JP4218515B2

JP4218515B2 - 鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP4218515B2
Application number: JP2003415219A
Authority: JP
Inventors: 徹加藤; 章史武藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005169477A

Description

本発明は、鋳造時に付着物の形成などによりノズルの閉塞を起こしやすい鋼種の連続鋳造において、浸漬ノズルへのアルミナなどの付着を防止し、安定した操業と鋳片品質の向上を可能とする鋼の連続鋳造方法に関する。

アルミニウム脱酸した溶鋼を連続鋳造すると、溶鋼中のＡｌの酸化物（以下、「アルミナ」とも記す）が浸漬ノズルの内表面に付着し、ノズル内の円滑な溶鋼の流れが阻害される。このため、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流が左右不均等になり、いわゆる「鋳型内片流れ」などが発生しがちである。この片流れは、鋳型内の溶鋼表面に存在するモールドパウダーの巻き込みやピンホールの発生原因となり、圧延後の板材の品質に悪影響を及ぼす。また、アルミナの付着量が増加するとノズル閉塞が発生し、その後の鋳造操業の継続が困難となる。

これに対して、浸漬ノズル内へのアルミナの付着を防止するために、ノズル内の溶鋼流に不活性ガスを吹き込む方法が採られている。例えば、特許文献１には、浸漬ノズル内を通過する溶鋼流量に対応して溶鋼中に吹き込む不活性ガスの流量を調整する方法が開示されている。また、特許文献２には、浸漬ノズル内に設けた気体吹き込み用多孔質耐火物と浸漬ノズル内を通過する溶鋼流の間に交流または直流電流を印加しつつ、溶鋼流に不活性ガスを吹き込む方法が開示されており、その作用は、下記のように説明されている。すなわち、不活性ガスをノズル中の溶鋼に吹き込むことによりアルミナなどがノズル内面に付着することを防止するとともに、ガス吹き込み用多孔質耐火物と浸漬ノズル内を通過する溶鋼流との間に電流を流すことにより、溶鋼中で生成する気泡を微細化する。これにより鋳片の凝固シェルに捕捉される気泡径が小さくなり、このようにして鋳造された鋳片を圧延したときに発生する気泡性欠陥を抑制することができるとされている。

しかし、上記の特許文献１および特許文献２に開示された方法では、不活性ガスが鋳片の凝固シェルに捕捉されにくくするためにガス吹き込み量を減少させると、アルミナなどがノズル内面に付着することを防止できず、また、逆にアルミナなどのノズル内面への付着を防止するためには、ガスの吹き込み量を増加せざるを得ず、かえって気泡性欠陥が増加するという問題がある。

特許文献３および特許文献４には、浸漬ノズルや上ノズルなどの溶鋼と接触する部分の一部あるいは全体に酸素イオン伝導体を設置し、この部分と対極との間に直流電流を印加して耐火物表面へのアルミナなどの付着あるいは耐火物の溶損を防止する方法が開示されている。この方法は、酸素イオン伝導体部分に直流電流を印加し、酸素イオンを供給あるいは排出することにより上記の効果を得ようというものである。この方法によれば、耐火物表面へのアルミナなどの付着あるいは耐火物の溶損を防止する効果は得られるものの、代表的な酸素イオン伝導体である固体電解質は、きわめて高価であるばかりでなく、実際の連続鋳造に使用する浸漬ノズルなどの形状に成形すると、予熱時あるいは溶鋼を通鋼させた時の熱衝撃により破損することが多く、安定した操業が阻害されるという問題があった。

このような問題を解決するために、本発明者らは、特許文献５に、浸漬ノズルや上ノズルなどの内面のうち、溶鋼と接触する少なくとも一部を電気伝導性を有する耐火物で構成し、内部の溶鋼流との間に通電しながら連続鋳造する溶鋼供給装置および連続鋳造方法を提案した。さらに、同文献において、適正な耐火物材質、電流、電圧なども提案した。ここで提案された連続鋳造方法によれば、高い付着防止効果が得られ、片流れなどの問題も発生せず、良好な品質の鋳片が得られるが、時として、付着防止効果が安定しないという問題があった。

特開平４−３１９０５５号公報（特許請求の範囲および段落〔０００６〕）

特開平６−１８２５１３号公報（特許請求の範囲および段落〔０００７〕）特開２００１−１７０７４２号公報（特許請求の範囲および段落〔００１２〕）特開２００１−１７０７６１号公報（特許請求の範囲および段落〔００１１〕）特開２００３−１２６９４５号公報（特許請求の範囲および段落〔００２０〕〜段落［００２６］）

本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、浸漬ノズル内面とノズル内部の溶鋼流との間に電流を流すことにより、ノズル内表面へのアルミナなどの付着防止効果を安定して得ることができる鋼の連続鋳造方法を提供することにある。

本発明者は、上述の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、浸漬ノズルの内表面へのアルミナなどの付着防止効果が安定して得られる連続鋳造方法を検討し、下記の（ａ）〜（ｃ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）浸漬ノズル内面へのアルミナなどの付着防止効果が不安定となる原因は、浸漬ノズルとタンディッシュや連続鋳造機本体との間の電気的絶縁性が失われ、ノズルの内表面を経由しない漏電回路が形成されてノズル孔内の溶鋼流への通電ができなくなることにある。

（ｂ）浸漬ノズル内面への安定した付着防止効果を得るためには、浸漬ノズルとタンディッシュなどとの間を確実に絶縁し、浸漬ノズルと接地との間の電位差を測定することにより、溶鋼流への通電状況を監視することが有効である。

（ｃ）上記（ｂ）に記載の安定した付着防止効果を得るためには、浸漬ノズルと接地との間の電位差を０．５〜５．０Ｖに維持する必要がある。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す鋼の連続鋳造方法にある。

（１）タンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給する浸漬ノズル内面の少なくとも一部をアルミナおよびグラファイトを主成分とする耐火物で構成し、該浸漬ノズルに一方の電極を接続し、かつ、タンディッシュ内の溶鋼に他方の電極を浸漬して、該浸漬ノズルから、その内部の溶鋼流を通じて前記他方の電極に通電しながら連続鋳造する極低炭素鋼の連続鋳造方法であって、該浸漬ノズルとタンディッシュおよび連続鋳造機本体との間を電気的に絶縁し、かつ、前記浸漬ノズルと接地との間の電位差を０．５〜５．０Ｖとすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
（２）複数のストランドを有する連続鋳造機において、前記タンディッシュ内に浸漬する他方の電極に代えて、複数のストランドの浸漬ノズルに電極を設置して該複数の浸漬ノズル間で溶鋼流を通じて通電し、かつ、前記通電する全浸漬ノズルをタンディッシュおよび連続鋳造機本体から電気的に絶縁することを特徴とする、前記（１）に記載の鋼の連続鋳造方法。

本発明において、「アルミナおよびグラファイトを主成分とする耐火物」とは、アルミナ含有率が３０質量％以上およびグラファイト含有率が１５質量％以上の耐火物を意味する。

また、「極低炭素鋼」とは、Ｃ含有率が０．０００５〜０．００３質量％の炭素鋼をいう。

本発明の連続鋳造方法によれば、浸漬ノズルに一方の電極を接続し、かつ、タンディッシュ内の溶鋼に他方の電極を浸漬して、該浸漬ノズルから、その内部の溶鋼流を通じて前記他方の電極に通電するとともに、該浸漬ノズルとタンディッシュおよび連続鋳造機本体との間を電気的に絶縁し、かつ、浸漬ノズルと接地との電位差を調整することにより、ノズル内表面へのアルミナなどの付着防止効果を確実にしかも安定して得ることができる。また、上記の方法を、複数のストランドを有する連続鋳造機を用いた鋳造に適用する場合は、タンディッシュ内に浸漬する他方の電極に代えて、複数のストランドの浸漬ノズルに電極を設置して複数の浸漬ノズル間で溶鋼流を通じて通電し、かつ、通電する全浸漬ノズルをタンディッシュおよび連続鋳造機本体から電気的に絶縁することにより、同様の付着防止効果を得ることができる。したがって、連続鋳造の連続安定操業を可能にするとともに、鋳片ないしは製品の表面品質の改善に大きく寄与できる。

本発明者らは、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流の間に電流を流すことによりノズル内表面へのアルミナなどの付着を防止しつつ鋼の連続鋳造を行い、鋳造後のノズル内面の付着物厚さを調査したところ、高い付着防止効果が認められたものの、時として、ほとんど付着防止効果が得られないこともあることが判明した。このバラツキの要因を調査したところ、バラツキは浸漬ノズルの電位と相関があり、鋳造中のノズルの電位の絶対値を０．５〜５．０Ｖの範囲に維持することにより、安定してノズルの閉塞を防止できることを知り、本発明を完成させた。以下に、さらに詳細に説明する。

上述のようにアルミナなどの付着挙動が不安定になると、鋳造操業の安定性ならびに鋳片および製品品質の信頼性が低下する。そこで、本発明者らは、アルミナなどの付着防止効果を安定化させ、付着防止のための最適条件を見出すために、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との間に電流を流すことによりノズル内表面へのアルミナなどの付着を防止しつつ鋼の連続鋳造を行う際の通電状況や操業状況を種々調査した。

その結果、ノズル内の付着物の付着状況は、浸漬ノズルの電位と相関があり、鋳造中のノズルの電位を０．５〜５．０Ｖの範囲に維持すれば閉塞を防止できるとの知見を得た。つまり、浸漬ノズルとタンディッシュやその他の連続鋳造機本体との絶縁性が失われると、浸漬ノズルに接続した一方の電極からタンディッシュ鉄皮などを通じて接地側に電流が流れ、ノズルの内表面を経由しない別の電気回路が形成される。このため、鋳造中のノズル電位は接地側と同電位、つまり、０Ｖとなる。このような状況下では、目的とするノズル内面から内部の溶鋼流に通電することはできず、付着防止効果を得ることは不可能となる。したがって、浸漬ノズルの電位を接地に対して一定の範囲内に保って鋳造を行う必要がある。以下に、本発明の好ましい態様、および前記のとおり本発明の範囲を限定した理由について説明する。

（１）漏電回路形成の防止と通電状況の把握
図１に、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流の間に電流を流すことにより、ノズル内表面へのアルミナなどの付着を防止しつつ鋼を連続鋳造するための装置および電気回路の一例として、浸漬ノズルに一方の電極を接続し、タンディッシュ内の溶鋼に他方の電極を浸漬して、浸漬ノズルとの間に通電しながら連続鋳造する状況を模式的に示す。

同図において、電源７と浸漬ノズル４に設置した電極（一方の電極）６との間、および電源７とタンディッシュ内の溶鋼８に浸漬したアルミナグラファイト製の棒状電極（他方の電極）５との間を、それぞれケーブル線７ａで接続し、電力を供給した。取鍋からタンディッシュ１に供給された溶鋼８は、上ノズル２、タンディッシュ底部に取り付けられたスライディングゲート３の上プレート３１、可動プレート３３、および下プレート３２の各流通孔、次いで、スライディングゲートの下部に設置された浸漬ノズル４を通り、吐出孔４ａから両端開放形の連続鋳造鋳型９に鋳込まれる。鋳込まれた溶鋼は、鋳型９および二次冷却により冷却され、凝固シェル１０を形成しながら下方に引き抜かれる。

このとき、タンディッシュ内溶鋼に浸漬する他方の電極をタンディッシュやその他連続鋳造機本体から絶縁する方法と、一方の電極の接続された浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁する方法が考えられる。

図２は、タンディッシュ内に浸漬した他方の電極と浸漬ノズルとの間で通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図であり、同図（ａ）は、他方の電極をタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁した電気回路を示し、同図（ｂ）は、浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁した電気回路を示す。

まず、図２（ａ）で示される電気回路の場合について説明する。現実には、各界面や電気的経路内に固有の抵抗が存在するが、同図ではそれらを省略して示した。このとき、浸漬ノズルとタンディッシュ本体との間に何らの絶縁も施さなければ、浸漬ノズルを接地していることと同等になり、鋳造中の浸漬ノズルの電位（同図中のＥ₁）は接地極と等位となって、これを電圧計１２により測定すれば、０Ｖとなる。浸漬ノズルとタンディッシュ本体との間（同図中のｄｃ間）に若干の抵抗がある場合には電位差が形成され、その値は、ｄｃ間の抵抗値と印加電圧（同図中の｜Ｅ₂−Ｅ₁｜）により異なるが、０．５Ｖ未満の小さい値となる。

このような状況では連続鋳造の進行に伴い、たとえばスプラッシュや地金が他方の電極に付着すると、他方の電極からタンディッシュ本体を通じて接地につながる漏電回路（同図中のａｂｃｄ）が本来の電気回路（同図中のａｍｄ）の他にも形成され、通電抵抗が低下する。したがって、浸漬ノズル内面を通じて内部の溶鋼に通電されなくなるため、付着防止効果が得られない。他方の電極とタンディッシュ本体との間隔を大きくとることや絶縁材を厚くすることなどにより鋳造中の絶縁を維持することは可能であるが、本来の目的である浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との間に通電していることをモニタリングすることが困難である。

これに対して、図２（ｂ）で示される電気回路の場合には、浸漬ノズルとタンディッシュや連続鋳造機本体との間に絶縁による抵抗（同図中のＲ₂）が存在するため、浸漬ノズルと接地との間に電位差が発生する。浸漬ノズルとタンディッシュやその他連続鋳造機本体の絶縁が失われる（すなわち、同図中のＲ₂の値が小さくなる）と、浸漬ノズルに接続した一方の電極からタンディッシュ鉄皮などを通じて接地に電流が流れ、ノズルの内表面を通らない電気回路が形成される。このため、浸漬ノズルと接地との間の電位差が小さくなるのである。換言すれば、浸漬ノズルと接地との間の電位差が小さくなることは、浸漬ノズルと接地の間の抵抗が小さくなって、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との界面を通らない漏電回路（同図中のａｂｃｄ）が形成されたことを意味する。

このような場合には、通電を行っても付着防止効果が発揮されない。したがって、浸漬ノズルをタンディッシュやその他連続鋳造機本体から絶縁し、浸漬ノズルと接地との間の電位差を電圧計１２により測定することにより、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との間に通電されていることをモニタリングすることが可能となる。他方の電極とタンディッシュやその他の連続鋳造機本体との間、および浸漬ノズルとタンディッシュやその他の連続鋳造機本体との間の双方を絶縁する場合においても、浸漬ノズルと接地との間の電位差を電圧計１２により測定することにより、同様に通電状況を把握することが可能である。

さらに、複数のストランドを有する連続鋳造機において、それらのストランド間で通電する場合には、各ストランドの浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から電気的に絶縁し、それぞれの浸漬ノズルと接地との間の電位差を測定すればよい。図３は、２ストランドの連続鋳造機において両ストランドの浸漬ノズル間で通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図である。同図において、電源７の正極を接続したストランドの浸漬ノズル４１と、負極を接続したストランドの浸漬ノズル４２とでは電位の正負が逆になる。

この場合、１つのストランドの浸漬ノズルとタンディッシュやその他の連続鋳造機本体との間の絶縁が低下すると、このストランドでは、浸漬ノズル４１または４２に接続した一方の電極からタンディッシュ１の鉄皮などを通じて接地に電流が流れる。このため、まず、当該ストランドでの通電による付着防止効果が失われる。さらに、漏洩した電流は、連続鋳造機本体や他方のストランドの鋳片を通じて他方のストランドの浸漬ノズルへとつながる電気回路を構成する。鋳片からも電流が流れることにより、浸漬ノズル４１または４２の外面からも溶鋼８に電流が流れ、他方のストランドでも付着防止効果が低下する。

このような問題の発生を防止するためには、全ストランドの浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から電気的に絶縁する必要がある。それぞれのストランドの浸漬ノズルと接地の電位差を電圧計１２により測定し、それらの値が所定の値に維持されていれば、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との間に通電されていることが確認でき、したがって、安定した付着防止効果が得られる。

（２）浸漬ノズルと接地との間の電位差
浸漬ノズルの電位を測定しながら連続鋳造試験を行ったところ、接地に対する浸漬ノズルの電位が０．５〜５．０Ｖに維持されれば、付着防止効果が安定するとの知見が得られた。

通電する電流を増加させるためには、印加電圧は増加させる必要があり、ノズルの電位も増加する。ノズルの閉塞防止のために適正な電流値は５〜２００Ａ程度であり、このための印加電圧は２０Ｖ未満であり、この場合のノズルの電位は５Ｖ以下となる。また、電位差が大きくなると、誤って、電極などに接触したときに火花が散ったり、計器類の誤動作を招くなどの危険が生ずる。そこで、浸漬ノズルの電位の上限を５Ｖと規定した。また、回路全体の抵抗が小さく、印加電流も少ない場合には、ノズルの電位も低くなる。しかし、ノズルの電位が０．５Ｖ未満では、漏電による抵抗の低下に起因する電位の低下と本来の電位との区別がつかなくなる。そこで、浸漬ノズルの電位の下限を０．５Ｖと規定した。

通電するときの電流の種類は、直流に限らず、パルス波、交流、間欠通電などのいずれの波形を有するものであってもよい。また、浸漬ノズルの電位の測定は、連続的測定であっても、不連続的測定であってもかまわない。

浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との間に電流を流すことにより、ノズル内表面へのアルミナなどの付着を防止しつつ鋼の連続鋳造を行う場合には、浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との界面に通電することが重要となるが、このときの界面を流れる電流を直接モニタリングすることは実質的に不可能である。これに対して、浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁し、浸漬ノズルと接地との間の電位差を測定すれば、連続鋳造中に浸漬ノズル内面と内部の溶鋼流との界面に通電していることを確認することが可能である。

また、本発明の方法が、極低炭素鋼の連続鋳造を対象とするのは、極低炭素鋼の場合には、アルミニウムにより脱酸することが多く、したがって、その溶鋼を連続鋳造する場合に、浸漬ノズルの内面にアルミナなどの付着物が付着しやすいことによる。加えて、極低炭素鋼では鋼中の炭素含有率を低減するために精錬プロセス上の低炭素鋼や中炭素鋼などの他のＡｌキルド鋼よりも溶鋼中の酸素含有率やアルミナ量が多く、ノズルの閉塞が問題となりやすい。さらに、極低炭素鋼は、自動車用など表面性状を重視する用途が多く、ノズルの閉塞に伴う品質の悪化が顕在化しやすいため、本発明の連続鋳造方法を実施することによる効果が大きいからである。

本発明の連続鋳造方法の効果を確認するため、以下に示すとおり、浸漬ノズルの電位を測定しながら鋳造試験を行い、ノズルの閉塞状況との関係を調査した。試験には、垂直曲げ型で２ストランドの連続鋳造機を使用し、厚さ２７０ｍｍ、幅１１００〜１６００ｍｍの鋳片を、鋳造速度１．６〜１．７ｍ／分で鋳造した。鋳造量は、２７０ｔｏｎの溶鋼を５〜７ヒート連続して鋳造（以下、「５〜７連鋳」とも記す）し、合計１３５０〜１８９０ｔｏｎとした。

図１は、タンディッシュ内に浸漬した電極と浸漬ノズルとの間で通電しながら連続鋳造する本発明法の実施状況を示す模式図であり、同図中には、浸漬ノズルの電位の測定も示されている。

鋳造試験は、発明を実施するための最良の形態の項において行った図１の説明と同様の方法で行った。なお、鋳造試験中は、３層式のスライディングゲートの上プレート３１にガス吹き込みチャンネルを設け、ここから所定量のＡｒガスを溶鋼流に吹き込んだ。浸漬ノズル４にはアルミナグラファイト製の内径９０ｍｍ、吐出孔４ａを２個備えたものを使用した。表１に、浸漬ノズルの化学組成および予め測定した１３００℃における比抵抗の値を示す。

浸漬ノズル４とスライディングゲートの間には鉱物質の絶縁シート１１を挟み、浸漬ノズルのホルダーと支持アームとの間にも同様の絶縁材を挟み、浸漬ノズルとタンディッシュ本体との間も絶縁した。浸漬ノズル４に設置した電極６と接地との間には電圧計１２を取り付け、接地極に対する浸漬ノズルの電位を測定しながら鋳造を行った。
連続鋳造には、ＡｌおよびＴｉを添加したＣ含有率が０．００３質量％以下の極低炭素鋼を用いた。表２にその主要化学成分を示した。本試験鋼ではＡｌとともにＴｉも添加しているが、鋼中の酸化物系介在物の組成はＡｌ₂Ｏ₃であり、ノズル内付着物もＡｌ₂Ｏ₃が主体であって、Ａｌ脱酸鋼に属する。

浸漬ノズルは、鋳造開始前に表面温度が約１２００℃となるようにバーナーで予熱し、鋳造に使用した。また、鋳造後は、浸漬ノズルを回収してノズル内の付着物厚さを調査した。ノズル内の付着物厚さは、浸漬ノズルをメニスカス位置で、浸漬ノズルの中心軸に垂直な面で切断し、画像解析により元のノズル内径に対する付着厚さ測定した。鋳造した鋳片は熱間圧延して板厚４〜６ｍｍのコイルにし、酸洗の後さらに冷間圧延して板厚０．８〜１．２ｍｍのコイルとした。圧延後のコイルの表面品質は目視により検査し、疵の発生した部分を切断分離した。検査を行ったコイルの総質量に対する上記の切断分離部分の質量割合を表面疵発生率とした。

図４は、図１に示される連続鋳造装置で浸漬ノズルの電位を測定しながら連続鋳造を行った際のノズル電位の推移を示す図である。これらの試験では、スライディングゲートの上固定盤からＡｒガスを１０〜１２ＮＬ／ｍｉｎの流量で吹き込み、印加電圧は３〜８Ｖとし、浸漬ノズル側を負極として通電し、１ヒートに１回づつノズル電位を測定した。これらの試験では、電流は３０〜７０Ａ程度であった。いずれの試験においても、ノズル側を負極として通電しているので、ノズル側の電位は負の値となるが、同図ではその絶対値により表示した。

これらの試験における試験条件、ならびにノズル内の付着物厚さおよび製品コイルの品質調査結果を表３に示した。

試験番号１および２は、本発明例の試験であり、試験番号３および４は、比較例の試験である。試験番号１、２および３では、浸漬ノズルの電位は概ね一定値で推移したが、試験番号３では、ノズル本体とスライディングゲートとの間に挟んだ漏鋼防止シートに炭素を混合した材質を使用したため、ノズルからスライディングゲートを経て保持金具からタンディッシュ鉄皮へと電流が流れる回路が形成され、そのために、ノズルの電位は低位で推移した。また、試験番号４では、鋳造途中に浸漬ノズルを保持するホルダーと、それを支持、固定する金具との間の絶縁が不十分であったために、鋳造中に何らかの応力により、浸漬ノズルを保持するホルダーと、それを支持、固定する金具が接触して、鋳造の途中でノズルの電位が急激に低下した。

試験番号１および２では、ノズル内付着物は極めて少なく、製品コイルの表面品質も非常に良好であった。試験番号３および試験番号４では、ノズル内面の付着物量が多く、コイルの表面疵発生率も高く、コイルの表面品質は悪かった。また、試験番号３の場合、当初計画では８ヒートを連続鋳造（すなわち、８連鋳）する予定であったが、ノズルが閉塞したため、５連鋳で試験を中断した。

次に、表面品質基準の厳格な材質を対象に、Ａｒ流量を減少させた条件で同様の試験を行った結果を表４に示した。

試験番号５および７は、本発明例の試験であり、試験番号６および８は、比較例の試験である。これらの試験では、スラブ表面のピンホールの調査を併せて行った。ピンホールの調査は、鋳造後に鋳片表面にスカーフをかけ、目視により鋳片一面当たりのピンホール数を調査した。なお、鋳片一面とは、スラブの幅や長さにより異なるが、鋳片の片面の９．２〜１２．６ｍ²を意味する。ピンホールが発見された部分は、疵の発生原因となることから、さらに溶削を行った後、圧延した。

Ａｒ流量を５ＮＬ／ｍｉｎとし、ノズル電位が０．８Ｖでほぼ一定に推移した試験番号５では、１６個程度のピンホールが発生しているが、ノズル内面の付着物の付着量は少なく、ピンホール部を溶削した後に圧延した結果、良好なコイル品質が得られた。試験番号実施例１および２との本発明例と比較すると、表面疵発生率は増加しているが、これは主に検査基準を厳格化したことによるものであって、十分に許容できる品質レベルである。

これに対して、鋳造途中に浸漬ノズルを保持するホルダーと、それを支持、固定する金具との間の絶縁が不良であったために、ノズル電位が０．１Ｖ程度と低い試験番号６では、ノズル閉塞が進行したのみならず、ピンホールが２５個と多く発生し、これを溶削してもコイル品質は改善できず、非常に悪い表面品質となった。当初計画では、５連鋳を予定していたのに対してノズル内面の付着量が多く、３連鋳でノズル閉塞のためにスライディングゲートが全開となったため、連連鋳を中断した。

さらに、ピンホールの生成を防止するために、Ａｒ流量を０として鋳造を行った。１．１〜０．９Ｖのノズル電位を維持した試験番号７では、Ａｒを吹き込まなくても３連鋳が可能であった。Ａｒガスを吹き込まなかったのでピンホールは発生しなかったが、ノズルの閉塞が進行したため、３連鋳以上の鋳造は品質の悪化を招く。しかし、３連鋳の範囲内ではピンホールが発生しないため、ノズル閉塞、コイル品質ともに良好な結果が得られた。試験番号７は、表面品質の評価では試験番号５と同程度であるが、ピンホール除去のための溶削量が少なく、手入れ作業が省略できるので、歩留り向上の効果が得られる。

これに対して、ノズル電位が低い試験番号８では、ノズル内付着物によりノズルが閉塞し、２連鋳で試験を終了した。ピンホールの発生は防止できているが、介在物などが原因してコイルの表面品質は著しく悪化した。なお、生産性の面では、連連鋳数は多い方が好ましいが、試験番号５〜８で対象としたような品質要求レベルの高い鋼種の場合には、３連鋳であっても実操業においては許容できる範囲である。また、本試験番号では、３連鋳で鋳造を終了したが、生産工程上、他の用途向け鋼種と組み合わせるなどすれば、連連鋳数を増加することも可能である。

さらに、２ストランドの連続鋳造機において、両ストランドの浸漬ノズル間で通電しながら連続鋳造する試験番号９および１０の試験を行った。図３は、２ストランドの連続鋳造機において、一方のストランドの浸漬ノズルに電源の正極を、他方のストランドの浸漬ノズルに負極をそれぞれ接続して通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図である。

両ストランドとも図１の場合と同様に浸漬ノズル４１および４２とスライディングゲート３との間を絶縁シート１１により絶縁するとともに、浸漬ノズル４１および４２のホルダーと支持アームとの間にも同様の絶縁材を挟み、浸漬ノズルとタンディッシュ本体との間も絶縁した。浸漬ノズル４１および４２と接地との間には電圧計１２を設置して、それぞれの浸漬ノズルの電位を測定可能とした。

図５は、図３に示される連続鋳造装置で浸漬ノズルの電位を測定しながら連続鋳造した際の両ストランドのノズル電位の推移を示す図であり、第１ストランドを負極、第２ストランドを正極として電源７の印加電圧を３〜４Ｖとして通電したときの両ストランドの浸漬ノズルの電位の推移を示したものである。

表５に、試験条件ならびに浸漬ノズル内の付着物厚さおよび製品の表面品質の調査結果を示した。

本発明例の試験番号９の第１および第２ストランド、ならびに試験番号１０の第１ストランドでは、いずれも、ノズル電位は０．５Ｖ以上で大きな変化をすることなく推移したため、ノズル内付着物は極めて少なく、また、製品の表面品質も良好であった。

それに対して、比較例である試験番号１０の第２ストランドでは、浸漬ノズルを保持するホルダーと、それを支持、固定する金具との間に絶縁を施さなかったために、電位が常時０．５Ｖ以下で推移し、ノズル内付着物厚さが厚く、コイルの表面品質も悪化した。

本発明の連続鋳造方法によれば、浸漬ノズルに一方の電極を接続し、かつ、タンディッシュ内の溶鋼に他方の電極を浸漬して、該浸漬ノズルから、その内部の溶鋼流を通じて前記他方の電極に通電するとともに、該浸漬ノズルとタンディッシュおよび連続鋳造機本体との間を電気的に絶縁し、かつ、浸漬ノズルと接地との電位差を調整することにより、ノズル内表面へのアルミナなどの付着防止効果を確実にしかも安定して得ることができる。また、上記の方法を、複数のストランドを有する連続鋳造機を用いた鋳造に適用する場合は、タンディッシュ内に浸漬する他方の電極に代えて、複数のストランドの浸漬ノズルに電極を設置して複数の浸漬ノズル間で溶鋼流を通じて通電し、かつ、通電する全浸漬ノズルをタンディッシュおよび連続鋳造機本体から電気的に絶縁することにより、同様の付着防止効果を得ることができる。したがって、連連鋳操業の生産性を高めることができるとともに、鋳片ないしは製品コイルの表面品質の改善に著しい効果を発揮し、特に、極低炭素鋼板の高清浄度化の分野に広く適用できる。

タンディッシュ内に浸漬した電極と浸漬ノズルとの間で通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図である。タンディッシュ内に浸漬した他方の電極と浸漬ノズルとの間で通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図であり、同図（ａ）は、他方の電極をタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁する電気回路を示し、同図（ｂ）は、浸漬ノズルをタンディッシュやその他の連続鋳造機本体から絶縁する電気回路を示す。２ストランドの連続鋳造機において両ストランドの浸漬ノズル間で通電しながら連続鋳造する状況を示す模式図である。図１に示される連続鋳造装置で浸漬ノズルの電位を測定しながら連続鋳造した際のノズル電位の推移を示す図である図３に示される連続鋳造装置で浸漬ノズルの電位を測定しながら連続鋳造した際の両ストランドのノズル電位の推移を示す図である。

符号の説明

１：タンディッシュ、２：上ノズル、３：スライディングゲート、
３１：上プレート、３２：下プレート、３３：可動プレート、
４、４１、４２：浸漬ノズル、４ａ：吐出孔、５：棒状電極（他方の電極）、
６：浸漬ノズルに設置した電極（一方の電極）、７：電源、７ａ：ケーブル線、
８：溶鋼、９：連続鋳造鋳型、１０：凝固シェル、１１：絶縁シート、
１２：電圧計、１３：モールドパウダ

Claims

タンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給する浸漬ノズル内面の少なくとも一部をアルミナおよびグラファイトを主成分とする耐火物で構成し、
該浸漬ノズルに一方の電極を接続し、かつ、タンディッシュ内の溶鋼に他方の電極を浸漬して、
該浸漬ノズルから、その内部の溶鋼流を通じて前記他方の電極に通電しながら連続鋳造する極低炭素鋼の連続鋳造方法であって、
該浸漬ノズルとタンディッシュおよび連続鋳造機本体との間を電気的に絶縁し、かつ、
前記浸漬ノズルと接地との間の電位差を０．５〜５．０Ｖとすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
複数のストランドを有する連続鋳造機において、前記タンディッシュ内に浸漬する他方の電極に代えて、複数のストランドの浸漬ノズルに電極を設置して該複数の浸漬ノズル間で溶鋼流を通じて通電し、かつ、
前記通電する全浸漬ノズルをタンディッシュおよび連続鋳造機本体から電気的に絶縁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。