JP2022189431A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高く低コストで清浄度の高い鋼鋳片を製造可能な鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】ロングノズルの底面開口孔の面積をＳＢ（ｍ２）、側面開口孔の総開口面積をＳＴ（ｍ２）、ロングノズルの側面開口孔位置での流路断面積をＳ（ｍ２）、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積をｓ（ｍ２）、次鍋開孔時のロングノズルの側面開口孔上端のタンディッシュ湯面からの浸漬深さをｈ（ｍ）とした場合に、以下の（１）～（３）式を満足することを特徴とする。（１）式：３．５×ｓ≦Ｓ≦（ＳＢ＋ＳＴ）／０．８５（２）式：０．１５≦ＳＢ/（ＳＢ＋ＳＴ）≦０．４５（３）式：ｈ≧０．１【選択図】図２

Description

本発明は、取鍋からタンディッシュに向けて溶鋼を注入し、このタンディッシュから連続鋳造用鋳型に前記溶鋼を供給し、鋳片を連続的に鋳造する鋼の連続鋳造方法に関するものである。

例えば、自動車用外板向け極低炭素鋼板、缶用低炭ブリキ鋼板向けの低炭アルミキルド鋼板、鋼管向け熱延鋼板、自動車用の構造部材等に用いられるハイテン鋼においては、高加工性や良好な表面性状が求められる。
これらの高加工性や良好な表面性状を実現するためには、鋼中の非金属介在物およびそれらを含む表面や内部欠陥が大きな課題となる。したがって、高加工性、良好な表面性状が必要な場合、溶鋼から非金属介在物を除去して清浄性を高めることが必要である。

従来は、タンディッシュに堰を設けて溶鋼の上昇流を形成したり、連続鋳造の鋳型内で電磁ブレーキを用いて浸漬ノズルからの吐出流を制動させたりすることで、非金属介在物の浮上除去を行っていたが、十分に除去されておらず、有害なアルミナクラスターに代表される非金属介在物が最終成品である薄鋼板まで持ち込まれ、一定量残存している。

そこで、非金属介在物のさらなる除去を行うために、例えば、特許文献１～４に示すように、タンディッシュ内の溶鋼において非金属介在物の浮上分離を促進する技術が提案されている。
特許文献１においては、スラグ・非金属介在物起因の欠陥を生じさせないために、タンディッシュの注入流落下領域に凹部を形成して撹拌してロングノズルから鋳型への直送流を防止することによって、スラグの浮上を図るものである。

特許文献２においては、タンディッシュに溶鋼を注入するロングノズルについて底部を持つ構造とするとともに横方向に開口した横孔を形成し、この横孔から溶鋼を吐出することによって上昇流を生じさせ、タンディッシュ内での非金属介在物の浮上を効果的に行う溶鋼注入方法を提案している。
特許文献３においては、特許文献２と同様に、ロングノズルの下端部を閉塞し、側面に上向きの吐出口を持つロングノズルを提案し、タンディッシュ内における溶鋼の滞留時間を長くし、非金属介在物の浮上分離を効果的に行うものとしている。
特許文献４においては、特許文献２、３と同様の考え方をもつものであり、ノズルに底とその周面に形成された吐出用開口孔１個を持つロングノズルを提案することで、タンディッシュ内において溶鋼中の介在物が浮上するのに十分な時間を確保するようにしている。

特開平０４－３４４８５４号公報 特開昭５９－１８３９６０号公報 特開平０５－２００５０７号公報 特開平０７－１５５９１１号公報

ところで、前述した自動車用外板向け極低炭素鋼板、缶用低炭ブリキ鋼板向けの低炭アルミキルド鋼板、鋼管向け熱延鋼板、自動車用の構造部材等に用いられるハイテン鋼においては、高強度化やコストダウンを目的とした薄肉化の要求があり、問題となる介在物のサイズも小さくなっており、さらなる清浄度向上が求められる。精錬工程を含めて清浄度向上対策を施すことにより定常部は清浄度が向上できたとしても、取鍋交換部における清浄度の悪化が１級品の歩留を低下させ生産性の低下やコスト増加を招いており、高清浄度鋼製造の上での大きな課題である。ここで１級品とは、清浄度の要求レベルに応じて定められた清浄度の指標で、加工が厳しく最も高い清浄度が要求されるグレードである。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、取鍋交換部の清浄度の悪化を抑制し１級品の歩留を向上させることにより、生産性が高く低コストで清浄度の高い鋼鋳片を製造可能な鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下に示すような知見を得た。
本発明者らは、上記課題を解決して取鍋交換部の清浄度を向上させるためには、ロングノズルを活用することが有効であると考えた。取鍋交換部の清浄度の悪化は、溶鋼の注入末期に取鍋から鍋上スラグが流出することや、取鍋交換部でのタンディッシュ内の湯面低下や次鍋の開孔時の大きな溶鋼流による非定常な溶鋼流れに起因するものであり、これらの悪化要因をロングノズルを適正化することで抑制する。
そこで、（１）次鍋開孔直後の強い溶鋼流が鋳型注入孔に直送しないこと、（２）タンディッシュ湯面低下時のタンディッシュの表面流を抑制できること、を満たしたロングノズルとすることで取鍋交換部の清浄度を向上させることを試みた。

連続鋳造装置における一般的な取鍋交換部の操業方法では、前鍋からタンディッシュへの溶鋼注入終了後から次鍋の注入開始までの取鍋交換の間も鋳造を継続するため、徐々にタンディッシュ内の湯面が低下していく。取鍋の排出孔には、詰め砂と呼ばれる詰め物を入れておき、溶鋼注入時にスライディングノズル等の流量調整装置を開き、詰め砂とともに溶鋼を注入する。この次鍋開孔時にはスライディングノズルを全開にして詰め砂を一気に排出した後、タンディッシュ内の湯面を定常高さまで早期に回復する目的でスライディングノズルを全開のまま、あるいは定常の鋳造時よりも広く開いた状態にするため、定常状態の数倍の溶鋼流量となる。下端が開孔している一般的な管状のロングノズルでは、次鍋開孔時の強い溶鋼流がタンディッシュ底面に衝突し、一部がタンディッシュ底部に沿った鋳型注入孔への直送流となり、一部が反転しタンディッシュ内の湯面を乱す強い流れとなり、詰め砂やタンディッシュ内スラグ等を鋳型へ流出させる原因となる。

本発明者らは、次鍋開孔時のロングノズル下端からの強い溶鋼流を抑制するために、ロングノズルの下端に開口孔を有する底面を設けるとともに側面にも開口孔を設けて下向きの強い流れを抑制することとした。この際に、側面開口孔からの溶鋼流れがタンディッシュ内の湯面に強い溶鋼流を引き起こさないように、底面の開口孔面積と側面開口孔面積とのバランスや側面開口孔とタンディッシュの湯面位置との関係を検討し、定常的な鋳造時ではなく次鍋開孔時のスループット（溶鋼流量）増大時に対して最適化することが良いことを知見した。

また、底面開口孔の形状の最適化も検討した。ロングノズルと鋳型注入孔を結ぶ直線に対して垂直なスリット状形状とすることでさらに直送流を抑制できることを知見した。
こうして、取鍋交換部の清浄度の悪化を抑制し１級品の歩留向上をさせることで、生産性が高く低コストで清浄度の高い鋼鋳片を製造可能な鋼の連続鋳造方法を見出した。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の鋼の連続鋳造方法は、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入し、このタンディッシュから連続鋳造用鋳型に前記溶鋼を供給し、鋳片を連続的に鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記取鍋の下端に、前記取鍋から前記タンディッシュにまで延びる筒状のロングノズルが接続され、前記ロングノズルを介して、前記取鍋から前記タンディッシュへの前記溶鋼が注入される構成とされており、
前記ロングノズルは、前記ロングノズルの下端において下側へ開口する底面開口孔が設けられた底面と、側面に開口する側面開口孔と、を有しており、前記ロングノズルの前記底面開口孔の面積をＳＢ（ｍ^２）、前記側面開口孔の総開口面積をＳＴ（ｍ^２）、前記ロングノズルの前記側面開口孔位置での流路断面積をＳ（ｍ^２）、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積をｓ（ｍ^２）、次鍋開孔時の前記ロングノズルの側面開口孔上端のタンディッシュ湯面からの浸漬深さをｈ（ｍ）とした場合に、以下の（１）～（３）式を満足することを特徴とする。
（１）式：３．５×ｓ≦Ｓ≦（ＳＢ＋ＳＴ）／０．８５
（２）式：０．１５≦ＳＢ/（ＳＢ＋ＳＴ）≦０．４５
（３）式：ｈ≧０．１

また、前記ロングノズルの底面開口孔が下側から見て前記タンディッシュの鋳型への注入孔と前記ロングノズルとを結ぶ直線に対して略垂直方向にスリット状となっている形状とすることで、ロングノズルからの鋳型注入孔へ向かう直送流を一層抑制できる。ここで略垂直方向とは鋳型への注入孔とロングノズルを結ぶ直線に対して８０°～１００°である。

また、前記ロングノズル内に不活性ガスを吹き込むことによりロングノズル内で不活性ガス気泡表面に介在物を付着させる気泡とともに浮上除去することで、より清浄度を高めることができる。吹き込む不活性ガスは、ノズル形状（内径など）とスループット（ｔ／ｍｉｎ）により介在物除去に最適な流量を求めておけば良い。

さらに、前記タンディッシュに下堰を設置することで、ロングノズルからの直送流を抑制し鋳型注入孔への介在物の流出を防止でき、さらに清浄度を高めることができる。下堰の位置や高さなどは、タンディッシュ形状やロングノズルと鋳型注入孔までの距離から、あらかじめ介在物除去に最適な配置を決めておくと良い。

上述のように、本発明によれば、取鍋交換部の清浄度の悪化を抑制し１級品の歩留向上をさせることで、生産性が高く低コストで清浄度の高い鋼鋳片を製造可能な鋼の連続鋳造方法を提供することができる。

本発明の実施形態である鋼の連続鋳造方法を実施する連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 本実施形態における鋼の連続鋳造方法において用いられるロングノズルの概略説明図である。（ａ）が軸線に沿った断面説明図、（ｂ）がＸ－Ｘ断面図である。 本実施形態における鋼の連続鋳造方法において用いられるロングノズルの概略説明図である。（ａ）が軸線に沿った断面説明図、（ｂ）がＸ－Ｘ断面図である。 鋼の連続鋳造方法において用いられる通常のロングノズルの概略説明図である。（ａ）が軸線に沿った断面説明図、（ｂ）がＸ－Ｘ断面図である。 取鍋とロングノズルの位置関係を示す連続鋳造装置の概略説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１に示す連続鋳造装置１０においては、取鍋１１によって転炉から溶鋼を移送し二次精錬を行った後、ロングノズル２０を介してタンディッシュ１３に溶鋼２を注入し、このタンディッシュ１３において介在物を浮上分離した後、浸漬ノズル１４を介して連続鋳造用鋳型である鋳型１５に溶鋼を供給し、鋳型１５内で凝固シェルを形成し、得られた鋳片１を連続的に鋳造するものである。そして、鋳型１５から製出された鋳片１は、複数のサポートロール１８からなるサポートロール群１７によって引き抜かれ、２次冷却手段（図示なし）によってさらに冷却することで凝固シェルを成長させて完全凝固させる。

そして、本発明の実施形態である鋼の連続鋳造方法においては、取鍋１１からタンディッシュ１３へ溶鋼を注入する際に用いられるロングノズル２０の特徴を有している。図２に、本発明の実施形態である鋼の連続鋳造方法において用いられるロングノズル２０を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ－Ｘ断面である。

本実施形態におけるロングノズル２０は、図２に示すように、有底筒状をなし、具体的には、概略円筒形状をなしており、その上端に、取鍋１１へ取り付けるためのフランジ部２１が形成されている。
また、ロングノズル２０は、軸線Ｏに沿って延在する溶鋼経路２２を有しており、この溶鋼経路２２の下端に底面部２３が形成されている。そして、ロングノズル２０には、底面部２３に（下側に）開口する底面開口孔２４と、溶鋼経路２２の側面に開口する側面開口孔２５と、が設けられている。なお、側面開口孔２５は、周方向に間隔をあけて複数設けられており、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、４つの側面開口孔２５が周方向に等間隔に配設されている。なお、本実施形態では、舟型（箱型）タンディッシュ及び２ストランド連続鋳造機を想定して記載しているものの、側面開口孔２５の個数や配置は連続鋳造機のストランド数やタンディッシュ形状などを考慮して、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
また、図５は取鍋１１とロングノズル２０の位置関係が記載されている。取鍋１１の下面に開口する取鍋排出孔４０に、スライディングノズル３０が取り付けられている。スライディングノズル３０の下端に、ロングノズル２０の上端が接続される。ロングノズル２０の流路は、スライディングノズル３０の内部流路を通じて取鍋１１の内部に繋がる。スライディングノズル３０は、内部流路を開閉する板状のバルブを有する。溶鋼注入時にスライディングノズル３０を開いて、溶鋼を注入する。スライディングノズル３０の開閉度を変えることで、取鍋１１からロングノズル２０への溶鋼の流入量を調整可能である。溶鋼の流量調整装置としては、スライディングノズル３０に限られず、例えばストッパー等の公知の流量調整装置を採用可能であり、その場合は、スライディングノズル３０は設けず、ロングノズル２０の上端が、取鍋１１下面の取鍋排出孔４０に直結されていてもよい。次鍋開孔後タンディッシュ１３内の湯面が定常高さに回復するまでの定常状態よりも広く開かれた流量調整装置の開口面積を「次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積」と定義する。流量調整装置がスライディングノズル３０の場合、次鍋開孔直後は詰め砂を一気に排出するためスライディングノズル３０を一旦全開とした後、開口面積を少し狭めてタンディッシュ１３内の湯面が定常高さに回復するまで注入する場合は、その狭めた面積とする。全開のままの場合は全開の開口面積であり、これは取鍋排出孔の面積とほぼ同じとなる。

ここで、ロングノズル２０においては、底面開口孔２４の面積をＳＢ（ｍ^２）、側面開口孔２５の総開口面積をＳＴ（ｍ^２）、ロングノズルの側面開口孔位置での流路断面積（以下、ロングノズル２０内の流路断面積という。）２６をＳ（ｍ^２）とし、側面開口孔２５の上端部からタンディッシュ湯面までの距離をｈ（ｍ）、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積（ここでは次鍋開孔時のスライディングノズル３０の開口面積）をｓ（ｍ^２）として、以下の（１）～（２）式を満足するように構成されている。
（１）式：３．５×ｓ≦Ｓ≦（ＳＢ＋ＳＴ）／０．８５
（２）式：０．１５≦ＳＢ/（ＳＢ＋ＳＴ）≦０．４５

さらに、本実施形態では、（３）式で示すように取鍋交換時のタンディッシュ湯面の最低高さ時の側面開口孔２５の上端とタンディッシュ湯面の距離ｈ（ｍ）を０．１以上とするように構成されている。
（３）式：ｈ≧０．１

以下に、本実施形態において、上述の（１）～（３）式を規定した理由について説明する。

本実施形態においては、ロングノズル２０に側面開口孔２５を設けて底面開口孔２４から流出する溶鋼流を低減し、タンディッシュ１３底面に衝突した後の鋳型注入孔へ向かう直送流と反転上昇流を抑制している。
また、側面開口孔２５の上端から取鍋交換部のタンディッシュ湯面位置（最低高さ）との距離を一定以上確保することによりタンディッシュ湯面での溶鋼流速を抑制している。

取鍋１１開孔時には、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積と取鍋１１内の溶鋼高さに応じた流量で溶鋼が排出される。排出された溶鋼は、ロングノズル２０内の溶鋼表面に滝つぼのように流入し、ロングノズル２０の下部では平均的な流速で流れることになる。ロングノズル２０の底面開口孔２４と側面開口孔２５の総面積が十分大きければ、ロングノズル２０内の溶鋼高さを過剰に上昇させない状態でタンディッシュ１３側に溶鋼を排出し、平均流速の増加も抑制できる。（１）式は、ロングノズル２０の開口孔からの平均流速抑制とロングノズル２０からの溶鋼のオーバーフロー（ロングノズル２０内の溶鋼表面の上昇）を抑制するための関係式であり、（２）式は、ロングノズル２０の底面開口孔２４からの溶鋼量を抑制するための関係式である。

まず、（１）式の左辺の関係式は、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積（スライディングノズル３０の次鍋開孔時の開口面積）とロングノズル２０の流路断面積２６に関わるものである。ロングノズルの流路断面積２６をスライディングノズル３０の次鍋開孔時の開口面積の３．５倍以上とすることで、ロングノズル２０内の溶鋼の平均流速をスライディングノズル３０通過時の１／３未満に低減することができる。ここで、取鍋１１の開孔時のスライディングノズル３０通過時の溶鋼流速は５～１０（ｍ／ｓ）程度であり、この流速を３（ｍ／ｓ）以下に抑制できロングノズル２０内の開口孔からの溶鋼流速を抑制できることがわかった。なお、上限は特に設けないものの、１０倍程度以下が好ましい。これは、ロングノズル２０の重量増加による耐火物コスト増加や操業性の悪化に加え、ロングノズル２０の側面開口孔２５からの溶鋼排出による分散効果が低下するためである。分散効果が低下する原因は、ロングノズル２０の流路断面積が大きくなりすぎると、流路内で流速分布ができてしまい、壁面近傍の流速が低下し、側面開口孔２５から排出される溶鋼量が低下してしまうためである。
（１）式の右辺の関係式は、ロングノズル２０の流路の断面積と開口孔（底面開口孔２４と側面開口孔２５）の総面積に関わるものである。ロングノズル２０の開口孔の総面積をロングノズル２０の流路の断面積の０．８５倍以上とするのは、ロングノズル２０内のオーバーフローを抑制するとともに、開口孔から排出される溶鋼流速の増加を防止するためである。開口孔の総面積がロングノズル２０の流路の断面積よりも小さくなると、開口孔からの溶鋼排出が追い付かずロングノズル２０内の溶鋼湯面高さが上昇し、取鍋１１との接続部から溶鋼が漏出するオーバーフローが発生する恐れがある。また、ロングノズル２０内の溶鋼高さが上昇することによる溶鋼静圧により開口孔の平均流速が増加する。ロングノズル２０の開口孔の総面積をロングノズル２０の流路の断面積の０．８５倍以上であれば、ロングノズル２０内の溶鋼湯面高さの上昇は高々１００ｍｍ程度でオーバーフローなどの悪影響はないことがわかった。また、ロングノズル２０の開口孔の総面積は、スライディングノズル３０の全開時の面積の約３倍以上となり、平均流速も十分に抑制できる。（１）式を満足することにより、ロングノズル２０内での溶鋼のオーバーフローを抑制しつつ、ロングノズル２０の開口孔からの溶鋼の平均流速を低減することができる。

次に、（２）式で示したロングノズル２０の底面開口孔２４の面積と側面開口孔２５の面積に関わる関係について説明する。ロングノズル２０の側面に開口孔を設ける理由は、底面開口孔２４からの溶鋼供給量を抑制するためであり、最適な溶鋼供給量の配分が存在する。（２）式で示した割合が０．１５未満となると、底面開口孔２４からの溶鋼流れは大きく抑制されるものの、側面開口孔２５からの溶鋼流れが強くなるため、タンディッシュ湯面の溶鋼流れが強くなり、タンディッシュ１３内の湯面上のスラグや浮上してきた介在物を再度巻き込む割合が増加し、底面開口孔２４からの溶鋼流れを抑制することによる清浄度向上の効果が相殺されることがわかった。一方、０．４５を超えると、底面開口孔２４からの溶鋼流れを十分に低減できなくなり、鋳型注入孔への直送流抑制効果が不十分となり清浄度向上が不十分となる。

さらに、上述のように（２）式で示したロングノズル２０の底面開口孔２４の面積と側面開口孔２５の面積に関わる関係を適正化したとしても、取鍋１１の交換時のタンディッシュ湯面が低下した状態で、タンディッシュ湯面とロングノズル２０の側面開口孔２５の上端が近い、あるいは側面開口孔２５の上端がタンディッシュ湯面よりも高い場合には、側面開口孔２５からの溶鋼流れによりタンディッシュ湯面上のスラグの巻き込みや浮上途中の介在物の再巻き込みが生じて清浄度が悪化する。このため、（２）式を満足した上で、取鍋１１の交換時のタンディッシュ湯面が低下した状態で、ロングノズル２０の側面開口孔２５の上端とタンディッシュ湯面までの距離が０．１ｍ以上となれば、側面開口孔２５からの溶鋼流れにより、タンディッシュスラグの巻き込みや浮上途中の介在物の再巻き込みが抑制されることを確認した。

次に、ロングノズル２０の底面開口孔２４の形状について説明する。円形の開口孔の形状の場合、タンディッシュ１３底部に衝突した流れは鋳型注入孔への流れを形成しやすい。

そこで、図３に示すようにロングノズル２０の底面開口孔２４の形状を鋳型注入孔とロングノズル２０を結んだ直線に対して垂直方向に延びるスリット状の開口孔とすることで、扇形に溶鋼流れが広がり、鋳型注入孔への直送流が抑制され、タンディッシュ１３側壁に沿った緩やかな上昇流が形成されることがわかった。鋳型注入孔への直送流を大幅に低減するためには、上述のようなスリット状の形状とすることが良いことがわかった。なお図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ－Ｘ断面である。

本実施形態においては、上述のように、次鍋の注入開始時の溶鋼流量（ｔ／ｍｉｎ）の大きな条件において、ロングノズル２０に側面開口孔２５を設け、（１）式乃至（３）式の条件を満足することで、ロングノズル２０の底面部２３からの溶鋼流速を抑制することができ取鍋交換部の清浄度を向上させるに至った。これにより、溶鋼流量が定常的な鋳造時の数倍にもなる次鍋の注入開始時においても、ロングノズル形状の最適化により、清浄度が悪化する領域や最大値を低減し、１級品の歩留を大幅に向上させることができる。
取鍋交換部の一層の清浄度向上（１級品のさらなる歩留向上）のためには、ロングノズル２０内に不活性ガスを吹き込むことが好ましい。不活性ガスを吹き込むことにより、溶鋼中に気泡が分散し、気泡の表面に介在物が付着することで浮上除去を促進することができる。特に、取鍋交換時の再酸化で生じるアルミナは気泡表面に付着しやすく効果が大きい。不活性ガスの吹込み効果を向上させるためには、ロングノズル２０の内面をポーラス状にしてロングノズル２０内の溶鋼内に直径５ｍｍ以下の微細な気泡として吹き込むことが好ましい。

さらに、取鍋交換部の清浄度向上のためには、タンディッシュ１３に下堰１３ａを設けても良い。上述したようにロングノズル形状の最適化により、ロングノズル２０から鋳型注入孔に向かう直送流は大きく低減できるものの、次鍋の注入開始時に完全に抑制することは困難であるため、タンディッシュ１３に下堰１３ａを設けることで直送流のさらなる抑制が可能となる。下堰１３ａは、ロングノズル２０と鋳型注入孔との距離（０％をロングノズル２０位置、１００％を鋳型注入孔位置として）の３０～７０％位置に高さ２００ｍｍ以上の堰を設けることが好ましい。

以上、本発明の実施形態である鋼の連続鋳造方法について、具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、側面開口孔２５を４つ設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、側面開口孔２５の個数は４、６、８・・・のように偶数個設けることが好ましい。
タンディッシュ１３から２つのストランドに溶鋼を供給する場合、側面開口孔２５を、タンディッシュ１３の長手方向別に半分ずつ（２、３、４・・・）、かつ、両ストランド左右で対照に配置することにより、両ストランドに対照な流れを得て、なおかつタンディッシュ１３の壁に直接向かう流れや、鋳型１５内に直接向かう直送流を避けることが可能となる。

また、本実施形態においては、側面開口孔２５の上下方向の吐出角度について言及していないが、タンディッシュ１３底に這う流れが生じることをさらに抑制するためには、側面開口孔２５の吐出角度を水平面（上向き０°）とすることが好ましい。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
飲料缶に用いられるブリキ素材（低炭アルミキルド鋼）を転炉出鋼、ＲＨ二次精錬工程で、脱ガス処理を行い、その後、表１に示す条件のロングノズル及び鋳造条件（特に取鍋交換部）を用いて、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入し、連続鋳造を行った。なお、ロングノズルは、側面開口孔がなく且つ下端に底面がなく開口している筒状のロングノズル（表１中のＡ、図４参照、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ－Ｘ断面である。）と開口孔が設けられた底面及び側面に開口孔を持つロングノズル（表１中のＢ：底面の開口孔が円状のタイプ、Ｃ：底面の開口孔がスリット状のタイプ）で、側面開口孔が４個水平面に開口しているものを用いた。側面開口孔は長方形の形状とし、ロングノズルの円周方向に４つの側面開口孔が９０°毎に配置し、４つの側面開口孔の下端がロングノズルの底面の内部位置になるように高さ方向を調整した。なお、ロングノズル水平面で１８０°位置に対向している側面開口孔を直線で結んだ方向は、ロングノズルと鋳型注入孔を結ぶ直線に対して４５°となるようにロングノズルを設置した。流量調整装置にはスライディングノズルを用いた。取鍋の溶鋼量は４００ｔ、連続鋳造機は２ストランドの垂直曲型で各ストランドのスループットは４ｔ／ｍｉｎである。表１には、ロングノズルの底面開口孔面積（ＳＢ）、側面開口孔総面積（ＳＴ）、取鍋交換部の次鍋鋳造開始時のロングノズルの側面開口孔上端のタンディッシュ湯面からの浸漬深さ、次鍋開孔時の流量調整装置（スライディングノズル）の開口面積（ｓ）、ロングノズルの流路断面積（Ｓ）を示しており、次鍋開孔時の流量調整装置の開口取鍋の排出孔の面積とロングノズルの流路断面積の比（Ｓ／ｓ）、ロングノズル流路断面積とロングノズル総開口孔面積の比（（ＳＢ＋ＳＴ）／Ｓ）、ロングノズル開口孔総面積に対するロングノズルの底面開口孔面積の比（ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ））を算出している。なお、本実施例では全ての例で次鍋開孔後タンディッシュ内の湯面が定常高さに回復するまでスライディングノズルを全開とした。また、表１には、ロングノズル内への不活性ガス吹込み有無とタンディッシュでの下堰設置有無も記載している。なお、不活性ガスとしてはＡｒを使用し、ロングノズル内の溶鋼に浸漬している壁面に設置したポーラス状の耐火物から２０（Ｎｌ／ｍｉｎ）吹き込んだ。また、下堰は、ロングノズルと鋳型注入孔を結ぶ直線上の中央に高さ２００ｍｍの堰を設置した。

試験結果を表２に示す。表１の条件で鋳造した鋳片を熱間圧延および冷間圧延を行って製造した板厚０．２ｍｍのブリキ用冷延鋼板について、漏洩磁束（磁粉探傷と同様）を用いて検出される内部欠陥を測定した。内部欠陥は冷延板の全幅、全長で測定し、長さ方向１ｍ毎に冷延鋼板単位面積当たりの内部欠陥の個数（個／ｍ^２）を算出した。１級品のブリキとして使用可能な単位面積当たりの内部欠陥の個数の上限値を１として規格化して内部欠陥指標とし、取鍋交換部において内部欠陥指標が１未満（＝１級品として使用可能）となる長さの割合を１級品の歩留指標として評価し記載している。本実施例では取鍋交換部とは、取鍋交換前後の鋳造長２０ｍ（交換前５ｍ、交換後１５ｍ）に相当する範囲を示す。なお、ここで定義する取鍋交換部はタンディッシュ容量やスループットなどの鋳造条件により変化する。１級品の歩留指標は、取鍋交換部の鋳片に対して１級品として使用できる鋳片の割合を示しており、１の場合は全ての鋳片が１級品として使用可能であることを示している。取鍋交換部の清浄度向上、とりわけ１級品の歩留向上を目的としていることから、総合評価として１級品歩留指標が、０．８以上をexcellent、０．７以上をgood、０．５以上をaverageとし、０．５未満をbadとした。表２中のＮｏ．１の通常のロングノズル使用時の１級品歩留指標が０．１であるので歩留落ちが９０％となるのに対して、０．５を超える場合は歩留落ちが５０％未満となり、歩留落ちが約半減していることに対応しており、０．５を超える場合を本発明例とした。

Ｎｏ．１は無底形状のロングノズル（Ａ）を使用した場合の比較例であり、取鍋交換部の１級品の歩留指標が０．１と低い。
Ｎｏ．２～１３はロングノズルの底部と側面に開口孔がある形状のもので、底部の開口孔は円状のタイプ（Ｂ）の実施例である。この中で、Ｎｏ．５～１０は、本発明例であり、Ｓ／ｓ、（ＳＢ＋ＳＴ）／Ｓ、ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ）の各指標及び次鍋注入開始時の側面開口孔上端の浸漬深さが本発明の範囲内であり、１級品歩留指標も０．５を超えている。Ｎｏ．７はロングノズル内に不活性ガスを吹き込んでおり、Ｎｏ．９はタンディッシュ内に下堰を設置しているため、１級品歩留指標が０．７を超えており、良好である。また、Ｎｏ．１０は、ロングノズル内の不活性ガス吹込みと下堰を併用しており、１級品歩留指標も０．８５と非常に良好である。Ｎｏ．２、３は、ロングノズル流路断面積が小さく（Ｓ／ｓ＜３．５）、１級品歩留がそれぞれ０．１５、０．２と比較の通常タイプのロングノズルからの向上がわずかである。これは、ロングノズル内の流路断面積が小さく、次鍋開孔時にロングノズル内の溶鋼面が上昇し、ロングノズル上部内壁に付着していたスラグなどを巻き込んだためと考えられる。Ｎｏ．４は、ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ）が０．１５未満であり１級品歩留が０．１５と比較の通常タイプのロングノズルからの向上がわずかである。これは、底部からの強い溶鋼流が抑制されたものの、側面開口孔からの溶鋼流が強く、タンディッシュ溶鋼表面での流れが強くなり介在物などの再巻き込みが生じたためと考えられる。Ｎｏ．１１は、ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ）が０．４５を超えておりＮｏ．４と同様に１級品歩留の向上が少ない。これは、底面開口孔からの溶鋼流れを十分に低減できなくなり、鋳型注入孔への直送流抑制効果が不十分となり清浄度向上が不十分となったと考えられる。Ｎｏ．１２は、（ＳＢ＋ＳＴ）／Ｓが０．７７と０．８５未満であり、１級品歩留の向上が少ない。これはロングノズルの総開口面積が小さく、次鍋開孔時にロングノズル内の溶鋼高さが上昇しロングノズル上部内壁に付着していたスラグなどを巻き込んだためと考えられる。Ｎｏ．１３は、次鍋注入開始時の側面開口孔の浸漬深さが０．０８ｍと０．１ｍに満たないために、１級品歩留の向上が見られない。これは、取鍋交換時の側面開口孔の浸漬深さが浅く、タンディッシュ溶鋼表面に強い流れが生じたためと考えられる。

Ｎｏ．１４～１６はロングノズルの底部と側面に開口孔がある形状のもので、底部の開口孔はスリット状タイプ（Ｃ）の例である。Ｎｏ．１４は、ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ）が０．１５未満であり１級品歩留指標の向上が少ない。Ｎｏ．１５及び１６は、本発明例であり、Ｓ／ｓ、（ＳＢ＋ＳＴ）／Ｓ、ＳＢ／（ＳＢ＋ＳＴ）の各指標及び次鍋注入開始時の側面開口孔上端の浸漬深さが本発明の範囲内であり、底面開口指標が０．２５～０．４５の範囲内に入っており、１級品歩留が０．７を超えており、良好である。

１ 鋳片
１０ 連続鋳造装置
１１ 取鍋
１３ タンディッシュ
１４ 浸漬ノズル
１５ 鋳型
２０ ロングノズル
２３ 底面部
２４ 底面開口孔
２５ 側面開口孔

Claims (4)

1. 取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入し、前記タンディッシュから連続鋳造用鋳型に前記溶鋼を供給し、鋳片を連続的に鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、
   前記取鍋の下端に、前記取鍋から前記タンディッシュにまで延びる筒状のロングノズルが接続され、前記ロングノズルを介して、前記取鍋から前記タンディッシュへの前記溶鋼が注入される構成とされており、
   前記ロングノズルは、前記ロングノズルの下端において下側へ開口する底面開口孔が設けられた底面と、側面に開口する側面開口孔と、を有しており、前記ロングノズルの前記底面開口孔の面積をＳＢ（ｍ^２）、前記側面開口孔の総開口面積をＳＴ（ｍ^２）、前記ロングノズルの前記側面開口孔位置での流路断面積をＳ（ｍ^２）、次鍋開孔時の流量調整装置の開口面積をｓ（ｍ^２）、次鍋開孔時の前記ロングノズルの前記側面開口孔上端のタンディッシュ湯面からの浸漬深さをｈ（ｍ）とした場合に、以下の（１）～（３）式を満足することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
   （１）式：３．５×ｓ≦Ｓ≦（ＳＢ＋ＳＴ）／０．８５
   （２）式：０．１５≦ＳＢ/（ＳＢ＋ＳＴ）≦０．４５
   （３）式：ｈ≧０．１
2. 請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法であって、前記ロングノズルの前記底面開口孔が下側から見て前記タンディッシュの鋳型への注入孔と前記ロングノズルとを結ぶ直線に対して、垂直方向にスリット状であることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
3. 請求項１または２に記載の鋼の連続鋳造方法であって、前記ロングノズル内に不活性ガスを吹き込むことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造方法であって、前記タンディッシュに下堰を設置することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

Images