JP2010036191A

JP2010036191A - 鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP2010036191A
Application number: JP2008198240A
Authority: JP
Inventors: Toru Kato; 徹加藤; Nobuhiro Okada; 信宏岡田; Yasuhiro Mizuno; 泰宏水野; Kozo Ota; 晃三太田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP5040845B2

Abstract

【課題】ツインキャスティングのみならずシングルキャスティングにおいても短片のカブレ疵の発生を防止して連続鋳造する。
【解決手段】タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０〜０．１３％である溶鋼を、浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板を有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して連続鋳造する際に、ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）≦３２０の関係を充足する条件で連続鋳造することで、短片のカブレ疵の発生を防止する。ただし、ΔＴはタンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であって、鋳型内の溶鋼厚み中央位置において前記吐出流にかかる磁場強度の最大値であり、Ｑは浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは鋳型上端における浸漬ノズルの中心から短辺銅板表面までの最短距離（ｍ）である。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼の連続鋳造方法に関し、例えば、短片のカブレ疵が発生し易い炭素濃度が０．１０〜０．１３質量％の亜包晶鋼からなる、例えば略長方形の断面形状を有するスラブあるいはブルームを、１組の駆動系で２本同時に連続鋳造するツインキャスティングによって連続鋳造する際に、生産性を維持しつつも、鋳片短辺表面のカブレ疵の発生や鋳片短辺でのブレークアウトを防止しながら連続鋳造することができる方法に関する。

周知のように、鋼の連続鋳造では、タンディッシュに収容された溶鋼は、まず、浸漬ノズルを介して連続鋳造鋳型へ供給され、連続鋳造鋳型内の冷却水により一次冷却されることにより外皮に凝固シェルを有するとともに内部に未凝固部を有する鋳片とされる。この鋳片は、鋳片引抜き方向に複数連続して設置されたガイドロール対の領域での２次冷却により凝固を促進され、最終的に完全凝固した後に引き抜かれて、連続的に製造される。この連続鋳造の下流の圧延工程へ、大断面から小断面までの多種多様なサイズの鋳片が供給されるが、特に断面積が比較的小さい鋳片は必然的に単位時間当たりの鋳造量が小さくなるので、連続鋳造の生産性が低くなり易い。

そこで、断面積が比較的小さい鋳片の連続鋳造の生産性を向上するために、複数の鋳型に続く引き抜きロールおよびその駆動機構を一体化し、１組の駆動系で複数の鋳片を同時に鋳造する鋳造方法が採用されることがある。１組の駆動系で２本の鋳片を同時に鋳造する方法を「ツインキャスティング」といい、３本の鋳片を同時に鋳造する方法を「トリプルキャスティング」という。これに対比させて、１組の駆動系で１本の鋳片を鋳造する慣用の連続鋳造方法を「シングルキャスティング」ともいう。

特許文献１には、小断面のツインキャスティングと大断面のシングルキャスティングとを１基の連続鋳造機で兼用するための発明が開示されている。また、特許文献２には、ツインキャスティングやトリプルキャスティングの際にも高品質の鋳片を製造するための発明が開示されている。特許文献１、２にも開示されるように、ツインキャスティングやトリプルキャスティングは、連続鋳造鋳型の幅方向の中間に、１または２枚の中仕切を配置して連続鋳造鋳型をその幅方向に区画することにより、行われる。

このように、鋼の連続鋳造においてツインキャスティングを実施するための装置や方法は種々開示されているが、断面が概略長方形形状を有するスラブあるいはブルームの連続鋳造を１組の駆動系で２本の鋳片を同時に鋳造するツインキャスティングを実施する際には、溶鋼を供給する浸漬ノズルの位置がタンデッシュにより固定されているため、容易に移動させることができない。したがって、同じ浸漬ノズル取り付け位置のタンディッシュを使用して鋳片幅が異なる鋳片を鋳造すると、浸漬ノズルが鋳片の幅中央位置から逸脱して偏心してしまう場合が生ずる。

この制約は、短辺銅板を移動させることにより鋳片幅を変更しながら連続鋳造を行うと、不可避的に、浸漬ノズルは、鋳片の幅方向の中央から一方の側へオフセットして配置されることとなるので、いっそう影響が大きくなる。この制約のため、短片への衝突流速が左右不均等となり、ノズルに近い側の短片にカブレ疵やブレークアウトが発生することもあった。

このような問題に対して、特許文献３には、２孔型の浸漬ノズルの吐出孔付近の形状を規定した連続鋳造方法や、浸漬ノズルから短片までの距離の短い側の吐出流に対して印可される静磁場を長い側に印可される静磁場より強くする連続鋳造方法が開示されている。

さらに、特許文献４には、溶鋼吐出流に制動をかけるための電磁コイルを鋳片の幅方向の片面４個、合計８個配置して、電源装置側の切り替えによりツイン鋳型の中仕切り側のみと全幅の印加を選択する連続鋳造方法が開示されている。
特開２００３−５３４８８号公報特開２００６−９５５８６号公報特開２００６−１５０４３４号公報特開２００５−２３０８４９号公報

このように、スラブやブルームの鋳造に適用する場合も含めてツインキャスティングを実施するための装置や方法は種々開示されており、それぞれ安定操業や鋳片品質の向上に寄与しているが、鋳片の幅や鋳造速度が時々刻々変化するような連続鋳造の操業において条件に応じて適切な条件が得られるものではなかった。そのため鋳片の幅や鋳造速度が変化する毎に試行錯誤を行うか、または磁場の影響を考慮した流動解析を行うことによって、短片のカブレ疵やブレークアウトを防止できる条件を見極めていく必要があった。

このような状況に鑑み、本発明は、鋳片の幅や鋳造速度などの鋳造条件を変化させる際に、実際の連続鋳造の試行錯誤や磁場の影響を考慮した流動解析を行わなくとも、簡単な指標により短片のカブレ疵やブレークアウトを防止できる条件を見極めて、そのような好適な条件において鋳片を連続鋳造する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、実際に連続鋳造された鋳片の品質の評価と連続鋳造鋳型内の流動解析とを行うことによって、連続鋳造鋳型内の流動状況と、短片におけるカブレ疵やこれに起因したブレークアウトの発生とにはよい相関があること、および、浸漬ノズルからの吐出流が短辺銅板に衝突する速度を簡易的に算出する指標を用いることによって、連続鋳造鋳型内の流動状況に起因する鋳片の品質を予測できることを知見し、これらの知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成した。

本発明は、タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下である溶鋼を、浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板を有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して連続鋳造する際に、下記（１）式の関係を充足する条件で連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）≦３２０・・・・・・・（１）
（１）式において、ΔＴはタンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であって、鋳型内の溶鋼厚み中央位置においてこの吐出流にかかる磁場強度の最大値であり、Ｑは浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心から短辺銅板表面までの最短距離（ｍ）である。

ここで、磁場強度Ｂは、ガウスメーターを使用して鋳型内の厚み中央位置で測定した値を指す。
また、本発明は、タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下である溶鋼を、２本の浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向の中間位置に固定して配置される中仕切とこの鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板とを有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して２条の鋳片を同時に連続鋳造する方法であって、連続鋳造鋳型の上端における、浸漬ノズルの中心からこのノズルが浸漬されている溶鋼プールを保持している中仕切の表面と短辺銅板の表面との間の中心までの距離を、この連続鋳造鋳型の上端における、中仕切の表面から短辺銅板の表面までの距離で除算することにより得られる偏心率が５％以上である際に、浸漬ノズルからの溶鋼の供給量が１．５（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）以上とし、かつ、下記（２）式の関係を充足する条件で連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）≦３２０・・・・・・・（２）
（２）式において、ΔＴはタンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であって、鋳型内の溶鋼厚み中央位置においてこの吐出流にかかる磁場強度の最大値であり、Ｑは浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心から中仕切表面まで、または短辺銅板表面までの最短距離（ｍ）である。

これらの本発明に係る連続鋳造方法では、連続鋳造される鋳片が、略長方形の断面形状を有するスラブあるいはブルームであることが例示される。
例えば、これらの本発明に係る鋼の連続鋳造方法により、
（ａ）タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下である溶鋼を、浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板を有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して連続鋳造している際に鋳片幅又は鋳造速度の変更を行う場合に、この変更に先立って、上記（１）式の関係が充足されるようにこの変更の後の新たな操業条件を決定し、決定した操業条件に基づいて鋳片幅又は鋳造速度を変更して連続鋳造を行うこと、または
（ｂ）タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下である溶鋼を、２本の浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向の中央に配置される中仕切と鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板とを有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して２条の鋳片を同時に連続鋳造している際に鋳片幅又は鋳造速度の変更を行う場合に、この変更に先立って、連続鋳造鋳型の上端における、浸漬ノズルの中心からこのノズルが浸漬されている溶鋼プールを保持している中仕切の表面と短辺銅板の表面との間の中心までの距離を、連続鋳造鋳型の上端における中仕切の表面から短辺銅板の表面までの距離で除算することにより得られる偏心率が５％以上である際に、この浸漬ノズルからの溶鋼の供給量が１．５（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）以上とし、かつ、上記（２）式の関係が充足されるようにこの変更の後の操業条件を決定し、決定した操業条件に基づいて鋳片幅又は鋳造速度を変更して連続鋳造を行うことが可能になる。

本発明により、ツインキャスティングのみならずシングルキャスティングにおいても、亜包晶鋼の連続鋳造において高生産性を維持しつつ、短片のカブレ疵の発生を防止して鋳片を製造することができるようになる。また、本発明により、例えば、連続鋳造時に鋳片幅又は鋳造速度が変更される場合に、この変更に先立って、短片のカブレ疵の発生を防止できる変更後の新たな操業条件を、簡単かつ迅速に決定し、決定した条件に基づいて鋳片幅又は鋳造速度を変更することにより、この変更後にも短片のカブレ疵の発生を防止しながら連続鋳造することができるようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、本発明の原理とともに、添付図面を参照しながら説明する。
本発明者らは、実際に連続鋳造された鋳片の品質の評価や流動解析を行い、鋳型内の流動状況と短片のカブレ疵やブレークアウトにはよい相関があることを知った。さらに、浸漬ノズルからの吐出流が短辺に衝突する速度を簡易的に算出する指標により、鋳型内の流動状況に起因する鋳片品質の悪化を予見できることを知った。本発明は、これらの知見に基づいて完成したものである。

前述のように、鋼の連続鋳造においては、生産性を向上するために１組の駆動系で複数の鋳片を同時に鋳造する鋳造方法が採用されることがある。この方法は、特にビレット等の断面積が小さい鋳片の鋳造時に適用されることが多い技術であり、複数の鋳型に続く引き抜きロールおよびその駆動機構を一体化し、より安価な設備費で高い生産性を実現することができる。

しかし、この技術を、断面が概略長方形形状を有するスラブあるいはブルームの連続鋳造に適用してツインキャスティングを行う際には、同じ浸漬ノズルの取り付け位置のタンディッシュを使用して鋳片幅が異なる鋳片を鋳造すると、浸漬ノズルが鋳片の幅中央位置から逸脱して偏心する場合が生じる。このため、短片への衝突流速が左右不均等となり、浸漬ノズルに近い側の短片にカブレ疵やブレークアウトが発生することがあった。

そこで、種々の条件でツインキャスティング時の流動解析を行い、実際に連続鋳造を行った際の短辺カブレ疵の発生状況との対応などを調査した。
図１は、鋳型付近の各寸法等を示す説明図である。

図１に示すように、連続鋳造鋳型１の幅方向の中央に、２２０ｍｍ幅の中仕切２を配置し、２本の浸漬ノズル３、４の設置幅は９００ｍｍとしてツインキャスティングを行った。短辺銅板５、６を連続鋳造鋳型１の幅方向へ移動させることにより、ツインキャスティング時の鋳型上端における中仕切の表面から短辺銅板の表面までの距離、すなわちストランドの幅ｗを５００ｍｍ〜１１００ｍｍの範囲で変更した。これにより、中仕切２の表面と浸漬ノズル３、４の中心との距離は３４０ｍｍで一定であるのに対し、浸漬ノズル３、４の中心と短辺銅板５、６の表面との距離はストランドの幅ｗに応じて変化する。図２は、ストランドの幅ｗと、浸漬ノズル３、４の中心と中仕切２または短辺銅板５、６の表面との間の距離（短辺までの距離）との関係を示すグラフである。

中仕切２の表面と浸漬ノズル３、４の中心との距離と、浸漬ノズル３、４の中心と短辺銅板５、６の表面との距離とが極端に異なる場合には、浸漬ノズル３、４から供給される溶鋼の衝突流速が不均一になって、浸漬ノズル３、４に近い側に位置する短片にカブレ疵やこれに起因したブレークアウトが発生するおそれがある。これを防止するために、電磁ブレーキ７が浸漬ノズル３、４を挟む位置に配置され、中仕切２側の電磁コイル７ｃ、７ｄおよび外側の電磁コイル７ａ、７ｂそれぞれの磁場強度が等しくなるように電磁コイル７ａ〜７ｄに電流を印加することにより、連続鋳造鋳型１の内部における溶鋼の流動の不安定化を防止している。

前述のように、ツインキャスティングを行う際には、同じ浸漬ノズル取り付け位置のタンディッシュを使用して鋳片幅の異なる鋳片を鋳造するので、浸漬ノズルが鋳片の幅中央位置から逸脱して偏心する場合が生じる。この偏心の度合いが大きくなるほど、短片にカブレ疵やこれに起因したブレークアウトが発生するおそれが高まることは容易に推測されることであるが、この偏心を怖れているとツインキャスティングの対象量が限られてしまうほか、鋳造速度の低下などの対策を採ると鋳造能率を低下させてしまうため、ツインキャスティングの利点を十分に発揮できなくなる。

そこで、本発明は、特にツインキャスティングを行うに際し、連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心からこのノズルが浸漬されている溶鋼プールを保持している中仕切の表面と短辺銅板の表面との間の中心までの距離を、この連続鋳造鋳型の上端における中仕切の表面から短辺銅板の表面までの距離で除算することにより得られる偏心率が５％以上である際にも、適用できることを特徴とする。

また、ツインキャスティングは、前述したように生産性の向上を図ることを主な目的として行われることから、鋳造速度、すなわち浸漬ノズルからの溶鋼の単位時間当たりの供給量を著しく低下することによりカブレ疵の発生を防止しても、意味がない。そこで、ツインキャスティングの場合には、浸漬ノズルからの溶鋼の供給量を１．５（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）以上を、本発明の実施においていっそう効果的な態様と位置付けている。

短片のカブレ疵は、連続鋳造鋳型１の内部で凝固シェルに十分な強度が得られていない状態で鋳片を引き抜くことにより、凝固シェルの薄い部分や弱い部分が破断して溶鋼が漏出することにより、発生する。短片のカブレ疵が発生すると、熱間圧延後にもコイルの表面疵や端部の疵として残存することがあるので、熱間圧延を行う前に鋳片の手入れを行わなければならない。また、短片のカブレ疵が鋳型下部あるいは鋳型通過後に発生すると短片のブレークアウトにつながることもある。

すなわち、短片のカブレ疵は、凝固シェルの融解に必要な熱エネルギーに対して衝突流の熱エネルギーが大きくなると発生し易くなる。さらに、衝突流の熱エネルギーは、鋼の融点と溶鋼流の温度との差である溶鋼過熱度、および凝固シェルへの吐出流の流速に比例するように増加すると考えられる。一方で、亜包晶鋼のような不均一凝固するような鋼種では、凝固シェルの薄い部分でシェルの融解に必要な熱エネルギーが小さくなり、カブレ疵が発生し易くなると考えられる。

そこで、流体力学的な知見に基づいて、溶鋼の衝突流の強度を指標化する。浸漬ノズル３、４からの吐出流はタンディッシュ内の溶鋼静圧により供給される。このとき重力により供給された溶鋼がある断面積の経路を通って排出されるときの流量Ｑは、（３）式のように表すことができる。

Ｑ＝ｓ（２ｇｈ）^１／２・・・・・・・（３）
（３）式において、ｓは浸漬ノズル３、４の内孔の断面積を示し、ｈは必要ヘッド高さを示す。連続鋳造では、タンディッシュの底部で流量調整を行っているため、ｈに関してはタンディッシュ内の溶鋼ヘッド高さでなく、この流量を得るための仮想的な必要ヘッド高さとなる。浸漬ノズル３、４の流動抵抗を無視しているが、スラブ鋳造における浸漬ノズル３、４は、マシンや鋳造条件が異なってもスライディングゲートにより流量制御を行い、浸漬ノズル３、４の内径に対して十分な開口面積を有する２孔ノズルにより連続鋳造の内部に溶鋼を供給しており、類似した状況といえるため、問題ない。

吐出流速は、吐出圧力Ｐにより決まり、吐出圧力はｈに比例する。すなわち、同じ浸漬ノズル３、４を使用する条件では、吐出流速は吐出流量の２乗に比例することになる。
Ｐ∝ｈ∝Ｑ^２・・・・・・・（４）
吐出流速は、浸漬ノズル３、４の中心から中仕切２または短辺銅板５、６までの距離をｄ（ｍ）に逆比例して減衰する。したがって、短辺衝突速度を示す短辺衝突流速指標Ｎｉが（５）式のように求められる。

Ｎｉ＝Ｑ^２／ｄ・・・・・・・（５）
（５）式によれば、短辺銅板５、６または中仕切２における衝突速度は、吐出流量Ｑの２乗に比例し、短辺銅板５、６または中仕切２までの距離ｄに逆比例する。一見、鋳片幅が広い条件では短辺衝突流速指標Ｎｉが小さくなるように見えるが、同じ鋳造速度であるならば吐出量Ｑはストランドの幅ｗに比例して増加するので、実際には短辺銅板５、６または中仕切２に衝突する吐出流はストランドの幅に比例して増加することとなる。

図３は、種々の条件で（５）式により求められる短辺衝突流速指標Ｎｉと、流動解析により算出した短辺衝突流速との関係を示すグラフである。図３にグラフで示すように、短辺衝突流速指標Ｎｉと短辺衝突流速とは、種々の条件が入っているにもかかわらず、略線形の関係にあり、短辺衝突流速指標Ｎｉは、簡易な指標でありながらも流動解析を行う必要なく短辺衝突流速を求められるものであることがわかる。

図４は、炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下の亜包晶鋼をツインキャスティングしたときにおける、短辺衝突流速指標Ｎｉおよび溶鋼過熱度と、カブレ疵の発生状況との関係を示すグラフである。

図４に示すグラフから、短片に発生するカブレ疵は、短辺衝突流速が大きい時に発生するが、鋳片幅、鋳造速度およびノズル配置が同じ場合であっても、溶鋼過熱度の高いときにも悪化することがわかる。上述したように、短片のカブレ疵は、凝固シェルの融解に必要な熱エネルギーに対して衝突流が有する熱エネルギーが大きくなると発生すると考えられる。すなわち、衝突流の熱エネルギーは、短辺衝突流速が増大することの他に、吐出流の温度が高いときにも大きくなり、カブレ疵やブレークアウトにつながる。このように、溶鋼過熱度ΔＴと短辺衝突速度のいずれも、衝突流が有する熱エネルギーとは正の相関があることから、カブレ疵の発生は、溶鋼過熱度ΔＴと短辺衝突速度を示す指数Ｎｉの積に比例すると考えられる。

なお、吐出流が有する熱エネルギーは、正確には、吐出流の過熱度に比例するが、連続鋳造鋳型１の内部の溶鋼過熱度を測定することは困難であるので、通常測定されているタンディッシュ内の溶鋼過熱度ΔＴにより代用することとした。

さらに、浸漬ノズル３、４から供給される吐出流に電磁ブレーキ７により磁場を印加すると、吐出流は減衰し流速が低下する。図５は、磁場の印加の影響を考慮した流動解析により、連続鋳造鋳型１の内部での電磁ブレーキ７の印加による短辺銅板５、６の衝突流速への影響を検討した結果の一例を示すグラフである。図５のグラフでは、条件により短辺銅板５、６の衝突流速は変化するので、電磁ブレーキ７を印加しない条件での値を基準とし、同じ鋳片幅および鋳造条件で、鋳型内の溶鋼厚み中央位置において吐出流にかかる磁場強度の最大値Ｂのみ変化した時の相対値で示す。

ここで、磁場強度は、ガウスメーターを使用して鋳型内の厚み中央位置で測定した値を指す。
流動解析の結果、０〜５０００Ｇの磁場強度Ｂの範囲において線形的な短辺衝突速度の減衰が生じ、浸漬ノズル５、６から供給する吐出流に約３０００Ｇ程度の磁場を印可すると、短辺衝突流速は約３０％低下することが判明した。種々の条件で同様の解析を行った結果、この減衰状況は、吐出流のメインストリームが静磁場の中心をほぼ通るような条件であれば連続鋳造鋳型１の形状や静磁場を印可するコイル７の形状、さらには鋳造条件等には影響されずに同程度であることが判明した。

以上の結果に基づいて、短片のカブレ疵の発生を防止するための指標として、上述した（５）式に、溶鋼過熱度ΔＴの項と、電磁ブレーキ７の印加による影響（１−０．０００１・Ｂ）を加味した短片カブレ指標Ｄｉを得た。

Ｄｉ＝ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）・・・・・・（６）
ここで、ΔＴはタンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であり、Ｑは浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心から短辺銅板までの最短距離（ｍ）である。なお、Ｂは電磁ブレーキの実用範囲である５０００Ｇを上限とする。

そして、短片カブレ指標Ｄｉについて、炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下の亜包晶鋼を、種々の鋳片幅、鋳造速度、浸漬ノズルの偏心率、溶鋼過熱度および電磁ブレーキ条件の条件で連続鋳造し、短片のカブレ疵の発生状況を調査した。亜包晶鋼は不均一凝固し易いため、一般的に短辺カブレ疵が発生し易いことが知られている。

図６は、この調査の結果と、この指標との関係を示すグラフである。同図にグラフで示すように、短片カブレ指標Ｄｉと短片のカブレ疵の発生状況とにはよい相関が認められた。すなわち、亜包晶鋼を連続鋳造する際には、短片カブレ指標Ｄｉが３２０以下となる条件で連続鋳造すれば、短片のカブレ疵の発生を防止できる。

この指標には、シングルキャスティングであるか、ツインキャスティングであるかに依存する変数は含まれていない。したがって、（５）式を満足するように鋳造すれば、ツインキャスティングのみならず、シングルキャスティングにおいても短辺カブレ疵の発生を防止できることは当然である。

前述のように、本発明はツインキャスティング時のカブレ疵やブレークアウトの防止を主たる目的とするが、本発明の指標はツインキャスティングに限らず吐出流が鋳型内で鋳片の概略左右方向に流れ、短辺銅板に衝突するような流れを形成するような条件であれば有効である。すなわち、鋳造時の吐出量、浸漬ノズルの吐出孔径、吐出角度、吹き込みＡｒ流量などにより鋳型内の溶鋼流動状況は変化するが、本発明の規定は通常のシングル鋳込みに関しても適用することができる。

さらに、実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
本発明の効果を確認するために連続鋳造試験を行った。この連続鋳造試験に用いた連続鋳造機の仕様を表１に示す。表１に示すように、この連続鋳造機は、鋳片厚さが２５０ｍｍの７点曲げ、６点矯正の垂直曲げ型２ストランドスラブ連続鋳造機であり、垂直部長さは２．５ｍであって湾曲半径は９．４ｍであり、機長は３２．７ｍである。連続鋳造鋳型の幅は最大２３００ｍｍであり、鋳片を２分割する中仕切としての中子を内部に配置することにより鋳片幅が５００ｍｍから１１００ｍｍのツインキャスティングを行うことができ、また中子を配置しないことによりシングルキャスティングを行うことも可能な、シングル、ツイン鋳造兼用機となっている。浸漬ノズルや電磁ブレーキの配置等の連続鋳造鋳型付近の各部の寸法は、図１に示す連続鋳造鋳型１と同様である。

この連続鋳造機を用いて炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下の亜包晶鋼を連続鋳造した。鋳造条件と、短片のカブレ疵の発生状況とを表２にまとめて示す。

短片のカブレ疵の発生状況は、連続鋳造後の鋳片を放冷し、外観を目視観察することにより調査した。そして、鋳片一枚あたり５ヶ所以内かつ一つのカブレ疵の大きさが５０ｍｍ以内である場合には軽微と判定し、これを上回る場合にはカブレ疵発生と判定した。ツインキャスティングした鋳片でカブレ疵が発生した場合にはいずれも中仕切り側であり、外側にはいずれも発生しなかった。

表２における発明例１、２、比較例１，２は、同一の鋼種を同一の鋳片サイズおよび鋳造速度で鋳造したものである。浸漬ノズルの設置位置や鋳造条件が同一であっても比較例１、２に示すように溶鋼過熱度ΔＴが高いために短片カブレ指標Ｄｉが３２０を超えると、
明らかにカブレ疵は悪化するが、発明例２に示すように溶鋼過熱度ΔＴが高い場合であっても短片までの距離の近い中仕切り側に電磁ブレーキを印可して短片カブレ指標Ｄｉを３２０以下とすることによってカブレ疵の発生を防止できる。

表２における発明例３〜６、比較例３〜５は、鋳片幅や鋳造速度を種々変化させた結果である。比較例３〜５に示すように短片カブレ指標Ｄｉが３２０を超えるように鋳造条件を設定すると短片にカブレ疵が発生するが、発明例３〜６に示すように短片カブレ指標Ｄｉが３２０以下となるように鋳造条件を設定するとカブレ疵の発生を防止できる。なお、発明例３および比較例３は、偏心率０、すなわちシングルキャスティングしたものであるが、比較例３に示すようにシングルキャスティングの場合であっても短片カブレ指標Ｄｉが３２０を超えるように鋳造条件を設定してしまうと、軽微ではあるものの短片にカブレ疵が発生した。

さらに、表２における発明例７、８は、鋳片幅が５２０ｍｍ、７００ｍｍと狭い場合の結果である。特に発明例８で短辺銅板までの距離が中仕切側および外側で極めて近くなるが、溶鋼の供給量Ｑも小さいために電磁ブレーキの印加は行わなくとも中仕切側および外側の短片カブレ指標Ｄｉがいずれも１７１、１６１と小さくなり、カブレ疵は発生しなかった。

図１は、連続鋳造鋳型付近の各寸法等を示す説明図である。図２は、ストランドの幅ｗと、浸漬ノズル３、４の中心と中仕切２または短辺銅板５、６の表面との間の距離（短辺までの距離）との関係を示すグラフである。短辺衝突流速指標Ｎｉと短辺衝突流速との関係を示すグラフである。炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下の亜包晶鋼をツインキャスティングしたときにおける、短辺衝突流速指標Ｎｉおよび溶鋼過熱度と、カブレ疵の発生状況との関係を示すグラフである。図５は、磁場の印加の影響を考慮した流動解析により、連続鋳造鋳型の内部での電磁ブレーキの印加による短辺銅板の衝突流速への影響を検討した結果の一例を示すグラフである。図６は、短片カブレ指標Ｄｉについて、炭素濃度が０．１０質量％以上０．１３質量％以下の亜包晶鋼を、種々の鋳片幅、鋳造速度、浸漬ノズルの偏心率、溶鋼過熱度および電磁ブレーキ条件の条件で連続鋳造し、短片のカブレ疵の発生状況を調査した結果を示すグラフである。

符号の説明

１連続鋳造鋳型
２中仕切
３、４浸漬ノズル
５、６短辺銅板
７電磁ブレーキ
７ａ〜７ｄ電磁コイル

Claims

タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０〜０．１３質量％である溶鋼を、浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板を有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して連続鋳造する際に、
下記（１）式の関係を充足する条件で連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）≦３２０・・・・・・・（１）
（１）式において、ΔＴは前記タンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは前記浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であって、鋳型内の溶鋼厚み中央位置において前記吐出流にかかる磁場強度の最大値であり、Ｑは前記浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは前記連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心から短辺銅板表面までの最短距離（ｍ）である。
タンディッシュに収容される炭素濃度が０．１０〜０．１３質量％である溶鋼を、２本の浸漬ノズルを介して、鋳型幅方向の中間位置に固定して配置される中仕切と該鋳型幅方向へ移動可能に配置される短辺銅板とを有することにより鋳片幅を変更することが可能な連続鋳造鋳型へ供給して２条の鋳片を同時に連続鋳造する方法であって、
前記連続鋳造鋳型の上端における、前記浸漬ノズルの中心から該ノズルが浸漬されている溶鋼プールを保持している中仕切の表面と短辺銅板の表面との間の中心までの距離を、前記連続鋳造鋳型の上端における前記中仕切の表面から前記短辺銅板の表面までの距離で除算することにより得られる偏心率が５％以上である際に、
該浸漬ノズルからの溶鋼の供給量が１．５（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）以上とし、かつ、
下記（１）式の関係を充足する条件で連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
ΔＴ・Ｑ^２／ｄ・（１−０．０００１・Ｂ）≦３２０・・・・・・・（２）
（２）式において、ΔＴは前記タンディッシュ内での溶鋼過熱度（℃）であり、Ｂは前記浸漬ノズルから供給される溶鋼の吐出流に印加する磁場強度（Ｇ）であって、鋳型内の溶鋼厚み中央位置において前記吐出流にかかる磁場強度の最大値であり、Ｑは前記浸漬ノズルからの溶鋼の供給量（ｔｏｎ／ｍｉｎ／本）であり、さらに、ｄは前記連続鋳造鋳型の上端における浸漬ノズルの中心から中仕切表面まで、または短辺銅板表面までの最短距離（ｍ）である。