JPH1015648A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内の溶鋼の流動を安定化させ、鋳片品質
の向上を実現することができる鋼の連続鋳造方法を提供
する。 【解決手段】 幅０．８ｍ以上の矩形断面のキャビティ
をもつ鋳型を使用し、連続鋳造用浸漬ノズルを鋳型幅方
向中心からずらせて配置し、この浸漬ノズルの周面に他
方側の短辺に向くように吐出孔を形成し、この吐出孔を
介して鋳型のキャビティに溶鋼を吐出させる鋼の連続鋳
造方法であって、浸漬ノズルを鋳型の一方側の短辺内壁
から３００mmまでの領域に配置し、かつ、電磁コイル
を、鋳造方向での電磁コイルの中心が前記吐出孔の高さ
レベルから、吐出孔中心線と他方側の短辺内壁との交点
の高さレベルまでの領域に位置するように鋳型長辺側に
配置し、この電磁コイルに通電して鋳型幅方向に磁界が
移動する移動磁場を形成し、この磁場により誘起される
電磁力を溶鋼吐出流に作用させることにより吐出流を制
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内の溶鋼流動
を適正化することにより、鋳片の表面および内部の品質
向上を図る鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスラブの連続鋳造方法において
は、鍋から受けた溶鋼を一時的に収容するタンディッシ
ュから、連続鋳造鋳型に溶鋼が注湯される。その際、注
湯には、図４に示すように、通常、鋳型内の溶鋼５中に
下端部が浸漬された耐火物製のノズル１が用いられてい
る。この浸漬ノズル１は、左右対称に鋳型短辺側の内壁
に向かって開口する２個もしくはそれ以上の溶鋼吐出孔
３をもつものであり、鋳型２のほぼ中央に設置されてい
る。

【０００３】浸漬ノズル１をこのような箇所に配置する
理由は、溶鋼吐出流が、鋳片内部深くまで侵入すること
を防止するとともに、溶鋼が左右にほぼ均等に流れて、
鋳片の品質にかたよりを生じないようにするためであ
る。

【０００４】しかしながら、浸漬ノズル１内における溶
鋼の流れは、注湯量を増減するためのスライディングゲ
ートの絞り方や、ノズル内壁へのアルミナの付着、さら
には、アルミナ付着防止のために吹き込んでいるアルゴ
ンガスなどの影響を受けて様々に変動する。これにより
吐出孔３から吐出される溶鋼の量や速度は、左右の吐出
孔３で必ずしも等しくない。このように左右吐出流のア
ンバランスが生じると、鋳型内溶鋼流動の左右での不均
一（偏流）を引き起こし、溶鋼メニスカス部（鋳型内の
溶鋼湯面）に縦渦流が生成され、湯面上のモールドパウ
ダー６を溶鋼中に巻き込むことがある。

【０００５】また、その構成上、浸漬ノズル１は鋳型の
中心に正確に設置される必要がある。ノズル１が鋳型２
の中心からずれていると、仮に左右の吐出孔３からの溶
鋼吐出量が等しくても、鋳型内の溶鋼、とくにパウダー
巻き込みに重要なメニスカス部での溶鋼表面流速が、左
右で異なってしまい、渦流の発生等をひきおこし、モー
ルドパウダー６を巻き込む原因となる。

【０００６】これらの問題に対処するために、これまで
に浸漬ノズルを鋳型の短辺寄りに設置し、鋳型内の広く
あいた領域に向かって、溶鋼を注湯する方法が特開平３
−１３８０５３号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法においては、鋳型内溶鋼流動の不安定性を完全
に防止することは難しく、製造されるすべての鋳片の品
質を十分に満足できるレベルにまで改善することはでき
ない。

【０００８】すなわち、ノズルを短辺寄りに配置し、鋳
型内の広くあいた領域に向かって溶鋼を注湯する方法で
は、図４に示すように鋳型幅方向中心に設けたノズルか
ら鋳型左右に向けて注湯する場合に生じる鋳型左右での
通常の偏流は抑制することができるが、溶鋼流動を適正
な状態に制御維持することは難しい。この理由は、鋳型
幅や鋳造速度などの条件が変わると、それに応じて鋳型
内で溶鋼流動は大幅に変わり、また、同一鋳造条件下で
あってもノズル内壁へのアルミナの付着などによって、
溶鋼の吐出流速や吐出角度は変わるからである。

【０００９】また、従来方法では溶鋼の軌跡自体が左右
非対称であるため、凝固シェルの発達や介在物の分布等
が左右非対称になる。例えば、鋳型内で凝固シェルの発
達に鋳片幅方向での不均一があると、それは２次冷却等
によっても解消せず、最終凝固部の形状にまで影響し、
偏析などの品質面に悪影響を与える。また、鋳片幅方向
で凝固シェルの厚さや温度が異なると、歪みが生じて、
割れなどの欠陥の原因にもなる。

【００１０】さらに、浸漬ノズルを短辺寄りに偏心させ
て設置しても、その位置が鋳型中心に近いと、ノズルの
吐出孔のある側と反対側の領域が広くあきすぎて、その
領域の溶鋼が停滞しがちとなり、溶鋼温度の低下および
モールドパウダーの溶融不良などを生じる。また、溶鋼
湯面の流れがほぼ完全な一方向流になり、ノズルの下流
側近傍には、パウダー巻き込みの原因となる縦渦が発生
しやすくなる。とくに、流速が大きい場合には、この現
象は顕著である。

【００１１】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たものであり、鋳型内溶鋼流動の制御を安定化させると
ともに、鋳片品質の向上を実現することができる鋼の連
続鋳造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋼の連続鋳
造方法は、幅０．８ｍ以上の矩形断面のキャビティをも
つ鋳型を使用し、連続鋳造用浸漬ノズルを鋳型幅方向中
心からずらせて配置し、この浸漬ノズルの周面に他方側
の短辺に向くように吐出孔を形成し、この吐出孔を介し
て鋳型のキャビティに溶鋼を吐出させる鋼の連続鋳造方
法であって、浸漬ノズルを鋳型の一方側の短辺内壁から
３００mmまでの領域に配置し、かつ、電磁コイルを、鋳
造方向での電磁コイルの中心が前記吐出孔の高さレベル
から、吐出孔中心線と他方側の短辺内壁との交点の高さ
レベルまでの領域に位置するように鋳型長辺側に配置
し、この電磁コイルに通電して鋳型幅方向に磁界が移動
する移動磁場を形成し、この磁場により誘起される電磁
力を溶鋼吐出流に作用させることにより吐出流を制動す
ることを特徴とする。

【００１３】このような浸漬ノズル及び電磁コイルの設
置条件下で、キャビティ内の溶鋼流に移動磁場を印加す
ると、浸漬ノズルからの吐出流を必要に応じて減速又は
加速することができ、鋳型内で溶鋼流動を制御すること
ができる。

【００１４】本発明の方法では、図１に示すように、ノ
ズル１に形成する吐出孔３をただ１つのみとし、ノズル
１の設置位置を鋳型２の中心ではなく、鋳型２の左右い
ずれか一方側の短辺から３００mmまでの範囲とし、その
ノズル１から吐出する溶鋼の流動を制御するために鋳型
長辺側に電磁コイルを配置する。

【００１５】なお、ノズル１の設置位置が短辺から３０
０mmよりも中心寄りになると、ノズルと短辺の間の領域
が流動の停滞域になり、電磁力で流動を制御したとして
もメニスカスへの熱供給は不足し、介在物の捕捉等が発
生しやすくなる。

【００１６】ここで、電磁コイルの設置位置について
は、吐出孔から出た溶鋼流を制御するために適した箇所
を選ぶ必要がある。すなわち、図５に示すように、ノズ
ル１からの斜め下向きの吐出流が磁場を横切るような位
置に電磁コイル７を配置すると、最も効果的である。つ
まり、溶鋼吐出流を、吐出流量や鋳型サイズなどの鋳造
条件によらず、最適な流動パターンに制御するために
は、鋳型幅方向に移動する移動磁場を用いることが必要
であり、その場合は電磁コイルの設置箇所を適正な位置
とすることが求められる。このような移動磁場を印加す
ることにより、浸漬ノズルからの吐出流が鋳型長手方向
にさらに勢いづけられ、メニスカス部における溶鋼流動
が改善され、縦渦流の発生が阻止される。

【００１７】発明者らがモデル実験及び数値解析によっ
て検討を重ねた結果、図２に示すように、電磁コイルは
鋳造方向での電磁コイル中心が吐出孔３の高さレベルか
ら、吐出孔中心線と他方側の短辺内壁との交点の高さレ
ベルまでの領域に位置するように鋳型長辺側に配置する
と最も効果的であることが判明した。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の実施例について説明する。

【００１９】（実施例１）鋳型寸法が２２０ｍｍ×１６
００ｍｍの連続鋳造機を用いて、極低低炭素鋼のスラブ
を浸漬ノズル１の設置位置などを変えて試験鋳造した。
鋳造速度は毎分２ｍであり、鋳造したスラブは払い出し
て品質評価に供したほか、一部については試験圧延して
製品相当の品質評価を行なった。タンディッシュを一定
時間間隔で移動させ、浸漬ノズル１をその中心軸が鋳型
２の片側の短辺から２００mm，３００mm，４００mm，５
００mm，６００mm，８００mm（幅方向中心）の位置にな
るように種々変えて鋳造した。なお、吐出孔３は一方側
の短辺に向かうようにノズル１に１つだけ形成した。

【００２０】また、電磁コイル７を鋳造方向の電磁コイ
ル７の中心が浸漬ノズル１の吐出孔３よりも約１５０ｍ
ｍ下方に位置するように設置し、吐出された溶鋼流に対
して移動磁場を印加できるようにした。

【００２１】このようにして製造したスラブの品質を、
鋳造条件ごとにスラブ段階の介在物調査および圧延後の
薄板での品質検査で評価したところ、図６に示すような
結果が得られた。図６は、横軸に浸漬ノズルの短辺から
の距離（mm）をとり、縦軸に鋼中介在物の品質評価指数
をとったグラフ図である。スラブ段階の断面観察および
圧延後の薄鋼板製品での表面品質検査で評価した。図中
にて黒丸は磁場を印加した実施例の結果を示し、白丸は
磁場を印加しない比較例の結果を示す。

【００２２】ここで、鋼中介在物の品質評価指数とは、
スラブ断面の一定領域内にあらわれた介在物の個数及び
大きさの分布を指数関数近似で統計的に処理したものを
数値化してポイント換算によって求めたものである。こ
の指数が小さくなるほど品質が良好であり、逆に指数が
大きくなるほど品質が不良となる。

【００２３】図から明らかなように、移動磁場の印加し
た場合に、浸漬ノズル１を短辺内壁から３００mmまでの
領域に配置すると、鋼中介在物の品質評価指数が１．０
を下回るようになることが判明した。これにより薄鋼板
製品での表面欠陥発生率は、従来方法が１．７％である
のに対して、本実施例の方法では０．９％以下となっ
た。

【００２４】上記実施例の方法では、このようなノズル
の閉塞や損耗によって鋳造の継続が困難になった場合に
は、図３に示すように、それまで使用していたノズル１
の位置とは反対側の短辺寄りに新たなノズル１ａを設置
して、そのノズル１ａを使用して鋳造を継続することが
できる。このように浸漬ノズルの交換を行なうことによ
り、連続鋳造を中断もしくは停止することなく継続して
連続的な連続鋳造（連々鋳）を実施することができる。
この場合に、新たなノズル１ａは、それまでのノズル１
と同一のタンディッシュに設置されたものであってもよ
いし、別のタンディッシュに取り付けられたものであっ
てもよい。

【００２５】また、このように浸漬ノズルの設置位置が
反対側の短辺近傍に移った場合には、移動磁界方式の磁
場を印加している場合には、磁場の移動方向を逆転させ
ることによって、対応することができる。

【００２６】また、従来の方式では、鋳型左右それぞれ
の流動を制御するために、鋳型幅方向に２分割もしくは
それ以上に区分された、複数の電磁コイルを必要とする
ことが多かったが、本発明の方式では、基本的に単一の
電磁コイルで流動制御が可能であり、設備投資の点でも
有利である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、鋳型内溶鋼流動、とく
に湯面における溶鋼流動を安定化することができ、縦渦
流が発生せず、モールドパウダー等を巻き込まなくなる
ので、鋳片品質の向上を実現することができ、極低炭素
アルミキルド鋼などの鋼種においても良好な品質の連続
鋳造スラブを得ることができる。

【００２８】また、従来の方法では、鋳造の進行に伴う
ノズル内壁へのアルミナの付着によって、ノズルが次第
に閉塞し、あるいは、モールドパウダーとの反応等によ
ってノズルが損耗することによって、連続鋳造の継続が
不可能になり、その場合には、連続鋳造を中断もしくは
停止して、ノズルの交換等を実施する必要があったが、
本発明の方法を用いることにより、連続鋳造を長期間に
わたり実施することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る鋼の連続鋳造方法に用
いられる連続鋳造用鋳型の概要を示す模式図。

【図２】本実施形態の方法を用いて鋳型内に溶鋼を連続
鋳造した場合における溶鋼吐出流の軌跡を示す模式図。

【図３】本実施形態の方法において浸漬ノズルを交換し
て連続的に連続鋳造を継続する場合を説明する模式図。

【図４】従来の連続鋳造方法に用いられている鋳型及び
浸漬ノズルの概要を示す模式図。

【図５】鋳型に対する浸漬ノズル及び電磁コイルの設置
位置を示す模式図。

【図６】本発明の効果を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１，１ａ…浸漬ノズル、２…鋳型、３，３ａ…吐出孔、
４…溶鋼湯面（メニスカス）、５…溶鋼、６…モールド
パウダー、７…電磁コイル、８…溶鋼の軌跡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 典子 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅０．８ｍ以上の矩形断面のキャビティ
   をもつ鋳型を使用し、連続鋳造用浸漬ノズルを鋳型幅方
   向中心からずらせて配置し、この浸漬ノズルの周面に他
   方側の短辺に向くように吐出孔を形成し、この吐出孔を
   介して鋳型のキャビティに溶鋼を吐出させる鋼の連続鋳
   造方法であって、浸漬ノズルを鋳型の一方側の短辺内壁
   から３００mmまでの領域に配置し、かつ、電磁コイル
   を、鋳造方向での電磁コイルの中心が前記吐出孔の高さ
   レベルから、吐出孔中心線と他方側の短辺内壁との交点
   の高さレベルまでの領域に位置するように鋳型長辺側に
   配置し、この電磁コイルに通電して鋳型幅方向に磁界が
   移動する移動磁場を形成し、この磁場により誘起される
   電磁力を溶鋼吐出流に作用させることにより吐出流を制
   動することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。