JP3100498B2 - 薄鋳片の連続鋳造方法および装置 - Google Patents

薄鋳片の連続鋳造方法および装置

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JP3100498B2 JP05246933A JP24693393A JP3100498B2 JP 3100498 B2 JP3100498 B2 JP 3100498B2 JP 05246933 A JP05246933 A JP 05246933A JP 24693393 A JP24693393 A JP 24693393A JP 3100498 B2 JP3100498 B2 JP 3100498B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄鋳片の連続鋳造方法に
関し、特に鋳型内にて発生する溶鋼吐出流の反転流の発
生を抑止して、凝固シェルの均一化をはかり鋳片表面割
れを防止する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より薄鋳片の連続鋳造方法は省エネ
ルギーおよび省コストの面から注目され、開発が活発に
進められ実機化の検討もなされている。これは薄鋳片が
従来の熱間圧延の簡省略を可能として、連続鋳造工程が
圧延工程と直結され、これまでにない最も理想的な薄鋼
板製造プロセスが実現されることになるためである。
【0003】通常、この薄鋳片の連続鋳造方法において
は、溶鋼を製鋼炉より取鍋に収容して連続鋳造機まで搬
送して、中間容器であるタンデッシュに一時貯留して、
ここから連続鋳造鋳型に注湯される。この鋳型への注湯
ノズルとして従来より浸漬型ノズルが使用されている。
この浸漬型ノズルの外観形状は、円筒形または矩形であ
るが、薄鋳片の場合には偏平鋳型であるために矩形ノズ
ル(フラットノズル)が一般的である。
【0004】この浸漬型ノズルにおいては、鋳造中に一
定の吐出流速を維持して鋳型に溶鋼を供給することが重
要であり、このためノズルの形状の開発が活発に行われ
てきた。しかし、最近の鋳造速度の高速化のニーズとと
もに、凝固シェルの安定化のため吐出流によるシェルア
タックに注目した技術開発も必要になっている。たとえ
ば、この分野の公知技術として特開平1−293942
号公報に、フラットノズルの配置によって幅中央部の溶
鋼供給を改善する方法の開示がある。また、特開昭63
−177945号公報には薄鋳片の幅方向に遮蔽板を設
ける方法の開示がある。前者は鋳片の二重肌を防止する
ものであって、吐出流による反転流を制御して鋳片縦割
れを改善するものではない。後者のものでは、薄鋳片の
厚みが極薄い場合は挿入できないことになる。
【0005】通常の浸漬型ノズルから供給される溶鋼
は、鋳型内で吐出流となり鋳型壁面との空間において反
転流を形成する。この反転流によって速い溶鋼主流が曲
げられて凝固シェルをアタックしていき、そこでのシェ
ルの成長が阻害され不均一が助長されることになる。最
近、これが原因となって鋳片での縦割れが発生すること
が知見され、この解明が進められるにつれて、鋳片での
縦割れ改善にはこの反転流の制御が大きく影響すること
が分かってきた。また、製品での高品質化の要求と相ま
って鋳片品質の向上、特に鋳片縦割れの対策が望まれて
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上記従来
の問題を解決することを目的として、薄鋳片の連続鋳造
方法における矩形ノズルの吐出流による反転流の発生機
構を解明して、シェルへのアタックを生ずることなく均
一な吐出流を維持する注湯方法を検討した。すなわち、
通常の注湯においては鋳型壁面とノズルとの間隙空間に
溶鋼の渦流を生ずることにより、これが溶鋼吐出流と逆
方向ベクトルを有する反転流となる。一度これが発生す
ると、この反転流自体および下向きの吐出流が反転流の
モーメントによって、曲げられ鋳型壁面のシェルに衝突
して、その結果シェルの成長の不均一を生じ、これが鋳
片の縦割れの原因となる。
【0007】本発明はこの反転流の発生を防止して、下
向きの速度の速い主流の吐出流への影響を無くすことを
達成しシェルの均一化をはかり、鋳片の縦割れを防止を
可能とする薄鋳片の連続鋳造方法および装置を提供す
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、その要旨とするところは、 (1)鋳型壁面との間で空間を形成して浸漬するフラッ
トノズルによって溶鋼を注湯する薄鋳片の連続鋳造方法
において、メニスカス近傍の該フラットノズルおよび該
鋳型壁面間で形成する空間に、ブロック状固形物を浸漬
することによって、溶鋼流動を抑止してシェル厚みが1
0mm以下の部位でのシェルの均一化をはかることを特
徴とする薄鋳片の連続鋳造方法であり、
【0009】(2)前記ブロック状固形物の浸漬深さ
が、ノズル〜短辺間距離A−50≦浸漬深さL≦(10
/k)1/n V(mm)、ここでkは凝固係数、Vは鋳造
速度、nは定数、なる関係を満足し、かつブロック状固
形物の厚み≦鋳型厚み−20(mm)である(1)記載
の薄鋳片の連続鋳造方法である。 (3)鋳型壁面との間で空間を形成して浸漬するフラッ
トノズルによって溶鋼を注湯する薄鋳片の連続鋳造装置
において、タンデッシュ下部に浸漬量を調整する位置調
整装置を設け、該位置調整装置の先端部にロッドを介し
てブロック状固形物を取り付け、メニスカス近傍の該フ
ラットノズルおよび該鋳型壁面間の距離に比例して浸漬
量を調整しながら、鋳造開始後所定の時期に該ブロック
状固形物を、メニスカス近傍の該フラットノズルおよび
該鋳型壁面間で形成する空間に浸漬することを特徴とす
る薄鋳片の連続鋳造装置であり、
【0010】(4)前記ブロック状固形物の厚み≦鋳型
厚み−20(mm)である(3)記載の薄鋳片の連続鋳
造装置であり、 (5)前記ブロック状固形物が加熱装置を具える(3)
または(4)記載の薄鋳片の連続鋳造装置であり、 (6)前記ブロック状固形物が保熱または断熱特性を有
する(3)〜(5)のいずれかに記載の薄鋳片の連続鋳
造装置である。
【0011】
【作用】本発明の作用について以下に説明する。本発明
は浸漬型ノズルから供給される溶鋼の鋳型内での吐出流
に注目して、鋳型壁面とノズルとの空間において反転流
を形成することを知見し、これをコントロールする手段
を実現したものである。この反転流はメニスカスに近く
発生するほど鋳片性状に大きく影響する。また、速い溶
鋼主流が曲げられ凝固シェルをアタックする傾向も、シ
ェルが薄い領域ほど影響が大きいことになる。本発明者
等はこのような直接的に反転流が原因となる鋳片の縦割
れを防止するには、ノズルの浸漬深さと鋳型壁面との空
間大きさを制御すれば達成可能であることを突き止め
た。すなわち、反転流がこの空間に入り込むことが最大
の要件であることが分かってきた。
【0012】すなわち、通常の浸漬深さでは鋳型壁面と
ノズルとの間隙空間に溶鋼の渦流を生ずることにより、
これが溶鋼吐出流と逆方向ベクトルを有する反転流とな
り、下向きの主流である吐出流が反転流のモーメントに
よって、曲げられ鋳型壁面のシェルに衝突する。これを
防止するには、ノズルと鋳型壁面間の空間にブロック状
固形物を浸漬してこの空間を無くすことが必須となる。
本発明はこの反転流の発生位置の空間をブロック状固形
物で置き換えることによって、反転流および下向き吐出
流への影響を無くすことを達成したものである。
【0013】図8は従来の反転流の状況を示すものであ
る。この図では反転流12が発生して吐出流の主流13
に影響を与え、この反転流および曲げられた主流による
シェルアタック発生することになる。一方、本発明で
は、ブロック状固形物をこの反転流の発生位置に浸漬し
てこの空間を置き換え、発生を抑えるものである。ブロ
ック状固形物の浸漬深さは、浸漬深さL≧ノズル〜短片
間距離A−50(mm)を満足するように、メニスカス
よりの最低浸漬深さを規定する。この限定理由は、浸漬
深さがノズル〜短片間距離A−50(mm)未満の場合
は、反転流が発生して、また吐出流の主流は反転流によ
って狭められシェルアタックが発生する。
【0014】また、本発明の要件について、ここではノ
ズルが一本の場合について説明するが、ノズルがN本の
場合についても同様の要件にすることによって、同一の
効果を得ることができ、特にノズルの本数を限定するも
のではない。図1に本発明の一本のフラットノズル(矩
形ノズル)の場合の吐出流の状況を示す。すなわち、浸
漬深さL≧ノズル〜短辺間距離A−50(mm)を満足
する時は、反転流の発生はなく、そのため主流10への
影響もない。その結果、吐出流の主流10は拡がった流
速分布を呈しシェルアタックは発生しなくなる。
【0015】さらに、本発明では浸漬深さL≦(10/
k)1/n V(mm)、ここでkは凝固係数、Vは鋳造速
度、nは定数、なる関係を満足するが、これはシェル厚
みが10mm以上の深さではシェルアタックの影響はな
くなることに基づくものである。以下に本発明の実施例
の図を参照して、本発明の方法および装置についてさら
に詳述する。
【0016】
【実施例】本発明の装置の概略構成を実機において適用
した図2〜図6によって説明する。図2は矩形ノズル1
本を使用した場合であり、タンデッシュ1の溶鋼2はス
ライディングノズル装置3によって制御され溶鋼供給用
ノズル4から注湯される。ブロック状固形物7は短辺8
と溶鋼供給用ノズル4間にメニスカス5の近傍に浸漬さ
れる。この浸漬深さはブロック状固形物の位置調節装置
6によって、本発明の浸漬深さの要件を満足するよう設
定される。なお、本発明のブロック状固形物は溶鋼に対
して耐火度を有する物質であればよく、例えば耐火レン
ガ質またはセラミックスが好ましい。
【0017】図3は2本のノズルによって鋳造するもの
である。図4は本発明装置の側面図である。ブロック状
固形物7はロッド16の先端に取り付けられており、さ
らにロッド16はアーム15に係着され、上下および左
右に回動自在となっている。なお、ブロック状固形物7
は非稼働時は連続鋳造機の近傍にアーム15およびシリ
ンダー14によって回動し逃げた状態で待機可能とする
ことが好ましい。本発明においては、ノズル1本と2本
の効果はほぼ同一であり、ノズルをさらに増加しても基
本的には同一の効果であると言える。次に、本発明装置
の作業手順の一例を説明する。最初連続鋳造のスタート
時には待機しているが、この間で必要に応じて加熱され
て所定の温度とされている。鋳造の開始とともに、その
適当なる時に、前記シリンダーによって降下させ、所定
の位置をストッパー装置等によって決定してブロック状
固形物の鋳型内でのセットが終わる。このストッパー装
置は必要に応じてアームおよびシリンダーの複数箇所に
設置してもよい。
【0018】本発明装置の別の実施例として、図5およ
び図6に示す。図5は1本ノズルの場合であり、図6は
2本ノズルの場合で、ともにブロック状固形物7が固定
支持されているロッドが直接タンデッシュ1に係着懸架
されているタイプであって、この場合には、常にタンデ
ッシュと一体になって移動することになる。また、本発
明装置のブロック状固形物は浸漬するために、メニスカ
ス近傍での溶鋼温度下降に及ぼす影響が危惧されこの温
度降下がもし発生すると、通常カワ張りといわれる現象
が起こり、これによる別の欠陥の原因が生ずる恐れがあ
る。この防止のために本発明ではブロック状固形物の内
部または外表面部に加熱および/または保熱・断熱機能
を有する装置を設け、ブロック状固形物の挿入による溶
鋼の温度低下を極力防止することが可能である。
【0019】図7に本発明の実施例でのノズル1本の場
合の実施において、薄鋳片の表面欠陥の発生状況の調査
結果を示す。鋳造条件として、鋼種(中炭素鋼、低炭素
鋼)、サイズ(600 〜1800mm W x 30 〜120mm t)、ノズ
ル(300 〜800 mm W x 10 〜100mm t)、ブロック状固形
物として、深さ(50〜300 mm) 、大きさ(100 〜400mm
W x 10 〜100 mm t) を使用した。この図より、本発明
の実施例では、従来法の反転流が発生していた鋳片の表
面欠陥指数に比較して、顕著な効果を示し良好な表面欠
陥レベルであることを示している。以上に説明したごと
く、本発明によれば従来法の鋳型内での反転流を消失し
て、その結果従来の反転流の発生に比較して薄鋳片の表
面欠陥は極端に改善されることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は鋳型内で
の吐出流による反転流を抑止して、またはそれを皆無と
することを可能として、凝固シェルの均一成長を改善し
て、従来、薄鋳片に発生していた表面欠陥を防止せしめ
た薄鋳片を得ることを可能とする連続鋳造方法および装
置を提供することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋳型内での吐出流と反転流の状況
を示す概略図である。
【図2】本発明の実施例に係る1本の矩形ノズルを使用
した場合の浸漬状況を示す概略図である。
【図3】本発明の実施例に係る2本の矩形ノズルを使用
した場合の浸漬状況を示す概略図である。
【図4】本発明のブロック状固形物の固定状況を示す概
略図である。
【図5】本発明の別の実施例に係る、1本ノズルの浸漬
状況を示す概略図である。
【図6】本発明の別の実施例に係る、2本ノズルの浸漬
状況を示す概略図である。
【図7】本発明の実施例と従来法の薄鋳片における、表
面欠陥の測定結果のグラフである。
【図8】従来法の鋳型内での吐出流と反転流の状況を示
す概略図である。
【符号の説明】
1…タンデッシュ 2…溶鋼 3…スライディングノズル装置(流量制御装置) 4…溶鋼供給用ノズル 5…メニスカス 6…位置調節装置 7…ブロック状固形物 8…短辺 9…薄鋳片 10…吐出流の主流 11…制御された反転流 12…反転流 13…吐出流の主流 14…シリンダー 15…アーム 16…ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶谷 敏之 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 松尾 慎二 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本 製鐵株式会社 大分製鐵所内 (56)参考文献 特開 平3−66450(JP,A) 特開 平6−246402(JP,A) 特開 平6−190511(JP,A) 特開 平6−142852(JP,A) 特開 平3−207557(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/103 B22D 11/06 340 B22D 11/10 330

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳型壁面との間で空間を形成して浸漬す
    るフラットノズルによって溶鋼を注湯する薄鋳片の連続
    鋳造方法において、メニスカス近傍の該フラットノズル
    および該鋳型壁面間で形成する空間に、ブロック状固形
    物を浸漬することによって、溶鋼流動を抑止してシェル
    厚みが10mm以下の部位でのシェルの均一化をはかる
    ことを特徴とする薄鋳片の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記ブロック状固形物の浸漬深さが、ノ
    ズル〜短辺間距離A−50≦浸漬深さL≦(10/k)
    1/n V(mm)、ここでkは凝固係数、Vは鋳造速度、
    nは定数、なる関係を満足し、かつブロック状固形物の
    厚み≦鋳型厚み−20(mm)である請求項1記載の薄
    鋳片の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 鋳型壁面との間で空間を形成して浸漬す
    るフラットノズルによって溶鋼を注湯する薄鋳片の連続
    鋳造装置において、タンデッシュ下部に浸漬量を調整す
    る位置調整装置を設け、該位置調整装置の先端部にロッ
    ドを介してブロック状固形物を取り付け、メニスカス近
    傍の該フラットノズルおよび該鋳型壁面間の距離に比例
    して浸漬量を調整しながら、鋳造開始後所定の時期に該
    ブロック状固形物を、メニスカス近傍の該フラットノズ
    ルおよび該鋳型壁面間で形成する空間に浸漬することを
    特徴とする薄鋳片の連続鋳造装置。
  4. 【請求項4】 前記ブロック状固形物の厚み≦鋳型厚み
    −20(mm)である請求項3記載の薄鋳片の連続鋳造
    装置。
  5. 【請求項5】 前記ブロック状固形物が加熱装置を具え
    る請求項3または4記載の薄鋳片の連続鋳造装置。
  6. 【請求項6】 前記ブロック状固形物が保熱または断熱
    特性を有する請求項3〜5のいずれかに記載の薄鋳片の
    連続鋳造装置。
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