JPH09192803A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内の溶鋼表面に盛り上がりの発生や急激
な流速変動から生じるパウダー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。 【解決手段】 タンディッシュの溶鋼出口部から浸漬ノ
ズルの吐出孔までの間で溶鋼中に不活性ガスを吹き込む
と共に、浸漬ノズル吐出口と平行な鋳型の外壁に沿って
磁極が鋳型を挟んで対向するように且つ浸漬ノズルの両
側に対称に移動磁場印加装置を配置した鋼の連続鋳造方
法において、不活性ガスの浮上量が浸漬ノズルの両側で
同じになるように移動磁場印加装置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造方法
において、電磁力によって鋳型内での溶鋼流動を制御
し、高品質の鋳片を製造す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、一般に鋳型内の
溶鋼流速、特にメニスカス直下の溶鋼流速は、モールド
パウダーや脱酸生成物であるアルミナを主体とする介在
物の巻き込み等による鋳片の欠陥と強い関係があること
が知られている。このためメニスカス直下の溶鋼流速を
制御する試みが数多く提案されている。これらの試みは
大別すると、浸漬ノズルの吐出口の形状を改善するもの
と、電磁力を利用して溶鋼流動を制御しようとする方法
がある。

【０００３】本発明は後者に属するものである。電磁力
を利用した方法の一つとして特開昭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。

【０００４】また、特開平４−９２５５号公報（以下、
従来技術２という）には鋳片の幅方向に複数の渦流レベ
ル計を設け、鋳型外側には電磁力付与装置を設けて、湯
面レベル差が許容範囲を超えたとき、湯面の盛り上がり
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を低減させる方法が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
湯面の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、溶鋼表面には渦の発生等によるモールドパ
ウダー等の巻き込み現象が発生している。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
しても、モールドパウダーの巻き込みは既に発生してい
るので、根本的にモールドパウダー等の巻き込みを防止
することはできない。

【０００６】一方、極低炭素鋼等を鋳造する場合には、
浸漬ノズルの内部および浸漬ノズル吐出口のアルミナの
付着による閉塞を防止するために、不活性ガスを浸漬ノ
ズルの溶鋼中に吹き込むこととがなされている。

【０００７】例えば、特開昭６１−２０６５９号公報に
開示されているように、多孔質耐火物を用いてスライデ
ィングノズルから溶鋼中にガス供給することによりノズ
ル閉鎖防止や介在物を低減する方法である。

【０００８】しかしながら、スライディングノズルから
浸漬ノズル内の溶鋼中に吹き込まれた不活性ガスが鋳型
内でどのように流動して流れているかを知る手段がなか
ったので、鋳片品質との関係が明確に判らなかった。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、鋳型内の溶鋼表面で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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、タンディッシュの溶鋼出口部から浸漬ノズルの吐出
孔までの間で溶鋼中に不活性ガスを吹き込むと共に、浸
漬ノズル吐出口と平行な鋳型の外壁に沿って磁極が鋳型
を挟んで対向するように且つ浸漬ノズルの両側に対称に
移動磁場印加装置を配置し、生起する電磁力により鋳型
内の溶鋼流動を制御する鋼の連続鋳造方法において、不
活性ガスの浮上量が浸漬ノズルの両側で同じになるよう
に移動磁場印加装置を制御することを特徴とする鋼の連
続鋳造方法である。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の方法におい
て、前記不活性ガス分析装置の不活性ガスの浮上量が浸
漬ノズルと鋳型短辺との間の中央位置で最大となるよう
に移動磁場印加装置を制御することを特徴とする鋼の連
続鋳造方法である。

【００１２】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
表面に至り、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従して流動するので、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。

【００１３】矩形鋳型で移動磁場印加装置で制御しない
通常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に得られる溶鋼表面の流速差（流
速差は絶対値で表している）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。

【００１４】尚、溶鋼表面の流速は鋳片幅の１／４の距
離だけ浸漬ノズルから鋳型短辺に離れた左右対称の位置
で測定した結果である。

【００１５】図５から明らかなように、溶鋼表面の流速
差が増加するに従って品質欠陥のインデックスは上昇す
る。すなわち、品質欠陥が発生し易くなる。

【００１６】ところで、タンディッシュ出口部から浸漬
ノズルの吐出孔までの間で溶鋼中に供給される不活性ガ
スは浸漬ノズルの吐出孔から排出されると、比重差によ
り浮上を開始し、鋳型内の溶鋼表面に浮き上がり、溶融
モールドパウダー層を貫き大気に至る。

【００１７】浮上する不活性ガスを回収するため、ガス
回収装置のガス回収部分を鋳型内のモールドパウダー層
内に設置して、このガス回収装置で回収され、ガス分析
装置で測定した浸漬ノズルの左右の不活性ガス量の比と
浸漬ノズルの左右の溶鋼表面の流速差との関係を図６に
示す。

【００１８】尚、浸漬ノズルの左右の不活性ガス量の比
とは、浸漬ノズルの左側で回収された不活性ガス量の合
計を、浸漬ノズルの右側で回収された不活性ガス量の合
計で割ったものである。

【００１９】図６から明らかなように溶鋼表面の流速差
の大きな場合には、不活性ガスの浮上位置が浸漬ノズル
に対して非対称になっており、また溶鋼表面の流速差が
小さい場合には不活性ガスの浮上量が概ね同じであるこ
とが確認された。

【００２０】そこで、回収される浸漬ノズルの左右の不
活性ガス量が略同じになるように移動磁場印加装置を制
御することにより、浸漬ノズルの左右の溶鋼表面流速が
略同じになり、これによって品質欠陥の発生を防止する
ことができる。

【００２１】更に、後述するように、不活性ガスの浮上
量が浸漬ノズルと鋳型短辺との間の中央位置で最大とな
るように移動磁場印加装置を制御することで品質が安定
することがわかった。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。

【００２３】図１は本発明の垂直曲げ型連続鋳造機の鋳
型近傍の概略縦断面図で、図２は図１のＸ−Ｘの断面図
である。

【００２４】本発明の装置は、１は鋳型長辺、２は鋳型
短辺、３はタンディッシュ、４は溶鋼、５は浸漬ノズ
ル、６は不活性ガス吹込装置、７は浸漬ノズルの吐出
孔、９は左側の移動磁場印加装置、１０は右側の移動磁
場印加装置、１１は左側の不活性ガス回収装置、１２は
右側の不活性ガス回収装置、１３は左側の不活性ガス分
析装置、１４は右側の不活性ガス分析装置、１５は不活
性ガス分析装置から出力信号を入力して、移動磁場印加
装置（９と１０）の磁場強度と磁場の移動方向を制御す
る制御装置１５とから構成されている。１６は浸漬ノズ
ルから吐出された溶鋼の流れ、１７は不活性ガスの気
泡、１８はモールドパウダー層である。

【００２５】左側の移動磁場印加装置９、右側の移動磁
場印加装置１０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９、１０の
Ｎ，Ｓは磁極を示す。

【００２６】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２から浸漬ノズル５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、磁束密度は
鋳型短辺２から浸漬ノズル５の方向に移動した後には、
逆方向の磁束密度が鋳型短辺２から浸漬ノズル５の方向
に移動する。このような鋳型短辺２から浸漬ノズル５の
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９、１０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。

【００２７】タンディッシュ３から浸漬ノズル５を介し
て鋳型に鋳造される溶鋼４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２から
浸漬ノズル５の方向に向かう流れとなる。また、浸漬ノ
ズル５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、浸漬ノズルの吐出口７を通過した途端に溶
鋼４中で鋳型短辺２に向かって浮上を開始する。この不
活性ガス気泡１７の浮上に伴い、溶鋼５も鋳型短辺２に
向かう流れを形成する。

【００２８】鋳型内の溶鋼表面上には溶融したモールド
パウダー層１８が存在しており、そのモールドパウダー
１８層の中を鋳型内の溶鋼中を浮上してきた不活性ガス
の気泡１７が通り抜ける。

【００２９】モールドパウダー層１８を通過した不活性
ガス気泡１７は、内部がブロックに分割された不活性ガ
ス回収装置１１、１２で回収される。ここで回収された
不活性ガスは不活性ガス分析装置１３、１４に導かれ、
不活性ガスの浮上量が測定される。

【００３０】ここで左右の不活性ガス分析装置１３、１
４で測定された不活性ガスの浮上量を制御装置１５に送
り、浸漬ノズルの両側で同じになるようにし、更に望ま
しくは、浸漬ノズルの両側で浸漬ノズルと鋳型短辺との
間の中央位置で最大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を制御する。

【００３１】

【実施例】本発明の実施例は、２．５ｍの垂直部を有す
る垂直曲げ型スラブ連続鋳造機で実施した。図１に示す
ように溶鋼の流動制御のために磁場を移動させる磁場印
加装置９、１０と、タンディッシュ出口部から浸漬ノズ
ル吐出孔７までの間で供給される不活性ガス供給装置６
と不活性ガスが鋳型内モールドパウダー層に浮上する不
活性ガスを回収するための不活性ガス回収装置１１、１
２と、不活性ガスの浮上位置別に回収した不活性ガスの
浮上量を測定する不活性ガス分析装置１３、１４とを有
し、磁場印加装置は鋳型の厚み方向に磁極を対向させて
設置した。

【００３２】本実施例では低炭素アルミキルド鋼を用い
て、スラブは鋳造幅１２００ｍｍ、厚み２２０ｍｍで、
鋳造速度は２．０ｍ／分とし、鋳型短辺と浸漬ノズル中
間位置での最大磁束密度は０．３Ｔである。磁場印加装
置の周波数は１Ｈｚの移動磁場である。

【００３３】タンディッシュ３から鋳型内への溶鋼４の
流量制御はスライディングノズル８で行った。浸漬ノズ
ル５の上部の不活性ガス吹込装置から、不活性ガスとし
たアルゴンを用い、浸漬ノズル内の溶鋼中に１５Ｎｌ／
分で供給した。

【００３４】尚、不活性ガス吹込装置の場所は、本実施
例では浸漬ノズルからの吹き込む方法であるが、タンデ
ィッシュ側の注入ノズル（上ノズルともいう）またはス
ライディングノズルから吹き込んでも良い。

【００３５】ガス回収装置の中心位置は浸漬ノズルから
鋳型短辺へ３００ｍｍ離れた左右対称の位置とした。

【００３６】また、ガス回収装置の大きさは鋳片幅によ
って変わるが、この実施例では１８０×４００×５０ｍ
ｍで、その内側は５つのブロックに分割した。

【００３７】本実施例では、図３に示す制御方法を用い
て、ガス分析装置で測定される不活性ガス量の浮上位置
と浮上量が浸漬ノズルの両側で概ね同じに保持できるよ
うに、移動電磁印加装置の磁場強度と移動磁場方向とを
制御した。

【００３８】尚、鋳型のモールドパウダー内にて測定さ
れる不活性ガス量が概ね浸漬ノズルと短辺の中央位置で
最大値になるように、移動電磁印加装置の磁場強度と移
動磁場方向とを制御した条件で最も品質の良い鋳片が鋳
造できた。

【００３９】比較材として、鋳片は鋳造幅１２００ｍ
ｍ、厚み２２０ｍｍ、鋳造速度は２．０ｍ／分とし、磁
界としては、鋳型短辺と浸漬ノズルの中間位置での最大
磁束密度を０．１１Ｔ、磁場印加装置の周波数を１．０
Ｈｚの一定で、鋳型短辺から浸漬ノズル５の方向に移動
する磁場条件で行なった。この条件においても、実施例
と同一位置からアルゴンガスを１５Ｎｌ／分で供給し
た。

【００４０】図４にこれらの結果を示す。図４におい
て、比較例として示されているものは、ガス分析装置で
測定される不活性ガス量の浮上位置と浮上量が浸漬ノズ
ルの両側で同じにならないものである。実施例として示
されているものは、ガス分析装置で測定される不活性ガ
ス量の浮上位置と浮上量が浸漬ノズルの両側で概ね同じ
になったものである。実施例では、比較例に比して、品
質欠陥インデックスが７０％低減している。

【００４１】また、実施例のうち、１／８幅浮上、１／
４幅浮上、３／８幅浮上と記載されているものは、それ
ぞれ、浸漬ノズルから鋳型長辺の１／８、１／４、３／
８離れた位置で不活性ガスが浮上量が最大となったもの
を示す。この結果によると、不活性ガスの浮上量が、浸
漬ノズルから鋳型長辺の１／４、即ち、浸漬ノズルと鋳
型短辺との中央位置で最大となるとき、表面欠陥のイン
デックスが最小となることがわかる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、タンディッシュ出口部
から浸漬ノズル吐出部までの間で供給される不活性ガス
の浮上量が浸漬ノズルの両側で概ね同じに保持できるよ
うに、移動電磁印加装置を制御することにより、高品質
な鋳片が製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の垂直曲げ型連続鋳造機の鋳型近傍の概
略縦断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】本実施例の制御フロー図である。

【図４】本実施例の不活性ガス浮上位置と従来例との品
質欠陥インデックスとの関係を示す図である。

【図５】従来の浸漬ノズルの左右の溶鋼表面の流速差と
品質欠陥インデックスとの関係を示す図である。

【図６】本発明の溶鋼流動制御した場合の浸漬ノズルの
左右の溶鋼表面の流速差と浸漬ノズルの左右の浮上ガス
量比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 タンディッシュ ４ 溶鋼 ５ 浸漬ノズル ６ 不活性ガス吹込装置 ７ 浸漬ノズルの吐出孔 ８ スライディングノズル ９ 左側の磁場印加装置 １０ 右側の磁場印加装置 １１ 左側の不活性ガス回収装置 １２ 右側の不活性ガス回収装置 １３ 左側の不活性ガス分析装置 １４ 右側の不活性ガス分析装置 １５ 制御装置 １６ 溶鋼の流れ １７ 不活性ガスの気泡 １８ モールドパウダー層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 典子 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュの溶鋼出口部から浸漬ノ
   ズルの吐出孔までの間で溶鋼中に不活性ガスを吹き込む
   と共に、浸漬ノズル吐出口と平行な鋳型の外壁に沿って
   磁極が鋳型を挟んで対向するように且つ浸漬ノズルの両
   側に対称に移動磁場印加装置を配置し、生起する電磁力
   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、不活性ガスの浮上量が浸漬ノズルの両側で同じ
   になるように移動磁場印加装置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】 前記不活性ガス分析装置の不活性ガスの
   浮上量が浸漬ノズルの両側で浸漬ノズルと鋳型短辺との
   間の中央位置で最大となるように移動磁場印加装置を制
   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。