JP4830240B2

JP4830240B2 - 鋼の連続鋳造方法及び装置

Info

Publication number: JP4830240B2
Application number: JP2001270442A
Authority: JP
Inventors: 久生山崎; 健二大島; 俊生藤村; 寛野村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP2003080354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造方法及び装置に係り、特に、磁界を印加してモールド内溶鋼の流動を制御することにより、鋳片表面及び内部の介在物を減少させることが可能な、鋼の連続鋳造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用鋼板を中心として、鋼製品の品質向上要求が厳しくなり、スラブ段階から清浄度の優れた高品質のスラブの要求が高まっている。スラブの欠陥には、介在物や気泡に起因するものや、溶鋼中の成分の偏析に起因するものがあり、モールド内の流動は、これらと深い関係があるため、多くの研究、発明がなされてきた。その一つとして、磁界を用いたモールド内流動制御方法が考えられている。
【０００３】
例えば、特開平２−３７９４６には、モールド内の溶鋼のメニスカス部に移動磁界を作用して、初期凝固への流動により捕捉される介在物を洗浄除去することが記載されている。
【０００４】
又、特開平２−２８４７５０には、モールド内へ溶鋼を吐出するための浸漬ノズルの吐出口の上下に均一な静磁場を作用して、上部でモールドパウダの巻き込みを防ぐと共に、下部で介在物の溶鋼バルク内部への浸入を防ぐことが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平２−３７９４６のように、メニスカス部に移動磁界を作用する技術は、凝固界面への流動による洗浄効果により、捕捉されようとする介在物の低減には有効であるが、与える流動が強すぎると、逆にモールドパウダの巻き込みを助長してしまう。又、浸漬ノズルを介して、モールド内に入ってきた介在物の低減や、巻き込まれたモールドパウダの溶鋼バルク内部への浸入の抑止は不可能である。
【０００６】
一方、特開平２−２８４７５０のように、浸漬ノズル吐出口の上下に静磁場を作用させる技術は、ノズル下方に配置された静磁場は、溶鋼バルク深くに浸入する介在物の低減効果はあるものの、吐出口上部の静磁場は、上記のメニスカス近傍の初期凝固における流動を抑制してしまうために、捕捉されようとする介在物の洗浄効果が無く、むしろ逆に増加させる作用が働く等の問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、移動磁界を付与しつつ、モールドパウダの巻き込みを防止することを第１の課題とする。
【０００８】
本発明は、更に、内部に浸入する介在物の量を減少させることを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端側面に吐出口が設けられた浸漬ノズルからモールド内に吐出された溶鋼に、モールド内の溶鋼のメニスカスより下で移動磁界を与えながら鋼を連続鋳造するに際して、メニスカスから１５０〜３００ｍｍ以下の位置で前記移動磁界を与えると共に、該移動磁界より上のメニスカス付近で溶鋼に静磁界を与えるようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００１０】
更に、前記移動磁界より下方のノズル吐出口より下でも、溶鋼に静磁界を与えるようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【００１１】
本発明は又、先端側面に吐出口が設けられた浸漬ノズルからモールド内に吐出された溶鋼に、モールド内の溶鋼のメニスカスより下で移動磁界を与えながら鋼を連続鋳造するための鋼の連続鋳造装置において、モールド内の溶鋼のメニスカスより下で溶鋼に移動磁界を与えるための、上端をメニスカスから１５０〜３００ｍｍ下に位置させた移動磁界発生コイルと、前記移動磁界より上のメニスカス付近で溶鋼に静磁界を与えるための上部静磁界発生コイルと、前記移動磁界より下方のノズル吐出口より下で溶鋼に静磁界を与えるための下部静磁界発生コイルとを備えることにより、前記第１及び第２の課題を解決したものである。
【００１３】
前記課題を解決するべく、発明者等は、低融点金属を作って、モデル実験を行った。モデルは、実機の１／５縮小モデルを用い、液体の低融点金属をモールド内に注入し、モールド内で冷却凝固させながら、メニスカス近傍に交流の移動磁界を作用させた。評価は液体の低融点金属注入時に、該低融点金属の比重に対し約１／３の微粒子を混入し、更に、同物質を、メニスカス上に浮かべて、それぞれ介在物とモールドパウダとして、凝固後の低融点金属表面に存在する微粒子数を測定することにより行った。実験結果を図１に示す。図において、オープンマーク（○印）は、移動磁界のみを印加した場合、ソリッドマーク（●印）は、メニスカスを挟む形で静磁場を印加した場合の測定値である。
【００１４】
図１から明らかなように、移動磁界を発生させるコイルの上端がメニスカスに近すぎると、移動磁界により発生した流動が強すぎて、モールドパウダの巻き込みが増大し、逆に、メニスカス位置に対して、コイル上端が下方に離れると、流動による凝固界面の洗浄が弱すぎて、介在物が増加する。従って、コイル上端とメニスカスの距離が１５０〜３００mmの所に、介在物量が最少となる範囲が存在する。
【００１５】
図１に、同じモデルを使って、メニスカスを挟む形で静磁場を印加した時の測定結果を、ソリッドマーク（●印）で示す。移動磁界のみの場合（オープンマーク：○印）に比べ、メニスカスと移動磁界発生コイル上端間距離の小さい方で、若干表層部の粒子個数の減少効果は認められたが、最適範囲は同じであった。
【００１６】
本発明は、上記のような実験結果に基づいてなされたもので、凝固界面に流動を与えて、凝固シェルに捕捉されようとする介在物を洗浄する移動磁界と、流動体を制動する作用のある直流の静磁場を組み合わせることにより、両者の特徴を生かすモールド内流動制御技術を考案したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態は、図２にモールド２０の横断面を示す如く、モールド２０内の溶鋼１０のメニスカス１０Ｍより下で溶鋼１０に移動磁界を与えるための移動磁界発生コイル３０と、前記移動磁界より上のメニスカス１０Ｍ付近で溶鋼１０に静磁界を与えるための上部静磁界発生コイル３２と、前記移動磁界より下方の浸漬ノズル２２の吐出口２２Ｐより下で溶鋼１０に静磁界を与えるための下部静磁界発生コイル３４とを備えたものである。図において、１２は凝固シェル、１４はモールドパウダ、３６は、上下の静磁界発生コイル３２、３４を連結するコアである。
【００１９】
前記移動磁界発生コイル３０は、その上端を、メニスカス１０Ｍからの距離Ｌが１５０〜３００mmになるように配置され、メニスカス近傍の初期凝固界面に流動を与えて、介在物の洗浄効果を与える。
【００２０】
前記上部静磁界発生コイル３２は、メニスカス１０Ｍを挟むように配置され、メニスカス１０Ｍ上のモールドパウダ１４の巻き込みを防止する。
【００２１】
前記下部静磁界発生コイル３４は、ノズル吐出口２２Ｐよりも下に配置され、鋳片の溶鋼バルク内に浸入する介在物を低減する。
【００２２】
本実施形態においては、上部静磁界発生コイル３２と下部静磁界発生コイル３４をコア３６で連結しているので、強力な静磁界を得ることができる。なおコアを、上部静磁界発生コイル３２と下部静磁界発生コイル３４で独立させたり、あるいは省略することも可能である。
【００２３】
又、本実施形態においては、移動磁界発生コイル３０よりも上方に上部静磁界発生コイル３２を配置するだけでなく、下方に下部静磁界発生コイル３４を配置しているので、メニスカス上のモールドパウダの巻き込みだけでなく、鋳片の溶鋼バルク内に浸入する介在物を低減することもできる。なお下部静磁界発生コイル３４を省略して、上部静磁界発生コイル３２により、移動磁界によるモールドパウダの巻き込みを防止することも可能である。
【００２４】
【実施例】
Ｃ０．００１５〜０．００２４％、Ｍｎ０．０１０〜０．０１４％、Ａｌ０．００２２〜０．００３４％の極低炭アルミキルド綱を、鋳込幅１０００〜１４５０mm、鋳込速度１．８〜２．５ｍ／分で鋳造する際に、本発明を適用したものを実施例１とした。なお比較例１として、本発明の移動磁界発生コイル３０なしで静磁場のみ印加した条件で、又、比較例２として、モールド内での流動制御を全く行わない条件で、約５０００トン鋳造した。鋳造時の浸漬ノズル形状、深さ、タンディッシュのΔＴ（溶鋼の温度−凝固温度）は同一条件である。このようにして鋳造した鋳片を熱間圧延又は冷間圧延に供し、製品コイル表面の欠陥長さと個数を測定した。結果を図３に示す。
【００２５】
ここで、欠陥混入率は、次式で定義した。
【００２６】
欠陥混入率＝（欠陥個数／検査コイル長さ（ｍ））×１００…（１）
【００２７】
なお、欠陥個数は検査コイル上に存在する欠陥１個当り１ｍと見なした値である。
【００２８】
図３から明らかなように、本発明を適用することで、静磁場のみの時の欠陥混入率の１／８、流動制御を作用させない条件の時の欠陥混入率の１／１０に低減できることが確認できた。
【００２９】
又、本発明を、Ｃ０．０８〜０．１２％、Ｓｉ０．１８〜０．２４％、Ｍｎ０．８８〜０．９５％、Ａｌ０．０２０〜０．０２４％の中炭素アルミキルド綱の厚板用素材に適用し、厚さ１５〜２０mmの厚板を製造したものを実施例２とした。鋳込条件としては、長辺１８００〜２２００mm×短辺２２０mmのモールド内面寸法に対して、鋳込速度１．４〜１．６ｍ／分とした。このようにして製造した厚板製品を、全面超音波探傷（ＵＴ）して、介在物個数を調査し、ＵＴ不良率を求めた。比較例としては、同じ鋳込条件で、移動磁界のみを印加した場合を比較例３、上下の静磁場のみを印加した場合を比較例４、モールド内に電磁威力を全く作用させない場合を比較例５とし、それぞれ約３０００トンを対象とした。測定結果を図４に示す。
【００３０】
図４から明らかなように、本発明を適用することで、モールドパウダ巻き込み、表層介在物、内部介在物とも減少し、表面、内部の健全な鋳片の製造が可能となった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、移動磁界によるメニスカス上部のモールドパウダの巻き込みを防止して、健全な連続鋳造鋳片を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による連続鋳造装置における好適な移動磁界発生コイル位置を示す線図
【図２】本発明の実施形態の構成を示す横断面図
【図３】本発明の実施例及び比較例における欠陥混入率を比較して示す図表
【図４】同じくＵＴ不良率を比較して示す図表
【符号の説明】
１０…溶鋼
１０Ｍ…メニスカス
１２…凝固シェル
１４…モールドパウダ
２０…モールド
２２…浸漬ノズル
２２Ｐ…吐出口
３０…移動磁界発生コイル
３２…上部静磁界発生コイル
３４…下部静磁界発生コイル

Claims

先端側面に吐出口が設けられた浸漬ノズルからモールド内に吐出された溶鋼に、モールド内の溶鋼のメニスカスより下で移動磁界を与えながら鋼を連続鋳造するに際して、
メニスカスから１５０〜３００ｍｍ以下の位置で前記移動磁界を与えると共に、該移動磁界より上のメニスカス付近で溶鋼に静磁界を与えることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
前記移動磁界より下方のノズル吐出口より下でも、溶鋼に静磁界を与えることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
先端側面に吐出口が設けられた浸漬ノズルからモールド内に吐出された溶鋼に、モールド内の溶鋼のメニスカスより下で移動磁界を与えながら鋼を連続鋳造するための鋼の連続鋳造装置において、
モールド内の溶鋼のメニスカスより下で溶鋼に移動磁界を与えるための、上端をメニスカスから１５０〜３００ｍｍ下に位置させた移動磁界発生コイルと、
前記移動磁界より上のメニスカス付近で溶鋼に静磁界を与えるための上部静磁界発生コイルと、
前記移動磁界より下方のノズル吐出口より下で溶鋼に静磁界を与えるための下部静磁界発生コイルと、
を備えたことを特徴とする鋼の連続鋳造装置。