JP3502830B2 - アルミ脱酸鋼の鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は清浄性に優れた鋼材
を得るための鋳片を製造する連鋳操業技術に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用外板や表面処理鋼板等に
は、優れた加工性を有するＣが０．００４％以下のTi添
加を行った極低炭素鋼が広く用いられている。これらの
超深絞り加工用材料に要求される特性として、ｒ値や伸
び等の機械的特性値が優れているだけでなく、清浄性、
特に従来から要求されていた表層の清浄性に加え、加工
時の割れの起点となる鋳片内部の清浄性向上が求められ
ている。

【０００３】従来より、鋳片表面清浄性向上の手段とし
て、例えば特開平６−０００６０６号公報に示す電磁力
を用いた鋳片表層の清浄性向上技術が報告されている。
鋳型内溶鋼と凝固シェルとの界面に浸漬ノズルからの吐
出流と独立に均一な溶鋼流動を付与してやることにより
表層の清浄性は向上する。しかしながら、加工性の厳し
い薄板材の場合には、単に表層の清浄性を向上させ、疵
の発生を防止するだけでなく、鋳片内部の清浄性を向上
させ、加工時の割れの起点となる、鋳片内部、特に曲げ
型および垂直曲げ型連続鋳造設備の上面集積部の清浄性
を向上させることが重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳片内
部の清浄性を向上させるためには、例えばCAMP-ISIJ Vo
l.3(1990) p1110-1113に示すような電磁ブレーキ設備を
設け、介在物が鋳片内部に浸透することを防止したり、
鋳造速度に上限を設け浮上時間を長くする等の対策が有
効であるが、電磁ブレーキによる溶鋼流動制御には、新
たな設備投資が必要なこと、また鋳造速度制限を行え
ば、当然生産性が悪化し、内部清浄性は向上しても、表
層の清浄性が向上しない場合がある等の問題があった。

【０００５】本発明は上述したような問題点を解消する
ものであって、鋳片表面清浄性に優れ、かつ、鋳片内部
の清浄性にも優れた鋼材を製造するための鋳片を製造す
る連鋳操業技術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】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を要旨とする。即ち、 （１）連続鋳造設備を用いてアルミ脱酸鋼を鋳造するに
当たり、電磁力を印加する時間Ｔ１と印加を停止してい
る時間Ｔ２との関係がＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．７と
なるように鋳型内溶鋼に間欠的に電磁力を印加し、か
つ、前記電磁力を停止する時間Ｔ２の時間内に鋳造する
鋳造長さが、電磁攪拌装置のメニスカス位置から電磁攪
拌装置のコイルの鉄芯の下端位置までの距離と電磁攪拌
装置のコイルの鉄芯の上端から下端までの距離のいずれ
か小さい方の距離；Ｌの１／３を越えないことにより鋳
片表層の清浄性に優れ、かつ、鋳片内部の清浄性に優れ
た鋳片を鋳造することを特徴とするアルミ脱酸鋼の鋳造
方法。ただし、Ｔ２≧０．５秒とする。 （２）メニスカス近傍の鋳型内溶鋼の時間平均（１周期
以上の時間の平均）流速を８cm／秒以上とすることを特
徴とする（１）に記載のアルミ脱酸鋼の鋳造方法。 （３）浸漬ノズルの吐出孔上端位置を電磁攪拌装置のコ
イル鉄芯下端位置よりも下にして鋳造することを特徴と
する（１）又は（２）に記載のアルミ脱酸鋼の鋳造方
法。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の鋳造方法において、転炉あるいは電気炉等の製
鋼炉で精錬した溶鋼を、必要に応じ、二次精錬設備によ
り、脱ガス、粉体吹き込み、攪拌処理により所定の成分
調整を行う。

【０００８】本発明の鋳造方法において、所定の成分に
溶製した溶鋼を連続鋳造設備により鋳造するに当たり、
溶鋼の容器から耐火物の注入管により、タンディッシュ
等の溶鋼の分配容器を経て、耐火物の浸漬ノズルにより
水冷銅鋳型内に溶鋼を供給する。

【０００９】一般に、鋳型内溶鋼に電磁力を印加しない
場合には鋳型内溶鋼は、図１に示すような流れとなる。
この状態で電磁攪拌により型内に浸漬ノズル１から供給
される溶鋼の吐出流５とは独立に外力を加え、溶鋼流動
を発生させ、連続回転させることにより、鋳型３内の溶
鋼は図２に示すような均一な流れとなり、溶鋼流動によ
る介在物除去効果により、表面清浄性は向上する。しか
しながら、均一な旋回流が短片に衝突し、定常的な下向
きの流れ７となり、下向き流れの到達深さ１１が増大
し、介在物の浮上が阻害されることが分かった。

【００１０】そこで、本発明者等がさらに研究を進めた
ところ、その根本的な解決策として、図３に示すよう
に、電磁攪拌装置１０により鋳型３内に浸漬ノズル１か
ら供給される溶鋼の吐出流とは独立に外力を加え、溶鋼
流動９を発生させ、連続回転させる際に、連続的に電磁
力を印加するのではなく、図４に示すように間欠的に電
磁力を印加することにより、表面清浄性の向上に必要な
凝固界面の流速を確保しつつ、下向き流れの到達深さ１
１を低減することが可能であることを見いだした。

【００１１】 電磁力を印加しない時間が生ずることに
より、表面清浄性の悪化が懸念されたが、本発明者らの
研究によれば、同一鋳造条件であれば、印加時間；Ｔ１
と停止する時間；Ｔ２との比を、下記（１）式に示す範
囲内に制御すれば、鋳片表面の溶鋼流速は、連続的に電
磁力を印加している場合に比べ最大流速は同等で、平均
流速（時間平均）は低下するものの、図５に示すよう
に、鋳片表面の清浄性も確保できることを見いだした。 Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．７ （１） 尚、この場合、Ｔ１は、長すぎると連続的に攪拌した時
と同じ状態となり、溶鋼の下向き到達深さが深くなるの
で、１０秒以下が望ましい。また、Ｔ２は、短か過ぎる
と電磁攪拌を停止して定常流れを形成させることを防止
する効果がなくなり、下降流低減効果がなくなるので
０．５秒以上とすることが望ましい。

【００１２】 但し、図６に示すように停止時間中に鋳
造される長さが電磁攪拌装置の攪拌範囲Ｌ（鉄芯のコア
積み高さ）の１／３を越えると鋳片表層の洗い流し効果
が無い領域が発生し製品工程での表面疵が増加するの
で、停止中に鋳造される距離が、電磁攪拌の攪拌範囲Ｌ
の１／３以下になるように制御する必要がある。

【００１３】 また、図７に示すように、鋳型の幅方向
で最も溶鋼流速の小さい部分の時間平均の溶鋼流速を８
ｃｍ／秒以上確保できれば、表層の清浄性は、品質上問
題無い水準に確保されることが分かり、図８に示すよう
に Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．７ の条件が満たされれば幅方向の最低流速を８ｃｍ／秒以
上を確保することができることが分かった。

【００１４】 さらに本発明者等が研究開発を行った結
果、図９に示すように浸漬ノズルの吐出孔上端位置を、
電磁攪拌装置のコイルの鉄芯（図１０）の厚みの範囲Ｌ
の下方に設置することで吐出孔から出る溶鋼流と電磁攪
拌による干渉が低減され、その結果電磁攪拌の条件が同
一であっても、下向き流れの到達深さ１１をより小さく
することが可能であることが分かった。

【００１５】なお、鋳型内メニスカス近傍の溶鋼流速の
評価にあたっては、歪みセンサーを張り付けた耐火物を
溶鋼中に浸漬し、溶鋼から受ける力を流速に換算して用
いた（耐火物の溶鋼浸漬深さは約７０mm）が、鋳片の凝
固組織からデンドライト傾角を測定し、溶鋼流速に換算
して求めることも可能である。

【００１６】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に
説明する。転炉−ＲＨ−連続鋳造の工程にて、自動車用
のＴｉ添加極低炭素鋼を製造する際に本発明の鋳造方法
を用いた。溶鋼量は３００ton で、電磁攪拌装置のコイ
ルの鉄芯の厚みが３０cmの鋳型内電磁攪拌装置を具備す
る垂直曲げ型連続鋳造設備にて鋳造した。

【００１７】自動車用のＴｉ添加極低炭素鋼を製造する
ために、転炉にて溶製した溶鋼３００tonを、ＲＨにて
表１に示す所定の成分濃度に調整し、垂直曲げ型連続鋳
造設備にて表２の製造条件にて鋳造した。その結果を表
３に示す。

【００１８】表３より明らかなように、本発明の条件に
て製造した鋳片の場合表層の介在物量は、連続回転の場
合と同様の表面清浄性を維持しつつ、鋳片内部の清浄性
にも優れた鋳片を得ることができた。これらの鋳片を同
一の条件にて熱間圧延、冷延工程を経た後の冷延板で
は、表３に示すように、目視で判定した介在物に起因す
る線状疵で評価しても連続攪拌の場合と同程度の表面品
位が得られた。また、これらの冷延板の深絞り試験を実
施したところ、表３に示すように、従来の連続攪拌で製
造した冷延板に比べて、介在物が起点となって、割れが
発生する率が大幅に低下することが確認された。

【００１９】それに対し、比較例として実施した水準１
２、１３、１５、１６、１７では、Ｔ２時間で鋳造され
る鋳造長がコイル鉄心厚み；Ｌの１／３以上であり、鋳
片表層の洗い流し効果がない領域が存在し、線状疵が発
生している。また、水準１３では、Ｔ１時間が１０秒以
上で、水準１８ではＴ２時間が０．５秒未満で、連続的
に攪拌した状態に近くなり、いずれもプレス割れ発生率
が大きくなっている。水準１９、２０は、連続回転で実
施したもので、やはりプレス割れ発生率が大きくなって
いる。

【００２０】また、本実施例では自動車用の薄鋼板用の
鋳片製造にあたっての例で述べたが、本技術の本質とす
るところは、鋳型内電磁攪拌付与方法を適正化すること
により鋳型内溶鋼流動を最適化することにあり、厚板、
鋼管など他の鋼種の鋳片を製造する場合にも有効であ
り、適用鋼種に何ら制約を受けるものではない。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
成形性が良く、かつ鋼材中の非金属介在物に起因する線
状疵の発生が少ない良加工性薄鋼板を製造するための鋼
材を提供できる。本鋼材を用いて冷延鋼板を製造できる
のは勿論のこと、焼鈍後に電気亜鉛めっきや合金化電気
亜鉛めっき鋼板として、またさらに、有機被覆銅板の原
板を製造することもできる。また、連続焼鈍条件が満た
される限り連続焼鈍溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛め
っき用鋼板用鋼材としても使用可能である。従って、家
庭電気製品や自動車等の広い用途に適用できるため、産
業上に与える効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型内電磁攪拌なしの時の溶鋼の流れを示した
正面図（ａ）と平面図（ｂ）。

【図２】鋳型内電磁攪拌ありの時の溶鋼の流れを示した
正面図（ａ）と平面図（ｂ）。

【図３】本発明のごとく間欠的鋳型内電磁攪拌ありの時
の溶鋼の流れを示した正面図（ａ）と平面図（ｂ）。

【図４】本発明の電磁攪拌の印加パターンを示した図。

【図５】電磁攪拌の印加パターンと鋳片表層清浄性指数
との関係を示した図。

【図６】Ｔ２時間で鋳造される鋳造長さと線状疵発生率
との関係を示す図。

【図７】幅方向の最も流速の小さい部分の時間平均の流
速と線状疵発生率との関係を示す図。

【図８】T1/(T1+T2)と幅方向の最も流速の小さい部分の
時間平均の流速との関係を示す図。

【図９】T1/(T1+T2)と下向き流れの到達付加さ指数との
関係を示す図。

【図１０】浸漬ノズル吐出孔位置と電磁攪拌装置コイル
鉄心位置との関係を示す図。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル ２ モールドパウダー ３ 鋳型 ４ メニスカス反転流 ５ 短辺側上昇流 ６ 溶鋼 ７ 下降流 ８ 上昇流 ９ 溶鋼流 １０ 電磁攪拌装置 １１ 下向き流れの到達深さ １２ 電磁攪拌装置コイル鉄芯

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−300454（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−262651（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−182943（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−112248（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−112252（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−85914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164119（ＪＰ，Ａ) 国際公開95／026243（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/115 B22D 11/00 B22D 11/04 311 B22D 11/10 330

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造設備を用いてアルミ脱酸鋼を鋳
   造するに当たり、 電磁力を印加する時間Ｔ１と印加を停止している時間Ｔ
   ２との関係がＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．７となるよう
   に鋳型内溶鋼に間欠的に電磁力を印加し、かつ、 前記電磁力を停止する時間Ｔ２の時間内に鋳造する鋳造
   長さが、電磁攪拌装置のメニスカス位置から電磁攪拌装
   置のコイルの鉄芯の下端位置までの距離と電磁攪拌装置
   のコイルの鉄芯の上端から下端までの距離のいずれか小
   さい方の距離；Ｌの１／３を越えないことにより鋳片表
   層の清浄性に優れ、かつ、鋳片内部の清浄性に優れた鋳
   片を鋳造することを特徴とするアルミ脱酸鋼の鋳造方
   法。ただし、Ｔ２≧０．５秒とする。
2. 【請求項２】 メニスカス近傍の鋳型内溶鋼の時間平均
   （１周期以上の時間の平均）流速を８cm／秒以上とする
   ことを特徴とする請求項１に記載のアルミ脱酸鋼の鋳造
   方法。
3. 【請求項３】 浸漬ノズルの吐出孔上端位置を電磁攪拌
   装置のコイル鉄芯下端位置よりも下にして鋳造すること
   を特徴とする上記請求項１又は２に記載のアルミ脱酸鋼
   の鋳造方法。