋳片の品質の向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施時の表層，内層および境界層の形成
（ａ）と直流磁界の磁束密度分布（ｂ）およびプール内
の成分分布（ｃ）の関係を示す図面である。

【図２】製造された複層鋳片の鋳造方向に垂直な断面
（ａ）と鋳片厚み方向の成分分布（ｂ）を示す図面であ
る。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 表層用浸漬ノズル ３ 内層用浸漬ノズル ４ 上部（表層用）溶鋼プール ５ 下部（内層用）溶鋼プール ６ 境界層となる溶鋼プール滞留域 ７ 表層 ８ 内層 ９ 境界層 １０ 直流磁場発生装置 １１ 磁束密度分布 Ｂ 磁束密度 Ｂ_C 溶鋼を滞留させるに必要な最小磁束密度 Ｃ 溶質濃度 Ｃ_A 表層溶質濃度 Ｃ_B 内層溶質濃度 ｄ 鋳片厚み方向 ｄ₀ 鋳片表面 ｄ₁ 表層／境界層の界面位置 ｄ₂ 境界層／内層の界面位置 ｄ₃ 内層／境界層の界面位置 ｄ₄ 境界層／表層の界面位置 ｄ₅ 鋳片裏面 Ｚ 鋳造方向 Ｚ₀ 溶鋼メニスカスレベル Ｚ₁ 溶鋼滞留域の上限 Ｚ₂ 溶鋼滞留域の下限

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久富 良一 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 田中 宏幸 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
   し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
   の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成
   し、その直流磁場帯で区分された上側の溶鋼プールと下
   側の溶鋼プールに長さの異なる２本のノズルによってそ
   れぞれ組成の異なる溶鋼を供給して凝固，引抜きを行な
   い、表層と内層が組成の異なる鋼により複層鋳片を形成
   する連続鋳造する方法において、上側の溶鋼プールに供
   給する表層用溶鋼のタンディッシュ内温度Ｔｔ₁ （℃）
   を、液相線温度ＴＬＬ₁ （℃），鋳造速度Ｖｃ（ｍ／
   分）および表層厚み比率Ｒ（−）を用いて（１）式で示
   される範囲内に調整することを特徴とする複層鋳片の連
   続鋳造方法。 【数１】 ここでＲは鋳片全厚Ｄ（ｍｍ）に占める表層厚みｄ
   ₁ （ｍｍ）の割合であり、（２）式で定義される。 【数２】 Ｒ＝２×ｄ₁ ／Ｄ ………（２）