JPH0596346A - 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，介在物およびモールドパウダー等が溶
鋼中あるいは初期凝固シェル中に捕捉され、鋳片の品質
低下を招くことがないようにすること。 【構成】 溶鋼の連続鋳造において、鋳型メニスカス近
傍ならびにノズル吐出口７下部域の両所において、それ
ぞれ静磁界ならびに直流電流を印加して、電磁力のかか
る方向を可変調節しながら連続鋳造する。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、メニスカス近傍ならび
にノズル吐出口下部域の両所において、それぞれ静磁界
ならびに直流電流を印加して鋳造することにより、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４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、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の採用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て高速になると、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５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】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５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５−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５−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６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、鋼の連続鋳造を行う方
法において、鋳型メニスカス近傍の位置において鋳片幅
方向の全体に亘って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
電流を印加し、これらの磁界の向きあるいは印加電流の
向きを調節することにより、高スループット時には下向
きの電磁力を作用させる一方、低スループット時には上
向きの電磁力を作用させ、かつ、浸漬ノズル吐出口より
も下部の適所では、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、この位置で上向きの電磁力
を作用させて鋳造することにより、上記メニスカス部を
含む全溶鋼流動を制御し、ひいては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の静磁界発生用コイル、４は、鋳
片短辺面に対して直交する向きの直流電流を流すための
通電用ロールである。なお、磁界発生用コイル３による
静磁界は、鋳片５の全幅に亘って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。

【００１５】また、本発明では、メニスカス近傍での溶
鋼流動を制御するために、この位置（レベル）での鋳型
長辺壁1b,1b ′に沿って、鋳片長辺面に直交する向きの
静磁界を発生させるための静磁界発生コイル３を配し、
溶鋼界面近傍において、この鋳型長辺壁1b,1b ′と直交
する磁界を発生させることにより、ノズル吐出噴流が短
辺に衝突した後発生する上昇反転流の速度を緩和し、か
ような上昇反転流を原因とするモールドパウダーの巻き
込み防止を図っている。

【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
する静磁界発生コイル３および通電ロール４はそれぞれ
１段づつであるが、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、静磁場通
電を浸漬ノズル吐出口よりも下方の位置にて作用させ、
鋳片内の下降流を低減させ、介在物や気泡の侵入を防止
すると共に、メニスカス近傍においても静磁場通電を作
用させ、短辺での反転上昇流および溶鋼湯面のレベル変
動，あるいは溶鋼湯面温度の低下を抑制し、モールドパ
ウダーの巻き込みを防止するようにした方法である。

【００１８】さらに、本発明は、上述の構成に加えて溶
鋼流動に応じた電磁力の調整を行うこととした。一般
に、鋳型内の溶鋼湯面において起こるモールドパウダー
巻き込み現象は、高スループットの場合，即ち浸漬ノズ
ルからの吐出噴流が速い場合に、溶鋼流が短辺に衝突し
た後反転して大きな上昇流を形成するために生じるもの
である。従って、このモールドパウダーの巻き込みは、
前記上昇流により、溶鋼湯面上に渦が生成し、この渦に
より溶鋼中に巻き込まれるか、あるいは溶鋼の湯面レベ
ルが激しく変動して、初期凝固シェル中に捕捉されるこ
とにより起こるのである。

【００１９】一方、低スループットの場合には、短辺で
の上昇反転流が小さいため、溶鋼湯面の温度が低下し、
湯面の溶鋼が早期に凝固してしまう。そのため、溶鋼湯
面に浮遊するモールドパウダーは、凝固塊の生成と共に
一緒に巻き込まれてしまうことになる。

【００２０】上述したように、高スループット，低スル
ープットいずれの場合も、現象は異なるけれども、モー
ルドパウダーが、鋼浴中あるいは初期凝固シェル中に捕
捉され、冷延鋼板の品質においても表面もしくは内部欠
陥の起因となる。

【００２１】このことに対処するために本発明において
は、鋳片の長辺面と直交する向きの静磁界を溶鋼湯面近
傍（メニスカス近傍）に発生させると同時に、鋳片短辺
面と直交する向きに直流電流を流すので、鋳造方向に対
して下向きの電磁力を形成させることができ、それ故に
高スループットの場合には、ノズルからの吐出噴流が短
辺に衝突後に生成する上昇反転流の速度が著しく緩和さ
れることになり、いわゆる上昇反転流に基づくモールド
パウダーの巻き込みが効果的に防止できる。

【００２２】一方、本発明のかかる構成において、低ス
ループットのために溶鋼湯面温度が低下した場合には、
図１に示した静磁界の磁束の向き，あるいは印加電流の
向きを逆にして、鋳造方向に対して上向きの電磁力を形
成させることにより、溶鋼の湯面温度を上昇させ、溶鋼
湯面での凝固もしくはモールドパウダーの溶融不良を解
消する。

【００２３】なお、図２に示す本発明の実施の態様は、
溶鋼湯面近傍での通電手段として電極棒９を利用したと
きの例であり、図３は、浸漬ノズル２を単孔ストレート
ノズルとしたときの例であり、かかる単孔ノズルを用い
る場合には、不活性ガスの吹き込みを行わなくても、ス
トレートに吐出するので、図６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孔ノズルに較
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。

【００２４】

【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
＝15〜25ppm)を用い、表１に示す実験条件下で、溶鋼ス
ループット5.8 トン／(min・ストランド) にて７連々
(１連当り310 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６通りの鋳
造法を採用した。各鋳造法で鋳造されたスラブは熱間な
らびに冷間圧延を施して、厚み0.35mmの冷延鋼板を製造
した。この板を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。また、鋳
造法(3),(4) の場合は、それぞれ(5),(6) に比較して欠
陥発生率は小さい。これは、メニスカス近傍に静磁場通
電を適用した効果である。

【００２５】

【表１】 実験条件

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】 各鋳造法における冷延鋼板品質の比較

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
型メニスカス近傍では鋳型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
電流を印加し、さらにこれにより発生する電磁力の方向
を、鋳造条件により上向き下向きの電磁力に変化させ、
かつ、浸漬ノズル吐出口よりも下部の適所では、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し、鋳造方向に
対して上向きの電磁力を作用させることにより、メニス
カス部を含む全溶鋼流動を制御することができる。しか
も、このような鋳型内全域に亘る総合的な溶鋼流動制御
により、介在物，気泡が鋳片中に侵入するのを効果的に
防止すると共に、メニスカス部におけるモールドパウダ
ーが溶鋼中に巻き込むのを効果的に防止して、ひいては
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法の１例（２孔ノズル）を示す概略図で
ある。

【図２】通電手段として電極棒を利用した本発明法の他
の例を示す概略図である。

【図３】本発明法の他の例（単孔ノズル）を示す概略図
である。

【図４】従来の連続鋳造法である。

【図５】静磁場を用いた従来の連続鋳造法である。

【図６】２孔浸漬ノズルにおけるノズル詰まりの状態を
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 ８ モールドパウダー ９ 電極棒 10 通電端子

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼の連続鋳造において、鋳型メニスカ
   ス近傍の位置において鋳片幅方向の全体に亘って鋳片の
   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し、かつ、浸漬
   ノズル吐出口よりも下部の適所では、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、この位置
   で上向きの電磁力を作用させて鋳造することを特徴とす
   る連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 上記浸漬ノズルとして、下向きに開口す
   る単孔ノズルを用いることを特徴とする請求項１に記載
   の連続鋳造方法。