(57)【要約】【課題】耐サワー鋼の鋳造において、耐ＨＩＣ性を有する鋼を鋳造する。【解決手段】耐サワー鋼の鋳造において、タンディッシュから鋳型に溶鋼を注入する際、窒素ガスを７１ｍａｓｓ％以上含むガスを溶鋼に吹き込む。浸漬ノズルに吐出孔と吐出溝が形成されている。吐出溝は、吐出孔を画定する内面のうち下面から浸漬ノズルの外周面にかけて形成されている。吐出孔の正面視において、浸漬ノズルの外周面における吐出孔は矩形状である。吐出孔の高さＡは５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下、幅Ｂは８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。下記（１）式を満たす。０．０２８９θ＋０．００７６Ａ＋０．１６２Ｖｃ＋１．６９１Ｒ−０．６２４≦０．７・・・（１）  θ：吐出孔を画定する内面のうち下面に平行な方向と浸漬ノズルの軸方向に直交する方向とのなす角度  Ｖｃ：鋳造速度  Ｒ：吐出孔の面積に対する吐出溝の面積【選択図】図１
2020059036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直曲げ型連続鋳造機を用いて耐サワー鋼を鋳造する方法であり、
タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型に溶鋼を注入する際、溶鋼にガスを吹き込み、
前記ガスは、窒素ガスを７１ｍａｓｓ％以上含み、
前記浸漬ノズルに、互いに対向する２つの吐出孔と、前記２つの吐出孔をそれぞれ画定する内面のうち下面から前記浸漬ノズルの外周面にかけて形成された２つの吐出溝とが形成され、
前記浸漬ノズルの周方向について、前記吐出溝の中央が、前記吐出孔の中央と一致するように配置され、
前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔が矩形状であり、
前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の高さＡが５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下であり、
前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の幅Ｂが８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であり、
下記（１）式を満たすことを特徴とするスラブの連続鋳造方法。
０．０２８９θ＋０．００７６Ａ＋０．１６２Ｖｃ＋１．６９１Ｒ−０．６２４≦０．７・・・（１）
ここで、θは、前記吐出孔を画定する内面のうち下面に平行な方向と前記浸漬ノズルの軸方向に直交する方向とのなす角度であり、θは０°より大きく９０°より小さい
Ｖｃは、鋳造速度である
Ｒは、前記吐出孔および前記吐出溝の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の面積に対する、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出溝の面積である
【請求項２】
下記（２）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスラブの連続鋳造方法。
Ｒ≧−０．００３θ＋０．０９  ・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブの連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造において、タンディッシュに注入された溶鋼は浸漬ノズルを介して鋳型へ注入される。浸漬ノズルとして、２孔式の浸漬ノズルが知られている（特許文献１〜３参照）。２孔式の浸漬ノズルは、有底円筒状のノズルである。ノズルの周壁には、互いに対向する位置にそれぞれ溶鋼吐出孔が形成されている。特許文献１〜３に記載された浸漬ノズルには、溶鋼吐出孔に加えて、吐出溝が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２００７０５号公報
【特許文献２】特開２００９−２４８０８９号公報
【特許文献３】特開２００９−１６０６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
硫化水素を含む石油や天然ガス等の輸送に用いられる鋼は、硫化水素が存在するサワー環境に曝されている。サワー環境では、硫化水素に含まれる水素が鋼中に侵入する。これにより、鋼における気泡欠陥等で水素ガスが発生し、内圧により水素誘起割れ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ、以下「ＨＩＣ」と称する）が発生する。そのため、サワー環境で使用される鋼には、耐水素誘起割れ性（以下「耐ＨＩＣ性」と称する）が必要とされる。以下において、耐ＨＩＣ性が必要とされる鋼を、「耐サワー鋼」と称する。
【０００５】
耐サワー鋼を鋳造する際、例えば、特許文献１〜３に記載された公知の浸漬ノズルを用いることが考えられる。しかし、特許文献１〜３には、耐サワー鋼を鋳造する場合について記載されていない。耐サワー鋼には、上述したように耐ＨＩＣ性が必要とされるが、公知の浸漬ノズルを用いて耐サワー鋼を鋳造した場合、耐ＨＩＣ性を有する鋼を鋳造できるかは不明である。
【０００６】
本発明は、耐サワー鋼の鋳造において、耐ＨＩＣ性を有する鋼を鋳造可能な連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１に、鋼を鋳造しているときの鋳型内の模式図を示している。図１には、浸漬ノズル６に、吐出孔２１、２２と吐出溝３１、３２が形成されている場合を示している。タンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズル６を介して鋳型７へ注入するとき、図１に示すように、溶鋼にガスＧが吹き込まれる。溶鋼とガスＧは、浸漬ノズル６の吐出孔２１、２２および吐出溝３１、３２から鋳型７内へ吐出される。鋳型７に吐出された溶鋼の吐出流ＦA、ＦBは、鋳型７の壁面に衝突した後、主に、上向きの吐出流Ｆ1と下向きの吐出流Ｆ2に分かれる。ガスＧの一部Ｇ1は浮上し、溶鋼１１０の表面を覆うモールドパウダ１１２に捕捉される。その他のガスＧ2は、下向きの吐出流Ｆ2によって下方に潜り込む。下方に潜り込んだガスＧ2は、溶鋼とともに下方へ流れ、凝固シェル１１１に捕捉される。凝固シェル１１１に捕捉されたガスＧ2により、鋳片に気泡欠陥が生じる。サワー環境では、硫化水素に含まれる水素が鋼中に侵入し、気泡欠陥及びその周辺で水素ガスが発生することにより、ＨＩＣが発生する。
【０００８】
本発明者は、気泡欠陥の原因となるガスＧ2および下向きの吐出流Ｆ2について調べた。その結果、ガスＧ2の成分および下向きの吐出流Ｆ2の深さがＨＩＣの発生に関係するという知見が得られた。
上記知見を基に、本発明者は以下の発明に至った。
【０００９】
本発明の連続鋳造方法は、垂直曲げ型連続鋳造機を用いて耐サワー鋼を鋳造する連続鋳造方法であり、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型に溶鋼を注入する際、溶鋼にガスを吹き込む。前記ガスは、窒素ガスを７１ｍａｓｓ％以上含む。前記浸漬ノズルに、互いに対向する２つの吐出孔と、前記２つの吐出孔をそれぞれ画定する内面のうち下面から前記浸漬ノズルの外周面にかけて形成された２つの吐出溝とが形成されている。前記浸漬ノズルの周方向について、前記吐出溝の中央が、前記吐出孔の中央と一致するように配置される。前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔が矩形状である。前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の高さＡが５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下である。前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の幅Ｂが８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。本発明の連続鋳造方法は、下記（１）式を満たすことを特徴とするスラブの連続鋳造方法である。
０．０２８９θ＋０．００７６Ａ＋０．１６２Ｖｃ＋１．６９１Ｒ−０．６２４≦０．７・・・（１）
ここで、θは、前記吐出孔を画定する内面のうち下面に平行な方向と前記浸漬ノズルの軸方向に直交する方向とのなす角度であり、θは０°より大きく９０°より小さい。Ｖｃは、鋳造速度である。Ｒは、前記吐出孔の正面視において、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出孔の面積に対する、前記浸漬ノズルの外周面における前記吐出溝の面積である。
【００１０】
溶鋼に吹き込むガスを上記組成のガスにすることにより、気泡欠陥を低減することができる。また、上記条件で耐サワー鋼を鋳造することにより、鋳型内において下向きの吐出流深さが深くなることを抑制することができる。これにより、気泡欠陥を低減することができる。したがって、耐サワー鋼の鋳造において耐ＨＩＣ性を備えた鋼を鋳造することができる。
【００１１】
上記構成において、下記（２）式を満たすことが好ましい。
Ｒ≧−０．００３θ＋０．０９  ・・・（２）
【００１２】
図１に示すように、鋳型７の壁面の近傍に、凝固シェル１１１が形成される。凝固シェル１１１と鋳型７の壁面との間には、溶鋼１１０の表面を覆うモールドパウダ１１２が流入する。上向きの吐出流Ｆ1が大きい場合、溶鋼１１０の表面が大きく変動する。これにより、凝固シェル１１１と鋳型７の内壁面との間に流入するモールドパウダ１１２の量が不均一になる。そのため、鋳型７による溶鋼１１０の冷却が不均一になる。その結果、ブレークアウトが発生したり、鋳片表面に縦割れが発生したりすることがある。
上記（２）式を満たす条件で耐サワー鋼を鋳造することにより、溶鋼表面の変動が大きくなることを抑制することができる。これにより、ブレークアウトの発生および縦割れの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、耐サワー鋼の鋳造において、耐ＨＩＣ性を備えた鋼を鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】鋳型の内部の一部を示す模式図である。
【図２】連続鋳造機の一部の構成を示す模式図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】スラブの断面を示す模式図である。
【図５】最大気泡径と最大気泡個数密度の関係を示す図である。
【図６】気泡個数密度の結果を示す図である。
【図７】ガスに占めるアルゴンガスの割合と最大気泡個数密度の関係を示す図である。
【図８】ガスに占めるアルゴンガスの割合と最大気泡径との関係を示す図である。
【図９】鋳型内における下向きの吐出流深さを説明する模式図である。
【図１０】最大気泡個数密度と吐出流深さとの関係を示す図である。
【図１１】吐出孔が形成された浸漬ノズルの一部を示す斜視図である。
【図１２】吐出孔が形成された浸漬ノズルの一部を示す正面図である。
【図１３】吐出孔が形成された浸漬ノズルの一部を示す断面図（図１２のXIII-XIII線に沿った断面図）である。
【図１４】吐出孔が形成された浸漬ノズルの一部を示す断面図（図１２のXIV-XIV線に沿った断面図）である。
【図１５】吐出孔および吐出溝が形成された浸漬ノズルの一部を示す斜視図である。
【図１６】吐出孔および吐出溝が形成された浸漬ノズルの一部を示す正面図である。
【図１７】吐出孔および吐出溝が形成された浸漬ノズルの一部を示す断面図（図１６のXVII-XVII線に沿った断面図）である。
【図１８】吐出孔および吐出溝が形成された浸漬ノズルの一部を示す断面図（図１２のXVIII-XVIII線に沿った断面図）である。
【図１９】吐出角θと面積比Ｒの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図２には、垂直曲げ型連続鋳造機１の一部の構成を示している。図２は、垂直曲げ型連続鋳造機１を図１のII-II線に沿ってみたときの一部断面図である。以下において、垂直曲げ型連続鋳造機１を、単に「連続鋳造機１」と称する。
【００１６】
連続鋳造機１は、タンディッシュ２と、上ノズル３と、スライディングノズル４と、整流ノズル５と、浸漬ノズル６と、鋳型７とを備える。上ノズル３の一部は、タンディッシュ２の底部に配置されている。浸漬ノズル６の下部は、鋳型７内に配置されている。上ノズル３、スライディングノズル４、整流ノズル５および浸漬ノズル６は、これらの順に連続して並んでいる。上ノズル３、スライディングノズル４、整流ノズル５および浸漬ノズル６の内部空間が連通している。
【００１７】
鋳型７の直下から鋳造経路に沿って複数のロール８が配置されている。鋳造経路は、鉛直方向に延在した垂直部と、垂直部から緩やかに湾曲した曲げ部とを有する。本実施形態では、鋳造経路において鋳片の下面となる側を「基準側」と称し、鋳造経路において鋳片の上面となる側を「反基準側」と称する。
【００１８】
タンディッシュ２内の溶鋼は、例えば、Ｃ：０．０２質量％以上０．１５質量％以下、Ｓ：０質量％を超え０．００３質量％以下、Ｃａ：０．０００３質量％以上０．００６０質量％以下程度の溶鋼である。タンディッシュ２内の溶鋼は、上ノズル３、スライディングノズル４、整流ノズル５および浸漬ノズル６を介して、鋳型７へ注入される。溶鋼は鋳型７によって冷却され、凝固シェル１１１を形成しながら、鋳造経路に沿って下方へ引き抜かれ、内部まで凝固することにより、スラブが鋳造される。本実施形態において得られたスラブは、耐サワー鋼に充当される。タンディッシュ２内の溶鋼を、上ノズル３、スライディングノズル４、整流ノズル５および浸漬ノズル６を介して、鋳型７へ注入するとき、上ノズル３から溶鋼にガスが吹き込まれる。
【００１９】
スライディングノズル４は、溶鋼の流量を調整可能なバルブである。スライディングノズル４には、例えば、スライドバルブが用いられる。上ノズル３およびスライディングノズル４に、例えばアルミナカーボンが用いられている。
【００２０】
浸漬ノズル６は、図１に示すように、有底筒状の２孔式の浸漬ノズルである。浸漬ノズル６は、円筒状の周壁１１と、底壁１２とを有する。底壁１２は、周壁１１の底を塞いでいる。周壁１１には、互いに対向する位置に第１吐出孔２１および第２吐出孔２２と、第１吐出溝３１および第２吐出溝３２とが形成されている。第１吐出溝３１は、周壁１１において、第１吐出孔２１を画定する内面のうち下面から周壁１１の外周面にかけて形成されている。第２吐出溝３２は、周壁１１において、第２吐出孔２２を画定する内面のうち下面から周壁１１の外周面にかけて形成されている。第１吐出孔２１、第２吐出孔２２、第１吐出溝３１および第２吐出溝３２の詳細については、後述する（図１１〜１８参照）。浸漬ノズル６に主にアルミナカーボンが用いられるが、モールドパウダ１１２に接する部分は損傷しやすいため、モールドパウダ１１２に接する部分に例えばジルコニアカーボンが用いられる。
【００２１】
図３に、図１のIII−III線に沿った断面図を示している。鋳型７は、図３に示すように、互いに対向する一対の長辺壁４１、４２と、互いに対向する一対の短辺壁４３、４４とを有する。鋳型７を上方から視たとき、一対の長辺壁４１、４２および一対の短辺壁４３、４４に囲まれた空間は、長方形状である。この空間に、浸漬ノズル６の下部が配置されている。
【００２２】
浸漬ノズル６の第１吐出孔２１は、鋳型７の短辺壁４３に対向するように配置されている。浸漬ノズル６の第２吐出孔２２は、鋳型７の短辺壁４４に対向するように配置されている。第１吐出孔２１から鋳型７内に吐出された溶鋼の吐出流ＦAは、短辺壁４３に衝突する。第２吐出孔２２から鋳型７内に吐出された溶鋼の吐出流ＦBは、短辺壁４４に衝突する。
【００２３】
吐出流ＦAは短辺壁４３へ衝突後、図１に示すように、上向きの吐出流Ｆ1と下向きの吐出流Ｆ2に分かれる。吐出流ＦBは短辺壁４４へ衝突後、上向きの吐出流Ｆ1と下向きの吐出流Ｆ2に分かれる。第１吐出孔２１および第２吐出孔２２から吐出されたガスＧのうち、気泡径が比較的大きいガス（Ｇ1）は浮上するが、気泡径が比較的小さいガス（Ｇ2）は下向きの吐出流Ｆ2によって下方へ潜り込む。下方へ潜り込んだガス（Ｇ2）は、図２に示すように、溶鋼とともに垂直部を通過した後、曲げ部で浮上し、凝固シェル１１１に捕捉される。これにより鋳片に気泡欠陥が生じる。
【００２４】
図４に、気泡欠陥が生じた鋳片の一例を示している。図４には、鋳片を、鋳造方向に対して垂直な方向に切断したときの鋳片断面を示している。鋳片断面において、厚さ方向の中心より反基準側に、気泡が存在する領域Ｍが存在する。気泡が存在する領域Ｍは、厚さＤの鋳片において、反基準側の表面を厚さ０、基準側の表面を厚さＤとしたとき、例えば、鋳片の厚さ方向にＤ／８以上Ｄ／４以下の範囲に存在する。
【００２５】
サワー環境では、気泡が存在する領域Ｍおよびその周辺を起点にＨＩＣが発生する。そのため、ＨＩＣ発生の起点となる気泡を低減できれば、ＨＩＣの発生を低減できると考えられる。本発明者は、気泡を低減するため、先ず、上ノズル３から供給されるガスについて調べた。
【００２６】
上ノズル３から供給されるガスの種類およびガス流量を変えて、スラブを鋳造した。鋳造速度は１．１ｍ／ｍｉｎとした。表１に、ガスの種類およびガス流量を示している。本実験では、上ノズルから吹き込まれるガスがアルゴンガスと窒素ガスの少なくとも一方からなり、アルゴンガスと窒素ガスの合計が１００％である。Ｎｏ.１のガスは、アルゴンガスが１００％、窒素ガスが０％である。Ｎｏ.２のガスは、アルゴンガスが０％、窒素ガスが１００％である。Ｎｏ.３のガスは、アルゴンガスが２５％、窒素ガスが７５％である。
【００２７】
【表１】
2020059036.tif 000003
【００２８】
スラブ断面において、気泡が存在する領域Ｍで、「最大気泡個数密度」と「最大気泡径」を調べた。具体的には、以下の方法で、「最大気泡個数密度」と「最大気泡径」を調べた。
【００２９】
２３０ｍｍ以上２８０ｍｍ以下の厚さのスラブを鋳造した。スラブの断面において、気泡が存在する領域Ｍは、厚さ方向に反基準側表面から４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の領域であった。気泡が存在する領域Ｍにおいて、２箇所で試験片を採取した。試験片を採取した場所は、幅Ｗのスラブにおいて、スラブの幅方向一端からスラブの幅方向にＷ／４の位置およびＷ／２の位置とした。試験片は、板厚１５ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片である。エメリー研磨紙（＃３２０〜＃１５００）を用いて試験片を研磨した後、バフ研磨により試験片を鏡面仕上げした。光学顕微鏡の倍率を５倍にして、試験片に存在する気泡の数を数えた。試験片に存在する１ｃｍ2あたりの気泡の個数密度を、「最大気泡個数密度」とした。また、光学顕微鏡用の接眼ミクロメーターを用い、倍率を５倍にして、試験片に存在する気泡の円相当径を測定した。気泡の円相当径を「気泡径」とし、複数の気泡の円相当径のなかで最大の円相当径を「最大気泡径」とした。
【００３０】
図５に、Ｎｏ.１〜３の最大気泡径と最大気泡個数密度の関係を示している。図５において、横軸が最大気泡径であり、縦軸が最大気泡個数密度である。図５から、Ｎｏ.２およびＮｏ.３の最大気泡個数密度は、Ｎｏ.１の最大気泡個数密度の１／１０程度であった。また、Ｎｏ.２とＮｏ.３の最大気泡径は２００μｍであるが、Ｎｏ.１の最大気泡径は３００μｍであった。
【００３１】
次に、Ｎｏ.１において、気泡が存在する領域Ｍで、「気泡径が３００μｍ以上である気泡の個数密度」と、「気泡径が２００μｍ以上３００μｍ未満である気泡の個数密度」を調べた。気泡の円相当径が３００μｍ以上である気泡の個数密度を、「気泡径が３００μｍ以上である気泡の個数密度」とした。気泡の円相当径が２００μｍ以上３００μｍ未満である気泡の個数密度を、「気泡径が２００μｍ以上３００μｍ未満である気泡の個数密度」とした。
また、Ｎｏ.３についても、同様に、「気泡径が３００μｍ以上である気泡の個数密度」と、「気泡径が２００μｍ以上３００μｍ未満である気泡の個数密度」を調べた。
【００３２】
図６に、Ｎｏ.１およびＮｏ.３の気泡個数密度を示している。図６において、縦軸は気泡個数密度である。「気泡径が３００μｍ以上である気泡の個数密度」と「気泡径が２００μｍ以上３００μｍ未満である気泡の個数密度」の合計が、「最大気泡個数密度」である。
【００３３】
図６から以下のことがわかった。
アルゴンガス１００％のＮｏ.１の場合、気泡径が３００μｍ以上である気泡と、気泡径が３００μｍ未満である気泡との両方が存在した。一方、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ.３の場合、気泡径が３００μｍ未満である気泡しか存在しなかった。なお、ここでは窒素ガス１００％のＮｏ.２について調べていないが、図５において、窒素ガス１００％のＮｏ.２の場合、最大気泡径が２００μｍであったことから、窒素ガス１００％のＮｏ.２の気泡個数密度を調べた場合も、Ｎｏ.３の場合と同様に、気泡径が３００μｍ未満である気泡しか存在しないと考えられる。
【００３４】
表１に示すように、Ｎｏ.２のガスは窒素ガス１００％であり、Ｎｏ.３のガスはアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスである。一方、Ｎｏ.１のガスは、アルゴンガス１００％である。
Ｎｏ.２とＮｏ.３のガス流量は、Ｎｏ.１のガス流量より多い。したがって、Ｎｏ.２およびＮｏ.３の最大気泡個数密度は、Ｎｏ.１の最大気泡個数密度よりも多くなると考えられる。また、Ｎｏ.２とＮｏ.３の最大気泡径はＮｏ.１の最大気泡径と同等またはＮｏ.１の最大気泡径より大きくなると考えられる。しかし、Ｎｏ.２およびＮｏ.３の最大気泡個数密度は、Ｎｏ.１の最大気泡個数密度より大幅に少なかった。また、Ｎｏ.２とＮｏ.３の最大気泡径はＮｏ.１の最大気泡径より小さかった。
【００３５】
図５と図６に示す実験結果から、以下のことが考えられる。
窒素ガス１００％のＮｏ.２の場合と、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ.３の場合、窒素ガスを含む。Ｎｏ.２とＮｏ.３では、ガスに含まれる窒素ガスが溶鋼に溶けたことにより、気泡径が小さくなったと考えられる。そのため、Ｎｏ.２とＮｏ.３では、最大気泡径が２００μｍの小さい気泡しか残存しなかったと考えられる。また、窒素ガスが溶鋼に溶けたことで、ガスの一部が消滅したと考えられる。これにより、Ｎｏ.２とＮｏ.３の最大気泡個数密度は少なかったと考えられる。
一方、アルゴンガス１００％のＮｏ.１の場合、アルゴンガスは溶鋼に溶けない。そのため、Ｎｏ.１の場合、最大気泡径が３００μｍと大きかったと考えられる。また、アルゴンガス１００％のＮｏ.１のガス流量は、窒素ガス１００％のＮｏ.２およびアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ.３のガス流量が少ないが、Ｎｏ.１の最大気泡個数がＮｏ.２およびＮｏ.３の最大気泡個数より１０倍程度多かったと考えられる。
上記より、ＨＩＣの起点となる気泡を低減するためには、吹き込みガスとして、窒素ガスが含まれるガスを用いることが好ましいと考えられる。
【００３６】
図５において、窒素ガス１００％のＮｏ.２の場合と、アルゴンガス２５％と窒素ガス７５％の混合ガスを用いたＮｏ.３の場合とでは、最大気泡個数密度が同程度であった。このことから、ガス全体に占めるアルゴンガスの割合が変わっても、最大気泡個数密度はあまり変らないと考えられる。これを確かめるため、ガス全体に占めるアルゴンガスの割合を０％以上２５％以下の範囲内で変えたときの最大気泡個数密度を調べた。
【００３７】
図７に、ガスに占めるアルゴンガスの割合と最大気泡個数密度の関係を示している。ガスは、アルゴンガスと窒素ガスの少なくとも一方を含み、アルゴンガスと窒素ガスの合計１００％からなる。図７において、横軸はガスに占めるアルゴンガスの割合であり、縦軸は最大気泡個数密度である。図７から、アルゴンガスの割合が０％、５％、１５％および２５％のときの最大気泡個数密度はほぼ同じであった。
【００３８】
図７に示す結果から、アルゴンガスの割合を０％以上２５％以下の範囲内で変えても、最大気泡個数密度がほぼ同じであると考えられる。ここで、ガスに占めるアルゴンガスの割合が少なくなくなるにつれて、窒素ガスの割合が増える。窒素ガスが溶鋼に溶けることにより、気泡径が小さくなる。径が小さい気泡は、下方に潜り込み（図１のガスＧ2参照）、凝固シェル１１１に捕捉される。窒素ガスの割合が増えるにつれて、径が小さい気泡が多くなるため、下方に潜り込むガス（Ｇ2）が多くなる。下方に潜り込むガス（Ｇ2）が多くなるにつれて、凝固シェル１１１に捕捉される気泡の数が多くなるため、気泡欠陥が多くなると考えられる。しかし、アルゴンガスの割合を０％以上２５％以下の範囲内で変えたとき窒素ガスの割合が変わっても、最大気泡個数密度は殆ど変らなかった。これは、窒素ガスが増えるにつれて下方に潜り込むガス（Ｇ2）が多くなったが、下方に潜り込んだガス（Ｇ2）が溶鋼に溶けることにより、ガス（Ｇ2）がさらに縮小し、消滅したためと考えられる。
上記より、ガスに占めるアルゴンガスの割合を０％以上２５％以下の範囲で変えても、アルゴンガスの割合は最大気泡個数密度に殆ど影響しないと考えられる。
【００３９】
次に、アルゴンガスの割合を変えたときの鋳片に残存する気泡の最大気泡径を調べた。
【００４０】
図８に、ガスに占めるアルゴンガスの割合と最大気泡径との関係を示している。ガスは、アルゴンガスと窒素ガスの少なくとも一方を含み、アルゴンガスと窒素ガスの合計１００％からなる。図８において、Ｘは最大気泡径の実測値から得られた近似線であり、Ｙは最大気泡径の推定値の近似線である。最大気泡径の実測値から得られた近似線（Ｘ）は、アルゴンガスの割合が２５％以下の実測値から得られた近似線である。そのため、アルゴンガスの割合が２５％以下の範囲については、最大気泡径の実測値から得られた近似線（Ｘ）から最大気泡径を推測し、アルゴンガスの割合が２５％を超える範囲については、最大気泡径の推定値の近似線（Ｙ）から最大気泡径を推測した。図８に示すように、アルゴンガスの割合が２５％を超える範囲では、最大気泡径の実測値から得られた近似線（Ｘ）と最大気泡径の推定値の近似線（Ｙ）がほぼ重なった。このことから、アルゴンガスの割合が２５％を超える範囲では、最大気泡径の実測値と最大気泡径の推定値の差が０に近いといえる。
上記より、アルゴンガスの割合が２５％を超える範囲では、最大気泡径として、近似線（Ｙ）から推定される推定値を用いることとした。
【００４１】
これまでの実験から、２００μｍ未満の径の気泡は、鋳造後の圧延により圧着されるため、鋼材に殆ど残らないことがわかっている。そのため、鋳片に２００μｍ未満の径の気泡が存在しても、その気泡に起因してＨＩＣは発生しないといえる。図８から、最大気泡径が２００μｍ未満となるのは、ガスに占めるアルゴンガスの割合が２９％以下のときであった。このことから、ガスに占めるアルゴンガスの割合を２９％以下にすることにより、鋳片に存在する気泡が２００μｍ未満の径の気泡となるため、ＨＩＣが発生しないと考えられる。
【００４２】
ガスに占めるアルゴンガスの割合が２９％以下のとき、ガスに占める窒素ガスの割合が７１％以上である。ガスに占める窒素ガスの割合が７１％以上である場合、鋳片に存在する気泡が２００μｍ未満の径の気泡となるため、ＨＩＣが発生しないと考えられる。
【００４３】
以上より、上ノズルから溶鋼に吹き込むガスに占める窒素ガスの割合を７１％以上とする。
なお、上記では、上ノズルから溶鋼に吹き込むガスにおいて窒素ガス以外に含まれるガスがアルゴンガスである場合について説明した。しかし、上ノズルから溶鋼に吹き込むガスにおいて窒素ガス以外に含まれるガスは、アルゴンガスでもよく、アルゴンガス以外の不活性ガスでもよい。
【００４４】
上ノズルから溶鋼に吹き込むガス流量は、特に限定されない。上ノズルから溶鋼に吹き込むガス流量は、例えば、一般的なガス流量の３５ＮＬ／ｍｉｎ以下でもよい。
【００４５】
次に、鋳片に存在する気泡を低減するため、下向きの吐出流Ｆ2に着目した。図１に示すように、気泡径が比較的小さいガス（Ｇ2）は、下向きの吐出流Ｆ2によって下方に潜り込む。下向きの吐出流Ｆ2は、浸漬ノズル６から吐出される溶鋼の吐出速度および吐出角度等に大きく影響を受ける。溶鋼の吐出速度および吐出角度等は、鋳造速度および浸漬ノズル６に形成された吐出孔の形状等に影響を受けると考えられる。
【００４６】
そこで、鋳造速度および浸漬ノズルの吐出孔の形状等を変えて、ＨＩＣ性を調べた。具体的には、実操業において鋳造速度および浸漬ノズルの吐出孔の形状等を変えて鋳片を鋳造し、鋳片断面における最大気泡個数密度を測定した。実操業では、吹き込みガスとしてアルゴンガス１００％を用いた。また、鋳型内における下向きの吐出流深さを調べるため、実操業の条件と同じ条件で、水モデル実験を行った。水モデル実験において、透明なアクリル板で形成された鋳型を用いた。これにより、鋳型内の吐出流が可視化されるので、鋳型内における下向きの吐出流深さを測定できる。また、水モデル実験では、溶鋼の代わりに水を用い、吹き込みガスとして空気を用いた。空気は水に殆ど溶けないため、水と空気を用いた水モデル実験により、実操業において吹き込みガスとして溶鋼に溶けないアルゴンガス１００％を用いた場合の吐出流を再現できると考えられる。
【００４７】
表２に、最大気泡個数密度と吐出流深さを示している。表２では、下向きの吐出流深さを、単に「吐出流深さ」と示している。以下では、水モデル実験で測定した下向きの吐出流深さを、単に「吐出流深さ」と称することがある。また、鋳片断面における最大気泡個数密度を、単に「最大気泡個数密度」と称することがある。
【００４８】
【表２】
2020059036.tif 000004
【００４９】
「吐出流深さ」（下向きの吐出流深さ）とは、図９に示すように、浸漬ノズルから吐出された溶鋼の吐出流が鋳型の短辺壁に到達したときの、メニスカスから下向きの吐出流の最下端までの距離である。図９では、下向きの吐出流深さを、単に「吐出流深さ」と示している。
【００５０】
図１０に、表２に示す最大気泡個数密度と吐出流深さとの関係を示している。図１０において、横軸は吐出流深さを示し、縦軸は最大気泡個数密度を示している。図１０において、最大気泡個数密度と吐出流深さとの相関関係を示す線を引くことができた。このことから、最大気泡個数密度と吐出流深さとの間に相関関係があることがわかった。
【００５１】
上述したように鋳片に２００μｍ未満の径の気泡が存在しても、その気泡に起因してＨＩＣは発生しない。しかし、鋳片に２００μｍ以上の径の気泡が存在する場合、２００μｍ以上の径の気泡は、圧延後も鋼材に残存することがある。しかし、鋳片に２００μｍ以上の径の気泡が存在しても、２００μｍ以上の径の気泡の個数密度が０．１５個／ｃｍ2以下であれば、ＨＩＣの発生を抑制できることがわかっている（特願２０１６−２２３４１６号）。したがって、上ノズルから溶鋼に吹き込むガスとして、窒素ガスの割合が７１％以上のガスを使用した場合、鋳片に２００μｍ以上の径の気泡が存在しても、最大気泡個数密度が０．１５個／ｃｍ2以下であれば、ＨＩＣの発生を抑制できる。
【００５２】
表２および図１０に示す最大気泡個数密度および吐出流深さは、上ノズルから溶鋼に吹き込むガスとして、アルゴンガス１００％を使用したときの結果である。
ここで、図５と図６に戻る。図５には、アルゴンガス１００％のＮｏ.１の最大気泡個数密度と、窒素ガス１００％のＮｏ.２の最大気泡個数密度と、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ．３の最大気泡個数密度とを示している。アルゴンガス１００％のＮｏ.１の最大気泡個数密度は、窒素ガス１００％のＮｏ.２およびアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ．３の最大気泡個数密度の１０倍程度である。また、図６から、アルゴンガス１００％のＮｏ.１の最大気泡個数密度は、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを用いたＮｏ．３の最大気泡個数密度の１０倍程度である。このことから、吹き込みガスとしてアルゴンガス１００％を用いた場合の最大気泡個数密度は、吹き込みガスとして窒素ガスを含むガスを用いた場合の最大気泡個数密度の１０倍程度になると考えられる。
【００５３】
上記より、窒素ガスの割合が７１％以上のガスを使用した場合に最大気泡個数密度が０．１５個／ｃｍ2以下となるのは、アルゴンガス１００％を使用した場合に最大気泡個数密度が１．５個／ｃｍ2以下となるときと考えられる。窒素ガスの割合が７１％以上のガスを使用した場合、最大気泡個数密度が０．１５個／ｃｍ2以下となるときＨＩＣの発生を抑制できるので、アルゴンガス１００％を使用した場合、最大気泡個数密度が１．５個／ｃｍ2以下となるときＨＩＣの発生を抑制できると考えられる。
【００５４】
アルゴンガス１００％を使用した結果を示す図１０において、最大気泡個数密度が１．５個／ｃｍ2以下となるのは、吐出流深さが０．７ｍ以下であった。このことから、吐出流深さが０．７ｍ以下であるとき、ＨＩＣの発生を抑制できると考えられる。
【００５５】
吐出流深さが０．７ｍ以下であるとき、ＨＩＣの発生を抑制できるため、吐出流深さが０．７ｍ以下となる条件について調べた。
鋳造速度および浸漬ノズルの吐出孔の形状等を変えて水モデル実験を行い、下向きの吐出流深さを測定した。
【００５６】
図１１〜１４に、２つの吐出孔が形成された浸漬ノズルを示している。図１５〜１８に、２つの吐出孔と２つの吐出溝が形成された浸漬ノズルを示している。本実験では、後述する表３のＮｏ.８〜１４、Ｎｏ.１６、Ｎｏ.１７、Ｎｏ.１９およびＮｏ.２０において、図１１〜１４に示す浸漬ノズルを用いた。また、後述する表３のＮｏ.１５、Ｎｏ.１８およびＮｏ.２１〜２７において、図１５〜１８に示す浸漬ノズルを用いた。
【００５７】
本実験では、吐出孔の形状を、吐出孔の高さＡ、幅Ｂ、奥行きＣおよび吐出角θを用いて表している。また、吐出溝の形状を、吐出溝の高さａ、幅ｂおよび奥行きｃを用いて表している。以下に、吐出孔の高さＡ、幅Ｂ、奥行きＣおよび吐出角θと、吐出溝の高さａ、幅ｂおよび奥行きｃとについて説明する。なお、図１１〜１８において、浸漬ノズルに形成された２つの吐出孔は同じ形状である。そのため、以下では一方の吐出孔について説明し、他方の吐出孔の説明を省略する。図１５〜１８において、浸漬ノズルに形成された２つの吐出溝は同じ形状である。そのため、以下では一方の吐出溝について説明し、他方の吐出溝の説明を省略する。また、図１５〜１８に示す吐出孔は、図１１〜１４に示す吐出孔と同様な形状である。そのため、図１５〜１８に示す吐出孔および吐出孔を画定する内面に、図１１〜１４の吐出孔および吐出孔を画定する内面と同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。
【００５８】
先ず、図１１〜１４を参照しつつ、吐出孔の高さＡ、幅Ｂ、奥行きＣおよび吐出角θについて説明する。図１１〜１３では、浸漬ノズル１２０の軸方向を上下方向とし、図１１〜１３における上側を「上」と示し、図１１〜１３における下側を「下」と示している。
【００５９】
吐出孔１２１は、図１１に示すように、浸漬ノズル１２０の外側に向けて斜め下方向に形成されている。吐出孔１２１を画定する内面は、上面１３１、下面１３２、第１側面１３３および第２側面１３４を有する。上面１３１および下面１３２は、浸漬ノズル１２０の軸方向に対向する。下面１３２は、上面１３１より、浸漬ノズル１２０の底１４０に近い。図１１〜図１４には、上面１３１および下面１３２が平行である場合を示している（図１３参照）。
【００６０】
図１２に、吐出孔１２１を正面から視た図を示している。吐出孔１２１の正面視において、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐにおける吐出孔１２１は略矩形状である。吐出孔１２１の正面視において、外周面１２０ｐにおける吐出孔１２１の高さを「吐出孔１２１の高さＡ」とし、外周面１２０ｐにおける吐出孔１２１の幅を「吐出孔１２１の幅Ｂ」とする。「吐出孔１２１の高さＡ」は、図１２および図１３に示すように、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐにおいて、浸漬ノズル１２０の軸方向についての吐出孔１２１の長さである。「吐出孔１２１の幅Ｂ」は、図１２に示すように、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐにおいて、浸漬ノズル１２０の軸方向に直交する方向についての吐出孔１２１の長さである。「吐出孔１２１の幅Ｂ」は、図１４に示すように、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐにおいて、浸漬ノズル１２０の周方向についての吐出孔１２１の一端ｅと他端ｆを結ぶ直線の距離でもある。図１２に示す吐出孔１２１の正面視において、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐにおける吐出孔１２１の面積は、高さＡ×幅Ｂによって表される。
【００６１】
「吐出孔の奥行きＣ」は、図１３に示すように、吐出孔１２１を画定する内面のうち下面１３２において、浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐから内周面１２０ｑまでの最短長さである。図１３において、上面１３１および下面１３２が平行である。上面１３１および下面１３２が平行である場合、下面１３２における浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐから内周面１２０ｑまでの最短長さと、上面１３１における浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐから内周面１２０ｑまでの最短長さは、同じ長さである。したがって、上面１３１および下面１３２が平行である場合、上面１３１における浸漬ノズル１２０の外周面１２０ｐから内周面１２０ｑまでの最短長さは、「吐出孔の奥行きＣ」と同じ長さである。
【００６２】
「吐出角θ」は、図１３に示すように、下面１３２に平行な方向ｊと浸漬ノズル１２０の軸方向に直交する方向ｋとのなす角度である。上面１３１および下面１３２が平行である場合、上面１３１に平行な方向と浸漬ノズル１２０の軸方向に直交する方向とのなす角度が、「吐出角θ」と同じ角度である。吐出角θは、０°より大きく、９０°より小さい。
【００６３】
次に、図１５〜１８を参照しつつ、吐出溝の高さａ、幅ｂおよび奥行きｃについて説明する。図１５〜１８に、吐出溝の一例を示している。図１５〜１７では、浸漬ノズル２２０の軸方向を上下方向とし、図１５〜１７における上側を「上」と示し、図１５〜１７における下側を「下」と示している。
【００６４】
吐出溝２２２は、図１５に示すように、吐出孔１２１の下面１３２から浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにかけて形成されている。図１６に、吐出孔１２１および吐出溝２２２を正面から視た図を示している。また、図１６に、浸漬ノズル２２０の周方向について吐出孔２２１の中心を通る線Ｇと、浸漬ノズル２２０の周方向について吐出溝２２２の中心を通る線ｇを示している。吐出孔２２１の中心を通る線Ｇと吐出溝２２２の中心を通る線ｇが重なるように、吐出溝２２２が形成されている。
【００６５】
図１６の拡大図に示すように、吐出溝２２２は、上部２２０ｍと、下部２２０ｎとを有する。上部２２０ｍは、吐出孔１２１の一部を画定する下面１３２に形成されている。下部２２０ｎは、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐに形成されている。図１６には、吐出溝２２２の正面視において、上部２２２ａと下部２２２ｂがいずれも略矩形状である例を示している。
【００６６】
吐出溝２２２の正面視において、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおける下部２２２ｂの高さを「吐出溝２２２の高さａ」とし、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおける下部２２２ｂの幅を「吐出溝２２２の幅ｂ」とする。「吐出溝２２２の高さａ」は、図１６および図１７に示すように、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおいて、浸漬ノズル２２０の軸方向についての吐出溝２２２の長さである。「吐出溝２２２の幅ｂ」は、図１６に示すように、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおいて、浸漬ノズル２２０の軸方向に直交する方向の長さである。「吐出溝２２２の幅ｂ」は、図１８に示すように、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおいて、浸漬ノズル２２０の周方向についての吐出溝２２２の一端ｅ1と他端ｆ1を結ぶ直線の距離でもある。図１６に示すように、吐出溝２２２の正面視において、下部２２２ｂが略矩形状である場合、下部２２２ｂの高さは、浸漬ノズル２２０の軸方向に垂直な方向に略一定であり、下部２２２ｂの幅は、浸漬ノズル２２０軸方向に略一定である。
【００６７】
図１６の拡大図に示すように、吐出溝２２２の正面視において、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおける吐出溝２２２の面積は、下部２２０ｎの面積である。吐出溝２２２の正面視において、下部２２０ｎが略矩形状である場合、吐出溝２２２の正面視において、浸漬ノズル２２０の外周面２２０ｐにおける吐出溝２２２の面積は、下部２２０ｎの面積であって、高さａ×幅ｂによって表される。
【００６８】
「吐出溝２２２の奥行きｃ」は、図１７に示すように、吐出孔１２１の一部を画定する下面１３２に平行な方向ｊついての吐出溝２２２の最大長さである。「吐出溝２２２の奥行きｃ」は、吐出孔１２１の一部を画定する下面１３２に平行な方向ｊついての吐出溝２２２の上部２２０ｍの最大長さでもある（図１６参照）。図１６に示すように、吐出溝２２２の正面視において、下部２２２ｂが略矩形状である場合、「吐出溝２２２の奥行きｃ」は、浸漬ノズル２２０の軸方向に垂直な方向に略一定である。
【００６９】
表３に、本実験の実験条件および下向きの吐出流深さを示している。表３に示す面積比Ｒは、吐出孔および吐出溝の平面視において、浸漬ノズルの外周面における、吐出孔の面積に対する吐出溝の面積の比率である。図１５〜１８に示す浸漬ノズルの場合、吐出孔の平面視において、浸漬ノズルの外周面における吐出孔の面積はＡ×Ｂである。図１５〜１８に示す浸漬ノズルの場合、吐出溝の平面視において、浸漬ノズルの外周面における吐出溝の面積はａ×ｂである。したがって、図１５〜１８に示す浸漬ノズルの場合、面積比Ｒは、以下の式で示される。
面積比Ｒ＝（ａ×ｂ）／（Ａ×Ｂ）
【００７０】
【表３】
2020059036.tif 000005
【００７１】
図１０に示す実験において、吐出流深さが０．７ｍ以下であるとき、ＨＩＣの発生を抑制できることがわかったため、図１０に示す実験結果をもとに表３の「吐出流深さ判定」を判定した。表３の「吐出流深さ判定」において、吐出流深さが０．７ｍ以下である場合、ＨＩＣの発生を抑制できると判断し、「〇」と示している。吐出流深さが０．７ｍを超える場合、ＨＩＣの発生を抑制できないと判断し、「×」と示している。吐出流深さが「〇」であるＮｏ.１８〜Ｎｏ.２７は、ＨＩＣの発生を抑制できると考えられる。一方、吐出流深さ判定が「×」であるＮｏ.８〜Ｎｏ.１７は、ＨＩＣの発生を抑制できないと考えられる。
【００７２】
表３の実験条件および判定結果を用いて重回帰分析を行った。その結果、下記（１）式を満たすときに、吐出流深さが０．７ｍ以下となることがわかった。
０．０２８９θ＋０．００７６Ａ＋０．１６２Ｖｃ＋１．６９１Ｒ−０．６２４≦０．７・・・（１）
吐出流深さが０．７ｍ以下であるとき、ＨＩＣの発生を抑制できる。したがって、下記（１）式を満たすとき、ＨＩＣの発生を抑制することができる。また、上記（１）式の左辺は０．７以下であることから、（１）式の左辺は吐出流深さを表しているとも考えられる。
【００７３】
また、上記実験結果および重回帰分析の結果から、以下のことがわかった。
（１）式において、面積比Ｒは、吐出孔の高さＡ、吐出孔の幅Ｂ、吐出溝の高さａ及び吐出溝の幅ｂによって変化する。例えば、吐出孔の高さＡが大きくなるにつれて、面積比Ｒは小さくなる。しかし、（１）式には、吐出孔の高さＡを含む「０．００７６Ａ」の項を含む。吐出孔の高さＡが大きくなるにつれて、面積比Ｒは小さくなるが、「０．００７６Ａ」は大きくなる。また、吐出孔の高さＡが小さくなるにつれて、面積比Ｒは大きくなるが、「０．００７６Ａ」は小さくなる。したがって、吐出孔の高さＡが大きくなっても、（１）式の左辺が大きくなるとはいえない。また、吐出孔の高さＡが大きくなっても、（１）式の左辺が小さくなるとはいえない。上記実験結果および重回帰分析の結果から、吐出孔の高さＡが５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下であり、ａ／Ａが０より大きく０．２以下であり且つｂ／Ｂが０より大きく０．３３以下であるとき、（１）式が成立することがわかった。
【００７４】
また、上記実験から以下のことがわかった。
吐出孔の高さＡが大きくなるにつれて、浸漬ノズルから吐出される溶鋼が上下方向に分散される長さが長くなる。これにより、下方に向かう溶鋼流が強くなるため、吐出流深さが深くなる。一方、吐出孔の高さＡが小さくなるにつれて、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出速度が速くなる。これにより吐出流深さが深くなる。したがって、吐出孔の高さＡが大きい場合も小さい場合も、理由は異なるものの、吐出流深さが深くなる。しかし、上記実験から、吐出孔の高さＡが５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下である場合、吐出流深さを低減できることがわかった。
【００７５】
吐出角θは、溶鋼が吐出孔から吐出される方向（図１に示すＦAの方向およびＦBの方向）に影響を及ぼすのみであり、吐出流深さに影響しない。したがって、吐出角θは、特に限定されない。吐出角θは、表３に示す吐出角θ以外であってもよい。例えば、吐出角度θは１０°以下でもよい。また、吐出角θの上限は特に限定されないが、例えば、吐出角度θを３５°以下としてもよい。
【００７６】
鋳造速度Ｖｃは、表３に示す鋳造速度Ｖｃ以外であってもよい。但し、鋳造速度Ｖｃは吐出流速と比例関係にある。鋳造速度Ｖｃが速くなるにつれて、吐出流速が速くなるため、吐出流深さが深くなりやすい。また、（１）式に、鋳造速度Ｖｃを含む項「０．１６２Ｖｃ」が含まれる。Ｖｃが大きくなるにつれて、鋳造速度Ｖｃを含む項「０．１６２Ｖｃ」は大きくなり、（１）式の左辺が大きくなる。そのため、鋳造速度Ｖｃは、例えば、１．３ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。鋳造速度Ｖｃの下限は特に限定されないが、例えば、鋳造速度Ｖｃは、０．７ｍ／ｍｉｎ以上である。
【００７７】
吐出孔の幅Ｂは、一般的に、８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。上記（１）式において、吐出孔の幅Ｂが変わると、面積比Ｒが変化する。本発明者の実験から、吐出孔の幅Ｂを８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲で変えても、吐出孔の高さＡ、ａ／Ａおよびｂ／Ｂが上述した範囲内であれば、上記（１）式が成立することがわかった。したがって、吐出孔の幅Ｂを、８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とする。
【００７８】
以上より、耐サワー鋼の鋳造において、下記（１）式を満たすようにする。
０．０２８９θ＋０．００７６Ａ＋０．１６２Ｖｃ＋１．６９１Ｒ−０．６２４≦０．７・・・（１）
ここで、吐出孔の高さＡは５０ｍｍ以上６５ｍｍ以下であり、吐出孔の幅Ｂは８０ｍｍ以上１２０ｍｍである。また、浸漬ノズルを介して鋳型に溶鋼を注入するとき、上ノズルから溶鋼にガスを吹き込む。ガスは、窒素ガスを７１ｍａｓｓ％以上含む。
【００７９】
上記条件で耐サワー鋼を鋳造することにより、鋳型内において下向きの吐出流深さが深くなることを抑制することができる。これにより、気泡欠陥を低減することができる。また、溶鋼に吹き込むガスを上記組成のガスにすることにより、気泡欠陥を低減することができる。これらにより、耐サワー鋼の鋳造において耐ＨＩＣ性を備えた鋼を鋳造することができる。
【００８０】
吐出孔の高さＡと幅Ｂの比は、特に限定されない。吐出孔の高さＡと幅Ｂの比は、例えば、１:２以上３:５以下である。
【００８１】
上述したように、鋳型７内における下向きの吐出流Ｆ1は耐ＨＩＣ性に影響する（図１参照）。一方、上向きの吐出流Ｆ2は耐ＨＩＣ性に殆ど影響しないが、上向きの吐出流Ｆ2により溶鋼表面が変動しやすい。溶鋼表面が大きく変動した場合、凝固シェル１１１と鋳型７の壁面との間に流入するモールドパウダ１１２の流入量が不均一になる。これにより、溶鋼１１０の冷却が不均一になる。その結果、ブレークアウトが発生したり、鋳片表面に縦割れが発生したりするおそれがある。そこで、表３に示す実験条件で水モデル実験を行い、溶鋼表面の変動を調べた。以下において、溶鋼表面を「湯面」と称することがある。
【００８２】
鋳型内において、鋳型の長辺壁の長手方向に平行な方向について、浸漬ノズルに対して対称な２箇所で、メニスカス位置の差を調べた。メニスカス位置とは、図１に示すように、鋳型内における溶鋼のメニスカス高さである。メニスカス位置は、湯面高さと称されることがある。また、鋳型内においてメニスカス位置の標準偏差を調べた。メニスカス位置の標準偏差は、定位置で、１０分間、１秒間隔で測定したメニスカス位置から算出した。表４に実験条件および湯面変動の結果を示している。
【００８３】
これまでの経験から、上記２箇所におけるメニスカス位置の差が１０ｍｍ以上である場合、湯面変動が大きいため、ブレークアウトが発生したり、縦割れが発生したりするおそれがあることがわかっている。また、メニスカス位置の標準偏差が２．０ｍｍ以上である場合、ブレークアウトが発生したり、縦割れが発生したりするおそれがあることがわかっている。このことから、上記２箇所におけるメニスカス位置の差が１０ｍｍ以上である場合、メニスカス位置の標準偏差が２．０ｍｍ以上である場合、および、上記２箇所におけるメニスカス位置の差が１０ｍｍ以上であり、且つ、メニスカス位置の標準偏差が２．０ｍｍ以上である場合、湯面変動が大きいと判断した。これら３つの場合、湯面変動大と判断し、表４の「湯面変動」を「△」としている。一方、上記２箇所のメニスカス位置の差が１０ｍｍ未満であり、且つ、メニスカス位置の標準偏差が２．０ｍｍ未満である場合、湯面変動が小さいと判断し、表４の「湯面変動」を「〇」としている。湯面変動が「△」の場合、ブレークアウトや縦割れが発生するおそれがあるが、湯面変動が「○」の場合、ブレークアウトおよび縦割れが発生するおそれがないと考えられる。
【００８４】
【表４】
2020059036.tif 000006
【００８５】
本発明者は、上向きの吐出流Ｆ2に影響を与える要因を検討した。その結果、吐出角θと吐出溝が、上向きの吐出流Ｆ2に影響を与えるという知見に至った。吐出角θが小さくなるにつれて、浸漬ノズルから吐出される溶鋼吐出流が、溶鋼表面に近い位置で、鋳型内壁に衝突する。この場合、湯面に衝突する上向きの吐出流Ｆ2が大きいので、湯面変動が大きくなりやすい。
一方、浸漬ノズルに吐出溝が形成されていることにより、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の吐出流を下方向に分散できる。これにより、上向きの吐出流Ｆ2を小さくすることができると考えられる。吐出溝による影響は、面積比Ｒによって評価できる。
【００８６】
上記知見を基に、吐出角θおよび面積比Ｒと湯面変動との関係を調べた。図１９に、吐出角θおよび面積比Ｒと湯面変動との関係を示している。図１９に示す横軸は吐出角θであり、縦軸は面積比Ｒである。
【００８７】
図１９において、湯面変動が小さい場合（「〇」）と湯面変動が大きい場合（「△」）との境界となる線が得られた。この線は、以下の式で表される。
Ｒ＝−０．００３θ＋０．０９
【００８８】
図１９から、Ｒ≧−０．００３θ＋０．０９の場合、湯面変動が小さいが、Ｒ＜−０．００３θ＋０．０９の場合、湯面変動が大きいことがわかった。つまり、Ｒ≧−０．００３θ＋０．０９の場合、ブレークアウトおよび縦割れが発生するおそれはないが、Ｒ＜−０．００３θ＋０．０９の場合、ブレークアウトや縦割れが発生するおそれがある。
【００８９】
上記より、耐サワー鋼の鋳造において、下記（２）式を満たす場合、鋳型内において湯面変動が大きくなることを抑制することができる。これにより、ブレークアウトの発生を抑制できるとともに、縦割れの発生を抑制することができる。
Ｒ≧−０．００３θ＋０．０９・・・（２）
【００９０】
また、上記実験から、以下のことがわかった。
溝の奥行きｃが小さい場合、上向きの吐出流が比較的大きくなりやすい。表４に示す結果から、ｃ／Ｃ≧０．６である場合、湯面変動が大きくなることを確実に抑制することができる。
【００９１】
ここで、本発明の鋳造条件の一例を説明する。
１ストランドのタンディッシュを用いる。タンディッシュ容量は５５ｔｏｎ以上７０ｔｏｎ以下である。タンディッシュ長さは５．０ｍ以上７．０ｍ以下であり、タンディッシュ幅は１．０ｍ以上３．０ｍ以下である。ここで、タンディッシュ長さとは、タンディッシュにおいて、取鍋から溶鋼が注入される注入部から上ノズルが配置された位置までの鉛直方向長さである。タンディッシュ底部から浸漬ノズル吐出孔までの鉛直方向長さは、１．５ｍ以上２．５ｍ以内である。タンディッシュ耐火物には、例えば、上ノズル周辺にアルミナ煉瓦が用いられ、その他の部分にキャスタブルが用いられる。
【００９２】
上ノズルの背圧を０．２ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下とする。上ノズルから窒素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹き込む場合、吹き込み前に窒素ガスと不活性ガスを均一に混合する。
【００９３】
浸漬ノズルは、鋳造前に、６０分以上予熱する。鋳型の内寸の短辺は２３０ｍｍ以上２８０ｍｍ以下であり、内寸の長辺は１８００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下である。鋳造中に、鋳型内に、モールドパウダを３００秒周期で散布する。モールドパウダの散布は自動でもよく、手動でもよい。鋳型の周囲に流れる冷却水の温度は、冷却水の入口側において１０〜４０℃とする。
【００９４】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９５】
例えば、上述した実験では、図１５〜１８に示すように、吐出溝２２２の正面視において、吐出溝２２２が略矩形状であり、且つ、上部２２２ａと下部２２２ｂのいずれも略矩形状である。しかし、吐出溝の形状と、吐出溝の上部および下部の形状とは、この形状に限定されない。吐出溝の正面視において、吐出溝は略矩形状でなくてもよい。吐出溝の正面視において、吐出溝は、例えば、円形状でもよく、楕円形状でもよく、三角形状でもよく、多角形状でもよい。また、吐出溝の正面視において、吐出溝の上部と下部は、例えば、半円形状でもよく、半楕円形状でもよく、三角形状でもよく、多角形状でもよい。吐出溝の正面視において、吐出溝の下部が略矩形状でない場合、吐出溝の下部の高さが浸漬ノズルの軸方向に直交する方向に一定でないことがある。また、吐出溝の正面視において、吐出溝の下部が略矩形状でない場合、吐出溝の幅が浸漬ノズルの軸方向に一定でないことがある。
【００９６】
吐出溝の下部の高さが、浸漬ノズルの軸方向に直交する方向に一定でない場合、「吐出溝の高さａ」を、浸漬ノズルの外周面における吐出溝の下部の最大高さとする。浸漬ノズルの外周面における吐出溝の下部の最大高さとは、浸漬ノズルの外周面において、浸漬ノズルの軸方向についての吐出溝の最大長さである。
【００９７】
吐出溝の下部の幅が浸漬ノズルの軸方向に一定でない場合、「吐出溝の幅ｂ」を、浸漬ノズルの外周面における吐出溝の下部の最大幅とする。浸漬ノズルの外周面における吐出溝の下部の最大幅とは、浸漬ノズルの外周面において、浸漬ノズルの軸方向に直交する方向についての吐出溝の下部の最大長さである。また、吐出溝の下部の幅が浸漬ノズルの軸方向に一定でない場合、「吐出溝の幅ｂ」は、浸漬ノズルの外周面において、浸漬ノズルの周方向についての吐出溝の一端と他端を結ぶ直線のうち、最も長い直線の距離である。
【００９８】
吐出溝の正面視において、吐出溝の下部が略矩形状でない場合、浸漬ノズルの外周面における吐出溝の面積は、ａ×ｂ以外によって表される。例えば、吐出溝の正面視において、吐出溝が円形状であり、吐出溝の下部が半円形状である場合、吐出溝の高さａは円の半径であり、幅ｂは円の直径である。この場合、吐出溝の正面視において、浸漬ノズルの外周面における吐出溝の面積は、円周率をπとしたとき、π×ａ2またはπ×（ｂ／２）2によって表される。
【００９９】
また、上記実験では、浸漬ノズルに形成された吐出孔１２１を画定する内面において、上面１３１と下面１３２が平行である。しかし、吐出孔を画定する内面において、上面と下面は平行でなくてもよい。例えば、吐出孔を画定する内面において、上面の一部と下面の一部は平行であるが、上面の他の部分と下面の他の部分が平行でなくてもよい。
【０１００】
また、上記実験では、浸漬ノズルに形成された２つの吐出孔が同じ形状である。そのため、２つの吐出孔において高さＡ、幅Ｂ、奥行きＣおよび吐出角θが同じである。しかし、浸漬ノズルに形成された２つの吐出孔は同じ形状でなくてもよい。２つの吐出孔において、例えば、吐出孔の高さＡ、幅Ｂ、奥行きＣおよび吐出角θの少なくとも１つが異なっていてもよい。
【０１０１】
また、上記実験では、浸漬ノズルに形成された２つの吐出溝が同じ形状である。したがって、２つの吐出溝において、高さａ、幅ｂおよび奥行きｃが同じである。しかし、浸漬ノズルに形成された２つの吐出溝は同じ形状でなくてもよい。２つの吐出溝において、例えば、吐出溝の高さａ、幅ｂおよび奥行きｃの少なくとも１つが異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１        連続鋳造機
２        タンディッシュ
３        上ノズル
４        スライディングノズル
５        整流ノズル
６、１２０、２２０      浸漬ノズル
７        鋳型
２１      第１吐出孔
２２      第２吐出孔
３１      第１吐出溝
３２      第２吐出溝
４１、４２      長辺壁
４３、４４      短辺壁
１１０    溶鋼
１１１    凝固シェル
１１２    モールドパウダ
１２０ｐ、２２０ｐ      外周面
１２０ｑ        内周面
１２１    吐出孔
１３１    上面
１３２    下面
１３３    第１側面
１３４    第２側面
２２０    吐出溝
２２０ｍ        上部
２２０ｎ        下部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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