JPH08290236A - 連鋳鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶鋼から直接連続鋳造鋳型内にお
いて、鋳片表層部の合金元素濃度が内層部に比較して高
い、複層状連鋳鋳片の製造方法を提供する。 【構成】 合金元素を含有させた連鋳パウダー１０を用
い、連続鋳造鋳型１内の上部に電磁攪拌装置３０を設置
して鋳型内上部溶鋼プール３中の水平断面内で合金元素
を溶解・混合する攪拌流３１を形成し、その下方に幅方
向に直流磁界２１を鋳片の厚み方向に印加して溶鋼プー
ル中に制動域５を形成し、かつ直流磁界域の下方に浸漬
ノズル２により溶鋼を供給して鋳造することで、合金元
素の鋳片表層部の濃度が内層に比べて高い複層状の鋳片
を製造する。 【効果】 表層部のニッケル濃度等を高くして、この鋼
種特有の銅起因の表面疵を抑制し、さらに本発明は、小
断面サイズの鋳片の鋳造にも応用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼から直接連続鋳造
鋳型内において、鋳片表層部の合金元素濃度が鋳片内部
と比較して高い複層状の連鋳鋳片の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、特願平０６−１０４３６
５号において、所定の合金元素を含有させた連鋳パウダ
ーを用いるとともに、連続鋳造鋳型内の溶鋼メニスカス
から一定距離下方の位置において、鋳片の厚みを横切る
ように鋳片幅方向に亘ってほぼ均一な磁束密度分布を有
する直流磁界を印加しつつ一定の組成の溶鋼を注入し、
その直流磁界帯で区分される上下溶鋼プールのうち上部
溶鋼プール中に前述の連鋳パウダーを通じて、合金元素
を混入させながら連続鋳造して、表層の合金元素の濃度
が内層に比べて高い複層状の鋳片を製造する方法を提案
した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平０６−１０
４３６５号で提案した方法によると、表層の合金元素の
濃度が内層に比べて高い複層状の鋳片を製造することが
可能となった。しかしながらこの方法では、連続鋳造用
パウダー内に添加した合金元素を鋳片表層部に富化でき
るものの、鋳片表層の濃度分布に不均一が生じやすいと
いう問題点が生じた。

【０００４】本発明は上記課題を解決し、表層部におけ
る合金元素濃度の均一化を図る連鋳鋳片の製造方法を提
供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の合金元
素を含有させた連続鋳造用パウダーを用いるとともに、
連続鋳造鋳型内の上部に設置した電磁攪拌装置により、
鋳型内溶鋼プール中の水平断面内で攪拌流を形成し、か
つその下方に幅方向に均一な磁束密度分布を有する直流
磁界を鋳片の厚み方向に印加することで鋳型内溶鋼プー
ル中に制動域を形成し、直流磁界域の下方に浸漬ノズル
により溶鋼を供給しつつ鋳造することで、合金元素の鋳
片表層部の濃度が内層に比べて高い複層状の鋳片を製造
することを特徴とする連鋳鋳片の製造方法である。

【０００６】また上記連鋳鋳片の製造方法において、浸
漬ノズルのノズル吐出孔位置と直流磁界との位置関係を
調整することにより、鋳片の内層部への合金元素の混入
量を制御することを特徴とするものである。

【０００７】さらにまた上記連鋳鋳片の製造方法におい
て、電磁攪拌装置の攪拌強度をコントロールすることに
より、鋳片表層部における鋳片厚み方向の合金元素の濃
度分布を制御することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明を図１を用いて作用とともに以下説明す
る。

【０００９】先ず、所定の合金元素の粒あるいは粉１３
を含有させた連続鋳造用パウダー１０を用い、連続的に
鋳型１上方から湯面全体に添加する。そして、鋳型１内
メニスカス上で連続鋳造用パウダー１０が溶融していく
過程で、所定元素の粒あるいは粉１３がメニスカスで溶
鋼と接触し、メニスカスより上部溶鋼プール３中に混合
・拡散する。

【００１０】次いで、鋳型１内上部溶鋼プール３の濃度
分布を水平断面内で均一化させる必要があるが、鋳型１
内のように矩形断面の溶鋼プール中では、上下方向の攪
拌流で混合させるよりも、水平断面内で攪拌流３１をあ
る深さにわたって形成する流動パターンの方が濃度分布
を均一にするには有効である。

【００１１】そこで、連続鋳造鋳型１内の上部に電磁攪
拌装置３０を設け、溶鋼プール中に水平断面内で攪拌流
３１を形成することで、攪拌域９内の合金元素の濃度分
布を均一にする。濃度分布を均一にするためには、攪拌
流速として最低１０ｃｍ／秒以上必要である。

【００１２】そのうえ、その攪拌域９よりも下方に、幅
方向に均一な磁束密度分布を有する直流磁界２１を鋳片
の厚み方向に印加することで、溶鋼プール中に制動域５
を形成する。さらに鋳型内下部溶鋼プール４への鋳型内
上部の合金成分濃度の高い溶鋼の混入を防止するにあた
っては、浸漬ノズル２の吐出孔位置が重要となる。

【００１３】基本的には、浸漬ノズル２の吐出孔位置を
下げるに従い、下部溶鋼プール４への混入量は少なくな
る。そこで、鋳型内下部溶鋼プール４への上部溶鋼の混
入量を最小にするためには、鋳型１内に溶鋼を供給する
浸漬ノズル２のノズル吐出孔を、その直流磁界２１によ
り形成される制動域５よりも下方に設ける。

【００１４】その結果、制動域５よりも上部溶鋼プール
３では、合金元素の濃度が高い溶鋼プールを形成するこ
とができ、かつ制動域５よりも下方の下部溶鋼プール４
では、浸漬ノズル２を介して鋳型１内に供給される母溶
鋼の成分組成からなる溶鋼プールを形成することができ
る。

【００１５】このようにして、合金元素に応じ整粒化し
た粒かあるいは粉１３を、鋳片の表層部６に添加したい
成分濃度に応じて連続鋳造用パウダー１０中に含有させ
ることで、所定濃度の成分に攪拌域９内の溶鋼成分を調
整できる。

【００１６】そのうえ攪拌域９よりも下方に、直流磁界
２１により溶鋼プール中に制動域５を形成し、さらに浸
漬ノズル２のノズル吐出孔を制動域５よりも下方に設け
ることで、制動域５よりも下方の下部溶鋼プール４にお
ける合金元素の成分を母溶鋼の成分にすることができ
る。

【００１７】その結果、添加した合金元素を該攪拌域９
内に封じ込めることができ、鋳片表層部６の成分濃度
が、内層部７に比べて高い複層状の鋳片を鋳造すること
ができる。

【００１８】また電磁攪拌装置３０により、鋳型内上部
溶鋼プール３中に形成する攪拌流の強度を制御すること
で、プール水平断面内での攪拌流の強度だけでなく、制
動域５よりも上部の、攪拌域９の範囲をも併せてコント
ロールすることができる。そのため鋳型内上部溶鋼プー
ル３中の上下方向の合金元素の成分濃度分布、すなわち
鋳片表層部６における鋳片厚み方向の合金元素の成分濃
度分布を制御することもできる。

【００１９】さらに本発明においては、浸漬ノズル２の
ノズル吐出孔数は基本的に下向き一孔でかまわないが、
図２に示すように一般的に用いられる二孔，さらに二孔
に下向きの吐出孔を一孔加えた三孔の吐出孔を有する浸
漬ノズル２を用いることにより、制動域５よりも下方の
下部溶鋼プール中の流動をより安定化させることができ
るので、これらの方法は良好な内部品質の鋳片を製造す
る点で、これらの浸漬ノズル２を用いることも有効であ
る。

【００２０】

【実施例】鋳型１内の湯面レベルから１５０ｍｍ下方に
電磁攪拌装置３０のコア中心を設け、鋳型１内の上部溶
鋼プール３中に水平断面内で旋回流を形成できるように
し、かつ湯面レベルから６００ｍｍ下方に、幅方向に均
一な磁束密度分布を有する直流磁界２１を、鋳片の厚み
方向に印加することがてきる直流磁界発生装置２０を設
けた連続鋳造プロセス（図１）において、表１に示す条
件で鋳造を行った。鋳型１内に溶鋼を供給する浸漬ノズ
ル２のノズル吐出孔位置は、湯面レベルからノズル吐出
孔までの距離を７００ｍｍとした。

【００２１】

【表１】

【００２２】また、連続鋳造用パウダー１０中に炭素粉
を２０重量％だけ含有させ、鋳型１上方から湯面全体に
わたって、鋳造中連続的に供給した。鋳造後、鋳片内の
炭素濃度分布を調査した結果を図３に示す。

【００２３】図３は、（ａ）は幅方向中心での鋳片厚み
方向炭素濃度分布，（ｂ）は表面から１０ｍｍでの鋳片
幅方向炭素濃度分布を示し、これより、鋳片表層のみ炭
素濃度が高くなっていること、鋳片内部の炭素濃度はタ
ンディッシュ内の炭素濃度と同じであること、またその
炭素濃度が幅方向に均一であることが判る。そのうえ、
電磁攪拌装置３０の攪拌強度により、鋳片表層部６の炭
素濃度分布が変化していることも明らかである（図
４）。

【００２４】さらに、浸漬ノズルの吐出孔位置と鋳片内
部への炭素の混入量を調査したところ、制動域よりも下
方の鋳型内下部溶鋼プール中にノズル吐出孔を設けた場
合が、炭素の混入量は最も少ないことが判る（図５）。

【００２５】また、珪素，マンガン，ニッケルについて
も、同様な実験をしたところ、添加元素の種類によら
ず、どの元素においても、鋳片表層部６のみ合金元素の
濃度が高い鋳片を製造することができた。

【００２６】

【発明の効果】本発明による連鋳鋳片の製造方法によれ
ば、合金元素を含む連鋳パウダーを用い、鋳型内上部溶
鋼プール中で攪拌流を形成し、その下方に鋳片厚み方向
に直流磁界を印加して溶鋼プール中に制動域を形成し、
この直流磁界域の下方に浸漬ノズルにより溶鋼を供給す
ることにより、鋳片の内部はタンディッシュ内の溶鋼成
分で、鋳片の表層部のみ合金元素の濃度が高く、またそ
の濃度分布が鋳片幅方向に均一である鋳片を製造するこ
とができる。

【００２７】そこでこの方法を、鋼の炭素濃度に依存し
て表面欠陥の発生しやすい鋼種，例えば中炭素鋼や極低
炭素鋼（中炭素鋼；鋳片表面に発生する縦割れ、極低炭
素鋼；介在物，気泡系の表面疵並びに酸化スケールの剥
離性不良によるスケー疵）に適用することで、鋳造条件
によらず、また鋳片だけでなく製品の表面欠陥をも容易
に回避することができる。

【００２８】また銅を含有した鋼の鋳造にあたっては、
鋳片表層部のみにニッケルを添加することで、銅を含有
した鋼特有の割れ疵の発生を抑制することができる。ま
たこれらの欠陥を抑制するためにどれだけ合金元素の高
い表層厚を形成するかは、それぞれの欠陥の種類とどの
工程で発生するかによる。

【００２９】そのため、鋳片表層部における鋳片厚み方
向の濃度分布が制御出来ることは、必要厚みだけ確実に
合金元素の高い層を形成することができるため、極めて
有効である。さらに、本発明は、鋳片サイズによらず、
ブルーム，ビレットのような小断面サイズの鋳造にも応
用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する下向き一孔タイプの浸
漬ノズルを用いた場合の鋳造中の状況を例示し、（ａ）
は鋳型上方からみた鋳造状況，（ｂ）は鋳型内溶鋼プー
ルの鉛直断面での構造，（ｃ）は鋳片水平断面での合金
元素の濃度分布の状況をそれぞれ示した図面である。

【図２】本発明の方法を実施する二孔タイプの浸漬ノズ
ルを用いた場合の鋳造中の状況を例示し、（ａ）は鋳型
上方からみた鋳造状況，（ｂ）は鋳型内溶鋼プールの鉛
直断面での構造，（ｃ）は鋳片水平断面での合金元素の
濃度分布の状況をそれぞれ示した図面である。

【図３】鋳造した鋳片内の炭素濃度分布を調査した結果
を示し、（ａ）は鋳片の幅方向中心における鋳片厚み方
向の炭素濃度の分布，（ｂ）は鋳片の幅方向における炭
素濃度の分布をそれぞれ示した図面である。

【図４】電磁攪拌装置の攪拌強度を変化させて鋳造した
時の鋳造した鋳片の表層部における炭素濃度分布を調査
した結果を示し、鋳片の幅方向中心における鋳片厚み方
向の炭素濃度分布を示した図面である。

【図５】浸漬ノズルのノズル吐出孔位置を変化させて鋳
造した時の鋳造した鋳片内部への炭素の混入量を調査し
た結果を示した図面である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 上部溶鋼プール ４ 下部溶鋼プール ５ 制動域（＝上部と下部溶鋼プールの遷移域） ６ 鋳片の表層部 ７ 鋳片の内層部 ８ 鋳片の濃度遷移域 ９ 攪拌域 １０ 連続鋳造用パウダー １３ 合金元素の粒あるいは粉 ２０ 直流磁界発生装置 ２１ 直流磁界 ３０ 電磁攪拌装置 ３１ 攪拌流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 11/16 Ｂ２２Ｄ 11/16 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の合金元素を含有させた連続鋳造用
   パウダーを用いるとともに、連続鋳造鋳型内の上部に設
   置した電磁攪拌装置により、鋳型内溶鋼プール中の水平
   断面内で攪拌流を形成し、かつその下方に幅方向に均一
   な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳片の厚み方向に印
   加することで鋳型内溶鋼プール中に制動域を形成し、直
   流磁界域の下方に浸漬ノズルにより溶鋼を供給しつつ鋳
   造することで、合金元素の鋳片表層部の濃度が内層に比
   べて高い複層状の鋳片を製造することを特徴とする連鋳
   鋳片の製造方法。
2. 【請求項２】 浸漬ノズルのノズル吐出孔位置と直流磁
   界との位置関係を調整することにより、鋳片の内層部へ
   の合金元素の混入量を制御することを特徴とする請求項
   １記載の連鋳鋳片の製造方法。
3. 【請求項３】 電磁攪拌装置の攪拌強度をコントロール
   することにより、鋳片表層部における鋳片厚み方向の合
   金元素の濃度分布を制御することを特徴とする請求項１
   記載の連鋳鋳片の製造方法。