JPH07112246A - 表面および内部品質の優れた鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、連続鋳造における鋳型内の溶鋼流
動制御によって、表面および内部品質の優れた鋳片を得
る連続鋳造方法を提供する。 【構成】 連続鋳造鋳型１内の上部に電磁攪拌装置４と
下部もしくは鋳型直下に静磁場発生装置５を設置し、先
端を開放したストレート型浸漬ノズル２の吐出口３を電
磁攪拌装置４と静磁場発生装置５間に位置せしめ、溶鋼
を下向きに供給しつつ連続鋳造するに際し、鋳型内溶鋼
に電磁攪拌装置によって上向きの流動７を与え、ストレ
ート型浸漬ノズルからの下向き吐出流６に静磁場を作用
させて下向き流動を制動させる鋳片の連続鋳造方法であ
る。 【効果】 鋳片内部および鋳片表面の介在物や気泡を低
減せしめ、縦割れや湯じわのない良質の鋳片の製造が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造における
鋳型内の溶鋼流動制御によって、表面および内部品質の
優れた鋳片を連続鋳造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造の過程においては、鋳片表面に
て気泡や介在物の捕捉により表面欠陥が発生したり、溶
鋼温度や凝固シェル成長の不均一による割れの発生が問
題となっている。

【０００３】連続鋳造においては、通常図２に示すよう
に一般に短辺方向に向いた２個の吐出口１１を有する浸
漬ノズル１０を、鋳型１中央部に配置して溶鋼を鋳型内
へ注入しており、この吐出流１２は、短辺に衝突して上
昇流１３と下降流１４に分岐する。

【０００４】鋳型溶鋼内に持たらされた介在物や気泡
は、一部は溶鋼表面に浮上して排出されるが、残りは下
降流１４によって溶鋼の深部に運ばれ、浮上過程で凝固
シェルに捕捉され、鋳片内部に残留し、製品において内
部欠陥やふくれ疵となる。

【０００５】一方上昇流１３は、メニスカス９の近傍で
は両側の短辺側からノズル側へ向かう反転流１５が生成
される。このようなメニスカス９近傍の流れがあること
によって、流れによる介在物や気泡の洗浄効果が得られ
ており、表層での介在物や気泡の捕捉による表面疵の発
生を抑制している。

【０００６】他方このメニスカス９の流れが強すぎる
と、連鋳パウダーを巻き込んで欠陥が増加する。また湯
面が乱れるために、湯じわやオシレーションマーク乱れ
が起こり、この現象によって特にステンレスでは製品の
表面品質が悪化する。

【０００７】また幅中央部では、メニスカス９近傍の反
転流の流速が遅くなり、洗浄効果が得られず介在物や気
泡の捕捉が起こり、表面疵が発生するとともに凝固シェ
ル８の不均一が大きくなり、この部分で縦割れの発生が
起こり易くなっている。

【０００８】このような問題を解決するために、特開平
４−１４７７５４号公報に示されているように、鋳型下
の鋳片指示ロール部に電磁ブレーキを設置して、鋳造ノ
ズルからの吐出流を鋳型短辺に衝突させ、これに沿って
流れる下降流に静磁場を作用させて減衰させるととも
に、鋳型内に電磁攪拌コイルを設置して、メニスカスの
反転流に移動磁界を作用させ、攪拌による強制流れによ
ってメニスカスの流れを促進させて、鋳片内部，表層共
に介在物や気泡がなく欠陥発生の少ない鋳片を製造する
方法が提案されている。

【０００９】また特開昭６１−１４０３５６号公報で
は、鋳型内に設置した電磁攪拌装置によって鋳型内壁面
で上向きに溶鋼を流動させ、鋳型内に浮遊する介在物の
浮上を促進し、鋳片表層部の清浄化を図るとともに、二
次冷却帯で鋳片幅方向に溶鋼を流動させることによっ
て、内部での介在物の成長，浮上を促進して内部の清浄
性も向上させている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平４−１４７７５４号公報の発明では、図３に示す
ように浸漬ノズル１０からの吐出流１２によるノズル向
きの反転流１６は、減衰されずにそのままメニスカス流
になり、鋳型メニスカス９部の溶鋼流は、この流れと電
磁攪拌装置１８による攪拌流１９が重ね合わされた流れ
となるが、相対する２つの鋳型長辺の浸漬ノズル１０を
挟んで、反対側に吐出流１２による反転流１６と攪拌流
１９の向きが同方向になる場所と逆方向になる場所が発
生する。この両者の向きが同方向の位置では流れは加速
されるが、逆方向の位置では減衰され、目的達成のため
に必要とする流速が得られず、気泡発生や表面疵，縦割
れ等の欠陥が完全にはなくならない。

【００１１】またメニスカス９の流れが強くなり過ぎる
部分ができるため、連鋳パウダーを巻き込んで欠陥が増
加する。またこの部分では、湯面が乱れるために湯じわ
やオシレーションマーク乱れが起こり、このことによっ
て特にステンレスでは製品の表面の品質が悪化する。

【００１２】また反転流１６による減衰に打ち勝つだけ
の攪拌流１９を与えるためには、大きな攪拌力が必要と
なり、設備費やエネルギー費が高くなる。

【００１３】また特開昭６１−１４０３５６号公報の縦
方向攪拌でも、水平方向攪拌と同様に、吐出流との干渉
によって吐出流が上昇流となる短辺近傍では強く、幅中
央部では弱い流れとなってしまう。

【００１４】さらに特開昭６１−１４０３５６号公報で
は、吐出口をノズル底部に設けたノズルによって下向き
に注入した実施態様が示されており、このように注入す
れば吐出流が短辺に衝突して生じる上昇流の発生はな
く、攪拌流との干渉はなく目的の流速が幅方向にわたっ
て得られることになる。

【００１５】ところが下向きに吐出しているために下降
流が強く、未凝固溶鋼の深部に介在物が多く侵入してし
まい、この介在物は二次冷却帯の電磁攪拌で生じた電磁
攪拌装置より上流側の上向き流に乗って浮上するもの
と、電磁攪拌装置より下流側の下向き流に乗ってさらに
奥深くに侵入するものとがあり、後者は浮上しきれずに
凝固シェルに捕捉されてしまい、これが欠陥となる。

【００１６】本発明は、上述の鋳片表面および内部での
気泡や介在物の捕捉によって発生する欠陥，溶鋼温度や
凝固シェル成長の不均一による割れの発生，湯じわやオ
シレーションマーク乱れによる表面品質の悪化を防止
し、表面および内部品質の優れた鋳片の連続鋳造方法を
提供する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、連続鋳造鋳型内の上部に電磁攪拌装置を設置する
とともに鋳型内の下部もしくは鋳型直下に静磁場発生装
置を設置し、先端を開放したストレート型浸漬ノズルの
吐出口を電磁攪拌装置と静磁場発生装置間に位置せし
め、溶鋼を下向きに供給しつつ連続鋳造するに際し、鋳
型内溶鋼に電磁攪拌装置によって上向きの流動を与え、
ストレート型浸漬ノズルからの下向き吐出流に静磁場を
作用させて下向き流動を制動させることを特徴とする表
面および内部品質の優れた鋳片の連続鋳造方法である。

【００１８】

【作用】発明者は種々の実験を行った結果、浸漬ノズル
からの吐出流によるメニスカス近傍でのノズル方向への
流れは、吐出流が鋳型短辺に衝突して反転流となること
が原因であることを確認し、吐出流が鋳型短辺に衝突し
ないように、下向きに溶鋼を吐出させることによってメ
ニスカス近傍でのノズル方向への流れを生じさせないこ
とが可能であり、上記課題を解決することができること
を見出した。

【００１９】本発明は、図１に示すように吐出口３をノ
ズル先端に設けた浸漬ノズル２を設置し、これによって
浸漬ノズル２の吐出口３より吐出した吐出流６は下向き
に流れ、この流れは短辺に衝突することがないので、横
方向に吐出させた場合のようにメニスカス９でのノズル
向きの強い流れは生成されない。

【００２０】この状態で、鋳型内上部に配置した電磁攪
拌装置４によって上方向の流れを生じせしめると、幅全
部にわたって上向き攪拌流７がメニスカス９近傍に生じ
ることとなり、吐出流６と攪拌流７，短辺と攪拌流７と
の干渉がなくなり、鋳型１内周にわたって均一な上向き
流動が得られる。

【００２１】また下向きに溶鋼を吐出させる場合には、
メニスカス９部で溶鋼が凝固することがあるが、その原
因はメニスカス９凝固界面への温度の高い溶鋼の供給が
ないためであり、電磁攪拌４によってノズル２から吐出
した溶鋼を上向きの攪拌によってメニスカス９へ供給す
ることとによって、ノズル２と鋳型１の間に充分な溶鋼
を供給することが可能となり、メニスカス９部での溶鋼
の凝固を防止でき、表面の２重肌や表面欠陥発生の防止
も可能となる。

【００２２】このようにして、メニスカス９近傍の凝固
シェル８の内面に均一に流動を与えることが可能とな
り、表面に割れや介在物の少ない鋳片の製造が可能とな
る。また湯面の変動が小さく、湯じわ等のない表面性状
の良好な鋳片が得られ、製品の表面品質も良好となる。

【００２３】一方下向きに溶鋼を吐出させると、横方向
に吐出させた場合に比べて下向きの流れが強くなるため
に、ノズル２より持ち込まれた介在物は浮上せずに連鋳
機深部にまで侵入し、湾曲部を持つ連鋳機における湾曲
部に生成する介在物集積部で鋳片内に捕捉されてしま
い、鋳片内部の介在物に起因する製品の内部欠陥発生が
増加することとなる。

【００２４】これを防止するためには、介在物集積部で
の下向きの流速が横向きの吐出の場合と同じ大きさにな
るようにすることが必要である。そこでノズル吐出口３
の下部であって鋳型下部もしくは鋳型直下に磁石５を設
置し、静磁場を印加することによって吐出流６を制動
し、下降流速を減衰させることが可能となり、介在物集
積部での下向きの流速が横向きの吐出の場合とほぼ同等
となる。その場合、図４に磁場強度と流速の関係を示す
ように、１３００Ｇａｕｓｓ以上の磁場を印加すること
が望ましい。

【００２５】このように先端に吐出口３を持つ浸漬ノズ
ル２で注入しながら、吐出口下部に静磁場５を印加して
吐出流６を減衰させると共に、電磁攪拌装置４によって
鋳型内凝固シェル８界面に攪拌流７を与えて鋳造するこ
とによって、表面，内部ともに介在物や気泡の少ない表
面性状の良好な鋳片の製造が可能である。

【００２６】ノズルの断面形状は、円や楕円，矩形等そ
の形を問わないが、鋳型壁とノズル外壁との間が狭すぎ
ると流動の抵抗が高くなり、電磁攪拌による必要な回転
流が得られない。またノズル近傍の溶鋼の凹凸によって
表面割れや２重肌が生じるので、３５ｍｍ以上の間隔を
有することが望ましい。

【００２７】本方法では、流動の干渉がないので効率的
に回転流が得られ、同じ流速を得るために必要な電磁攪
拌の攪拌力は小さくてよく、設備費やエネルギー費が少
なくてよいという利点がある。

【００２８】

【実施例】実施例として、図１に示す装置構成になる連
続鋳造鋳型１に、底部に吐出口３を持つ浸漬ノズル２
で、低炭素アルミキルド鋼を幅１２００ｍｍ，厚み２４
５ｍｍ，鋳造速度１．３および２．０ｍ／ｍｉｎで鋳造
した。メニスカス９から浸漬ノズル２の吐出口３までの
距離を２００ｍｍとした。鋳型直下の電磁石５には印加
する磁束密度を１３００〜５０００Ｇａｕｓｓとした。

【００２９】鋳型内上部には鋳型長辺を挟むように電磁
攪拌装置４を設置し、５００ｋＶＡ，周波数１〜５Ｈ
ｚ，攪拌推力２０〜５０ｍｍＦｅの条件で２個のコイル
ともに移動磁界が上向きになるように電流を流して使用
した。

【００３０】この結果を鋳片の品質とともに表１に示す
が、比較例に較べて低い攪拌推力で鋳片の表面欠陥，内
部欠陥ともに減少することが確認され、パウダーの巻き
込みによる欠陥の増加もなかった。またメニスカスの溶
鋼が凝固することもなく鋳造できた。

【００３１】比較例として、図３に示すように連続鋳造
鋳型１に水平から下向き３０℃の吐出口１１を２個持つ
浸漬ノズル１０で、低炭素アルミキルド鋼を幅１２００
ｍｍ，厚み２４５ｍｍ，鋳造速度１．３および２．０ｍ
／ｍｉｎで鋳造した。メニスカス９から浸漬ノズル１０
の吐出口１１までの距離を２００ｍｍとした。鋳型直下
に電磁石１７を設置し、磁束密度は１３００〜５０００
Ｇａｕｓｓであった。

【００３２】鋳型１内には電磁攪拌装置１８を設置し、
５００ｋＶＡ，周波数１〜５Ｈｚ，攪拌推力４０〜８０
ｍｍＦｅの条件で使用した。

【００３３】この結果を鋳片の品質とともに表１に示す
が、電磁石，電磁攪拌を使用しない場合に較べて内部欠
陥は減少したが、鋳片の表面欠陥が発生した。またメニ
スカスの溶鋼が部分的に凝固している様子が認められ、
表面への噛み込み疵が発生した。さらに、推力を高くす
ると湯面が乱れ、パウダー巻き込みによる欠陥が発生
し、鋳片表面に湯じわが発生した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
型内溶鋼に電磁攪拌装置によって上向きの流動を与え、
またストレート型浸漬ノズルからの下向き吐出流に静磁
場を作用させて下向き流動を制動させることにより、鋳
片内部の介在物や気泡および鋳片表面の介在物や気泡を
同時に低減せしめることができ、縦割れや湯じわのない
鋳片表面の性状が良好な品質の優れた製品の製造が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するに好適な電磁攪拌装置と静磁
場発生装置の位置関係を示す略側断面図である。

【図２】連続鋳造鋳型内における溶鋼の流動状況を説明
する略側断面図である。

【図３】電磁攪拌装置と静磁場発生装置を備えた従来の
連続鋳造における溶鋼の流動状況を説明する略側断面図
である。

【図４】静磁場強度と溶鋼の下降流速との関係を示す図
面である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 吐出口 ４ 電磁攪拌装置 ５ 静磁場発生装置 ６ 吐出流 ７ 攪拌流 ８ 凝固シェル ９ メニスカス １０ 浸漬ノズル １１ 吐出口 １２ 吐出流 １３ 上昇流 １４ 下降流 １５ 反転流 １６ 反転流 １７ 静磁場発生装置 １８ 電磁攪拌装置 １９ 攪拌流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造鋳型内の上部に電磁攪拌装置を
   設置するとともに鋳型内の下部もしくは鋳型直下に静磁
   場発生装置を設置し、先端を開放したストレート型浸漬
   ノズルの吐出口を電磁攪拌装置と静磁場発生装置間に位
   置せしめ、溶鋼を下向きに供給しつつ連続鋳造するに際
   し、鋳型内溶鋼に電磁攪拌装置によって上向きの流動を
   与え、ストレート型浸漬ノズルからの下向き吐出流に静
   磁場を作用させて下向き流動を制動させることを特徴と
   する表面および内部品質の優れた鋳片の連続鋳造方法。