JPH11285788A - 厚鋼板用大断面鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みが３００ｍｍを越え、幅が１５００ｍｍ
以上の厚鋼板用大断面鋳片を安価に且つ鋳片品質を確保
して鋳造する。 【解決手段】 鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズル８からの吐
出流９に移動磁場１１を印加して鋳型１内溶鋼流動を制
御し、鋳片の等軸晶面積率を４０〜７０％とする。又、
この移動磁場に代わり、吐出流に静磁場を印加し且つこ
の静磁場が印加される位置よる下方側の鋳型内溶鋼に回
転磁場を印加するか、又は、吐出流に回転磁場を印加し
且つこの回転磁場が印加される位置より下方側の鋳型内
溶鋼に静磁場を印加しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚みが３００ｍｍ
を超過し、幅が１５００ｍｍ以上の断面サイズを有する
厚鋼板用大断面鋳片の垂直型連続鋳造機での連続鋳造方
法に関するもので、詳しくは、表面性状及び内部性状が
共に優れた鋳片を安定して鋳造する方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼製造業における連続鋳造法の普及
は、品質向上、歩留り向上、省エネルギー及び省力等の
面でコスト合理化に大きく寄与しているが、従来、連続
鋳造法による厚鋼板用鋳片の断面サイズは、厚みが３０
０ｍｍ以下が一般的であり、厚鋼板製品の一部は寸法制
約により、普通造塊法や一方向凝固法が適用されている
のが実状である。しかし、これらの方法では分塊圧延を
必要とする上、普通造塊法では、逆Ｖ偏析やＶ偏析及び
沈殿晶の生成が避けられず、そのため、これらの品質欠
陥部を避けて使用するために歩留りが悪く、又、一方向
凝固法では、鋼塊表面の研削が必要のために歩留りが悪
い上、生産性にも劣るという問題がある。このような状
況の中、大断面鋳片を連続鋳造法により製造する方法が
幾つか提案されている。

【０００３】例えば、特開昭６３−２７８６５３号公報
（以下、「先行技術１」と記す）には、両端開放型の水
冷鋳型内の溶鋼表面（以下、「メニスカス」と記す）を
電弧加熱しながら、水冷鋳型内に溶鋼を連続的に注入し
て凝固させ、生成する凝固シェルを連続的に鉛直下方に
低速度で引抜きながら鋳型下方に設けた圧下装置にて凝
固途中の鋳片を圧下し、圧下しつつ凝固を完了させて大
断面鋳片を製造する方法が開示されている。先行技術１
によれば、鋳片を圧下することで、鋳片の表面割れや内
部割れが防止され、且つ、不純物の濃化した溶鋼の移動
も防止されて偏析のない健全な鋳片が得られるとしてい
る。又、メニスカスを電弧加熱することで、メニスカス
での皮張りが防止されてモールドパウダーの巻込みがな
く、且つ、凝固の方向性が高まり、より高品質の鋳片が
得られるとしている。

【０００４】特開平８−２０６８０６号公報（以下、
「先行技術２」と記す）には、厚みが６００〜１０００
ｍｍ、幅が７００〜３０００ｍｍの大断面鋳片を垂直型
連続鋳造機で鋳造する際に、鋳片引抜き速度を０．２ｍ
／ｍｉｎ以下の所定の範囲に制御し、且つ、鋳型直下の
二次冷却水密度を１〜１００ｃｍ³／ｃｍ²・ｍｉｎに制
御する方法が開示されている。先行技術２によれば、鋳
片引抜き速度と二次冷却水密度とを制御することで鋳片
のバルジングを防止することができ、その結果、鋳型直
下から５００ｍｍ程度までの極めて短い鋳片支持機構を
有する連続鋳造機でも、安定して大断面鋳片を製造する
ことができるとしている。

【０００５】又、特開昭６１−２１２４５７号公報（以
下、「先行技術３」と記す）には、鋳片の残溶鋼率が最
適の値となる位置に未凝固相を攪拌する電磁攪拌装置を
設置した大断面鋳片の垂直型連続鋳造機が開示されてい
る。先行技術３によれば、鋳片の中心偏析が改善され、
品質の良い大断面鋳片を製造することができるとしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１、先行技術２、及び先行技術３には以下の問題点が
ある。

【０００７】先行技術１では、圧下装置により凝固収縮
に見合う量を圧下するので鋳片の偏析は少なくなるが、
鋳型直下から最終凝固位置までの範囲に圧下装置が必要
であり、且つ、鋳片厚みが厚いために圧下装置は多大の
圧下力を必要とするため、設備費が高額となり、製造コ
ストの上昇を招く。更に、メニスカスの電弧加熱装置が
必要で、電弧加熱装置の設備費のみならず電極費等の消
耗品の運転費によっても製造コストの上昇を招く。

【０００８】先行技術２では、鋳片のバルジングは防止
されるものの、垂直型連続鋳造機で、且つ、鋳片の引抜
き速度が遅いために鋳片中心部の凝固組織は等軸晶とな
り、等軸晶の生成量を制御しなければ、鋳片の偏析は必
ずしも良くはならない。又、単位時間当たりの鋳型内へ
の溶鋼の注入量が少ない上に、メニスカス面積が広いた
め、メニスカスでの放熱量が相対的に多く、これに起因
してメニスカスでの皮張りやモールドパウダーの滓化不
足による巻込み等が発生し、鋳片の清浄性が著しく損な
われる。

【０００９】又、先行技術３では、電磁攪拌装置により
未凝固相を攪拌するが、鋳片厚みが厚いために磁場の減
衰が大きく、未凝固相を効率良く攪拌するためには磁場
強度の高い電磁攪拌装置が必要となり、設備費コストが
上昇する。更に、先行技術２と同様に、メニスカスでの
溶鋼温度低下によるトラブルが発生する。

【００１０】このように、連続鋳造機により大断面鋳片
を製造する従来の方法では、製造コストが高かったり、
又、品質が劣る等、問題点が多く、高品質の鋳片を安価
に製造する点で未だ改善の余地が高い。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、電弧加熱等による強制的な加
熱を行わずにメニスカスの溶鋼温度を確保して皮張りや
モールドパウダーの巻込みを防止すると共に、鋳片中心
部の中心偏析及び凝固収縮に伴うポロシティの少ない厚
鋼板用大断面鋳片を安価に製造することができる連続鋳
造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者等は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ね、その結果、鋳型内の溶鋼に
磁場を印加して鋳型内溶鋼の流動を制御することで、上
記課題を達成しうることを見出した。

【００１３】上記知見に基づく第１の発明による厚鋼板
用大断面鋳片の連続鋳造方法は、鋳片厚みが３００ｍｍ
を超過し、鋳片幅が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面
鋳片を、垂直型連続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３
ｍ／ｍｉｎ以下で鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬
ノズルからの溶鋼の吐出流に移動磁場を印加して鋳型内
溶鋼流動を制御し、鋳片の等軸晶面積率を４０〜７０％
とすることを特徴とするものである。

【００１４】第２の発明による厚鋼板用大断面鋳片の連
続鋳造方法は、鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルからの溶鋼
の吐出流に静磁場を印加すると共に、この静磁場が印加
される位置より下方側の鋳型内溶鋼に回転磁場を印加し
て鋳型内溶鋼流動を制御し、鋳片の等軸晶面積率を４０
〜７０％とすることを特徴とするものである。

【００１５】第３の発明による厚鋼板用大断面鋳片の連
続鋳造方法は、鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルからの溶鋼
の吐出流に回転磁場を印加すると共に、この回転磁場が
印加される位置より下方側の鋳型内溶鋼に静磁場を印加
して鋳型内溶鋼流動を制御し、鋳片の等軸晶面積率を４
０〜７０％とすることを特徴とするものである。

【００１６】先ず、メニスカスの温度補償について述べ
る。発明者等は、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流に磁場を
印加することで鋳型内溶鋼流動を制御し、温度の高い吐
出流をメニスカス側に強制的に流動させてメニスカスの
温度を確保できると推定し、鋳型内の吐出流に静磁場、
移動磁場、回転磁場、及び、静磁場と回転磁場との２段
磁場を印加した場合について、メニスカス近傍の溶鋼温
度を数値解析シミュレーションにより算出し、磁場印加
のない場合と比較した。２段磁場の場合には、鋳型内の
上段と下段とに印加場所を分離し、上段を吐出流位置と
して下段は下方に４００ｍｍ離れた位置とし、上段が静
磁場の場合と回転磁場の場合とについて算出した。算出
条件は、鋳片厚みを５００ｍｍ、鋳片幅を２３００ｍ
ｍ、鋳片引抜き速度を０．１５ｍ／ｍｉｎ、タンディッ
シュ内溶鋼過熱度を２５℃とし、磁場強度は全て０．３
テスラ（以下、「Ｔ」と記す）とした。そして、タンデ
ィッシュ内溶鋼温度とメニスカス下１００ｍｍ位置の鋳
片中心位置に対応する幅方向の平均温度との差（ΔＴ
ｅ）を求め、ΔＴｅの大小によりメニスカスの温度補償
を評価した。表１に結果を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１に示すように、静磁場を印加した場合
には、ΔＴｅは８℃と小さく、メニスカスにおける温度
補償に効果が見られる。それに対して回転磁場を印加し
た場合には、ΔＴｅは磁場印加のない場合と同等の２１
℃であり、メニスカスにおける温度補償は期待できな
い。移動磁場の場合には、ΔＴｅは１２℃で静磁場印加
の場合ほどではないが、メニスカスにおける温度補償が
期待できる。２段磁場の場合には、上段に静磁場を印加
した場合も、又、上段に回転磁場を印加した場合も共に
メニスカスにおける温度補償が期待でき、特に上段に静
磁場を印加した場合に効果が大きい。このように、回転
磁場以外の磁場を印加することで、メニスカスの溶鋼温
度は補償される。

【００１９】次に、鋳片の中心偏析について述べる。図
４は、実機での試験鋳造における鋳片の等軸晶面積率と
鋳片の中心偏析度との関係を調査した結果である。図４
に示すように、磁場の印加方式によらず、等軸晶面積率
と中心偏析度とは直線的な相関があり、等軸晶面積率を
７０％以下とすれば、中心偏析度は合格範囲（０．９５
〜１．０５）となる。上述の５種類の磁場印加方式の
内、回転磁場の場合には、等軸晶面積率が常に７０％を
越えて偏析度が合格範囲とならないが、他の４種類の印
加方式では、等軸晶面積率を７０％以下に制御できる。

【００２０】最後に鋳片の凝固収縮によるポロシティに
ついて述べる。図５は、実機での試験鋳造における鋳片
の等軸晶面積率と鋳片中心部の最大ポロシティ厚との関
係を調査した結果である。図５に示すように、磁場の印
加方式によらず、等軸晶面積率と鋳片中心部の最大ポロ
シティ厚とは直線的な相関があり、等軸晶面積率を４０
％以上とすれば、最大ポロシティ厚は合格範囲（１．８
ｍｍ以下）となる。上述の５種類の磁場印加方式の内、
静磁場の場合には、強い磁場を印加しても等軸晶が生成
せず、等軸晶面積率は、磁場を印加しない場合と同等
で、４０％以上とならないが、他の４種類の印加方式で
は、等軸晶面積率を４０％以上に制御できる。

【００２１】これらをまとめると、メニスカスの温度補
償、鋳片の中心偏析、及び鋳片中心部のポロシティを全
て満足する磁場の印加方式は、移動磁場と２種類の２段
磁場との合計３種類の印加方式となる。尚、図４及び図
５の詳細は下記の実施例で記す。

【００２２】このように、移動磁場、又は、上段が静磁
場で下段が回転磁場の２段磁場、若しくは上段が回転磁
場で下段が静磁場の２段磁場の内の１つの方式により磁
場を印加することで、メニスカスの溶鋼温度が確保さ
れ、メニスカスでの皮張り防止及びモールドパウダーの
滓化が促進され、モールドパウダーの巻込みのない清浄
性の高い鋳片を製造することができると共に、鋳片中心
部の偏析及びポロシティを軽減することができる。但
し、磁場強度が強すぎる場合には、偏析が悪化するの
で、磁場強度を制御して、鋳片の等軸晶面積率を４０〜
７０％の範囲に維持する必要がある。尚、当然のことで
はあるが、磁場強度が弱すぎる場合には攪拌効果が無
く、等軸晶面積率が低下して鋳片中心部のポロシティが
悪化する。

【００２３】厚鋼板用大断面鋳片は断面サイズが大きい
ので、通常の湾曲型又は垂直曲げ型連続鋳造機のよう
に、鋳片を曲げると鋳片表面に曲げ応力による表面疵が
発生する。本発明では、垂直型連続鋳造機を用いている
ので、鋳片の曲げ又は曲げ戻しを必要とせず、これによ
る表面疵の発生を未然に防止できる。

【００２４】又、厚鋼板用大断面鋳片は月間数千トン規
模であり、このような少量生産を行う連続鋳造機は、設
備費コストを低減するため、その機長を１０ｍ程度、最
大でもせいぜい２０ｍとする。機長が２０ｍの連続鋳造
機で、例えば厚みが４００ｍｍの鋳片を鋳造する場合に
は、鋳片の引き抜き速度は必然的に最大０．３ｍ／ｍｉ
ｎ程度となる。

【００２５】尚、本発明に示す静磁場とは、鋳型長辺背
面に異極を対向して配置した磁石又は電磁石により、鋳
型を貫通して対向する磁極に向かう磁場を印加し、吐出
流を減速するものであり、移動磁場とは、鋳型長辺背面
に設置したリニア型交流移動磁場発生装置の磁場の移動
方向を、鋳型の幅方向中心を境として鋳型幅方向左右で
逆向きとして吐出流を減速又は加速するものであり、
又、回転磁場とは、鋳型背面に設置したリニア型交流移
動磁場発生装置の磁場の移動方向を、鋳型短辺側から対
向する鋳型短辺側への一方向とすると共に、鋳型長辺を
挟んで対向する磁場の移動方向を、その反対方向として
鋳型内の溶鋼に水平方向の回転流を発生させるものであ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１は、第１の発明の実施の形態の１例を示す鋳片断面
が矩形型の垂直型連続鋳造機の鋳型部の正面断面の概略
図である。

【００２７】図において、鋳型１は、相対する鋳型長辺
２と、鋳型長辺２内に内装され且つ鋳型長辺２内を摺動
可能な相対する鋳型短辺３とから構成されている。この
鋳型１は、一般の鋼の連続鋳造機に用いられるものと同
一の構造とし、銅板製として内部を冷却水が通る水冷構
造であるが、鋳型短辺３の幅は３００ｍｍを越え、又、
鋳型長辺２の幅は１５００ｍｍ以上とする。

【００２８】鋳型１の上方には、内部を耐火物２１で構
築されたタンディッシュ６が配置され、このタンディッ
シュ６の底部には耐火物２１に嵌合して上ノズル１６が
設置され、そして、上ノズル１６の下面側には、固定板
１７、摺動板１８、及び整流ノズル１９から成るスライ
ディングノズル７が配置され、更に、スライディングノ
ズル７の下面側には、下部に吐出孔９を有する浸漬ノズ
ル８が配置されて、タンディッシュ６から鋳型１への溶
鋼流出孔２０が形成される。鋳型１の下方には、鋳片側
面を支持する複数対のロール（図示せず）が配置され、
鋳片のバルジングを防止している。連続鋳造機の機長は
１０〜２０ｍとする。

【００２９】鋳型長辺２の背面には、浸漬ノズル８を境
として鋳型長辺２の幅方向左右で２つに分割されたリニ
ア型交流移動磁場発生装置１１が、その鋳造方向の中心
位置を吐出孔９の直下位置とし、鋳型長辺２を挟んで対
向して配置されている。リニア型交流移動磁場発生装置
１１は、磁場電源制御装置（図示せず）に結線され、印
加する磁場の強度及び磁場の移動方向が制御される。こ
のリニア型交流移動磁場発生装置１１により印加される
磁場は移動磁場であり、具体的には、鋳型長辺２を挟ん
で対向するリニア型交流移動磁場発生装置１１の磁場移
動方向を同一水平方向とし、吐出流１０の減速又は加速
を行う。移動磁場の移動方向を鋳型短辺３側から浸漬ノ
ズル８側とすることで吐出流１０は減速され、又、逆方
向とすることで吐出流１０は加速される。

【００３０】尚、リニア型交流移動磁場発生装置１１の
磁場強度は、最大磁場強度が０．５Ｔ程度の工業的に通
常使用されているものでよい。又、リニア型交流移動磁
場発生装置１１を鋳型長辺２を挟んで対向する必要はな
く、片側の鋳型長辺２の背面に配置するだけでも、吐出
流１０の制御はできるが、片側の背面にのみ配置する場
合には磁場強度が減衰するため、磁場強度の高いリニア
型交流移動磁場発生装置を配置する必要があり、そのた
め、鋳型長辺２を挟んで対向して設置することが好まし
い。

【００３１】この連続鋳造機における鋳造方法は、先
ず、取鍋（図示せず）から、タンディッシュ６内に溶鋼
４を注入し、次いで、タンディッシュ６内の溶鋼４を、
スライディングノズル７の開度を調整しつつ溶鋼流出穴
２０を経由させ、鋳型１内の溶鋼４に浸漬された吐出孔
９より、吐出流１０を鋳型短辺３に向けて鋳型１内に注
入する。メニスカス１４には、モールドパウダー１５を
添加する。鋳型１内の溶鋼４は鋳型１により冷却されて
凝固シェル５を形成し、鋳型１の下方にダミーバー（図
示せず）と共に引抜かれて鋳片となる。鋳片引き抜き速
度は、凝固係数を２５〜３１ｍｍ／ｍｉｎ^1/2として
（１）式から算出することができる。但し、（１）式に
おいて、Ｖは鋳片引抜き速度（ｍ／ｍｉｎ）、Ｌは連続
鋳造機の機長（ｍ）、Ｋは凝固係数（ｍｍ／ｍｉ
ｎ^1/2）、Ｄは鋳片厚み（ｍｍ）である。ちなみに、機
長が１０ｍで、厚みが４００ｍｍの鋳片では、０．１５
ｍ／ｍｉｎ程度となる。 Ｖ≦４×Ｌ×（Ｋ／Ｄ）² ……（１）

【００３２】そして、磁場強度を０．１〜０．５Ｔと
し、磁場の移動方向を鋳型短辺３側から浸漬ノズル８側
へ、又はその逆方向として移動磁場を印加する。磁場の
移動方向は一般的には、吐出流１０の速度が速い場合に
は吐出流１０を減速する方向とし、吐出流１０の速度が
遅い場合には加速する方向とするが、本発明では、鋳片
引抜き速度が低速であるために吐出流１０の速度が遅い
ので、加速する方向とすることが好ましい。尚、印加す
る磁場強度が強過ぎる場合には、鋳型１内の溶鋼４が攪
拌されすぎて等軸晶面積率が７０％を越える場合がある
ので、鋳片厚みによる磁場の減衰を考慮して、等軸晶面
積率が７０％以下となる磁場強度を、鋳片厚み毎に予め
求めておくことが好ましい。

【００３３】このようにして鋳造することで、吐出流１
０がメニスカス１４の近傍に流れてメニスカス１４の溶
鋼温度が高い状態に維持されるため、メニスカス１４で
の皮張りの防止とモールドパウダー１５の溶融化が促進
され、モールドパウダー１５の巻込みのない清浄性の高
い鋳片を製造することができる。又、モールドパウダー
１５は迅速に溶融化して、メニスカス１４の保温、メニ
スカス１４の酸化防止、溶鋼４中の脱酸生成物の吸収、
鋳型１と凝固シェル５との間の潤滑材等の本来の機能を
発揮し、表面疵のない鋳片を安定して鋳造可能となる。
又、鋳型１内の溶鋼４は適度に攪拌され、鋳片等軸晶面
積率は４０〜７０％に制御されるので、鋳片の中心偏析
及び鋳片中心部のポロシティが共に軽減されて鋳片内質
も向上する。

【００３４】図２は、第２の発明の実施の形態の１例を
示す鋳片断面が矩形型の垂直型連続鋳造機の鋳型部の正
面断面の概略図である。図２において、図１と同一の部
分は同一符号により示し、その説明は省略する。

【００３５】第２の発明では、鋳型長辺２の背面に、鋳
型長辺２を挟み対向して静磁場発生装置１２とリニア型
交流移動磁場発生装置１３とを、静磁場発生装置１２の
鋳造方向の中心位置を吐出孔９の直下位置に、又、リニ
ア型交流移動磁場発生装置１３を静磁場発生装置１２の
下方の鋳型１内として配置する。

【００３６】静磁場発生装置１２は電磁石又は永久磁石
とし、鋳型長辺２を挟んで対向する異極間で静磁場を印
加し、静磁場を通過する吐出流１０を減速させる。リニ
ア型交流移動磁場発生装置１３は、磁場電源制御装置
（図示せず）に結線され、印加する磁場の強度及び磁場
の移動方向が制御される。このリニア型交流移動磁場発
生装置１３により印加する磁場は回転磁場であり、具体
的には、磁場の移動方向を、鋳型短辺３側から対向する
鋳型短辺３側への一方向とすると共に、鋳型長辺２を挟
んで対向する磁場の移動方向を、その反対方向として鋳
型１内の溶鋼４を水平方向に回転させる。回転方向は、
右廻りでも又その逆でもどちらでも良い。尚、静磁場発
生装置１２及びリニア型交流移動磁場発生装置１３の磁
場強度は、最大磁場強度が０．５Ｔ程度の工業的に通常
使用されているもので良い。

【００３７】第２の発明は、磁場の印加方式が第１の発
明と異なるのみで、その他は第１の発明と同一であり、
上記の第１の発明の鋳造方法に従い鋳造することとし、
鋳造方法の説明は省略する。

【００３８】第２の発明では、静磁場により吐出流１０
が減速され且つ分散して吐出流１０がメニスカス１４の
近傍に流れてメニスカス１４の溶鋼温度が補償されると
共に、回転磁場により鋳型１内の溶鋼が攪拌されて等軸
晶が生成するため、第１の発明と同様に表面疵が無く、
偏析、ポロシティも少なく、且つ清浄性の高い大断面鋳
片を製造することができる。

【００３９】図３は、第３の発明の実施の形態の１例を
示す鋳片断面が矩形型の垂直型連続鋳造機の鋳型部の正
面断面の概略図である。図３において、図１と同一の部
分は同一符号により示し、その説明は省略する。

【００４０】第３の発明では、第２の発明とは逆に、リ
ニア型交流移動磁場発生装置１３を吐出孔９の直下位置
とし、静磁場発生装置１２をリニア型交流移動磁場発生
装置１３の下方の鋳型１内に配置したものであり、静磁
場発生装置１２及びリニア型交流移動磁場発生装置１３
は第２の発明で説明したものと、構造、機能等全く同一
である。従って、第３の発明も、磁場の印加方式が第１
の発明と異なるのみで、その他は第１の発明と同一であ
り、上記の第１の発明の鋳造方法に従い鋳造することと
し、鋳造方法の説明は省略する。

【００４１】第３の発明では、回転磁場により鋳型１内
の溶鋼が攪拌されて等軸晶が生成すると共に、静磁場に
より鋳型１内を下降する溶鋼流が減速され且つ分散され
て温度の高い溶鋼４がメニスカス１４の近傍に流れてメ
ニスカス１４の溶鋼温度が補償されるため、第１の発明
と同様に表面疵が無く、偏析、ポロシティも少なく、且
つ清浄性の高い大断面鋳片を製造することができる。

【００４２】尚、各磁場発生装置は上記の形状に限るも
のではなく、例えば、第１の発明において、リニア型交
流移動磁場発生装置１１を鋳型１の幅方向につながった
形状としても、又、第２の発明及び第３の発明におい
て、静磁場発生装置１２及びリニア型交流移動磁場発生
装置１３を鋳型１の幅方向の左右に分割しても、本発明
を支障なく実施することができる。又、浸漬ノズル８内
にＡｒ等の不活性ガスを吹き込んでも良く、更に、スラ
イディングノズル７等の構造の違いは、本発明の実施に
何ら支障とならないことはいうまでもない。

【００４３】

【実施例】機長が１０ｍの垂直型連続鋳造機を用い、鋳
片引抜き速度を０．１ｍ／ｍｉｎとし、鋳型内で様々な
磁場を印加して炭素濃度０．１５ｗｔ％の溶鋼を、厚み
が５００ｍｍ、幅が２３００ｍｍの鋳片に鋳造し、鋳片
の表面性状及び内部性状を調査する試験を実施した。
尚、タンディッシュ内溶鋼過熱度は、鋳片引抜き速度が
遅く、上ノズルや浸漬ノズルの詰まりが懸念されるた
め、２０〜３０℃とした。

【００４４】印加した磁場は、静磁場、回転磁場、移動
磁場、上段が静磁場で下段が回転磁場の２段磁場、及
び、上段が回転磁場で下段が静磁場の２段磁場の５種類
である。移動磁場は吐出流を加速する方向に印加した。
各磁場の印加位置は、静磁場、回転磁場、移動磁場の単
独磁場の場合には、図１と同様に、浸漬ノズルの吐出孔
直下に磁場発生装置を設置して吐出流にそれぞれの磁場
を印可し、上段が静磁場で下段が回転磁場の２段磁場の
場合は図２と同一位置に、又、上段が回転磁場で下段が
静磁場の２段磁場の場合は図３と同一位置であり、上段
と下段との中心位置の鋳造方向の距離を４００ｍｍとし
た。磁場強度は、単独磁場の場合に０．１〜０．５Ｔ、
２段磁場の場合は上段、下段共に０．３Ｔとした。又、
比較として磁場を印加しない鋳造も行い、合計２７回の
試験鋳造を実施した。表２に、各試験鋳造での磁場印加
方式、磁場強度、及びタンディッシュ内溶鋼過熱度を示
す。

【００４５】

【表２】

【００４６】メニスカスの温度補償は、鋳造中にメニス
カスのモールドパウダーの溶融状況を観察すると共に、
鋳造後の鋳片表面疵の調査と、鋳片表面から１ｍｍ深さ
毎に段削した段削面におけるモールドパウダーの巻込み
の調査とで評価した。

【００４７】磁場印加による鋳片の中心偏析の改善効果
は、鋳片幅方向中央位置から採取した鋳片縦断面の中心
部から、鋳造方向に１０ｍｍ間隔で直径５ｍｍのドリル
サンプルを２０個採取して各サンプルの炭素濃度（Ｃ
ｉ）を分析し、タンディッシュ内から採取したサンプル
の炭素濃度（Ｃｏ）との比の平均値を中心偏析度として
評価した。発明者等の経験から、中心偏析度が０．９５
〜１．０５の範囲であれば、中心偏析による品質特性上
の問題がないことを確認しており、この範囲を中心偏析
の合格範囲とした。

【００４８】磁場印加による鋳片中心部のポロシティの
改善効果は、鋳片幅方向中央位置から採取した鋳片縦断
面の中心部から、幅１０ｍｍ、厚み１０ｍｍ、長さ２０
０ｍｍのサンプルを採取して鏡面研磨し、顕微鏡観察に
よりポロシティの厚みを測定し、最大の厚みを最大ポロ
シティ厚とし、これにより評価した。発明者等の経験か
ら、最大ポロシティ厚が１．８ｍｍ以下であれば、圧延
時に圧着してポロシティによる品質特性上の問題がない
ことを確認しており、従って、最大ポロシティ厚が１．
８ｍｍ以下をポロシティの合格範囲とした。

【００４９】尚、鋳片の等軸晶面積率は、鋳片横断面を
塩酸腐食して凝固組織を現出させ、鋳片横断面の１／４
幅位置、１／２幅位置、及び３／４幅位置における等軸
晶厚みを測定し、その平均値の鋳片厚みに対する百分率
で表わした。

【００５０】これらの調査結果を以下に説明する。各試
験において、回転磁場を印加した試験と、磁場を印加し
ない試験とでは、メニスカスに添加したモールドパウダ
ーの滓化が不十分であることが観察され、又、鋳片表面
には縦割れ疵が発生すると共に、段削面にはモールドパ
ウダーが検出された。その他の４種類の印加条件では、
モールドパウダーの滓化は良く、鋳片には表面疵も無
く、又、段削面にモールドパウダーの巻込みも検出され
なかった。即ち、回転磁場以外の磁場印加により、メニ
スカスの温度補償が達成されることが分かった。

【００５１】各試験で測定した等軸晶面積率、中心偏析
度、及び最大ポロシティ厚を表２に示す。図４は、表２
のデータを基にして２７回の試験鋳造における等軸晶面
積率を横軸に、鋳片の中心偏析度を縦軸として、等軸晶
面積率と中心偏析度との関係を調査した結果である。図
４に示すように、磁場の印加方式によらず、等軸晶面積
率と中心偏析度とは直線的な相関があり、等軸晶面積率
が７０％以下であれば、中心偏析度は合格範囲となる。
試験した５種類の磁場印加方式の内、回転磁場の場合に
は、等軸晶面積率が常に７０％を越え中心偏析度が合格
範囲とならないが、他の４種類の印加方式では、中心偏
析度が合格範囲となる等軸晶面積率に制御できることが
分かった。

【００５２】図５は、表２のデータを基にして２７回の
試験鋳造における等軸晶面積率を横軸に、鋳片の最大ポ
ロシティ厚を縦軸として、等軸晶面積率と最大ポロシテ
ィ厚との関係を調査した結果である。図５に示すよう
に、磁場の印加方式によらず、等軸晶面積率と鋳片中心
部の最大ポロシティ厚とは直線的な相関があり、等軸晶
面積率が４０％以上であれば、最大ポロシティ厚は合格
範囲となる。試験した５種類の磁場印加方式の内、静磁
場の場合には、強い磁場を印加しても等軸晶が生成せ
ず、等軸晶面積率は、磁場を印加しない場合と同等で、
４０％以上とならないが、他の４種類の印加方式では、
偏析度が合格範囲となる等軸晶面積率に制御できること
が分かった。

【００５３】表２に、メニスカスの温度補償、中心偏析
度、及び最大ポロシティ厚を全て合格した試験を総合判
定欄に○印で示す。表２に示すように、全てを合格する
磁場の印加方式は、移動磁場と、上段が静磁場で下段が
回転磁場の２段磁場と、上段が回転磁場で下段が静磁場
の２段磁場との３種類であることが分かった。総合判定
欄に×印のある試験は、メニスカスの温度補償、中心偏
析度、及び最大ポロシティ厚の内の１以上が不合格とな
った試験である。尚、表２の備考欄に、本発明の範囲の
試験鋳造を実施例とし、本発明外の試験を比較例として
表示した。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、電弧加熱等による強制
的な加熱を行わずにメニスカスの溶鋼温度を確保して皮
張りやモールドパウダー等の巻込みを防止すると共に、
鋳片の中心偏析及びポロシティの少ない厚鋼板用大断面
鋳片を安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施の形態の１例を示す垂直型連
続鋳造機の鋳型部の正面断面の概略図である。

【図２】第２の発明の実施の形態の１例を示す垂直型連
続鋳造機の鋳型部の正面断面の概略図である。

【図３】第３の発明の実施の形態の１例を示す垂直型連
続鋳造機の鋳型部の正面断面の概略図である。

【図４】試験鋳造において調査した等軸晶面積率と中心
偏析度との関係を示す図である。

【図５】試験鋳造において調査した等軸晶面積率と最大
ポロシティ厚との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳型長辺 ３ 鋳型短辺 ４ 溶鋼 ５ 凝固シェル ６ タンディッシュ ７ スライディングノズル ８ 浸漬ノズル ９ 吐出孔 １０ 吐出流 １１ リニア型交流移動磁場発生装置 １２ 静磁場発生装置 １３ リニア型交流移動磁場発生装置 １４ メニスカス １５ モールドパウダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 11/04 ３１１ Ｂ２２Ｄ 11/04 ３１１Ｊ 11/20 11/20 Ａ (72)発明者 小松 政美 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 (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
   が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
   続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
   鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルからの溶鋼
   の吐出流に移動磁場を印加して鋳型内溶鋼流動を制御
   し、鋳片の等軸晶面積率を４０〜７０％とすることを特
   徴とする厚鋼板用大断面鋳片の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
   が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
   続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
   鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルからの溶鋼
   の吐出流に静磁場を印加すると共に、この静磁場が印加
   される位置より下方側の鋳型内溶鋼に回転磁場を印加し
   て鋳型内溶鋼流動を制御し、鋳片の等軸晶面積率を４０
   〜７０％とすることを特徴とする厚鋼板用大断面鋳片の
   連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 鋳片厚みが３００ｍｍを超過し、鋳片幅
   が１５００ｍｍ以上の厚鋼板用大断面鋳片を、垂直型連
   続鋳造機により鋳片引抜き速度０．３ｍ／ｍｉｎ以下で
   鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルからの溶鋼
   の吐出流に回転磁場を印加すると共に、この回転磁場が
   印加される位置より下方側の鋳型内溶鋼に静磁場を印加
   して鋳型内溶鋼流動を制御し、鋳片の等軸晶面積率を４
   ０〜７０％とすることを特徴とする厚鋼板用大断面鋳片
   の連続鋳造方法。