JPS595057B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼の連続鋳造方法において、鋳型内の凝固界面
に連続した電磁流動を効果的に形成しつつ連続鋳造する
方法に関する。

リムド鋼、セミキルド鋼相当の鋼を連続鋳造で製造する
試みは古くから行なわれているが、操業性並びに品質、
特に鋳片表面に発生する気泡欠陥の問題から未だ実用化
に至っていない。

溶鋼中に発生するガス気泡を除去する方法については、
例えば電磁攪拌力を利用するものが検討されている。

この電磁攪拌力を利用して溶鋼中のガス気泡を除去する
方法については多数の報告があるが、しかしこれら公知
の方法は倒れもすでに生じてしまったガス気泡を除去す
る方法であり、強烈な力を必要とする。

これは発生してしまった後のガス気泡を物理的に除去す
るからであり、このようにガス気泡を物理的に除去する
場合には鋳型内湯面を大きく乱してしまい、いわゆるパ
ウダーキャスティングのメリットを消失させてしまう結
果となる。

そこで本願出願人は先にガス気泡に成長する前のガス気
泡の核の段階で流動を与えるすなわちガス気泡となって
しまった段階よりも、それに成長する前の核の段階の方
がはるかに小さい力で除去できること並びにこのガス気
泡の核は鋳型内湯面からすでに発生することに着目し、
この湯面自身に溶鋼流動を与えれば湯面を大きく乱すこ
とのない極めてゆるやかな流速でもって鋳片表面でのガ
ス気泡の発生が抑止できることを提案した（特願昭５３
−９９９７２号）。

しかしながら、この方法では、湯面への流動の与え方と
して湯面に対して垂直の回転流を採用した場合に、流体
が湯面を乱さないようなゆるやかなものであることから
、鋳型の両短辺側湯面部において溶鋼流動のないよどみ
部の生じるのは避けられず、被処理溶鋼の酸素含有量に
よっては鋳片表面にガス気泡が露呈する欠点があった。

しかして、上記欠点を解消すべく種々検討したところ、
鋳型内の凝固界面に連続した電磁流動を与えるようにす
れば上記欠点の解消できることが判明した。

すなわち、このような電磁流動であると上記のような溶
鋼流動のよどみ部の発生は無くなり鋳片表面でのガス気
泡の発生は確実に抑止できるものである。

本発明でいう電磁流動とは以下のものを指す。

前述の先願と同様、 １）気泡の核発生はその成長に比べておこりにくく所定
以上の元素濃度を必要とする、 ２）気泡の核は凝固開始点すなわち湯面部位の凝固界面
からすでに発生する、 ３）元素濃度は凝固界面において著しく濃化する、事実
に着目し、鋳型内溶鋼湯面部位凝固界面における元素濃
度を気泡の核の発生限界以下とし、しかもその際に湯面
上パウダーを乱さない程度の流速の電磁流動を指す。

すなわち、鋳型内湯面部位の、凝固界面周囲に与えられ
る気泡の核の生成の抑制に有効な膜状の溶鋼流動をいい
、後に詳述する如く特に鋳型に設置したりニヤモータに
て与える電磁流動をいう。

このように鋳型過程において湯面部位の凝固界面周壁に
溶鋼の電磁流動を与えることにより凝固界面での成分元
素の濃化が抑制されて得られる鋳片の表層部全周に健全
な凝固層が形成されしかもこの流動は後述の如くゆるや
かで、かつ凝固壁に近い部分に与えるものであることが
ら湯面（パウダー）を何ら乱すことがないものである。

上記電磁流動は、後述の如く気泡核の生成抑制に必要で
かつ湯面上パウダーを乱さない０．１〜１．０ｍ／ｓｅ
ｃ の流速である。

この電磁流動の及ぶ範囲が広い場合には、溶鋼注入用浸
漬ノズルに影響を受けて湯面パウダーに乱れが生じ、パ
ウダー巻き込み等により正常なパウダーキャスティング
が実施できなくなるので、電磁流動はできる限り凝固壁
に近い部分で生じさせるのが良い。

このためには電磁流動を与えるリニヤモーターの周波数
を例えば５〜２０Ｈｚのうちでも高い側に設定し、得ら
れる流速勾配を大きくし凝固壁側で高く、離れる（鋳型
中央へ行く）に従って急速に低くなるようにする必要が
ある。

ところが周波数を高く設定すると推力が小さくなってリ
ニヤモーターの影響範囲がせまくなり、鋳型高さ方向で
の設置個数を増加する必要が生じたり、あるいは流速の
絶対値そのものも低下するので、電流値を向上させるこ
とによりこれらを解消する。

なお鋳型中央にまで溶鋼流動を与える公知例のものは、
本発明でいう電磁流動とは逆に流速勾配を成るべく小さ
くするため周波数を成るべ（低く設定しているわけであ
るがこれであるといくら速度勾配が小さいといっても壁
面側の流速は早くなり、結果としてパウダーを乱すよう
な流速となってしまう。

以上のように、リムド、セミキルド鋼等のいわゆる未脱
酸鋼の連鋳化に際しては、鋳型向凝固界面における連続
した膜状の電磁流動が有効であるが、一方、キルド鋼に
おいてもこのような電磁流動が有効である。

すなわち、キルド鋼を連続鋳造により製造する場合、ア
ルミの割れ感受性により表面疵が発生し易く、このため
鋳型内パウダーを低粘性のものにして、パウダーの不均
一流入を防止したり、スラグ化率を改善して対処してい
るが、これらによっても抜本的に鋳片表面欠陥の発生は
防止されていない。

このようなキルド鋼の連続鋳造に当って、上記のような
電磁流動を与えると、凝固界面に与えられる溶鋼流動に
てここに元素濃度の低くなった擬似リム層が極めてゆる
やかな流速でもって形成され、これによって鋳片表面の
アルミの割れ感受性が低くなり、表面欠陥の発生が抑制
できるものである。

このように、脱酸鋼、未脱酸鋼にかかわらず、鋼の連鋳
にとっては鋳型向凝固界面における連続した電磁流動が
極めて有効である。

しかしながら、上記の電磁流動を付与する場合、流動を
付与する深さが重要となる。

すなわち、連鋳にて得た鋳片は圧延工程までの間、特に
加熱工程でその表面が酸化されスケールオフが生じるが
、鋳造段階においてこのスケールオフ厚み以上気泡のな
い健全な凝固層が存在すれば加熱炉において鋳片内部に
存在する気泡の酸化は抑制できる。

第１図に加熱炉在炉時間と生成されるスケール（酸化膜
）厚みとの関係を加熱温度毎に示すが、この第１図に示
すように、スケール厚みは１〜２ｗ／ｌ程度であり、安
全をみても約５％程度の厚みの健全凝固層を鋳造段階に
おいて形成しておけば、スケールオフにて気泡が露出さ
れることは無くなる。

従って本発明においては、少なくともスケールオフ厚み
に相当する凝固厚板上の約５への凝固厚が形成さ不しる
までの間の凝固界面に上記膜状の電磁流動を付与するこ
とを目的とするものである。

通常の鋳造速度においてこの５１の凝固厚さが得られる
位置は第２図実線で示す如く湯面下１０ＣｒｆＬ程度で
あるがしかし本発明者らの調査によると、上記の膜状の
電磁流動を凝固界面に与えると、凝固状況は通常の場合
に比べ可成り違った様相を呈す。

すなわち第２図点線で示すように初期の凝固速度は流動
の影響にて通常に比し遅れが生じる。

従って、本発明の実施に当っては、この現象を考慮し、
鋳型内湯面を含み、通常の場合より下方まで、例えば第
２図に従えばここから下約２５ｃｒｒＬの位置までの電
磁流動の付与となる。

このように本発明では湯面を含み、ここから、スケール
オフ厚み以上の凝固層が形成されるまでの間電磁流動を
付与せしめ、スケールオフ厚み以上の健全凝固層を形成
せしめてスケールオフにて気泡が表面に露出しないよう
にするものである。

この説明ではピンホールの場合を中心に説明したがキル
ド鋼の場合も、スケールオフにても擬似リム層が残存す
ることから同様に効果的である。

なお第２図において電磁流動の流速は０．４〜１、ｏ
ｍ７ｙｔｕ＝で鋳造速度は１．０ｍ／ｙｙｔｔ元である
。

次に本発明の実施態様における装置例について説明する
。

第３図は本発明を実施する装置例を示す。

第３図に示すように本発明においては、スラブ鋳型１の
両長辺２に沿ってそれぞれリニヤモーター３を設置する
。

そしてこの推力を互いに異なる方向４゜４′に与えるよ
うにして凝固界面に連続した電磁流動５を与える。

この際本発明においては、上記電磁流動５は、湯面自身
はもとより、そこから鋳型内で鋳片凝固厚が例えば５Ｘ
に成長するまでの範囲の部位の凝固界面全体に与えるよ
うにする。

すなわち、電磁流動により気泡のない層あるいは擬似リ
ム層を鋳片表面に得たとしても、実際には前回の如く圧
延工程に入るまで特に加熱炉で可成りのスケールオフが
あり、これにより健全な凝固層かうすい場合に、ガス気
泡や、割れの生じやすい組織が露出されてしまい、切角
凝固界面に溶鋼流動を与えたにもかかわらず所期の目的
が達成されないのである。

このスケールオフ厚みは操業条件により一定ではないが
、通常１〜２〜であり、より長い加熱炉滞在時間が必要
な場合等、最悪のケースを考慮しても５鬼あれば充分で
ある。

しかして本発明では上記欠点はスケールオフにより引き
おこされることに着目して凝固厚みが０〜５Ｘの部位の
凝固界面に連続した膜状の電磁流動を与えることにより
圧延工程に入るまでのスケールオフ厚み以上の健全な凝
固層を形成するようにして、圧延工程時においても確実
に気泡のない層あるいは擬似リム層が確実に存在するよ
うにするものである。

なお、圧延工程時、特に加熱炉装入前あるいは装入中に
上記健全層が無くなると気泡部の酸化による歩留低下、
あるいは表面疵の発生による歩留低下を惹起する。

更に本発明に旧いて、上記電磁流動を与える部位の下限
として凝固厚さが０％の位置、つまり湯面をも含むよう
にするのは、特に未脱酸鋼の場合に、ガス気泡の核は湯
面からすでに発生するもので、ここに流動を与えずにい
ると後凝固の際に気泡にまで成長してしまうからである
。

第４図は、第３図のＡ−Ａ断面図であり、リニヤモータ
ー３の高さ方向の設置状況を示す図である。

例えば１ケ（高さ方向で）の小リニヤモーター３で湯面
７を含みここから５％の凝固厚が形成されるまでの凝固
界面に電磁流動５を与える場合、設置位置を湯面７から
下１０〜２０ｃｒｒＬの範囲とすれびこれを満足する。

すなわち前述の第３図の例では２５（１’７７１の位置
が５Ｍの凝固厚となるが、設置位置の下方にも電磁流動
が及ぶことから、ここより上方の設置で良い。

この場合第４図の設置例以外に、第５図ａあるいは第５
図すのような設置の仕方でも良い。

第５図ａの例は湯面７位置に設置したりニヤモーター３
にて凝固層が５％程度の位置まで電磁流動５の影響が及
ぶようにしたもので、第５図すの例は、湯面７から湯面
下１０〜２０％までに及ぶ位置に設置したりニヤモータ
ー３にて凝固層が０〜５♂の部位に電磁流動５を与える
ようにしたものである。

なお上記連続した電磁流動の流速については０、１〜１
．０ ｍ／ｓｅｃ特に０．４〜１． Ｏｒｒｔ／ｓ ｅ
ｃが好ましい。

すなわち、０．１〜０．５ｍ／ｓｅｃ以上の流速であれ
ば、気泡部の生成の抑制並びに擬似リム層の形成に有効
であり、一方１． Ｏｒｒｔ／ ｓｅｃになると、鋳型
向凝固界面にスムーズな電磁流動が得られず、湯面に乱
れが生じパウダーキャスティング本来のメリットが消失
し、さらにはパウダーの巻き込み等のへい害をひきおこ
す恐れもある。

以上のように本発明においては、凝固厚が０〜５♂以上
の凝固界面全体に膜状の電磁流動を与えつつ連続鋳造す
るものである。

次に本発明の実施例を比較例と共に示す。

下記表に示す未脱酸ｓ（Ａ＋ 、２）、脱酸鋼（Ａ３，
４）を対象に本発明を実施した。

鋳造条件は以下の通りである。

処理量は倒れも１００ Ｔｏｎである。

鋳型寸法・・・・・・２５０％に）ｘ２１００％（巾）
鋳造速度・・・・・・０．７ｍ／激π リニヤモーター設置位置並びに推力方向、設置位置の鋳
片凝固厚・・・・・・鋳型内湯面下ｉｏｏｍで、各長辺
に１ケ、それぞれの推力方向が反対となるよう設置、５
Ｘ リニヤモーターの出力・・・・・・鋳型内湯面から凝固
厚さ０〜５％の範囲において電磁流動の流速が０．４〜
１．０ ｍ／ ｓ ｅｃとなる様に調整。

注入ノズル・・・・・・外径１００％のものを鋳型中央
で使用 以上の実施例１〜４何れの場合も鋳型内湯面上パウダー
の乱れは一切なく、実施例１，２においては鋳片表面に
ガス気泡のない層が周囲全体に約５Ｘ形成され、その内
部にガス気泡が位置していた。

そして実施例３，４においては鋳片表面に擬似リム層が
周囲全体に均一に約５１形成されていた。

そして以上の如くして得た鋳片を常法に従い最終成品に
したが、実施例１，２においてはガス気泡に基づく表面
欠陥は全くみられなかったし、３．４においては表面手
入れ率は通常のものに比べ約５０％程度減少した。

このように実施例では、製造工程以後のスケールオフ以
上の健全な凝固層が形成できた。

比較例 実施例１〜４と同一組成の溶鋼を、凝固厚さ０〜１．０
九の位置に流速０．１〜０．４ｍ／ｓｅｃの流速の電磁
流動が与えられる様に第５図ａの装置例で出力を調整し
て鋳造を行なった。

この場合例れのものにおいても湯面パウダーの乱れは無
く、そして得られた健全凝固層は何れも０．５ ％であ
った。

そして、この得られた鋳片を実施例１〜４と同様の常法
に従い最終成品にしたところ、屋１，２の鋳片は加熱炉
装入前に、ガス気泡が露出し、手入れによって著しく歩
留が低下した、また屋３，４の鋳片については、その表
面手入れ率は元の通常レベルに戻ってしまった。

これは鋳造工程以後のスケールオフ量以上の健全な凝固
層が鋳造段階で形成されなかったためである。

なお、上記実施例並びに比較例で用いたパウダーは何れ
も以下のものを用いた。

ＯａＯ／Ｓ ｉ ０２＝ １．０ Ａ１２０３＝１０（％） Ｎａ＋＝３．５ に十＝２．５ Ｆ−＝４ ０＝４．５ 粘性 ａｔ１５００℃、２．３ Ｐｏ１ｓｅ融点 １１
５０℃ 以上実施例並びに比較例から明らかなように、本発明は
、鋳型内凝固界面に電磁流動を与えて連続鋳造するに当
り、少なくともスケールオフ厚みに相当する凝固厚さが
得られるまでの部位の凝固界面にこの電磁流動を与える
ようにしたので、鋳造工程以後においても確実に健全な
凝固層の存在を保証した連続鋳造が行なえる。

従って未脱酸鋼の連鋳化が安定して可能となると共に、
脱酸鋼の連鋳化に当っては、表面キズの発生低減が可能
となる。

このように本発明は未脱酸鋼並びに脱酸鋼の連続鋳造に
寄与すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱炉在炉時間と生成されるスケール厚みとの
関係を示す図、第２図は電磁流動を与えた場合と与えな
い場合の凝固状況を比較して示す図である。 第３図は本発明の一例を示す上面図、第４図は第３図の
Ａ−Ａ断面を示す図、第５図ａ。 ｂは本発明の他の例を示す第２図Ａ−Ａ断面模式１・・
・・・・鋳型、２・・・・・・長辺、３・・・・・・リ
ニヤモーター、４，４′・・・・・・推力方向、５・・
・・・・水平回転流、６・・・・・・短辺、７・・・・
・・湯面、８・・・・・・パウダー、９・・・・・・注
入ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型内に設けたりニヤモーターにて鋳型内情鋼；こ
   電磁流動を与えて連続鋳造するに当り、鋳造中から圧延
   開始までの間に生成されるスケール厚みに相当する凝固
   層が形成されるまでの部位の凝固界面にこの電磁流動を
   与えつつ連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方
   法。