JP6331810B2 - Metal continuous casting method - Google Patents

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Description

本発明は、金属の連続鋳造方法に関し、より詳細には、鋳型内での溶融金属の流動を安定化する連続鋳造方法に関する。   The present invention relates to a continuous casting method of metal, and more particularly to a continuous casting method for stabilizing the flow of molten metal in a mold.

通常、金属の連続鋳造では、タンディッシュから鋳型内へは、1本の浸漬ノズル(以下、単に、「ノズル」ともいう。)を介して溶融金属が供給され、鋳型内で溶融金属が凝固される。連続鋳造の操業時には、ノズルの吐出孔は、鋳型内の溶融金属に浸漬された状態にされる。   Usually, in continuous casting of metal, molten metal is supplied from a tundish into a mold through a single immersion nozzle (hereinafter also simply referred to as “nozzle”), and the molten metal is solidified in the mold. The During the continuous casting operation, the nozzle discharge hole is immersed in the molten metal in the mold.

浸漬ノズルには、溶融金属の流量を調整するためのスライディングゲート装置(以下、「SG装置」ともいう。)が配置されている。SG装置は、固定配置された固定プレートと、この固定プレートに対して摺動する摺動プレートとを備えている。固定プレート、および摺動プレートには、それぞれ、貫通孔が形成されている。摺動プレートが固定プレートに対して摺動することにより、固定プレートに形成された貫通孔と摺動プレートに形成された貫通孔とが重なり合う部分の面積が変化する。溶融金属は、これらの貫通孔が重なり合う部分を流れるので、この重なり合う部分の面積(溶融金属の流路の断面積)が変化すると、この部分を通って流れる溶融金属の流量が変化する。したがって、固定プレートに対する摺動プレートの位置を変化させることにより、タンディッシュから鋳型へ供給する溶融金属の流量を制御することができる。   The immersion nozzle is provided with a sliding gate device (hereinafter also referred to as “SG device”) for adjusting the flow rate of the molten metal. The SG device includes a fixed plate that is fixedly arranged and a sliding plate that slides relative to the fixed plate. A through hole is formed in each of the fixed plate and the sliding plate. When the sliding plate slides with respect to the fixed plate, the area of the portion where the through hole formed in the fixed plate and the through hole formed in the sliding plate overlap is changed. Since the molten metal flows through a portion where these through-holes overlap, when the area of the overlapping portion (cross-sectional area of the flow path of the molten metal) changes, the flow rate of the molten metal flowing through this portion changes. Therefore, the flow rate of the molten metal supplied from the tundish to the mold can be controlled by changing the position of the sliding plate with respect to the fixed plate.

連続鋳造により製造するスラブ鋳片(板状の鋳片)等の鋳片中に、気泡または非金属介在物が導入されると、鋳片から得られる製品における表面欠陥の原因となる。このため、従来より、これらの気泡および非金属介在物の低減が求められている。鋳型内の溶融金属のメニスカス部で溶融金属の流れが不安定であるときに、鋳片に気泡および非金属介在物が導入されやすい。このため、このメニスカス部における溶融金属の流れを安定化することが求められている。   If bubbles or non-metallic inclusions are introduced into a slab such as a slab slab (plate-shaped slab) manufactured by continuous casting, it causes surface defects in a product obtained from the slab. For this reason, conventionally, reduction of these bubbles and non-metallic inclusions has been demanded. When the molten metal flow is unstable at the molten metal meniscus in the mold, bubbles and non-metallic inclusions are easily introduced into the slab. For this reason, stabilization of the flow of the molten metal in this meniscus part is calculated | required.

「メニスカス」とは、鋳型内の溶融金属の表面を意味し、「メニスカス部」とは、溶融金属においてメニスカスを含むメニスカス近傍の部分を意味する。すなわち、「メニスカス部」は、メニスカスから溶融金属の深さ方向に0〜50mm程度までの範囲を含む。   The “meniscus” means the surface of the molten metal in the mold, and the “meniscus portion” means a portion near the meniscus including the meniscus in the molten metal. That is, the “meniscus portion” includes a range from about 0 to 50 mm in the depth direction of the molten metal from the meniscus.

一方、連続鋳造の操業においては、ノズルの内壁に固形物が付着してノズル詰まりが発生する場合がある。この場合、このノズル詰まりに起因して、ノズルから吐出される溶融金属の流れが偏流となることにより、鋳型内での安定した溶融金属の流れを形成することは困難となる。この事態は、鋳造速度の低下のみならず、鋳片の品質の悪化を招く。鋳型内の溶融金属の流れを安定化することが困難な理由として、ノズルから鋳型内へ溶融金属を安定して吐出することが困難であることが挙げられる。   On the other hand, in the continuous casting operation, solid matter may adhere to the inner wall of the nozzle and nozzle clogging may occur. In this case, due to this nozzle clogging, the flow of molten metal discharged from the nozzle becomes uneven, making it difficult to form a stable molten metal flow in the mold. This situation not only lowers the casting speed but also deteriorates the quality of the slab. The reason why it is difficult to stabilize the flow of the molten metal in the mold is that it is difficult to stably discharge the molten metal from the nozzle into the mold.

ノズルから鋳型内への溶融金属の吐出と、鋳型内での溶融金属の流れとを安定化することを目的として、特許文献1および2では、タンディッシュ内において、旋回流付与機構を設置することが提案されている。   In Patent Documents 1 and 2, for the purpose of stabilizing the discharge of molten metal from the nozzle into the mold and the flow of molten metal in the mold, a swirl flow imparting mechanism is installed in the tundish. Has been proposed.

このような旋回流付与機構として、特許文献1には、側孔が形成された中空の耐火物製構造体が開示されている。耐火物製構造体は、タンディッシュ内でノズルの上方に配置される。溶融金属が、側孔を介して耐火物製構造体の内部に流れ込むことにより、溶融金属の旋回流が形成される。特許文献1には、耐火物製構造体の上端部に開孔部を設け、この開孔部を通してタンディッシュの上部から耐火物製構造体の底部近傍に渡る耐火物製ストッパーロッドを配置することについても開示されている。ストッパーロッドを配置することにより、湯面上のスラグが旋回流により溶融金属内に巻き込まれることを回避できるとされている。   As such a swirl flow imparting mechanism, Patent Document 1 discloses a hollow refractory structure in which side holes are formed. The refractory structure is disposed above the nozzle in the tundish. As the molten metal flows into the refractory structure through the side holes, a swirling flow of the molten metal is formed. In Patent Document 1, an opening is provided in the upper end portion of the refractory structure, and a refractory stopper rod extending from the upper part of the tundish to the vicinity of the bottom of the refractory structure is disposed through the opening. Is also disclosed. By arranging the stopper rod, the slag on the molten metal surface can be prevented from being caught in the molten metal by the swirling flow.

また、特許文献2には、特許文献1に開示された構成を基に、耐火物製構造体を二重円筒構造とすることが開示されている。この構成により、ストッパーロッドを設けなくても、耐火物製構造体により付与された旋回流によるスラグの巻き込みを防止可能であるとされている。   Patent Document 2 discloses that the refractory structure is a double cylinder structure based on the configuration disclosed in Patent Document 1. According to this configuration, it is supposed that it is possible to prevent the slag from being caught by the swirling flow provided by the refractory structure without providing the stopper rod.

上記のいずれの技術においても、溶融金属は、タンディッシュ内で形成された旋回流を保ったまま浸漬ノズル内を流れ、鋳型内へと吐出される。これにより、鋳型内での溶融金属の流れを安定化するとともに、スラグ等の非金属介在物の鋳片への導入が抑制される。したがって、安定した連続鋳造操業および鋳片の品質向上を達成することができる。   In any of the above techniques, the molten metal flows through the immersion nozzle while maintaining the swirling flow formed in the tundish, and is discharged into the mold. This stabilizes the flow of the molten metal in the mold and suppresses the introduction of non-metallic inclusions such as slag into the slab. Therefore, it is possible to achieve stable continuous casting operation and quality improvement of the slab.

特許第4419934号公報Japanese Patent No. 4419934 特許第4670762号公報Japanese Patent No. 4670762

しかし、スループット(鋳片の製造速度)が低下した際は、鋳型内へ供給する溶融金属の流量を少なくするために、SG装置により、溶融金属の流路は絞られる。具体的には、固定プレートの貫通孔の一部を遮るように摺動プレートが突出した状態にされる。この場合は、摺動プレートにより溶融金属の流れが阻害されるので、耐火物製構造体により形成された旋回流は、鋳型内に供給されるまでに減衰する。そのため、低スループットでの操業時には、鋳型内の溶融金属の流れを安定化することは、困難であった。   However, when the throughput (slab manufacturing speed) decreases, the molten metal flow path is narrowed by the SG device in order to reduce the flow rate of the molten metal supplied into the mold. Specifically, the sliding plate protrudes so as to block a part of the through hole of the fixed plate. In this case, since the flow of the molten metal is inhibited by the sliding plate, the swirl flow formed by the refractory structure is attenuated before being supplied into the mold. For this reason, it has been difficult to stabilize the flow of the molten metal in the mold during operation at a low throughput.

本発明は、高スループットでの操業時のみならず、低スループットでの操業時においても、鋳型内の溶融金属の流れを安定化することが可能な、金属の連続鋳造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a metal continuous casting method capable of stabilizing the flow of molten metal in a mold not only at the time of operation at a high throughput but also at the time of operation at a low throughput. And

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、下記(1)の連続鋳造方法を要旨とする。
(1)タンディッシュから浸漬ノズルを介しこの浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内へ溶融金属を供給するように構成された連続鋳造装置を用いた、金属の連続鋳造方法であって、
前記タンディッシュ内で前記浸漬ノズルの上方には、外筒および内筒を含む二重構造を有する耐火物製構造体が備えられており、
前記外筒は、円筒状、円錐状または円錐台状であり、側孔が形成されており、
前記外筒の下端は、前記タンディッシュの底に接しており、前記内筒の下端とタンディッシュの底または前記浸漬ノズルの上端との間には、鉛直方向に関して、10〜300mmの間隙を有し、
前記外筒の前記側孔は、前記耐火物製構造体の軸から放射状に延びる仮想線と、前記外筒の内面との交点に前記側孔の出側開口部の中心を有し、
前記出側開口部において、前記側孔の中心軸は、水平面内で前記仮想線に対して傾斜されており、
前記浸漬ノズルには、溶融金属の流路の断面積に対応する値である開度を変更することによって、前記タンディッシュから前記鋳型へと流れる溶融金属の流量を調整するスライディングゲートが配置されており、
前記鋳型の側方に、電磁攪拌装置が配置されており、
当該連続鋳造方法が、
前記タンディッシュ内で前記耐火物製構造体の外部の溶融金属を、前記側孔を介して、前記耐火物製構造体の内部に流入させることにより、当該溶融金属に、前記外筒の軸まわりの旋回流を付与する工程と、
前記スライディングゲート装置の開度が70〜90%のときに、前記鋳型内で、前記浸漬ノズルの前記吐出孔の高さ位置に含まれる溶融金属を、前記電磁攪拌装置を用いて、水平方向に攪拌して、前記鋳型内の溶融金属の湯面高さの変動を2mm以下に抑制する工程とを含む、連続鋳造方法。
This invention is made | formed in view of such a subject, and makes a summary the continuous casting method of following (1).
(1) A metal continuous casting method using a continuous casting apparatus configured to supply molten metal from a discharge hole of the immersion nozzle into the mold through the immersion nozzle from the tundish,
Above the immersion nozzle in the tundish, a refractory structure having a double structure including an outer cylinder and an inner cylinder is provided,
The outer cylinder has a cylindrical shape, a conical shape or a truncated cone shape, and a side hole is formed,
The lower end of the outer cylinder is in contact with the bottom of the tundish, and there is a gap of 10 to 300 mm in the vertical direction between the lower end of the inner cylinder and the bottom of the tundish or the upper end of the immersion nozzle. And
The side hole of the outer cylinder has the center of the outlet opening of the side hole at the intersection of an imaginary line extending radially from the axis of the refractory structure and the inner surface of the outer cylinder,
In the exit opening, a central axis of the side hole is inclined with respect to the imaginary line in a horizontal plane,
The immersion nozzle is provided with a sliding gate that adjusts the flow rate of the molten metal flowing from the tundish to the mold by changing the opening that is a value corresponding to the cross-sectional area of the flow path of the molten metal. And
An electromagnetic stirrer is disposed on the side of the mold,
The continuous casting method is
The molten metal outside the refractory structure in the tundish is caused to flow into the refractory structure through the side holes, thereby allowing the molten metal to move around the axis of the outer cylinder. Providing a swirling flow of
When the opening degree of the sliding gate device is 70 to 90%, the molten metal contained in the height position of the discharge hole of the immersion nozzle is horizontally moved in the mold using the electromagnetic stirring device. A continuous casting method including a step of stirring and suppressing a fluctuation in a molten metal surface height of the molten metal in the mold to 2 mm or less.

この連続鋳造方法によれば、電磁攪拌を適切に適用することにより、低スループットでの操業時に、鋳型内の溶融金属の流れを安定化することができる。このため、鋳片に、気泡および非金属介在物が導入されにくくなり、鋳片から得られる製品の品質を高くすることができる。   According to this continuous casting method, by appropriately applying electromagnetic stirring, the flow of molten metal in the mold can be stabilized during operation at a low throughput. For this reason, it becomes difficult to introduce bubbles and non-metallic inclusions into the slab, and the quality of the product obtained from the slab can be increased.

図1Aは、本発明の一実施形態に係る連続鋳造方法に用いることができる連続鋳造装置の断面図であり、高スループットで操業しているときの状態を示す。FIG. 1A is a cross-sectional view of a continuous casting apparatus that can be used in a continuous casting method according to an embodiment of the present invention, and shows a state when operating at a high throughput. 図1Bは、本発明の一実施形態に係る連続鋳造方法に用いることができる連続鋳造装置の断面図であり、低スループットで操業しているときの状態を示す。FIG. 1B is a cross-sectional view of a continuous casting apparatus that can be used in a continuous casting method according to an embodiment of the present invention, and shows a state when operating at a low throughput. 図1Cは、図1AのA−A切断線に沿う断面図である。1C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A. 図2は、鋳型内の溶鋼の流動の様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the flow of molten steel in the mold. 図3は、種々の構成の連続鋳造装置のそれぞれについて、スライディングゲート装置の開度と、メニスカスの高さの変動幅との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the opening degree of the sliding gate device and the fluctuation width of the height of the meniscus for each of the continuous casting apparatuses having various configurations. 図4は、メニスカスの高さの変動幅と鋳片の製品疵評価指数との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the fluctuation width of the meniscus height and the product defect evaluation index of the slab.

スライディングゲート装置について、「開度」とは、溶融金属の流路の断面積に対応する値であり、固定プレートに対する摺動プレートの位置によって定められる。開度は、固定プレートの貫通孔と摺動プレートの貫通孔との重なりが最大になるとき(たとえば、摺動プレートが、その動作範囲の前進限位置にあるときに対応)の値を100%とし、固定プレートの貫通孔と摺動プレートの貫通孔とが重ならないとき(たとえば、摺動プレートが、その動作範囲の後退限位置にあるときに対応)の値を0%とした値である。固定プレートに対する摺動プレートの位置が、上記した位置の間にあるときは、当該位置で、百分率を比例配分した値を、開度とする。摺動プレートがシリンダーを介して動作される場合は、シリンダーの位置によって、開度を規定するようにしてもよい。   For the sliding gate device, the “opening” is a value corresponding to the cross-sectional area of the flow path of the molten metal, and is determined by the position of the sliding plate with respect to the fixed plate. The opening degree is 100% of the value when the overlap between the through hole of the fixed plate and the through hole of the sliding plate is maximized (for example, when the sliding plate is at the forward limit position of its operating range). The value when the through hole of the fixed plate and the through hole of the sliding plate do not overlap (for example, corresponding to when the sliding plate is at the retreat limit position of its operating range) is 0%. . When the position of the sliding plate with respect to the fixed plate is between the above-described positions, a value obtained by proportionally distributing the percentage at the position is defined as the opening degree. When the sliding plate is operated via the cylinder, the opening degree may be defined by the position of the cylinder.

「スループット」とは、鋳片の製造速度であり、(鋳型の水平断面積)×(鋳片の引き抜き速度)×(鋳片の比重)で求められる。鋳型の水平断面積は、鋳造すべき鋳片のサイズで決まり、比重は、溶融金属種によって決まる。したがって、通常の連続鋳造操業では、スループットは、鋳片の引き抜き速度により制御される。   “Throughput” is the production rate of the slab, and is determined by (horizontal cross-sectional area of the mold) × (drawing speed of the slab) × (specific gravity of the slab). The horizontal cross-sectional area of the mold is determined by the size of the slab to be cast, and the specific gravity is determined by the molten metal species. Therefore, in normal continuous casting operations, the throughput is controlled by the slab drawing speed.

「低スループット」とは、スライディングゲート装置の開度が80%以下であることをいうものとする。「高スループット」とは、スライディングゲート装置の開度が80%より大きいことをいうものとする。80%の開度に対応する溶融金属の流量は、たとえば、4.1t/minある。   “Low throughput” means that the opening of the sliding gate device is 80% or less. “High throughput” means that the opening of the sliding gate device is larger than 80%. The flow rate of the molten metal corresponding to the opening degree of 80% is, for example, 4.1 t / min.

上述のように、本発明は、タンディッシュから浸漬ノズルを介しこの浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内へ溶融金属を供給するように構成された連続鋳造装置を用いた、金属の連続鋳造方法である。前記タンディッシュ内で前記浸漬ノズルの上方には、外筒および内筒を含む二重構造を有する耐火物製構造体が備えられている。前記外筒は、円筒状、円錐状または円錐台状であり、側孔が形成されている。前記外筒の下端は、前記タンディッシュの底に接しており、前記内筒の下端とタンディッシュの底または前記浸漬ノズルの上端との間には、鉛直方向に関して、10〜300mmの間隙を有する。前記外筒の前記側孔は、前記耐火物製構造体の軸から放射状に延びる仮想線と、前記外筒の内面との交点に前記側孔の出側開口部の中心を有し、前記出側開口部において、前記側孔の中心軸は、水平面内で前記仮想線に対して傾斜されている。前記浸漬ノズルには、溶融金属の流路の断面積に対応する値である開度を変更することによって、前記タンディッシュから前記鋳型へと流れる溶融金属の流量を調整するスライディングゲート装置が配置されている。前記鋳型の側方に、電磁攪拌装置が配置されている。この連続鋳造方法は、前記タンディッシュ内で前記耐火物製構造体の外部の溶融金属を、前記側孔を介して、前記耐火物製構造体の内部に流入させることにより、当該溶融金属に、前記外筒の軸まわりの旋回流を付与する工程と、前記スライディングゲート装置の開度が70〜90%のときに、前記鋳型内で、前記浸漬ノズルの前記吐出孔の高さ位置に含まれる溶融金属を、前記電磁攪拌装置を用いて、水平方向に攪拌して、前記鋳型内の溶融金属の湯面高さの変動を2mm以下に抑制する工程とを含む、連続鋳造方法。   As described above, the present invention is a continuous metal casting method using a continuous casting apparatus configured to supply molten metal from a tundish through an immersion nozzle to a mold through a discharge hole of the immersion nozzle. . A refractory structure having a double structure including an outer cylinder and an inner cylinder is provided above the immersion nozzle in the tundish. The outer cylinder has a cylindrical shape, a conical shape, or a truncated cone shape, and has a side hole. The lower end of the outer cylinder is in contact with the bottom of the tundish, and there is a gap of 10 to 300 mm in the vertical direction between the lower end of the inner cylinder and the bottom of the tundish or the upper end of the immersion nozzle. . The side hole of the outer cylinder has the center of the outlet opening of the side hole at the intersection of an imaginary line extending radially from the axis of the refractory structure and the inner surface of the outer cylinder. In the side opening, the central axis of the side hole is inclined with respect to the imaginary line in a horizontal plane. The immersion nozzle is provided with a sliding gate device that adjusts the flow rate of the molten metal flowing from the tundish to the mold by changing the opening that is a value corresponding to the cross-sectional area of the flow path of the molten metal. ing. An electromagnetic stirrer is disposed on the side of the mold. In this continuous casting method, the molten metal outside the refractory structure in the tundish is caused to flow into the refractory structure through the side holes, to the molten metal, The step of applying a swirling flow around the axis of the outer cylinder and the opening degree of the sliding gate device is 70 to 90%, and are included in the height position of the discharge hole of the immersion nozzle in the mold. A continuous casting method including a step of stirring the molten metal in the horizontal direction using the electromagnetic stirrer and suppressing a fluctuation in the molten metal surface height of the molten metal in the mold to 2 mm or less.

以下、溶融金属が溶鋼である場合を例として、本発明について説明する。
図1Aおよび図1Bは、本発明の一実施形態に係る連続鋳造方法に用いることができる連続鋳造装置の断面である。図1Aに、高スループットで操業している状態を示し、図1Bに、低スループットで操業している状態を示す。
Hereinafter, the present invention will be described by taking the case where the molten metal is molten steel as an example.
1A and 1B are cross sections of a continuous casting apparatus that can be used in a continuous casting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a state operating at a high throughput, and FIG. 1B shows a state operating at a low throughput.

この連続鋳造装置1は、タンディッシュ2と、タンディッシュ2の下方に配置された鋳型3と、タンディッシュ2内の溶鋼を鋳型3内へ移送するのに用いられる浸漬ノズル4とを備えている。   The continuous casting apparatus 1 includes a tundish 2, a mold 3 disposed below the tundish 2, and an immersion nozzle 4 used to transfer molten steel in the tundish 2 into the mold 3. .

タンディッシュ2内の底部で、ノズル4の上方には、耐火物製構造体5が設けられている。浸漬ノズル4は、タンディッシュ2の底を貫通している。耐火物製構造体5は、浸漬ノズル4の上方に配置されている。   A refractory structure 5 is provided at the bottom of the tundish 2 and above the nozzle 4. The immersion nozzle 4 passes through the bottom of the tundish 2. The refractory structure 5 is disposed above the immersion nozzle 4.

耐火物製構造体5は、外筒5Aと内筒5Bとを含む二重構造を有している。外筒5Aは、円筒状、円錐状、または円錐台状であり、内筒5Bは、外筒5Aの内部に、外筒5Aと同軸に配置されている。耐火物製構造体5の軸は、ほぼ鉛直方向に沿っている。外筒5Aと内筒5Bとは、耐火物製構造体5の上部で接続されている。外筒5Aは、その下端がタンディッシュの底に接するように配置されている。耐火物製構造体5の軸方向に関して、内筒5Bは外筒5Aより短い。鉛直方向(高さ方向)に関して、内筒5Bの下端とタンディッシュ2の底または浸漬ノズル4の上端との間には、10〜300mmの間隙がある。   The refractory structure 5 has a double structure including an outer cylinder 5A and an inner cylinder 5B. The outer cylinder 5A has a cylindrical shape, a conical shape, or a truncated cone shape, and the inner cylinder 5B is disposed inside the outer cylinder 5A and coaxially with the outer cylinder 5A. The axis of the refractory structure 5 is substantially along the vertical direction. The outer cylinder 5A and the inner cylinder 5B are connected to each other at the upper part of the refractory structure 5. The outer cylinder 5A is disposed such that the lower end thereof is in contact with the bottom of the tundish. Regarding the axial direction of the refractory structure 5, the inner cylinder 5B is shorter than the outer cylinder 5A. With respect to the vertical direction (height direction), there is a gap of 10 to 300 mm between the lower end of the inner cylinder 5 </ b> B and the bottom of the tundish 2 or the upper end of the immersion nozzle 4.

外筒5Aには、その軸周りに、複数の側孔5hが形成されている。図1Cは、図1AのA−A切断線に沿う断面図である。この実施形態では、外筒5Aには、8個の側孔5hが形成されている。各側孔5hは、耐火物製構造体5の軸から放射状に延びる仮想線X1〜X8と外筒5Aの内面との交点に当該側孔5hの出側開口部(外筒5Aの内側の開口部)の中心を有し、出側開口部において、側孔5hの中心軸Y1〜Y8は、それぞれ、水平面内で仮想線X1〜X8に対して、θ1°傾斜されている。これにより、タンディッシュ2内の溶鋼Mが、側孔5hを通って耐火物製構造体5内に流れ込むと、溶鋼Mに旋回流が生じる。   The outer cylinder 5A has a plurality of side holes 5h around its axis. 1C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A. In this embodiment, 8 side holes 5h are formed in the outer cylinder 5A. Each side hole 5h is an exit side opening of the side hole 5h (an opening inside the outer cylinder 5A) at the intersection of virtual lines X1 to X8 extending radially from the axis of the refractory structure 5 and the inner surface of the outer cylinder 5A. The center axis Y1 to Y8 of the side hole 5h is inclined by θ1 ° with respect to the imaginary line X1 to X8 in the horizontal plane. Thereby, when the molten steel M in the tundish 2 flows into the refractory structure 5 through the side holes 5h, a swirling flow is generated in the molten steel M.

傾斜角度θ1が15°よりも小さいと、付与される旋回流の強さ(外筒5Aの軸周りの溶鋼Mの速度成分の大きさ)が不足する。一方、傾斜角度θ1が80°を超えて大きくなると、外筒5Aの厚さが薄くなるので、強度上の問題が生じる。したがって、θ1は15°〜80°の範囲とすることが好ましい。   When the inclination angle θ1 is smaller than 15 °, the strength of the swirling flow to be applied (the magnitude of the velocity component of the molten steel M around the axis of the outer cylinder 5A) is insufficient. On the other hand, when the inclination angle θ1 is larger than 80 °, the thickness of the outer cylinder 5A is reduced, which causes a problem in strength. Accordingly, θ1 is preferably set in the range of 15 ° to 80 °.

図1Aおよび図1Bを参照して、浸漬ノズル4は、筒状であり、タンディッシュ2の底を厚さ方向に貫通する孔に嵌め込まれた上ノズル4Aと、上ノズル4Aの下方に、上ノズル4Aと同軸に配置された下ノズル4Bとを備えている。浸漬ノズル4の軸は、ほぼ鉛直方向に沿っている。耐火物製構造体5は、浸漬ノズル4と同軸に配置されている。   Referring to FIGS. 1A and 1B, the immersion nozzle 4 has a cylindrical shape, and an upper nozzle 4A fitted in a hole penetrating the bottom of the tundish 2 in the thickness direction, and an upper nozzle 4A below the upper nozzle 4A. The lower nozzle 4B arrange | positioned coaxially with the nozzle 4A is provided. The axis of the immersion nozzle 4 is substantially along the vertical direction. The refractory structure 5 is arranged coaxially with the immersion nozzle 4.

上ノズル4Aと下ノズル4Bとの間には、浸漬ノズル4を流れる溶鋼Mの流量を調整するためのスライディングゲート装置6が設けられている。スライディングゲート装置6は、2枚の固定プレート6Aと、固定プレート6A同士の間に配置された摺動プレート6Bとを備えている。固定プレート6Aは、浸漬ノズル4に対して固定されており、摺動プレート6Bは、固定プレート6Aに対して摺動可能である。   Between the upper nozzle 4A and the lower nozzle 4B, a sliding gate device 6 for adjusting the flow rate of the molten steel M flowing through the immersion nozzle 4 is provided. The sliding gate device 6 includes two fixed plates 6A and a sliding plate 6B disposed between the fixed plates 6A. The fixed plate 6A is fixed to the immersion nozzle 4, and the sliding plate 6B is slidable with respect to the fixed plate 6A.

固定プレート6Aおよび摺動プレート6Bには、それぞれ、貫通孔が形成されている。摺動プレート6Bが固定プレート6Aに対して摺動することにより、固定プレート6Aに形成された貫通孔と摺動プレート6Bに形成された貫通孔との重なり合う部分の面積が変化し、これにより、スライディングゲート装置6の開度が変更されるようになっている。   A through hole is formed in each of the fixed plate 6A and the sliding plate 6B. As the sliding plate 6B slides with respect to the fixed plate 6A, the area of the overlapping portion of the through hole formed in the fixed plate 6A and the through hole formed in the sliding plate 6B changes. The opening degree of the sliding gate device 6 is changed.

下ノズル4Bの下端は、閉じられている。下ノズル4Bの下端近傍の側壁には、1対の吐出孔4hが形成されている。1対の吐出孔4hは、下ノズル4Bの軸に対して互いに反対側に形成されている。浸漬ノズル4内の溶鋼Mは、吐出孔4hを介して、鋳型3内に吐出される。この連続鋳造装置1の操業時には、浸漬ノズル4の吐出孔4hが、鋳型3内の溶鋼Mに浸漬された状態にされる。   The lower end of the lower nozzle 4B is closed. A pair of discharge holes 4h is formed in the side wall near the lower end of the lower nozzle 4B. The pair of discharge holes 4h are formed on opposite sides with respect to the axis of the lower nozzle 4B. Molten steel M in the immersion nozzle 4 is discharged into the mold 3 through the discharge holes 4h. During operation of the continuous casting apparatus 1, the discharge hole 4 h of the immersion nozzle 4 is immersed in the molten steel M in the mold 3.

鋳型3の側方には、電磁攪拌装置が設けられている。電磁攪拌装置のコア7は、鉛直方向に関して、メニスカスMm部、および下ノズル4Bに形成された吐出孔4hを含む高さ範囲に配置されている。   An electromagnetic stirrer is provided on the side of the mold 3. The core 7 of the electromagnetic stirring device is arranged in a height range including the meniscus Mm portion and the discharge hole 4h formed in the lower nozzle 4B in the vertical direction.

次に、この連続鋳造装置1を用いた、本発明の一実施形態に係る連続鋳造方法について説明する。   Next, a continuous casting method according to an embodiment of the present invention using the continuous casting apparatus 1 will be described.

まず、タンディッシュ2内に、溶鋼Mを供給する。溶鋼Mは、側孔5hを通って耐火物製構造体5内に流れ込む。この際、溶鋼Mには、外筒5Aの軸周りの旋回流が付与される。この溶鋼Mは、浸漬ノズル4内に流れ込む。   First, molten steel M is supplied into the tundish 2. Molten steel M flows into the refractory structure 5 through the side holes 5h. At this time, the swirling flow around the axis of the outer cylinder 5A is given to the molten steel M. The molten steel M flows into the immersion nozzle 4.

耐火物製構造体5に内筒5Bが設けられていることにより、旋回流による渦が溶鋼Mの表面に生じることが抑制される。したがって、タンディッシュ2内の溶鋼Mの表面にスラグ等の非金属が浮遊していた場合、そのような非金属が溶鋼Mに巻き込まれて、この連続鋳造により得られる鋳片に非金属介在物が導入されることを抑制することができる。このような効果を十分に奏するためには、図1Aおよび図1Bに示すように、耐火物製構造体5の上端がタンディッシュ2内の溶鋼Mの表面より高くなるようにすることが好ましい。しかし、耐火物製構造体5の上端がタンディッシュ2内の溶鋼Mの表面より低くても、溶鋼M内に非金属が巻き込まれることを、内筒5Bが設けられていない場合に比して抑制することができる。   By providing the refractory structure 5 with the inner cylinder 5 </ b> B, vortexes caused by the swirling flow are suppressed from being generated on the surface of the molten steel M. Therefore, when non-metal such as slag is floating on the surface of the molten steel M in the tundish 2, such non-metal is caught in the molten steel M, and the non-metallic inclusions are obtained in the slab obtained by this continuous casting. Can be prevented from being introduced. In order to sufficiently exhibit such an effect, it is preferable that the upper end of the refractory structure 5 is higher than the surface of the molten steel M in the tundish 2 as shown in FIGS. 1A and 1B. However, even when the upper end of the refractory structure 5 is lower than the surface of the molten steel M in the tundish 2, the non-metal is caught in the molten steel M as compared with the case where the inner cylinder 5B is not provided. Can be suppressed.

以下、タンディッシュ2の底、または浸漬ノズル4の上端と、内筒5Bの下端との間の間隙について、鉛直方向の長さを、「内筒下間隙長さ」という。内筒下間隙長さは、上述のように、10〜300mmである。内筒下間隙長さが、10mm未満であると、旋回流を付与された溶鋼Mが浸漬ノズル4内に流下するときの溶鋼Mの通路が狭くなり過ぎ、通路が閉塞するおそれが高くなる。また、タンディッシュ2内の溶鋼Mの表面高さが内筒5Bの下端よりも低くなると、内筒5Bの渦抑制作用は失われる。このため、内筒下間隙長さが300mmを超えて大きくなると、鋳造開始時および鋳造終了直前のようにタンディッシュ2内の溶鋼Mの表面高さが低下する条件下では、旋回流の発生に伴って生じる渦の形成を抑制できなくなる。内筒下間隙高さを10〜300mmとすることによる効果を得やすくするためには、内筒下間隙高さは、タンディッシュ2の底を基準とすることが好ましい。   Hereinafter, the length in the vertical direction of the gap between the bottom of the tundish 2 or the upper end of the immersion nozzle 4 and the lower end of the inner cylinder 5B is referred to as “inner cylinder lower gap length”. As described above, the inner cylinder lower gap length is 10 to 300 mm. When the inner cylinder bottom gap length is less than 10 mm, the passage of the molten steel M when the molten steel M provided with the swirling flow flows into the immersion nozzle 4 becomes too narrow, and the possibility that the passage is blocked increases. Further, when the surface height of the molten steel M in the tundish 2 becomes lower than the lower end of the inner cylinder 5B, the vortex suppressing action of the inner cylinder 5B is lost. For this reason, if the gap length under the inner cylinder exceeds 300 mm, a swirling flow is generated under the condition that the surface height of the molten steel M in the tundish 2 is lowered at the start of casting and immediately before the end of casting. The vortex formation that accompanies it can no longer be suppressed. In order to easily obtain the effect of setting the inner cylinder lower gap height to 10 to 300 mm, the inner cylinder lower gap height is preferably based on the bottom of the tundish 2.

溶鋼Mは、浸漬ノズル4内を下方へ流れ、吐出孔4hを介して、鋳型3内へと流れ込む。図1Aおよび図1Bに、溶鋼Mが流れる方向を矢印で示す。   The molten steel M flows downward in the immersion nozzle 4 and flows into the mold 3 through the discharge holes 4h. In FIG. 1A and FIG. 1B, the direction in which the molten steel M flows is indicated by arrows.

高スループットでの操業時(図1A参照)には、スライディングゲート装置6の開度が大きくされるので、溶鋼Mの流れは、スライディングゲート装置6によっては、ほとんど阻害されず、旋回流の強さはほとんど減衰せずに、溶鋼Mは浸漬ノズル4の下端部に達する。   During operation at a high throughput (see FIG. 1A), since the opening of the sliding gate device 6 is increased, the flow of the molten steel M is hardly obstructed by the sliding gate device 6, and the strength of the swirling flow The molten steel M reaches the lower end portion of the immersion nozzle 4 without being attenuated.

このとき、旋回流が付与された溶鋼Mは、遠心力によって側方(浸漬ノズル4の軸から離れる方向)へ力を与えられながら下降するため、複数の吐出孔4hから均等に溶鋼Mが吐出される。   At this time, the molten steel M to which the swirl flow is applied descends while being given a force laterally (in a direction away from the axis of the immersion nozzle 4) by centrifugal force, so that the molten steel M is evenly discharged from the plurality of discharge holes 4h. Is done.

図2は、鋳型内の溶鋼の流動の様子を示す図である。以下の説明では、鋳型3の横断面は矩形であるものとする。以下の説明で、「短辺面」とは、鋳型3の内面であって横断面における短辺を含む面であり、「長辺面」とは、鋳型3の内面であって横断面における長辺を含む面である。   FIG. 2 is a diagram showing the flow of molten steel in the mold. In the following description, it is assumed that the mold 3 has a rectangular cross section. In the following description, the “short side surface” is a surface that is the inner surface of the mold 3 and includes the short side in the cross section, and the “long side surface” is the inner surface of the mold 3 and is the long length in the cross section. A surface that includes an edge.

浸漬ノズル4の吐出孔4hから斜め下方に吐出された溶鋼Mの一部は、鋳型3の短辺面に衝突した後、上昇し、メニスカスMm近傍では、鋳型3の短辺面側から、鋳型3の幅方向中心側に流動する(反転流の生成)。   A portion of the molten steel M discharged obliquely downward from the discharge hole 4h of the immersion nozzle 4 rises after colliding with the short side surface of the mold 3, and in the vicinity of the meniscus Mm, from the short side surface side of the mold 3 3 flows to the center side in the width direction (generation of reverse flow).

浸漬ノズル4内に十分に強い旋回流が形成されている場合は、複数の吐出孔4hの各々から吐出される溶鋼Mの流速は、旋回流を伴わない場合に比して均一になる。これにより、溶鋼Mの一部は、鋳型3の側壁近傍で、いずれも、大きな流速で上昇し、メニスカスMm部でも、大きな流速で流れる。このため、鋳型3内の溶鋼MのメニスカスMmの高さの変動幅は抑えられる。   When a sufficiently strong swirl flow is formed in the immersion nozzle 4, the flow rate of the molten steel M discharged from each of the plurality of discharge holes 4h is uniform as compared with the case where no swirl flow is involved. Thereby, a part of the molten steel M rises at a large flow velocity in the vicinity of the side wall of the mold 3 and flows at a large flow velocity even at the meniscus Mm portion. For this reason, the fluctuation range of the height of the meniscus Mm of the molten steel M in the mold 3 is suppressed.

メニスカスMmの高さの変動幅は、高さ位置に関して制御目標値と実測値との差である。実測値は、たとえば、渦流センサー(高周波コイルで発生させメニスカス面で反射させた磁力線を受信コイルで感知するセンサー)を用いて、500msecに1度の検知頻度で測定した場合のメニスカスの位置データ全ての平均値である。   The fluctuation range of the height of the meniscus Mm is a difference between the control target value and the actually measured value with respect to the height position. The measured values are, for example, all the position data of the meniscus when measured at a detection frequency of once every 500 msec using an eddy current sensor (a sensor that senses the magnetic field lines generated by the high-frequency coil and reflected by the meniscus surface). Is the average value.

さらに、鋳型3の近傍に設けられたコア7(図1Aおよび図1B参照)により、溶鋼Mに電磁力を印加して、上方から見て時計回りに溶鋼Mを流動させる力を加えると、メニスカスMm部では、反転流の方向と電磁力による力の方向とが同じ部分では、溶鋼Mの流動が加速され、逆にこれらの方向が互いに反対である部分では、溶鋼Mの流動が減速され、または溶鋼Mが滞留することとなる。   Further, when an electromagnetic force is applied to the molten steel M by a core 7 (see FIGS. 1A and 1B) provided in the vicinity of the mold 3, and a force that causes the molten steel M to flow clockwise as viewed from above, a meniscus is applied. In the Mm part, the flow of the molten steel M is accelerated in the part where the direction of the reversal flow and the direction of the force by the electromagnetic force are the same, and conversely, in the part where these directions are opposite to each other, the flow of the molten steel M is decelerated. Or the molten steel M will stay.

鋳片表面における欠陥のうち、鋳造時の気泡および介在物の取り込みに起因する欠陥の発生を抑制するには、メニスカスMm部において安定した流速の分布を得る必要がある。それには、電磁攪拌による攪拌流と、浸漬ノズル4からの吐出流との相互の影響を考慮しなければならない。   Of the defects on the slab surface, it is necessary to obtain a stable flow velocity distribution in the meniscus Mm portion in order to suppress the occurrence of defects due to the incorporation of bubbles and inclusions during casting. For that purpose, the mutual influence of the stirring flow by electromagnetic stirring and the discharge flow from the immersion nozzle 4 must be considered.

攪拌流と吐出流との相互の影響としては、たとえば、溶鋼Mの流速が過剰に加速された場合には、鋳型3と凝固シェルとの間を潤滑にするためのパウダーが、メニスカスMm上に存在していると、このパウダーの巻き込みにより、鋳片の品質が悪化することがある。また、逆に、溶鋼Mの流動が減速され、または溶鋼Mが滞留する部分では、凝固シェルに気泡および/または介在物が捕捉されやすく、鋳片の表面品質が悪化することがある。   As the mutual influence between the stirring flow and the discharge flow, for example, when the flow velocity of the molten steel M is excessively accelerated, the powder for lubricating between the mold 3 and the solidified shell is placed on the meniscus Mm. If present, the quality of the slab may deteriorate due to the entrainment of the powder. Conversely, in the portion where the flow of the molten steel M is slowed or the molten steel M stays, bubbles and / or inclusions are easily trapped in the solidified shell, and the surface quality of the slab may deteriorate.

そこで、吐出孔4hからの溶鋼Mの吐出流がメニスカスMm部へ与える影響を軽減するために、吐出孔4hの高さ位置で、電磁攪拌を適用する。すなわち、電磁攪拌によるメニスカスMm部への積極的な流動付与に加えて、吐出孔4hからの吐出流に対して、電磁攪拌により、溶鋼Mの流動を安定化させる。具体的には、浸漬ノズル4の吐出孔4hから鋳型3の短辺面に向かう吐出流に対して吐出孔4hの高さ位置で、電磁攪拌によって、水平方向に(水平面内で)旋回するように流速を付与することにより、短辺面に衝突する流れを抑制して、短辺面に衝突した後に上方に向かう反転流の流速を抑制する。これにより、反転流がメニスカスMm部へ与える悪影響を最小限にできる。メニスカスMmの高さの変動幅は、2mm以下に抑える。   Therefore, in order to reduce the influence of the discharge flow of the molten steel M from the discharge hole 4h on the meniscus Mm portion, electromagnetic stirring is applied at the height position of the discharge hole 4h. That is, in addition to the positive flow application to the meniscus Mm portion by electromagnetic stirring, the flow of the molten steel M is stabilized by electromagnetic stirring against the discharge flow from the discharge holes 4h. Specifically, with respect to the discharge flow directed from the discharge hole 4h of the immersion nozzle 4 toward the short side surface of the mold 3, it is swung horizontally (within a horizontal plane) by electromagnetic stirring at the height position of the discharge hole 4h. By imparting a flow velocity to the surface, the flow that collides with the short side surface is suppressed, and the flow velocity of the reversal flow that moves upward after colliding with the short side surface is suppressed. Thereby, the adverse effect of the reverse flow on the meniscus Mm portion can be minimized. The fluctuation range of the height of the meniscus Mm is suppressed to 2 mm or less.

低スループットでの操業時(図1B参照)には、スライディングゲート装置6の開度が小さくされるので、溶鋼Mの流れに対して摺動プレート6Bが障害物となる。このため、溶鋼Mの旋回流が減衰する。この場合は、浸漬ノズル4内で摺動プレート6Bより下方では、溶鋼Mに十分な遠心力が与えられず、複数の吐出孔4hから均等に溶鋼Mが吐出されにくくなり、極端な場合は、吐出孔4hを介して浸漬ノズル4内への溶鋼Mの吸い込みが生じることがある。特許文献1および2の方法では、このような低スループットで操業する際の問題を解消することができず、偏流が生じ得る。   During operation at a low throughput (see FIG. 1B), since the opening of the sliding gate device 6 is reduced, the sliding plate 6B becomes an obstacle against the flow of the molten steel M. For this reason, the swirling flow of the molten steel M is attenuated. In this case, sufficient centrifugal force is not applied to the molten steel M below the sliding plate 6B in the immersion nozzle 4, and the molten steel M is less likely to be discharged uniformly from the plurality of discharge holes 4h. The molten steel M may be sucked into the immersion nozzle 4 through the discharge holes 4h. In the methods of Patent Documents 1 and 2, such a problem when operating at a low throughput cannot be solved, and drift may occur.

本発明の一実施形態に係る連続鋳造方法では、電磁攪拌装置のコア7により、鋳型3内の溶鋼Mに電磁力を付与して、高スループットでの操業時と同等の溶鋼Mの流れが生ずるようにする。吐出孔4hから吐出される溶鋼Mの流速が十分大きくないときは、この流速を増加させるように電磁力を加える。このような操作により、低スループットでの操業時においても、メニスカスMmの高さの変動幅を2mm以下に抑える。   In the continuous casting method according to an embodiment of the present invention, an electromagnetic force is applied to the molten steel M in the mold 3 by the core 7 of the electromagnetic stirrer, and a flow of the molten steel M equivalent to that at the time of operation at a high throughput occurs. Like that. When the flow rate of the molten steel M discharged from the discharge hole 4h is not sufficiently large, an electromagnetic force is applied so as to increase the flow rate. By such an operation, the fluctuation range of the height of the meniscus Mm is suppressed to 2 mm or less even during operation at a low throughput.

したがって、この方法によれば、高スループットでの操業時のみならず、低スループットでの操業時においても、鋳型3内の溶鋼Mの流れを安定化することができ、溶鋼Mが鋳型3内で凝固して得られる鋳片中に、気泡および非金属介在物が導入されにくくなる。   Therefore, according to this method, the flow of the molten steel M in the mold 3 can be stabilized not only at the time of operation at a high throughput but also at the time of operation at a low throughput. Air bubbles and non-metallic inclusions are hardly introduced into the slab obtained by solidification.

図3は、種々の構成の連続鋳造装置のそれぞれについて、スライディングゲート装置(SG装置)の開度と、メニスカスの高さの変動幅(湯面変動幅)との関係を示す図である。メニスカスの高さの変動幅の管理目標範囲は、2mm以下である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the opening of the sliding gate device (SG device) and the fluctuation width of the meniscus height (water surface fluctuation width) for each of the continuous casting apparatuses having various configurations. The management target range of the fluctuation range of the meniscus height is 2 mm or less.

図3の凡例の意味は、以下の通りである。「比較」と記したものは、連続鋳造装置に耐火物製構造体を設けず(したがって、タンディッシュから鋳型へと流れる溶鋼に対して、強制的な旋回流を与えず)、かつ、鋳型中の溶鋼に対して電磁攪拌を行わなかった(以下、「鋳造方法A」という。)ことを示す。「耐火物製構造体」と記したものは、連続鋳造装置に耐火物製構造体を設けて溶鋼に旋回流を与えたが、電磁攪拌を行わなかった(以下、「鋳造方法B」という。)ことを示す。鋳造方法Bは、特許文献2の発明を実施したものに相当する。「耐火物製構造体+電磁攪拌」と記したものは、連続鋳造装置に耐火物製構造体を設けて溶鋼に旋回流を与え、かつ、本発明の要件を満たすように電磁攪拌を行った(以下、「鋳造方法C」という。)ことを示す。鋳造方法Cは、本発明を実施したものに相当する。   The meaning of the legend in FIG. 3 is as follows. What is described as "Comparison" is that a continuous casting apparatus is not provided with a refractory structure (thus, no forced swirling flow is given to the molten steel flowing from the tundish to the mold) and in the mold It shows that electromagnetic stirring was not performed on the molten steel (hereinafter referred to as “casting method A”). What is described as “a refractory structure” was provided with a refractory structure in a continuous casting apparatus to give a swirling flow to the molten steel, but no electromagnetic stirring was performed (hereinafter referred to as “casting method B”). ) Casting method B corresponds to the one in which the invention of Patent Document 2 is implemented. What was described as “a refractory structure + electromagnetic stirrer” was provided with a refractory structure in a continuous casting apparatus to give a swirl flow to the molten steel, and the magnetic stirrer was performed so as to satisfy the requirements of the present invention. (Hereinafter referred to as “casting method C”). Casting method C corresponds to the method of the present invention.

鋳造方法Aでは、多くの場合、メニスカスの高さの変動幅が、2mmを大きく上回り、最大で4mm程度に達している。   In the casting method A, in many cases, the fluctuation width of the height of the meniscus greatly exceeds 2 mm and reaches a maximum of about 4 mm.

鋳造方法Bでは、メニスカスの高さの変動幅は、鋳造方法Aに比して低減されている。これは、耐火物製構造体により旋回流を生じさせることにより、このような旋回流を生じさせない場合に比して、メニスカス部での溶鋼の流動を安定化できたためであると考えられる。しかし、鋳造方法Bでは、スライディングゲート装置の開度が小さくなるほど、メニスカスの高さの変動幅は大きくなり、開度が80%以下になると、メニスカスの高さの変動幅は2mmを超えることが多くなる。これは、スライディングゲート装置(摺動プレート)により旋回流が減衰するためであると考えられる。   In the casting method B, the fluctuation width of the meniscus height is reduced as compared with the casting method A. This is considered to be because the flow of molten steel at the meniscus portion could be stabilized by generating a swirl flow with the refractory structure, as compared with the case where such a swirl flow is not generated. However, in casting method B, the smaller the opening of the sliding gate device, the larger the fluctuation range of the meniscus height. When the opening degree is 80% or less, the fluctuation width of the meniscus height may exceed 2 mm. Become more. This is presumably because the swirling flow is attenuated by the sliding gate device (sliding plate).

鋳造方法Cでは、スライディングゲート装置の開度によらず、メニスカスの高さの変動幅は、2mm以下になっている。スライディングゲート装置の開度が小さい場合でもメニスカスの高さの変動幅を小さくできているのは、スライディングゲート装置による旋回流の減衰を補うように、電磁攪拌により溶鋼に流速が与えられたためであると考えられる。   In the casting method C, the variation width of the meniscus height is 2 mm or less regardless of the opening degree of the sliding gate device. The reason why the fluctuation range of the meniscus height can be reduced even when the opening of the sliding gate device is small is that the flow rate is given to the molten steel by electromagnetic stirring so as to compensate for the attenuation of the swirling flow by the sliding gate device. it is conceivable that.

図4は、メニスカスの高さの変動幅と鋳片の製品疵評価指数との関係を示す図である。「製品疵評価指数」とは、製品表面に発生した疵の量および種類を定量的に評価するための指数であり、高級製品については、この指数が0である必要がある。図4から明らかなように、メニスカスの高さの変動幅が2mmを超える場合は、製品疵評価指数が0になることが少ないのに対して、メニスカスの高さの変動幅が2mm以下である場合は、製品疵評価指数は、安定して0になる。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the fluctuation width of the meniscus height and the product defect evaluation index of the slab. The “product wrinkle evaluation index” is an index for quantitatively evaluating the amount and type of wrinkles generated on the product surface. For high-end products, this index needs to be zero. As is clear from FIG. 4, when the variation width of the meniscus height exceeds 2 mm, the product 疵 evaluation index rarely becomes 0, whereas the variation width of the meniscus height is 2 mm or less. In this case, the product defect evaluation index is stably 0.

本発明の効果を確認するために、連続鋳造試験を行い、得られた鋳片を評価した。試験には、一般的なスラブ鋳片の連続鋳造装置を使用した。この連続鋳造装置は、図1A〜図1Cに示すものと同様の構造を有し、鋳型直下に位置する垂直部が3.0mで、その下の湾曲部の半径が10.5mである垂直曲げ型連続鋳造装置であった。   In order to confirm the effect of the present invention, a continuous casting test was performed, and the obtained slab was evaluated. A general slab slab continuous casting apparatus was used for the test. This continuous casting apparatus has a structure similar to that shown in FIGS. 1A to 1C, and the vertical portion located immediately below the mold is 3.0 m, and the bending portion has a radius of 10.5 m. It was a mold continuous casting machine.

表1に、用いた連続鋳造装置の常用の使用条件を示す。   Table 1 shows normal use conditions of the continuous casting apparatus used.

Figure 0006331810
Figure 0006331810

鋳型内の溶鋼に対して、電磁攪拌を適用した。電磁撹拌の印加強度は、交流電流の周波数によって規定される。周波数が低すぎると鋳型銅板に対する磁束の浸透深さが深くなり、対面するコイル同士が干渉してしまい、効率的に鋳型内の溶鋼を撹拌できない。このため、本試験で用いた連続鋳造装置の鋳型(厚さが200〜300mm)の厚さ方向中央で磁束を50%以上確保できる印加周波数条件として、0.5Hz以上が適切である。また、周波数を高くすると、鋳型内の溶鋼を撹拌することに対しては、悪影響はないが、過剰設備になる反面、攪拌効果が飽和することとなるため、5Hz以下が適切である。   Electromagnetic stirring was applied to the molten steel in the mold. The applied intensity of electromagnetic stirring is defined by the frequency of the alternating current. If the frequency is too low, the penetration depth of the magnetic flux into the mold copper plate becomes deep, the facing coils interfere with each other, and the molten steel in the mold cannot be efficiently stirred. For this reason, 0.5 Hz or more is appropriate as an applied frequency condition that can secure 50% or more of the magnetic flux in the center in the thickness direction of the mold (thickness: 200 to 300 mm) of the continuous casting apparatus used in this test. Further, when the frequency is increased, there is no adverse effect on stirring the molten steel in the mold. However, although it becomes an excessive facility, the stirring effect is saturated, so 5 Hz or less is appropriate.

以下に述べる試験では、浸漬ノズルの吐出孔の高さ位置の溶鋼と、メニスカス部とに電磁攪拌を同時に適用するべく、電磁攪拌装置として、これらの溶鋼の高さ位置を含む高さ範囲に連続した1つのコアを持つものを用いた。コアの長さは、鉛直方向に関して、500mmであった。しかし、電磁攪拌装置として、たとえば、鉛直方向に分割されたコアを備えたものを用いて、浸漬ノズルの吐出孔の高さ位置の溶鋼とメニスカス部とに同時に電磁攪拌を適用しても、同様の効果が得られることは自明である。   In the test described below, in order to apply electromagnetic stirring simultaneously to the molten steel at the height position of the discharge hole of the immersion nozzle and the meniscus portion, as an electromagnetic stirring device, continuous in a height range including the height position of these molten steel. The one having one core was used. The length of the core was 500 mm with respect to the vertical direction. However, even if electromagnetic stirring is simultaneously applied to the molten steel and the meniscus portion at the height position of the discharge hole of the immersion nozzle using, for example, an electromagnetic stirring device having a core divided in the vertical direction, the same applies. It is obvious that the effect of can be obtained.

タンディッシュ内には、溶鋼に旋回流を付与するための耐火物製構造体を設けた。この耐火物製構造体は、円筒形状である外筒および内筒を有していた。外筒および内筒は、同軸に配置されており、したがって、耐火物製構造体は、全体として、軸対称性を有する二重構造を有していた。外筒および内筒は、これらの軸が鉛直方向に沿うように向けられていた。   In the tundish, a refractory structure for providing a swirling flow to the molten steel was provided. This refractory structure has an outer cylinder and an inner cylinder that are cylindrical. The outer cylinder and the inner cylinder were arranged coaxially. Therefore, the refractory structure as a whole had a double structure having axial symmetry. The outer cylinder and the inner cylinder are oriented such that their axes are along the vertical direction.

外筒は、内径が520mm、外径が600mm、高さが240mmであり、内筒は、内径が142mm、外径が160mm、高さが30mmであった。外筒の下端は、タンディッシュの底に接しており、内筒下間隙長さは、240mmであった。   The outer cylinder had an inner diameter of 520 mm, an outer diameter of 600 mm, and a height of 240 mm. The inner cylinder had an inner diameter of 142 mm, an outer diameter of 160 mm, and a height of 30 mm. The lower end of the outer cylinder was in contact with the bottom of the tundish, and the inner cylinder lower gap length was 240 mm.

外筒の側壁には、5つの側孔が、外筒の軸周りに72°間隔、すなわち、等角度間隔で形成されていた。側孔は、外筒の底面からの高さが120〜210mmの位置に形成されていた。側孔の高さは90mmであり、側孔の幅は80mmであり、出口側開口部において、水平面内で、耐火物製構造体の軸から放射状に延びる仮想線と側孔の中心軸とは、35°の角度をなして傾斜していた。   On the side wall of the outer cylinder, five side holes were formed around the axis of the outer cylinder at intervals of 72 °, ie, equiangular intervals. The side hole was formed in the position whose height from the bottom face of an outer cylinder is 120-210 mm. The height of the side hole is 90 mm, the width of the side hole is 80 mm, and the imaginary line extending radially from the axis of the refractory structure and the central axis of the side hole in the horizontal plane at the outlet side opening It was inclined at an angle of 35 °.

この装置を用い、C含有率:0.001〜0.003質量%で、過熱度ΔTが20〜35℃の溶鋼を、タンディッシュから、浸漬ノズルを介して、内部空間が、幅950〜1625mm、厚さ270mm、銅板高さ900mmの鋳型に注入し、鋳片の引き抜き速度を1.0〜1.4m/minとして、スラブ鋳片を鋳造した。これらの鋳造条件から、上述の定義に従ってスループット(t/min)を算出した。   Using this apparatus, the inner space has a width of 950 to 1625 mm from a tundish through a submerged steel with a C content of 0.001 to 0.003 mass% and a superheat degree ΔT of 20 to 35 ° C. The slab cast was cast into a mold having a thickness of 270 mm and a copper plate height of 900 mm, and the slab drawing speed was 1.0 to 1.4 m / min. From these casting conditions, the throughput (t / min) was calculated according to the above definition.

表2に、試験条件、および評価結果を示す。   Table 2 shows test conditions and evaluation results.

Figure 0006331810
Figure 0006331810

表2に示すように、溶鋼のC含有率、スループット、スライディングゲート装置の開度、溶鋼の過熱度、ならびに電磁攪拌装置のコアの位置および電磁攪拌適用の有無について、条件を変更した。いずれの試験でも、タンディッシュ内に耐火物製構造体を設け、その条件は変更しなかった。スライディングゲート装置の開度が80%以下のときに、耐火物製構造体により形成された旋回流が減衰しやすいので、本発明の効果を明確にするために、スライディングゲート装置の開度は80%以下とした。   As shown in Table 2, conditions were changed for the C content of molten steel, the throughput, the opening of the sliding gate device, the degree of superheat of the molten steel, the position of the core of the electromagnetic stirrer, and whether or not electromagnetic stirring was applied. In any test, a refractory structure was provided in the tundish, and the conditions were not changed. When the opening degree of the sliding gate device is 80% or less, the swirl flow formed by the refractory structure is easily attenuated. Therefore, in order to clarify the effect of the present invention, the opening degree of the sliding gate device is 80%. % Or less.

実施例1および2ならびに比較例1および2では、鉛直方向に関して、コアの下端から浸漬ノズルの中心までの高さは230mmであり、浸漬ノズルの中心からコアの上端までの高さは220mmであった。すなわち、これらの実施例および比較例では、鉛直方向に関して、浸漬ノズルの中心は、コアのほぼ中央にあった。実施例3〜6および比較例3では、鉛直方向に関して、コアの下端から浸漬ノズルの中心までの高さは200mmであり、浸漬ノズルの中心からコアの上端までの高さは250mmであった。すなわち、これらの実施例および比較例では、鉛直方向に関して、浸漬ノズルの中心は、コアの中央より低い位置ににあった。いずれの場合でも、コアは、溶鋼のメニスカス部にも作用できる高さ位置にあった。   In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, with respect to the vertical direction, the height from the lower end of the core to the center of the immersion nozzle was 230 mm, and the height from the center of the immersion nozzle to the upper end of the core was 220 mm. It was. That is, in these examples and comparative examples, the center of the immersion nozzle was substantially at the center of the core in the vertical direction. In Examples 3 to 6 and Comparative Example 3, with respect to the vertical direction, the height from the lower end of the core to the center of the immersion nozzle was 200 mm, and the height from the center of the immersion nozzle to the upper end of the core was 250 mm. That is, in these examples and comparative examples, the center of the immersion nozzle was in a position lower than the center of the core in the vertical direction. In either case, the core was at a height position that could also act on the meniscus portion of the molten steel.

鋳型に対して、電磁攪拌装置のコアの相対位置は変化しないが、これらに対して、タンディッシュおよび浸漬ノズルの相対位置は、鋳造の操業条件によって変化する。表2に示す、浸漬ノズルの吐出孔の中心からの鉛直方向距離(以下、「コア高さ」という。)は、代表値であり、連続鋳造を行っている間に、これらと異なる値を有することがあった。比較例1〜3では、電磁攪拌を行わなかった。このため、表2で、比較例1〜3のコア高さの値に、括弧を付している。   The relative position of the core of the electromagnetic stirrer with respect to the mold does not change, whereas the relative position of the tundish and the immersion nozzle changes depending on the casting operating conditions. The distance in the vertical direction (hereinafter referred to as “core height”) from the center of the discharge hole of the immersion nozzle shown in Table 2 is a representative value, and has a value different from these values during continuous casting. There was a thing. In Comparative Examples 1 to 3, electromagnetic stirring was not performed. For this reason, in Table 2, parentheses are added to the core height values of Comparative Examples 1 to 3.

実施例1〜6では、鋳型中のメニスカスの高さ変動幅(以下、「湯面変動幅」という。)は、いずれも2mm以下であり、製品疵評価指数は、いずれも0であった。これに対して、比較例1〜3では、湯面変動幅は、いずれも2mmより大きく、製品疵評価指数は、いずれも0ではなかった。   In Examples 1 to 6, the meniscus height variation width (hereinafter referred to as “water surface variation width”) in the mold was 2 mm or less, and the product wrinkle evaluation index was 0 in all cases. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the hot-water surface fluctuation widths were all greater than 2 mm, and the product wrinkle evaluation index was not 0.

以上の結果から、スライディングゲート装置の開度が80%以下であるときは、タンディッシュ内に耐火物製構造体を設置して溶鋼に旋回流を与えるだけでは、湯面変動幅を2mm以下に抑えることはできず、電磁攪拌を併用することにより、湯面変動幅を2mm以下に抑えることができることがわかる。本発明の連続鋳造方法により、鋳型内の溶鋼の流動を安定化して、製品品質を向上できることが明らかになった。   From the above results, when the opening of the sliding gate device is 80% or less, simply installing a refractory structure in the tundish and giving a swirling flow to the molten steel will reduce the fluctuation level of the molten metal surface to 2 mm or less. It cannot be suppressed, and it can be seen that the fluctuation width of the molten metal surface can be suppressed to 2 mm or less by using electromagnetic stirring together. It has been clarified that the continuous casting method of the present invention can stabilize the flow of molten steel in the mold and improve the product quality.

上記連続鋳造装置により、スループットが4.3t/min以上4.8t/min以下である高スループット条件で連続鋳造を行った。このスループットは、スライディングゲート装置の開度が80%以上90%以下の範囲に相当していた。この場合は、鋳型内の溶鋼に対して電磁攪拌を実施しなくても、製品疵評価指数を0にすることができた。   With the above continuous casting apparatus, continuous casting was performed under high throughput conditions where the throughput was 4.3 t / min or more and 4.8 t / min or less. This throughput corresponds to a range in which the opening of the sliding gate device is 80% or more and 90% or less. In this case, the product evaluation index could be set to 0 without performing electromagnetic stirring on the molten steel in the mold.

1:連続鋳造装置、 2:タンディッシュ、 3:鋳型、 4:浸漬ノズル、
5:耐火物製構造体、 5A:外筒、 5B:内筒、 5h:側孔
6:スライディングゲート装置、 7:コア、 M:溶鋼
1: continuous casting device 2: tundish 3: mold, 4: immersion nozzle,
5: refractory structure, 5A: outer cylinder, 5B: inner cylinder, 5h: side hole 6: sliding gate device, 7: core, M: molten steel

Claims (1)

タンディッシュから浸漬ノズルを介しこの浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内へ溶融金属を供給するように構成された連続鋳造装置を用いた、金属の連続鋳造方法であって、
前記タンディッシュ内で前記浸漬ノズルの上方には、外筒および内筒を含む二重構造を有する耐火物製構造体が備えられており、
前記外筒は、円筒状、円錐状または円錐台状であり、側孔が形成されており、
前記外筒の下端は、前記タンディッシュの底に接しており、前記内筒の下端とタンディッシュの底または前記浸漬ノズルの上端との間には、鉛直方向に関して、10〜300mmの間隙を有し、
前記外筒の前記側孔は、前記耐火物製構造体の軸から放射状に延びる仮想線と、前記外筒の内面との交点に前記側孔の出側開口部の中心を有し、
前記出側開口部において、前記側孔の中心軸は、水平面内で前記仮想線に対して傾斜されており、
前記浸漬ノズルには、溶融金属の流路の断面積に対応する値である開度を変更することによって、前記タンディッシュから前記鋳型へと流れる溶融金属の流量を調整するスライディングゲート装置が配置されており、
前記鋳型の側方に、電磁攪拌装置が配置されており、
当該連続鋳造方法が、
前記タンディッシュ内で前記耐火物製構造体の外部の溶融金属を、前記側孔を介して、前記耐火物製構造体の内部に流入させることにより、当該溶融金属に、前記外筒の軸まわりの旋回流を付与する工程と、
前記スライディングゲート装置の開度が70〜90%のときに、前記鋳型内で、前記浸漬ノズルの前記吐出孔の高さ位置に含まれる溶融金属を、前記電磁攪拌装置を用いて、水平方向に攪拌して、渦流センサーを用いて測定した前記鋳型内の溶融金属の湯面高さの変動を2mm以下に抑制する工程とを含む、連続鋳造方法。
A continuous metal casting method using a continuous casting apparatus configured to supply molten metal from a discharge hole of the immersion nozzle into a mold through an immersion nozzle from a tundish,
Above the immersion nozzle in the tundish, a refractory structure having a double structure including an outer cylinder and an inner cylinder is provided,
The outer cylinder has a cylindrical shape, a conical shape or a truncated cone shape, and a side hole is formed,
The lower end of the outer cylinder is in contact with the bottom of the tundish, and there is a gap of 10 to 300 mm in the vertical direction between the lower end of the inner cylinder and the bottom of the tundish or the upper end of the immersion nozzle. And
The side hole of the outer cylinder has the center of the outlet opening of the side hole at the intersection of an imaginary line extending radially from the axis of the refractory structure and the inner surface of the outer cylinder,
In the exit opening, a central axis of the side hole is inclined with respect to the imaginary line in a horizontal plane,
The immersion nozzle is provided with a sliding gate device that adjusts the flow rate of the molten metal flowing from the tundish to the mold by changing the opening that is a value corresponding to the cross-sectional area of the flow path of the molten metal. And
An electromagnetic stirrer is disposed on the side of the mold,
The continuous casting method is
The molten metal outside the refractory structure in the tundish is caused to flow into the refractory structure through the side holes, thereby allowing the molten metal to move around the axis of the outer cylinder. Providing a swirling flow of
When the opening degree of the sliding gate device is 70 to 90%, the molten metal contained in the height position of the discharge hole of the immersion nozzle is horizontally moved in the mold using the electromagnetic stirring device. And a step of suppressing the fluctuation of the molten metal surface height of the molten metal in the mold measured by using an eddy current sensor to 2 mm or less.
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