JP2001025847A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】極低炭素鋼を２ｍ／分程度で高速鋳造する場合
にも、鋳片表層部のパウダ性欠陥や鋳片表面の縦割れの
発生を防止できる連続鋳造方法の提供。 【解決手段】タンディッシュ２に固定された浸漬ノズル
１を用いて、タンディッシュから鋳型３内へ溶鋼４を供
給する連続鋳造方法であって、鋳型内への溶鋼の供給開
始時に浸漬ノズル内に形成される空間部１６の雰囲気を
減圧する鋼の連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬ノズルを用い
たタンディッシュから鋳型内への溶鋼の供給方法に関
し、鋳片表層部のパウダ性欠陥や鋳片表面の縦割れの発
生を防止す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】自動車の外装用鋼板の素材である極低炭
素鋼の鋳片を連続鋳造する際、鋳片の製造コストの低減
などを目的に、鋳造速度の高速化が図られている。

【０００３】極低炭素鋼を２ｍ／分程度の高速で鋳造す
るとき、鋳片表層部に未溶融のモールドパウダや溶融ス
ラグを巻き込んだパウダに起因する欠陥（以下、パウダ
性欠陥と記す）が発生しやすく、また、鋳片表面に縦割
れが発生しやすい。

【０００４】鋳型内への溶鋼の注入には、鋳型の短辺側
に向いた吐出孔を２つ有する浸漬ノズルが一般的に用い
られる。その場合、後述する図２に示すように、浸漬ノ
ズルからの吐出流５は、鋳型の短辺側の凝固殻に衝突し
た後、上昇流６と下降流７とに分岐する。高速鋳造時の
場合には、溶鋼の上昇流の流速は速くなり、この速い上
昇流が鋳型内の溶鋼表面に向かって流動するので、溶鋼
表面が盛り上がる。

【０００５】一方、浸漬ノズルからの吐出流の流速や流
れの方向が時間とともに変化するために、上述する溶鋼
表面の盛り上がり高さが時間とともに変化する。溶鋼表
面の盛り上がりの高さが時間とともに変化するような、
いわゆる湯面レベルの乱れが発生するときに、未溶融の
モールドパウダや溶融スラグは鋳型内の溶鋼中に巻き込
まれやすくなる。溶鋼中に巻き込まれた未溶融のモール
ドパウダなどは、鋳型内の凝固殻に捕捉され、鋳片表層
部にパウダ性欠陥が発生する。

【０００６】さらに、浸漬ノズルからの吐出流の流速や
流れの方向が時間と共に変化するために、鋳型内の凝固
殻の冷却が不均一となりやすく、鋳型内で形成される凝
固殻の厚みが鋳型の幅方向で変化する。そのため、鋳片
が冷却される過程で鋳片表面に作用する応力により、凝
固殻の厚みの薄い部分の鋳片表面に縦割れが発生しやす
い。

【０００７】上述するように、極低炭素鋼を２ｍ／分程
度の高速で鋳造するとき、浸漬ノズルからの吐出流の流
速や流れの方向が時間とともに変化しやすい。そのた
め、鋳型内の溶鋼の流れが不均一になるので、鋳片表層
部にパウダ性欠陥や鋳片表面に縦割れが発生しやすい。

【０００８】このため、鋳型の長辺側の外部に静磁場の
溶鋼流動制動装置を配置して浸漬ノズルからの吐出流に
電磁力を作用させ、その吐出流の流速や流れの方向など
を均一にする方法が採られている。しかし、鋳型に通電
コイルなどの重量物を搭載するなど、過大な設備が必要
となる。

【０００９】特開平９−２８５８５２号公報では、底部
に鋳造方向に向いたスリット状の吐出孔を備え、内部に
オリフィスを備える浸漬ノズルを用い、かつ、鋳型の外
部に電磁攪拌装置を備える方法が提案されている。この
方法では、吐出流の方向が鋳造方向であり、吐出流が鋳
型の短辺側の凝固殻に衝突して上昇流を形成することな
く、さらに浸漬ノズル内部に備えたオリフィスや鋳型の
外部に備えた電磁攪拌装置の作用により、鋳型内の溶鋼
の流れを均一にする方法である。しかし、この方法で
も、鋳型に通電コイルなどの重量物を搭載するなど、過
大な設備が必要という問題がある。

【００１０】特開平６−３２８２１０号公報では、鋳型
の両短辺側に向いた２つの吐出孔と、底部に鋳造方向に
向いた１つの吐出孔を有する浸漬ノズルを用いる方法が
提案されている。吐出孔の数を多くして、吐出流を分散
し、鋳型内の溶鋼の流れを均一にする方法である。しか
し、この方法では、鋳型内の溶鋼の流れを均一にする効
果は少ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、極低炭素鋼
を２ｍ／分程度の高速で鋳造する場合に、安価な設備
で、浸漬ノズルからの吐出流の流速や流れの方向を均一
にすることにより、鋳型内の溶鋼の流れを均一にして、
鋳片表層部のパウダ性欠陥や鋳片表面の縦割れの発生を
防止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】本発明の要旨は、タンデ
ィッシュに固定された浸漬ノズルを用いて、タンディッ
シュから鋳型内へ溶鋼を供給する連続鋳造方法であっ
て、鋳型内への溶鋼の供給開始時に浸漬ノズル内に形成
される空間部の雰囲気を減圧する鋼の連続鋳造方法にあ
る。

【００１３】本発明者は、前述する本発明の課題を、下
記およびの現象を把握し、の対策を講じることに
よって、解決した。

【００１４】浸漬ノズルからの吐出流の流速や流れの
方向が時間とともに変化するのは、鋳造中の浸漬ノズル
の内部が、タンディッシュから供給される溶鋼で充満さ
れていないためである。つまり、浸漬ノズルの内部の鋳
型内の溶鋼表面の高さより高い位置に、溶鋼の自由表面
が形成されている。

【００１５】タンディッシュから供給される溶鋼は、浸
漬ノズルの内壁を伝わって落下する以外に、浸漬ノズル
の内部の溶鋼の自由表面に直接落下する。溶鋼の自由表
面に直接溶鋼が落下するとき、落下する溶鋼の衝撃によ
って溶鋼の自由表面が大きく乱れる。そのため、吐出流
の流速や流れの方向が不均一となる。

【００１６】図２は、浸漬ノズルの内部に空間部が形成
されたままで鋳造する場合の鋳型内の溶鋼の流れを模式
的に示す図である。

【００１７】浸漬ノズルの内部に空間部１６および溶鋼
の自由表面１７が形成されている。タンディッシュ２か
ら落下する溶鋼流４ａの衝撃で、浸漬ノズル１の内部の
溶鋼の自由表面が大きく乱れ、そのため、吐出流５の流
速や流れの方向が時間とともに変化し、不均一になる。
図２では、極端な例として、図中に矢印Ａで示す位置で
は、溶鋼表面の盛り上がり８が発生し、矢印Ｂで示す位
置では、溶鋼表面は盛り上がっていない例を模式的に示
した。このような状態が時間とともに変化するために、
鋳片表層部のパウダ性欠陥や鋳片表面の縦割れが発生し
やすくなる。その理由は、前述のとおりである。

【００１８】このような浸漬ノズルの内部の溶鋼の自
由表面は、以下に説明するようにして形成される。すな
わち、鋳造作業の開始時に、浸漬ノズルを介してタンデ
ィッシュ内の溶鋼を鋳型内に供給し始め、その後、鋳型
を振動させる前に、鋳型内の溶鋼の高さが徐々に高くな
るとともに、浸漬ノズルの下部が徐々に溶鋼中に浸る。
このとき、浸漬ノズルの内部に空間部が形成される。こ
の空間部は、鋳造開始以降にも残存する。このように、
浸漬ノズルの内部に空間部があるために、浸漬ノズルの
内部に溶鋼の自由表面が形成される。

【００１９】本発明の方法では、鋳型内に溶鋼を供給
開始するときに浸漬ノズル内に形成される空間部の雰囲
気を減圧する。減圧することにより、浸漬ノズルの内部
の空間は溶鋼で充満するようになる。

【００２０】浸漬ノズルの内部が溶鋼で充満すると、浸
漬ノズルからの吐出流の流速や流れの方向は均一とな
り、鋳型内の溶鋼の流れが均一化する。したがって、鋳
片表層部のパウダ性欠陥や鋳片表面の縦割れの発生を防
止できる。また、浸漬ノズル内に形成される空間部の雰
囲気を減圧する装置は、鋳型に搭載する電磁力発生装置
に比べて安価であり、低廉な設備投資で本発明を完成す
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施した
場合の浸漬ノズルの内部の溶鋼の流れを説明するための
模式図である。タンディッシュ２内の溶鋼４は、浸漬ノ
ズル１を経て鋳型３内に供給される。浸漬ノズル１の内
部がタンディッシュ２からの落下する溶鋼流４ａで充満
している状況を示す。タンディッシュと浸漬ノズルとの
間に、上ノズル１４と３層のプレートからなるスライデ
ィングゲート１３を配置した例を示す。スライディング
プレートは、鋳型内へ供給する溶鋼量の制御などを行う
ためのものである。図１では、スライディングプレート
の例を示すが、溶鋼の流量制御には、ロッドタイプのス
トッパーを用いても構わない。鋳型内の溶鋼表面に添加
されたモールドパウダ９−１は、溶鋼の熱で溶融し、そ
の溶融した溶融スラグ９−２は、鋳型と凝固殻１５との
隙間に流入する。

【００２２】浸漬ノズルには、排気口１１を設け、その
排気口には、減圧装置１０および減圧制御装置１２を配
置する。鋳型内に溶鋼を供給開始し、浸漬ノズルの下部
が徐々に溶鋼中に浸り、浸漬ノズルの内部に空間部１６
が生じてから、浸漬ノズルの内部に形成された空間部の
雰囲気を減圧装置を用いて減圧する。また、減圧制御装
置を用いて、減圧する圧力の制御を行う。

【００２３】鋳造作業の開始時には、通常、タンディッ
シュと浸漬ノズルとの間に設けたスライディングゲート
を閉めた状態で、取鍋（図示していない）からタンディ
ッシュ内に溶鋼が供給される。タンディッシュ内の溶鋼
が目標の量になってからスライディングゲートを開け、
浸漬ノズルを介してタンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に
供給し始める。その後、鋳型を振動させる前に、鋳型内
の溶鋼の高さが徐々に高くなるとともに、浸漬ノズルの
下部が徐々に溶鋼中に浸る。このとき、浸漬ノズルの内
部に空気が閉じこめられて、空気を含む空間部が形成さ
れる。

【００２４】本発明の方法では、減圧制御装置を用いて
減圧する圧力を制御しつつ、減圧装置を作動させて、排
気口から空間部の空気を排気して減圧する。これによ
り、浸漬ノズルの内部に溶鋼が充満し、空間部を消滅さ
せることができる。

【００２５】排気口は、ＭｇＯやＡｌ₂ Ｏ₃ などからな
る多孔質耐火物、または、内径が１ｍｍ程度の鋼製の細
管５〜１５本程度を耐火物に埋め込んだものでよい。浸
漬ノズル内部の空間部を減圧するときに、排気口が溶鋼
で塞がれ、それ以降減圧排気ができない場合があっても
構わない。いったん空間部を消滅させ、浸漬ノズルの内
部が溶鋼で充満すると、それ以降は、空間部が形成され
ることはないからである。

【００２６】

【実施例】垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、断面形状
が、厚み３００ｍｍ、幅１６００ｍｍの鋳片を２．０ｍ
／分の速度で、Ｃ含有率が０．００２重量％の極低炭素
鋼を鋳造した。６ヒートの連々鋳まで試験を行った。

【００２７】図１に示すような装置構成で、用いた浸漬
ノズルは、アルミナグラファイト製で、下向き３０゜の
２孔を有し、外径１６０ｍｍ、内径９０ｍｍ、高さ９０
０ｍｍである。浸漬ノズルの先端が、溶鋼メニスカスか
ら３００ｍｍになるように、浸漬ノズルを配置した。排
気口は、内径が１ｍｍの鋼製の細管１０本をＭｇＯの耐
火物に埋め込んだものを用いた。また、減圧装置は、ロ
ータリーポンプ式で、排気能力は５０リットル／分、可
能な到達真空度は０．１気圧の性能の装置である。

【００２８】本発明例の試験では、鋳型内に溶鋼を供給
開始し、浸漬ノズルの下部が徐々に溶鋼中に浸り、浸漬
ノズルの内部に空間部が形成されてから、その空間部の
雰囲気を０．５気圧に減圧した。また、比較例の試験で
は、浸漬ノズルの内部の雰囲気を減圧しなかった。

【００２９】鋳造試験中に、図２に示す矢印ＡおよびＢ
に相当する溶鋼表面の位置、すなわち、鋳型の両短辺部
からそれぞれ１５０ｍｍ離れた位置に、渦流式湯面レベ
ル計を設置し、溶鋼の湯面レベルを連続して測定した。
矢印ＡとＢの位置での湯面レベルの差が、１０ｍｍ以上
となった時に、図２に示すような鋳型内の溶鋼の片流れ
が発生していると判断し、この片流れの発生時間率を測
定した。

【００３０】また、図２に示す矢印Ｃに相当する溶鋼表
面の位置、すなわち、浸漬ノズル近傍のほぼ鋳型の中央
部付近の位置にも、渦流式湯面レベル計を設置し、鋳型
内の溶鋼表面の平均的な湯面レベルの変動を測定した。
比較例の試験での溶鋼表面の平均的な湯面レベルの変動
幅を指数１として、本発明例の試験での溶鋼表面の平均
的な湯面レベルの変動幅の状況を指数化した。

【００３１】本発明例および比較例の各試験の各ヒート
から、１ｍ長さの鋳片を採取し、鋳片表面の縦割れおよ
び鋳片表層部のパウダ性欠陥の発生状況を調査した。鋳
片表面を目視観察するとともに、鋳片表層部の２ｍｍを
グラインダで研削した後に、その研削面を目視観察し
た。縦割れおよびパウダ性欠陥の合計の発生個数を測定
し、６ヒートの測定結果を平均して、各試験の鋳片の表
面欠陥の発生個数とした。また、比較例の試験での発生
個数を鋳片の表面欠陥発生指数１として、本発明例の試
験での発生状況を指数化した。表１に試験条件および試
験結果を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】本発明例の試験Ｎｏ．１では、図２に示す
ような鋳型内の溶鋼の片流れは発生しなかった。また、
溶鋼表面の平均的な湯面レベルの変動幅は、指数０．２
であり、鋳型内の溶鋼の湯面レベルは安定していた。鋳
片表面の縦割れおよび鋳片表層部のパウダ性欠陥の発生
状況も、指数０．１であり、良好な品質の鋳片が得られ
た。なお、浸漬ノズル内部の空間部の減圧は、鋳造開始
当初の１回だけ実施した。

【００３４】比較例の試験Ｎｏ．２では、浸漬ノズルの
内部に形成された空間部の雰囲気を減圧しなかった。図
２に示すような鋳型内の溶鋼の片流れが発生し、片流れ
の発生時間率は３０％に達した。また、溶鋼表面の湯面
レベルの変動幅は１０ｍｍ以上で、湯面レベルが不安定
であった。そのため、鋳片表面の縦割れおよび鋳片表層
部のパウダ性欠陥が、それぞれ発生していた。それらの
表面欠陥は、その鋳片を素材として熱間圧延する場合に
は、鋳片表面の手入れを必要とするほどの欠陥であっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施した場合の浸漬ノズルの内
部の溶鋼の流れを説明するための模式図である。

【図２】浸漬ノズルの内部に空間部が形成されたままで
鋳造する場合の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：浸漬ノズル ２：タンディッシュ ３：鋳型 ４：溶鋼 ４ａ：落下する溶鋼流 ５：吐出
流 ６：上昇流 ７：下降流 ８：溶鋼表面の
盛り上がり ９−１：モールドパウダ ９−２：溶融スラ
グ １０：減圧装置 １１：排気口 １２：減
圧制御装置 １３：スライディングゲート １４：上
ノズル １５：凝固殻 １６：空間部 １７：溶
鋼の自由表面 Ａ、Ｂ、Ｃ：溶鋼表面の位置を示す符号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンディッシュに固定された浸漬ノズルを
   用いて、タンディッシュから鋳型内へ溶鋼を供給する連
   続鋳造方法であって、鋳型内への溶鋼の供給開始時に浸
   漬ノズル内に形成される空間部の雰囲気を減圧すること
   を特徴とする鋼の連続鋳造方法。