JP5079663B2 - 鋳型狭面の上昇流に対して静磁場を作用させるスラブの連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳型狭面の上昇流に対して静磁場を作用させるスラブの連続鋳造方法に関する。

例えば、特許文献１（特許第３４１７８７１号）や特許文献２（特許第３４１７８６１号）、特許文献３（特許第３３７２８６３号）、特許文献４（特許第２６１０７４１号）には、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が鋳型狭面に衝突して分岐し、下方へ向かう所謂下降流に対して静磁場を作用させ、もって、該下降流に対してブレーキ力を作用させる旨が記載されている。特に、特許文献１〜３には、「鋳型短面近傍部では、鋳型厚み方向に磁場を作用させても、鋳型幅方向には電流が誘起されにくいため、水平面内で磁場と電流が直交した場合に発生する鉛直上向きの電磁力が弱い」（特許文献１の００１２参照）として、溶鋼中に鋳型長辺方向の磁場を発生させることとしている（特許文献１の図５参照）。

また、特許文献５（特許第３０５６６５９号）には、鋳型内溶鋼金属を電磁力によりピンチしながら鋳造を行う場合は、鋳型コーナー部に電磁力が集中し、湯面の異常流動を招くので、この異常流動を抑えるべく、コーナー部に永久磁石を設置し、コーナー部のみに電磁ブレーキ効果を作用させる旨が記載されている（特許文献５の０００６、０００８、００１３、００１４等参照）。特許文献５の図４には、１孔式の浸漬ノズルが開示されている。

しかし、何れの文献にも、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が鋳型狭面に衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流に関しては、殆ど触れられていない。特に、特許文献５に開示の技術は１孔式の浸漬ノズルを採用しているので上記上昇流に関して触れることはできない。

一方、本願発明者らは、鋭意研究の末、操業上大きな問題となる鋳型直下型ブレークアウト・製品スリバー欠陥は、上記上昇流と密接に関連していることに着目した。本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、鋳型内の溶鋼の上昇流に起因する鋳型直下型ブレークアウト・製品スリバー欠陥を回避する技術を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本願発明の観点によれば、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００〜２１００とする鋳型を用い、一対の対向する溶鋼吐出孔が形成される２孔式であり、該溶鋼吐出孔からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定される浸漬ノズルを、前記浸漬ノズルの軸心を通り、且つ前記一対の対向する２つの溶鋼吐出孔が現れる垂直断面で特定される前記溶鋼吐出孔の下端線と、前記浸漬ノズルの軸心と、の仮想交点がメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように溶鋼内に浸漬し、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．８とする、スラブの連続鋳造は、以下のような方法で行われる。鋳型狭面上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定すると、前記鋳型狭面に対する垂直成分Ｂ［Ｔ］が０．０５以上となる磁場を、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を１００〜３００とする位置としての印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を３００〜５００とする位置としての印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］に至るまで、加えて、印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］までの距離ΔＭ３［ｍｍ］が１５０〜４００となるように、夫々形成する。

以上の方法によれば、前記磁場が前記鋳型狭面に対して垂直な成分を有するので、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が鋳型狭面に衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流に対してブレーキ力が効率よく作用する。また、このブレーキ力は上昇流の流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流を抑制する効果も奏する。更に、上記上昇流に対してブレーキ力が作用すると共に偏流が抑止されるので、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。従って、高い鋳造速度を実現でき、もって、高い生産性に寄与する。

話は遡るが、上記特許文献５は、浸漬ノズルから吐出される溶鋼吐出流が全く異なる点で本願発明とは前提条件が大きく相違し、更に、ピンチのための移動磁場に対して重畳的に静磁場を作用させるところに主眼を置いているので、本願発明者らとは視点が全く異なっている。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。図１は、連続鋳造機の概略図である。先ず、本図に基づいて、連続鋳造機１００の構成と作動を一例として簡単に説明する。

連続鋳造機１００は、注湯される溶鋼を冷却して所定形状のシェルを形成するための鋳型１と、図略のタンディッシュに保持される溶鋼を鋳型１へ所定流量で滑らかに注湯するための浸漬ノズル２と、鋳型１の直下から鋳造経路Ｑに沿って複数で並設されるロール対３と、を備える。浸漬ノズル２は、溶鋼を各鋳型狭面に向かって斜め下方に吐出する一般的な２孔式とされる。この浸漬ノズル２の構造は図２や図３に基づいて後で詳細に説明する。本実施形態において前記の鋳造経路Ｑは、略鉛直方向に延びる垂直経路部と、この垂直経路部に接続され、円弧状に延びる円弧経路部と、更にその下流側に設けられ、水平方向に延びる水平経路部と、前記の円弧経路部及び水平経路部とを滑らかに接続するための矯正経路部と、から成る。即ち、本実施形態に係る連続鋳造機１００は、垂直逐次曲げ型に構成される。なお、上記の垂直経路部が省略された湾曲型であってもよい。

前記のロール対３の夫々は、鋳造対象としての鋳片を、両広面でもって挟持する一対のロール３ａ・３ａから構成される。この一対のロール３ａ・３ａのロール面間の最短距離としてのロールギャップ［ｍｍ］は適宜の手段により調節可能に構成される。

また、前記の鋳造経路Ｑの上流には、鋳型１内で形成され、該鋳型１から引き抜かれるシェルに対して所定の流量で冷却水を噴霧する冷却スプレー４が適宜に設けられる。一般に、前記の鋳型１が１次冷却帯と称されるのに対して、この意味で、冷却スプレー４が配される経路部は２次冷却帯と称される。

鋳型１から引き抜かれ、鋳造経路Ｑに沿って搬送されるシェルは、自然放熱や、上記冷却スプレー４などにより更に冷却されて収縮する。従って、上記のロール対３のロールギャップ［ｍｍ］は、一般に、鋳造経路Ｑの下流側へ進むに連れて緩やかに狭くなるように設定される。

以上の構成で、スラブ鋳片の連続鋳造を開始するには、鋳型１へ溶鋼を注湯する前に予め図略のダミーバーを前記の鋳造経路Ｑ内に挿入しておき、浸漬ノズル２を介して鋳型１へ溶鋼を注湯し始めると共に上記ダミーバーを下流側へ引き抜く。この鋳型１への溶鋼の注湯量と、ダミーバーの引き抜き速度と、は、鋳造速度が所定の鋳造速度に至るまでの間、漸増させる。そして、このダミーバーは、所定のメニスカス距離に到達したときに、適宜の手段により回収する。これで、スラブ鋳片が連続的に鋳造されるようになる。

次に、上記の連続鋳造機１００の一般的な操業条件を簡単に紹介する。以下は、例示である。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、８００〜２１００とする。
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、２３０〜２８０とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は、８００〜９００とする。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．０〜３．０とする。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、０〜４０とする。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、１〜３とする。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、０〜１０００とする。
・溶鋼成分は、当事者間の協定に基づく。代表的な成分は、ＣやＳｉ、Ｍｎである。これに、ＣｒやＣｕなどが適宜に添加される。その他の不可避の不純物を含む。

ここで、各用語を簡単に説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］及び鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、鋳型１の上端で特定される（図３を併せて参照）。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、鋳片の引抜速度であって、前記複数のロール対３のうち最上流に配されるロール対３の周速度で特定される。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、鋳型１内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋼１ｋｇに対して用いられる冷却水の容積を意味する。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、鋳型１内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。

次に、本願発明が適用される連続鋳造の具体的な操業条件を説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、１２００〜２１００とする。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．４〜２．８とする。
・鋳造対象たる鋳片は、鋳片断面のアスペクト比が２以上の所謂スラブとする。
・浸漬ノズル２は、一対の対向する溶鋼吐出孔が形成される所謂２孔式とする。

次に、上記の浸漬ノズル２の構造を、図２を参照しつつ説明する。図２は、浸漬ノズルの斜視図である。図２（ａ）に示されるように、本実施形態において用いられる浸漬ノズル２は、有底円筒形状であって、一対の対向する溶鋼吐出孔５が内底６よりも若干上方に形成される２孔式とされる。図２（ｂ）に示されるように、この一対の溶鋼吐出孔５は、溶鋼吐出孔５からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定されるように、内周から外周へ向かって斜め下向きに形成される。この下向き角度θ［ｄｅｇ．］は、詳しくは、本実施形態において、浸漬ノズル２の垂直断面で特定される溶鋼吐出孔５の下端線５ａ（下端の輪郭）と水平との間の角度と一致する。そして、この下端線５ａと、浸漬ノズル２の軸心２ａと、の交点を仮想交点Ｐとして定義する。

上記の浸漬ノズル２は、図３に示されるように、一対の溶鋼吐出孔５が鋳型狭面１ａに対して夫々対向するように鋳型１内に垂直にセットされる。換言すれば、浸漬ノズル２は、一対の溶鋼吐出孔５から吐出された溶鋼の流れが鋳型狭面１ａに対して平面視で垂直に向かうように鋳型１内に垂直にセットされる。この状態で、浸漬ノズル２から鋳型１内へ溶鋼を注湯すると、浸漬ノズル２からの溶鋼流は先ず斜め下向きとなり、やがて鋳型狭面１ａに衝突すると、上下方向に分岐し、もって、溶鋼の上昇流Ｑと下降流Ｒが形成される。このうち上昇流Ｑは、メニスカス近傍の溶鋼に対して熱を供給し、表面が凝固してしまう所謂皮張りを防ぐ役割を担っている。本実施形態では、鋳型１内に溶鋼が注湯され、所定の湯面レベルが得られた状態で、上記の仮想交点Ｐがメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように、鋳型１に対する浸漬ノズル２の相対的な垂直設置位置が調整される。

次に、図３を参照しつつ、鋳型１の構造を更に詳細に説明する。図３（ａ）に示されるように、本実施形態に係る鋳型１は、鋳造される鋳片が断面矩形であってアスペクト比が２以上となる所謂スラブ向けに構成される。この鋳型１は、一対の対向する広面側鋳型銅板７と、この広面側鋳型銅板７の間に配され、一対の対向する狭面側鋳型銅板８と、広面側鋳型銅板７を背面から支持する広面側鋳型バックフレーム９と、狭面側鋳型銅板８を側方から支持する狭面側鋳型バックフレーム１０と、狭面側鋳型銅板８及び狭面側鋳型バックフレーム１０を鋳型幅方向に進退させるための狭面鋳型駆動装置１１と、を主たる構成とする。本実施形態では、更に、狭面側鋳型銅板８と狭面側鋳型バックフレーム１０を挟んで反対側であって、狭面鋳型駆動装置１１と狭面側鋳型バックフレーム１０との間の極限られたスペースに永久磁石１２が設置される。この永久磁石１２は、永久磁石１２によって形成される磁場の主たる向きが鋳型幅方向に対して平行となるように設けられる。本実施形態では、一例として、各永久磁石１２のＮ極が互いに向かい合うように配される。これは、一方の狭面における磁場が他方の狭面における磁場に影響するほどのことがないためであるが、勿論、Ｎ極とＳ極が向かい合うように配してもよい。本図において白抜き矢印は、上記の永久磁石１２によって溶鋼内に形成される主たる磁場をイメージしたものである。

次に、上記の磁場について更に詳しく説明する。本実施形態において上記磁場は、下記の磁場印加領域において、鋳型狭面１ａ上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定すると、鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂ［Ｔ］が０．０５以上となるように設定される。上記磁場印加領域とは、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を１００〜３００とする位置としての印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を３００〜５００とする位置としての印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］に至るまで、加えて、印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］までの距離ΔＭ３［ｍｍ］が１５０〜４００となる、領域である。なお、図３には、符号ΔＭ３で示される垂直の領域が、永久磁石１２とちょうど重複した関係となっているが、ΔＭ３で示される垂直の領域は、永久磁石１２の鉛直長さを意味するのではなく、所定の磁束密度以上となる磁場を形成すべき領域を意味している点に留意されたい。

次に、上記の磁場が形成されることによる作用を図４に基づいて説明する。図４は、上昇流に対する磁場の作用を説明するための図である。本図において、符号Ｂは、上記の磁場の鋳型狭面１ａに対する垂直成分を示す。本図に示されるように、上記磁場の鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂ［Ｔ］によって、上昇流Ｑを形成する溶鋼には鋳型厚み方向の誘導電流Ｉが生じ、更に、この誘導電流Ｉと上記の垂直成分Ｂ［Ｔ］によって、上昇流Ｑと反対の方向を向くブレーキ力Ｆが溶鋼に対して作用し、もって、上昇流Ｑが制動される。このブレーキ力は、上昇流Ｑの流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流も抑止される。これにより、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。

以下、本実施形態に係るスラブの連続鋳造方法の技術的効果を確認するための試験に関して説明する。上述した各数値範囲などは、下記の確認試験により合理的に裏付けられている。

≪試験１．１：指標≫
先ず、各確認試験の評価に供される指標に関して説明する。
＜パウダー欠陥＞
図５には、パウダー巻き込み欠陥と、スリバー疵と、の相関関係を示す実績グラフである。即ち、横軸は、重量約３０ｔｏｎ分のスラブの表裏面（基準面及び反基準面）を約１．５ｍｍホットスカーフして得られる溶削面を目視検査して検出されるパウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅（太さ）の最大値である。縦軸は、上記スラブの鋳造条件と同一の鋳造条件で鋳造したスラブを熱間圧延し酸洗コイル製品としたときに現出するパウダー巻き込み欠陥起因のスリバーの発生頻度である。即ち、検査対象としての製品コイル（コイル長＝１０００ｍ〜３０００ｍ、このコイル長は概ね１１〜１２ｍ程度のスラブをどの程度圧延するか即ち製品コイルの厚みをどの程度とするかによって決まってくる。）総数に対する、パウダー巻き込み欠陥起因のスリバーが検出された製品コイル数の割合である。図５によれば、上記のホットスカーフを実施した段階で、スラブの表裏面に検出されるパウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅の最大値が３ｍｍ以上となると、縦軸である酸洗製品スリバー指数が急上昇することが判る。従って、パウダー巻き込みについては、上記ホットスカーフ時の目視検査で幅３ｍｍ以上の酸化物含有欠陥を検出した場合を「×（不良）」、そうでない場合を「○（良好）」として、スラブの表面品質を評価した。なお、上記のパウダー巻き込みは、主として、低炭素鋼を高い鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］で連続鋳造する際に問題となり易いとされる。
＜凝固遅れ度Ｃｇ［％］＞
次に、図６を参照されたい。図６は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図である。この凝固遅れ度Ｃｇ［％］は鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断して得られる切断面に視認し得る負偏析線に基づき鋳片のコーナー部夫々において特定でき、その何れの凝固遅れ度Ｃｇ［％］は下記式（１）に基づいて求められる。ただし、下記式（１）中、Ａ［ｍｍ］は鋳型狭面から５［ｃｍ］離れた地点における負偏析線と鋳型広面との間の距離であり、Ｂ［ｍｍ］は負偏析線が鋳型広面に最も接近する地点における負偏析線と鋳型広面との間の距離である。

次に、図７を参照されたい。図７は、凝固遅れ度Ｃｇと鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度との関係についての実績に基づくグラフである。即ち、溶鋼の炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０８〜０．２０とし、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１８００以下とする鋳型を用い、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．５以上として連続鋳造した際に、各チャージごとに、計３回、鋳片のコーナー部すべての凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定し、得られた１２（＝３×４）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］のうち最も高い凝固遅れ度Ｃｇ［％］を横軸上で５［％］ごとに度数分けした。ここで、横軸上で「４０」とあるのは、「４０〜４５」を意味するものとする。そして、各度数ごとに、サンプル数（データ数、度数分けされたチャージ数）が少なくとも１０以上となるように上記の連続鋳造を繰り返した。すべての度数について上記サンプル数が満たされたら、各度数ごとに、（当該度数に分類されたチャージ数）を分母とし（当該度数に分類されたチャージ数のうち、鋳型直下Ｂ．Ｏ．が発生したチャージ数）を分子とする比率を「鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度［％］」として縦軸に示す。本図によれば、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満となるように操業すれば、鋳型直下Ｂ．Ｏ．の発生を防止できることが判る。この意味で、以下、本明細書中において「著しい凝固遅れ」とは、「“凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０以上である”凝固遅れ」を意味するものとする。

≪試験１．２：共通試験方法≫
次に、各確認試験に共通する試験方法について説明する。
・鋳造した鋳片を鋳造方向に対して垂直に概ね１２．５ｍ程度ごとに切断し、この切断面において上記の凝固遅れ度Ｃｇ［％］を４つのコーナー部で測定する。そして、４つの切断面を測定対象とすることにより、各試験において、合計１６個の凝固遅れ度Ｃｇ［％］を得る。
・上記の切断して得られる鋼片から一つ、無作為に選出し、約１．５ｍｍホットスカーフして表裏面を目視観察し、パウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅（太さ）を記録する。

≪試験１．３：共通試験条件≫
次に、各確認試験に共通する試験条件について説明する。
・浸漬ノズル２は、何れの試験においても２孔式とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は９００とする。

≪試験１．４：個別試験条件及びその試験結果≫
次に、各確認試験の個別の試験条件とその試験結果を下記表１に示す。下記表１において、列タイトル「Ｄ」は鋳型厚みＤ［ｍｍ］を意味する。列タイトル「Ｗ」は鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を意味する。列タイトル「Ｖｃ」は鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を意味する。列タイトル「Ｃ」は炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を意味する。列タイトル「θ」は溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］の設定値を意味する。列タイトル「設置位置」は、磁場発生装置の設置位置を意味し、「短辺中心」とは図３（ａ）に示されるように磁場発生装置が鋳型厚み方向の中央に設けられていることを示し、一方、「コーナー部」は図８に示されるように磁場発生装置が鋳型厚み方向に二つに分散して配設されていることを示す。列タイトル「Ｂ」は上記磁場発生装置によって形成される磁場の、鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂ［Ｔ］である。列タイトル「Ｃｇ」には、各試験で得られる１６個の凝固遅れ度Ｃｇ［％］のデータのうち最も大きなデータを記入した。最後に、総合判定として、パウダー欠陥に関する評価も、凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価も、何れも良好であった場合、その試験を「○（良好）」と評価し、一方、少なくとも何れか一方の評価が良好でなかった場合、その試験を「×（不良）」と評価した。

≪試験１．５：考察≫

上記表１によれば、本実施形態に係るスラブの連続鋳造方法によれば、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できることが判る。

以下、上記表１を更に一歩進んで考察する。

上記の鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００以上としたのは生産性の観点からであり、２１００以下としたのは需要が少ないにも拘わらず設備コストが上昇するからである。

上記の鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が１．４以上である連続鋳造のみを対象としたのは、１．４未満では、そもそもパウダー巻き込みや著しい凝固遅れが問題になることが少ないからである。また、試験Ｎｏ．３３によれば、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を２．８を超えるものとすると、もはや、本実施形態に係るスラブの連続鋳造方法を適用しても、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できないので、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］の上限を２．８と定めた。

上記の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が１５以上である連続鋳造のみを対象としたのは、１５未満だと浸漬ノズル２のメニスカス近傍の溶鋼流速が大きく、パウダー巻き込みが飛躍的に生じ易くなるからである。一方、下向き角度θ［ｄｅｇ．］が４５以下である連続鋳造のみを対象としたのは、４５を超えると、メニスカスへの熱の供給が足りず、メニスカス近傍の溶鋼が凝固してしまう所謂皮張りが発生し、連続鋳造に大きな悪影響を及ぼすからである。

メニスカスと仮想交点Ｐとの間の距離Ｍ４［ｍｍ］が１５０以上である連続鋳造のみを対象としたのは、１５０未満とすると、浸漬ノズル２の溶鋼吐出孔５の上端近傍の負圧により浸漬ノズル２の周囲のパウダーが溶鋼吐出流に巻き込まれ、著しいパウダー巻き込みを招くからである。一方、上記の距離Ｍ４［ｍｍ］が３５０以下である連続鋳造のみを対象としたのは、３５０を超えると、メニスカスへの熱の供給が足りなくなって上記と同様の皮張り問題が発生するし、浸漬ノズル２を長くしなければならないので、その分、耐火物コストが嵩むからである。

さて、前述した磁場の磁束密度の垂直成分Ｂ［Ｔ］の測定位置として、鋳型狭面１ａの鋳型厚み方向の中央としたのは、上記の上昇流Ｑの流速は、鋳型厚み方向の中央において最大となるからである。なお、磁場発生装置をどこに設置するかは任意であり、試験Ｎｏ．１〜３９のように短辺中心としてもよいし、試験Ｎｏ．４０のようにコーナー部としてもよい。ただし、試験Ｎｏ．４０のように磁場発生装置を鋳型厚み方向に二つに分散させるよりかは、試験Ｎｏ．１〜３９のように鋳型厚み方向中央に集中して設置した方が、大きな垂直成分Ｂ［Ｔ］を確保し易いという点で好ましい。

上記磁場の磁束密度のうち鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂ［Ｔ］のみに着目したのは、鋳型狭面１ａに対する水平成分は、上昇流Ｑに対するブレーキ力としては殆ど機能しないからである。というのは、鋳型狭面１ａに対する水平成分によれば上昇流Ｑを形成する溶鋼には、鋳型狭面１ａに対して垂直な方向の誘導電流が発生しようとする。しかし、鋳型狭面１ａとシェルとの間には絶縁作用のあるモールドパウダーやエアーギャップがあり、これらは鋳型狭面１ａに対して垂直な方向に電流が流れようとするのを阻止する作用があり、従って、鋳型狭面１ａに対して垂直な方向の誘導電流は生じ難いからである。

試験Ｎｏ．２５〜２７によれば、上昇流Ｑの流速抑制に必要な垂直成分Ｂ［Ｔ］の下限値は、概ね０．０５と判断できる。このように小さな値である垂直成分Ｂ［Ｔ］でも、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる、という点で、本実施形態に係るスラブの連続鋳造方法は、磁場形成に必要となる磁場発生装置（永久磁石や電磁石）のサイズを極めてコンパクトとすることができるので、磁場発生装置の設置スペースが極めて限られている場合でも、本実施形態に係るスラブの連続鋳造方法は容易に導入することができる。

試験Ｎｏ．５，１０から明らかなように、磁場引加領域の印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］を３００より深くした場合には、十分な制動効果が得られない。この理由は、鋳型狭面１ａ近傍で上昇流Ｑの流速が最も早くなる位置がメニスカスから約４００ｍｍまでの比較的浅い領域であるため、この位置で磁場を作用させないと、上昇流Ｑを有効に制動できないためと考えられる。従って、磁場引加領域の印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］はメニスカスから３００ｍｍ以内の位置に設定する必要がある。しかしながら、試験Ｎｏ．１，６から明らかなように、メニスカス直下に磁場を作用させた場合においても、十分な効果は得られない。この理由は、メニスカスから１００ｍｍまでのメニスカス直下は、磁場を引加しない状態でも、そもそも上昇流Ｑの流速が小さいため、磁場引加による制動効果が弱いためと考えられる。従って、磁場引加領域の印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］は、１００以上とする必要がある。

試験Ｎｏ．１１，１２のように磁場印加領域の印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］が３００未満の場合は流動抑制効果が十分でなく、試験Ｎｏ．１３のように磁場印加領域の印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］が３００の場合は十分な流動抑制効果が得られており、上昇流Ｑを効果的に抑制するためには、磁場印加領域の印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］を３００以上とする必要があることが判る。また、試験Ｎｏ．５，９，１０，１６のように磁場引加領域の印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］が５００を超えると、パウダー欠陥が発生しており上昇流Ｑを抑制するためには印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］を５００以下にする必要があることが判る。溶鋼吐出流が鋳型狭面１ａに衝突する位置はメニスカス下６００ｍｍ付近となることが多いので、衝突位置が磁場引加領域の下端に近いときに流動が不安定になっている可能性が考えらる。

磁場引加領域の印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］と印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］が共に適正範囲にある試験Ｎｏ．１７，１８を比較すると、磁場引加領域の垂直方向の距離ΔＭ３［ｍｍ］が１００しかない試験Ｎｏ．１８ではパウダー欠陥が発生しているのに対し、磁場引加領域の距離ΔＭ３［ｍｍ］を１５０、確保した試験Ｎｏ．１７ではパウダー欠陥の発生を抑制できており、従って、磁場引加領域の距離ΔＭ３［ｍｍ］は１５０以上確保する必要があることが判る。磁場引加領域の距離ΔＭ３［ｍｍ］の上限値については、磁場引加領域の印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］と印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］を共に適正範囲内に設定したときに取り得る最大値とした。

以上説明したように上記実施形態において、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００〜２１００とする鋳型１を用い、一対の対向する溶鋼吐出孔５が形成される２孔式であり、該溶鋼吐出孔５からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定される浸漬ノズル２を、前記浸漬ノズル２の軸心２ａを通り、且つ一対の対向する２つの溶鋼吐出孔５が現れる垂直断面で特定される前記溶鋼吐出孔５の下端線５ａと、前記浸漬ノズル２の軸心２ａと、の仮想交点Ｐがメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように溶鋼内に浸漬し、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．８とする、スラブの連続鋳造は、以下のような方法で行われる。鋳型狭面１ａ上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定すると、前記鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂ［Ｔ］が０．０５以上となる磁場を、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を１００〜３００とする位置としての印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から、メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を３００〜５００とする位置としての印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］に至るまで、加えて、印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］までの距離ΔＭ３［ｍｍ］が１５０〜４００となるように、夫々形成する。以上の方法によれば、前記磁場が前記鋳型狭面１ａに対して垂直な成分を有するので、浸漬ノズル２から吐出された溶鋼流が鋳型狭面１ａに衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流Ｑに対してブレーキ力が効率よく作用する。また、このブレーキ力は上昇流Ｑの流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流を抑制する効果も奏する。更に、上記上昇流Ｑに対してブレーキ力が作用すると共に偏流が抑止されるので、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。従って、高い鋳造速度を実現でき、もって、高い生産性に寄与する。

付言するならば、上記鋳造条件範囲内で、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］が小さいときは磁場印加領域がよりメニスカスに近づくように、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］が大きいときは磁場印加領域がよりメニスカスから遠ざかるように、といったように鋳型幅Ｗ［ｍｍ］の大小に応じて磁場印加領域を上下させるとよい。

連続鋳造機の概略図 浸漬ノズルの斜視図 鋳型の断面図 上昇流に対する磁場の作用を説明するための図 パウダー巻き込み欠陥と、スリバー疵と、の相関関係を示す実績グラフ 凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図 凝固遅れ度Ｃｇと鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度との関係についての実績に基づくグラフ 図３に類似する図であって、磁場発生装置の他の設置態様を示す図

符号の説明

１ 鋳型
２ 浸漬ノズル
５ 溶鋼吐出孔
１００ 連続鋳造機

Claims (1)

1. 鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００〜２１００とする鋳型を用い、
   一対の対向する溶鋼吐出孔が形成される２孔式であり、該溶鋼吐出孔からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定される浸漬ノズルを、前記浸漬ノズルの軸心を通り、且つ前記一対の対向する２つの溶鋼吐出孔が現れる垂直断面で特定される前記溶鋼吐出孔の下端線と、前記浸漬ノズルの軸心と、の仮想交点がメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように溶鋼内に浸漬し、
   鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．８とする、
   スラブの連続鋳造方法において、
   鋳型狭面上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定すると、前記鋳型狭面に対する垂直成分Ｂ［Ｔ］が０．０５以上となる磁場を、
   メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を１００〜３００とする位置としての印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から、
   メニスカス距離Ｍ［ｍｍ］を３００〜５００とする位置としての印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］に至るまで、
   加えて、印加開始位置Ｍ１［ｍｍ］から印加終了位置Ｍ２［ｍｍ］までの距離ΔＭ３［ｍｍ］が１５０〜４００となるように、
   夫々形成する、
   ことを特徴とする、鋳型狭面の上昇流に対して静磁場を作用させるスラブの連続鋳造方法。

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