JP5026204B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶鋼に交流磁場を印加して溶鋼を鋳造する鋼の連続鋳造方法に関する。

鋼の連続鋳造において、鋳造された鋳片の表面性状を改善するために、例えば鋳型を周回するように設置した電磁コイルに交流電流を流して、鋳型内に吐出された溶鋼に交流磁場を印加することが行われている。この交流磁場と鋳型内に発生する誘導電流の相互作用によって、鋳型の中心方向、すなわち鋳型の側面から溶鋼を引き離す方向に電磁力が作用する。そして、この電磁力によって、鋳型内の溶鋼に攪拌流が形成され、凝固シェルが鋳型の側面から離れる。その結果、溶鋼のメニスカス上に粉状で供給され溶鋼の顕熱によって溶融した潤滑剤が、鋳型と凝固シェルの間に流れ込みやすくなり、鋳片の表面疵を減少させることができる、いわゆる軟接触鋳造が可能となる（非特許文献１）。

しかしながら、図５に示すように、鋳型１００内の溶鋼１０１に対して、単に電磁コイル１０２によって交流磁場を印加しただけでは、浸漬ノズル１０３から吐出される溶鋼１０１の吐出流１０４が鋳型１００の側面に沿って上方に向かい、メニスカス１０５近傍において、交流磁場の電磁力によって形成される攪拌流１０６と干渉することがあった。その結果、メニスカス１０５近傍の溶鋼１０１に乱れが発生することがあった。

そこで、例えば図６に示すように、浸漬ノズル１０３の吐出孔１１０を下方に向け、かつ、吐出孔１１０を電磁コイル１０２の中心より下方に配置することによって、吐出孔１１０からの吐出流１０４が上方に向かうのを抑制し、メニスカス１０５近傍において、攪拌流１０６と吐出流１０４が干渉するのを抑制する方法が提案されている（特許文献１）。また、例えば図７に示すように、浸漬ノズル１０３の吐出孔１１０を下方に向け、吐出孔１１０の下方に電磁ブレーキ装置１２０を配置して、吐出孔１１０からの吐出流１０４に静磁場を印加することによって、吐出流１０４が上方に向かうのを抑制する方法が提案されている（特許文献２）。

T.Toh et al. "ElectromagneticControl of Initial Solidification in Continuous Casting of Steel by LowFrequency Alternating Magnetic Field" ISIJ-Int.Vol.37，No.11 (1997),p1112-1119 特開平１１−１８８４６０号公報 特開平７−１４８５５５号公報

ところで、浸漬ノズル１０３を介して鋳型１００内に溶鋼１０１を供給する場合、通常、浸漬ノズル１０３内を洗浄するために、不活性ガス、例えばＡｒガス（アルゴンガス）を浸漬ノズル１０３内に吹き込みながら鋳型１００内に溶鋼１０１を供給している。このＡｒガス気泡が鋳型１００の側面に形成された凝固シェルに捕捉されると、鋳造される鋳片の品質が悪くなってしまうため、溶鋼１０１の鋳造において、Ａｒガス気泡を除去する必要がある。また、吐出流１０４中には例えばアルミナやスラグ系の非金属介在物が含まれることがあり、この介在物も除去する必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載された浸漬ノズル１０３の吐出孔１１０を下方に向け、電磁コイル１０２の中心より下方に配置する方法では、吐出流１０４が上昇するのを抑制して、メニスカス１０５近傍の吐出流１０４と攪拌流１０６との干渉を抑制することができるが、溶鋼１０１が下方に吐出されるために、吐出流１０４中のＡｒガス気泡や介在物が鋳片の内部に残存するおそれがあった。

また、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置１２０によって溶鋼１０１の吐出流１０４に静磁場を印加する方法では、吐出流１０４が上昇するのを抑制して、メニスカス１０５近傍の吐出流１０４と攪拌流１０６との干渉を抑制することができるが、発明者らが調べたところ、図８に示すように、吐出流１０４に静磁場を印加することによって、吐出流１０４と逆向きの対向流１３０が形成されることが分かった。そして単に静磁場を印加しただけでは、対向流１３０は、上昇しながら鋳型１００の側面方向に流れることが分かった。この対向流１３０によって、吐出流１０４中のＡｒガス気泡や介在物が浮上し鋳型１００の側面に形成された凝固シェルに捕捉されてしまう。そのため、Ａｒガス気泡や介在物が鋳片の表層あるいは内部に残存するおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、連続鋳造される鋳片に含まれるＡｒガス気泡や介在物を減少させ、鋳片の品質を従来よりも向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、一対の長辺と一対の短辺からなる鋳型内に浸漬ノズルを介して溶鋼を供給し、前記鋳型の周囲に配置した電磁コイルによって溶鋼に交流磁場を印加して、当該交流磁場によって前記鋳型の中心方向に電磁力を作用させながら溶鋼を凝固させる鋼の連続鋳造方法であって、前記浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込み、当該浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流に対して、前記鋳型の幅方向に均一な磁束密度分布を有する静磁場を前記鋳型の厚み方向に印加し、当該静磁場によって形成される前記吐出流と逆向きの対向流によって、前記吐出流中に含まれる前記不活性ガス気泡を浮上させ、前記交流磁場の電磁力によって形成される溶鋼の攪拌流によって、前記浮上する不活性ガス気泡を前記鋳型の中心方向に流動させることを特徴としている。

本発明によれば、鋳型内の溶鋼に対して、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流に含まれる不活性ガス気泡が浮上するように静磁場を印加し、かつ、浮上した不活性ガス気泡が鋳型の中心方向、すなわち鋳型の側面から溶鋼を引き離す方向に流動するように交流磁場を印加しているので、不活性ガス気泡が鋳型側面の凝固シェルに捕捉されるのを抑制することができる。また、吐出流中に含まれる介在物も浮上して鋳型の中心方向に流動するので、凝固シェルに捕捉されるのを抑制することができる。これによって、鋳造される鋳片の表層の品質を向上させることができる。また、上述のように静磁場を印加しているので、不活性ガス気泡や介在物が鋳型内に深く侵入せず、鋳片の内部の品質を向上させることができる。さらに、上述のように静磁場を印加しているので、従来のように浸漬ノズルからの吐出流自体が鋳型の側面に沿って上昇せず、攪拌流と干渉することもないため、メニスカス近傍の溶鋼の乱れを抑制することができ、鋳片の表面性状を改善することができる。したがって、本発明によれば、鋳片の表面性状を改善すると共に、鋳片の表層と内部の品質を向上させることができる。

前記のように吐出流中の不活性ガスや介在物を浮上させ、鋳型の中心方向に流動させるために、前記静磁場はその磁束密度が下記式（１）を満たすように印加され、かつ、前記交流磁場はその磁束密度が下記式（２）を満たすように印加される。
Ｂ_Ｂ ^２≧Ｃ_０Ｑ／Ａ・・・・（１）
Ｂ_Ｅ ^２≧Ｃ_１Ｂ_Ｂ ^２Ｑ／Ａ（但し、Ｂ_Ｂ＝０、かつ、Ｂ_Ｅ＝０を除く）・・・・・（２）
但し、Ｂ_Ｂ：静磁場の磁束密度（Ｔ）、Ｂ_Ｅ：交流磁場の磁束密度（Ｔ）、Ｑ：溶鋼の質量流量（ｋｇ／秒）、Ａ：浸漬ノズルに形成された溶鋼の吐出孔の断面積の総和（ｍ^２）、Ｃ_０：定数、Ｃ_１：定数

なお、定数Ｃ_０と定数Ｃ_１は、鋳造の対象となる鋼種及び鋳片の品質の閾値で決まる定数である。これらの定数Ｃ_０と定数Ｃ_１は、鋳造幅や鋳造速度の変化には依存しない定数であるから、代表的な鋳造条件において静磁場と交流磁場の各磁束密度を変更した試験を実施し、鋳片の許容品質の閾値によって定数を決定する。許容品質の閾値の決定方法としては、例えば一般に鋳幅が狭く、鋳造速度が速い条件が最も品質が悪くなる傾向があるので、この条件において静磁場と交流磁場を印加しない品質データ（例えば、鋳片サンプルの全幅、鋳造方向に１００ｍｍで、厚み方向に表面から５０ｍｍ深さあたりに含まれる不活性ガス気泡と介在物の個数）を基準値とする。そして、試験によって計測された不活性ガス気泡と介在物の個数が、例えばこの基準値の３割の個数となるように許容品質の閾値が決定される。不活性ガス気泡と介在物の個数の基準値は要求される鋳片の品質に応じて設定されるが、本発明者らの実験的知見から、基準値の３割以下であれば鋳片の品質に問題がないことが確認されている。なお、印加される交流磁場の周波数は適宜固定して使用する。これによって、定数Ｃ_０と定数Ｃ_１は、鋳造条件の変化に対して一義的に決定される。

前記式（１）は、静磁場によって発生する電磁力が溶鋼の吐出流の慣性力よりも大きくなるような静磁場の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２の最小値を示す条件式である。前記式（１）を満たすように静磁場を印加することによって、溶鋼の吐出流の逆向きの対向流の流速が吐出流の流速よりも十分大きくなり、溶鋼中の不活性ガス気泡や介在物を浮上させることができる。また、前記式（２）は、交流磁場によって発生する電磁力が静磁場によって発生する電磁力よりも大きくなるような交流磁場の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２の最小値を示す条件式である。前記式（２）を満たすように交流磁場を印加することによって、交流磁場によって形成される溶鋼の攪拌流の流速が、静磁場によって形成される対向流の流速よりも大きくなり、溶鋼中の不活性ガス気泡や介在物を鋳型の中心方向に流動させることができる。

本発明によれば、鋳片の表面性状を改善すると共に、鋳片の表層と内部の不活性ガス気泡や介在物の個数を減少させることができ、鋳片の品質を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造設備１の鋳型近傍の構成を示す平面図であり、図２は、連続鋳造設備１の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。

連続鋳造設備１は、図１に示すように例えば水平断面が長方形の鋳型２を有している。鋳型２内の溶鋼３のメニスカス４上には、図２に示すように、潤滑剤として例えば溶融酸化物を有するパウダー５が供給されている。鋳型２の内側面には、溶鋼３が冷却されて凝固した凝固シェル６が形成されている。

鋳型２内の上部には、図２に示すように浸漬ノズル７が設けられ、浸漬ノズル７はその下部が鋳型２内の溶鋼３に浸漬している。溶鋼３は、浸漬ノズル７の上部に設けられたダンディッシュ（図示せず）から浸漬ノズル７を介して鋳型２内に供給される。浸漬ノズル７の側面の下端近傍には、鋳型２内へ斜め下向きに溶鋼３を吐出する吐出孔８が２箇所形成されている。吐出孔８、８は、鋳型２の短辺２ａ側に形成されている。吐出孔８から吐出される吐出流９には、浸漬ノズル７内を洗浄するために吹き込まれる不活性ガスとしてのＡｒガス気泡１０や例えばアルミナやスラグ系の介在物１１が含まれている。

鋳型２の周囲には、図１及び図２に示すように、交流電流を通電できる電磁コイル２０が周回して埋設されている。電磁コイル２０は、その上端がほぼ溶鋼３のメニスカス４と同じ高さになるように設けられている。電磁コイル２０は、交流電流が通電されることによって、図３に示すように、例えば鋳型２内の溶鋼３に対して、交流磁場２１を鋳型２の高さ方向に印加することができる。この交流磁場２１によって、鋳型２の厚み方向（短辺２ａ方向）に誘導電流２２が発生する。そして、この誘導電流２２と交流磁場２１によって、溶鋼３に鋳型２の鋳型の中心方向、すなわち鋳型２の側面から溶鋼３を引き離す方向に向かう電磁力２３が作用し、メニスカス４近傍の溶鋼３を凸状に盛り上げメニスカス４形状を変化させる。そして、パウダー５を鋳型２と凝固シェル６の間に流入させ、後述する溶鋼３内の攪拌流２４によって溶鋼３内のＡｒガス気泡１０や介在物１１が除去される。一方、交流磁場２１から発生する電磁力２３によって、鋳型２内の溶鋼３には、電磁コイル２０の鉛直中心位置よりも上方では、鋳型２の側面に沿って下降する方向の溶鋼３の攪拌流２４が形成され、電磁コイル２０の鉛直中心位置よりも下方では、鋳型２の側面に沿って上昇する方向の攪拌流２５が形成される。

浸漬ノズル７の吐出孔８の下方には、図２に示すように、例えば電磁石などの電磁ブレーキ装置３０が設けられている。電磁ブレーキ装置３０は、鋳型２の長辺２ｂの外側に対向して設けられている。電磁ブレーキ装置３０は、図４に示すように、浸漬ノズル７から吐出した溶鋼３の吐出流９に対して、鋳型２の幅方向（長辺２ｂ方向）にほぼ一様な磁束密度分布を有する静磁場３１を鋳型２の厚み方向（短辺２ａ方向）に印加することができる。この静磁場３１と吐出孔８から吐出した溶鋼３の吐出流９によって、鋳型２の幅方向（長辺２ｂ方向）に誘導電流３２が発生する。そして、この誘導電流３２と静磁場３１によって、吐出流９の近傍に吐出流９と逆向きの対向流３３が形成される。対向流３３は、吐出流９の吐出角度とほぼ同じ角度で浸漬ノズル７に衝突した後、鋳型２の側面方向に拡散しながらメニスカス９まで上昇する。

以上の電磁ブレーキ装置３０によって発生する静磁場３１は、その磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が下記式（１）を満たすように印加される。また、電磁コイル２０によって発生する交流磁場２１は、その磁束密度Ｂ_Ｅ ^２が下記式（２）を満たすように印加される。
Ｂ_Ｂ ^２≧Ｃ_０Ｑ／Ａ・・・・（１）
Ｂ_Ｅ ^２≧Ｃ_１Ｂ_Ｂ ^２Ｑ／Ａ（但し、Ｂ_Ｂ＝０、かつ、Ｂ_Ｅ＝０を除く）・・・・・（２）
但し、Ｂ_Ｂ：静磁場３１の磁束密度（Ｔ）、Ｂ_Ｅ：交流磁場２１の磁束密度（Ｔ）、Ｑ：溶鋼３の質量流量（ｋｇ／秒）、Ａ：浸漬ノズル７の吐出孔８の断面積の総和（ｍ^２）、Ｃ_０：定数、Ｃ_１：定数

前記式（１）は、電磁ブレーキ装置３０の静磁場３１によって形成される対向流３３が浸漬ノズル７に衝突した後上昇するよう、対向流３３の流速が浸漬ノズル７からの吐出流９の流速よりも十分大きくするための静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２の最小値の条件式を示している。

具体的には、下記式（３）に示すように、電磁ブレーキ装置３０によって発生する電磁力（σｖＢ_Ｂ ^２）と、浸漬ノズル７からの吐出流９の慣性力（ρｖ^２）との比で表されるインタラクションパラメータＰが一定以上であればよい。ここで、浸漬ノズル７から吐出される溶鋼３の流速ｖは、下記式（４）に示すように、溶鋼３の質量流量Ｑを溶鋼３の密度ρ及び浸漬ノズル７の吐出孔８の断面積の総和Ａで除した値に比例する。そして、下記式（３）と下記式（４）を静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２について下記式（５）に示すように整理し、定数（Ｃ_３／σ）をＣ_０とすると、前記式（１）が導出される。
Ｐ＝（σｖＢ_Ｂ ^２）／（ρｖ^２）≧Ｃ_２・・・・（３）
ｖ∝Ｑ／（ρＡ）・・・・（４）
Ｂ_Ｂ ^２≧（Ｃ_３／σ）Ｑ／Ａ・・・・（５）
但し、σ：溶鋼３の電気伝導度（Ｓ／ｍ）ρ：溶鋼３の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｖ：溶鋼３の流速（ｍ／秒）、Ｃ_２：定数、Ｃ_３：定数

前記式（２）は、電磁ブレーキ装置３０の静磁場３１によって形成される対向流３３が鋳型２の中心方向に流動するように、電磁コイル２０の交流磁場２１によって形成される攪拌流２４、２５の流速が、対向流３３の流速よりも大きくするための交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２の最小値の条件式を示している。

具体的には、下記式（６）に示すように、攪拌流２４、２５の流速ｖ_ｍが対向流３３の流速ｖ_Ｏよりも大きければよい。ここで、攪拌流２４、２５の流速ｖ_ｍは、下記式（７）に示すように電磁コイル２０の電磁力（Ｂ_Ｅ ^２／２μ）の平方根に比例する。また、対向流３３の流速ｖ_Ｏは、下記式（８）に示すように電磁ブレーキ装置３０の電磁力（σｖＢ_Ｂ ^２）の平方根に比例する。これらの式（６）〜（８）を整理すると、下記式（９）に示すように電磁コイル２０の電磁力（Ｂ_Ｅ ^２／２μ）と電磁ブレーキ装置３０の電磁力（σｖＢ_Ｂ ^２）の関係式が導出される。そして、この式（９）を交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２について下記式（１０）に示すように整理し、定数（２μσＣ_３）をＣ_１とすると、前記式（２）が導出される。
ｖ_ｍ≧ｖ_Ｏ・・・・（６）
ｖ_ｍ∝√（Ｂ_Ｅ ^２／２μ）・・・・（７）
ｖ_Ｏ∝√（σｖＢ_Ｂ ^２）・・・・（８）
（Ｂ_Ｅ ^２／２μ）≧Ｃ_４（σｖＢ_Ｂ ^２）・・・・（９）
Ｂ_Ｅ ^２≧（２μσＣ_４）Ｂ_Ｂ ^２Ｑ／Ａ・・・・（１０）
但し、ｖ_ｍ：攪拌流２４、２５の流速（ｍ／秒）、ｖ_Ｏ：対向流３３の流速（ｍ／秒）、μ：溶鋼３の透磁率（Ｈ／ｍ）、Ｃ_４：定数

なお、前記式（１）の定数Ｃ_０と前記式（２）のＣ_１は、鋳造の対象となる溶鋼３の鋼種及び鋳片の品質の閾値で決まる定数であり、代表的な鋳造条件において静磁場と交流磁場の各磁束密度を変更した試験を実施して決定される。鋳片の品質の閾値は、鋳幅が狭く、鋳造速度が速い条件における１００ｍｍ単位鋳片長さあたりの鋳片に含まれるＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数を基準値として、試験結果がその基準値の３割の個数となるように決定される。そして、Ｃ_０と定数Ｃ_１は、定数鋳造条件の変化に対して一義的に決定される。

本実施の形態にかかる連続鋳造設備１は以上のように構成されており、次にこの連続鋳造設備１を用いた溶鋼３の連続鋳造方法について説明する。

先ず、浸漬ノズル７内にＡｒガスを吹き込みながら、浸漬ノズル７の吐出孔８から鋳型２内に溶鋼３を吐出する。溶鋼３は斜め下方に吐出され、吐出孔８から鋳型２の短辺２ａに向かって吐出流９が形成される。吐出流９にはＡｒガス気泡１０や介在物１１が含まれており、これらのＡｒガス気泡１０や介在物１１は、鋳型２内の溶鋼３中に浮遊する。

浸漬ノズル７から溶鋼３を吐出すると同時に、電磁ブレーキ装置３０を作動させ、静磁場３１がその磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が前記式（１）を満たすように印加される。この静磁場３１によって、吐出流９と逆向きの対向流３３が形成され、対向流３３が浸漬ノズル７に衝突して、メニスカス９へ上昇する。そして、溶鋼３中に浮遊しているＡｒガス気泡１０や介在物１１が、対向流３３に乗って浮上する。

上述の電磁ブレーキ装置３０の作動と同時に、電磁コイル２０に交流電流を通電し、交流磁場２１がその磁束密度Ｂ_Ｅ ^２が前記式（２）を満たすように印加される。この交流磁場２１によって、溶鋼３に鋳型２の側面に沿って下降する攪拌流２４と鋳型２の側面に沿って上昇する攪拌流２５が形成される。この攪拌流２４、２５の流速ｖ_ｍは対向流３３の流速ｖ_Ｏよりも大きいため、対向流３３が鋳型２の側面方向に拡散せずに、鋳型２の中心方向に押し込められる。そうすると、対向流３３に乗って浮上するＡｒガス気泡１０や介在物１１は、鋳型２の中心付近をメニスカス４まで浮上する。そして、Ａｒガス気泡１０や介在物１１は、鋳型２の側面の凝固シェル６に捕捉されることなく、メニスカス４上のパウダー５に取り込まれて除去される。

このようにＡｒガス気泡１０や介在物１１が除去された溶鋼３は凝固し、下方に連続的に引き抜かれて鋳片に鋳造される。

以上の実施の形態によれば、電磁ブレーキ装置３０によって発生する静磁場３１が、前記式（１）を満たすように印加されるので、浸漬ノズル７から吐出される吐出流９の逆向きの対向流３３の流速が十分大きくなり、溶鋼３中のＡｒガス気泡１０や介在物１１を浮上させることができる。したがって、Ａｒガス気泡１０や介在物１１を鋳型２内に深く侵入させず、鋳片の内部の品質を向上させることができる。

また、電磁コイル２０によって発生する交流磁場２１が、前記式（２）を満たすように印加されるので、交流磁場２１によって形成される溶鋼３の攪拌流２４、２５の流速が、静磁場３１によって形成される対向流３３の流速よりも大きくなり、溶鋼３中のＡｒガス気泡１０や介在物１１を鋳型２の中心方向に流動させることができる。これによって、Ａｒガス気泡１０や介在物１１が鋳型２の側面の凝固シェル６に捕捉されるのを抑制することができ、鋳造される鋳片の表層の品質を向上させることができる。

さらに、このように交流磁場２１を印加しているので、従来のように浸漬ノズル７からの吐出流９自体が鋳型２の側面に沿って上昇せず、攪拌流２４と干渉することもないため、メニスカス４近傍の溶鋼の乱れを抑制することができる。したがって、鋳片の表面性状を改善することができる。以上のように本実施の形態によれば、鋳片の表面性状を改善すると共に、鋳片の表層と内部の品質を向上させることができる。

なお、以上の実施の形態では、浸漬ノズル７から吐出される溶鋼３は、斜め下向きに鋳型２の短辺２ａに向かって吐出されていたが、浸漬ノズル７から下方に向かって吐出されてもよい。かかる場合でも、電磁ブレーキ装置３０の静磁場３１によって、下向きの吐出流９に対して上向きの対向流３３が形成され、Ａｒガス気泡１０や介在物１１を浮上させながら、電磁コイル２０の交流磁場２１によって、浮上するＡｒガス気泡１０や介在物１１を鋳型２の中心方向に流動させることができる。

以下、本発明の鋼の連続鋳造方法を用いた場合に、溶鋼に含まれるＡｒ気泡と介在物を除去する効果について説明する。本実施例を行うに際し、鋼の連続鋳造を行う設備として、先に図１及び図２に示した連続鋳造設備１を用いた。

連続鋳造装置１の鋳型２には、幅が１２００ｍｍ、高さが９００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍの鋳型を用いた。鋳型２の下方には、長さが２．５ｍの垂直部（図示せず）と曲げ半径が７．５ｍの曲げ部（図示せず）が上からこの順で設けられている。浸漬ノズル７には、外径が１５０ｍｍで、内径が９０ｍｍのノズルを用いた。浸漬ノズル７は、その吐出孔８の中心位置がメニスカス４から３００ｍｍ深さとなる位置に設けられている。浸漬ノズル７には円形の吐出孔８が鋳型２の短辺２ａ側に２箇所に形成され、吐出孔８の断面積の総和Ａは１００５３ｍｍ^２（直径８０ｍｍ）であり、吐出孔８の吐出角度は３０度である。電磁コイル２０としてのソレノイドコイルは、高さが１５０ｍｍで、使用周波数が６０Ｈｚであり、その上端がメニスカス９と同一の位置となる位置に設けられている。電磁コイル２０によって発生する交流磁場２１は、その磁束密度Ｂ_Ｅが０Ｔ、０．０３Ｔ、０．０５Ｔ、０．０７Ｔの４通りで印加された。電磁ブレーキ装置３０によって発生する静磁場３１は、その磁束密度Ｂ_Ｂが０Ｔ、０．１Ｔ、０．３Ｔ、０．４Ｔの５通りで印加された。溶鋼３には低炭アルミキルド鋼を用い、溶鋼３の鋳造速度としては０．０２５ｍ／秒と０．０３３ｍ／秒の２通りの条件で鋼の鋳造を行った。

以上の連続鋳造装置１を用いて溶鋼３を鋳造し、鋳片の表層と内部において、鋳片の全幅、鋳造方向の長さ１００ｍｍ、表面からの深さ１ｍｍの間隔で段削りをして、１００μｍ以上の径のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数を計測した。ここで、鋳片の表層は表面から２０ｍｍの深さまでと定義し、鋳片の内部は表面から２０ｍｍ〜５０ｍｍの深さと定義している。なお、本実施例において、前記式（１）における定数Ｃ_０は８×１０^−６とし、前記式（２）における定数Ｃ_１は４×１０^−６としている。

溶鋼４の鋳造速度が０．０２５ｍ／秒の場合のＡｒガス気泡１０と介在物１１の計測結果を表１に、鋳造速度が０．０３３ｍ／秒の場合のＡｒガス気泡１０と介在物１１の計測結果を表２に示す。Ａｒガス気泡１０と介在物１１の計測結果としては、電磁コイル２０による交流磁場２１及び電磁ブレーキ装置３０による静磁場３１が印加されずに鋳造された鋳片中のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数を基準値（１．０）として、この基準値に対するＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数の指数が示されている。また、表１及び表２中には、交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２と静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が、前記式（１）又は（２）を満たしているかどうかの評価についても示され、式（１）又は（２）を満たしていれば“○”が示され、式（１）又は（２）を満たしていなければ“−”が示されている。

表１及び表２を参照すると、溶鋼４に静磁場３１と交流磁場２１の両方が印加された場合、鋳片の表層のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数は０．８以下であり、鋳片の内部のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数は０．９以下であった。これらの計測結果は、静磁場３１と交流磁場２１の両方が印加されない場合の鋳片の表層の個数指数１．０と内部の個数指数１．０よりもそれぞれ小さい値であった。したがって、静磁場３１と交流磁場２１を両方印加することによって、鋳片の表層と内部の両方でＡｒガス気泡１０と介在物１１を減少させることができ、鋳片の表層と内部の品質が向上することが分かった。また、溶鋼４に印加された交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２と静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が、前記式（１）及び（２）の両方を満たしている場合、鋳片の表層のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数は０．３以下であり、鋳片の内部のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数は０．４以下であった。したがって、磁束密度Ｂ_Ｅ ^２とＢ_Ｂ ^２が前記式（１）及び（２）を満たすことによって、鋳片の表層と内部の両方でＡｒガス気泡１０と介在物１１をさらに減少させることができ、鋳片の表層と内部の品質がさらに向上することが分かった。

また、表１及び表２を参照すると、静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が前記式（１）を満たしている場合、鋳片内部のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数が０．２〜０．５であった。これによって、Ａｒガス気泡１０と介在物１１が鋳型２の内部に深く侵入せず、適切に浮上していることが分かった。また、交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２と静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が、前記式（１）及び（２）の両方を満たしている場合、鋳片表層のＡｒガス気泡１０と介在物１１の個数指数が０．２〜０．３であった。これによって、Ａｒガス気泡１０と介在物１１が凝固シェル６に捕捉されることなく、適切に除去されていることが分かった。したがって、交流磁場２１の磁束密度Ｂ_Ｅ ^２と静磁場３１の磁束密度Ｂ_Ｂ ^２が、前記式（１）及び（２）の両方を満たしている場合には、鋳片の表層と内部の両方でＡｒガス気泡１０と介在物１１を格段に減少させることができ、鋳片の品質を向上できることが分かった。

本発明は、溶鋼に交流磁場を印加して溶鋼を鋳造する鋼の連続鋳造方法に有用である。

本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造設備の鋳型近傍の構成を示す平面図である。 本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造設備の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。（ａ）は鋳型の幅方向（長辺方向）の縦断面図であり、（ｂ）は鋳型の厚み方向（短辺方向）の縦断面図である。 電磁コイルに交流を流した場合の交流磁場、誘導電流、攪拌流の流れを示した説明図である。 電磁ブレーキ装置を作動させた場合の静磁場、誘導電流、対向流の流れを示した説明図である。 従来の連続鋳造設備の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。（ａ）は鋳型の幅方向（長辺方向）の縦断面図であり、（ｂ）は鋳型の厚み方向（短辺方向）の縦断面図である。 従来の連続鋳造設備の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。（ａ）は鋳型の幅方向（長辺方向）の縦断面図であり、（ｂ）は鋳型の厚み方向（短辺方向）の縦断面図である。 従来の連続鋳造設備の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。 図７における溶鋼の対向流の流れを示した説明図である。

符号の説明

１ 連続鋳造設備
２ 鋳型
２ａ 鋳型の短辺
２ｂ 鋳型の長辺
３ 溶鋼
４ メニスカス
５ パウダー
６ 凝固シェル
７ 浸漬ノズル
８ 吐出孔
９ 吐出流
１０ Ａｒガス気泡
１１ 介在物
２０ 電磁コイル
２１ 交流磁場
２２ 誘導電流
２３ 電磁力
２４、２５ 攪拌流
３０ 電磁ブレーキ装置
３１ 静磁場
３２ 誘導電流
３３ 対向流

Claims (2)

1. 一対の長辺と一対の短辺からなる鋳型内に浸漬ノズルを介して溶鋼を供給し、前記鋳型の周囲に配置した電磁コイルによって溶鋼に交流磁場を印加して、当該交流磁場によって前記鋳型の中心方向に電磁力を作用させながら溶鋼を凝固させる鋼の連続鋳造方法であって、
   前記浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込み、
   当該浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流に対して、前記鋳型の幅方向に均一な磁束密度分布を有する静磁場を前記鋳型の厚み方向に印加し、
   当該静磁場によって形成される前記吐出流と逆向きの対向流によって、前記吐出流中に含まれる前記不活性ガス気泡を浮上させ、
   前記交流磁場の電磁力によって形成される溶鋼の攪拌流によって、前記浮上する不活性ガス気泡を前記鋳型の中心方向に流動させることを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
2. 前記静磁場の磁束密度は下記式（１）を満たし、かつ、前記交流磁場の磁束密度は下記式（２）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
   Ｂ_Ｂ ^２≧Ｃ_０Ｑ／Ａ・・・・（１）
   Ｂ_Ｅ ^２≧Ｃ_１Ｂ_Ｂ ^２Ｑ／Ａ（但し、Ｂ_Ｂ＝０、かつ、Ｂ_Ｅ＝０を除く）・・・・・（２）
   但し、Ｂ_Ｂ：静磁場の磁束密度（Ｔ）、Ｂ_Ｅ：交流磁場の磁束密度（Ｔ）、Ｑ：溶鋼の質量流量（ｋｇ／秒）、Ａ：浸漬ノズルに形成された溶鋼の吐出孔の断面積の総和（ｍ^２）、Ｃ_０：定数、Ｃ_１：定数

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