(57)【要約】【課題】鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避する技術を提供する。【解決手段】鋳型１の各鋳型狭面１ａを構成する狭面鋳型８の背面には、前記鋳型狭面１ａに対して垂直な成分を有する磁場を形成するための永久磁石１８が夫々、設けられる。前記鋳型１の上端から前記永久磁石１８の上端までの距離Ｌｕ［ｍｍ］は２００〜４００である。前記鋳型１の上端から前記永久磁石１８の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］は４００〜６００である。前記永久磁石１８の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］は１５０〜４００である。前記鋳型１の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、前記永久磁石１８の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比ｄｍａｇ／Ｄは０．７５〜１である。【選択図】図３
2010149149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を冷却して所定形状の凝固シェルを形成するための鋳型と、
この鋳型内へ溶鋼を注湯するために鋳型幅方向に対向する一対の溶鋼吐出孔が形成された浸漬ノズルと、
を備える、スラブの連続鋳造設備であって、
前記鋳型の各狭面を構成する狭面鋳型の背面には、前記狭面に対して垂直な成分を有する磁場を形成するための永久磁石が夫々、設けられ、
前記鋳型の上端から前記永久磁石の上端までの距離Ｌｕ［ｍｍ］は２００〜４００であり、
前記鋳型の上端から前記永久磁石の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］は４００〜６００であり、
前記永久磁石の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］は１５０〜４００であり、
前記鋳型の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、前記永久磁石の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比ｄｍａｇ／Ｄは０．７５〜１である、
ことを特徴とする、鋳型内溶鋼の上昇流に対して静磁場が作用するスラブの連続鋳造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型内溶鋼の上昇流に対して静磁場が作用するスラブの連続鋳造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１（特許第３４１７８７１号）や特許文献２（特許第３４１７８６１号）、特許文献３（特許第３３７２８６３号）、特許文献４（特許第２６１０７４１号）には、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が鋳型狭面に衝突して分岐し、下方へ向かう所謂下降流に対して静磁場を作用させ、もって、該下降流に対してブレーキ力を作用させる旨が記載されている。特に、特許文献１〜３には、「鋳型短面近傍部では、鋳型厚み方向に磁場を作用させても、鋳型幅方向には電流が誘起されにくいため、水平面内で磁場と電流が直交した場合に発生する鉛直上向きの電磁力が弱い」（特許文献１の００１２参照）として、溶鋼中に鋳型長辺方向の磁場を発生させることとしている（特許文献１の図５参照）。
【０００３】
また、特許文献５（特許第３０５６６５９号）には、鋳型内溶鋼金属を電磁力によりピンチしながら鋳造を行う場合は、鋳型コーナー部に電磁力が集中し、湯面の異常流動を招くので、この異常流動を抑えるべく、コーナー部に永久磁石を設置し、コーナー部のみに電磁ブレーキ効果を作用させる旨が記載されている（特許文献５の０００６、０００８、００１３、００１４等参照）。特許文献５の図４には、１孔式の浸漬ノズルが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、何れの文献にも、浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が鋳型の狭面に衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流に関しては、殆ど触れられていない。特に、特許文献５に開示の技術は１孔式の浸漬ノズルを採用しているので上記上昇流に関して触れることはできない。
【０００５】
一方、本願発明者らは、鋭意研究の末、操業上大きな問題となる鋳型直下型ブレークアウト・製品スリバー欠陥が、上記の上昇流と密接に関連していることを見出した。本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、鋳型内溶鋼の上昇流に起因する鋳型直下型ブレークアウト・製品スリバー欠陥を回避する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本願発明の観点によれば、溶鋼を冷却して所定形状の凝固シェルを形成するための鋳型と、この鋳型内へ溶鋼を注湯するために鋳型幅方向に対向する一対の溶鋼吐出孔が形成された浸漬ノズルと、を備える、スラブの連続鋳造設備は、以下のように構成される。即ち、前記鋳型の各狭面を構成する狭面鋳型の背面には、前記狭面に対して垂直な成分を有する磁場を形成するための永久磁石が夫々、設けられる。前記鋳型の上端から前記永久磁石の上端までの距離Ｌｕ［ｍｍ］は２００〜４００である。前記鋳型の上端から前記永久磁石の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］は４００〜６００である。前記永久磁石の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］は１５０〜４００である。前記鋳型の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、前記永久磁石の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比ｄｍａｇ／Ｄは０．７５〜１である。このように十分なサイズの永久磁石が上記の距離Ｌｕ［ｍｍ］、Ｌｄ［ｍｍ］によって特定される位置に配置され、この永久磁石が前記狭面に対して垂直な成分を有する磁場を形成するので、前記浸漬ノズルから吐出された溶鋼流が前記狭面に衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流に対してブレーキ力が効率よく作用する。また、このブレーキ力は上昇流の流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流を抑制する効果も奏する。更に、上記上昇流に対してブレーキ力が作用すると共に偏流が抑止されるので、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。従って、高い鋳造速度を実現でき、もって、高い生産性に寄与する。
【０００８】
話は遡るが、上記特許文献５は、浸漬ノズルから吐出される溶鋼吐出流が全く異なる点で本願発明とは前提条件が大きく相違し、更に、ピンチのための移動磁場に対して重畳的に静磁場を作用させるところに主眼を置いているので、本願発明者らとは視点が全く異なっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。図１は、スラブの連続鋳造設備の概略図である。先ず、本図に基づいて、連続鋳造設備１００の構成と作動を一例として簡単に説明する。
【００１０】
連続鋳造設備１００は、注湯される溶鋼を冷却して所定形状のシェルを形成するための鋳型１と、図略のタンディッシュに保持される溶鋼を鋳型１へ所定流量で滑らかに注湯するための浸漬ノズル２と、鋳型１の直下から鋳造経路Ｑに沿って複数で並設されるロール対３と、を備える。鋳型１の構成は図３に基づいて、浸漬ノズル２の構成は図２に基づいて後で詳細に説明する。本実施形態において前記の鋳造経路Ｑは、略鉛直方向に延びる垂直経路部と、この垂直経路部に接続され、円弧状に延びる円弧経路部と、更にその下流側に設けられ、水平方向に延びる水平経路部と、前記の円弧経路部及び水平経路部とを滑らかに接続するための矯正経路部と、から成る。即ち、本実施形態に係る連続鋳造設備１００は、垂直逐次曲げ型に構成される。なお、上記の垂直経路部が省略された湾曲型であってもよい。
【００１１】
前記のロール対３の夫々は、鋳造対象としての鋳片を、両広面でもって挟持する一対のロール３ａ・３ａから構成される。この一対のロール３ａ・３ａのロール面間の最短距離としてのロールギャップ［ｍｍ］は適宜の手段により調節可能に構成される。
【００１２】
また、前記の鋳造経路Ｑの上流には、鋳型１内で形成され、該鋳型１から引き抜かれるシェルに対して所定の流量で冷却水を噴霧する冷却スプレー４が適宜に設けられる。一般に、前記の鋳型１が１次冷却帯と称されるのに対して、この意味で、冷却スプレー４が配される経路部は２次冷却帯と称される。
【００１３】
鋳型１から引き抜かれ、鋳造経路Ｑに沿って搬送されるシェルは、自然放熱や、上記冷却スプレー４などにより更に冷却されて収縮する。従って、上記のロール対３のロールギャップ［ｍｍ］は、一般に、鋳造経路Ｑの下流側へ進むに連れて緩やかに狭くなるように設定される。
【００１４】
以上の構成で、スラブ鋳片の連続鋳造を開始するには、鋳型１へ溶鋼を注湯する前に予め図略のダミーバーを前記の鋳造経路Ｑ内に挿入しておき、浸漬ノズル２を介して鋳型１へ溶鋼を注湯し始めると共に上記ダミーバーを下流側へ引き抜く。この鋳型１への溶鋼の注湯量と、ダミーバーの引き抜き速度と、は、鋳造速度が所定の鋳造速度に至るまでの間、漸増させる。そして、このダミーバーは、所定のメニスカス距離に到達したときに、適宜の手段により回収する。これで、スラブ鋳片が連続的に鋳造されるようになる。
【００１５】
次に、上記の連続鋳造設備１００の一般的な操業条件を簡単に紹介する。以下は、例示である。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、８００〜２１００とする。
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、２３０〜２８０とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は、８００〜９００とする。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．０〜３．０とする。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、０〜４０とする。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、１〜３とする。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、０〜１０００とする。
・溶鋼成分は、当事者間の協定に基づく。代表的な成分は、ＣやＳｉ、Ｍｎである。これに、ＣｒやＣｕなどが適宜に添加される。その他の不可避の不純物を含む。
【００１６】
ここで、各用語を簡単に説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］及び鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、鋳型１の上端で特定される。「鋳型１の上端」は、図３に基づいて後で詳細に説明する。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、鋳片の引抜速度であって、前記複数のロール対３のうち最上流に配されるロール対３の周速度で特定される。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、鋳型１内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋼１ｋｇに対して用いられる冷却水の容積を意味する。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、鋳型１内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。
【００１７】
次に、連続鋳造設備１００の具体的な構成を説明する。
【００１８】
即ち、連続鋳造設備１００の鋳造対象たる鋳片は、鋳片断面のアスペクト比が２以上の所謂スラブとする。また、浸漬ノズル２は、鋳型１内へ溶鋼を注湯するために鋳型幅方向に対向する一対の溶鋼吐出孔が形成された所謂２孔式である。
【００１９】
＜浸漬ノズル２の構成＞
次に、この浸漬ノズル２の構成を図２を参照しつつ説明する。図２は、浸漬ノズルの斜視図である。図２（ａ）に示されるように、本実施形態において用いられる浸漬ノズル２は、有底円筒形状であって、一対の対向する溶鋼吐出孔５が内底６よりも若干上方に形成される２孔式とされる。図２（ｂ）に示されるように、この一対の溶鋼吐出孔５は、溶鋼吐出孔５からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定されるように、内周から外周へ向かって斜め下向きに形成される。この下向き角度θ［ｄｅｇ．］は、詳しくは、本実施形態において、浸漬ノズル２の垂直断面で特定される溶鋼吐出孔５の下端線５ａ（下端の輪郭）と水平との間の角度と一致する。そして、この下端線５ａと、浸漬ノズル２の軸心２ａと、の交点を仮想交点Ｐとして定義する。
【００２０】
上記の浸漬ノズル２は、図３に示されるように、一対の溶鋼吐出孔５が鋳型狭面１ａに対して夫々対向するように鋳型１内に垂直にセットされる。換言すれば、浸漬ノズル２は、一対の溶鋼吐出孔５から吐出された溶鋼の流れが鋳型狭面１ａに対して平面視で垂直に向かうように鋳型１内に垂直にセットされる。この状態で、浸漬ノズル２から鋳型１内へ溶鋼を注湯すると、浸漬ノズル２からの溶鋼流は先ず斜め下向きとなり、やがて鋳型狭面１ａに衝突すると、上下方向に分岐し、もって、溶鋼の上昇流Ｑと下降流Ｒが形成される。このうち上昇流Ｑは、メニスカス近傍の溶鋼に対して熱を供給し、表面が凝固してしまう所謂皮張りを防ぐ役割を担っている。本実施形態では、鋳型１内に溶鋼が注湯され、所定の湯面レベルが得られた状態で、上記の仮想交点Ｐがメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように、鋳型１に対する浸漬ノズル２の相対的な垂直設置位置が調整される。図３において符号Ｌｓｎは、仮想交点Ｐとメニスカスの離間距離を示す。
【００２１】
次に、図３を参照しつつ、鋳型１の構造を更に詳細に説明する。図３（ａ）に示されるように本実施形態に係る鋳型１は、鋳造される鋳片が断面矩形であってアスペクト比が２以上となる所謂スラブ向けに構成される。この鋳型１は、一対で対向し、鋳型１の広面を構成する広面鋳型７と、広面鋳型７の間に配され、一対で対向し、鋳型１の狭面を構成する狭面鋳型８と、これら広面鋳型７及び狭面鋳型８を支持する鋳型フレーム９と、を主たる構成として備える。各広面鋳型７は、溶鋼側の広面鋳型銅板１０と、この広面鋳型銅板１０の背面に密着して、広面鋳型銅板１０との間で図示しない冷却流路を形成する広面鋳型バックプレート１１と、から構成される。同様に、各狭面鋳型８は、溶鋼側の狭面鋳型銅板１２と、この狭面鋳型銅板１２の背面に密着して、狭面鋳型銅板１２との間で図示しない冷却流路を形成する狭面鋳型バックプレート１３と、から構成される。狭面鋳型バックプレート１３の上端と下端には、鋳型フレーム９に設けられる図示しない油圧シリンダのロッド１４が夫々、接続される。この構成で、上記ロッド１４を鋳型幅方向に適宜に進退させることで、両狭面鋳型銅板１２の上端を用いて図３（ａ）に示すように特定できる鋳型幅Ｗ［ｍｍ］と、両狭面鋳型銅板１２の間の距離を下方へ向かって狭窄することで達成される所謂狭面テーパのテーパ角と、を自在に増減できるようになっている。
【００２２】
そして、本実施形態において鋳型１の各鋳型狭面１ａ（狭面）を構成する狭面鋳型８の背面には、鋳型狭面１ａに対して垂直な成分を有する磁場を形成するための永久磁石１８が夫々、設けられる。更に、この永久磁石１８の背面にはヨーク１９が結合され、このヨーク１９は、狭面鋳型バックプレート１３の上端部と下端部との間に橋架されたヨークガイド２０によって鋳型１の上下方向に案内可能とされる。このヨークガイド２０と狭面鋳型バックプレート１３の下端部との間には圧縮コイルバネ２１が介装され、一方で、狭面鋳型バックプレート１３の上端部には鋳型１の上下方向に進退可能なネジ２２が設けられる。この構成で、ネジ２２を鋳型１の上下方向に進退させると、上記の圧縮コイルバネ２１によって鋳型１の上方に付勢されると共にネジ２２の下端に対して当接するヨーク１９がネジ２２の進退に連動して鋳型１の上下方向に移動するようになっている。前述の永久磁石１８はヨーク１９と結合されているので、つまり、鋳型１の上下方向における永久磁石１８の位置は、ネジ２２を適宜に進退させることで自由に調整可能となっている。
【００２３】
次に、上記鋳型１の構成要素の材料や、永久磁石１８によって発生する磁場の経路、永久磁石１８の配置位置やサイズを説明する。
【００２４】
＜構成要素の材料＞
鋳型フレーム９：強磁性の鋼（例えば、Ｓ４５Ｃなど）
広面鋳型銅板１０：銅製
広面鋳型バックプレート１１：非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼
狭面鋳型銅板１２：銅製
狭面鋳型バックプレート１３（ただし、永久磁石１８と溶鋼によって挟まれる部分である磁石前面部１３ａを除く。）：非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼
狭面鋳型バックプレート１３の磁石前面部１３ａ：強磁性の鋼（例えば、Ｓ４５Ｃなど）
油圧シリンダ及びロッド１４：強磁性の鋼（例えば、Ｓ４５Ｃなど）
永久磁石１８：好ましくはサマリウムコバルト磁石（ネオジム磁石やアルニコ磁石でもよい。）
ヨーク１９：強磁性の鋼（例えば、Ｓ４５Ｃなど）
【００２５】
＜磁場の経路＞
永久磁石１８は、形成する磁場の主たる向きが鋳型幅方向に対して平行となるように設けられる。即ち、各永久磁石１８のＮ極とＳ極は、鋳型幅方向に沿って並ぶようになっており、例えば、各永久磁石１８のＮ極同士が（又はＳ極同士が）溶鋼を挟んで向かい合うように、或いは、各永久磁石１８のＮ極とＳ極が溶鋼を挟んで向かい合うようになっている。そして、図３（ａ）には、鋳型１の構成要素の材料を適宜に選択したことにより達成される磁気経路が二点鎖線と符号Ｙで示される。図３（ａ）に示されるように、狭面鋳型バックプレート１３の磁石前面部１３ａ、ヨーク１９、油圧シリンダ及びロッド１４、鋳型フレーム９を強磁性体とし、一方で、広面鋳型バックプレート１１、狭面鋳型バックプレート１３（ただし、永久磁石１８と溶鋼によって挟まれる部分である磁石前面部１３ａを除く。）を非磁性体とすることで、鋳型１内における磁気の経路は、各バックプレート内で短絡してしまい溶鋼に達することがないといった問題がなく、溶鋼内の奥深い部分を通るようになっている。そして、図３（ｂ）において白抜き矢印は、上記の永久磁石１８によって溶鋼内に形成される主たる磁場をイメージしたものである。
【００２６】
＜永久磁石１８の配置位置やサイズ＞
図３（ｂ）に示されるように、鋳型１の上端から永久磁石１８の上端までの距離Ｌｕ［ｍｍ］は２００〜４００とする。ここで、「鋳型１の上端」とは、広面鋳型銅板１０の上端と狭面鋳型銅板１２の上端と、のうち何れか低い方の上端を意味するものとする。図３（ｂ）に示されるように、本実施形態において、狭面鋳型銅板１２の上端は、連続鋳造設備１００の上端よりも低く位置しているので、本実施形態における「鋳型１の上端」とは、狭面鋳型銅板１２の上端を示す。同様に、鋳型１の上端から永久磁石１８の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］は４００〜６００とする。そして、永久磁石１８の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］は１５０〜４００とし、鋳型１の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、永久磁石１８の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比ｄｍａｇ／Ｄは０．７５〜１とする。
【００２７】
＜磁束密度＞
次に、上記の構成で実現される磁場を定量的に説明する。即ち、上記の構成によれば、鋳型狭面１ａ上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定すると、上記永久磁石１８と鋳型幅方向に対面する領域では、鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂｎｃ［Ｔ］は０．０５以上となる。
【００２８】
＜磁場による作用＞
次に、上記の磁場が形成されることによる作用を図４に基づいて説明する。図４は、上昇流に対する磁場の作用を説明するための図である。本図において、符号Ｂｎｃは、上記の磁場の鋳型狭面１ａに対する垂直成分を示す。本図に示されるように、上記磁場の鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂｎｃ［Ｔ］によって、上昇流Ｑを形成する溶鋼には鋳型厚み方向の誘導電流Ｉが生じ、更に、この誘導電流Ｉと上記の垂直成分Ｂｎｃ［Ｔ］によって、上昇流Ｑと反対の方向を向くブレーキ力Ｆが溶鋼に対して作用し、もって、上昇流Ｑが制動される。このブレーキ力は、上昇流Ｑの流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流も抑止される。これにより、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。
【００２９】
以下、本実施形態に係るスラブの連続鋳造設備の技術的効果を確認するための試験に関して説明する。上述した各数値範囲などは、下記の確認試験により合理的に裏付けられている。
【００３０】
≪試験１．１：指標≫
先ず、各確認試験の評価に供される指標に関して説明する。
＜パウダー欠陥＞
図５には、パウダー巻き込み欠陥と、スリバー疵と、の相関関係を示す実績グラフである。即ち、横軸は、重量約３０ｔｏｎ分のスラブの表裏面（基準面及び反基準面）を約１．５ｍｍホットスカーフして得られる溶削面を目視検査して検出されるパウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅（太さ）の最大値である。縦軸は、上記スラブの鋳造条件と同一の鋳造条件で鋳造したスラブを熱間圧延し酸洗コイル製品としたときに現出するパウダー巻き込み欠陥起因のスリバーの発生頻度である。即ち、検査対象としての製品コイル（コイル長＝１０００ｍ〜３０００ｍ、このコイル長は概ね１１〜１２ｍ程度のスラブをどの程度圧延するか即ち製品コイルの厚みをどの程度とするかによって決まってくる。）総数に対する、パウダー巻き込み欠陥起因のスリバーが検出された製品コイル数の割合である。図５によれば、上記のホットスカーフを実施した段階で、スラブの表裏面に検出されるパウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅の最大値が３ｍｍ以上となると、縦軸である酸洗製品スリバー指数が急上昇することが判る。従って、パウダー巻き込みについては、上記ホットスカーフ時の目視検査で幅３ｍｍ以上の酸化物含有欠陥を検出した場合を「×（不良）」、そうでない場合を「○（良好）」として、スラブの表面品質を評価した。なお、上記のパウダー巻き込みは、主として、低炭素鋼を高い鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］で連続鋳造する際に問題となり易いとされる。
＜凝固遅れ度Ｃｇ［％］＞
次に、図６を参照されたい。図６は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図である。この凝固遅れ度Ｃｇ［％］は鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断して得られる切断面に視認し得る負偏析線に基づき鋳片のコーナー部夫々において特定でき、その何れの凝固遅れ度Ｃｇ［％］は下記式（１）に基づいて求められる。ただし、下記式（１）中、Ａ［ｍｍ］は鋳型狭面から５［ｃｍ］離れた地点における負偏析線と鋳片広面との間の距離であり、Ｂ［ｍｍ］は負偏析線が鋳型広面に最も接近する地点における負偏析線と鋳片広面との間の距離である。
【００３１】
【数１】
2010149149.tif 000003
【００３２】
次に、図７を参照されたい。図７は、凝固遅れ度Ｃｇと鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度との関係についての実績に基づくグラフである。即ち、溶鋼の炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０８〜０．２０とし、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１８００以下とする鋳型を用い、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．５以上として連続鋳造した際に、各チャージごとに、計３回、鋳片のコーナー部すべての凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定し、得られた１２（＝３×４）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］のうち最も高い凝固遅れ度Ｃｇ［％］を横軸上で５［％］ごとに度数分けした。ここで、横軸上で「４０」とあるのは、「４０〜４５」を意味するものとする。そして、各度数ごとに、サンプル数（データ数、度数分けされたチャージ数）が少なくとも１０以上となるように上記の連続鋳造を繰り返した。すべての度数について上記サンプル数が満たされたら、各度数ごとに、（当該度数に分類されたチャージ数）を分母とし（当該度数に分類されたチャージ数のうち、鋳型直下Ｂ．Ｏ．が発生したチャージ数）を分子とする比率を「鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度［％］」として縦軸に示す。本図によれば、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満となるように操業すれば、鋳型直下Ｂ．Ｏ．の発生を防止できることが判る。この意味で、以下、本明細書中において「著しい凝固遅れ」とは、「“凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０以上である”凝固遅れ」を意味するものとする。
【００３３】
≪試験１．２：共通試験方法≫
次に、各確認試験に共通する試験方法について説明する。
・鋳造した鋳片を鋳造方向に対して垂直に概ね１２．５ｍ程度ごとに切断し、この切断面において上記の凝固遅れ度Ｃｇ［％］を４つのコーナー部で測定する。そして、４つの切断面を測定対象とすることにより、各確認試験において、合計１６個の凝固遅れ度Ｃｇ［％］を得る。
・上記の切断して得られる鋼片から一つ、無作為に選出し、約１．５ｍｍホットスカーフして表裏面を目視観察し、パウダー巻き込み起因の酸化物含有欠陥の幅（太さ）を記録する。
【００３４】
≪試験１．３：共通試験条件≫
次に、各確認試験に共通する試験条件について説明する。本確認試験に係るスラブの連続鋳造は、端的に言えば、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００〜２１００とする鋳型１を用い、一対の対向する溶鋼吐出孔５が形成される２孔式であり、該溶鋼吐出孔５からの溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が水平を基準として１５〜４５に設定される浸漬ノズル２を、前記浸漬ノズル２の垂直断面で特定される前記溶鋼吐出孔５の下端線５ａと、前記浸漬ノズル２の軸心２ａと、の仮想交点Ｐがメニスカスから１５０〜３５０［ｍｍ］下方となるように溶鋼内に浸漬し、鋳型１の上端とメニスカスの離間距離Ｌｍｅ［ｍｍ］は１００〜１５０とし、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．８とするものである。
【００３５】
具体的には、以下の通りである。
・浸漬ノズル２は、何れの試験においても２孔式とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は９００とする。
・永久磁石１８は、鋳型厚み方向においては、中央に配した。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、１２００〜２１００とする。なお、上記の鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を１２００以上とすると生産性の観点で優れ、一方、２１００を超えると需要が少ないにも拘わらず設備コストばかりが上昇する。このサイズの鋳型１ではスループットが大きいため、ビレットやブルームを鋳造する場合と比較して、パウダー欠陥や著しい凝固遅れが発生し易い。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．４〜２．８とする。なお、上記の鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が１．４未満ではそもそもパウダー巻き込みや著しい凝固遅れが問題になることは少ない。
・鋼種は、極低炭素鋼と低炭素鋼、それに中炭素鋼とする。即ち、炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］は０．０００１５〜０．２５とする。
・下向き角度θ［ｄｅｇ．］は、１５〜４５とする。なお、上記の下向き角度θ［ｄｅｇ．］が１５未満だと浸漬ノズル２のメニスカス近傍の溶鋼流速が大きく、パウダー巻き込みが飛躍的に生じ易くなり、一方、下向き角度θ［ｄｅｇ．］が４５を超えると、メニスカスへの熱の供給が足りず、メニスカス近傍の溶鋼が凝固してしまう所謂皮張りが発生し、連続鋳造に大きな悪影響を及ぼす。
・仮想交点Ｐとメニスカスの離間距離Ｌｓｎ［ｍｍ］は、１５０〜３５０とする。なお、離間距離Ｌｓｎ［ｍｍ］が１５０未満だと、浸漬ノズル２の溶鋼吐出孔５の上端近傍の負圧により浸漬ノズル２の周囲のパウダーが溶鋼吐出流に巻き込まれ、著しいパウダー巻き込みを招き、一方、離間距離Ｌｓｎ［ｍｍ］が３５０を超えると、メニスカスへの熱の供給が足りなくなって上記と同様の皮張り問題が発生するし、浸漬ノズル２を長くしなければならないので、その分、耐火物コストが嵩む。
・鋳型１の上端とメニスカスの離間距離Ｌｍｅ［ｍｍ］は、１００〜１５０とする。この数値範囲は一般に採用されるものである。なお、離間距離Ｌｍｅ［ｍｍ］が１００未満だとオーバーフローが懸念され、一方、離間距離Ｌｍｅ［ｍｍ］が１５０を超えると、相対的に、鋳型下端における凝固シェルが薄くなるので鋳型直下型ブレークアウトの防止の観点から敬遠される。また、後者の場合、浸漬ノズル２をその分、長くしなければならないので、耐火物コストの面でも敬遠される。
・なお、永久磁石１８の鋳型幅方向における厚みは、１３０［ｍｍ］である。なお、この永久磁石１８の鋳型幅方向における厚みは、好ましくは８０〜１６０［ｍｍ］とし、更に好ましくは１２０〜１４０［ｍｍ］とする。
【００３６】
≪試験１．４：個別試験条件及びその試験結果≫
次に、各確認試験の個別の試験条件とその試験結果を下記表１に示す。下記表１において、列タイトル「Ｗ」は鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を意味する。列タイトル「Ｄ」は鋳型厚みＤ［ｍｍ］を意味する。列タイトル「Ｖｃ」は鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を意味する。列タイトル「Ｃ」は炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を意味する。列タイトル「θ」は溶鋼吐出流の下向き角度θ［ｄｅｇ．］の設定値を意味する。列タイトル「Ｌｓｎ」は、図３（ｂ）に示される仮想交点Ｐとメニスカスの離間距離を意味する。列タイトル「磁石」は、永久磁石１８の設置の有無を意味する。列タイトル「Ｌｍｅ」は、図３（ｂ）に示される鋳型１の上端とメニスカスの離間距離を意味する。列タイトル「Ｌｕ」は、鋳型１の上端から永久磁石１８の上端までの距離を意味する。列タイトル「Ｌｄ」は、鋳型１の上端から永久磁石１８の下端までの距離を意味する。列タイトル「Ｌｍａｇ」は、永久磁石１８の上端から下端までの距離を意味する。列タイトル「ｄｍａｇ」は、永久磁石１８の鋳型厚み方向における永久磁石厚みを意味する。列タイトル「ｄｍａｇ／Ｄ」は、鋳型１の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、永久磁石１８の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比を意味する。列タイトル「Ｂｎｃ」は、鋳型狭面１ａ上であって鋳型厚み方向中央で磁束密度を測定したときの、上記永久磁石１８と鋳型幅方向に対面する領域における、鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂｎｃ［Ｔ］の最小値を意味する。なお、鋳型厚み方向中央における磁束密度に着目するのは、上記の上昇流Ｑの流速は、鋳型厚み方向の中央において最大となるからである。また、鋳型狭面１ａに対する垂直成分Ｂｎｃ［Ｔ］に着目するのは、鋳型狭面１ａに対する水平成分は、上昇流Ｑに対するブレーキ力としては殆ど機能しないからである。というのは、鋳型狭面１ａに対する水平成分によれば上昇流Ｑを形成する溶鋼には、鋳型狭面１ａに対して垂直な方向の誘導電流が発生しようとする。しかし、鋳型狭面１ａとシェルとの間には絶縁作用のあるモールドパウダーやエアーギャップがあり、これらは鋳型狭面１ａに対して垂直な方向に電流が流れようとするのを阻止する作用があり、従って、鋳型狭面１ａに対して垂直な方向の誘導電流は生じ難いからである。列タイトル「Ｃｇ」には、各試験で得られる１６個の凝固遅れ度Ｃｇ［％］のデータのうち最も大きなデータを記入した。最後に、総合判定として、パウダー欠陥に関する評価も、凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価も、何れも良好であった場合、その試験を「○（良好）」と評価し、一方、少なくとも何れか一方の評価が良好でなかった場合、その試験を「×（不良）」と評価した。
【００３７】
【表１】
2010149149.tif 000004
【００３８】
上記表１によると、本実施形態に係るスラブの連続鋳造設備１００によれば、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できることが判る。特に、試験Ｎｏ．１〜１８、３４〜３８の試験結果を参照されたい。
【００３９】
なお、試験Ｎｏ．１６において、鋳型１の上端から永久磁石１８の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］を７００とすると、パウダー欠陥に関する評価が不良である。これは、以下の理由によるものと考えられる。即ち、浸漬ノズル２から吐出された溶鋼吐出流が鋳型狭面１ａに衝突し分岐するのは、概ね、鋳型１の上端から７００［ｍｍ］下方の地点とされる。この分岐の地点に磁場が形成されると、どうやら、上昇流Ｑの状態が不安定になるものと考えられる。
【００４０】
また、上記実施形態に係る連続鋳造設備１００は、永久磁石１８の設置位置を上下方向に微調整可能に構成されている。ここで、試験Ｎｏ．８、９を比較すると、単に永久磁石１８の設置位置を上下方向に微調整するだけで凝固遅れに若干の改善が見られた。従って、上記実施形態に係る連続鋳造設備１００を用いれば、凝固遅れに関して、最も良好となるように連続鋳造を操業することができる。
【００４１】
（まとめ）
（請求項１）
以上説明したように上記実施形態において連続鋳造設備１００は、以下のように構成されている。即ち、鋳型１の各鋳型狭面１ａを構成する狭面鋳型８の背面には、前記鋳型狭面１ａに対して垂直な成分を有する磁場を形成するための永久磁石１８が夫々、設けられる。前記鋳型１の上端から前記永久磁石１８の上端までの距離Ｌｕ［ｍｍ］は２００〜４００である。前記鋳型１の上端から前記永久磁石１８の下端までの距離Ｌｄ［ｍｍ］は４００〜６００である。前記永久磁石１８の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］は１５０〜４００である。前記鋳型１の鋳型厚みＤ［ｍｍ］と、前記永久磁石１８の鋳型厚み方向における永久磁石厚みｄｍａｇ［ｍｍ］と、の比ｄｍａｇ／Ｄは０．７５〜１である。このように十分なサイズの永久磁石１８が上記の距離Ｌｕ［ｍｍ］、Ｌｄ［ｍｍ］によって特定される位置に配置され、この永久磁石１８が前記鋳型狭面１ａに対して垂直な成分を有する磁場を形成するので、前記浸漬ノズル２から吐出された溶鋼流が前記鋳型狭面１ａに衝突して分岐し、上方へ向かう所謂上昇流Ｑに対してブレーキ力が効率よく作用する。また、このブレーキ力は上昇流Ｑの流速に比例して大きく作用するので、溶鋼吐出流の偏流を抑制する効果も奏する。更に、上記上昇流Ｑに対してブレーキ力が作用すると共に偏流が抑止されるので、鋳型直下型ブレークアウトの一因である著しい凝固遅れや、製品スリバー欠陥の原因であるパウダー巻き込みを回避できる。従って、高い鋳造速度を実現でき、もって、高い生産性に寄与する。
【００４２】
なお、永久磁石１８の上端から下端までの距離Ｌｍａｇ［ｍｍ］の最大値（４００）は、距離Ｌｕ［ｍｍ］の最小値と、距離Ｌｄ［ｍｍ］の最大値と、を踏まえて決めた。
【００４３】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００４４】
即ち、例えば、上記実施形態において永久磁石１８は、サマリウムコバルト磁石としたが、これに代えて、ネオジム磁石やアルニコ磁石であってもよい。以下、この理由を説明する。
【００４５】
一般的に普及している永久磁石としては、下記表２の通り、ネオジム磁石（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ）、サマリウムコバルト磁石（Ｓａ：Ｃｏ＝２：１７）、フェライト磁石、アルニコ磁石が挙げられる。これらの永久磁石の残留磁束密度や保持力、耐熱温度、ビッカース硬度は、下記表２の通りである。下記表２によれば、サマリウムコバルト磁石は、磁気的に優れ、機械的強度も良好であり、更に、蒸気が発生する高温雰囲気下で安定した磁気特性が得られるので、上記実施形態に係る永久磁石１８として最も適している。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
このサマリウムコバルト磁石と同様に、ネオジム磁石も、残留磁束密度と保持力が共に高く、限られた設置スペースの中で、大きな磁束密度を得るために適した磁気的特性を備えている。しかし、ネオジム磁石は、耐熱性が低く錆び易いという欠点がある。永久磁石１８は高温の蒸気に曝される場合があるので、もし、永久磁石１８としてネオジム磁石を採用する場合は、Ｎｉ鍍金などによる十分な防錆対策を実施すると共に、水冷式の鋳型バックプレートと密着させるなどして十分な冷却対策を実施することが必要となる。
【００４８】
一方、アルニコ磁石は、保持力以外の特性に優れているが、他の磁石に比べて保持力が極端に低いので、鋳型幅方向に薄い磁石とすると反磁界による自己減磁のために十分には磁束密度を上昇流Ｑに対して形成することができないという欠点がある。もし、永久磁石１８としてアルニコ磁石を採用する場合は、鋳型幅方向に十分に厚く設置できるよう、狭面鋳型８の背面に十分なスペースを確保することが必要となる。
【００４９】
ただし、フェライト磁石は価格が安いという利点は有するものの磁気的特性の観点からその採用は難しい。また、電磁石は、永久磁石と比較して一層の設置スペースを必要とし、また電力を消費するという点で、その採用も難しい。
【００５０】
付言するならば、上記鋳造条件範囲内で、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］が小さいときは永久磁石１８をメニスカスに近づけ、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］が大きいときは永久磁石１８をメニスカスから遠ざける、といったように鋳型幅Ｗ［ｍｍ］の大小に応じて永久磁石１８の設置位置を上下させるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】連続鋳造設備の概略図
【図２】浸漬ノズルの斜視図
【図３】鋳型の断面図
【図４】上昇流に対する磁場の作用を説明するための図
【図５】パウダー巻き込み欠陥と、スリバー疵と、の相関関係を示す実績グラフ
【図６】凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図
【図７】凝固遅れ度Ｃｇと鋳型直下Ｂ．Ｏ．発生頻度との関係についての実績に基づくグラフ
【符号の説明】
【００５２】
１  鋳型
２  浸漬ノズル
５  溶鋼吐出孔
１００  連続鋳造設備
【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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