CN110035844B

CN110035844B - 连续铸造法

Info

Publication number: CN110035844B
Application number: CN201680089308.5A
Authority: CN
Inventors: 江原靖弘; 斋藤俊; 森田一成; 森川广
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: EP3513888B1; US20190366423A1; RU2718442C1; JPWO2018051483A1; BR112019003963A2; CN110035844A; EP3513888A1; WO2018051483A1; JP6129435B1; EP3513888A4; ZA201901507B; BR112019003963B1; KR102490142B1; US10751791B2; KR20190064593A

Abstract

[课题]本发明提供可以稳定且显著地降低起因于向凝固壳的异物混入的冷轧钢板中的表面缺陷的连续铸造技术。[解决手段]钢的连续铸造方法，其中，从浸渍喷嘴30的喷出孔31在下述(A)及(B)的条件将钢液喷出至模具内，并且在至少长边方向中央位置的凝固壳厚度成为5～10mm的深度区域的钢液中，进行电磁搅拌(EMS)，使得在两个长边侧产生相互地反方向的长边方向流动。(A)自浸渍喷嘴喷出孔31的喷出延长线52与模具内的金属液面41在点P相交，上述点P的位置满足条件0.15≤M/W≤0.45。(B)满足0≤L－0.17Vi≤350的条件。在此，L的单位为mm，Vi为出口开口部32处的钢液的喷出速度(mm/s)。

Description

连续铸造法

技术领域

本发明涉及利用了电磁搅拌(EMS)的钢的连续铸造方法。

背景技术

作为钢的连续铸造法，广泛采用使用具有2个喷出孔的浸渍喷嘴将钢液浇注于模具(铸型)中的方法。在从浸渍喷嘴喷出的钢液中，不可避免地混入有气泡、非金属粒子等。作为代表性的气泡，可列举氩气气泡。氩在VOD、AOD的精炼工序中被吹入钢液中、作为中间包的密封气体使用、或为了防止喷嘴闭塞而有意地添加于钢液流路内，但在钢液中几乎不溶解，因此，容易以气泡的形式混入模具内。非金属粒子主要是精炼用熔渣、在精炼过程中生成的脱氧生成物、作为浇桶、中间包的构成材料的耐火物、存在于中间包的金属液面上的粉末等的一部分卷入钢液中、从浸渍喷嘴与钢液一起流入模具中的物质。另一方面，在模具内的钢液的金属液面上添加模具粉末。模具粉末通常浮在金属液面上覆盖钢液表面，具有铸片和模具的润滑作用、保温、抗氧化等功能，同时也具有捕捉浮出金属液面的非金属粒子的作用。

流入了模具内的钢液中的气泡、非金属粒子随伴钢液流而在模具内浮游，但尺寸比较大的物质容易浮出于金属液面附近，它们有时被摄入初期所形成的凝固壳(铸片的表层部)中。另外，金属液面上的模具粉末也有时进入初期的凝固壳内。以下，将可被摄入这些凝固壳内的钢液中的气泡、非金属粒子、模具粉末等物质、或已经被摄入凝固壳内的这些物质称为“异物”。向凝固壳内的异物混入成为经过热轧、冷轧的工序而在钢板的表面形成缺陷(瑕疵)的主要原因。

在钢的连续铸造中，作为抑制向凝固壳的异物混入的措施，电磁搅拌(EMS；Electro-Magnetic Stirrer)是有效的，被广泛利用(例如专利文献1等)。经验地确认到：通过利用电磁搅拌使模具内的凝固壳附近的钢液强制地流动，由此异物不易被捕捉于凝固壳内。

另外，认为在模具内的金属液面温度降低时，在金属液面和模具相接的位置，初期的凝固壳受到自金属液面的散热的影响而变得容易经时地以不均匀的厚度形成。该不均匀的初期的凝固壳呈现爪状的断面，并且沿模具表面下降，其成为增大向凝固壳的异物卷入的主要原因。因此，将金属液面的温度维持得较高在抑制向凝固壳内的异物混入方面也是有效的。

专利文献2中记载了将浸渍喷嘴的喷出角度设为水平向上5度至30度的范围(专利文献2段落0013)。在铸造速度如约0.9m/min以下那样小的情况下，从短边向浸渍喷嘴的反转流小(同文献段落0021)，因此，在通常的钢液供给中不能将弯液面附近的钢液温度保持为高温。因此，通过将喷嘴的喷出角度相对于水平方向向上而促进对弯液面的热供给来解决问题(同文献段落0022)。如果钢液从浸渍喷嘴向上喷出，则直接产生朝向弯液面的流动，将没有被铸型冷却的钢液供给至弯液面，弯液面的温度上升(同文献段落0023)。

另外，专利文献2中公开了如下方法：在铸造速度为约0.9～1.3m/min的情况、约1.3m/min以上那样大的情况下，在两侧的长边面进行相同方向的电磁搅拌，使来自短边的反转流加速或减速，由此将弯液面附近的钢液温度保持为高温(同文献段落0025～0029)。教导了该情况下喷出角度可以比较小(同文献段落0029)，实施例中，采用向上5°(同文献表2)。向上5°时，来自浸渍喷嘴的喷出流面向模具的短边面，来自短边的反转流流入金属液面上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-98082号公报

专利文献2:日本特开平10-166120号公报

发明内容

发明所要解决的课题

根据专利文献2的公开，认为通过在连续铸造时使来自浸渍喷嘴的钢液喷出角度向上并进行适当的电磁搅拌，可得到表面清洁性优异、没有表面裂纹的铸片。但是，本发明人进行了大量的熔炼实验，结果得到如下经验：即使在铸片的阶段视为表面性状良好的情况下，也不一定能稳定且显著地减少在加工至冷轧钢板的阶段中显著化的表面缺陷。例如，在使喷出角度向上5°左右且并用电磁搅拌(EMS)的方法中，即使铸造速度大至0.9m/mim以上(即即使喷出流量比较多)，有时也无法充分地减少起因于向凝固壳的异物混入的冷轧钢板中的表面缺陷，不一定实现钢板的品质改善及成品率改善。另外可知，即使将浸渍喷嘴的喷出角度提高至例如水平向上30度左右且并用了电磁搅拌(EMS)，同样地，也不一定能稳定且显著地减少起因于异物混入的冷轧钢板中的表面缺陷。特别是在钢液为不锈钢的情况下，更进一步难以得到充分的改善效果。在不锈钢板的情况下，与普通钢板相比重视美丽的表面外观的用途多，对于表面性状的改善的要求基准通常也高。认为这也成为在仅应用现有的技术时在不锈钢中难以得到充分的改善效果的主要原因之一。

本发明提供一种连续铸造技术，其即使在应用于不锈钢钢液的连续铸造的情况下，也可以稳定且显著地减少起因于向凝固壳的异物混入的冷轧钢板中的表面缺陷。

用于解决课题的手段

已知在钢的连续铸造中，通常防止模具内钢液的金属液面的温度降低对于向凝固壳的异物混入的减少而言是有效的。但是，仅仅如此的话，即使并用电磁搅拌也难以实现上述目的。发明人进行了详细的研究，结果发现：利用从浸渍喷嘴将钢液直接向金属液面喷出的方法，严格地限制从浸渍喷嘴喷出的钢液流中，在到达金属液面之前朝向模具短边面的钢液流，这对于向凝固壳的异物混入的抑制是非常有效的。此时，以从浸渍喷嘴喷出的钢液流到达金属液面之前的时间不变得过长的方式控制喷出条件、且并用电磁搅拌(EMS)是重要的。另外，使从浸渍喷嘴喷出的钢液流尽可能不扩展而直接收敛并朝向金属液面，这对于金属液面温度的确保是有利的。

但是，在商业化生产中实际地进行在钢的连续铸造中使来自浸渍喷嘴的喷出流的方向直接朝向金属液面这样的操作是不容易的。这是因为，要是这样的喷出方法，则金属液面的起伏变得激烈，因此，担心显著地出现凝固壳的形成厚度变得不均匀、或将模具粉末卷入凝固壳的弊端。该情况下，如果降低喷出速度，则抑制金属液面的起伏。但另一方面，喷出速度的降低反而容易导致金属液面温度的降低，另外，成为招致生产率降低的主要原因。本发明人发现了可以防止上述弊端、并且显著地减少向凝固壳的异物混入的方法。

即，为了实现上述目的，公开以下的发明。

[1]通过钢的连续铸造方法来实现，其中，在使用在水平面切断的模具内面的轮廓形状为长方形的模具的钢的连续铸造中，将构成上述长方形的长边的2个模具内壁面称为“长边面”、将构成短边的2个模具内壁面称为“短边面”、将与长边面平行的水平方向称为“长边方向”、将与短边面平行的水平方向称为“短边方向”时，

将具有2个喷出孔的浸渍喷嘴设置于模具内的长边方向及短边方向的中心，从上述各喷出孔分别在下述(A)及(B)的条件下将钢液喷出至模具内，并且在至少长边方向中央位置的凝固壳厚度成为5～10mm的深度区域的钢液中，施加电力进行电磁搅拌(EMS)，使得在两个长边侧产生相互地反方向的长边方向流动，

(A)浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部处的钢液喷出流中心轴的延长线(以下称为“喷出延长线”)与模具内的金属液面在点P相交，以上述点P的位置满足下述(1)式的方式从浸渍喷嘴喷出孔自水平向上喷出钢液，

0.15≤M/W≤0.45…(1)

在此，W为对置的短边的金属液面高度处的距离(mm)，M为从对置的短边间的长边方向中央位置至上述点P的长边方向距离(mm)，

(B)以满足下述(2)式的方式从浸渍喷嘴喷出孔喷出钢液，

0≤L－0.17Vi≤350…(2)

在此，L为从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至上述点P的距离(mm)，Vi为该喷出孔的出口开口部处的钢液的喷出速度(mm/s)。

[2]上述[1]所述的连续铸造法，其中，浸渍喷嘴的2个喷出孔从喷出方向看的出口开口部的面积分别为950～3500mm²。

[3]上述[1]或[2]所述的连续铸造法，其中，上述(2)式的L为450mm以下。

[4]上述[1]～[3]中任一项所述的连续铸造法，其中，铸造速度为0.90m/min以上。

[5]上述[1]～[4]中任一项所述的连续铸造法，其中，钢为C含量0.12质量％以下、Cr含量10.5～32.0质量％的不锈钢。

[6]上述[1]～[4]中任一项所述的连续铸造法，其中，钢为以质量％计包含C：0.001～0.080％、Si：0.01～1.00％、Mn：0.01～1.00％、Ni：0～0.60％、Cr：10.5～32.0％、Mo：0～2.50％、N：0.001～0.080％、Ti：0～1.00％、Nb：0～1.00％、V：0～1.00％、Zr：0～0.80％、Cu：0～0.80％、Al：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe及不可避免的杂质的铁素体系不锈钢。

发明效果

应用本发明的方法时，可以稳定且显著地减少在钢的连续铸造中不可避免地发生的向凝固壳的异物混入。在使用氩气作为中间包的密封气体、喷嘴闭塞防止用气体的情况下，可以显著地减少氩气气泡作为异物混入。因此，根据本发明，可以在不对铸片、热轧钢板的表面实施特殊的机械或化学的除去加工的情况下得到起因于上述异物的表面缺陷非常少的高品质的冷轧钢板。本发明的连续铸造法应用于期望美丽的表面外观的不锈钢时，是特别有效的。

附图说明

图1是对可应用于本发明的连续铸造装置，示意性地例示了在模具内钢液的金属液面高度处的水平面切断的断面结构的断面图。

图2是对可应用于本发明的连续铸造装置，示意性地例示了在通过对置的长边面的中央位置的平面切断的断面结构的断面图。

图3是对通过使用了电磁搅拌的方法得到的按照本发明的铁素体系不锈钢的连续铸造扁坯的与铸造方向垂直的断面的金属组织照片。

图4是对通过不使用电磁搅拌的方法得到的铁素体系不锈钢的连续铸造扁坯的与铸造方向垂直的断面的金属组织照片。

具体实施方式

图1中，对可应用于本发明的连续铸造装置，示意性地例示在模具内钢液的金属液面高度处的水平面切断的断面结构。“金属液面”为钢液的液面。在金属液面上通常形成有模具粉末的层。在被对置的2组模具(11A、11B)、(21A、22B)包围的区域的中央设置有浸渍喷嘴30。浸渍喷嘴与金属液面相比在下方具有2个喷出孔，钢液40从这些喷出孔连续供给至模具内部，在模具内的规定高度位置形成金属液面。在水平面切断的模具内壁面的轮廓形状为长方形，图1中，用附图标记12A、12B表示构成长方形的长边的“长边面”，用附图标记22A、22B表示构成短边的“短边面”。另外，将与长边面平行的水平方向称为“长边方向”，将与短边面平行的水平方向称为“短边方向”。图1中，利用空白箭头，用附图标记10表示长边方向，用附图标记20表示短边方向。在金属液面高度，长边面12A和12B的距离例如为150～300mm，短边面22A和22B的距离(后述图2的W)例如为600～2000mm。

在模具11A及11B的背面分别设置电磁搅拌装置70A及70B，在至少沿长边面12A及12B的表面形成的凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域中，使得能对钢液赋予长边方向的流动力。在此，“深度”是以金属液面的高度位置为基准的深度。连续铸造中，金属液面有些摇摆，但在本说明书中，将平均金属液面高度设为金属液面的位置。凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域也依赖于铸造速度、自模具的散热速度，但一般而言距金属液面的深度存在于300mm以下的范围内。因此，电磁搅拌装置70A、70B设置于能对从金属液面至300mm深度左右的钢液赋予流动力的位置。

图1中，分别用黑色箭头60A及60B表示在凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域中利用电磁搅拌装置70A及70B的电磁力产生的长边面附近的钢液流方向。使电磁搅拌引起的流动动向在两个长边侧产生相互地反方向的长边方向流动。该情况下，在直至凝固壳厚度成为10mm左右的深度区域内，与已经形成的凝固壳接触的钢液的水平方向流动在模具内成为画出漩涡那样的流动。该涡流通过如后述那样地控制来自浸渍喷嘴的喷出流而不发生停滞地被平稳维持，遍及长边方向及短边方向的整体显著地发挥将快被凝固壳约束的钢液中的异物再次向钢液中洗去的作用。由此，可以稳定地制造起因于铸造中的异物混入的缺陷非常少的钢板制品。

图2中，对可应用于本发明的连续铸造装置，示意性地例示在通过对置的长边面的中央位置的平面切断的断面结构。图2中，利用空白箭头，用附图标记10表示长边方向。由于相对于浸渍喷嘴30的中心位置具有左右对称的断面结构，因此，示出包含浸渍喷嘴30和一个短边侧模具21B的部分。图2中的W是指对置的短边面的金属液面高度处的距离。浸渍喷嘴的中心位置和一个短边面22B的距离为0.5W。浸渍喷嘴30在长边方向的两侧具有喷出孔31。喷出孔31以钢液的喷出方向51相对于水平面成为向上的方式制作。将该水平面和喷出方向51构成的角度θ称为喷出角。从喷出孔31的出口开口部32出来的钢液喷出流一边以某种程度扩展一边进入钢液40中，但将出口开口部32的位置上的喷出流束的中心称为“喷出流中心轴”时，可以将喷出流中心轴的钢液朝向的方向规定为“喷出方向”。将出口开口部32位置处的喷出流束的中心点作为出发点，将从该出发点在喷出方向延伸的直线定义为“喷出流中心轴的延长线”。以下，将喷出流中心轴的延长线称为“喷出延长线”。图2中用附图标记52表示喷出延长线。另外，将喷出延长线52和金属液面41的交点设为点P。

在本发明中，在2个喷出孔31的任一个中，以喷出延长线52和金属液面41的交点P的位置满足下述(1)式的方式将钢液从浸渍喷嘴喷出孔向水平向上喷出。

0.15≤M/W≤0.45…(1)

在此，W为对置的短边的金属液面高度处的距离(mm)，M为从对置的短边间的长边方向中央位置至上述点P的长边方向距离(mm)。

满足上述(1)式时，在图2中点P的位置位于M成为0.15W以上0.45W以下的范围。在设为这样的喷出方向的情况下，可以使来自喷出钢液的热有效地遍及金属液面整体，可以将金属液面整体的温度维持得较高。另外可知：满足(1)式的喷出流不易阻碍由电磁搅拌引起的上述的涡流的形成。由此，平稳的涡流被维持，异物向凝固壳的卷入抑制效果显著地提高。在M/W小于0.15的情况下(即在M小于0.15W的情况下)，直到喷出流到达短边面附近的金属液面的时间变长，在短边面附近金属液面温度容易降低。金属液面温度的降低成为招致具有爪状断面的不均匀的初期凝固壳的生成、增大异物的卷入的主要原因。另一方面，在M/W大至超过0.45的情况下(即在M大至超过0.45W的情况下)，不仅长边方向中央附近的金属液面温度降低，而且在来自浸渍喷嘴的喷出流中不直接到达金属液面而朝向短边面的流动增加，由此金属液面整体的平均温度也会降低。进而，朝向短边面的喷出流的流动成为使通过电磁搅拌而产生的涡流紊乱的主要原因。该情况下，电磁搅拌流动局部地变得不稳定，在该流动变得有些停滞的部位容易发生凝固壳表面处的异物的约束。

予以说明，取代上述(1)式，应用满足下述(1)’式的条件是更有效的。

0.20≤M/W≤0.40…(1)’

另外，在2个喷出孔31的任一个中，以满足下述(2)式的方式从浸渍喷嘴喷出孔喷出钢液是重要的。

0≤L－0.17Vi≤350…(2)

在此，L为从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至上述点P的距离(mm)，Vi为该喷出孔的出口开口部处的钢液的喷出速度(mm/s)。出口开口部中心位置为出口开口部32位置处的喷出流束的中心点、即喷出延长线的出发点。

图2中示出L。关于Vi，可以采用通过用来自该喷出孔的每单位时间的钢液喷出量(mm³/s)除以从喷出方向(喷出延长线的方向)看的出口开口部的面积(mm²)来确定的平均喷出速度(mm/s)的值。连续铸造用的模具也有时考虑凝固收缩以内面的断面尺寸从上端向下端稍微变小的方式形成锥形。即使在这样的情况下，在为了算出Vi而由铸造速度和模具尺寸求出每单位时间的钢液喷出量时，采用金属液面高度处的模具尺寸也是没问题的。从浸渍喷嘴喷出的钢液直至到达金属液面的时间越长，到达金属液面时刻的温度变得越低。直至到达金属液面的时间除了从喷出孔的出口至金属液面的距离L、及喷出速度Vi之外，还需要加入钢液中的减速的影响来进行评价。(2)式中的L－0.17Vi是考虑了上述各主要原因的温度降低指标。发明人基于利用了大量熔炼进料的实验结果，发现：通过采用满足(2)式的条件，可以稳定且将金属液面温度维持得较高，向凝固壳的异物的卷入稳定地减少。不过，设为满足上述(1)式的喷出方向成为用于应用(2)式的前提条件。

(2)式中的L－0.17Vi值越小，在将金属液面温度维持得较高这方面变得越有利。不过，L－0.17Vi值小于0时，起因于喷出流直接到达金属液面的金属液面的起伏变得过大，将存在于金属液面上的模具粉末作为异物卷入凝固壳中的可能性剧增。另一方面，在L－0.17Vi值超过350那样的喷出条件下，在到达金属液面之前，喷出流温度的降低变大，即使喷出方向为满足上述(1)式的喷出方向，通过将金属液面温度维持得较高引起的异物向凝固壳的卷入抑制效果也变弱。

予以说明，取代上述(2)式、适用满足下述(2)’式的条件是更有效的。

20≤L－0.17Vi≤300…(2)’

为了调整为满足(1)式或(1)’式的喷出条件，可以控制浸渍喷嘴的喷出角度、浸渍喷嘴的浸渍深度。另外，为了调整为满足(2)式或(2)’式的喷出条件，可以进一步控制喷出速度Vi。喷出速度Vi依赖于喷出开口部的尺寸(从喷出方向看的出口开口部的面积)及每单位时间的钢液喷出量。

浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部的尺寸不仅对喷出速度Vi产生影响，而且对喷出流束的扩展方式也产生影响。根据发明人的研究可知：通过使用具有出口开口部的尺寸小的喷出孔的浸渍喷嘴，除了可以使在确保相同的喷出流量时的喷出速度Vi变大之外，在抑制喷出流束的扩展方面也是有利的。喷出流束的扩展越小，越不易与通过电磁搅拌而产生的钢液流发生干涉，为了形成稳定的涡流而需要的电磁搅拌的电力也可以小。因此，使用出口开口部的尺寸小的浸渍喷嘴，在扩大电磁搅拌条件的设定自由度方面是非常有效的。各种研究的结果，更优选应用具备2个从喷出方向(喷出延长线的方向)看的出口开口部的面积为950～3500mm²的喷出孔的浸渍喷嘴。该面积为950～3000mm²是更有效的。出口开口部的面积低于950时，容易产生喷嘴闭塞等麻烦。

另外，在上述(2)式的L(从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至上述点P的距离)变长时，喷出流的扩展导致的影响容易变大。各种研究的结果可知：在L成为450mm以下的条件下喷出的情况下，通过对由电磁搅拌形成的涡流的干涉变小，由此由电磁搅拌流引起的异物洗去效果变得更显著，可以更有效地抑制冷轧钢板中的表面缺陷的显著化。但是，在L变得过小时，用于满足(2)式的喷出速度Vi的自由度会变小。L优选确保200mm以上。使用出口开口部的面积如上述那样进行调整的浸渍喷嘴、且将上述L设为450mm以下是更进一步有效的。

以往，在铸造速度大的情况下，与其相伴喷出速度也变大，因此，认为使向上的喷出角度变大而直接向金属液面喷出是困难的。但是，如果采用满足(2)式那样的喷出条件，则可以在金属液面的起伏没有变得激烈的范围内确保充分的喷出量。因此，即使在铸造速度大的情况下，也可以利用金属液面温度的高温化、均匀化而显著地抑止向凝固壳的异物卷入。特别地，本发明在铸造速度为0.90m/min以上或超过0.90m/min那样的铸造速度下也发挥优异的效果。铸造速度的上限依赖于设备能力，通常可设为1.80m/min以下，也可以控制在1.60m/min以下。

关于由电磁搅拌引起的钢液流动速度，在长边方向中央位置的凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域内，可以使凝固壳表面相接的钢液的长边方向平均流速成为例如100～600mm/s。也可以控制使得成为200～400mm/s。凝固壳表面相接的钢液的长边方向流速可以通过对所熔炼的铸片研究与铸造方向垂直的断面的金属组织来确认。

图3中，对通过使用了电磁搅拌的方法得到的按照本发明的铁素体系不锈钢的连续铸造扁坯，例示与铸造方向垂直的断面的金属组织照片。照片上部的端面为与模具长边面接触而得到的表面(铸造扁坯厚度方向端部的表面)，照片的横向相当于铸造时的长边方向。观察试样从长边方向中央部附近采取。标度的1刻度为1mm。已知在熔融金属相对于铸型流动的情况下，结晶的凝固向流动的上游侧倾斜地进行，流速越大，结晶生长的倾斜角度变得越大。在图3的例子中，柱状晶的生长方向向右侧倾斜。因此可知：与凝固壳接触的钢液从照片的右侧向左侧流动。与凝固壳接触的钢液的流动速度和结晶生长的倾斜角度的关系例如可以通过使用了旋转的棒状散热体的凝固实验来获知。可以基于预先通过实验室实验求得的数据，推定连续铸造时的凝固壳接触的钢液的流速。在图3的例子中，由距表面5～10mm的距离处的柱状晶的平均倾斜角度，推定在凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域内凝固壳表面相接的钢液的长边方向平均流速为约300mm/s。予以说明，在奥氏体系不锈钢的情况下，可以通过读取一次枝晶臂的倾斜角度来评价凝固壳表面相接的钢液的流速。

图4中，对通过不使用电磁搅拌的方法得到的铁素体系不锈钢的连续铸造扁坯，例示与铸造方向垂直的断面的金属组织照片。试样的观察位置与图3同样。标度的1刻度为1mm。该情况下，在柱状晶的生长方向没有看到倾斜。即，可知：该铸片的凝固壳厚度为5～10mm的部分是在钢液的长边方向流动没有发生的状态下凝固得到的。

将自浸渍喷嘴的喷出条件控制为上述条件、以及如上述那样进行电磁搅拌(EMS)以外，可以应用现有一般的连续铸造的方法。例如，也可以应用在模具内的下部区域中设置其它电磁搅拌装置以产生铅直向上的钢液流的方法。该情况下，可期待进一步减少向凝固壳的异物混入的效果。

本发明的连续铸造方法对于迄今为止应用连续铸造法而制造的各种钢种是有效的。其中，应用于大多要求美丽的表面外观的不锈钢时，是更有效的。不锈钢如JIS G0203：2009的编号3801中所规定的那样，为C含量0.12质量％以下、Cr含量10.5％以上的合金钢。过量的Cr含有招致制造性的降低及成本上升，因此，Cr含量优选设为32.0质量％以下。作为更具体的不锈钢的规格钢种，可以列举例如JIS G4305：2012所示的各种钢种。

作为具体的成分组成，例如可例示以质量％计包含C：0.001～0.080％、Si：0.01～1.00％、Mn：0.01～1.00％、Ni：0～0.60％、Cr：10.5～32.0％、Mo：0～2.50％、N：0.001～0.080％、Ti：0～1.00％、Nb：0～1.00％、V：0～1.00％、Zr：0～0.80％、Cu：0～0.80％、Al：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe及不可避免的杂质的铁素体系不锈钢。特别地，对于在上述铁素体系不锈钢中，C含量限制为0.001～0.030质量％、N含量限制为0.001～0.025质量％那样的、所谓的铁素体单相系钢种而言，本发明的应用是非常有用的。在这样的低C低N的铁素体系钢种中，虽然采用中间包的钢液尽可能不与氮成分接触那样的操作条件，但在作为避免与氮成分的接触的手段进行用氩气密封中间包内的气相部的操作时，也可以有效地抑止在模具内具有的氩气气泡被卷入凝固壳。

实施例

《实施例1》

将表1所示的化学组成的铁素体系不锈钢用连续铸造装置铸造来制造铸片(扁坯)。

表1

关于连续铸造的模具尺寸，在金属液面高度处，短边长度设为200mm，长边长度(图2的W)设定在700～1650mm的范围内。模具下端处的尺寸考虑凝固收缩而与上端相比稍微变小。铸造速度在0.50～1.50m/min的范围内设定。在对置的两长边的模具背面分别设置电磁搅拌装置，进行电磁搅拌，使得对从模具内的金属液面附近的深度位置至约200mm深度位置的钢液赋予长边方向的流动力。如图1所示，在对置的两长边侧使流动方向为反方向。在各例中电磁搅拌力设为相同。在凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域内凝固壳表面相接的钢液的长边方向平均流速设为在两长边面侧和长边方向中央位置都为约300mm/s。

就浸渍喷嘴而言，将在长边方向的两侧具有2个喷出孔的浸渍喷嘴设置在长边方向及短边方向的中心位置。浸渍喷嘴的外径为105mm。2个喷出孔相对于通过喷嘴中心并与短边面平行的平面为对称形。喷出角度(图2的θ)设定在向上5～45°的范围内。从喷出方向看的1个喷出孔的出口开口部的面积为2304mm²(各例共同)。喷出延长线(图2的附图标记52)位于通过对置的长边面的中央位置的平面上。从浸渍喷嘴中心至喷出延长线的出发点的半径(图2的R)为52.5mm。

表2A、表2B中示出主要的连续铸造条件。表2A、表2B的例No.与表1的钢No.对应。在此，例示在中间包的气相部中使用氩气作为密封气体的操作例(各例共同)。通过改变浸渍喷嘴的浸渍深度，调整浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部深度(图2的H，即出口开口部中心位置距金属液面的深度)。表2中的“模具尺寸”为金属液面高度处的尺寸。表2A、表2B中的“电磁搅拌流速”是在凝固壳的厚度成为5～10mm的深度区域内凝固壳表面相接的钢液的长边方向中央位置的长边方向平均流速。

考虑也存在喷出延长线不与金属液面相交的比较例，表2A、表2B中，将“从对置的短边间的长边方向中央位置至包含金属液面的水平面和喷出延长线的交点的长边方向距离”表示为几何学距离M，另外，将“从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至包含金属液面的水平面的距离”表示为几何学距离L。本发明例的情况下，表2A、表2B中的几何学距离M相当于上述图2的M(从对置的短边间的长边方向中央位置至点P的长边方向距离)，几何学距离L相当于上述图2的L(从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至点P的距离)。另外，表2A、表2B中，对是否满足(1)式及(2)式，分别将满足的情况用○记号表示，将不满足的情况用×记号表示。予以说明，表2A、表2B中所记载的M/W值超过0.50的情况是指喷出延长线不与金属液面相交。

以表2A的No.1为例，示出(1)式中的M/W及(2)式中的L－0.17Vi的算出例。如果参照图2，则容易理解。

[(1)式M/W的算出例]

在表2A的No.1的例子中，为出口开口部深度H＝180mm、喷出角度θ＝30°，因此，几何学距离M为R+180/tanθ＝52.5+311.8＝364.3mm。几何学距离L为H/sinθ＝180/0.5＝360mm。对置的短边的金属液面高度处的距离W为1250mm，因此，成为M/W＝364.3/1250＝0.291。其满足上述(1)式。

[(2)式L－0.17Vi的算出例]

在表2A的No.1的例子中，铸造速度为1.00m/min＝16.67mm/s，金属液面高度处的模具尺寸为200mm×1250mm＝250000mm²，喷出孔的数为2个，因此，来自1个喷出孔的每单位时间的钢液喷出量为250000×16.67/2＝2083750mm³/s。从喷出方向(喷出延长线的方向)看的出口开口部的面积为2304mm²，因此，出口开口部处的钢液的喷出速度Vi成为2083750/2304＝904.2mm/s。因此，成为L－0.17Vi＝360－0.17×904.2＝206.3。其满足上述(2)式。

使得到的铸片(连续铸造扁坯)进行一般的铁素体系不锈钢板的制造工序(热轧、退火、酸洗、冷轧、退火、酸洗)，制造板厚1mm的冷轧退火钢板的卷材。对该卷材的全长进行单侧表面总宽度的表面检查，对将卷材的纵向每1m区分的各区间，研究了是否在该区间内存在表面缺陷。在长度1m的区间内即使存在1个表面缺陷的情况下，将该区间设为“表面缺陷存在的区间”，将卷材全长的区间总数中所占的“表面缺陷存在的区间”的数的比例设为该卷材的缺陷发生率(％)。表面缺陷的检测将对通板中的卷材表面的总宽度照射激光来检测表面形状的异常的方法和目视观察进行并用，对检查对象的全部的卷材以相同标准进行。在该方法中，可以精度好地检测到起因于在连续铸造时被摄入凝固壳的异物(非金属粒子、气泡、粉末等)的表面缺陷。上述的缺陷发生率为2.5％以下的铁素体系不锈钢冷轧退火钢板在重视表面外观的用途中，也可期待制品成品率的大幅提高效果。因此，将缺陷发生率为2.5％以下的情况设为合格(○评价)，将其以外设为不合格(×评价)。将结果示于表2A、表2B。

在利用电磁搅拌(EMS)并以满足上述(1)式及(2)式的方式使钢液从浸渍喷嘴喷出孔向水平向上喷出的本发明例中，确认到如下效果：将所有冷轧退火钢板中的缺陷发生率抑制为较低，能稳定且显著地抑制在连续铸造时钢液中的异物被卷入凝固壳的现象。

与此相对，No.13～18为M/W超过0.45的喷出方向，另外L－0.17Vi过大，因此，不能充分且较高地维持金属液面温度。其结果，异物卷入变多，冷轧退火钢板中的缺陷发生率高。就No.19而言，由于浸渍喷嘴的浸渍深度浅，因此，成为M/W低于0.15的喷出方向，在接近短边的部位金属液面温度的降低大。其结果，异物卷入变多。就No.20、21而言，喷出速度Vi比较低而L长，L－0.17Vi变得过大，因此，不能充分且较高地维持金属液面温度。其结果，异物卷入变多。就No.24、25而言，喷出速度Vi比较高而L短，金属液面的起伏大，因此，模具粉末的卷入变多。其中，就No.24而言，为M/W成为低于0.15的喷出方向，因此，金属液面温度的不均匀度增大，异物的卷入进一步增大。就No.27而言，为M/W超过0.45的喷出方向，因此，不能充分且较高地维持金属液面温度。其结果，异物卷入变多。

《实施例2》

利用表2A所示的一部分熔炼进料，研究电磁搅拌对异物卷入抑制效果带来的影响。表3中示出连续铸造条件及冷轧退火钢板的缺陷发生状况。表示项目与上述表2A同样。在此，表3中的例No.的数字部分与表2A中的例No.的数字对应，该数字相同的例子均为相同的熔炼进料。在相同的熔炼进料中仅使电磁搅拌条件阶段性地变化，使用在各电磁搅拌条件下制造的铸片(连续铸造扁坯)，与实施例1同样地制造冷轧退火钢板的卷材，进行表面检查。检查方法也与实施例1相同。表3中的电磁搅拌流速为300mm/s的例子为表2A中所登载的例子的再登。电磁搅拌流速为0mm/s的例子是指不进行电磁搅拌。

可知：即使采用满足上述的(1)式及(2)式的条件，在不进行电磁搅拌的情况下，也不能充分发挥异物卷入的抑制效果。

附图标记的说明

10 长边方向

11A、11B 模具

12A、12B 长边面

20 短边方向

21A、21B 模具

22A、22B 短边面

30 浸渍喷嘴

31 喷出孔

32 喷出孔的出口开口部

40 钢液

41 金属液面

42 凝固壳

51 喷出方向

52 喷出延长线

60A、60B 电磁搅拌引起的钢液流方向

70A、70B 电磁搅拌装置

Claims

1.钢的连续铸造方法，其中，在使用在水平面切断的模具内面的轮廓形状为长方形的模具的钢的连续铸造中，将构成上述长方形的长边的2个模具内壁面称为“长边面”、将构成短边的2个模具内壁面称为“短边面”、将与长边面平行的水平方向称为“长边方向”、将与短边面平行的水平方向称为“短边方向”时，

0.15≤M/W≤0.45…(1)

在此，W为对置的短边的金属液面高度处的距离，M为从对置的短边间的长边方向中央位置至上述点P的长边方向距离，所述距离的单位为mm，

(B)以满足下述(2)式的方式从浸渍喷嘴喷出孔喷出钢液，

0≤L－0.17Vi≤350…(2)

在此，L为从浸渍喷嘴喷出孔的出口开口部中心位置至上述点P的距离，Vi为该喷出孔的出口开口部处的钢液的喷出速度，所述距离的单位为mm，所述喷出速度的单位为mm/s。

2.权利要求1所述的连续铸造方法，其中，浸渍喷嘴的2个喷出孔从喷出方向看的出口开口部的面积分别为950～3500mm²。

3.权利要求1所述的连续铸造方法，其中，上述(2)式的L为450mm以下。

4.权利要求1所述的连续铸造方法，其中，铸造速度为0.90m/min以上。

5.权利要求1～4中任一项所述的连续铸造方法，其中，钢为C含量0.12质量％以下、Cr含量10.5～32.0质量％的不锈钢。

6.权利要求1～4中任一项所述的连续铸造方法，其中，钢为以质量％计包含C：0.001～0.080％、Si：0.01～1.00％、Mn：0.01～1.00％、Ni：0～0.60％、Cr：10.5～32.0％、Mo：0～2.50％、N：0.001～0.080％、Ti：0～1.00％、Nb：0～1.00％、V：0～1.00％、Zr：0～0.80％、Cu：0～0.80％、Al：0～0.30％、B：0～0.010％、余量Fe及不可避免的杂质的铁素体系不锈钢。