JP6278168B1 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
交流磁場を鋳型内溶鋼に印加して鋳型内溶鋼に旋回攪拌流を生起させる連続鋳造方法において、浸漬ノズルの浸漬深さ及び鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離に応じた適切な交流磁束密度を与えて、高品質な鋳片を製造する。本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、一対の鋳型長辺の背面に相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させる鋼の連続鋳造方法であって、相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、且つ、前記交流磁場のピーク位置に応じて、前記浸漬ノズルの浸漬深さ及び前記交流磁場発生装置による交流磁場のピーク位置の磁束密度を、所定の範囲に制御する。
Description
本発明は、鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加し、交流磁場によって鋳型内の溶鋼流動を制御しながら溶鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法に関する。
近年、自動車用鋼板、缶用鋼板、高機能厚鋼板などの高級鋼板製品の品質要求が厳格化しており、連続鋳造で製造されたスラブ鋳片の段階で高品質であることが要望されている。スラブ鋳片（以下、単に「鋳片」とも記す）に要求される品質の１つとして、鋳片の表層及び内部で酸化物系非金属介在物（以下、単に「介在物」と記す）が少ないことが挙げられる。
鋳片の表層及び内部に捕捉される介在物としては、（１）アルミニウムなどによる溶鋼の脱酸工程で生成し、溶鋼中に懸濁している脱酸生成物、（２）タンディッシュや浸漬ノズルで溶鋼内に吹き込まれるアルゴンガスの気泡、（３）鋳型内溶鋼湯面上に散布したモールドパウダーが溶鋼中に巻き込まれて懸濁したもの、などがある。これらはいずれも製品段階で表面欠陥や内部欠陥となるので、鋳片の表層及び内部に捕捉される介在物を少なくすることが重要である。
従来、介在物による製品欠陥を防止するべく、溶鋼中の脱酸生成物、モールドパウダー及びアルゴン気泡が凝固シェルに捕捉されないようにするために、鋳型内で溶鋼に磁場を印加し、磁場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いる。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、鋳型内溶鋼に浸漬させた浸漬ノズルからの吐出流に交流磁場を印加し、鋳型内溶鋼湯面の溶鋼流速が介在物付着臨界流速以上で、且つ、モールドパウダー巻込み臨界流速以下の範囲になるように、前記吐出流に制動力または水平方向の回転力を与える技術が開示されている。
特許文献２には、交流磁場発生装置の上端を鋳型内溶鋼湯面の２０〜６０ｍｍ下方に位置させ、下向き１〜３０°の浸漬ノズルを用い、浸漬ノズルからの吐出流が交流磁場発生装置の中心から下方４５０ｍｍまでの範囲の凝固シェルに衝突するように制御して、溶鋼を連続鋳造する方法が開示されている。
また、特許文献３には、交流磁場発生装置によって鋳型内溶鋼に鋳型幅方向の旋回攪拌流を付与する際に、浸漬ノズルの吐出口における磁束密度が交流磁場発生装置の最大磁束密度の５０％以下となる位置に前記吐出口を設置して、溶鋼を連続鋳造する方法が開示されている。
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
即ち、特許文献１は、鋳型内溶鋼湯面における溶鋼流速の値に応じて、浸漬ノズルからの吐出流に制動力または水平方向の攪拌力を与えて流動制御を行う方法であり、したがって、鋳型内溶鋼湯面における溶鋼流速を測定またはモニタリングするための何らかの設備が必要となる。また、鋳型背面に設置される交流磁場発生装置の設置位置を変更した場合には、臨界流速予測式の精度が悪化するといった懸念があり、鋳型背面のどのような位置に設置した交流磁場発生装置にも対応した技術とは言い難い。
特許文献２は、浸漬ノズルからの吐出流が衝突する位置に着目した技術であるが、交流磁場発生装置が鋳型内溶鋼湯面の近傍に設置される場合に限定され、交流磁場発生装置が鋳型内溶鋼湯面よりも比較的下方に設置される場合には対応することができない。
特許文献３も、特許文献２と同様に、交流磁場発生装置が鋳型内溶鋼湯面の近傍に設置される場合に限定されるものである。また、最大磁束密度の５０％以下の位置に浸漬ノズルの吐出口を設置するとしているが、この場合、交流磁場発生装置よりも下方に浸漬ノズルからの吐出流が向かうために、介在物などが交流磁場発生装置の下方へ潜り込み、鋳片の内部欠陥の要因となる可能性が懸念される。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋳型長辺を挟んで設置された交流磁場発生装置から交流磁場を鋳型内溶鋼に印加して鋳型内溶鋼に旋回攪拌流を生起させる連続鋳造方法において、鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離及び浸漬ノズルの浸漬深さに応じた適切な交流磁束密度を与え、これによって、高品質な鋳片を製造可能とする、鋼の連続鋳造方法を提供することである。
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［２］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［３］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［４］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
前記交流磁場のピーク位置に応じて、前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）及び前記交流磁場発生装置による交流磁場のピーク位置の磁束密度を、下記の条件（Ａ）、条件（Ｂ）、条件（Ｃ）の３種のうちのいずれか１つを満足させる、鋼の連続鋳造方法。
条件（Ａ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
条件（Ｂ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
条件（Ｃ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
［１］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［２］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［３］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。
［４］一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
前記交流磁場のピーク位置に応じて、前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）及び前記交流磁場発生装置による交流磁場のピーク位置の磁束密度を、下記の条件（Ａ）、条件（Ｂ）、条件（Ｃ）の３種のうちのいずれか１つを満足させる、鋼の連続鋳造方法。
条件（Ａ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
条件（Ｂ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
条件（Ｃ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
本発明によれば、鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離及び浸漬ノズルの浸漬深さに応じた適切な磁束密度の交流磁場を印加して鋳型内溶鋼に旋回攪拌流を与えるので、脱酸生成物、アルゴンガス気泡、モールドパウダーの凝固シェルへの捕捉が抑制され、容易に高品質の鋳片を製造することが実現される。
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明者らは、鋳型内の溶鋼に交流磁場を印加し、交流磁場によって鋳型内の溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させる、鋼の連続鋳造方法における鋳型内の溶鋼流動状況について、低融点合金装置を用いて試験及び調査を行った。試験では、一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する鋳型を用い、内部空間の中心部に、２つの吐出孔を有する浸漬ノズル（以下、「２孔式浸漬ノズル」とも記す）を設置し、それぞれの吐出孔から鋳型短辺に向けて溶鋼の吐出流を吐出させた状態を模擬し、特に、交流磁場のピーク位置及び浸漬ノズルの浸漬深さを変化させた場合の鋳型内の溶鋼流動状況について試験した。
ここで、交流磁場のピーク位置とは、鋳型の内部空間を取り囲む鋳型内壁面における交流磁場の磁束密度のうちで、内壁面に直交する成分の、時間周期当たりの二乗平均平方根値最大値が内壁面に沿って最大となる位置である。また、浸漬ノズルの浸漬深さは、鋳型内溶鋼湯面（「メニスカス」ともいう）から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離で定義する。
試験では、鋳型長辺背面に相対して設置した交流磁場発生装置の設置位置及び浸漬ノズルの設置位置つまり浸漬深さを変更し、そのときの低融点合金の鋳型内の流動状況及び鋳型内の流速分布などを数値計算及び実機１／４サイズの低融点合金装置を活用して調査した。低融点合金としては、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ合金（融点；７０℃）を使用した。
調査の結果、交流磁場のピーク位置及び浸漬ノズルの浸漬深さに応じて、交流磁場の磁束密度の適切な印加範囲が存在することがわかった。即ち、交流磁場のピーク位置及び浸漬ノズルの浸漬深さによって、交流磁場の印加条件は、条件（Ａ）〜（Ｃ）の３種類のパターンに大別できることがわかった。調査結果を表１に示す。尚、交流磁場のピーク位置は、鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離で定義する。
１；条件（Ａ）
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
尚、磁束密度は、鋳型銅板のうち、その背後に交流磁場発生装置が配設されている鋳型銅板の内部空間を形成する平面から、当該平面の法線方向に沿って前記内部空間に向かう方向に前記平面から１５ｍｍ離れた位置における前記法線方向の磁束密度のうち、鋳片引抜き方向に沿った前記磁束密度のピーク位置における前記磁束密度の実効値（二乗平均平方根値；Root Mean Square）を、鋳型幅方向に任意のピッチで測定した値の算術平均値で定義する。鋳型幅方向の測定ピッチは、磁束密度の空間プロファイルの代表性を十分に表現できる程度のものであれば良いと考えられる。
磁束密度が０．０４０Ｔ未満の場合は、旋回攪拌力が弱いために、アルゴンガス気泡や脱酸生成物の凝固シェルからの洗浄効果を発揮しにくい。一方、磁束密度が０．０６０Ｔ以上の場合は、旋回攪拌力が強すぎるために、モールドパウダーの巻き込みを助長する。
浸漬ノズルの浸漬深さが１００ｍｍ未満の場合には、鋳型内溶鋼湯面と吐出流との距離が近すぎるために、鋳型内で湯面変動を助長しやすい。浸漬深さが２００ｍｍ以上の場合には、浸漬ノズル本体胴部が長くなるために耐火物コストが増大することや、耐熱性・耐荷重性の観点でも浸漬ノズルが損傷しやすくなり、かえって操業コストが増大することが懸念される。
２；条件（Ｂ）
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置が、条件（Ａ）と比較して、鋳型内溶鋼湯面から深い位置になるので、条件（Ａ）よりも強い磁束密度が必要となる。つまり、磁束密度が０．０６０Ｔ未満の場合は、旋回攪拌力が弱いために、アルゴンガス気泡や脱酸生成物の凝固シェルからの洗浄効果を発揮しにくい。一方、磁束密度が０．０８０Ｔ以上の場合は、旋回攪拌力が強すぎるために、モールドパウダーの巻き込みを助長する。
浸漬ノズルの浸漬深さが１００ｍｍ未満の場合には、鋳型内溶鋼湯面と吐出流との距離が近すぎるために、鋳型内で湯面変動を助長しやすい。浸漬深さが３００ｍｍ以上の場合には、浸漬ノズル本体胴部が長くなるために耐火物コストが増大することや、耐熱性・耐荷重性の観点でも浸漬ノズルが損傷しやすくなり、かえって操業コストが増大することが懸念される。
３；条件（Ｃ）
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置が鋳型内溶鋼湯面から４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満の場合には、２孔式浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満としたうえで、交流磁場のピーク位置における磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置が、条件（Ａ）及び条件（Ｂ）よりも更に鋳型内溶鋼湯面から深い位置になるので、より一層強い磁束密度が必要となる。つまり、磁束密度が０．０８０Ｔ未満の場合は、旋回攪拌力が弱いために、アルゴンガス気泡や脱酸生成物の凝固シェルへの洗浄効果を発揮しにくい。一方、磁束密度が０．１００Ｔ以上の場合は、旋回攪拌力が強すぎるために、モールドパウダーの巻き込みを助長する。
浸漬ノズルの浸漬深さが１００ｍｍ未満の場合には、鋳型内溶鋼湯面と吐出流との距離が近すぎるために、鋳型内で湯面変動を助長しやすい。浸漬深さが３００ｍｍ以上の場合には、浸漬ノズル本体胴部が長くなるために耐火物コストが増大することや、耐熱性・耐荷重性の観点でも浸漬ノズルが損傷しやすくなり、かえって操業コストが増大することが懸念される。
条件（Ａ）〜（Ｃ）において、使用する浸漬ノズルの吐出角度は、下向き５°から下向き５０°の範囲とする。吐出角度が下向き５°よりも小さい場合には、交流磁場を吐出流に十分に作用させることができない。一方、吐出角度が下向き５０°よりも大きい場合には、吐出流の下向き流れが強くなりすぎるために、脱酸生成物やガス気泡が鋳造方向の深い位置へ潜り込み、内部欠陥となって鋼板の成形加工時に割れの起点となる懸念がある。
本発明において、交流磁場のピーク位置は、鋳型内溶鋼湯面から２００ｍｍ以上５００ｍｍ未満とする。交流磁場のピーク位置を鋳型内溶鋼湯面から２００ｍｍ未満とした場合は、浸漬ノズルからの吐出流に交流磁場を作用させるためには、浸漬ノズルの浸漬深さを交流磁場ピーク位置よりも浅い位置にしなければならず、操業上の制約が生じ、交流磁場の効率的な印加ができない。また、交流磁場のピーク位置を鋳型内溶鋼湯面から５００ｍｍ以上離れた位置とした場合には、凝固シェルが成長した領域で旋回攪拌流を付与することになり、脱酸生成物やアルゴンガス気泡の凝固シェルへの洗浄効果が乏しくなる。
交流磁場の周波数は、０．５〜３．０Ｈｚとし、好ましくは１．０〜２．０Ｈｚとする。周波数が０．５Ｈｚ未満では、交流磁場による電磁気力の付与が間歇的になりすぎ、脱酸生成物やアルゴンガス気泡の凝固シェルへの洗浄効果が安定しない。一方、周波数が３．０Ｈｚを超えると、鋳型や凝固シェルによる磁束密度の減衰が大きくなり、鋳型内溶鋼に効率的に交流磁場を印加することができない。
以下、本発明の具体的な実施方法を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の１例を示す図であって、スラブ連続鋳造機の鋳型部位の概略図で、図２は、図１に示す浸漬ノズルの拡大図である。
図１及び図２において、符号１は溶鋼、２は凝固シェル、３は鋳型内溶鋼湯面、４は吐出流、５は鋳片、６は鋳型、７は水冷式の鋳型長辺、８は水冷式の鋳型短辺、９は浸漬ノズル、１０は吐出孔、１１は交流磁場発生装置、１２はモールドパウダー、θは浸漬ノズルの吐出角度である。
鋳型６は、相対する一対の鋳型長辺７と、この鋳型長辺７に挟持された、相対する一対の鋳型短辺８とを有し、一対の鋳型長辺７と一対の鋳型短辺８とで、矩形の内部空間が形成されている。鋳型長辺７の背面には、鋳型長辺７を挟んで相対して配置された、一対の交流磁場発生装置１１が設置されている。ここで、相対する鋳型長辺同士の間隔は２００〜３００ｍｍであり、浸漬ノズル９は２つの吐出孔１０を有し、吐出孔１０の吐出角度（θ）は下向き５°から下向き５０°の範囲である。
鋳型６の矩形の内部空間の中心部に浸漬ノズル９を設置し、２つの吐出孔１０から、それぞれの吐出孔１０が相対する鋳型短辺８に向けて溶鋼１の吐出流４を吐出させ、鋳型６の内部空間に溶鋼１を注入する。鋳型６の内部空間に注入された溶鋼１は、鋳型長辺７及び鋳型短辺８によって冷却され、凝固シェル２を形成する。そして、鋳型６の内部空間に所定量の溶鋼１が注入されたなら、吐出孔１０を鋳型内の溶鋼１に浸漬させた状態でピンチロール（図示せず）を駆動して、外殻を凝固シェル２として内部に未凝固の溶鋼１を有する鋳片５の引き抜きを開始する。引き抜き開始後は鋳型内溶鋼湯面３の位置をほぼ一定位置に制御しながら、鋳片引き抜き速度を増速して所定の鋳片引き抜き速度とする。図１では、浸漬ノズル９の浸漬深さを「Ｌ１」で表示し、また、鋳型内溶鋼湯面３から交流磁場のピーク位置までの距離を「Ｌ２」で表示している。
鋳型内溶鋼湯面３の上にはモールドパウダー１２を添加する。モールドパウダー１２は溶融して、溶鋼１の酸化防止や凝固シェル２と鋳型６との間に流れ込み潤滑剤としての効果を発揮する。また、浸漬ノズル９を流下する溶鋼１には、溶鋼中に懸濁する脱酸生成物の浸漬ノズル内壁への付着を防止するために、アルゴンガス、窒素ガスまたはアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを吹き込む。
このようにして溶鋼１を連続鋳造する際に、交流磁場発生装置１１から鋳型内の溶鋼１に交流磁場を印加し、鋳型内の溶鋼１に水平方向の旋回攪拌流を生起させる。交流磁場の周波数は０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とする。
交流磁場を印加する場合に、鋳型内溶鋼湯面３から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）が２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満の場合（条件（Ａ））には、浸漬ノズル９の浸漬深さ（Ｌ１）を１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
また、鋳型内溶鋼湯面３から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）が３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満の場合（条件（Ｂ））には、浸漬ノズル９の浸漬深さ（Ｌ１）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
また更に、鋳型内溶鋼湯面３から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）が４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満の場合（条件（Ｃ））には、浸漬ノズル９の浸漬深さ（Ｌ１）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
交流磁場のピーク位置における磁束密度の調整は、以下のようにして実施する。即ち、予め、交流磁場発生装置１１に供給する電力と、鋳型６の内部空間における交流磁場のピーク位置での鋳型銅板表面から１５ｍｍ離れた位置における磁束密度との関係を測定しておき、交流磁場のピーク位置における磁束密度が所望する磁束密度となるように、交流磁場発生装置１１に供給する電力を調整する。
以上説明したように、本発明によれば、鋳型内溶鋼湯面３から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）及び浸漬ノズルの浸漬深さ（Ｌ１）に応じた適切な磁束密度の交流磁場を印加して鋳型内溶鋼に旋回攪拌流を与えるので、脱酸生成物、アルゴンガス気泡、モールドパウダー１２の凝固シェル２への捕捉が抑制され、容易に高品質のスラブ鋳片を製造することが実現される。
図１に示すような鋳型を有するスラブ連続鋳造機を用いて、浸漬ノズルの浸漬深さ（Ｌ１）及び鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）を種々変更して、約３００トンのアルミキルド溶鋼を連続鋳造する試験を実施した。スラブ鋳片の厚みは２５０ｍｍ、幅は１０００〜２２００ｍｍであり、定常鋳造域の溶鋼注入流量を２．０〜６．５トン／ｍｉｎ（鋳片引き抜き速度で１．０〜３．０ｍ／ｍｉｎ）とした。また、交流磁場の周波数は１．０Ｈｚとした。
使用した浸漬ノズルは、吐出角度（θ）が下向き２５°の２孔式浸漬ノズルであり、浸漬ノズルを流下する溶鋼に上ノズルを介してアルゴンガスを吹き込んだ。鋳造されたスラブ鋳片に対して、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た。この合金化溶融亜鉛めっき鋼板における表面欠陥をオンライン表面欠陥計測装置で連続的に測定した。測定した欠陥の概観観察、ＳＥＭ分析及びＩＣＰ分析を実施し、測定した欠陥のうちで製鋼性欠陥（脱酸生成物性欠陥、アルゴンガス気泡性欠陥、モールドパウダー性欠陥）を判別し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の長さ１００ｍあたりの製鋼性欠陥個数（製品欠陥指数）で評価した。
本発明例に相当する試験結果を表２に示し、また、比較例に相当する試験結果を表３に示す。
本発明例１〜１２は、表１の条件（Ａ）に該当し、本発明例１３〜２４は、表１の条件（Ｂ）に該当し、本発明例２５〜３６は、表１の条件（Ｃ）に該当する。本発明例１〜３６はいずれも製品欠陥指数が０．２１〜０．３４個／１００ｍの範囲であり良好な結果であった。
一方、比較例１〜２４は、交流磁場のピーク位置における磁束密度が本発明の範囲外の試験であり、製品欠陥指数は０．４６〜０．５５個／１００ｍと劣位であった。
また、比較例２５〜３２は、浸漬ノズルの浸漬深さ（Ｌ１）が本発明の範囲外の試験であり、これらも製品欠陥指数は０．４７〜０．５５個／１００ｍと劣位であった。比較例２５〜３２は、鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離（Ｌ２）が表１の条件（Ａ）に該当するケースのみであるが、条件（Ｂ）及び条件（Ｃ）の場合においても、浸漬ノズルの浸漬深さ（Ｌ１）が本発明の範囲外の条件では製品欠陥指数が悪化することを確認している。
尚、本実施例では記載しなかったが、鋳片の厚みが２００〜３００ｍｍの範囲においては、本実施例にて記載したものと同等の効果が得られることを確認している。また、浸漬ノズルの形状についても、本実施例で記載した条件に限定されるものではなく、吐出角度（θ）が下向き５°から下向き５０°の範囲であれば、同等の効果が得られることを確認している。
このように、本発明に係る連続鋳造方法を適用することで、優れた品質のスラブ鋳片を鋳造できることが確認された。
１ 溶鋼
２ 凝固シェル
３ 鋳型内溶鋼湯面
４ 吐出流
５ 鋳片
６ 鋳型
７ 鋳型長辺
８ 鋳型短辺
９ 浸漬ノズル
１０ 吐出孔
１１ 交流磁場発生装置
１２ モールドパウダー
２ 凝固シェル
３ 鋳型内溶鋼湯面
４ 吐出流
５ 鋳片
６ 鋳型
７ 鋳型長辺
８ 鋳型短辺
９ 浸漬ノズル
１０ 吐出孔
１１ 交流磁場発生装置
１２ モールドパウダー
Claims (4)
- 一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。 - 一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。 - 一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離を４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満とし、
前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）を１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、
前記交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする、鋼の連続鋳造方法。 - 一対の鋳型長辺と一対の鋳型短辺とを有し、矩形の内部空間を形成する連続鋳造用鋳型に溶鋼を注入しつつ、前記溶鋼が凝固して生成した凝固シェルを前記鋳型から引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
前記一対の鋳型長辺の背面に、該鋳型長辺を挟んで相対して設置された交流磁場発生装置を介して鋳型内溶鋼に交流磁場を印加して、該交流磁場によって鋳型内溶鋼に水平方向の旋回攪拌流を生起させることとし、
相対する前記鋳型長辺同士の間隔を２００〜３００ｍｍとし、
前記内部空間に溶鋼を注入するための２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの前記吐出孔の吐出角度を下向き５°から下向き５０°の範囲とし、
前記交流磁場の周波数を０．５Ｈｚ以上３．０Ｈｚ以下とし、
前記交流磁場のピーク位置に応じて、前記浸漬ノズルの浸漬深さ（鋳型内溶鋼湯面から浸漬ノズルの吐出孔の上端までの距離）及び前記交流磁場発生装置による交流磁場のピーク位置の磁束密度を、下記の条件（Ａ）、条件（Ｂ）、条件（Ｃ）の３種のうちのいずれか１つを満足させる、鋼の連続鋳造方法。
条件（Ａ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が２００ｍｍ以上３００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０４０Ｔ以上０．０６０Ｔ未満とする。
条件（Ｂ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が３００ｍｍ以上４００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０６０Ｔ以上０．０８０Ｔ未満とする。
条件（Ｃ）；鋳型内溶鋼湯面から交流磁場のピーク位置までの距離が４００ｍｍ以上５００ｍｍ未満のときは、前記浸漬ノズルの浸漬深さを１００ｍｍ以上３００ｍｍ未満とし、且つ、交流磁場のピーク位置の磁束密度を０．０８０Ｔ以上０．１００Ｔ未満とする。
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