JPH10193057A

JPH10193057A - 鋼スラブの連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH10193057A
Application number: JP617797A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Nara; 正功奈良; Kenichi Tanmachi; 健一反町
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型上部と下部における印加磁束密度分布を
新規な静磁場印加方式により最適化し、従来連鋳スラブ
に発生していた表面及び内部の欠陥を大幅に低減せしめ
てスラブ手入れ等に伴うコスト削減と高生産性とを共に
達成する。【解決手段】鋳型２上部に設けた第１の静磁場発生装
置３を用いて鋳込み方向に静磁場を印加すると同時に、
鋳型２下部に設けた第２の静磁場発生装置４を用いて一
方の長辺壁５から他方の長辺壁５に向けて静磁場を印加
しつつ、ノズル１を通して鋳型内に溶鋼を供給して連続
鋳造を行う方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼スラブの連続鋳
造分野で、特に高速鋳造下における高品質鋳片の製造方
法に関するものである。なお、本明細書において「鋳
型」とは、相対する一対の長辺壁と該長辺壁対間にあっ
て相対する一対の短辺壁とで鋳造空間を形成する連続鋳
造用鋳型を意味する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造においては、鋳型内溶鋼
上にモールドフラックス（モールドパウダともいう）を
添加することにより、鋳型内溶鋼を酸化より防止すると
共に、メニスカス形状を維持し、さらに凝固シェルと鋳
型の潤滑を確保してきた。モールドフラックスの伝熱能
が高いと、初期凝固シェルが発達するため、鋼中の非金
属介在物や、巻き込んだモールドフラックス等の捕捉率
が高くなり、表面欠陥の発生率が高くなる傾向にある。
そのため、対策として、緩冷却パウダ等の使用によるメ
ニスカス部での所要温度の確保と浸漬ノズルからの溶鋼
流動の確保などがなされてきた。

【０００３】しかし、近年さらなる高品質無欠陥スラブ
の要求に応えるために、連続鋳造に際し、鋳型内に電磁
場を印加して溶鋼流動の制御を行うことによりメニスカ
スの温度の確保とメニスカス部の流動を確保する方法が
提示され、一部実用化されている。例えば、静磁場を鋳
型に印加することにより、モールド（鋳型）内の溶鋼流
速を制御し、同時にメニスカス温度（湯面温度）を上昇
させる方法（例えば、石井ら：CAMP-ISIJ vol.9(1996)-
206 等参照）が実用化されている。また、鋳型内に移動
磁場を印加しメニスカス部に流動を与え、温度を均一に
し、初期凝固を均一にする方法（例えば、藤崎ら：CAMP
-ISIJ vol.8(1995)-217 、岡沢ら：CAMP-ISIJ vol.8(19
95)-218 等参照）もすでに実用化されている。このた
め、近年は高生産性と高品質が両立されつつある。

【０００４】しかし、それでも多少の表層部の欠陥（特
にオシレーションマーク起因の欠陥）は存在しており、
完全に無くなった訳ではない。このため、これらを解決
する方法として、メニスカスに交番磁界を印加する方法
が検討され実施されている。例えば、藤ら：CAMP-ISIJ
vol.8(1995)-215 等には、メニスカスに交番磁界を印加
し、表皮効果でメニスカス部に電流を流し、磁場との相
互作用で、メニスカス部に撹拌とジュール熱を与える方
法が示されている。しかし、この方法でも溶鋼に揺らぎ
が発生し、突然オシレーションマークが深くなるという
問題が存在すると同時に、スラブ等断面積の大きい鋳片
を対象とするモールドでは、効率よく交番磁界を印加す
る方法が未だ見い出せない等の問題も存在しており、完
全な解決には至っていない。

【０００５】一部それらの問題を解決する方法として、
例えば、特許国際公開 WO 9605926号には、メニスカス
に交番磁界を印加する際に、振幅あるいは周波数を一定
周期で変更し、さらに該交番磁界を方形波（矩形波）あ
るいは正弦波等の規則的波形で付与することにより、オ
シレーションマークが突然不安定になる前にある程度の
メニスカス形状を崩して、従来連鋳スラブのオシレーシ
ョンマークより軽度のオシレーションマークを一定間隔
で与え続けるという方法が提案されている。しかし、従
来連鋳スラブより軽度ではあるがオシレーションマーク
が残存することは否めず、さらなる解決策が求められて
いた。

【０００６】これに応じて、例えば特開平８−155608号
公報には、メニスカスに磁場を二重に印加する方法が提
案されている。これは交流直流双方の磁場を印加できる
ようにしておき、直流においてはパルス的印加を可能と
したものである。これにより、オシレーションマークを
相当軽減することが可能となったが、これでもオシレー
ションマークは残存する。

【０００７】また、メニスカス制御と鋳型内流動制御を
組み合わせた方法も検討されており、例えば、特開平７
−148555号公報には、浸漬ノズル吐出口下端に静磁場
を、メニスカスに交番磁界をそれぞれ印加する方法が開
示されている。これにより鋳型内部流動とメニスカス温
度・流動との両面制御が可能となっている。しかし、こ
の方法では、オシレーションマークの低減が完全ではな
い。

【０００８】また、上記では表面品質のみに的を絞って
言及してきたが、欠陥は表面だけでなく内部にも存在し
ており、内部欠陥の低減要求レベルも決して低いもので
はない。このように、高生産操業下での高品質対応は現
段階では未だ不完全であり、そのため、高品質に保持し
ながら高速鋳造を行うという目標には未だ未達のままで
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高生
産において高品質の鋳片を得ること、すなわち、高速鋳
造においてモールドパウダ巻込や介在物及び気泡の巻き
込みをなくし、オシレーションマーク深さを低減すると
ともに、メニスカス部では爪深さを低減させつつ初期凝
固シェルを均一に成長させ、内部欠陥及び表層欠陥を無
くした鋳片を製造する技術を確立することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼スラブの連
続鋳造方法において、鋳型の上部内の溶鋼に鋳込方向と
同方向で静磁場を印加し、同時に鋳型の下部内の溶鋼に
長辺壁の一方から他方に向かう方向で静磁場を印加しつ
つ鋳造することを特徴とする鋼スラブの連続鋳造方法で
ある。

【００１１】本発明では、鋳型の上部内の溶鋼に印加す
る静磁場を、鋳型の厚み方向中心部近傍に集中して印加
するのが好ましい。また、本発明は、鋼スラブの連続鋳
造装置において、鋳型内の溶鋼湯面の上方に設置され該
湯面近傍の溶鋼に鋳込方向と同方向で静磁場を印加する
第１の静磁場発生装置と、鋳型の下部に設置され該下部
内の溶鋼に長辺壁の一方から他方に向かう方向で静磁場
を印加する第２の静磁場発生装置とを備えたことを特徴
とする鋼スラブの連続鋳造装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、鋼スラブの連続鋳造
装置の鋳型の上部と下部において、鋳型内溶鋼に静磁場
を印加する。鋳型内溶鋼に静磁場を印加しつつ鋳造する
こと自体は従来公知であり、そのような従来技術は、通
常、鋳型の一方の長辺壁から他方の長辺壁に向けて溶鋼
を貫通するように静磁場を印加し、その静磁場内を横切
る導体である溶鋼に発生する誘導電流と前記静磁場との
相互作用によって発生するローレンツ力をもって、溶鋼
の局所的な流動を阻止し減速することを目的とするもの
である。

【００１３】本発明では、鋳型下部において溶鋼に印加
する静磁場は、上記従来技術と同じように、鋳型の一方
の長辺壁から他方の長辺壁に向けて、溶鋼を貫通するよ
うに印加する。このように印加することで、タンディッ
シュから鋳型内に注入された溶鋼吐出流は、鋳型下部に
おいていわば流動の抵抗を受けることになるので、下向
きには一様に減速された溶鋼流が形成されるとともに、
一部の吐出流はその方向を上方に転じる効果が得られ
る。

【００１４】このような上向きの反転流は、鋳型内溶鋼
の湯面にまで到達すると、湯面に波立ちや裸湯面の露出
を生じる原因となり、モールドパウダの巻き込みや、溶
鋼の再酸化による非金属介在物の増大をもたらす。従来
の技術で、鋳型上部の溶鋼に静磁場を印加する場合は、
このような上向き溶鋼流のもたらす悪影響をできるだけ
減らす思想のもとに、専ら溶鋼流れの制動を目的として
鋳型下部における静磁場と同様に鋳片の一方の長辺から
他方の長辺に向けて、溶鋼を貫通するように印加してい
た。

【００１５】しかしこのような磁場印加方式では、鋳型
上部での溶鋼の流れが過度に鎮静化されるために、凝固
シェルの過度の発達をもたらし、深いオシレーションマ
ークの発生や、オシレーションマークの底部で通常オシ
レーションの爪と称される部分に、気泡や非金属介在物
の捕捉される問題があることは前述したとおりである。

【００１６】本発明では、鋳型上部での静磁場の印加方
向を、このような鋳型内溶鋼を横切る方向でなく、鋳込
み方向と同方向とすることに最大の特徴がある。すなわ
ち、鋳型上方から鋳込み方向に向けて静磁場を印加する
と、必然的に、鋳型内溶鋼の厚み方向の中央部に磁場が
集中しやすくなる。その結果、鋳型壁面近傍の溶鋼は鋳
型内凝固シェルへの伝熱量が確保されることになり、厚
み方向の中央部に比べて制動効果が不足することにな
り、従来技術におけるような凝固シェルの過度の発達が
抑制され、オシレーションマークの軽減と非金属介在物
や気泡の凝固シェルへ捕捉が回避できることとなる。一
方、鋳型内溶鋼の厚み方向中央部を含む大部分では、湯
面近傍の溶鋼の流動が静磁場によって制動を受けるの
で、湯面に波立ちや裸湯面の露出が生じず、モールドパ
ウダの巻き込みや、溶鋼の再酸化による非金属介在物の
増大が生じない。

【００１７】鋳型内上部の溶鋼の流動を確保する意味で
は、従来の技術の説明の段で述べたように、移動磁場
や、交流磁場を用いる技術も提案されているが、そのよ
うな方法では、前述のように、未だ十分な効果達成にま
で到っていない他、鋳造条件が種々変化した場合に磁場
の周波数や移動速度などの諸条件のマッチングが難しい
問題がある。これに対し、本発明の静磁場を用いる方法
によれば、制御要因としては磁場の強さのみをコントロ
ールすればよく、操業が著しく容易である。

【００１８】以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の連続鋳造装置の一例を示す概略図であ
り、１はノズル、２は鋳型、３は鋳込み方向に静磁場を
印加する鋳型上部のコイル（第１の静磁場発生装置）、
４は長辺壁の一方から他方に向かう方向に静磁場を印加
する鋳型下部のコイル（第２の静磁場発生装置）、５は
長辺壁、７は短辺壁である。第１、第２の静磁場発生装
置３、４の作用については前記説明した通りである。

【００１９】また、図２は、本発明の一実施形態におけ
る磁束密度の分布図であり、（ａ）は鋳型上部、（ｂ）
は鋳型下部のパターンを示し、５ａは長辺壁内面、６は
厚み中心である。図２に示すように、鋳型２の上部にお
いては、モールドパウダの巻き込み等を低減し、かつ介
在物を浮上しやすくするため厚み中心６側の磁束密度を
高くし、また下部においては、ノズル１からの吐出流に
よりシェルの再溶解等を防止するため、長辺壁内面５ａ
側の磁束密度を高くしたパターンの磁束密度分布を用い
るのがよい。

【００２０】また、上部においては、長辺壁内面５ａ側
における磁束密度を厚み中心６側に対しできるだけ下げ
ることが望ましく、それには、鋳型上部のコイル３と長
辺壁５とのギャップを開けることが有効である。

【００２１】

【実施例】

《ケースＡ》Ｃ：10〜16wtppm 、Mn：0.15〜0.20wt％、
Ｐ：0.0025wt％以下、Ｓ：0.015wt％以下、Al：0.025
〜0.038 wt％、全Ｏ：25〜35wtppm なる組成を有し、Tt
（タンディッシュ溶鋼温度）が1556〜1565℃の溶鋼を、
垂直部３ｍの垂直曲げ連鋳機を用い、モールド内寸法 2
60mm^t×1600mm^wの鋳型に、ノズル径70mmφ、吐出孔径
70mm×80mm□、吐出孔下向き角度20°の２孔浸漬ノズル
を通して１チャージ当たり260tonで鋳込む際に、鋳型外
部からの磁場印加なし（従来例Ａ１）と、図１のように
セットしたコイル３、４を用いて鋳型外部より鋳型上部
には鋳込み方向（垂直方向）に中心磁束密度で 0.3Ｔ、
鋳型下部には長辺壁内面に直角方向に中心磁束密度で
0.3Ｔの静磁場印加しつつ鋳造（実施例Ａ２）の２条件
で鋳造し、得られた鋳片について熱延後の製鋼起因の表
面欠陥発生率を調査した結果を表１に示す。さらに、同
鋳片について熱延および冷延後の製鋼起因の内部欠陥発
生率について調査した結果も表１に併せて示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】ここに、製鋼起因の表面欠陥発生率は、表
面欠陥の１発生箇所を１ｍとして欠陥総数を長さ換算
し、該換算値を圧延コイル長さで割った値（％）であ
り、製鋼起因の内部欠陥発生率は、コイルをプレス加工
したときに発生する製鋼起因の不良率（ｐｐｍ）であ
る。なお、製品欠陥のなかで明らかに製鋼起因でないも
のは除外した。

【００２４】表１より、実施例Ａ２は従来例Ａ１に比較
して表面欠陥発生率、内部欠陥発生率とも格段に低いこ
とが明らかであり、本発明によれば高速鋳造下での表面
・内部の欠陥発生率が低減して、品質を上げつつ手入れ
等のコストも削減できることがわかる。《ケースＢ》Ｃ：20〜25wtppm 、Mn：0.15〜0.20wt％、
Ｐ：0.0025wt％以下、Ｓ：0.015wt％以下、Al：0.025
〜0.038wt ％、全Ｏ：35wtppm 以下なる組成を有し、Tt
が1556〜1565℃の溶鋼を、垂直部３ｍの垂直曲げ連鋳機
を用い、モールド内寸法 260mm^t×1600mm^wの鋳型に、
ノズル径70mmφ、吐出孔径70mm×80mm□、吐出孔下向き
角度20°の２孔浸漬ノズルを通して１チャージ当たり26
0tonで鋳込む際に、図１のようにセットしたコイル３、
４を用いて鋳型外部より、鋳型上部には鋳込み方向（垂
直方向）に中心磁束密度で 0.3Ｔ、鋳型下部には長辺壁
内面に直角方向に中心磁束密度で 0.3Ｔの静磁場を、一
つは鋳型上部のコイル３を長辺壁５から離し（実施例Ｂ
１）、他は離さない（実施例Ｂ２）とした２条件下で印
加しつつ鋳造し、得られた鋳片について熱延後の製鋼起
因の表面欠陥発生率を調査した結果を表２に示す。ま
た、同鋳片について熱延および冷延後の製鋼起因の内部
欠陥発生率について調査した結果も表２に併せて示し
た。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２より、実施例Ｂ１は実施例Ｂ２に比較
して特に内部欠陥発生率が低いことが明らかであり、本
発明によれば高速鋳造下での製品欠陥をさらに低減でき
ることがわかる。なお、本実施例では、静磁場が上下と
も厚み中心で 0.3Ｔの場合の具体例を開示したが、これ
はスループットおよび鋳込み速度の違いにより最適な場
合を求めて種々変更することが可能である。実際、磁場
の強さが本実施例以外の場合でも、本発明に従い鋳型上
部では鋳込み方向に、鋳型下部では一方の長辺壁から他
方の長辺壁に向けて静磁場を印加しつつ鋳造すれば、上
記同様の効果が得られることを確認済である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、従来連鋳スラブに発生
していた表層部欠陥（表面欠陥）および内部欠陥が大幅
に低減し、スラブ手入れなどに伴うコストの削減と高生
産性とが共に達成されるという格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置の一例を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態における磁束密度の分布図
であり、（ａ）は鋳型上部、（ｂ）は鋳型下部でのパタ
ーンを示す。

【符号の説明】

１ノズル（浸漬ノズル）２モールド（鋳型）３鋳型上部の静磁場発生コイル（第１の静磁場発生装
置）４鋳型下部の静磁場発生コイル（第２の静磁場発生装
置）５長辺壁５ａ長辺壁内面６厚み中心７短辺壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼スラブの連続鋳造方法において、鋳型
の上部内の溶鋼に鋳込方向と同方向で静磁場を印加し、
同時に鋳型の下部内の溶鋼に長辺壁の一方から他方に向
かう方向で静磁場を印加しつつ鋳造することを特徴とす
る鋼スラブの連続鋳造方法。
【請求項２】鋳型の上部内の溶鋼に印加する静磁場
を、鋳型の厚み方向中心部近傍に集中して印加する請求
項１記載の方法。
【請求項３】鋼スラブの連続鋳造装置において、鋳型
内の溶鋼湯面の上方に設置され該湯面近傍の溶鋼に鋳込
方向と同方向で静磁場を印加する第１の静磁場発生装置
と、鋳型の下部に設置され該下部内の溶鋼に長辺壁の一
方から他方に向かう方向で静磁場を印加する第２の静磁
場発生装置とを備えたことを特徴とする鋼スラブの連続
鋳造装置。