JP2007069222A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリバーの原因となるアルミナなど非金属介在物やブローホールの原因となるアルゴン気泡の巻き込みを防止して、表面、内部品質に優れた鋳片を製造することができる鋼の連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】 浸漬ノズル２の内孔２１の横断面形状を、長軸Ｄ_Ｌと短軸Ｄ_Ｓとの長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓが１．２〜３．８である楕円形または長円形として、その長軸の方向を鋳型３の長辺方向と実質的に平行としたうえに、スライディングノズル１の摺動方向を前記長軸と直交する方向として、鋳型３内に溶鋼を供給する。なお、内孔２１の最小断面積部２３における断面積Ｓ_１とスライディングノズル１のノズル孔１１の断面積Ｓ_０との比Ｓ_１/Ｓ_０を、０．５〜０．９５とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面、内部品質に優れた鋳片を安定して製造するための鋼の連続鋳造方法に関するものである。

浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流を安定させて良好な表面、内部品質を有する鋳片を製造するために、従来から種々の技術が開発されている。特許文献１には、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を防止するために、スライディングノズルと吐出流のなす水平面内の角度を８０〜９０°とした連続鋳造方法が開示されている。特許文献２には、浸漬ノズルを矩形断面のものとして、注入ノズルから鋳型への注入流を一様な低速下降流に保持して鋳造する注入方法が開示されている。特許文献３には、吐出孔をスリット状として浸漬ノズルから吐出する溶鋼流を分散化、均一化することにより、表面、内部欠陥のない鋳片を製造する連続鋳造方法が開示されている。

特許文献４には、内部にねじりテープ状の旋回羽根を備えた浸漬ノズルか開示されている。特許文献５には、浸漬ノズル内に不活性ガスを導入し内部の圧力を制御することにより吐出孔からの溶鋼流動に偏流が生じることを防止する連続鋳造方法が開示されている。
特許文献６には、浸漬ノズルの基端側内径に対して先端部内径が拡大した浸漬ノズルを用いる連続鋳造方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法によってもなお、鋳型内に吐出する溶鋼流を安定させることは難しく、圧延後のコイル表面に発生するスリバーと呼ばれる介在物起因の表面欠陥やブローホールと呼ばれる浸漬ノズル吹込みアルゴン起因の気泡欠陥を十分防止することはできなかった。
特開２００２−３０１５４９号公報 特開昭５８−７４２５７号公報 特開平９−２８５８５２号公報 特開２０００−２３７８５２号公報 特開平９−２２５６０４号公報 特開平９−１０８７９３号公報

本発明は、上記した従来の問題点を解決し、浸漬ノズルからの吐出流を安定させることによってスリバーの原因となるアルミナなど非金属介在物やブローホールの原因となるアルゴン気泡の巻き込みを防止して、表面、内部品質に優れた鋳片を製造することができる鋼の連続鋳造方法を提供することを課題とする。

発明者らは、上記の課題を解決するために浸漬ノズル内の流れを解析した結果、以下のような知見を得て本発明を完成するに至った。即ち、ノズル内孔の横断面形状が真円である従来型浸漬ノズルの場合には、図４に示すように、スライディングノズル１を摺動させると、開口部が一方に偏っているために浸漬ノズル２内でスライディングノズル１の摺動方向に向かう旋回流が発生する。この旋回流によって、浸漬ノズル吐出孔からの溶鋼流速ばらつきが増大し、最大吐出流速が増大する。

最大流速の増加によって吐出流の浸透深さが増大するため、脱酸生成物であるアルミナ、連鋳パウダー等の介在物や浸漬ノズルからの吹込みアルゴン気泡が、鋳片内奥深くまで侵入し浮上できずに残留して、これらが薄板での表面欠陥やプレスや製缶時の割れ等の内部欠陥につながることが分かった。

本発明者らはこの旋回流を防止するためには、ノズル内孔横断面形状を楕円形や長円形などの扁平なものとして、その長軸の方向を鋳型の長辺方向と実質的に平行としたうえに、スライディングノズルの摺動方向を前記長軸と直交する方向として鋳造することが有効であることを見出した。逆に、楕円形などの長軸の方向を鋳型の長辺方向と実質的に直交させたうえに、スライディングノズルの摺動方向を前記長軸と平行な方向とすることは、上記旋回流を助長して最大吐出流速が増加し、結果として有害欠陥発生率が増加することが分かった。

以上のような知見に基づきなされた本発明の鋼の連続鋳造方法は、溶鋼をタンディッシュの底部に設けたスライディングノズルから浸漬ノズルを介して鋳型内に供給する鋼の連続鋳造方法において、浸漬ノズル内孔の横断面形状を楕円形または長円形として、その長軸Ｄ_Ｌと短軸Ｄ_Ｓとの長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓを１．２〜３．８としたうえに、その長軸の方向を鋳型の長辺方向と実質的に平行とし、且つスライディングノズルの摺動方向を前記長軸と直交する方向として、鋳型内に溶鋼を供給することを特徴とするものである。

上記した発明において、浸漬ノズル内孔の最小断面積部における断面積Ｓ_１とスライディングノズルのノズル孔の断面積Ｓ_０との比Ｓ_１/Ｓ_０を、０．５〜０．９５とするのが望ましく、また、浸漬ノズルの吐出孔が、対向する鋳型の短辺方向に向けて溶鋼を吐出するように、二つの吐出孔を浸漬ノズルの長軸方向の両側に設けるのが望ましく、また、浸漬ノズルの短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離を、５０ｍｍ以上とするのが望ましい。さらに、上記した発明においては、電磁攪拌装置により鋳型内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うのが望ましい。

請求項１に係る発明は、浸漬ノズル内孔の横断面形状を楕円などの扁平なものとしてその長軸を鋳型長辺と平行とし、かつスライディングノズルの摺動方向を前記長軸と直交する方向としたので、浸漬ノズル内での溶鋼の旋回する方向の幅が押さえられて溶鋼の旋回流を小さいものとすることができる。
請求項２に係る発明は、浸漬ノズル内孔の最小部断面積Ｓ_１に対するスライディングノズル孔部断面積Ｓ_０の比Ｓ_１/Ｓ_０を最適化したので、浸漬ノズル内への空気の吸い込みに起因するノズル閉塞を発生させることなく旋回流を防止することができる。
請求項３に係る発明は、二つの吐出孔を浸漬ノズルの長軸方向の両側に設けたので、溶鋼吐出流がメニスカスから奥深く侵入することを防止することができる。
請求項４に係る発明は、浸漬ノズルの短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離を適正化したので、浸漬ノズル近傍の溶鋼流速を十分に確保して溶鋼を鋳造することができる。
請求項５にかかる発明は、電磁攪拌により溶鋼を流動させるので、非金属介在物などの鋳片への捕捉を防止して表面性状に優れた鋳片を製造することができる。

以下に本発明の最良の実施形態について説明する。
図１は、本発明の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造設備の鋳片短辺側から見た概略構成を示す図であって、１は図示していないタンディッシュの底部に設けられたスライディングノズル、２はスライディングノズル１につながる浸漬ノズル、３は溶鋼が注入される鋳型、４は鋳型内溶鋼を攪拌するための電磁攪拌コイルである。スライディングノズル１は断面積がＳ_０であるノズル孔１１を有し、上プレート５と下プレート６に挟まれて摺動する。

本発明において、浸漬ノズル２の内孔２１は上部では真円形であるが、下部では図２に示すような楕円形である。楕円形には長楕円形を含む。また、楕円形に代えて、矩形の短辺側を円弧で置き換えた平行部を有する長円形とすることができる。楕円形又は長円形は、長軸Ｄ_Ｌとこれに直交する短軸Ｄ_Ｓとを有する。長軸Ｄ_Ｌは、図３に示すように鋳型３の長辺と平行又は実質的に平行としてある。したがって、短軸Ｄ_Ｓは鋳型３の長辺と直交又は実質的に直交する。また、浸漬ノズル２には二つの吐出孔２２が長軸Ｄ_Ｌ方向の両側に設けてあるので、二つの吐出孔２２からそれぞれ対向する鋳型３の短辺方向に向けて溶鋼を吐出することができる。そして、スライディングノズル１の摺動方向を長軸Ｄ_Ｌと直交する方向としてあるので、浸漬ノズル２内での溶鋼の旋回する方向の幅を押さえて溶鋼を長軸Ｄ_Ｌ方向に流動させることができ、スライディングノズル１を摺動させたときに発生する溶鋼の旋回流を小さいものとすることができる。

上記した形状の内孔２１を有する浸漬ノズル２において、長軸Ｄ_Ｌと短軸Ｄ_Ｓとの長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓを吐出孔２２直上において１．２〜３．８とする必要がある。長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓが１．２未満では、スライディングノズル１摺動方向への旋回流の発生を効果的に防止することができないからであり、３．８超では浸漬ノズル２内の鋳片幅方向に溶鋼が均一に充満せず、吐出孔２２からの溶鋼流速が均一にならないからである。

浸漬ノズル２は上部から下部にかけて内孔２１の断面積が縮小されるが、吐出孔２２直上部の断面積Ｓ_１即ち内孔２１の最小断面積部２３における断面積Ｓ_１と、スライディングノズル１のノズル孔１１の断面積Ｓ_０との比Ｓ_１/Ｓ_０を、０．５〜０．９５とするのが望ましい。この比Ｓ_１/Ｓ_０が０．５未満では、浸漬ノズル２内部に溶鋼が充満しやすくなり浸漬ノズル２内が負圧となって、浸漬ノズル２と下ノズル６との嵌合部からの空気の吸い込みが発生する。その結果、溶鋼中のＡｌと空気が反応し多量のアルミナが生成するためノズル閉塞が発生しやすくなって安定した操業ができなくなるからである。一方、比Ｓ_１/Ｓ_０が０．９５超では、内孔２１の扁平度が小さく浸漬ノズル２内で発生するスライディングノズル１の摺動方向への旋回流の発生を効果的に防止することができないからである。

さらに、図３に示すように、浸漬ノズル２の短軸側外側面と、鋳型３の長辺側内壁との距離Ｓを、５０ｍｍ以上とするのが望ましい。距離Ｓが５０ｍｍ未満では、溶鋼を電磁攪拌したような場合に十分な溶鋼流速が得られないため、表面疵の原因となる介在物等を捕捉してしまうからである。

また、本発明においては、電磁攪拌コイル４などの電磁攪拌装置により鋳型３内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うことができる。溶鋼を電磁的に攪拌することによって、介在物などの鋳片への捕捉を防止して表面性状に優れた鋳片を製造することができる。

〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
極低炭素鋼の溶鋼３００トンを転炉−ＲＨ工程にて溶製した。タンディッシュ内の溶鋼温度を１５６０〜１５８０℃とし、３層式スライディングノズルと浸漬ノズルとを使用して鋳型内に溶鋼を注入し、厚さ２５０ｍｍ、幅１２００〜１６００ｍｍの鋳片を鋳造速度１．６〜２．０ｍｍ／minで製造した。鋳造に当っては溶鋼を電磁攪拌で水平方向に旋回させた。引き続いて鋳片を通常の方法で熱延、酸洗、冷延、焼鈍して０．７〜１．２ｍｍの冷延鋼板とした。

種々の条件で連続鋳造を行って試験した結果を表１に示す。表中Ａ１〜Ａ２０は本発明の実施例であり、Ｂ１〜Ｂ１３は比較例である。なお、表中の注*1〜*8は次のとおりである。
*1 浸漬ノズル内孔部横断面形状で、最小断面積位置での形状を表す。
*2 「直交」は浸漬ノズル楕円断面の長軸方向とスライディングノズル摺動方向が実質的に直交、「平行」は浸漬ノズル楕円断面の長軸方向とスライディングノズル摺動方向が実質的に平行を表す。
*3 「平行」は浸漬ノズル楕円断面の長軸方向が鋳型長辺方向と実質的に平行、「直交」は浸漬ノズル楕円断面の長軸方向が鋳型長辺方向と実質的に直交を表す。
*4 S₁は浸漬ノズル内孔部の最小横断面積、S₀はスライディングノズルの横断面積を表す。
*5 ２孔ノズルは鋳型短辺方向に、下向きは１孔で下方に、スリットは浸漬ノズル楕円断面長軸方向と平行になるように、ノズル下端を加工し、下方に向かって溶鋼を供給した。
*6 浸漬ノズル外壁と鋳型長辺側内壁との最小距離である。
*7 冷延鋼板における膨れ発生率である。膨れ発生率(%)＝膨れが発生したコイルの本数／調査したコイルの総数×100。
*8 冷延鋼板におけるスリバー発生率である。スリバー発生率(%)＝スリバー総長(m)／調査したコイルの総長×100。

比較例Ｂ１、Ｂ２は従来の真円断面の浸漬ノズルを用いた場合であるが、浸漬ノズル内に旋回流が発生したので、アルミナなどの介在物やアルゴン気泡が十分浮上できず鋼中に残留してしまった。この結果、膨れならびに表面疵の発生率の高いものであった。

比較例Ｂ３は、ノズル断面の長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓが１．１と本発明の下限１．２を外れて小さい。このため、やはり浸漬ノズル内に旋回流が発生したので、膨れならびに表面疵の発生率が高い。比較例Ｂ４は、長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓが４．３と本発明の上限３．８を外れて大きい。このため、吐出孔からの溶鋼流速が不均一となって、膨れならびに表面疵の発生率が高くなってしまった。

比較例Ｂ５、Ｂ６は、ノズル断面形状は適正であるが、スライディングノズルの摺動方向を、浸漬ノズル内孔断面の長軸方向と平行としたので、浸漬ノズル内に旋回流が発生してしまったものである。比較例Ｂ７、Ｂ８は、浸漬ノズル内孔の長軸を鋳型長辺方向と直交させてしまったので、吐出流が不安定となって、介在物、気泡を巻き込み、その結果膨れならびに表面疵の発生率が高くなってしまった。

比較例Ｂ９は、浸漬ノズル内孔の最小断面積部における断面積Ｓ_１と、スライディングノズルのノズル孔の断面積Ｓ_０との比Ｓ_１/Ｓ_０が、本発明の範囲を外れて小さい。このため、浸漬ノズルと下ノズルとの嵌合部からの空気の吸い込みが発生し、その結果、多量のアルミナが生成してノズル閉塞が発生してしまった。比較例Ｂ１０は、比Ｓ_１/Ｓ_０が、本発明の範囲を外れて大きい。このため、浸漬ノズル内での旋回流の発生を効果的に防止することができず、膨れおよび表面疵の発生率が高くなってしまった。

比較例Ｂ１１は、浸漬ノズルの短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離Ｓが、本発明の範囲である５０ｍｍより短い。このため、浸漬ノズル近傍の溶鋼流速が低下して介在物や気泡が鋳片に捕捉されてしまい、膨れ、表面疵の発生が多くなった。

比較例Ｂ１２は、吐出孔を浸漬ノズル下方に１孔下向きに設けたものである。また、比較例Ｂ１３は、ノズル下端に下向きとしてスリットを浸漬ノズル内孔の長軸方向と平行に形成したものである。何れも吐出流がメニスカスから奥深くまで達して介在物等を十分浮上分離させることができず、そのため、膨れならびに表面疵の発生率が高くなってしまった。

以上のような比較例に対し、Ａ１〜Ａ２０に示す本発明の実施例は、ノズル断面の長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓが適正であり、比Ｓ_１/Ｓ_０も適正な範囲内にあったので、浸漬ノズル内での旋回流の発生を抑止することができた。また、スライディングノズルの摺動方向および鋳型長辺に対する浸漬ノズル内孔の長軸の方向が適正であり、浸漬ノズルの吐出孔の向きも適正であり、且つ、浸漬ノズルの外側面と鋳型の長辺側内壁との距離Ｓも十分大きいものである。そのため、吐出流がメニスカスから奥深く侵入したり、浸漬ノズル近傍の溶鋼流速が低下することがないので、介在物や気泡を十分浮上分離させることができて、その結果、膨れならびに表面疵の発生率を０または極めて小さいものとすることができた。

本発明に係る浸漬ノズルを備えた鋳型の短辺側から見た断面図である。 本発明に係る浸漬ノズルの横断面図である。 鋳型の平面図である。 従来の浸漬ノズルを備えた鋳型の短辺側から見た断面図である。

符号の説明

１ スライディングノズル、２ 浸漬ノズル、３ 鋳型、１１ スライディングノズルのノズル孔、２１ 浸漬ノズルの内孔、２３ 内孔の最小断面積部

Claims (5)

1. 溶鋼をタンディッシュの底部に設けたスライディングノズルから浸漬ノズルを介して鋳型内に供給する鋼の連続鋳造方法において、浸漬ノズル内孔の横断面形状を楕円形または長円形として、その長軸Ｄ_Ｌと短軸Ｄ_Ｓとの長さ比Ｄ_Ｌ/Ｄ_Ｓを１．２〜３．８としたうえに、その長軸の方向を鋳型の長辺方向と実質的に平行とし、且つスライディングノズルの摺動方向を前記長軸と直交する方向として、鋳型内に溶鋼を供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
2. 浸漬ノズル内孔の最小断面積部における断面積Ｓ_１とスライディングノズルのノズル孔の断面積Ｓ_０との比Ｓ_１/Ｓ_０を、０．５〜０．９５としたことを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
3. 浸漬ノズルの吐出孔が、対向する鋳型の短辺方向に向けて溶鋼を吐出するように、二つの吐出孔を浸漬ノズルの長軸方向の両側面に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
4. 浸漬ノズルの短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離を、５０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鋼の連続鋳造方法。
5. 電磁攪拌装置により鋳型内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の鋼の連続鋳造方法。
   
   
   

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