JPH05245601A - 静磁場を使用した連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造によって得られる鋼スラブの表面お
よび内部品質を大幅に改善すると共に高速鋳造を達成す
る。 【構成】 ノズル先端を開放したストレート浸漬ノズル
２を通して溶鋼を供給して鋼スラブを連続鋳造するに当
り、ストレート浸漬ノズル２の吐出口を含む溶鋼領域に
対応する鋳型長辺壁１ｂの背面に上段静磁場発生器３を
配置し、さらに静磁場発生器３の下方に間隙部５を設け
て下段静磁場発生器６を配置する。一方の長辺壁１ｂか
ら他方の長辺壁１ｂに向かう静磁場を発生させ、ノズル
２の先端から吐出する下方への溶鋼流動を制御する。 【効果】 非金属介在物が下方に侵入しないので鋳片品
質が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造によって得ら
れる鋼スラブの表面及び内部品質を大幅に改善するとと
もに高速鋳造をも可能とする静磁場を使用した連続鋳造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、幅広の鋼板の製造に用いられるス
ラブの如き鋼片の連続鋳造においては、溶鋼を収容した
タンディッシュと連続鋳造鋳型との間の溶鋼流路とし
て、通常耐火物製の浸漬ノズルが使用されている。この
浸漬ノズルは、特にアルミキルド鋼の連続鋳造時にノズ
ル内面にアルミナが付着し易いため、鋳造時間の経過に
伴い溶鋼流路が狭められ、所望の溶鋼流量を得ることが
できない問題が存在した。このため、通常は溶鋼を供給
する間中、ノズル内にアルゴンなどの不活性ガスを供給
してこれに対処していたが、高スループットになり溶鋼
の吐出流速が大きい場合には、該ガスが溶鋼流速に巻き
込まれ鋳型内の湯面上に浮上できずに図１（ａ）、
（ｂ）中で示す凝固シェルａにトラップされるため、冷
延後該ガス起因のふくれ欠陥が発生することがあった。

【０００３】また浸漬ノズルに不活性ガスを単に吹き込
むだけでは、ノズル詰まりの回避効果は十分ではなく、
ノズル交換の頻繁な取り替え作業を必要とし、とくに、
図７（ａ）、（ｂ）に示すように浸漬ノズル２の先端部
に左右対称吐出口７を備えた２孔ノズル形式の浸漬ノズ
ル２においては、吐出口の左右の非対称な閉塞により品
質低下を招く問題があった。ノズル閉塞によって発生す
る品質低下の問題としては単にガストラップの問題だけ
ではなく、ノズル吐出口の閉塞によって発生する偏流に
よる介在物の巻き込み及びモールドパウダーの巻き込み
も存在している。

【０００４】このような問題を解決する試みとしては、
アルミナと低融点の化合物を作るCaO を含有するノズル
を用いる試みもあるが、まだ十分な効果は得られていな
い。この他に特開昭60-92064号公報には、浸漬ノズル内
の溶融金属流に直流磁場を作用させて溶融金属流を層流
化することによりノズル閉塞を抑制する溶融金属の注入
方法が開示されているが、溶融金属流が鋳型内の溶融金
属クレータの奥深くまで流下するので、随伴する介在物
が浮上できずに凝固シェルにトラップされる恐れがあ
る。また本発明と同じストレートノズルを用いたものが
特開昭62-3857 号公報に開示されているが、静磁場の設
置位置が最適でないため本発明で得られるような効果が
得られておらず、従来の多孔ノズル程度の品質を有する
スラブを得るのみでまだ改善の余地がある。また２孔ノ
ズルと２段式の静磁場を組合わせたものが特開平2-2847
50号公報に開示されているがやはり品質の面でまだ改善
の余地があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】連続鋳造における上述
したような問題を解消し、表面及び内部品質の良好な鋼
スラブを得ることができる静磁場を用いた連続鋳造方法
を提案することがこの発明の目的である。特に上記目的
を達成するためにはノズルから吐出した溶鋼が鋳型内で
早期に均一下降流にすることが必要であり、吐出口近傍
の溶鋼流れの制御と鋳型内での溶鋼の均一流れの制御と
を本発明により可能とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】炭素濃度が500ppm以下に
なる、主にAlで脱酸したアルミキルド鋼を用いて連続鋳
造する際におけるノズル詰まりについて種々調査、検討
を重ねた結果、溶鋼中の酸素濃度を 30ppm以下、より好
ましくは 20ppm以下に調整し、浸漬ノズルのノズル本体
の先端を解放してこれを溶鋼の吐出口としたストレート
ノズルを用いるとノズル詰まりがほとんどないことが明
らかとなった。さらに吐出流がすべて下流に向かうこと
によって、湯面の乱れが非常に小さくなる事も明らかと
なった。但し、このようなストレートノズルにおいて
は、溶鋼の吐出流速が鋳型の出側つまり下方に向かうた
め、溶鋼中の介在物や気泡などが鋳片の内部に形成され
たクレータの奥深くまで侵入する恐れが存在する。

【０００７】この問題を解決するために研究開発を行っ
た結果、ストレートノズルからの吐出流を防止する方法
として、吐出口の近傍を含みかつ鋳型短辺に平行な静磁
場を用いることが非常に有効であることが判明した。し
かしながら、単に鋳造方向に連続した静磁場では溶鋼の
拡散力が弱く、鋳型下端までに均一な下降流を得ること
は困難であった。そのためメニスカス部とノズル吐出口
近傍をも含む静磁場によって吐出流速を減速させ、さら
にその静磁場下方に間隙を設けてからまた静磁場を印加
することによって下方に向かう吐出流をより効果的に均
一下降流に制御することが可能であることが確認でき
た。磁極長さをすべて加えた印加磁場範囲が等しけれ
ば、間隙部が存在することによってより早く下降流が均
一化するということである。さらに、メニスカス部での
湯面の変動及び流動も静磁場によって完全に悪影響を及
ぼさなくすることも可能とした。

【０００８】この発明は、上記の知見に立脚するもので
あり、その要旨とするところは下記のとおりである。す
なわち、この発明は、タンディッシュから溶鋼を、一対
の短辺壁と長辺壁の組み合わせからなる連続鋳造鋳型内
に、該タンディッシュとつながるノズル本体の先端を解
放したストレート浸漬ノズルを通して供給しつつ鋼スラ
ブを連続鋳造するにあたり、ストレート浸漬ノズル吐出
口を含む領域に対応する上記鋳型長辺壁背面に上段静磁
場発生器を配置し、さらに上段静磁場発生器の下方に間
隙を設けて１段以上の静磁場発生器を配置して、一方の
長辺壁から他方の長辺壁に向かう静磁場を常に発生させ
ながら鋳造することを特徴とする静磁場を用いた連続鋳
造方法である。

【０００９】また本発明では、静磁場発生器を鋳型長辺
壁の幅方向全域を覆う構造として静磁場を常に発生させ
ながら鋳造するのが好ましく、さらには上段静磁場発生
器の静磁場発生器は湯面をも含むようにするのが好適で
ある。本発明では浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込ま
ないで静磁場を常に発生させながら鋳造することができ
る。

【００１０】

【作 用】本発明の構成および作用を図面に従って説明
する。図１（ａ）、（ｂ）にこの発明の実施に用いて好
適な連続鋳造装置の要部の構成を示し、図１において１
は一対の短辺壁１ａと長辺壁１ｂからなる連鋳鋳型、２
はタンディッシュとつながるストレート浸漬ノズルであ
って、このストレート浸漬ノズル２はノズル本体の先端
部を解放して溶鋼のストレート吐出口４とした構造にな
っている。また、３は連鋳鋳型１の長辺壁１ｂの背面に
て配置されストレート浸漬ノズル２の吐出口及びメニス
カスをも含み、長辺壁１ｂから他の長辺壁１ｂへ短辺壁
と平行な磁場を発生させる装置である。これによってス
トレート浸漬ノズルから吐出した溶鋼が減速されると同
時に湯面の変動を抑え、パウダーの巻き込みを防止す
る。

【００１１】５は減速された溶鋼の流れをさらに均一化
させる無磁場に近い間隙部である。この間隙部５と下方
にある静磁場発生器６によって発生した長辺壁１ｂから
他の長辺壁１ｂに向かって短辺壁１ａに平行に走る静磁
場により、静磁場発生器３によって減速した溶鋼は短辺
壁１ａ方向に進行しながら、下降することになる。この
結果十分減速され、均一化した溶鋼の下降流を得ること
ができる。

【００１２】溶鋼の吐出口７が左右対称になる図７
（ａ）、（ｂ）に示すような２孔式浸漬ノズル２は、前
述したように、特に吐出口近傍においてアルミナ等が付
着し易く、ノズル詰まりを起こし易い。本発明におい
て、図１（ａ）、（ｂ）に示すように浸漬ノズルをノズ
ル本体の先端が解放されたストレート吐出口４を有する
構造になるストレート浸漬ノズル２を用い、連鋳鋳型１
内へ供給する溶鋼に対して、連鋳鋳型１に配置した上静
磁場発生器３の磁極領域で制動を加えつつ静磁場発生器
３で湯面を沈静化するようにし、且つ間隙部５で溶鋼の
下降流を均一化する。また下方の静磁場発生器６によっ
ても溶鋼に対して制動を加えながら鋳造を行うことによ
り、アルミナ付着に起因したノズル詰まりを起こすよう
な不具合はなく、したがって所望の速度で溶鋼を鋳型１
内に注入しても介在物が溶鋼の奥深くまで侵入したり、
溶鋼の上昇流が浴面のパウダーを巻き込むようなことも
ない。

【００１３】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を説明する。 実施例−１ ２ストランド連鋳機を用いて、酸素濃度20〜30ppm の低
炭アルミキルド鋼を本発明の浸漬ノズルを用いて３チャ
ージの連続鋳造実験を行った。このときの鋳造条件を以
下に示した。

【００１４】連鋳鋳型のサイズ ： 厚み方向200mm 、
幅方向1500mm、高さ方向 800mm タンディッシュでの溶鋼のスーパーヒート ： 約30℃ 鋳造速度 ： 2.0m／min 一方のストランドにストレート浸漬ノズルを用いて上下
静磁場をかけて鋳造実験を行い、他方のストランドには
比較として従来の２孔浸漬ノズルを用いて鋳造実験を行
った。静磁場を印加したストランド、従来の浸漬ノズル
を使用したストランド双方にノズル詰まり防止用ガスを
10Nl／min 吹き込みながら鋳造を行った。

【００１５】静磁場の強度及びその発生器の概略を図１
に示した。そのときの条件は以下の通りである。 上静磁場発生器 ： 幅方向 1700mm 高さ方向 300mm
（Ｌ₁ ） 最大磁束密度 0.4 Ｔ 下静磁場発生器 ： 幅方向 1700mm 高さ方向 300mm
（Ｌ₂ ） 最大磁束密度 0.4 Ｔ 上下静磁場の間隔： 上静磁場発生器下端から下静磁場
発生器の上端まで300mm すべての磁極範囲： Ｌ₁ ＋ Ｌ₂ ＝ 600mm その結果、従来の２孔型の浸漬ノズルを用いた連続鋳造
においてはノズル吐出口近傍に最大で12mm厚みになるア
ルミナ付着物の層が認められたが、この発明に従う連続
鋳造においては、アルミナの付着層の厚さは吐出口の開
孔部において平均1.0mm であり、ノズル詰まりが極めて
少ないことが明らかとなった。

【００１６】実施例−２ 実施例−１と同等の条件で且つガス吹きを両ストランド
で行うことなく、連続鋳造実験を行った。このときの鋳
造速度は2.0m／min で実施例−１と変わらずに行った。
また、取鍋精錬を行うことによって溶鋼中の酸素濃度を
15〜20ppm に低減して実験を行った。その結果、２孔浸
漬ノズルでは２チャージ目からスライディングノズルの
開度が開き始め本来の流量制御が困難となり、３チャー
ジ目の注湯末期近くでノズル詰まりのために所定の注入
速度が達成できず、鋳造速度が低下した。しかし、本発
明のストレート浸漬ノズルを用いて静磁場を作用させる
鋳造実験ではノズル詰まりが発生せず、注入速度が低下
することはなく、よって鋳造速度も低下することはなか
った。

【００１７】両ノズルを実験終了後に回収して、その詰
まり状況を比較したところ、本発明の方法を用いて鋳造
を行ったノズルは、平均1.0mm 以下のアルミナが付着し
ているのみであった。他方従来の２孔浸漬ノズルを使用
した場合は吐出口部にアルミナ付着が発生しているのと
同時に、浸漬ノズルの２孔の詰まり方が一様ではなく、
この結果左右の吐出流がアンバランスになっていたこと
が明らかとなった。

【００１８】さらに実施例の結果をまとめて図２に示し
た。図２の結果は鋳造したスラブを熱間圧延後、冷間圧
延を行い、冷延板としたとき発生した単位面積あたりの
磁気探傷器で測定した欠陥を平均で示したものである。
また磁気探傷測定後更に欠陥について何が原因であるか
について調査したところ、ガス起因、介在物起因、パウ
ダー起因が問題である事が判明した。実施例−１の場合
における冷延板の表面欠陥の発生率を１としてその比較
で他の表面欠陥の発生率を示した。

【００１９】図２では従来の鋳造方法と本発明の鋳造方
法との比較実験の結果である実施例１及び２について示
した。この結果より、本発明では従来より格段にスラブ
の内部欠陥が減少していることが明らかである。図２の
実施例−２に示したように特に溶鋼の清浄度が高い場合
にはノズル詰まりがないだけでなく、かつガスを吹き込
まないためブローホール欠陥が皆無となっており非常に
良い結果を得ている。

【００２０】実施例−３ 本発明のストレートノズルを使用し、間隙部を含めて二
段に静磁場を印加する鋳造方法と一段のみの静磁場によ
る鋳造方法について比較実験を行った。そのときの実験
条件を下記に示した。尚ノズル詰まり防止用ガスは上ノ
ズル及びスライディングノズルから合わせて15Nl/minと
限定して実験した。

【００２１】鋳造鋳型のサイズ ： 厚み方向200mm 、
幅方向1500mm、高さ方向800mm タンディッシュでの溶鋼のスーパーヒート ： 約30℃ 鋳造速度 ： 1.9m／min このとき溶鋼は酸素濃度28ppm の低炭アルミキルド鋼を
用い、それぞれについて連続３チャージの実験を行っ
た。

【００２２】本発明として図１に示したように二段静磁
場で上段の磁場にノズル吐出口が存在する場合の実験結
果、比較例として図６に示した一段静磁場で実験した結
果の比較を行った結果を図３に示した。またそれぞれの
静磁場発生器の仕様を示した。 二段静磁場発生器 上静磁場発生器： 幅方向 1700mm 高さ方向 300mm
(Ｌ₁) 最大磁束密度 0.4 Ｔ 下静磁場発生器： 幅方向 1700mm 高さ方向 300mm
(Ｌ₁) 最大磁束密度 0.4 Ｔ 上下静磁場の間隔： 上静磁場発生器下端から下静磁場
発生器の上端まで300mm すべての磁極範囲： Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＝ 600mm 一段静磁場発生器： 幅方向 1700mm 高さ方向 600mm
(Ｌ) 最大磁束密度 0.4 Ｔ 図３には実施例−１、２と同様に磁気探傷器による欠陥
の発生率について示した。同様に従来の欠陥の発生率を
１としてそれぞれの比較例の欠陥発生率を示した。この
結果、本発明の欠陥発生率が明らかに低いことがわか
る。

【００２３】比較例が本発明に比べ欠陥発生率が高くな
っているのは、印加磁場中に間隙がないため、溶鋼流れ
が本発明よりも拡散しづらく吐出流が均一下降流となり
にくい。そのため、介在物、気泡などが吐出流に流され
ノズル鉛直下のシェルにトラップされるため良くなって
いない。但し、これらは印加磁場中での比較であり磁場
を印加しない従来に比較すると格段に良くなっているこ
とは明白である。これは湯面変動が本発明の及び比較例
とも印加された静磁場によって抑制されているためであ
る。

【００２４】さらに本発明では、吐出流が単に減速され
るだけでなく、上下段、静磁場間に間隙を設けることに
よってその部分で吐出流が拡散され、さらに下段の静磁
場でより均一な下降流となることが明らかである。 実施例−４ 静磁場を印加する領域を全幅した場合と部分的に印加し
た場合についての比較実験を行った。実験は２ストラン
ド連鋳機を用いて、酸素濃度20〜24ppm の低炭アルミキ
ルド鋼を用いた。双方とも10Nl／min のノズル詰まり防
止用ガス吹きを行った。このときの鋳造条件を以下に示
した。

【００２５】鋳造鋳型のサイズ ： 厚み方向 200mm、
幅方向 1500mm 、高さ方向 800mm タンディッシュでの溶鋼のスーパーヒート ： 約30℃ 鋳造速度 ： 2.2m／min 図５に部分的に静磁場を印加を行う場合の静磁場発生器
を示した。このとき静磁場発生器の仕様は以下の通りで
ある。

【００２６】上静磁場発生器 ： 幅方向800mm 、高さ
方向300mm 、最大磁束密度 0.4Ｔ 間隙の間隔 ： 上静磁場下端から下静磁場発生器
の上端まで 300mm 下静磁場発生器 ： 幅方向 800mm、高さ方向 300mm、
最大磁束密度 0.4Ｔ 一方のストランドに上記の設備を配置して実験を行っ
た。また本発明の実験方法を比較のために他のストラン
ド実験を行い、このときの条件は実施例−１と同じとし
て実験を行った。この結果を図４に示した。図４の結果
より1700mmの幅に印加した方がよいことが明らかとなっ
た。但し、このときに部分的に静磁場を印加した場合で
も、従来の鋳造方法よりは良いことが明白である。

【００２７】よってこれらの実験結果より次のことがい
える。ストレートノズルと多段静磁場を用いることによ
ってノズル詰まりがなく連続鋳造が達成可能となり、そ
のことによって生産性が向上され、加えて重要なことに
はノズル詰まりがないことによって溶鋼流れの偏流を抑
えることが可能となり、清浄なスラブを製造することが
可能となった。また連続鋳造鋳型内の湯面を含む位置に
静磁場を加えることによって湯面の変動を抑えることが
でき、またノズル吐出口近傍に静磁場を加え、且つ間隙
を設けて下方向に静磁場を加えることによって均一な溶
鋼の下降流を得ることができ、よってモールドパウダー
の巻き込みのないさらに清浄な鋼スラブを製造可能とし
た。特にメニスカス近傍では湯面全面を覆うように静磁
場を発生させることが重要である。例えば溶鋼の湯面に
静磁場が加わらずに単に湯面下部にのみ磁場を発生させ
た場合には、湯面下の流れを制動することは可能でも溶
鋼の湯面の振動は抑えることはできないため、湯面振動
による湯面のモールドパウダー巻き込みが発生してしま
う。

【００２８】尚、本発明で磁場が重要な役割を果たして
いるが、この磁場の領域においては以下のようにするこ
とが肝要である。まず静磁場に関して、それはノズルの
先端部を含み、これよりも下方に適用することである。
特にノズル先端部の吐出口部が磁場内に存在した場合、
溶鋼吐出流が、磁場によって十分減速された緩やかな水
平方向の流れと下降流とに分かれる。これによって吐出
流は下方の磁場によって鋳型全域にわたり、さらに均一
な下降流となり、内部及び表面品質の良い鋳片を鋳造す
ることが可能となる。

【００２９】さらにノズル吐出口から溶鋼の噴出してい
る下部には連鋳鋳型を全面にわたって覆うように静磁場
を発生させる方が部分的に静磁場を発生させ鋳造するよ
りも良いことがわかる。また本法において、静磁場印加
の効果は間隙を設けて多段にすることによってさらに良
好となる事は実施例−３で示したように磁場を１段から
上下２段に変える事によって得られた結果によっても明
らかである。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に従えば、安
定して連続鋳造が可能となり、品質及び生産性の向上を
図ることが可能となる。特に静磁場を間隙部を含んで多
段とすることにより従来では得られなかった良質の連鋳
スラブを得ることが可能となる。また、溶鋼の酸素濃度
が低い場合には、ノズル詰まり防止用のガス吹きをする
こと無しに連続鋳造することが可能であることが確認で
き、同時にガスによる欠陥をなくすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静磁場発生器を上下二段に設置した連
続鋳造装置の断面図である。

【図２】本発明例と従来例の表面欠陥発生率（指数）を
比較して示すグラフである。

【図３】本発明におけるそれぞれの比較例について欠陥
発生率（指数）との関係を比較して示すグラフである。

【図４】静磁場発生器を全幅に設置する場合と、部分的
に設置する場合との欠陥発生率（指数）を比較して示す
グラフである。

【図５】上下二段でかつ幅方向に部分的に静磁場発生器
を設置する比較例に係る連続鋳造装置の断面図である。

【図６】静磁場発生器を一段だけ設置する比較例に係る
連続鋳造装置の断面図である。

【図７】従来の２孔形式の浸漬ノズルを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 連鋳鋳型 １ａ 短辺壁 １ｂ 長辺壁 ２ 浸漬ノズル ３ 静磁場発生器 ４ ストレートノズル吐出口 ５ 間隙部 ６ 静磁場発生器 ７ ２孔ノズル吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 久生 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュから溶鋼を、一対の短辺
   壁と長辺壁の組み合わせからなる連続鋳造鋳型内に、該
   タンディッシュとつながるノズル先端を解放したストレ
   ート浸漬ノズルを通して供給しつつ鋼スラブを連続鋳造
   するにあたり、ストレート浸漬ノズル吐出口を含む溶鋼
   領域に対応する上記鋳型長辺壁背面に上段静磁場発生器
   を配置し、さらに上段静磁場発生器の下方に間隙を設け
   て１段以上の静磁場発生器を配置して、一方の長辺壁か
   ら他方の長辺壁に向かう静磁場を常に発生させながら鋳
   造することを特徴とする静磁場を使用した連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 静磁場発生器を鋳型長辺壁の幅方向全域
   を覆う構造として静磁場を常に発生させながら鋳造する
   ことを特徴とする請求項１記載の静磁場を使用した連続
   鋳造方法。
3. 【請求項３】 上段静磁場発生器の静磁場発生域は湯面
   をも含むことを特徴とした請求項１または請求項２記載
   の静磁場を使用した連続鋳造方法。
4. 【請求項４】 浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込まな
   いで静磁場を常に発生させながら鋳造することを特徴と
   する請求項１、請求項２または請求項３記載の静磁場を
   使用した連続鋳造方法。