JPH115144A

JPH115144A - ビームブランクの連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH115144A
Application number: JP15976697A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Komatsu; 喜美小松; Norichika Aramaki; 則親荒牧
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ビームブランク鋳片を、１ストランド１本の
半浸漬ノズルで、オープン鋳造によりフランジ先端部の
酸化物系介在物起因の表層部欠陥を改善し、且つ従来の
オープン鋳造鋳片の他の品質特性水準を維持しつつ連続
鋳造する方法。【解決手段】一方のフランジの中央部に一本の半浸漬
ノズルを設け、溶鋼吐出孔をその下部周面に３個、底面
に１個設け、下部周面に設けられた吐出孔の内２個の第
１及び第２吐出孔は、一方のフランジ両端の各先端部外
側コーナー部方向に向け、残り１個の第３吐出孔は残る
他方のフランジの中央部に向けて設け、そして上記底面
に設けられた１個の第４吐出孔は鉛直下方に向けて設
け、しかも第１〜第３吐出孔の向きは、水平に対し上側
への３０度から下側への６０度までの範囲内とし、こう
した装置でsol.Ａｌがｔｒ．の溶鋼を連続鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｈ形鋼向け素材
のビームブランクを、ビームブランク用モールドに溶鋼
をオープン鋳造により連続鋳造して製造する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｈ形鋼向け素材としてのビームブ
ランク鋳片は、主として、所謂オープン鋳造により製造
されている。オープン鋳造とは、通常、タンディッシュ
からモールドへ溶鋼を注入するとき、タンディッシュ−
モールド間に浸漬ノズルを設け、流下溶鋼が大気雰囲気
から密閉された状態（クローズ）で行なう鋳造（以下、
「密閉鋳造」という）に対して、モールドに半浸漬ノズ
ルを設け、流下溶鋼が大気雰囲気に開放された状態で行
なう鋳造をいう。その間を密閉せず開放された状態（オ
ープン）で行なう方式をいう。また、オープン鋳造では
通常、コスト低減のため、タンディッシュストッパーを
設けない。従って、オープン鋳造では、注入時に溶鋼流
が大気雰囲気によって酸化され、溶鋼中に酸化物系介在
物が増加する。また、モールドへの鋳湯速度のコントロ
ールが困難なため、モールド内湯面変動が大きい。こう
して、鋳片表面のノロ噛み等介在物性欠陥やコーナー割
れ等が発生し易い。この点からは、オープン鋳造よりも
密閉鋳造の方が有利である。しかしながら、Ｈ形鋼製品
を量産する場合、その用途等に応じて指定された所定の
規格や仕様を十分に満たし且つこれを保証し得る範囲内
において、できるだけ安価に製品を供給することが要請
される。従って、上記観点によれば、コストと手間のか
かる密閉鋳造よりもオープン鋳造によるべきものが多
い。

【０００３】図４に、オープン鋳造時の要部の概略縦断
面図を示し、図５に、ビームブランク用モールドの内面
横断面概略形状と各部位の名称を図示する。先ず、ビー
ムブランク鋳片のオープン鋳造は、図４に示すように、
タンディッシュ１の底部に設けられた注湯ノズル２を通
して、モールド３に固定された半浸漬ノズル（セミイマ
ージョンノズル）４に、タンディッシュ内溶鋼５を流入
させ、ビームブランク鋳片を鋳造する方式である。ビー
ムブランク用のモールド３の内面は図５に示すように複
雑な形状をしており、ウェブ部７の両サイドの各フラン
ジ部８ａ、８ｂの先端９ａ〜９ｄ付近は他の部位に比べ
て抜熱速度が大きく不均一であり冷却速度も速い。従っ
て、凝固殻１０の成長はフランジ部先端部では他の部位
よりも不均一で速い。

【０００４】一方、オープン鋳造においては、上述した
ように、溶鋼流５’をタンディッシュ１から半浸漬ノズ
ル４に注入するので、上記溶鋼流５’は注湯ノズル２か
ら半浸漬ノズル４に落下する過程で大気に触れ、溶鋼が
酸化され易い。生成した酸化物系介在物（以下、介在
物）は、溶鋼流とともにモールド３内に侵入する。モー
ルド３内に侵入した介在物は、次いでモールド３内の溶
鋼流動に乗って運動するとともに浮力により浮上する。
ここで、介在物が溶鋼５”中を浮上してモールド３内溶
鋼５”の上表面に形成させた溶融パウダー１１内へ浮上
分離・除去されれば問題は発生しない。しかし、介在物
の溶融パウダー１１への浮上分離・除去程度は、モール
ド３内溶鋼５”のマクロ的流動状態、鋳片６の固液界面
１２における溶鋼５”のミクロ的流動状態、及び凝固殻
１０の発達形状に依存する。ビームブランク鋳片の連続
鋳造において、特にフランジ部先端９ａ〜９ｄ部に付着
・集積し易い。その理由は、上述したようにこの部位は
冷却速度が速いことに加え、従来の半浸漬ノズルでは通
常、溶鋼の吐出孔を下方に向けて１個だけ設けているた
めに、フランジ部先端部における鋳片凝固殻の凝固前面
での溶鋼の流動が弱すぎることによる。

【０００５】特開昭６２−１３７１５４号公報には、浸
漬ノズルの配置と浸漬ノズルからの溶鋼の吐出孔の向き
とを次の通りに設定し、介在物がビームブランク鋳片の
内部や表層部に捕捉されるのを防止するための方法が開
示されている。図６に、上記方法におけるモールド横断
面上の浸漬ノズルの取付け位置を示し、図７に、浸漬ノ
ズルの概略縦断面図（ａ）及び吐出孔部の概略横断面図
（ｂ）を示す。図６及び７に示すように、浸漬ノズル１
３ａ、１３ｂをモールド１個当たりに２本設け、ビーム
ブランクの横断面の各フランジ８ａ、８ｂとウェブ７と
の接合部中央位置のモールド内にそれぞれ配置する。そ
して、各浸漬ノズルには溶鋼の吐出孔を２孔ずつ設け、
各浸漬ノズルが配置された側のそれぞれのフランジの両
先端部９ａ、９ｂ及び９ｃ、９ｄの方向に吐出孔を向け
る（各吐出方向９ａ’と９ｂ’との挟角及び９ｃ’と９
ｄ’との挟角をαで表わす）。図７（ａ）に示すように
浸漬ノズル１３の下部周面に２個の吐出孔１４、１５を
水平方向に対して上側へ３０度（＋）から下側へ６０度
（−）の範囲内（θ＝＋３０〜−６０度）に向けて設け
る。図７（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。ここで、２個の吐出孔１４、１５の向きに挟まれた
角がαになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭６２−
１３７１５４号公報に開示された方法は、ビームブラン
クの連続鋳造に際し、浸漬ノズルを用いて行なう密閉鋳
造の場合であるが、このようなノズル配置と溶鋼吐出孔
を備えた半浸漬ノズルを用いるビームブランクのオープ
ン鋳造に適用するならば、フランジ先端部のように凝固
の進行が速く不均一で、介在物が捕捉され易い領域まで
浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流動が到達するので、
この部位の凝固を遅延させるとともに、溶鋼流動のエネ
ルギーによってこの領域の凝固界面の洗浄効果を発揮す
る。従って、この部分には介在物が捕捉されがたいとい
う点で優れている。しかしながら、上記方法では、浸漬
ノズルを２本使用するので、鋳造速度制御をするのが困
難である。また、浸漬ノズルの配設本数は、少ない方が
手間及び材料コストがかからないから、量産鋼種のビー
ムブランクを鋳造する場合には望ましい。

【０００７】そこで、本発明者等は、ビームブランク鋳
片を、モールド１個当たりに（１ストランドにつき）１
本の半浸漬ノズルを使用するだけで、しかもオープン鋳
造により、フランジ先端部の介在物に起因する表層部欠
陥を改善し、且つ従来のオープン鋳造によるフランジ先
端部のノロ噛みや割れ等の表面欠陥を改善することに取
り組んだ。

【０００８】この発明の目的は、上記課題を解決するこ
とにより量産型鋼種によるＨ形鋼用ビームブランクの表
面欠陥を改善するとともに、生産性よく、安価に連続鋳
造する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、ビームブランクの連続鋳造方法を開発すべく
鋭意研究を重ねた。本発明者等は水モデル実験による研
究結果及び実機試験結果より、溶鋼吐出孔の個数及び吐
出孔からの溶鋼噴流方向、並びに半浸漬ノズルのモール
ド内配設位置を適切にすれば、所期の目的を達成するこ
とができることを知見した。

【００１０】この発明は、上述した知見に基づきなされ
たものであり、この発明のビームブランクの連続鋳造方
法は、オープン鋳造方式で連続鋳造する方法において、
ビームブランク鋳造用モールドの横断面の、一方のフラ
ンジの中央部に、鉛直に一本の溶鋼注入用ノズルを設け
る。このノズルの方式は所謂半浸漬ノズルとする。即
ち、ノズルの上端をモールドの上端とそのモールドの上
方に支持されたタンディッシュの底面との間に位置さ
せ、ノズルの下端はモールド内溶鋼に浸漬されるように
位置させる。そして、当該ノズルの下部周面には溶鋼の
吐出孔を３個、前記ノズルの底面には溶鋼の吐出孔を１
個設け、下部周面に設けられた３個の吐出孔の内２個で
ある第１及び第２吐出孔は、前記一方のフランジの両端
の各先端部外側コーナー部方向にそれぞれ向け、残り１
個の吐出孔である第３吐出孔は残る他方のフランジの長
さ中央部の方向に向けて設け、そして、前記底面に設け
られた１個の吐出孔である第４吐出孔は鉛直下方に向け
て設ける。更に、第１〜第３吐出孔の向きは、水平方向
に対して上側への３０度から下側への６０度までの範囲
内となるように成形したノズルを用いる。

【００１１】この通り準備されたタンディッシュ、半浸
漬ノズル及びモールド等からなる装置を用いて、sol.Ａ
ｌ含有率が痕跡（ｔｒ．）の溶鋼をタンディッシュから
モールドに連続鋳造することに特徴を有するものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明者等は、水モデル実験によ
り、下記条件が満たされる鋳造条件を把握した。即ち、
ビームブランクのフランジ先端部のモールド内面に対す
る流入溶鋼の流動挙動が、固液界面を所定範囲内の流速
で流れることにより、固液界面の洗浄効果を発揮し得る
ときのノズル設置位置、吐出孔の個数、吐出孔からの溶
鋼噴流方向及び角度を把握した。

【００１３】以下、この発明を、図面を参照しながら説
明する。図１に、この発明の方法を実施する際に使用す
る装置例の概略縦断面図を示し、図２に上記装置のモー
ルドの横断面形状に対する半浸漬ノズルの配設位置を示
す。１はタンディッシュ、２は注湯ノズル、３はモール
ドそして４は半浸漬ノズルである。タンディッシュ１内
には溶鋼５が表面を保温剤で覆われて収容されている。
上記溶鋼５は注湯ノズル２から流出し、流出した溶鋼流
５’は半浸漬ノズル４に流入し、その４個の各吐出孔
（図示せず）からモールド３に鋳造される。図２は図１
のＡ−Ａ線断面図であり、１本の半浸漬ノズル４が一方
のフランジ部８ｂの中央部に配設されている。半浸漬ノ
ズル４から流出する溶鋼噴流は、上記一方のフランジの
両端の各先端部９ｃ、９ｄの外側コーナー部９ｅ、９ｆ
の方向に向けて吐出される第１及び第２吐出流１７及び
１８と、残る他方のフランジ８ａの長さ中央部に向けて
吐出される第３吐出流１９と、鉛直下方に向けて吐出さ
れる第４吐出流２０との４つからなる。そして上記溶鋼
噴流の高さ方向吐出角度は、第１〜第３吐出流について
は水平方向に対して上側へ３０度から下側へ６０度まで
の範囲内である。

【００１４】また、半浸漬ノズル４の第１〜第３吐出孔
の高さ方向角度に関し、水平方向に対して上側へ３０度
よりも大きくすると、モールド３内溶鋼メニスカス２３
を荒れさせる原因となり、鋳片表面性状に対する弊害が
大きい。一方、その向きが水平方向に対して下側へ６０
度より大きくすると、メニスカス２３近傍への溶鋼の循
環の活性化ができず、不均一な凝固殻が形成されたり、
モールド溶融パウダーがメニスカス２３近傍の凝固殻に
捕捉されたりする悪影響が発生する。

【００１５】溶鋼の吐出方向を上述した通りにし、望ま
しくは更に吐出孔の面積比に関し、次のようにする。即
ち、第１、第２、第３及び第４吐出流がそれぞれ流出す
る第１、第２、第３及び第４吐出孔の各面積比は、１：
１：１〜３：０．５〜３にする。第３吐出孔の面積比が
３を超えると、対向するフランジ面への溶鋼供給が多く
なり過ぎて不均衡を生じ、第４吐出孔の面積比が３を超
えると、鉛直下方向のみに溶鋼が供給されてしまい、両
フランジ部へ溶鋼が均一に供給されなくなる。一方、第
３吐出孔及び第４吐出孔の面積比がそれぞれ１及び０．
５未満であると、第３吐出孔及び第４吐出孔自身の溶鋼
吐出全量が少な過ぎ、吐出量の均一化ができない。

【００１６】上述した通りに半浸漬ノズルを配設する
と、両側のフランジ部８ａ、８ｂに対しても溶鋼流の激
しい衝突はなく、また、第１から第３吐出流の高さ方向
角度に依存したモールド内壁面各部位の上昇又は下降流
れにより凝固殻２１の凝固界面２１ａのノロ及び介在物
洗浄効果が現われる。また、凝固殻の発達が不安定なフ
ィレット部２２への溶鋼噴流の衝突がないので、凝固殻
の再溶解によるトラブルが発生しない。

【００１７】なお、半浸漬ノズル４の横断面形状及び寸
法については、半浸漬ノズルの配設位置が上記位置であ
るから、横断面形状は内面形状及び外面形状共に円乃至
楕円であればよく、寸法は鋳片の目標鋳造速度範囲を満
たすように算出された溶鋼の注入速度を確保するように
設計すればよい。

【００１８】ビームブランク鋳片をオープン鋳造する場
合、溶鋼の化学成分中にsol.Ａｌが含まれているとＡｌ
₂Ｏ₃介在物によりノズル閉塞が発生し、連続鋳造作業
ができなくなる。従って、この発明の連続鋳造方法は、
溶鋼中sol.Ａｌ含有率が痕跡（ｔｒ．）の場合にのみ適
用される。

【００１９】

【実施例】次に、この発明の方法を、実施例によって更
に詳細に説明する。表１に示す化学成分組成の溶鋼を、
図１及び図２を用いて説明した通りの、この発明の範囲
内の半浸漬ノズル、タンディッシュ及びビームブランク
用モールドを用いてオープン鋳造により連続鋳造した。
主な鋳造条件は、タンディッシュ内溶鋼温度：１５３０
〜１５５０℃、鋳造速度：０．９〜１．０ｍ／ｍｉｎで
あり、モールドとして幅（Ｗ）：４８０ｍｍ、奥行き
（Ｔ）：４００ｍｍのものを使用した（Ｗ、Ｔは図２を
参照）。半浸漬ノズルは、モールド１個に対して１本の
みを、モールド横断面のフランジ中央部に取り付け、溶
鋼の吐出孔を下向き１個を含めて計４個設けた。また、
使用した半浸漬ノズルの形状寸法を、表２に示す。な
お、第１及び第２吐出孔の上端からモールド内溶鋼面ま
での距離は、１００〜１４０ｍｍでる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】図３に、使用した半浸漬ノズル４の概略縦
断面図（ａ）及び同図（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図（ｂ）
を示す。この半浸漬ノズル４は、例えば実施例１で説明
すると、上部にスロート２４を設け、下部周面に第１吐
出孔２５及び第２吐出孔２６を水平方向に対し下側へθ
＝５度の角度で、且つ第１吐出孔および第２吐出孔の方
向はフランジ先端コーナー部９ｅ、９ｆ（図２参照）の
方向に向けて設け、第３吐出孔２７を水平方向に対し下
側へ５度の角度で設け、そして底面に第４吐出孔２８を
鉛直下方に向けて設けている。

【００２３】上記の本発明方法（実施例）により合計３
０ヒートのビームブランクを鋳造した。試験は、半浸漬
ノズルの吐出孔の向きを変化させて行なった（実施例１
〜３）。鋳造されたビームブランク鋳片の表面をスカー
フィングし、スカーフィングされた面を目視により、フ
ランジ先端コーナー部のノロ噛み及びコーナー割れ、並
びにウェブ面の縦割れの発生状況を観察した。

【００２４】一方、本発明の範囲外のビームブランクの
連続鋳造方法（比較例）で合計３０ヒートのビームブラ
ンクを鋳造した。試験は、半浸漬ノズルの吐出孔の向き
のみを実施例と異なる条件下で、これを変化させたもの
（比較例１及び２）、及び、鉛直下向きの第４吐出孔の
みが設けられた半浸漬ノズルを、２個のフランジの各中
央部に設けたもの（比較例３）について行なった。表２
に、使用した半浸漬ノズルの形状寸法を、表２に示し
た。鋳造されたビームブランクを実施例と同じ方法で観
察した。

【００２５】上記実施例及び比較例の試験結果を、表３
に示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３の結果より明らかなように、比較例に
おいてはビームブランク鋳片にノロ噛み及び割れが発生
したが、実施例においてはそれらは著しく改善され良好
な結果が得られた。また、鋳造作業も安定して行なわれ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
sol.Ａｌ含有率が痕跡（ｔｒ．）の溶鋼を、オープン鋳
造方式の連続鋳造により、ノロ噛み及び割れの発生が著
しく改善され、表面性状及び内質に優れたビームブラン
ク鋳片に鋳造することができる。こうして、量産型で高
品質のＨ形鋼を製造することができる素材としてのビー
ムブランクの連続鋳造方法を提供することができ、工業
上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施するのに使用する装置例
の概略縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】この発明の実施例で使用した浸漬ノズルの概略
縦断面図（ａ）、及びそのＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】従来行なわれているビームブランクのオープン
鋳造による連続鋳造で用いられる装置要部の概略縦断面
図である。

【図５】ビームブランク用モールドの横断面の内面概略
形状と各部位の名称である。

【図６】先行技術におけるモールド横断面上の浸漬ノズ
ルの取付け位置を示す図である。

【図７】先行技術における浸漬ノズルの概略縦断面図
（ａ）、及び吐出孔部の概略横断面図を示す、（ａ）の
Ｃ−Ｃ線断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１タンディッシュ２注湯ノズル３モールド４半浸漬ノズル（セミイマージョンノズル）５溶鋼（タンディッシュ内）５’溶鋼流５”溶鋼（モールド内）６鋳片７ウェブ部８ａ、８ｂフランジ部９ａ〜９ｄフランジ先端部９ｅ、９ｆコーナー部９ａ’〜９ｄ’ 吐出方向１０凝固殻１０ａ凝固界面１１溶融パウダー１２固液界面１３、１３ａ、１３ｂ浸漬ノズル１４、１５吐出孔１６保温剤１７第１吐出流１８第２吐出流１９第３吐出流２０第４吐出流２１凝固殻２１ａ凝固界面２２フィレット部２３メニスカス２４スロート２５第１吐出孔２６第２吐出孔２７第３吐出孔２８第４吐出孔Ｗ幅Ｔ奥行き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビームブランクをオープン鋳造方式で連
続鋳造する方法において、前記ビームブランク鋳造用モ
ールドの横断面の、一方のフランジの中央部に、鉛直に
一本の溶鋼注入用ノズルを設け、前記ノズルの上端を、前記モールドの上端と前記モール
ドの上方に支持されたタンディッシュの底面との間に位
置させ、前記ノズルの下端を、前記モールド内溶鋼に浸
漬されるように位置させ、前記ノズルの下部周面に溶鋼の吐出孔を３個、前記ノズ
ルの底面に溶鋼の吐出孔を１個設け、前記ノズルの下部
周面に設けられた３個の吐出孔の内２個の第１及び第２
吐出孔は、前記一方のフランジの両端の各先端部外側コ
ーナー部方向にそれぞれ向け、前記３個の吐出孔の残り
１個の第３吐出孔は他方のフランジの長さ中央部の方向
に向けて設け、そして、前記ノズルの底面に設けられた
１個の第４吐出孔は鉛直下方に向けて設け、しかも、前記第１〜第３吐出孔の向きは、水平方向に対して上側
への３０度から下側への６０度までの範囲内とし、そして、上記の通り準備された装置を用いて前記タンデ
ィッシュ内のsol.Ａｌ含有率が痕跡（ｔｒ．）の溶鋼を
連続鋳造することを特徴とする、ビームブランクの連続
鋳造方法。