JPH11104794A

JPH11104794A - ビームブランクの連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH11104794A
Application number: JP9264290A
Authority: JP
Inventors: Norichika Aramaki; 則親荒牧; Yoshimi Komatsu; 喜美小松; Hitoshi Kobayashi; 日登志小林
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JP3277858B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビームブランク用モールド内で激しい衝突流
を起こさせず、両側フランジ部に均一供給し、且つ湯面
を停滞させず活性化させうる溶鋼流動を得る。【解決手段】浸漬ノズル12を１本、ウェブ中央部に配
設し、浸漬ノズルの下部周面に左右のフランジ方向に向
けた第１及び第２吐出孔16、17を設けるか、又は鋳造す
べき溶鋼成分や鋳造条件に応じ、第１及び第２吐出孔1
6、17に加えて更に、下端面に下方向の第３吐出孔18を
設け、吐出孔の面積比を第１：第２（：第３）＝１：１
（：0.5 〜2)とし、第１及び第２の向きを水平方向上側
へ３０度から下側へ６０度の範囲内として溶鋼を連続鋳
造する。sol.Ａｌが０．００５wt.%以上の溶鋼を連続鋳
造すると、鋳片の表面性状とノロ噛みの改善効果が著し
い。【効果】縦割れ及びコーナー割れの発生がなく、しか
もノロ噛み発生も著しく少なくなり、表面性状及び内質
に優れたビームブランク鋳片が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｈ形鋼向け素材
のビームブランクを連続鋳造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｈ形鋼向け素材としてのビームブ
ランク鋳片は、主として、オープン連続鋳造により製造
されている。オープン連続鋳造は、一般に、図５に示す
ように、タンディッシュ１の底部に設けられた中ノズル
２を通して、ビームブランク用モールド３に固定された
半浸漬ノズル（セミイマージョンノズル）４に溶鋼５を
流入させ、ビームブランク鋳片を鋳造する方式である。
オープン連続鋳造においては、溶鋼流５’が中ノズル２
からセミイマージョンノズル４に落下するときに大気に
触れるので、溶鋼が酸化され易く、特にＡｌは酸化され
てＡｌ₂Ｏ₃を生成する。そのため、セミイマージョン
ノズル４がノズル詰まりを起こし易く、鋳造作業を中断
しなければならない事態も発生する。また、鋳造速度が
変動すると鋳片の表面性状及び内質が劣化するという問
題もある。

【０００３】これに対して、溶鋼流の空気酸化を防止
し、鋳造作業のトラブルを解消し、更に鋼質の劣化を防
止する鋳造方法が提案されている。例えば、特開昭４９
−１２３１２５号公報は、図６に示すように、ビームブ
ランク用モールド３（但し、ノズルの内面形状のみ示
す）で、左右両サイドの各フランジ部６ａ、６ｂの各中
央部に浸漬ノズル７、８を鉛直に配設し、各浸漬ノズル
７、８の底部周面に、ウェブ部９の方向に向けた吐出孔
７ａ、８ａを設け、更に各フランジ部６ａ、６ｂの２箇
所ずつのフランジチップ面１０ａ、１０ａ’、１１ａ、
１１ａ’の方向に向けた各吐出孔７ｂ、７ｃ、８ｂ、８
ｃを設け、このような各浸漬ノズル７、８から溶鋼を鋳
造する方法（先行技術１）を開示している。

【０００４】しかしながら、先行技術１では、浸漬ノズ
ルを２本使用するので、鋳片内質制御のための鋳造速度
制御をするのが困難である。また、２本の浸漬ノズルか
らそれぞれの相対するフランジ中央部に向けて吐出孔が
あいているので、溶鋼流がウェブ内で衝突しウェブ内で
の湯面変動が大きい。そのため、モールドパウダーの巻
込みにより鋳片の表面性状が悪くなる可能性がある。

【０００５】また、特開平４−２２５３８号公報は、同
じく浸漬ノズルを用い、一方のフランジの中央部のみに
浸漬ノズルを配設し、浸漬ノズルには吐出孔として、当
該フランジの２個所のチップ面方向に向けた各１孔ずつ
と、他方のフランジ面に向けた１孔と、下方に向けた１
孔の合計４個の吐出孔を設けたものを用いて溶鋼を鋳造
する方法（先行技術２）を開示している。

【０００６】しかしながら、先行技術２では、一方のみ
のフランジの中央部に浸漬ノズルを配設し、しかも浸漬
ノズルは１本のみとしているので、浸漬ノズルを配設し
ていない他方のフランジ内部へ溶鋼を均一に供給するこ
とが困難となり、溶鋼湯面が活性化せず、溶鋼湯面上に
あるモールドパウダーが均一に溶融しないため、鋳片の
内質及び表面性状の悪化を招く可能性がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先行技術には上述した
通りの解決すべき問題点がある。本発明者等は、上記先
行技術において連続鋳造時に生じる技術上の問題点は、
浸漬ノズルの配置並びに形状及び構造に起因するもので
あることを突き止めた。従って、この発明の解決すべき
課題は、モールド内部での溶鋼の激しい衝突流を起こさ
せないないようにし、２つのフランジ部に溶鋼を均一に
供給し、しかも溶鋼湯面を停滞させず活性化させること
ができる溶鋼流動を得ることにある。こうして、この発
明の目的は、ビームブランクの連続鋳造において、不適
切な溶鋼流動により発生するモールドパウダーのモール
ド−鋳片凝固殻間への不均一な流れ込みを防止してノロ
噛みや表面割れ等の欠陥のない、表面性状及び内質とも
に優れたビームブランクの連続鋳造方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、ビームブランクの連続鋳造方法を開発すべく
鋭意研究を重ねた結果、ウェブの中央部にノズルを１本
だけ配設し、吐出孔の設置位置及び吐出方向並びに吐出
孔の面積比を適切に設計することにより、モールド内で
の激しい衝突流を回避し、両端側のフランジ部に溶鋼を
均一に供給し、しかも溶鋼湯面を活性化させ得る溶鋼の
流動が得られる。更に、Ａｌ₂Ｏ₃介在物によるノズル
詰まりを防止するためには、溶鋼の空気酸化をできるだ
け防止するために、浸漬ノズルを用いることは必須であ
る。

【０００９】この発明は、上述した知見に基づきなされ
たものであり、この発明のビームブランクの連続鋳造方
法は、ビームブランクの連続鋳造工程において、ビーム
ブランク鋳造用モールドの上方に支持されたタンディッ
シュ底部に、タンディッシュからモールドへ鋳込まれる
溶鋼注入流を大気雰囲気から遮蔽するための浸漬ノズル
を１本以上装着し、モールドの各１個に対して浸漬ノズ
ルの各１本をモールドのウェブ中央部に鉛直に配設す
る。浸漬ノズルとしては、浸漬ノズルの横断面形状を円
又は楕円乃至楕円型（小判型）に成形する。楕円乃至楕
円型の場合は長径を前記ウェブ長さ方向（後述する図２
において、モールドの幅Ｗの方向を指す）に平行に取り
付ける。そして、浸漬ノズルの下部周面にはモールドの
２個のフランジの各中央部の方向に向けて溶鋼を吐出さ
せる第１吐出孔及び第２吐出孔を設けるか、又は、前記
第１吐出孔及び第２吐出孔に加え更に、浸漬ノズルの下
端面に下方に向けて溶鋼を吐出させる第３吐出孔を設け
る。そして、各吐出孔の面積比を、浸漬ノズルの吐出孔
が２個であるか、又は３個であるかに応じて、それぞ
れ、第１吐出孔：第２吐出孔＝１：１、又は第１吐出
孔：第２吐出孔：第３吐出孔＝１：１：（０．５〜２）
とし、第１吐出孔及び第２吐出孔の向きを水平方向に対
して上側へ３０度から下側へ６０度までの範囲内とす
る。上記の通り準備された装置を用いて、タンディッシ
ュ内の溶鋼を鋳造することに特徴を有するものである。
この際、溶鋼のsol.Ａｌ含有率が０．００５wt.%以上の
溶鋼を連続鋳造すると、表面性状及び内質に一層優れた
ビームブランクが鋳造される。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。本発明者等は、ビームブランク鋳片の
実機による鋳造試験結果をもとに水モデル実験を行な
い、その結果に基づき実機試験を行ない、次の実施形態
を確定した。

【００１１】（１）図１に、この発明の方法の実施に使
用する、望ましい装置例の概略縦断面図を示し、図２
に、図１のビームブランク用モールドと浸漬ノズルとの
位置関係を説明するために、図１のＡ−Ａ線断面図を示
す。溶鋼を収容した取鍋（図示せず）の下方にタンディ
ッシュ１を置き、取鍋からタンディッシュ１に注入され
た溶鋼５を浸漬ノズル１２を通してビームブランク用モ
ールド３に鋳造する。ビームブランク鋳片の鋳造速度
は、タンディッシュストッパー１３の開度ｈを調節して
所定速度に調節する。タンディッシュストッパー１３の
下端部からは、浸漬ノズル入口孔を形成するポーラス煉
瓦ノズル入口孔１４へのＡｌ₂Ｏ₃介在物堆積防止と、
タンディッシュ内溶鋼中のＡｌ₂Ｏ₃介在物の浮上分離
とのためにＡｒガス２９を吹き込む。タンディッシュ１
底部の所定位置に浸漬ノズル１２を鉛直に取り付け固定
し、且つ、タンディッシュ内溶鋼５とモールド内溶鋼１
５との間を大気雰囲気から遮蔽し、溶鋼の酸化を防止す
る。

【００１２】（２）浸漬ノズル１２の底部周面に、溶鋼
吐出用の孔を２個設ける。２個の吐出孔である第１吐出
孔１６と第２吐出孔１７とを、モールドの左右両サイド
のフランジ部１９、２０の中央部方向に向けて各溶鋼噴
流１５ａと１５ｂとを吐出させるように設ける。更に、
浸漬ノズル１２の下端面に下方に向けて溶鋼噴流１５ｃ
を吐出する第３吐出孔１８を設ける。なお、第３吐出孔
１８を設けると、溶鋼の化学成分の内特にアルミニウム
含有率が所定値以上の場合や、特に低温鋳造あるいは低
速鋳造をする場合には、浸漬ノズルの吐出孔にＡｌ₂Ｏ
₃介在物が付着・堆積し易いので、これによる吐出孔の
詰まりを防止することができ、効果的である。

【００１３】（３）上述した通りの浸漬ノズルをこのよ
うにウェブ中央部に配置すると、左右両サイドのフラン
ジ部１９、２０内に溶鋼が均一に供給され、各フランジ
面１９ａ、２０ａに緩やかに衝突した溶鋼は吐出流の鉛
直方向角度（水平方向とのなす角度：θ）に依存してフ
ランジ面に沿って上昇及び／又は下降する。この上昇及
び／又は下降流れにより鋳片凝固殻２１の凝固界面２１
ａのノロ及び介在物洗浄効果、及び凝固界面の活性化効
果を発揮する。また、凝固殻の発達が不安定なフィレッ
ト部２２への溶鋼噴流の衝突がないので、凝固殻の再溶
解によるトラブルが発生しない。

【００１４】（４）浸漬ノズル１２の横断面形状につい
て、図２より明らかなように、浸漬ノズル１２の外径が
大きくなるほど、モールド３のウェブ部９の内面９ａと
の間隔ｄが狭くなり、この部分の溶鋼温度が低下し、溶
鋼湯面が活性化せずモールドパウダーが均一溶融しな
い。そこで、上記間隔ｄを例えば、３０ｍｍ程度以上確
保する必要がある。一方、ノズル主孔のウェブ部厚さ方
向内径ｂ’は、与えられた鋳造速度を確保するために所
定値以上に設計しなければならない。このため、浸漬ノ
ズル１２の横断面形状は適宜、円から楕円乃至楕円型に
変更する必要がある。上記横断面形状を長方形にする
と、ノズル内乱流を助長するので避けなければならな
い。また、浸漬ノズルの外径及び内径（楕円乃至楕円型
の場合は長径及び短径の外径及び内径）については、モ
ールド３のウェブ部９内径に応じて決める。

【００１５】（５）浸漬ノズル１２の各吐出孔の面積比
について、左右両サイドのフランジ部に向けた第１吐出
孔１６と第２吐出孔１７との面積比は１：１とすると左
右フランジ部に均等に溶鋼が供給され、また、鉛直下向
きの第３吐出孔１８との面積比では、第１吐出孔：第２
吐出孔：第３吐出孔＝１：１：（０．５〜２）とするの
がよい。その理由は、第３吐出孔の面積比が第１又は第
２吐出孔に対して２を超えると鉛直方向のみに溶鋼が供
給されてしまい、両フランジ部へ溶鋼が均一に供給され
た場合に得られる溶鋼面の活性化による内部及び表面に
品質向上効果が期待できない。一方、０．５未満では、
第１及び第２吐出孔の前述した閉塞防止効果が十分発揮
されず、また第３吐出孔自身が閉塞する恐れもあること
による。

【００１６】（６）浸漬ノズル１２の第１吐出孔及び第
２吐出孔の向きについて、水平方向に対して上側へ３０
度よりも大きくすると、モールド３内溶鋼メニスカス部
２３を荒れさせる原因となり、鋳片表面性状に対する弊
害が大きい。一方、その向きが水平方向に対して下側へ
６０度より大きくすると、メニスカス部２３近傍への表
面凝固防止及び介在物浮上等を目的とした活性化ができ
ず、不均一な凝固殻が形成されたり、メニスカス表面で
のモールドパウダートラップ等の悪影響が発生する。従
って、第１吐出孔及び第２吐出孔の向きは、水平方向に
対して上側へ３０度から下側へ６０度までの範囲内とす
べきである。

【００１７】（７）ビームブランク鋳片を連続鋳造で製
造する場合、この発明の連続鋳造方法は、溶鋼の化学成
分を特に限定する必要がなく、すべての化学成分組成の
ものについて適用可能である。中でも、特にＡｌ含有率
がsol.Ａｌ含有率で０．００５wt.%を超えると、Ａｌ₂
Ｏ₃介在物が浸漬ノズル１２の溶鋼の吐出孔１６〜１８
に付着・堆積し易くなるので、このような鋼種のビーム
ブランク鋳造の場合に、上記方法は介在物やノロ噛み欠
陥の防止に特に有効である。

【００１８】

【実施例】次に、この発明の方法を、実施例によって更
に詳細に説明する。（実施例）表１に示す化学成分組成の溶鋼を、図１及び
図２を用いて説明した通りの、この発明の範囲内の浸漬
ノズル、タンディッシュ及びビームブランク用モールド
を用いて連続鋳造した。主な鋳造条件は、タンディッシ
ュ内溶鋼温度：１５３０〜１５５０℃、鋳造速度：０．
９〜１．０ｍ／ｍｉｎであり、モールドとして幅
（Ｗ）：４８０ｍｍ、奥行き（Ｔ）：４００ｍｍのもの
を使用した（Ｗ及びＴは図２参照）。浸漬ノズル１本を
モールドのウェブ中央部に鉛直に取り付けた。溶鋼吐出
孔としては、浸漬ノズルの下部周面に、両側のフランジ
中央部にそれぞれ向けた第１及び第２吐出孔を設け、更
に浸漬ノズルの下端面に下方に向けた第３吐出孔を設け
た。

【００１９】

【表１】

【００２０】図３に、使用した浸漬ノズルのモールド内
溶鋼への浸漬部分における横断面形状を示す。同図に
は、外径及び内径のそれぞれについて、長径ａ及び
ａ’、短径ｂ及びｂ’並びに両端部半径Ｒ及びＲ’の各
部位を示す。

【００２１】表２に、本発明の範囲内の浸漬ノズルの形
状・寸法の詳細を示す。実施例１〜３は、第１及び第２
吐出孔の水平方向に対する向きを変化させた場合、実施
例１、４及び５は、第１（第２）吐出孔と第３吐出孔と
の面積比を変化させた場合である。なお、第１及び第２
吐出孔の上端からモールド内溶鋼面までの距離Ｌは、１
００〜１４０ｍｍである。

【００２２】

【表２】

【００２３】図４に、使用した浸漬ノズルの概略縦断面
図を示す。この浸漬ノズル１２は長さ方向に下側の浸漬
部２４と上側の基部２５とに分けられ、基部２５内部に
はノズル主孔２６と同心の横断面が楕円型環状スリット
のガス通路２７が、上端の入口孔を形成するポーラス煉
瓦ノズル１４の入口孔に通じ、このポーラス煉瓦ノズル
１４の入口孔に設けられたスリット１４ａに通じてい
る。上記ガス通路２７の下端にＡｒガス供給孔２８が設
けられており、Ａｒガス２９を上記スリット１４ａから
噴出させる。Ａｒガス２９の一部は上記ポーラス煉瓦ノ
ズル１４の入口孔面からも出る。こうして、浸漬ノズル
１２の入口孔へのＡｌ₂Ｏ₃介在物の付着・堆積を防止
する。なお、実施例４で用いた浸漬ノズルは、第３吐出
孔（鉛直下向き）の形状・寸法が３０ｍｍφの円形であ
るため、底部においては、内径の長径ａ’が５２ｍｍか
ら３０ｍｍまで絞られている。

【００２４】上記実施例１〜５により鋳造された合計３
０ヒートのビームブランク鋳片について、表面をスカー
フィングし、スカーフィングされた面を目視により、ノ
ロ噛み、縦割れ及びコーナー割れの発生状況を観察し
た。

【００２５】（比較例）本発明の範囲外のビームブラン
クの連続鋳造方法の試験として、比較例１〜５を行なっ
た。

【００２６】比較例１〜４については、連続鋳造の設備
及び作業条件を実施例１〜５と同じように設定し、浸漬
ノズル１本をモールドのウェブ中央部に鉛直に取り付け
た点も実施例と同じである。但し、浸漬ノズルの第１〜
第３吐出孔の向き又は面積比を、本発明の範囲外の条件
に設定した。なお、浸漬ノズルの構造及び縦断面形状
も、図４に示した実施例で使用したものに準じるが、比
較例３においては、実施例４と同様、第３吐出孔（鉛直
下向き）の形状・寸法が３０ｍｍφの円形であるため、
底部においては、内径の長径ａ’が５２ｍｍから３０ｍ
ｍまで絞られている。

【００２７】比較例５については、浸漬ノズルを２本使
用し、図６に示したように、モールドの各フランジ部中
央に浸漬ノズルを１本ずつ鉛直に設けた。溶鋼吐出孔
は、いずれの浸漬ノズルについても浸漬ノズルの底部周
面にウェブ部の方向に向けたもの１孔、フランジ部両端
のフランジチップ面の方向に向けたもの各１孔を設け
た。吐出孔の形状はいずれも円形である。連続鋳造のそ
の他の設備及び作業条件は、比較例１〜４と同じであ
る。

【００２８】表３に、比較例１〜５で使用した浸漬ノズ
ルの形状・寸法の詳細を示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】上記比較例１〜５により鋳造された合計１
５ヒートのビームブランク鋳片について実施例と同じよ
うに、表面をスカーフィングし、スカーフィングされた
面を目視により、ノロ噛み、縦割れ及びコーナー割れの
発生状況を観察した。

【００３１】表４に、実施例及び比較例の方法で鋳造し
たビームブランク鋳片の表面性状試験結果を示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４の結果より明らかなように、比較例に
おいてはビームブランク鋳片にノロ噛み、縦割れ及びコ
ーナー割れ共に若干発生したが、実施例においては、ビ
ームブランク鋳片の上記表面欠陥は著しく改善された。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
タンディッシュ内溶鋼を、縦割れ及びコーナー割れの発
生がなく、しかもノロ噛み発生も著しく少なくなり、表
面性状及び内質に優れたビームブランク鋳片に鋳造する
ことができる。特に、sol.Ａｌを０．００５wt.%以上含
有する溶鋼を鋳造する場合にその効果が大きい。こうし
て、高品質のＨ形鋼製造の可能な素材としてのビームブ
ランクの連続鋳造方法を提供することができ、工業上有
用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法の実施に使用する望ましい装置
例の概略縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】実施例及び比較例（比較例５を除く）で使用し
た浸漬ノズルのモールド内溶鋼浸漬部分における概略横
断面図である。

【図４】この発明の実施例で使用した浸漬ノズルの概略
縦断面図を示す。

【図５】従来行なわれているビームブランクのオープン
連続鋳造方法で用いられる装置の概略縦断面図である。

【図６】従来行なわれている浸漬ノズルを用いたビーム
ブランクの連続鋳造におけるモールドと浸漬ノズルとの
位置関係を示す概略横断面図である。

【符号の説明】

１タンディッシュ２中ノズル３モールド４セミイマージョンノズル５溶鋼（タンディッシュ内）５’ 溶鋼流６ａ、６ｂフランジ部７浸漬ノズル（従来品）８浸漬ノズル（従来品）９ウェブ部１０ａ、１０ａ’ フランジチップ面１１ａ、１１ａ’ フランジチップ面１２浸漬ノズル（本発明品）１３タンディッシュストッパー１４ポーラス煉瓦ノズル入口孔１５モールド内溶鋼１５ａ、１５ｂ、１５ｃ溶鋼噴流１６第１吐出孔１７第２吐出孔１８第３吐出孔１９フランジ部１９ａフランジ面２０フランジ部２０ａフランジ面２１鋳片凝固殻２１ａ凝固界面２２フィレット部２３メニスカス部２４浸漬部２５基部２６ノズル主孔２７ガス通路２８Ａｒガス供給孔２９Ａｒガス３０溶融モールドパウダーＷ幅Ｔ奥行き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビームブランクの連続鋳造工程におい
て、前記ビームブランク鋳造用モールドの上方に支持さ
れたタンディッシュ底部に、前記タンディッシュから前
記モールドへ鋳込まれる溶鋼注入流を大気雰囲気から遮
蔽するための浸漬ノズルを１本以上装着し、前記モール
ドの各１個に対して前記浸漬ノズルの各１本を前記モー
ルドのウェブ中央部に鉛直に配設し、前記浸漬ノズルの横断面形状を円又は楕円乃至楕円型に
成形し、楕円乃至楕円型の場合は長径を前記ウェブ長さ
方向に平行に取り付け、前記浸漬ノズルの下部周面には
前記モールドの２個のフランジの各中央部の方向に向け
て溶鋼を吐出させる第１吐出孔及び第２吐出孔を設ける
か、又は前記第１吐出孔及び第２吐出孔に加え更に、前
記浸漬ノズルの下端面に下方に向けて溶鋼を吐出させる
第３吐出孔を設け、前記各吐出孔の面積比を、前記浸漬ノズルがもつ吐出孔
数が２又は３に応じ、それぞれ、第１吐出孔：第２吐出
孔＝１：１、又は第１吐出孔：第２吐出孔：第３吐出孔
＝１：１：（０．５〜２）とし、前記第１吐出孔及び第２吐出孔の向きを水平方向に対し
て上側へ３０度から下側へ６０度までの範囲内とし、そして、上記の通り準備された装置を用いて前記タンデ
ィッシュ内の溶鋼を連続鋳造することを特徴とする、ビ
ームブランクの連続鋳造方法。
【請求項２】前記タンディッシュ内の溶鋼の化学成分
には、０．００５wt.%以上のsol.Ａｌが含まれているこ
とを特徴とする、請求項１記載のビームブランクの連続
鋳造方法。