JP2011218435A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁撹拌用コイルを用いて鋳型内の溶鋼に対して撹拌して連続鋳造するにあたり、鋳型内溶鋼の流動について条件を最適化して、鋳片の表面品質ならびに内部品質をさらに向上させる。
【解決手段】電磁撹拌用コイル１７を用いて鋳型２内の溶鋼を撹拌する連続鋳造方法において、鋳型２内メニスカス１５から深さ１００ｍｍの位置にある凝固シェル前面における、鋳型幅方向を水平に流れる撹拌流１８の流速を、０．１５〜０．４０ｍ／ｓの範囲となるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面及び内部の品質が優れた鋳片を鋳造する連続鋳造方法に関するものである。

鋼の連続鋳造プロセスでは、鋳造された鋳片の品質向上を目的として、例えば鋳型内の溶鋼に対して、鋳型の長辺側から交流磁場を印加するため、電磁攪拌コイルを鋳型の上部に設けることが提案されている。これによって、鋳型内で移動磁界を水平方向に移動させ、鋳型内壁に沿った溶鋼の流れを形成し、鋳型上部のメニスカス近傍の介在物が、鋳型内の側面に形成された凝固シェルに捕捉されるのを抑制している。またさらに、鋳型内に溶鋼を吐出する浸漬ノズルについても、ノズル下端近傍において斜め下向きに形成された吐出孔の角度（俯角）を、１５〜５５°とし、前記した電磁撹拌用コイルの磁場強度（磁束密度）を、０．０６５〜０．１２Ｔ（６５０〜１２００ｇａｕｓｓ）として、鋳型内溶鋼を電磁撹拌することも提案されている（特許文献１）。

特開２００７−３３１００４号公報

しかしながら、発明者の調査によれば、前記した従来技術では、鋳型内溶鋼の流動についての最適な条件が明確にされていないため、鋳片の表面品質ならびに内部品質を十分に、改善できていなかったことが判明した。

そこで本発明は、電磁撹拌用コイルを用いて鋳型内の溶鋼に対して撹拌して連続鋳造するにあたり、鋳型内溶鋼の流動について条件を最適化して、鋳片の表面品質ならびに内部品質をさらに向上させることを目的としている。

発明者は、種々の鋳造条件において、鋳型内の溶鋼の流動状態と、鋳片の品質の相関を調査、研究した結果、鋳型内メニスカスの位置から所定深さ位置の、凝固シェル前面における溶鋼の流速を所定範囲に制御することで、優れた表面品質、並びに内部品質を得ることを新たに知見した。

すなわち、発明者の調査、研究によれば、鋳型内メニスカス位置の幅方向の流速は、鋳片表面、及び鋳片内部の品質と関係があることが分かった。そして鋳型内メニスカスから深さ１００ｍｍの位置は、鋳片スケールオフ後の最表面となるため、この部分の流速を最適な条件とすることが必要であると考え、鋭意研究、実験した。それによれば、まず鋳型内メニスカスから深さ１００ｍｍの位置にある凝固シェルの前面における、鋳型幅方向の溶鋼の流速が、０．１５ｍ／ｓ未満となると、凝固シェル前面のウォッシング効果が低下し、介在物が凝固シェルに捕捉されやすくなり、表面品質が悪化することが判明した。

さらに、鋳型内メニスカスから深さ１００ｍｍの位置にある凝固シェルの前面における、鋳型幅方向の溶鋼の流速が、０．４０ｍ／ｓを超えると、介在物やメニスカス表面のパウダーを巻き込んでしまい、これらが鋳造時に鋳片内部に押し込まれるため、内部の品質が悪化することも判明した。

そこで本発明は、電磁撹拌用コイルを用いて鋳型内溶鋼を撹拌する連続鋳造方法において、鋳型内メニスカスから深さ１００ｍｍの位置にある凝固シェル前面における、鋳型幅方向の溶鋼の流速を、０．１５〜０．４０ｍ／ｓの範囲となるように制御することを特徴としている。

前記した溶鋼の流速を、０．１５〜０．４０ｍ／ｓの範囲となるように制御するには、たとえば、電磁撹拌用コイルによる磁束密度を調整することによって行なうことができる。

本発明によれば、電磁撹拌装置を用いて鋳型内の溶鋼を撹拌して連続鋳造した際に、鋳片の表面品質ならびに内部品質を従来よりも向上させることが可能である。

実施の形態で用いた連続鋳造装置の水平断面を模式的に示した説明図である。 図１の鋳型の側面一部断面図である。 溶鋼流速と表面欠陥指数の関係を示すグラフである。 溶鋼流速と内部欠陥指数の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明すると、図１は、実施の形態にかかる連続鋳造方法を実施するための連続鋳造装置１の水平断面（メニスカス位置より１００ｍｍ下方）を模式的に示しており、この連続鋳造装置１は、水平断面が長方形の鋳型２を有している。鋳型２は、一対の長辺壁２ａと一対の短辺壁２ｂを有している。各長辺壁２ａ、短辺壁２ｂの内側には、各々水冷銅板（図示せず）が設けられている。

鋳型２内の上部には、図１及び図２に示すように浸漬ノズル１０が配置され、この浸漬ノズル６は、連続鋳造時においては、図２に示したように、その下部が鋳型２内の溶鋼１１に浸漬する。浸漬ノズル１０における、鋳型２の各短辺２ｂに面した側面の下端近傍には、各々鋳型２内へ斜め下向きに溶鋼を吐出する吐出孔１２が形成されている。

吐出孔１２から吐出される吐出流１３は、鋳型２の短辺壁２ｂに形成された凝固シェル１４に衝突し、その後上昇流と下降流に分岐する。なお凝固シェル１４は、鋳型２の長辺壁２ａにも形成されている。

吐出流１３には、アルミナやスラグ系等の介在物などが含まれている。これら介在物は、例えば上昇流等によって鋳型２内のメニスカス１５付近まで浮上する。なお、メニスカス１５上には、溶融酸化物を有する溶融パウダー１６が供給されている。

鋳型２の各長辺壁２ａの外側には、各々電磁攪拌用コイル１７が各々配置されている。電磁攪拌コイル用１７は、通常、ステンレス鋼製の水冷ボックス（図示せず）内に収納されている。

これら対向配置された１対の電磁攪拌用コイル１７、１７によって、図１に示すように、鋳型２内のメニスカス近傍の溶鋼を旋回させて、攪拌流１８を形成することができる。また電磁攪拌用コイル１７による磁束密度を変化させることで、攪拌流１８の速度を制御することが可能である。

連続鋳造装置１の主要部は以上の構成を有しており、本実施の形態では、連続鋳造時において、前記撹拌流１８の速度を制御することで、鋳造鋳片の表面、内部の品質を向上させることができる。より詳述すれば、図２に示したように、鋳型２内のメニスカス１５から深さ１００ｍｍの位置にある、凝固シェルの前面における、鋳型幅方向に水平に流れる撹拌流１８の流速を制御することにより、鋳片の表面の品質、並びに内部の品質を向上させることが可能である。なお鋳型幅方向とは、鋳型２の長辺壁２ａに沿った方向のことである。

具体的には、撹拌流１８の流速が、０．１５ｍ／ｓ未満となると、凝固シェル前面のウォッシング効果が低下し、介在物が凝固シェルに捕捉されやすくなり、表面品質が悪化する。したがって、表面品質の改善という観点からは、撹拌流１８の流速は、０．１５ｍ／ｓ以上であることがよい。

一方、撹拌流１８の流速が、０．４０ｍ／ｓを超えると、介在物やメニスカス表面のパウダーを巻き込んでしまい、これらが鋳造時に鋳片内部に押し込まれるため、内部の品質が悪化する。したがって、内部品質の観点からは、撹拌流１８の流速は、０．４０ｍ／ｓ以下とするのがよい。

図３は、鋳型サイズが２５０ｍｍ×１２００ｍｍの鋳型２を用い、鋳造速度を１．５０ｍ／ｍｉｎとし、電磁撹拌用コイル１７の磁束密度を変化させて、撹拌流１８の速度を変化させたときの、鋳造鋳片の表面欠陥指数を示したものである。なお撹拌流１８の速度の測定地点は、高さ位置について、メニスカス１５から深さ１００ｍｍの位置である。また表面欠陥指数とは、鋳片表面の介在物個数を指標化した値であり、介在物個数はスライム法により計測した。

これによれば、撹拌流１８の流速が、０．１５ｍ／ｓ未満となると、表面欠陥指数が増加し、０．０５ｍ／ｓ以下になると、さらに飛躍的に増加していることが分かる。

また図４は、表面欠陥指数を測定したときと同一の条件で、鋳造鋳片の内部欠陥指数を示したものである。ここで内部欠陥指数とは、鋳片内部の介在物個数を指標化した値であり、介在物個数はスライム法により計測した。

これによれば、撹拌流１８の流速が、０．４１ｍ／ｓ辺りを超えると、内部欠陥指数が増加し、０．４５ｍ／ｓ以上になると、さらに飛躍的に増加していることが分かる。

以上の結果から分かるように、撹拌流１８の流速を、０．１５ｍ／ｓ以上、０．４０ｍ／ｓを以下に制御することで、鋳片の表面品質、内部品質を好適なものとすることができる。

実施例は、表１に示したように、鋳型サイズをＮｏ．１〜Ｎｏ．４まで変更し、またその際、鋳造速度も変更している。そして電磁撹拌のための磁束密度も、適宜変更したが、撹拌流１８の速度は、いずれも０．２１〜０．３０ｍ／ｓの間となるように制御している。比較例も同様に、鋳型サイズをＮｏ．１〜Ｎｏ．４まで変更し（ただしＮｏ．１とＮｏ．２は同一）、またその際、鋳造速度も適宜変更し、また電磁撹拌のための磁束密度も、適宜変更しているが、撹拌流１８の速度は、いずれも０．１５ｍ／ｓ未満、あるいは０．４０ｍ／ｓ超として、本発明の制御範囲からは外れているものとした。そしてこれら実施例、比較例にしたがって鋳造された鋳片の評価として用いた表面欠陥指数、内部欠陥指数、並びにその計測手法は、いずれも先に述べた、表面欠陥指数、内部欠陥指数と同じである。

これによれば、実施例では、鋳型サイズ、鋳造速度を変更しても、表面欠陥指数、内部欠陥指数がいずれも０．０であった。これに対し、比較例では、撹拌流１８の流速が、０．１５ｍ／ｓ未満であると、表面欠陥指数が認められ、一方、０．４０ｍ／ｓを超えた流速の場合には、表面欠陥指数は０．０であったが、内部欠陥指数が認められた。

本発明は、鋳型内に溶鋼を供給して鋳片を製造する際に有用である。

１ 連続鋳造装置
２ 鋳型
２ａ 長辺壁
２ｂ 短辺壁
１０ 浸漬ノズル
１１ 溶鋼
１２ 吐出孔
１３ 吐出流
１４ 凝固シェル
１５ メニスカス
１６ 溶融パウダー
１７ 電磁攪拌用コイル
１８ 撹拌流

Claims (2)

1. 電磁撹拌用コイルを用いて鋳型内溶鋼を撹拌する連続鋳造方法において、
   鋳型内メニスカスから深さ１００ｍｍの位置にある凝固シェル前面における、鋳型幅方向の溶鋼の流速を、０．１５〜０．４０ｍ／ｓの範囲となるように制御することを特徴とする、連続鋳造方法。
2. 前記制御は、電磁撹拌用コイルによる磁束密度を調整することによって行なうことを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造方法。

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