(57)【要約】【課題】  連続鋳造用ノズル内への非金属介在物の付着を防止することのできる、溶融金属の連続鋳造装置及び溶融金属の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】  固定プレート２に沿って摺動する２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）を有するスライディングノズル１を用い、固定プレート２の開口部４のうち、２枚の可動プレート３によって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道５となる。２枚の可動プレート３を揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させる。これにより、浸漬ノズルの円筒内孔１６における溶融金属の流れは、円筒内孔１６の一方の端部から他方の端部へと周期的に揺動するので、定常的に溶融金属の流速が低速に保たれる部分がなくなり、浸漬ノズルの円筒内孔１６への非金属介在物付着を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面積Ｓ0の開口部を有する固定プレートと、固定プレートに沿って摺動する２枚の可動プレートを有するスライディングノズルを有する連続鋳造装置であって、２枚の可動プレートを駆動する可動プレート駆動装置を有し、固定プレートの開口部のうち、２枚の可動プレートによって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道となり、前記可動プレート駆動装置は、当該湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えつつ、２枚の可動プレートを揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させることを特徴とする溶融金属の連続鋳造装置。
【請求項２】
前記可動プレート駆動装置は、固定プレートの開口部の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道となるように２枚の可動プレートを揺動させることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の連続鋳造装置。
【請求項３】
前記可動プレート駆動装置は、溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレートの揺動を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の溶融金属の連続鋳造装置。
【請求項４】
断面積Ｓ0の開口部を有する固定プレートと、固定プレートに沿って摺動する２枚の可動プレートを有するスライディングノズルを用いた連続鋳造方法であって、固定プレートの開口部のうち、２枚の可動プレートによって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道となり、当該湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えつつ、２枚の可動プレートを揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項５】
固定プレートの開口部の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道となるように２枚の可動プレートを揺動させることを特徴とする請求項４に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項６】
溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレートの揺動を開始することを特徴とする請求項４又は５記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属、特に溶鋼の連続鋳造において、連続鋳造用ノズル内への非金属介在物の付着を防止することのできる連続鋳造装置及び連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造においては、精錬を完了した溶融金属が取鍋に収容され、さらにタンディッシュに移注される。タンディッシュの底部に連続鋳造用ノズルが設置され、タンディッシュ中の溶融金属は、連続鋳造用ノズルを経由して鋳型内に注入される。鋳型内の溶鋼は鋳型による一次冷却で凝固シェルを形成し、引き続いて鋳型の下方に設置された支持セグメントに敷設した冷却ノズルからの散水による二次冷却で凝固を促進して、連続的に鋳片を製造している。
【０００３】
連続鋳造用ノズルを通過して注入する溶融金属量を調整するため、連続鋳造用ノズルにはスライディングノズルあるいはストッパーが設けられ、これらを開閉することによって溶融金属の注入量の制御が行われるが、一般的にストッパーに比べてスライディングノズルを用いた場合の方が溶融金属の注入量の制御性が優れている。また、スライディングノズルを用いた場合、連続鋳造用ノズルは上部ノズル、スライディングノズル、下部ノズル、浸漬ノズルから構成される分割構造となる。
【０００４】
連続鋳造用ノズルのうち、特に鋳型内の溶融金属に浸漬する浸漬ノズルの部分については、溶融金属中に懸濁するＡｌ2Ｏ3等の非金属介在物が付着しやすい。Ａｌ含有量が高いＡｌキルド鋼を鋳造する場合に顕著である。浸漬ノズルの内壁のうち、鋳型内溶融金属メニスカス付近に対応する部位、あるいは浸漬ノズル先端の溶融金属吐出口付近に、非金属介在物の付着堆積が起こりやすい。ノズル内壁に非金属介在物が堆積すると、溶融金属の流れが阻害されて鋳造が困難となる。また、ノズル内壁に非金属介在物が付着すると、鋳型内の溶融金属湯面高さの変動に追従する注入量の制御性が悪化して、鋳型内溶融金属を被覆している連続鋳造用フラックス（連続鋳造用パウダー）が溶融金属に巻き込まれ、一部が溶融金属の凝固シェルに捕捉され、欠陥の起点となる可能性が生じる。
【０００５】
通常、連続鋳造用ノズル内にアルゴンガスなどの不活性ガスを吹き込み、連続鋳造用ノズル内壁への非金属介在物の付着を低減させることが行われている。これにより非金属介在物の付着は低減するものの、その効果は十分とはいえず、また吹き込んだ不活性ガスが気泡として鋳片にトラップされるので、気泡欠陥の原因ともなる。
【０００６】
特許文献１には、連続鋳造用ノズル内に不活性ガスを吹き込むに当たり、不活性ガスの背圧又は流量を増減させながら吹き込み、連続鋳造用ノズル内壁における非金属介在物の付着を低減する技術が開示されている。これにより、浸漬ノズルを流下する溶鋼流が乱され、浸漬ノズル内の淀みが解消されるので、浸漬ノズル内壁におけるＡｌ2Ｏ3の付着を効率的に防止することができるとしている。
【０００７】
スライディングノズルは通常、１枚又は２枚の固定プレートと、１枚の可動プレートから構成される。固定プレートと可動プレートはいずれも溶融金属が流通する開口部を有する。可動プレートを摺動させることによって固定プレートと可動プレートの開口部の重なり部分（湯道）の面積を調整し、溶融金属の流量を調整している。湯道の開口面積を狭めている場合、湯道の開口部は、固定プレートの開口部の端の部分に位置することとなる。
【０００８】
特許文献２によると、湯道の開口面積が小さい場合、浸漬ノズル内を流れる溶湯流はノズル孔の中心に対して偏流することになり、浸漬ノズルの吐出口流量の不均一や流出方向の不安定等を生じて流量制御を困難にするとともに、製品への非金属介在物などの巻き込みを促進するとしている。そこで同文献においては、連続鋳造用ノズルのスライディングノズルにおける可動プレートを２分割構成として、固定プレートの開口部と２枚の可動プレートとで形成される湯道開口部の中心と連続鋳造用ノズルの内壁の中心を一致させ、連続鋳造用ノズル、および鋳型内の溶融金属の偏流を防止するとしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３７２４６号公報
【特許文献２】特開平５−２７７６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
連続鋳造用ノズルの溶融金属流路に非金属介在物が付着する問題について、ノズル内に不活性ガスを吹き込むのみでは、十分な効果を得ることができない。また、吹き込んだ不活性ガスが気泡として鋳片にトラップされるので、気泡欠陥の原因ともなる。特許文献１に記載の発明についても同様である。
【００１１】
特許文献２に記載の発明についても、連続鋳造用ノズル内への非金属介在物付着を防止することを目的としたものではなく、従来のノズルと同様、ノズル内への非金属介在物の付着の問題が発生する。
【００１２】
本発明は、連続鋳造用ノズル内への非金属介在物の付着を防止することのできる、溶融金属の連続鋳造装置及び溶融金属の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】
【００１３】
溶融金属の流量調整にスライディングノズルを用いる連続鋳造用ノズルの場合、図９に示すように、連続鋳造用ノズルは上部ノズル１３、スライディングノズル１、下部ノズル１４、浸漬ノズル１５から構成される分割構造となる。浸漬ノズル１５は、有底円筒形で下方に通常２つの吐出口１７を有する。円筒の内部空間をここでは円筒内孔１６と呼ぶ。連続鋳造中における浸漬ノズル１５の円筒内孔１６内の溶融金属の挙動を調査すると、少なくとも浸漬ノズルの円筒内孔１６及び吐出口１７への非金属介在物付着が少ない間は、円筒内孔内に溶融金属が充満しているのは、図９（ｂ）に示すように、鋳型内溶融金属１８の表面（ここでは「第１メニスカス１９」という。）よりもやや高い位置までである。溶融金属が充満している部分の最上部を、ここでは第２メニスカス２０という。第２メニスカス２０よりも上側については、スライディングノズル１の開口部を通過した溶融金属が、円筒内孔内を落下しており、第２メニスカス２０より下方は溶融金属充満領域２１である。浸漬ノズルの円筒内孔１６及び吐出口１７への非金属介在物付着が増大すると、溶融金属流通時の圧損が増大するため、第２メニスカスは上昇し、図９（ｃ）に示すように、スライディングノズル部まで含めて円筒内孔内は溶融金属充満領域２１となる。
【００１４】
前述のとおり、スライディングノズル１の湯道５の開口面積を狭めている場合、湯道５は、固定プレート２の開口部４の端の部分に位置することとなる（図９（ｂ）（ｃ））。そして、スライディングノズル１から、浸漬ノズル１５の円筒内孔内の第２メニスカス２０まで溶融金属が落下し、第２メニスカス２０から溶融金属充満領域２１に侵入するに際しても、スライディングノズルの湯道５が開口している側の端（以下「流下側２２」という。）において流入することになる。その結果、円筒内孔内の第２メニスカスより下方の溶融金属充満領域２１において、溶融金属流が侵入した側（流下側２２）については下方に向かう溶融金属流速が速いのに対し、溶融金属流が侵入したと反対側（以下「流下反対側２３」という。）については溶融金属流速が遅くなるという現象が発生する。
【００１５】
浸漬ノズルの円筒内孔内の非金属介在物付着状況を調査したところ、円筒内孔の流下側２２については非金属介在物の付着が少なく、流下反対側２３に非金属介在物の付着が多くなっていることが判明した。
【００１６】
スライディングノズルの可動プレート３が１枚の場合、湯道の開口面積を狭めるときには常に同じ側が流下側２２となる（図９（ｂ）（ｃ））。それに対し、可動プレート３を２枚とすれば、図１に示すように、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）の配置位置を揺動することにより、流下側２２を一方の端部（図１（ａ））から他方の端部（図１（ｃ））へと変化させることが可能となる。その結果、注入中において流下反対側２３であって非金属介在物が付着し始めた部分について、その後可動プレートを揺動してその部位を流下反対側２３から流下側２２に変化させることにより、付着し始めた非金属介在物を除去し、浸漬ノズルの円筒内孔内への非金属介在物付着を防止できることが判明した。
【００１７】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）断面積Ｓ0の開口部を有する固定プレート２と、固定プレートに沿って摺動する２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）を有するスライディングノズル１を有する連続鋳造装置であって、２枚の可動プレートを駆動する可動プレート駆動装置６を有し、固定プレート２の開口部４のうち、２枚の可動プレート３によって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道５となり、可動プレート駆動装置６は、当該湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えつつ、２枚の可動プレート３を揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させることを特徴とする溶融金属の連続鋳造装置。
（２）可動プレート駆動装置６は、固定プレート２の開口部４の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道５となるように２枚の可動プレート３を揺動させることを特徴とする上記（１）に記載の溶融金属の連続鋳造装置。
（３）可動プレート駆動装置６は、溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレート３の揺動を開始することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の溶融金属の連続鋳造装置。
（４）断面積Ｓ0の開口部４を有する固定プレート２と、固定プレート２に沿って摺動する２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）を有するスライディングノズル１を用いた連続鋳造方法であって、固定プレート２の開口部４のうち、２枚の可動プレート３によって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道５となり、当該湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えつつ、２枚の可動プレート３を揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
（５）固定プレート２の開口部４の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道５となるように２枚の可動プレート３を揺動させることを特徴とする上記（４）に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
（６）溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレート３の揺動を開始することを特徴とする上記（４）又は（５）記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のスライディングノズルを用いた溶融金属の連続鋳造装置及び連続鋳造方法は、スライディングノズルが２枚の可動プレートを有し、２枚の可動プレートを揺動させることによって開口部内の湯道位置を揺動させるので、浸漬ノズルの円筒内孔における溶融金属の流れにおいて、定常的に溶融金属の流速が低速に保たれる部分がなくなり、浸漬ノズルの円筒内孔への非金属介在物付着を低減することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
溶融金属として溶鋼を用い、連続鋳造用ノズルの浸漬ノズル内の溶鋼の流動状態について数値シミュレーションを実施した。スライディングノズル１の固定プレート開口部４と可動プレート３の開口部によって形成される湯道５を通過した溶鋼流は、浸漬ノズル１５の円筒内孔内を自由落下する（図９（ｂ））。浸漬ノズル１５の円筒内孔内には、第２メニスカス２０より下方には溶鋼が充満して溶融金属充満領域２１となり、それより上部については自由落下する溶鋼流が存在する。第２メニスカス２０の高さは、鋳型内の溶鋼表面（第１メニスカス１９）より若干高い位置となる。連続鋳造用ノズル内への非金属介在物付着が進行すると、第２メニスカス２０は上昇し、ついにはスライディングノズル１の位置までが溶融金属充満領域２１となる（図９（ｃ））。
【００２０】
従来から通常に用いられる、固定プレート２と１枚の可動プレート３から構成されるスライディングノズル１においては、固定プレート２と可動プレート３の開口部の重なり部分（湯道５）の面積を調整して湯道の開口面積を狭めている場合、湯道５の位置は、図９（ｂ）に示すように、固定プレートの開口部４の端の部分に位置することとなる。湯道５から下方に流出する溶鋼流は、垂直に降下し、第２メニスカス２０の位置において溶融金属充満領域２１に合流する。溶鋼流が合流する位置は円筒内孔１６の中心部ではなく、スライディングノズルの湯道５が開口する側（流下側２２）に偏ることとなる。そして数値シミュレーションの結果、第２メニスカス２０下部の溶融金属充満領域２１内において、円筒内孔１６の半径方向で溶鋼流速が不均一となり、流下側２２については溶鋼流速が速く、１ｍ／ｓｅｃ程度の流速を有するのに対し、流下反対側２３は溶鋼流速が遅く、０．０５ｍ／ｓｅｃ程度の流速にしかならないことが判明した。
【００２１】
そして、実際の連続鋳造に用いられた浸漬ノズルの介在物付着状況を調査したところ、円筒内孔１６の内壁のうち、流下側２２については非金属介在物付着が少なく、流下反対側２３については非金属介在物付着が多いことが判明した。
【００２２】
次に、図１〜４に示すように、可動プレート３を２枚として、同じく数値シミュレーションを行った。図３は可動プレートの位置と湯道の開閉状況を示す図である。図３（ａ）は湯道全閉状態、（ｂ）は湯道半開状態、（ｃ）は湯道全開状態を示す。
【００２３】
固定プレート２の開口部４のうち、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）によって覆われていない部分が溶融金属の通過する湯道５となるように可動プレート３の位置を定め、湯道５の面積Ｓ1が一定に保持されつつ、２枚の可動プレート３を連動して往復する摺動を行わせた。この運動を以後「揺動」という。図１、２に示す例では、まず湯道５が固定プレート開口部４の左端に位置し（図１（ａ）図２（ｃ））、次いで固定プレート開口部４の中央に移動し（図１（ｂ）図２（ｄ））、その後固定プレート開口部４の左端に移動する（図１（ｃ）図２（ｅ））。さらに可動プレートが反転し、湯道５は図１（ｂ）図２（ｄ）の位置、図１（ａ）図２（ｃ）と戻り、この往復運動を繰り返す。可動プレート３の揺動により、湯道５は固定プレートの開口部４の一方の端部と他方の端部の間を往復運動することとなる。この運動を湯道位置の揺動という。また、図１は第２メニスカス２０が鋳型内の第１メニスカス１９の高さに近い位置に存在する場合であるのに対し、図４は第２メニスカスが上昇し、浸漬ノズル１５の円筒内孔１６がすべて溶融金属充満領域２１となった場合を示す。
【００２４】
湯道面積Ｓ1を一定に保持しつつ、２枚の可動プレート３を揺動させて湯道位置を揺動させる条件の下、浸漬ノズル内の溶鋼の流動状態について数値シミュレーションを実施した。その結果、ある瞬間において、円筒内孔１６の半径方向一方の端部が流下側２２となって溶鋼流速が速く、他方の端部が流下反対側２３となって溶鋼流速が遅くなるものの、一定時間経過後には流下側２２が位置する端部が入れ替わり、溶鋼流速が速かった部分において溶鋼流速が遅くなり、逆に溶鋼流速が遅かった部分において溶鋼流速が速くなる。このようにして、溶鋼流速が一貫して遅いままである領域が存在しなくなることがわかった。
【００２５】
そこで、実際の溶鋼の連続鋳造において、可動プレート３を２枚とし、２枚の可動プレート３を揺動させることにより、湯道面積Ｓ1を一定に保持しつつ湯道位置を揺動させた。その結果、浸漬ノズルの円筒内孔内壁への非金属介在物付着が大幅に低減することが明らかになった。溶鋼流速が一貫して遅いままである領域が存在しないので、非金属介在物の付着が妨げられたものと推定される。
【００２６】
可動プレート３の揺動に際し、湯道面積Ｓ1が大きく変動すると、スライディングノズル１からの溶融金属注入量（トン／時間）が変動し、鋳型内の溶融金属湯面高さ（第１メニスカス１９）の変動をきたし、鋳型内溶融金属表面を被覆している連続鋳造用フラックス（連続鋳造用パウダー）が溶融金属に巻き込まれ、一部が溶融金属の凝固シェルに捕捉され、欠陥の基点になるので好ましくない。このような問題を発生させないためには、湯道面積Ｓ1を一定に保持することが好ましいが、湯道面積Ｓ1の変動代が±５％以内であれば問題なく鋳造することができる。そこで、本発明においては、湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えることとした。
【００２７】
また、鋳造中において、鋳型断面積と鋳造速度とから定まる溶鋼の通過量すなわちスループットＭに応じて、湯道面積Ｓ1が定まる。また、浸漬ノズル内の非金属介在物付着状況の変動によって、スループットを一定に保持する場合に湯道面積Ｓ1が変化する。固定プレート開口部４の開口面積を図２（ｂ）に示すようにＳ0としたとき、スループットが大きいことに起因して湯道面積Ｓ1が固定プレート開口部断面積Ｓ0の０．９倍より大きい場合は、浸漬ノズル内壁において溶融金属の流速が高位に保てるため、浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着は起こりがたい。また、非金属介在物付着に起因して湯道面積Ｓ1が固定プレート開口部断面積Ｓ0の０．９倍より大きくなった場合は、もはや湯道位置の揺動を行う効果がわずかしかない。さらに、湯道面積Ｓ1が固定プレート開口部断面積Ｓ0の０．２倍より小さい場合は、浸漬ノズル内壁において溶融金属の流速が低位に保たれ、浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着が懸念されるが、そもそもこのような操業形態はあり得ない。即ち、本発明が適用されるのは、現実には湯道面積Ｓ1が固定プレート開口部断面積Ｓ0の０．２倍以上０．９倍以下の範囲においてである。
【００２８】
本発明において、スライディングノズルの溶融金属が通過する湯道５の位置を揺動させることによって非金属介在物の付着を防止するものであるが、揺動の周期があまりにも長くなると、非金属介在物の付着を十分に防止することができなくなる。本発明では、固定プレートの開口部の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道となるように２枚の可動プレートを揺動させることにより、浸漬ノズル内壁の全領域において、浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着を十分に抑制することができる。浸漬ノズル内壁において局部的に溶融金属の流速が低位である部位が生じて、微量の非金属介在物の付着が生じたとしても、１０秒に１回以上の頻度で、当該部位において溶融金属の流速が変化して高速になるので、付着した微量の非金属介在物は、溶融金属の流動によって受けるせん断力により浸漬ノズル内壁から離脱する。従ってこれにより、浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着をさらに低減し、生産性の悪化を防止することができる。
【００２９】
ここで、可動プレート３を揺動しても、固定プレートの開口部４のうち、溶融金属の通過する湯道５になることのない部分が多いと、本発明の効果を十分に発揮することができない。溶融金属の通過する湯道５になることのない部分については、第２メニスカス２０より下の溶融金属プールにおいて、溶融金属流速が常に遅いままに保持される部位が発生してしまうからである。図７において、（ａ）は湯道５が左端位置であり、（ｂ）は湯道５が右端位置である。そして図７（ｃ）のハッチング部分は、固定プレートの開口部４のうち、揺動によって湯道５になる部分を示しており、その面積をここではＳ2とする。本発明において、固定プレート２の開口部４の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道５となるように２枚の可動プレート３を揺動させることとすると好ましい。面積比８０％以上の部位（図７（ｃ）のハッチング部で面積はＳ2）が溶融金属の通過する湯道５となるので、溶融金属流速が常に遅いままに保持される部位が十分に少なく、浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着を十分に防止することができる。
【００３０】
本発明の可動プレート３の揺動は、連続鋳造中のすべての時期において行っても良いが、揺動が必要な時期のみに揺動を行うこととするとより好ましい。
【００３１】
鋳造中に浸漬ノズル内壁への非金属介在物の付着により、湯道面積Ｓ1を一定に保持したとしても、浸漬ノズルにおける溶融金属の通過量すなわちスループットＭは低下する。あるいは、スループットＭを一定に保持するためには湯道面積Ｓ1を増大しなければならない。
【００３２】
本発明において、溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍未満である間は、浸漬ノズル内壁に非金属介在物が付着していないか付着はわずかなので、可動ノズル３の揺動を行わなくても良い。スループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下のいずれかにおいて、非金属介在物の付着がある程度進行したと考えられるので、可動ノズル３の揺動を行うようにすると好ましい。非金属介在物の付着がこの程度に進行した時点において、可動ノズル３の揺動を行わなかった間に流下反対側２３であった部位に非金属介在物が付着しているが、可動ノズル３の揺動によって、それまでの流下反対側２３であった部位が定期的に流下側２２に変化して溶融金属流速が増大するので、付着した非金属介在物を良好に除去することができる。
【００３３】
一方、スループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の２倍超まで拡大した場合は、浸漬ノズル内壁への非金属介在物付着は大量であり、可動プレートを揺動させても非金属介在物を浸漬ノズル内壁から離脱させることは困難となる。
【００３４】
従って、溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレートの揺動を開始することとすると良い。
【００３５】
本発明の溶融金属の連続鋳造装置は、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）を駆動する可動プレート駆動装置６を有する。可動プレート駆動装置６は、図８に示すように、制御装置７及び駆動機構８を有し、制御装置７の指令に基づいて駆動機構８が可動プレート３を駆動させる。駆動機構８として、エアーシリンダーや油圧シリンダーを用いることができる。可動プレート駆動装置６は、湯道面積Ｓ1の変動を±５％以内に抑えつつ、２枚の可動プレート３を揺動させる運転制御を行う。また、固定プレートの開口部４の少なくとも面積比８０％以上の部位が１０秒に１回以上、溶融金属の通過する湯道となるように２枚の可動プレート３を揺動させる制御を行う。さらに、溶融金属の通過量すなわちスループット一定としたときの湯道面積Ｓ1が鋳造開始初期湯道面積Ｓ10の１．２５倍以上、２倍以下の範囲まで増加した際に、２枚の可動プレートの揺動を開始する制御を行う。
【００３６】
本発明で適用するスライディングノズル１において、２枚の可動プレート３は、図１〜３に示すように２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）が重なりを有しない形態とすることができる。この場合、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）の間にできる隙間１０と、固定プレートの開口部４によって形成される空間が湯道５となる。２枚の可動プレートが接することにより、隙間１０が消滅し（図３（ａ））、湯道５を閉鎖することとなる。
【００３７】
また、図５、６に示すように、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）が重なりを有する形態とすることができる。この場合、図６（ｃ）に示すように、２枚の可動プレート（３ａ、３ｂ）それぞれに可動プレート開口部（１１ａ、１１ｂ）を設ける。２枚の可動プレートの可動プレート開口部１１及び固定プレートの開口部４によって形成される空間が湯道５となる。図６（ｄ）は固定プレート開口部４の左端に湯道５が形成され、図６（ｅ）は固定プレート開口部４の中央に湯道５が形成されている場合である。
【００３８】
可動プレート３の摺動方向としては、鋳型の厚み方向であっても、鋳型の幅方向であってもいずれでも良い。
【実施例】
【００３９】
取鍋溶鋼量が３５０トンである鋼のスラブ連続鋳造装置を用いて低炭Ａｌキルド鋼を連続鋳造するに際し、本発明を適用した。連続鋳造装置は、２ストランドのスラブ連続鋳造装置であり、鋳片厚みは２５０ｍｍである。連続鋳造用ノズル１２として、上ノズル１３、スライディングノズル１、下ノズル１４、浸漬ノズル１５からなる構成のものを用いた。浸漬ノズル１５は有底円筒形のアルミナグラファイト耐火物製であり、ノズル内径はφ７０ｍｍ、最下部の側方には２つの吐出口１７を有している。連続鋳造用ノズルへの不活性ガス吹き込みは行わない。
【００４０】
スライディングノズル１として、図６に示すものを用いた。２枚の固定プレート２と２枚の可動プレート３を有する。固定プレート２は円形の開口部４を有し、開口部４の断面積Ｓ0は３８５０ｍｍ2である。２枚の可動プレート３を駆動する可動プレート駆動装置６は、エアーシリンダーを用いた駆動機構８と、駆動機構８の動きを制御する制御装置７を有する。可動プレート３を摺動する方向は、鋳型の厚み方向である。
【００４１】
鋳型幅として表１に記載の幅を用い、表１に記載する鋳造速度で鋳造を開始した。可動プレート駆動装置６によって湯道面積Ｓ1を調整し、目標とする鋳造速度を実現する。鋳造開始時の湯道面積をＳ10とし、Ｓ10／Ｓ0比実績を表１の「鋳造初期湯道面積比」に示した。
【００４２】
鋳造開始後、所定のタイミングから可動プレート３の揺動を開始する。可動プレート３を揺動させるに際し、可動プレート駆動装置６は、湯道面積Ｓ1を一定に保つように可動プレート３を駆動する。湯道面積Ｓ1の変動を±５％以下に保持することができる。湯道面積変動実績を表１の「湯道面積変動」に記載した。また、可動プレート３の揺動範囲を調整することにより、固定プレートの開口部４のうち、湯道５の揺動によって湯道となる部分の面積比（Ｓ2／Ｓ0）を調整する。湯道となる部分の面積比実績を表１の「開口部のうち湯道となる面積比」に示した。さらに、可動プレート３の揺動周期を調整することにより、湯道５の揺動によって湯道となる部分が、少なくとも何秒に１回、湯道になるかを調整する。この頻度は、可動プレートの揺動周期に一致する。実績を表１の「開口部のうち湯道となる頻度」に示した。
【００４３】
可動プレート３の揺動を開始した時期における湯道面積Ｓ1と、鋳造開始時の湯道面積Ｓ10の比（Ｓ1／Ｓ10）を表１に示す。Ｓ1／Ｓ10＝１．０と表示された実施例については、鋳造開始時から揺動を行っていることを意味する。それ以外の実施例については、鋳造開始時には揺動を行わず、鋳造速度を一定に保持して鋳造を行った。連続鋳造用ノズル内に非金属介在物が付着すると、鋳造速度を維持するために湯道面積Ｓ1を広げる制御が行われる。その結果、Ｓ1／Ｓ10が所定の値（表１の「揺動開始時のＳ1とＳ10の比」に示す値）に達したときに可動プレートの揺動を開始した。
【００４４】
当該タンディッシュでの鋳造が完了した後、連続鋳造用ノズル内に付着する非金属介在物の付着量を評価した。付着厚について、表１の比較例３の付着量を１として評価した評価値を表１に示す。また、鋳造したスラブを熱間圧延及び冷間圧延し、厚さ０．９ｍｍの冷延鋼板とし、鋼板単位長さ当たりの疵（ヘゲ、スリバー）個数を評価した。そして表１の比較例２の疵個数を１として評価した評価値を表１に示す。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
表１の実施例１〜９については、鋳造開始時から可動ノズルの揺動を開始した。このうち、実施例４については揺動の周期を意図的に１２秒としたので、開口部のうち湯道となる頻度が１２秒に１回となり、実施例６については揺動の振幅を意図的に小さくすることにより、開口部のうち湯道となる面積比を７５％とした。その結果、実施例４、実施例６については、実施例１〜３、５、７〜９（開口部のうち湯道となる面積比、開口部のうち湯道となる頻度のいずれも本発明の好適範囲）に比較して介在物付着厚が若干増大し、また冷延鋼板での不良発生率が若干増大し、品質評価結果としては「良いが少し劣る」という結果であった。実施例９については意図的に揺動時の湯道面積Ｓ1の変動を本発明の上限である±５％に増大させたが、品質評価結果は良好であった。
【００４７】
実施例１０〜１７については、鋳造開始時には可動ノズルの揺動を行わず、連続鋳造用ノズルへの非金属介在物付着が進行し、湯道面積Ｓ1が増大してＳ1／Ｓ10が所定の値になった以降に可動ノズルの揺動を開始した。揺動開始時のＳ1／Ｓ10を１．１８、１．２５、２、２．５と変化させた。実施例１４〜１７についてはさらに、揺動の周期を１２秒として開口部のうち湯道となる頻度を１２秒に１回とした。揺動開始時のＳ1／Ｓ10が大きくなるほど品質評価は低下するものの、Ｓ1／Ｓ10が１．２５〜２の範囲であれば、品質評価は「良いが少し劣る」程度であって良好な範囲である。また、鋳造開始時から揺動を開始しなかったことに起因し、可動プレート３の揺動による磨耗を低減できるとともに、可動プレート駆動装置６の精緻な制御を常に保障する必要がなくなるという効果を得ることができた。
【００４８】
比較例１については、鋳型幅が広くかつ鋳造速度が速いので、鋳造初期湯道面積比Ｓ10／Ｓ0が０．９５と大きく、本発明の適用範囲外であった。鋳造初期から連続鋳造用ノズル内の溶鋼流速が速いので、揺動を行わないにもかかわらず、品質評価結果は良好であった。
【００４９】
比較例２は鋳造初期湯道面積比Ｓ10／Ｓ0が０．５であって本発明対象範囲であるものの揺動を行わなかった。その結果、連続鋳造用ノズル内への非金属介在物付着、冷延鋼板での不合格発生率のいずれも、最も悪い成績であった。
【００５０】
比較例３においては、可動ノズルの揺動は行ったものの、可動ノズル駆動装置の制御を意図的に変更し、揺動時の湯道面積Ｓ1の変動を±７％に増加させた。その結果、冷延鋼板における不合格発生率が増大した。湯道面積Ｓ1の変動が大きいため、連続鋳造用ノズルからの吐出溶鋼流量が変動し、それによって鋳型内の溶鋼表面位置が変動し、パウダー巻き込みを誘発してスラブへの非金属介在物増加をもたらしたものと推定する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一形態を示す部分断面図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ湯道が左側、中央、右側に位置している場合を示す。
【図２】本発明を説明する概略図であり、（ａ）は連続鋳造用ノズルの分解断面図であり、（ｂ）は固定プレートを説明する図であり、（ｃ）（ｄ）（ｅ）はそれぞれ図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応し固定プレートの開口部と可動プレートの重なりによって湯道が形成される状況を示す。
【図３】本発明の一形態を示す部分断面図であり、（ａ）は湯道全閉状態、（ｂ）は湯道半開状態、（ｃ）は湯道全開状態を示す。
【図４】本発明の一形態を示す部分断面図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ湯道が左側、中央、右側に位置している場合を示す。
【図５】本発明の一形態を示す部分断面図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ湯道が左側、中央、右側に位置している場合を示す。
【図６】本発明を説明する概略図であり、（ａ）は連続鋳造用ノズルの分解断面図であり、（ｂ）は固定プレートを説明する図であり、（ｃ）は２枚の可動プレートを説明する図であり、（ｄ）（ｅ）はそれぞれ図５の（ａ）（ｂ）に対応し固定プレートの開口部と可動プレートの重なりによって湯道が形成される状況を示す。
【図７】本発明を説明する概略図であり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ湯道が左端、右端に位置する状況を示し、（ｃ）は固定プレートの開口部のうち湯道となる部位を説明する図である。
【図８】本発明の連続鋳造用ノズルを示す断面図である。
【図９】従来の連続鋳造用ノズルを示す部分断面図であり、（ａ）は湯道全閉状態、（ｂ）（ｃ）は湯道半開状態を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１  スライディングノズル
２  固定プレート
３  可動プレート
４  開口部
５  湯道
６  可動プレート駆動装置
７  制御装置
８  駆動機構
９  タンディッシュ
１０  隙間
１１  可動プレート開口部
１２  連続鋳造用ノズル
１３  上部ノズル
１４  下部ノズル
１５  浸漬ノズル
１６  円筒内孔
１７  吐出口
１８  鋳型内溶融金属
１９  第１メニスカス
２０  第２メニスカス
２１  溶融金属充満領域
２２  流下側
２３  流下反対側
【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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