JP3412955B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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JP3412955B2 JP07493095A JP7493095A JP3412955B2 JP 3412955 B2 JP3412955 B2 JP 3412955B2 JP 07493095 A JP07493095 A JP 07493095A JP 7493095 A JP7493095 A JP 7493095A JP 3412955 B2 JP3412955 B2 JP 3412955B2
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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、鋼の連続鋳造方法に関
するものである。 【0002】 【従来の技術】現在、連続鋳造においては、溶鋼を酸化
させることなくタンディッシュからモールド内に供給す
るために、アルミナグラファイト材質の浸漬ノズルが利
用されているが、このような浸漬ノズルでは、鋳造時間
の経過とともに鋼中析出物のアルミナ及び地金がノズル
内壁に付着し、激しい場合にはノズル閉塞を引き起こ
し、鋳造を停止する場合もあった。 【0003】この問題を解決する手段として、例えば、
特公昭58−3467号公報に示されるように、浸漬ノ
ズル内孔と同心円となる多孔質の筒状耐火物(内孔体)
を浸漬ノズル本体に内挿し、この多孔質耐火物内壁から
Arその他の不活性ガスを吹き込むことが知られてい
る。このガス吹き込みは、ノズル内壁と溶鋼との接触面
積を減少させ、さらに溶鋼を撹拌すること、あるいは付
着物をガス気泡により強制的に剥離させることによりノ
ズル内壁面へのアルミナ介在物の付着成長を防止する効
果がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記方法により吹き込
まれたArガスは、一部モールド内で浮上中に凝固界面
に捕捉され、気泡として鋳片内に残留する。この気泡
は、大きなものほど熱間圧延、冷間圧延後も圧着され
ず、鋼板表面にふくれ状の欠陥として現れる。このふく
れ状欠陥は、鋼板中の炭素濃度を極力低下させた、例え
ば炭素濃度が50ppm以下の極低炭素鋼において、とり
わけ多く発生し、製品歩留りの大幅な低下を招いてい
る。このため、鋳片品質を確保する上で、浸漬ノズル内
孔体の気孔径や気孔率を小さくし低通気化することによ
り、微細なArガスを安定して吹き込むことが極めて重
要となってきた。しかし、浸漬ノズル内孔体の気孔径や
気孔率を小さくし低通気化することによりArガス背圧
が大きくなり、鋳造後半で溶損した浸漬ノズルパウダー
ライン部に割れが発生するといった問題が生じる。 【0005】以上のような問題点を鑑み、本発明は浸漬
ノズルの割れ発生を防止し、長時間にわたって使用して
もかかる欠点を生じない連続鋳造用ノズルの使用方法を
提供することを目的とするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ガス吹き込み型浸漬ノズルを用いた鋼の連
続鋳造において、鋳造時間に応じて規定した浸漬ノズル
のパウダーライン部強度よりも低い圧力を示すようにガ
ス背圧を制御することを特徴とする連続鋳造方法を要旨
とする。 【0007】 【作用】発明者等は、実機での鋳造試験と浸漬ノズルの
応力解析により、低通気化した浸漬ノズルの割れ発生機
構を明らかにした。図1に浸漬ノズルの使用状態を説明
するための模式図、図2に浸漬ノズルのパウダーライン
部強度及びArガス背圧の経時変化を示す。図示のよう
に、モールド内には溶鋼1の酸化防止、モールド・凝固
シェル間の潤滑を目的としてパウダー2が使用されてお
り、浸漬ノズル3外周のパウダーライン部4には激しい
局部溶損が生じる。このため、鋳造時間が経過するにつ
れて、パウダーライン部4の厚みが薄くなり、強度が低
下する。 【0008】一方、浸漬ノズル3のスリット5から内孔
体6を介して浸漬ノズル3内にArガスを吹き込んでい
るが、パウダーライン部4にArガス背圧9が作用して
いるため、浸漬ノズル3の低通気化によりArガス背圧
9が高くなると、鋳造後半でArガス背圧9がパウダー
ライン部4の強度と一致し、浸漬ノズル3に割れ7が発
生する。しかし、高通気の浸漬ノズルを使用する場合に
は、Arガス背圧は常にパウダーライン部の強度以下に
なっているため、割れは発生しない。 【0009】以上の割れ発生機構から、本発明者らは、
低通気のガス吹き込み型浸漬ノズルの割れ発生を防止す
るためには、鋳造時間に応じて浸漬ノズルのパウダーラ
イン部強度を予測し、その強度以下になるようにArガ
ス背圧を制御することが有効であることを知見した。 【0010】本発明を実施するためには、鋳造時間に
応じて浸漬ノズルのパウダーライン部における溶損量を
推定する方法とパウダーライン部の溶損量から強度を
推定する方法が必要であり、との方法を組み合せる
ことにより、最終的には鋳造時間とパウダーライン部強
度との関係が予想できるわけである。 【0011】については、実機鋳造後の浸漬ノズルを
回収しパウダーライン部の溶損量を詳細に調査した結
果、パウダーライン部の半径減少量で表した溶損量が鋳
造時間に比例することを見いだし、半径減少量を鋳造時
間で除した値を溶損速度と定義することにより、鋳造時
間に応じてパウダーライン部の溶損量を推定できること
を明らかにした。 【0012】については、鋳造終了時に、熱間状態で
浸漬ノズルにArガスを流し、パウダーライン部に亀裂
が発生するArガス背圧(パウダーライン部の強度)を
測定した。この測定を繰り返すことにより、パウダーラ
イン部の溶損量と強度の関係を定量化できる。 【0013】ここで述べたパウダーライン部における
溶損量の推定方法及び強度の推定方法は一例であり、
についてはオフラインでパウダーライン部の耐火物を
パウダー中に浸漬させ溶損速度を評価する方法、につ
いては有限要素法等により浸漬ノズルの応力解析を行
い、パウダーライン部の強度を算出する方法も考えられ
る。また、溶損速度はパウダーライン部の材質やモール
ドパウダーの種類に、強度はパウダーライン部の材質に
より変化するが、事前に各条件で溶損速度と強度を評価
しておけば良い。 【0014】鋳造時における吹き込みArガス流量/A
rガス背圧(通気特性値)は、浸漬ノズル内孔体に劣化
がなければほぼ一定に、劣化があった場合でもその変化
は緩やかであるため、Arガス背圧を制御するためには
この特徴を利用してArガス流量を調整することが有効
である。 【0015】具体的なArガス背圧制御方法については
以下の通りで、まず事前に評価した鋳造時間とパウダー
ライン部強度との関係から、パウダーライン部強度以下
の安全率を考慮した目標Arガス背圧を鋳造時間に応じ
て算出する。浸漬ノズルへのArガス導入管8の途中に
取り付けた圧力計からArガス背圧を読み取り、この値
を目標Arガス背圧と比較し、両者が一致した時点から
Arガス背圧の制御を開始する。鋳造時は連続的に通気
特性値を算出し、その通気特性値と目標Arガス背圧を
掛けた値にArガス流量を連続的または断続的に調整す
ることにより、Arガス背圧は目標Arガス背圧に制御
される。なお、本発明の制御は自動化しても、人が圧力
計と流量計を見ながら行っても十分な効果を発揮する。 【0016】 【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。 [実施例1]図1に示したガス吹き込み型浸漬ノズルを
用いて、成分C:50ppm 、Si:0.015%、M
n:0.25%、P:0.02%、S:0.01%、A
l:0.035%、温度1550℃(タンディッシュ
内)の溶鋼を400分間鋳造した。事前に測定した浸漬
ノズルのパウダーライン部における溶損速度は0.05
mm/min. であり、この時のパウダーライン部強度の経時
変化は図3に示した通りである。 【0017】浸漬ノズルの通気量を室温で背圧1.0kg
を加えた場合に流れるArガス流量(冷間通気量)で評
価したところ、0.05Nリットル(l)/min./cm2
下に低通気化すればふくれ状欠陥が防止できることが分
かった。そこで、冷間通気量を0.04Nl/min./cm2
の浸漬ノズルを用いると共に、Arガス吹き込み流量を
鋳造初期5.0Nl/min. に設定して鋳造を行ったとこ
ろ、初期Arガス背圧は2.0 kg/cm2 であった。鋳造
開始後250分を経過した時のArガス背圧がパウダー
ライン部強度の95%に達したため、これ以降はパウダ
ーライン部強度×0.95×通気特性値にArガス吹き
込み流量を連続的に調整することにより、Arガス背圧
をパウダーライン部強度の)95%(目標Arガス背
圧)に制御した。この時のArガス背圧の経時変化は図
3の実線で示す。その結果、浸漬ノズルには割れ発生は
なく、鋳片品質も良好であった。 【0018】[実施例2]図1に示したガス吹き込み型
浸漬ノズルを用いて、成分C:50ppm 、Si:0.0
15%、Mn:0.25%、P:0.02%、S:0.
01%、Al:0.035%、温度1550℃(タンデ
ィッシュ内)の溶鋼を400分間鋳造した。事前に測定
した浸漬ノズルのパウダーライン部における溶損速度は
0.05mm/min. であり、この時のパウダーライン部強
度の経時変化は図3に示した通りである。冷間通気量を
0.03Nl/min./cm2 の浸漬ノズルを用いると共に、
Arガス吹き込み流量を鋳造初期7.0Nl/min. に設
して鋳造を行ったところ、初期Arガス背圧は3.0 k
g/cm2 であった。鋳造開始後120分を経過した時のA
rガス背圧がパウダーライン部強度の95%に達したた
め、これ以降は(パウダーライン部強度×0.95×通
気特性値)にArガス吹き込み流量を連続的に調整する
ことにより、Arガス背圧をパウダーライン部強度の9
5%(目標Arガス背圧)に制御した。この時のArガ
ス背圧の経時変化は図3の点線で示す。その結果、浸漬
ノズルには割れ発生はなく、鋳片品質も良好であった。 【0019】[比較例1]図1に示したガス吹き込み型
浸漬ノズルを用いて、成分C:50ppm 、Si:0.0
15%、Mn:0.25%、P:0.02%、S:0.
01%、Al:0.035%、温度1550℃(タンデ
ィッシュ内)の溶鋼を400分間鋳造した。事前に測定
した浸漬ノズルのパウダーライン部における溶損速度は
0.05mm/min. であり、この時のパウダーライン部強
度の経時変化は図3に示した通りである。冷間通気量を
0.04Nl/min./cm2 の浸漬ノズルを用いると共に、
Arガス吹き込み流量を鋳造初期5.0Nl/min. に設
して鋳造を行ったところ、初期Arガス背圧は2.0 k
g/cm2 であった。この水準ではArガス背圧の制御を実
施せず、そのまま鋳造を継続した結果、鋳造開始後26
0分で浸漬ノズルに割れが発生し鋳造を停止した。 【0020】[比較例2]図1に示したガス吹き込み型
浸漬ノズルを用いて、成分C:50ppm 、Si:0.0
15%、Mn:0.25%、P:0.02%、S:0.
01%、Al:0.035%、温度1550℃(タンデ
ィッシュ内)の溶鋼を400分間鋳造した。事前に測定
した浸漬ノズルのパウダーライン部における溶損速度は
0.05mm/min. であり、この時のパウダーライン部強
度の経時変化は図3に示した通りである。冷間通気量を
0.03Nl/min./cm2 の浸漬ノズルを用いると共に、
Arガス吹き込み流量を鋳造初期7.0Nl/min. に設
して鋳造を行ったところ、初期Arガス背圧は3.0 k
g/cm2 であった。この水準ではArガス背圧の制御を実
施せず、そのまま鋳造を継続した結果、鋳造開始後13
0分で浸漬ノズルに割れが発生し鋳造を停止した。 【0021】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明により低
通気化したガス吹き込み型浸漬ノズルの割れ発生を確実
に防止できるため、鋳片の品質向上と安定化を実現で
き、歩留りも格段に良くなる。また、浸漬ノズルの割れ
発生に伴う種々の非定常作業を省略することができ、操
業性も良好となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】浸漬ノズルの使用状態を説明するための模式
図。 【図2】浸漬ノズルのパウダーライン部強度及びArガ
ス背圧の経時変化を示す図。 【図3】実施例における浸漬ノズルのパウダーライン部
強度及びArガス背圧の経時変化を示す図。 【符号の説明】 1…溶鋼 2…パウダー 3…浸漬ノズル 4…パウダーライン 5…スリット 6…内孔体 7…割れ 8…Arガス導入管 9…Arガス背圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/10 330 B22D 11/10 360 B22D 11/16 B22D 41/52 B22D 41/56 B22D 41/58

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ガス吹き込み型浸漬ノズルを用いた鋼の
    連続鋳造において、鋳造時間に応じて規定した浸漬ノズ
    ルのパウダーライン部強度よりも低い圧力を示すように
    ガス背圧を制御することを特徴とする連続鋳造方法。
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