(57)【要約】【課題】高スループット条件で鋳造を行う場合にも、鋳片の内部欠陥や表面品位を招くことなく連続鋳造が可能な、溶鋼の鋳型内流動制御方法を提供する。【解決手段】浸漬ノズル２の吐出口３から溶鋼を鋳型１内へ注入するとともに、吐出口３より上部に設置した電磁攪拌装置５により溶鋼を旋回させ、また吐出口より下部の鋳型内の電磁ブレーキ装置４により溶鋼を制動する溶鋼の鋳型内流動制御方法である。吐出口３からの溶鋼の吐出流速Ｖ(m/s)と、電磁攪拌によるシェル前面流速U(m/s)と、吐出口位置における磁束密度Ｂ（T)と、水平面に対する吐出口角度θ（°）とが、U−αVB２｜sinθ｜≧０．２（ただしαは２．１〜４．３の係数）の関係式を満足するように制御する。【選択図】図４
2010240686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬ノズルの吐出口から溶鋼を鋳型内へ注入するとともに、吐出口より上部に設置した電磁攪拌装置により溶鋼を旋回させ、また吐出口より下部の鋳型内の電磁ブレーキ装置により溶鋼を制動する溶鋼の鋳型内流動制御方法において、吐出口からの溶鋼の吐出流速Ｖ(m/s)と、電磁攪拌によるシェル前面流速U(m/s)と、吐出口位置における磁束密度Ｂ（T)と、水平面に対する吐出口角度θ（°）とが、下記の関係式を満足するように制御することを特徴とする溶鋼の鋳型内流動制御方法。
U−αVB２｜sinθ｜≧０．２（ただしαは２．１〜４．３の係数である）
【請求項２】
浸漬ノズルの吐出口角度θを調整することによって、前記の関係式を満足させることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の鋳型内流動制御方法。
【請求項３】
吐出口位置における磁束密度Ｂが０．１〜０．５Tであることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の鋳型内流動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁攪拌装置と電磁ブレーキ装置とを備えた鋼の連続鋳造設備における、溶鋼の鋳型内流動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造は、溶鋼をタンディッシュから浸漬ノズルを経由して連続鋳造用の鋳型内に注入しながら、鋳型壁との接触により冷却させて凝固シェルを形成し、形成された凝固シェルを低速度で連続的に下方に引抜く方法で行われている。浸漬ノズルには下端部付近に水平面よりも下向きの吐出口が形成されており、溶鋼はこの吐出口から鋳型内に吐出される。
【０００３】
特許文献１に示されるように、浸漬ノズルは鋳型の中央部に設置され、その吐出口は鋳型の長手方向に向けて左右一対に形成されることが一般的である。これらの吐出口から斜め下向きに吐出された溶鋼は凝固シェルの内面に衝突し、反転流と呼ばれる上向き流れと、浸透流と呼ばれる下向き流れとに分岐される。
【０００４】
ところが、０．５m３／ｍｉｎを超える高スループット条件で鋳造を行う場合には、浸漬ノズルの吐出口からの溶鋼の吐出流速が大きくなるため上向きの反転流も強くなり、溶湯表面のモールドパウダーや気泡を溶鋼中に巻き込み易くなる。もし巻４き込まれたモールドパウダーや気泡が鋳片表面に捕捉された場合には表層欠陥となり、巻き込まれたモールドパウダーが鋳型の内部に持ち込まれた場合には内部欠陥の発生を招くことは、特許文献１に示される通りである。
【０００５】
そこで上記した表層欠陥の発生を防止するために、鋳型上部に電磁攪拌装置を設けて鋳型内部で溶鋼を旋回させ、また内部欠陥の発生を防止するために、鋳型下部に電磁ブレーキ装置を設けて静磁場を印加し、溶鋼を制動することが行われている（特許文献２）。その様子を図１に示す。図１において、１は鋳型、２は浸漬ノズル、３は吐出口、４は電磁ブレーキ装置である。
【０００６】
しかし電磁ブレーキ装置４により溶鋼の浸透流を強力に制動すると下方への流動が制限されるため、図１中に示すように吐出流１１の周囲に主流とは逆方向の対向流１２が発生する。そしてこの対向流１２及び反転流１３が電磁攪拌による旋回流１５と干渉することにより旋回流に局所的な流速低下が生じ、その部位における鋳片の表面品位が悪化することが判明した。また逆に電磁ブレーキ装置４による溶鋼の制動を弱めると、上記した表層欠陥が発生し易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３３８４７号公報
【特許文献２】特開２００３−１１７６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、０．５m３／ｍｉｎを超える高スループット条件で鋳造を行う場合にも、鋳片の内部欠陥や表面品位を招くことなく連続鋳造が可能な、溶鋼の鋳型内流動制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、浸漬ノズルの吐出口から溶鋼を鋳型内へ注入するとともに、吐出口より上部に設置した電磁攪拌装置により溶鋼を旋回させ、また吐出口より下部の鋳型内の電磁ブレーキ装置により溶鋼を制動する溶鋼の鋳型内流動制御方法において、吐出口からの溶鋼の吐出流速Ｖ(m/s)と、電磁攪拌によるシェル前面流速U(m/s)と、吐出口位置における磁束密度Ｂ（T)と、水平面に対する吐出口角度θ（°）とが、U−αVB２｜sinθ｜≧０．２（ただしαは２．１〜４．３の係数）の関係式を満足するように制御することを特徴とするものである。
【００１０】
なお請求項２のように、浸漬ノズルの吐出口角度θを調整することによって、前記の関係式を満足させることが好ましい。また請求項３のように、吐出口位置における磁束密度Ｂを０．１〜０．５Tとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吐出口からの溶鋼の吐出流速Ｖ(m/s)と、電磁攪拌によるシェル前面流速U(m/s)と、吐出口位置における磁束密度Ｂ（T)と、水平面に対する吐出口角度θ（°）とを適正な範囲に制御することにより、０．５m３／ｍｉｎを超える高スループット条件で鋳造を行う場合にも、前記した対向流１２を起因とする上昇流が抑制され、その結果、鋳片の表面欠陥を大きく減少させることができる。また電磁ブレーキ装置による溶鋼の制動も適切に行われるので、鋳片の内部欠陥をも併せて抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術の問題点を説明する断面図である。
【図２】一般的な鋼の連続鋳造設備における鋳型内の溶鋼流動のイメージ図である。
【図３】吐出口角度θが大きい従来の場合における鋳型内の溶鋼流動のイメージ図である。
【図４】吐出口角度θを小さくした場合における鋳型内の溶鋼流動のイメージ図である。
【図５】流動指数と表面疵個数との関係を示すグラフである。
【図６】吐出口角度θと流動指数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図２は一般的な鋼の連続鋳造設備を示す平面図、及び断面図であり、図１に示したと同じく、１は連続鋳造用の鋳型、２は鋳型１の中央に配置された浸漬ノズル、３は浸漬ノズル２の下部に形成された左右一対の吐出口、４は電磁ブレーキ装置である。電磁ブレーキ装置４は浸漬ノズル２の吐出口３よりも下部に設置されており、静磁場を印加して溶鋼を制動するものである。また浸漬ノズル２の吐出口３よりも上部には電磁攪拌装置５が設置されており、移動磁場を形成して鋳型１の内部で図２に示すように溶鋼を旋回させるものである。なおこれらの電磁ブレーキ装置４及び電磁攪拌装置５は何れも、従来から広く用いられており、自由に制御可能である。
【００１４】
図２に示すように、浸漬ノズル２の吐出口３から鋳型１内に吐出された溶鋼の吐出流１１は凝固シェル６の内面に衝突し、反転流１３と呼ばれる上向き流れと、浸透流１４と呼ばれる下向き流れとに分岐される。この浸透流１４は電磁ブレーキ装置４による制動を受けて減衰される。また吐出流１１の主流とは逆方向の対向流１２が発生するが、スループットが小さい場合には対向流１２も弱く、電磁攪拌装置５による旋回流１５を妨げることもなく、大きな問題はない。
【００１５】
しかし、０．５m３／ｍｉｎを超える高スループット条件で鋳造を行うような場合には、内部欠陥発生防止のために電磁ブレーキ装置４による浸透流１４の制動を強めると対向流１２が強くなり、電磁攪拌装置５による旋回流１５と干渉して局所的な流速低下が生じ、その部位における鋳片の表面品位が悪化することは前述の通りである。
【００１６】
そこで本発明では、吐出口からの溶鋼の吐出流速Ｖ(m/s)と、電磁攪拌によるシェル前面流速U(m/s)と、吐出口位置における磁束密度Ｂ（T)と、水平面に対する吐出口角度θ（°）とを適正な範囲に制御する。具体的には、これらの変数がU−αVB２｜sinθ｜≧０．２の関係を満足するように制御する。この関係式は、シェル前面流速Uから対向流１２等による流速低下を差し引いた値（流動指数と呼ぶ）が０．２ｍ／ｓｅｃより大きいことを意味している。ここで吐出口位置における磁束密度（T：テスラ)は、適切な電磁ブレーキ効果を得るために０．１〜０．５Tに設定するのが普通である。またαは２．１〜４．３の係数であり、その値は主として鋳造断面サイズに応じて設定される。sinθの絶対値を採用したのは、θが上向き、即ちマイナスの値を取る場合を考慮したためである。
【００１７】
上記の関係を満足させるためにはどの変数を変化させてもよいが、実際には浸漬ノズル２の水平面に対する吐出口角度θを変化させ、水平に近づけることが効果的である。実際には、吐出口角度θに応じて浸漬ノズル２を交換することによって、吐出口角度θを調整する。なお図３に吐出口角度θが大きい従来の場合における鋳型内の溶鋼流動のイメージを示し、図４に吐出口角度θを小さくした場合の鋳型内の溶鋼流動のイメージを示した。図３の場合には強い対向流１２が生じて旋回流１５と干渉するが、図４の場合には対向流１２は弱くなる。
【００１８】
本発明の効果を確認するために、吐出流速Ｖ、磁束密度Ｂ、吐出口角度θを様々に変化させて連続鋳造を行い、鋳造されたスラブの表面介在物個数をカウントして評価を行った。その結果を表１にまとめた。なお、Ｖｃは鋳造速度である。この実験では、スラブの幅は１．６ｍ、厚みは０．２０〜０.３０ｍとし、電磁攪拌によるシェル前面流速Uは０．４ｍ／ｓｅｃの一定値とした。
【００１９】
【表１】
2010240686.tif 000003
【００２０】
表１に示されるように、U−αVB２｜sinθ｜≧０．２を満足する場合には、鋳造されたスラブの表面介在物指数はゼロとなった。ここで表面介在物指数とは、表面疵（ケ/ｃｍ２）スラブ換算の値である。この様子をグラフ化したものを図５に示す。また吐出口角度θと流動指数との関係を図６に示す。図６によれば、吐出口角度θが３０°よりも小さいときに好ましい結果が得られている。
【００２１】
以上に説明したように、本発明の溶鋼の鋳型内流動制御方法によれば、高スループット条件で鋳造を行う場合にも、鋳片の内部欠陥や表面品位を招くことなく連続鋳造が可能となる。
【符号の説明】
【００２２】
１  鋳型
２  浸漬ノズル
３  吐出口
４  電磁ブレーキ装置
５  電磁攪拌装置
６  凝固シェル
１１  吐出流
１２  対向流
１３  反転流
１４  浸透流
１５  旋回流
【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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