JP2010075970A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼の連続鋳造方法において、浸漬ノズルからの吐出流を直流磁界によって効率良く制動して吐出流の鋳型内溶鋼流動への影響を減少し、それにより交流磁界による鋳型上部の水平方向の旋回流を形成しやすくするとともに、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い部分における溶鋼の滞留を防止し、鋳片幅方向全体にわたって非金属介在物及び気泡の少ない清浄な鋳片を鋳造する。
【解決手段】 その下部に吐出孔１７を有する浸漬ノズル１６を用いて鋳片５を連続鋳造するにあたり、鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を、浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように制御して印加し、直流磁界によって吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流４を減速するとともに、直流磁界の上方では鋳片幅全域にわたる交流磁界を印加し、交流磁界によって鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回させながら鋳造する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続鋳造機の鋳型背面から磁場を印加し、この磁場を利用して鋳型内の溶鋼流動を制御しながら鋳造する鋼の連続鋳造方法に関するものである。

近年、自動車用薄鋼板、缶用薄鋼板などの薄鋼板製品の品質要求が、以前にも増して厳格化しており、これら薄鋼板製品の素材である鋳片の段階からの高品質化が必要となっている。薄鋼板製品における欠陥のうちで鋳片の品質が起因するものは、鋳片内に残留する、脱酸生成物などからなる非金属介在物、及び、浸漬ノズルのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）による閉塞を防止するために浸漬ノズルに吹き込まれた不活性ガスの気泡が挙げられる。非金属介在物や気泡が鋳片に残留するかどうかは、連続鋳造機鋳型内の溶鋼流動に強く影響しており、非金属介在物及び気泡の鋳片への捕捉を防止するために、従来から磁界（磁場）を利用した鋳型内溶鋼の流動制御方法が検討されている。

非金属介在物や気泡は浸漬ノズルを通って鋳型内に流入し、鋳型内で浮上・分離すれば問題にならないが、鋳型内の凝固シェルに捕捉されたときに鋳片に残留する。この現象に関して、非特許文献１は、非金属介在物及び気泡の凝固シェルへの捕捉を洗浄効果によって防止するためには、凝固シェル前面の溶鋼流速を或る程度以上に確保する必要のあることを記載しており、従って、連続鋳造操業において、交流移動磁界や交流振動磁界によって鋳型内溶鋼に流動を付与する方法が広く行われている。尚、本発明では、交流移動磁界及び交流振動磁界をまとめて交流磁界と称している。交流磁界は溶鋼を強制的に攪拌することから、交流磁界を印加することは「電磁攪拌」とも呼ばれている。

例えば、特許文献１には、磁極（鉄心）の鋳造方向中心位置を鋳型内湯面と浸漬ノズル吐出口との間とする交流磁界発生装置により交流移動磁界を印加して鋳型内溶鋼を攪拌するとともに、磁極の鋳造方向中心位置を浸漬ノズルの吐出口よりも下方とする直流磁界発生装置により直流磁界（「静磁界」とも呼ぶ）を印加して浸漬ノズルからの下降流を制動する技術が提案されている。

特許文献２には、浸漬ノズル吐出孔の位置に配置した直流磁界発生装置によって浸漬ノズルからの吐出流を制動しつつ、鋳型長辺上部に配置した交流移動磁界発生装置により鋳型内上部に水平方向に旋回する流れを形成する技術が提案されている。

また、特許文献３には、鋳型内の上部の溶鋼を攪拌するための交流移動磁界発生装置と、その下方に鋳型幅方向にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界発生装置とを備えた連続鋳造用鋳型を用い、浸漬ノズルの吐出口をでた直後の溶鋼に０．１テスラ以上の直流磁界を作用させ、且つ、その上部では交流移動磁界発生装置により鋳型内に水平方向に旋回する流れを形成しつつ鋳造する技術が提案されている。
特開平６−２２６４０９号公報 特開昭６３−１１９９５９号公報 特開２０００−２７１７１０号公報 CAMP-ISIJ、vol.17（2004）p.847

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。

即ち、特許文献１に記載の方法では、直流磁界発生装置の設置位置が適切ではなく、つまり吐出孔に対して下方位置となりすぎ、そのために、浸漬ノズルからの吐出流の制動が十分とはいえず、鋳型内上部の溶鋼流動に及ぼす浸漬ノズルからの吐出流の影響が大きく、その結果、交流移動磁界による攪拌が有効に行われない場合があったり、吐出流の影響で鋳型内湯面に乱れが生じ、モールドパウダーの巻き込みが発生したりする懸念がある。

特許文献２に記載の方法では、浸漬ノズルからの吐出流が直流磁界を避けるように流れてしまい、吐出流に対する十分な制動効果が得られない。そのために、特許文献１と同様に、交流移動磁界による水平方向の攪拌が十分に行われない恐れがある。

また、特許文献３に記載の方法では、浸漬ノズルからの吐出流は制動されるので、交流移動磁界による攪拌は十分に行われるが、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い部分にも直流磁界が印加されており、その部分の溶鋼が直流磁界により滞留してしまい、その部分に非金属介在物や気泡が捕捉される恐れがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造機の鋳型背面から磁場を印加し、この磁場を利用して鋳型内の溶鋼流動を制御しながら鋳造する鋼の連続鋳造方法において、浸漬ノズルからの吐出流を直流磁界によって効率良く制動して吐出流の鋳型内溶鋼流動への影響を減少し、それにより交流磁界による鋳型上部の水平方向の旋回流を形成しやすくするとともに、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い部分における溶鋼の滞留を防止し、鋳片幅方向全体にわたって非金属介在物及び気泡の少ない清浄な鋳片を鋳造するための、鋼の連続鋳造方法を提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、その下部にそれぞれ鋳型短辺方向を向いた２つの吐出孔を有する浸漬ノズルを用い、前記吐出孔を介してタンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注入して鋳片を連続鋳造するにあたり、前記鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を、前記浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように制御して印加し、該直流磁界によって前記吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流を減速するとともに、該直流磁界の上方では鋳片幅全域にわたる交流磁界を印加し、該交流磁界によって鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回させながら鋳造することを特徴とするものである。

第２の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１の発明において、相対する鋳型長辺の背面であって、前記浸漬ノズルの吐出孔を上下左右から囲む位置に、前記直流磁界を印加するための直流磁界発生装置を配置することを特徴とするものである。

第３の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第２の発明において、相対する鋳型長辺の背面であって、前記直流磁界発生装置で周囲を囲まれた内側に、前記鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を印加するための第２の直流磁界発生装置を配置し、前記浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように、第２の直流磁界発生装置から印加する直流磁界の強度を調整することを特徴とするものである。

第４の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、吐出孔からの吐出流を減速するための直流磁界を印加している範囲のうちで、少なくとも浸漬ノズルと鋳型長辺との間に交流磁界を印加し、該交流磁界によって浸漬ノズルと鋳型長辺との間に存在する溶鋼を攪拌することを特徴とするものである。

第５の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記鋳片幅全域にわたる交流磁界に、直流磁界を重畳して印加することを特徴とするものである。

本発明によれば、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流が効率良く減速され、それにより、吐出流による鋳型内溶鋼流動への影響が大幅に抑制されて、鋳型内上部の溶鋼を効率的に水平方向に旋回攪拌することが実現され、鋳片への非金属介在物及び気泡の捕捉を防止することが可能となる。また、浸漬ノズルの吐出孔部分では、直流磁界の強度がその周囲よりも弱く、これにより、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い部分における溶鋼の滞留が防止され、その結果、鋳片幅方向全体にわたって非金属介在物及び気泡の少ない清浄な鋳片を安定して鋳造することができ、表面品質の高い薄鋼板が得られるなど、工業上有益な効果がもたらされる。

以下、本発明を具体的に説明する。先ず、本発明に至った経緯について説明する。

鋼の連続鋳造においては、凝固シェル前面での洗浄効果を利用して鋳片表層部への非金属介在物や気泡の捕捉を防止するために、鋳片表層部に相当する、鋳型内上部の溶鋼に、交流磁界を印加し、この交流磁界によって鋳型内上部の溶鋼を水平方向に旋回・攪拌する操業が行われている。但し、鋳型内上部の溶鋼を水平方向に均一に旋回させるためには、浸漬ノズルから吐出される吐出流による鋳型内溶鋼流動への影響を少なくする必要がある。これは、吐出流の一部は、自ずと水平方向旋回流と逆方向の流れとなり、水平方向旋回流を妨げるからである。

ここで、鋳片表層部に捕捉される非金属介在物とは、アルミナなどの脱酸生成物、溶鋼に混入して取鍋から流出した取鍋スラグ、或いは鋳型内に添加されるモールドパウダーなどであり、鋳片表層部に捕捉される気泡とは、アルミナによる浸漬ノズルの閉塞を防止するために浸漬ノズルの内部に吹き込まれるＡｒガスなどの不活性ガスを起源とするものである。

流動する溶融金属に直流磁界を印加すると、流動の方向が如何なる方向であっても溶融金属の流動を抑制するように電磁気による制動力が作用することが知られている。従って、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流に直流磁界を印加することで、吐出流は減速し、鋳型内溶鋼の流動に及ぼす吐出流の影響は減少して、鋳型上部の溶鋼の交流磁界による水平方向旋回流が形成しやすくなる。

この吐出流の減速の効果を確認するために、実機の約１／４サイズの低融点合金（Ｂｉ−Ｐｄ−Ｓｎ−Ｃｄ合金、融点７０℃）による実験装置を用いて、浸漬ノズルの吐出孔に相当する位置に直流磁界発生装置を配置し、この直流磁界発生装置から浸漬ノズルからの吐出流に直流磁界を印加し、そのときの鋳型内での溶融金属の流速を測定した。鋳型内の溶融金属の流速測定には、耐火物棒を鋳型内の低融点合金に浸漬させ、この耐火物棒に働くトルク、つまり上端部を回転軸として回転自在に保持した耐火物棒の傾斜角度から求めた。

試験結果から、鋳型内湯面の流速は、吐出孔の部位に直流磁界を印加することにより、直流磁界を印加しない場合に比較して減速することが確認できた。しかしながら、実験後の鋳型内面に形成されていた凝固シェル厚を測定した結果、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置における凝固シェル厚が、直流磁界を印加しない場合よりも厚くなることが確認された。つまり、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い部分の溶湯は、直流磁界によって滞留していたと推察された。この結果から、実操業においては、その部分に非金属介在物や気泡が捕捉されやすく、鋳片品質が悪化する可能性が考えられた。

そこで、直流磁界発生装置の磁極（鉄心）を、浸漬ノズルの吐出孔を上下左右から取り囲むように配置し、つまり、吐出孔の上端位置及び下端位置、並びに吐出孔の左右の出口位置を外した位置に直流磁界発生装置の磁極を配置し、吐出孔の位置よりも吐出孔の周囲の方が、磁場強度が高くなるように直流磁界を印加する試験を実施した。その結果、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置における凝固シェル厚は、直流磁界を印加しない場合よりも薄くなることが確認できた。

これは、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流の一部が、吐出孔を取り囲むように印加する直流磁界をあたかも障害物のようにしてその流れの方向を反転させ、浸漬ノズル側に戻り、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置を流れることによるものである。つまり、浸漬ノズルの吐出孔を取り囲むように直流磁界発生装置の磁極を配置することで、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置における溶融金属の滞留が防止されることが分かった。

しかし、吐出孔からの吐出流量が多くなると、周囲を直流磁界で囲まれた内側の溶湯流速は増大し、凝固シェルが更に薄くなり、つまり、凝固速度が遅くなり、操業条件によってはブレークアウトに繋がる可能性もある。このような可能性のある場合には、吐出孔の位置にも或る程度の直流磁界を別途印加することで、この問題は解消されることが分かった。

即ち、浸漬ノズルの吐出孔を取り囲むように配置した直流磁界発生装置だけでも、この直流磁界発生装置のサイズ及び磁場強度によっては、吐出孔の部位にも或る程度の直流磁界は印加される。但し、この場合には、吐出孔の部位の磁場強度を独立して調整することはできない。そこで、好ましい形態として、浸漬ノズルの吐出孔を取り囲むように配置した直流磁界発生装置の内側に、更に、直流磁界を発生する第２の直流磁界発生装置を配置し、この第２の直流磁界発生装置から周囲よりも磁場強度の弱い直流磁界を印加し、且つ、吐出流量に応じて磁場強度を調整することとした。これにより、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置における凝固シェル厚を調整可能となることが分かった。つまり、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の流路の狭い位置における溶鋼の滞留を防止し、且つ、この部位の溶鋼流速を大きくし過ぎることも防止可能であることが確認された。

また、直流磁界を印加している領域のうちで、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の溶鋼に交流磁界を印加し、この部位の溶鋼を積極的に攪拌した場合には、この部位の凝固シェル前面の溶鋼流速が確保され、それにより、凝固シェル前面の溶鋼流速を考慮することなく、浸漬ノズルの吐出孔を取り囲むように配置した直流磁界発生装置及び第２の直流磁界発生装置から印加する直流磁界の磁場強度を上げることができ、吐出流が大幅に減速され、鋳型上部の水平方向旋回流がより一層形成しやすくなることが分かった。

また、鋳型上部で印加する交流磁界に直流磁界を重畳した場合には、直流磁界による鋳型内湯面での溶鋼流の減速効果により、交流磁界による旋回流及び吐出流から分岐する上昇流により形成される渦や盛り上がりなどの鋳型内湯面の溶鋼流の乱れが防止され、これにより、モールドパウダーの巻き込みが防止され、その結果、非金属介在物及び気泡の更に少ない鋳片を製造できることも確認された。

本発明は、上記実験結果に基づくものであり、鋳造中の鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を、浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように印加し、この直流磁界によって吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流を減速するとともに、この直流磁界の上方では鋳片幅全域にわたる交流磁界を印加し、この交流磁界によって鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回させながら鋳造することを特徴とする。

次いで、本発明の好ましい形態例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の形態例を示す図であって、本発明が適用されるスラブ連続鋳造設備の鋳型部の概略図である。

図１において、相対する鋳型長辺８と、この鋳型長辺８に挟持された、相対する鋳型短辺９とを具備した鋳型７の上方所定位置に、外殻を鉄皮１１で覆われ、内部を耐火物１２で施行されたタンディッシュ１０が配置されており、このタンディッシュ１０の底部には、耐火物１２と嵌合する上ノズル１３が設置され、そして、上ノズル１３の下面に接して、上部固定板１８、摺動板１９、下部固定板２０及び整流ノズル２１からなるスライディングノズル１５が配置され、更に、スライディングノズル１５の下面に接して、下部に一対の吐出孔１７を有する浸漬ノズル１６が配置され、タンディッシュ１０から鋳型７への溶鋼流出孔２２が形成されている。上ノズル１３の一部はアルミナ質のポーラス煉瓦（図示せず）で形成されており、浸漬ノズル１６の内壁面へのアルミナ付着防止のために、不活性ガス供給配管１４から供給される不活性ガスが、上ノズル１３のポーラス煉瓦部を介して溶鋼流出孔２２に吹き込まれるようになっている。不活性ガスとしては、Ａｒガスなどの希ガスを用いることができる。不活性ガスの吹き込み位置は、上ノズル１３に限るものではなく、上部固定板１８、摺動板１９、下部固定板２０、浸漬ノズル１６など、溶鋼流出孔２２を形成する部位である限り、どこであっても構わない。摺動板１９は、往復型アクチュエーター（図示せず）と接続されており、往復型アクチュエーターの作動によって、摺動板１９は上部固定板１８と下部固定板２０との間をこれらの固定板と接触したまま移動し、摺動板１９と上部固定板１８及び下部固定板２０とで形成する開口部面積を調整することにより溶鋼流出孔２２を通過する溶鋼量が制御される。

相対する鋳型長辺８のそれぞれの背面には、浸漬ノズル１６の２つの吐出孔１７を上下左右から取り囲む位置に相当する位置に、直流磁界発生装置２３が相対して配置され、且つ、直流磁界発生装置２３よりも上方側であって、鋳型内湯面３の直下位置に相当する位置を鋳造方向の中心とする交流磁界発生装置２４が、鋳片幅全域にわたって相対して配置されている。交流磁界発生装置２４から印加する交流磁界としては、交流移動磁界或いは交流振動磁界を採用することができる。図２に、直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４と、鋳型７及び浸漬ノズル１６との位置関係を概略図で示す。尚、図２（Ａ）は、鋳型長辺側から見た図、図２（Ｂ）は、鋳型短辺側から見た図である。

直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４ともに、図示はしないが、鉄心にコイルが巻回されて構成されており、図１及び図２では、直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４の外殻を鉄心の外殻として表示している。鉄心を巻回するコイルは電源（図示せず）と結線されており、電源からコイルに供給される電力により、それぞれの磁極から印加される磁場強度がそれぞれ個別に制御できるようになっている。尚、磁極とはコイルが巻回された鉄心であり、また、これ以降に説明する磁界発生装置も直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４と同様の構造となっている。また、直流磁界発生装置２３が、浸漬ノズル１６の２つの吐出孔１７を上下左右から取り囲む位置に相当する位置に配置されるとは、直流磁界発生装置２３の鉄心が、吐出孔１７の上端位置及び下端位置、並びに吐出孔１７の左右の出口位置を外した位置に配置されるという意味である。

本発明においては、直流磁界発生装置２３は吐出流４に制動力を与え、吐出流４を減速する役割を担い、従って、直流磁界発生装置２３から印加される磁場は、相対する磁極間で鋳型７の厚み方向を貫通して印加されている。一方、交流磁界発生装置２４は、鋳型内湯面３の直下の溶鋼１を含め、鋳型上部の溶鋼１に水平方向の旋回流を形成するように溶鋼１を攪拌する役割を担い、従って、交流磁界発生装置２４から印加される磁場は、相対する鋳型長辺８の前面に移動方向が反対向きの磁場が形成されるように印加されている。

鋳型７の下方には、鋳造される鋳片５を支持するための複数のガイドロール（図示せず）と鋳片５を鋳型７の下方に引き抜くための複数のピンチロール（図示せず）が設置され、ガイドロール及びピンチロールが設置される範囲は、水スプレーノズル或いはエアーミストスプレノズルが配置された、鋳片５を冷却するための二次冷却帯（図示せず）となっている。本発明を適用するスラブ連続鋳造機は、このようにして構成されている。

このように構成されるスラブ連続鋳造機において、溶鋼１を取鍋（図示せず）からタンディッシュ１０に注入し、タンディッシュ１０に所定量の溶鋼１を滞在させた状態で、摺動板１９を開き、溶鋼流出孔２２を介して溶鋼１を鋳型７の内部空間（「キャビティ」ともいう）に注入する。溶鋼１は、吐出孔１７から、鋳型短辺９に向かう吐出流４となって鋳型７に注入される。鋳型７に注入された溶鋼１は鋳型７により冷却され、鋳型７との接触面に凝固シェル２を形成する。そして、鋳型７に所定量の溶鋼１が注入されたなら、吐出孔１７を鋳型内の溶鋼１に浸漬した状態でピンチロールを駆動して、外殻を凝固シェル２として内部に未凝固の溶鋼１を有する鋳片５の引き抜きを開始する。引き抜き開始後は鋳型内湯面３の位置をほぼ一定位置に制御しながら、鋳造速度を増速して所定の鋳造速度とする。鋳型内湯面３の上にはモールドパウダー６を添加する。モールドパウダー６は溶融して、溶鋼１の酸化防止や凝固シェル２と鋳型７との間に流れ込み潤滑剤としての効果を発揮する。また、不活性ガス供給配管１４からＡｒガスなどの不活性ガスを、溶鋼流出孔２２を流下する溶鋼１に吹き込む。

そして、鋳造速度が所定の値になったなら、直流磁界発生装置２３から直流磁界を印加するとともに、交流磁界発生装置２４から交流磁界を印加する。そして、必要に応じて鋳造速度を昇速し、鋳造速度が目標速度になったなら、その目標速度で鋳造を継続する。鋳造速度を増すほど、吐出流４の吐出流速は速くなるので、それに応じて直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４から印加する磁場強度を増加することが好ましい。勿論、一定のままであっても構わない。

印加する磁場の強度は、予め、鋳造条件（鋳造速度、スラブ寸法、浸漬ノズル形状、溶鋼流出孔内へのＡｒガスなどの吹き込み量等々）毎に、直流磁界発生装置２３及び交流磁界発生装置２４の磁場強度の鋳型内溶鋼流動への影響を調査しておき、鋳型内湯面３に旋回流が形成され、且つそのときの溶鋼流速が所定値となるように磁場強度を調整する。鋳型内湯面３に、０．１ｍ／秒以上０．３ｍ／秒以下の水平方向旋回流が形成されれば十分である。鋳型内湯面３における溶鋼流速は、前述した低融点合金の場合に準じて行うことができる。

直流磁界発生装置２３によって吐出流４は減速され、それにより、吐出流４による鋳型内溶鋼流動への影響が大幅に抑制されて、鋳型内上部の溶鋼１を交流磁界発生装置２４により効率的に水平方向に旋回攪拌することが実現され、鋳片５への非金属介在物及び気泡の捕捉を防止することが可能となる。また、浸漬ノズル１６の吐出孔１７の位置では、直流磁界の強度がその周囲よりも弱く、これにより、浸漬ノズル１６と鋳型長辺８との間の流路の狭い部分における溶鋼１の滞留が防止され、その結果、鋳片幅方向全体にわたって非金属介在物及び気泡の少ない清浄な鋳片５を安定して鋳造することが可能となる。また、鋳型上部の溶鋼１には必要最低限の流動付与で済むために、モールドパウダー６の巻き込みも抑制できる。

本発明は、吐出孔１７の位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように調整した、直流磁界発生装置２３から印加する直流磁界によって吐出流４を減速し、吐出流４の鋳型内溶鋼流動への影響を抑制した上で、交流磁界発生装置２４によって鋳型内上部の溶鋼１を水平方向に旋回することを基本的な構成としており、この基本的な構成を変更しない限り、種々の変更が可能である。

例えば、図１に示す直流磁界発生装置２３では、吐出孔１７の位置には磁極が設置されておらず、吐出孔１７からの吐出流量が多くなると、直流磁界発生装置２３による直流磁界で囲まれた内側の溶鋼流速は増大し、凝固シェル２の厚みが薄くなり、操業条件によってはブレークアウトに繋がる懸念もある。

このような問題が懸念される場合には、図３に示すように、直流磁界発生装置２３によって囲まれたその内側に、第２の直流磁界発生装置２５を配置することが好ましい。第２の直流磁界発生装置２５も、鋳型長辺８のそれぞれの背面に相対して配置されるものとする。吐出流４は第２の直流磁界発生装置２５から印加される直流磁界により制動力を受けて減速し、直流磁界発生装置２３による直流磁界で囲まれた内側の領域の凝固シェル厚が過度に薄くなる現象が防止される。但し、第２の直流磁界発生装置２５から印加する直流磁界は、直流磁界発生装置２３から印加する直流磁界に比較して、磁場強度を弱くする必要がある。直流磁界発生装置２３から印加する直流磁界に比較して同等或いは強くなった場合には、浸漬ノズル１６と鋳型長辺８との間の流路の狭い部分における溶鋼１の滞留が発生し、鋳片５の品質が劣化する。

また、浸漬ノズル１６と鋳型長辺８との間の流路の狭い部分における溶鋼１を、別途設置する交流磁界によって強制的に攪拌することも可能である。この例を図４に示す。図４（Ａ）は、鋳型長辺側から見た図、図４（Ｂ）は、鋳型短辺側から見た図である。

図４において、第２の交流磁界発生装置２６が鋳型長辺８と直流磁界発生装置２３との間に配置されている。図４では、第２の直流磁界発生装置２５が配置されていないが、前述した図３と同様に、直流磁界発生装置２３の内側に第２の直流磁界発生装置２５を設置することも可能である。このようにして第２の交流磁界発生装置２６を設置することにより、第２の交流磁界発生装置２６から印加される交流磁界により、当該部位の凝固シェル前面の溶鋼流側が確保され、それにより、凝固シェル前面の溶鋼流速を考慮することなく、直流磁界発生装置２３及び／または第２の直流磁界発生装置２５から印加する直流磁界の磁場強度を上げることができ、吐出流４を大幅に減速することが可能となる。これにより、鋳型上部の水平方向旋回流がより一層形成されやすくなる。第２の交流磁界発生装置２６は溶鋼１を攪拌すればよく、従って、攪拌方向は水平方向でも鉛直方向でも構わず、更に、交互に反対向きにするなどしても構わない。

また更に、鋳型上部の溶鋼１に印加する交流磁界に、直流磁界を重畳させて印加しても構わない。鋳型上部で印加する交流磁界に直流磁界を重畳した場合には、直流磁界による鋳型内湯面３での溶鋼流の減速効果により、交流磁界による旋回流及び吐出流４から分岐する上昇流により形成される渦や盛り上がりなどの鋳型内湯面３の溶鋼流の乱れが防止され、これにより、モールドパウダー６の巻き込みがより一層防止される。この例を図５に示す。図５において、第３の直流磁界発生装置２７が、それぞれの交流磁界発生装置２４の背面側に相対して配置されている。第３の直流磁界発生装置２７から印加される直流磁界は、相対する磁極間で鋳型７の厚み方向を貫通して印加される。

このようにして鋳造することで、高速鋳造においても、ブレークアウトを防止しつつ、鋳片５の表層部での非金属介在物やＡｒガス気泡が少なく、且つ、モールドパウダー６の巻き込みが少ない、清浄な高品質の鋳片５を高い生産性で安定して鋳造することが可能となる。

幅１２００〜１８００ｍｍ、厚み２５０ｍｍのスラブ鋳片を鋳造可能なスラブ連続鋳造機において、炭素濃度が０．００３質量％以下である極低炭素鋼を鋳造した。この連続鋳造機には、浸漬ノズルの吐出孔の部位に、吐出孔を上下左右から囲むように配置された直流磁界発生装置（前述した図２の直流磁界発生装置２３に相当、以下「第１の直流磁界」と記す）、この第１の直流磁界で取り囲まれた第２の直流磁界発生装置（前述した図３の第２の直流磁界発生装置２５に相当、以下「第２の直流磁界」と記す）、及び、第１の直流磁界と鋳型長辺との間に配置された第２の交流磁界発生装置（前述した図４の第２の交流磁界発生装置２６に相当、以下「第２の交流磁界」と記す）が設置され、また、鋳型上部には、鋳型内上部の溶鋼を水平方向に旋回攪拌するための、鋳型内湯面直下を鋳造方向の中心位置とする交流磁界発生装置（前述した図２の交流磁界発生装置２４に相当、以下「第１の交流磁界」と記す）、及び、この第１の交流磁界の背面側に配置された第３の直流磁界発生装置（前述した図５の第３の直流磁界発生装置２７に相当、以下「第３の直流磁界」と記す）が設置されている。第２の交流磁界の移動方向は第１の交流磁界と同一方向とした。

１分間あたりの溶鋼の鋳型への注入量は４〜５トン、上ノズルからの溶鋼流出孔へのＡｒガス吹き込み量は５〜１０ＮＬ／分とした。タンディッシュ底部に配置した浸漬ノズルは、それぞれ鋳型短辺を向いた、一対の下向き２５°の吐出孔が備えられたものである。そして、得られた鋳片を薄鋼板に圧延し、この薄鋼板において表面欠陥発生率を調査した。調査した表面欠陥は、磁場を印加しない状態で鋳造した鋳片から圧延された薄鋼板の表面欠陥発生率を基準とし、指数化して評価した。

表１に、試験条件及び薄鋼板での表面欠陥調査を示す。尚、表１の備考欄には、本発明の範囲内の試験を「本発明例」と表示し、磁場を印加しない試験を「従来例」、磁場を印加しているが印加条件が本発明と異なる試験を「比較例」と表示している。

表１に示すように、従来例（試験Ｎo.１）に比較して試験Ｎo.５〜１０の本発明例では、表面欠陥発生指数が大幅に低下し、優れた表面成績を達成できた。これは、本発明例では、吐出流が減速され、鋳型上部に水平方向旋回流が安定して形成されることによる。これに対して、試験Ｎo.２は、吐出孔の部位に直流磁界が印加されておらず、吐出流は減速されず、その結果、鋳型上部に水平方向旋回流を安定して形成することができず、表面欠陥の改善効果が本発明例に比較して少ない。試験Ｎo.３は、吐出孔の近傍全体に同一磁場強度の直流磁界が印加され、この部分に溶鋼の滞留域が形成され、薄鋼板中央部での表面欠陥の改善効果が本発明例に比較して少ない。また、試験Ｎo.４は、吐出流は減速されるが、鋳型上部に磁場が印加されておらず、そのために、鋳型内溶鋼全体の流動が少なくなり、従来例に比較しても更に表面欠陥が悪化する結果であった。

本発明の形態例を示す図であって、本発明が適用されるスラブ連続鋳造設備の鋳型部の概略図である。 図１に示す、直流磁界発生装置及び交流磁界発生装置と、鋳型及び浸漬ノズルとの位置関係を示す概略図である。 本発明の他の形態例を示す図であって、直流磁界発生装置によって囲まれたその内側に、第２の直流磁界発生装置を配置した概略図である。 本発明の他の形態例を示す図であって、浸漬ノズルと鋳型長辺との間の溶鋼を強制的に攪拌するための交流磁界発生装置を配置した概略図である。 本発明の他の形態例を示す図であって、鋳型上部で印加する交流磁界に直流磁界を重畳するときの概略図である。

符号の説明

１ 溶鋼
２ 凝固シェル
３ 鋳型内湯面
４ 吐出流
５ 鋳片
６ モールドパウダー
７ 鋳型
８ 鋳型長辺
９ 鋳型短辺
１０ タンディッシュ
１１ 鉄皮
１２ 耐火物
１３ 上ノズル
１４ 不活性ガス供給配管
１５ スライディングノズル
１６ 浸漬ノズル
１７ 吐出孔
１８ 上部固定板
１９ 摺動板
２０ 下部固定板
２１ 整流ノズル
２２ 溶鋼流出孔
２３ 直流磁界発生装置
２４ 交流磁界発生装置
２５ 第２の直流磁界発生装置
２６ 第２の交流磁界発生装置
２７ 第３の直流磁界発生装置

Claims (5)

1. その下部にそれぞれ鋳型短辺方向を向いた２つの吐出孔を有する浸漬ノズルを用い、前記吐出孔を介してタンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注入して鋳片を連続鋳造するにあたり、前記鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を、前記浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように制御して印加し、該直流磁界によって前記吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流を減速するとともに、該直流磁界の上方では鋳片幅全域にわたる交流磁界を印加し、該交流磁界によって鋳型内の溶鋼を水平方向に旋回させながら鋳造することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
2. 相対する鋳型長辺の背面であって、前記浸漬ノズルの吐出孔を上下左右から囲む位置に、前記直流磁界を印加するための直流磁界発生装置を配置することを特徴とする、請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
3. 相対する鋳型長辺の背面であって、前記直流磁界発生装置で周囲を囲まれた内側に、前記鋳片の厚み方向を貫通する直流磁界を印加するための第２の直流磁界発生装置を配置し、前記浸漬ノズルの吐出口位置よりもその周囲の磁場強度の方が強くなるように、第２の直流磁界発生装置から印加する直流磁界の強度を調整することを特徴とする、請求項２に記載の鋼の連続鋳造方法。
4. 吐出孔からの吐出流を減速するための直流磁界を印加している範囲のうちで、少なくとも浸漬ノズルと鋳型長辺との間に交流磁界を印加し、該交流磁界によって浸漬ノズルと鋳型長辺との間に存在する溶鋼を攪拌することを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の鋼の連続鋳造方法。
5. 前記鋳片幅全域にわたる交流磁界に、直流磁界を重畳して印加することを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の鋼の連続鋳造方法。

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