JP3522497B2 - 鋼の連続鋳造方法 - 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、内部に気泡及び介
在物欠陥がない、内部品質の健全な連続鋳造鋳片を得る
ことができる鋼の連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造によって鋳片を製造する場合、
鋼中に含まれる非金属介在物（アルミナ、スラグ、パウ
ダーなど）が鋳片内に捕捉され、材質欠陥となることが
よく知られている。また、このような介在物の鋳片内で
の捕捉を防止するため、鋳型内に溶鋼を注入する注入ノ
ズル及び、またはその近傍からＡｒ、窒素などの不活性
ガスを吹き込むことが行われている。

【０００３】この不活性ガスは、吹き込み位置付近の耐
火物・溶鋼界面を攪拌することにより耐火物表面への介
在物の付着・堆積を防止すると同時に、微細な気泡とし
て溶鋼中に巻き込まれて、その表面に介在物粒子を捕捉
し、注入ノズルから鋳型内に流出する。不活性ガスの比
重は溶鋼に比べて著しく小さいため、鋳型内に流出した
不活性ガス気泡の大部分は速やかに溶鋼内を浮上し、鋳
型上部に浮かべられた鋳造用パウダーの溶融層を通過し
て系外に排出される。気泡表面に付着した介在物は、気
泡がパウダーの溶融層に到達した時点、あるいは溶融層
内を通過している途中で溶融パウダーに捕捉されること
により、鋼中から除去される。

【０００４】しかしながら、注入ノズルを経由して鋳型
内に供給される溶鋼は、ノズル吐出孔を通過することに
より大きな流速を持つため、溶鋼中に懸濁する介在物、
あるいは気泡は吐出孔から流出した直後に浮上除去され
るわけではなく、吐出孔からの溶鋼流れに乗って凝固シ
ェルに囲まれた未凝固溶鋼内を移動する。吐出孔から流
出した溶鋼流れは、鋳型内の溶鋼と混合することによっ
て徐々に減衰し、流速が低下した溶鋼中に含まれる気泡
・介在物は、その浮力に応じて、直径の大きなものから
順次浮上するが、一部の溶鋼流は短辺部の凝固シェルに
衝突し、更に短辺近傍を下降流となって未凝固溶鋼の奥
深くにまで到達する。

【０００５】このように深くまで侵入した溶鋼流も、そ
の流動距離が長くなるとともに拡散して流速が減衰し、
その中の介在物・気泡は浮上することになるが、連鋳機
の形状が湾曲型である場合、あるいは、垂直曲げ型であ
っても、鋳造速度が速く、短辺衝突後の下降流が湾曲部
にまで到達するような場合には、そこに含まれる介在物
や気泡も同様に湾曲部に到達する。下降流が減衰した後
は、これらの深い位置にまで到達した介在物・気泡も浮
上することになるが、湾曲部では、鉛直に浮上した介在
物や気泡は、系外に排出されるのではなく、鋳片の上部
凝固シェルに衝突し、凝固界面に捕捉される。このた
め、連続鋳造鋳片の横断面で見ると、上半分に介在物・
気泡が密集して捕捉されている集積帯が形成される。

【０００６】このようにして鋳片内に集積・捕捉された
介在物・気泡は、内部欠陥となり、また、気泡は加工工
程で圧延されることにより圧縮されてその内部圧力が上
昇し、材料強度の低い鋼などでは製品表面でのフクレ欠
陥の原因となる。

【０００７】介在物や気泡の凝固シェルへの捕捉を防止
するための方法としては、凝固シェル−溶鋼界面に上昇
流を付与する方法が良く知られている。例えば、特開昭
５７−９７８４９号公報では、鋳片内部の集積帯におけ
る介在物捕捉を低減するため、鋳型内注入溶鋼の噴流最
大浸透深さ位置の近傍で電磁攪拌により鋳片内未凝固部
を攪拌する方法が示されている。また、特開昭６１−２
６９９６０号公報では、鋳型の下の短辺支持部直下にス
ラブ両短辺に沿って電磁スターラーを設置し、該スラブ
短辺部の溶鋼凝固界面に上方向の電磁流動を形成する方
法が示されている。これらの方法はいずれも鋳型内への
注入溶鋼流が短辺と衝突して形成される下降流が、湾曲
部の奥深くに侵入するのを防止するため、電磁攪拌装置
によって生成した上昇流を、上記下降流に衝突させ、下
降流の浸透深さを低減するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来方法に共
通していることは、電磁攪拌によって形成した上昇流
を、注入溶鋼の下降流と衝突させることにより下降流の
浸透深さを低減させるものであり、明示されてはいない
ものの、鋳造中、常に下降流は生成しているものである
から、これを抑制するための上昇流も、一定の推力で、
定常的に付与するものと解される。事実、これらの発明
の中には、上昇流の推力の変動に関する記述は見られな
い。

【０００９】本発明者らは鋳片の内部品質を向上させる
ため、鋳片断面内の上面から約１／４厚みのところの介
在物及び気泡の集積を低減させるための、未凝固溶鋼流
動制御の研究を行ってきた。従来の報告に見られるよう
に、凝固シェル−溶鋼界面での上昇流形成が、その部位
での凝固シェルへの介在物及び気泡の捕捉抑制に有効で
あることも確認していた。しかしながら、このような上
昇流を付与した結果、短辺近傍に従来確認されていたよ
うな介在物及び気泡の集積帯は見られなくなったもの
の、後述するように、これまでとは別の新たな介在物及
び気泡の集積帯が幅中央部近傍に生成するという問題点
を見いだした。

【００１０】本発明者らが、この問題点を解消し、鋳片
上面側への介在物及び気泡の集積を低減させるための流
動条件を種々検討した結果、幅中央部への介在物及び気
泡の集積は、短辺部に与えている上昇流が定常的に印加
されているという点に原因があることを見いだした。

【００１１】すなわち、通常、連続鋳造時の未凝固溶鋼
の流動パターンは、図１に示すように、注入ノズル１か
ら吐出した溶鋼流２は短辺部凝固シェルに衝突して、そ
の衝突角度に従って、ある割合で上昇流３と下降流４と
に分離し、下降流４はそのまま短辺凝固シェルに沿って
減衰しながらも下降を続ける。この下降流が上部から未
凝固溶鋼内部に向かって流動することにより、流れのバ
ランスとして、深い位置にあった未凝固溶鋼の一部が、
下降流のないところ、すなわち鋳造幅方向の中央部で上
昇流５となる。下降流の流速は流動距離に応じて減衰
し、気泡及び介在物のように溶鋼に対して比重の小さい
ものは、溶鋼との比重差によって規定される浮上速度で
浮上しようとするため、下降流速が浮上速度よりも小さ
くなると、それらの気泡及び介在物は、下降から上昇に
転じる。

【００１２】鋳造速度が小さく、注入溶鋼流の流速が小
さい場合、気泡及び介在物が下降から上昇に転じる位置
は比較的鋳型内湯面に近く、湾曲型連鋳機であっても、
その軸線の鉛直からずれる角度は小さい。この場合、浮
上する気泡及び介在物は、未凝固溶鋼内を特に遮られる
ことなく鋳型内湯面まで上昇し、系外に排出される。し
かし、鋳造速度が大きく、注入溶鋼流の流速が大きい場
合は、気泡及び介在物が下降から上昇に転じる位置は深
くなる。この場合、湾曲型連鋳機では連鋳機の鉛直から
のずれは大きく、浮力の作用する方向に鉛直に上昇しよ
うとする気泡及び介在物は、湾曲の上面側の凝固殻に向
かって上昇することになり、結果的には凝固殻表面に捕
捉され、鋳片内に残留することになる。このため、鋳片
内の介在物及び気泡の分布は、下降流の侵入する両短辺
近傍で多く、逆に未凝固溶鋼が上昇している幅方向中央
部では少ないという傾向が現れる。

【００１３】これに対して、図２に示すように、短辺部
の溶鋼に上昇流を付与した場合、従来短辺沿いに下降し
ていた注入ノズルからの溶鋼流４は、電磁攪拌によって
生成された上昇流６と衝突して、その侵入を阻害され
る。侵入を阻害された下降流の一部は、その場で上昇流
に転じて介在物及び気泡を上昇させるものもある。この
ため、短辺部での上昇流付与は鋳片内の介在物及び気泡
の捕捉量を低減させる効果が生ずるのである。しかしな
がら、注入流に対抗する上昇流を短辺近傍に生成させる
ためには、流れのバランスとして、幅中央部に、それに
応じた下降流７が誘起される。この流れは注入ノズルか
らの下降流とは全く別の駆動力により生成したものでは
あるが、結果的には、この下降流は注入ノズルからの下
降流と、電磁攪拌によって生成された上昇流とが衝突し
て淀みを作る領域８から下降することになる。このとき
の流動の様子を図２に示す。注入ノズルからの下降流
は、電磁攪拌によって生成された短辺部近傍の上昇流と
衝突して反転上昇するとはいうものの、両者の流れは完
全に分離して流れるわけではなく、混合するものである
から、注入溶鋼の下降流に乗って随伴された介在物及び
気泡は、電磁攪拌によって生成された下降流に乗って、
幅中央部に集まり、結果的に幅中央部に新たな集積帯を
生成したのである。

【００１４】また、鋳造の進行とともに、注入ノズル内
に介在物が付着し、溶鋼の流路の左右の流れのバランス
を崩し、左右の吐出孔から流出する溶鋼の流速に差が生
じる偏流現象が発生した場合、通常鋳片内での介在物・
気泡の分布も、流動の偏りに対応して一方に偏在するよ
うになるが、上述の両短辺部での定常的な上昇流の付与
では、偏流による左右の流れのバランスの変化、及びそ
れによって引き起こされる介在物・気泡分布の一方への
偏りの低減効果は少なかった。

【００１５】本発明は、スラブのごとき鋼片を連続鋳造
するに際し、鋳片内部に捕捉される気泡及び介在物を可
及的に低減することにより、内部品質の優れた鋳片を得
ることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述のような課題を解決
するため、本発明の要旨とするところは、 （１）注入ノズルを経由して溶鋼を鋳型内に注入して鋼
の連続鋳造を行うに際し、鋳型内注入溶鋼が短辺部凝固
シェルと衝突する位置よりも下方であり、かつ、噴流最
大浸透深さの下方１ｍの位置よりも上方の位置におい
て、左右の短辺シェル近傍の溶鋼に電磁撹袢装置により
左右交互に上昇流を形成することを特徴とする鋼の連続
鋳造方法である。 （２）長辺面に対向して設けた長辺電磁撹袢装置によ
り、長辺シェル近傍の溶鋼に水平流を形成し、この水平
流の短辺シェルとの衝突で上昇流を形成することを特徴
とする、上記（１）に記載の鋼の連続鋳造方法である。 （３）短辺面に対向して設けた短辺電磁撹袢装置によ
り、上昇流を形成することを特徴とする上記（１）に記
載の鋼の連続鋳造方法である。 （４）鋳型内電磁撹袢装置により鋳型内の溶鋼に連続水
平旋回流を形成することを特徴とする、上記（１）、
（２）、（３）のいずれか一項に記載の鋼の連続鋳造方
法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、このような詳細な
未凝固溶鋼内の流動に関する知見をもとに、鋳片内の介
在物及び気泡の集積を抑制するための最適溶鋼流動を検
討した結果、電磁攪拌によって生成した短辺部上昇流に
よる下降流の浸透抑制を実施するのと併せて、この上昇
流の流速を定常的な流動として与えるのではなく、流速
が変動するように与えることにより、上記問題点が解決
できることを見いだした。

【００１８】すなわち、注入溶鋼流によって幅方向両側
に同時に生成する短辺部下降流に対し、同時に一様な上
昇流を対抗させるのではなく、ある時は一方の短辺部で
上向きの推力を付与し、その下降流の浸透を抑制し、そ
れに続く次のタイミングでは、反対側の短辺部に上向き
の推力を付与して、その下降流の浸透を抑制する。発明
者らの研究によれば、一方の短辺近傍に上向きの推力を
付与している間、もう一方の短辺近傍に関しては、強い
上昇流を生成するような電磁攪拌をかけない限り、どの
ような流動状態にあっても支障はない。重要なのは両側
の短辺部に同時に同じ上向きの推力を、しかも定常的に
生成させないことである。両側短辺に同時に上向きの推
力を付与する場合でも、それぞれに与える推力が定常的
なものでなく、間欠的であるか、あるいはその推力を変
動させれば、結果として定常的な流れは生成しないた
め、同様に鋳片内での均一化が図れるのである。

【００１９】このように左右交互に電磁攪拌により上向
きの推力を付与した場合の未凝固溶鋼の流動状況を図示
して説明する。図３は一方の短辺に上向きの推力を付与
した場合の、電磁攪拌による流動が十分に成長した状態
での流動状況を示している。この図面では他方の短辺に
接する溶鋼の流れは制御されていない。また、電磁攪拌
によって生成した上昇流６と、注入溶鋼の下降流４とが
衝突して生成した流れは、短辺から鋳造幅中心方向に向
かった流れ９となる。この流れはもう一方の、電磁攪拌
を付与していない短辺に近づくと、注入溶鋼の下降流と
合流するように下降流１０となるが、やがて反対側の短
辺に生成している上昇流に引きずられるように反転上昇
する。

【００２０】図４は、図３の場合と反対側の短辺に電磁
攪拌を作用させ、上向きの推力付与した場合に、流れが
十分に成長した状態での未凝固溶鋼の流動状況を示した
ものである。図３の場合とは反対の流動状況になってい
る。

【００２１】上向きの推力を付与する短辺を交互に切り
替えると、図３の流動と図４の流動とを交互に繰り返す
ことになる。また、これらの図は電磁攪拌による溶鋼の
流動が十分に成長した状況を示しており、上向きの推力
を付与したのと反対側の短辺には、明確な下降流が形成
されているが、上向きの推力を付与する方向を切り替え
た場合には、流動パターンが全く反転するため、流れが
安定するまでの間は図３の流れと図４の流れとの間を徐
々に変化していくことになる。すなわち、下降流の形成
される位置が一方の短辺近傍から、他方の短辺近傍まで
徐々に移動していくのである。このため、特定の位置に
安定した下降流ができることはなく、平均すれば下降流
の形成位置は鋳造幅方向全体に均一に分布していること
になる。この結果、鋳片内の介在物及び気泡の分布は、
幅方向に均一な分布となり、特定の位置への集積帯の形
成を防止することができる。

【００２２】また、鋳片内に捕捉される介在物及び気泡
の数についてみると、どちらか一方の短辺近傍の下降流
は必ず電磁攪拌による上昇流の影響を受けてその浸透深
さは低減されているので、電磁攪拌による流動領域を鋳
片が通過するまでの間、この部分の溶鋼中の介在物及び
気泡の浮上が促進され、鋳片内への捕捉が抑制されるの
である。

【００２３】また、攪拌する位置を鋳型内注入溶鋼が短
辺部凝固シェルと衝突する位置よりも下方であり、か
つ、噴流最大浸透深さの下方１ｍの位置よりも上方の位
置に限定しているのは、以下の理由による。攪拌位置の
上限を鋳型内注入溶鋼が短辺部凝固シェルと衝突する位
置よりも下方と限定したのは、溶鋼流が短辺と衝突して
下降流となったものが介在物及び気泡を随伴して鋳片内
部に侵入するのを、攪拌によって生成する上昇流で抑制
するためであり、これよりも上流側で上昇流を生成して
も下降流の浸透抑制には何らの効果もないばかりでな
く、かえって生成した上昇流がメニスカスの湯面を隆起
させ、パウダー巻き込みによる表面欠陥を引き起こして
しまう。攪拌位置の下限を噴流最大浸透深さの下方１ｍ
に限定した理由は、攪拌による上昇流生成の限界に関す
る限定である。すなわち、電磁攪拌によって上昇流を生
成した場合でも、攪拌距離が長くなると、生成された上
昇流は徐々に拡散し、上昇流としての成分を失う。

【００２４】本発明者らの検討によれば、攪拌によって
生成した流れの上昇流としての効果は、攪拌位置から上
流方向に、せいぜい３ｍ程度が限界である。注入溶鋼流
が鋳片内部に浸透する深さは、垂直部の有無や、鋳造速
度、鋳造幅、注入ノズルの吐出孔形状などの鋳造条件に
よって異なるが、湾曲部においては概ね３〜５ｍであ
る。下降流によって侵入してくる介在物及び気泡を低減
し、あるいは、それらの特定部位への集積を防止するた
めには、電磁攪拌によって生成される上昇流を、最大侵
入深さ位置よりも上方で下降流に衝突させる必要があ
る。上述したように、電磁攪拌による溶鋼流の上昇流成
分の影響域は攪拌位置から高々３ｍ程度であるから、電
磁攪拌装置の設置位置は、噴流最大浸透深さ位置よりも
下流側に大きくとも３ｍ以内である必要があり、実質的
に噴流最大浸透深さを低減し、品質上の効果を享受する
ためには、その設置位置は噴流最大浸透深さの下流側に
１ｍの位置よりも上方であることが望ましい。

【００２５】なお、下降流の浸透深さを減少させるため
に必要な電磁攪拌の推力は、設置する電磁攪拌装置と、
電磁攪拌装置を設置する位置によって異なる。すなわ
ち、注入溶鋼流の下降流速は、注入溶鋼流が短辺と衝突
する位置の直下で最も大きくなり、その後、下流に向か
うに従って減衰してゆき、最終的には鋳造速度に一致す
る。下降流速の最大値が鋳造速度に一致する位置を噴流
最大浸透深さと呼ぶ。上向きの推力を付与して下降流の
浸透深さを減少させるに当たっては、この下降流の浸透
を防止しうるだけの上向きの推力を与える必要があるの
は当然である。しかしながら、上述したように下降流の
流速が位置によって異なり、また、同じ位置であっても
鋳造速度や鋳造している鋳片幅によって変わることは明
らかであるから、与えるべき推力は、電磁攪拌装置の設
置位置や、鋳造条件に応じて、それぞれ最適な条件を、
実際の鋳造試験によって見つける必要がある。

【００２６】両側の短辺凝固シェル前面に付与する上向
きの推力を交互に切り替える時間間隔には適当な範囲が
ある。切り替え時間が長すぎる場合、すなわち、一方の
短辺部への上向き推力の付与の時間が長い場合、攪拌に
よって生成する流れが成長し、上昇流を付与したのと反
対側の短辺部の流れが大きな下降流となり、介在物及び
気泡を深い位置にまで巻き込み、結果的に介在物及び気
泡の捕捉低減効果が損なわれる。本発明者らの研究によ
れば、切り替え時間間隔を必要以上にのばすと、鋳片内
への介在物及び気泡の捕捉個数は全く減少しなかった。
逆に、切り替え時間が短い場合、溶鋼内部への推力の伝
播が不十分で、実質的に注入溶鋼の下方への侵入を抑制
することができず、介在物及び気泡の捕捉抑制効果が見
られないことを見いだした。

【００２７】

【実施例】本発明の実施の態様を、実施例をもとに説明
する。 （比較例）比較例として、鋳造中に電磁攪拌による流動
制御を行わない場合、及び、図５に示すように、水平断
面の幅中央部から両短辺に向かって一定の推力で水平方
向に溶鋼を攪拌し、その結果誘起される水平方向の流動
が両短辺に衝突して定常的に上昇流を生成させる鋳造を
行った。

【００２８】使用した連鋳機は、円弧半径１０．５ｍの
湾曲型連鋳機で、１．０ m/minの速度で鋳造を行った。
浸漬ノズルからは溶鋼中に向けてＡｒ吹き込みを行っ
た。Ａｒ吹き込み流量は、３ l/minとした。水平方向で
の鋳造幅外向きの電磁攪拌を行ったものについては、幅
中央から両短片に向かう方向に攪拌するため、外向きに
１５０mmＦｅの推力を印加できるように、磁界を印加し
た。

【００２９】このようにして行った鋳片内の幅方向の気
泡分布を図６に示す。気泡分布の評価は、鋳片の断面よ
り切り出した、鋳造幅方向１００mm、鋳造長手方向に１
０mmの厚さの試料にてＸ線透過写真撮影を行い、主に気
泡の捕捉されている、表面から深さ８０mmまでの領域の
鋳片内に気泡捕捉個数を評価した。流動制御を全く行っ
ていない通常鋳造の鋳片内では、図６（ａ）に示すよう
に両短辺近傍に介在物の集積帯があり、鋳片幅中央部付
近には気泡の捕捉数は少ないという特徴がある。一方、
幅方向外向きに定常的な攪拌を施した比較材では、図６
（ｂ）に示すように両短辺近傍にあった集積帯は見られ
なくなっているが、鋳片幅中央部に新たに介在物の集積
帯が形成されている。なお、鋳片内に捕捉されている介
在物の個数についても、その分布は気泡の分布と同様で
ある。

【００３０】また、鋳造末期にて注入ノズルからの吐出
溶鋼流が一方に偏る偏流現象が発生した状況での、鋳片
内の幅方向の介在物分布を図７（ａ），（ｂ）に示す。
通常の鋳造を行った鋳片では、図７（ａ）に示すように
鋳片内の気泡及び介在物は一方の短辺側に集中した分布
となっている。また、当該鋳片を圧延した冷間圧延板に
関して、気泡の集中した側の短辺近傍位置に気泡性のフ
クレ欠陥が発生した。短辺に一定推力の定常上昇流を生
成させた鋳造を行った場合には、図７（ｂ）に見られる
ように、元の偏流による介在物の偏りの影響を受け、一
方の短辺側の介在物捕捉量が多い。すなわち、介在物捕
捉量の減少効果は見られるものの、偏りの改善効果は得
られない。これは、短辺近傍に生成される上昇流の推力
が定常的であるためである。

【００３１】（実施例１）実施例１として、スラブ連続
鋳造機の両側の短辺に交互に上昇流を付与する場合に、
上昇流を付与する位置を切り替える時間間隔を種々変更
し、切り替え時間間隔が介在物及び気泡の鋳片内への捕
捉挙動に与える影響を評価した結果を示す。

【００３２】円弧半径１０．５ｍの湾曲型連鋳機で１．
０ m/minの鋳造速度で鋳造しながら、両方の短辺に交互
に上昇流を付与した。短辺部に交互に上昇流を与える方
法として、スラブの長辺面に対向して設置した長辺電磁
攪拌装置により、未凝固溶鋼を幅方向に水平に攪拌する
ことにより、溶鋼を短辺に衝突させ、衝突した溶鋼流の
一部が短辺に沿って上昇流を形成することを利用した。
電磁攪拌装置の設置位置は、鋳型内湯面から下方３．５
ｍの位置に電磁攪拌のコアがくるように設置した。この
位置は、同鋳造速度での鋳造ノズルからの吐出流の最大
浸透深さに相当する。電磁攪拌装置の推力は１５０mmＦ
ｅとした。

【００３３】電磁攪拌の方向は、図８に示すように上面
側と下面側とを同じ方向に加速した。これにより、電磁
攪拌装置前面の溶鋼は全体として一方向に加速され、短
辺に衝突する。溶鋼を攪拌する方向は、図８の（ａ）の
ように一方向に流動するように攪拌した後、電磁攪拌装
置の攪拌方向を切り替え、（ｂ）のように反対方向に流
動するように攪拌する。攪拌推力の制御パターンを図８
（ｃ）に示す。このような攪拌方向の反転を一定の時間
毎に繰り返しながら、鋳造を行った。攪拌方向を反転さ
せる時間間隔を３００秒以下の時間内で変化させ、鋳片
内の気泡及び介在物の捕捉個数の変化を評価した。

【００３４】鋳片内の気泡の捕捉個数を、最も細く個数
が多い鋳造幅の１／４幅の位置で、幅１００mm、深さ８
０mm、鋳造長手方向１０mmの領域のサンプルに捕捉され
ている気泡の数で評価した結果を図９（ａ）に示す。切
り替え時間３００秒の条件では、鋳片内の介在物捕捉量
は比較材のものとほとんど差がないが、切り替え時間を
短くするに従って鋳片内に捕捉される介在物量は少なく
なった。実施例の条件では、介在物の捕捉量は切り替え
時間３０秒から１００秒の間で最も少なくなり、それ以
上切り替え時間を短くした場合、介在物の捕捉量は急激
に増加し、比較材と変わらなくなった。

【００３５】交互に攪拌方向を切り替える方法で最も効
果のあった、切り替え時間３０秒の場合の鋳片内の介在
物の幅方向分布を図１０に示す。評価方法は比較材の評
価方法と同じ方法を用いた。通常の鋳片では図中破線で
示すように、１／４幅部分に気泡および介在物が集積し
ているのに対し、本発明の攪拌方法を行った鋳片では、
介在物及び気泡は幅方向にほぼ均一に分布しており、局
部的な気泡・介在物の集積は認められない。

【００３６】（実施例２）実施例２として、前述した交
互に短辺部に上昇流を与える方法として、スラブの短辺
面に対向して設置した短辺電磁攪拌装置により、未凝固
溶鋼に上向きに推力を与えることにより、上昇流を形成
する方法を用いた鋳造を行った。鋳造試験に使用した連
鋳機は実施例１にて示したものと同じものであり、電磁
攪拌を除く鋳造条件も実施例１に準じた。

【００３７】電磁攪拌方法としては、本発明の方法によ
る電磁攪拌の推力印加のパターンは図１１に示すよう
に、左右の電磁攪拌装置に交互に上向きの推力を印加し
た。この場合の、幅方向の気泡の分布を図１２に示す。
比較例の通常の鋳造を行った鋳片の幅方向の気泡分布を
図中の破線で示した。本発明の攪拌方法では介在物の捕
捉個数が少なくなるとともに、鋳造幅中央付近にも介在
物の集積は見られず、介在物分布が均一に低減された。

【００３８】但し、この場合、効果を発現するための電
磁攪拌の攪拌方向切り替え時間間隔の影響は、実施例２
の場合と異なる。図９（ｂ）にその結果を示す。実施例
１の場合に比較して、より短時間間隔での攪拌方向切り
替えでも気泡及び介在物低減効果が得られている。これ
は、短辺に直接上昇推力を印加するため、攪拌開始と共
に速やかに上昇流が誘起されるため、攪拌開始後短時間
で吐出流の下降流抑制効果が発現するためである。

【００３９】（実施例３）実施例３として、スラブ連続
鋳造機の短辺沿いに上昇流を生成させるように連鋳機内
の未凝固溶鋼に電磁攪拌推力を印加すると同時に、鋳型
内において水平方向に電磁攪拌を付与した鋳造を行っ
た。短辺沿いの上昇流を生成させるための電磁攪拌方法
としては、実施例１に見られるように、連鋳機内の長辺
面に対向して設置した長辺電磁攪拌装置にて、未凝固溶
鋼を幅方向に水平に攪拌することにより、溶鋼を短辺に
衝突させ、衝突した溶鋼流の一部が短辺に沿って上昇流
を形成した。電磁攪拌装置の設置位置についても、実施
例１に示したとおりである。電磁攪拌以外の鋳造条件に
ついても、実施例１に準じて設定した。

【００４０】実施例によって鋳造した鋳片の表層の介在
物濃度の厚さ方向の分布を評価した。評価は、鋳造幅の
１／４位置の表層から、鋳片厚さ方向に順にサンプルを
切り出し、鋼中介在物濃度を測定したものである。結果
を図１３に示す。比較材のデータ（ａ）では鋳片表層の
介在物濃度が急激に上昇しており、湯面直下の凝固殻に
介在物が多量に捕捉されていることがわかるが、実施例
の鋳造方法による鋳片のデータ（ｂ）では、鋳片表層に
おいても介在物量の濃化はほとんどなく、電磁攪拌によ
る溶鋼流動が凝固殻前面を洗い流し、介在物の捕捉を低
減している効果が確認できる。すなわち、下部で行って
いる左右反転の電磁攪拌の流動の影響は、鋳型内湯面を
旋回流動させている水平方向電磁攪拌の流動を阻害する
ような悪影響はなく、鋳型内水平方向電磁攪拌による表
層介在物低減効果はそのまま享受できた。

【００４１】但し、下部で行う短辺沿いの上昇流の切り
替え攪拌の周期を３００秒以上に長くした場合には、図
１４に示すように、鋳型内電磁攪拌による鋳片表層の介
在物濃度低減効果が減少した。図１４の評価は、攪拌方
向切り替え時間を種々変化させ、図１３と同様に評価し
た場合の鋳片表面の介在物の濃度への影響を評価したも
のである。下部での一方向への攪拌時間が長くなると、
下部の電磁攪拌による溶鋼流動が成長し、その影響範囲
が鋳型内電磁攪拌による流動領域にまで達し、鋳型内電
磁攪拌による流動が阻害され、流動による凝固殻洗浄効
果が低下する結果である。左右に反転させる未凝固溶鋼
の攪拌により、鋳片内の気泡および介在物分布につい
て、捕捉量が低減されていることはもちろんである。

【００４２】このように、鋳型内電磁撹袢装置により鋳
型内の溶鋼に連続水平旋回流を形成することと、各実施
例で示したような方法により短辺近傍に上昇流を交互に
生成させることを合わせて行うことにより、鋳片表面品
質及び、鋳片内部品質の両方に優れた鋳片を得ることが
できる。

【００４３】

【発明の効果】上述の本発明のように、鋼の連続鋳造方
法において、鋳型内注入溶鋼のが短辺部凝固シェルと衝
突する位置よりも下方であり、かつ、噴流最大浸透深さ
位置よりも下方少なくとも１ｍ以内の位置において、左
右の短辺シエル近傍の溶鋼に電磁撹袢装置により左右交
互に上昇流を形成することにより、鋳片内の介在物及び
気泡の捕捉量を著しく低減し、かつ、その分布を均一に
することが可能となった。また、このことにより、鋳片
内への介在物及び気泡の集積によって発生する製品欠陥
の発生を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造時のストランド内の溶鋼流動状況を示
した図。

【図２】短辺に定常的な上昇流を付与した場合のストラ
ンド内の溶鋼流動状況を示した図。

【図３】一方の短辺部に上昇流を与えた場合のストラン
ド内の溶鋼流動を示した図。

【図４】図３と反対側の短辺部に上昇流を与えた場合の
ストランド内の溶鋼流動を示した図。

【図５】比較例で短辺に定常上昇流を形成するために鋳
片断面に与えた電磁攪拌の流動を示した図。

【図６】比較例の鋳片内幅方向気泡分布を示した図。

【図７】比較例の鋳造末期の鋳片幅方向気泡分布を示し
た図。

【図８】短辺に交互に上昇流を付与するために鋳片断面
に与えた電磁攪拌による溶鋼流動を示した図。

【図９】短辺付与上昇流の方向を切り替えた場合の、切
り替え時間間隔と鋳片内捕捉気泡量との関係を示した
図。

【図１０】鋳片の鋳造幅方向気泡分布を示した図。

【図１１】本発明に基づき、短辺に対向して設置した電
磁攪拌装置による上昇流付与の方法を示した図。

【図１２】短辺に上向き電磁攪拌を左右交互に印加した
場合の鋳片内の幅方向気泡分布を示した図。

【図１３】鋳型内に水平方向に電磁攪拌流動を印加した
場合の、鋳片厚さ方向の介在物濃度の変化を示す図。

【図１４】下部電磁攪拌による攪拌方向切り替え時間を
変化させたときの、鋳片表面介在物濃度への影響を示し
た図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若木 明徳 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日 本製鐵株式会社 広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 平５−237621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−60226（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−71716（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−180426（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81055（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157558（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/115

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入ノズルを経由して溶鋼を鋳型内に注
   入して鋼の連続鋳造を行うに際し、鋳型内注入溶鋼が短
   辺部凝固シェルと衝突する位置よりも下方であり、か
   つ、噴流最大浸透深さの下方１ｍの位置よりも上方の位
   置において、左右の短辺シェル近傍の溶鋼に電磁撹袢装
   置により左右交互に上昇流を形成することを特徴とする
   鋼の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 長辺面に対向して設けた長辺電磁撹袢装
   置により、長辺シェル近傍の溶鋼に水平流を形成し、こ
   の水平流の短辺シェルとの衝突で上昇流を形成すること
   を特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 短辺面に対向して設けた短辺電磁撹袢装
   置により、上昇流を形成することを特徴とする請求項１
   に記載の鋼の連続鋳造方法。
4. 【請求項４】 鋳型内電磁撹袢装置により鋳型内の溶鋼
   に連続水平旋回流を形成することを特徴とする請求項
   １、２、３のいずれか一項に記載の鋼の連続鋳造方法。