JP2000094104A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な表面品質を有する鋳片を得ることができ
る鋼の連続鋳造方法の提供。 【解決手段】浸漬ノズルを用いて鋼を連続鋳造する際
に、水平断面が矩形の鋳型の２つの長辺の外壁に鋳型を
挟んで対向する組を一対とする溶鋼流動制動装置を、鋳
型の幅方向に少なくとも各１対、高さ方向に少なくとも
２対設け、鋳型内の溶鋼のメニスカス近傍の溶鋼流速の
計測値を基に、溶鋼流動制動装置により、メニスカス近
傍の溶鋼流速の鋳型内の位置による差を５ｃｍ／秒以内
に制御する。さらに、鋳型の高さ方向には、鋳型の下端
近傍に浸漬ノズルの延長線を挟んで、少なくとも各１対
の溶鋼流動制動装置を設けるのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面品質に優れた
鋳片を得ることができる鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳型内の溶鋼の流動現象が、連続鋳造鋳
片の表面品質に影響を与えていることは、一般によく知
られている。

【０００３】鋳型内のメニスカス近傍における溶鋼の流
速の変動が大きい場合、鋳型内の溶鋼表面に添加したモ
ールドパウダーの内の未溶融パウダが、溶鋼中に巻き込
まれやすくなる。巻き込まれた未溶融パウダは、鋳片の
表面に残存して、ノロ噛み疵と称される鋳片の表面欠陥
となる。

【０００４】また、メニスカス近傍の溶鋼の流速が遅
く、とくに溶鋼の流動に淀みがある場合には、淀み部分
の溶鋼温度が低下する。そのため、この淀み部分の凝固
殻の厚さが局所的に厚くなり、鋳片の幅方向での初期凝
固殻の厚みが不均一となる。そのため、極端な場合に
は、鋳片の表面に縦割れ疵が発生する場合がある。

【０００５】これら溶鋼の流速の変動や溶鋼の流動の淀
みには、浸漬ノズルから流れ出る溶鋼の吐出流の流速や
流れの方向などが影響している。図７は、一般的な連続
鋳造法における鋳型内の溶鋼の流れを模式的に示す図で
ある。一般的にスラブのような大きな断面形状の鋳片の
場合には、鋳型の両側の短辺方向に流れ出る２つの吐出
孔を有する浸漬ノズルが用いられる。このとき、浸漬ノ
ズル２から連続的に溶鋼３が鋳型１内に注入され、凝固
殻４ａが形成される。溶鋼の吐出流３ａは、鋳型の両側
の短辺１ａに衝突すると、溶鋼のメニスカス近傍５に向
かう上昇流３ｂと鋳型の下方に向かう下降流３ｃに分岐
する。

【０００６】上昇流３ｂが、鋳型の短辺１ａ近傍のメニ
スカス近傍５の溶鋼の湯面を盛り上げる。この盛り上が
る高さが時間と共に変化するため、鋳型内の溶鋼の湯面
は、上下方向に波打つ状態になる。

【０００７】溶鋼の湯面が盛り上がった部分では、溶融
パウダー６ａの厚みが局部的に薄くなり、極端な場合に
は存在しなくなる。このため、未溶融パウダー６が溶鋼
と接触し、溶鋼中に巻き込まれて凝固殻に捕捉され、鋳
片の表面に残存してノロ噛み疵となる。また、上下方向
に溶鋼の湯面の変動が生じた鋳型内壁面では、凝固殻と
鋳型との間に流入する溶融パウダーの量が変動する。そ
のため、溶鋼から鋳型に伝わる伝熱量が鋳型の幅方向で
不均一となるので、凝固殻の厚みが不均一となる。極端
な場合には、鋳片に縦割れ疵が発生する。

【０００８】これら鋳片の表面欠陥を防止するため、鋳
型内の溶鋼の流動現象を制御することが一般的に行われ
ており、次に示すような方法が提案されている。

【０００９】特開平５−５５２２０号公報では、鋳型の
長辺側の対向する位置にある組を一対として、磁極を上
下各一対設置し、鋳型内に供給される溶鋼の吐出流に静
磁場による電磁力を付与して吐出流を制動する方法が開
示されている。この方法では、上下各一対の磁極のうち
の一方の磁極間で発生させる静磁場の強さを、もう一方
の磁極の間で発生させる静磁場の強さよりも弱くする
か、または強くする方法が提案されている。この方法で
は、一定の大きさの静磁場を印加するという操作をする
ので、溶鋼の流速の変動に対応できないという問題があ
る。すなわち、溶鋼の流速に対して静磁場が強すぎた
り、逆に弱すぎたりする場合がある。

【００１０】特開平９−１８２９４３号公報では、鋳型
の長辺側の対向する外壁に一対の移動磁場印可装置を設
け、さらに非接触式の溶鋼流速計を鋳型内の浸漬ノズル
の両側に設け、メニスカス近傍の溶鋼の流速が３０ｃｍ
／秒以下、かつ浸漬ノズルを挟んで両側の溶鋼の流速の
差が５ｃｍ／秒以下となるように制御する方法が開示さ
れている。この方法では、メニスカス近傍の溶鋼の流速
の測定が、浸漬ノズルの両側の２カ所だけである。しか
し、実際の鋳型内の溶鋼の流速の変動は、鋳型内の場所
によって複雑に変化しており、溶鋼の流動を制御するの
に２ヶ所だけの溶鋼の流速の計測では不十分である。ま
た、鋳片の表面品質を十分に向上させることができな
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】鋳型内のメニスカス近
傍の溶鋼流速は、浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流の影響
を受けるために、鋳型の短辺近傍の溶鋼流速は速く、浸
漬ノズル近傍の溶鋼流速は遅くなる傾向がある。また、
吐出流の流速は、タンディッシュ内の溶鋼量や鋳造速度
の変動などの影響を受けるために、短い時間周期で変動
する。このように、メニスカス近傍の溶鋼流速は、鋳型
内の位置によっても変動し、短い時間周期でも変動す
る。

【００１２】このメニスカス近傍の溶鋼流速は、鋳型内
の溶鋼温度に影響を与え、溶鋼流速が変動するために、
メニスカス近傍の溶鋼温度は、鋳型内の位置によって変
わり、短い時間周期で変動もする。

【００１３】これらメニスカス近傍の溶鋼流速および溶
鋼温度の変動が、鋳片の表面品質に影響を与える。

【００１４】本発明は、表面品質に優れた鋳片を得るこ
とが可能な鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
（１）および（２）に示す鋼の連続鋳造方法にある。

【００１６】（１）浸漬ノズルを用いる溶鋼の連続鋳造
方法において、水平断面が矩形の鋳型の２つの長辺の外
壁に鋳型を挟んで対向する組を１対とする溶鋼流動制動
装置を、浸漬ノズルを挟んで、メニスカス近傍の鋳型の
幅方向に少なくとも各１対、鋳型の短辺方向に開口する
浸漬ノズルの吐出孔の近傍に少なくとも各１対設け、鋳
型内の溶鋼のメニスカス近傍の溶鋼流速の計測値を基
に、前記溶鋼流動制動装置により、メニスカス近傍の溶
鋼流速の最大値と最小値の差を５ｃｍ／秒以内に制御す
る鋼の連続鋳造方法。

【００１７】（２）さらに鋳型の下端近傍に浸漬ノズル
の延長線を挟んで、少なくとも各１対の溶鋼流動制動装
置を設ける上記（１）に記載の鋼の連続鋳造方法。

【００１８】メニスカス近傍の鋳型の幅方向に、浸漬ノ
ズルを挟んで少なくとも各１対の電磁力による溶鋼流動
制動装置を設ける。浸漬ノズルには、通常、鋳型の短辺
方向に各１つ計２つの吐出孔を有するノズルが用いられ
る。これら２つの吐出孔からの溶鋼の吐出流速は、それ
ぞれ独立に短時間で変動する。そのため、メニスカス近
傍の溶鋼流速も、浸漬ノズルを挟んで両側で独立に変動
する。したがって、これら浸漬ノズルの両側の溶鋼流速
を、それぞれ独立に制御する必要があるので、少なくと
も幅方向に各１対の溶鋼流動制動装置を設ける。

【００１９】鋳型の高さ方向には、少なくとも、メニス
カス近傍および浸漬ノズルの吐出孔近傍に電磁力による
溶鋼流動制動装置を設ける。

【００２０】さらに、鋳型の下端近傍にも設けるのが望
ましい。

【００２１】鋳型の幅方向、高さ方向に溶鋼流動制動装
置を設置することにより、以下に説明するように、メニ
スカス近傍の溶鋼流速を速めたり、または、遅くしたり
することができる。

【００２２】メニスカス近傍の溶鋼流速が速く、とくに
局部的に速くなり、鋳型内の位置による溶鋼流速の差が
大きくなる場合には、メニスカス近傍および浸漬ノズル
の吐出孔近傍に設けた溶鋼流動制動装置の電流値を増し
て、それぞれの溶鋼流速を減じる。これにより、メニス
カス近傍の溶鋼流速が平均的に遅くなり、また、とくに
局部的な流速の差がなくなる。

【００２３】メニスカス近傍の溶鋼流速が遅くなる場合
には、メニスカス近傍の溶鋼流動制動装置の電流値を減
じ、溶鋼流速をそれより速くする。かつ、浸漬ノズルの
吐出孔近傍に設けた溶鋼流動制動装置の電流値を増加さ
せ、鋳型の上部のメニスカス近傍に向かう溶鋼の流れが
多くなる。このとき、さらに、浸漬ノズルの吐出孔より
もさらに下部に設けた溶鋼流動制動装置の電流値を増加
させ、鋳型の下部に向かう溶鋼流速を減じるのが望まし
い。この操作により、溶鋼流速が減じられた領域の近傍
では、鋳型の上部のメニスカス近傍に向かう溶鋼の流れ
が多くなる。そのため、メニスカス近傍の溶鋼流速が速
まることになる。

【００２４】このように、鋳型の幅方向、高さ方向に配
置した電磁力による溶鋼流動制動装置により、メニスカ
ス近傍の溶鋼流速を速めたり、または、遅くしたりする
ことができる。

【００２５】また、溶鋼流速の鋳型内における差を制御
することにより、メニスカス近傍の位置による溶鋼温度
の差が抑制できる。

【００２６】すなわち、溶鋼の温度が局部的に高くて溶
鋼温度の差が大きい場合には、溶鋼流速を速めたり、ま
たは遅くしたりして、溶鋼流速の差を小さくすることに
より、メニスカス近傍の溶鋼が混ざり、溶鋼温度が均一
化して、溶鋼温度の差が小さくなる。

【００２７】局部的に溶鋼温度が下がり、その差が大き
くなった場合には、浸漬ノズルの吐出孔近傍の溶鋼流動
制御装置の電流値を増加させ、鋳型の下部に向かう溶鋼
流速を減じる。さらに、鋳型の下端近傍の溶鋼流動制動
装置の電流値を増加させ、鋳型の下部に向かう溶鋼流速
を減じるのが望ましい。これらの効果として、鋳型の上
部のメニスカス近傍に向かう溶鋼の流れが多くなり、メ
ニスカス近傍の溶鋼温度が上昇しながら、均一化して溶
鋼温度の差が小さくなる。このメニスカス近傍に向かう
溶鋼は、浸漬ノズルから流れ出た直後であるために、そ
の溶鋼温度は高いからである。

【００２８】このように、鋳型の幅方向、高さ方向に配
置した電磁力による溶鋼流動制動装置により、メニスカ
ス近傍の溶鋼流速の鋳型の位置による差を５ｃｍ／秒以
内に制御することにより、メニスカス近傍の鋳型の位置
による溶鋼温度の差を５℃以内に抑制し、鋳片の表面品
質を向上させる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
ための鋼の連続鋳造装置の一例を示す図である。図１
（ａ）は、鋳型と溶鋼流動制動装置との位置関係の一例
を示す立面図で、図１（ｂ）は、溶鋼の流速計と温度計
の配置の一例を示す平面図である。

【００３０】ここでは、鋳型１の幅方向に２列、高さ方
向に３段で、合計６対の溶鋼流動制動装置７を設置した
例を示す。また、溶鋼の流速計８を、浸漬ノズルを挟ん
で片側に４個、合計で８個、また、溶鋼の温度計９を、
片側に２個、合計４個設置した例を示す。それぞれ測定
した溶鋼の流速および温度の計測値は、図示しない電流
制御装置に入力される。溶鋼の流速および温度の計測値
の鋳型内での位置によるそれぞれの差に応じて、この電
流制御装置は、溶鋼流動制動装置７に負荷する電流値を
制御し、溶鋼の流速を制御する。

【００３１】本発明の方法では、上述のとおり、浸漬ノ
ズルを挟んで、溶鋼流動制動装置は、メニスカス近傍で
は鋳型の幅方向に少なくとも各１対設ける。また、鋳型
の高さ方向には、同じく少なくとも各々２対、すなわち
２段設け、さらに、各々３対、すなわち３段設けるのが
望ましい。高さ方向に各々４対以上設けるのは、鋳型の
大きさ、重量が過大となり、鋳型を駆動する装置が過大
となる。

【００３２】これらより、鋳型の幅方向および高さ方向
の組み合わせで、溶鋼流動制動装置の対数は、少なくと
も４対とし、６対設けるのが望ましい。

【００３３】メニスカス近傍の溶鋼の流速計は、浸漬ノ
ズルを挟んで片側に、少なくとも２個設けるのが望まし
い。鋳型の短辺近傍と浸漬ノズル近傍のメニスカス近傍
の溶鋼流速が異なるからである。浸漬ノズルを挟んで両
側の溶鋼流速の均等性を得るためには、両側の流速計は
対称に設置するのが望ましい。したがって、合計では少
なくとも４個設けるのが望ましい。溶鋼の流速計には、
たとえば溶鋼に浸漬する型のカルマン渦の発生原理を応
用したものを用いることもできるし、溶鋼に対して非接
触式のものを用いてもよい。

【００３４】メニスカス近傍の溶鋼の温度計は、流速計
と同じ観点から、浸漬ノズルの片側に少なくとも２個、
合計で少なくとも４個設けるのが望ましい。溶鋼の温度
計には、耐火物の管で被覆した熱電対などを用いること
ができる。なお、溶鋼温度は、溶鋼流速の制御により、
鋳型の位置による溶鋼温度の差が５℃以内に抑えられる
ことが確認できた場合には、測定しなくてもよい。

【００３５】本発明の方法では、鋳型内の位置によるメ
ニスカス近傍の溶鋼流速の差を５ｃｍ／秒以内とする。
また、これによりメニスカス近傍の溶鋼温度の差を５℃
以内とすることができる。これらにより、ノロ噛み疵や
縦割れ疵などの鋳片表面欠陥を防止することができる。

【００３６】

【実施例】（実施例１）図１（ａ）に示した装置構成
で、ただし、溶鋼流動制動装置を鋳型の高さ方向に片側
２対、鋳型の内寸は、厚み２００ｍｍ、幅１５５０ｍ
ｍ、長さ９００ｍｍとし、浸漬ノズルは下向き角度２０
度で２個の吐出孔のタイプとした。この吐出孔の高さの
中心位置が、溶鋼のメニスカス部から３００ｍｍの深さ
になるように、鋳型、浸漬ノズルなどを配置した。Ｃ含
有率０．００２重量％の極低炭素鋼を、速度１．５ｍ／
分、タンディッシュ内の溶鋼温度１５７０℃で鋳造し
た。

【００３７】溶鋼流動制動装置は、１段目がメニスカス
近傍、２段目は浸漬ノズルからの吐出流近傍の位置とし
た。鋳型の幅方向には２対設置している。鋳型内の中心
部でのそれぞれの装置の最大の磁場強度を４０００ガウ
スとした。

【００３８】カルマン渦式溶鋼流速計、溶鋼温度計を図
１（ｂ）に示す配置で、それぞれ８個および４個配置し
た。溶鋼流速計の標準を３０ｃｍ／秒に設定し、１ｃｍ
／秒の変動があれば溶鋼流動制動装置の電流値を制御す
るようにした。

【００３９】鋳造方向に長さ１ｍの鋳片のサンプルを採
取し、その鋳片表面を酸洗後にカラーチェックし、１辺
が１０ｃｍの正方形の鋳片表面に発生した表面欠陥個数
を表面欠陥発生指数として評価した。表面欠陥発生指数
は、その値が３以上では、そのままの鋳片を素材として
熱間圧延する場合には、製品に表面欠陥が発生し、製品
での表面手入れが必要であり、２以下とする必要がある
ことを意味する。

【００４０】高さ方向１段目のメニスカス近傍、２段目
の浸漬ノズルからの吐出流近傍で、幅方向には２対の計
４対の溶鋼流動制動装置を作用させた。結果を図２、図
３に示す。

【００４１】図２は、このときのメニスカス近傍の溶鋼
流速の差と溶鋼温度の差との関係を示す図である。ま
た、図３は、メニスカス近傍の溶鋼流速の差と鋳片の表
面欠陥発生指数との関係を示す図である。

【００４２】図２と図３から、メニスカス近傍の溶鋼流
速の差を５ｃｍ／秒以内に制御すれば、溶鋼温度の差は
５℃以内に制御できること、さらに、溶鋼流速の差を５
ｃｍ／秒にすれば、鋳片の表面欠陥発生指数を２以下に
できることが確認された。

【００４３】（実施例２）実施例１の試験条件の中で、
一部を下記の内容に変えて、比較例として試験した。す
なわち、 高さ方向の２段目の浸漬ノズルからの吐出流
近傍の溶鋼流動制動装置は用いずに、１段目のメニスカ
ス近傍で、幅方向に２対の計２対の溶鋼流動制動装置を
作用させた。図４は、このときのメニスカス近傍の溶鋼
流速の差と溶鋼温度の差との関係を示す図である。必ず
しも、溶鋼流速の差を５ｃｍ／秒以内に制御できず、１
０ｃｍ／秒程度まで、ばらついている。このとき、溶鋼
温度の差は、１０℃程度まで、ばらついており、５℃以
内に制御することは困難であった。また、鋳片の表面欠
陥発生指数は、いずれも２を超えており、鋳片の表面品
質は不良であった。

【００４４】（実施例３）次に、実施例１の試験条件の
一部について、以下の内容に変更して試験した。すなわ
ち、鋳型の幅を１５５０ｍｍ、速度を１．０ｍ／分で鋳
造し、鋳造途中に、鋳型の幅を１２００ｍｍに変更しな
がら、速度も１．８ｍ／分に変更した。溶鋼流動制動装
置を用いる場合は、溶鋼流速計の標準を３０ｃｍ／秒に
設定し、メニスカス近傍の溶鋼流速に１ｃｍ／秒の変動
があれば、溶鋼流動制動装置の電流値を制御するように
した。また、上述した上下２段で４対の溶鋼流動制動装
置を作用させた。鋳造速度の違う３つの鋳造条件につい
て得られたそれぞれ１ｍ長さの鋳片サンプルを、酸洗後
にカラーチェックして鋳片の表面欠陥を計測し、上述の
ように表面欠陥発生指数として評価した。

【００４５】図５は、このとき得られた溶鋼流速の差と
鋳片の表面欠陥発生指数との関係を示す図である。連続
鋳造の途中で、鋳造速度および鋳型の幅を変更しても、
溶鋼流速の差を５ｃｍ／秒以内に制御でき、また、溶鋼
温度の差を５℃以内に制御できる。その結果、表面欠陥
発生指数を２以下にできることが分かった。

【００４６】（実施例４）次に、比較例として、溶鋼流
動制動装置を作用させずに試験した。溶鋼流速および溶
鋼温度の計測のみ行った。図６は、このとき得られた溶
鋼流速の差と溶鋼温度の差との関係を示す図である。メ
ニスカス近傍の溶鋼流速の差は、３〜１６ｃｍ／秒の間
でばらつき、溶鋼流速を制御するのは困難であった。こ
のとき、メニスカス近傍の溶鋼温度の差は３〜１５℃で
ばらついた。また、得られた鋳片の表面欠陥指数は、評
価２もあったが、ほとんどが評価３以上で悪かった。

【００４７】

【発明の効果】本発明の鋼の連続鋳造方法の適用によ
り、表面品質に優れた鋳片を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための鋼の連続鋳造装
置の一例を示す図である。

【図２】溶鋼流速の差と溶鋼温度の差との関係を示す図
である。

【図３】溶鋼流速の差と表面欠陥発生指数との関係を示
す図である。

【図４】比較例の溶鋼流速の差と表面欠陥発生指数との
関係を示す図である。

【図５】溶鋼流速の差と表面欠陥発生指数との関係を示
す図である。

【図６】比較例の溶鋼流速の差と溶鋼温度の差との関係
を示す図である。

【図７】連続鋳造法における鋳型内の溶鋼の流れを模式
的に示す図である。

【符号の説明】

１： 鋳型 １ａ： 鋳型の短辺 ２： 浸漬ノズル ３： 溶鋼 ３ａ： 吐出流 ３ｂ： 上昇流 ３ｃ： 下降流 ３ｄ： 溶鋼の流れ ４： 鋳片 ４ａ： 凝固殻 ５： メニスカス近傍 ６： 未溶融パウダ ６ａ： 溶融パウダー ７： 溶鋼流動制動装置 ８： 溶鋼の流速計 ９： 溶鋼の温度計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浸漬ノズルを用いる溶鋼の連続鋳造方法に
   おいて、水平断面が矩形の鋳型の２つの長辺の外壁に鋳
   型を挟んで対向する組を１対とする溶鋼流動制動装置
   を、浸漬ノズルを挟んで、メニスカス近傍の鋳型の幅方
   向に少なくとも各１対、鋳型の短辺方向に開口する浸漬
   ノズルの吐出孔の近傍に少なくとも各１対設け、鋳型内
   の溶鋼のメニスカス近傍の溶鋼流速の計測値を基に、前
   記溶鋼流動制動装置により、メニスカス近傍の溶鋼流速
   の最大値と最小値の差を５ｃｍ／秒以内に制御すること
   を特徴とする鋼の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】さらに鋳型の下端近傍に浸漬ノズルの延長
   線を挟んで、少なくとも各１対の溶鋼流動制動装置を設
   けることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方
   法。