JP6627744B2 - 鋼の連続鋳造方法及び装置 - Google Patents
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Description
(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Arガス気泡
(3)鋳型内の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
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、浸漬ノズルからの吐出流に移動磁場を印加し、鋳型内の溶鋼流速が介在物付着臨界流速以上でモールドパウダー巻込み臨界流速以下の範囲となるように、吐出流に制動力あるいは水平方向の回転力を与える技術が開示されている。
また、特許文献3には、メニスカス近傍の上部磁極により溶鋼を撹拌する交流磁界を印加し、下部磁極により直流磁界を印加するとともに、鋳型長辺壁の浸漬ノズルに対向する位置に湾曲部を設けて浸漬ノズルと鋳型間の距離を大きくとる流動制御方法が開示されている。
特許文献1の方法は、磁場印加による流動制御装置は移動磁場のための磁極1対だけであるため、設備費は安いものの、溶鋼吐出流に対して制動力あるいは水平方向の撹拌力を与えるだけであり、鋼板の表面品質に最も影響を及ぼすメニスカス近傍の溶鋼流動を完全にコントロールするのには限界がある。このため、近年の高級鋼製品の厳格な品質要求に十分に対応することができない。
特許文献3の方法は、上部交流磁界と下部直流磁界の印加に加え、鋳型長辺形状に湾曲部を設けているため、磁場印加コイルの設置位置との干渉などを回避する必要性があり、設備が複雑となる。また、鋳型内で鋳片形状を矯正するため鋳型銅板への摩擦力負荷が大きくなり、銅板寿命の低下や凝固シェルの破断によるブレークアウト等の操業阻害も懸念される。
[1]水平断面が矩形状の連続鋳造用の鋳型(1)の外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する1対の上部磁極(3)と1対の下部磁極(4)を備えるとともに、鋳型(1)内の中心位置に挿入され、鋳型短辺方向に溶鋼を吐出する2孔式の浸漬ノズル(2)を備え、鋳型上下方向において上部磁極(3)がメニスカス近傍に位置し、且つ下部磁極(4)の交流磁界のピーク位置が浸漬ノズル(2)の溶鋼吐出孔(20)よりも下方に位置する連続鋳造機を用い、上部磁極(3)により直流磁界を印加して溶鋼流を制動し、且つ下部磁極(4)により交流磁界を印加して溶鋼に旋回流を与えつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
上部磁極(3)の下端と下部磁極(4)の上端との間の距離を150mm以上とし、浸漬ノズル(2)の浸漬深さ(但し、メニスカスから溶鋼吐出孔(20)上端までの距離)を200mm超300mm以下、溶鋼吐出孔(20)の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度を5°以上50°以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
[2]上記[1]の連続鋳造方法において、下部磁極(4)により印加する交流磁界の磁束密度Rが0.02T以上0.10T以下、上部磁極(3)により印加する直流磁界の磁束密度Dが0.10T以上0.35T以下であり、前記交流磁界の磁束密度Rと前記直流磁界の磁束密度Dの比R/Dが0.15以上0.70以下であることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
上部磁極(3)の下端と下部磁極(4)の上端との間の距離が150mm以上であり、浸漬ノズル(2)の浸漬深さ(但し、メニスカスから溶鋼吐出孔(20)上端までの距離)が200mm超300mm以下、溶鋼吐出孔(20)の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が5°以上50°以下であることを特徴とする鋼の連続鋳造装置。
一般的な連続鋳造機の鋳型の長さは800〜1000mm程度である。このような鋳型制約のなかで図4に示す装置を実現するには、浸漬ノズルの浸漬深さ(メニスカスから溶鋼吐出孔上端までの距離)は200mm超300mm以下が好ましいことも確認した。
図において、1は連続鋳造用の鋳型であり、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)とにより水平断面が矩形状に構成されている。
2は鋳型1内の中心位置に挿入された2孔式の浸漬ノズルであり、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が貫設されており、この1対の溶鋼吐出孔20から鋳型短辺方向に溶鋼を吐出する。
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内の鋳型短辺方向に吐出される。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。
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る。
上述したように溶鋼吐出角度αが5°未満では、溶鋼吐出孔から吐出された後の溶鋼流に対して交流磁界を適切に印加できない。一方、溶鋼吐出角度αが50°を超えると、溶鋼中の介在物が鋳型下方へと潜り込みやすくなり、これが内部欠陥となって、例えばコイルをプレス加工する際のプレス割れの起点となる可能性が懸念される。
図5〜図7に示すような構成の連続鋳造機を用いて、約300トンのアルミキルド溶鋼を鋳造した。鋳造厚みを250mm、鋳造幅を1000〜2200mm、溶鋼スループットを4.0〜7.5ton/minとした。
浸漬ノズルは、外径150mm、内径90mmの2孔式であり、溶鋼吐出孔の形状は1辺の長さを80mmの正方形状とした。浸漬ノズルからの吹き込み不活性ガスにはArガスを使用した。
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測で連続的に測定し、そのなかから欠陥外観及びSEM分析、ICP分析等により製鋼性欠陥(気泡性、介在物性、モールドパウダー性欠陥)を判別し、コイル長さ100mあたりの欠陥個数を求め、これを製品欠陥指数として品質を評価した。
本発明例1〜26は、いずれも製品欠陥指数が0.26〜0.36個/100mと良好な結果であった。
これに対して、比較例1〜7は製品欠陥指数が0.72〜0.84個/100mと劣位であった。
また、比較例8〜17は上部磁極下端と下部磁極上端間の距離を本発明範囲外としたものであるが、製品欠陥指数が0.61〜0.74個/100mと劣位であった。これは、上部磁極下端と下部磁極上端間の距離が小さいため、直流磁界と交流磁界の干渉によりそれぞれの効果を発揮できなかった影響と考えられる。
また、比較例20〜23は浸漬ノズルの浸漬深さを本発明範囲外としたものであるが、製品欠陥指数は0.45〜0.71個/100mと、本発明例と比較して劣位であった。
なお、表1〜表3では鋳造厚みが250mmのものだけを記載したが、鋳造厚み220〜300mmでも同等の効果が得られることが確認された。また、浸漬ノズルの条件についても、溶鋼吐出角度が5°以上50°以下の範囲であれば、同等の効果が得られることが確認された。
実施例1と同様に、図5〜図7に示すような構成の連続鋳造機を用いて、約300トンのアルミキルド溶鋼を鋳造した。鋳造厚みを250mm、鋳造幅を1600mm、溶鋼スループットを5.5〜6.5ton/minとした。
浸漬ノズルは、外径150mm、内径90mmの2孔式であり、溶鋼吐出孔の形状は1辺の長さを80mmの正方形状とした。浸漬ノズルからの吹き込み不活性ガスにはArガスを使用した。
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測で連続的に測定し、そのなかから欠陥外観及びSEM分析、ICP分析等により製鋼性欠陥(気泡性、介在物性、モールドパウダー性欠陥)を判別し、コイル長さ100mあたりの欠陥個数を求め、これを製品欠陥指数として品質を評価した。
なお、表4では鋳造厚みや鋳造幅が一定の条件のものだけを記載したが、鋳造厚み220〜300mm、鋳造幅1000〜2200mmでも同等の効果が得られることが確認された。
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 (3)
- 水平断面が矩形状の連続鋳造用の鋳型(1)の外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する1対の上部磁極(3)と1対の下部磁極(4)を備えるとともに、鋳型(1)内の中心位置に挿入され、鋳型短辺方向に溶鋼を吐出する2孔式の浸漬ノズル(2)を備え、上部磁極(3)と下部磁極(4)が電磁石コイルからなり、該電磁石コイルの鋳造方向での長さが200〜400mmであり、鋳型上下方向において上部磁極(3)がメニスカス近傍に位置し、且つ下部磁極(4)の交流磁界のピーク位置が浸漬ノズル(2)の溶鋼吐出孔(20)よりも下方に位置する連続鋳造機を用い、上部磁極(3)により直流磁界を印加して溶鋼流を制動し、且つ下部磁極(4)により交流磁界を印加して溶鋼に旋回流を与えつつ、鋼の連続鋳造を行う方法であって、
上部磁極(3)の下端と下部磁極(4)の上端との間の距離を150mm以上とし、浸漬ノズル(2)の浸漬深さ(但し、メニスカスから溶鋼吐出孔(20)上端までの距離)を200mm超300mm以下、溶鋼吐出孔(20)の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度を5°以上50°以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 - 下部磁極(4)により印加する交流磁界の磁束密度Rが0.02T以上0.10T以下、上部磁極(3)により印加する直流磁界の磁束密度Dが0.10T以上0.35T以下であり、前記交流磁界の磁束密度Rと前記直流磁界の磁束密度Dの比R/Dが0.15以上0.70以下であ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。
- 水平断面が矩形状の連続鋳造用の鋳型(1)の外側に、鋳型長辺部を挟んで対向する直流磁界印加用の1対の上部磁極(3)と交流磁界印加用の1対の下部磁極(4)を備えるとともに、鋳型(1)内の中心位置に挿入され、鋳型短辺方向に溶鋼を吐出する2孔式の浸漬ノズル(2)を備え、上部磁極(3)と下部磁極(4)が電磁石コイルからなり、該電磁石コイルの鋳造方向での長さが200〜400mmであり、鋳型上下方向において上部磁極(3)がメニスカス近傍に位置し、且つ下部磁極(4)の交流磁界のピーク位置が浸漬ノズル(2)の溶鋼吐出孔(20)よりも下方に位置する連続鋳造機であって、
上部磁極(3)の下端と下部磁極(4)の上端との間の距離が150mm以上であり、浸漬ノズル(2)の浸漬深さ(但し、メニスカスから溶鋼吐出孔(20)上端までの距離)が200mm超300mm以下、溶鋼吐出孔(20)の水平方向から下向きの溶鋼吐出角度が5°以上50°以下であることを特徴とする鋼の連続鋳造装置。
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