JPH0596345A - 静磁場通電法を用いた鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気泡や介在物が溶鋼中深く侵入して品質の低
下を招くことがないようにすること。 【構成】 下向きに開口する単孔ストレートノズル２を
用いる溶鋼６の連続鋳造において、前記ノズル吐出口７
よりも下部の鋳片５幅方向の中央部にのみ、鋳片５の長
辺面に直交する向きの静磁場を印加すると同時に、鋳片
５の短辺面を直交する向きの直流電流を印加することに
よる静磁場通電を行って、連続鋳造する。これにより、
鋳片５の内部欠陥や表面欠陥を著しく低減させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単孔ストレートノズル
を用い、かつこのノズル吐出口下部位置の鋳片幅中央部
付近にのみ静磁場を用いることとした鋼の連続鋳造方法
に関し、とくに連続鋳造スラブの内部品質や表面品質の
より一層の改善を図るのに有効に適用される技術につい
ての提案である。

【０００２】

【従来の技術】冷延鋼板用素材としての低炭素、あるい
は極低炭素アルミキルド鋼の製造に当たり、これを連続
鋳造する場合、一般には図２に示すような２孔形浸漬ノ
ズル２を用いるのが普通である。それ故に、もし、この
ような２孔ノズルを使って単位時間当りのスループット
の大きい高速鋳造を実施しようとしたら、介在物や気泡
が鋳型内溶鋼６中に深く侵入してしまい、その上、鋳型
内湯面でのパウダー巻き込みが増大し、それらが凝固シ
ェルに捕捉されることになり、冷延鋼板製品においてス
リーバー、ふくれ等の製品欠陥が多発するという問題が
あった。

【０００３】そこで従来、上述した問題点、とくに製品
欠陥の発生を防止する技術として、 取鍋精錬により溶鋼清浄化の強化をする、 大容量タンディッシュを採用することにより取鍋スラ
グやタンディッシュパウダーの巻込み防止を図る、 鋳型垂直部を採用することにより鋳型内での介在物浮
上促進を図る、 浸漬ノズルの形態を改善することにより介在物やパウ
ダーの巻き込みの防止を図る、 などの方法が提案された。

【０００４】しかし、これら既知の製品欠陥発生防止技
術は、要求される製品品質のレベル（清浄度）や要求生
産量に応じられる生産プロセスにおいてもなお十分な効
果を示す方法と言えるまでには至ってはいないのが実情
であった。

【０００５】その上、鋳型内にまで持込まれた介在物や
巻込まれるモールドパウダーは、単位時間当りのスルー
プットがある限界値を超えると、浮上除去が困難とな
り、それ故に鋼中に捕捉されたままとなる結果が多かっ
た。

【０００６】これに対して、従来、それ以前の既知技術
が抱える問題を克服する方法として、図３に示すような
方法が提案された。この改良技術は、スラブ連鋳機の鋳
型に電磁石３を設置し、鋳型内溶鋼６中に静磁界を作用
させることにより、溶鋼６中に誘導される電流と磁界と
の相互作用によって生ずるローレンツ力で溶鋼流動を制
御し、浸漬ノズル２からの吐出噴流が溶鋼プール中に深
く侵入するのを抑制し、これによって、モールドパウダ
ー８の巻込みを防止すると共に溶鋼６中に持ち込まれた
介在物の浮上を促進するという手法であり、例えば特開
昭57−17356 号公報などで提案されているものがそれで
ある。

【０００７】すなわち、この既知改良技術は、浸漬ノズ
ル２として２孔ノズルを用いるのはもちろん、静磁界を
鋳型長辺面1b,1b ′と直交する方向に作用させる方法で
ある。たしかにこの方法によれば、たとえば湾曲型連鋳
機においてふくれ欠陥の起因となる1/4 集積帯近傍での
介在物や気泡の捕捉とも、ある程度減少させることがで
きた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術についても、鋳造速度や、鋳片幅が変動した場合、あ
るいは浸漬ノズル詰まりにより左右の吐出口の断面積が
アンバランスになりモールド内偏流を生じたような場合
にまで有効な方法とは言えず、介在物や気泡を、かえっ
て鋳型内溶鋼中に深く巻き込んでしまうという欠点があ
った。

【０００９】すなわち、従来技術のかような欠点は、次
のように考えられる。 (1) 第１に、溶鋼プールに対し、上述の如き静磁界を適
用することだけでは不十分である。それは、図３に示す
ように、浸漬ノズルの吐出噴流と静磁界との相互作用に
より生ずる誘導電流の回路では、吐出噴流速度を減速す
る領域と加速する領域の２つの領域が形成されるので、
とくに短辺側の下降流の速度を十分に低減させることが
できず、鋳型内溶鋼流動の最適制御に限界があった。こ
のことを、図３−ｃに基づき、さらに具体的に説明す
る。すなわち、浸漬ノズルからの吐出噴流ｖと静磁界Ｂ
の相互作用により、吐出噴流の主流部に誘導電流Ｉが生
ずる。この誘導電流Ｉと静磁界Ｂの相互作用により、噴
流の向きと反対方向に電磁力Ｆを生じさせ、前記吐出噴
流ｖを減速させる。しかし一方で、鋳型長辺面側の領域
では、前記誘導電流Ｉの戻り電流Ｉ′と静磁界Ｂの相互
作用により、電磁力Ｆ′が生じ、こちら側ではノズル吐
出噴流を加速してしまう結果となるからである。なお、
この間において、静磁界Ｂをかけない時の溶鋼流速分布
（ｖ）を実線で示し、一方、静磁界Ｂをかけた時の溶鋼
流速分布（ｖ′）を一点鎖線にて示す。また、図３−ａ
に示すように、静磁界Ｂは、浸漬ノズルからの溶鋼噴流
に対して、反射板のような作用をするから、磁界配置が
悪い場合には、鋳型中央部での下降流の速度を増し、こ
のことが介在物や、気泡を逆に溶鋼中深く侵入させてし
まう原因にもなっていたのである。

【００１０】(2) 一般に、浸漬ノズル吐出口としては、
従来、水平、下向きあるいは上向きに形成した２つの吐
出口を採用している。このようなノズル吐出口をもつも
のでは、図４に示すように、その吐出口部の溶鋼流路の
向きが変化する部位で、吐出流に淀み部ａができ、その
箇所にアルミナが付着堆積ｂし、鋳造時間の経過に伴っ
てノズル詰まりを起こし、そのために所望の溶鋼流量を
得ることができないという問題があった。ノズル詰まり
を防止するために、従来、溶鋼の供給中、浸漬ノズル内
にアルゴンなどの不活性ガスを供給することにより、そ
の弊害に対処していた。しかしながら、この方法につい
ても、不活性ガス供給速度が大きい場合には、この不活
性ガスが鋳型内湯面上に浮上できずに凝固シェルに捕捉
され、これが最終製品の欠陥となることがあった。ま
た、単に不活性ガスを吹き込むだけでは、ノズル詰まり
の回避効果には充分でなく、ノズル交換の頻繁な取り替
え作業を必要とし、とくに浸漬ノズルの先端に左右対称
の吐出口を備えた２孔ノズル形式の浸漬ノズルにおいて
は、吐出口の左右が非対称な閉塞を起して品質低下を招
くという問題もあった。

【００１１】本発明の目的は、連続鋳造における上述し
たような問題を解消し、内部品質および表面品質の良好
な鋼スラブを得ることができる連続鋳造方法を提案する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を実現す
るための手段として、本発明は、下向きに開口する単孔
ストレートノズルを用いる溶融金属の連続鋳造におい
て、前記単孔ストレートノズル吐出口よりも下部の鋳片
幅方向の中央部付近にのみ、鋳片の長辺面に直交する向
きの静磁場を印加すると共に、鋳片の短辺面と直交する
向きに直流電流を印加することにより、静磁場通電位置
における鋳片内溶鋼に対して上向きの電磁力を発生さ
せ、特にノズルの吐出流に基づく溶鋼の下降流速を低減
し、ひいては上記メニスカス部を含む全溶鋼流動を制御
して、品質に優れた鋼を連続鋳造するものである。

【００１３】

【作用】さて、上述した本発明方法を開発する過程の中
で、発明者らは、ノズル詰まりに基づく浸漬ノズル左右
吐出口からの溶鋼流出量アンバランスに起因する鋳型内
の偏流を防止すべく、ノズル形状を種々変化させて、実
験を行った結果、ノズル詰まりに関して、以下の如き知
見を得た。すなわち、炭素濃度が500ppm以下で、主にAl
で脱酸した低炭素アルミキルド鋼を用いた連続鋳造の際
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
開放して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。また、このようなストレートノズルにおいては、溶
鋼の吐出流が鋳型の出側（下方）に向かうため、溶鋼中
の介在物やガス気泡などがクレータの奥深くまで侵入す
るおそれがあるが、介在物等の侵入防止のためには、上
述した静磁場通電法により上向きの流速を与え、下方に
向かう溶鋼流に制動を加えることが有効であることも判
った。そして、本発明は、正にこのような知見の下に開
発した技術である。

【００１４】図１は、本発明の構成を説明する図であ
る。図中に示した符号の１は、一対の短辺壁1a, 1a´
と、長辺壁1b, 1b´との組合せからなる連続鋳造用鋳
型、２は、連続鋳造用鋳型１内へタンディッシュ内溶鋼
を供給するためのストレートタイプの浸漬ノズルであ
る。３は、鋳型１の直下に配設した，いわゆる鋳片長辺
面に直交する向きの静磁界を発生させるために用いられ
る静磁界発生用コイル、４は鋳片短辺面と直交する向き
に直流電流を印加するために用いられる通電用ロールで
ある。

【００１５】なお、磁界発生用コイル３による静磁界
は、浸漬ノズル吐出口よりも下部の適所（たとえば鋳型
直下の位置）に、鋳片５の幅方向中央部のみ印加できる
ようにする。この図１中に、溶鋼６中の磁界Ｂの向き、
電流Ｉの向き、電磁力Ｆの向きを、それぞれ一点鎖線、
点線、二点鎖線にて示した。

【００１６】なお、本発明の上記の構成において、浸漬
ノズル吐出口７のレベルよりも下方（鋳造方向）に設置
する静磁場発生コイル３および通電ロール４はそれぞれ
１段ずつであるが、同様の構造のものを鋳造方向に２段
以上セットしても良い。

【００１７】以上説明したように、本発明は、かかる静
磁場通電を、浸漬ノズル吐出口よりも下方で、かつ、鋳
片幅方向の中央部付近の位置のみにて作用させることに
より、鋳片内の下降流速度を効果的に低減させ、介在物
や気泡の侵入を防止するようにした方法である。

【００１８】次に、図１に示す本発明方法で用いる浸漬
ノズル２は、下向きに開口を有する単孔ストレートノズ
ルであり、本発明において単孔ストレートノズルを用い
る理由は、注入する溶鋼を、不活性ガスの吹き込みを行
わなくともストレートに吐出させることができるからで
ある。従って、このノズルによれば、図４に示したよう
な溶鋼流の淀みがなく、そのためにノズル詰まりは２孔
ノズルに比べて軽微である。さらに、ストレートタイプ
であるために、鋳型幅左右での溶鋼偏流が生じない。

【００１９】このことから、本発明の静磁場通電連続鋳
造方法では、ノズルからの吐出流が常に均一な下向き溶
鋼流となるので、前記静磁場通電は浸漬ノズル吐出口よ
りも下方の位置にて、しかも鋳片５幅の幅方向の中央部
付近だけに印加することにより溶鋼流に制動を加えるだ
けでよい。

【００２０】従って、本発明は単孔ストレートノズルと
中央部付近のみに静磁場通電を行うことが不可避に結び
ついているのである。

【００２１】

【実施例】以下に説明する実施例は、転炉にて吹錬した
後、RH処理を施して得られる極低炭アルミキルド鋼（Ｃ
＝10〜20ppm)を用い、表１に示す実験条件下で、溶鋼ス
ループット6.0 トン／(min・ストランド) にて６連々
(１連当り285 トンの溶鋼)の連続鋳造を実施したときの
結果である。鋳造法としては、表２に示した３通りの鋳
造法を採用し、各鋳造法で鋳造されたスラブを熱間なら
びに冷間圧延を施して、厚み0.7mm の冷延鋼板を製造し
た。その板は検査ラインにて検査し、製鋼起因であるス
リーバー、ふくれの発生率を比較した。その結果を表３
に示す。この実験結果を示す表３に明らかなように、冷
延鋼板での欠陥発生率は、本発明法を採用した場合、従
来法に較べて大幅に低減することができた。

【００２２】

【表１】 実験条件

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】 各鋳造法における冷延鋼板品質の比較

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、浸漬ノズ
ルとして下向きに開口する単孔ストレートノズルを用
い、かつ、静磁場通電を浸漬ノズル吐出口よりも下方の
鋳片幅方向の中央部付近のみで作用させる方法であるか
ら、鋳型内の溶鋼の下降流の速度を効果的に低減させる
ことができるので、介在物や気泡の侵入を確実に防止す
ることができ、ひいては内部品質および表面品質の良好
な鋼スラブを製造するのに有効な方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を示す概略図である。

【図２】従来の連続鋳造法である。

【図３】静磁場を用いた従来の連続鋳造法である。

【図４】２孔浸漬ノズルにおけるノズル詰まりを示す図
である。

【符号の説明】

１ 連鋳鋳型 1a, 1a´ 短辺鋳型 1b, 1b´ 長辺鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 静磁界発生コイル ４ 通電ロール ５ 鋳片 ６ 溶鋼 ７ ノズル吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 正功 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 (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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下向きに開口する単孔ストレートノズル
   を用いる溶融金属の連続鋳造において、前記単孔ストレ
   ートノズル吐出口よりも下部の鋳片幅方向の中央部付近
   にのみ、鋳片の長辺面に直交する向きの静磁場を印加す
   ると共に、鋳片の短辺面と直交する向きに直流電流を印
   加することを特徴とする連続鋳造方法。