JP2003225745A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 広幅低速鋳造時にメニスカス部のノズル周
りへ、モールドパウダ巻き込みを伴わず低ランニングコ
ストで制御容易に、デッケル発生を防止しうるに十分な
熱量が供給されるようにした鋼の連続鋳造方法を提供す
る。 【解決手段】 鋳込み幅1600mm以上、鋳込み速度1.0m/m
in以下の広幅低速鋳造を行う鋼の連続鋳造方法におい
て、鋳込み幅の30〜75％のコイル幅として鋳型長辺壁体
内に設置した電磁攪拌用コイルを用いて鋳型内溶鋼を水
平旋回させ、1/4 幅部のメニスカス流速を20〜40cm/sに
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造方法
に関し、詳しくは、デッケルを発生させずに広幅低速で
鋳造することを可能とした鋼の連続鋳造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋼の連続鋳造において、鋳込み幅1600mm
以上、鋳込み速度1.0m/min以下の広幅低速鋳造を行う
と、例えば図３に示すように、メニスカス（溶鋼湯面）
部のノズル周りは、ノズル（浸漬ノズル）の吐出口から
吐出された溶鋼が到達しにくくて、熱供給がされにくい
ことから、ノズル周りの溶鋼が凝固して形成される所謂
デッケル（不沈塊）が発生する。なお、従来実績から得
られたデッケル発生域（デッケルが発生する鋳込み幅及
び鋳込み速度の範囲）を図４に示す。デッケルが発生す
ると、次のような製品欠陥や操業トラブルの発生頻度が
増大する。 メニスカス上のモールドパウダを引き込み、製品のＵ
Ｔ欠陥を招く。 ノズル周囲部の凝固収縮が大となり、縦割れが発生し
やすくなる。 ノズル詰まり防止のためにノズル上部から吹き込まれ
たArガスの気泡がメニスカス上方の大気へ抜けにくくな
り、表面に捕捉されて製品のブローホール欠陥を招く。 操業面では、ノズル周りへの熱供給不足によりモール
ドパウダの溶融速度が下がり、パウダ溶融厚が薄くなっ
て、モールドパウダの流入不足によるブレークアウトに
至る。 【０００３】上記のような不具合の原因となるノズル周
りへの熱供給不足を解消するために、従来、ノズルの浸
漬深さを浅くしたり、吐出する角度を上向きにする等の
改善策がとられていたが、これらの改善策では、モール
ドパウダの巻き込みが誘発されやすいという問題があっ
た。一方、特開平４−26835 号公報では、モールドパウ
ダの溶融層内に電極を挿入して通電し、パウダ内に発生
するジュール熱でメニスカス部を加熱するという方法が
示されている。また、近年では電磁力を用いて縦割れを
防止する方法が主流となっているようで、例えば、特開
平８−229652号公報では、対向する長辺側にリニアモー
タを設置し、その対向したリニアモータコイルの重なり
長さを1200mm以下にする方法が示されており、また、特
公平４−61743 号公報では、炭素濃度0.1 〜0.18％の中
炭素鋼を鋳込み速度1.0m/min以上で鋳込むときに、メニ
スカス直下から200mm の領域で凝固シェル内周面に沿っ
て溶鋼を40〜120cm/s の速度で流動させる方法が示され
ている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平４
−26835 号公報に示された方法では、電極が消耗し、そ
の高さコントロールが難しいばかりか、電極の補充や通
電用電力等にかかるランニングコストが多大である。ま
た、前記電磁力を用いる二公報所載の方法については、
鋳込み幅1600mm以上、鋳込み速度1.0m/min以下の広幅低
速鋳造の場合、特開平８−229652号公報所載の方法では
鋳型短辺近傍にも電磁力による流動が生じ、また、特公
平４−61743 号公報所載の方法ではメニスカス近傍で電
磁攪拌することにより熱供給は可能であっても流速が大
きすぎ、いずれの方法によってもモールドパウダの巻き
込みを誘発してしまう問題を生じた。 【０００５】そこで、本発明は、広幅低速鋳造時にメニ
スカス部のノズル周りへ、モールドパウダ巻き込みを伴
わず低ランニングコストで制御容易に、デッケル発生を
防止しうるに十分な熱量が供給されるようにした鋼の連
続鋳造方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】発明者らは、広幅低速鋳
造時の最適な電磁力印加条件を導くために、低融点金属
（鉛）を用いてモデル実験を行った。このモデル実験で
は、実機の1/5 サイズに製作したモデル装置の鋳型内に
低融点合金の湯を注入しつつ凝固させた。このとき、鋳
型上方から鋳型内に低融点金属との比重差が実機での溶
鋼とモールドパウダとの比重差に等しい液体を添加し、
この液体で鋳型内の低融点金属のメニスカスを覆うよう
にした。電磁力は、鋳型長辺方向（幅方向）に配置した
電磁攪拌用コイルに通電し発生させた移動磁界を介して
鋳型内の湯を水平旋回させるように印加した。その際、
実験条件として、電磁攪拌用コイルのコイル幅（鋳型長
辺方向の配置長さ）および高さ（配置高さ位置）を種々
変え、各条件につき、メニスカス部の温度分布を測定す
るとともに、鋳型内の1/4 幅部（かつ1/2 厚部）のメニ
スカス流速を測定した。凝固後、低融点合金を削り出
し、模擬パウダの混入率を測定した。 【０００７】その結果、以下のことが判明した。 (1) ノズル周りのメニスカス温度を確保するとともに、
鋳片（凝固シェル）幅中央部の表層に捕捉されるパウダ
（モールドパウダ）量（パウダ巻き込み量＝前記模擬パ
ウダの混入率）を低減するためには、図１に示すよう
に、1/4 幅部におけるメニスカス流速を20〜40cm/sにす
ることが重要である。 【０００８】(2) 湯を鋳型短辺近傍まで旋回させると、
鋳型内面コーナ部で湯面が乱れることが明瞭に認められ
た。そこで、コイル幅（対鋳込み幅）とコーナ部でのパ
ウダ巻き込み量の関係を調査し、図２に示す結果を得
た。同図より、コイル幅の対鋳込み幅比率が75％を超え
ると、コーナ部の湯面が乱れ、その部位でのパウダ巻き
込み量が増加する。また一方、コイル幅の対鋳込み幅比
率が30％に満たないと、1/4 幅部での旋回流速が20cm/s
を下回り（この点については図示省略した。）、ノズル
周りの温度降下量が増大する。 【０００９】また、別途、コイル幅が鋳込み幅の20〜25
％に相当する電磁攪拌用コイルを用いて1/4 幅部のメニ
スカス流速を20〜40cm/sの範囲に制御することを検討
し、その結果、前記制御を実施するためには移動磁界の
さらなるパワーアップが必要で、そのアップ代を満足し
うるコイル構造は、鋳型長辺壁体内に収納不可能なもの
であるという結論を得ている。 【００１０】本発明は、これらの知見に基づいてなされ
たところの、鋳込み幅1600mm以上、鋳込み速度1.0m/min
以下の広幅低速鋳造を行う鋼の連続鋳造方法において、
鋳込み幅の30〜75％のコイル幅として鋳型長辺壁体内に
設置した電磁攪拌用コイルを用いて鋳型内溶鋼を水平旋
回させ、1/4 幅部のメニスカス流速を20〜40cm/sに制御
することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明では、適用範囲は鋳込み幅
1600mm以上、鋳込み速度1.0m/min以下の広幅低速鋳造に
限られる。この広幅低速鋳造範囲以外での連続鋳造操業
では、図４に示したように従来でもデッケルないし縦割
れが発生せず、本発明の効果が確認できない。 【００１２】また、本発明では、用いる電磁攪拌用コイ
ルのコイル幅（鋳型長辺方向の配置長さ）は鋳込み幅の
30〜75％の範囲に限られる。コイル幅をこの範囲に設定
することにより、図２に示したように、ノズル周りの温
度降下とコーナ部でのパウダ巻き込みとを同時に防止す
ることができる。電磁攪拌用コイルを鋳型長辺壁体内に
設置するとしたのは、コイルを鋳型内溶鋼に極力近づけ
て電磁攪拌用電力利用効率を高くし、ランニングコスト
を低減するためである。なお、本発明の目的からして、
鋳込み幅方向のコイル幅中心位置はノズル中心位置に極
力一致させるのが好ましく、また、鋳込み方向のコイル
設置範囲はメニスカス近傍とするのが好ましい。 【００１３】また、本発明では、電磁攪拌用コイルへの
通電は、該通電により発生する移動磁界によって鋳型内
溶鋼にこれをメニスカス流速20〜40cm/sの範囲で水平旋
回させうる電磁力が印加されるように行うものとする。
メニスカス流速をこの範囲に制御することにより、図１
に示したように、ノズル周りの温度降下と幅中央部での
パウダ巻き込みとを同時に防止することができる。 【００１４】 【実施例】（１）本発明例１として、実生産に供される
垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、低炭素Alキルド鋼
（Ｃ：0.04〜0.06％、Mn：0.2 〜0.4 ％、Al:0.025〜0.
034 ％）を鋳込み速度0.4 〜0.6 ｍ/minで2400mm幅に鋳
造するにあたり、鋳型長辺壁体内に、コイル幅1000mmの
電磁攪拌用コイルを、そのコイル幅中心位置をノズル中
心位置に合わせて設置し、該コイルに通電して発生させ
た移動磁界からの電磁力によりメニスカス部の溶鋼を水
平旋回させながら、約1000ton のスラブを鋳造した。な
お、コイルへの通電電流値は、1/4 幅部のメニスカス流
速を測定し、この測定値が20〜40cm/sの範囲に入るよう
に制御した。また、比較例１として、本発明例１におい
て前記コイルへの通電を行わずにスラブを鋳造した。 【００１５】これらについてデッケル発生率および冷延
板欠陥混入率を調査した。デッケル発生率は、鋳造中に
ノズル周りのデッケル発生有無を10分おきに目視検査
し、発生有りの回数の対検査回数百分率で評価した。冷
延板欠陥混入率は、スラブを熱間圧延しさらに冷間圧延
して得られた冷延板コイルについて、リコイルラインで
検出された線状疵の長さを測定し、該線状疵長さの対検
査コイル長さ百分率で評価した。 【００１６】その結果、表１に示すように、本発明例１
ではノズル周りのデッケルは皆無となり、冷延板の線状
疵も大幅に低減した。 【００１７】 【表１】 【００１８】（２） 本発明例２として、実生産に供さ
れる垂直曲げ型連続鋳造機を用いて中炭素Alキルド鋼
（Ｃ：0.09〜0.13％、Si：0.15〜0.22％、Mn：0.90〜1.
10％、Al：0.020 〜0.033 ％）を鋳込み速度0.90〜0.95
ｍ/minで1600mm幅に鋳造するにあたり、本発明例１と同
様の仕方でメニスカス部の溶鋼を水平旋回させながら約
1000ton のスラブを鋳造した。また、比較例２として、
本発明例２において前記コイルへの通電を行わずに約10
00ton のスラブを鋳造した。また比較例３として、本発
明例２において、コイル幅を1600mmに変更し、幅方向全
域に移動磁界を印加して約1000ton のスラブを鋳造し
た。 【００１９】これらについて鋳片縦割れ発生率および厚
板ＵＴ欠陥発生率を調査した。鋳片縦割れ発生率は、鋳
造後のスラブを全長目視検査し、検出された縦割れの個
数対検査長さの比（百分率）で評価した。厚板ＵＴ欠陥
発生率は、前記検査後のスラブを厚板圧延により板厚15
〜30mmの厚板とした後、全面ＵＴ検査を行ない、検出さ
れたＵＴ欠陥の個数対検査長さの比（百分率）で評価し
た。 【００２０】その結果、表２に示すように、本発明例２
および比較例３では、縦割れの発生しやすい幅中央部に
かけた移動磁界により溶鋼が水平旋回し、メニスカス温
度確保等による凝固の均一性が保たれて、縦割れの発生
は皆無であった。しかしながら、全幅にわたって移動磁
界をかけた比較例３では、コーナ部の溶鋼も攪拌された
ので、厚板の鋳片コーナ部相当部位でＵＴ不良が発生し
て、高いＵＴ欠陥発生率を示した。ＵＴ検査後に欠陥部
を分析したところ、モールドパウダが検出された。 【００２１】 【表２】 【００２２】 【発明の効果】本発明によれば、広幅低速鋳造において
幅中央部のデッケルおよびコーナ部のパウダ巻き込みを
同時に防止することができ、鋳片縦割れや圧延後のＵＴ
欠陥を生じない健全な広幅連続鋳造鋼鋳片が得られると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】1/4 幅部のメニスカス流速とノズル周りのメニ
スカス温度降下量及び幅中央部のパウダ巻き込み量との
関係を示すグラフである。 【図２】コイル幅の対鋳込み幅比率とコーナ部表層のパ
ウダ巻き込み量及びノズル周りのメニスカス温度降下量
との関係を示すグラフである。 【図３】広幅低速鋳造でのノズル周りへの熱供給不足状
態を示す説明図である。 【図４】従来の連続鋳造におけるデッケル発生域を示す
図である。 【符号の説明】 １ 鋳型（鋳型短辺壁） ２ ノズル（浸漬ノズル） ３ モールドパウダ ４ 熱い湯の供給不足部

フロントページの続き (72)発明者 藤村 俊生 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 野村 寛 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 MB12 MB20

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 鋳込み幅1600mm以上、鋳込み速度1.0m/m
   in以下の広幅低速鋳造を行う鋼の連続鋳造方法におい
   て、鋳込み幅の30〜75％のコイル幅として鋳型長辺壁体
   内に設置した電磁攪拌用コイルを用いて鋳型内溶鋼を水
   平旋回させ、1/4 幅部のメニスカス流速を20〜40cm/sに
   制御することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。