JP5217785B2

JP5217785B2 - 鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP5217785B2
Application number: JP2008217434A
Authority: JP
Inventors: 祐司三木; 康夫岸本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP2010051985A

Description

本発明は、電磁力によって鋳型内の溶鋼流動を制御しながら溶鋼を鋳造して鋳片を製造する連続鋳造方法に関する。

鋼の連続鋳造では、タンディッシュ内に入れられた溶鋼が、タンディッシュ底部に接続された浸漬ノズルを通じて連続鋳造用鋳型内に注入される。この場合、浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内に吐出される溶鋼流に、非金属介在物（主にアルミナなどの脱酸生成物）や、浸漬ノズルの内壁面から吹き込まれた不活性ガス（アルミナなどの付着・堆積によるノズル閉塞を防止するために吹き込まれる不活性ガス）の気泡が随伴するが、これが凝固シェルに捕捉されると、製品欠陥（介在物性欠陥、気泡性欠陥）となる。また、メニスカスに達した溶鋼上昇流にモールドフラックス（モールドパウダー）が巻き込まれ、これも凝固シェルに捕捉されることにより製品欠陥となる。

従来、溶鋼中の非金属介在物、モールドフラックス、気泡が凝固シェルに捕捉され、製品欠陥となることを防止するために、鋳型内で溶鋼流に磁界を印加し、磁界による電磁気力を利用して溶鋼の流動を制御することが行われており、この技術に関して数多くの提案がなされている。
例えば、特許文献１には、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動する方法が開示されている。この方法は、浸漬ノズルの吐出口から吐出された後、上昇流と下降流に分かれる溶鋼流のうち、下降流を下部の直流磁界で制動し、上昇流を上部の直流磁界で制動することで、溶鋼流に随伴する非金属介在物やモールドフラックスが凝固シェルに捕捉されないようするものである。

また、特許文献２には、特許文献１と同じく鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動するとともに、上部磁極または下部磁極に交流磁界を重畳して印加する方法が開示されている。この方法は、特許文献１と同様の直流磁界による溶鋼流の制動を行うとともに、交流磁界による溶鋼の撹拌により、凝固シェル界面での非金属介在物などの洗浄効果を得ようとするものである。
特開平３−１４２０４９号公報特開平１０−３０５３５３号公報

最近、自動車外板用鋼板の品質厳格化に伴い、これまで問題にならなかった微小な気泡やモールドフラックスの巻き込みに起因する欠陥が問題視されるようになりつつあり、上記従来技術のような連続鋳造方法では、そのような厳しい品質要求に十分に対応できない。特に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融めっき後、加熱して母材鋼板の鉄成分を亜鉛めっき層に拡散させるものであり、母材鋼板の表層性状が合金化溶融亜鉛めっき層の品質に大きく影響する。すなわち、母材鋼板の表層に気泡性やフラックス性の欠陥があると、小さな欠陥であってもめっき層の厚みにむらが生じ、それが表面に筋状の欠陥としてが現れ、自動車外板などのような品質要求の厳しい用途には使用できなくなる。

したがって本発明の目的は、上記のような従来技術の課題を解決し、電磁力を利用して鋳型内の溶鋼流動を制御することにより、従来問題とされてきたような非金属介在物やモールドフラックスによる欠陥だけでなく、微小な気泡やモールドフラックスの巻き込みによる欠陥が少ない高品質の鋳片を得ることができる連続鋳造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、電磁力を利用して鋳型内の溶鋼流動を制御する際の諸々の鋳造条件を検討した結果、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う方法において、鋳造するスラブ幅と鋳造速度に応じて、上部磁極と下部磁極に各々印加する直流磁界の強度および両直流磁界の強度比を最適化することにより、従来問題とされてきたような非金属介在物やモールドフラックスによる欠陥だけでなく、微小な気泡やモールドフラックスによる欠陥が少ない高品質の鋳片が得られることを見出した。また、そのような連続鋳造においてより高品質な鋳片を得るために、浸漬ノズルのノズル浸漬深さやノズル内径、スラブ厚さなどに最適範囲があり、その範囲において発明の効果が最も発現しやすいことが判った。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］鋳型外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備えるとともに、溶鋼吐出孔の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを備え、前記上部磁極の磁場のピーク位置と前記下部磁極の磁場のピーク位置の間に前記溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、前記１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
浸漬ノズルのノズル浸漬深さを２３０〜２９０ｍｍとするとともに、鋳造速度を１．０ｍ／分以上とし、且つ下記条件（イ）および（ロ）に従って、スラブ幅が１０００〜１８００ｍｍのスラブの連続鋳造を行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
・条件（イ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（a）、（b）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを１．５〜２．５、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．３０Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．０５〜０．１８Ｔとする。
（a）スラブ幅１１５０ｍｍ未満
（b）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分以上
・条件（ロ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（c）、（d）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを０．３〜０．６、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．２５Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．２５〜０．４５Ｔとする。
（c）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分未満
（d）スラブ幅１２５０ｍｍ以上

［2］上記［1］の連続鋳造方法において、浸漬ノズルのノズル内径（但し、溶鋼吐出孔の位置でのノズル内径）を７０〜９０ｍｍとすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
［3］上記［1］または［2］の連続鋳造方法において、浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積を３６００〜８１００ｍｍ^２とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

本発明によれば、電磁力を利用して鋳型内の溶鋼流動を制御するに当たり、鋳造するスラブ幅と鋳造速度に応じて、上部磁極と下部磁極に各々印加する直流磁界の強度および両直流磁界の強度比を最適化することにより、従来問題とされなかったような微小な気泡性欠陥やフラックス性欠陥が非常に少ない高品質の鋳片を得ることができる。このため、従来にない高品質のめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能となる。
また、特に、浸漬ノズルのノズル浸漬深さ、ノズル内径、溶鋼吐出孔の開口面積を最適化することにより、より高品質な鋳片を得ることができる。

本発明の連続鋳造方法は、鋳型外側（鋳型側壁の背面）に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備えるとともに、溶鋼吐出孔の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度αが３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを備え、前記上部磁極の磁場のピーク位置と前記下部磁極の磁場のピーク位置の間に前記溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、前記１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う。
図１および図２は、本発明の実施に供される連続鋳造機の鋳型および浸漬ノズルの一実施形態を示すもので、図１は鋳型および浸漬ノズルの縦断面図、図２は同じく水平断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図）である。

図において、１は鋳型であり、この鋳型１は鋳型長辺部１０（鋳型側壁）と鋳型短辺部１１（鋳型側壁）とにより水平断面矩形状に構成されている。
２は浸漬ノズルであり、この浸漬ノズル２を通じて鋳型１の上方に設置されたタンディッシュ（図示せず）内の溶鋼を鋳型１内に注入する。この浸漬ノズル２は、筒状のノズル本体の下端に底部２１を有するとともに、この底部２１の直上の側壁部に、両鋳型短辺部１１と対向するように１対の溶鋼吐出孔２０が貫設されている。
溶鋼中のアルミナなどの非金属介在物が浸漬ノズル２の内壁面に付着・堆積してノズル閉塞を生じることを防止するため、浸漬ノズル２のノズル本体内部に設けられたガス流路にＡｒガスなどの不活性ガスが導入され、この不活性ガスがノズル内壁面からノズル内に吹き込まれる。

タンディッシュから浸漬ノズル２に流入した溶鋼は、浸漬ノズル２の１対の溶鋼吐出孔２０から鋳型１内に吐出される。吐出された溶鋼は、鋳型１内で冷却されて凝固シェル５を形成し、鋳型１の下方に連続的に引き抜かれ鋳片となる。鋳型１内のメニスカス６には、溶鋼の保温剤および凝固シェル５と鋳型１との潤滑剤として、モールドフラックスが添加される。
また、浸漬ノズル２の内壁面から吹き込まれた不活性ガスの気泡は、溶鋼吐出孔２０から溶鋼とともに鋳型１内に吐出される。

鋳型１の外側（鋳型側壁の背面）には、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極３a，３bと１対の下部磁極４a，４bが設けられ、これら上部磁極３a，３bと下部磁極４a，４bは、それぞれ鋳型長辺部１０の幅方向において、その全幅に沿うように配置されている。
上部磁極３a，３bと下部磁極４a，４bは、鋳型１の上下方向において、上部磁極３a，３bの磁場のピーク位置（上下方向でのピーク位置：通常は上部磁極３a，３bの上下方向中心位置）と下部磁極４a，４bの磁場のピーク位置（上下方向でのピーク位置：通常は下部磁極４a，４bの上下方向中心位置）の間に溶鋼吐出孔２０が位置するように、配置される。また、１対の上部磁極３a，３bは、通常、メニスカス６をカバーする位置に配置される。

浸漬ノズル２の溶鋼吐出孔２０から鋳型短辺部方向に吐出された溶鋼は、鋳型短辺部１１の前面に生成した凝固シェル５に衝突して下降流と上昇流に分かれる。前記１対の上部磁極３a，３bと１対の下部磁極４a，４bには、各々直流磁界が印加されるが、これら磁極による基本的な作用は、直流磁界中を移動する溶鋼に作用する電磁気力を利用して、上部磁極３a，３bに印加される直流磁界で溶鋼上昇流を制動（減速させる）し、下部磁極４a，４bに印加される直流磁界で溶鋼下降流を制動（減速させる）するものである。

本発明法では、溶鋼吐出孔２０からの溶鋼吐出角度α、すなわち水平方向から下向きの溶鋼吐出角度αが３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを用いる。溶鋼吐出角度αが５０°以上では、下部磁極４a，４bの直流磁界で溶鋼下降流を制動しても、非金属介在物や気泡が溶鋼下降流によって鋳型下方に運ばれて凝固シェルに捕捉されやすくなる。これに対し、溶鋼吐出角度αが小さくなると、直流磁界で溶鋼上昇流を制動しても、溶鋼表面の乱れを適切に制御できず、モールドフラックスの巻き込みが生じ易くなり、一方において、溶鋼吐出角度αが３０°以上では、本発明法による直流磁場制御で溶鋼流を最適化できることが判ったので、本発明では溶鋼吐出角度αが３０°以上の浸漬ノズル２を用いる。

本発明法では、生産性の観点から鋳造速度を１．０ｍ／分以上とするが、さらに、鋳造するスラブ幅と鋳造速度に応じて、上部磁極３a，３bと下部磁極４a，４bに各々印加する直流磁界の強度および両直流磁界の強度比を、下記条件（イ）および（ロ）のように最適化することにより、フラックス性欠陥および気泡性欠陥の原因となる、凝固シェル５へのモールドフラックスの巻き込み捕捉と、同じく微小気泡（主に浸漬ノズル内壁面から吹き込まれた不活性ガスの気泡）の捕捉を抑制するものである。

条件（イ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（a）、（b）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを１．５〜２．５、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．３０Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．０５〜０．１８Ｔとする。
（a）スラブ幅１１５０ｍｍ未満
（b）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分以上

上記（a）のようにスラブ幅が小さい場合や、（b）のようにスラブ幅がやや大きくても相対的に鋳造速度が大きい場合には、浸漬ノズル２から吐出した溶鋼流が鋳型短辺部側の凝固シェルに衝突し、上方側に反転することにより生じる溶鋼上昇流（反転流）が強くなるので、上部磁極３ａ，３ｂの直流磁界の強度が下部磁極４ａ，４ｂの直流磁界の強度よりも小さいと、溶鋼表面でモールドフラックスの巻き込みが生じやすくなる。このため上記（a）、（b）の場合には、溶鋼上昇流の制動を主眼とした直流磁界の制御を行うことが必要である。
上記（a），（b）の場合に、上部磁極３a，３bの直流磁界と下部磁極４a，４bの直流磁界の強度比Ａ／Ｂが１．５未満では、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度が相対的に弱くなりすぎるため、溶鋼上昇流（反転流）によるモールドフラックスの巻き込みが生じやすくなる。一方、強度比Ａ／Ｂが２．５を超えると、溶鋼上昇流（反転流）の制動効果はあるものの、浸漬ノズル２から吐出した溶鋼流が下方向への大きな流れになりやすく、この溶鋼流に随伴する非金属介在物や気泡が下方向に潜り込み、凝固シェルに捕捉されやすくなる。

また、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａが０．１０Ｔ未満では、その直流磁界による溶鋼上昇流の制動効果が不十分で湯面変動が大きく、モールドフラックスの巻き込みが生じやすい。一方、強度Ａが０．３０Ｔを超えると、溶鋼上昇流による洗浄効果が低下するため非金属介在物や気泡が凝固シェルに捕捉されやすくなる。
また、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂが０．０５Ｔ未満では、その直流磁界による溶鋼下降流の制動効果が不十分であるため、溶鋼下降流に随伴する非金属介在物や気泡が下方向に潜り込み、凝固シェルに捕捉されやすくなる。一方、強度Ｂが０．１８Ｔを超えると、溶鋼下降流による洗浄効果が低下するため非金属介在物や気泡が凝固シェルに捕捉されやすくなる。

また、上記（a）、（b）の各場合には、それぞれ特に最適な上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂ、および両直流磁界の強度比Ａ／Ｂがある。すなわち、（a）の場合には、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａを０．１８〜０．２４Ｔ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂを０．０９〜０．１４Ｔ、両直流磁界の強度比Ａ／Ｂを１．７１〜２．００とすることが好ましい。また、（b）の場合には、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａを０．１７〜０．２４Ｔ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂを０．０９〜０．１５Ｔ、両直流磁界の強度比Ａ／Ｂを１．６０〜１．８９とすることが好ましい。

条件（ロ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（c）、（d）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを０．３〜０．６、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．２５Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．２５〜０．４５Ｔとする。
（c）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分未満
（d）スラブ幅１２５０ｍｍ以上

上記（c）のようにスラブ幅がやや大きく且つ相対的に鋳造速度が小さい場合や、（d）のようにスラブ幅が大きい場合には、浸漬ノズル２から吐出した溶鋼流が鋳型短辺部側の凝固シェルに衝突し、上方側に反転することにより生じる溶鋼上昇流（反転流）が弱くなるので、モールドフラックスの巻き込みは生じにくなる一方で、図６（ａ）に示すように下部磁極４ａ，４ｂの直流磁界の強度が上部磁極３ａ，３ｂの直流磁界の強度よりも小さいと、気泡や非金属介在物が下部磁極４ａ，４の下方側に流出し、欠陥が発生しやすくなる。これに対し、下部磁極４ａ，４ｂの直流磁界の強度が上部磁極３ａ，３ｂの直流磁界の強度よりも大きければ、図６に（ｂ）に示すように、気泡が上昇・浮上しやすくなり、欠陥が少なくなる。このため上記（c）、（d）の場合には、溶鋼上昇流をあまり減速させないような制動を主眼とした直流磁界の制御を行うことが必要である。

上記（c）、（d）の場合に、上部磁極３a，３bの直流磁界と下部磁極４a，４bの直流磁界の強度比Ａ／Ｂが０．３未満では、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度が相対的に弱くなりすぎるため、溶鋼上昇流（反転流）によるモールドフラックスの巻き込みが生じやすくなる。一方、強度比Ａ／Ｂが０．６を超えると、浸漬ノズル２から吐出した溶鋼流が下方向への大きな流れになりやすく、この溶鋼流に随伴する非金属介在物や気泡が下方向に潜り込み、凝固シェルに捕捉されやすくなる。
また、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａが０．１０Ｔ未満では、その直流磁界による溶鋼上昇流の制動効果が不十分で湯面変動が大きく、モールドフラックスの巻き込みが生じやすい。一方、強度Ａが０．２５Ｔを超えると、溶鋼上昇流による洗浄効果が低下するため非金属介在物や気泡が凝固シェルに捕捉されやすくなる。

また、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂが０．２５Ｔ未満では、その直流磁界による溶鋼下降流の制動効果が不十分であるため、溶鋼下降流に随伴する非金属介在物や気泡が下方向に潜り込み、凝固シェルに捕捉されやすくなる。一方、強度Ｂが０．４５Ｔを超えると、溶鋼下降流による洗浄効果が低下するため非金属介在物や気泡が凝固シェルに捕捉されやすくなる。
また、上記（c）、（d）の場合には、特に最適な上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂ、および両直流磁界の強度比Ａ／Ｂがあり、上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａを０．１４〜０．２０Ｔ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂを０．３２〜０．３８Ｔ、両直流磁界の強度比Ａ／Ｂを０．４４〜０．５３とすることが好ましい。

なお、以上述べた本発明の連続鋳造方法は、スラブ幅と鋳造速度に応じて規定される、下記（ｉ），（ii）のような２つの連続鋳造方法として捉えることもできる。
（ｉ）鋳型外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備えるとともに、溶鋼吐出孔の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを備え、前記上部磁極の磁場のピーク位置と前記下部磁極の磁場のピーク位置の間に前記溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、前記１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
鋳造速度１．０ｍ／分以上であって、スラブ幅と鋳造速度を下記（a）、（b）のいずれかの条件とし、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを１．５〜２．５、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．３０Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．０５〜０．１８Ｔとして連続鋳造を行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
（a）スラブ幅１１５０ｍｍ未満
（b）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分以上
また、上記（a）、（b）の各場合には、それぞれにさきに述べたような特に最適な上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂ、および両直流磁界の強度比Ａ／Ｂがある。

（ii）鋳型外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備えるとともに、溶鋼吐出孔の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを備え、前記上部磁極の磁場のピーク位置と前記下部磁極の磁場のピーク位置の間に前記溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、前記１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
鋳造速度１．０ｍ／分以上であって、スラブ幅と鋳造速度を下記（c）、（d）のいずれかの条件とし、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを０．３〜０．６、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．２５Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．２５〜０．４５Ｔとして連続鋳造を行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
（c）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分未満
（d）スラブ幅１２５０ｍｍ以上
また、上記（c）、（d）の各場合には、さきに述べたような特に最適な上部磁極３a，３bの直流磁界の強度Ａ、下部磁極４a，４bの直流磁界の強度Ｂ、および両直流磁界の強度比Ａ／Ｂがある。

以下、本発明法において、発明の効果が最も発現しやすい、特に好ましい鋳造条件について説明する。
まず、浸漬ノズル２のノズル浸漬深さは２３０〜２９０ｍｍとすることが好ましい。ここで、ノズル浸漬深さとは、メニスカス６から溶鋼吐出孔２０上端までの距離をいう。
このノズル浸漬深さが、本発明の効果に影響を及ぼすのは、ノズル浸漬深さが大きすぎても、小さすぎても、浸漬ノズル２から吐出される溶鋼の流動量や流速が変化したときに、鋳型内での溶鋼の流動状態が大きく変化するため、溶鋼流の適切な制御が難しくなるためである。すなわち、ノズル浸漬深さが２３０ｍｍ未満では、浸漬ノズル２から吐出される溶鋼の流動量や流速が変化したときに、ダイレクトに溶鋼表面（メニスカス）が変動し、表面の乱れが大きくなってモールドフラックスの巻き込みが起こり易くなり、一方、２９０ｍｍを超えると、溶鋼の流動量などが変動したときに、下方への流速が大きくなって非金属系介在物や気泡の潜り込みが大きくなる傾向がある。

図３は、本発明法において、浸漬ノズル２のノズル浸漬深さの影響（フラックス性欠陥および気泡性欠陥に及ぼす影響）を調べた結果を示すものであり、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の溶鋼吐出角度α：４５°、スラブ幅：１１００ｍｍ、スラブ厚さ：２６０ｍｍ、鋳造速度：２．４ｍ／分、上部磁極と下部磁極の直流磁界の強度比Ａ／Ｂ：１．８２、上部磁極の直流磁界の強度Ａ：０．２０Ｔ、下部磁極の直流磁界の強度Ｂ：０．１１Ｔの鋳造条件による試験結果を示している。その他の鋳造条件は、浸漬ノズル内径：８０ｍｍ、浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積：４９００ｍｍ^２（７０ｍｍ＊７０ｍｍ）、浸漬ノズル内壁面からの不活性ガス吹き込み量：１２Ｌ／ｍｉｎ、使用したモールドフラックスの粘度（１３００℃）：０．６ｃｐである。
鋳造されたスラブについて、超音波探傷装置を用い、スラブ表層２〜３ｍｍの深さ位置に存在する粒径が概ね８０μｍ以上の気泡性欠陥およびフラックス性欠陥の個数を測定し、欠陥発生の程度を指数化したものである。図３によれば、本発明法において、特に、浸漬ノズル２のノズル浸漬深さを２３０〜２９０ｍｍとすることにより、気泡性欠陥、フラックス性欠陥がより効果的に低減していることが判る。

また、浸漬ノズル２のノズル内径、すなわち溶鋼吐出孔２０の位置でのノズル内径は７０〜９０ｍｍとすることが好ましい。浸漬ノズル２の内側にアルミナなどが部分的に付着した場合に、浸漬ノズル２から吐出する溶鋼に偏流（幅方向での流速の対称性が悪くなる）が生じることがあり、ノズル内径が７０ｍｍ未満では、そのような場合に偏流が極端に大きくなる恐れがある。このような極端な偏流が生じると、鋳型内での溶鋼流の制御が適切に行えなくなる。一方、浸漬ノズル２に流れる溶鋼量の調整は、浸漬ノズル２の上方のスライディングノズルの開度調整により行われるが、ノズル内径が９０ｍｍを超えるとノズル内部に溶鋼が充填されない部分が生じる恐れがあり、この場合も上記と同じような極端な偏流が生じ、鋳型内での溶鋼流の制御が適切に行えなくなる恐れがある。

図４は、本発明法において、浸漬ノズル２のノズル内径の影響（フラックス性欠陥に及ぼす影響）を調べた結果を示すものであり、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の溶鋼吐出角度α：４５°、スラブ幅：１１００ｍｍ、スラブ厚さ：２６０ｍｍ、鋳造速度：２．４ｍ／分、上部磁極と下部磁極の直流磁界の強度比Ａ／Ｂ：１．８２、上部磁極の直流磁界の強度Ａ：０．２０Ｔ、下部磁極の直流磁界の強度Ｂ：０．１１Ｔの鋳造条件による試験結果を示している。その他の鋳造条件は、浸漬ノズルのノズル浸漬深さ：２６０ｍｍ、浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積：４９００ｍｍ^２（７０ｍｍ＊７０ｍｍ）、浸漬ノズル内壁面からの不活性ガス吹き込み量：１２Ｌ／ｍｉｎ、使用したモールドフラックスの粘度（１３００℃）：０．６ｃｐである。
鋳造されたスラブについて、超音波探傷装置を用い、スラブ表層２〜３ｍｍの深さ位置に存在する粒径が概ね８０μｍ以上のフラックス性欠陥の個数を測定し、欠陥発生の程度を指数化したものである。図４によれば、本発明法において、特に、浸漬ノズル２のノズル内径を７０〜９０ｍｍとすることにより、フラックス性欠陥がより効果的に低減していることが判る。

また、浸漬ノズル２の各溶鋼吐出孔２０の開口面積は３６００〜８１００ｍｍ^２とすることが好ましい。この溶鋼吐出孔２０の開口面積が、本発明の効果に影響を及ぼすのは、溶鋼吐出孔２０の開口面積が小さすぎると溶鋼吐出孔２０から吐出される溶鋼流速が大きくなりすぎ、逆に開口面積が大きすぎると溶鋼流速が小さすぎ、いずれの場合も鋳型内の溶鋼流の流速を適正化しにくくなるからである。

図５は、本発明法において、浸漬ノズル２の各溶鋼吐出孔の開口面積の影響（フラックス性欠陥および気泡性欠陥に及ぼす影響）を調べた結果を示すものであり、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の溶鋼吐出角度α：４５°、スラブ幅：１１００ｍｍ、スラブ厚さ：２６０ｍｍ、鋳造速度：２．４ｍ／分、上部磁極と下部磁極の直流磁界の強度比Ａ／Ｂ：１．８２、上部磁極の直流磁界の強度Ａ：０．２０Ｔ、下部磁極の直流磁界の強度Ｂ：０．１１Ｔの鋳造条件による試験結果を示している。その他の鋳造条件は、浸漬ノズルのノズル浸漬深さ：２６０ｍｍ、浸漬ノズル内径：８０ｍｍ、浸漬ノズル内壁面からの不活性ガス吹き込み量：１２Ｌ／ｍｉｎ、使用したモールドフラックスの粘度（１３００℃）：０．６ｃｐである。
鋳造されたスラブについて、超音波探傷装置を用い、スラブ表層２〜３ｍｍの深さ位置に存在する粒径が概ね８０μｍ以上の気泡性欠陥およびフラックス性欠陥の個数を測定し、欠陥発生の程度を指数化したものである。図５によれば、本発明法において、特に、浸漬ノズル２の各溶鋼吐出孔２０の開口面積を３６００〜８１００ｍｍ^２とすることにより、気泡性欠陥、フラックス性欠陥がより効果的に低減していることが判る。

また、その他の好ましい鋳造条件は以下のとおりである。
鋳造されるスラブ厚さは２２０〜３００ｍｍとすることが好ましい。浸漬ノズル２の溶鋼吐出孔２０から吐出される溶鋼は気泡を随伴しており、スラブ厚さが小さすぎると、溶鋼吐出孔２０から吐出される溶鋼流が鋳型長辺部側の凝固シェル５に近づき、凝固シェル界面に気泡が捕捉されやすくなる。特に、スラブ厚さが２２０ｍｍ未満では、本発明のような溶鋼流の電磁流動制御を実施しても、上記のような理由により気泡分布の制御が難しくなる。一方、スラブ厚さが３００ｍｍを超えると、熱延工程の生産性が低くなる難点がある。
浸漬ノズル２の内壁面からの不活性ガス吹き込み量は５〜２０Ｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。気泡性欠陥を低減するには、不活性ガス吹き込み量が少ない方が好ましく、一方、不活性ガス吹き込み量が少なすぎるとノズル閉塞を起こしやすく、かえって偏流を大きくするために流速の制御が困難となる。
使用するモールドフラックスは、１３００℃での粘度が０．４〜１０ｃｐのものが好ましい。モールドフラックスの粘度が高すぎると、円滑な鋳造に支障をきたす恐れがあり、一方、モールドフラックスの粘度が低すぎるとモールドフラックスの巻き込みが生じやすくなる。

図１および図２に示すような連続鋳造機、すなわち、鋳型外側（鋳型側壁の背面側）に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備え、上部磁極の磁場のピーク位置と下部磁極の磁場のピーク位置の間に浸漬ノズルの溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動する連続鋳造方法により、表１〜表４に示す条件で約３００トンのアルミキルド溶鋼を鋳造した。
浸漬ノズルからの吹き込み不活性ガスにはＡｒガスを使用し、このＡｒガスの吹き込み量は、ノズル閉塞が起こらないようにスライディングノズルの開度に応じて、５〜１２ＮＬ／ｍｉｎの範囲内で調整した。連続鋳造機の仕様および他の鋳造条件は以下のとおりである。
・浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の溶鋼吐出角度α：４５°
・浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の形状：１辺の長さが８０ｍｍの正方形状
・浸漬ノズルの浸漬深さ：２６０ｍｍ
・浸漬ノズル内径：８０ｍｍ
・浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積：４９００ｍｍ^２
・使用したモールドフラックスの粘度（１３００℃）：０．６ｃｐ

鋳造されたスラブに対して熱間圧延、冷間圧延、合金化溶融亜鉛めっき処理を順次施し、この合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥をオンライン表面欠陥計で表面欠陥を連続的に測定し、コイル長さ１００ｍ当たりの欠陥個数に基づき下記基準で評価した（◎，○が合格レベル）。さらに、その内のサンプル切断可能な複数の鋼板について、フラックス性欠陥と気泡性欠陥を欠陥の外観及び断面分析調査により区分し、その結果から欠陥起因比率を推定した。それらの結果を、鋳造条件とともに表１〜表４に示す。
◎：欠陥個数０．２０個以下
○：欠陥個数０．２０個超、０．５０個以下
×：欠陥個数０．５０個超

本発明の実施に供される連続鋳造機の鋳型および浸漬ノズルの一実施形態を示す縦断面図図１の実施形態における鋳型および浸漬ノズルの水平断面図本発明法において、浸漬ノズルのノズル浸漬深さの影響（フラックス性欠陥および気泡性欠陥に及ぼす影響）を示すグラフ本発明法において、浸漬ノズルのノズル内径の影響（フラックス性欠陥に及ぼす影響）を示すグラフ本発明法において、浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積の影響（フラックス性欠陥および気泡性欠陥に及ぼす影響）を示すグラフ上部磁極の直流磁界の強度と下部磁極の直流磁界の強度とが異なる場合における、溶鋼流およびこれに随伴する気泡や非金属介在物の挙動を示す説明図

符号の説明

１鋳型
２浸漬ノズル
３a，３b 上部磁極
４a，４b 下部磁極
５凝固シェル
６メニスカス
１０鋳型長辺部
１１鋳型短辺部
２１底部
２０溶鋼吐出孔

Claims

鋳型外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する１対の上部磁極と１対の下部磁極を備えるとともに、溶鋼吐出孔の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が３０°以上５０°未満の浸漬ノズルを備え、前記上部磁極の磁場のピーク位置と前記下部磁極の磁場のピーク位置の間に前記溶鋼吐出孔が位置する連続鋳造機を用い、前記１対の上部磁極と１対の下部磁極に各々印加される直流磁界により溶鋼流を制動しつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
浸漬ノズルのノズル浸漬深さを２３０〜２９０ｍｍとするとともに、鋳造速度を１．０ｍ／分以上とし、且つ下記条件（イ）および（ロ）に従って、スラブ幅が１０００〜１８００ｍｍのスラブの連続鋳造を行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
・条件（イ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（a）、（b）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを１．５〜２．５、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．３０Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．０５〜０．１８Ｔとする。
（a）スラブ幅１１５０ｍｍ未満
（b）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分以上
・条件（ロ）：鋳造するスラブ幅と鋳造速度が下記（c）、（d）の場合には、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａと下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂの比Ａ／Ｂを０．３〜０．６、上部磁極に印加する直流磁界の強度Ａを０．１０〜０．２５Ｔ、下部磁極に印加する直流磁界の強度Ｂを０．２５〜０．４５Ｔとする。
（c）スラブ幅１１５０ｍｍ以上１２５０ｍｍ未満で且つ鋳造速度１．６ｍ／分未満
（d）スラブ幅１２５０ｍｍ以上
浸漬ノズルのノズル内径（但し、溶鋼吐出孔の位置でのノズル内径）を７０〜９０ｍｍと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。
浸漬ノズルの各溶鋼吐出孔の開口面積を３６００〜８１００ｍｍ^２とすることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼の連続鋳造方法。