JP2000263199A - 溶鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、電磁力を用いずに溶鋼を円滑に撹拌
すると共に、鋳型のブレーク・アウトを防止し、且つ品
質の優れた鋳塊を製造可能とする溶鋼の連続鋳造方法を
提供することを目的としている。 【解決手段】平断面が長方形で、長短辺壁の長さ比（ａ
／ｂ）が３以上の鋳型に、浸漬ノズルを介して溶鋼を吐
出する溶鋼の連続鋳造方法において、前記浸漬ノズルと
して、その外径に対する鋳型の短辺壁長さｂの比（ｂ／
ｄ）が３以下で、溶鋼の吐出孔が中心軸対象で一対設け
られたものを用い、且つ前記吐出孔から下記式を満足す
る方向に、溶鋼を連続的に吐出させるようにした。 ０＜θ＜θＭ …（１） ここで、θ ： 溶鋼の吐出方向と浸漬ノズルの中心軸
から鋳型の短辺壁面に下ろした垂線とのなす角度θ、 θＭ： 浸漬ノズルの中心軸から鋳型の短辺壁面に下ろ
した垂線と鋳型の平断面での対角線とのなす角度

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
法に係わり、詳しくは、鋳型内に鋳造された溶鋼を、電
磁力を用いずに撹拌する技術である。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼あるいは各種合金等の鋳塊（鋳
片ともいう）を大量生産するには、溶融状態にある合金
等（以下、溶湯という）を水冷された鋳型に連続的に注
入すると共に、凝固した鋳塊を徐々に該鋳型から抜き出
す所謂「連続鋳造方法」の使用が一般的である。この連
続鋳造によって品質に優れた（例えば、非金属介在物が
少なく、且つ成分の偏析が少ない）鋳塊を得るには、凝
固途上にある溶湯を十分に撹拌することが重要である。
そのため、連続鋳造における溶湯撹拌の技術開発が従来
より盛んであり、電磁力を利用した撹拌装置が普及して
いる。ところが、電磁撹拌装置は、高価であるばかりで
なく、その金額に見合った撹拌効果が得られているかど
うかの疑問もある。

【０００３】そこで、特開昭５８−７７７５４号公報、
あるいは特公平１−３０５８３号公報は、電磁力を用い
ずに溶湯を効率よく撹拌する技術を提案した。それは、
平断面が矩形状の水冷鋳型に、浸漬ノズル（図３参照）
を介して溶湯を注入、凝固させるにあたり、該浸漬ノズ
ル１の下部に設けた４個の吐出孔２をある所定の方向に
向け、鋳型３内の溶湯４に旋回流を生じさせるものであ
る。例えば、特公平１−３０５８３号公報記載の技術で
は、４個の吐出孔２から出る溶湯４の吐出方向を、図２
（ａ）に示す鋳型３の平断面で見て、浸漬ノズル１（以
下、単にノズルという）の中心軸８から鋳型３の各壁面
（長辺壁５、短辺壁６）に対して下ろした垂線９と該鋳
型壁が形成する４つの頂点１０に向かう各直線（対角線
１１）とのなす角θＭの約１／２方向にすることで、鋳
型３内の溶湯４に水平方向の旋回流７を起こしている。
これによって、鋳塊の品質はかなり向上した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳型３
の長辺壁５と短辺壁６の長さの比で定義するアスペクト
比（ａ／ｂ）が大きい、つまり板状の鋳塊をつくる場合
には、図２（ｂ）に示すように、長辺壁５とノズル１の
吐出孔２との距離が短くなる場合があり、勢いの強い吐
出流１２がもろに長辺壁５側の凝固殻（図示していない
が、溶湯は壁面側から先に凝固し、徐々に内部へ凝固部
分が広がる）に衝突して、該凝固殻を再溶解する。その
ため、溶湯４の凝固遅れや著しい場合には、鋳型壁５、
６をも溶解して、溶湯４の流出事故（以下、ブレーク・
アウトという）を起こすこともある。特に、この現象
は、鋳型３への溶湯の注入量（スルー・プット）が大き
い時に著しい。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑み、電磁力を用
いずに溶鋼を円滑に撹拌すると共に、鋳型のブレーク・
アウトを防止し、且つ品質の優れた鋳塊を製造可能とす
る溶鋼の連続鋳造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、溶鋼の撹拌について鋭意研究し、その成果
を本発明は具現化した。

【０００７】すなわち、本発明は、平断面が長方形で、
長短辺壁の長さ比（ａ／ｂ）が３以上の鋳型に、浸漬ノ
ズルを介して溶鋼を吐出する溶鋼の連続鋳造方法におい
て、前記浸漬ノズルとして、その外径に対する鋳型の短
辺壁長さｂの比（ｂ／ｄ）が３以下で、溶鋼の吐出孔が
中心軸対象で一対設けられたものを用い、且つ前記吐出
孔から下記式を満足する方法に、溶鋼を連続的に吐出さ
せることを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。

【０００８】０＜θ＜θＭ …（１） ここで、θ ： 溶鋼の吐出方向と浸漬ノズルの中心軸
から鋳型の短辺壁面に下ろした垂線とのなす角度θ、 θＭ： 浸漬ノズルの中心軸から鋳型の短辺壁面に下ろ
した垂線と鋳型の平断面での対角線とのなす角度 また、本発明では、前記θを、５°〜１５°とすること
が好ましい。

【０００９】本発明によれば、既存の２孔浸漬ノズルを
用い、その吐出孔の方向を適切にすることで、鋳型内で
溶鋼の安定した旋回流を確保すると共に、鋳型のブレー
ク・アウトを防止できるようになる。その結果、品質に
優れた鋳塊が、大量、且つ安価に製造可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、発明をなすに至った経緯
もまじえ、本発明の実施の形態を説明する。

【００１１】まず、発明者は、平断面が長方形の鋳型３
を透明プラスチックで製作し、その内での水（溶鋼４に
見立てる）の流れを、水モデル実験で研究した。その結
果、長辺壁５と短辺壁６の長さの比（所謂アスペクト
比、ａ／ｂ）が大きい場合には、４個の吐出孔２を有す
る浸漬ノズル１を使用すると、長辺壁５と該ノズル１の
吐出孔２との距離が短くなる場合があり、勢いの良い溶
鋼４の吐出流が直に長辺壁５側に形成された凝固殻に衝
突し、該凝固殻を再溶解し、凝固遅れや前記ブレーク・
アウトを起こす恐れがあることが判明した。具体的に
は、そのアスペクト比は、３以上であった。また、この
現象は鋳型３への溶鋼４の注入量（スルー・プット）が
大きくなった時に顕著に現れることを知った。さらに、
溶鋼４の吐出方向と浸漬ノズル１の中心軸８から鋳型の
短辺壁面に下ろした垂線９とのなす角度θが、該浸漬ノ
ズル１の中心軸８から鋳型３の短辺壁面に下ろした垂線
と鋳型３の平断面での対角線１１とのなす角度θＭより
大きくなる（θ＞θＭ）ように、任意の短辺壁側に溶鋼
４を吐出させると、対向する短辺壁側への溶鋼４の流れ
が弱くなり、該短辺壁６の近傍で溶鋼４の流れがよど
み、この部分に欠陥が発生し易くなることも知った。つ
まり、溶鋼４に安定した旋回流７を発生させるには、前
記θが、θＭより小さく、０より大きいことが必要であ
る。

【００１２】そして、発明者は、鋳型３のブレーク・ア
ウトを防止するには、上記知見に基づき２孔の浸漬ノズ
ル１を採用する必要があると結論した。また、該浸漬ノ
ズル１の径ｄが短辺壁長さｂに対して小さいほど良いと
考え、水モデル実験を重ねたところ、ｂ／ｄが３以下で
あることが必要であると確信した。上記ｂ／ｄが３以上
になれば、長辺壁側の凝固殻への吐出流１２のアタック
が弱くなり、凝固殻の再溶解が小さくなると予想できる
からである。

【００１３】そこで、発明者は、これらのことをすべて
配慮し、前記した本発明を完成させたのである。なお、
本発明の実施に際しては、このθの大きさを、０〜θＭ
の範囲内で、使用する鋳型３のアスペクト比（ａ／ｂ）
に応じて、予め鋳型３内で溶鋼４の水平な旋回流７が形
成されるように決めればよい。つまり、実機による実
験、オフ・ラインの水モデル実験、あるいはシミュレー
ション・モデルを用いた計算で決めることができる。な
お、本発明の試行によれば、θの値は、５°〜１５°で
あることが一層好ましい。５°未満あるいは１５°超え
では、溶鋼４の吐出流１２が長辺壁５と短辺壁６とがな
す頂点１０に衝突するものが多くなり、旋回流７が乱れ
るからである。

【００１４】また、本発明の実施効果には、ノズル吐出
孔の形状や、鋳型長手方向（鋳造方向）への角度は、あ
まり影響しないことも確認されている。

【００１５】

【実施例】溶鋼の連続鋳造を、本発明に係る方法及び従
来の方法とで行ない、鋳片を製造した。使用した鋳型３
は、長辺壁５の長さ（ａ）が１５００ｍｍ、短辺壁６の
長さ（ｂ）が２２０ｍｍで、平断面が長方形のものであ
る。この鋳型３に、本発明の実施では、吐出孔２が軸対
象で２孔のノズル１を、従来方法では、図３に示した４
孔ノズルを用いて、溶鋼４を吐出した。溶鋼４には、Ｃ
が５０ｐｐｍ、Ｓが２０ｐｐｍ、Ｐが１０ｐｐｍの極低
炭素鋼を選び、鋳造速度は、本発明及び従来方法とも
１．６ｍ／ｍｉｎとした。

【００１６】その結果を、表１に一括して示すが、本発
明によれば、鋳型３のブレーク・アウトの発生が、従来
方法の場合に比べ、著しく低減している。また、得られ
た鋳片の表面欠陥（成分偏析による欠陥）も、本発明の
方法は、従来の方法による場合より格段と低下した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、溶鋼
の連続鋳造において、鋳型内で溶鋼の旋回流を確保する
と共に、鋳型のブレーク・アウトを防止できるようにな
る。その結果、品質に優れた鋳塊が、大量、かつ安価に
製造可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶鋼の連続鋳造方法を説明する平
面図である。

【図２】従来の溶鋼の連続鋳造方法を示す平面図であ
り、（ａ）は長短辺壁の長さの比が３以下の場合、
（ｂ）は３以上の場合である。

【図３】浸漬ノズルの形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル（ノズル） ２ 吐出孔 ３ 鋳型 ４ 溶湯（溶鋼） ５ 長辺壁 ６ 短辺壁 ７ 旋回流 ８ 中心軸 ９ 垂線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 敏胤 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 大森 和郎 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4E004 AA05 FB02 4E014 DB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平断面が長方形で、長短辺壁の長さ比
   （ａ／ｂ）が３以上の鋳型に、浸漬ノズルを介して溶鋼
   を吐出する溶鋼の連続鋳造方法において、 前記浸漬ノズルとして、その外径に対する鋳型の短辺壁
   長さｂの比（ｂ／ｄ）が３以下で、溶鋼の吐出孔が中心
   軸対象で一対設けられたものを用い、且つ前記吐出孔か
   ら下記式を満足する方法に、溶鋼を連続的に吐出させる
   ことを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。 ０＜θ＜θＭ …（１） ここで、θ ： 溶鋼の吐出方向と浸漬ノズルの中心軸
   から鋳型の短辺壁面に下ろした垂線とのなす角度θ、 θＭ： 浸漬ノズルの中心軸から鋳型の短辺壁面に下ろ
   した垂線と鋳型の平断面での対角線とのなす角度
2. 【請求項２】 前記θを、５°〜１５°とすることを特
   徴とする請求項１記載の溶鋼の連続鋳造方法。