JPH06312246A - 複層鋳片の連続鋳造方法及びその装置 - Google Patents

複層鋳片の連続鋳造方法及びその装置

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JPH06312246A
JPH06312246A JP12462293A JP12462293A JPH06312246A JP H06312246 A JPH06312246 A JP H06312246A JP 12462293 A JP12462293 A JP 12462293A JP 12462293 A JP12462293 A JP 12462293A JP H06312246 A JPH06312246 A JP H06312246A
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molten steel
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JP12462293A
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Toru Iwamoto
亨 岩本
Eiichi Takeuchi
栄一 竹内
Ryoichi Hisatomi
良一 久富
Tatsuji Aso
辰二 阿蘇
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、複層鋳片の連続鋳造において、注
湯量を安定させて成分分離度の高い複層鋳片を得る連続
鋳造方法を提供する。 【構成】 メニスカスZ0 よりも鋳造方向下方の位置に
直流磁場帯を形成し、この直流磁場帯の上下に挿入した
長さの異なる2本の浸漬ノズル2,3によって組成の異
なる溶鋼を供給して凝固,引抜きを行ない、複層鋳片を
形成する連続鋳造方法において、表層用ノズル2および
/または内層用ノズル3として、継ぎ目の無い一体化構
造のノズルを配設して溶鋼を供給する複層鋳片の連続鋳
造方法である。 【効果】 注湯流量の変動を防止して注湯量を安定させ
ることができ、表層,内層の鋼成分の分離度の高い複層
鋳片を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融状態の2種類の鋼
から、直接に内層と表層とからなる複層鋳片を連続的に
鋳造する連続鋳造方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造によって複合材料を製造する方
法として、長さの異なる2本の浸漬ノズルをストランド
・プール内に挿入し、それぞれのノズルの吐出孔を鋳造
方向の異なる位置に設け、異なる種類の溶融金属を注入
する方法が特公昭44−27361号公報で提案されて
いる。
【0003】しかし単に2本の浸漬ノズルでプール内の
鋳造方向の異なる位置で異種金属を注入しただけでは、
異種金属の鋳型内における吐出位置、または吐出パター
ンをいかに調整しようとも、鋳造が進行するにつれて異
種金属間での混合が進行し、そのため鋳片の表層と内層
が同じ組成,すなわち注入した2種類の溶融金属の平均
組成に近い組成となってしまうことが避け難たかった。
【0004】そこで、特公昭49−44859号公報で
は、鋳型に注入される異種の溶融金属間に耐火物製の隔
壁を設ける方法が提案されている。しかし混合をおさえ
るためには、十分な大きさの耐火物隔壁をプール内に挿
入する必要がある。そのため鋳造上に新たな問題が生じ
る。
【0005】例えば、耐火物隔壁が大きくなるに伴い、
それが凝固中のシェルに接触する危険性が高くなる。す
なわちこの接触が発生すると、耐火物隔壁の一部がシェ
ルに捕捉されて破損したり、シェルが破れてブレークア
ウトを引き起こすことにもなり兼ねない。
【0006】本発明者らは、この耐火物隔壁が持つ欠点
を解消するために、鋳型内に注入された異種の溶鋼金属
を仕切る手段として静磁界を利用した方法を開発し、こ
れを特開昭63−108947号公報に開示した。
【0007】この方法においては、鋳造方向に直角な方
向に鋳片全幅にわたって一様な密度の磁力線が延在する
ような静磁場を形成させ、この静磁場帯を境界としてそ
の上下に異種の溶融金属を供給している。この静磁場に
よって上下プール相互の混合が抑制される結果、上プー
ルの金属が表層に、下プールの金属が内層に分離,凝固
した複層鋳片を得ることができるようになった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この特開昭63−10
8947号公報で提案した方法によるとき、ストランド
・プール中耐火物による内部欠陥の発生等の問題がなく
なり、表層と内層がそれぞれ注入した2種類の溶鋼組成
から成る複層鋳片が製造できるようになった。
【0009】ところが鋳造の回数を重ねるにつれて、場
合によっては表層用、内層用それぞれの溶鋼のタンディ
ッシュから上下プール内への供給が不安定になり、この
ような条件で鋳造した場合、表層と内層がかならずしも
十分に分離しない複層鋳片が得られることがあった。
【0010】本発明は上記課題を解決し、注湯量を安定
させて成分分離度の高い複層鋳片を得る連続鋳造方法と
その装置を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造方法と
その装置は、連鋳タンディッシュから鋳型内へ表層用お
よび内層用溶鋼を供給するにあたって、タンディッシュ
底部より下が複数個の部品から組み立てられていない一
体構造のノズルを用いてそれぞれの溶鋼を所定の量注入
し、複層鋳片を製造することを特徴とする。
【0012】本発明の方法は、連続鋳造鋳型内に注入さ
れた溶鋼に対し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の
位置に、鋳片の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁
場帯を形成し、その直流磁場帯で区分された上側の溶鋼
プールと下側の溶鋼プールに、長さの異なる2本のノズ
ルによってそれぞれ組成の異なる溶鋼を供給して凝固,
引抜きを行ない、表層と内層が組成の異なる鋼により複
層鋳片を形成する連続鋳造方法において、表層用ノズル
として継ぎ目の無い一体化構造のノズルを配設し、該ノ
ズルを介して上側の溶鋼プールに溶鋼を供給することを
特徴とし、また内層用ノズルとして継ぎ目の無い一体化
構造のノズルを配設し、該ノズルを介して下側の溶鋼プ
ールに溶鋼を供給することを特徴とし、また表層用ノズ
ル及び内層用ノズルとして継ぎ目の無い一体化構造のノ
ズルを配設し、該ノズルを介して上側及び下側の溶鋼プ
ールに溶鋼を供給することを特徴とする複層鋳片の連続
鋳造方法である。
【0013】また本発明の装置は、連続鋳造鋳型内に注
入された溶鋼に対し、そのメニスカスよりも鋳造方向下
方の位置に、鋳片の厚みを横切る直流磁場を印加して直
流磁場帯を形成するための直流磁場発生コイルを配設
し、かつその直流磁場帯で区分された上側の溶鋼プール
と下側の溶鋼プールに、それぞれ組成の異なる溶鋼を供
給する長さの異なる2本のノズルを設けて、表層と内層
が組成の異なる鋼により複層鋳片を形成するようにした
連続鋳造装置において、表層用ノズルとして、継ぎ目の
無い一体化構造のノズルを配設し、また内層用ノズルと
して、継ぎ目の無い一体化構造のノズルを配設し、また
表層用ノズル及び内層用ノズルとして、継ぎ目の無い一
体化構造のノズルを配設した複層鋳片の連続鋳造装置で
ある。
【0014】
【作用】鋳片幅方向にわたって鋳片を厚み方向に横切る
直流磁束が、鋳片幅方向に亘って延在する磁場帯によっ
て分断され、連鋳ストランド・プール内の上部プールと
下部プールの各位置に、それぞれ異なる組成の溶鋼が所
定の比率の量供給される場合、一定の磁束密度以上の直
流磁界が作用している部分では溶鋼流動が抑制され、供
給した2種類の組成の溶鋼がプール内で分離する。
【0015】この状態を保ちつつ連続鋳造した場合、表
層と内層がそれぞれの溶鋼組成から形成される複層鋳片
が製造される。この状況をさらに詳細に記述するなら
ば、プール内では図1に示す状態になっている。
【0016】図1において、1は鋳型,2は表層用浸漬
ノズル,3は内層用浸漬ノズル,4は上部(表層用)溶
融金属プール,5は下部(内層用)溶融金属プール,6
は境界層となる溶融金属プール滞留域,7は表層,8は
内層,9は境界層,10は直流磁場発生装置,12は鋳
造方向の磁束密度分布であり、また(a),(b),
(c)は、それぞれ本発明実施時の表層,内層および境
界層の形成(a)と、直流磁界の磁束密度分布(b)お
よびプール内の成分分布(c)の関係を示している。
【0017】すなわち、一定値である溶鋼を滞留させる
に必要な最小磁束密度Bc以上の磁束密度の直流磁界を
鋳片幅にわたって均一に印加した場合、この直流磁界に
よって制動を受けている領域の上部および下部では、注
入流によってそれぞれのプールは攪拌を受け、注入され
た溶鋼の成分が維持されている。
【0018】一方これらの均一濃度領域に挟まれた領
域、すなわち制動を受けている領域においては、2種類
の溶融金属が互いに拡散,混合した領域が存在し、濃度
勾配が形成されている。このプール内の鋳造方向の成分
濃度分布は、図1中の表層溶質濃度CA ,内層溶質濃度
B に示す通りである。
【0019】このようなプールの構造を維持しつつ連続
鋳造した場合、結果として製造される鋳片は図2のよう
になる。図2は、それぞれ製造された複層鋳片の鋳造方
向に垂直な断面(a)と鋳片厚み方向の成分分布(b)
を示す図面である。すなわち表層と内層の間に濃度勾配
をもった遷移層が存在するものの、一般にはこの遷移層
は薄いため、巨視的には表層と内層が明瞭に分離した複
層鋳片が得られるのである。
【0020】鋳片の周方向で均一な表層厚み、明瞭な濃
度分離を有する複層鋳片はこのようにして製造されるわ
けであるが、そのためには図2に示すような鋳片断面の
表層,内層の各断面積の比率に相当する溶鋼をそれぞれ
注入する必要がある。そのためには、注入中の溶鋼流量
を計測する必要があるが、これは例えば特願平02−3
7298号に記載した如く、タンディッシュ重量の時間
変化から測定計算される量を、目標とする値に一致させ
るようにストッパーやスライディング・ノズルの開度を
調整して制御される。
【0021】ところが、いくつかの異なる鋳造条件にお
いて、この注湯量の必要精度が確保できないケースが生
じた。本発明者らは、これらの問題に対処すべく調査,
実験を繰り返したところ、鋳造に使用したノズルの構造
に問題がある事を見出したのである。
【0022】すなわち図3に示すように、浸漬ノズルと
して上下ノズル2a,2bのように分割構造のものを使
用した場合、この分割されている部位よりこの部位を取
り巻いている周囲のガスを吸引し、これがノズル内部に
混濁してノズル内部の流動抵抗を増し、さらにノズル内
流動状況を不安定なものとして、複層鋳造における注湯
流量を不安定なものにするのである。
【0023】この状況は特に内層側で顕著であるが、表
層側に関しても同様な問題が発生する。ノズルはその操
業上の容易さから上下に分割し、鋳造直前に組み立てて
使用する場合もあるが、この分割されたノズルの接合部
より吸引された継ぎ目部を取り巻くガスがノズル内部の
溶鋼に混濁し、注湯流量を変動させることは従来の連鋳
操業においても発生しているが、要求される注湯流量の
精度が本発明でのレベルと比べ低いため、現在のところ
大きな問題になっていないのである。
【0024】しかしながら複層鋳片を安定に連続鋳造す
る場合には、高精度の注湯量制御を要求され、一体化さ
れたノズルを使用する必要がある。本発明はかかるガス
巻き込みに起因する問題を、図4に示す一体構造とした
ノズル2とすることによって解決するものである。
【0025】
【実施例】メニスカスから鋳造方向に1mの位置に磁場
の中心を持つ直流磁界を、幅方向に均一に作用させ、こ
れによって分断されるストランドプールの上部と下部プ
ールのそれぞれに表層,内層に相当する成分の溶鋼を所
定の注湯量にて供給し、連続鋳造した。表1にこれらの
溶鋼成分を示す。
【0026】
【表1】
【0027】連続鋳造機は垂直曲げ型を用い、鋳造速度
を0.4m/分,鋳片幅を1.2m,鋳片厚みは0.2
5mとした。またこの連続鋳造機での凝固シェル厚みd
(m)の成長速度は次の(1)式によって与えられる。
【0028】
【数1】 d=0.020×(L/Vc)1/2 ………(1) ここでLはメニスカスからの距離(m)を示す。
【0029】メニスカスから1mの位置に上下プールの
境界が存在する場合、表層の厚みは20mmと求まり、
従って注入する表層用溶鋼量と内層用溶鋼量は、それぞ
れ0.376リットル/秒,1.624リットル/秒と
なる。
【0030】溶鋼の注入には、表層,内層共それぞれ分
割タイプのノズルを使用した。これらの条件にて鋳造を
行ったところ、表層用注湯量の時間変動は±0.23リ
ットル/秒、内層用注湯量の時間変動は±1.13リッ
トル/分であった。このため鋳造された複層鋳片の表
層,内層の成分の分離度は75%であった。
【0031】次に、表層,内層用溶鋼注入ノズルを一体
タイプにした以外は、実施例と同条件で鋳造実験を行っ
た。これらの条件にて鋳造を行ったところ、表層用注湯
量の時間変動は±0.11リットル/分、内層用注湯量
の時間変動は±0.21リットル/分であった。このた
め鋳造された複層鋳片の表層,内層の成分の分離度は9
5%であった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
層鋳片の鋳造において表層用ノズルおよび/または内層
用ノズルとして、継ぎ目の無い一体化構造のノズルを配
設し、該ノズルを介して溶鋼プールに溶鋼を供給するこ
とにより、注湯流量の変動を防止して注湯量を安定させ
ることができ、表層,内層の鋼成分の分離度の高い複層
鋳片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施時の表層,内層および境界層の形成
(a)と直流磁界の磁束密度分布(b)およびプール内
の成分分布(c)の関係を示す図面である。
【図2】製造された複層鋳片の鋳造方向に垂直な断面
(a)と鋳片厚み方向の成分分布(b)を示す図面であ
る。
【図3】従来の分割構造の浸漬ノズルの一例を示す側断
面図である。
【図4】本発明の一体構造の浸漬ノズルの一例を示す側
断面図である。
【符号の説明】
1 鋳型 2 表層用浸漬ノズル 3 内層用浸漬ノズル 4 上部(表層用)溶鋼プール 5 下部(内層用)溶鋼プール 6 境界層となる溶鋼プール滞留域 7 表層 8 内層 9 境界層 10 直流磁場発生装置 11 鋳造長さ方向の磁束密度分布 B 磁束密度 Bc 溶融鋼滞留させるに必要な最小磁束密度 C 溶質濃度 CA 表層溶質濃度 CB 内層溶質濃度 Z 鋳造方向 Z0 溶鋼メニスカスレベル Z1 溶鋼滞留域の上限 Z2 溶鋼滞留域の下限 d 鋳片厚み方向 d0 鋳片表面 d1 表層/境界層の界面位置 d2 境界層/内層の界面位置 d3 内層/境界層の界面位置 d4 境界層/表層の界面位置 d5 鋳片裏面
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】図1において、1は鋳型,2は表層用浸漬
ノズル,3は内層用浸漬ノズル,4は上部(表層用)溶
融金属プール,5は下部(内層用)溶融金属プール,6
は境界層となる溶融金属プール滞留域,7は表層,8は
内層,9は境界層,10は直流磁場発生装置,11は鋳
造方向の磁束密度分布であり、また(a),(b),
(c)は、それぞれ本発明実施時の表層,内層および境
界層の形成(a)と、直流磁界の磁束密度分布(b)お
よびプール内の成分分布(c)の関係を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿蘇 辰二 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成
    し、その直流磁場帯で区分された上側の溶鋼プールと下
    側の溶鋼プールに、長さの異なる2本のノズルによって
    それぞれ組成の異なる溶鋼を供給して凝固,引抜きを行
    ない、表層と内層が組成の異なる鋼により複層鋳片を形
    成する連続鋳造方法において、表層用ノズルとして継ぎ
    目の無い一体化構造のノズルを配設し、該ノズルを介し
    て上側の溶鋼プールに溶鋼を供給することを特徴とする
    複層鋳片の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成
    し、その直流磁場帯で区分された上側の溶鋼プールと下
    側の溶鋼プールに、長さの異なる2本のノズルによって
    それぞれ組成の異なる溶鋼を供給して凝固,引抜きを行
    ない、表層と内層が組成の異なる鋼により複層鋳片を形
    成する連続鋳造方法において、内層用ノズルとして継ぎ
    目の無い一体化構造のノズルを配設し、該ノズルを介し
    て下側の溶鋼プールに溶鋼を供給することを特徴とする
    複層鋳片の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成
    し、その直流磁場帯で区分された上側の溶鋼プールと下
    側の溶鋼プールに、長さの異なる2本のノズルによって
    それぞれ組成の異なる溶鋼を供給して凝固,引抜きを行
    ない、表層と内層が組成の異なる鋼により複層鋳片を形
    成する連続鋳造方法において、表層用ノズル及び内層用
    ノズルとして継ぎ目の無い一体化構造のノズルを配設
    し、該ノズルを介して上側及び下側の溶鋼プールに溶鋼
    を供給することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。
  4. 【請求項4】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成す
    るための直流磁場発生コイルを配設し、かつその直流磁
    場帯で区分された上側の溶鋼プールと下側の溶鋼プール
    に、それぞれ組成の異なる溶鋼を供給する長さの異なる
    2本のノズルを設けて、表層と内層が組成の異なる鋼に
    より複層鋳片を形成するようにした連続鋳造装置におい
    て、表層用ノズルとして、継ぎ目の無い一体化構造のノ
    ズルを配設した複層鋳片の連続鋳造装置。
  5. 【請求項5】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成す
    るための直流磁場発生コイルを配設し、かつその直流磁
    場帯で区分された上側の溶鋼プールと下側の溶鋼プール
    に、それぞれ組成の異なる溶鋼を供給する長さの異なる
    2本のノズルを設けて、表層と内層が組成の異なる鋼に
    より複層鋳片を形成するようにした連続鋳造装置におい
    て、内層用ノズルとして、継ぎ目の無い一体化構造のノ
    ズルを配設した複層鋳片の連続鋳造装置。
  6. 【請求項6】 連続鋳造鋳型内に注入された溶鋼に対
    し、そのメニスカスよりも鋳造方向下方の位置に、鋳片
    の厚みを横切る直流磁場を印加して直流磁場帯を形成す
    るための直流磁場発生コイルを配設し、かつその直流磁
    場帯で区分された上側の溶鋼プールと下側の溶鋼プール
    に、それぞれ組成の異なる溶鋼を供給する長さの異なる
    2本のノズルを設けて、表層と内層が組成の異なる鋼に
    より複層鋳片を形成するようにした連続鋳造装置におい
    て、表層用ノズル及び内層用ノズルとして、継ぎ目の無
    い一体化構造のノズルを配設した複層鋳片の連続鋳造装
    置。
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