JPH07266010A

JPH07266010A - 連続鋳造鋳型内での溶融金属の偏流防止方法

Info

Publication number: JPH07266010A
Application number: JP5932094A
Authority: JP
Inventors: Hisao Yamazaki; 久生山崎; Yoshihide Kato; 嘉英加藤; Koichi Tozawa; 宏一戸澤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、溶融金属の高速連続鋳造において、
浸漬ノズルの詰まり等に起因する偏流を防止し、且つ鋳
型内での溶融金属の流速を全平断面に亙り均一にする方
法を提供し、内部品質及び表面品質の良好な鋼スラブを
得ることを目的としている。【構成】ノズル下端を閉止し、その側壁下部に対向する
複数の吐出口を有する多孔ノズルから、溶融金属を鋳型
内に吐出し、該吐出口位置を含む高さに静磁場を印加し
つつ該溶融金属を連続鋳造するに際し、上記吐出口の少
なくとも１つに、吐出溶融金属を挟んで上下方向に直流
電流を流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属の連鋳鋳造方
法に関し、特に浸漬ノズルの詰りなどによって生じる鋳
型内での溶融金属の偏流を防止する方法に関するもので
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
は極低炭素鋼を連続鋳造する場合、一般には図３
（ａ），（ｂ）に示す２孔形浸漬ノズル（以下、２孔ノ
ズルという）が用いられる。そして、このような２孔ノ
ズルを用いて高速鋳造を行うと、介在物や気泡が鋳型内
の溶鋼中に深く侵入してしまったり、鋳型内湯面で所謂
モールドパウダが溶鋼へ巻き込まれ、それらが凝固シェ
ルに捕捉されて、冷延鋼板製品にスリーバー、ふくれ等
の欠陥を多発する。そこで、従来からこの問題を解決す
るための研究がなされ、１）取鍋精錬による溶鋼の清浄
化、２）大容量タンディッシュの採用で、取鍋スラグや
モールドパウダの巻込み防止、３）湾曲型連鋳機に垂直
部を設けて、介在物の浮上促進、４）浸漬ノズルの形状
改善による介在物等の巻込み防止などの対策が多々提案
された。

【０００３】しかし、これらの防止対策は、要求される
製品品質レベル（清浄度）や生産量に応じられる生産プ
ロセスにおいて十分な効果を示すまでには至っていない
のが現状であった。その上、鋳型内の溶鋼に持ち込まれ
た介在物やモールドパウダは、単位時間当たりの鋳込量
がある限界値を越えると、浮上除去が困難となり、鋼中
にそのまま残存してしまう。

【０００４】これら既存技術が抱える問題を克服するた
め、例えば特開平２−２８４７５０号公報に開示された
ように（図３（ａ），（ｂ）参照）、連鋳機鋳型に電磁
石６を設置し、鋳型内溶鋼中に静磁場９を作用させるこ
とにより、溶鋼中に誘導される電流と磁界の相互作用で
生じるローレンツ力で溶鋼流動を制御し、浸漬ノズル１
からの吐出噴流が溶鋼中に深く侵入するのを抑制し、そ
れによってモールドパウダ８の巻込みを防止するととも
に、溶鋼中に持ち込まれた介在物の浮上を促進する方法
が提案された。

【０００５】ところで、上記特開平２−２８４７５０号
公報に記載の方法では、静磁場が印加されている領域の
溶鋼流速を抑制することは可能であるが、鋳造中に浸漬
ノズルの閉塞等に起因する偏流が生じた場合、その偏流
を防止することはできない。そのため、介在物や気泡
を、かえって鋳型内溶鋼中に深く巻込んでしまうという
欠点があった。それは、図３（ｃ）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、。特に鋳型短
辺側の下降流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るからである。この
ことを、図３（ｃ）に基づき、具体的に説明すると、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が生じる。この誘導
電流Ｉと静磁場の静磁界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。一方、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ｖを加速
してしまうのである。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、かけた時
の溶鋼流速分布（ｖ’）を一点鎖線で示す。また、図３
（ａ）に示すように、静磁場９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ので、磁界
配置が悪い場合には、鋳型中央部での下降流速度を増
し、これが逆に介在物や気泡を溶鋼中に深く侵入させる
原因となっていたのである。

【０００６】そこで、上記溶鋼内の偏流を防止するた
め、鋳型内溶鋼に静磁場をかけると同時に、直流電流を
流す所謂「静磁場通電」技術が出現した。例えば、特開
平５−９６３４９号公報では、鋳片の長辺面に直交する
向きの静磁場印加に対し、短辺面と直交する向きに直流
電流を流し、溶鋼に上向きの電磁力を発生させる方法が
開示された。

【０００７】しかしながら、この方法は、図４に示すよ
うに、浸漬ノズルの溶鋼吐出口よりかなり下方に通電ロ
ールを配設しているため、溶鋼流れの制動がまだ不十分
である。さらに、鋳型内の左右で溶鋼の流速バランスを
とる観点では通電されていないので、溶鋼内で部分的な
通電はなく、技術的には十分な効果が期待できない。ま
た、浸漬ノズル内の対向壁に電極を配置して、ノズル内
を通過する溶鋼に通電する技術も特開平３−１９８９７
４号公報に記載されているが、種々の克服すべき課題が
あり、いまだ実現されるまでに至っていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑みなされたもので、溶融金属の高速連続鋳造におい
て、浸漬ノズルの詰まり等に起因する偏流を防止し、且
つ鋳型内での溶融金属の流速を全平断面に亙り均一にす
る方法を提供し、最終的には、内部品質及び表面品質の
良好な鋼スラブを得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、多くの実験、研究を繰り返し、タンディッ
シュからの溶融金属を鋳型内に供給する浸漬ノズルの吐
出口に直流電流を印加するための通電端子を設置すれ
ば、吐出口からの流量を鋳型の左右に一定となるように
通電する直流電流の向き、及び強度でコントロールでき
ることを着想した。また、このとき、鋳型内の偏流の状
況は、鋳型内に埋め込んだ熱電対によって検知し、その
フィードバックによって電流値、向きを変更すれば良い
ことに気がついた。

【００１０】すなわち、本発明は、ノズル下端を閉止
し、その側壁下部に対向する複数の吐出口を有する多孔
ノズルから、溶融金属を鋳型内に吐出し、該吐出口位置
を含む高さに静磁場を印加しつつ該溶融金属を連続鋳造
するに際し、上記吐出口の少なくとも１つに、吐出溶融
金属を挟んで上下方向に直流電流を流すことを特徴とす
る連続鋳造鋳型内での溶融金属の偏流防止方法である。
また、本発明は、溶融金属の偏流を検出し、その検出値
に基づき直流電流の通電向きと電流の大きさを調整する
ことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造鋳型内での溶
融金属の偏流防止方法でもある。

【００１１】この場合、多孔ノズルとしては２孔ノズル
が好ましいが、もっと多くの孔があっても構わず、直流
電流の通電は、１本のノズルにおいて、すべての吐出口
で行う場合、１〜２の吐出口で行う場合がある。また、
偏流は、熱電対で検知できるが、別種の如何なるセンサ
を利用しても良い。

【００１２】

【作用】本発明では、ノズル下端を閉止し、その側壁下
部に対向する複数の吐出口を有する多孔ノズルから、溶
融金属を鋳型内に吐出し、該吐出口位置を含む高さに静
磁場を印加しつつ、該溶融金属を連続鋳造するに際し、
上記吐出口の少なくとも１つに、吐出溶融金属を挟んで
上下方向に直流電流を流すようにしたので、連続鋳造鋳
型内でノズル詰まり等に起因して溶融金属に局部的な偏
流が生じても、各吐出口からの吐出速度を個別に制御で
きるようになる。また、本発明では、溶融金属の鋳型内
での局部的な偏流を検出し、その検出値に基づき各吐出
口での直流電流の通電向きと電流の大きさを変化させる
ようにしたので、上記偏流制御が一層上手くいくように
なる。その結果、溶融金属を高速で連続鋳造しても、鋳
型内で偏流が防止され、内部品質や表面品質の優れた連
鋳スラブ等の製造が可能となる。以下、図１、２，５、
及び６に基づき、本発明の内容を説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る「連続鋳造鋳型内で
の溶融金属の偏流防止方法」の実施を説明する図であ
る。連続鋳造鋳型７内に浸漬ノズル１を配置し、溶融金
属１３は、該ノズル１上方に連接したタンディシュ（図
示せず）から該ノズル１を介して、鋳型内に鋳込まれ
る。該ノズル１の溶鋼の吐出口５は、開口部の上下を挟
むように、直流電源３とつながった電極２を有してい
る。また、鋳型板７の外側には、該吐出口５位置とほぼ
同じ高さに、鋳型内溶鋼に静磁場９を印加する磁石６
（電磁石、永久磁石等）が配設されている。該磁石６は
吐出口５の位置領域をすべて覆うように、左右独立でな
く一体型をなしている。

【００１４】ところで、タンディシュから供給された溶
融金属１３は、浸漬ノズル１の吐出口５から鋳型内に注
入されるが、理想的な状態では各吐出口５からの吐出流
１０の流速分布が均一であったとしても、何らかの原因
で乱れてしまうことが多い。例えば、図６（ａ）に示す
ように、２孔ノズル１を使用していて１つの吐出口５に
ノズル詰まりが発生すると、ノズル左右で吐出流の流速
分布は異なってしまい、鋳型内の溶鋼１３流れは乱れて
しまう。その結果は前記したように介在物、モールドパ
ウダ８の凝固シェル１２への持込みになり、製品品質を
不良にする。そのため、静磁場９のみ印加する鋳造方法
や静電通電法を用いた従来の鋳造方法では、溶鋼流れを
制動する力を上向きに作用させて、できる範囲内で鋳型
内溶鋼の流速分布を均一に使用と試みたのである。しか
し、それらの方法は、ノズル左右での流速分布をバラン
スさせる観点で考慮されていないため、効果が今一歩で
あった。

【００１５】そこで、本発明では、図６（ｂ）の流速分
布を得るようにするため、静磁場９内にあるノズル吐出
口５の上下に直流電流を流し、それによって生じる磁力
を上記流速の調整に利用するのである。図２（ａ）は、
吐出流１０を減速する場合であり、静磁場９内の吐出口
５の開口上端部をプラス、下端部をマイナスにして、そ
の間を流れる溶融金属に直流電流を流すのである。加速
する場合には、図２（ｂ）に示すように、直流電流の向
きを逆にすれば良い。また、電流の大きさも変更可能に
なっているので、偏流の程度によってその大きさを変え
て流速を調整することができる。従って、ノズルが多孔
であれば、各吐出口５が上記の設備を有していれば、各
吐出口で個別に電流の向きと大きさを変更することによ
って、鋳型内溶融金属の流速分布を所望の状態にするこ
とができる。

【００１６】なお、本発明の実施に使用するノズルは、
ノズル耐火物１６をジルコニア、マグネシア、アルミナ
等から鋳造金属に適切なものを選択し、電極２は黒鉛、
鉄等で良い。ただし、電極２がノズル本体に含まれてい
る場合には、電極２とノズル本体の間にフェノールレジ
ン（熱硬化用樹脂）等の絶縁材１５を使用することにな
る。また、ノズルへの電極配設方法は、図５に１例を示
すが、必ずしもそれに限定するものではない。

【００１７】

【実施例】転炉にて吹錬した後、ＲＨ真空脱炭処理を施
して得た極低炭素鋼（０．００２％Ｃ，０．１％Ｍｎ，
０．０１％Ｐ，０．００５％Ｓ，０．０４％Ａｌ）を、
２２０ｍｍ厚み、１０００〜１６００ｍｍ幅の鋳型で連
続鋳造した。その際、７０ｍｍ径の円形吐出口５を２つ
有する２孔ノズルを用い、３．０〜４．５ｔｏｎ／ｍｉ
ｎの溶鋼が注入された。また、本発明の実施に関して
は、ノズルの吐出口５を含む位置に、高さ３００ｍｍの
静磁場９発生コイルを配置し、７００Ａ（０．３Ｔ）の
静磁場９を印加すると共に、図に示すようなノズルの吐
出口電極２間に、直流電流を流し、鋳型内溶鋼の偏流を
防止した。直流電流を流す向きと大きさは、鋳型内溶鋼
のメニスカス部相当位置の鋳型板７に、鋳型周囲を取り
巻くように埋め込んだ熱電対４で湯面高さを検知し、そ
の高さが一定になるように各吐出口５で個別に自動調整
した。一方、比較例としては、静磁場９は印加するが直
流電流を流さない従来の鋳造法で、上記と同じ極低炭素
鋼を同一サイズの鋳型に鋳造された。

【００１８】次いで、本実施例、比較例ともに、それぞ
れ２０００ｔｏｎの溶鋼が鋳造されたが、各鋳造法で得
たスラブは、熱間ならびに冷間圧延を施して、厚み０．
８ｍｍの冷延鋼板とされた。その冷延鋼板は、検査ライ
ンで連続鋳造工程に起因するスリーバー欠陥、ふくれ欠
陥を検査され、それら欠陥の発生率が評価された。表１
に、比較例と対比して、上記欠陥の発生率を示すが、本
発明に係る溶融金属の偏流防止方法を適用すると、従来
法に比べて大幅に上記欠陥が低減することが明らかであ
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】なお、本実施例は溶鋼を鋳造対象にした
が、本発明は、溶鋼に限るものではなく、銅、アルミニ
ュウム等の非鉄金属等の連続鋳造にも適用できることは
言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、溶融金
属を連続鋳造するに際し、静磁場の印加だけでなく、多
孔浸漬ノズル吐出口に開口部を挟んで上下に電極を配設
し、鋳型内溶鋼に偏流が生じた場合には、上記電極間に
直流電流をその向きと大きさを配慮して流すようにし
た。その結果、鋳型内での溶鋼流は均一になり、介在物
やモールドパウダの巻込みが防止できるようになり、連
鋳に起因する製品欠陥が著しく低減された。また、本発
明では、直流電流の向きと大きさは、鋳型板に埋め込ん
だセンサによって偏流を検知して自動的に調整するよう
にしたので、上記効が促進された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る「連続鋳造鋳型内での溶融金属の
偏流防止方法」の概要を説明する斜視図である。

【図２】浸漬ノズルの吐出口に直流電流を流す説明図で
あり、（ａ）は吐出流の減速、（ｂ）は加速の場合であ
る。

【図３】従来の静磁場のみを印加する鋳造方法を示す図
であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ矢視
図、（ｃ）は静磁場での電流Ｉ，Ｉ’，力Ｆ，Ｆ’の作
用、磁界Ｂの方向間の関係を示す。

【図４】静磁場に直流電流を流した従来の「静磁場通電
法」による鋳造方法を示す図である。

【図５】本発明の実施に利用する浸漬ノズルの１例を示
す図である。

【図６】浸漬ノズルの吐出口における溶融金属の流速分
布を示す図であり、（ａ）は吐出口の片側に詰まりが発
生した場合、（ｂ）は本発明を実施した場合である。

【符号の説明】

１浸漬ノズル（２孔ノズル）２電極３直流電源４熱電対（偏流センサ）５吐出口６磁石７鋳型板８モールドパウダ９静磁場１０吐出流１１通電ロール１２凝固シェル１３溶鋼（溶融金属）１４黒鉛電極１５絶縁材１６ノズル耐火物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル下端を閉止し、その側壁下部に対向
する複数の吐出口を有する多孔ノズルから、溶融金属を
鋳型内に吐出し、該吐出口位置を含む高さに静磁場を印
加しつつ該溶融金属を連続鋳造するに際し、上記吐出口の少なくとも１つに、吐出溶融金属を挟んで
上下方向に直流電流を流すことを特徴とする連続鋳造鋳
型内での溶融金属の偏流防止方法。
【請求項２】溶融金属の偏流を検出し、その検出値に
基づき直流電流の通電向きと電流の大きさを調整するこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造鋳型内での溶融
金属の偏流防止方法。