JP6323973B2

JP6323973B2 - 連続鋳造方法

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Publication number: JP6323973B2
Application number: JP2012080141A
Authority: JP
Inventors: 裕樹本田; 森川　広; 広森川
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013208641A

Description

この発明は、連続鋳造方法に関する。

金属の一種であるステンレス鋼の製造工程では、電気炉で原料を溶解して溶銑が生成され、生成された溶銑は、転炉、真空脱ガス装置でステンレス鋼の特性を低下させる炭素を除去する脱炭処理等を含む精錬が行われて溶鋼とされ、その後、溶鋼が連続鋳造されることによって凝固して板状のスラブ等を形成する。なお、精錬工程では、溶鋼の最終的な成分の調整が行われる。

連続鋳造工程では、溶鋼は、取鍋からタンディッシュに注がれ、さらに、タンディッシュから連続鋳造用の鋳型の中に注がれて鋳造される。このとき、最終的な成分調整後の溶鋼が、大気中の窒素や酸素と反応して窒素の含有量を増大させることや酸化されるのを防ぐために、取鍋から鋳型に至る溶鋼の周囲には、溶鋼との反応を起こしにくい不活性ガスがシールガスとして供給され、溶鋼表面を大気から遮断する。
例えば、特許文献１には、不活性ガスとしてアルゴンガスを使用する連鋳（連続鋳造）スラブの製造方法が記載されている。

特開平４−２８４９４５号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法のように、シールガスとしてアルゴンガスを使用すると、溶鋼内に取り込まれたアルゴンガスが気泡として残り、連鋳スラブの表面には、アルゴンガスによる気泡欠陥、つまり表面欠陥が生じやすいという問題がある。さらに、連鋳スラブに表面欠陥が生じると、所要の品質を確保するために表面を削り取る必要があり、コストが増大するという問題がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、スラブ（金属片）を鋳造する際の窒素含有量の増加を抑えると共に表面欠陥の低減を図る連続鋳造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る連続鋳造方法は、取鍋内の溶融金属を下方のタンディッシュ内に注入し、タンディッシュ内の溶融金属を鋳型に連続注入して金属片を鋳造する連続鋳造方法において、タンディッシュに溶融金属を注入するときから金属片の鋳造終了まで、シールガスとして窒素ガスをタンディッシュ内の溶融金属の周囲に供給し、取鍋内の溶融金属をタンディッシュ内に注入するための注入ノズルの注出口をタンディッシュ内の溶融金属に浸漬させつつ、注入ノズルを通じてタンディッシュ内に溶融金属を注入すると共に、タンディッシュ内の溶融金属を鋳型に注入する連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶融金属の表面が注入ノズルの注出口の近傍となった際に、タンディッシュ内の溶融金属の表面上の全体を覆うように、溶融金属中の窒素成分を吸収する合成スラグ剤からなるタンディッシュパウダーを散布し、タンディッシュパウダーを溶融金属と窒素ガスとの間に介在させるものである。

さらに、注入ノズルの注出口を、タンディッシュ内の溶融金属に１００〜１５０ｍｍの深さで貫入させてもよい。
鋳造される金属片は、含有窒素の濃度が４００ｐｐｍ以下のステンレス鋼であってもよい。

この発明に係る連続鋳造方法によれば、金属片を鋳造する際の窒素含有量の増加を抑えると共に表面欠陥を低減することが可能になる。

この発明の実施の形態１に係る連続鋳造方法で用いる連続鋳造装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態２に係る連続鋳造方法での鋳造時における連続鋳造装置を示す模式図である。実施例３と比較例３との間でステンレス鋼片に生じる気泡個数を比較した図である。実施例４と比較例４との間でステンレス鋼片に生じる気泡個数を比較した図である。比較例３と比較例３においてロングノズルを使用した場合との間でステンレス鋼片に生じる気泡個数を比較した図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る連続鋳造方法について添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、ステンレス鋼の連続鋳造方法について説明する。

まず、ステンレス鋼の製造は、溶解工程、一次精錬工程、二次精錬工程、及び鋳造工程がこの順で実施されて行われる。
溶解工程では、ステンレス製鋼用の原料となるスクラップや合金を電気炉で溶解して溶銑を生成し、生成した溶銑が転炉に注銑される。さらに、一次精錬工程では、転炉内の溶銑に酸素を吹精することによって含有されている炭素を除去する粗脱炭処理が行われ、それによりステンレス溶鋼と炭素酸化物及び不純物を含むスラグとが生成する。また、一次精錬工程では、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分に近づけるために合金を投入する、成分の粗調整も実施される。さらに、一次精錬工程で生成したステンレス溶鋼は、取鍋に出鋼されて二次精錬工程に移される。

二次精錬工程では、ステンレス溶鋼が取鍋と共に真空脱ガス装置に入れられ、仕上げ脱炭処理が行われる。そして、ステンレス溶鋼が仕上げ脱炭処理されることによって、純粋なステンレス溶鋼が生成する。また、二次精錬工程では、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分にさらに近づけるために合金を投入する、成分の最終的な調整も実施される。

鋳造工程では、図１を参照すると、真空脱ガス装置から取鍋１を取り出して連続鋳造装置（ＣＣ）１００にセットされる。溶融金属である取鍋１のステンレス溶鋼３は、連続鋳造装置１００に注ぎ込まれ、さらに連続鋳造装置１００が備える鋳型１０５によって、例えば金属片としてスラブ状のステンレス鋼片３ｃに鋳造される。鋳造されたステンレス鋼片３ｃは、次の図示しない圧延工程において、熱間圧延又は冷間圧延され熱間圧延鋼帯又は冷間圧延鋼帯とされる。

さらに、連続鋳造装置（ＣＣ）１００の構成の詳細を説明する。
連続鋳造装置１００は、取鍋１から送られるステンレス溶鋼３を一時的に受け止めて鋳型１０５に送るための容器であるタンディッシュ１０１を有している。タンディッシュ１０１は、上部が開放した本体１０１ｂと、本体１０１ｂの開放した上部を閉鎖し外部と遮断する上蓋１０１ｃと、本体１０１ｂの底部から延びる浸漬ノズル１０１ｄとを有している。そして、タンディッシュ１０１では、本体１０１ｂ及び上蓋１０１ｃによってこれらの内部に閉鎖された内部空間１０１ａが形成される。浸漬ノズル１０１ｄは、入口１０１ｅで本体１０１ｂの底部から内部１０１ａに開口している。
また、取鍋１は、タンディッシュ１０１の上方にセットされ、タンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃを貫通して内部１０１ａに延びるタンディッシュ用注入ノズルであるロングノズル２が、取鍋１の底部に接続されている。そして、ロングノズル２の下方先端の注出口２ａが、内部１０１ａで開口している。また、ロングノズル２における上蓋１０１ｃの貫通部と上蓋１０１ｃとの間は、シールされ気密性が保たれている。

タンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃには、複数のガス供給ノズル１０２が設けられている。ガス供給ノズル１０２は、図示しないガスの供給源に接続されており、タンディッシュ１０１の内部１０１ａに上方から下方に向かって所定のガスを送出する。
さらに、タンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃには、タンディッシュ１０１の内部１０１ａに、タンディッシュパウダー（以下、ＴＤパウダーを呼ぶ）４を投入するためのパウダノズル１０３が設けられている。パウダノズル１０３は、図示しないＴＤパウダー供給源に接続されており、タンディッシュ１０１の内部１０１ａに上方から下方に向かってＴＤパウダー５を送出する。なお、ＴＤパウダー５は、合成スラグ剤等からなり、ステンレス溶鋼３の表面を覆うことによって、ステンレス溶鋼３の表面の酸化防止作用、ステンレス溶鋼３の保温作用、ステンレス溶鋼３の介在物を溶解吸収する作用等を、ステンレス溶鋼３に対して奏する。なお、本実施の形態１では、パウダノズル１０３及びＴＤパウダー５は、使用されない。

また、浸漬ノズル１０１ｄの上方には、上下方向に移動可能な棒状のストッパ１０４が設けられており、ストッパ１０４は、タンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃを貫通してタンディッシュ１０１の内部１０１ａから外部にわたって延在している。
ストッパ１０４は、下方に移動することによってその先端で浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅを閉鎖することができる他、入口１０１ｅを閉鎖した状態から上方に引き上げられることによって、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼３を浸漬ノズル１０１ｄ内に流入させると共に、引き上げ量に応じて入口１０１ｅの開口面積を調節してステンレス溶鋼３の流量を制御することができるように構成されている。また、ストッパ１０４における上蓋１０１ｃの貫通部と上蓋１０１ｃとの間は、シールされ気密性が保たれている。

また、タンディッシュ１０１の底部の浸漬ノズル１０１ｄの先端１０１ｆは、下方の鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に延び、側方で開口している。
鋳型１０５の貫通穴１０５ａは、矩形断面を有し上下に鋳型１０５を貫通している。貫通穴１０５ａは、その内壁面は図示しない一次冷却機構によって水冷されるように構成され、内部のステンレス溶鋼３を冷却して凝固させ所定の断面の鋳片３ｂを形成する。
さらに、鋳型１０５の貫通穴１０５ａの下方には、鋳型１０５によって形成された鋳片３ｂを下方に引き出して移送するためのロール１０６が間隔をあけて複数設けられている。また、ロール１０６の間には、鋳片３ｂに対して散水して冷却するための図示しない二次冷却機構が設けられている。

次に、連続鋳造装置１００の動作を説明する。
連続鋳造装置１００では、タンディッシュ１０１の上方に、二次精錬後のステンレス溶鋼３を内部に含む取鍋１が設置される。さらに、取鍋１の底部にはロングノズル２が取り付けられ、注出口２ａを有するロングノズル２の先端がタンディッシュ１０１の内部１０１ａに延びている。
このとき、ストッパ１０４は、浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅを閉鎖している。

そして、ロングノズル２に設けられた図示しないバルブが開放され、取鍋１内のステンレス溶鋼３が、重力の作用によってロングノズル２内を流下し、タンディッシュ１０１の内部１０１ａに流入する。また、ガス供給ノズル１０２からタンディッシュ１０１の内部１０１ａに、ステンレス溶鋼３への溶解性を有する窒素（Ｎ_２）ガス４が噴射される。これにより、タンディッシュ１０１の内部１０１ａに存在していた不純物を含む空気が、窒素ガス４によってタンディッシュ１０１から外部に押し出され、内部１０１ａに充満する窒素ガス４が、ステンレス溶鋼３の周囲をシールし空気等の他の気体と接触させない。

そして、流入するステンレス溶鋼３によって、タンディッシュ１０１の内部１０１ａのステンレス溶鋼３の表面３ａが上昇する。上昇する表面３ａがロングノズル２の注出口２ａをステンレス溶鋼３に浸漬させ、さらにタンディッシュ１０１の内部１０１ａにおけるステンレス溶鋼３の深さが所定深さＤとなると、ストッパ１０４が上昇され、内部１０１ａのステンレス溶鋼３が、浸漬ノズル１０１ｄ内を通って鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入し、鋳造が開始する。また、同時に、取鍋１内のステンレス溶鋼３がロングノズル２を通ってタンディッシュ１０１の内部１０１ａに注出され、ステンレス溶鋼３が補充される。なお、内部１０１ａにおけるステンレス溶鋼３の深さが所定深さＤのとき、ロングノズル２は、注出口２ａがステンレス溶鋼３の表面３ａから約１００〜１５０ｍｍの深さとなるように、ステンレス溶鋼３に貫入していることが好ましい。上記の深さよりも深くロングノズル２が貫入すると、内部１０１ａに溜まっているステンレス溶鋼３の内圧による抵抗によって、ロングノズル２の注出口２ａからのステンレス溶鋼３の注出が困難になる。一方、上記の深さよりも浅くロングノズル２が貫入すると、後述するように、鋳造時に所定の位置付近に維持するように制御されるステンレス溶鋼３の表面３ａが変動した場合、注出口２ａが露出すると、注出されたステンレス溶鋼３が表面３ａをたたき込み、窒素ガス４を巻き込む可能性があるためである。

また、鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入したステンレス溶鋼３は、貫通穴１０５ａを流通する過程で図示しない一次冷却機構によって冷却され、貫通穴１０５ａの内壁面側を凝固させて凝固シェル３ｂａを形成する。形成された凝固シェル３ｂａは、貫通穴１０５ａ内の上方で新たに形成される凝固シェル３ｂａによって、下方に向かって鋳型１０５の外へ押し出される。なお、貫通穴１０５ａの内壁面には、浸漬ノズル１０１ｄの先端１０１ｆ側からモールドパウダーが供給される。モールドパウダーは、ステンレス溶鋼３の表面でスラグ溶融化する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼３の表面の酸化を防止する、鋳型１０５と凝固シェル３ｂａとの間を潤滑する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼３の表面を保温する等の役割を果たす。

押し出された凝固シェル３ｂａとその内部の未凝固のステンレス溶鋼３とによって鋳片３ｂが形成され、鋳片３ｂは、ロール１０６によって両側から挟まれてさらに下方に向かって引き出される。引き出された鋳片３ｂは、ロール１０６の同士の間を通って送られる過程で、図示しない二次冷却機構によって散水冷却され、内部のステンレス溶鋼３を完全に凝固させる。これにより、鋳片３ｂがロール１０６によって鋳型１０５から引き出されつつ、新たな鋳片３ｂが鋳型１０５内で形成されることで、鋳型１０５からロール１０６の延在方向の全体にわたって連続する鋳片３ｂが形成される。さらに、ロール１０６の端部からは、ロール１０６の外側に鋳片３ｂが送り出され、送り出された鋳片３ｂが切断されることによって、スラブ状のステンレス鋼片３ｃが形成される。

そして、鋳片３ｂが鋳造される鋳造速度は、ストッパ１０４による浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅの開放面積を調節することによって、制御される。さらに、入口１０１ｅからのステンレス溶鋼３の流出量と同等になるように、取鍋１からのロングノズル２を通じたステンレス溶鋼３の流入量が調節される。これにより、タンディッシュ１０１の内部１０１ａにおけるステンレス溶鋼３の表面３ａは、ステンレス溶鋼３の深さが所定深さＤの近傍を維持する状態で、鉛直方向にほぼ一定の位置を維持するように制御される。このとき、ロングノズル２は、先端の注出口２ａをステンレス溶鋼３に浸漬させている。そして、上述のように、ロングノズル２の注出口２ａをタンディッシュ１０１の内部１０１ａのステンレス溶鋼３に浸漬させつつ、内部１０１ａのステンレス溶鋼３の表面３ａの鉛直方向の位置をほぼ一定に維持した鋳造状態を、定常状態と呼ぶ。
よって、定常状態で鋳造が行われている間、ロングノズル２から流入するステンレス溶鋼３による表面３ａのたたき込みが生じないため、窒素ガス４は、ステンレス溶鋼３に巻き込まれることなくステンレス溶鋼３の穏やか表面３ａと接触した状態を維持する。これにより、ステンレス溶鋼３への溶解性を有する窒素ガス４であっても、定常状態でステンレス溶鋼３への溶け込みが低く抑えられる。

また、取鍋１内のステンレス溶鋼３が無くなると、タンディッシュ１０１の内部１０１ａにおけるステンレス溶鋼３の表面３ａは、ロングノズル２の注出口２ａよりも下降するが、流下するステンレス溶鋼３によるたたき込み等の乱れを生じることなく、窒素ガス４と接触している。よって、タンディッシュ１０１のステンレス溶鋼３がなくなる鋳造終了まで、窒素ガス４のステンレス溶鋼３への溶け込みによる混入が低く抑えられる。

また、ロングノズル２の注出口２ａがタンディッシュ１０１の内部１０１ａ内のステンレス溶鋼３に浸漬する前においても、注出口２ａとタンディッシュ１０１の本体１０１ｂの底部及び内部１０１ａのステンレス溶鋼３の表面３ａとの距離が短いこと、並びに、ステンレス溶鋼３による表面３ａのたたき込みが注出口２ａの浸漬までの短時間に限られることによって、ステンレス溶鋼３への空気や窒素ガス４の巻き込みによる混入が低減している。

そして、ロングノズル２の注出口２ａがタンディッシュ１０１の内部１０１ａ内のステンレス溶鋼３に浸漬するまでの短時間にステンレス溶鋼３に混入した僅かな空気や窒素ガス４による影響が生じる鋳造初期のステンレス鋼片３ｃを除き、鋳造の開始から終了までの鋳造時間の大部分を占めるその他の時期に鋳造されたステンレス鋼片３ｃは、上記の混入した空気及び窒素ガス４の影響を受けなくなり、さらに新たな窒素ガス４の混入が低く抑えられる。このため、上記の鋳造時間の大部分を占めるステンレス鋼片３ｃでは、二次精錬後の状態からの窒素含有量の増加が抑えられると共に、少量であるが混入する窒素ガス４のステンレス溶鋼３への溶解によって気泡による表面欠陥の発生が大きく抑えられる。
従って、鋳造の定常状態時において、窒素ガス４をシールガスとして用いることによって、鋳造後のステンレス鋼片３ｃにおける気泡の発生を抑制することができ、さらに、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼３に注出口２ａを浸漬させたロングノズル２を介したステンレス溶鋼３の注入によって、二次精錬後の状態からの窒素含有量の増加を抑えることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る連続鋳造方法は、実施の形態１に係る連続鋳造方法において鋳造時にタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼３の表面３ａ上にＴＤパウダー５を散布し被覆するようにしたものである。
なお、実施の形態２に係る連続鋳造方法では、実施の形態１と同様に連続鋳造装置１００を使用するため、連続鋳造装置１００の構成の説明を省略する。

図２を参照して、実施の形態２における連続鋳造装置１００の動作を説明する。
連続鋳造装置１００において、取鍋１がセットされ且つ取鍋１にロングノズル２が取り付けられたタンディッシュ１０１では、実施の形態１と同様に、ストッパ１０４によって浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅを閉鎖した状態で、取鍋１からタンディッシュ１０１の内部１０１ａにロングノズル２を通じてステンレス溶鋼３が注ぎ込まれる。また、タンディッシュ１０１の内部１０１ａにガス供給ノズル１０２等から窒素ガス４が供給され、窒素ガス４で満たされる。

そして、タンディッシュ１０１の内部１０１ａにおいて、流入するステンレス溶鋼３によって上昇するステンレス溶鋼３の表面３ａがロングノズル２の注出口２ａの近傍となると、注出口２ａから流下するステンレス溶鋼３による表面３ａのたたき込みが小さくなるため、パウダノズル１０３から内部１０１ａのステンレス溶鋼３の表面３ａに向かって、ＴＤパウダー５が散布される。ＴＤパウダー５は、ステンレス溶鋼３の表面３ａ上の全体を覆うように散布される。これにより、ステンレス溶鋼３の表面３ａ上に層状に堆積したＴＤパウダー５が、ステンレス溶鋼３の表面３ａと窒素ガス４との接触を遮断する。

さらに、ステンレス溶鋼３が注ぎ込まれるタンディッシュ１０１の内部１０１ａにおいて、ステンレス溶鋼３の表面３ａが上昇し、その深さが所定深さＤとなると、ストッパ１０４が上昇され、それにより内部１０１ａのステンレス溶鋼３が、鋳型１０５内に流入し、鋳造が開始される。

そして、鋳造中、タンディッシュ１０１では、ロングノズル２の注出口２ａをタンディッシュ１０１の内部１０１ａのステンレス溶鋼３に浸漬させつつ、内部１０１ａのステンレス溶鋼３が所定深さＤの近傍の深さを維持し、表面３ａがほぼ一定の位置になるように、浸漬ノズル１０１ｄからのステンレス溶鋼３の流出量及びロングノズル２を通じたステンレス溶鋼３の流入量が調節される。
よって、ＴＤパウダー５で覆われたステンレス溶鋼３の表面３ａでは、注入されるステンレス溶鋼３によって堆積しているＴＤパウダー５が乱れることが抑えられ、それによって、表面３ａが窒素ガス４に露出し接触することが防がれる。従って、定常状態で鋳造が行われている間、ＴＤパウダー５は、ステンレス溶鋼３の表面３ａと窒素ガス４との間を遮断し続ける。

また、取鍋１内のステンレス溶鋼３が無くなると、タンディッシュ１０１の内部１０１ａにおけるステンレス溶鋼３の表面３ａが下降し、ロングノズル２の注出口２ａよりも下方になる。このとき、ステンレス溶鋼３の表面３ａ上のＴＤパウダー５が、ロングノズル２が貫通し穴になっていた部位を埋め、表面３ａ上の全体を覆う。よって、タンディッシュ１０１内からステンレス溶鋼３が無くなる鋳造の終了まで、ＴＤパウダー５は、ステンレス溶鋼３の表面３ａと窒素ガス４との接触を遮り続ける。

従って、タンディッシュ１０１では、ＴＤパウダー５の散布後の鋳造の定常状態及びその後の鋳造終了までの間、内部１０１ａのステンレス溶鋼３がＴＤパウダー５で覆われ、さらに、取鍋１内のステンレス溶鋼３は、内部１０１ａのステンレス溶鋼３に注出口２ａを浸漬させたロングノズル２を通じて、内部１０１ａのステンレス溶鋼３内に注ぎ込まれる。これにより、ステンレス溶鋼３は窒素ガス４と接触せず、窒素ガス４のステンレス溶鋼３への混入がほとんど発生しない。

そして、ＴＤパウダー５を散布する前の短時間にステンレス溶鋼３内に混入した僅かな空気や窒素ガス４による影響が生じる鋳造初期に鋳造されるステンレス鋼片３ｃを除き、鋳造の開始から終了までの鋳造時間の大部分を占めるその他の時期に鋳造されたステンレス鋼片３ｃは、ＴＤパウダー５の散布前に混入した空気及び窒素ガス４の影響を受けなくなり、さらに新たな窒素ガス４の混入がほとんどない。このため、上記の鋳造時間の大部分で鋳造されるステンレス鋼片３ｃでは、二次精錬後の状態から窒素含有量がほとんど増加せず、混入する窒素ガス４等の気体の気泡化による表面欠陥の発生が大きく抑えられる。
また、この発明の実施の形態２に係る連続鋳造方法に関するその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

（実施例）
以下、実施の形態１及び２に係る連続鋳造方法を用いてステンレス鋼片を鋳造した実施例を説明する。
ＳＵＳ４３０、フェライト単相系ステンレス鋼（化学成分：１９Ｃｒ−０．５Ｃｕ−Ｎｂ−ＬＣＮ）及びＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼について実施の形態１及び２の連続鋳造方法を用いてステンレス鋼片であるスラブを鋳造した実施例１〜４と、ＳＵＳ４３０のステンレス鋼について注入ノズルとしてショートノズルを使用し、シールガスとしてアルゴンガス又は窒素ガスを用いてスラブを鋳造した比較例１〜２とについて特性を評価した。なお、以下の検出結果は、実施例では、鋳造の初期を除く定常状態で鋳造されたスラブからサンプリングしたものであり、比較例では、鋳造開始から実施例のサンプリング時期と同時期に鋳造されたスラブからサンプリングしたものである。

実施例及び比較例のそれぞれについて、鋼種、シールガスの種類・供給流量、注入ノズルの種類、ＴＤパウダーの使用の有無を表１に示す。なお、表１におけるショートノズルとは、図１において、ロングノズル２に換えて取鍋１に取り付けられたとき、その下方側先端が、タンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃの下面とほぼ同じ高さとなるような長さが短い構成のものである。

実施例１は、実施の形態１の連続鋳造方法を用いてＳＵＳ４３０のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。
実施例２は、実施の形態２の連続鋳造方法を用いてＳＵＳ４３０のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。
実施例３は、実施の形態２の連続鋳造方法を用いて低窒素鋼種であるフェライト単相系ステンレス鋼（化学成分：１９Ｃｒ−０．５Ｃｕ−Ｎｂ−ＬＣＮ）のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。
実施例４は、実施の形態２の連続鋳造方法を用いて低窒素鋼種であるＳＵＳ３１６Ｌ（オーステナイト系低窒素鋼種）のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。
比較例１は、実施の形態１の連続鋳造方法においてロングノズル２の代わりにショートノズルを使用し、且つシールガスとして窒素ガスの代わりにアルゴン（Ａｒ）ガスを使用して、ＳＵＳ４３０のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。
比較例２は、実施の形態１の連続鋳造方法においてロングノズル２の代わりにショートノズルを使用してＳＵＳ４３０のステンレス鋼スラブを鋳造した例である。

さらに、実施例１〜４及び比較例１〜２で鋳造したスラブにおける窒素（Ｎ）のピックアップ量であるＮピックアップの結果を表２に示す。なお、表２では、実施例１〜４及び比較例１〜２のそれぞれについて鋳造された複数のスラブで測定したＮピックアップをまとめている。また、Ｎピックアップは、二次精錬工程での最終的な成分調整後の取鍋１内のステンレス溶鋼３の窒素成分に対して、鋳造後のスラブに含有される窒素成分の増加量であり、鋳造工程においてステンレス溶鋼が新たに含んだ窒素成分の質量である。Ｎピックアップは、質量濃度で示し、単位はｐｐｍである。

比較例１では、シールガスとして窒素ガスを用いずにアルゴンガスを用いているため、Ｎピックアップが０〜２０ｐｐｍの間となり、その平均が８ｐｐｍと低くなっている。
比較例２では、ショートノズルを使用するため、タンディッシュ１０１内に注ぎ込まれたステンレス溶鋼が、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼の表面をたたき込んで周囲の多くの窒素ガスを巻き込むので、Ｎピックアップが５０ｐｐｍとなり、その平均も５０ｐｐｍと高くなっている。
実施例１では、鋳造の定常状態時において、ロングノズル２の注出口２ａをステンレス鋼に浸漬させることによって、注ぎ込まれたステンレス溶鋼によるタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼の表面のたたき込みが防がれ、窒素ガスはステンレス溶鋼の穏やかな表面と接触しているのみであるため、Ｎピックアップが比較例１と同程度に低くなっている。具体的には、実施例１でのＮピックアップは、０〜２０ｐｐｍの間となり、その平均が１０ｐｐｍと低くなっている。
実施例２〜４では、鋳造の定常状態時において、ロングノズル２の使用に加えてＴＤパウダーによってタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼と窒素ガスとを遮断するため、Ｎピックアップが比較例１及び実施例１よりもかなり小さくなっている。具体的には、実施例２でのＮピックアップは、−１０〜０ｐｐｍの間となり、その平均が−４ｐｐｍと非常に低くなっている。つまり、スラブにおける窒素含有量が、二次精錬後のステンレス溶鋼よりも少なくなっており、これは、ＴＤパウダーがステンレス溶鋼中の窒素成分を吸収していると考えられる。また、実施例３でのＮピックアップも、−１０〜０ｐｐｍの間となり、その平均が−９ｐｐｍと非常に低くなっている。さらに、実施例４でのＮピックアップも、−１０〜０ｐｐｍの間となり、その平均が−７ｐｐｍと非常に低くなっている。

また、不活性ガスであるアルゴンガスは、ステンレス溶鋼に含まれると多くがステンレス溶鋼に溶け込まずに気泡として鋳造後のスラブ内に残留するが、ステンレス溶鋼への溶解性を有する窒素は、多くがステンレス溶鋼に溶け込むため、シールガスに窒素ガスを使用した例では、スラブからは気泡としてほとんど検出されなかった。つまり、実施例１〜４及び比較例２では、スラブに気泡がほとんど確認されず、一方、比較例１では、スラブに表面欠陥となる気泡が多く確認された。

例えば、図３には、実施例３とさらなる比較例３（鋼種：フェライト単相系ステンレス鋼（化学成分：１９Ｃｒ−０．５Ｃｕ−Ｎｂ−ＬＣＮ），シールガス：Ａｒ，シールガス供給流量：６０Ｎｍ^３／ｈ，注入ノズル：ショートノズル）との間でスラブに生じるΦ０．４ｍｍ以上の気泡個数を比較した図が示されている。図３では、スラブ表面の幅方向の中央から端部までの半分の領域において、中央から端部に向かって等分した６つの測点での１００００ｍｍ^２（１００ｍｍ×１００ｍｍの領域）当りの気泡個数が示されている。
図３に示すように、実施例３では、全域にわたり気泡個数が０個であり、比較例３では、ほぼ全域にわたり気泡が確認され、各測点で０〜１４個の気泡が確認されている。

また、図４には、実施例４とさらなる比較例４（鋼種：ＳＵＳ３１６Ｌ（オーステナイト系低窒素鋼種），シールガス：Ａｒ，シールガス供給流量：６０Ｎｍ^３／ｈ，注入ノズル：ショートノズル）との間でスラブに生じるΦ０．４ｍｍ以上の気泡個数を比較した図が示されている。図４では、スラブ表面の幅方向の中央から端部までの半分の領域において、中央から端部に向かって等分した５つの測点での１００００ｍｍ^２（１００ｍｍ×１００ｍｍの領域）当りの気泡個数が示されている。
図４に示すように、実施例４では、全域にわたり気泡個数が０個であり、比較例４では、ほぼ全域にわたり気泡が確認され、各測点で５〜３５個の気泡が確認されている。

ちなみに、図５には、前記の比較例３でスラブに生じるΦ０．４ｍｍ以上の気泡個数と、比較例３においてショートノズルの代わりにロングノズル２を使用した場合における初期を除く定常状態で鋳造されたスラブに生じるΦ０．４ｍｍ以上の気泡個数とを、比較した図が示されている。図５では、スラブ表面の幅方向の中央から端部までの半分の領域において、中央から端部に向かって等分した６つの測点での１００００ｍｍ^２（１００ｍｍ×１００ｍｍの領域）当りの気泡個数が示されている。
図５に示すように、ロングノズル２を使用した場合でも、比較例３よりも気泡個数は減少しているが、全域にわたり３〜７個の気泡が確認されており、実施例１〜４のような気泡低減効果は確認できない。

よって、実施の形態１の連続鋳造方法を用いた実施例１では、スラブにおける気泡欠陥をほぼ０に抑制しつつ、鋳造工程でのＮピックアップを、シールガスに窒素ガスを使用しない比較例１と同程度まで低く抑えることができる。従って、実施の形態１の連続鋳造方法は、窒素成分の含有量が４００ｐｐｍ以下となる窒素含有量が低いステンレス鋼の製造に、従来のアルゴンガスをシールガスとして使用する鋳造方法に換えて適用することが十分に可能であり、さらに気泡欠陥を低減する効果を有している。
また、実施の形態２の連続鋳造方法を用いた実施例２〜４では、スラブにおける気泡欠陥をほぼ０に抑制しつつ、鋳造工程でのＮピックアップを、シールガスに窒素ガスを使用しない比較例１よりも低く抑え、ほぼ０とすることができる。従って、実施の形態２の連続鋳造方法は、低窒素鋼種のステンレス鋼の製造に適用することが十分に可能であり、さらに気泡欠陥を低く抑える効果を有している。

従って、鋳造の定常状態時に窒素ガスをシールガスとして用いることによって、鋳造後のステンレス鋼片における気泡の発生を抑制することができる。さらに、鋳造の定常状態時にタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼に注出口２ａを浸漬させたロングノズル２を使用してステンレス溶鋼の注ぎ込みを行うことによって、Ｎピックアップを低減することができる。さらにまた、鋳造の定常状態時にタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼の表面をＴＤパウダーで覆うことによって、Ｎピックアップを０近くまで低減することができる。

なお、上記鋼種以外にもＳＵＳ４０９Ｌ、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４５Ｊ１、ＳＵＳ３０４Ｌなどについて本発明を適用し、実施例１〜４に示すようなＮピックアップ低減効果及び気泡低減効果が得られることを確認した。
また、実施の形態１及び２に係る連続鋳造方法は、ステンレス鋼の製造に適用されていたが、他の金属の製造に適用してもよい。
また、実施の形態１及び２に係る連続鋳造方法におけるタンディッシュ１０１での制御は、連続鋳造に適用されていたが、他の鋳造方法に適用してもよい。

１取鍋、２ロングノズル、２ａ注出口、３ステンレス溶鋼（溶融金属）、３ｃステンレス鋼片（金属片）、４タンディッシュパウダー、５窒素ガス、１００連続鋳造装置、１０１タンディッシュ、１０５鋳型。

Claims

取鍋内の溶融金属を下方のタンディッシュ内に注入し、前記タンディッシュ内の前記溶融金属を鋳型に連続注入して金属片を鋳造する連続鋳造方法において、
前記タンディッシュに前記溶融金属を注入するときから前記金属片の鋳造終了まで、シールガスとして窒素ガスを前記タンディッシュ内の前記溶融金属の周囲に供給し、
前記取鍋内の前記溶融金属を前記タンディッシュ内に注入するための注入ノズルの注出口を前記タンディッシュ内の前記溶融金属に浸漬させつつ、前記注入ノズルを通じて前記タンディッシュ内に前記溶融金属を注入すると共に、前記タンディッシュ内の前記溶融金属を前記鋳型に注入する連続鋳造方法であって、
前記タンディッシュ内の前記溶融金属の表面が前記注入ノズルの注出口の近傍となった際に、前記タンディッシュ内の前記溶融金属の表面上の全体を覆うように、前記溶融金属中の窒素成分を吸収する合成スラグ剤からなるタンディッシュパウダーを散布し、前記タンディッシュパウダーを前記溶融金属と前記窒素ガスとの間に介在させる連続鋳造方法。
前記注入ノズルの前記注出口を、前記タンディッシュ内の前記溶融金属に１００〜１５０ｍｍの深さで貫入させる請求項１に記載の連続鋳造方法。
鋳造される前記金属片は、含有窒素の濃度が４００ｐｐｍ以下のステンレス鋼である請求項１または２に記載の連続鋳造方法。