JPH0957404A - 小ロット鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小ロット鋳片の連続鋳造において，鋳片内の合
金成分の混合領域を低減し，鋳片の健全部を多くして歩
留まりを向上する。 【解決手段】取鍋内の溶鋼をタンディシュ１１を経て鋳
型１内へ注湯して鋳片を製造する際，鋳型内の上部の溶
鋼と下部の溶鋼の混合を低減する溶鋼混合低減板３を浸
漬ノズル２の下端に設置し，かつ磁石５によって鋳型内
の溶鋼に水平方向に直流磁界を印加し，所望の鋳造期間
に，タンディシュのストッパー１２の軸芯を通して浸漬
ノズルの溶鋼中へ，または鋳型内の溶鋼中へ１つまたは
複数の元素を含んだ鉄ワイヤ１３または１３ａを添加す
ることにより，同じ取鍋内の溶鋼から異なった成分の小
ロット鋳片を連続的に製造するとともに，鋳片内の合金
成分の混合領域の長さを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，溶鋼の連続鋳造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では，取鍋内の溶鋼をタン
ディシュを経て内部水冷式の銅鋳型に注湯し，鋳型部や
２次冷却帯での抜熱により冷却・凝固させ，固体の鋳片
にする。生産速度の高い製鋼工場では，取鍋内の溶鋼の
重量は，上工程での転炉の処理溶鋼重量に従い，通常，
２００〜３００ｔｏｎ程度もあり，１つの取鍋の溶鋼か
ら同じ成分の鋳片が取鍋の溶鋼の重量分だけ鋳造でき，
同じ成分の鋳片を大量に製造する場合には効率的であ
る。しかし，近年，重量の少ない小ロットの注文が多く
なり，従来通りの鋳造方法では効率が悪いため，少量多
品種の小ロット鋳片の製造に適した新しい鋳造方法が望
まれている。

【０００３】従来，小ロット材の製造に関しては，特開
平６−１４５７５０号公報に開示されたように，転炉溶
製後，二つ以上の取鍋に溶鋼を分割する方法や，取鍋内
の溶鋼の一部を他の取鍋へ分け，取鍋内で成分元素を添
加・調整して連続鋳造する方法が知られている。これら
の方法では，溶鋼量が少ないために溶鋼の温度低下が大
きく，ノズル閉塞のため最後まで鋳造することが困難な
場合が多く，また，品質が低下する鋳片の先端部や後端
部の割合が多くなり，歩留まり低下の原因になる。

【０００４】また，特開平５−２３８０６号，実開平２
−７０８４５号，実開平６−１５８５０号などの公報に
て開示されているように，タンディシュ内を複数の空間
に分割し，各々の空間内の溶鋼中へ合金元素を添加して
成分を調整して，別々の鋳型へ鋳造する方法が知られて
いるが，この方法では，タンディシュの作成や補修のコ
ストが高くなり，また，品質が低下する鋳片の先端部や
後端部の割合が多くなるため良鋳片の歩留まりが低く，
実用的でない。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】１つの取鍋の溶鋼重量よりも
少ない小ロットの注文に対して，従来，１つの取鍋の溶
鋼重量分だけ鋳造してきたが，注文分以外の鋳片は鋳片
在庫または鋼製品在庫として，次の同じ注文があるまで
保管しなければならず，非効率であった。

【０００６】１つの取鍋の溶鋼から，２種以上の異なる
成分の溶鋼を造り，鋳造する方法として，取鍋の溶鋼の
一部を他の取鍋へ分け，取鍋内で成分元素の添加・調整
して連続鋳造する方法が試行されたが，溶鋼量が少ない
ために溶鋼の温度低下が大きく，ノズル閉塞のため最後
まで鋳造することが困難なことや，成分の異なった溶鋼
を連続的に連続鋳造する時，鋳片内での合金成分の混合
領域が長く，鋳片歩留りが悪いことが問題であり，１つ
の取鍋の溶鋼から成分の異なった２種以上の鋳片を連続
鋳造するのに適した方法が無い。

【０００７】本発明の目的は，同じ取鍋内の溶鋼から異
なった成分の小ロット鋳片を製造するとともに，鋳片内
の合金成分の混合領域の長さを低減する小ロット鋳片の
連続鋳造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記課題
を解決するために種々検討した結果，連続鋳造の溶鋼プ
ール内における溶鋼の混合を抑制すれば，鋳型内の溶鋼
に添加した合金成分の溶鋼プール内での混合は抑制さ
れ，鋳片内における合金成分の混合領域が短くなること
を知見した。本発明は，この知見に基いてなされた。

【０００９】本発明の要旨は，（１）連続鋳造において
取鍋内の溶鋼をタンディシュを経て鋳型内へ注湯して鋳
片を製造する際，鋳型内の上部の溶鋼と下部の溶鋼の混
合を低減する溶鋼混合低減板を浸漬ノズル下端に設置
し，かつ鋳型内の溶鋼に水平方向に直流磁界を印加し，
所望の鋳造期間に，タンディシュのストッパー軸芯を通
して浸漬ノズルの溶鋼中へ１つまたは複数の合金元素を
含んだ鉄ワイヤを添加することにより，同じ取鍋内の溶
鋼から異なった成分の小ロット鋳片を製造するととも
に，鋳片内の合金成分の混合領域の長さを低減すること
を特徴とする連続鋳造方法である。

【００１０】および，（２）連続鋳造において取鍋内の
溶鋼をタンディシュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製造
する際，鋳型内の上部の溶鋼と下部の溶鋼の混合を低減
する溶鋼混合低減板を浸漬ノズル下端に設置し，かつ鋳
型内の溶鋼に水平方向に直流磁界を印加し，所望の鋳造
期間に，鋳型内の溶鋼中へ１つまたは複数の合金元素を
含んだ鉄ワイヤを添加することにより，同じ取鍋内の溶
鋼から異なった成分の小ロット鋳片を製造するととも
に，鋳片内の合金成分の混合領域の長さを低減すること
を特徴とする連続鋳造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は，浸漬ノズル２を通して溶
鋼４を鋳型１内へ注湯する連続鋳造において，浸漬ノズ
ル下端に溶鋼混合防止板３を設置し，かつ直流磁界を溶
鋼に印加するための磁石５を設置した時の模式平面図を
示す。図２は，図１のＡ−Ａの位置の断面図であり，溶
鋼混合防止板，直流磁界の印加およびワイヤ添加により
小ロット鋳片を連続鋳造する方法を示す。

【００１２】鋳造中，タンデイシュ１１から浸漬ノズル
２の吐出孔１０を経て鋳型１内へ流入した溶鋼４は，溶
鋼混合低減板３より上部の領域に流入する。鋳型内の溶
鋼４は，溶鋼から鋳型への抜熱により凝固し，凝固シェ
ル７を形成する。この凝固シェルはある一定の鋳造速度
で下方へ引き抜かれるが，この凝固シェルの移動に伴っ
て，溶鋼混合低減板３より上部の溶鋼も，溶鋼混合低減
板３と凝固シェル７の間を整流化された遅い流速で通過
して，下方へ移動する。

【００１３】図２において，溶鋼混合低減板３が無い場
合，通常，浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流れは，鋳
型の短辺側の凝固シェルに衝突した後，鋳型内の溶鋼の
湯面６へ向かう上昇流と，溶鋼プールの下方へ向かう下
降流に分かれる。通常，この下降流の下方への侵入深さ
は，鋳造速度に依存するが，３〜１０ｍ程もあり，濃度
の異なった溶鋼が浸漬ノズルより流入した場合，合金成
分の混合領域は下降流の侵入深さが深いほど長くなり，
この領域の鋳片部分が目的の鋼製品に使えなくなるた
め，歩留まりがきわめて悪くなる。

【００１４】溶鋼混合低減板３を使用すると，鋳型内の
下降流は凝固シェルと溶鋼混合低減板の間を通過するこ
とによって減速・整流化され，下降流の侵入深さを低減
することができるため，合金成分の混合領域を低減でき
る。この時，溶鋼混合低減板と凝固シェルの間を通過す
る溶鋼に磁石５を使って直流磁界を水平方向へ印加する
と，溶鋼の流れる方向と逆の方向へ電磁力が作用し，溶
鋼の流速はさらに低減する。

【００１５】この溶鋼混合低減板は，浸漬ノズル下端に
固定して設置し，吐出流による脱落や破損の無いこと，
溶鋼混合低減板の表面における凝固物の形成により溶鋼
混合低減板と凝固シェルの間の溶鋼の通路の閉塞がない
ことが肝要であり，これらの条件に合致した板なら使用
することができ，工業的には，耐火物製の板を用いるの
が便利である。

【００１６】１つの取鍋の溶鋼を所望の量だけ鋳造した
後，所望の鋳造期間に，タンディシュ１１のストッパー
１２の軸芯を通して浸漬ノズル２の溶鋼中へ，または鋳
型１内の溶鋼４の中へ直接，１つまたは複数の元素を含
んだ鉄ワイヤを添加すると，鉄ワイヤは浸漬ノズル内部
または鋳型内の溶鋼中で溶解し，鉄ワイヤ内の添加元素
が溶鋼に溶解・混合し，溶鋼の成分が変わる。

【００１７】溶鋼混合低減板が無いと，成分の変わった
溶鋼は鋳型内において，鉄ワイヤを添加する前の元の溶
鋼と容易に混合するため，凝固後の鋳片内に合金成分の
混合領域ができてしまう。一方，溶鋼混合低減板がある
と，鋳型内の下降流は凝固シェルと溶鋼混合低減板の間
を通過することによって減速・整流化され，下降流の侵
入深さを大幅に低減することができるため，合金成分の
混合領域を低減できる。

【００１８】溶鋼混合低減板を使用せず，直流磁界のみ
を溶鋼に印加しても，溶鋼の下降流の流速を低減し，溶
鋼の下方への侵入深さを低減するのに効果はある。しか
し，磁石（Ｎ極，Ｓ極）に近い場所ほど，直流磁界の強
さは強く，溶鋼流動を抑制する電磁力が大きい。このた
め，溶鋼混合低減板の使用により，磁石により近い溶鋼
混合低減板と凝固シェルの間の空間を溶鋼が流れるよう
にすると，溶鋼にはより強い電磁力が作用し，溶鋼の流
速がより低減し，侵入深さがより小さくなり，合金成分
の混合領域がさらに低減する。

【００１９】本発明によれば，鋳片の引き抜きを停止す
ることなく，鉄ワイヤ添加により溶鋼成分を任意の鋳造
時期に変更でき，溶鋼混合低減板と直流磁界の作用によ
り下降流の侵入深さが大幅に低減するため，合金成分変
更後の溶鋼は，鋳型内の溶鋼混合低減板よりも下部の領
域に存在していた元の溶鋼との混合が極めて少なくな
り，鋳片長手方向における合金成分の混合領域の長さが
短くなる。また，鋳片の引き抜き速度を低減することな
く鋳造を行えるため，生産性の低下を回避できる。

【００２０】また，本発明によれば，鉄ワイヤ中の合金
添加元素の量，ワイヤの供給速度，添加するワイヤの本
数，ワイヤ添加の期間などを変化させることにより，１
つの取鍋内の溶鋼から３種以上の小ロット鋳片も連続鋳
造することも可能である。

【００２１】

【実施例】主成分が０．７ｍａｓｓ％Ｃの炭素鋼の溶鋼
（取鍋内溶鋼重量：約２４０ｔ）を使って，厚さ３００
ｍｍ，幅５００ｍｍのブルーム鋳片について，小ロット
鋳片の連続鋳造試験をした。通常の振動式銅鋳型の連続
鋳造で，モールドフラックスを用い，溶鋼を取鍋からタ
ンディシュを経て，浸漬ノズルを使って鋳型内へ注湯し
た。鋳造条件としては，定常部での鋳造速度は１．０ｍ
／ｍｉｎとし，タンディシュ内の溶鋼過熱度は約１０〜
３０℃の範囲で，鋳型部以降の鋳片の２次冷却には水ス
プレーを採用した。

【００２２】溶鋼混合低減板は，縦２００ｍｍ，横４０
０ｍｍ，厚さ５０ｍｍのアルミナグラファイト製で，図
２に示すように浸漬ノズルの下端に固定し，溶鋼メニス
カスから約３００ｍｍ下方の位置に浸漬するように設置
した。実験では，溶鋼混合低減板の使用有り・無し，直
流磁界の印加有り・無しを組み合わせた場合の実験を行
った。

【００２３】直流磁界の印加には電磁石を用い，図１に
示すように鋳型に組み込み，磁石の寸法は，鋳片幅方向
の長さが８００ｍｍ，鋳片長手方向の長さが２００ｍｍ
とし，磁極の中心位置が溶鋼湯面から３００ｍｍの位置
になるように設置した。なお，磁極間の中央位置におけ
る磁場強度が０．５テスラの条件で実験を実施した。

【００２４】鉄ワイヤ添加による溶鋼成分の変更につい
ては，取鍋の溶鋼（約２４０ｔ）を約２００ｔだけ鋳造
した後，鋳造速度を減速することなく，ＴｉとＭｎを含
有させた鉄ワイヤを，ストッパーの軸芯から浸漬ノズル
内へ添加する方法，および鋳型内の溶鋼中へ添加する方
法を試験した。

【００２５】なお，取鍋内の溶鋼中のＴｉ濃度はほぼゼ
ロ，Ｍｎ濃度は約０．５ｍａｓｓ％であり，ワイヤ添加
により溶鋼中のＴｉ濃度が約０．１ｍａｓｓ％，Ｍｎ濃
度が約０．８ｍａｓｓ％に増加するように鉄ワイヤ中の
ＴｉとＭｎの濃度，およびワイヤ供給速度を調整した。
また溶鋼混合低減板を使用する場合と使用しない場合の
両方を実験した。なお，電磁石は，鉄ワイヤの添加とほ
ぼ同時に使用を開始した．これらの試験では，同じ取鍋
の溶鋼２４０ｔから，元の溶鋼成分の鋳片２００ｔと約
０．１ｍａｓｓ％Ｔｉ，０．８ｍａｓｓ％Ｍｎに変更し
た溶鋼の小ロット鋳片40ｔを連続鋳造できる。

【００２６】鋳造後，鋳造方向の多数の鋳片部位で，鋳
片厚さ方向の３箇所（鋳片表層から５mmの位置，１／４
厚さ部，および鋳片中心部）から成分分析用のサンプル
を切り出し，ＴｉとＭｎの濃度の変化を測定した。ワイ
ヤ添加による合金成分の混合領域の鋳片長手方向長さに
及ぼす溶鋼混合低減板の効果について，鋳片厚さ方向の
３箇所における添加元素（Ｍｎ）の平均値が０．５３か
ら０．７７ｍａｓｓ％の範囲にある鋳片部位の長さを合
金成分の混合領域の長さと定義し，この長さを検討し
た。

【００２７】実験の結果，鋳片の縦断面を調査した結
果，ワイヤをストッパー軸芯から浸漬ノズル内へ添加す
る方法と，直接鋳型内へ添加する方法の差異に関して，
両添加方法による合金成分の混合状況の差異は少なく，
両方法とも元素添加に有効であることが分かった。両添
加方法で，直流磁界の印加がなくかつ溶鋼混合低減板を
使用しなかった場合には，鋳型内での溶鋼混合により，
鋳片長手方向にＭｎの成分混合領域が約７．５ｍの長さ
にわたって生じていた。

【００２８】直流磁界の印加が無く，溶鋼混合低減板を
設置した場合，Ｍｎの成分混合領域の長さは，ストッパ
ー軸芯からのワイヤ添加の場合と直接鋳型内へワイヤ添
加した場合の両者で大差なく，約４．５から５．０ｍの
範囲であり，溶鋼混合低減板が小ロット鋳片の合金成分
の混合領域の低減に効果があることが分った。

【００２９】さらに，直流磁界を印可し，溶鋼混合低減
板を使用した場合，Ｍｎの成分混合領域の長さは，スト
ッパー軸芯からのワイヤ添加の場合と直接鋳型内へワイ
ヤ添加した場合の両者で大差なく，約３．８から４．３
ｍの範囲であり，小ロット鋳片の合金成分の混合領域の
低減に大幅に効果があることが分った。本発明を使う
と，合金成分の混合領域が存在するために鉄屑にしなけ
ればならない不良鋳片部位の長さが大幅に低減でき，小
ロット鋳片の歩留まりが向上することが明らかになっ
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明を実施すれば，小ロット鋳片の継
目部における合金成分混合を低減できまた，生産速度を
低下することなく，健全部の多い小ロット鋳片の連続鋳
造が可能となり，鋳片の歩留まりを向上することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は，浸漬ノズル，鋳型，溶鋼混合防止板，磁石
の関係を示す平面図。

【図２】は，図１のＡーＡの位置の断面図であり，小ロ
ット鋳片の連続鋳造の模式図を示す。

【符号の説明】

１：鋳型，２：浸漬ノズル，３：溶鋼混合低減板，４：
溶鋼，５：磁石，６：湯面，７：凝固シェル，８：鋳片
の移動方向，９：溶鋼の流動方向，１０：吐出孔，１
１：タンディシュ，１２：ストッパー，１３，１３ａ：
合金元素添加ワイヤ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造において取鍋内の溶鋼をタンディ
   シュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製造する際，鋳型内
   の上部の溶鋼と下部の溶鋼の混合を低減する溶鋼混合低
   減板を浸漬ノズル下端に設置し，かつ鋳型内の溶鋼に水
   平方向に直流磁界を印加し，所望の鋳造期間に，タンデ
   ィシュのストッパー軸芯を通して浸漬ノズルの溶鋼中へ
   １つまたは複数の合金元素を含んだ鉄ワイヤを添加する
   ことにより，同じ取鍋内の溶鋼から異なった成分の小ロ
   ット鋳片を製造するとともに，鋳片内の合金成分の混合
   領域の長さを低減することを特徴とする連続鋳造方法。
2. 【請求項２】連続鋳造において取鍋内の溶鋼をタンディ
   シュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製造する際，鋳型内
   の上部の溶鋼と下部の溶鋼の混合を低減する溶鋼混合低
   減板を浸漬ノズル下端に設置し，かつ鋳型内の溶鋼に水
   平方向に直流磁界を印加し，所望の鋳造期間に，鋳型内
   の溶鋼中へ１つまたは複数の合金元素を含んだ鉄ワイヤ
   を添加することにより，同じ取鍋内の溶鋼から異なった
   成分の小ロット鋳片を製造するとともに，鋳片内の合金
   成分の混合領域の長さを低減することを特徴とする連続
   鋳造方法。