JP2856959B2 - 進行磁場と静磁場を用いた鋼スラブの連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造によって得ら
れる鋼スラブの内部品質を改善することを可能とするこ
とができるようにした進行磁場と静磁場を用いた鋼スラ
ブの連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、幅広の鋼板の製造に用いられるス
ラブの如き鋼片の連続鋳造においては、溶鋼を収容した
タンディッシュと連続鋳造鋳型との間の溶鋼流路とし
て、通常耐火物製の浸漬ノズルが使用されている。この
浸漬ノズルは、特にアルミナキルド鋼の連続鋳造時にノ
ズル内面にアルミナが付着し易いため、鋳造時間の経過
に伴い溶鋼流路が狭められ、所望の溶鋼流量を得ること
ができない問題が存在した。

【０００３】このため、通常は溶鋼の供給する間中、ノ
ズル内にアルゴンなどの不活性ガスを供給してこれに対
処していたが、不活性ガスの供給流量が大きい場合に
は、該ガスが鋳型内の浴場に浮上できずに図１（ａ）、
（ｂ）中で示す凝固シェルａにトラップされるため、最
終製品で欠陥となることがあり、また不活性ガスを単に
吹込むだけでは、ノズル詰まりの回避効果は十分ではな
く、ノズル交換の頻繁な取り替え作業を必要とし、とく
に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように浸漬ノズル２の先
端部に左右対称吐出口５を備えた２孔ノズル形式の浸漬
ノズル２においては、吐出口の左右の非対称な閉塞によ
り品質低下を招く問題があった。

【０００４】このような問題を解決する試みとしては、
アルミナと低融点の化合物を作る CaOを含有するノズル
を用いる試みもあるが、まだ十分な効果は得られていな
い。この他に特開昭60-92064号公報には、ノズル内の溶
融金属流に直流磁場を作用させて溶融金属流を層流化す
ることによりノズル閉塞を抑制する溶融金属の注入方法
が開示されているが、溶融金属流が鋳型内の溶融金属ク
レータの奥深くまで流下するので、随伴する介在物が浮
上できずに凝固シェルにトラップされる恐れがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】連続鋳造における上述
したような問題を解消し、内部品質の良好な鋼スラブを
得ることができる進行磁場と静磁場を用いた連続鋳造方
法を提案することがこの発明の目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】炭素濃度が500ppm以下に
なる、主にAlで脱酸したアルミキルド鋼を用いて連続鋳
造の際におけるノズル詰まりについて種々調査、検討を
重ねた結果、溶鋼中の酸素濃度を 30ppm以下、より好ま
しくは 20ppm以下に調整し、浸漬ノズルのノズル本体の
先端を解放して溶鋼の吐出口としたストレートノズルを
用いるとノズル詰まりがほとんどないことが明らかとな
った。また、このようなストレートノズルにおいては、
溶鋼の吐出流速が鋳型の出側（下方）に向かうため、溶
鋼中の介在物やガス気泡などがクレータの奥深くまで侵
入する恐れがあるが、介在物等の侵入防止のためには連
鋳鋳型に、該鋳型の長辺壁に直交し、鋳型の上方に向か
って移動する進行磁場を作用させる進行磁場発生装置を
配置して下方に向かう吐出流に制動を加えることが極め
て有効であるとの知見を得た。加えて連鋳鋳型内の溶鋼
湯面に静磁場を加えることにより、溶鋼の湯面を変動さ
せることなくかつ湯面下の溶鋼の流れを沈静化できるこ
とが確認できた。

【０００７】この発明は、上記の知見に立脚するもので
あり、その要旨とするところは下記の通りである。すな
わち、この発明は、タンディッシュから溶鋼を、各一対
の短辺壁と長辺壁との組み合わせからなる連続鋳造鋳型
内に上記タンディッシュとつながるノズル本体の先端を
解放したストレート浸漬ノズルを通して供給しつつ鋼ス
ラブを連続鋳造するにあたり、上記鋳型長辺壁の背面幅
中央域に進行磁場発生器を配置すると共に、上記進行磁
場発生器の上方に当たる鋳型長辺壁背面の湯面近傍域に
おける幅方向全域に静磁場発生器を配置し、上記ストレ
ート浸漬ノズルの先端部を上記進行磁場発生器の磁極領
域に位置させた状態で上記ストレート浸漬ノズルからの
吐出溶鋼流に鋳型長辺壁と直交し、上方に向かい移動す
る進行磁場を作用して制動を加え、かつその進行磁場の
上方に当たる湯面近傍における幅方向全域に対して鋳型
長辺壁と直交する静磁場を加えて湯面を沈静化すること
を特徴とする進行磁場と静磁場を用いた鋼スラブの連続
鋳造方法であり、この発明では、溶鋼の注入過程で、溶
鋼酸素濃度が 20ppm以下と特に低い場合にはストレート
浸漬ノズル内に不活性ガスを吹込まないようにする。

【０００８】さて図１（ａ）、（ｂ）にこの発明の実施
を用いて好適な連続鋳造装置の要部の構成を示し、図に
おける番号１は一対の短辺壁１ａと長辺壁１ｂからなる
連鋳鋳型、２はタンディッシュとつながるストレート浸
漬ノズルであって、このストレート浸漬ノズル２はノズ
ル本体の先端部を解放して溶鋼のストレート吐出口４と
した構造になっている。また、３は連鋳鋳型１の長辺壁
１ｂの背面にて幅中央域に配置されストレート浸漬ノズ
ル２からの吐出溶鋼流に鋳型の長辺壁１ｂと直交し、上
方に向かって移動する進行磁場を作用させる進行磁場発
生器である。６は連鋳鋳型１の長辺壁１ｂの背面にて配
置され、ストレート浸漬ノズル２からの吐出溶鋼流に、
鋳型の長辺壁１ｂと直交し、湯面上部及び湯面下部を通
る湯面近傍域における幅方向全域に静磁場を作り出す静
磁場発生器である。

【０００９】

【作 用】従来使用した図４（ａ）、（ｂ）に示すよう
な２孔式構造になる浸漬ノズルは、前述したように、特
に吐出口近傍においてアルミナ等が付着し易く、ノズル
詰まりを起こし易い。この発明において、浸漬ノズルを
ノズル本体の先端が解放されたストレート吐出口４を有
する構造になる図２（ａ）、（ｂ）に示すようなストレ
ート浸漬ノズル２を用い、図１（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに連鋳鋳型１内へ供給する溶鋼に対して、連鋳鋳型１
に配置した進行磁場発生器３の磁極領域で制動を加えつ
つ静磁場発生器６で湯面を沈静化するようにして鋳造を
行ったことにより、アルミナ付着に起因したノズル詰ま
りを起こすような不具合はなく、したがって所望の速度
で溶鋼を鋳型内に注入しても介在物が溶鋼の奥深くまで
侵入したり、溶鋼の上昇流が浴面のパウダーを巻き込む
ようなこともない。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 実施例１ ２ストランド連鋳機を用いて、酸素濃度28〜32ppm の低
炭アルミキルド鋼を本発明の浸漬ノズルを用いて３チャ
ージの連続鋳造実験を行った。このときの鋳造条件を以
下に示した。

【００１１】 鋳造鋳型のサイズ ：厚み方向 200mm 幅方向 1500mm 高さ方向 800mm タンディッシュでのスーパーヒート：約30℃ 鋳造速度 ： 1.7ｍ／min 一方のストランドにストレート浸漬ノズルおよび前記図
１（ａ）、（ｂ）で説明した装置を用いて静磁場と進行
磁場をかけて鋳造実験を行い、他方のストランドには比
較として従来の２孔型の浸漬ノズルを用いて鋳造実験を
行った。静磁場及び進行磁場の強度及びその発生器は以
下の通りである。

【００１２】 静磁場発生器 ：幅方向 1700mm 高さ方向 200mm 最大磁束密度 0.4Ｔ 進行磁場発生 ：幅方向 700mm 高さ方向 400mm 最大磁束密度 0.3Ｔ 進行磁場速度 1.5ｍ／sec その結果、ノズル内に10ｌ／min のノズル詰まり防止用
のガスを吹き込んだ従来の２孔型の浸漬ノズルを用いた
連続鋳造においてはノズル吐出口近傍に最大で10mm厚み
になるアルミナ付着物の層が認められたが、この発明に
従う連続鋳造においては、アルミナの付着層の厚さは吐
出口の開孔部において平均 1.5mmであり、ノズル詰まり
が極めて少ないことが明らかとなった。

【００１３】実施例２ 実施例１と同等の条件でかつガス吹きを両ストランドで
行うことなく、連続鋳造実験を行った。このときの鋳造
速度は 1.9ｍ／min として鋳造を行った。また、取鍋精
錬を行うことによって溶鋼中の酸素濃度を15〜20ppm に
落として実験を行った。

【００１４】その結果、２孔浸漬ノズルでは３チャージ
目においてノズル詰まりのために所定の注入速度が達成
できず、鋳造速度が低下した。しかし、この発明の鋳造
実験では注入速度が低下することはなく、よって鋳造速
度も低下することはなかった。両ノズルを実験終了後に
回収して、その詰まり状況を比較したところ、この発明
の方法を用いて鋳造を行ったノズルは、やはり平均 1.5
mm以下のアルミナが付着しているのみであった。他方従
来の２孔型の浸漬ノズルを使用した場合は吐出口部にア
ルミナ付着が発生し、同時に両吐出口において詰まり方
が一様ではなく、吐出流が不均一になっていたことが明
らかとなった。

【００１５】比較例１ さらに鋳造条件を実施例１と同様として、ストレート浸
漬ノズルを用いて進行磁場を加えることなく連続鋳造実
験を行った。このときノズルからの吐出流は噴流状態と
なって鉛直方向に流れ、発生した凝固シェルを洗うた
め、凝固が発達せず、凝固不均一となってブレークアウ
トが発生し、鋳造が不可能であった。また、湯面近傍の
静磁場の有無に関係なく、ブレークアウトは発生した。

【００１６】これに対して実施例１、２ではストレート
ノズルを用いても進行磁場を用いることによって安定し
た鋳造が可能となっている。 比較例２ また鋳造条件を実施例２と同様として、２ストランドの
一方を静磁場を加えることなく、進行磁場とストレート
ノズルを用いて連続鋳造実験を行った。他方は静磁場及
び進行磁場を加えて、ストレートノズルを用いて鋳造を
行った。両ストランドとも不活性ガス吹きをせず、鋳造
速度は 1.7ｍ／min で鋳造を行った。このときブレーク
アウトは発生せず、したがって安定連続鋳造が行われ
た。但し、以下に示すようにモールドパウダー起因の欠
陥が部分的に存在している。これは、静磁場をかけてい
ないことにより湯面が不安定になったために発生した。

【００１７】実施例１、２と比較例２で連続鋳造実験後
に得られたスラブをそれぞれ熱間圧延、冷間圧延して厚
さ0.35mmの冷延板として、得られた鋼板の表面欠陥の発
生率について調査した。その結果を図３に示した。図３
は冷延板の単位面積あたりの表面の欠陥を平均で示した
ものである。図３の（ａ）において、本発明により鋳造
された鋼スラブより得られた冷延材の欠陥率が従来に比
較して非常に小さいことが明らかである。この理由は連
続鋳造用鋳型における磁場の適用によって溶鋼の注入流
がクレーターの奥深くまで侵入することがないためであ
ると考えられる。

【００１８】また実施例２における本発明の結果が実施
例１の本発明よりも良好なのは、溶鋼の酸素濃度が低
く、また膨れ性の欠陥の主因となるノズル詰まり防止用
の不活性ガスの吹き込みを行っていないためである。従
来の２孔浸漬ノズルを使用した従来例では冷延板につい
てもある程度の良い結果が得られているが、この実施例
２では前述したように２孔のうち、１孔がほぼ全閉に近
い状態にまで詰まりが発生し、偏流を生じており、その
ため冷延板でも欠陥にばらつきが生じていた。そのた
め、この冷延板は超高品位鋼には使用できない状態であ
った。また、ノズル詰まりが生じたために鋳造速度が
1.9ｍ／min から 1.2ｍ／min まで落ち、生産性が極端
に低下しており、そのため工程として使用することは困
難である。

【００１９】さらに図３の（ｂ）において、比較例２で
連続鋳造を行って得られた鋼スラブを同様に熱間圧延
後、冷間圧延を行って冷延板としたときの表面欠陥率を
示した。この結果、実施例１、２で得られたストレート
ノズルの欠陥率より良くないことが確認できた。そのた
めこの原因を知るべく、冷延板の欠陥をさらに詳細に調
査してみると欠陥の増加した部分にモールドパウダーの
巻き込みによる欠陥が生じていることが明らかとなっ
た。これは連続鋳造鋳型内の湯面に静磁場をかけずに鋳
造した結果であると考えられる。

【００２０】よってこれらの実験結果より次のことが言
える。ストレートノズルの吐出口部に進行磁場を用いる
ことによってノズル詰まりがない連続鋳造が達成可能と
なり、そのことによって生産性が向上され、加えて重要
なことにはノズル詰まりがないことによって溶鋼流れの
偏流を抑えることが可能となり、清浄なスラブを鋳造す
ることが可能となった。

【００２１】さらに連続鋳造鋳型内の湯面に静磁場をか
けることによって湯面の変動を抑えることができ、それ
によってモールドパウダーの巻き込みのないさらに清浄
な鋼スラブを鋳造可能とした。なおこの本発明で磁場が
重要な役割を果たしているが、この磁場の領域において
は以下のようにするとさらに良好な効果が得られる。ま
ず進行磁場に関して、それはノズルの先端部を含み、こ
れよりも下方に適用することである。特にノズル先端部
の吐出口部に磁場との隙間が存在した場合、ノズルと磁
場の間隙から溶鋼の吐出流が噴出し、あたかも従来の２
孔浸漬ノズルのような効果を発生し、溶鋼流は水平方向
の流れとなる。この溶鋼流れは鋳型短辺壁に衝突し、該
短辺壁に沿って深く下降し、短辺壁側に発達した凝固シ
ェルを洗うことになり、凝固シェルの発達及び溶鋼の清
浄性に悪影響を与えるものである。

【００２２】また静磁場に関しては溶鋼の湯面部を含む
ような領域に静磁場を発生させることが重要である。例
えば溶鋼の湯面に静磁場が加わらずに単に湯面下部にの
み磁場を発生させた場合には、湯面下の流れを制動する
ことは可能でも溶鋼の湯面の変動は抑えることはできな
いため、湯面変動による湯面のモールドパウダー巻き込
みが発生してしまう。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に従えば、安
定して連続鋳造が可能となり、品質及び生産性の向上を
図ることが可能となる。特に静磁場と進行磁場を併用す
ることで従来では得られなかった良質の連鋳スラブを得
ることが可能となる。また、溶鋼の酸素濃度が低い場合
には、ノズル詰まり防止用のガス吹きをすることなしに
連続鋳造することが可能であることが確認でき、同時に
ガスによる欠陥をなくすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の連続鋳造装置を示す断面図である。

【図２】ストレート浸漬ノズルを示す断面図である。

【図３】実施例が表面欠陥発生率（指数）を示す棒グラ
フである。

【図４】従来の２孔型浸漬ノズルを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 連鋳鋳型 １ａ 短辺壁 １ｂ 長辺壁 ２ 浸漬ノズル ３ 進行磁場発生器 ４ ストレートノズル吐出口 ５ 左右対称吐出口 ６ 静磁場発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 久生 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平２−284750（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89544（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−266949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−66055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−160862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−154246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−119959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130752（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96345（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77009（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77006（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313447（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/10 350 B22D 11/10 330 B22D 11/04 311 B22D 27/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュから溶鋼を、各一対の短
   辺壁と長辺壁との組み合わせからなる連続鋳造鋳型内に
   上記タンディッシュとつながるノズル本体の先端を解放
   したストレート浸漬ノズルを通して供給しつつ鋼スラブ
   を連続鋳造するにあたり、上記鋳型長辺壁の背面幅中央
   域に進行磁場発生器を配置すると共に、上記進行磁場発
   生器の上方に当たる鋳型長辺壁背面の湯面近傍域におけ
   る幅方向全域に静磁場発生器を配置し、上記ストレート
   浸漬ノズルの先端部を上記進行磁場発生器の磁極領域に
   位置させた状態で上記ストレート浸漬ノズルからの吐出
   溶鋼流に鋳型長辺壁と直交し、上方に向かい移動する進
   行磁場を作用して制動を加え、かつその進行磁場の上方
   に当たる湯面近傍における幅方向全域に対して鋳型長辺
   壁と直交する静磁場を加えて湯面を沈静化することを特
   徴とする進行磁場と静磁場を用いた鋼スラブの連続鋳造
   方法。
2. 【請求項２】 酸素濃度が 20ppm以下の溶鋼を用いて浸
   漬ノズル内に不活性ガスを吹込まない請求項１記載の方
   法。