JPH09168847A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼の連続鋳造方法において、従来は湯面のレ
ベル差を検出した後に、電磁撹拌の方向や溶鋼の推進力
を調整していたので、パウダーの巻き込みの発生を根本
的に防止することができなかった。 【解決手段】 浸漬ノズルの両側に鋳型の厚み方向に磁
極の異極を対向させ、その磁場を鋳型の幅方向に移動さ
せる移動磁場印加装置と、浸漬ノズルの両側に配置され
鋳型内溶鋼表面近傍の流速を非接触で測定する溶鋼流速
測定装置とを用いて、浸漬ノズルの両側の溶鋼流速測定
装置で測定される流速方向が浸漬ノズルに対して対称な
方向になり、かつ測定される流速値の絶対値が０．３ｍ
／秒以下となるように移動磁場印加装置の磁場強度と移
動磁場方向とを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力によって鋳
型内での溶鋼流動を制御することにより、高品質の鋳片
を得る鋼の連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
から浸漬ノズルを介して鋳型内に注入される溶鋼の吐出
流は速く、そのため、脱酸生成物であるアルミナを主体
とする介在物は吐出流により鋳片未凝固層深くまで侵入
して凝固シェルに捕捉され、又、鋳型短辺に衝突した吐
出流は鋳型短辺に沿った上昇流となり、更に鋳型内溶鋼
表面の鋳型短辺から浸漬ノズルに向かう流れとなって、
鋳型内溶鋼表面に渦、盛り上がり等を生成させるので、
鋳型内溶鋼表面上に添加されたモールドパウダーは溶鋼
中に巻き込まれ、凝固シェルに補捉されて、これらが鋳
片の品質欠陥の主原因となっている。この現象は鋳造速
度の増速と共に吐出流速度が速くなるために顕著とな
る。

【０００３】この対策として、電磁力を利用して溶鋼流
動を制御しようとする試みが数多く提案されている。

【０００４】特開昭６２−２５２６５０号公報（以下、
従来技術１という）には、浸漬ノズルの左右の溶鋼レベ
ル差を検出して、電磁撹拌でレベル差をなくすように電
磁撹拌の方向、溶鋼を動かすための推進力を調整するこ
とにより、高品質鋳片を安定して製造する方法が開示さ
れている。

【０００５】又、特開平４−９２５５号公報（以下、従
来技術２という）では、鋳片の幅方向に複数の渦流式レ
ベル計を設け、鋳型外側には電磁力付与装置を設けて、
鋳型内溶鋼表面レベル差が許容範囲を超えたとき、表面
の盛り上がりを抑制する電磁力を作用させることによ
り、モールドパウダーの巻き込みや介在物の低減を目指
す方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、通
常、鋳型内溶鋼表面にレベル差が生じた場合には、レベ
ル差を検出した時点において、すでに溶鋼表面には渦の
発生等によるモールドパウダーの巻き込み現象が発生し
ている。上記の従来技術１、及び従来技術２共に、溶鋼
表面のレベル差を検出した後に電磁撹拌の方向や溶鋼の
推進力を調整しているので、即ち、モールドパウダーの
巻き込みが発生してからアクションを取っているので、
根本的にモールドパウダーの巻き込みの発生を防止する
ことができない。従って、これらの技術では、モールド
パウダー巻き込みを完全に防止することはできない。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、鋳型内の溶鋼表面の盛り上がりの
発生や急激な流速変動から生じるモールドパウダーの巻
き込みを防止して、高品質の鋳片を製造することを目的
にする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電磁
力により鋳型内の溶鋼流動を制御する鋼の連続鋳造方法
において、浸漬ノズルの両側に鋳型の厚み方向に磁極の
異極を対向させ、その磁場を鋳型の幅方向に移動させる
移動磁場印加装置と、浸漬ノズルの両側に配置され鋳型
内溶鋼表面近傍の流速を非接触で測定する溶鋼流速測定
装置とを用いて、浸漬ノズルの両側の溶鋼流速測定装置
で測定される流速方向が浸漬ノズルに対して対称な方向
になり、かつ測定される流速値の絶対値が０．３ｍ／秒
以下となるように移動磁場印加装置の磁場強度と移動磁
場方向とを制御することを特徴とするものである。

【０００９】請求項２の発明は、前記請求項１に係る鋼
の連続鋳造方法において、浸漬ノズルの両側に配置され
た溶鋼流速測定装置で測定される流速値の差が、０．０
５ｍ／秒以下になるように移動磁場印加装置の磁場強度
と移動磁場方向を制御することを特徴とするものであ
る。

【００１０】浸漬ノズルから吐出された溶鋼流は対向す
る鋳型短辺の内壁近傍の凝固シェルに衝突し上昇流と下
降流に別れ、上昇流は凝固シェルに沿って上昇し、溶鋼
表面では鋳型中心方向への流れとなる。一方、浸漬ノズ
ル周囲の溶鋼表面では、左右の鋳型短辺から鋳型中心に
向かう流れが衝突すること、更に、浸漬ノズルにアルミ
ナ付着防止として吹き込むＡｒ等の不活性ガスの浮上に
溶鋼が追随して流動するので、浸漬ノズル周囲の溶鋼表
面では流れの方向は一定せず、複雑な流れとなる。

【００１１】図１において、鋳型内溶鋼表面の流れの方
向が、左右の鋳型短辺から鋳型中心に向かう方向を流れ
の正とし、逆の方向を負として、左右の表面流速と鋳片
の品質の関係を図６に示す。図６から明らかなように流
速の絶対値が０．３ｍ／秒を越えると品質は劣化する。
従って、本発明は浸漬ノズルの両側の溶鋼流速測定装置
の流速値が浸漬ノズルに対して対称な方向になり、かつ
流速値の絶対値の範囲が０．３ｍ／秒以下になるよう
に、移動磁場印加装置の磁場強度と移動磁場方向を制御
することにより、鋳型内溶鋼表面での溶鋼流速を浸漬ノ
ズルの両側で低い値にできるので、鋳型内の溶鋼表面に
渦や盛り上がりの発生がなく、鋳型内での溶鋼の流動が
安定して、モールドモールドパウダーの巻き込みが防止
でき、高品質の鋳片を得ることができる。

【００１２】ここで、浸漬ノズルの両側に鋳型の厚み方
向に磁極の異極を対向させるので磁束は鋳片を貫くの
で、磁場の効率が良くなる。

【００１３】矩形鋳型で移動磁場印加装置を制御しない
従来の鋳造条件において、溶鋼表面の流速を浸漬ノズル
の左右で測定した場合、左右の溶鋼の表面流速差と薄鋼
板まで圧延して確認される品質欠陥インデックスの関係
を図５に示す。尚、溶鋼表面の流速は鋳片の鋳造幅の１
／４の距離だけ浸漬ノズルから鋳型短辺側に離れた左右
の対称な位置で測定した結果である。従来技術１でも溶
鋼面のレベル高さに差のある場合には品質が悪くなるこ
とが知られているように、溶鋼の表面流速差が大きいも
のは品質に悪い影響を与える結果になっている。しかし
この溶鋼の表面流速差は、その溶鋼の表面流速値の絶対
値の大小を考慮していないので、溶鋼の表面流速差が大
きくても溶鋼の表面流速値の絶対値の大小により相対的
な品質欠陥には差が生じるため、破線のように溶鋼の表
面流速差が大きくなるにつれて品質欠陥を示すインデッ
クスの範囲は広がる傾向になる。そこで、この溶鋼の表
面流速差と溶鋼の表面流速の絶対値を一定領域内になる
ように、移動磁場印加装置で制御することにより、図７
のように溶鋼の表面流速を破線で示す０．３ｍ／秒以下
の範囲内にすること、更に、溶鋼の左右の表面流速差を
０．０５ｍ／秒以内にすることで品質は安定することが
わかった。

【００１４】但し、この最適値は鋼種によって変化し、
この範囲より広い鋼種もあるが、少なくともこの範囲内
であれば、すべての鋼種を満足する範囲である。

【００１５】鋳型内溶鋼の表面流速は浸漬ノズルに近い
位置で測定すると溶鋼の表面流速が不規則で、溶鋼の表
面流速の代表値となりえず、又、鋳型短辺に近いと浸漬
ノズルからの吐出流が短辺鋳型に衝突した上昇流の影響
で変動が大きくて溶鋼の表面流速の代表値となり得な
い。従って、溶鋼流速測定装置の位置は浸漬ノズルから
鋳片幅の１／６〜１／３の距離離れた位置で行い、望ま
しくは溶鋼表面流速の変動が最も少ない鋳造幅の１／４
の距離の近傍で測定することが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態の垂直曲げ型連
続鋳造機鋳型近傍の概略斜視図である。１は鋳型長辺、
２は鋳型短辺、３は鋳片、４は左側の移動磁場印加装
置、５は右側の移動磁場印加装置、６は左側の溶鋼流速
測定装置、７は右側の溶鋼流速測定装置、８は浸漬ノズ
ル、９は浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流れを示す。
左側の移動磁場印加装置４と右側の移動磁場印加装置５
とは、独立に移動磁場方向、及び磁場強度を制御可能と
している。移動磁場印加装置４、５のＮ，Ｓは磁極を示
す。

【００１８】鋳型の厚み方向に異極を対向させている磁
極から発生する磁束は、鋳片厚み方向を貫き、且つ、鋳
型短辺から浸漬ノズルの方向に一定の速度で移動する。
磁束は直流ではなく交流であるために、最大の磁束密度
は鋳型短辺から浸漬ノズル方向に移動した後には、逆方
向の最大の磁束が鋳型短辺から浸漬ノズル方向に移動す
る。このような鋳型短辺から浸漬ノズル方向へ移動する
移動磁場は、誘導電流を溶鋼内に発生させ、溶鋼を移動
磁場方向に動かす駆動力となる。磁場強度の制御は移動
磁場印加装置４、５への供給電流を増減させることで、
磁束密度を増減させ行う。

【００１９】タンディッシュ（図示せず）から浸漬ノズ
ル８を介して鋳型に鋳造される溶鋼の吐出流は、鋳型短
辺２に衝突して下降流と上昇流とに分離し、上昇流は鋳
型短辺２に沿って上昇して、鋳型内溶鋼表面では鋳型短
辺から浸漬ノズルの方向に向かう流れとなる。又、浸漬
ノズル８にアルミナ付着防止のために吹き込むＡｒ等の
不活性ガスが、浸漬ノズル８の吐出口を通過した途端に
溶鋼中で鋳型短辺２に向かって浮上を開始する。この不
活性ガスの浮上に伴い、溶鋼も鋳型短辺２に向かう流れ
を形成する。

【００２０】以上のように、鋳型内溶鋼表面では、鋳型
短辺２から浸漬ノズル８に向かう流れと、浸漬ノズル８
から鋳型短辺２に向かう流れとが打ち消しあい、表面流
速の測定位置においては、流速の大きい方向の流れの方
向で、流速としては差分が測定される。

【００２１】この流れを溶鋼流速測定装置６、７で測定
し、流れの向きが浸漬ノズルに対して対称な方向にな
り、かつ測定される流速値の絶対値が０．３ｍ／秒以下
となるように、更に望ましくは、左右の流速差が０．０
５ｍ／秒以下となるように、図２に示すような制御フロ
ーで、移動磁場印加装置の磁場強度と移動磁場方向とを
制御する。

【００２２】

【実施例】本発明を２．５ｍの垂直部を有する垂直曲げ
型の矩形鋳片連続鋳造機で実施した。図１に示すように
鋳型内の溶鋼表面の流動制御するために浸漬ノズル８の
両側に移動磁場型の移動磁場印加装置４，５と、溶鋼に
非接触の溶鋼流速測定装置６，７を設置した。移動磁場
印加装置４，５（磁束密度は最大０．２Ｔである）は鋳
型長辺１の厚み方向に異極を対向させて設置した。

【００２３】本実施例では低炭素アルミキルド鋼を用い
て、スラブは幅１２００ｍｍ、厚み２２０ｍｍで、鋳造
速度は１．０ｍ／ｍｉｎから２．０ｍ／ｍｉｎとし、印
加磁場の周波数は鋳造速度が１．０ｍ／ｍｉｎで０．５
Ｈｚ、１．５ｍ／ｍｉｎで１．０Ｈｚ、２．０ｍ／ｍｉ
ｎで２．０Ｈｚの３条件の移動磁場である。即ち、磁束
密度は鋳造速度が１．０ｍ／ｍｉｎで最大０．０３６
Ｔ、１．５ｍ／ｍｉｎで最大０．０４２Ｔ、２．０ｍ／
ｍｉｎで最大０．０４６Ｔの条件で行った。溶鋼流速測
定装置の位置は、浸漬ノズルから３００ｍｍ離れ、鋳片
厚み中心で、左右対称の位置とした。

【００２４】比較例としては、鋳造速度、浸漬ノズル形
状、鋳片サイズ、浸漬ノズルの浸漬深さから磁場強度の
最適値を求め、下記の水準で実施した。

【００２５】印加磁場の周波数は鋳造速度が１．０ｍ／
ｍｉｎで０．５Ｈｚ、磁束密度は０．０３６Ｔの一定、
鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎで１．０Ｈｚ、磁束密度は
０．０４２Ｔの一定、鋳造速度が２．０ｍ／ｍｉｎで
２．０Ｈｚ、磁束密度は０．０４６Ｔの一定の３条件を
行なった。尚、移動磁場方向は鋳型短辺から浸漬ノズル
に向かう方向とした。

【００２６】又、鋳型内の溶鋼の表面流速を非接触で測
定する装置として、本実施例では、移動する導電性の測
定対象物体に対して垂直に磁場を発生させ、測定対象物
体と垂直な少なくとも２つの磁場成分を、測定対象物体
の移動方向において異なった位置、かつ磁場が対称とな
る位置で検出された、少なくとも２か所の磁場の差分信
号に基づいて、測定対称物体の流速を測定する装置で示
される交流磁場型の流速センサーを使用した。

【００２７】本発明で溶鋼の最大表面流速を０．３ｍ／
秒、左右の溶鋼の表面流速差を０．０５ｍ／秒に設定し
た場合の左右の溶鋼の表面流速値を図３に示す。図３で
は周波数１〜２Ｈｚの範囲で行ったが、２〜１０Ｈｚで
も同様な効果が得られた。

【００２８】又、最終製品である冷延コイルでの品質欠
陥で評価を行なった結果を図４に示す。従来の磁場印加
方法に比べて本実施例では欠陥インデックスで５０％低
減している。又、品質欠陥のインデックスの幅も狭くな
り、良好な表面性状の鋳片が得られた。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、鋳型の厚み方向に異極
を対向させて、浸漬ノズルの両側に非接触の溶鋼流速測
定装置を配置して移動磁場印加装置の磁場強度と移動磁
場方向とを制御し、浸漬ノズルに対して対称な方向で溶
鋼の表面流速値の範囲を０．３ｍ／秒以下とすることに
より、高品質の鋳片を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の垂直曲げ型連続鋳造機鋳
型近傍の概略斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態の鋳型内溶鋼流動制御フロ
ー図である。

【図３】本発明の実施例での右側の溶鋼の表面流速値と
左側の溶鋼の表面流速値との関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例と従来例とで、品質欠陥のイン
デックスとの関係を比較して示す図である。

【図５】従来法による左右の溶鋼の表面流速値の差と品
質欠陥のインデックスとの関係を示す図である。

【図６】従来法による右側の溶鋼の表面流速値、左側の
溶鋼の表面流速値と品質欠陥のインデックスとの関係を
示す図である。

【図７】本発明の流動制御した場合の右側の溶鋼の表面
流速値と左側の溶鋼の表面流速値と品質欠陥のインデッ
クスとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋳型長辺 ２ 鋳型短辺 ３ 鋳片 ４ 左側移動磁場印加装置 ５ 右側移動磁場印加装置 ６ 左側の溶鋼流速測定装置 ７ 右側の溶鋼流速測定装置 ８ 浸漬ノズル ９ 溶鋼の流れ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁力により鋳型内の溶鋼流動を制御す
   る鋼の連続鋳造方法において、浸漬ノズルの両側に鋳型
   の厚み方向に磁極の異極を対向させ、その磁場を鋳型の
   幅方向に移動させる移動磁場印加装置と、浸漬ノズルの
   両側に配置され鋳型内溶鋼表面近傍の流速を非接触で測
   定する溶鋼流速測定装置とを用いて、浸漬ノズルの両側
   の溶鋼流速測定装置で測定される流速方向が浸漬ノズル
   に対して対称な方向になり、かつ測定される流速値の絶
   対値が０．３ｍ／秒以下となるように移動磁場印加装置
   の磁場強度と移動磁場方向とを制御することを特徴とす
   る鋼の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 浸漬ノズルの両側に配置された溶鋼流速
   測定装置の流速値の差が、０．０５ｍ／秒以下になるよ
   うに移動磁場印加装置の磁場強度と移動磁場方向とを制
   御することを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造方
   法。