WO2010052906A1 - 鋼の連続鋳造用装置 - Google Patents

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molten steel
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藤健彦
山村英明
梅津健司
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新日本製鐵株式会社
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    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a steel continuous casting apparatus that supplies molten steel into a mold to produce a slab.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-282981 for which it applied to Japan on November 04, 2008, and uses the content here.
  • a DC magnetic field is applied to molten steel discharged into a mold. It is known that a counter flow opposite to the main flow is generated around the discharge flow of the molten steel in the DC magnetic field.
  • an immersion nozzle 102 that discharges molten steel 100 into a mold 101 is used.
  • two downward discharge holes 103 with respect to the horizontal direction are formed.
  • molten steel 100 is discharged in the casting_mold
  • non-oxidizing gas for example, Ar gas (argon gas).
  • the Ar gas bubbles 106 ride on the counterflow 105 rising along the immersion nozzle 102 and concentrate around the immersion nozzle 102 and float up to the meniscus 107, the meniscus 107 may not be completely removed. In that case, a part of the Ar gas bubbles 106 is trapped by the solidified shell 108 formed on the inner surface of the mold 101. As a result, the number of Ar gas bubbles 106 on the slab surface layer on which the molten steel 100 is cast increases.
  • the Ar gas bubbles 106 in the region 110 remain on the surface of the slab, causing a reduction in the strength of the slab and a surface defect of the slab, so there is room for improvement in the quality of the slab. there were.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an apparatus for continuous casting of steel capable of reducing Ar gas bubbles contained in a continuously cast slab and improving the quality of the slab. With the goal.
  • a continuous casting apparatus for steel according to the present invention includes a casting mold for molten steel having a pair of long side walls and a pair of short side walls; an immersion nozzle for discharging the molten steel into the mold; An electromagnetic stirrer that is disposed along the upper part of the molten steel in the mold; and is disposed below the electromagnetic stirrer and is uniformly distributed in the mold width direction along the long side walls.
  • An electromagnetic brake device that applies a direct-current magnetic field in the mold thickness direction along each of the short side walls, and at least a position facing the immersion nozzle on each of the long side walls.
  • a horizontal distance between the top of the curved portion and the immersion nozzle in plan view is 35 mm or more and less than 50 mm.
  • the long side wall of the mold is formed with a curved portion at least at a position opposed to the immersion nozzle, there is a gap between the curved portion and the immersion nozzle.
  • a curved region can be formed. This curved region can be made wider by a curved portion than the region formed between the conventional flat wall and the immersion nozzle, so that Ar gas bubbles rising in the molten steel diffuse along the outer periphery of the immersion nozzle. The area that can be expanded.
  • the horizontal distance between the top of the curved portion and the immersion nozzle is less than 35 mm in plan view, it becomes difficult for molten steel to flow in the curved region, and Ar gas bubbles in the molten steel are trapped in the solidified shell. It becomes easy to be done. Further, when the horizontal distance is 50 mm or more, it is difficult to ensure a uniform flow of the molten steel in the curved region, and Ar gas bubbles in the molten steel are easily captured by the solidified shell in a region where the flow rate of the molten steel is low.
  • the curved region is formed so that the horizontal distance is 35 mm or more and less than 50 mm, even if Ar gas bubbles in the molten steel rising along the immersion nozzle diffuse, Ar Gas bubbles can rise to the meniscus. Therefore, Ar gas bubbles can be prevented from being trapped by the solidified shell on the long side wall of the mold. Moreover, since the said horizontal distance can be ensured by a curved area, the stirring flow of the molten steel formed with an electromagnetic stirring apparatus becomes easy to flow in this curved area. As a result, it is possible to further suppress Ar gas bubbles from being stirred and trapped in the solidified shell at the upper part of the mold. As described above, since the trapping of the Ar gas bubbles in the solidified shell can be suppressed, the Ar gas bubbles contained in the slab can be reduced, and the quality of the slab can be improved.
  • the bending portion may be configured by bending the entire long side wall outward.
  • the curved portion is formed on each inner side surface of each long side wall; and each outer side surface of each long side wall is a flat surface.
  • the distance between the bending portion and the electromagnetic stirring device is the distance between the long side wall other than the bending portion and the electromagnetic stirring device. Shorter than the distance between. If it does so, the molten steel in the curved area
  • Ar gas bubbles in the molten steel in the curved region can be sufficiently stirred, even if Ar gas bubbles rise along the outer periphery of the immersion nozzle, the Ar gas bubbles in the curved region are captured by the solidified shell. Can be further suppressed.
  • the Ar gas bubbles contained in the slab can be reduced, and the quality of the slab can be improved.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration in the vicinity of the mold of the continuous casting apparatus, and is a longitudinal sectional view taken along arrow AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration in the vicinity of the mold of the continuous casting apparatus, and is a longitudinal sectional view taken along the line BB in FIG. 1. It is a figure explaining the flow of the molten steel of a mold upper part when operating the electromagnetic stirring apparatus of the continuous casting apparatus, Comprising: It is a plane sectional view equivalent to FIG.
  • FIG. 1 It is a figure explaining a DC magnetic field when operating the electromagnetic brake device of the same continuous casting device, and is a plane sectional view equivalent to FIG. It is a figure for demonstrating the flow of a DC magnetic field, an induced current, and a counterflow when the electromagnetic brake device is operated, Comprising: It is sectional drawing equivalent to the upper part of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the mold vicinity of the conventional continuous casting apparatus. It is a figure which shows schematic structure of the mold vicinity, Comprising: It is a plane sectional view in CC view of FIG. It is a figure which shows schematic structure of the mold vicinity, Comprising: It is a longitudinal cross-sectional view in the DD arrow of FIG.
  • FIG. 1 is a plan sectional view showing the configuration in the vicinity of the mold of the continuous casting apparatus 1 for steel according to the present embodiment
  • FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views showing the configuration in the vicinity of the casting mold of the continuous casting apparatus 1.
  • the continuous casting apparatus 1 has a mold 2 having a rectangular cross section, for example.
  • the mold 2 has a pair of long side walls 2a and a pair of short side walls 2b.
  • the long side wall 2a is composed of a copper plate 3a provided on the inner side and a stainless steel box 4a provided on the outer side.
  • the short side wall 2b is comprised from the copper plate 3b provided in the inner side, and the stainless steel box 4b provided in the outer side.
  • the length Lf (casting thickness) of the short side wall 2b is, for example, about 50 mm to 300 mm.
  • the required slab width is about 50 mm to 80 mm for a thin slab, about 80 mm to 150 mm for a medium slab, and 150 mm to about a normal slab. It is about 300 mm.
  • the horizontal direction along the long side wall 2a (X direction in FIGS. 1 to 3) is referred to as the mold width direction, and the horizontal direction along the short side wall 2b (Y direction in FIGS. 1 to 3). It is called the mold thickness direction.
  • a curved portion 5 that is curved toward the stainless steel box 4a side (outside of the mold 2) is formed at the center portion along the mold width direction of the inner surface of the copper plate 3a of the long side wall 2a.
  • the curved portion 5 is formed at a position facing an immersion nozzle 6 (described later) provided in the mold 2.
  • the bending part 5 is formed so that it may overlap with the immersion nozzle 6 toward the downward direction from the upper end of the copper plate 3a, when it sees with the longitudinal cross-sectional view shown in FIG.2 and FIG.3.
  • the lower end position of the bending portion 5 may be the same height as the lower end position of the immersion nozzle 6 or may be formed to be lower than the lower end position of the immersion nozzle 6.
  • the curved portion 5 is formed, for example, by cutting the inner surface of the copper plate 3a into a concave curved surface.
  • a curved region 7 is formed between the curved portion 5 and the immersion nozzle 6 as shown in FIG.
  • the horizontal distance L 1 between the curved top of the curved portion 5 and the immersion nozzle 6 when the mold 2 is viewed in plan is from the viewpoint of securing a distance at which the Ar gas bubbles 11 described later are not captured by the solidified shell 26.
  • the distance is preferably equal to or greater than a predetermined distance, for example, 35 mm or more is recommended.
  • the horizontal distance L 1 is recommended to be less than 50 mm. This is because, when the horizontal distance L 1 is 50mm or more, in the curved region 7 becomes difficult to secure the uniform flow of the molten steel 8, the flow rate of the molten steel 8 is slow, Ar gas bubbles 11 in the molten steel 8 is solidified This is because the shell 26 is easily captured.
  • the bending distance L 2 of the bending portion 5 (the shortest horizontal distance between the bending top and both ends of the bending portion 5 and the cutting depth when forming the bending portion 5) is the above and not the horizontal distance L 1 is particularly defined as long as possible to ensure a predetermined distance, also in accordance with the thickness dimension of the external diameter and the mold 2 of the immersion nozzle 6, as appropriate, it is determined.
  • the curved distance L 2 of the curved portion 5 from the viewpoint of less susceptible to distortion upon withdrawal of the slab, preferably as small.
  • the difference (L 1 ⁇ L 2 ) between the horizontal distance L 1 and the bending distance L 2 is less than a predetermined distance (for example, less than 40 mm).
  • the outer side surface 3a1 of the copper plate 3a of the long side wall 2a and both side surfaces 4a1 of the stainless steel box 4a are formed flat.
  • an immersion nozzle 6 is provided in the upper part of the mold 2.
  • the lower part of the immersion nozzle 6 is immersed in the molten steel 8 in the mold 2.
  • two discharge holes 9 for discharging the molten steel 8 obliquely downward into the mold 2 are formed. These discharge holes 9 are formed so as to face the short side wall 2 b of the mold 2.
  • the discharge flow 10 discharged from each discharge hole 9 includes Ar gas bubbles 11 for cleaning the inside of the immersion nozzle 6.
  • a pair of electromagnetic stirring devices 20 such as electromagnetic stirring coils are provided at a height position near the meniscus 12, as shown in FIGS. It has been.
  • the electromagnetic stirring device 20 is disposed so as to be parallel to both side surfaces 4a1 of the stainless steel box 4a.
  • the molten steel 8 near the meniscus 12 in the mold 2 is swung in a horizontal plane by the electromagnetic stirring of the electromagnetic stirring device 20 (that is, the molten steel 8 in a plan view is moved into the immersion nozzle 6.
  • the stirring flow 21 can be formed.
  • the curved region 7 is formed wider than the conventional region formed by a flat wall body that is linear when viewed in plan.
  • the flow of the molten steel does not stagnate between the long side wall and the immersion nozzle as in the conventional case, and the stirring flow 21 flows along the inner surfaces of the long side wall 2a and the short side wall 2b.
  • the distance D 1 between the curved top portion of the bending portion 5 and the electromagnetic stirring device 20 when the mold 2 is viewed in plan is the distance between the inner surface of the copper plate 3 a other than the bending portion 5 and the electromagnetic stirring device 20. It is shorter than the distance D 2.
  • the curved region 7 is not narrowed as a flow path for the stirring flow 21, and the molten steel 8 in the curved region 7 is closer to the electromagnetic stirring device 20, so that the curved region 7 is more easily stirred than before.
  • a pair of electromagnetic brake devices 22 such as electromagnets are provided below the electromagnetic stirring device 20 as shown in FIG.
  • the center line position (position of the maximum magnetic flux density) of the electromagnetic brake device 22 is located below the discharge hole 9 of the immersion nozzle 6.
  • the electromagnetic brake device 22 is provided outside the long side wall 2 a of the mold 2.
  • the electromagnetic brake device 22 has a mold width direction along the inner surface of the long side wall 2 a of the mold 2 with respect to the discharge flow 10 of the molten steel 8 immediately after being discharged from the discharge hole 9.
  • a DC magnetic field 23 having a substantially uniform magnetic flux density distribution over (in the X direction in FIG. 5) is applied in the mold thickness direction (Y direction in FIG.
  • the solidified shell 26 which the molten steel 8 cooled and solidified is formed in the inner surface of the casting_mold
  • the continuous casting apparatus 1 is configured as described above. Next, the continuous casting method of the molten steel 8 using this continuous casting apparatus 1 is demonstrated.
  • molten steel 8 is discharged into the mold 2 from the discharge hole 9 of the immersion nozzle 6 while blowing Ar gas into the immersion nozzle 6. Since the molten steel 8 is discharged obliquely downward from the discharge hole 9, a discharge flow 10 from the discharge hole 9 toward the short side wall 2b of the mold 2 is formed.
  • the discharge flow 10 includes Ar gas bubbles 11, and the Ar gas bubbles 11 float in the molten steel 8 in the mold 2.
  • the electromagnetic brake device 22 is operated. Due to the DC magnetic field 23 formed by the electromagnetic brake device 22, a counter flow 25 opposite to the flow of the discharge flow 10 is formed. The counter flow 25 rises toward the meniscus 12 after colliding with the immersion nozzle 6. Then, the Ar gas bubbles 11 floating in the molten steel 8 also float on the counter flow 25 to the vicinity of the meniscus 12.
  • the electromagnetic stirring device 20 is also operated. Due to the electromagnetic stirring by the electromagnetic stirring device 20, a stirring flow 21 is formed in the molten steel 8 near the meniscus 12 in the mold 2. Then, the Ar gas bubbles 11 that have risen up to the vicinity of the meniscus 12 on the counter flow 25 swirl around the immersion nozzle 6 by the stirring flow 21 and are not captured by the solidified shell 26 of the mold 2, for example, molten oxide. Is taken in and removed by continuous casting powder (not shown).
  • the molten steel 8 from which the Ar gas bubbles 11 have been removed in this way is then solidified and cast into a slab.
  • the curved region 7 is formed between the curved portion 5 and the immersion nozzle 6 by forming the curved portion 5 at the upper center position of the long side wall 2a of the mold 2. . Since the horizontal distance L 1 is secured by the curved region 7, even when Ar gas bubbles 11 which rises along the submerged entry nozzle 6 riding counterflow 25 are diffused, the Ar gas bubbles 11 can floating up the meniscus 12 . Therefore, the Ar gas bubbles 11 can be moved away from the solidified shell 26 formed on the inner surface of the long side wall 2 a of the mold 2, and can be prevented from being captured by the solidified shell 26. That is, as shown in FIGS.
  • the curved portion 5 is a curved concave surface that spreads from the lower position of the immersion nozzle 6 toward the upper side in the vertical direction, so that the immersion nozzle 6 and the long side walls 2 a
  • two curved regions 7 having a shape spreading from the lower position of the immersion nozzle 6 toward the upper side in the vertical direction are formed.
  • the horizontal distance L 1 is secured by the formation of such a curved region 7, in the curved region 7, it stirred flow 21 formed by the electromagnetic stirring device 20 tends to flow.
  • the Ar gas bubbles 11 can be suppressed from being trapped by the solidified shell 26 in this way, the Ar gas bubbles 11 contained in the slab can be reduced, and the quality of the slab can be improved.
  • the curved part 5 is formed in the inner surface of the copper plate 3a of the long side wall 2a, and the outer surface of the copper plate 3a is formed in the flat surface, it is between the curved top part of the curved part 5, and the electromagnetic stirring apparatus 20.
  • the distance D 1 is shorter than the distance D 2 between the inner surface of the copper plate 2 a outside the curved portion 5 and the electromagnetic stirring device 20.
  • the Ar gas bubbles 11 in the molten steel 8 in the curved region 7 can be sufficiently stirred in the mold 2, even if the Ar gas bubbles 11 rise along the outer peripheral surface of the immersion nozzle 6, the curved region 7 Ar gas bubbles 11 can be further suppressed from being trapped by the solidified shell 26.
  • a counter magnetic field 25 is formed in the opposite direction to the vicinity of the discharge flow 10 discharged from the discharge hole 9 into the mold 2 by applying the DC magnetic field 23 by the electromagnetic brake device 22.
  • the mold 2 of the continuous casting apparatus 1 one having a width dimension of 1200 mm, a height dimension of 900 mm, and a thickness dimension of 250 mm was used.
  • a vertical portion (not shown) having a length dimension of 2.5 m and a bending portion (not shown) having a bending radius of 7.5 m are provided in this order from the top.
  • the electromagnetic stirring device 20 has a height dimension of 150 mm and a thrust of 100 mm Fe, and its upper end is provided at the same height as the meniscus 12.
  • the electromagnetic brake device 22 is provided so that the center line position (that is, the position of the maximum magnetic flux density) is a position 500 mm deep from the meniscus 12.
  • a low-carbon aluminum killed steel was used as the molten steel 8, and the steel was cast at a casting speed of 2 m / min (0.033 m / sec).
  • the center position of the discharge hole 9 of the immersion nozzle 6 is equally provided at a depth position of 300 mm from the meniscus 12.
  • a circular discharge hole 9 is formed in the immersion nozzle 6 at two locations so as to face the short side wall 2 b side of the mold 2.
  • the diameter of the discharge hole 9 is 60 mm, and the discharge angle ⁇ of the discharge hole 9 is 30 degrees downward from the horizontal plane when viewed in the longitudinal section of FIG. Further, the discharge directions of the two discharge holes 9 are opposite to each other by 180 degrees around the center line of the immersion nozzle 6 when viewed in plan.
  • steel is cast under five conditions of 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, and 50 mm as the horizontal distance L 1 between the curved top portion of the curved portion 5 of the mold 2 and the immersion nozzle 6. Went.
  • the horizontal distance L 1 of 30mm the curved distance L 2 of the curved portion 5 0 mm, is changed to 5 mm, if the horizontal distance L 1 is greater than or equal 35mm corresponds to a change in the horizontal distance L 1 Te, changing the curved distance L 2 5 mm, 10 mm, 15 mm, to 20 mm.
  • the curved distance L 2 is 0 mm, shows the state where no curved portion 5 is formed in the long side wall 2a of the mold 2.
  • the number of Ar bubbles 11 and inclusions having a diameter of 100 ⁇ m or more included in the surface layer having a depth of 50 mm from the surface thereof was measured. This is to confirm that Ar bubbles and inclusions having a diameter of 100 ⁇ m or more contained in a surface layer having a depth of 50 mm from the surface of the slab affect the quality of the slab.
  • Table 1 shows the results of casting under the above conditions.
  • Ar gas bubbles number indicator as 1 horizontal distance L 1 is curved distance L 2 a 30mm is 0mm number of Ar gas bubbles in a case where (i.e. does not form a curved portion 5), the conditions
  • inclusions number indicator as 1 the number of inclusions in a case curved distance L 2 is the horizontal distance L 1 a 30mm is 0 mm, and the ratio of the number of inclusions in each condition.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific processing, configuration, and the like given in this embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
  • the curved portions 5 may be formed by curving the entire long side walls 2 a outward of the mold 2.
  • an apparatus for continuous casting of steel capable of reducing Ar gas bubbles contained in a continuously cast slab and improving the quality of the slab.

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Abstract

　本発明の鋼の連続鋳造装置は、溶鋼鋳造用の鋳型と、浸漬ノズルと、電磁攪拌装置と、電磁ブレーキ装置とを備える。そして、各長辺壁に、少なくとも前記浸漬ノズルに対向する位置に、前記電磁攪拌装置側に湾曲した湾曲部が形成されている。さらに、平面視した場合の前記湾曲部の頂部と前記浸漬ノズルとの間の水平距離が、３５ｍｍ以上かつ５０ｍｍ未満である。

Description

鋼の連続鋳造用装置
　本発明は、鋳型内に溶鋼を供給して鋳片を製造する鋼の連続鋳造装置に関する。
　本願は、２００８年１１月０４日に、日本国に出願された特願２００８－２８２９８１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　鋼の連続鋳造プロセスでは、鋳造された鋳片の品質向上を目的として、例えば、鋳型内に吐出された溶鋼に対して直流磁場を印加することが行われている。この直流磁場中における溶鋼の吐出流の周囲には、主流とは逆向きの対向流が発生することが知られている。
　通常の溶鋼の連続鋳造においては、例えば図７に示すように、溶鋼１００を鋳型１０１内に吐出する浸漬ノズル１０２が使用される。浸漬ノズル１０２の側面の下端近傍には、水平方向に対して下向きの吐出孔１０３が２箇所に形成されている。そして、浸漬ノズル１０２内を洗浄するために、非酸化性ガス、例えばＡｒガス（アルゴンガス）を吹き込みながら、吐出孔１０３から鋳型１０１内に溶鋼１００が吐出される。この吐出孔１０３から吐出された溶鋼１００の吐出流１０４に対して、例えば電磁ブレーキ装置（不図示）によって直流磁場を印加した場合、吐出流１０４の周囲に逆向きの対向流１０５が発生する。その結果、吐出流１０４に含まれるＡｒガス気泡１０６は、この対向流１０５によって、鋳型１０１内の溶鋼１００に深く侵入し難くなる。その結果、溶鋼１００が鋳造された鋳片の内部において、Ａｒガス気泡１０６の個数を減少させることができる。
　しかしながら、Ａｒガス気泡１０６は、浸漬ノズル１０２に沿って上昇する対向流１０５に乗って、浸漬ノズル１０２の周囲に集中してメニスカス１０７まで浮上するため、メニスカス１０７で除去しきれない場合がある。その場合、Ａｒガス気泡１０６の一部は、鋳型１０１の内側面に形成された凝固シェル１０８に捕捉されてしまう。その結果、溶鋼１００が鋳造された鋳片表層のＡｒガス気泡１０６の個数が増加する。
　そこで、Ａｒガス気泡１０６が鋳型１０１の凝固シェル１０８に捕捉されてしまうことを防止するために、鋳型１０１の上部のメニスカス１０７近傍で溶鋼１００を電磁攪拌することが提案されている。この電磁攪拌により、例えば図８に示すように、メニスカス１０７近傍の溶鋼１００に攪拌流１０９が形成されるため、凝固シェル１０８で捕捉されるＡｒガス気泡１０６が減少する（特許文献１参照）。
特開２０００－２７１７１０号公報
　しかしながら、上述のように電磁攪拌を併用する場合でも、鋳片表層のＡｒガス気泡１０６の個数を十分に減少させるには至らなかった。この原因について本発明者らが調べたところ、鋳型１０１の長辺壁１０１ａ及び浸漬ノズル１０２間の領域１１０において、Ａｒガス気泡１０６が長辺壁１０１ａの凝固シェル１０８に捕捉されていることが分かった。上述したように、Ａｒガス気泡１０６は、対向流１０５に乗ったまま浸漬ノズル１０２に沿って上昇するが、Ａｒガス気泡１０６の一部は上昇中に拡散する。その結果、例えば図９に示すように、長辺壁１０１ａと浸漬ノズル１０２との間が狭いため、Ａｒガス気泡１０６は、長辺壁１０１ａの凝固シェル１０８に捕捉されてしまう。また、例えば図８に示すように、長辺壁１０１ａと浸漬ノズル１０２との間が狭いため、電磁攪拌により攪拌流１０９を形成しても、領域１１０では溶鋼１００が流れ難くなる。その結果、領域１１０の溶鋼１００中にあるＡｒガス気泡１０６が長辺壁１０１ａの凝固シェル１０８に捕捉され易くなる。
　このように、領域１１０のＡｒガス気泡１０６が鋳片の表層に残存することにより、鋳片の強度の低下や、鋳片の表面疵の原因となるため、鋳片の品質に改善の余地があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、連続鋳造される鋳片に含まれるＡｒガス気泡を減少させ、鋳片の品質を向上させることができる、鋼の連続鋳造用装置の提供を目的とする。
　上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、
（１）本発明の鋼の連続鋳造装置は、一対の長辺壁及び一対の短辺壁を有する溶鋼鋳造用の鋳型と；この鋳型内に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと；前記各長辺壁に沿って配置され、前記鋳型内の前記溶鋼の上部を攪拌する電磁攪拌装置と；この電磁攪拌装置の下方に配置され、前記各長辺壁に沿った鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を、前記各短辺壁に沿った鋳型厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置と；を備え、前記各長辺壁に、少なくとも前記浸漬ノズルに対向する位置に、前記電磁攪拌装置側に湾曲した湾曲部が形成され；平面視した場合の前記湾曲部の頂部と前記浸漬ノズルとの間の水平距離が、３５ｍｍ以上かつ５０ｍｍ未満である。
　上記（１）に記載の鋼の連続鋳造用装置によれば、鋳型の長辺壁には、少なくとも浸漬ノズルに対向する位置に湾曲部が形成されているので、湾曲部と浸漬ノズルとの間に湾曲領域を形成することができる。この湾曲領域は、従来の平らな壁体と浸漬ノズルとの間に形成される領域よりも、湾曲した分、広くできるため、浸漬ノズルの外周に沿って上昇する溶鋼中のＡｒガス気泡が拡散できる領域が広くなる。
　ところで、本発明者らが調べたところ、単に湾曲領域を形成しただけでは、Ａｒガス気泡が鋳型の長辺壁の凝固シェルに捕捉されるのを抑制できないことが分かった。具体的には、平面視した場合に湾曲部の頂部と浸漬ノズルとの間の水平距離が３５ｍｍ未満であると、湾曲領域において溶鋼が流れ難くなり、溶鋼中のＡｒガス気泡が凝固シェルに捕捉され易くなる。また、前記水平距離が５０ｍｍ以上であると、湾曲領域における溶鋼の均一な流れが確保し難くなって、溶鋼の流速が遅い領域では、溶鋼中のＡｒガス気泡が凝固シェルに捕捉され易くなる。この点、本発明によれば、前記水平距離が３５ｍｍ以上かつ５０ｍｍ未満になるように湾曲領域が形成されるため、浸漬ノズルに沿って上昇する溶鋼中のＡｒガス気泡が拡散しても、Ａｒガス気泡はメニスカスまで浮上できる。したがって、Ａｒガス気泡が鋳型の長辺壁の凝固シェルに捕捉されるのを抑制することができる。また、湾曲領域により前記水平距離を確保できるため、この湾曲領域において、電磁攪拌装置により形成される溶鋼の攪拌流が流れ易くなる。その結果、鋳型上部においてＡｒガス気泡が攪拌され、凝固シェルに捕捉されるのをさらに抑制することができる。このように、Ａｒガス気泡の凝固シェルでの捕捉を抑制できるので、鋳片に含まれるＡｒガス気泡を減少させることができ、鋳片の品質を向上させることができる。
（２）上記（１）に記載の鋼の連続鋳造装置では、前記湾曲部が、前記各長辺壁全体を外側に湾曲して湾曲部を構成してもよい。または、前記湾曲部が前記各長辺壁の各内側面に形成され；前記各長辺壁の各外側面が平坦面である；ことが好ましい。
　上記（２）で、前記湾曲部を前記各長辺壁の内側面に形成した場合には、湾曲部と電磁攪拌装置との間の距離は、湾曲部以外の各長辺壁と電磁攪拌装置との間の距離よりも短くなる。そうすると、湾曲部と浸漬ノズルとの間の湾曲領域にある溶鋼は攪拌され易くなる。したがって、湾曲領域の溶鋼中のＡｒガス気泡を十分に攪拌することができるので、浸漬ノズルの外周に沿ってＡｒガス気泡が浮上しても、湾曲領域のＡｒガス気泡が凝固シェルに捕捉されるのをさらに抑制することができる。
　本発明によれば、鋳片に含まれるＡｒガス気泡を減少させて、鋳片の品質を向上させることができる。
本発明の一実施形態にかかる連続鋳造装置の鋳型近傍の概略構成を示す平断面図である。 同連続鋳造装置の同鋳型近傍の概略構成を示す図であって、図１のＡ－Ａ矢視における縦断面図である。 同連続鋳造装置の同鋳型近傍の概略構成を示す図であって、図１のＢ－Ｂ矢視における縦断面図である。 同連続鋳造装置の電磁攪拌装置を作動させたときの、鋳型上部の溶鋼の流れを説明する図であって、図１に相当する平断面図である。 同連続鋳造装置の電磁ブレーキ装置を作動させたときの、直流磁場を説明する図であって、図１に相当する平断面図である。 同電磁ブレーキ装置を作動させたときの直流磁場、誘導電流、対向流の流れを説明するための図であって、図２の上部分に相当する断面図である。 従来の連続鋳造装置の鋳型近傍の概略構成を示す縦断面図である。 同鋳型近傍の概略構成を示す図であって、図７のＣ－Ｃ矢視における平断面図である。 同鋳型近傍の概略構成を示す図であって、図７のＤ－Ｄ矢視における縦断面図である。
　以下、本発明の鋼の連続鋳造用装置の一実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態にかかる鋼の連続鋳造装置１の鋳型近傍の構成を示す平断面図であり、図２及び図３は、同連続鋳造装置１の同鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。
　連続鋳造装置１は、図１に示すように、例えば平断面が長方形の鋳型２を有している。この鋳型２は、一対の長辺壁２ａと一対の短辺壁２ｂとを有している。長辺壁２ａは、内側に設けられた銅板３ａと、外側に設けられたステンレス製ボックス４ａとから構成されている。また、短辺壁２ｂは、内側に設けられた銅板３ｂと、外側に設けられたステンレス製ボックス４ｂとから構成されている。なお、本実施形態において、短辺壁２ｂの長さＬｆ（鋳造厚み）は、例えば５０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。
　一方、要求される鋳片幅としては、薄幅鋳片であれば５０ｍｍ～８０ｍｍ程度であり、中厚幅鋳片であれば８０ｍｍ～１５０ｍｍ程度であり、通常幅の鋳片であれば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。
　また、長辺壁２ａに沿った水平方向（図１～図３中のＸ方向）を鋳型幅方向といい、短辺壁２ｂに沿った水平方向（図１～図３中のＹ方向）を鋳型厚み方向という。
　長辺壁２ａの銅板３ａの内側面の鋳型幅方向に沿った中央部には、ステンレス製ボックス４ａ側（鋳型２の外側）に向かって湾曲した湾曲部５が形成されている。
　湾曲部５は、鋳型２内に設けられた浸漬ノズル６（後述）に対向した位置に形成されている。また、湾曲部５は、図２及び図３に示す縦断面図で見た場合に、銅板３ａの上端から下方に向かってかつ、浸漬ノズル６と重なるように形成されている。湾曲部５の下端位置は、浸漬ノズル６の下端位置と同じ高さでもよく、または浸漬ノズル６の下端位置よりも下方位置になるように形成されていてもよい。なお、湾曲部５は、例えば銅板３ａの内側面を凹曲面状に削ることにより形成される。そして、この湾曲部５と浸漬ノズル６との間に、図１に示すように湾曲領域７が形成される。
　なお、鋳型２を平面視した場合の湾曲部５の湾曲頂部と浸漬ノズル６との間の水平距離Ｌ１は、後述のＡｒガス気泡１１が凝固シェル２６に捕捉されない距離を確保するという観点から、所定の距離以上とすることが好ましく、例えば３５ｍｍ以上であることが推奨される。この理由は、水平距離Ｌ１が３５ｍｍ未満であると、湾曲領域７において溶鋼８が流れ難くなり、溶鋼８中のＡｒガス気泡１１が凝固シェル２６に捕捉され易くなるためである。また、水平距離Ｌ１は、５０ｍｍ未満であることが推奨される。この理由は、水平距離Ｌ１が５０ｍｍ以上であると、湾曲領域７において溶鋼８の均一な流れを確保し難くなって、溶鋼８の流速が遅くなり、溶鋼８中のＡｒガス気泡１１が凝固シェル２６に捕捉され易くなるためである。
　また、湾曲部５の湾曲距離Ｌ２（湾曲部５における前記湾曲頂部と両端部との間の最短水平距離であってかつ、湾曲部５を形成する際の削り込み深さ）は、上記の水平距離Ｌ１が所定の距離を確保できていれば特に規定されるものではなく、また、浸漬ノズル６の外径寸法や鋳型２の厚み寸法に応じて、適宜、決定される。但し、湾曲部５の湾曲距離Ｌ２は、鋳片の引抜きに際して歪みを受け難くするという観点から、小さいほど好ましい。なお、本実施形態においては、上記の水平距離Ｌ１と湾曲距離Ｌ２との差（Ｌ１－Ｌ２）は、所定の距離未満（例えば４０ｍｍ未満）となっている。また、長辺壁２ａの銅板３ａの外側面３ａ１とステンレス製ボックス４ａの両側面４ａ１は、平坦に形成されている。
　図２及び図３に示すように、鋳型２内の上部には浸漬ノズル６が設けられている。浸漬ノズル６の下部は、鋳型２内の溶鋼８内に浸漬している。浸漬ノズル６の側面の下端近傍には、鋳型２内へ斜め下向きに向かって溶鋼８を吐出する吐出孔９が２箇所形成されている。これら吐出孔９は、鋳型２の短辺壁２ｂに対向するように形成されている。各吐出孔９から吐出される吐出流１０には、浸漬ノズル６内を洗浄するためのＡｒガス気泡１１などが含まれている。
　鋳型２の長辺壁２ａのステンレス製ボックス４ａ内には、メニスカス１２の近傍の高さ位置に、図１～図３に示すように、例えば電磁攪拌コイルなどの一対の電磁攪拌装置２０が設けられている。この電磁攪拌装置２０は、ステンレス製ボックス４ａの両側面４ａ１と平行をなすように配置されている。
　この電磁攪拌装置２０の電磁攪拌により、図４に示すように、鋳型２内のメニスカス１２近傍にある溶鋼８を水平面内で旋回させて（すなわち、平面視した場合の溶鋼８を、浸漬ノズル６を中心に旋回させて）、攪拌流２１を形成することができる。ところで、湾曲領域７は、従来の、平面視した場合に直線状をなす平らな壁体により形成される領域よりも、湾曲した分、広く形成されている。そのため、従来のように長辺壁と浸漬ノズルとの間で溶鋼の流れが停滞することがなく、攪拌流２１は、長辺壁２ａ及び短辺壁２ｂの内側面に沿って浸漬ノズル６の回りを旋回する。また、鋳型２を平面視した場合の湾曲部５の前記湾曲頂部と電磁攪拌装置２０との間の距離Ｄ１は、湾曲部５以外の銅板３ａの内側面と電磁攪拌装置２０との間の距離Ｄ２よりも短くなる。その結果、湾曲領域７は、攪拌流２１の流路としては狭くならない上に、この湾曲領域７にある溶鋼８は電磁攪拌装置２０に近いため、従来よりも攪拌され易くなる。
　電磁攪拌装置２０の下方には、図２に示すように、例えば電磁石などの電磁ブレーキ装置２２が一対、設けられている。電磁ブレーキ装置２２の中心線位置（最大磁束密度の位置）は、浸漬ノズル６の吐出孔９の下方に位置している。
　電磁ブレーキ装置２２は、図５に示すように、鋳型２の長辺壁２ａの外側に設けられている。電磁ブレーキ装置２２は、図５及び図６に示すように、吐出孔９から吐出した直後の溶鋼８の吐出流１０に対して、鋳型２の長辺壁２ａの内側面に沿った鋳型幅方向（図５中のＸ方向）に亘ってほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界２３を、鋳型２の短辺２ｂの内側面に沿った鋳型厚み方向（図５中のＹ方向）に付与する。この直流磁界２３と吐出孔９から吐出した溶鋼８の吐出流１０とによって、図６に示すように、鋳型２の長辺壁２ａの内側面に沿った鋳型幅方向（図６中のＸ方向）に誘導電流２４が発生する。そして、この誘導電流２４と直流磁界２３とによって、吐出流１０の近傍に、この吐出流１０と逆向きの対向流２５が形成される。対向流２５は、吐出流１０の吐出角度とほぼ同じ角度で浸漬ノズル６に向かって衝突し、さらに浸漬ノズル６の外周面に沿ってメニスカス１２まで上昇する。
　なお、鋳型２の内側面には、図２及び図３に示すように、溶鋼８が冷却されて凝固した凝固シェル２６が形成されている。
　本実施形態にかかる連続鋳造装置１は以上のように構成されている。次に、この連続鋳造装置１を用いた溶鋼８の連続鋳造方法について説明する。
　先ず、浸漬ノズル６内にＡｒガスを吹き込みながら、浸漬ノズル６の吐出孔９から鋳型２内に溶鋼８を吐出する。溶鋼８は、吐出孔９から斜め下方に向かって吐出されるため、吐出孔９から鋳型２の短辺壁２ｂに向かう吐出流１０が形成される。吐出流１０にはＡｒガス気泡１１が含まれており、Ａｒガス気泡１１は、鋳型２内の溶鋼８中に浮遊する。
　浸漬ノズル６から溶鋼８を吐出すると同時に、電磁ブレーキ装置２２を作動させる。この電磁ブレーキ装置２２によって形成される直流磁界２３により、吐出流１０の流れとは逆向きの対向流２５が形成される。この対向流２５は、浸漬ノズル６に衝突した後、メニスカス１２に向かって上昇する。そして、溶鋼８中に浮遊しているＡｒガス気泡１１も、対向流２５に乗ってメニスカス１２近傍まで浮上する。
　上述の電磁ブレーキ装置２２の作動と同時に、電磁攪拌装置２０も作動させる。この電磁攪拌装置２０による電磁攪拌により、鋳型２内のメニスカス１２近傍の溶鋼８に攪拌流２１が形成される。そして、対向流２５に乗ってメニスカス１２近傍まで浮上したＡｒガス気泡１１は、攪拌流２１によって浸漬ノズル６の回りを旋回し、鋳型２の凝固シェル２６に捕捉されることなく、例えば溶融酸化物を有する連続鋳造パウダー（図示せず）に取り込まれて除去される。
　このようにしてＡｒガス気泡１１が除去された溶鋼８は、その後、固化して鋳片に鋳造される。
　以上説明の本実施形態によれば、鋳型２の長辺壁２ａの上部中央位置に湾曲部５を形成することにより、湾曲部５と浸漬ノズル６との間に湾曲領域７が形成されている。この湾曲領域７により前記水平距離Ｌ１が確保されるため、対向流２５に乗って浸漬ノズル６に沿って上昇するＡｒガス気泡１１が拡散しても、Ａｒガス気泡１１はメニスカス１２まで浮上できる。したがって、Ａｒガス気泡１１が鋳型２の長辺壁２ａの内側面に形成された凝固シェル２６から遠ざけることができ、凝固シェル２６に捕捉されるのを抑制することができる。すなわち、湾曲部５は、図２及び図３に示したように、浸漬ノズル６の下方位置より鉛直方向上方に向かって末広がりに広がる湾曲凹面であるため、浸漬ノズル６と各長辺壁２ａとの間に、浸漬ノズル６の下方位置より鉛直方向上方に向かって末広がりに広がる形状の湾曲領域７が２つ形成されることになる。
　そして、このような湾曲領域７の形成により前記水平距離Ｌ１が確保されるため、この湾曲領域７において、電磁攪拌装置２０により形成される攪拌流２１が流れ易くなる。その結果、鋳型２の上部においてＡｒガス気泡１１が攪拌され、凝固シェル２６に捕捉されるのをさらに抑制することができる。このようにしてＡｒガス気泡１１が凝固シェル２６で捕捉されるのを抑制できるので、鋳片に含まれるＡｒガス気泡１１を減少させることができ、鋳片の品質を向上させることができる。
　また、湾曲部５は、長辺壁２ａの銅板３ａの内側面に形成され、銅板３ａの外側面は平坦面に形成されているので、湾曲部５の湾曲頂部と電磁攪拌装置２０との間の距離Ｄ１は、湾曲部５外における銅板２ａの内側面と電磁攪拌装置２０との間の距離Ｄ２よりも短くなる。その結果、湾曲領域７の溶鋼８は、攪拌流２１の流路としては狭くなるものの、同時に攪拌され易くなる。したがって、湾曲領域７にある溶鋼８中のＡｒガス気泡１１を鋳型２内で十分に攪拌することができるので、浸漬ノズル６の外周面に沿ってＡｒガス気泡１１が浮上しても、湾曲領域７のＡｒガス気泡１１が凝固シェル２６に捕捉されるのをさらに抑制することができる。
　また、電磁ブレーキ装置２２によって直流磁場２３を印加し、吐出孔９から鋳型２内に吐出される吐出流１０近傍に対し、これとは逆向きの対向流２５が形成される。これによって、吐出流１０中のＡｒガス気泡１１が鋳型２内の溶鋼８に深く進入しなくなる。その結果、鋳片の内部に含まれるＡｒガス気泡１１を減少させることができる。
　以下、本発明の鋼の連続鋳造装置を用いた場合の、溶鋼中に含まれるＡｒガス気泡を除去する効果について説明する。本実施例では、鋼の連続鋳造装置として、先に図１～図３に示した連続鋳造装置１を用いた。なお、本実施例においては、Ａｒガス気泡の他、溶鋼中に含まれる介在物の除去効果についても評価を行った。
　連続鋳造装置１の鋳型２としては、幅寸法が１２００ｍｍ、高さ寸法が９００ｍｍ、そして厚み寸法が２５０ｍｍのものを用いた。鋳型２の下方には、長さ寸法が２．５ｍの垂直部（図示せず）と、曲げ半径が７．５ｍの曲げ部（図示せず）とが、上からこの順で設けられている。
　電磁攪拌装置２０は、高さ寸法が１５０ｍｍ、推力が１００ｍｍＦｅであり、その上端がメニスカス１２と同一の高さ位置に設けられている。
　電磁ブレーキ装置２２は、その中心線位置（すなわち最大磁束密度の位置）が、メニスカス１２から５００ｍｍ深さの位置となるように設けられている。
　溶鋼８には低炭アルミキルド鋼を用い、鋳造速度２ｍ／分（０．０３３ｍ／秒）の条件で鋼の鋳造を行った。
　浸漬ノズル６には、外径が１５０ｍｍで、内径が９０ｍｍのノズルを用いた。浸漬ノズル６の吐出孔９の中心位置は、メニスカス１２から３００ｍｍの深さ位置に等しく設けられている。浸漬ノズル６には円形の吐出孔９が鋳型２の短辺壁２ｂ側に向くように２箇所に形成されている。吐出孔９の直径は６０ｍｍであり、吐出孔９の吐出角度θは、図２の縦断面で見た場合に水平面から下向きに３０度である。また、２つの吐出孔９の吐出方向は、これを平面視した場合に、浸漬ノズル６の中心線を中心として互いに１８０度の逆向きとなっている。
　以上説明の連続鋳造装置１において、鋳型２の湾曲部５の湾曲頂部と浸漬ノズル６との間の水平距離Ｌ１として、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍの５通りの条件で鋼の鋳造を行った。
　また、水平距離Ｌ１が３０ｍｍの場合には、湾曲部５の湾曲距離Ｌ２を０ｍｍ、５ｍｍに変化させ、水平距離Ｌ１が３５ｍｍ以上の場合には、水平距離Ｌ１の変化に対応して、湾曲距離Ｌ２を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍに変化させた。なお、湾曲距離Ｌ２が０ｍｍとは、鋳型２の長辺壁２ａに湾曲部５が形成されていない状態を示す。
　そして、鋳造された鋳片において、その表面から深さ５０ｍｍの表層に含まれる１００μｍ以上の径を有するＡｒ気泡１１と介在物の個数を計測した。これは、鋳片の表面から深さ５０ｍｍの表層に含まれる１００μｍ以上の径を有するＡｒ気泡および介在物が、鋳片の品質に影響することを確認するためである。
　以上の条件で鋳造を行った結果を表１に示す。表１中、Ａｒガス気泡個数指標は、水平距離Ｌ１が３０ｍｍであって湾曲距離Ｌ２が０ｍｍである（すなわち湾曲部５を形成しない）場合のＡｒガス気泡の個数を１として、各条件におけるＡｒガス気泡の個数の比率を示している。また、介在物個数指標は、水平距離Ｌ１が３０ｍｍであって湾曲距離Ｌ２が０ｍｍである場合の介在物の個数を１として、各条件における介在物の個数の比率を示している。
　表１に示すように、水平距離Ｌ１が３０ｍｍである場合には、湾曲距離Ｌ２を５ｍｍにして湾曲部５を形成しても、Ａｒガス気泡個数指標及び介在物個数指標は共に１のままであり、Ａｒガス気泡と介在物の個数を減少させることができないことが分かった。
　また、水平距離Ｌ１が５０ｍｍである場合には、湾曲距離Ｌ２を２０ｍｍにして湾曲部５を形成しても、Ａｒガス気泡個数指標が１に極めて近くなると共に、介在物個数指標が１より大きくなった。よって、Ａｒガス気泡と介在物の個数を十分に減少させることができないことが分かった。
　これに対して、水平距離Ｌ１を３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍとしてかつ湾曲部５を形成した場合には、Ａｒガス気泡個数指数及び介在物個数指数が共に１未満となり、Ａｒガス気泡及び介在物の個数が減少することが分かった。したがって、本発明の連続鋳造装置を用いて溶鋼を鋳造すると、Ａｒガス気泡と介在物を適切に除去することができ、鋳片の品質を向上できることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な処理や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
　例えば、本発明の鋼の連続鋳造装置では、前記各長辺壁２ａの全体を鋳型２の外側に湾曲させて前記湾曲部５を形成してもよい。
　本発明によれば、連続鋳造される鋳片に含まれるＡｒガス気泡を減少させ、鋳片の品質を向上させることができる、鋼の連続鋳造用装置を提供することができる。
　　１　　連続鋳造装置
　　２　　鋳型
　　２ａ　長辺壁
　　２ｂ　短辺壁
　　３ａ、３ｂ　銅板
　　４ａ、４ｂ　ステンレス製ボックス
　　５　　湾曲部
　　６　　浸漬ノズル
　　７　　湾曲領域
　　８　　溶鋼
　　９　　吐出孔
　　１０　吐出流
　　１１　Ａｒガス気泡
　　１２　メニスカス
　　２０　電磁攪拌装置
　　２１　攪拌流
　　２２　電磁ブレーキ装置
　　２３　直流磁界
　　２４　誘導電流
　　２５　対向流
　　２６　凝固シェル

Claims (2)

  1. 　一対の長辺壁及び一対の短辺壁を有する溶鋼鋳造用の鋳型と；
    　この鋳型内に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと；
    　前記各長辺壁に沿って配置され、前記鋳型内の前記溶鋼の上部を攪拌する電磁攪拌装置と；
    　この電磁攪拌装置の下方に配置され、前記各長辺壁に沿った鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を、前記各短辺壁に沿った鋳型厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置と；
    を備え、
    　前記各長辺壁に、少なくとも前記浸漬ノズルに対向する位置に、前記電磁攪拌装置側に湾曲した湾曲部が形成され；
    　平面視した場合の前記湾曲部の頂部と前記浸漬ノズルとの間の水平距離が、３５ｍｍ以上かつ５０ｍｍ未満である；
    ことを特徴とする鋼の連続鋳造装置。
  2. 　前記湾曲部が前記各長辺壁の各内側面に形成され；
    　前記各長辺壁の各外側面が平坦面である；
    ことを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造用装置。
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