JPH08229648A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 連続鋳造用鋳型に配置した浸漬ノズルを通し
て該鋳型内に溶鋼を供給するに当たり、連続鋳造用鋳型
の対向側壁の相互間にて、超電導コイルによって0.5 Ｔ
以上の磁束密度になる静磁場を印加するとともに該鋳型
内にて電流を印加して浸漬ノズルの吐出口から流出する
溶鋼噴流を制御する。 【効果】 溶鋼のスループットが６ton/min を超えるよ
うな高速鋳造を実施する場合にあっても、モールドパウ
ダーを巻き込んだり介在物を深く巻き込むようなことが
なく、また、オッシレーションに起因した欠陥等も軽減
され、さらに、凝固シェルの再溶解も回避できるので内
外ともに品質の良好な鋳造鋳片を安定して製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】タンディッシュの底部につながる
浸漬ノズルを通して鋳型に溶鋼を供給する鋼の連続鋳造
においては、単位時間当たりの溶鋼供給量が多くなれば
介在物や気泡が鋳型の奥く深くに侵入するために鋳片の
内部欠陥を引き起こす不具合がある。加えて鋳型短辺で
の反転流、とくに上向きの流れはメニスカス部において
盛り上がり部を生じさせ湯面変動を助長しモールドパウ
ダーを巻き込む原因にもなるため鋳片の品質や鋳造操業
に著しい悪影響を及ぼす。

【０００２】この発明は、とくに溶鋼の供給量が従来の
２倍を超えるような高速鋳造を行う場合において、連続
鋳造用鋳型内における湯面変動やパウダーの巻き込み、
介在物、気泡の侵入を極力抑制し鋳片の内部品質の改善
を図るとともに、その表面性状の健全化を合わせて図
り、内・外品質の改善された鋳造鋳片を安定して得よう
とするものである。

【０００３】

【従来の技術】浸漬ノズルからの溶鋼の噴流を制御する
には、従来はノズルの吐出口の形状に工夫を加えたり、
溶鋼の注入速度を低減するのが一般的であった。

【０００４】ところで、上記のような従来の対処法では
溶鋼中に含まれる介在物等に起因した品質欠陥を完全に
防止するまでには至っていないのが現状であった。

【０００５】これらの欠陥を改善する方法として示した
先行文献として、例えば、特開昭５７−１７３５６号公
報には、連続鋳造用鋳型に静磁場発生装置を設置し、こ
れによって浸漬ノズルからの溶鋼の噴流に制動を加える
方法が、また、特開平２−２８４７５０号公報には、連
続鋳造用鋳型の全面に静磁場を作用させ、これによって
溶鋼の噴流に制動を加える技術がそれぞれ開示されてい
る。

【０００６】前者の技術においては溶鋼の噴流に制動を
加えた際、それがあたかも壁に当たったように向きを変
えるが、噴流のもつエネルギーを分散して均一な流れに
することができず、また、噴流が静磁場の作用していな
い方向に逃げるため満足のいく結果を得ることができい
なものであった。

【０００７】一方、後者の技術は浸漬ノズルからの溶鋼
の噴流の均一化を図ることが可能であり、鋳造鋳片の表
面および内部品質についてはある程度まで改善すること
ができるようになった。しかしながら、とくに溶鋼のス
ループットが従来の２倍を超えるような高速鋳造を実施
するような場合においては以下に述べるような不具合が
あり未だ改善の余地が残されていた。

【０００８】すなわち、 １）浸漬ノズルからの溶鋼噴流に伴う鋳型内での偏流の
発生が避けられない。 ２）溶鋼噴流の高速化において浸漬ノズルのノズル詰ま
りが発生した場合に鋳型内での偏流が大きくなり安定し
た連続鋳造が実施できない。 ３）溶鋼噴流の高速化に伴い鋳型短辺での反転流も高速
になるので湯面変動が顕著となりパウダーの巻き込みが
避けられない。 ４）オッシレーションに起因した表面きず（つめ傷）が
多発する。

【０００９】このような問題に対処したものとして、特
開平６−１２６３９９号公報には、連続鋳造鋳型におい
て静磁場を印加するとともに、その際、直流電流を印加
する方法が提案されているが、ここで提案されている技
術は、鋳型に印加する静磁場の磁束密度が高々0.15Ｔ程
度であることから溶鋼のスループットが従来の２倍を超
えるような高速鋳造においては適用し難い難点があっ
た。

【００１０】なお、上記の技術に関しては、静磁場を印
加する装置の能力を上げるか若しくは印加電流の値を大
きくすることが考えられるが、装置の能力を上げるには
装置自体が大きくなるため既設の設備に組み込むのは不
可能であり、一方、印加電流の値を大きくする場合には
電源が大きくなることに加え、数千Ａの電流を流すため
電極に至までのケーブルもそれに伴い大きくなり、か
つ、ジュール熱によってケーブルや電極が発熱し使用に
耐えない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、高
速連続鋳造を実施する場合において生じていた上述の如
き従来の問題を解決し、ＤＨＣＲ法（Direct Hot Charg
ed Rolling) あるいはＣＣ−ＤＲ法(Continuous Castin
g Rolling)に適した無手入れ鋳片を安定供給できる新規
な連続鋳造方法を提案するところにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、連続鋳造用
鋳型に配置した浸漬ノズルを通して該鋳型内に溶鋼を供
給するに当たり、連続鋳造用鋳型の対向側壁の相互間に
て、超電導コイルによって 0.5Ｔ以上の磁束密度になる
静磁場を印加するとともに該鋳型内で電流を印加して浸
漬ノズルの吐出口から流出する溶鋼噴流を制御すること
を特徴とする鋼の連続鋳造方法であり、静磁場は浸漬ノ
ズルの吐出口を含むその近傍域に印加するか、連続鋳造
用鋳型の幅方向の全域において印加するか、あるいは浸
漬ノズルの吐出口の上部および／または下部の領域にお
いて印加するのが好ましい。

【００１３】また、電流を印加するに際しては連続鋳造
用鋳型の出側における凝固シェルの対向壁相互間（長辺
壁と短辺壁の組合せになる鋳型を使用した連続鋳造にお
いては長辺壁に沿う向き）で、あるいは浸漬ノズルの吐
出口の近傍に電極を配置してここに電流を印加するのが
望ましい。

【００１４】この発明に従う連続鋳造方法は、溶鋼のス
ループットを６ton/min 以上とする高速鋳造においてと
くに有利に適合する。

【００１５】

【作用】以下、図面を用いてこの発明を詳細に説明す
る。

【００１６】図１ａ, ｂはこの発明を実施するのに用い
て好適な連続鋳造設備 (連続鋳造用鋳型) の構成を示し
たものである。

【００１７】同図における番号１は一対の短辺壁１ａと
同じく一対の長辺壁１ｂの組合せからなる連続鋳造用鋳
型、２は連続鋳造用鋳型１へ溶鋼を供給する浸漬ノズ
ル、３は連続鋳造用鋳型１の長辺壁１ｂの相互間におい
て静磁場を印加する超電導コイルであって、この超電導
コイル３は長辺壁１ｂの背面でかつ、浸漬ノズル２の吐
出口２ａを含むその近傍域に配置されるが、該超電導コ
イル３は必要に応じて鋳型の幅方向の全域あるいは浸漬
ノズル２の吐出口２ａの上部および／または下部の領域
に配置することもできる。

【００１８】また、４は連続鋳造用鋳型１内で電流を印
加するための電極であって、この電極４はその要部を図
２に示すように導電部４ａおよび絶縁部４ｂからなり、
多孔式の浸漬ノズルを用いた場合には電極４の導電部４
ａは吐出口２ａの上部および下部に配置される。

【００１９】上記のような構成になる連続鋳造用鋳型を
使用して、磁束密度が 0.5Ｔ以上になる静磁場を印加し
つつ電流を印加する（吐出口２ａの上部の導電部４ａか
ら下部の導電部４ａに向けて電流を流す、すなわち、鋳
造鋳片の引抜き方向に沿う向きに電流を流す）と溶鋼の
スループットが６ton/min を超えるような高速鋳造を行
った場合においても浸漬ノズルの吐出口から流出する溶
鋼噴流の流速を極めて小さなものとなり、溶鋼中に含ま
れる介在物等が鋳型の奥底へ侵入するようなことはな
い。

【００２０】図３は単孔式の浸漬ノズル２を適用した場
合の例であるが、このような構成になる鋳型を用いた連
続鋳造においては磁束密度が 0.5Ｔ以上の静磁場を印加
するとともに鋳型１の長辺壁１ｂと直交する向きに電流
ｉを流すことによって上掲図１に示したところと同様に
溶鋼噴流の流速を小さくすることができる。

【００２１】図４は、単孔式の浸漬ノズル２を使用した
連続鋳造において、鋳型１の下端の全幅にわたって静磁
場を印加するとともに、鋳型１の出側直下の凝固シェル
Ｓの対向壁相互間で電極ロール５ａ, ｂによって電流を
印加する構造の例を示したものである。

【００２２】このような構成になる鋳型を使用した連続
鋳造においては、浸漬ノズル２から流出する溶鋼噴流
を、静磁場を印加し通電を行うことにより発生する上昇
流で打ち消すとともに、鋳型内での溶鋼の攪拌が期待で
き、単孔式の浸漬ノズルの欠点であるメニスカスの熱供
給の不足を解消でき、さらに全幅に渡って印加した静磁
場により均一な下降流を得ることが可能となるという利
点がある。

【００２３】図５は単孔式の浸漬ノズル２を使用した連
続鋳造において鋳型１の上部 (メニスカス部) の全幅と
浸漬ノズル２の吐出口の近傍域に静磁場を印加するとと
もに鋳型１の長辺壁１ｂと直交する向きに電流ｉを流す
場合の例である。このような連続鋳造を行えば溶鋼噴流
の流速の低減は勿論のこと、鋳型内における湯面変動の
抑制、鎮静化が可能になる。

【００２４】なお、静磁場を印加する領域や電流を印加
する領域については浸漬ノズルの構造の違いや鋳造条件
によって変わるものであり、上掲図１〜図５のみに限定
されるものではない。

【００２５】図６に超電導コイルの具体的構成を示す。

【００２６】超電導コイル３はヘリウム槽、輻射断熱シ
ールドおよびこれらを取り囲み対流による熱の入り込み
を防止する真空容器を有し、ヘリウム槽は液体ヘリウム
コンテナーに、輻射断熱シールドは液体窒素コンテナー
にそれぞれつながっている。

【００２７】超電導コイル３は常時、液体ヘリウムによ
って冷却され、 268.9℃以下に保持されるようになって
いる。輻射断熱シールドへは液体窒素コンテナーより液
体窒素が常時供給され外部の熱が直接ヘリウム槽に届か
ないようになっている。各コンテナーは、図示はしない
が冷凍機を有していて気体となったそれぞれのガスを再
度冷却、液化しそれぞれのコンテナーに回収する仕組み
になっている。

【００２８】静磁場印加コイルとして図６に示したよう
な超電導コイルを使用するのでとくに高い磁束密度 (0.
5 Ｔ以上) が得られるだけでなく鉄心が不要なので従来
の常電導式のコイルに比較して軽量化、コンパクト化を
図ることができる。また、常時、通電する必要がないの
で省エネルギーを達成するうえでも極めて有利となる。

【００２９】図７は単孔式の浸漬ノズルを使用し溶鋼と
ほぼ同じ特性をもつ低融点合金の溶湯を連続鋳造（予め
実機より得たデータを基に流体および伝熱計算を行いモ
ールドの下端における鋳造可能な流速を決定しておき、
その値以下になるときを鋳造可能とした）した場合（鋳
造モデル実験）における静磁場の磁束密度と電流値の関
係を示したグラフである。

【００３０】連続鋳造用鋳型内で電流を印加する場合、
電極やケーブルが自己発熱して操業に耐えない電流値は
溶鋼からの熱の伝達を勘案しても約2000Ａ程度が限界で
あると考えられるが、この発明では電流値を上記の2000
Ａの限界値の範囲に留めても磁束密度が 0.5Ｔ以上にな
る静磁場を印加して溶鋼噴流の制御を行うことができる
ので、溶鋼のスループットが６〜10ton/min にも及ぶよ
うな高速鋳造にも容易に対処し得る。この発明において
は、前述したケーブル及び電極等の自己発熱と、静磁場
と電流により発生する上昇流の効率等の観点から鋳型に
おいて印加する電流は 400Ａ〜2000Ａ程度とするのが良
い。

【００３１】図８は極低炭素鋼つき、連続鋳造用鋳型に
おいて印加する静磁場の磁束密度を種々変化させて連続
鋳造を行い、得られた鋳造鋳片を冷延コイルにまで仕上
げてコイル欠陥率の発生状況について調査した結果を示
したものである。

【００３２】コイルの欠陥発生率は磁束密度： 0.5Ｔ近
傍域を境にして極端に低減され、とくに鋳型内において
電流を印加した場合には溶鋼の偏流が抑制されるため、
コイルの欠陥率はより一層低減される傾向にある。

【００３３】

【実施例】Ｃ：10〜15ppm ，Si： 0.008〜0.005 wt％,
Mn：0.15〜0.2 wt％, Ｐ：0.02〜0.025 wt％, Ｓ： 0.0
08〜0.012 wt％, Al：0.025 〜0.035 wt％, Ｔ：25〜31
ppm の成分組成になる溶鋼を、長辺壁の間隔 (鋳造鋳片
の厚さ) が 220mm, 短辺壁の間隔 (鋳造鋳片の幅) が16
00mmで、長辺壁の背面に縦 200mm, 幅2000mmの静磁場印
加用の超電導コイル (Nb-Ti 線) を配置した図１〜５に
示した構造になる鋳型を備えた連続鋳造機をそれぞれ適
用して下記の如き条件のもとで7200チャージ (１チャー
ジ当たり 260トン) 鋳造し、鋳造時における浸漬ノズル
のノズル詰まり、ブレークアウトの発生状況およびスラ
ブの内部品質、表面品質 (コイル欠陥率) について調査
した。その結果を、静磁場を印加しない他はすべて同一
条件で連続鋳造を行った比較例の結果とともに表１に示
す。

【００３４】磁束密度： 1.0Ｔ 溶鋼のスループット：８ton/min 電極における印加電流値： 800Ａ ａ. ２孔式浸漬ノズル ノズル径：内径80mm 浸漬ノズルの吐出口サイズ：80mm×80mm□ 浸漬ノズルの吐出角度 ：下向き20° 浸漬ノズルの吐出口位置 ：メニスカスからノズルの吐
出口上端まで 200mm メニスカスの位置：静磁場印加コイルの上端から±20mm
の位置 ｂ. 単孔式ノズル ノズル径：内径80mm 浸漬ノズルの吐出口位置：メニスカスからノズル先端ま
で 200mm メニスカスの位置：静磁場印加コイルの上端から±20mm
の位置

【００３５】

【表１】

【００３６】表１より明らかなように、この発明に従う
連続鋳造においては、溶鋼のスループットが８ton/min
にも及ぶような鋳造においてもモールドパウダーの巻き
込みや湯面変動が低減できるので内外部もとに良好な品
質を確保することができ、高速連続鋳造において無手入
れ鋳造鋳造鋳片を安定して供給できることが確かめられ
た。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
溶鋼のスループットが６ton/min を超えるような高速鋳
造を実施する場合にあっても、モールドパウダーを巻き
込んだり介在物を深く巻き込むようなことがなく、ま
た、オッシレーションに起因した欠陥等も軽減され、さ
らに、凝固シェルの再溶解も回避できるので内外ともに
品質の良好な鋳造鋳片を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａ, ｂはこの発明の実施に用いて好適な連続鋳
造用鋳型の構成説明図である。

【図２】図１に示した鋳型の要部を示した図である。

【図３】ａ, ｂはこの発明の実施に用いて好適な連続鋳
造用鋳型の他の例を示した図である。

【図４】ａ, ｂはこの発明の実施に用いて好適な連続鋳
造用鋳型の他の例を示した図である。

【図５】ａ, ｂはこの発明の実施に用いて好適な連続鋳
造用鋳型の他の例を示した図である。

【図６】超電導コイルの具体的構成を示した図である。

【図７】磁束密度と電流値の関係を示した図である。

【図８】磁束密度と冷延コイルの欠陥率との関係を示し
た図である。

【符号の説明】

１ 連続鋳造用鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 超電導コイル ４ 電極 ５ａ 電極ロール ５ｂ 電極ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井戸川 聡 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 藤井 徹也 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造用鋳型に配置した浸漬ノズルを
   通して該鋳型内に溶鋼を供給するに当たり、 連続鋳造用鋳型の対向側壁の相互間にて、超電導コイル
   によって 0.5Ｔ以上の磁束密度になる静磁場を印加する
   とともに該鋳型内にて電流を印加して浸漬ノズルの吐出
   口から流出する溶鋼噴流を制御することを特徴とする鋼
   の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 静磁場を浸漬ノズルの吐出口を含むその
   近傍域に印加する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 静磁場を連続鋳造用鋳型の幅方向の全域
   において印加する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 静磁場を浸漬ノズルの吐出口の上部およ
   び／または下部の領域において印加する請求項１または
   ３記載の方法。
5. 【請求項５】 連続鋳造用鋳型の出側直下の凝固シェル
   の対向壁相互間において電流を印加する請求項１，２，
   ３または４記載の方法。
6. 【請求項６】 浸漬ノズルの吐出口の近傍に電極を配置
   して電流を印加する請求項１，２，３または４記載の方
   法。