JP3238090B2 - 鋼スラブの連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラブの連続鋳造
方法に関し、とくに鋳型内における溶融スラグの巻込み
を防止し、高品質のスラブを鋳造できる鋼スラブの連続
鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンディッシュ内の溶鋼は、タンディッ
シュと連通した浸漬ノズルを通して水冷鋳型内に注入さ
れ、鋳片とされる。通常、溶鋼中の溶存酸素を低減する
ため、溶鋼中にAlを添加し脱酸している。このため、鋳
込時に浸漬ノズル内にアルミナが付着しノズル閉塞を起
こす場合が多い。このアルミナ付着によるノズル閉塞
は、２孔あるいは４孔等の多孔ノズルにおいて発生しや
すく、高スループット鋳造（高速鋳込）、多連鋳造時に
大きな問題となっている。

【０００３】このようなノズル閉塞を解決する方法とし
て、浸漬ノズル内にAr等の不活性ガスを吹込んで、ノズ
ル内面へのアルミナ付着を防止する方法が実施され、あ
る程度の効果を得ている。また、従来から連続鋳造工程
における生産性の向上のために、高スループット鋳造と
する試みがなされてきたが、高スループット鋳造を行う
と、鋳型（モールド）内湯面の流速が速くなり、モール
ドパウダの巻込みが増加し、品質が劣化するという問題
があった。

【０００４】この問題を解決するために、従来は、ノ
ズル形状を変更する、吐出流速を低下する、あるいは
ノズル浸漬深さを深くする等の対策を実施してきた。
しかしながら、このような対策のみでは、満足できるほ
ど十分に改善することはできなかった。そこで、最近で
は、例えば、特開昭57-17356号公報には、連続鋳造用鋳
型に静磁場発生器を配設し、溶鋼の吐出流に磁場を印加
して、吐出流に制動を加える方法が提案されている。し
かし、溶鋼の吐出流が、常に静磁場中を通過するとは限
らず、磁場の弱いところに逃げたりして、かえって溶鋼
湯面を乱す等の問題があった。

【０００５】また、特開平2-284750号公報には、静磁場
を用いる鋼の連続鋳造技術が提案されているが、この技
術は、浸漬ノズルからの吐出流を均一化する作用があ
り、メニスカス部の湯面変動を小さくすることが可能で
ある。しかし、この技術によってもなお、モールドパウ
ダ起因の欠陥が発生する場合があり、品質は十分には改
善されていないという問題が残されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、モールドパ
ウダ起因の欠陥を低減し、高品質のスラブを鋳造するた
めの鋼スラブの連続鋳造方法を提案することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記したように、連鋳ス
ラブの品質を向上させるために、種々の改善がなされて
きたが、本発明者らは、欠陥の発生原因を特定すること
なしに、一つの鋳造条件で欠陥を発生させないための装
置、方法を見いだしても、本質的な解決には到らず、対
症療法的処置にとどまり、その条件を外れるとまた同様
の欠陥が発生することになると考え、まず、モールドパ
ウダ起因の欠陥（モールドパウダ性欠陥と呼ぶ）につい
て、その発生原因を調査した。

【０００８】本発明者らは、モールドパウダ性欠陥の発
生について、水モデル装置を用いた実験を行った。ま
ず、その実験結果について説明する。図５に示す水モデ
ル装置において、モールドパウダとして流動パラフィン
を用い、流動パラフィン４を水面に浮かせた水槽（モー
ルド）１内にポンプ６により水（溶鋼）を噴出させ、か
つ噴出する水とともにガス吹込み供給装置５によりガス
流量を変化してガス３を吹込み、巻込まれる流動パラフ
ィン７の量を測定した。なお、実験では、表１に示す粘
度の異なる２種類の流動パラフィンＡ、Ｂを用いた。
（水の噴出量は、フルード数近似で実機における溶鋼の
鋳込速度４ton/min 相当とした。）

【０００９】

【表１】

【００１０】この実験結果から、図１に示すように、
吹込みガス量がある値（10Nl/min以下、臨界値）までは
巻込まれる流動パラフィンの量は非常に少ないが、吹込
みガス量がその臨界値を超えると、巻込まれる流動パラ
フィンの量が急激に増加する、さらに吹込みガス量を
増加しても巻込まれる流動パラフィンの量の増加は少な
い、および巻込まれる流動パラフィンの量は流動パラ
フィンの粘度に依存し、流動パラフィンの粘度が高くな
ると巻込み量が少なくなる、という新しい知見を得た。

【００１１】これらの知見から、本発明者らは、モール
ドパウダ性欠陥の発生を防止しスラブの品質を高めるた
めには、高い粘度のモールドパウダを用い、浸漬ノズル
に吹込む吹込みガス量を臨界値以下とするのがよいこと
に想到した。そこで、これらの知見をもとに、実機で、
浸漬ノズルからの吹込みガス量、モールドパウダ、スル
ープット（鋳込速度）を変化させて連続鋳造を行った結
果、モールドパウダ性欠陥の発生における、浸漬ノズル
からの吹込みガス量の臨界値は、溶鋼のスループット、
モールドパウダの粘度に依存して決定されることを見い
だし、本発明を完成させた。

【００１２】すなわち、本発明は、タンディッシュ内の
溶鋼を、該タンディッシュと連通した浸漬ノズルを通し
て、該浸漬ノズル内にガスを吹込みながら、一対の短辺
壁と一対の長辺壁の組合わせからなる水冷鋳型に供給
し、さらに該水冷鋳型内の溶鋼表面にモールドパウダを
供給して鋳造する鋼の連続鋳造方法において、前記浸漬
ノズル内に吹込むガス量ｆ（Nl/min）を、前記溶鋼のス
ループットＱ（ton/min）と前記モールドパウダの1200
℃における溶融粘度μ（poise ）とに依存し、次（１）
式 ｆ≦ＡＱ＋２μ ………… （１）（ ここに、Ａは、前記水冷鋳型の一方の長辺壁から他方
の長辺壁に向かう向きに静磁場を印加する場合には５、
静磁場を印加しない場合には４なる定数） を満足するように決定して鋳造することを特徴とする鋼
スラブの連続鋳造方法である。

【００１３】

【００１４】また、本発明では、前記ガス量ｆ（Nl/mi
n）は２Nl/min以上とするのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の連続鋳造方法では、タン
ディッシュ内の溶鋼を、該タンディッシュと連通した浸
漬ノズルを通して、該浸漬ノズル内にガスを吹込みなが
ら、一対の短辺壁と一対の長辺壁の組合わせからなる水
冷鋳型に供給し、さらに該水冷鋳型内の溶鋼表面にモー
ルドパウダを供給して鋳造する。

【００１６】その際、浸漬ノズル内に吹込むガス量ｆ
（Nl/min）を、溶鋼のスループットＱ（ton/min ）とモ
ールドパウダの1200℃における溶融粘度μ（poise ）と
に依存し、次（１）式 ｆ≦ＡＱ＋２μ ………… （１） ここに、Ａ：定数 を満足するように決定して鋳造する。これにより、モー
ルドパウダ性欠陥の発生を防止できる。

【００１７】浸漬ノズル内に吹込むガス量ｆ（Nl/min）
が、上記（１）式を満足しない場合には、図２および図
３に示すように、モールドパウダ性欠陥が発生する。上
記（１）式の定数Ａは、鋳型の一方の長辺壁から他方の
長辺壁に向かう方向に静磁場を印加した場合にはＡ＝
５、静磁場を印加しない場合には、Ａ＝４である。な
お、浸漬ノズルに吹込むガスは、上ノズルあるいはスラ
イディングノズル又はストッパーから吹込むのが好まし
い。

【００１８】静磁場を印加しない場合には、浸漬ノズル
内に吹込むガス量ｆ（Nl/min）を、次（２）式 ｆ≦４Ｑ＋２μ ………（２） を満足するように定め鋳造する。ここで、Ｑは溶鋼のス
ループット（ton/min ）であり、μはモールドパウダの
1200℃における溶融粘度（poise ）である。

【００１９】静磁場を印加しない場合について、表２に
示す粘度の異なるＡ〜Ｃ３種のモールドパウダを用い、
溶鋼のスループットを4.5ton/minまで変化し、浸漬ノズ
ル内に吹込むガス量を２〜30Nl/minの範囲に変化して鋳
造し、幅980 〜1800mmの鋳片とした。なお、使用したモ
ールドパウダの凝固温度は1050〜1100℃でありほぼ一定
であった。

【００２０】

【表２】

【００２１】鋳込後、鋳片について、熱間圧延後さらに
冷間圧延して薄鋼板とし、モールドパウダ性欠陥の発生
率を調査し、その結果を図２に示す。吹込みガス量ｆが
ｆ＝４Ｑ＋２μを超える場合には、モールドパウダ粘度
が異なっても、スループットによらず欠陥発生率は１％
以上（×印）となり、スラブ品質が劣化する。一方、吹
込みガス量ｆがｆ＝４Ｑ＋２μ以下の場合には、モール
ドパウダ粘度が異なっても、欠陥発生率は１％未満（○
印）であり、スラブ品質は良好となる。

【００２２】また、鋳型の一方の長辺壁から他方の長辺
壁に向かう方向に静磁場を印加した場合には、浸漬ノズ
ル内に吹込むガス量ｆ（Nl/min）を、次（３）式 ｆ≦５Ｑ＋２μ ………（３） を満足するように定め鋳造する。ここで、Ｑは溶鋼のス
ループット（ton/min ）であり、μはモールドパウダの
1200℃における溶融粘度（poise ）である。

【００２３】静磁場を印加した場合にも、静磁場を印加
しない場合と同様に、表２に示す粘度の異なる３種のモ
ールドパウダを用い、溶鋼のスループットを4.5ton/min
まで変化し、浸漬ノズル内に吹込むガス量を２〜30Nl/m
inの範囲に変化して鋳造し、鋳片とした。鋳込後鋳片に
ついて、モールドパウダ性欠陥の発生率を調査し、その
結果を図３に示す。なお、静磁場はモールドの上下２箇
所で0.3 Ｔの大きさの静磁場を印加しつつ鋳造した。

【００２４】図３から、吹込みガス量ｆがｆ＝５Ｑ＋２
μを超える場合には、モールドパウダ粘度が異なって
も、スループットによらず欠陥発生率は１％以上（×
印）となり、スラブ品質が劣化する。一方、吹込みガス
量ｆがｆ＝５Ｑ＋２μ以下の場合には、モールドパウダ
粘度が異なっても、欠陥発生率は１％未満（○印）であ
り、スラブ品質は良好となる。

【００２５】本発明では、浸漬ノズルに吹込むガス量ｆ
が上記（１）、（２）、または（３）式を満足すればモ
ールドパウダの巻込みを防止でき、スラブ品質は良好と
なるが、ガス流量があまり低すぎると上ノズルの閉塞が
生じる。このため、ガス量は、２Nl/min以上とするのが
好ましい。実際には、ガス配管等機器の制御の問題もあ
り、ガス流量は２Nl/minより多少高めに設定する方がよ
い。

【００２６】

【実施例】Ｃ：0.0025〜0.0028wt％、Si：0.013 〜0.01
5wt ％、Mn：0.15〜0.20wt％、Ｐ：0.025wt ％以下、
Ｓ：0.015wt ％以下含有する極低炭素鋼について、表３
に示す鋳造条件で、各５チャージ（260ton/charge)、モ
ールドサイズ：200 〜260mm厚×900 〜1800mm幅の鋳型
で鋳造し、連鋳スラブとした。

【００２７】このスラブについて、熱間圧延、冷間圧延
を施し、薄鋼板としてモールドパウダ性欠陥を調査し、
モールドパウダ性欠陥の発生率を求めた。その結果を、
表３に併記する。

【００２８】

【表３】

【００２９】なお、モールドパウダ性欠陥は薄板コイル
をオンライン検査して採取した欠陥サンプルをSEM-EDX
で観察し、モールドパウダに起因する欠陥であるか否か
を判定した。モールドパウダに起因すると判定された欠
陥はオンライン検査結果と照合し、その個数を測定し
た。発生率は１個の欠陥を１ｍとして全体のコイル長さ
で１個のコイルの総欠陥個数を割ることにより計算し
た。

【００３０】また、静磁場は、図４に示すように、磁極
高さ200mm 、幅2000mmの静磁場発生器９を磁極間の距離
250mm として鋳型（モールド）10の上下方向２か所に設
置し、磁場の大きさを 0.3Ｔとして鋳型の一方の長辺壁
から他方の長辺壁に向かう方向に印加した。表３から、
本発明範囲の鋳造条件で製造された実施例のスラブNo.1
およびNo.2は、パウダ性欠陥の発生率が0.25％（No.1：
磁場印加なしの場合）、0.20％（No.2：磁場印加ありの
場合）と、本発明範囲を外れる鋳造条件で製造された比
較例のスラブ（No.3：磁場印加なしの場合、0.68％；N
o.4：磁場印加ありの場合、0.40％）に比べパウダ性欠
陥の発生率が著しく低下している。なお、パウダ性欠陥
の発生率は低減したが、ダミーバースタート時およびレ
ードル交換時等の鋳込速度を減速した場合に関連する欠
陥は発生しており、すべての欠陥を完全に無くすること
はできていない。これらの欠陥発生防止については、ま
た別の手段が必要となることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、モールドパウダ性欠陥
のない、品質の優れた鋼スラブを安定して製造すること
ができ、さらにモールドパウダ性欠陥の発生を防止する
ことによりスラブの手入れが不要となり、製造コストを
低減できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】水モデル実験による流動パラフィン巻込み量と
吹込みガス量との関係を示すグラフである。

【図２】磁場印加なしの場合における、モールドパウダ
性欠陥の発生におよぼすスループット、吹込みガス量の
関係を示すグラフである。

【図３】磁場印加ありの場合における、モールドパウダ
性欠陥の発生におよぼすスループット、吹込みガス量の
関係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例における静磁場発生器の設置状
況を示す説明図である。

【図５】水モデル実験装置の概略を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 水槽 ２ 水 ３ ガス ４ 流動パラフィン ５ ガス吹込み装置 ６ ポンプ ７ 巻込まれた流動パラフィン ８ 浸漬ノズル ９ 静磁場発生器 １０ モールド（鋳型）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 反町 健一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−107754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−76993（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−15420（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−52532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255751（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93051（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュ内の溶鋼を、該タンディ
   ッシュと連通した浸漬ノズルを通して、該浸漬ノズル内
   にガスを吹込みながら、一対の短辺壁と一対の長辺壁の
   組合わせからなる水冷鋳型に供給し、さらに該水冷鋳型
   内の溶鋼表面にモールドパウダを供給して鋳造する鋼の
   連続鋳造方法において、前記浸漬ノズル内に吹込むガス
   量ｆ（Nl/min）を、前記溶鋼のスループットＱ（ton/mi
   n ）と前記モールドパウダの1200℃における溶融粘度μ
   （poise ）とに依存し、下記（１）式を満足するように
   決定して鋳造することを特徴とする鋼スラブの連続鋳造
   方法。 記 ｆ≦ＡＱ＋２μ ………… （１） ここに、Ａは、水冷鋳型の一方の長辺壁から他方の長辺
   壁に向かう向きに静磁場を印加する場合には５、静磁場
   を印加しない場合には４なる定数
2. 【請求項２】 前記ガス量ｆ（Nl/min）を２Nl/min以上
   とすることを特徴とする請求項１に記載の鋼スラブの連
   続鋳造方法。